KR101516211B1

KR101516211B1 - 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 유지보수공법

Info

Publication number: KR101516211B1
Application number: KR1020150016799A
Authority: KR
Inventors: 박영준; 임영환; 유태호; 조영갑
Original assignee: 주식회사 이레하이테크이앤씨
Priority date: 2015-02-03
Filing date: 2015-02-03
Publication date: 2015-05-04

Abstract

본 발명은, 속경성 시멘트계 결합재 8∼40중량%, 잔골재 20∼70중량%, 굵은골재 20∼70중량%, 물 0.1∼20중량% 및 폴리머계 혼화제 0.01∼20중량%를 포함하며, 상기 폴리머계 혼화제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 70∼99중량%, 폴리스티렌-아크릴 에스테르 0.1∼30중량%, 폴리염화비닐리덴 0.1∼30중량%, 폴리아크릴산메틸 0.01∼25중량% 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 0.01∼25중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 유지보수공법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 콘크리트의 작업성을 개선하고, 콘크리트의 내구성을 개선하며, 특히 휨강도, 인장강도, 초기강도, 균열저항성, 내염해성 및 동결융해저항성을 개선하여 콘크리트의 하자를 줄일 수 있다.

Description

폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 유지보수공법{Quick-hardening cement concrete composite with polymer and repairing method for concrete structure using the composite}

본 발명은 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 유지보수공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강도, 접착력 및 내구성, 특히 균열저항성, 내염해성 및 동결융해저항성이 우수하고 도로의 노면 포장, 교량 교면 포장, 도로 노면 등의 긴급한 보수공사 등에 사용되는 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 유지보수공법에 관한 것이다.

일반적으로 화학적 부식은 콘크리트가 외부에서 화학적 작용을 받아, 시멘트 경화체를 구성하는 수화 생성물이 변형 혹은 분해되어서 결합 능력을 잃어버리는 열화 현상을 총칭한다. 기존의 중성화, 동해, 염해에 의한 열화 현상과 혼동하기 쉬우며, 콘크리트 구조물에 내황산성 보수 모르타르가 아닌 기존의 보수용 모르타르로 타설됨으로써 결국 구조물에 균열 또는 박리 현상 등 성능 저하가 발생되어 내구성이 급격히 저하되는 경우가 빈번히 발생하고 있다.

한편, 콘크리트 구조물 특히, 교량의 콘크리트 슬래브, 도로의 노면, 교량 하부 부분에서 열화 등에 의해 콘크리트에 균열이 발생하여 시간이 지나게 되면 콘크리트의 압축강도와 철근의 인장강도가 점차 떨어지게 되고, 균열 부위를 통해 노출된 콘크리트는 중성화 현상이 진행되어 철근의 부식이 일어난다. 이러한 철근의 부식 현상이 심해지면 콘크리트 구조물이 결국 붕괴될 수도 있다. 따라서, 콘크리트 구조물이 열화되어 균열이 발생하면 조속하게 열화된 부위를 보수할 필요가 있다.

일반적으로 교량의 바닥판, 도로의 노면 및 교량 하부 부분의 부식이나 침식이 많이 일어나는 부위를 보수 및 보강하기 위한 보수공사에는 폴리머 시멘트 모르타르 및 콘크리트가 널리 사용되고 있다. 초조강 포틀랜드 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트에 비하여 경화시간이 빠르고 초기 강도 발현 등의 우수한 장점이 있는데 반하여, 염화물이나 수분의 침투가 발생하여 콘크리트가 부식되는 문제가 초래되고 있다.

대한민국 특허등록번호 제10-1300514호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 메틸메타크릴레이트-스티렌, 폴리스티렌-아크릴 에스테르, 폴리염화비닐리덴, 폴리아크릴산메틸 및 폴리에틸렌테레프탈레이트가 혼합된 폴리머계 혼화제와 속경성 시멘트계 결합재를 첨가하여 콘크리트의 작업성을 개선하고, 콘크리트의 내구성을 개선하며, 특히 휨강도, 인장강도, 초기강도, 내염해성 및 동결융해저항성을 개선하여 콘크리트의 하자를 줄일 수 있는 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 유지보수공법을 제공함에 있다.

본 발명은, 속경성 시멘트계 결합재 8∼40중량%, 잔골재 20∼70중량%, 굵은골재 20∼70중량%, 물 0.1∼20중량% 및 폴리머계 혼화제 0.01∼20중량%를 포함하며, 상기 폴리머계 혼화제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 70∼99중량%, 폴리스티렌-아크릴 에스테르 0.1∼30중량%, 폴리염화비닐리덴 0.1∼30중량%, 폴리아크릴산메틸 0.01∼25중량% 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 0.01∼25중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제공한다.

상기 폴리머계 혼화제는 폴리이소프렌 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 폴리머계 혼화제는 폴리에틸렌 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 폴리머계 혼화제는 폴리스티렌 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 폴리머계 혼화제는 폴리비닐프로피오네이트 0.01∼15중량%를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 폴리머계 혼화제는 이소부틸로니트릴 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.

상기 속경성 시멘트계 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 20∼70중량%, 칼슘설포알루미네이트 5∼40중량%, 규산 3칼슘 1∼25중량%, 이수 석고 0.01∼15중량%, 메타카올린 0.01∼15중량%, 화산재 분말 0.01∼15중량% 및 산화칼슘 0.01∼10중량%를 포함할 수 있다.

상기 속경성 시멘트계 결합재는 고로슬래그, 플라이 애쉬 및 실리카흄 중에서 선택된 1종 이상의 물질 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 속경성 시멘트계 결합재는 제올라이트, 벤토나이트 및 스타치 중에서 선택된 1종 이상의 물질 0.01∼5중량%를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은, 콘크리트 구조물이 열화되어 콘크리트가 탈락된 부위를 파쇄기 및 워터젯을 이용하여 치핑하여 불순물 및 열화 부위를 제거하는 단계와, 단차 발생을 억제하기 위하여 정밀절삭 드럼 장착 파쇄기를 이용하여 잔류하는 아스팔트 찌꺼기 및 방수층을 제거하는 단계와, 치핑된 부위를 진공흡입차량으로 청소하는 단계와, 치핑된 부위의 마름을 방지하기 위하여 표면에 물을 분무하는 단계와, 상기 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하여 열화된 부위의 단면을 복구하는 단계 및 타설된 상기 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 상부에 양생제를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 유지보수공법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 콘크리트의 작업성을 개선하고, 콘크리트의 내구성을 개선하며, 특히 휨강도, 인장강도, 초기강도, 균열저항성, 내염해성 및 동결융해저항성을 개선하여 콘크리트의 하자를 줄일 수 있다.

메틸메타크릴레이트-스티렌, 폴리스티렌-아크릴 에스테르, 폴리염화비닐리덴, 폴리아크릴산메틸 및 폴리에틸렌테레프탈레이트가 혼합된 폴리머계 혼화제가 함유됨으로써 콘크리트의 작업성을 개선하고, 콘크리트의 내구성을 개선하며, 특히 휨강도 및 인장강도가 향상되는 효과가 있다.

조강 포틀랜드 시멘트, 칼슘설포알루미네이트, 규산 3칼슘, 이수 석고, 메타카올린, 화산재 분말 및 산화칼슘을 포함하는 속경성 시멘트계 결합재가 함유됨으로써 초기강도 및 장기강도 발현, 균열저항성, 내구성, 내염해성, 동결융해저항성 등을 개선하는 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.

이하에서, 콘크리트 구조물이라 함은, 도로의 노면, 교량 교면, 교량의 콘크리트 슬래브, 교량 하부 등의 구조물로서 콘크리트로 이루어진 모든 구조물을 포함하는 의미로 사용한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은 속경성 시멘트계 결합재 8∼40중량%, 잔골재 20∼70중량%, 굵은골재 20∼70중량%, 물 0.1∼20중량% 및 폴리머계 혼화제 0.01∼20중량%를 포함한다.

골재는 잔골재와 굵은 골재로 구분되며, 입경이 5mm 이하인 것을 잔골재라 하고 입경이 5mm 보다 큰 것을 굵은 골재로 구분한다. 잔골재는 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물에 20∼70중량% 함유되는 것이 바람직하고, 굵은 골재는 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물에 20∼70중량% 함유되는 것이 바람직하다.

상기 속경성 시멘트계 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트, 칼슘설포알루미네이트, 규산 3칼슘(3CaO·SiO₂), 이수 석고, 메타카올린, 화산재 분말 및 산화칼슘을 포함한다. 상기 속경성 시멘트계 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 20∼70중량%, 칼슘설포알루미네이트 5∼40중량%, 규산 3칼슘 1∼25중량%, 이수 석고 0.01∼15중량%, 메타카올린 0.01∼15중량%, 화산재 분말 0.01∼15중량% 및 산화칼슘 0.01∼10중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 속경성 시멘트계 결합재는 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물에 8∼40중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 속경성 시멘트계 결합재가 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물에 함유됨으로써 초기강도 및 장기강도 발현, 균열저항성, 내구성, 내염해성, 동결융해저항성 등을 개선하는 효과가 있다.

상기 조강 포틀랜드 시멘트는 KS에 규정된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 조강 포틀랜드 시멘트는 상기 속경성 시멘트계 결합재에 20∼70중량% 함유되는 것이 바람직하다.

상기 칼슘설포알루미네이트의 중량비가 증가하면 빠른 경화특성을 나타낸다. 상기 칼슘설포알루미네이트는 상기 속경성 시멘트계 결합재에 5∼40중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 칼슘설포알루미네이트의 함량이 5중량% 미만일 경우에는 콘크리트 강도 개선 효과 및 균열발생 억제 효과가 미약할 수 있고, 상기 칼슘설포알루미네이트의 함량이 40중량%를 초과할 경우에는 조기강도 발현은 우수하나 작업성 불량 및 제조원가가 높아져 경제적이지 못하다.

상기 규산 3칼슘(3CaO·SiO₂)의 중량비가 증가하면 빠른 경화특성을 나타낸다. 상기 규산 3칼슘은 상기 속경성 시멘트계 결합재에 1∼25중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 규산 3칼슘의 함량이 1중량% 미만일 경우에는 콘크리트 강도 개선 효과 및 균열발생 억제 효과가 미약할 수 있고, 상기 규산 3칼슘의 함량이 25중량%를 초과할 경우에는 조기 강도 발현은 우수하나 작업성 불량 및 제조원가가 높아져 경제적이지 못하다.

상기 이수 석고는 초기강도 발현을 위하여 사용한다. 상기 이수 석고의 함량이 증가하면 빠른 경화특성을 나타낸다. 상기 이수 석고의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물의 초기강도 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 이수 석고의 함량이 15중량%를 초과할 경우에는 빠른 경화 특성으로 인해 좋은 물성을 얻을 수 있으나 작업성 및 내구성이 저하될 수 있다.

상기 메타카올린는 잠재 수경성 특성, 장기 강도 발현 및 내구성 증진을 위하여 사용한다. 상기 메타카올린는 상기 속경성 시멘트계 결합재에 0.01∼15중량% 함유되는 것이 바람직하다.

상기 화산재 분말은 포졸란 특성, 장기 강도 발현 및 내구성 증진을 위하여 사용한다. 화산재 분말은 실리카-알루미나질로 이루어진 포졸란 재료이다. 상기 화산재 분말은 상기 속경성 시멘트계 결합재에 0.01∼15중량% 함유되는 것이 바람직하다.

상기 산화칼슘은 조기강도를 발현하고 수축을 방지하기 위하여 사용한다. 상기 산화칼슘은 상기 속경성 시멘트계 결합재에 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 산화칼슘의 함량이 0.01중량% 미만이면 조기강도 발현 및 수축 억제 효과가 미약할 수 있고, 상기 산화칼슘의 함량이 10중량%를 초과하면 작업성이 저하될 수 있다.

상기 속경성 시멘트계 결합재는 고로슬래그, 플라이 애쉬 및 실리카흄 중에서 선택된 1종 이상의 물질 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다. 고로슬래그, 플라이 애쉬 및 실리카흄 중에서 선택된 1종 이상의 물질은 잠재 수경성 특성, 장기 강도 발현 및 내구성 증진을 위하여 사용한다, 상기 고로슬래그, 플라이 애쉬 및 실리카흄 중에서 선택된 1종 이상의 물질은 속경성 시멘트계 결합재에 0.01∼20중량% 함유되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 속경성 시멘트계 결합재는 제올라이트, 벤토나이트 및 스타치 중에서 선택된 1종 이상의 물질 0.01∼5중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 제올라이트, 벤토나이트 및 스타치 중에서 선택된 1종 이상의 물질은 속경성 시멘트계 결합재의 재료분리를 방지하고 작업성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 제올라이트, 벤토나이트 및 스타치 중에서 선택된 1종 이상의 물질은 상기 속경성 시멘트계 결합재에 0.01∼5중량% 함유되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 속경성 시멘트계 결합재는 감수제 0.01∼5중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 감수제는 강도 및 내구성 증진을 위하여 사용한다. 상기 감수제로는 나프탈렌계, 멜라민계, 폴리 칼본산계 감수제 등이 있으나, 폴리 칼본산계 감수제를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 감수제는 상기 속경성 시멘트계 결합재에 0.01∼5중량% 함유되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 속경성 시멘트계 결합재는 지연제 0.01∼5중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 지연제는 일정 시간 동안 작업성을 확보하기 위해서 석고에 의해 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위해 사용될 수 있으며, 상기 속경성 시멘트계 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 다가알콜 등을 사용할 수 있다.

상기 폴리머계 혼화제는 콘크리트의 작업성, 강도 및 내구성을 개선시키기 위하여 사용하는 것으로, 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물에 0.01∼20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리머계 혼화제는 메틸메타크릴레이트-스티렌, 폴리스티렌-아크릴 에스테르, 폴리염화비닐리덴, 폴리아크릴산메틸 및 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함한다. 상기 폴리머계 혼화제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 70∼99중량%, 폴리스티렌-아크릴 에스테르 0.1∼30중량%, 폴리염화비닐리덴 0.1∼30중량%, 폴리아크릴산메틸 0.01∼25중량% 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 0.01∼25중량%를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 메틸메타크릴레이트-스티렌은 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 메틸메타크릴레이트-스티렌은 상기 폴리머계 혼화제에 70∼99중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 메틸메타크릴레이트-스티렌의 함량이 70중량% 미만이면 강도 및 내구성 개선 효과가 떨어질 수 있으며, 상기 메틸메타크릴레이트-스티렌의 함량이 99중량%를 초과할 경우 강도 및 내구성 개선 효과는 우수하나 경제적이지 못하다.

상기 폴리머계 혼화제에 폴리스티렌-아크릴 에스테르가 첨가되면 휨 인성 및 내구성이 개선된다. 상기 폴리스티렌-아크릴 에스테르는 상기 폴리머계 혼화제에 0.1∼30중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리스티렌-아크릴 에스테르의 함량이 30중량%를 초과하면 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물의 휨 인성 및 내구성은 개선되나 점도가 낮아져 재료분리가 생기기 쉽고 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 폴리스티렌-아크릴 에스테르의 함량이 0.1중량% 미만이면 휨 인성 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있다.

상기 폴리머계 혼화제에 폴리염화비닐리덴이 첨가되면 분산성 및 내약품성이 개선된다. 상기 폴리염화비닐리덴은 상기 폴리머계 혼화제에 0.1∼30중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리염화비닐리덴의 함량이 30중량%를 초과하면 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물의 분산성 및 내약품성은 개선되나 점도가 높아져 작업성이 떨어지고 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 폴리염화비닐리덴의 함량이 0.1중량% 미만이면 분산성 및 내약품성 개선 효과가 미약할 수 있다.

상기 폴리머계 혼화제에 폴리아크릴산메틸이 첨가되면 작업성 및 강도가 개선된다. 상기 폴리아크릴산메틸은 상기 폴리머계 혼화제에 0.01∼25중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리아크릴산메틸의 함량이 25중량%를 초과하면 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물의 강도는 개선되나 점도가 낮아져 재료분리가 발생하기 쉽고 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 폴리아크릴산메틸의 함량이 0.01중량% 미만이면 작업성 및 강도 개선 효과가 미약할 수 있다.

상기 폴리머계 혼화제에 폴리에틸렌테레프탈레이트가 첨가되면 강도, 내유성 및 내열성이 개선된다. 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트는 상기 폴리머계 혼화제에 0.01∼25중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트의 함량이 25중량%를 초과하면 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물의 강도, 내유성 및 내열성은 개선되나 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트의 함량이 0.01중량% 미만이면 성능 개선 효과가 미약할 수 있다.

상기 폴리머계 혼화제는 폴리이소프렌 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 폴리이소프렌은 연성 및 접착력을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 폴리이소프렌은 상기 폴리머계 혼화제에 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다.

상기 폴리머계 혼화제는 폴리에틸렌 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 폴리에틸렌은 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 폴리에틸렌은 상기 폴리머계 혼화제에 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다.

상기 폴리머계 혼화제는 폴리스티렌 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 폴리스티렌은 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 폴리스티렌은 상기 폴리머계 혼화제에 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다.

상기 폴리머계 혼화제는 폴리비닐프로피오네이트 0.01∼15중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 폴리비닐프로피오네이트가 첨가되면 분산성 및 내수성이 개선된다. 상기 폴리비닐프로피오네이트는 상기 폴리머계 혼화제에 0.01∼15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리비닐프로피오네이트의 함량이 15중량%를 초과하면 초속경 시멘트 콘크리트 조성물의 분산성 및 내수성은 개선되나 점도가 높아져 작업성이 떨어지고 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 폴리비닐프로피오네이트의 함량이 0.01중량% 미만이면 분산성 및 내수성 개선 효과가 미약할 수 있다.

상기 폴리머계 혼화제는 이소부틸로니트릴 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 이소부틸로니트릴은 연성 및 접착력을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 이소부틸로니트릴는 상기 폴리머계 혼화제에 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다.

상기 폴리머계 혼화제는 소포제 0.01∼5중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 소포제는 콘크리트 내의 기공을 제거하여 콘크리트의 강도 및 내구성을 높이기 위하여 사용한다. 상기 소포제는 상기 폴리머계 혼화제에 0.01∼5중량% 함유되는 것이 바람직하다. 소포제로서는 일반적으로 잘 알려진 물질, 예컨대 알콜계 소포제, 실리콘계 소포제, 지방산계 소포제, 오일계 소포제, 에스테르계 소포제, 옥시알킬렌계 소포제 등을 사용할 수 있다. 상기 실리콘계 소포제로는 디메틸실리콘유, 폴리오가노실록산, 플루오로실리콘유 등이 있고, 상기 지방산계 소포제로는 스테아린산, 올레인산 등이 있다. 또한, 상기 오일계 소포제로는 등유, 동식물유, 피마자유 등이 있고, 상기 에스테르계 소포제로는 솔리톨트리올레이트, 글리세롤모노리시놀레이트 등이 있다. 또한, 상기 옥시알킬렌계 소포제로는 폴리옥시알킬렌, 아세틸렌에테르류, 폴리옥시알킬렌지방산에스테르, 폴리옥시알킬렌알킬아민 등이 있으며, 상기 알콜계 소포제로는 글리콜(glycol) 등이 있다.

상기 폴리머계 혼화제는 고성능 감수제 0.01∼5중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 고성능 감수제는 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물의 분산성을 개선하여 작업성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 고성능 감수제는 폴리칼본산계, 나프탈렌계, 멜라민계 등이 있으나 폴리칼본산계 고성능 감수제를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 고성능 감수제는 상기 폴리머계 혼화제에 0.01∼5중량% 함유되는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은, 속경성 시멘트계 결합재 8∼40중량%, 잔골재 20∼70중량%, 굵은골재 20∼70중량%를 믹서에 투입하여 강제 교반한 후, 물 0.1∼20중량%와 폴리머계 혼화제 0.01∼20중량%를 더 혼합하고 소정 시간(예컨대, 1∼10분) 동안 교반하여 제조할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 유지보수공법은, 콘크리트 구조물이 열화되어 콘크리트가 탈락된 부위를 파쇄기 및 워터젯을 이용하여 치핑하여 불순물 및 열화 부위를 제거하는 단계와, 단차 발생을 억제하기 위하여 정밀절삭 드럼 장착 파쇄기를 이용하여 잔류하는 아스팔트 찌꺼기 및 방수층을 제거하는 단계와, 치핑된 부위를 진공흡입차량으로 청소하는 단계와, 치핑된 부위의 마름을 방지하기 위하여 표면에 물을 분무하는 단계와, 상기 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하여 열화된 부위의 단면을 복구하는 단계 및 타설된 상기 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 상부에 양생제를 도포하는 단계를 포함한다.

이하에서 본 발명에 따른 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

속경성 시멘트계 결합재 19중량%와, 잔골재 40중량%와, 굵은골재 35중량%를 믹서에 투입하여 강제 교반한 후, 물 2중량% 및 폴리머계 혼화제 4중량%를 더 혼합하고 다시 2분간 교반하여 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.

이때, 상기 속경성 시멘트계 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 40중량%, 칼슘설포알루미네이트 30중량%, 규산 3칼슘 10중량%, 이수 석고 5중량%, 메타카올린 5중량%, 화산재 분말 5중량%, 산화칼슘 3중량%, 감수제 1중량%, 스타치계 재료분리방지제 0.5중량% 및 지연제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 감수제로는 폴리칼본산계 감수제를 사용하였고, 상기 지연제로는 시크릭산계 지연제를 사용하였다.

상기 폴리머계 혼화제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 92중량%, 폴리스티렌-아크릴 에스테르 2중량%, 폴리염화비닐리덴 1중량%, 폴리아크릴산메틸 1중량%, 폴리에틸렌테레프탈레이트 1중량%, 폴리이소프렌 1중량%, 폴리에틸렌 1중량%, 소포제 0.5중량% 및 고성능 감수제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 소포제는 실리콘계 소포제를 사용하였고, 상기 고성능 감수제로는 폴리칼본산계 고성능 감수제를 사용하였다.

<실시예 2>

상기 폴리머계 혼화제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 87중량%, 폴리스티렌-아크릴 에스테르 3중량%, 폴리염화비닐리덴 2중량%, 폴리아크릴산메틸 2중량%, 폴리에틸렌테레프탈레이트 2중량%, 폴리이소프렌 1.5중량%, 폴리에틸렌 1.5중량%, 소포제 0.5중량% 및 고성능 감수제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 소포제는 실리콘계 소포제를 사용하였고, 상기 고성능 감수제로는 폴리칼본산계 고성능 감수제를 사용하였다.

<실시예 3>

상기 폴리머계 혼화제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 82중량%, 폴리스티렌-아크릴 에스테르 4중량%, 폴리염화비닐리덴 3중량%, 폴리아크릴산메틸 3중량%, 폴리에틸렌테레프탈레이트 3중량%, 폴리이소프렌 2중량%, 폴리에틸렌 2중량%, 소포제 0.5중량% 및 고성능 감수제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 소포제는 실리콘계 소포제를 사용하였고, 상기 고성능 감수제로는 폴리칼본산계 고성능 감수제를 사용하였다.

상기의 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 비교예를 제시하고, 비교예 1 내지 비교예 2는 조강 포틀랜드 시멘트 콘크리트 조성물와 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 제시한 것이다.

<비교예 1>

조강 포틀랜드 시멘트 19중량%, 잔골재 40중량%, 굵은 골재 35중량% 및 물 6중량%를 믹서에 투입하여 강제 교반하여 콘크리트 조성물을 제조하였다.

<비교예 2>

조강 포틀랜드 시멘트 19중량%, 잔골재 40중량%, 굵은골재 35중량%를 믹서에 투입하여 강제 교반한 후, 물 2중량%와 메틸메타크릴레이트-스티렌 4중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 폴리머 시멘트 콘크리트 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.

<시험예 1>

실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2402에 규정한 방법에 따라 슬럼프시험(반죽의 정도)을 한 결과를 나타낸 것이다. 슬럼프시험은 콘크리트의 연도 및 점조성 등과 같은 반죽의 질기를 시험하는 것으로, 수치가 클수록 워커빌리티(Workability) 즉, 콘크리트의 타설시 작업성이 우수하다는 것을 의미한다.

아래의 표 1은 시간 경과에 따른 슬럼프의 변화이다.

구 분	슬럼프(cm)
구 분	교반 직후	20분 경과 후	30분 경과 후	40분 경과 후
실시예 1	20	18	13	9
실시예 2	20	17	14	10
실시예 3	20	18	16	12
비교예 1	14	11	8	6
비교예 2	20	16	10	5

위의 표 1에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 작업성이 우수하였다.

<시험예 2>

실시예 1 내지 실시예 3에 따른 제조된 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 콘크리트 조성물을 KS F 2405에 규정한 방법에 따라 압축강도시험을 한 결과를 나타낸 것이다.

아래의 표 2는 시간 경과에 따른 압축강도의 변화이다.

구 분	압축강도(kgf/)
구 분	3시간 후	12시간 후	1일 후	7일 후	28일 후
실시예 1	260	345	370	395	408
실시예 2	270	352	382	401	416
실시예 3	275	360	391	409	425
비교예 1	-	-	220	350	390
비교예 2	-	-	280	364	398

위의 표 2에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 압축강도가 월등히 높았다.

<시험예 3>

실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 콘크리트 조성물을 KS F 2408에 규정한 방법에 따라 휨강도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.

아래의 표 3은 시간 경과에 따른 휨강도의 변화이다.

구 분	휨강도(kgf/)
구 분	3시간 후	12시간 후	1일 후	7일 후	28일 후
실시예 1	50	58	63	70	76
실시예 2	54	61	69	73	80
실시예 3	57	65	71	78	84
비교예 1	-	-	37	53	61
비교예 2	-	-	48	62	71

위의 표 3에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 휨강도가 월등히 높았다.

<시험예 4>

실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 내지 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2762에 규정한 방법에 따라 접착강도를 측정하였고, 그 결과를 표 4에 나타내었다.

구 분	접착강도(kgf/)
구 분	3시간 후	12시간 후	1일 후	7일 후	28일 후
실시예 1	15	17	19	22	23
실시예 2	16	18.5	20	23	24
실시예 3	16	19	21	24	25
비교예 1	-	-	-	14	16
비교예 2	-	-	14	18.5	20.5

위의 표 4에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 부착강도가 월등히 높았다.

<시험예 5>

실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 콘크리트 조성물을 KS F 4004(시멘트 벽돌)에 규정한 방법에 따라 흡수율의 측정 결과를 나타낸 것이다. 흡수율이 높으면 불순물이나 물이 콘크리트의 내부로 침투하게 되면 콘크리트의 내부에 기공률이 증가하게 되어 구조물의 파손을 초래하는 문제가 발생한다. 즉, 흡수율이 낮을수록 경화된 후 콘크리트의 강도가 향상되는 것이다.

구분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2
흡수율(%)	0.4	0.3	0.2	2.0	0.85

위의 표 5에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 흡수율이 낮았다.

<시험예 6>

실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 콘크리트 조성물을 KS F 2424(콘크리트의 길이 변화 시험방법)에 의하여 건조수축율을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.

구 분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2
길이변화율(%)	0.015	0.010	0.008	0.11	0.04

위의 표 6에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 길이변화율이 감소되어 수축 저감 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

<시험예 7>

실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 콘크리트 조성물을 JIS A 1171(폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 의한 시험을 수행하였고, 그 결과를 표 7에 나타내었다.

구 분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2
중성화 깊이(mm)	0.2	0.10	0.10	1.3	0.45

위의 표 7에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 중성화 침투 깊이가 적게 나타나 중성화에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.

<시험예 8>

실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 콘크리트 조성물을 JIS A 1171에 의한 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 8에 나타내었다.

구 분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2
염화물 이온 침투깊이(mm)	0.5	0.40	0.3	2.1	0.8

위의 표 8에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 염화물 이온 침투 깊이가 적게 나타나 염해에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.

<시험예 9>

실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 콘크리트 조성물을 KS F 2456에 규정한 방법에 따라 동결융해저항성 시험의 측정 결과를 나타낸 것이다. 동결융해는 콘크리트에 흡수된 수분이 결빙되고 녹는 것을 말하는 것으로, 동결융해가 반복되면 콘크리트 조직에 미세한 균열이 발생하게 되어 내구성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.

표 9는 동결융해저항성 시험에 따른 각각의 실시예들 및 비교예들의 내구성지수를 표시한 것이다.

구 분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2
내구성 지수	88	90	91	58	86

위의 표 9에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 내구성 지수가 월등히 높으므로, 내구성이 향상된 것을 알 수 있었다.

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

속경성 시멘트계 결합재 8∼40중량%, 잔골재 20∼70중량%, 굵은골재 20∼70중량%, 물 0.1∼20중량% 및 폴리머계 혼화제 0.01∼20중량%를 포함하며,
상기 폴리머계 혼화제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 70∼99중량%, 폴리스티렌-아크릴 에스테르 0.1∼30중량%, 폴리염화비닐리덴 0.1∼30중량%, 폴리아크릴산메틸 0.01∼25중량% 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 0.01∼25중량%를 포함하며,
상기 속경성 시멘트계 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 20∼70중량%, 칼슘설포알루미네이트 5∼40중량%, 규산 3칼슘 1∼25중량%, 이수 석고 0.01∼15중량%, 메타카올린 0.01∼15중량%, 화산재 분말 0.01∼15중량% 및 산화칼슘 0.01∼10중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물.
속경성 시멘트계 결합재 8∼40중량%, 잔골재 20∼70중량%, 굵은골재 20∼70중량%, 물 0.1∼20중량% 및 폴리머계 혼화제 0.01∼20중량%를 포함하며,
상기 폴리머계 혼화제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 70∼99중량%, 폴리스티렌-아크릴 에스테르 0.1∼30중량%, 폴리염화비닐리덴 0.1∼30중량%, 폴리아크릴산메틸 0.01∼25중량% 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 0.01∼25중량%를 포함하며,
상기 폴리머계 혼화제는 폴리이소프렌 0.01∼10중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물.
속경성 시멘트계 결합재 8∼40중량%, 잔골재 20∼70중량%, 굵은골재 20∼70중량%, 물 0.1∼20중량% 및 폴리머계 혼화제 0.01∼20중량%를 포함하며,
상기 폴리머계 혼화제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 70∼99중량%, 폴리스티렌-아크릴 에스테르 0.1∼30중량%, 폴리염화비닐리덴 0.1∼30중량%, 폴리아크릴산메틸 0.01∼25중량% 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 0.01∼25중량%를 포함하며,
상기 폴리머계 혼화제는 폴리에틸렌 0.01∼10중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물.
속경성 시멘트계 결합재 8∼40중량%, 잔골재 20∼70중량%, 굵은골재 20∼70중량%, 물 0.1∼20중량% 및 폴리머계 혼화제 0.01∼20중량%를 포함하며,
상기 폴리머계 혼화제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 70∼99중량%, 폴리스티렌-아크릴 에스테르 0.1∼30중량%, 폴리염화비닐리덴 0.1∼30중량%, 폴리아크릴산메틸 0.01∼25중량% 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 0.01∼25중량%를 포함하며,
상기 폴리머계 혼화제는 폴리스티렌 0.01∼10중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물.
속경성 시멘트계 결합재 8∼40중량%, 잔골재 20∼70중량%, 굵은골재 20∼70중량%, 물 0.1∼20중량% 및 폴리머계 혼화제 0.01∼20중량%를 포함하며,
상기 폴리머계 혼화제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 70∼99중량%, 폴리스티렌-아크릴 에스테르 0.1∼30중량%, 폴리염화비닐리덴 0.1∼30중량%, 폴리아크릴산메틸 0.01∼25중량% 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 0.01∼25중량%를 포함하며,
상기 폴리머계 혼화제는 폴리비닐프로피오네이트 0.01∼15중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물.
속경성 시멘트계 결합재 8∼40중량%, 잔골재 20∼70중량%, 굵은골재 20∼70중량%, 물 0.1∼20중량% 및 폴리머계 혼화제 0.01∼20중량%를 포함하며,
상기 폴리머계 혼화제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 70∼99중량%, 폴리스티렌-아크릴 에스테르 0.1∼30중량%, 폴리염화비닐리덴 0.1∼30중량%, 폴리아크릴산메틸 0.01∼25중량% 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 0.01∼25중량%를 포함하며,
상기 폴리머계 혼화제는 이소부틸로니트릴 0.01∼10중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물.
삭제
제1항에 있어서, 상기 속경성 시멘트계 결합재는 고로슬래그, 플라이 애쉬 및 실리카흄 중에서 선택된 1종 이상의 물질 0.01∼10중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물.
제1항에 있어서, 상기 속경성 시멘트계 결합재는 제올라이트, 벤토나이트 및 스타치 중에서 선택된 1종 이상의 물질 0.01∼5중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물.
콘크리트 구조물이 열화되어 콘크리트가 탈락된 부위를 파쇄기 및 워터젯을 이용하여 치핑하여 불순물 및 열화 부위를 제거하는 단계;
단차 발생을 억제하기 위하여 정밀절삭 드럼 장착 파쇄기를 이용하여 잔류하는 아스팔트 찌꺼기 및 방수층을 제거하는 단계;
치핑된 부위를 진공흡입차량으로 청소하는 단계;
치핑된 부위의 마름을 방지하기 위하여 표면에 물을 분무하는 단계;
제1항에 기재된 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하여 열화된 부위의 단면을 복구하는 단계; 및
타설된 상기 폴리머 혼입 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 상부에 양생제를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 유지보수공법.