KR101478820B1

KR101478820B1 - 콘크리트 구조물 보강용 조성물, 이를 이용한 보강용 페이스트 및 콘크리트 구조물의 보강방법

Info

Publication number: KR101478820B1
Application number: KR1020140061868A
Authority: KR
Inventors: 고삼석
Original assignee: 고삼석
Priority date: 2014-05-22
Filing date: 2014-05-22
Publication date: 2015-01-02

Abstract

본 발명은 사이클로 지방족 화합물 에폭시 수지 40 내지 50 중량부, 비스페놀 A타입 에폭시 수지 15 내지 30 중량부, 및 페닐 글리시딜 에테르 에폭시 수지 20 내지 40 중량부를 포함하는 주재; 변성 지방성 폴리아민 5 내지 10 중량부, 무수물 경화제 5 내지 20 중량부, 폴리머캡탄 경화제 10 내지 15 중량부, 및 페날카민 경화제 10 내지 15 중량부를 포함하는 경화제; 및 아크릴 에멀젼 20 내지 35 중량부, 이산화티탄 5 내지 10 중량부, 및 탄산칼슘 5 내지 10 중량부를 포함하는 탄성충진제;를 포함하는 콘크리트 구조물 보강용 조성물 및 이를 이용한 보강용 페이스트와 콘크리트 구조물의 보강방법에 관한 것으로서, 콘크리트 구조물에 대한 부착성능이 우수하고 내구성 또한 우수한 장점을 갖는다.

Description

콘크리트 구조물 보강용 조성물, 이를 이용한 보강용 페이스트 및 콘크리트 구조물의 보강방법 {COMPOSITION FOR THE CONCRETE STRUCTURE REINFORCEMENT, THE REINFORCING PASTE, AND THE REINFORCING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 콘크리트 구조물 보강용 조성물, 이를 이용한 보강 페이스트 및 콘크리트 구조물의 보강방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 탄성계수를 가지도록 주재, 경화제 및 탄성충진제를 특정비율로 배합함으로써 부착성능이 매우 우수하고, 강도가 우수하여 내구성이 뛰어나며, 다양한 환경에서도 균열 및 박리 등의 문제가 거의 발생하지 않는 콘크리트 구조물 보강용 조성물 및 이를 이용한 보강용 페이스트에 관한 것이다.

사계절의 변화가 뚜렷한 우리나라의 기후조건에서는 건물, 교량, 방파제 등과 같은 콘크리트 구조물의 온도 변화가 매우 심하며, 특히 지하에 기반을 두고 건설되는 콘크리트 구조물의 특성상, 콘크리트 구조물의 일부는 항상 지하의 수분 및 토양 조건에 지속적으로 노출될 수밖에 없다.

한편, 해양 콘크리트 구조물의 경우는 고염분 농도를 갖는 해수에 지속적으로 노출되는 특성상 수분뿐만 아니라 해수에 포함된 염분에 의해 콘크리트 구조물이 지속적인 손상을 입게 된다.

이와 같은 손상은 주로 콘크리트 구조물의 균열, 박리 및 탈락 등의 결함으로 나타나게 되며, 이러한 손상에 대하여 콘크리트 구조물에 대한 지속적인 보수 및 보강 등이 이루어질 것이 요구된다.

종래의 콘크리트 구조물에 대한 보수 및 보강공법은 주로 대기 중의 환경에 노출된 콘크리트 구조물에 대한 것이었으며, 이러한 보수 및 보강공법은 지하수 또는 해수 등에 직접적으로 노출된 콘크리트 구조물에는 거의 효과를 발휘하지 못하였다.

즉, 종래의 콘크리트 구조물 보수보강재를 이용한 보수 및 보강공법을 습윤환경에 직접적으로 장기간 노출된 콘크리트 구조물의 손상부위에 적용하는 경우, 이와 같은 보수 보강재의 인장강도 및 부착강도가 매우 저하되는 문제점이 발생하게 되며, 이로 인하여 콘크리트 구조물과 보수보강재가 서로 분리되는 문제가 발생하였다.

특히, 이와 같은 보수보강재는 콘크리트 구조물보다 훨씬 낮은 탄성계수를 지니고 있으며, 이로 인하여 콘크리트 구조물과 보수보강재의 부착성능이 더욱 저하되는 문제가 있었다.

한편, 하기 특허문헌 1에서는 특정 성분비를 갖는 사이클로 지방족 화합물 에폭시 수지, 비스페놀 A타입 에폭시 수지, 및 페닐 글리시딜 에테르 에폭시 수지를 포함하는 주재와 변성 지방성 폴리아민, 무수물 경화제, 폴리머캡탄 경화제, 및 페날카민 경화제를 포함하는 경화제를 이용하는 탄성계수 조절용 고분자 세라믹스 복합재료를 개시하고 있으나, 상기 특허문헌에 개시된 성분비를 갖는 복합재료를 이용하는 경우 콘크리트 구조물과의 탄성계수 차이를 충분하게 극복하지 못하는 문제가 있었다.

따라서, 대기 중뿐만 아니라 습윤 또는 수중 조건에서도 기존의 콘크리트 구조물과의 부착성능 및 강도가 우수한 콘크리트 구조물 보강재의 개발이 절실히 요구되는 실정이다.

특허문헌 1: 등록특허공보 제10-0671981호 (2007.01.19)

이에 본 발명에서는 상기 문제점을 해결하고자 사이클로 지방족 화합물 에폭시 수지, 비스페놀 A타입 에폭시 수지, 및 페닐 글리시딜 에테르 에폭시 수지를 포함하는 주재와 변성 지방성 폴리아민, 무수물 경화제, 폴리머캡탄 경화제, 및 페날카민 경화제를 포함하는 경화제에 아크릴 에멀젼, 이산화티탄, 및 탄산칼슘을 포함하는 탄성충진제를 특정 비율로 배합함으로써, 높은 탄성계수를 가지게 되어 부착성능이 매우 우수하고, 고강도를 지녀 내구성이 뛰어나며, 다양한 환경에서도 균열 및 박리 등의 문제가 거의 발생하지 않는 콘크리트 구조물 보강용 조성물 및 이를 이용한 보강용 페이스트를 얻을 수 있음을 발견하였고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.

따라서, 본 발명의 제1 관점은 부착성능 및 강도가 우수한 콘크리트 구조물 보강용 조성물을 제공하는 데 있다.

본 발명의 제2 관점은 부착성능 및 강도가 우수한 콘크리트 구조물 보강용 페이스트를 제공하는 데 있다.

본 발명의 제3 관점은 부착성능 및 강도가 우수한 콘크리트 구조물의 보강방법을 제공하는 데 있다.

상기 제1 관점을 달성하기 위한 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보강용 조성물 (이하 "제 1 발명"이라 함)은 사이클로 지방족 화합물 에폭시 수지 40 내지 50 중량부, 비스페놀 A타입 에폭시 수지 15 내지 30 중량부, 및 페닐 글리시딜 에테르 에폭시 수지 20 내지 40 중량부를 포함하는 주재; 변성 지방성 폴리아민 5 내지 10 중량부, 무수물 경화제 5 내지 20 중량부, 폴리머캡탄 경화제 10 내지 15 중량부, 및 페날카민 경화제 10 내지 15 중량부를 포함하는 경화제; 및 아크릴 에멀젼 20 내지 35 중량부, 이산화티탄 5 내지 10 중량부, 및 탄산칼슘 5 내지 10 중량부를 포함하는 탄성충진제;를 포함할 수 있다.

제1 발명에 있어서, 상기 주재와 경화제는 1.5:1 내지 3.5:1의 중량비로 포함될 수 있다.

제1 발명에 있어서, 상기 주재와 탄성충진제는 1.5:1 내지 3.5:1의 중량비로 포함될 수 있다.

상기 제2 관점을 달성하기 위한 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보강용 페이스트 (이하 "제 2 발명"이라 함)는 상기 제 1 발명의 다양한 구현 예에 따른 조성물을 포함할 수 있다.

상기 제3 관점을 달성하기 위한 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 보강방법 (이하 "제 3 발명"이라 함)은 콘크리트구조물의 균열부위를 V자 또는 U자로 커팅하는 단계; 상기 커팅된 균열부위를 고압으로 세척하여 불순물을 제거하는 단계; 및 상기 세척된 균열부위에 제 2 발명에 따른 콘크리트 구조물 보강용 페이스트를 충진하는 단계;를 포함할 수 있다.

제3 발명에 있어서, 상기 보강방법은 습윤 콘크리트 구조물 또는 수중 콘크리트 구조물에 적용될 수 있다.

제3 발명에 있어서, 상기 보강방법은 콘크리트 보강용 프라이머를 도포하여 콘크리트 구조물의 균열부위를 전처리하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 프라이머는 메타아크릴레이트, 중합개시제 및 분해촉진제를 함유하는 것일 수 있다.

제3 발명에 있어서, 상기 보강방법은 상기 세척된 균열부위를 밀봉하고 주입구를 설치하는 단계; 및 상기 주입구로 제 2 발명에 따른 콘크리트 구조물 보강용 페이스트를 주입하는 단계를 더 포함할 수 있다.

제3 발명에 있어서, 상기 보강방법은 상기 세척된 균열부위 입구를 완전히 밀봉하고, 상기 밀봉된 균열부위에 가까운 콘크리트 구조물 부위에 상기 균열부위로 통하도록 천공부를 형성한 후, 상기 천공부를 통하여 상기 균열부위 내로 청구항 4에 따른 콘크리트 구조물 보강용 페이스트를 주입하는 단계를 더 포함할 수 있다.

제3 발명에 있어서, 상기 보강방법은 상기 커팅하는 단계 도중 콘크리트 구조물 내의 철근이 노출되는 경우 방청제를 이용하여 상기 노출된 철근을 방청처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 콘크리트 구조물 보강용 조성물은 보수 대상인 콘크리트 구조물과의 높은 부착성능을 발휘할 수 있는 장점이 있고, 이를 이용하여 보강된 콘크리트 구조물 부위의 강도가 매우 높아져 구조물의 내구성을 높일 수 있는 장점을 갖는다.

또한, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보강용 조성물은 높은 탄성계수를 가지고 부착성능이 매우 우수하여 콘크리트 구조물의 균열 부위에 충진시 보수부의 균열 발생이 없고, 밀착성이 좋아서 누수가 발생하지 않는 장점이 있다.

본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하기 전에, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니되며, 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예의 구성은 본 발명의 바람직한 하나의 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 아울러, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보강용 조성물은 기본적으로 주재, 경화제 및 탄성충진제를 포함한다.

상기 주재는 콘크리트 구조물 보강용 조성물을 이용하여 제조되는 페이스트를 형성하기 위한 주요 구성성분이며, 후술할 경화제에 의하여 고분자구조로 중합반응을 일으키게 된다.

상기 주재에는 사이클로 지방족 화합물 에폭시 수지, 비스페놀 A타입 에폭시 수지, 및 페닐 글리시딜 에테르 에폭시 수지가 각각 40 내지 50 중량부, 15 내지 30 중량부, 및 20 내지 40 중량부의 비율로 포함된다.

본 발명에 사용되는 사이클로 지방족 화합물 에폭시 수지는 상기 페이스트에 의하여 형성된 보강재의 강도를 향상시키는 역할을 수행하고, 비스페놀 A타입 에폭시 수지는 콘크리트 구조물 보강용 조성물을 이용하여 제조되는 페이스트의 부착성능을 증가시키는 역할을 하며, 페닐 글리시딜 에테르 에폭시 수지는 상기 페이스트의 점도를 향상시키는 기능을 발휘한다.

따라서, 상기 사이클로 지방족 화합물 에폭시 수지가 나머지 성분의 중량부 비율에 대하여 40 중량부 미만으로 포함되는 경우는 본 발명에 따른 페이스트를 이용하여 형성된 보강재의 강성이 저하되어 보강부분의 내구성이 떨어지는 문제가 발생하며, 50 중량부를 초과하는 경우는 나머지 에폭시 수지의 첨가량이 제한되어 보강용 페이스트의 부착성능이 저하되는 문제 등이 발생한다.

또한, 상기 비스페놀 A타입 에폭시 수지가 나머지 성분의 중량부 비율에 대하여 15 중량부 미만으로 포함되는 경우는 본 발명에 따른 페이스트를 이용한 보강재의 대상 콘크리트 파손 부위와의 접착성이 저하되는 문제가 발생하며, 30 중량부를 초과하는 경우는 나머지 에폭시 수지의 첨가량이 제한되어 보강재의 강도가 저하되는 문제가 발생한다.

또한, 상기 페닐 글리시딜 에테르 에폭시 수지가 나머지 성분의 중량부 비율에 대하여 20 중량부 미만으로 포함되는 경우는 상기 조성물을 이용하여 제조된 보강용 페이스트의 점도가 저하되어 수직벽면 등의 구조물의 보강공사에 적용하기 곤란한 문제가 있으며, 40 중량부를 초과하는 경우는 페이스트의 점도가 너무 높아 시공이 곤란하며, 특히 콘크리트 파손부위에 상기 페이스트가 채워지지 않는 빈 공간이 형성될 수 있는 문제가 발생한다.

상기 경화제는 주재인 상기 에폭시 수지들의 중합반응을 유도하는 역할을 수행한다.

본 발명에 사용되는 상기 경화제는 변성 지방성 폴리아민 5 내지 10 중량부, 무수물 경화제 5 내지 20 중량부, 폴리머캡탄 경화제 10 내지 15 중량부, 및 페날카민 경화제 10 내지 15 중량부를 포함할 수 있다.

상기 변성 지방성 폴리아민은 경화반응을 촉진시킴과 동시에 보강용 페이스트의 내산성 및 내알칼리성을 높이며 에폭시 수지와의 상용성을 향상시키고 공기 중 이산화탄소 흡수를 억제하고 경화제의 독성을 감소시키는 기능 등을 발휘한다. 따라서, 상기 변성 지방성 폴리아민이 나머지 성분의 중량부 비율에 대하여 5 중량부 미만으로 포함되는 경우는 보강용 페이스트의 내산성 및 내알칼리성이 저하되며, 10 중량부를 초과하는 경우는 나머지 경화제의 첨가량이 제한되어 제조된 보강용 페이스트의 고온안정성 및 점도 등이 저하되는 문제가 있다.

상기 무수물 경화제는 예를 들어 산무수물 경화제일 수 있으며, 고온안정성을 발휘하는 역할을 수행한다. 따라서, 상기 무수물 경화제가 나머지 성분의 중량부 비율에 대하여 5 중량부 미만으로 포함되는 경우는 제조된 보강용 페이스트의 열에 대한 안정성이 저하되며, 20 중량부를 초과하는 경우는 변성 지방성 폴리아민 등의 첨가량이 제한되어 제조된 페이스트의 내산성 등이 저하되는 문제가 발생한다.

상기 폴리머캡탄 경화제는 에폭시 수지의 경화반응을 촉진시킴과 동시에 상기 보강용 페이스트의 점도를 높이는 기능을 발휘한다. 따라서, 상기 폴리머캡탄 경화제가 나머지 성분의 중량부 비율에 대하여 10 중량부 미만으로 포함되는 경우는 상기 페이스트의 점도가 낮아져 수직벽면 등의 보강공사에 적용하기 곤란한 문제가 있고, 15 중량부를 초과하는 경우는 상기 페이스트의 점도가 너무 높아져 시공 효율이 저하되는 문제가 발생한다.

상기 페날카민 경화제는 상기 페이스트에 수분 안정성을 부여하는 역할을 수행한다. 따라서, 상기 페날카민 경화제가 나머지 성분의 중량부 비율에 대하여 10 중량부 미만으로 포함되는 경우는 상기 페이스트가 수분에 노출되는 콘크리트 구조물에 적용되었을 때 기능이 저하되는 문제가 발생하며, 15 중량부를 초과하는 경우는 나머지 경화제성분의 첨가량이 제한되어 내산성 및 점도 등이 저하되는 문제가 발생한다.

상기 탄성충진제는 본 발명에 따른 보강용 페이스트의 탄성계수를 높여주어 결국 콘크리트 구조물과 보강재의 부착성능을 향상시키는 기능을 발휘한다.

본 발명에 사용되는 상기 탄성충진제는 아크릴 에멀젼 20 내지 35 중량부, 이산화티탄 5 내지 10 중량부, 및 탄산칼슘 5 내지 10 중량부를 포함할 수 있다.

상기 아크릴 에멀젼은 상기 탄성충진제의 주성분으로서 수지 형태이며, 상기 탄성충진제의 균일한 혼합을 유도하고 본 발명에 따른 페이스트의 침투력을 향상시키는 역할을 수행한다. 상기 아크릴 에멀젼이 나머지 성분의 중량부 비율에 대하여 20 중량부 미만으로 포함되는 경우는 상기 페이스트의 침투력 및 탄성계수가 저하되어 결국 콘크리트 구조물에의 부착성능이 저하되는 문제가 발생하고, 35 중량부를 초과하는 경우는 나머지 성분인 이산화티탄 및 탄산칼슘의 첨가량 등이 제한되어 페이스트의 강도가 저하되는 문제가 있다.

상기 이산화티탄은 본 발명의 페이스트의 강도를 더욱 향상시키고, 탄성충진제의 탄성계수를 조절하는 역할을 수행한다. 상기 이산화티탄이 나머지 성분의 중량부 비율에 대하여 5 중량부 미만으로 포함되는 경우는 탄성충진제 및 상기 페이스트의 강도가 저하되는 문제가 발생하며, 10 중량부를 초과하는 경우는 상기 탄성충진제의 점도가 너무 낮아지는 문제가 발생한다.

상기 탄산칼슘은 상기 탄성충진제의 점성을 높이고 에폭시 수지와의 상용성을 높이는 역할을 수행한다. 상기 탄산칼슘이 나머지 성분의 중량부 비율에 대하여 5 중량부 미만으로 포함되는 경우는 탄성충진제의 점성 및 에폭시 수지인 주재와의 상용성이 저하되는 문제가 발생하며, 10 중량부를 초과하는 경우는 산성비 등의 외부환경에 노출되는 경우 보강부분이 훼손될 수 있는 문제가 발생한다.

한편, 상기 주재와 경화제는 1.5:1 내지 3.5:1의 중량비로 포함될 수 있다. 상기 주재가 경화제에 비하여 중량비에 있어서 1.5배 미만인 경우는 전체 페이스트의 점성이 낮아지는 문제가 있고, 3.5배를 초과하는 경우는 경화제의 비율이 낮아 경화효율이 저하되는 문제가 있다.

또한, 상기 주재와 탄성충진제는 1.5:1 내지 3.5:1의 중량비로 포함될 수 있다. 상기 주재가 탄성충진제에 비하여 중량비에 있어서 1.5배 미만인 경우는 페이스트의 점성이 낮아지는 문제가 있고, 3.5배를 초과하는 경우는 탄성충진제의 함량이 낮아져 페이스트의 탄성계수가 낮아지게 되며 결국 콘크리트 구조물에 대한 보강재의 부착성능이 저하되는 문제가 발생한다.

상기 조성물을 혼합하여 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보강용 페이스트를 제조할 수 있으며, 이를 이용하여 콘크리트 구조물에 발생한 다양한 손상부위를 보수 및 보강하는 것이 가능하다.

이하, 본 발명에 따른 보강용 페이스트를 이용하여 콘크리트 구조물을 보강하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.

우선, 콘크리트구조물에 발생한 다양한 균열부위를 V자 또는 U자로 커팅하여 보강재인 페이스트를 시공할 위치를 정리한다. 이와 같은 커팅은 콘크리트 절삭기 등 다양한 공지의 장비를 이용하여 수행하는 것이 가능하며, 이와 같이 커팅에 의하여 정리된 부분을 육안으로 확인하여 페이스트를 처리할 부위를 먼저 정한다.

다음으로, 상기 커팅된 균열부위를 고압으로 세척하여 불순물을 제거하는 것이 바람직하다. 즉, 다양한 환경에 장시간 노출된 콘크리트에는 먼지 및 대기오염물질 등을 비롯한 다양한 오염 물질이 존재하게 되며, 보강작업 전에 이와 같은 오염물질을 제거하는 것이 바람직하며, 특히 상기 콘크리트 커팅단계를 통하여 통상 많응 콘크리트 분쇄물 등이 발생하므로 이들을 깨끗하게 세척하여 제거한다.

다음으로, 상기 세척된 균열부위에 전술한 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보강용 페이스트를 충진한다.

이와 같은 보강방법은 다습한 환경에 장시간 노출된 콘크리트 구조물 또는 수중의 콘크리트 구조물 등에 적용되는 것이 가능하며, 특히 해수 등과 같이 고염분의 수중에 노출되어 균열 등이 발생한 콘크리트 구조물에 적용하는 것 또한 가능하다.

상기 보강방법은 콘크리트 보강용 프라이머를 도포하여 콘크리트 구조물의 균열부위를 전처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때 사용되는 프라이머는 메타아크릴레이트, 중합개시제 및 분해촉진제를 함유하는 것일 수 있다.

상기 프라이머는 본 발명에 따른 페이스트가 콘크리트 구조물과 더욱 효과적으로 부착될 수 있도록 돕는 역할을 수행한다.

한편, 상기 페이스트는 다양한 방법에 의하여 콘크리트 구조물의 균열부위 등에 충진될 수 있다. 통상적으로 콘크리트 구조물의 균열부위는 외부에 노출된 균열이 작더라도 구조물 내부에 형성된 균열부위가 매우 커다랗게 형성되어 있는 경우가 종종 있다. 이 경우 상기 균열부위를 커팅하더라도 전체 균열부위를 정확하게 육안으로 확인하기 곤란한 경우가 발생하게 된다.

따라서, 상기 페이스트를 균열부위에 직접 충진하는 것도 가능하나, 더욱 효율적으로 이를 주입하기 위하여 세척된 균열부위 입구를 1차적으로 상기 페이스트에 의하여 밀봉하되, 이때 상기 밀봉된 부위에 페이스트 주입을 위한 주입구를 설치할 수도 있다. 즉, 이와 같은 주입구는 상기 페이스트를 더욱 효율적으로 주입할 수 있는 역할을 수행하며, 균열부위가 구조물 내부로 깊숙하게 형성되어 있는 경우에 더욱 효율적이다.

또한 우선, 상기 균열부위의 입구 전체를 상기 페이스트로 밀봉하되, 상기 균열부위에 가까운 위치에서 콘크리트 구조물에 상기 균열부위와 통하도록 별도의 천공부를 형성한 후, 상기 천공부를 통하여 본 발명에 따른 콘크리트 보강용 페이스트를 주입하는 방법을 사용할 수도 있다.

특히, 철근을 내부에 포함하는 콘크리트 구조물인 경우는 구조물의 균열시 철근이 외부에 장시간 노출되어 철근이 산화되어 녹스는 경우가 자주 발생한다. 이 경우, 노출된 철근에 방청제를 이용하여 방청처리함으로써 콘크리트 구조물의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있다.

이하 실시 예 및 비교 예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

실시 예 1 - (샘플 12)

시멘트 5kg, 모래 5kg, 사이클로 지방족 화합물 에폭시 수지 400g, 비스페놀 A타입 에폭시 수지 300g, 페닐 글리시딜 에테르 에폭시 수지 200g, 변성 지방성 폴리아민 50g, 무수물 경화제 50g, 폴리머캡탄 경화제 100g, 페날카민 경화제 100g, 아크릴 에멀젼 200g, 이산화티탄 50g 및 탄산칼슘 50g을 물 3ℓ와 혼합하여 콘크리트 보강용 페이스트를 제조하였다.

실시 예 2 - (샘플 17)

시멘트 5kg, 모래 5kg, 사이클로 지방족 화합물 에폭시 수지 500g, 비스페놀 A타입 에폭시 수지 150g, 페닐 글리시딜 에테르 에폭시 수지 200g, 변성 지방성 폴리아민 50g, 무수물 경화제 200g, 폴리머캡탄 경화제 150g, 페날카민 경화제 150g, 아크릴 에멀젼 350g, 이산화티탄 100g 및 탄산칼슘 100g을 물 3ℓ와 혼합하여 콘크리트 보강용 페이스트를 제조하였다.

비교 예 1 내지 28 - (샘플 1 내지 11, 13 내지 16 및 18 내지 30)

시멘트 5kg, 모래 5kg 및 하기 표 1과 같은 성분비를 갖는 사이클로 지방족 화합물 에폭시 수지, 비스페놀 A타입 에폭시 수지, 페닐 글리시딜 에테르 에폭시 수지, 변성 지방성 폴리아민, 무수물 경화제, 폴리머캡탄 경화제, 페날카민 경화제, 아크릴 에멀젼, 이산화티탄 및 탄산칼슘을 물 3ℓ와 혼합하여 비교 예 1 내지 28에 해당하는 콘크리트 보강용 페이스트를 제조하였다.

샘플	A	B	C	D	E	F	G	H	I	J
1	300	200	200	50	100	50	50	100	0	0
2	300	200	300	100	200	100	100	200	50	50
3	300	200	400	200	300	150	150	300	100	100
4	400	100	500	100	50	200	200	350	200	200
5	400	150	100	50	100	50	50	100	0	0
6	400	150	200	0	100	100	100	200	50	50
7	400	150	200	50	200	50	50	300	100	100
8	400	150	400	100	300	150	150	400	200	200
9	400	150	500	100	50	200	200	100	0	0
10	400	300	100	50	100	50	50	200	50	50
11	400	300	200	0	200	100	100	350	100	100
12	400	300	200	50	50	100	100	200	50	50
13	400	300	400	100	300	150	150	400	0	0
14	400	300	500	100	50	200	200	100	50	50
15	400	400	200	200	100	50	50	200	100	100
16	500	100	100	50	200	100	100	300	200	200
17	500	150	200	50	200	150	150	350	100	100
18	500	150	200	100	300	200	200	400	200	200
19	500	150	400	200	50	50	50	100	50	50
20	500	150	400	200	100	100	100	200	100	100
21	500	150	500	200	200	150	150	300	150	150
22	500	300	100	50	50	200	200	100	200	200
23	500	300	200	0	100	100	100	200	50	50
24	500	300	200	50	50	200	200	300	100	100
25	500	300	400	100	300	50	50	350	150	150
26	500	300	400	200	50	100	100	100	200	200
27	500	400	500	100	100	200	200	200	50	50
28	600	200	100	50	200	300	300	300	100	100
29	600	200	200	200	50	50	50	400	150	150
30	600	200	400	300	100	100	100	100	200	200

(단위: g)

A: 사이클로 지방족 화합물 에폭시 수지, B: 비스페놀 A타입 에폭시 수지, C: 페닐 글리시딜 에테르 에폭시 수지, D: 변성 지방성 폴리아민, E: 무수물 경화제, F: 폴리머캡탄 경화제, G: 페날카민 경화제, H: 아크릴 에멀젼, I: 이산화티탄, J: 탄산칼슘.

[부착 성능 테스트]

상기 표 1에 기재된 샘플 1 내지 30의 성분비를 갖는 보강용 페이스트를 제조하였으며, 각각 가로×세로×깊이가 30cm×5cm×10cm의 틈을 갖는 150 개의 콘크리트 구조물 (50cm×50cm×30cm)을 준비하였고, 이 틈에 상기 페이스트를 각각 채웠다 (동일한 샘플의 페이스트를 각각 5개의 콘크리트 구조물 틈에 채움). 페이스트가 완전히 굳은 후, 이들 콘크리트 구조물을 35‰의 염분 농도를 갖는 바다에 담가 두었다. 그 후, 동일한 페이스트가 충진된 각각의 5개의 콘크리트 구조물에 대하여 각각 7일, 15일, 1개월, 3개월, 6개월, 1년 경과 후에 상기 콘크리트 구조물을 꺼내어 페이스트를 이용한 보강부위의 부착 정도를 확인하였다.

부착의 정도는 인위적으로 보강부위를 떼어냄으로써 테스트하였고, 1 내지 10의 10단계로 부착 정도를 평가하였으며 (1: 부착 정도가 가장 약함, 10: 부착 정도가 가장 강함), 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

샘플	7일	15일	1개월	6개월	1년
1	10	9	8	7	5
2	9	9	7	6	5
3	10	9	8	7	5
4	10	8	7	6	5
5	9	8	7	6	4
6	10	9	8	6	5
7	10	9	7	5	4
8	10	9	7	5	3
9	10	9	8	6	4
10	10	9	7	6	6
11	9	8	8	5	5
12	10	10	10	10	9
13	9	9	8	6	5
14	9	8	8	7	6
15	10	9	8	6	6
16	9	9	8	6	6
17	10	10	10	10	10
18	10	9	7	7	5
19	9	9	7	6	5
20	10	9	8	6	5
21	10	9	8	7	5
22	10	10	7	6	6
23	9	8	8	6	5
24	10	9	7	6	4
25	9	9	8	7	5
26	10	9	7	6	5
27	9	9	7	6	4
28	10	8	6	5	4
29	10	9	8	6	4
30	9	9	7	5	3

상기 표 2를 살펴보면, 본 발명의 실시 예 1 및 2에 따라 제조된 페이스트를 이용한 샘플 12 및 17의 부착 강도가 1년 동안 해수에 침전된 상태에서도 거의 변화 없이 우수하게 유지됨을 확인할 수 있다. 그러나, 비교 예에 해당하는 나머지 샘플 1 내지 11, 13 내지 16 및 18 내지 30의 경우는 6개월 경과 후부터 부착강도가 급격하게 저하되는 것을 확인할 수 있으며, 이는 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보강용 조성물 및 이를 이용한 보강용 페이스트의 콘크리트 균열부위에 대한 우수한 부착효과를 나타내는 것이다.

특히 상기 표 2의 결과는 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보강용 조성물 및 이를 이용한 보강용 페이스트가 수분 환경에서 우수한 부착능력을 발휘할 뿐만 아니라, 염분 농도가 높은 해수 중에서도 우수한 부착능력을 발휘할 수 있음을 나타내는 것으로 해석된다.

[인장 강도 테스트]

상기 표 1에 기재된 샘플 1 내지 30의 성분비를 갖는 보강용 페이스트를 지름 10cm, 길이 50cm인 원통형의 틀에 부어 완전히 굳을 때까지 기다렸다 (동일한 샘플의 페이스트를 각각 5개의 틀에 부어 굳힘). 상기 페이스트가 완전히 굳은 후, 상기 틀을 모두 제거하고 원기둥 형태를 갖는 총 150 개의 인장 강도 테스트 샘플을 준비하였다. 동일한 성분의 페이스트를 이용한 테스트 샘플 5개를 각각 겨울철에 대기 중에 3개월간 노출 (a), 여름철에 대기 중에 3개월간 노출 (b), 해수에 6개월간 침전 (c), 담수에 6개월간 침전 (d), 및 땅속에 1년간 매립 (e)하였으며, 각각 3개월이 경과한 후 이들을 수거하여 인장 강도를 시험하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

인장 강도 테스트는 두 개의 강철판 사이에 상기 원기둥 형태의 테스트 샘플을 측면으로 눕히고 강철판에 압력을 가하여 테스트 샘플이 파괴되기 시작하는 압력을 측정함으로써 수행하였다.

샘플	a	b	c	d	e
1	22	21	16	18	20
2	23	22	17	19	19
3	25	24	16	20	20
4	22	21	18	20	21
5	26	25	16	18	22
6	24	23	17	20	21
7	27	26	16	18	19
8	26	25	17	18	20
9	22	21	16	19	21
10	24	23	15	20	20
11	26	25	16	18	21
12	30	27	21	23	25
13	27	26	17	20	20
14	26	24	16	18	19
15	24	24	17	19	20
16	25	24	16	20	19
17	29	28	21	23	26
18	26	26	16	18	19
19	25	25	17	17	18
20	27	24	16	19	20
21	26	23	16	20	19
22	24	22	17	20	18
23	25	24	16	18	20
24	26	26	16	17	20
25	25	25	18	20	19
26	24	24	17	20	18
27	26	26	15	19	20
28	25	25	16	20	19
29	24	24	17	18	20
30	26	23	18	17	20

(단위: Mpa)

상기 표 3을 참고하면, 본 발명의 실시 예 1 및 2에 따라 제조된 페이스트를 이용한 샘플 12 및 17의 인장 강도는 다양한 조건에서 21 내지 30Mpa을 나타내는 반면, 비교 예에 해당하는 나머지 샘플 1 내지 11, 13 내지 16 및 18 내지 30의 경우는 인장 강도가 16 내지 25Mpa의 범위로 상대적으로 낮음을 확인할 수 있다.

이는 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보강용 조성물 및 이를 이용한 보강용 페이스트가 콘크리트 균열부위 등에 보강용으로 사용되는 경우, 우수한 강도를 발휘할 수 있음을 나타내는 것이다.

특히 상기 표 3의 결과는 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보강용 조성물 및 이를 이용한 보강용 페이스트가 대기 중의 환경뿐만 아니라, 해수 및 담수와 같은 수중환경 및 토양 내의 환경에 장시간 노출되어도 우수한 강도를 유지하는 효과를 발휘할 수 있음을 나타내는 것으로 해석된다.

Claims

사이클로 지방족 화합물 에폭시 수지 40 내지 50 중량부, 비스페놀 A타입 에폭시 수지 15 내지 30 중량부, 및 페닐 글리시딜 에테르 에폭시 수지 20 내지 40 중량부를 포함하는 주재;
변성 지방성 폴리아민 5 내지 10 중량부, 무수물 경화제 5 내지 20 중량부, 폴리머캡탄 경화제 10 내지 15 중량부, 및 페날카민 경화제 10 내지 15 중량부를 포함하는 경화제; 및
아크릴 에멀젼 20 내지 35 중량부, 이산화티탄 5 내지 10 중량부, 및 탄산칼슘 5 내지 10 중량부를 포함하는 탄성충진제;를 포함하여 구성되되,
상기 주재와 경화제는 1.5:1 내지 3.5:1의 중량비로 포함되고,
상기 주재와 탄성충진제는 1.5:1 내지 3.5:1의 중량비로 포함되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강용 조성물.
삭제
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제 1항에 따른 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강용 페이스트.
습윤 콘크리트 구조물 또는 수중 콘크리트 구조물의 균열부위를 V자 또는 U자로 커팅하는 단계;
상기 커팅된 균열부위를 고압으로 세척하여 불순물을 제거하는 단계;
상기 커팅하는 단계 도중 콘크리트 구조물 내의 철근이 노출되는 경우 방청제를 이용하여 상기 노출된 철근을 방청처리하는 단계;
상기 커팅된 균열부위에 콘크리트 보강용 프라이머를 도포하여 콘크리트 구조물의 균열부위를 전처리하는 단계; 및
도포된 프라이머 상에 청구항 4에 따른 콘크리트 구조물 보강용 페이스트를 충진하는 단계;를 포함하여 구성되되,
상기 프라이머는 메타아크릴레이트, 중합개시제 및 분해촉진제를 함유하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보강방법.
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청구항 5에 있어서,
상기 세척된 균열부위를 밀봉하고 주입구를 설치하는 단계; 및
상기 주입구로 청구항 4에 따른 콘크리트 구조물 보강용 페이스트를 주입하는 단계를 더 포함하는 콘크리트 구조물의 보강방법.
청구항 5에 있어서,
상기 세척된 균열부위 입구를 완전히 밀봉하고, 상기 밀봉된 균열부위에 가까운 콘크리트 구조물 부위에 상기 균열부위로 통하도록 천공부를 형성한 후, 상기 천공부를 통하여 상기 균열부위 내로 청구항 4에 따른 콘크리트 구조물 보강용 페이스트를 주입하는 단계를 더 포함하는 콘크리트 구조물의 보강방법.
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