KR101545170B1 - 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법 - Google Patents

폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 조강형 시멘트계 결합재 5∼35중량%, 잔골재 20∼70중량%, 굵은골재 20∼70중량%, 물 0.1∼20중량% 및 폴리머계 개질제 0.01∼15중량%를 포함하며, 상기 폴리머계 개질제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 50∼97 중량%, 2-하이드록시에틸아크릴레이트 1∼35중량%, 메틸메타크릴레이트-부타디엔 1∼35중량%, 부틸아크릴레이트-스티렌 0.1∼25 중량% 및 푸르푸릴알코올 0.01∼5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 콘크리트의 경화시간을 연장하여 작업성을 개선하고, 콘크리트의 내구성을 개선하며, 특히 휨 및 인장 강도를 개선하여 콘크리트의 하자를 줄일 수 있다.

Description

폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법{High-early strengthening concrete composition containing polymer and repairing method of concrete structure using the composition}
본 발명은 조강형 시멘트 콘크리트 조성물 및 콘크리트 구조물의 보수공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열화된 콘크리트 도로, 교량 신축이음부, 교량 교면 등의 보수, 긴급한 보수공사 등에 사용되는 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트 구조물은 열화 등에 의해 콘크리트에 균열이 발생하면 방수 성능 저하, 철근 부식, 내구성 저하, 강도 저하 등으로 치명적인 결함을 초래할 수 있다. 콘크리트의 균열은 염해, 열화와 같은 외적 환경 원인, 설계하중, 소성수축 또는 건조수축과 같은 재료 특성, 배합조건, 시공적인 요인 등의 여러 가지 요인에 의하여 발생한다. 이와 같은 여러 가지 요인에 의해 콘크리트 구조물에 균열이 발생하게 되면 콘크리트 구조물은 하중을 견디지 못하고 붕괴될 수도 있다. 균열이 발생된 콘크리트 구조물에 대하여는 방수성, 내구성 등을 회복하기 위하여 혹은 구조물의 안정성, 미관성 등을 고려하여 보수해야 할 필요성이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 기술적 측면으로는 폴리머 시멘트 콘크리트 및 무수축 콘크리트가 개발되어 사용되고 있다.
한편, 경제적인 측면과 산업적 측면으로 볼 때, 콘크리트의 강도 및 내구성을 향상시킴으로써 보수비용의 절감 효과를 얻는 것도 필요하다.
최근의 긴급 보수공사에서는 초속경 시멘트에 라텍스 수지를 첨가한 초속경 라텍스 개질 콘크리트가 사용되고 있으나, 초속경 라텍스 개질 콘크리트는 점도가 매우 높은 라텍스의 특성 때문에 콘크리트 타설 시 콘크리트가 작업도구에 부착되는 문제가 발생되고 있을 뿐만 아니라, 경화시간이 빨라 작업성이 떨어지며, 시공단가가 매우 높아 교통량이 적은 도로 및 교량에 적용하기에는 경제적인 문제가 발생되고 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0975586호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 콘크리트의 경화시간을 연장하여 작업성을 개선하고, 콘크리트의 내구성을 개선하며, 특히 휨 및 인장 강도를 개선하여 콘크리트의 하자를 줄일 수 있는 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법을 제공함에 있다.
본 발명은, 조강형 시멘트계 결합재 5∼35중량%, 잔골재 20∼70중량%, 굵은골재 20∼70중량%, 물 0.1∼20중량% 및 폴리머계 개질제 0.01∼15중량%를 포함하며, 상기 폴리머계 개질제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 50∼97 중량%, 2-하이드록시에틸아크릴레이트 1∼35중량%, 메틸메타크릴레이트-부타디엔 1∼35중량%, 부틸아크릴레이트-스티렌 0.1∼25 중량% 및 푸르푸릴알코올 0.01∼5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물을 제공한다.
상기 폴리머계 개질제는 소디움라우릴설페이트 0.01∼5중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 폴리머계 개질제는 폴리비닐프로피오네이트 0.01∼15중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 폴리머계 개질제는 폴리에틸렌테레프탈레이트 0.01∼15중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 조강형 시멘트계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 40∼90중량%, 칼슘알루미네이트 1∼35중량%, 메타카올린 1∼20 중량%, 석고 0.1∼20중량%, 칼슘 실리케이트 0.01∼10중량%, 스테아린산 나트륨 0.01∼10중량% 및 시트닉산 지연제 0.01∼10중량%를 포함할 수 있다.
상기 조강형 시멘트계 결합재는 콘크리트의 수축을 저하시키고 수밀성을 향상시키며 균열 발생을 줄이기 위하여 친수성 섬유 0.001∼5중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 친수성 섬유는 나일론 섬유와 폴리비닐 섬유가 80:20∼99.5:0.5의 비율로 혼합된 섬유를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은, 콘크리트 구조물이 열화되거나 불순물이 붙어 있는 부위를 파쇄기 및 워터젯을 이용하여 치핑(Chipping)하여 불순물 또는 열화 부위를 제거하는 단계와, 불순물 또는 열화 부위가 제거된 부위에 프라이머(primer)를 도포하는 단계와, 상기 프라이머가 도포된 상부에 상기 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하여 단면을 복구하는 단계 및 상기 타설된 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물 상부에 양생제를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수공법을 제공한다.
상기 프라이머는 SBR(Styrene Butadiene Rubber) 라텍스 , 폴리 아크릴에스테르 및 에틸 비닐 아세테이트 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 콘크리트의 경화시간을 연장하여 작업성을 개선하고, 콘크리트의 내구성을 개선하고, 특히 휨 및 인장 강도를 개선하여 콘크리트의 하자를 줄일 수 있다. 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물에 폴리머계 개질제를 사용하여 콘크리트가 경화되는 시간을 연장시켜 마무리 작업 시간을 충분히 확보할 수 있어 작업성의 향상 및 콘크리트의 강도와 내구성이 향상되는 효과뿐만 아니라, 교통량이 적은 도로나 교량 등에 적용할 경우 시공단가 절감 효과를 얻을 수 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 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물은 조강형 시멘트계 결합재, 잔골재, 굵은골재, 물 및 폴리머계 개질제를 포함한다. 상기 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물은 조강형 시멘트계 결합재 5∼35중량%, 잔골재 20∼70중량%, 굵은골재 20∼70중량%, 물 0.1∼20중량% 및 폴리머계 개질제 0.01∼15중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
골재는 잔골재와 굵은 골재로 구분되며, 입경이 5mm 이하인 것을 잔골재라 하고 입경이 5mm 보다 큰 것을 굵은 골재로 구분한다. 잔골재는 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물에 20∼70중량% 함유되는 것이 바람직하고, 굵은 골재는 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물에 20∼70중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 조강형 시멘트계 결합재는 조강형 시멘트계 결합재에 보통 포틀랜드 시멘트, 칼슘알루미네이트, 메타카올린, 석고, 칼슘 실리케이트, 스테아린산 나트륨 및 시트닉산 지연제를 포함한다. 상기 조강형 시멘트계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 40∼90중량%, 칼슘알루미네이트 1∼35중량%, 메타카올린 1∼20 중량%, 석고 0.1∼20중량%, 칼슘 실리케이트 0.01∼10중량%, 스테아린산 나트륨 0.01∼10중량% 및 시트닉산 지연제 0.01∼10중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 보통 포틀랜드 시멘트는 KS에 규정된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 보통 포틀랜드 시멘트는 상기 조강형 시멘트계 결합재에 40∼90중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 칼슘 알루미네이트는 상기 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물의 초기강도를 발현하고 건조수축을 저감하기 위하여 사용한다. 상기 칼슘 알루미네이트는 상기 조강형 시멘트계 결합재에 1∼35중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 칼슘 알루미네이트의 함량이 35중량%를 초과하면 초기강도 발현 및 수축저감 효과는 개선되나 작업성이 떨어질 수 있고, 상기 칼슘 알루미네이트의 함량이 1중량% 미만이면 작업성은 좋으나 초기강도 발현 및 수축저감 효과가 미약할 수 있다.
상기 메타카올린은 잠재 수경성 특성, 장기 강도 발현 및 내구성 증진을 위하여 사용한다. 상기 메타카올린은 필러(filler), 내화물, 고무, 페인트, 화학, 제약 등 폭 넓게 사용 가능한 카올린을 특수 처리하여 콘크리트용 혼화재료로 제조한 것으로서, 상기 메타카올린을 첨가하게 되면 단기적으로 에트린자이트(ettringite)의 생성과 시멘트 중의 C3S의 활성화로 초기강도가 증가되며, 중장기적으로 시멘트의 수산화칼슘과의 포졸란 반응으로 강도 및 내구성이 증가한다. 상기 메타카올린은 상기 조강형 시멘트계 결합재에 1∼20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 메타카올린의 함량이 1중량% 미만이면 장기강도 발현이나 내구성 증진 효과가 미흡할 수 있고, 상기 메타카올린의 함량이 20중량%를 초과하면 작업성 및 초기강도 발현이 지연될 수 있다.
아래의 표 1은 일 예에 따른 메타카올린의 화학성분, 비표면적 및 색상을 보여주고 있다.
화학 성분(%) 비표면적
(g/㎠)		 색상
SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO CaO K2O+Na2O 기타 12,000 라이트핑크
(light pink)
56 37 2.4 0.3 0.2 0.9 3.2
상기 석고는 초기 강도 발현 및 수축 방지를 위하여 사용한다. 석고는 조직을 치밀하게 하여 콘크리트의 균열을 방지하고 콘크리트의 수축을 방지한다. 석고는 무수석고 또는 이수석고를 사용할 수 있다. 상기 석고는 상기 조강형 시멘트계 결합재에 0.1∼20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 석고의 함량이 증가하면 빠른 경화특성을 나타내며, 상기 석고의 함량이 0.1중량% 미만일 경우 상기 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물의 초기강도 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 석고의 함량이 20중량%를 초과할 경우에는 빠른 경화 특성으로 인해 좋은 물성을 얻을 수 있으나 작업성이 저하될 수 있다.
상기 칼슘 실리케이트는 초기 강도 발현 및 내구성 증진을 위하여 사용한다. 상기 칼슘 실리케이트는 상기 조강형 시멘트계 결합재에 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 칼슘 실리케이트의 중량비가 증가하면 초기 강도 및 내구성은 뛰어나나 작업성이 떨어질 수 있다. 상기 칼슘 실리케이트의 함량이 10중량%를 초과하면 조성물의 경화속도와 강도는 개선되나 작업성이 떨어질 수 있으며, 상기 칼슘 실리케이트의 함량이 0.01중량% 미만이면 초기 강도 발현 및 내구성 증진 효과가 미약할 수 있다.
상기 스테아린산 나트륨은 분산성을 개선시켜 물-시멘트비를 저감시킴으로써 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 스테아린산 나트륨은 상기 조강형 시멘트계 결합재에 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 스테아린산 나트륨의 중량비가 증가하면 초기 강도 및 내구성은 뛰어나나, 재료분리가 발생하기 쉽다. 상기 스테아린산 나트륨의 함량이 10중량%를 초과하면 조성물의 강도 및 내구성은 개선되나 재료분리가 발생하기 쉽고, 상기 스테아린산 나트륨의 함량이 0.01중량% 미만이면 성능 개선 효과가 미흡할 수 있다.
상기 시트닉산 지연제는 상기 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물의 급격한 작업성 손실을 방지하고 이상 응결을 방지하기 위하여 사용한다. 상기 시트닉산 지연제는 상기 조강형 시멘트계 결합재에 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 시트닉산 지연제의 함량이 10중량%를 초과하면 조성물의 작업성이 개선되나 초기강도 발현을 저해시킬 수 있고, 상기 시트닉산 지연제의 함량이 0.01중량% 미만이면 작업성을 개선하고 이상 응결을 방지하는 효과가 미약할 수 있다.
상기 조강형 시멘트계 결합재는 콘크리트의 수축을 저하시키고 수밀성을 향상시키며 균열 발생을 줄이기 위한 친수성 섬유 0.001∼5중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 친수성 섬유는 나일론 섬유와 폴리비닐 섬유가 80:20∼99.5:0.5의 비율로 혼합된 섬유을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 친수성 섬유는 상기 조강형 시멘트계 결합재에 0.001∼5중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 폴리머계 개질제는 메틸메타크릴레이트-스티렌, 2-하이드록시에틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트-부타디엔, 부틸아크릴레이트-스티렌 및 푸르푸릴알코올을 포함한다. 상기 폴리머계 개질제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 50∼97 중량%, 2-하이드록시에틸아크릴레이트 1∼35중량%, 메틸메타크릴레이트-부타디엔 1∼35중량%, 부틸아크릴레이트-스티렌 0.1∼25 중량% 및 푸르푸릴알코올 0.01∼5중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 폴리머계 개질제는 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물의 경화시간을 연장하여 작업성을 개선시킬 수 있고, 내구성을 개선할 수 있으며, 특히 휨 및 인장 강도를 개선하여 콘크리트의 하자를 줄일 수 있다. 상기 폴리머계 개질제는 상기 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물에 0.01∼15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리머계 개질제의 함량이 15중량%를 초과하면 콘크리트의 점도가 높아져 작업성(슬럼프)이 개선되나, 수화반응을 지연시켜 조기 압축강도 발현을 저하시킴과 동시에 가격경쟁력이 저하될 수 있다. 상기 폴리머계 개질제의 함량이 0.1중량% 미만이면 작업성 개선, 내구성 및 강도 개선 등의 효과가 미흡할 수 있다.
상기 메틸메타크릴레이트-스티렌은 결합력 및 내구성능을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 메틸메타크릴레이트-스티렌은 상기 폴리머계 개질제에 50∼97중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 메틸메타크릴레이트-스티렌의 함량이 97중량%를 초과하면 결합력 및 내구성능이 개선되나 유동성이 커져 작업성이 저하될 수 있으며, 상기 메틸메타크릴레이트-스티렌의 함량이 50중량% 미만이면 작업성은 개선되나 성능 개선 효과가 미흡할 수 있다.
상기 2-하이드록시에틸아크릴레이트는 소수성을 가져 내구성능을 위하여 사용한다. 상기 2-하이드록시에틸아크릴레이트은 상기 폴리머계 개질제에 1∼35중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 2-하이드록시에틸아크릴레이트의 함량이 35중량%를 초과하면 내구성능은 개선되나 재료분리가 발생하기 쉽고 경제적이지 못하며, 상기 2-하이드록시에틸아크릴레이트의 함량이 1중량% 미만이면 재료분리현상은 발생되지 않으나 성능 개선 효과가 미흡할 수 있다.
상기 메틸메타크릴레이트-부타디엔은 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 메틸메타크릴레이트-부타디엔은 상기 폴리머계 개질제에 1∼35중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 메틸메타크릴레이트-부타디엔의 함량이 35중량%를 초과하면 강도 및 내구성능은 개선되나 경제적이지 못하며, 상기 메틸메타크릴레이트-부타디엔의 함량이 1중량% 미만이면 성능 개선 효과가 미흡할 수 있다.
상기 부틸아크릴레이트-스티렌은 조성물의 혼합이 잘 되게 하여 충분한 강도를 발현하고 낮은 온도나 수중에서도 경화시간의 단축이 가능하여 공정시간을 줄이기 위하여 사용한다. 상기 부틸아크릴레이트-스티렌은 상기 폴리머계 개질제에 0.1∼25중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 부틸아크릴레이트-스티렌의 함량이 25중량%를 초과하면 성능은 개선되나 재료분리 현상이 발생하기 쉬우며, 상기 부틸아크릴레이트-스티렌의 함량이 0.1중량% 미만이면 재료분리현상은 발생되지 않으나 성능 개선 효과가 미흡할 수 있다.
상기 푸르푸릴알코올(furfuryl alcohol)은 내약품성, 내열성, 내마모성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 푸르푸릴알코올은 상기 폴리머계 개질제에 0.01∼5중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 푸르푸릴알코올의 함량이 5중량%를 초과하면 성능은 개선되나 작업성이 저하될 수 있으며, 상기 푸르푸릴알코올의 함량이 0.01중량% 미만이면 작업성은 개선되나 성능 개선 효과가 미흡할 수 있다.
상기 폴리머계 개질제는 소디움라우릴설페이트 0.01∼5중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 소디움라우릴설페이트는 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물 내의 기공을 제거하여 콘크리트의 건조수축을 저감시키고, 균열을 저감시키며, 압축강도를 증진하기 위하여 사용한다. 상기 소디움라우릴설페이트(sodium lauryl sulfate)는 상기 폴리머계 개질제에 0.01∼5중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 폴리머계 개질제는 폴리비닐프로피오네이트 0.01∼15중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 폴리비닐프로피오네이트는 분산성 및 내수성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 폴리비닐프로피오네이트는 상기 폴리머계 개질제에 0.01∼15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리비닐프로피오네이트의 함량이 15중량%를 초과하면 폴리머 개질 조강형 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 개질제는 폴리에틸렌테레프탈레이트 0.01∼15중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 폴리머계 개질제에 폴리에틸렌테레프탈레이트가 첨가되면 강도, 내유성 및 내열성이 개선된다. 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트는 상기 폴리머계 개질제에 0.01∼15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트의 함량이 15중량%를 초과하면 폴리머 개질 조강형 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 개질제는 감수제 0.01∼5중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 감수제는 폴리칼본산계 감수제를 사용하는 것이 바람직하고, 상기 폴리머계 개질제에 0.01∼5중량% 함유되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물은 조강형 시멘트계 결합재 5∼35중량%, 잔골재 20∼70중량%, 굵은골재 20∼70중량%를 강제식 또는 연속식 믹서에서 교반시킨 후, 물 0.1∼20중량%과 폴리머계 개질제 0.01∼15중량%를 더 혼합하여 소정시간(예컨대, 1∼10분) 동안 교반하여 제조할 수 있다.
이하에서, 열화된 콘크리트 도로, 교량 신축이음부, 교량 교면 등의 보수, 긴급한 보수공사 등에 사용되는 콘크리트 구조물의 보수공법을 설명한다. 이하에서 '콘크리트 구조물'이라 함은 도로의 노면, 교량 교면, 교량의 콘크리트 슬래브, 교량 하부 등의 구조물로서 콘크리트로 이루어진 모든 구조물을 포함하는 의미로 사용한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법은, 콘크리트 구조물이 열화되거나 불순물이 붙어 있는 부위를 파쇄기 및 워터젯을 이용하여 치핑(Chipping)하여 불순물 또는 열화 부위를 제거하는 단계와, 불순물 또는 열화 부위가 제거된 부위에 프라이머(primer)를 도포하는 단계와, 상기 프라이머가 도포된 상부에 상기 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하여 단면을 복구하는 단계 및 상기 타설된 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물 상부에 양생제를 도포하는 단계를 포함한다.
상기 프라이머는 상기 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물이 콘크리트 구조물에 부착되기 용이하게 하는 SBR(Styrene Butadiene Rubber) 라텍스 , 폴리 아크릴에스테르(Poly Acryl Ester; PAE) 및 에틸 비닐 아세테이트(Ethyl Vinyl Acetate; EVA) 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 상기 프라이머의 고형분을 10중량% 정도로 낮추어 시공하는 것이 바람직하다. 10중량%를 초과하여 사용할 경우 피막 두께가 두꺼워져 도리어 부착성능을 저하시킬 수 있다.
이하에서, 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
조강형 시멘트계 결합재 18중량%, 잔골재 42중량% 및 굵은 골재 35중량%를 믹서에 투입하여 강제 교반한 후, 물 2중량% 및 폴리머계 개질제 3중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
상기 조강형 시멘트계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 55중량%, 칼슘알루미네이트 30중량%, 메타카올린 5 중량%, 석고 5중량%, 칼슘 실리케이트 3중량%, 스테아린산 나트륨 1중량%, 시트닉산 지연제 0.5중량% 및 친수성 섬유 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 친수성 섬유는 나일론 섬유와 폴리비닐 섬유를 99:1의 중량비로 혼합하여 사용하였다.
상기 폴리머계 개질제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 95 중량%, 2-하이드록시에틸아크릴레이트 1중량%, 메틸메타크릴레이트-부타디엔 1중량%, 부틸아크릴레이트-스티렌 1중량%, 푸르푸릴알코올 1중량%, 소디움라우릴설페이트 0.5중량% 및 폴리칼본산계 감수제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다.
<실시예 2>
조강형 시멘트계 결합재 18중량%, 잔골재 42중량% 및 굵은 골재 35중량%를 믹서에 투입하여 강제 교반한 후, 물 2중량% 및 폴리머계 개질제 3중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
상기 조강형 시멘트계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 55중량%, 칼슘알루미네이트 30중량%, 메타카올린 5 중량%, 석고 5중량%, 칼슘 실리케이트 3중량%, 스테아린산 나트륨 1중량%, 시트닉산 지연제 0.5중량% 및 친수성 섬유 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 친수성 섬유는 나일론 섬유와 폴리비닐 섬유를 99:1의 중량비로 혼합하여 사용하였다.
상기 폴리머계 개질제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 90 중량%, 2-하이드록시에틸아크릴레이트 3중량%, 메틸메타크릴레이트-부타디엔 2중량%, 부틸아크릴레이트-스티렌 2중량%, 푸르푸릴알코올 2중량%, 소디움라우릴설페이트 0.5중량% 및 폴리칼본산계 감수제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다.
<실시예 3>
보통 포틀랜드 시멘트 55중량%, 칼슘알루미네이트 30중량%, 메타카올린 5 중량%, 석고 5중량%, 칼슘 실리케이트 3중량%, 스테아린산 나트륨 1중량%, 시트닉산 지연제 0.5중량% 및 친수성 섬유 0.5중량%로 이루어진 조강형 시멘트계 결합재 18중량%, 잔골재 42중량% 및 굵은 골재 35중량%를 믹서에 투입하여 강제 교반한 후, 물 2중량% 및 폴리머계 개질제 3중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
상기 조강형 시멘트계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 55중량%, 칼슘알루미네이트 30중량%, 메타카올린 5 중량%, 석고 5중량%, 칼슘 실리케이트 3중량%, 스테아린산 나트륨 1중량%, 시트닉산 지연제 0.5중량% 및 친수성 섬유 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 친수성 섬유는 나일론 섬유와 폴리비닐 섬유를 99:1의 중량비로 혼합하여 사용하였다.
상기 폴리머계 개질제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 85 중량%, 2-하이드록시에틸아크릴레이트 5중량%, 메틸메타크릴레이트-부타디엔 3중량%, 부틸아크릴레이트-스티렌 3중량%, 푸르푸릴알코올 3중량%, 소디움라우릴설페이트 0.5중량% 및 폴리칼본산계 감수제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 비교예들을 제시한다. 비교예 1 및 비교예 2는 보통 포틀랜드 시멘트 콘크리트 조성물 및 폴리머 개질 시멘트 콘크리트 조성물을 제시한 것이다.
<비교예 1>
보통 포틀랜드 시멘트 18중량%, 잔골재 42중량%, 굵은 골재 35중량% 및 물 5중량%를 믹서에 투입하여 강제 교반하여 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
<비교예 2>
보통 포틀랜드 시멘트 18중량%, 잔골재 42중량% 및 굵은 골재 35중량%를 믹서에 투입하여 강제 교반한 후, 물 2중량% 및 메틸메타크릴레이트-스티렌 3중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 폴리머 개질 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
아래의 시험예들은 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 실시예들과 비교예들의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
<시험예 1>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 콘크리트 조성물을 KS F 2405에 규정한 방법에 따라 압축강도 시험을 한 결과를 나타낸 것이다.
아래의 표 2는 시간 경과에 따른 압축강도의 변화이다.
구 분 압축강도(kgf/㎠)
1일 후 3일 후 7일 후 28일 후
실시예 1 268 329 385 435
실시예 2 279 337 395 444
실시예 3 286 325 406 458
비교예 1 150 225 301 387
비교예 2 156 229 311 386
위의 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 압축강도가 월등히 높았다.
<시험예 2>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 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/㎠)
1일 후 3일 후 7일 후 28일 후
실시예 1 45 52 61 75
실시예 2 48 56 65 81
실시예 3 51 60 68 85
비교예 1 - 35 40 55
비교예 2 - 42 51 62
위의 표 3에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 휨강도가 월등히 높았다.
<시험예 3>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2762에 규정한 방법에 따라 접착강도를 측정하였고, 그 결과를 표 4에 나타내었다.
구 분 접착강도(kgf/㎠)
1일 후 3일 후 7일 후 28일 후
실시예 1 14 19 20 23
실시예 2 16 20 22 24
실시예 3 18 21 23 26
비교예 1 - - 10 15
비교예 2 - - 15 20
위의 표 4에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 부착강도가 월등히 높았다.
<시험예 4>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 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(%) 0.7 0.5 0.3 3.5 1.1
위의 표 5에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 흡수율이 낮았다.
<시험예 5>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 개질 조강형 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 6은 동결융해저항성 시험에 따른 각각의 실시예들 및 비교예들의 내구성지수를 표시한 것이다.
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
내구성 지수 89 90 92 57 88
위의 표 6에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 내구성 지수가 월등히 높으므로, 내구성이 향상된 것을 알 수 있다.
<시험예 6>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 콘크리트 조성물을 KS F 2424(콘크리트의 길이 변화 시험방법)에 의하여 길이변화율을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
길이변화율(%) 0.04 0.03 0.02 0.11 0.08
위의 표 7에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 개질 조강형 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 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 JIS A 1171(폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 의한 시험을 수행하였고, 그 결과를 표 8에 나타내었다.
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
중성화 깊이(mm) 0.5 0.3 0.2 2.0 0.8
위의 표 8에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 개질 조강형 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 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 콘크리트 조성물을 JIS A 1171에 의한 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 9에 나타내었다.
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
염화물 이온 침투깊이(mm) 1.2 0.8 0.6 2.6 1.6
위의 표 9에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 개질 조강형 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.
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 (9)

  1. 조강형 시멘트계 결합재 5∼35중량%, 잔골재 20∼70중량%, 굵은골재 20∼70중량%, 물 0.1∼20중량% 및 폴리머계 개질제 0.01∼15중량%를 포함하며,
    상기 폴리머계 개질제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 50∼97 중량%, 2-하이드록시에틸아크릴레이트 1∼35중량%, 메틸메타크릴레이트-부타디엔 1∼35중량%, 부틸아크릴레이트-스티렌 0.1∼25 중량% 및 푸르푸릴알코올 0.01∼5중량%를 포함하고,
    상기 폴리머계 개질제는 폴리비닐프로피오네이트 0.01∼15중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리머계 개질제는 소디움라우릴설페이트 0.01∼5중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물.
  3. 삭제
  4. 조강형 시멘트계 결합재 5∼35중량%, 잔골재 20∼70중량%, 굵은골재 20∼70중량%, 물 0.1∼20중량% 및 폴리머계 개질제 0.01∼15중량%를 포함하며,
    상기 폴리머계 개질제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 50∼97 중량%, 2-하이드록시에틸아크릴레이트 1∼35중량%, 메틸메타크릴레이트-부타디엔 1∼35중량%, 부틸아크릴레이트-스티렌 0.1∼25 중량% 및 푸르푸릴알코올 0.01∼5중량%를 포함하고,
    상기 폴리머계 개질제는 폴리에틸렌테레프탈레이트 0.01∼15중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물.
  5. 조강형 시멘트계 결합재 5∼35중량%, 잔골재 20∼70중량%, 굵은골재 20∼70중량%, 물 0.1∼20중량% 및 폴리머계 개질제 0.01∼15중량%를 포함하며,
    상기 폴리머계 개질제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 50∼97 중량%, 2-하이드록시에틸아크릴레이트 1∼35중량%, 메틸메타크릴레이트-부타디엔 1∼35중량%, 부틸아크릴레이트-스티렌 0.1∼25 중량% 및 푸르푸릴알코올 0.01∼5중량%를 포함하고,
    상기 조강형 시멘트계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 40∼90중량%, 칼슘알루미네이트 1∼35중량%, 메타카올린 1∼20 중량%, 석고 0.1∼20중량%, 칼슘 실리케이트 0.01∼10중량%, 스테아린산 나트륨 0.01∼10중량% 및 시트닉산 지연제 0.01∼10중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 상기 조강형 시멘트계 결합재는 콘크리트의 수축을 저하시키고 수밀성을 향상시키며 균열 발생을 줄이기 위하여 친수성 섬유 0.001∼5중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 친수성 섬유는 나일론 섬유와 폴리비닐 섬유가 80:20∼99.5:0.5의 비율로 혼합된 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물.
  8. 콘크리트 구조물이 열화되거나 불순물이 붙어 있는 부위를 파쇄기 및 워터젯을 이용하여 치핑(Chipping)하여 불순물 또는 열화 부위를 제거하는 단계;
    불순물 또는 열화 부위가 제거된 부위에 프라이머(primer)를 도포하는 단계;
    상기 프라이머가 도포된 상부에 제1항에 기재된 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하여 단면을 복구하는 단계; 및
    상기 타설된 폴리머 개질 조강형 시멘트 콘크리트 조성물 상부에 양생제를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수공법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 프라이머는 SBR(Styrene Butadiene Rubber) 라텍스 , 폴리 아크릴에스테르 및 에틸 비닐 아세테이트 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수공법.
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