KR101269184B1

KR101269184B1 - 알카놀아민 첨가제를 이용한 콘크리트 보수보강재료의 조성물

Info

Publication number: KR101269184B1
Application number: KR1020120063262A
Authority: KR
Inventors: 김흠
Original assignee: 김흠
Priority date: 2012-06-13
Filing date: 2012-06-13
Publication date: 2013-05-30

Abstract

본 발명은 콘크리트 구조물 시공후 재료적 열화원인, 설계상의 열화원인, 시공시 내포되어 있는 열화원인, 외적환경등에 의해 발생되는 열화부위를 제거후 보수 모르타르, 보강재료를 이용한 시공방법으로 구조물의 기대수명을 증대시키 위한 보강 보수 모르타르 조성물을 제공함을 목적으로 하는 것으로서, 더욱 상세하게는 보강보수 모르타른 조성물을, 시멘트계 혼합물 27~ 37중량%, 석고 4 ~ 6중량%, 규산질계 방수재 2.1 ~ 4.5중량%, 분말폴리머 0.8 ~ 2.5중량%, 팽창재 0.7 ~ 2.8중량%, 증점제 0.03 ~ 0.25중량%, 소포제 0.27 ~ 0.85중량%, 알카놀아민 첨가제 0.1 ~ 1.1중량%, 골재 45 ~ 65중량%의 혼합물로 하고, 섬유조성물은 친수성 PVA섬유 10 ~ 30중량%, 폴리올레핀계 PP섬유 70 ~ 90중량%의 혼합물로 하며, 수계 바인더 조성물은 아크릴에멀젼 55 ~ 75중량%, 소포제 0.2 ~ 0.6중량% , 습윤제 0.1 ~ 0.4중량%, 물 24.7 ~ 44중량%로 구성하여 보수모르타르 조성물 79.5 ~ 86.9중량%과 섬유조성물 0.1 ~ 0.5중량%과 수계 바인더 조성물 13~20 중량%을 혼합하여 알카놀아민 첨가제를 이용한 콘크리트 보수보강재료의 조성물을 제공하여 약산성의 탄산가스가 기체상태로 콘크리트 내부에 확산하거나 침투하여 콘크리트를 중성화하여 열화된 것을 제거하여 보수를 하는 것과, 염화물에 노출되어 있는 해양환경과 과도한 제설제 사용에 의해 철근콘크리트 구조물에 염화물이 내부에 침투하여 철근을 부식시킴으로 인해 발생되는 부피 팽창압을 견디지 못해 콘크리트 피복이 파괴된 것을 제거하여 보수를 하는 것을 특징으로 한다.

Description

알카놀아민 첨가제를 이용한 콘크리트 보수보강재료의 조성물{The composition of the AlKanolAmin additive use concrete reinforcement material}

본 발명은 기존에 사용되는 콘크리트 구조물의 보수 보강할 수 있도록 된 콘크리트 보수보강재료의 조성물에 관한 것으로서, 보수보강재료의 조성물을 구성함에 있어 알카놀아민(alkanolamin) 첨가제의 이온이 철근콘크리트 구조물의 철근으로 이동하여 철근에 부동태 피막을 형성하는 방청효과와 탄산가스로부터 보호되어 콘크리트의 탄산화에 의한 중성화를 억제하는 효과를 갖는 물질이 복합적으로 함유된 콘크리트 중성화방지 효과가 있는 첨가제를 사용함과 시멘트 수화반응에 의한 미세균열과 진동 및 충격에 의한 균열에 의해 재 발청이 발생되는 것을 억제하기 위해 섬유와 폴리머를 사용하는 것을 특징으로 하며, 규산질계 방수제를 사용함으로 인해 내수성을 다중으로 증대시키는 것을 특징으로 하는 알카놀아민 첨가제를 이용한 콘크리트 보수보강재료의 조성물에 관한 것이다.

종래에 사용된 방청제의 조성물은 아질산염계와 아초산염계를 주로 사용하였으며, 이는 바다모래를 사용시 함유된 염소이온에 대한 방청효과는 있지만 철근부식에 의해 파괴된 철근콘크리트를 보수하는 보수재료에 사용시에는 재 발청이 발생되는 것을 근본적으로 해결할 수 없는 단점으로 작용하고 있다.

또한, 폴리머를 단독으로 사용시에는 내수성 및 내충격성에 대한 한계가 있는 것으로 나타난다.

또한, 보수할 구조물의 천정 및 벽체 보수시 보수모르타르의 하중에 의해 처짐 현상이 발생되어 메쉬, 메탈라스 등의 보강재를 사용해야 하는 문제점이 있다.

이 분야의 선행기술을 살펴 보면, 등록특허 제0879779호(선행기술 1)의 자기희생 전극의 코팅과 단면복구를 겸한 방청모르타르 및 이를 이용한 철근콘크리트구조물 보수ㆍ보강공법은, 대상 철근콘크리트구조물(CS)을 치핑하는 단계; 치핑된 철근콘크리트구조물(CS)을 고압수로 세정하는 단계; 세정된 부분의 부식철근(RS)의 녹을 제거하는 단계; 상기 부식철근(RS)에 자기희생 조립체(SA)와 접합박스(JB) 및 부식전류측정장치(EM)를 설치하는 단계; 상기 자기희생 조립체(SA)에 알칼리부여제(AM)를 도포하는 단계; 상기 도포된 알칼리부여제(AM) 상에 프라이머(PM)를 도포하는 단계; 상기 도포된 프라이머(PM)상에 자기희생 전극의 코팅과 단면복구를 겸한 방청모르타르(RM)를 도포하는 단계; 상기 자기희생 전극의 코팅과 단면복구를 겸한 방청모르타르(RM) 상에 중성화방지제(NM)를 코팅하는 단계; 상기 자기희생 조립체(SA)를 부식전류측정장치(EM)에서 발신한 내용을 무선으로 수신하여 감시하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 자기희생 전극의 코팅과 단면복구를 겸한 방청모르타르를 이용한 철근콘크리트구조물 보수ㆍ보강공법이 개시되어 있으며,

상기 선행기술 1은 염화물 이온으로부터 보호하여 콘크리트구조물의 보수 뿐만 안이라 철근의 부식에 대한 유지 방법을 제시하고 있으나, 이는 자기희생 전극의 코팅 과 단면복구를 겸한 방청모르타르를 사용하게 되는데 방청모르타르를 구성하고 있는 조성물 중 수축보상제를 사용함으로써 보수보강작업잉 끝난 후 일정시간이 지나면 보수된 부분과 기존의 구조체의 결합이 불균형으로 이루어져 미세균열이 발생되며, 이의 미세 균열은 콘크리트구조물의 표면까지 연장되고, 그 표면까지 연장된 균열 사이로 외부 공기나 수분이 콘크리트 내부로 더욱 침투하여, 보수보강된 보수재의 탈락, 박리 및 내부 철근의 부식을 촉진하게 되는 문제점이 있다.

또 다른 선행기술로서는 등록특허 제0786998호(선행기술 2)의 철골 및 철근콘크리트구조물 보수ㆍ보강용 방청제 및 이를 이용한 방청모르타르와 이들을 이용한 구조물 보수ㆍ보강공법은 에탄올아민(EA: Ethanolamine) 5∼10 중량%, N-메틸에탄올아민(NMEA: N-methylethanolamine) 10∼25 중량%, 디에탄올아민(DEA: Diethanolamine) 10∼25 중량%, 인산칼륨(Potassiumphosphate) 5∼20 중량%, 벤조산(Benzoicacid) 0.1∼5 중량%, 붕산(Boric acid) 0.1∼5중량%, 유동화제(Plasticizer) 0.1∼5중량%, 물(Water) 5∼69.7중량%로 구성하는 철골 및 철근콘크리트구조물 보수ㆍ보강용 방청제로 이루어지고,

그 시공 방법에 있어서는 보수 및 보강대상의 열화된 콘크리트구조물을 수공구 또는 전동공구를 사용하여 제거하는 치핑단계; 이물질이 제거된 콘크리트구조물의 철근 부식부분을 수공구 또는 전동공구를 사용하여 제거하는 철근부식 제거단계; 철근부식이 제거된 콘크리트구조물 표면을 일정한 두께로 방청모르타르를 도포하여 단면을 복구하는 모르타르 단면복구단계; 단면 복구된 콘크리트구조물 표면을 일정한 두께로 방청제를 도포하여 방청피복하는 단계; 방청 피복된 콘크리트구조물 표면에 일정한 두께로 보호 및 마감재를 도포하는 마감단계로 이루어지는 철골 및 철근콘크리트구조물보수ㆍ보강용 방청제 및 방청모르타르를 이용한 구조물 보수ㆍ보강공법에 있어서,

상기 방청모르타르는 시멘트 30∼45 중량%, 골재 40∼50 중량%, 팽창제 2∼5 중량%, 아크릴로니트릴 0.1∼5 중량%, 유동화제 0.1∼3 중량%, 소포제 0.1∼5 중량%, 증점제 0.01∼0.1 중량%, EVA(Ethylene Vinyl Acetate)분말수지1∼10 중량%, 실리카흄 1∼10 중량%로 이루어지는 모르타르조성물 95∼99.89중량%에 에탄올아민(EA: Ethanolamine)5∼10 중량%, N-메틸에탄올아민(NMEA: N-methylethanolamine) 10∼25 중량%, 디에탄올아민(DEA:Diethanolamine) 10∼25 중량%,인산칼륨(Potassiumphosphate) 5∼20 중량%, 벤조산(Benzoic acid) 0.1∼5 중

량%, 붕산(Boric acid) 0.1∼5중량%, 유동화제(Plasticizer) 0.1∼5중량%, 물(Water) 5∼69.7중량%로 이루어지는 방청제 0.11∼5 중량%를 첨가하여 구성구성된 철골 및 철근콘크리트구조물 보수ㆍ보강용 방청제 및 방청모르타르를 이용한 구조물 보수ㆍ보강공법이 개시되어 있다.

상기 선행기술 2는 아미노산알콜의 함량을 높이고, 인산의 양을 줄이며, 첨가제를 부가하는 배합을 통하여 철근에 직접적인 피막을 형성하며, 경화된 콘크리트에서 아미노알콜의 침투 성능이 증진됨과 동시에 알카리 환경에서도 공극침투 성능히 개선되도록 하고 있으나, 이는 현장에서 구조물 보강 보수 시공시 특허의 내용과 같이 철근에 피막이 골고루 이루어지지 않을 뿐만 아니라 극히 일부의 피막이 이루어지는 문제점이 발생하고 있다.

즉, 콘크리트 구조물을 보수하고 피막 시키기 위해서는 보수해야 할 부분의 콘크리트를 절개하고 철근을 치핑한 다음 방청제를 도포한 후 모르타르로 절개된 단면을 복구해야하나 복구된 절단면과 기존의 구조물부분에 접착력이 약화되는 문제점이 발생함으로 보수보강재로 단면부를 포함한 주변 부분까지 포함되도록 덧칠을 하고 있으나 이 역시 시공상의 불편한 문제점과, 외면을 미려하게 하기 위한 별도의 작업을 실시해야 하는 번거로운 문제점이 있다.

등록특허 제0879779호, 등록특허 제0786998호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 알카놀아민(alkanolamin) 첨가제는 이온이 철근콘크리트 구조물의 철근으로 이동하여 철근에 부동태 피막을 형성하는 효과를 갖도록 한 것으로 알카놀아민 첨가제에 포함되어 있는 화합물이 탄산가스로부터 콘크리트를 보호하여 콘크리트의 탄산화에 의한 중성화를 억제하는 효과를 보였으며, 섬유는 분산성이 좋은 친수성 PVA 섬유와 폴리올레핀계 PP섬유를 혼용함으로 종래의 천장 및 벽체에 보수보강재료를 시공시 발생했던 하중에 의한 처짐 현상을 방지하였으며, 분말폴리머 및 아크릴에멀젼을 사용함과 규산질계 방수제를 사용하여 내수성 증대 및 균열에 대한 저항성 향상, 내충격성을 향상시킴으로 전체적인 보수보강재료의 품질을 향상시킬 수 있도록 한 알카놀아민 첨가제를 이용한 콘크리트 보수보강재료의 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 콘크리트 구조물의 보수보강재료 조성물을 조성함에 있어,

(a)보수모르타르 조성물은, 시멘트계 혼합물 27∼37중량%, 석고 4∼6중량%, 규산질계 방수재 2.1∼4.5중량%, EVA계분말폴리머 0.8∼2.5중량%, 팽창재 0.7∼2.8중량%, 증점제 0.03 ∼ 0.25중량%, 소포제 0.27∼0.85중량%, 알카놀아민 첨가제 0.1∼1.1중량%, 골재 45∼65중량%로 이루어지고,

(b)섬유조성물은 친수성 PVA섬유 10 ~ 30중량%, 폴리올레핀계 PP섬유 70∼90중량%로 이루어지며,

(c)수계 바인더 조성물은 아크릴에멀젼 55∼75중량%, 소포제 0.2∼0.6중량% , 습윤제 0.1∼0.4중량%, 물 24.7∼44중량%로 이루어지며,
보수보강재료의 조성물은 (a) 보수모르타르 조성물 79.5 ~ 86.9중량%과 (b)섬유조성물 0.1 ~ 0.5중량%과 (c)수계 바인더 조성물 13~20 중량%을 혼합하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 조성된 본 발명은, 콘크리트구조물의 보수보강에 있어서, 프라이머는 침투성프라이머를 사용하며, 철근방청제는 알카놀아민 첨가제를 함유된 것을 사용하며, 보수보강재료에는 알카놀아민 첨가제를 사용하여 방청효과와 중성화방지를 할 수 있어, 표면보호 보강제에도 알카놀아민 첨가제가 함유된 것을 사용하여 전체적으로 보수보강재료의 내구성을 극대화시킬 수 있는 알카놀아민 첨가제를 이용한 콘크리트 보수보강재료의 조성물을 제공할 수 있도록 한 것이다.

본 발명에 의하면, 프라이머는 침투성프라이머를 사용하며, 철근방청제는 알카놀아민 첨가제를 함유된 것을 사용하며, 보수보강재료에는 알카놀아민 첨가제를 사용하여 방청효과와 중성화방지를 할 수 있어, 표면보호 보강제에도 알카놀아민 첨가제가 함유된 것을 사용하여 전체적으로 보수보강재료의 내구성을 극대화시킬 수 있는 효과를 가지며, 또한 PVA섬유와 PP섬유를 병행 사용하게 되므로 시공의 간편성과 1회 시공 두께를 늘리게 되므로 시공시간 단축하여 경제적인 효과를 갖도록 한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 구현하기 위한 것으로서, 시멘트계 혼합물, 석고, 규산질계 방수재, 분말폴리머, 팽창재, 증점제, 소포제, 알카놀아민, 골재로 이루어진 보수모르타르 조성물과, 친수성 PVA섬유와 폴리올레핀계 PP섬유로 이루어진 섬유조성물과, 아크릴에멀젼, 소포제, 습윤제, 물로 이루어진 수계 바인더 조성물을 혼합하여 구성하는 아민계 방청제를 이용한 콘크리트 보수보강재료의 조성물이 제공된다.

본 발명의 보수보강 재료는, (a) 보수모르타르조성물은, 시멘트계 혼합물 27∼37중량%, 석고 4∼6중량%, 규산질계 방수재 2.1∼4.5중량%, EVA계분말폴리머 0.8∼2.5중량%, 팽창재 0.7∼2.8중량%, 증점제 0.03 ∼ 0.25중량%, 소포제 0.27∼0.85중량%, 알카놀아민 첨가제 0.1∼1.1중량%, 골재 45∼65중량%로 이루어지고,

(c)수계 바인더 조성물은 아크릴에멀젼 55∼75중량%, 소포제 0.2∼0.6중량% , 습윤제 0.1∼0.4중량%, 물 24.7∼44중량%로 이루어지며,
보수보강재료의 조성물은 (a) 보수모르타르 조성물 79.5 ~ 86.9중량%과 (b)섬유조성물 0.1 ~ 0.5중량%과 (c)수계 바인더 조성물 13~20 중량%을 혼합된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 보수모르타르 조성물을 구성하는 시멘트계 혼합물에는 초기강도와 경화시간을 단축하기 위해 시멘트는 보통포틀랜드시멘트, 초속경시멘트와 같은 혼합시멘트 중량 대비 Al₂O₃ 함량 32% 이상의 아윈계 시멘트와 같은 특수시멘트를 1∼2 종류 이상을 사용한다. 이러한 시멘트계 혼합물 중량대비 보수모르타르 조성물의 27∼37중량％ 범위 내에서 초기압축강도, 휨강도, 경화시간을 단축하여 시공시 처짐현상과 균열에 대한 저항성을 향상시켰다.

본 발명에서 보수모르타르 조성물을 구성하는 시멘트계 혼합물에 반응성을 부여하기 위해 석고를 사용하게 되는데, 본 발명에서는 시멘트계 혼합물 중량 대비 천연무수석고를 4∼6중량%를 사용하였으며, 이때 천연무수석고를 4중량% 미만 사용시에는 시멘트계 혼합물의 경화시간 단축을 기대할 수 없으며, 6중량% 이상 사용시에는 압축강도 저하 현상이 발생된다.

본 발명에서 보수모르타르 조성물에 무기질계 방수제인 규산질계 방수제를 사용한다. 효과는 상기 보수모르타르조성물에 혼입하여 시멘트 경화체의 공극을 화학적 및 물리적으로 충진하여 치밀화시켜 방수성을 향상시킨다. 종류로는 반응성이 있는 플라이애쉬, 실리카흄, 규산백토, 비반응성의 석분 중에서 1∼2종류를 혼합하여 보수모르타르 조성물 중량 대비 2∼4중량%를 사용한다. 이때 2중량% 이하 사용시에는 방수효과가 미미하며, 4중량%를 초과시에는 미반응물질이 발생하여 물리적 성질이 감소한다.

본 발명에서의 보수모르타르 조성물을 구성하는 분말 폴리머는 EVA계 분말 폴리머를 사용한다. EVA계 분말폴리머는 보수모르타르 조성물에 사용시 내수성이 향상된다. 특히, 항상 수분에 노출되어 있는 철근콘크리트 구조물 보수시 내수성이 저하된 재료를 사용하게 되면 재 발청이 쉽게 발생하며, 콘크리트의 중성화가 쉽게 일어날 수 있어 재시공이 불가피하다. 본 발명에서의 EVA계 분말폴리머의 사용량은 보수모르타르 조성물 중량 대비 0.8∼2.5중량%를 사용한다.

본 발명에서의 보수모르타르 조성물을 구성하는 팽창재는 K형, S형, M형의 3가지로 분류하고 있으며, 본 발명에서는 K형 팽창재를 보수모르타르 조성물 중량 대비 0.7∼2.8중량％ 범위 내에서 사용하였으며 수축에 대한 보상 팽창만을 하도록 하였다.

즉, 시멘트의 치명적인 단점인 수축을 고려하여, 팽창재를 사용함으로써 시멘트의 수축을 억제하여 과팽창 또는 팽창이 부족하지 않을 정도로만 수축되도록 하였다. 상기한 중량비 이상의 양을 사용하게 되면 과도한 팽창이 발생하여 경화체가 파괴되는 현상이 나타나며 전체적인 물성이 급격하게 저하된다.

본 발명에서 보수모르타르를 구성하는 증점제는 하절기에 고온으로 인해 수분이 급격하게 증발되어 지나치게 급속히 건조됨에 따라 시멘트와 골재와의 결합성이 떨어지는 경우를 방지하기 위해 사용되며, 보수면과의 부착력 증대를 위해 사용한다.

본 발명에서는 보수성 증대를 목적으로 셀룰로오즈계 증점제를 사용한다. 이러한 증점제 사용량은 시멘트 종류 및 사용량에 준하여 조절 사용하는데, 조성물의 0.03 ~ 0.25중량% 범위 내에서 조절 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 보수모르타르를 구성하는 소포제는 백색미분말로서 물에 쉽게 분산되는 분말용 소포제를 사용하여 기포 발생을 억제하고 수밀성을 증대하도록 한다. 이러한 분말용 소포제는 조성물에 0.27~0.85 중량％를 첨가하여 사용하며, 이러한 중량비를 혼합하였을 때 기포가 억제되는 효과가 크게 나타났다.

본 발명에서 보수모르타르 조성물을 구성하는 첨가제는 알카놀아민 첨가제를 사용하였다. 염화물에 노출된 환경, 즉 해양환경이나 제설제에 노출되어 있는 환경에서의 철근콘크리트 구조물은 철근부식을 방지하기 위해 에폭시가 코팅된 철근을 사용, 철근에 방식전류를 공급하는 전기방식법, 또는 유기 및 무기 방청제를 사용하는 방법들이 있다. 방청제의 종류로는 염화아연, 염화납, 질산나트륨, 질산칼슘 등이 있으나, 본 발명에서는 방청효과 및 중성화방지 효과가 우수한 알카놀아민 화합물로 첨가제를 사용하였다.

이러한 알카놀아민 첨가제는 조성물에 0.1 ~ 1.1중량％를 첨가하여 사용하며, 이러한 중량비를 혼합하였을 때 방청효과가 우수하다.

본 발명의 보수모르타르 조성물에 사용되는 골재는 내마모성이 강하고 불순물이 제거되어 있으며, 함수율은 보수모르타르조성물과 혼합 제조시 영향을 주게 되므로, 골재의 입도 및 입형 관리가 잘된 건조골재를 사용한다.

상기 건조된 골재의 사이즈는 시공 두께에 준하여 0.05mm~3mm까지 사용하며, 입형은 골재와 시멘트 페이스트간의 접착 면적을 최대화하기 위해 면이 거친 것을 사용한다.

본 발명의 보수모르타르 조성물에서 골재의 함량은 골재의 비중을 고려하여 보수모르타르 조성물 100중량% 대비 45∼ 65중량％까지 사용하여, 상기 조성물로 이루어진 보수모르타르를 구성하였다.

본 발명에서는 콘크리트의 단점인 인장 및 동적 하중하에서 급작스럽게 파괴를 일으키는 취약성을 띄고 균열의 생성 및 성장을 억제하기 힘든 부분을 인장 저항능력의 증대, 국부적 균열의 생성 및 성장을 억제하는 등 역학적 성질을 개선, 보강하기 위해 콘크리트에 불연속적이며 단상인 섬유질 재료를 분산시켜 섬유보강콘크리트를 만들기 위해 보수보강조성물에 섬유질 재료를 사용하였다.

본 발명에서 섬유조성물에 사용되는 친수성 PVA계 마이크로섬유는 탄소를 함유한 솔벤트, 기름, 염분, 알칼리에 매우 높은 저항성을 나타내며 직사 광선에 노출되어도 뛰어난 저항성을 갖는다. 섬유 표면이 수산기를 가지고 있는 친수성 구조로서 수계 바인더조성물에서 분산이 잘되고 높은 탄성계수와 보수모르타르 조성물과 수계 바인더 조성물 혼합물에서의 높은 부착 성능을 가지고 있으며, 비교적 작은 직경을 갖추고 있어 미소균열을 억제하고 안정화하며 섬유의 가교 작용을 통하여 역학적 성질을 증대시키는데 매우 효과적이며 피로와 충격하중에 의해 발생하는 균열을 억제하는데 효과적이다.

또한, 표면에 노출이 되지 않아 마감성이 매우 우수하다.

본 발명의 섬유조성물에 사용되는 친수성 PVA계 마이크로 섬유는 길이 3∼8㎜ 인 것을 특징으로 하며 섬유 조성물 100중량% 대비 10∼30중량%를 사용한다. 친수성 PVA계 마이크로 섬유를 10중량% 미만은 소성균열을 억제하는데 효과가 없으며 30중량% 이상을 혼합할 경우 보수모르타르와 혼합성이 떨어진다.

본 발명의 섬유조성물에 사용되는 PP섬유는 폴리올레핀계 고분자 프라스틱 섬유보강재로 일반 마이크로 화이버(Micro fiber)와 같은 균열방지 효과뿐만 아니라 보수보강재의 휨인성 증진에 탁월한 효과를 가진 구조용 섬유보강재이며 표면의 기하학적 굴곡형상은 보수보강재와의 정착성을 향상시키고 일체화된 구조체를 만들어 에너지 흡수능력과 전단강도, 피로강도 등에 대하여 우수한 개선효과가 있어, 보수보강재료를 시공시 하중에 의해 처짐현상, 특히 천정이나 벽체 시공시 처짐 현상을 방지하기 위해 사용하며, 메쉬나 메탈라스 등의 보강재는 사용하지 않는다. 폴리올레핀계 PP섬유는 섬유 조성물 100중량% 대비 70∼90중량% 사용하게 되며, 이때 사용되어지는 섬유의 길이는 10∼30mm인 것을 사용한다.

본 발명의 수계바인더 조성물은, 수계바인더 조성물 100중량% 대비 아크릴에멀젼 55∼75중량%를 사용한다. 이때 아크릴에멀젼은 고형분 46± 2(건조하여 수분함량을 제거하고 남은 고체형태의 물질을 말한다)이며, Tg 3℃인것을 특징으로 한다

본 발명에서의 수계바인더 조성물에는 보수모르타르의 조성물과 혼합시 발생될 수 있는 기포를 억제하기 위해 수계바인더 조성물 100중량% 대비 실리콘계 소포제를 0.2 ~ 0.6 중량％까지 사용하며 습윤제는 아크릴에멀젼과 골재의 혼합을 균일하게 하기 위한 계면활성제로 낮은 점성의 습윤제를 사용하며, 수계바인더 조성물 중량대비 습윤제 0.1 ~ 0.4중량%를 사용한다.

본 발명의 수계 바인더 조성물은 상기 성분 이외에 시멘트 수화 반응에 불필요한 불순물이 혼합되지 않은 순수한 물이 수계 바인더 조성물 100중량% 대비 24.7∼44중량%로 혼합된다. 불순물이 혼입되어 있는 물은 응결, 경화, 강도의 발현, 체적변화 등에 나쁜 영향을 미치게 되므로 지하수는 사용치 않으며, 수도수(水道水)를 사용한다.

이하, 이러한 구성의 알카놀아민 첨가제를 이용한 콘크리트 보수보강재료의 조성물에 대한 실시 예와 비교 예를 설명하면 아래와 같다.

<실시 예1>

아윈계 시멘트 10증량%, 포틀란드 시멘트 20중량%, 무수석고 5중량%, 실리카흄 3중량%, EVA 2중량%, 팽창제 2중량%, 증점제 0.2중량%, 소포제 0.8중량%, 알카놀아민 첨가제 1중량%, 골재 56중량%로 이루어진 보수모르타르 조성물 84중량%와, 섬유 PVA 길이 5㎜로 100중량% 이루어진 섬유계조성물 0.1중량%와, 아크릴에멀젼 70중량%, 소포제 0.3중량%, 습윤제 0.2중량%, 물 29.5중량%로 이루어진 수계바인더 조성물 15.9중량%으로 보수보강조성물 이루어진다

<비교 예1>

포틀란드 시멘트 30중량%, 무수석고 5중량%, 실리카흄 3중량%, EVA 2중량%, 팽창제 2중량%, 증점제 0.2중량%, 소포제 0.8중량%, 알카놀아민 첨가제 1중량%, 골재 56중량%로 이루어진 보수모르타르 조성물 84중량%와, 섬유 PVA 길이 5㎜로 100중량% 이루어진 섬유계조성물 0.1중량%와, 아크릴에멀젼 70중량%, 소포제 0.3중량%, 습윤제 0.2중량%, 물 29.5중량%로 이루어진 수계바인더 조성물 15.9중량%으로 보수보강조성물을 조성하였다.

상기 실시 예1과 비교 예1은 아래의 표1과 2에서 대비하기로 한다.

이하에서는 본 발명의 보수보강조성물의 실시예 1과 비교 대상이 되는 비교 예는 중복 기재되는 것을 방지하기 위해 표1의 조성물비에 나타난 실시 예1과 비교 예1 내지 비교 예5를 대비하며, 비교 예2 내지 비교 예5는 별도의 기재 없이 표1과 표2로 대체한다.

아래의 표1은 조성물 비를 나타낸 것이고, 표2는 물리적 성능을 나타낸 것이다.

* 상기 표1과 표2의 시험은 KS F 4042-02 방법에 따른 것이다.

상기 비교 예1과 비교 예2에서의 길이변화율이 기준치 이하의 수치가 나오게 된 이유는 초기 경화시간의 지연으로 인해 햇빛이나 바람 등의 외적 환경에 영향을 받게 되어 수축하게 됨을 알 수 있었다.

상기 비교 예3과 비교 예4에서의 중성화저항성이 기준치 이하의 수치가 나오게 된 이유는 비교 예3의 실리카흄 미사용으로 보수보강재료 경화체의 조직이 치밀하지 못하게 되어 이산화탄소의 유입이 용이하게 된 원인이라 할 수 있겠다. 비교예 4에서도 알카놀아민 첨가제의 미사용으로 중성화방지 기능이 부여되지 못해 이산화탄소의 유입을 용이하게 된 원인이다.

상기 비교 예5에서의 부착강도 및 중성화저항성이 기준치 이하의 수치로 나오게 된 이유는 EVA계 분말폴리머와 아크릴에면젼의 미사용으로 인해 부착력이 하락하게 되었으며, 보수보강재료의 경화체 조직에서의 필름 미형성으로 이산화탄소의 유입을 용이하게 된 원인이다.

이와 같이 조성된 본 발명은 보강재료의 조성물을 구성함에 있어 알카놀아민 첨가제의 이온이 철근콘크리트 구조물의 철근으로 이동하여 철근에 부동태 피막을 형성하는 방청효과와 탄산가스로부터 보호되어 콘크리트의 탄산화에 의한 중성화를 억제하는 효과를 갖는다.

또한, 물질이 복합적으로 함유된 콘크리트 중성화방지 효과를 갖는 동시에 첨가제를 사용함과 시멘트 수화반응에 의한 미세균열과 진동 및 충격에 의한 균열에 의해 재 발청이 발생되는 것을 억제하기 위해 섬유와 폴리머를 사용한다.

또한, 본 발명의 보강보수 조성물은 규산질계 방수제를 사용함으로 인해 내수성을 다중으로 증대시키는 특징이 있다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 보수보강재료의 조성물을 이용한 콘크리트 보수 보강 시공 공정은 아래의 실시 예2와 같다.

<실시예 2>

제1공정, 콘크리트가 중성화 또는 염화물에 의해 철근이 부식되어 열화된 부위를 치핑기계를 사용하여 제거한다.

상기 치핑기계를 사용하여 부식 및 열화 된 부위를 제거시 발생된 분진, 흙 먼지(DUST)가 시공되어질 표면에 잔존시 보수보강재료의 접착력 저하로 인해 시공불량이 발생할 수 있으므로 물 세척을 한 후 건조한다.

제2공정, 상기 제1공정에서 깨끗하게 제거된 부위를 순수한(PURE) 아크릴 에멀젼과 표면장력이 낮아 콘크리트에 침투력이 높은 실란의 합성물에 중성화방지 기능을 함유한 콘크리트 침투성 프라이머를 25∼30℃를 유지한 후 50∼100g/㎡ 정도를 충분히 침투가 되도록 1∼2회 도포한 후 알카놀아민 방청제를 함유한 철근방청제를 철근에 도포한다.

제3공정, Al₂O₃ 함량 32% 이상의 아윈계 시멘트와 포틀란드시멘트가 1:2 비율로 이루어진 시멘트계 혼합물을 30중량%, 석고 5중량%, 규산질계 방수재 실리카흄 3중량%, EVA계 분말폴리머 2중량%, 팽창재 2중량%, , 증점제 0.2중량%, 소포제 0.8중량%, 알카놀아민 첨가제 1중량%, 골재 56중량%로 이루어진 보수모르타르 조성물 84중량%와 길이가 5mm인 친수성 PVA계 섬유 20%중량과 길이가 20mm인 폴리올레핀계 PP 섬유 80%중량으로 이루어진 섬유조성물 0.3중량%를 혼합 후 아크릴에멀젼 70중량%, 소포제 0.3중량% 습윤제 0.2중량%, 물 29.5%로 이루어진 수계바인더 15.7중량%를 혼합하여 보수재를 만들고 시공부위에 일정한 두께로 스프레이나 흙손 등의 기구를 이용하여 도포한다.

제4공정, 시공 후 5시간이 지나면 알카놀아민 첨가제가 함유된 아크릴계 표면보강보호제를 1~2회 도포하여 콘크리트 보수보강에 대한 시공을 마무리한다.

상기 보수보강재의 조성물을 이용한 콘크리트구조물의 보수 보강시공방법에 따른 실시 예2를 대비하기 위한 비교 예를 설명하면 아래와 같다.

<비교 예 6>

제1공정에서는 콘크리트가 중성화 또는 염화물에 의해 철근이 부식되어 열화된 부위를 치핑기계를 사용하여 제거하며, 제거시 발생되는 흙 먼지(DUST)가 시공되어질 표면에 잔존시 보수보강재료의 접착력 저하로 인해 시공불량이 발생할 수 있으므로 물 세척을 한 후 건조한다.

제2공정에서는 깨끗하게 제거된 부위를 아크릴계 프라이머를 50∼100g/㎡ 정도를 1∼2회 도포한 후 철근방청제를 철근에 도포한다.

제3공정에서는 Al₂O₃ 함량 32% 이상의 아윈계 시멘트와 포틀란드시멘트가 1:2 비율로 이루어진 시멘트계 혼합물을 30중량%, 석고 5중량%, 규산질계 방수재 실리카흄 3중량%, EVA계 분말폴리머 2중량%, 팽창재 2중량%, , 증점제 0.2중량%, 소포제 0.8중량%, 알카놀아민 첨가제 1중량%, 골재 56중량%로 이루어진 보수모르타르 조성물 84중량%와 길이가 5mm인 친수성 PVA계 섬유 20%중량과 길이가 20mm인 폴리올레핀계 PP 섬유 80중량%로 이루어진 섬유조성물 0.3중량%를 혼합 후 아크릴에멀젼 70중량%, 소포제 0.3중량% 습윤제 0.2중량%, 물 29.5%로 이루어진 수계바인더 15.7중량%를 혼합하여 보수재를 만들고 시공부위에 일정한 두께로 스프레이나 흙손등의 기구를 이용하여 도포한다.

제4공정에서는 시공 후 5시간이 지나면 알카놀아민 첨가제가 함유된 아크릴계 표면보강보호제를 1∼2회 도포한다.

<비교예 7>

제1공정, 콘크리트가 중성화 또는 염화물에 의해 철근이 부식되어 열화 된 부위를 치핑기계를 사용하여 제거하며, 제거시 발생되는 흙 먼지(DUST)가 시공될 표면에 잔존시 보수보강재료의 접착력 저하로 인해 시공불량이 발생할 수 있으므로 물 세척을 한 후 건조한다.

제2공정, 깨끗하게 제거된 부위를 순수(PURE) 아크릴 에멀젼과 표면장력이 낮아 콘크리트에 침투력이 높은 실란의 합성물에 중성화방지 기능을 함유한 콘크리트 침투성 프라이머를 25∼30℃를 유지한 후 50∼100g/㎡ 정도를 충분히 침투가 되도록 1∼2회 도포한 후 알카놀아민 방청제를 함유한 철근방청제를 철근에 도포한다.

제3공정, Al₂O₃ 함량 32% 이상의 아윈계 시멘트와 포틀란드시멘트가 1:2 비율로 이루어진 시멘트계 혼합물을 30중량%, 석고 5중량%, 규산질계 방수재 실리카흄 3중량%, EVA계 분말폴리머 2중량%, 팽창재 2중량%, 증점제 0.2중량%, 소포제 0.8중량%, 알카놀아민 첨가제 1중량%, 골재 56중량%로 이루어진 보수 모르타르 조성물 84.3중량%와 아크릴에멀젼 70중량%, 소포제 0.3중량% 습윤제 0.2중량%, 물 29.5%로 이루어진 수계바인더 15.7중량%를 혼합하여 보수재를 만들고 시공부위에 일정한 두께로 스프레이나 흙손 등의 기구를 이용하여 도포한다.

제4공정, 시공후 5시간이 지나면 알카놀아민 첨가제가 함유된 아크릴계 표면보강보호제를 1∼2회 도포한다.

<비교예 8>

제1공정, 콘크리트가 중성화 또는 염화물에 의해 철근이 부식되어 열화 된 부위를 치핑기계를 사용하여 제거하며, 제거시 발생되는 DUST가 시공될 표면에 잔존시 보수보강재료의 접착력 저하로 인해 시공불량이 발생할 수 있으므로 물 세척을 한 후 건조한다.

제2공정, 깨끗하게 제거된 부위를 PURE 아크릴 에멀젼과 표면장력이 낮아 콘크리트에 침투력이 높은 실란의 합성물에 중성화방지 기능을 함유한 콘크리트 침투성 프라이머를 25 ~ 30℃를 유지한 후 50 ~ 100g/㎡ 정도를 충분히 침투가 되도록 1∼2회 도포한 후 알카놀아민 방청제를 함유한 철근방청제를 철근에 도포한다.

제3공정, Al₂O₃ 함량 32% 이상의 아윈계 시멘트와 포틀란드시멘트가 1:2 비율로 이루어진 시멘트계 혼합물을 30중량%, 석고 5중량%, 규산질계 방수재 실리카흄 3중량%, EVA계 분말폴리머 2중량%, 팽창재 2중량%, 증점제 0.2중량%, 소포제 0.8중량%, 알카놀아민 첨가제 1중량%, 골재 56중량%로 이루어진 보수 모르타르 조성물 84중량%와 길이가 5mm인 친수성 PVA계 섬유 20%중량과 길이가 20mm인 폴리올레핀계 PP 섬유 80%중량으로 이루어진 섬유조성물 0.3중량%를 혼합 후 아크릴에멀젼 70중량%, 소포제 0.3중량% 습윤제 0.2중량%, 물 29.5%로 이루어진 수계바인더 15.7중량%를 혼합하여 보수재를 만들고 시공부위에 일정한 두께로 스프레이나 흙손 등의 기구를 이용하여 도포한다.

제4공정, 시공 후 5시간이 지나면 아크릴계 표면보강보호제를 1∼2회 도포한다. 아래의 표3은 침투성 프라이머 사용 여부에 따르는 결과를 나타낸 것이다.

상기 결과에서는 비침투성 프라이머는 시공되어지는 보수면에 침투하지 못해 시간 경과 후 박리에 의해 부착상태가 하락함을 알 수 있었으며, 침투성 프라이머는 콘크리트 모체에 깊이 침투하여 열화 된 부위와 재반응을 하여 견고하게 되었으며, 특히 30℃를 유지하여 침투된 프라이머는 시간이 경화한 후에도 부착력이 매우 우수한 결과가 나왔다. 아래의 표4는 섬유사용 여부에 따르는 결과를 나타낸 것이다.

상기 결과에서 비교 예7의 섬유 미첨가시는 보수보강재료의 하중에 의해 시공시 처짐이 발생하여 시간을 두고 단계적으로 시공해야 하며, 경제성저하 및 시공시 처짐 현상에 의해 균열이 발생하였다. 상기 실시 예2에서는 PVA 단독사용 결과도 양호하나 PP와 병행 사용시 1회 시공 두께를 늘릴 수 있어 시공시간 단축 인한 경제적 잇점도 있다. 아래의 표5는 표면보강보호제 종류에 따르는 결과를 나타낸 것이다.

상기 결과에서 표면보호 보강제는 알카놀아민 첨가제가 함유된 실시 예2에서 10% CaCl₂용액에 침지시 표면상태가 비교 예8의 아크릴계 표면보호 보강제를 사용한 것보다 우수함을 알 수 있다.

이와 같이 된 본 발명은 콘크리트 구조물의 보수 보강할 수 있도록 된 콘크리트 보수보강재료의 조성물에 있어, 프라이머는 침투성프라이머를 사용하며, 철근방청제는 알카놀아민 첨가제를 함유된 것을 사용하고, 보수보강재료에는 알카놀아민 첨가제를 사용하여 방청효과와 중성화방지를 할 수 있어, 표면보호 보강제에도 알카놀아민 첨가제가 함유된 것을 사용하여 전체적으로 보수보강재료의 내구성을 극대화 시킬 수 있는 이점이 있으며, 또한 PVA섬유와 PP섬유를 병행 사용하게 되므로 시공의 간편성과 1회 시공 두께를 늘리게 되므로 시공시간 단축하여 경제적인 효과를 갖도록 한 것이다.

Claims

콘크리트 구조물의 보수보강재료 조성물에 있어서,
(a) 보수모르타르조성물은, 시멘트계 혼합물 27∼37중량%, 석고 4∼6중량%, 규산질계 방수재 2.1∼4.5중량%, EVA계분말폴리머 0.8∼2.5중량%, 팽창재 0.7∼2.8중량%, 증점제 0.03 ∼ 0.25중량%, 소포제 0.27∼0.85중량%, 알카놀아민 첨가제 0.1∼1.1중량%, 골재 45∼65중량%로 이루어지고,
(b)섬유조성물은 친수성 PVA섬유 10 ~ 30중량%, 폴리올레핀계 PP섬유 70∼90중량%로 이루어지며,
(c)수계 바인더 조성물은 아크릴에멀젼 55∼75중량%, 소포제 0.2∼0.6중량% , 습윤제 0.1∼0.4중량%, 물 24.7∼44중량%로 이루어지며,
보수보강재료의 조성물은 (a) 보수모르타르 조성물 79.5 ~ 86.9중량%과 (b)섬유조성물 0.1 ~ 0.5중량%과 (c)수계 바인더 조성물 13~20 중량%을 혼합하는 것을 특징으로 하는 알카놀아민 첨가제를 이용한 콘크리트 보수보강재료의 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 보수모르타르조성물의 시멘트계 혼합물은, 보수모르타르조성물 100중량% 대비 아윈계 시멘트 27~ 37중량%를 사용하는 것을 특징으로 하는 알카놀아민 첨가제를 이용한 콘크리트 보수보강재료의 조성물
제 1 항에 있어서,
상기 보수모르타르조성물의 규산질 방수재는, 보수모르타르조성물 100중량%대비 실리카흄을 2.1 ~ 4.5중량%를 사용하는 것을 특징으로 하는 알카놀아민 첨가제를 이용한 콘크리트 보수보강재료의 조성물
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