KR101460498B1 - 자기 보수성 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수방법 - Google Patents

자기 보수성 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 시멘트 결합재 15～65중량%, 잔골재 25～75중량%, 폴리머 혼화제 0.01～15중량% 및 물 0.1～15중량%를 포함하며, 상기 폴리머 혼화제는, 강도 및 부착력을 개선하기 위한 폴리 메틸메타크릴레이트-부틸아크릴레이트 50～99중량%, 접착력, 내구성 및 자기보수기능을 부여하기 위한 에폭시 수지 0.1～30중량%, 내산성 및 내알칼리성을 개선하기 위한 폴리스티렌-부틸아크릴레이트 0.1～20중량% 및 강도 및 내구성을 개선하기 위한 폴리아크릴산나트륨 0.1～20중량%을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 보수성 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 강도 및 내구성이 우수하고 자기보수기능을 가지는 시멘트 결합재, 연성, 접착력, 내산성, 내열성 및 내구성이 우수하고 자기보수기능을 가지는 폴리머 혼화제 등을 사용함으로써 강도, 연성, 유동성 및 내구성이 크게 향상되는 효과가 있다.
또한, 콘크리트 구조물의 파손부 처리 시 균열 등의 성능저하요소를 자기 스스로 복원하고 치유할 수 있는 자기보수특성의 시멘트 결합재와 폴리머 혼화제를 사용하기 때문에 추가적인 균열에 의한 추가 공사를 하지 않아도 보수 및 복구효과를 향상시켜 유지관리 수요 발생을 억제하고 관련 유지관리 비용을 절감할 수 있다.

Description

자기 보수성 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수방법{Compositions of self water absorbing type retentive and repair method for concrete structures using the same}
본 발명은 자기 보수성 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강도 및 내구성이 우수하고 자기보수기능을 가지는 자기보수성 조성물, 연성, 접착력, 내산성, 내열성 및 내구성이 우수하고 자기보수기능을 가지는 폴리머 혼화제 등을 사용함으로써 강도, 연성, 접착력, 내산성, 내열성 및 내구성이 우수한 자기 보수성 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수방법에 관한 것이다.
콘크리트의 구조물의 성능 저하는 중성화, 염해, 동해, 화학적 침식, 알칼리 골재 반응, 피로, 풍화, 화재 등으로 시간이 경과함에 따라 콘크리트가 원래의 기능을 발휘하지 못하고 특성이 저하되는 것을 의미한다. 콘크리트는 타설이나 성형 후 일정 기간이 경과하면, 그 성능이 점차 저하됨으로 콘크리트 구조물은 주기적으로 보수·보강을 하여야 한다. 콘크리트의 성능저하에 결정적 영향을 미치는 것은 균열로, 균열이 발생하면 콘크리트 내부에 유해한 외기나 수분, 화학 성분이 침투하여 콘크리트의 성능저하가 더욱 촉진된다. 또한, 콘크리트 내부에 침투한 수분, 염화물 이온 등에 의해 콘크리트 구조물 내부의 철근에 부식이 발생하여 추가적인 균열이 발생하거나 콘크리트가 탈락하는 현상이 일어남과 동시에 철근 부식에 의해 철근단면이 감소하여 성능이 저하됨으로써 구조물이 파손되게 된다.
이러한 원인으로 발생되는 콘크리트 구조물은 시공 시 균열을 제어할 수 있는 공법이나 다양한 방법의 보수공법을 도입할 필요가 있다. 균열제어공법은 균열발생을 저감할 수 있는 각종 섬유를 콘크리트에 혼입하여 타설하거나 와이어매시를 콘크리트 구조물 내부에 설치하는 방법이고, 균열보수공법은 열화된 기존 콘크리트를 제거하고, 시멘트 재료에 폴리머 등을 혼입하여 물리적 성능, 강도 및 내구성 등을 향상시킨 폴리머 시멘트 모르타르를 사용하는 보수공법이다.
하지만, 기존의 균열제어공법은 콘크리트 구조물에 발생하는 균열을 완벽히 방지하지 못하므로 추가적인 보수가 필요하여 근본적인 대책이 될 수 없으며, 균열보수공법은 보수된 부분도 추가적인 균열이 발생할 수 있어 지속적인 유지관리가 필요한 단점이 있으며, 특히 터널이나 지하구조물 같이 지표면 아래에 설치되는 콘크리트 구조물의 경우 지하수의 활동에 따라 균열부를 통해 누수 현상이 발생하여 이에 대해 보수공사를 진행할 경우 구조물의 지속적인 활용에 제약이 되고 막대한 공사기간과 비용이 발생하는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 강도 및 내구성이 우수하고 자기보수기능을 가지는 시멘트 결합재, 연성, 접착력, 내산성, 내열성 및 내구성이 우수하고 자기보수기능을 가지는 폴리머 혼화제 등을 사용함으로써 강도 및 내구성이 우수하고 특히 자기 보수기능을 가지고 있기 때문에 해양콘크리트 구조물, 수중콘크리트 구조물, 열악한 환경하의 콘크리트 구조물, 하수관거 등의 화학적 침식으로 인한 콘크리트 부식을 방지할 수 있어 이에 사용되는 유지관리 비용을 현저히 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있는 강도 및 내구성이 우수하고 자기보수기능을 가지는 자기 보수성 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수방법을 제공함에 있다.
본 발명은, 시멘트 결합재 15～65중량%, 잔골재 25～75중량%, 폴리머 혼화제 0.01～15중량% 및 물 0.1～15중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 보수성 조성물을 제공한다.
또한, 상기 폴리머 혼화제는, 강도 및 부착력을 개선하기 위한 폴리 메틸메타크릴레이트-부틸아크릴레이트 50～99중량%, 접착력, 내구성 및 자기보수기능을 부여하기 위한 에폭시 수지 0.1～30중량%, 내산성 및 내알칼리성을 개선하기 위한 폴리스티렌-부틸아크릴레이트 0.1～20중량% 및 강도 및 내구성을 개선하기 위한 폴리아크릴산나트륨 0.1～20중량%를 포함할 수 있다.
또한, 상기 시멘트 결합재는, 보통 포틀랜드 시멘트 15～85중량%, 알루미나 실리케이트계 세노스페어 분말 10～55중량%, 플라이애쉬 1～30중량%, 실리카흄 1～20중량%, 무수석고 1～20중량%, 칼슘 또는 마그네슘 설포알루미네이트 1～15중량%, 황산 알루미늄 칼륨 0.01～10중량%, 산화아연 0.01～10중량%, 제올라이트 0.01～10중량%, 규산소다 0.01~10중량% 및 알칼리금속 실리케이트 0.01～10중량%를 포함할 수 있다.
또한, 상기 시멘트 결합재는 산화티탄 0.01～10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 잔골재는 실리카질 규사를 사용하며 4호와 6호사를 0.1~0.3:0.7~0.9비율로 혼합된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 폴리머 혼화제는 응집력 및 재료분리 방지성을 부여하여 안정적인 콘크리트 구조체를 형성하기 위하여 폴리아마이드 및 스타치를 중량비로 0.1～0.8 : 0.2～0.9 비율로 혼합된 혼합물 0.01～5중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 폴리머 혼화제는 폴리비닐아세테이트-비닐바사테이트 0.01～10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 폴리머 혼화제는 폴리에틸렌-비닐아세테이트 수지 0.01～10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 폴리머 혼화제는 스티렌-부타디엔 0.01～10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은, 콘크리트 구조물의 불순물, 레이턴스 및 열화된 부위를 핸드워터젯 또는 고압수 세척기로 제거하는 단계와, 제거된 부위에 프라이머 처리하는 단계와, 상기 프라이머 처리된 상부에 상기 자기보수성 조성물을 타설하여 단면을 복구하는 단계 및 단면이 복구된 결과물을 표면 마무리하고 표면보호제를 도포하여 마무리 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수방법을 제공한다.
상기 프라이머 처리는 스티렌-부타디엔 라텍스, 폴리 아크릴 에스테르, 아크릴, 에틸 비닐 아세테이트, 메틸메타크릴레이트 및 실란계 화합물 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용할 수 있으며, 상기 표면보호제는 스티렌-부타디엔 라텍스, 폴리 아크릴 에스테르, 아크릴, 에틸 비닐 아세테이트, 메틸메타크릴레이트 및 실란계 화합물 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용할 수 있다.
삭제
상기 열화된 부위는 철근 하부까지 제거하고, 상기 프라이머 처리하는 단계 전에 노출된 철근을 방청처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 지수제는 벤토나이트를 주원료로 하는 지수제, 알칼리 실리케이트를 주원료로 하는 지수제, 물유리를 주원료로 하는 지수제 등을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 강도 및 내구성이 우수하고 자기보수기능을 가지는 시멘트 결합재, 연성, 접착력, 내산성, 내열성 및 내구성이 우수하고 자기보수기능을 가지는 폴리머 혼화제 등을 사용함으로써 강도, 연성, 유동성 및 내구성이 크게 향상되는 효과가 있다.
또한, 콘크리트 구조물의 파손부 처리 시 균열 등의 성능저하요소를 자기 스스로 복원하고 치유할 수 있는 자기보수특성의 시멘트 결합재와 폴리머 혼화제를 사용하기 때문에 추가적인 균열에 의한 추가 공사를 하지 않아도 보수 및 복구효과를 향상시켜 유지관리 수요 발생을 억제하고 관련 비용을 절감할 수 있다.
또한, 시멘트 결합재 및 폴리머 혼화제를 사용함으로써 강도 및 내구성이 우수하고 자기보수기능을 가지고 있어 해양콘크리트 구조물, 지수구조물, 지중구조물, 화학공장 바닥, 하수관거 등의 화학적 침식으로 인한 콘크리트 부식을 방지할 수 있어 이에 사용되는 유지관리 비용을 현저히 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 자기보수성 조성물은 우수한 압축강도, 휨강도 및, 부착강도를 구비하고 있어, 산성물질이 많은 하수시설뿐만 아니라, 기존의 각종 공법에도 용이하게 적용할 수 있으며, 뿜칠 시공 등 기계화 시공이 가능하므로, 작업능률 향상 및 시공상의 경제성을 구비하는 등 많은 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기 보수성 조성물은, 시멘트 결합재 15～65중량%, 잔골재 25～75중량%, 폴리머 혼화제 0.01～15중량% 및 물 0.1～15중량%를 포함한다.
강도 및 내구성이 우수하고 자기보수기능을 가지는 시멘트 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트, 알루미나 실리케이트계 세노스페어 분말, 플라이애쉬, 실리카흄, 무수석고, 칼슘 또는 마그네슘 설포알루미네이트, 황산 알루미늄 칼륨, 산화아연, 제올라이트, 규산소다 및 알칼리금속 실리케이트를 포함할 수 있다.
강도 및 내구성이 우수하고 자기보수기능을 가지는 시멘트 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 15～85중량%, 알루미나 실리케이트계 세노스페어 분말 10～55중량%, 플라이애쉬 1～30중량%, 실리카흄 1～20중량%, 무수석고 1～20중량%, 칼슘 또는 마그네슘 설포알루미네이트 1～15중량%, 황산 알루미늄 칼륨 0.01～10중량%, 산화아연 0.01～10중량%, 제올라이트 0.01～10중량%, 규산소다 0.01~10중량% 및 알칼리금속 실리케이트 0.01～10중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 보통 포틀랜드 시멘트는 KS규격에 맞는 시멘트를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 보통 포틀랜드 시멘트는 상기 시멘트 결합재에 15～85중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 알루미나 실리케이트계 세노스페어 분말은 화력발전소에서 석탄을 연소 후 발생되는 플라이애쉬 중에서 습식 또는 건식방법으로 포집하여 가공한 것으로, 내부에 기체(CO2 또는 N2)가 충전되어 있는 알루미나 실리케이트 계열의 구형 유리질 중공체(Hollow Microsphere)로서 종류에 따라 타 광물성 필러(Feller)에 비해 초경량성, 방음성, 절연성, 유동성의 특징을 지님으로써 시멘트계 결합재의 작업성 및 평활성이 개선되고 부착강도 및 내구성을 증가시킬 수 있다. 상기 알루미나 실리케이트계 세노스페어 분말은 상기 시멘트 결합재에 10～55중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 알루미나 실리케이트계 세노스페어 분말의 중량비가 증가하면 빠른 경화특성을 나타내며, 상기 알루미나 실리케이트계 세노스페어 분말의 함량이 10중량% 미만일 경우 작업성, 평활성, 부착강도 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 알루미나 실리케이트계 세노스페어 분말의 함량이 55중량%를 초과할 경우에는 내구성은 개선되나 작업성이 저하된다.
상기 플라이애쉬는 포졸란 특성, 장기 강도 발현 및 내구성 증진을 위하여 사용한다. 상기 플라이애쉬의 중량비가 증가하면 조기 강도는 저하되나, 장기 강도 발현 및 내구성이 증가한다. 상기 플라이애쉬는 상기 시멘트 결합재에 1～30중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 실리카흄은 포졸란 특성, 규산이온에 의해 칼슘실리케이트 수화물을 생성하여 장기 강도 발현 및 내구성 증진을 위하여 사용한다. 상기 실리카흄의 중량비가 증가하면 조기 강도는 저하되나, 장기 강도 발현 및 내구성이 증가한다. 상기 실리카흄은 상기 시멘트 결합재에 1～20중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 무수석고(CaSO4)는 시멘트 중의 성분, 특히 C3A(3CaOAl2O3)과 반응하여 초기에 에트린자이트(AFt상, C3A3CaSO432H2O)를 생성하게 되는데, 생성된 에트린자이트는 수화가 진행됨에 따라 그 양이 감소하거나 또는 그 일부가 모노 설페이트(AFm상, C3ACaSO412H2O)로 전이된다. 본 발명에서와 같이 다량의 무수석고가 첨가될 경우 에트린자이트가 초기부터 충분히 생성되어 시멘트의 구조를 치밀화시킴으로써 초기 재령에서 염화물 이온에 대한 침투저항성을 증가시키게 된다. 또한 일반 시멘트의 경우 생성된 에트린자이트가 초기에만 주로 존재하게 되지만 본 발명의 시멘트 결합재의 경우 석고량이 충분히 첨가되기 때문에 장기재령에 있어서도 에트린자이트가 일정 부분 존재하게 되거나 또는 일부의 에트린자이트가 연속적으로 생성되기도 한다. 이와 같이 생성된 에트린자이트는 콘크리트 구조체 내의 공극을 치밀하게 채워줌으로써 장기 재령에 있어서도 염화물에 대한 침투 저항성을 증가시키게 된다. 또한, 상기 무수석고는 수분이 공급되면 팽창성 수화물을 생성하기 때문에 차후 발생되는 균열부를 복원, 보수하는데 도움이 된다. 상기 무수석고는 상기 시멘트 결합재에 1～20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 무수석고의 함량이 1중량% 미만일 경우 강도 및 자기보수성능이 떨어질 수 있고, 상기 무수석고의 함량이 20중량%를 초과할 경우에는 빠른 경화 특성으로 인해 좋은 물성을 얻을 수 있으나 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하다.
상기 칼슘 또는 마그네슘 설포알루미네이트는 수화반응성을 증가시키고 균열 억제를 위해 첨가하는 무기계 속경성 광물 재료로서, 물과 접촉할 때 순식간에 물과 반응하여 에트린자이트(Ettringite) 수화물을 생성함으로써, 시멘트와 혼합할 때 단시간 내에 우수한 압축 강도를 얻을 수 있게 한다. 상기 칼슘 또는 마그네슘 설포알루미네이트는 상기 시멘트 결합재에 1～15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 칼칼슘 또는 마그네슘 설포알루미네이트의 중량비가 증가하면 빠른 경화특성을 나타내며, 상기 칼슘 또는 마그네슘 설포알루미네이트의 함량이 1중량% 미만일 경우 강도 개선 및 균열 발생 억제 효과가 미약할 수 있고, 상기 칼슘 또는 마그네슘 설포알루미네이트의 함량이 15중량%를 초과할 경우에는 빠른 경화 특성으로 인해 좋은 물성을 얻을 수 있으나 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하다.
상기 황산 알루미늄 칼륨은 시멘트에 일부 소량 첨가 시, 시멘트 경화체의 수축을 보상하여 시멘트 경화체의 자기수축 및 건조수축으로 인하여 발생하는 균열과 내구성능 저하를 방지하기 위해 사용한다. 상기 황산 알루미늄 칼륨은 상기 시멘트 결합재에 0.01～10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 황산 알루미늄 칼륨의 중량비가 증가하면 팽창효과를 나타내며, 상기 황산 알루미늄 칼륨의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 수축보상 효과가 미약할 수 있고, 상기 황산 알루미늄 칼륨의 함량이 10중량%를 초과할 경우에는 과도한 팽창으로 인하여 오히려 균열이 발생할 수 있다.
상기 산화아연은 방오, 방부 및 항균 역할을 위해 사용할 수 있다. 상기 산화아연은 상기 시멘트 결합재에 0.01～10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 산화아연의 중량비가 증가하면 방오 성능을 나타내며, 상기 산화아연의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 방부, 항균 및 방오 성능 효과가 미약할 수 있고, 상기 산화아연의 함량이 10중량%를 초과할 경우에는 강도 발현이 저하되고 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하다.
상기 제올라이트는 다공성 무기재로서 흡착재 역할을 수행한다. 상기 제올라이트는 상기 시멘트 결합재에 0.01～10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 제올라이트의 중량비가 증가하면 친수성, 점도 개선 성능을 나타내며, 상기 제올라이트의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 친수성, 점도 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 제올라이트의 함량이 10중량%를 초과할 경우에는 작업성이 저하되고 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하다.
상기 규산소다는 초기 작업성, 접착성, 내산성, 내열성, 내수성을 부여함과 동시에 이산화탄소에 의해 고결되는 특징을 가지고 있어 자기보수기능을 부여할 수 있다. 상기 규산소다의 중량비가 증가하면 작업성이 저하되나, 자기보수기능, 접착성, 내산성, 내열성 및 내수성이 개선된다. 상기 규산소다는 상기 시멘트 결합재에 0.01～10중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 알칼리금속 실리케이트는 알칼리 부여, 내수성 및 내구성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 알칼리실리케이트는 상기 무기계 결합재에 0.01～10중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 알칼리금속 실리케이트의 함량이 10중량%를 초과하면 내수성 및 내구성이 개선되나 가격경쟁력이 저하될 수 있고, 상기 알칼리금속 실리케이트의 함량이 0.01중량% 미만이면 내수성 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있다. 상기 알칼리금속 실리케이트는 칼슘실리케이트, 칼륨실리케이트, 리튬실리케이트 중에 어느 하나이상을 선택하여 사용할 수 있다.
상기 시멘트 결합재는 산화티탄을 더 포함할 수 있다. 상기 산화티탄은 방부 및 항균 역할을 위해 사용할 수 있다. 상기 산화티탄은 상기 시멘트 결합재에 0.01～10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 산화티탄의 중량비가 증가하면 방오 성능을 나타내며, 상기 산화티탄의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 방부, 항균 및 방오 성능 효과가 미약할 수 있고, 상기 산화티탄의 함량이 10중량%를 초과할 경우에는 강도 발현이 저하되고 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하다.
또한, 상기 시멘트 결합재는 감수제를 더 포함할 수 있다. 상기 감수제는 시멘트 결합재의 물-시멘트비를 감소시켜 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 감수제는 폴리카본산계, 멜라민계 또는 나프탈렌계 유동화제를 사용할 수 있다. 멜라민계 또는 나프탈렌계 감수제는 폴리카본산계 감수제에 비하여 강도 및 내구성의 개선 효과가 미약하고, 물-시멘트비의 저감 효과가 크지 않으며, 폴리머 혼화제와 혼합되는 경우 거품 현상이 발생하여 혼화성이 나쁘다는 단점이 있다. 따라서, 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제를 사용하는 것이 바람직하고, 상기 시멘트 결합재에 0.01～5중량% 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 시멘트 결합재는 지연제를 더 포함할 수 있다. 상기 지연제는 일정 시간 동안 작업성을 확보하고 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 지연제는 상기 시멘트 결합재에 0.01～5중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 지연제로는 일반적으로 잘 알려진 물질을 사용할 수 있는데, 예컨대 포도당, 글루코오스, 텍스트린, 덱스트란과 같은 당류, 글루콘산, 사과산, 구연산, 시트릭산(citric acid)과 같은 산류 또는 그의 염, 아미노카복실산 또는 그의 염, 포스폰산 또는 그의 유도체, 글리세린과 같은 다가알코올 등을 사용할 수 있다.
상기 잔골재는 자기보수성 조성물에 대하여 25～75중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 일반적으로 골재는 잔골재와 굵은 골재로 구분되며, 굵은골재는 입경 5㎜를 초과하는 골재를 의미하고, 이하에서 잔골재라 함은 굵은골재와 대비하여 입경 5㎜ 이하의 골재를 의미하는 것으로 사용한다.
상기 잔골재는 입자 크기가 4호사 내지 6호사(0.1～2.0㎜)인 것을 0.1~0.3 : 0.7~0.9비율로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 잔골재의 입자 크기가 이보다 클 경우에는 자기보수성 조성물의 유동성이 저하될 우려가 있고, 이보다 작을 경우에는 자기보수성 조성물의 작업성을 저하시킬 수 있다.
상기 폴리머 혼화제는 가사시간, 작업성, 연성, 유동성, 강도, 접착력, 내산성, 내열성 및 내구성을 개선시키기 위함과 동시에 자기보수기능을 부여하기 위하여 사용하는 것으로, 강도 및 부착력을 개선하기 위한 폴리 메틸메타크릴레이트-부틸아크릴레이트, 접착력, 내구성 및 자기보수기능을 부여하기 위한 에폭시 수지, 내산성 및 내알칼리성을 개선하기 위한 폴리스티렌-부틸아크릴레이트 및 강도 및 내구성을 개선하기 위한 폴리아크릴산나트륨를 포함할 수 있다.
상기 폴리머 혼화제는 폴리 메틸메타크릴레이트-부틸아크릴레이트 50～99중량%, 에폭시 수지 0.1～20중량%, 폴리스티렌-부틸아크릴레이트 0.1～20중량% 및 폴리아크릴산나트륨 수지 0.1～20중량%을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 폴리머 혼화제는 자기보수성 조성물에 0.01～15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리머 혼화제의 함량이 15중량%를 초과하면 점도가 낮아져 재료 분리가 발생되기 쉽고, 수화반응을 지연시켜 조기 압축강도 발현을 저하시킴과 동시에 가격경쟁력이 저하될 수 있다. 그리고, 상기 폴리머 혼화제의 함량이 0.01중량% 미만이면 가사시간, 작업성, 탄성, 유동성, 강도, 접착력, 내산성, 내열성, 내구성 및 자기보수성능 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 폴리 메틸메타크릴레이트-부틸아크릴레이트는 강도 및 부착력을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 폴리 메틸메타크릴레이트-부틸아크릴레이트는 상기 폴리머 혼화제에 50～99중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 폴리 메틸메타크릴레이트-부틸아크릴레이트의 함량이 50중량% 미만일 경우에는 무기물 간의 결합력, 부착력 및 내구성 개선의 효과가 미약하고, 상기 폴리 메틸메타크릴레이트-부틸아크릴레이트의 함량이 99중량%를 초과하는 경우에는 더 이상의 부착력 및 내구성 개선 효과를 기대하기 어렵다.
상기 에폭시 수지는 접착력, 내구성 및 자기보수기능을 부여하기 위하여 사용된다. 상기 에폭시 수지는 상기 폴리머 혼화제에 0.1～20중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 에폭시 수지의 함량이 20중량%를 초과하면 성능은 개선되나 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 에폭시 수지의 함량이 0.1중량% 미만이면 작업성은 개선되나 접착력, 내구성 및 자기보수성능 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 폴리스티렌-부틸아크릴레이트는 자기보수성 조성물의 점도를 저하시켜 작업성 및 연성의 성질을 증진시키기 위해 사용된다. 또한, 상기 폴리스티렌-부틸아크릴레이트는 내산 및 내알칼리성이 우수하여 강도를 개선하는 효과가 있다. 상기 폴리스티렌-부틸아크릴레이트는 상기 폴리머 혼화제에 0.1～20중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 폴리스티렌-부틸아크릴레이트의 함량이 20중량%를 초과하면 자기보수성 조성물의 성능은 개선되나 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 폴리스티렌-부틸아크릴레이트의 함량이 0.1중량% 미만이면 내산성 및 강도 개선효과가 미약할 수 있다.
상기 폴리아크릴산나트륨 수지는 자기보수성 조성물의 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 폴리아크릴산나트륨 수지는 상기 폴리머 혼화제에 0.1～20중량%가 혼입되는 것이 바람직한데, 상기 폴리아크릴산나트륨 수지의 함량이 20중량%를 초과하면 자기보수성 조성물의 성능은 개선되나 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 폴리아크릴산나트륨 수지의 함량이 0.1중량% 미만이면 강도 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 폴리머 혼화제는 폴리아마이드 및 스타치의 혼합물을 더 포함할 수 있다. 상기 폴리아마이드 및 스타치의 혼합물은 유동성, 응집력 및 재료분리 방지성을 부여하여 안정적인 콘크리트 구조체를 형성하는데 기여할 수 있으며, 부수적으로는 탁월한 응집력에 의해 수중 오염방지, 콘크리트 구조물의 철근 보호, 자기보수기능 등의 부수적인 효과를 거둘 수 있다. 상기 폴리아마이드 및 스타치의 혼합물은 상기 폴리머 혼화제에 0.01～5중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리아마이드 및 스타치의 혼합물 함량이 5중량%를 초과하면 자기보수성 조성물의 점도가 높아져 작업성이 저하될 수 있으며, 상기 폴리아마이드 및 스타치의 혼합물 함량이 0.1중량% 미만이면 자기보수성 조성물의 작업성은 개선되나 유동성, 응집력 및 재료분리 방지성 부여 효과가 미약할 수 있다. 상기 폴리아마이드 및 스타치의 혼합물은 응집력 및 재료분리 방지성을 부여하여 안정적인 콘크리트 구조체를 형성하기 위하여 폴리아마이드 및 스타치가 중량비로 0.1～0.8 : 0.2～0.9 비율로 혼합된 혼합물인 것이 바람직하다.
또한, 상기 폴리머 혼화제는 폴리비닐아세테이트-비닐바사테이트를 더 포함할 수 있다. 상기 폴리비닐아세테이트-비닐바사테이트는 자기보수성 조성물의 점도를 저하시켜 작업성을 유지할 뿐만 아니라 보수성을 증진시키기 위해 사용된다. 또한, 상기 폴리비닐아세테이트-비닐바사테이트는 내알칼리성이 우수하여 강도를 개선하는 효과가 있다. 상기 폴리비닐아세테이트-비닐바사테이트는 상기 폴리머 혼화제에 0.01～10중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 폴리비닐아세테이트-비닐바사테이트의 함량이 10중량%를 초과하면 자기보수성 조성물의 성능은 개선되나 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 폴리비닐아세테이트-비닐바사테이트의 함량이 0.01중량% 미만이면 자기보수성 조성물의 작업성은 개선되나 내알칼리성 및 보수성 개선 효과가 미약할 수 있다.
또한, 상기 폴리머 혼화제는 폴리에틸렌-비닐아세테이트 수지를 더 포함할 수 있다. 상기 폴리에틸렌-비닐아세테이트 수지는 자기보수성 조성물의 접착력, 내구성 및 내열성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 폴리에틸렌-비닐아세테이트 수지는 상기 폴리머 혼화제에 0.01～10중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 폴리에틸렌-비닐아세테이트 수지의 함량이 10중량%를 초과하면 자기보수성 조성물의 성능은 개선되나 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 폴리에틸렌-비닐아세테이트 수지의 함량이 0.01중량% 미만이면 자기보수성 조성물의 작업성은 개선되나 접착력, 내구성 및 내열성 개선 효과가 미약할 수 있다.
또한, 상기 폴리머 혼화제는 스티렌-부타디엔을 더 포함할 수 있다. 상기 스티렌-부타디엔은 자기보수성 조성물의 내산성 및 내알칼리성을 증진시키기 위해 사용된다. 상기 스티렌-부타디엔은 상기 폴리머 혼화제에 0.01～10중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 스티렌-부타디엔의 함량이 10중량%를 초과하면 자기보수성 조성물의 성능은 개선되나 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 스티렌-부타디엔의 함량이 0.01중량% 미만이면 자기보수성 조성물의 작업성은 개선되나 내산성 및 내알칼리성 증진 효과가 미약할 수 있다.
또한, 상기 폴리머 혼화제는 폴리머 혼화제 내의 기포를 제거하여 강도 및 내구성을 높이기 위한 소포제를 더 포함할 수 있다. 상기 소포제는 상기 폴리머 혼화제 내의 기포를 제거하여 강도 및 내구성을 높이기 위하여 사용한다. 또한, 상기 소포제가 폴리머 혼화제에 첨가되면 공기연행 효과를 부여하여 작업성 및 가사시간을 향상시킬 수 있다. 상기 소포제는 상기 폴리머 혼화제에 0.01～5중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 소포제로는 알콜계 소포제, 실리콘계 소포제, 지방산계 소포제, 오일계 소포제, 에스테르계 소포제, 옥시알킬렌계 소포제 등을 사용할 수 있다. 상기 실리콘계 소포제로는 디메틸실리콘유, 폴리오가노실록산, 플루오로실리콘유 등이 있다. 상기 지방산계 소포제로는 스테아린산, 올레인산 등이 있다. 상기 오일계 소포제로는 등유, 동식물유, 피마자유 등이 있다. 상기 에스테르계 소포제로는 솔리톨트리올레이트, 글리세롤모노리시놀레이트 등이 있다. 상기 옥시알킬렌계 소포제로는 폴리옥시알킬렌, 아세틸렌에테르류, 폴리옥시알킬렌지방산에스테르, 폴리옥시알킬렌알킬아민 등이 있다. 상기 알콜계 소포제로는 글리콜(glycol) 등이 있다.
또한, 상기 폴리머 혼화제는 물-시멘트비를 감소시켜 강도 및 내구성을 개선하기 위한 감수제를 더 포함할 수 있다. 상기 감수제는 물-시멘트비를 감소시켜 강도 및 내구성을 개선하고 폴리머 혼화제의 유동성을 확보하기 위하여 사용한다. 폴리머 혼화제에 감수제가 첨가되면 물-시멘트비가 저감된다. 상기 감수제는 폴리머 혼화제에 0.01～5중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 감수제는 폴리카본산계, 멜라민계 또는 나프탈렌계 감수제를 사용할 수 있으나, 나프탈렌계와 멜라민계는 폴리카본산계에 비하여 조성물의 강도가 떨어지고 작업성 및 가사시간을 저하시킬 수 있으므로 조성물의 강도, 작업성 및 가사시간을 저하시키지 않는 폴리카본산계 감수제를 사용하는 것이 바람직하다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기 보수성 조성물의 제조방법을 설명하기로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기 보수성 조성물은, 상기 시멘트 결합재 15～65중량%, 상기 잔골재 25～75중량%, 상기 폴리머 혼화제 0.01～15중량%를 진공형 강제식 믹서에서 프리믹싱한 후, 물 0.1～15중량% 첨가하여 강제식 믹서나 연속식 믹서로 소정시간(예컨대, 1～10분) 동안 믹싱하여 제조할 수 있다.
또 다른 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기보수성 조성물은, 상기 시멘트 결합재 15～65중량% 및 상기 잔골재 25～75중량%를 진공형 강제식 믹서에서 프리믹싱한 후, 상기 폴리머 혼화제 0.01～15중량% 및 상기 물 0.1～15중량% 첨가하여 강제식 믹서나 연속식 믹서로 소정시간(예컨대, 1～10분) 동안 믹싱하여 제조할 수 있다.
이하, 상술한 자기 보수성 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수방법을 제시한다.
이하에서, 콘크리트 구조물이라 함은, 화학공장, 식품공장, 축사 바닥 등의 관련 구조물, 해양콘크리트 구조물, 수중콘크리트 구조물, 지수구조물, 지하구조물, 하수관거, 도로의 노면, 교량 교면, 교량의 콘크리트 슬래브, 교량 신축이음부 등의 구조물로서 콘크리트로 이루어진 구조물을 포함하는 의미로 사용한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 보수방법은, 콘크리트 구조물의 불순물, 레이턴스 및 열화된 부위를 핸드워터젯 또는 고압수 세척기로 제거하는 단계와, 제거된 부위에 프라이머 처리하는 단계와, 상기 프라이머 처리된 상부에 상기 자기보수성 조성물을 타설하여 단면을 복구하는 단계 및 단면이 복구된 결과물을 표면 마무리하고 표면보호제를 도포하여 마무리 처리하는 단계를 포함한다.
특히 상기 프라이머 처리는 스티렌-부타디엔 라텍스, 폴리 아크릴 에스테르, 아크릴, 에틸 비닐 아세테이트, 메틸메타크릴레이트 및 실란계 화합물 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어지고, 상기 표면보호제는 스티렌-부타디엔 라텍스, 폴리 아크릴 에스테르, 아크릴, 에틸 비닐 아세테이트, 메틸메타크릴레이트 및 실란계 화합물 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어지며, 이에 한정되는 것은 아니다.
삭제
상기 열화된 부위는 철근 하부까지 제거하고, 상기 프라이머 처리하는 단계 전에 노출된 철근을 방청 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 지수제는 벤토나이트를 주원료로 하는 지수제, 알칼리 실리케이트를 주원료로 하는 지수제, 물유리를 주원료로 하는 지수제 등을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서, 본 발명에 따른 자기 보수성 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
시멘트 결합재 40중량%, 잔골재 50중량%, 폴리머 혼화제 5중량% 및 물 5중량%을 첨가하여 2분간 강제식 믹서로 교반하여 자기보수성 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 시멘트 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 45중량%, 알루미나 실리케이트계 세노스페어 분말 15중량%, 플라이애쉬 11중량%, 실리카흄 5중량%, 무수석고 5중량%, 칼슘 또는 마그네슘 설포알루미네이트 5중량%, 황산 알루미늄 칼륨 5중량%, 산화아연 2중량%, 제올라이트 2중량%, 규산소다 2중량%, 알칼리금속 실리케이트 2중량% 지연제 0.5중량% 및 감수제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 지연제로는 시트릭산을 사용하였다. 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제를 사용하였다.
상기 폴리머 혼화제는 폴리 메틸메타크릴레이트-부틸아크릴레이트 95중량%, 에폭시 수지 2중량%, 폴리스티렌-부틸아크릴레이트 1중량%, 폴리아크릴산나트륨 수지 1중량%, 소포제 0.5중량%, 감수제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 소포제는 실리콘계 소포제를 사용하였다. 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제를 사용하였다.
시멘트 결합재 40중량%, 잔골재 50중량%, 폴리머 혼화제 5중량% 및 물 5중량%을 첨가하여 2분간 강제식 믹서로 교반하여 자기보수성 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 시멘트 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 45중량%, 알루미나 실리케이트계 세노스페어 분말 15중량%, 플라이애쉬 11중량%, 실리카흄 5중량%, 무수석고 5중량%, 칼슘 또는 마그네슘 설포알루미네이트 5중량%, 황산 알루미늄 칼륨 5중량%, 산화아연 2중량%, 제올라이트 2중량%, 규산소다 2중량%, 알칼리금속 실리케이트 2중량% 지연제 0.5중량% 및 감수제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 지연제로는 시트릭산을 사용하였다. 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제를 사용하였다.
상기 폴리머 혼화제는 폴리 메틸메타크릴레이트-부틸아크릴레이트 90중량%, 에폭시 수지 5중량%, 폴리스티렌-부틸아크릴레이트 2중량%, 폴리아크릴산나트륨 수지 2중량%, 소포제 0.5중량%, 감수제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 소포제는 실리콘계 소포제를 사용하였다. 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제를 사용하였다.
시멘트 결합재 40중량%, 잔골재 50중량%, 폴리머 혼화제 5중량% 및 물 5중량%을 첨가하여 2분간 강제식 믹서로 교반하여 자기보수성 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 시멘트 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 45중량%, 알루미나 실리케이트계 세노스페어 분말 15중량%, 플라이애쉬 11중량%, 실리카흄 5중량%, 무수석고 5중량%, 칼슘 또는 마그네슘 설포알루미네이트 5중량%, 황산 알루미늄 칼륨 5중량%, 산화아연 2중량%, 제올라이트 2중량%, 규산소다 2중량%, 알칼리금속 실리케이트 2중량% 지연제 0.5중량% 및 감수제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 지연제로는 시트릭산을 사용하였다. 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제를 사용하였다.
상기 폴리머 혼화제는 폴리 메틸메타크릴레이트-부틸아크릴레이트 80중량%, 에폭시 수지 11중량%, 폴리스티렌-부틸아크릴레이트 4중량%, 폴리아크릴산나트륨 수지 4중량%, 소포제 0.5중량%, 감수제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 소포제는 실리콘계 소포제를 사용하였다. 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제를 사용하였다.
상기의 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명의 실시예들과 비교할 수 있는 비교예들을 제시하며, 후술할 비교예 1 및 2는 현재 일반적으로 널리 사용되고 있는 보통 시멘트 모르타르 조성물 및 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 제시한 것이다.
[비교예1]
보통 포틀랜드 시멘트 40중량%, 잔골재 50중량% 및 물 10중량%를 강제식 믹서로 교반하여 시멘트 모르타르 조성물을 제조하였다.
[비교예2]
보통 포틀랜드 시멘트 40중량%, 잔골재 50중량%, 폴리 메틸메타크릴레이트-부틸아크릴레이트 5중량% 및 물 5중량%를 첨가하여 강제식 믹서로 2분간 교반하여 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 제조하였다.
아래의 시험예들은 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1 및 비교예 2의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
[시험예1]
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 자기보수성 조성물과 비교예들에서 제조한 시멘트 모르타르 조성물의 물리적 특성을 비교하기 위하여, 상기에서 설명한 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 자기보수성 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 의하여 제조된 시멘트 모르타르 조성물을 KS F 2405(모르타르의 압축강도 시험방법)에 의한 압축강도 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 또한, KS F 2408(모르타르의 휨강도 시험방법)에 의하여 휨강도 시험을 수행하였고, KS F 2423(모르타르의 인장강도 시험방법)에 의하여 인장강도 시험을 수행하였으며, JIS A 6916 (마무리 도장재용 바탕 조정재)에 의하여 공시체의 접착강도를 측정하여 각각의 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2

강도
(kgf/㎠)		 휨 105 110 122 60 91
압축 508 522 549 480 488
인장 55 62 68 35 50
접착 22 25 29 17 20
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 자기보수성 조성물의 휨, 압축, 인장 및 접착강도는 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 월등히 높았다.
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 자기보수성 조성물이 비교예들에서 제조한 시멘트 모르타르 조성물과 비교하여 강도 면에서 월등히 우수함을 확인할 수 있었다.
[시험예2]
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 자기보수성 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물을 KS F 2424(콘크리트의 길이변화 시험방법)에 의하여 건조수축율을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
건조수축율(%) 0.08 0.06 0.04 0.13 0.10
위의 표 2에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 자기보수성 조성물이 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 건조수축량이 감소되어 수축 저감 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
[시험예3]
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 자기보수성 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물을 JIS A 1171(폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 규정한 방법에 따라 흡수율의 측정 결과를 아래의 표 3에 나타내었다. 흡수율이 높으면 불순물이나 물이 콘크리트의 내부로 침투하게 되면 콘크리트의 내부에 기공률이 증가하게 되어 구조물의 파손을 초래하는 문제가 발생한다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
흡수율(%) 0.5 0.45 0.35 2.1 0.9
위의 표 3에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 자기보수성 조성물은 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 흡수율이 낮았다.
[시험예4]
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 자기보수성 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물을 JIS A 1171(폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 의한 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
염화물 이온 침투 깊이(mm) 0.9 0.7 0.6 2.0 1.2
위의 표 4에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 자기보수성 조성물이 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 염화물 이온 침투 깊이가 적게 나타나 염해에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
[시험예5]
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 자기보수성 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물을 JIS A 1171(폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 의한 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
중성화 깊이(mm) 0.5 0.3 0.2 1.5 0.8
위의 표 5에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 자기보수성 조성물이 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 중성화 침투 깊이가 적게 나타나 중성화에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
[시험예6]
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 자기보수성 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물을 일본 공업 규격 원안 [콘크리트의 용액침적에 의한 내약품성 시험 방법]에 준하여 2% 염산, 5% 황산 및 45% 수산화 나트륨의 수용액을 시험 용액으로 28일 공시체를 침적하여 내약품성 시험의 측정결과를 아래의 표 6에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2

중량변화율
(%)		 염산 -1.5 -1.1 -0.9 -7.0 -2.2
황산 -0.1 -0.1 0 -1.7 -0.6
수산화
나트륨		 +0.6 +0.9 +1.2 -0.1 +0.3
위의 표 6에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 자기보수성 조성물이 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 내약품성에 대한 중량변화율이 적게 나타나 내약품성에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
[시험예7]
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 자기보수성 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물을 KS F 2456에 규정한 방법에 따라 동결융해저항성 시험의 측정 결과를 아래의 표 7에 나타내었다. 동결융해는 콘크리트에 모세관 내에 흡수된 수분이 결빙되고 녹는 것을 말하는 것으로, 동결융해가 반복되면 콘크리트 조직에 미세한 균열이 발생하게 되어 내구성이 저하되는 문제가 발생하게 된다. 표 7은 동결융해 저항성 시험에 따른 각각의 실시예들 및 비교예들의 내구성 지수를 표시한 것이다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
내구성 지수 91 92 93 68 89
위의 표 7에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 자기보수성 조성물이 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 내구성 지수가 월등히 높으므로, 내구성이 향상된 것을 알 수 있다.
[시험예8]
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 자기보수성 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물의 투수성 시험의 측정 결과를 아래의 표 8에 나타내었다. 투수성 시험은 콘크리트 시편(Ø10cm×20cm)을 제조하여 28일간 기건양생을 실시하여 콘크리트 시편을 제작하였다. 콘크리트 시편을 할렬인장한 후 크랙간격이 0.1~0.4mm가 되도록 제어하여 실링한 후 시편을 천공하여 천공부위에 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 자기보수성 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물을 충전하고, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 자기보수성 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물을 3mm 두께로 도포하여 균열보수를 실시하고, 이어 균열 보수된 콘크리트 시험체 상부에 일정한 높이(12cm, 수압 1.2Kpa)의 물을 투수하되 투수 시험의 시작과 함께 일정한 시간동안 지속적으로 시험체 상부의 물 높이를 유지하면서 투수하고, 재령에 따라 시험체를 통과하여 투수된 물의 양을 일정한 시간(5분)동안 측정하는 방법으로 투수시험을 수행하였다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
시험일수(일) 투수량
(ml/s)		 투수율
(%)		 투수량
(ml/s)		 투수율
(%)		 투수량
(ml/s)		 투수율
(%)		 투수량
(ml/s)		 투수율
(%)		 투수량
(ml/s)		 투수율
(%)
0 0.32 100 0.315 100 0.30 100 0.40 100 0.33 100
1 0.06 20.1 0.057 18.2 0.0459 15.3 0.280 70.1 0.0766 23.2
3 0.026 8.0 0.0214 6.8 0.0171 5.7 0.208 52.0 0.0373 11.3
7 0.0016 0.5 0.0009 0.3 0.0003 0.1 0.1644 41.1 0.0069 2.1
14 0.0003 0.1 - 0 - 0 0.1624 40.6 0.0013 0.4
28 - 0 - 0 - 0 0.14 35.0 0.0003 0.1
위의 표 8에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 자기보수성 조성물이 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 투수율이 낮아 매우 우수한 내수성을 가짐과 동시에 자기보수기능 개선효과가 높은 것을 알 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (10)

  1. 시멘트 결합재 15～65중량%, 잔골재 25～75중량%, 폴리머 혼화제 0.01～15중량% 및 물 0.1～15중량%를 포함하며;
    상기 시멘트 결합재는, 보통 포틀랜드 시멘트 15～85중량%, 알루미나 실리케이트계 세노스페어 분말 10～55중량%, 플라이애쉬 1～30중량%, 실리카흄 1～20중량%, 무수석고 1～20중량%, 칼슘 또는 마그네슘 설포알루미네이트 1～15중량%, 황산 알루미늄 칼륨 0.01～10중량%, 산화아연 0.01～10중량%, 제올라이트 0.01～10중량%, 규산소다 0.01~10중량% 및 알칼리금속 실리케이트 0.01～10중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 보수성 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리머 혼화제는, 폴리 메틸메타크릴레이트-부틸아크릴레이트 50～99중량%, 에폭시 수지 0.1～30중량%, 폴리스티렌-부틸아크릴레이트 0.1～20중량% 및 폴리아크릴산나트륨 0.1～20중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 보수성 조성물.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서, 상기 폴리머 혼화제는 폴리아마이드 및 스타치를 중량비로 0.1～0.8 : 0.2～0.9 비율로 혼합된 혼합물 0.01～5중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 보수성 조성물.
  5. 제2항에 있어서, 상기 폴리머 혼화제는 폴리비닐아세테이트-비닐바사테이트 0.01～10중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 보수성 조성물.
  6. 제2항에 있어서, 상기 폴리머 혼화제는 폴리에틸렌-비닐아세테이트 수지 0.01～10중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 보수성 조성물.
  7. 제2항에 있어서, 상기 폴리머 혼화제는 스티렌-부타디엔 0.01～10중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 보수성 조성물.
  8. 콘크리트 구조물의 불순물, 레이턴스 및 열화된 부위를 핸드워터젯 또는 고압수 세척기로 제거하는 단계와;
    제거된 부위에 프라이머 처리하는 단계와;
    상기 프라이머 처리된 상부에 시멘트 결합재 15～65중량%, 잔골재 25～75중량%, 폴리머 혼화제 0.01～15중량% 및 물 0.1～15중량%를 포함하고, 상기 시멘트 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 15～85중량%, 알루미나 실리케이트계 세노스페어 분말 10～55중량%, 플라이애쉬 1～30중량%, 실리카흄 1～20중량%, 무수석고 1～20중량%, 칼슘 또는 마그네슘 설포알루미네이트 1～15중량%, 황산 알루미늄 칼륨 0.01～10중량%, 산화아연 0.01～10중량%, 제올라이트 0.01～10중량%, 규산소다 0.01~10중량% 및 알칼리금속 실리케이트 0.01～10중량%를 포함하는 자기 보수성 조성물을 타설하여 단면을 복구하는 단계 및 단면이 복구된 결과물을 표면 마무리하고 표면보호제를 도포하여 마무리 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
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