KR101346226B1 - Inorganic mending material for stone cultural heritage - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to inorganic repair material for stone cultural assets for repairing a damaged part of stone forming stone cultural assets, and more particularly, to inorganic repair material for stone cultural assets, wherein the repair material is manufactured using a magnesium oxide-based inorganic binder having excellent physical properties relating to strength and durability instead of cement usually used as a binder and the repair material includes a filler for more enhancing physical properties and durability of the repair material. Additionally, the present invention can obtain the effects of: not occurring a blackening phenomenon or a whitening phenomenon since the binder of the inorganic repair material for stone cultural assets is formed with the inorganic binder including a magnesium oxide having low possibility of occurring a pollution phenomenon; more enhancing physical properties and durability of the inorganic binder by the filler included along with natural silica sand included in a compounding agent; and, in particular, being eco-friendly since the magnesium oxide-based inorganic binder has cement-like properties through an ion bond of metal-nonmetal ions, not polycondensation reactions such as geopolymer, such that an alkali activator is not additionally needed and pH concentration of the surface thereof is lower compared with the concentration of cement. [Reference numerals] (AA) 7 days; (BB) 14 days; (CC) 28 days; (DD) 56 days; (EE) Cement; (FF) Lime; (GG) Mineral+red clay; (HH) Mineral+fly ash; (II) Mineral+wollastonite; (JJ) Mineral+blast furnace slag; (KK) Mineral+chamotte; (LL) Mineral+silica fume0.1; (MM) Mineral+silica fume0.2

Description

석조문화재 무기질 보수재료{Inorganic mending material for stone cultural heritage}Inorganic mending material for stone cultural heritage

본 발명은 석조문화재를 구성하는 석재의 손상된 부분을 보수하기 위한 석조문화재 무기질 보수재료에 관한 것으로서, 보다 상세하면, 일반적인 바인더인 시멘트를 대신하여 강도와 관련한 물리적인 특성과 내구성이 우수한 산화마크네슘계 무기바인더를 사용하여 보수재료를 만들고, 보수재료의 물리적인 특성 및 내구성을 더욱 향상시킬 수 있는 충전제를 포함하는 석조문화재 무기질 보수재료에 관한 분야이다.
The present invention relates to a stone cultural property mineral repair material for repairing damaged portions of the stone constituting the stone cultural properties, more specifically, in place of the general binder cement cement oxide-based excellent physical properties and durability related to strength The present invention relates to a stone cultural material inorganic repair material that includes a filler that makes a repair material using an inorganic binder and further improves physical properties and durability of the repair material.

과거 석조문화재에 사용되었던 보수재료로는 석회 및 시멘트 등이 있다. 석회나 시멘트의 주요 성분을 구성하고 있는 칼슘이온(Ca)이나 황(S)이 탄소나 물과 반응되어 형성되는 탄산칼슘이나 수산화칼슘이 문화재의 외관 및 내구성을 저하시키는 백화현상 및 박리 박락 현상의 주원인이 되기 때문에 현재 문화재 보수재료 분야에서는 지양하고 있다. 또한 시멘트 재료가 낳는 여러 가지 환경적 문제들(CO2 농도 상승, 바닷물 온도 상승, 바닷물 pH 증가 등)을 무시하고 문화재 보수재료로서 시멘트를 계속 사용하는 것은 국가적 차원에서 진행되는 석조문화재 연구의 성격과 맞지 않다.In the past, the repair materials used for stone cultural properties include lime and cement. Calcium carbonate or calcium hydroxide formed by the reaction of calcium ions (Ca) or sulfur (S), which are the main components of lime or cement, with carbon or water, is the main cause of bleaching and peeling-off phenomena that reduce the appearance and durability of cultural properties. As a result, it is currently refrained from the field of conservative materials for cultural property. In addition, ignoring various environmental problems caused by cement materials (increasing CO 2 concentration, rising sea water temperature, increasing seawater pH, etc.), and continuing to use cement as a cultural property repair material is a national character of stone cultural property research. not correct.

또한 석조문화재의 검토되지 않은 보수재료 사용은 석재에 화학적, 물리적 피해를 입혀 부재의 내구성 및 외관을 하락시키는 원인이 된다. 1960년부터 1980년대까지 문화재 보수에 사용되었던 시멘트, 석고, 유황, 철심 등은 접촉부위의 석재의 강도 및 내구성을 장기적으로 약화시키거나, 녹물을 남기고, 외관을 해쳐 현재에는 문화재 보수재료로 적합하지 않아 문제점 해결이 시급한 상태이다.
In addition, the use of unexamined repair materials of stone cultural properties causes chemical and physical damage to the stone, causing the durability and appearance of the members to be degraded. Cement, gypsum, sulfur, and iron cores, which were used to repair cultural property from the 1960s to 1980s, weaken the strength and durability of the stone at the contact point in the long term, leave green water, and damage the appearance. Therefore, problem solving is urgent.

아울러 상기와 같은 종래 보수재료는 흑색 오염물 또는 백화현상과 같은 석조문화재의 손상을 일으키는데, 상기 흑색 오염물은 흑화현상(blackenig) 또는 흑색 변색(Black Discoloration)으로 불리우며, 공기오염물질, 유기물, 철과 망간 등의 유색광물의 이동과 침착 현상에서 생성될 수 있다는 연구결과가 있다. 또한 우리나라 경주지역 석조문화재의 흑화 현상에 대해 조사한 보고서에서는 보수부위와 이물질이 침착되어 흑화된 부위의 EDS분석 결과 화학성분에서 각각 SO3 13.01, 4.29wt.%, CaO함량이 36.02, 20.88wt.%로 탄산칼슘의 광물이나 염이 형성되었을 것으로 추정된다고 분석되어 있다.In addition, such conventional repair materials cause damage to stone cultural properties such as black contaminants or whitening phenomena, the black contaminants are called blackenig or black discoloration, air pollutants, organic matter, iron and manganese There is research that can be generated from the transport and deposition of colored minerals. In addition, the report that investigated the blackening phenomenon of stone cultural properties in Gyeongju, Korea shows that SO 3 13.01, 4.29wt.% And CaO content 36.02, 20.88wt.% It is estimated that minerals and salts of calcium carbonate may have formed.

또한 백화현상은 빗물이나 대기 등 외부로부터 유입되는 수용성 염 또는 석회 성분이 들어간 보수재료로부터 유출된 용해된 염성분들이 석재 표면에 흡착되어 수분이 증발되면 하얀 고체염으로 남아있는 현상을 말한다. 석조문화재는 암석 자체에 Ca 및 SO3성분을 포함하고 있기 때문에 백화현상이 일어나기 쉬운데, 특히 석조문화재 보수부위에서 일어나는 백화현상은 보수재료로 쓰이는 시멘트 경화체 내부에서 용출되어 나오는 가용성 염이 대표적인 원인으로 꼽힌다.
In addition, the whitening phenomenon refers to a phenomenon in which dissolved salt components leaked from a water-soluble salt or a lime-containing water-retaining material, such as rainwater or air, remain as white solid salts when moisture is evaporated by the surface of the stone. The stone cultural properties contain Ca and SO 3 components in the rock itself, so whitening is easy to occur. Especially, the whitening phenomenon occurring at the repair part of the stone cultural properties is considered to be due to the soluble salts eluted from the inside of the cement hardening material used as the repairing material. .

다음은 포틀랜드 시멘트와 물이 수화반응 후에 수화물 C-S-H gel과 Ca(OH)2로 경화되는 과정을 나타내는 반응식이다.The following equation shows how Portland cement and water are cured with hydrate CSH gel and Ca (OH) 2 after hydration.

Figure 112013019637532-pat00001

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여기서 시멘트 성분의 60%는 C-S-H gel로, 25%는 Ca(OH)2로 구성되어진다. 이중Ca(OH)2는 가용성 염류로 이산화탄소와 만나 불용성의 CaCO3 염을 만들거나, 낮은 온도에서도 물속에서 이온상태로 용해되어 있어, 계속 높은 pH를 유지하며 C-S-H gel의 조직이 치밀해 지는 것을 돕는다. 탄산칼슘은 화학적 반응성이 매우 낮아 자연 상태에서 백화현상을 일으키기에는 오랜 시간이 걸린다.Here, 60% of the cement is composed of CSH gel and 25% is composed of Ca (OH) 2 . Dual Ca (OH) 2 is a soluble salt that meets carbon dioxide to form an insoluble CaCO 3 salt, or dissolves in water at low temperatures in an ionic state, thus maintaining high pH and helping to compact the tissue of the CSH gel. . Calcium carbonate has a very low chemical reactivity and takes a long time to cause whitening in nature.

그러나 C-S-H gel의 수화과정 중에는 기온현상에 따라 백화현상이 잘 일어날 수 있다. C-S-H는 화학적으로 강한 결합력을 가지고 있어 높은 강도를 내는 대신 수화반응이 늦어 시멘트 내부에 Ca(OH)2가 녹아있는 수분이 남아있게 된다. 이 수분이 시멘트 표면으로 용출되면서 이산화탄소를 만나게 되고 다음과 같은 반응식에 의해 불용성의 탄산칼슘을 남김으로써 백화현상을 일으키게 된다.However, during the hydration of CSH gel, bleaching may occur depending on the temperature phenomenon. CSH has a chemically strong binding force, so that the hydration reaction is late instead of high strength, so that water containing Ca (OH) 2 dissolved in the cement remains. As this water is eluted to the cement surface, it meets carbon dioxide and causes whitening by leaving insoluble calcium carbonate by the following equation.

Figure 112013019637532-pat00002

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따라서 고온 건조한 기온에서는 수분 증발이 빨리 일어나 내부증발에 의해 가용성분이 표면까지 도출되지 못하기 때문에 백화발생이 적어진다. 그러나 저온 다습할 시에는 수화반응이 늦어지고 수분의 이동이 용이하게 되며 미반응 Ca(OH)2가 표면 밖으로 도출되어 백화현상이 일어나게 된다.
Therefore, at high temperature and dry air temperature, evaporation of water occurs quickly, so that whitening is less likely because soluble components are not derived to the surface by internal evaporation. However, at low temperature and high humidity, the hydration reaction is slowed down, the water is easily transported, and unreacted Ca (OH) 2 is drawn out of the surface to cause whitening.

아울러 최근에 석조문화재의 보수재료로 대두되는 지오폴리머는 적정온도 또는 고온에서 주로 Si와 Al 광물이 알칼리 활성화제를 첨가한 높은 알칼리 조건에서 화학적으로 빠른 축중합반응을 시멘트의 C-S-H gel과 같이 alumino-silicate gel을 형성하여 강도발현을 한다는 원리를 가지고 있다. 그러나 지오폴리머는 양생온도와 양생시간에 많은 영향을 받으며 알칼리 활성화제의 Mol농도에 따라 강도에 많은 차이가 나기 때문에 제작비용이 비싸고 까다로운 문제점이 있다.
In addition, geopolymers, which have recently emerged as repair materials for stone cultural properties, have undergone chemically rapid condensation polymerization reactions under high alkali conditions in which Si and Al minerals have added alkali activators at a suitable temperature or high temperature. It has the principle of expressing strength by forming silicate gel. However, geopolymers are affected by curing temperature and curing time, and the production cost is expensive and difficult because the strength varies according to the Mol concentration of alkali activator.

다음은 석조문화재 무기질 보수재료에 관한 대표적인 종래기술이다.The following is a representative prior art regarding the mineral cultural relics of stone cultural properties.

국내공개특허 제10-2010-0137057호는 석조문화재 보존을 위한 나노 복합 에폭시 접착제에 관한 것으로서, 에폭시 수지 40~99.99wt%와 에폭시기와 나노 기공을 갖는 나노클러스터 충진제 0.01~60wt%를 혼합한 혼합물에 0.8~1.2의 당량비로 상온 경화형 경화제를 첨가하여 이루어진 석조문화재 보존을 위한 나노 복합 에폭시 접착제에 관한 것이며, 선택적으로 접착제의 점도를 저하시키기 위하여 상기의 에폭시 수지와 충진제의 혼합물 중량을 기준하여 반응성 희석제 0.01~40wt%를 더 포함할 수 있으며, 또한 공정 환경에 따라서 보다 빠르고 견고한 접착특성을 얻기 위한 경우에는 상기 에폭시 수지와 충진체의 혼합물 중량을 기준하여 경화촉진제 0.01~4wt%를 더 포함한 것을 특징으로 하는 석조문화재 보존을 위한 나노 복합 에폭시 접착제에 관한 것이다.Korean Laid-Open Patent No. 10-2010-0137057 relates to a nano composite epoxy adhesive for preservation of stone cultural properties, in a mixture of 40 to 99.99 wt% epoxy resin and 0.01 to 60 wt% of a nanocluster filler having an epoxy group and nano pores. The present invention relates to a nanocomposite epoxy adhesive for preservation of a stone cultural property made by adding a room temperature curing type curing agent at an equivalent ratio of 0.8 to 1.2, and optionally a reactive diluent 0.01 based on the weight of the mixture of the epoxy resin and the filler to reduce the viscosity of the adhesive. It may further comprise ~ 40wt%, and in order to obtain faster and more robust adhesive properties depending on the process environment, characterized in that it further comprises 0.01 ~ 4wt% of the curing accelerator based on the weight of the mixture of the epoxy resin and the filler The present invention relates to a nano composite epoxy adhesive for preserving stone cultural properties.

상기 종래기술은 접착제의 주성분인 에폭시 수지에 에폭시기와 나노 기공을 갖는 나노클러스터 충진제를 혼합함으로써 나노 기공을 통하여 물의 투과성을 높여주어서 석재 내부의 물이 외부로 빠져나오지 못하여 생기는 물의 응결로 인한 2차 손상을 방지하고, 에폭시 수지는 이중결합 또는 삼중 결합이 없는 포화된 탄소계를 사용하여 시간에 따른 자외선 및 습기로 인한 황변현상이 일어나지 않는 색체 안정성을 갖는 효과가 있으나, 에폭시 수지와 같은 유기물을 포함하기 때문에 유기물질의 변형에 의한 석조문화재의 장기적인 보존이 어려운 문제가 발생하여, 이를 해결하기 위한 지속적인 연구개발이 요구되는 실정이다.
The prior art is to improve the permeability of water through the nano-pores by mixing a nanocluster filler having an epoxy group and nano-pores in the epoxy resin that is the main component of the adhesive secondary damage due to water condensation caused by the water inside the stone does not escape to the outside And, the epoxy resin using a saturated carbon system without double bonds or triple bonds has the effect of having a color stability that does not cause yellowing due to UV and moisture over time, but includes an organic material such as epoxy resin Therefore, the long-term preservation of stone cultural properties due to the deformation of organic materials is difficult, and the continuous research and development is required to solve this problem.

본 발명은 석재, 특히 석조문화재의 보수 또는 복원작업에 이용되는 보수재료의 종래기술에 따른 문제점들을 개선하고자 안출된 기술로서, 종래 석조문화재 무기질 보수재료는 시멘트, 석고, 유황 또는 철심 등의 재료로 구성되어 접촉부위의 석재의 강도 및 내구성을 장기적으로 약화시키거나, 녹물을 남기고, 흑화현상 또는 백화현상과 같은 오염현상이 발생하는 문제가 있었고;The present invention has been made to improve the problems according to the prior art of the stone, in particular, the repair material used for the repair or restoration work of the stone cultural property, the conventional stone culture material inorganic repair material is a material such as cement, gypsum, sulfur or iron core It has been configured to weaken the strength and durability of the stone at the contact point in the long term, or to leave a rust, there was a problem that pollution such as blackening or whitening phenomenon occurs;

강도와 관련한 물리적인 특성이 미흡하거나, 높은 수분의 흡수성, 이온 또는 염의 용출성, 내산성 또는 동결융해 저항성 등과 관련한 내구성이 미흡한 문제가 발생하여, 석재문화재의 보수부분이 쉽게 손상 또는 박리되는 문제가 발생하여, 이에 대한 해결점을 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.
Insufficient physical properties related to strength, insufficient durability with respect to high water absorption, elution of ions or salts, acid resistance or freeze-thawing resistance, etc., resulting in the problem that the repaired part of the stone cultural property is easily damaged or peeled off. Therefore, the main purpose is to provide a solution to this.

본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자,The present invention has been made to solve the above-

산화마그네슘만으로 이루어진 무기바인더 또는 산화마그네슘을 주성분으로 하는 무기바인더(MgO) 100중량부에 대하여, 천연규사 150~200중량부, 충전재(Filler) 5~90중량부를 포함하여 구성되는 배합재 100중량부와; 물 15~25중량부;가 혼합되어 구성되는 것을 특징으로 하는 석조문화재 무기질 보수재료를 제시한다.
100 parts by weight of a compound comprising 150 to 200 parts by weight of natural silica and 5 to 90 parts by weight of filler based on 100 parts by weight of an inorganic binder consisting of magnesium oxide or an inorganic binder (MgO) mainly composed of magnesium oxide Wow; 15-25 parts by weight of water; presents a stone cultural properties mineral repair material, characterized in that the composition is mixed.

상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 석조문화재 무기질 보수재료는 석조문화재 무기질 보수재료의 바인더가 오염현상을 발생시킬 우려가 적은 산화마그네슘을 포함하는 무기바인더로 구성되어 흑화현상 또는 백화현상을 일으키지 않는 효과를 얻을 수 있고;The stone cultural properties inorganic repair material according to the present invention as described above is composed of an inorganic binder containing magnesium oxide, the binder of the stone cultural properties inorganic repair material is less likely to cause contamination, it does not cause blackening or whitening phenomenon Can be obtained;

배합재에 포함되는 천연규사와 더불어 포함되는 충전재에 의하여 무기바인더의 물리적인 특성 및 내구성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있으며;It is possible to obtain an effect of further improving the physical properties and durability of the inorganic binder by the filler included in addition to the natural silica included in the formulation;

특히, 산화마그네슘계 무기바인더는 지오폴리머같은 축중합반응이 아닌 금속-비금속 이온들의 이온 결합을 통해 시멘트와 같은 성질을 가지기 때문에 알칼리 활성화제가 따로 필요 없고, 시멘트에 비해 표면 pH농도도 낮아서 친환경적인 효과를 얻을 수 있으며;In particular, magnesium oxide-based inorganic binders do not require alkali activators because they have properties like cement through ion-bonding of metal-non-metal ions rather than geopolymerization such as geopolymers. Can be obtained;

또한 산화마그네슘계 무기바인더는 시멘트에 비하여 매우 빠른 경화시간으로 초기 4시간 이내에 70% 이상의 물성을 발현하는 것이 가능하여, 단기간에 보수재료로서 성능을 낼 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
In addition, the magnesium oxide inorganic binder can express more than 70% of the physical properties within the initial 4 hours with a very fast curing time compared to cement, it is possible to obtain the effect of performing as a repair material in a short time.

도 1은 본 발명에 의한 바람직한 실시예의 석조문화재 무기질 보수재료의 압축강도를 나타내는 그래프.
도 2는 본 발명에 의한 바람직한 실시예의 석조문화재 무기질 보수재료의 휨인장강도를 나타내는 그래프.
도 3은 본 발명에 의한 바람직한 실시예의 석조문화재 무기질 보수재료의 흡수율 변화를 나타내는 그래프.
도 4는 본 발명에 의한 바람직한 실시예의 석조문화재 무기질 보수재료의 용출시험을 나타내는 사진.
도 5는 본 발명에 의한 바람직한 실시예의 석조문화재 무기질 보수재료의 동결융해 저항성을 나타내는 그래프.
도 6 내지 8은 본 발명에 의한 바람직한 실시예의 석조문화재 무기질 보수재료의 산성도별 중량 감소율을 나타내는 그래프.
1 is a graph showing the compressive strength of the stone cultural properties mineral water-retaining material of the preferred embodiment according to the present invention.
Figure 2 is a graph showing the flexural tensile strength of the stone cultural properties mineral repair material of a preferred embodiment of the present invention.
Figure 3 is a graph showing the change in absorption rate of the stone mineral cultural mineral repair material of the preferred embodiment of the present invention.
Figure 4 is a photograph showing the dissolution test of the stone mineral cultural mineral repair material of a preferred embodiment of the present invention.
Figure 5 is a graph showing the freeze-thawing resistance of the stone mineral cultural mineral repair material of the preferred embodiment of the present invention.
6 to 8 is a graph showing the weight loss rate according to the acidity of the stone cultural properties mineral repair material of a preferred embodiment of the present invention.

본 발명은 석조문화재를 구성하는 석재의 손상된 부분을 보수하기 위한 석조문화재 무기질 보수재료에 관한 것으로서, 산화마그네슘만으로 이루어진 무기바인더 또는 산화마그네슘을 주성분으로 하는 무기바인더(MgO) 100중량부에 대하여, 천연규사 150~200중량부, 충전재(Filler) 5~90중량부를 포함하여 구성되는 배합재 100중량부와; 물 15~25중량부;가 혼합되어 구성되는 것을 특징으로 하는 석조문화재 무기질 보수재료에 관한 것이다.The present invention relates to a stone cultural properties inorganic repair material for repairing damaged portions of the stone constituting the stone cultural properties, with respect to 100 parts by weight of inorganic binder (MgO) consisting primarily of magnesium oxide or magnesium oxide 100 parts by weight of a compounding material including 150 to 200 parts by weight of silica sand and 5 to 90 parts by weight of a filler; 15-25 parts by weight of water; relates to a stone cultural properties inorganic water-retaining material characterized in that the mixture is configured.

이하 본 발명의 실시예를 도시한 도면 1 내지 8을 참고하여 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described more fully hereinafter with reference to the accompanying drawings, in which preferred embodiments of the invention are shown.

구체적으로 상기 배합재는 산화마그네슘만으로 이루어지거나, 산화마그네슘을 주성분으로 하는 무기바인더(이하, '무기바인더'라 칭함.)와, 천연규사 및 충전재가 일정의 조성비로 혼합된 구성으로서, 상기 무기바인더는 종래 시멘트 또는 석회와 같이 일정의 강도 및 접착력을 갖아 석조문화재의 보수부분의 형태를 유지시켜 주기 위한 구성이다.Specifically, the compounding material is composed of only magnesium oxide, or an inorganic binder (hereinafter, referred to as 'inorganic binder') containing magnesium oxide as a main component, natural silica and a filler is mixed in a predetermined composition ratio, the inorganic binder It is a configuration for maintaining the shape of the repair portion of the stone cultural properties having a certain strength and adhesive strength, such as conventional cement or lime.

이때, 본 발명의 무기바인더는 산화마그네슘만으로 이루어지거나, 산화마그네슘을 주성분으로 하는 무기물질로 구성되어, 종래 시멘트(Cement) 또는 석회(Lime)가 주성분으로 산화칼슘(CaO)을 포함하여 백화현상이 유발되었던 문제를 해결하는 효과를 얻을 수 있다.At this time, the inorganic binder of the present invention is composed of only magnesium oxide, or composed of an inorganic material mainly composed of magnesium oxide, conventional cement (Cement) or lime (Lime) is the main component containing calcium oxide (CaO) as a whitening phenomenon The effect of solving the problem that has been caused can be obtained.

즉, 본 발명의 무기바인더의 실시예 중의 하나인 산화마그네슘(천연미네랄 바인더)은 표 1(시멘트(Cement), 석회(Lime) 및 천연미네랄 바인더(MB)의 화학적 조성과 물리적 특성)과 같이 백화현상을 유발할 수 있는 산화칼슘(CaO)의 성분은 5~8%로 거의 없고, 마그네슘과 산소의 화합물로 공기 중에서 물 및 이산화탄소를 흡수하는 특성이 있다.
That is, magnesium oxide (natural mineral binder), which is an embodiment of the inorganic binder of the present invention, is whitened as shown in Table 1 (chemical composition and physical properties of cement, lime, and natural mineral binder (MB)). Calcium oxide (CaO) components that can cause a phenomenon is almost 5-8%, there is a characteristic of absorbing water and carbon dioxide in the air as a compound of magnesium and oxygen.

Figure 112013019637532-pat00003
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또한 산화마그네슘은 자연상에서 페리클레이스(Periclase) 형태로 존재하며, 인공적으로는 탄산마그네슘(Magnesite)이나 수산화마그네슘(Brucite)의 하소(열처리)를 통해서 얻을 수 있다.In addition, magnesium oxide exists in the form of pericles in nature, and artificially, it can be obtained through calcination (heat treatment) of magnesium carbonate (Magnesite) or magnesium hydroxide (Brucite).

상기와 연관하여, 본 발명에 의한 무기바인더는 당업자의 판단에 따라 다양한 평균 입자 크기를 갖는 것을 이용가능하나, 20~60㎛ 이내의 것을 이용하는 것이 바람직하다. 이는 일반적인 석조문화재는 화강석 등과 같은 석재로 만들어졌는데, 보수재료의 접착제 역할을 하는 무기바인더의 평균 입자 크기가 20㎛ 미만이면, 입자 크기가 지나치게 작아 배합재의 구성성분을 서로 혼합시키는 물에 대한 무기바인더의 분산이 용이하지 못한 어려움이 발생하고, 60㎛를 초과하면, 입자 크기가 지나치게 커서 석조문화재를 구성하는 석재의 기공에 대한 무기바인더의 흡착이 미흡하여 접착력이 떨어지는 문제가 발생하기 때문에 상기 범위 내의 평균 입자 크기를 갖는 것이 바람직하다.
In connection with the above, the inorganic binder according to the present invention can be used having a variety of average particle size according to the judgment of those skilled in the art, it is preferred to use within 20 ~ 60㎛. The general stone culture material is made of stone such as granite, and if the average particle size of the inorganic binder which acts as an adhesive for the repair material is less than 20㎛, the inorganic binder for water to mix the components of the compound material with too small particle size If the dispersion is not easy, and if it exceeds 60㎛, the particle size is so large that the adsorption of the inorganic binder to the pores of the stone constituting the stone cultural properties insufficient adsorption due to the problem that the adhesive strength is falling within the above range It is desirable to have an average particle size.

아울러 산화마그네슘은 상온에서 반응성이 매우 낮은 분자로서, 2000℃ 이상의 고온 상태와 장기간이라는 환경이 주어져야만 이온으로 분리되고 다른 분자와 결합하여 염이나 수화물을 생성할 수 있기 때문에, 석조문화재의 보수재료로 이용되어도 염이나 수화물을 생성하는 원인물질 이온이 산화칼슘을 다량 포함하는 시멘트보다 적게 생성되어, 석조문화재의 보수부분의 우수한 내구성을 확보할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.In addition, magnesium oxide is a very low-molecular molecule at room temperature, and can be separated into ions and combined with other molecules to form salts or hydrates only when a high temperature of 2000 ° C. and a long-term environment are given. Even if it is used, the causative agent which produces salt or hydrate is produced less than the cement containing a large amount of calcium oxide, and the effect which can ensure the outstanding durability of the repair part of a stone cultural property can be obtained.

즉, 산화마그네슘에 포함된 마그네슘과 시멘트의 산화칼슘에 포함된 칼슘의 상관성을 규명하면, 하기 표 2(마그네슘과 칼슘의 화학적 성질 비교)와 같다. 이때, 마그네슘과 칼슘은 주기율표상에 같은 족(Group)에 해당하기 때문에 서로 유사한 화학적인 성질을 가지고 있으나, 이온화 정도에 따른 석조문화재의 보수부분의 내구성 확보 효과는 전혀 상이한 특성을 갖는다. 구체적으로, 이온간 거리는 원자 번호 간 거리로도 표시하며, 이온간 거리가 짧을수록 이온 결합력이 크기 때문에 산화마그네슘(MgO)의 결합력이 산화칼슘(CaO)의 결합력 보다 커서 산화마그네슘(MgO)의 반응성이 산화칼슘(CaO)의 반응성보다 작다고 할 수 있다. 또한 용해도 곱 상수는 용매에 용해되는 정도로 Ksp는 물(H2O)에 의한 용해도 상수를 뜻한다. 용해도곱 상수가 낮을수록 용액에서 이온화되지 않는다.
That is, the correlation between the magnesium contained in the magnesium oxide and the calcium contained in the calcium oxide of the cement is as shown in Table 2 (compare the chemical properties of magnesium and calcium). At this time, magnesium and calcium have the same chemical properties because they correspond to the same group on the periodic table, but the durability of the repair part of the stone cultural properties according to the degree of ionization has a completely different characteristics. Specifically, the distance between ions is also expressed as the distance between atomic numbers, and the shorter the distance between ions, the greater the ionic bonding force, so that the binding force of magnesium oxide (MgO) is greater than that of calcium oxide (CaO), so that the reactivity of magnesium oxide (MgO) is increased. It can be said that it is smaller than the reactivity of this calcium oxide (CaO). In addition, the solubility product constant is the solubility in the solvent, Ksp means the solubility constant by water (H 2 O). Lower solubility product constants do not ionize in solution.

Figure 112013019637532-pat00004
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또한 천연규사는 배합재에 포함되어 보수재료의 강도를 향상시키기 위한 구성으로서, 일반적인 보수재료에 포함되어 보수재료의 강도를 향상시키는 천연규사와 동일한 목적을 갖는 구성이다. 이때, 본 발명의 천연규사는 보수되는 석조문화재를 구성하는 석재의 종류 및 상태에 따라 다양한 종류의 것을 적용가능함은 자명할 것이다.In addition, natural silica is included in the compound to improve the strength of the repair material, it is included in the general repair material has the same purpose as the natural silica to improve the strength of the repair material. At this time, it will be apparent that the natural silica sand of the present invention can be applied to various kinds according to the type and state of the stone constituting the stone cultural properties to be repaired.

상기와 연관하여, 본 발명에 의한 천연규사의 평균 입자 크기는 당업자의 판단에 따라 자유롭게 적용가능하나, 5~10㎛의 것을 이용하는 것이 바람직하다. 즉, 천연규사의 평균 입자 크기가 5㎛ 미만이면, 입자 크기가 지나치게 작아 상기 무기바인더 및 물에 대한 분산이 용이하지 못한 어려움이 발생하고, 10㎛를 초과하면, 입자 크기가 지나치게 커서 석조문화재의 석재에 대한 이물감이 발생하기 때문에 상기 범위 내의 평균 입자 크기를 갖는 것이 바람직하다.In connection with the above, the average particle size of the natural silica sand according to the present invention is freely applicable according to the judgment of those skilled in the art, but it is preferable to use 5-10 μm. That is, when the average particle size of natural silica sand is less than 5 μm, the particle size is too small, so that it is difficult to easily disperse the inorganic binder and water, and when the average particle size exceeds 10 μm, the particle size is too large and the It is preferable to have an average particle size within the above range because foreign matter on the stone occurs.

아울러 천연규사의 조성비는 상기 무기바인더 100중량부에 대하여, 150~200중량부로 배합재에 포함되는 것이 바람직한데, 천연규사의 조성이 150중량부 미만이면, 천연규사의 조성이 미미하여 석조문화재를 구성하는 석재와 유사한 정도의 보수재료의 강도실현이 어려운 문제가 발생하고, 200중량부를 초과하면, 무기바인더에 대한 천연규사의 조성이 지나치게 높아 무기바인더에 의한 접착력이 미흡해지는 문제가 발생하므로, 상기 범위 내의 조성비를 유지하는 것이 바람직하다.
In addition, the composition ratio of natural silica is preferably included in the blending material at 150 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the inorganic binder. If the composition of natural silica is less than 150 parts by weight, the composition of natural silica is insignificant to constitute a stone cultural property. It is difficult to realize the strength of the repair material of a similar level to the stone, and if it exceeds 200 parts by weight, because the composition of natural silica to the inorganic binder is too high, there is a problem that the adhesion by the inorganic binder is insufficient, the above range It is preferable to maintain the composition ratio inside.

또한 충전재(Filler)는 본 발명에 의한 보수재료의 강도에 관한 물리적인 특성과 내구성을 더욱 우수하게 향상시키기 위한 구성으로서, 배합재에 포함되는 무기바인더와 천연규사와 원활하게 혼합될 수 있고, 특히 천연규사의 물리적인 강도를 더욱 보강시켜며, 다양한 환경에 놓인 석조문화재의 다양한 상태 또는 석재의 종류에 따른 세부적인 물리적인 특성과 내구성 향상을 조절할 수 있도록 하는 효과를 실현하는 구성이다.In addition, the filler (Filler) is a configuration for further improving the physical properties and durability of the strength of the repair material according to the present invention, it can be smoothly mixed with the inorganic binder and natural silica included in the blend, especially It is a configuration that reinforces the physical strength of natural silica sand and controls the detailed physical characteristics and durability improvement according to various states or types of stone placed in various environments.

즉, 충전재는 일반적인 무기물질을 이용하여, 무기물질의 물리ㆍ화학적인 특성을 보수재료에 반영시킬 수 있는 것이면 어떠한 것을 이용하여도 무방하나, 황토(Hwangto), 플라이애시(Fly Ash), 규회석(Wollastonite), 고로슬래그(Blast Furnace Slag), 샤모트(Chamotte) 또는 실리카퓸(Silica Fume) 중 어느 하나 이상의 것을 이용하는 것이 바람직하다.That is, the filler may be used as long as it can use the general inorganic material and can reflect the physical and chemical properties of the inorganic material to the repair material, but Hwangto, Fly Ash, wollastonite ( It is preferable to use any one or more of Wollastonite, Blast Furnace Slag, Chamotte or Silica Fume.

구체적으로, 상기 황토(Hwangto)는 광물학적 구분으로 고령토와 동일한 카올린(Kaolin) 족의 할로이사이트(Halloysite) 계에 속하는 광물로서, 주요 성분은 SiO2와 Al2O3 Fe2O3 등으로 일반적인 콘크리트 혼화제와 그 성분이 유사하여 천연 포졸란의 성질을 갖는 것으로 알려지고 있다. 또한 본 발명의 황토는 소성하여 수분을 뺀 것을 사용하는 것이 바람직하다.Specifically, the hwangto is a mineral belonging to the halosite of the Kaolin group which is the same as kaolin as a mineralogy, and the main components are SiO 2 and Al 2 O 3 Fe 2 O 3 . It is known that the concrete admixture and its components are similar to have the properties of natural pozzolanic. In addition, it is preferable to use the ocher of the present invention by calcination to remove moisture.

아울러 플라이애시(Fly Ash)는 화력발전소에서 석탄을 원료로 하는 미분탄을 약 1400~1500℃의 고온으로 소각시켰을 때 발생되는 먼지로서, 주성분으로는 SiO2, Al2O3, Fe2O3 등으로 구분되어 있으며 인공 포졸란에 속한다. 더불어 플라이애시는 입상이 구형이므로 배합재에 혼합되어 사용됨으로써, 동일 슬럼프에서 사용수량을 감소시키고 수화열을 낮추는 등 워커빌리티를 개선시킨다. 또한 분말도가 큰 플라이애시는 본 발명의 무기바인더 입자 사이사이의 공극을 충진시켜 내구성을 향상시키는 역할을 한다. 또한 배합재에 대한 플라이애시의 혼합률은 제조된 보수재료의 압축강도와 정비례하는 관계를 갖지 않지만, 플라이애시에 혼합에 따라 3-6개월 사이에 보수재료의 장기강도를 증진시키는 효과를 발휘한다.
In addition, fly ash is dust generated when incineration of coal powder, which is used as a raw material of coal, at a high temperature of about 1400 to 1500 ° C. The main components are SiO 2 , Al 2 O 3 , and Fe 2 O 3 . It is divided into and belongs to artificial pozzolanic. In addition, since fly ash is spherical in shape, it is mixed and used in a compound, thereby improving workability, such as reducing the amount of water used in the same slump and lowering the heat of hydration. In addition, the fly ash having a large powder also serves to improve durability by filling voids between the inorganic binder particles of the present invention. In addition, the mixing ratio of the fly ash to the compounding material does not have a direct relationship with the compressive strength of the prepared repair material, but it has the effect of improving the long-term strength of the repair material between 3-6 months depending on the mixing of the fly ash. .

또한 규회석(Wollastonite)은 본 발명의 배합재에 혼합되어 제조완료된 물과 혼합된 배합재의 수화팽창을 억제하고, 제조완료된 보수재료의 소성강도를 높이며 열충격에 대한 저항성을 높이는 효과를 발휘한다. 특히, 규회석이 포함된 일반적인 재료는 휨강도가 개선될 수 있다고 알려져 있는 물질로서, 본 발명에 있어서 역시 보수재료의 물리적인 강도를 향상시키는 효과를 발휘한다.
In addition, wollastonite suppresses the hydration expansion of the blended material mixed with the prepared water mixed with the blended material of the present invention, increases the plastic strength of the finished repaired material and increases the resistance to thermal shock. In particular, the general material containing wollastonite is a material known to be able to improve the bending strength, also in the present invention has the effect of improving the physical strength of the repair material.

아울러 고로슬래그(Blast Furnace Slag)는 고로에서 선철을 제조하는 과정에서 얻어지는 부산물이고, 철광석 중의 점토 성분과 석회석이 합성되면서 형성되는 물질로서, 주성분은 CaO, SiO2, Al2O3 등으로 화학적 성분이 포틀랜드 시멘트와 유사하다. 또한 본 발명에서의 고로슬래그는 미분말 형태로 사용되어 배합재와 물의 혼합시에 작업성을 향상시키는 효과를 발휘하는데, 이는 미분말 형태의 고로슬래그 표면이 매끄럽고 촘촘하기 때문에 배합 초기에 점성을 발휘하지 않아 유동성을 갖게 해주기 때문이다. 특히, 본 발명에 의한 고로슬래그는 보수재료의 강도를 증진시켜주며 배합재의 각 조성들 간의 공극의 크기를 줄여주어 투수성을 감소시키고 내산성을 향상시키는 효과를 발휘한다.
In addition, blast furnace slag (Blast Furnace Slag) is a by-product obtained in the process of manufacturing pig iron in the blast furnace, and is formed by the synthesis of clay and limestone in iron ore, the main components are CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 This is similar to Portland Cement. In addition, the blast furnace slag in the present invention is used in the form of fine powder to exhibit the effect of improving the workability when mixing the compounding material and water, which does not exhibit viscosity at the beginning of the mixing because the surface of the blast furnace slag in the form of fine powder is smooth and dense This is because it gives fluidity. In particular, the blast furnace slag according to the present invention enhances the strength of the water-retaining material and reduces the size of the pores between the respective compositions of the compound, thereby reducing the permeability and improving acid resistance.

또한 샤모트(Chamotte)는 점토를 한번 소성하여 분쇄해 놓은 가루로서, SiO2, Al2O2 등의 주성분으로 이루어져 일반적인 내화 벽돌 또는 내화 모르타르의 주요 원료로 알려져 있다. 더불어 본 발명의 샤모트는 배합재의 다른 조성들과 함께 혼합되면 보수재료의 소성 수축률을 줄일 수 있는 효과를 발휘한다.
In addition, chamotte is a powder obtained by sintering clay once and pulverizing it. It is known as a main raw material of general refractory brick or refractory mortar made of main components such as SiO 2 and Al 2 O 2 . In addition, the chamotte of the present invention has an effect of reducing the plastic shrinkage of the water-retaining material when mixed with the other compositions of the blend.

아울러 실리카퓸(Silica Fume)은 금속 실리콘 또는 규소 합금을 제조할 때에 발생하는 산업부산물로서, 주성분은 SiO2이다. 구체적으로, 실리카퓸은 대부분이 SiO2로 이루어져 있으며 초미분 상태이기 때문에 알칼리성 용액에 빨리 용해되어 실리카질의 겔 층을 석출한다. 때문에 본 발명에서 사용되는 실리카퓸은 플라이애시와 마찬가지로 포졸란 반응을 활성화시켜 수화열 억제하는 효과를 발휘하고, 보수재료의 장기강도를 증진시킬 뿐만 아니라 단기강도 또한 증진시키는 효과를 발휘한다.
In addition, silica fume is an industrial by-product generated when preparing a metal silicon or silicon alloy, and the main component is SiO 2 . Specifically, since silica fume is mostly composed of SiO 2 and is in an ultra fine state, it is rapidly dissolved in an alkaline solution to precipitate a silica gel layer. Therefore, the silica fume used in the present invention, like fly ash, activates the pozzolanic reaction to suppress the heat of hydration, and enhances the long-term strength of the repairing material as well as the short-term strength.

또한 본 발명의 충전재는 배합재에 첨가제로서 배합재에 일정의 조성으로 혼합될 수 있고, 충전재의 종류에 따른 특성을 보수되는 석조문화재의 석재 종류 및 상태에 따라 적절하게 한 종류 이상 배합재에 혼합함으로써 반영할 수 있다. 이때, 배합재에 혼합되는 충전재의 조성비 역시 당업자의 판단에 따라 적적하게 조절가능하나, 무기바인더 100중량부에 대하여, 5~90중량부의 조성비로 포함되는 것이 바람직하다.In addition, the filler of the present invention may be mixed in a predetermined composition in the compound as an additive to the compound, and the characteristics according to the type of filler is mixed in one or more types of compound appropriately depending on the type and condition of the stone culture material to be repaired This can be reflected. At this time, the composition ratio of the filler mixed in the compounding material may also be appropriately adjusted according to the judgment of those skilled in the art, but is preferably included in the composition ratio of 5 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the inorganic binder.

즉, 충전재의 조성이 무기바인더 100중량부에 대하여, 5중량부 미만이면, 충전재의 조성이 미미하여 충전재에 의한 보수재료의 강도에 관한 물리적인 특성과 내구성을 향상 효과가 미약해지는 문제가 발생하고, 90중량부를 초과하면, 무기바인더에 대한 충전재의 조성이 지나치게 높아 무기바인더에 의한 접착력이 저하되는 문제가 발생하므로, 상기 범위 내의 조성비를 유지하는 것이 바람직하다.
That is, if the composition of the filler is less than 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the inorganic binder, there is a problem that the composition of the filler is insignificant and the effect of improving the physical properties and durability of the strength of the water-retaining material by the filler is weak. If it exceeds 90 parts by weight, the composition of the filler to the inorganic binder is too high, so that the adhesive force caused by the inorganic binder decreases, so it is preferable to maintain the composition ratio within the above range.

아울러 상기 구성의 배합재는 무기바인더, 천연규사 및 충전재가 균일하게 혼합된 상태로 일정량의 물이 더 혼합되어 보수재료로 만들어진다.In addition, the compounding material of the above configuration is made of a repair material by mixing a certain amount of water in a state in which the inorganic binder, natural silica and the filler is uniformly mixed.

즉, 상기 구성의 배합재는 물이 혼합됨으로써, 시멘트처럼 일정의 유동성을 갖는 보수재료로 만들어지고, 일정의 유동성을 갖는 보수재료는 손상된 석조문화재의 보수부분에 처리되어 보수재료로서의 역할을 수행한다.That is, the compound of the above configuration is made of a water-retaining material having a certain fluidity, such as cement, and the water-retaining material having a certain fluidity is treated to the repaired part of the damaged stone cultural property to serve as a repairing material.

이때, 배합재와 물의 혼합비는 배합재의 묽기에 의한 보수재료의 강도, 작업성 또는 경화시간을 고려하여 당업자가 적절하게 조절가능하나, 배합재 100중량부에 대하여, 물 15~25중량부의 혼합비를 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로, 물이 배합재 100중량부에 대하여 15중량부 미만으로 혼합되면, 물의 조성이 지나치게 적어 배합재의 각 조성물이 원활하게 혼합되기 어려운 문제가 발생하고, 25중량부를 초과하면, 물의 조성이 지나치게 높아 제조완료된 보수재료의 강도가 저하되고, 보수재료가 지나치게 묽어 작업성이 저하되며, 보수완료된 부분의 경화시간이 지나치게 오래 걸리는 문제가 발생하므로, 상기 범위 내의 혼합비를 유지하는 것이 바람직하다.At this time, the mixing ratio of the compounding material and water can be appropriately adjusted by those skilled in the art in consideration of the strength, workability or curing time of the water-retaining material by dilution of the compounding material, but the mixing ratio of water 15 to 25 parts by weight based on 100 parts by weight of the compounding material It is desirable to have. Specifically, when water is mixed at less than 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the compounding material, there is a problem that the composition of the water is too small and that each composition of the compounding material is not easily mixed. It is preferable to maintain the mixing ratio within the above range because the high strength of the finished repair material is reduced, the work material is too thin, the workability is lowered, and the hardening time of the repaired part is too long.

상기와 연관하여, 본 발명은 배합재와 물의 혼합비를 상기와 같은 범위를 유지하되, 일반적으로 콘크리트와 같은 모르타르의 유동성을 나타내는 값인 플로어 테스트 값이 160~180mm의 범위를 갖도록 구성하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 범위의 플로어 테스트 값은 본 발명에 의한 보수재료의 유동성을 적절하게 확보하여 작업의 용이성을 더욱 향상시키는 효과를 발휘한다.
In connection with the above, the present invention is to maintain the mixing ratio of the compounding material and water as described above, it is generally configured to have a floor test value, which is a value representing the fluidity of the mortar, such as concrete has a range of 160 ~ 180mm. At this time, the floor test value in the above range has an effect of properly securing the fluidity of the repair material according to the present invention to further improve the ease of operation.

다음은 본 발명에 의한 석조문화재 무기질 보수재료를 만드는 바람직한 실시예 및 일반적인 보수재료를 만드는 비교예이다. 또한 상기 실시예 및 비교예에 의하여 만들어진 시험편의 물리적인 특성과 내구성을 시험하기 위한 시험 및 시험결과이다.The following is a preferred embodiment of making a stone cultural property mineral repair material according to the present invention and a comparative example of making a general repair material. In addition, the test and test results for testing the physical properties and durability of the test piece made by the above Examples and Comparative Examples.

Ⅰ. 시험편 제작
Ⅰ. Test piece production

1. 하기 표 3과 같은 조성비와 혼합비로 비교예 및 실시예의 모르타르(보수재료와 대응됨.)를 만들고, 성형틀에 인입시켜 시험편을 만든다.
1. Make mortars (corresponding to repair materials) of Comparative Examples and Examples at the composition ratios and mixing ratios shown in Table 3 below, and introduce the test pieces into the mold.

Figure 112013019637532-pat00005
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2. 시험편의 저장2. Storage of Test Specimens

시험편은 성형 후 1일 동안은 공기 중에 양생하고, 나머지 양생기간 동안은 시멘트 모르타르(No. 1)의 경우 23±2℃의 양생수조 안에서 수중양생을 하며, 석회 모르타르(No. 2) 및 무기바인더 모르타르(No. 3 ~ No. 9)의 경우 온도 20±2℃, 상대습도 65±10%의 항온항습기 안에서 양생한다.
The specimens are cured in the air for 1 day after molding, and during the rest of the curing period, the cement mortar (No. 1) is cured under water in a curing tank at 23 ± 2 ° C, lime mortar (No. 2) and inorganic binder. Mortars (No. 3 to No. 9) are cured in a thermo-hygrostat with a temperature of 20 ± 2 ℃ and a relative humidity of 65 ± 10%.

Ⅱ. 시험Ⅱ. exam

Ⅱ-1. 물리적인 특성 시험II-1. Physical property test

1. 압축강도 시험1. Compressive strength test

압축강도 시험은 축응력 중 압축응력에 저항하는 성능을 평가할 수 있다. 재료의 압축강도 보다 큰 압축응력을 외부에서 받을 경우 국부적인 압축파괴에 따른 변형이 발생하여 구조물의 변형이 발생하거나, 보수재료의 경우 구조물의 무게를 버티지 못하고 무너지게 된다.The compressive strength test can evaluate the performance of compressive stress in axial stress. When the compressive stress of the material is greater than the compressive strength of the material, deformation due to local compressive fracture occurs, resulting in deformation of the structure, or in the case of repairing materials, the structure can not bear the weight of the structure.

압축강도 측정은 KS L 5101(한국산업표준 : 시멘트 모르타르의 압축강도 시험방법)측정법에 의거하여, 시험편은 변수별로 50×50×50mm 크기 시험편 3개씩을 각각 7, 14, 28, 56일 재령 후 측정하였다.The compressive strength was measured according to KS L 5101 (Korea Industrial Standard: Test method for compressive strength of cement mortar) .The test specimens were taken after 3, 7, 14, 28 and 56 days of 3 specimens of 50 × 50 × 50mm size for each variable. Measured.

시험편을 Universal testing machine(UTM) 가압판에 놓고 기편과 시험장치의 중심선이 같은 수직선 위에 있게 하며, 시험편의 윗면이 시험기의 가압 면과 완전한 평행이 되도록 하였다. 가압 속도는 최대하중(약 1350kg)이 20초 이상 80초 이내에 미치는 속도로 가한다. 압축강도는 다음 식으로 구한다.The specimens were placed on a universal testing machine (UTM) platen so that the centerline of the specimen and the test equipment were on the same vertical line and the top of the specimen was in complete parallel with the pressure side of the tester. The pressurization speed is applied at a speed that the maximum load (about 1350 kg) is within 20 seconds to 80 seconds. The compressive strength is obtained from the following equation.

Figure 112013019637532-pat00006

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2. 휨인장강도 시험2. Flexural tensile strength test

일반적인 석재 및 콘크리트 구조물은 인장응력에 취약하다. 재료의 휨강도보다 큰 응력이 발생 할 경우 구조체에 균열 및 탈락이 발생할 수 있다. 석조문화재 보수재료 또한 위치에 따라 인장응력을 받을 수 있기 때문에 인장강도 측정을 실시하였다. 시험편은 KS F 4042(한국산업표준 : 콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에 따라 40×40×160mm 시험편 3개를 양생 28일에 측정하였다.Common stone and concrete structures are vulnerable to tensile stress. Stresses greater than the flexural strength of the material may cause cracks and dropouts in the structure. The maintenance material for stone cultural properties could also be subjected to tensile stress depending on the location. The test pieces were measured on 28 days of curing in accordance with KS F 4042 (Korea Industrial Standard: Polymer cement mortar for repairing concrete structures).

휨인장강도 시험은 지간의 거리를 100mm로 하고 시험편의 중앙을 매초 (50±10)N의 하중 속도로 재하하여 최대하중을 구한다. 휨인장강도는 다음식 에 의해 산출하고 시험편 3개의 평균값으로 하여 소수점 이하 한자리로 끝맺음한다.In the flexural tensile strength test, the distance between the grounds is 100mm and the center of the specimen is loaded at a load speed of 50 ± 10 N per second to find the maximum load. Bending tensile strength is calculated by the following formula and rounded to one decimal place with the average value of three specimens.

Figure 112013019637532-pat00007

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Ⅱ-2. 내구성 시험II-2. Durability test

1. 흡수율 시험1. Water absorption test

흡수율은 물체의 절건상태 중량에 대한 흡수량의 비의 백분율이다. 이때 흡수량은 표건내포상태 중량에서 절건상태의 중량을 뺀 값이다. 흡수율 시험을 통해 물체의 상대적인 공극의 량 및 내구성을 알 수 있다. 특히 보수재료의 경우 흡수율이클 경우 눈, 비 등 외부환경침투에 의해 영향을 많이 받을 수 있으므로 흡수율이 낮은 것이 좋다.Absorption rate is a percentage of the ratio of absorption to the dry weight of an object. At this time, the amount of absorption is the value of subtractive weight minus the weight of the dry condition. Absorption tests show the relative porosity and durability of an object. In particular, in the case of repair materials, if the absorption rate is large, the absorption rate is low because it may be affected by the external environment penetration such as snow and rain.

흡수율 시험은 KS F 2518(한국표준협회 : 석재의 흡수율 및 비중 시험 방법)에 따라 시험편을 온도 105±2℃의 건조기에서 24시간 건조시킨 후 30분 동안 식혀 건조상태 시험편의 질량을 달고, 20±5℃의 증류수나 여과수 속에 48시간 침수시킨다. 이 시간이 지난 후 시험편을 수조에서 동시에 꺼내어 표면을 젖은 헝겊으로 닦아내고 0.1g의 정밀도로 단다. 양생 28일, 56일 경과한 시험편에 대하여 각각 세 개의 시험편으로 시행하며, 다음 식에 의해 흡수율을 산출하여 세 시험편의 평균값을 기록한다.Absorption test was carried out by drying the test specimens in a dryer at 105 ± 2 ℃ for 24 hours in accordance with KS F 2518 (Korean Standards Association: Test Method for Absorption and Specific Gravity of Stone), and then cooled for 30 minutes to weigh the dry specimen. Immerse in distilled or filtered water at 5 ℃ for 48 hours. After this time, the specimens are removed from the bath at the same time and the surface is wiped with a damp cloth and placed to a precision of 0.1 g. Three specimens were tested for 28 days and 56 days after curing. Absorption was calculated by the following equation and the average value of the three specimens was recorded.

Figure 112013019637532-pat00008

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2. 용출 시험2. Dissolution test

보수재료가 장기간 수분(H2O)에 노출되었을 때 용출되는 이온을 알아보기 위해 이온크로마토그래피(ICS-3000/Dionex)분석을 실시하여 양이온과 음이온을 측정하였다. 시멘트, 석회 및 무기바인더와 필러들의 조합에서 재료의 화학적 조성성분이 무엇인지에 따라 빗물을 받았을 때 용출되어 나오는 이온 중, 이차 오염물질을 발생시킬 가능성이 있는 지를 확인하고자 하는 것이다.Ion chromatography (ICS-3000 / Dionex) analysis was performed to determine the ions eluted when the water was exposed to moisture (H2O) for a long time. The combination of cement, lime and inorganic binders and fillers is intended to determine the potential for secondary pollutants in the ions that are eluted when rainwater is received, depending on the chemical composition of the material.

본 시험에서는 동일 부피의 시료에서 용출되는 이온농도 측정을 위해 28일 양생한 시험편을 40×40×15mm로 제단하여 증류수로 세정하고, 세정한 시험편 9조각을 증류수 500ml에 각각 14일, 28일, 56일 동안 침지시켰다. 각 측정시간에 해당하는 시점에서 얻어진 수용액를 스포이드로 추출하여 20ml 용기에 저온 보관 후 이온크로마토그래피분석을 실시하였다.
In this test, a 28-day cured test piece was cut into 40 × 40 × 15 mm and washed with distilled water to measure the concentration of ions eluted from the same volume of the sample, and 9 pieces of the washed test piece were washed with 500 ml of distilled water for 14 days, 28 days, Soak for 56 days. The aqueous solution obtained at the time point corresponding to each measurement time was extracted with a dropper, and stored in a 20 ml container at low temperature, followed by ion chromatography analysis.

3. 동결융해 시험3. Freeze thawing test

석조문화재 보수재료로서 동결융해 저항성능은 매우 중요한 요소이다. 석조문화재는 대부분 옥외 환경에 노출되어 있기 때문에 풍화현상이 발생하기 쉽다. 암석과 마찬가지로 보수재료 또한 골재로 이루어져 있으므로 균열이나 공극 속에 있는 물이 동결될 때 부피 팽창으로 인하여 공극이나 균열사이에서 인장응력이 발생하여, 균열이 확장되고 미세균열이 추가로 발생하는 등의 풍화현상이 발생된다. 동결 융해 반복과정에서는 온도변화에 의한 광물간의 열팽창률의 차이, 물에 의한 입자간 결합력의 약화, 공극 속에서 물의 동결에 따른 부피 팽창 등이 복합적으로 작용한다. 동결융해에 의한 풍화현상은 보수재료의 내구성에 심각한 저하를 발생시켜 강도 저하 및 외관 변화를 일으켜 문화재에 심각한 피해를 입힐 수 있다.
Freezing and thawing resistance is a very important factor in repairing stone cultural properties. Most of the stone cultural properties are exposed to the outdoor environment, so weathering is likely to occur. Like the rock, the repair material is composed of aggregates, so when the water in the cracks or voids freezes, tensile stresses occur between the voids or cracks due to volume expansion, causing the cracks to expand and additional microcracks occur. Is generated. In the freeze-thaw repetition process, the difference in thermal expansion rate between minerals due to the temperature change, the weakening of the binding force between particles by water, and the volume expansion due to the freezing of water in the pores are combined. Weathering due to freeze-thawing can cause severe degradation in the durability of repair materials, which can lead to severe damage to cultural properties due to reduced strength and appearance changes.

즉, 본 시험은 KS F 2456 B방법(한국표준협회 : 기중 급속 동결 후 수중 융해 시험 방법) 및 ASTM C 666에 의거하여 동결 단계 시 공기 중, 융해 단계 시 수중에 놓이도록 배치하였다. 시험편은 각 배합별 5×5×5cm 로 제작하여 재령 28일에 시험을 진행하였다. 동결융해 1사이클의 소요시간은 3시간, 시험편의 온도는 동결 시 -18℃, 융해 시 4℃로 관리하였다. 시간 경과 후 동탄성계수의 변화를 관찰하기 위하여 100사이클 마다 꺼내어 상대 동탄성계수를 측정하였다. 최종 동결융해 300사이클에 동결융해 시험기에서 시험편을 꺼내어 외관변화, 중량변화 및 초음파 속도를 측정하였다.
That is, the test was placed in the air during the freezing step and in the water during the freezing step according to the KS F 2456 B method (Korean Standards Association: Method for Rapid Freezing After Air Freezing) and ASTM C 666. The test pieces were prepared in 5 x 5 x 5 cm for each formulation, and the test was carried out at 28 days of age. One cycle of freezing and thawing was conducted for 3 hours, and the temperature of the test piece was controlled to -18 ° C during freezing and 4 ° C for melting. After lapse of time, the relative dynamic modulus was measured every 100 cycles in order to observe the change in dynamic modulus. At 300 cycles of final freeze thawing, the specimens were taken out of the freeze thaw tester, and the appearance change, weight change, and ultrasonic velocity were measured.

4. 내산성 시험4. Acid resistance test

보수 모르타르에 대한 내산성 평가는 아직 국내에서는 규격화되어 있지 않다. 재령 28일의 5×5×5cm 시험편을 산성용액 속에 침지시켜 7일, 14일, 28일의 중량 변화 및 외관 변화를 관찰하였다.Acid resistance evaluation for conservative mortar has not yet been standardized in Korea. A 28 day 5 × 5 × 5 cm test piece was immersed in an acid solution to observe the weight change and appearance change of 7 days, 14 days and 28 days.

침지 용액은 산성비의 84% 비율을 차지하는 분자량 98.08의 황산(H2SO4) 수용액을 pH1, pH3, pH5 상태로 제조하였다. pH 농도는 0.1N(2.7%) 황산 수용액 = pH 1로 환산하여 pH 1 황산 수용액을 증류수에 100배 희석하여 pH3, pH3을 100배 희석하여 pH 5 황산 수용액을 제조하였다.In the immersion solution, an aqueous solution of sulfuric acid (H 2 SO 4 ) having a molecular weight of 98.08, accounting for 84% of the acid ratio, was prepared at pH1, pH3, and pH5. The pH concentration was converted into 0.1 N (2.7%) sulfuric acid aqueous solution = pH 1 to dilute the pH 1 sulfuric acid aqueous solution 100 times in distilled water to dilute pH 3, pH 3 100 times to prepare a pH 5 sulfuric acid aqueous solution.

산성 용액 침지전 시멘트와 석회, 무기바인더 모르타르의 표면이 강한 염기성으로 덮여져 있기 때문에 초기에 산성용액 침지 시 중성화 속도가 매우 빠르다. 따라서 초반 2주 동안은 24시간마다 농도변화를 측정하여 산성을 유지시켜 주었으며, 남은 기간은 3일마다 용액을 교체해 주었다. 시험편의 중량 감소율을 구하는 식은 다음과 같다. Since the surface of cement, lime, and inorganic binder mortar is covered with strong basicity before acidic solution immersion, the neutralization rate is very fast during acidic solution immersion. Therefore, during the first two weeks, the concentration was measured every 24 hours to maintain acidity, and the remaining period was changed solution every three days. The formula for calculating the weight reduction rate of the test piece is as follows.

Figure 112013019637532-pat00009

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Ⅲ. 시험결과Ⅲ. Test result

Ⅲ-1. 물리적인 특성 시험결과III-1. Physical property test results

1. 압축강도 시험결과1. Compressive strength test result

압축강도는 변수별로 각각 7, 14, 28, 56일 재령 한 시험편을 3번씩 시험하여 평균값을 내어 평가하였다. 측정한 압축강도의 결과값을 표 4에 나타내었다. 28일 강도를 기준으로 KS F 4042 (한국산업표준 : 폴리머 시멘트 모르타르 품질기준) 압축강도 품질 기준 20MPa를 만족하는 시험편은 6가지로, 강도가 높은 순서대로 시멘트(No. 1), MB+SF0.1(No. 8), MB+CH(No. 7), MB+BFS(No. 6), MB+FA(No. 4), MB+SF0.2(No. 9)로 나타났다. 전체적으로 시멘트의 강도가 가장 높았고 석회(No. 2)의 경우 보수재로서의 성질을 전혀 가지지 못하였다. 특히 시멘트를 제외하고 가장 우수한 강도를 가지는 MB+SF0.1(No. 8)은 7일 강도에서 시멘트의 82%, 14일강도 87%, 28일에서 75%, 56일에서 100.1%에 준하는 강도를 내었다.The compressive strength was evaluated by taking an average of three test specimens aged 7, 14, 28 and 56 days for each variable. Table 4 shows the results of the measured compressive strength. KS F 4042 (Korea Industrial Standard: Polymer Cement Mortar Quality Standards) Based on the 28-day strength, six specimens satisfying the 20MPa compressive strength quality criteria were listed in order of high strength cement (No. 1), MB + SF0. 1 (No. 8), MB + CH (No. 7), MB + BFS (No. 6), MB + FA (No. 4), MB + SF 0.2 (No. 9). Overall, cement had the highest strength, and lime (No. 2) had no properties as a repair material. In particular, MB + SF0.1 (No. 8), which has the best strength except cement, has strength equivalent to 82% of cement at 7 days, 87% at 14 days, 75% at 28 days, and 100.1% at 56 days. Came out.

Figure 112013019637532-pat00010
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도 1의 압축강도 비교 그래프를 보면, MB+SF0.1 시험편(No. 8)과 MB+SF0.2 시험편(No. 9)이 높은 조기강도를 발현했지만 28일까지는 다른 시험편들보다 완만하게 증가하다가, 56일에 강도가 급상승하는 모습을 볼 수 있다. 이는 실리카퓸이 마그네슘의 장기 강도에 긍정적인 영향을 준다는 것을 뜻한다.
In the comparative graph of compressive strength of FIG. 1, the MB + SF0.1 specimen (No. 8) and the MB + SF0.2 specimen (No. 9) showed high early strength, but increased slowly than other specimens until 28 days. Then, on the 56th, you can see a surge in robbery. This means that silica fume has a positive effect on the long-term strength of magnesium.

2. 휨인장강도 시험결과2. Result of flexural tensile strength test

28일 양생 후 휨인장강도 시험을 실시한 각 변수별 시험편 3개의 평균값을 도 2에 나타내었다. KS F 4042 (한국산업표준 : 폴리머 시멘트 모르타르 품질기준) 휨강도 품질기준 6MPa 이상을 만족하는 시험편은 4가지로, 압축강도와 마찬가지로 시멘트(No. 1)에서 가장 우수한 결과값이 나왔고, MB+BFS(No. 6), MB+CH(No. 7), MB+SF0.1(No. 8) 순으로 높은 강도가 나왔다. 압축강도 결과값과는 다르게 실리카퓸을 첨가한 시험편들 보다 고로슬래그 또는 샤모트를 포함하는 모르타르에서 휨인장강도에 도움을 주는 그물 형태의 수화물 구조가 생성된 것으로 추정된다.
The average value of three test pieces for each variable after the 28-day curing test was performed in FIG. 2. KS F 4042 (Korea Industrial Standard: Polymer Cement Mortar Quality Standard) Four specimens satisfying the flexural strength quality criterion of 6 MPa or more, and the best results were obtained in cement (No. 1), similar to compressive strength, and MB + BFS ( No. 6), MB + CH (No. 7), and MB + SF0.1 (No. 8) showed the highest strengths. Contrary to the compressive strength results, it is estimated that a net-shaped hydrate structure was produced in the mortar containing blast furnace slag or chamotte rather than silica fume-added specimens to assist the flexural tensile strength.

Ⅲ-2. 내구성 시험III-2. Durability test

1. 흡수율 시험결과1. Absorption test result

흡수율 값은 Cement 모르타르(No.1)가 28일, 56일 양생한 시험편 모두 제일 낮았고, lime 모르타르가(No.2) 제일 높았다. 무기바인더와 충전재를 조합한 시험편 중에는 압축강도, 휨강도 결과와 같이 MB+SF0.1(No.8) 모르타르가 제일 낮은 수치를 보여 조직이 치밀하다는 것을 알 수 있었다.Absorption rate of Cement mortar (No. 1) was the lowest for the 28 days and 56 days cured specimens, lime lime (No. 2) was the highest. Among the specimens incorporating the inorganic binder and the filler, MB + SF0.1 (No.8) mortar showed the lowest value as shown in the compressive strength and the flexural strength.

또한 도 3에는 재령 28일과 56일의 흡수율 변화 양상을 나타내었다. 상기 압축강도 시험에서 28일에서 56일 사이에 급격한 강도 상승을 발현했던 MB+SF0.1(No.8), MB+SF0.2(No.9) 시험편의 흡수율 감소비율이 MB+BFS(No.6), MB+CH(No.7), MB+FA(No.4), MB+WS(No.5), MB+HT(No.3) 에 비해 현저히 높은 것을 알 수 있다. 이는 실리카퓸이 초속경 성능을 가진 무기바인더 모르타르의 초기 급격한 수화반응 집중을 분산시켜 줄 수 있다는 것을 뜻한다.In addition, Figure 3 shows the change in absorption rate at 28 and 56 days of age. The rate of absorption reduction of MB + SF0.1 (No. 8) and MB + SF0.2 (No. 9) test pieces, which exhibited a sharp increase in strength between 28 and 56 days in the compressive strength test, was MB + BFS (No .6), MB + CH (No. 7), MB + FA (No. 4), MB + WS (No. 5), MB + HT (No. 3) It can be seen that significantly higher. This means that silica fume can disperse the initial rapid hydration concentration of inorganic binder mortar with ultrafast diameter performance.

Figure 112013019637532-pat00011
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2. 용출 시험결과2. Dissolution test result

시험편 9개의 14일, 28일, 56일 용출 이온 측정 결과 값(ppm)과 이온농도 변화량을 표 6 내지 7에 나타내었다. 석회 모르타르의 경우 증류수에 넣자 부피가 팽창하여, 시험편이 파괴되었기 Ca성분이 지나치게 많이 용출되어 정확한 수치를 얻을 수 없었다.The eluted ion measurement result values (ppm) and ion concentration change amount of nine test specimens for 14, 28 and 56 days are shown in Tables 6 to 7. In the case of lime mortar, the volume expanded when it was added to distilled water, and the test piece was destroyed. Too much Ca component was eluted, so that an accurate value could not be obtained.

시험편 별로 분석한 결과, 첫 번째로, 시멘트 모르타르의 경우 반응성이 빠른 K, Ca, Na를 제외한 이온에서 용출이온이 감소되었는데, 이는 시멘트가 용출시험 과정에서 증류수 안에서 수화반응을 하였기 때문이라 할 수 있다. 그럼에도 불구하고 수화과정에 가장 많이 작용하는 Ca 이온이 점점 증가하는 것은, 가용성 Ca(OH)2 염 때문이다. Ca(OH)2는 물에 녹아 높은 pH농도를 유지시켜 시멘트의 수화작용을 도와주는 염으로, 이 염이 시멘트 밖으로 흘러나올 경우 백화현상을 일으킨다고 밝혀진 바 있다.As a result of analysis for each specimen, firstly, in the case of cement mortar, the elution ions were reduced in the ions except K, Ca, and Na, which are highly reactive, because the cement was hydrated in distilled water during the dissolution test. . Nevertheless, the increasing number of Ca ions, which are most active in the hydration process, is due to the soluble Ca (OH) 2 salt. Ca (OH) 2 is a salt that dissolves in water and maintains high pH to help cement hydration. It has been found to cause whitening when this salt flows out of cement.

또한 시멘트와 석회 모르타르에 비해 무기바인더 모르타르(No.3~No.9)에서 칼륨(K+)이온의 농도가 30배 이상으로 나왔는데, 이것은 무기바인더 모르타르의 수화물중 K+와 Mg2+이온의 결합으로 이루어진 수화물 때문이다, 즉, 크로마토그래피는 물질의 반응성에 따라 성분을 분석하는 장치인데, 용출 이온 중 K, Ca, Na, Mg 는 K(칼륨)으로 갈수록 이온화 경향(반응성)이 크다. 반응성 순서에서 두 이온 간의 거리가 멀수록 반응 상수비가 커서, 반응성 큰 이온의 반응속도가 빨라지고, 반응성이 낮은 이온의 용출이 작아지는데, 무기바인더 모르타르의 경우 K이온과 Mg이온의 결합으로 수화물이 만들어졌을 가능성이 크고, K이온과 Mg이온의 반응성 순서에서 두 이온 간의 거리가 Ca과 K의 거리보다 크므로 반응성이 큰 K이온 용출량이 극도로 활발해 지고 상대적으로 반응성이 작은 Mg 이온의 경우 용출 양이 줄어든 것이다.In addition, the concentration of potassium (K +) ions in inorganic binder mortars (No. 3 to No. 9) was more than 30 times higher than that of cement and lime mortar, which is a hydrate consisting of a combination of K + and Mg 2 + ions in the inorganic binder mortar. That is, chromatography is an apparatus for analyzing components according to the reactivity of a substance. Among elution ions, K, Ca, Na, and Mg tend to have higher ionization tendency (reactivity) toward K (potassium). The greater the distance between two ions in the reactivity sequence, the greater the reaction constant ratio, the faster the reaction rate of the more reactive ions and the less elution of the less reactive ions. In the case of the inorganic binder mortar, hydrates are formed by the combination of K and Mg ions. Since the distance between the two ions is greater than the distance between Ca and K in the order of reaction of K ions and Mg ions, the elution amount of highly reactive K ions becomes extremely active and the amount of elution is relatively low for Mg ions which are relatively reactive. It is reduced.

칼슘이온은 가용성 이온이지만, Ca(OH)2 형태로 용출되면 공기 중의 탄소와 만나 불용성 염인 CaCO3을 생성하여 백화현상을 유발한다. 그러나 칼륨은 매우 반응성인 이온이자 가용성 이온으로, 칼륨이 생성하는 염은 모두 물에 녹아버리기 때문에 눈에 보이지 않는다. 따라서 칼륨보다는 Mg이온의 용출이 문제인데, Ca(OH)2보다 10배나 용해도가 Mg(OH)2이 낮고 불용성 염이어서 용출될 위험이 적다. 도 4는 용출 시험 마지막 날 촬영한 사진이다, 시멘트와 석회 모르타르의 경우 하얀 염이 생성되어 수면 위로 떠올랐지만, 무기바인더 모르타르의 경우는 염이 생성되지 않았다.Although calcium ions are soluble ions, when eluted in the form of Ca (OH) 2 , they meet with carbon in the air to form CaCO 3 , an insoluble salt, causing whitening. But potassium is a highly reactive and soluble ion, and all the salts that potassium produces are invisible because they dissolve in water. Therefore, the dissolution of Mg ion inde problems than potassium, Ca (OH) 2 more than 10 times the solubility of Mg (OH) 2 is low and the insoluble salt was then little risk of elution. FIG. 4 is a photograph taken on the last day of the dissolution test. In the case of cement and lime mortar, white salt was generated and floated on the surface, but in the case of the inorganic binder mortar, no salt was formed.

Figure 112013019637532-pat00012
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Figure 112013019637532-pat00013
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3. 동결융해 시험결과3. Freeze thaw test results

동결융해 저항성은 모르타르 내 연행 공기량 및 연행 공기의 간격에 따라 달라지게 되며, 측정한 상대 동탄성계수를 측정하므로써 평가된다. 각 사이클 당 상대 동탄성 계수를 표 8에 나타내었다. 석회 모르타르(No.2)는 20 cycle에서 파괴하여 상대 동탄성계수를 측정할 수 없었다. 100cycle 까지는 약 12.5일로, No.1, No.4, No.6, No.8 (시멘트, MB+FA, MB+BFS, MB+SF0.1)이 상대적으로 높은 동탄성계수를 가져 동해영향에 상대적으로 안정적이었으나, 300cycle(약 37.5일)에는 No.1, No.6(시멘트, MB+BFS) 시험편이 각각 61.6%, 59.9%로 100cycle에 비해 급속도로 동탄성계수가 낮아져서, 동결융해 저항성이 상대적으로 떨어지는 것으로 나타났다(도 5). 따라서 무기바인더를 첨가한 모르타르가 장기적으로 봤을 때 동결융해 저항성이 증대된다고 볼 수 있으며, 시멘트(NO.1)에 비해 전반적으로 비슷하거나 높은 동탄성을 보였다.Freeze thaw resistance is dependent on the amount of entrained air in the mortar and the spacing of entrained air, and is evaluated by measuring the measured relative dynamic modulus. The relative dynamic modulus of elasticity for each cycle is shown in Table 8. Lime mortar (No. 2) was destroyed in 20 cycles so that the relative dynamic modulus could not be measured. Up to 100 cycles, it takes about 12.5 days, and No.1, No.4, No.6, No.8 (cement, MB + FA, MB + BFS, MB + SF0.1) have relatively high dynamic modulus. Although relatively stable, 300cycle (approximately 37.5 days) No.1 and No.6 (cement, MB + BFS) specimens were 61.6% and 59.9%, respectively, and the dynamic elastic modulus was rapidly lowered compared to 100cycle, resulting in relatively freeze-thawing resistance. Appeared to fall (FIG. 5). Therefore, the mortar added with inorganic binder can be seen to increase the resistance to freezing and thawing in the long term, and showed similar or high dynamic elasticity as compared with cement (NO.1).

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4. 내산성 시험결과4. Acid resistance test result

표 9는 날짜별 시험편의 중량변화를 보여준다. 석회 모르타르(Np.2)는 공극이 치밀하지 못하기 때문에, 황산수용액이 모르타르 내부로 급속도로 침투하면서 시험편 내부에서 불용성 염(CaSO4)를 형성하여 팽창하기 때문에, 침지 하루 만에 균열이 가고, 파손되며, pH1에서처럼 염의 무게가 증가하여 이론과는 정반대의 그래프를 나타내었다.Table 9 shows the weight change of the specimens by date. Since lime mortar (Np.2) does not have tight pores, the sulfuric acid solution rapidly penetrates into the mortar and expands to form insoluble salts (CaSO 4 ) inside the test specimen, so that cracking occurs after one day of immersion. It breaks and the weight of salt increases as in pH 1, showing the opposite graph.

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도 6, 7, 8는 침지 전 무게와 7일/14일/28일 침지 후의 중량 감소율을 산성도별 그래프로 나타낸 것이다. 중량 감소 변화가 클수록 그래프의 기울기가 큰 것을 확인 할 수 있다. 초기 중량 감소율은 무기바인더(No.3~No.9)가 -2.5~-4%로 시멘트-1.02%보다 대체적으로 컸다. 이는 시멘트가 양생 시 높은 염기성(pH12~13)을 유지하기 때문에, 침지 초기에 산성용액과 만나 활발한 중화 작용을 하는 반면, 무기바인더 모르타르는 초기 수화물 K-Struvite를 형성하기 위해서, 중성 영역인 pH8~10을 유지하기 때문에, 초기에 산성용액으로부터 많은 침식을 받아 초기 중량 감소율에 차이가 나타난 것이다. 비슷한 이유로 충전재 중 시멘트처럼 칼슘이 일부 섞인 무기바인더 모르타르 시험편(No.4, No.5, No6)는 초기 중량 감소율은 NO.7, NO.8 시험편 보다 작은 반면, 침지 일수가 지날수록 급격히 커지는 것으로 나타났다.6, 7, 8 shows the weight before the immersion and the weight reduction rate after 7 days / 14 days / 28 days immersion in a graph by acidity. It can be seen that the larger the weight loss change, the larger the slope of the graph. The initial weight loss was -2.5 ~ -4% for inorganic binders (No.3 ~ No.9), which was generally larger than cement-1.02%. This is because cement maintains high basicity (pH12 ~ 13) during curing, so it meets acidic solution in the early stage of immersion and actively neutralizes, whereas inorganic binder mortar forms neutral hydrate, K-Struvite, pH8 ~ Because of maintaining 10, the initial weight loss rate was different due to a lot of erosion from the acid solution initially. For similar reasons, the inorganic binder mortar specimens (No. 4, 5, and 6) containing some calcium, such as cement, in the filler, the initial weight loss rate was smaller than those in the NO.7 and NO.8 specimens, but rapidly increased as the number of immersion days passed. appear.

도 8이 나타내는 pH5의 경우, 약산성이라 침식의 영향이 적어 0.1g 차이만으로도 중량감소율에 큰 영향을 주기 때문에, 공기 중의 수분, 온도 등의 영향을 받아 변수가 생겨 신뢰도가 떨어진다. 따라서 내산성 시험은 산성비(pH5.6)에 의한 장기적인 손상을 pH1, pH3의 극한 환경으로 가정하여 분석한 결과를 평가하는 것이 좋다는 것을 나타낸다.In the case of pH5 shown in Fig. 8, since it is weakly acidic, the effect of erosion is small, and only 0.1g difference greatly affects the weight loss rate. Therefore, the acid resistance test indicates that it is good to evaluate the analysis result assuming long-term damage caused by acid rain (pH5.6) in the extreme environment of pH1 and pH3.

MB+SF0.1 시험편(No.8)은 높은 내구성 덕분에 황산수용액의 침투를 다른 무기바인더 시험편들보다 적게 받는 것으로 나타났다. 이는 다른 무기바인더 시험편은 타설 중 초반 급결로 다수의 공극을 가지게 되는데, MB+SF0.1 시험편의 경우 실리카퓸이 마그네슘과 인산칼륨의 초기 수화반응 집중을 지연시켜 주면서 공극을 줄여주었기 때문이다.The MB + SF0.1 specimen (No. 8) was shown to receive less sulfuric acid solution penetration than other inorganic binder specimens due to its high durability. This is because other inorganic binder specimens have a large number of voids due to early quenching during casting, because for the MB + SF0.1 specimen, silica fume reduced the voids by delaying the concentration of the initial hydration of magnesium and potassium phosphate.

내산성 실험 결과 시멘트가 낮은 중량 감소를 보이며 내산성이 뛰어난 것으로 보이지만 정확한 실험을 위해서는 시멘트를 무기바인더와 마찬가지로 기중양생 하여 비교해야 한다. 이는 시멘트의 28일 동안의 수중양생에 의한 강한 알칼리성 표면형성 및 Si-O-Si의 강한 결합력을 가진 C-S-H Gel을 형성하기 때문이다. 그러나 실제 석조문화재 보수 현장은 실험 환경과는 달리, 28일 동안 시멘트가 충분히 수화되는 환경을 못 만들어 주기 때문에, 실험 결과보다 기중양생에 강한 무기바인더의 내구성이 더 뛰어날 것이다.
As a result of acid resistance test, cement shows low weight loss and excellent acid resistance, but for accurate experiment, cement should be compared by air curing like inorganic binder. This is due to the formation of CSH Gel with strong alkaline surface formation and strong bonding power of Si-O-Si by 28 days of underwater curing of cement. However, the actual stone cultural site repair site, unlike the experimental environment, does not create an environment where the cement is sufficiently hydrated for 28 days, so the inorganic binder is more durable than the experimental results.

상기는 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It is possible to carry out various changes in the present invention.

Claims (3)

삭제delete 페리클레이스(Periclase) 형태의 산화마그네슘, 탄산마그네슘(Magnesite)의 하소로 얻은 산화마그네슘 또는 수산화마그네슘(Brucite)의 하소를 통하여 얻은 산화마그네슘 중 어느 하나 이상 것으로 이루어진 무기바인더(MgO) 100중량부에 대하여, 천연규사 150~200중량부, 충전재(Filler) 5~90중량부를 포함하여 구성되는 배합재 100중량부와; 물 15~25중량부;가 혼합되어 구성되고,
상기 무기바인더는 20~60㎛ 이내의 평균 입자 크기를 가지는 것으로 구성되며,
상기 충전재는 황토, 규회석, 고로슬래그, 샤모트 또는 실리카퓸 중 어느 하나 이상의 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 석조문화재 무기질 보수재료.
100 parts by weight of inorganic binder (MgO) consisting of at least one of magnesium oxide obtained by calcination of Periclese type magnesium oxide, magnesium carbonate (Magnesite) or magnesium oxide obtained by calcination of magnesium hydroxide (Brucite). 100 parts by weight of a compounding material comprising 150 to 200 parts by weight of natural silica and 5 to 90 parts by weight of a filler; 15-25 parts by weight of water; are mixed and configured,
The inorganic binder is composed of having an average particle size within 20 ~ 60㎛,
The filler is a stone culture material mineral repair material, characterized in that composed of any one or more of ocher, wollastonite, blast furnace slag, chamotte or silica fume.
삭제delete
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