KR101329698B1 - 균열 자가 치유가 가능한 결정성장형 복합 방수제 및 이를 이용한 철근 콘크리트의 타설방법 - Google Patents

균열 자가 치유가 가능한 결정성장형 복합 방수제 및 이를 이용한 철근 콘크리트의 타설방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 균열 자가 치유가 가능한 결정성장형 복합 방수제 및 이를 이용한 콘크리트 타설방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 결정성장형 복합 방수제는 콘크리트 균열의 자가 치유 성능이 우수하고, 이를 통해 콘크리트 내부에 존재하는 철근의 부식 방지 능력이 우수하다.
또한 이러한 결정성장형 복합 방수제를 콘크리트 조성물에 포함하여 콘크리트를 타설하게 되면 콘크리트의 압축강도가 우수해지면서 콘크리트의 내투수성도 우수해진다.
결국 이를 통해 철근 콘크리트 구조물의 수명을 연장하게 된다.

Description

균열 자가 치유가 가능한 결정성장형 복합 방수제 및 이를 이용한 철근 콘크리트의 타설방법{Crystal growth waterproof material for self-healing crack and placing method of reinforced concrete using the same}
본 발명은 균열 자가 치유가 가능한 결정성장형 복합 방수제 및 이를 이용한 철근 콘크리트의 타설방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 균열의 자가 치유 능력이 우수하고 콘크리트 내 철근의 부식을 방지하는 결정성장형 복합 방수제 및 이를 이용한 철근 콘크리트의 타설방법에 관한 것이다.
일반적으로 철근 콘크리트 구조물은 철근 또는 콘크리트가 높은 내구성을 구비하고 있어 반영구적으로 사용할 수 있는 것으로 인정되어 왔으나, 최근의 많은 연구 결과와 기존 구조물의 조사 결과 철근 콘크리트 구조물도 경년 열화현상을 피할 수 없는 것으로 밝혀지고 있다. 특히 구조물의 축조 후 수십 년을 넘기지 못하고 본래의 기능을 상실하게 되는 사례가 종종 보고 되고 있다.
또한 철근 콘크리트 구조물은 콘크리트의 떨어지는 인장응력으로 말미암아 균열이 발생되며, 균열 폭이 어느 한도 이상으로 크면 균열부위로 주위의 공기와 습기가 침입하여 철근을 부식시키고 침투된 물이 동절기에는 동결팽창하여 콘크리트를 파손시키는 경우가 있다.
이러한 콘크리트의 균열 발생 현상은 자연스러운 현상이지만 콘크리트 내부에 존재하는 철근의 부식 팽창으로 인해서 콘크리트가 손상되는 것을 방지하기 위해서는 철근 콘크리트에 발생된 균열이 반드시 보수되어야 한다.
콘크리트 내부에 존재하는 철근은 표면에 알칼리성의 부동태 피막이 코팅되어 부식으로부터 보호되게 된다. 하지만 콘크리트에 발생된 균열을 통해 대기 중의 이산화탄소가 침투하게 되면 콘크리트의 pH가 낮아져 알칼리성의 부동태 피막이 일부 손상된다. 또한 콘크리트에 발생된 균열을 통해 염소 이온이 포함된 수분이 침투되면 부동태 피막의 손상은 더욱 촉진되어 더 이상 철근이 부식으로부터 보호되지 않게 된다.
이렇게 부동태 피막이 손상되거나 파괴된 후에는 철근의 부식이 진행되게 된다. 이러한 철근의 부식은 수성 상태의 전해질이 있어야 하고, 대표적인 전해질로는 물이 있다. 따라서 콘크리트에 발생된 균열을 통해 물이 콘크리트 내부로 침투되면 철근이 부식되는데, 이러한 물의 침투는 콘크리트에 발생된 균열뿐 만 아니라 콘크리트에 존재하는 공극을 통해서도 이루어질 수 있다.
이러한 공극을 통해 물이 침투하는 것을 방지하기 위한 기술로서 종래에는 콘크리트의 공극을 충전시킬 수 있는 무기계 또는 유기계의 콘크리트 혼화용 방수제를 콘크리트에 첨가하는 방법과 콘크리트 표면에 무기계 또는 유기계의 도막재를 도포하여 방수막을 형성하는 방법이 있었다.
그러나 콘크리트 혼화용 방수제를 사용하는 방법은 초기에는 콘크리트 내부로 물이 침투하는 것을 방지하는 방수 성능은 우수하나, 이후에 내부로 침투되는 물에 대하여는 방수 성능이 현저히 떨어지며, 특히 콘크리트에 균열이 발생하였을 경우에는 방수 효과를 기대하기 어렵다는 문제점이 있었다.
또한 콘크리트 표면에 방수막을 형성하는 방법은 콘크리트가 완전히 경화된 후에 시행해야 하므로 공사 기간이 많이 소요되고 공사비가 증가되며, 콘크리트에 균열이 발생되었을 경우에는 방수막의 균열 추종성이 부족하고, 결과적으로 방수막에도 균열이 발생되어 방수 기능을 상실한다는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 선행기술문헌으로서 대한민국 등록특허 제10-0675441호(특허문헌 1, 결정성장형 복합 방수제), 대한민국 등록특허 제10-0792234호(특허문헌 2. 침투성 복합 방수제), 대한민국 등록특허 제10-0828149호(특허문헌 3. 자가치유 결정성장형 복합 방수제), 일본 특개 제2011-236072호(특허문헌 4. 膨潤性自己治癒セメント混和材及びセメント組成物) 등이 개시되어 있다.
이러한 특허문헌들은 공통적으로 물과 반응하여 팽창하는 벤토나이트를 함유하고 있다. 즉, 과거 상기의 문제점들을 해결하기 위하여는 벤토나이트를 포함하는 조성물을 통해 이를 해결하고자 하는 연구가 다수 존재하였다.
하지만 상기 벤토나이트는 해수와 같은 염소 이온이 포함된 물과 반응하는 경우에는 팽창성이 현저히 저하되는 문제점이 있다. 또한 축조 후 가용성의 물질로 변화하여 용출되고, 그 후에는 방수 기능을 상실하는 문제점이 있다. 또한 벤토나이트는 수분을 흡수하고 나서 다시 건조해지면 원래의 형태로 돌아오는 회복성은 뛰어나지만, 이렇게 회복하는 경우에도 원형 그대로의 모습으로 완벽하게 회복되지는 않고 논바닥이 갈라진 모습처럼 말라버리게 되어 그 이후부터는 물의 침투를 막는 능력이 현저하게 떨어지게 되는 문제점이 있다. 또한 상기 특허문헌들에 개시된 인용발명에 따른 조성물들은 균열을 치유하는 속도가 느려 균열 치유 이전에 침투되는 물, 염소이온 및 이산화탄소에 의하여 이미 콘크리트 내부에 존재하는 철근이 부식되어 버리는 문제점이 있었다.
결국 이렇게 많은 문제점을 보이는 벤토나이트를 포함하는 조성물을 대체하여 콘크리트 균열의 자가 치유 성능이 우수한 조성물을 새롭게 개발하는 것이 시급함에도 불구하고 이에 대한 연구는 많이 부족한 문제점이 있다.
특허문헌 1. 대한민국 등록특허 제10-0675441호 특허문헌 2. 대한민국 등록특허 제10-0792234호 특허문헌 3. 대한민국 등록특허 제10-0828149호 특허문헌 4. 일본 특개 제2011-236072호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 콘크리트 균열의 자가 치유 성능이 우수한 결정성장형 복합 방수제 및 이를 이용한 철근 콘크리트의 타설방법을 제공하는 것이다.
또한 이러한 콘크리트의 균열을 자가 치유하여 철근의 부식 방지 효과가 우수한 결정성장형 복합 방수제 및 이를 이용한 철근 콘크리트의 타설방법을 제공하는 것이다.
또한 이러한 균열 자가 치유가 가능한 결정성장형 복합 방수제를 이용하여 콘크리트를 타설하는 경우에도 콘크리트의 압축강도 및 내투수성이 우수한 결정성장형 복합 방수제 및 이를 이용한 철근 콘크리트의 타설방법을 제공하는 것이다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 특징에 따른 결정성장형 복합 방수제는 시멘트 55.22-55.78 중량%, 결정성 유기 화합물 15.93-16.33 중량%, 함수규산염 5.51-5.65 중량%, 포졸란재 16.42-16.68 중량%, 아미노카르복실 유도체 분말 5.49-5.63 중량%, 혼화제 0.75-0.78 중량%를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 철근 콘크리트의 타설방법은
1) 시멘트 55.22-55.78 중량%, 결정성 유기 화합물 15.93-16.33 중량%, 함수규산염 5.51-5.65 중량%, 포졸란재 16.42-16.68 중량%, 아미노카르복실 유도체 분말 5.49-5.63 중량%, 혼화제 0.75-0.78 중량%를 포함하는 결정성장형 복합 방수제를 제조하는 단계;
2) 상기 결정성장형 복합 방수제를 콘크리트 조성물에 혼합하는 단계; 및
3) 상기 2)단계에 의해 혼합된 조성물을 이용하여 철근 콘크리트를 타설하는 단계;
를 포함한다.
본 발명에 따른 균열 자가 치유가 가능한 결정성장형 복합 방수제는 콘크리트 균열의 자가 치유 성능이 우수하고, 이를 통해 콘크리트 내부에 존재하는 철근의 부식 방지 능력이 우수하다.
또한 이러한 결정성장형 복합 방수제를 콘크리트 조성물에 포함하여 철근 콘크리트를 타설하게 되면 콘크리트의 압축강도가 우수해지면서 콘크리트의 내투수성도 우수해진다.
결국 이를 통해 철근 콘크리트 구조물의 수명을 연장하게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 결정성장형 복합 방수제가 혼합되어 제조된 콘크리트 시편의 슬럼프 평가 결과를 보여주는 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 결정성장형 복합 방수제가 혼합되어 제조된 콘크리트 시편의 공기량 측정 결과를 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 결정성장형 복합 방수제가 혼합되어 제조된 콘크리트 시편의 압축강도 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 결정성장형 복합 방수제가 혼합되어 제조된 콘크리트 시편의 내투수성 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 결정성장형 복합 방수제가 혼합되어 제조된 콘크리트 시편의 균열이 자가 치유되는 결과를 보여주는 사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 결정성장형 복합 방수제가 혼합되어 제조된 콘크리트 시편의 철근 부식 억제 능력 측정 결과를 보여주는 그래프이다.
이에 본 발명자들은 콘크리트에 발생한 균열의 자가 치유 능력이 우수하고 콘크리트 내부에 존재하는 철근의 부식을 방지하는 조성물 및 이를 이용한 철근 콘크리트의 타설방법을 개발하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 본 발명에 따른 균열 자가 치유가 가능한 결정성장형 복합 방수제 및 이를 이용한 철근 콘크리트의 타설방법을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 한 특징에 따른 결정성장형 복합 방수제는 시멘트 55.22-55.78 중량%, 결정성 유기 화합물 15.93-16.33 중량%, 함수규산염 5.51-5.65 중량%, 포졸란재 16.42-16.68 중량%, 아미노카르복실 유도체 분말 5.49-5.63 중량%, 혼화제 0.75-0.78 중량%를 포함한다.
상기 시멘트는 본 발명에 따른 결정성장형 복합 방수제에서 바인더 역할과 콘크리트의 강도를 증진시킨다. 또한 상기 시멘트는 특별한 제한이 있는 것은 아니지만 포틀랜드시멘트, 고로시멘트, 플라이애시시멘트 및 알루미나시멘트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다. 또한 상기 시멘트는 55.22-55.78 중량%로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 시멘트가 55.22 중량% 미만으로 포함되면 본 발명에 따른 결정성장형 복합 방수제의 바인더 역할이 미흡할 뿐만 아니라 콘크리트의 강도 증진이 미흡하여 바람직하지 않고, 상기 시멘트가 55.78 중량%를 초과하게 되면 본 발명에 따른 결정성장형 복합 방수제의 효과를 달성하는 다른 조성물질의 함량을 제한하게 되어 바람직하지 않다.
상기 결정성 유기 화합물은 균열을 통해 침투되는 물이나 염소 이온을 포함한 수분과 반응하여 균열 내부에 지속적으로 결정체를 형성하고, 이를 통해 균열을 밀봉하는 방식으로 물의 침투를 방지하기 위해 본 발명에 따른 결정성장형 복합 방수제에 포함된다. 또한 상기 결정성 유기 화합물은 멘톨(Menthol), 벤조산(benzoic acid) 및 프탈산(phthalic acid)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다. 상기 멘톨은 한 개의 고리로 이루어진 모노테르펜에 속하는 알코올이며, 박하의 잎이나 줄기를 수증기 증류하여 얻을 수 있다. 또한 상기 벤조산은 방향족 카르복실산의 하나로 무색의 결정성 고체이다. 또한 상기 프탈산은 방향족 다이카르복실산의 일종이다. 또한 상기 결정성 유기 화합물은 15.93-16.33 중량%인 것이 바람직한데, 상기 결정성 유기 화합물이 15.93 중량% 미만으로 포함되면 지속적인 결정체 형성 효과가 떨어지기 때문에 균열 밀봉 성능이 저하되어 바람직하지 않으며, 상기 결정성 유기 화합물이 16.33 중량%를 초과하여 포함되면 본 발명에 따른 결정성장형 복합 방수제의 다른 조성물이 반응하는 것을 방해하여 본 발명의 목적을 달성하기 어렵기 때문에 바람직하지 않다.
상기 함수규산염은 에트링가이트(ettringite)를 생성시켜 콘크리트의 소성수축 및 건조수축에 의한 균열이 발생하는 것을 방지한다. 상기 에트링가이트란 알루미네이트와 석고와의 반응으로 생기는 침상 결정의 광물인데, 상기 함수규산염에 포함되어 있는 알루미나 성분과 시멘트에 포함되어 있는 석고의 반응에 의해 에트링가이트의 생성이 활발하게 촉진된다. 또한 상기 함수규산염은 운모분말, 활석분말 및 카올린분말로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다. 또한 상기 함수규산염은 5.51-5.65 중량%인 것이 바람직한데, 상기 함수규산염이 5.51 중량% 미만으로 포함되게 되면 에트링가이트의 생성 부족으로 균열 발생 억제 효과가 저하되어 바람직하지 않으며, 상기 함수규산염이 5.65 중량%를 초과하여 포함되면 과다한 에트링가이트의 생성으로 콘크리트에 팽창 균열이 유도되므로 바람직하지 않다.
상기 포졸란재는 콘크리트의 공극 내에서 불용성의 물질을 형성시켜 공극을 충전함으로써 방수 성능 및 콘크리트의 장기 강도를 증진시키고, 해수에 대한 저항성 등의 내구성을 증진시키기 위해 사용된다. 상기 공극 내에 형성되는 불용성의 물질은 규산삼석회(3Cao·SiO2) 및 규산이석회(2Cao·SiO2)인 칼슘실리케이트 수화물이다. 또한 상기 포졸란재는 규산 백토, 고로슬래그 미분말 및 고강도 실리카흄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다. 상기 고로슬래그 미분말(Ground Granulated Blast Furnace Slag)은 철을 생산하는 용광로 속에서 철광석 중 암석성분이 녹아 쇳물 위에 떠있게 되는데, 이것을 흘러내리게 하여 물(혹은 공기)로 급격히 냉각시키고 작은 모래입자 모양으로 만든 다음 다시 이것을 분쇄기로 미분말이 되도록 분쇄하여 제조한 것을 말한다. 또한 실리카흄은 건식법으로 만들어진 실리카 미립자의 한 종류로서 4염화규소, 클로로실란 등을 수소와 산소의 분위기에서 고온연소 시켜 만드는 실리카 미립자를 실리카흄이라고 하고, 상기 고강도 실리카흄은 고강도 및 고내구성의 콘크리트를 제조하기 위하여 사용하는 실리카흄을 가리킨다. 또한 상기 포졸란재는 16.42-16.68 중량%인 것이 바람직한데, 상기 포졸란재가 16.42 중량% 미만으로 포함되면 콘크리트 공극 내에서 불용성 물질의 형성이 부족하여 콘크리트의 방수 성능이 저하되면서 장기 강도를 증진시키기 어렵고 내해수성이 저하되어 바람직하지 않다. 또한 상기 포졸란재가 16.68 중량%를 초과하여 포함되면 콘크리트의 유동성이 감소되어 불균일한 콘크리트가 타설되기 때문에 균열이 발생하고, 워터빌리티 감소로 인해 많은 양의 물이 투입되어야 하므로 콘크리트의 강도가 저하되어 바람직하지 않다.
상기 아미노카르복실 유도체 분말은 콘크리트 내에 존재하는 철근까지 확산되어 철근의 표면에 불투과성의 보호 피막을 형성시키고, 콘크리트 외부로부터 침투되는 염소 이온을 고정시켜 철근까지 도달되지 못하도록 하여 철근의 부식을 억제시키는 역할을 한다. 또한 상기 아미노카르복실 유도체 분말은 1-아미노프로판-1,3-다이카르복실산, 2,4-디니트로아닐린, D-4-클로로페닐알라닌, L-4-클로로페닐알라닌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다. 또한 상기 아미노카르복실 유도체 분말은 5.49-5.63 중량%인 것이 바람직한데, 상기 아미노카르복실 유도체 분말이 5.49 중량% 미만으로 포함되면 철근 표면에 투과성의 피막이 형성되고, 외부로부터 침투되는 염소 이온을 고정시키는 성능이 저하되어 바람직하지 않다. 또한 상기 아미노카르복실 유도체 분말이 5.63 중량%를 초과하여 포함되면 콘크리트 표면에 잔류물이 존재하여 콘크리트 이어치기 시공시에 불연속적인 접합면이 발생하여 바람직하지 않다.
상기 혼화제는 상기 포졸란재의 반응에 의한 콘크리트의 워커빌리티 감소를 방지하기 위해 포함된다. 또한 상기 혼화제는 고성능 감수제, 공기연행제(AE제) 및 유동화제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다. 상기 고성능 감수제는 일반의 감수제보다 분산 효과가 뛰어난 감수제를 가리키며 고강도용 감수제가 이에 해당할 수 있다. 또한 유동화제는 미리 믹싱된 베이스 콘크리트에 사용되는 것으로서 콘크리트의 품질을 저하시키지 않고 콘크리트의 시공성을 개선할 목적으로 이용되는 것이며, 주성분은 나프탈린계, 멜라민계, 리그닌계, 카르복실계가 있다. 또한 상기 유동화제는 상기 고성능 감수제의 일종에 해당할 수 있다. 또한 상기 공기연행제인 AE제는 air-entraining의 약어이며, 콘크리트 속에 무수한 미세 기포를 포함시켜 콘크리트의 워커빌리티(workability)를 좋게 하기 위한 혼합제를 말한다. 또한 상기 혼화제는 0.75-0.78 중량%인 것이 바람직한데, 상기 혼화제가 0.75 중량% 미만으로 포함되는 경우 콘크리트의 슬럼프가 저하되어 많은 양의 물을 혼합하게 되고 이에 따라 콘크리트의 강도가 감소되므로 바람직하지 않다. 또한 상기 혼화제가 0.78 중량%를 초과하여 포함되면 조성물의 이상 응결로 본 발명의 목적을 달성하기 어려워 바람직하지 않다.
이러한 본 발명에 따른 결정성장형 복합 방수제를 콘크리트 조성물에 첨가하여 철근 콘크리트를 타설하게 되면 콘크리트 균열의 자가 치유 능력이 우수하며, 철근의 부식을 방지하는 능력이 탁월하다. 또한 콘크리트의 슬럼프가 우수해지고, 공기량이 많아지게 된다. 또한 콘크리트의 압축강도 및 내투수성도 우수해진다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 철근 콘크리트의 타설방법은
1) 시멘트 55.22-55.78 중량%, 결정성 유기 화합물 15.93-16.33 중량%, 함수규산염 5.51-5.65 중량%, 포졸란재 16.42-16.68 중량%, 아미노카르복실 유도체 분말 5.49-5.63 중량%, 혼화제 0.75-0.78 중량%를 포함하는 결정성장형 복합 방수제를 제조하는 단계;
2) 상기 결정성장형 복합 방수제를 콘크리트 조성물에 혼합하는 단계; 및
3) 상기 2)단계에 의해 혼합된 조성물을 이용하여 철근 콘크리트를 타설하는 단계;
를 포함한다.
상기 시멘트는 포틀랜드시멘트, 고로시멘트, 플라이애시시멘트 및 알루미나시멘트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.
상기 결정성 유기 화합물은 멘톨(Menthol), 벤조산(benzoic acid) 및 프탈산(phthalic acid)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.
상기 함수규산염은 운모분말, 활석분말 및 카올린분말로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.
상기 포졸란재는 규산 백토, 고로슬래그 미분말 및 고강도 실리카흄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.
상기 아미노카르복실 유도체 분말은 1-아미노프로판-1,3-다이카르복실산, 2,4-디니트로아닐린, D-4-클로로페닐알라닌, L-4-클로로페닐알라닌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.
상기 혼화제는 고성능 감수제, 공기연행제(AE제) 및 유동화제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.
상기 2)단계에서 결정성장형 복합 방수제가 콘크리트 조성물에 혼합되는 함량은 콘크리트 조성물 내에 존재하는 시멘트 또는 시멘트 결합재 100 중량부에 대하여 1-10 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 결정성장형 복합 방수제가 1 중량부 미만으로 포함되면 본 발명의 목적을 이룰 수 없어 바람직하지 않고, 상기 결정성장형 복합 방수제가 10 중량부를 초과하여 포함되면 콘크리트의 공기량 감소와 경제성이 저하되어 바람직하지 않다. 한편 상기 시멘트 결합재란 당업계에 널리 통용되는 용어로서 콘크리트의 물성을 개선시키기 위하여 시멘트에 고로슬래그 미분말, 플라이애시, 실리카흄 등이 포함된 것을 말한다.
상기 결정성장형 복합 방수제를 콘크리트 조성물에 첨가하여 철근 콘크리트를 타설하게 되면 콘크리트 균열의 자가 치유 능력이 우수하며, 철근의 부식을 방지하는 능력이 탁월하다. 또한 콘크리트의 슬럼프가 우수해지고, 공기량이 많아지게 된다. 또한 콘크리트의 압축강도 및 내투수성도 우수해진다.
이하 본 발명을 바람직한 실시예를 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
1종 보통포틀랜드시멘트 55.35 중량%, 멘톨 16.13 중량%, 카오린 5.58 중량%, 고로슬래그 미분말 15.78 중량%, 고강도 실리카흄 0.83 중량%, 1-아미노프로판-1,3-다이카르복실산 5.56 중량%, 폴리카본산계 고성능 감수제 0.77 중량%를 혼합하고 교반하여 결정성장형 복합 방수제를 제조하였다. 이를 하기 표 1과 같은 배합표로 제조되는 콘크리트 조성물에 같이 혼합하였다. 이때 상기 결정성장형 복합 방수제는 6.0 kg을 첨가하였다. 그리고 이렇게 혼합된 콘크리트 조성물로 콘크리트 시편을 제작하였다.
Figure 112013054590292-pat00001
비교예
비교예 1
상기 실시예에 따른 결정성장형 복합 방수제 대신에 N 사의 콘크리트 혼화용 방수제를 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 방법을 사용하여 콘크리트 시편을 제작하였다.
비교예 2
상기 실시예에 따른 결정성장형 복합 방수제 대신에 R 사의 콘크리트 혼화용 방수제를 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 방법을 사용하여 콘크리트 시편을 제작하였다.
실험예
< 실험예 1: 슬럼프 평가>
상기 실시예(A)의 결정성장형 복합 방수제와 비교예 1(B) 및 비교예 2(C)에 따른 혼화용 방수제가 콘크리트의 슬럼프에 미치는 영향을 평가하기 위해 이들 각각의 시편을 KS F 2402 콘크리트의 슬럼프 시험방법에 따라 슬럼프 평가를 실시하였다. 또한 이의 적절한 비교를 위하여 어떠한 방수제를 첨가하지 않은 콘크리트(Plain)의 슬럼프를 대조군으로 활용하였다. 이의 결과는 하기 도 1에 나타내었다.
하기 도 1에서 확인할 수 있는 바와 같이 나머지 세가지 경우보다 실시예의 경우가 가장 큰 슬럼프를 보이는 것으로 확인되었다. 이를 통해 실시예의 워커빌리티가 가장 양호한 것으로 확인되었고, 이를 통해 콘크리트 배합 설계시에 단위 수량을 감소시켜 콘크리트의 강도를 증진시킬 수 있다.
< 실험예 2: 공기량 평가>
상기 실시예(A)의 결정성장형 복합 방수제와 비교예 1(B) 및 비교예 2(C)에 따른 혼화용 방수제가 콘크리트의 공기량에 미치는 영향을 평가하기 위해 KS F 2421 압력법에 따른 콘크리트 공기량을 측정하는 실험을 진행하였다. 이의 결과는 하기 도 2에 나타내었다.
하기 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이 실시예에 따른 콘크리트 시편의 공기량이 비교예 1 및 비교예 2의 경우보다 월등히 많을 뿐만 아니라, 대조군의 경우보다도 많은 것을 확인할 수 있었다. 따라서 본 발명에 따른 결정성장형 복합 방수제를 혼합한 실시예의 경우가 동결융해에 대하여 저항성을 고려한 수치로서 KS F 4009 레디믹스트 콘크리트에서 규정한 공기량인 3-6 %를 만족하는 것으로 확인되었다.
< 실험예 3: 압축강도 평가>
상기 실시예(A)의 결정성장형 복합 방수제와 비교예 1(B) 및 비교예 2(C)에 따른 혼화용 방수제가 콘크리트의 압축강도에 미치는 영향을 평가하기 위해 KS F 2405 콘크리트의 압축강도 시험방법에 따른 시험을 실시하였다. 이렇게 압축강도를 측정한 결과는 하기 도 3에 나타냈다.
하기 도 3에서 확인할 수 있는 바와 같이 실시예에 따른 결정성장형 복합 방수제를 첨가한 콘크리트의 압축강도가 비교예 1 및 비교예 2와 대조군의 경우에 비해 더 높은 것으로 확인되었다. 그러므로 본 발명에 따른 결정성장형 복합 방수제를 혼합한 콘크리트 시편이 압축강도 면에서도 우수한 것으로 확인되었다.
< 실험예 4: 내투수성 평가>
상기 실시예(A)의 결정성장형 복합 방수제와 비교예 1(B) 및 비교예 2(C)에 따른 혼화용 방수제가 콘크리트의 투수성에 미치는 영향을 평가하기 위해 KS F 4926 콘크리트 혼입용 방수제 시험방법에 따른 실험을 실시하였다. 이의 결과는 하기 도 4에 나타냈다.
하기 도 4에서 확인할 수 있는 바와 같이 실시예에 따른 결정성장형 복합 방수제를 첨가한 콘크리트의 투수비가 다른 방수제를 첨가한 비교예 1, 비교예 2 및 대조군의 경우에 비해 낮게 나타났다. 이를 통해 본 발명에 따른 결정성장형 방수제가 콘크리트의 수밀성을 증진시키는 효과도 있음을 확인하였다.
< 실험예 5: 균열 자가 치유 성능 측정>
실시예, 비교예 1 및 비교예 2의 경우 균열 자가 치유 성능을 알아보기 위해 φ10 mm의 원형 강봉을 100×200×500 mm의 각각의 콘크리트 시편 속에 매입시키고 대기 중에서 양생시킨 후 대조군의 경우를 제외하고 KS F 2408 콘크리트의 휨강도 시험방법에 따라 콘크리트의 3등분점 중앙에 하중을 가하여 하중을 가한 면의 반대면에 0.1-1.5 mm의 균열을 발생시키고, 균열이 발생된 면을 제외한 모든 면을 에폭시로 코팅하고 건조시켰다.
이후 대조군에서 균열을 발생시키지 않은 콘크리트(Plain-1)의 일면과 대조군에서 균열을 발생시킨 콘크리트(Plain-2), 실시예, 비교예 1, 비교예 2(A, B 및 C)의 균열이 발생된 콘크리트 각각의 면 위에 거푸집을 설치하고 거푸집의 바깥 둘레를 실리콘으로 밀봉하여 건조시킨 후 3.5 %의 염화나트륨 용액을 거푸집 내부에 채워 놓았다. 염화나트륨 용액은 7 일 동안 채워 놓았으며, 그 후 방수제를 혼입한 콘크리트의 균열 자가 치유 성능을 비교하였다. 이의 결과는 하기 도 5에 나타내었다.
하기 도 5에서 확인할 수 있는 바와 같이 실시예에 따른 결정성장형 복합 방수제를 혼합한 콘크리트(A)는 다른 방수제를 첨가한 콘크리트인 비교예 1(B) 및 비교예 2(C)에 비해 균열이 완전히 밀봉되었으며, 따라서 본 발명에 따른 결정성장형 복합 방수제는 염소이온이 포함된 물의 침투 또는 누수 시에도 균열 자가 치유 성능이 우수한 것으로 나타났다.
< 실험예 6: 철근 부식 억제 성능 측정>
실시예, 비교예 1 및 비교예 2의 경우 철근의 부식을 효과적으로 억제하는지를 평가하는 실험을 진행하였다. 상기 실험예 5에서 Plain-1, Plain-2, A, B 및 C의 3.5%의 염화나트륨 용액을 거푸집 내부에 채워 놓았던 각각의 콘크리트의 자연 전위를 측정하였다.
상기 실험예 5에 따른 균열 자가 치유 성능 평가 후에도 계속 거푸집 내부에 3.5%의 염화나트륨을 채웠으며, 자연전위에 의한 철근의 부식 억제 평가는 하기 표 2와 같이 ASTM C 876-1991 “Standard Test Method for Half-Cell Potentials of Uncoated Reinforcing Steel in Concrete”에 의해 평가하였고, 이의 결과는 하기 도 6에 나타내었다.
Figure 112013054590292-pat00002
하기 도 6에서 확인할 수 있는 바와 같이 실시예에 따른 결정성장형 복합 방수제를 혼합한 콘크리트(A)의 자연전위는 철근의 표면에 부동태 피막이 형성되어져 있는 건전한 콘크리트에서의 전위인 -100 ~ -200 mV으로서 균열을 발생시킨 후 3.5 %의 염화나트륨 용액을 거푸집 내부에 채워 놓았던 콘크리트(Plain-2, B 및 C)보다 철근의 부식 억제 성능이 더 우수하게 나타났으며, 균열을 발생을 발생시키지 않고 3.5%의 염화나트륨 용액을 거푸집 내부에 채워 놓았던 콘크리트(Plain-1)보다도 철근의 부식억제 성능이 더 우수하게 나타났다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 첨부된 특허 청구 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (15)

  1. 시멘트 55.22-55.78 중량%, 결정성 유기 화합물 15.93-16.33 중량%, 함수규산염 5.51-5.65 중량%, 포졸란재 16.42-16.68 중량%, 아미노카르복실 유도체 분말 5.49-5.63 중량%, 혼화제 0.75-0.78 중량%를 포함하며,
    상기 결정성 유기 화합물은 멘톨(Menthol), 벤조산(benzoic acid) 및 프탈산(phthalic acid)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하고,
    상기 혼화제는 고성능 감수제, 공기연행제(AE제) 및 유동화제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 결정성장형 복합 방수제.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 시멘트는 포틀랜드시멘트, 고로시멘트, 플라이애시시멘트 및 알루미나시멘트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 결정성장형 복합 방수제.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 함수규산염은 운모분말, 활석분말 및 카올린분말로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 결정성장형 복합 방수제.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 포졸란재는 규산 백토, 고로슬래그 미분말 및 고강도 실리카흄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 결정성장형 복합 방수제.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 아미노카르복실 유도체 분말은 1-아미노프로판-1,3-다이카르복실산, 2,4-디니트로아닐린, D-4-클로로페닐알라닌, L-4-클로로페닐알라닌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 결정성장형 복합 방수제.
  7. 삭제
  8. 1) 시멘트 55.22-55.78 중량%, 결정성 유기 화합물 15.93-16.33 중량%, 함수규산염 5.51-5.65 중량%, 포졸란재 16.42-16.68 중량%, 아미노카르복실 유도체 분말 5.49-5.63 중량%, 혼화제 0.75-0.78 중량%를 포함하는 결정성장형 복합 방수제를 제조하는 단계;
    2) 상기 결정성장형 복합 방수제를 콘크리트 조성물에 혼합하는 단계; 및
    3) 상기 2)단계에 의해 혼합된 조성물을 이용하여 철근 콘크리트를 타설하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 결정성 유기 화합물은 멘톨(Menthol), 벤조산(benzoic acid) 및 프탈산(phthalic acid)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하고,
    상기 혼화제는 고성능 감수제, 공기연행제(AE제) 및 유동화제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 철근 콘크리트의 타설방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 시멘트는 포틀랜드시멘트, 고로시멘트, 플라이애시시멘트 및 알루미나시멘트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 철근 콘크리트의 타설방법.
  10. 삭제
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 함수규산염은 운모분말, 활석분말 및 카올린분말로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 철근 콘크리트의 타설방법.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 포졸란재는 규산 백토, 고로슬래그 미분말 및 고강도 실리카흄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 철근 콘크리트의 타설방법.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 아미노카르복실 유도체 분말은 1-아미노프로판-1,3-다이카르복실산, 2,4-디니트로아닐린, D-4-클로로페닐알라닌, L-4-클로로페닐알라닌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 철근 콘크리트의 타설방법.
  14. 삭제
  15. 제 8항에 있어서,
    상기 2)단계에서 결정성장형 복합 방수제가 콘크리트 조성물에 혼합되는 함량은 콘크리트 조성물 내에 존재하는 시멘트 또는 시멘트 결합재 100 중량부에 대하여 1-10 중량부로 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 철근 콘크리트의 타설방법.

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