KR101556231B1 - 콘크리트 구조물의 보수 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법 - Google Patents

콘크리트 구조물의 보수 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘크리트 구조물의 손상영역에 타설되는 모르타르 조성물; 모르타르 조성물의 외면에 도포되는 코팅 조성물;을 포함하며, 모르타르 조성물은 결합재 25~45 중량%; 무수석고 2.0~13 중량%; 실리카흄 1.0~7.0 중량%; 혼화제 0.1~2.0 중량%; 골재 40~70 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법을 제시함으로써, 콘크리트 구조물의 손상부위를 효과적으로 보수함과 아울러, 부착력, 수밀성을 향상시키고, 시공성 및 내구성이 뛰어나며, 미관성을 향상시키고 콘크리트 구조물의 수명을 연장시킬 수 있고, 보수 후에 재손상이 발생할 우려를 방지할 수 있도록 한다.

Description

콘크리트 구조물의 보수 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법{COMPOSITION COMPOUND FOR REPAIRING CONCRETE SRTRUCTURE AND COMPOSITION METHOD USING THE SAME THING}
본 발명은 토목 기술분야에 관한 것으로서, 상세하게는 콘크리트 구조물의 보수 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 관한 것이다.
대부분의 건축 구조물 또는 토목 구조물은 기본재료로 콘크리트가 사용되어 건설된다.
상기와 같은 콘크리트는 우수한 압축강도, 경제성 및 내구성을 구비하고 있어, 지금까지 건설현장에서 구조재료로 가장 널리 사용되고 있는 건설재료라 할 수 있다.
하지만, 이러한 콘크리트는 기온의 변화, 유해가스 및 진동, 콘크리트 거동 및 습기유입 등 외부환경의 변화로 인하여 지속적으로 변형을 거듭하면서, 여러 가지 문제에 노출되고 있다.
특히, 콘크리트 구조물의 노후화는 시간이 지남에 따라서 진행이 되고, 특히 콘크리트는 인장 및 휨강도가 낮으므로, 작은 변형에도 대처 능력이 떨어져서 균열발생 후에 응력 및 내구성이 급격히 저하된다는 문제점이 있다.
노후화로 인하여 구조물의 수명이 단축되는 현상은, 사용자로 하여금 구조물의 안정성에 위험을 느끼게 하며 실제로도 구조물의 안전성을 심각히 저해하는 원인이 되고 있다.
최근에는 인구가 증가하면서 생활하수가 많이 발생하고, 이를 처리하기 위한 하수종말처리장이 많이 건설되면서, 생활하수에서 발생하는 강한 산성(pH 4.0~pH 4.5)이 콘크리트 구조물을 손상시키는 현상이 자주 발생하고 있다.
또한, 반도체공장이나 정밀화학공장에서 배출하는 하수에서 강한 산성을 지닌 물질이 생성됨으로서 콘크리트 구조물을 손상시키는 일이 종종 발생하고 있다.
도 1은 산성으로 인해서 콘크리트 구조물이 손상된 이미지이다.
종래에는 위와 같이 발생하는 콘크리트 구조물의 손상을 보수하기 위해 보수 모르타르를 사용하며, 이는 포틀랜드 시멘트가 주재료이다.
포틀랜드 시멘트는 염해, 중성화 등 외부인자에 대하여 낮은 저항력을 가지고 있으며, 경화시 생성되는 수화물에 비하여 조직이 치밀하지 못한 단점이 있어서 안정적이고 장기적인 내구성 확보가 곤란하다.
또한, 종래의 보수 모르타르는 양생 전후에 초기균열 및 미세균열 등이 발생하고 있어, 구조적 결함, 내구성 저하, 외관손상, 철근부식, 방수성능 저하 등으로 구조물의 수명단축에 치명적인 손실을 초래하게 되는 문제점이 있다.
특히, 종래의 보수 모르타르는 산에 약한 수화물인 Ca(OH)2 와 C-S-H로 구성되여 있어서 산의 침식에 대한 저항성이 매우 약하기 때문에 보수후에도 지속적으로 하자가 발생하는 원인이 된다.
특히, 하수종말처리장에서는 생활하수로부터 배출되는 강한 배출물이 보수용 모르타르와 접하면, 모르타르가 침식, 탈락 및 박리가 발생하여, 큰 어려움을 겪고 있는 실정이다.
또한, 종래의 보수 공법은 주로 노후된 콘크리트 구조물의 탈락된 부위나, 손상된 곳을 원래의 상태로 복구하는 단순한 개념을 가지고 있기 때문에 강한 산성으로 인한 콘크리트 구조물의 손상은 전혀 고려되지 않은 공법이다.
따라서, 보수 후에 하자보수 기간이 만료되는 시점에서 다시 재보수를 해야하는 경우가 흔히 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 콘크리트 구조물의 손상부위를 효과적으로 보수함과 아울러, 부착력, 수밀성을 향상시키고, 시공성 및 내구성이 뛰어나며, 미관성을 향상시키고 콘크리트 구조물의 수명을 연장시킬 수 있고, 보수 후에 재손상이 발생할 우려를 방지할 수 있는 콘크리트 구조물의 보수 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 콘크리트 구조물의 손상영역에 타설되는 모르타르 조성물; 상기 모르타르 조성물의 외면에 도포되는 코팅 조성물;을 포함하며, 상기 모르타르 조성물은 결합재 25~45 중량%; 무수석고 2.0~13 중량%; 실리카흄 1.0~7.0 중량%; 혼화제 0.1~2.0 중량%; 골재 40~70 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수 조성물을 제시한다.
상기 결합재는 시멘트 및 알루미나 시멘트가 서로 동일한 비율로 혼입된 것이 바람직하다.
상기 혼화제는 상기 혼화제 중량 대비, 유동화제 0.05~1.0 중량부; 소포제 0.05~0.5 중량부; 증점제 0.05~0.5 중량부; 촉진제 0.05~0.5 중량부; 지연제 0.05~0.5 중량부;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 코팅 조성물은 아크릴 수지 20.0~50.0 중량%; 채움재 30~60 중량%; 혼화제 4.0~20 중량%; 안료 1.0~5.0 중량%; 물 15~30 중량%;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 채움재는 탄산칼슘으로 형성된 것이 바람직하다.
상기 혼화제는 상기 혼화제 중량대비, 증점제 0.1~0.9 중량부; 소포제 0.1~0.5 중량부; 방부제 0.1~0.5 중량부; 분산제 0.1~3.0 중량부; 내한제 1.0~3.0 중량부; 조막제 1.0~5.0 중량부;를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 콘크리트 구조물의 보수 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법으로서, 상기 모르타르 조성물을 제조하는 제조단계; 상기 콘크리트 구조물의 손상영역에 상기 모르타르 조성물을 타설하는 모르타르 조성물 타설단계; 상기 타설한 모르타르 조성물을 양생 한 후, 외면에 상기 코팅 조성물을 도포하는 코팅 조성물 도포단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수공법을 함께 제시한다.
상기 제조단계는 분말형태로 형성된 모르타르 조성물 및 배합수를 믹서기에 투입한 후, 상호 배합하는 단계; 배합하여 형성된 상기 모르타르 조성물을 상기 믹서기로부터 호퍼로 배출한 후, 이송 펌프를 통해서 펌프로 이동하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 믹서기는 하부에 설치되어 믹싱 속도를 조절하는 모터;가 구비된 것이 바람직하다.
본 발명은 콘크리트 구조물의 손상부위를 효과적으로 보수함과 아울러, 부착력, 수밀성을 향상시키고, 시공성 및 내구성이 뛰어나며, 미관성을 향상시키고 콘크리트 구조물의 수명을 연장시킬 수 있고, 보수 후에 재손상이 발생할 우려를 방지할 수 있는 콘크리트 구조물의 보수 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법을 제시한다.
도 1은 종래기술을 설명하기 위하여 도시한 것으로서, 생활하수에서 발생하는 산으로 손상된 콘크리트 구조물의 이미지.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 의한 콘크리트 구조물의 보수공법의 실시예를 설명하기 위해 도시한 것으로서,
도 2는 본 발명의 콘크리트 구조물의 보수공법의 공정도.
도 3은 모르타르 조성물의 타설장비의 사시도.
도 4는 모르타르 조성물을 교반하는 믹서기의 단면도.
도 5,6은 본 발명의 성능검증 실험결과를 나타낸 것으로서,
도 5는 실시예 1의 내산성 시험결과를 나타낸 이미지.
도 6은 실시예 3의 내산성 시험결과를 나타낸 이미지.
이하, 첨부 표 및 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명은 콘크리트 구조물의 손상영역에 타설되는 보수 조성물은 모르타르 조성물; 모르타르 조성물의 외면에 도포되는 코팅 조성물;을 포함하며, 모르타르 조성물은 결합재 25~45 중량%; 무수석고 2.0~13 중량%; 실리카흄 1.0~7.0 중량%; 혼화제 0.1~2.0 중량%; 골재 40~70 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 모르타르 조성물은 노후된 콘크리트 구조물의 손상된 단면을 복구함과 아울러, 성능을 부여해서 공극을 최소화하며, 손상된 콘크리트와 단면복구재의 부착력을 확보할 수 있을 뿐 아니라, 입자간의 치밀성을 높여서 수밀성을 향상시키고, 외부에서 침투하는 수분을 억제하는 기능을 발휘한다.
특히, 산성비, 정밀화학공장에서 배출되는 강산성의 배출물이 보수된 모르타르 표면을 침식시켜서 모르타르의 표면 침식 및 박리로 인한 하자를 최소화 할 수 있으며, 이를 통해 콘크리트 구조물 보수후에도 구조물의 내구성을 증진시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 모르타르 조성물은 시공성이 우수하고, 체적의 안정성 및 내구성이 우수하다는 장점이 있다.
한편, 코팅재 조성물은 위의 모르타르 조성물이 타설, 양생된 후 그 외면에 도포되는 것으로서, 모르타르 조성물의 중성화 방지 및 외부로부터 침투하는 불순물의 이동을 방지하는 기능을 하는 마감 보호재라 할 수 있다.
이러한 코팅재 조성물은 후술하는 바와 같이 아크릴 수지, 혼화제 및 채움재가 주성분으로 이루어진 유기질과 무기질이 혼합된 복합재료이다.
이와 같은 유,무기계 아크릴 코팅재는 부착력이 우수하고, 외부로부터 침입하는 열화인자를 효과적으로 막아주는 역할을 한다.
더불어, 코팅재 조성물을 통해 수려한 미관성을 확보할 수 있다는 장점이 있다.
이와 같이, 본 발명의 콘크리트 보수 조성물은 모르타르 조성물과 코팅재 조성물을 통한 효과 극대화로 인하여, 강한 산성을 배출하는 하수종말 처리장, 정밀 화학플랜트 등의 열악한 환경에 노출된 경우에 보수효과가 우수하며, 콘크리트 구조물의 수명을 연장시킬 수 있다는 장점이 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 보수 조성물 중, 모르타르 조성물은 결합재 25~45 중량%; 무수석고 2.0~13 중량%; 실리카흄 1.0~7.0 중량%; 혼화제 0.1~2.0 중량%; 골재 40~70 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
표 1은 위의 성분 배합비를 나타낸 것이다.
Figure 112015004142270-pat00001
위의 모르타르 조성물은 모르타르 내부에 조직을 치밀하게 하고, 공극을 메워서 외부에서 친입하는 열화인자로부터 보호하는 역할을 한다.
특히, 강한 산성에 약한 수화물인 Ca(OH)2 및 C-S-H의 생성양을 최소화해서, 모르타르 표면의 침식을 최소화하고, 표면의 치밀도를 높여서 내부로 침입하는 것을 근본적으로 방지할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 모르타르 조성물을 타설함으로써, 산에 대한 저항성이 현저히 높아서, 보수 후에도 하자를 최소화할 수 있고, 내화학성이 우수해서 구조물의 수명을 연장할 수 있다는 장점이 있다.
모르타르 조성물의 구성 성분 중, 결합재는 시멘트 및 알루미나 시멘트가 동등한 비율로 혼입된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
시멘트와 알루미나 시멘트는 Al2O3, Fe2O3, SiO2, CaO로 구성되여 있으며, 특히 알루미나 시멘트는 Al2O3을 30.0`50.0%을 포함하고, Blaine 이 2,000~3,500 cm2/g 인 것을 사용하는 것을 특징으로 한다.
수화반응은 하기 수학식 1과 같다.
Figure 112015004142270-pat00002
일반적으로 콘크리트는 pH가 6.5까지 손상을 입고, pH가 4.5에서 pH가 5.5사이에서 심하게 손상을 입게 된다.
이러한 환경은 산성비, 기름탱크등에서 다양하게 발생할 수 있다. 이러한 산성환경에서는 시멘트 수화물인 Ca(OH)2, C-S-H가 심하게 공격을 받아서, 손상을 입게되고, 골재도 일부 침식을 하게 된다.
따라서 이러한 산성의 공격으로부터 콘크리트를 보호하기 위해서, 본 발명에서는 알루미나 시멘트를 혼입해서 시멘트 양을 줄이고, 알루미나 시멘트의 수화물인 C3AH6 + 4Al(OH)3을 생성시켜서 모르타르 표면의 입자를 치밀하게 하고, 실리카흄의 포졸란 반응을 유도해서 모르타르내의 공극을 최소화해서 외부로부터 친입하는 산성 입자의 친입을 최소화하는 것이다.
본 발명에서 결합재를 25~45 중량% 혼입하도록 한정한 것은 중량비가 25 중량% 미만일 경우, 결합력이 저하되어 골재분리가 일어난다는 문제점이 있기 때문이다.
또한, 결합재의 중량비가 45 중량%를 초과할 경우, 원자재 값이 상승하고, 점성이 높아서 시공성이 현저히 떨어진다는 문제점이 있기 때문이다.
특히, 알루미나 시멘트는 원가가 보통 시멘트에 비해서 현저히 높으며, 조기강도 및 팽창과 밀접한 관계가 있기 때문에 사용하는 양의 제한이 필수적이고, 특히 알루미나 시멘트는 산성에 강한 특징을 지니고 있다.
따라서, 사용량이 적으면 강한 산성에 대한 저항력이 현저히 떨어지므로, 사용량에 대한 제한이 필수적이다.
무수석고는 2~13 중량%를 혼입하는 것이 바람직한데, 2 중량% 미만일 경우 팽창력이 저하되어 건조수축으로 인한 수축량을 충분히 보상하지 못하고, 13 중량%를 초과할 경우, 팽창량이 수축량보다 커져서 보수 모르타르 내부에 응력이 증가함으로, 균열 발생의 원인이 될 수 있기 때문이다.
또한, 알루미나 시멘트도 유사한 기능을 가지고 있으므로, 적절한 양의 혼입이 모르타르 조성물의 균열 발생 원인을 줄일 수 있다.
실리카흄은 1~7 중량%를 혼입하는 것이 바람직한데, 실리카흄은 입자의 크기가 작기 때문에 모르타르 조성물 내에 생성된 미세한 공극을 메우는 역할을 하게 된다.
실리카흄도 슬래그와 플라이애쉬와 같은 포졸란 재료로서 추가적인 수화 반응을 일으키는 역할을 하지만, 특히 포졸란 반응성이 우수해서 보다 치밀한 내부구조를 만들어 수밀성을 크게 향상시킨다.
혼화제는 유동화제, 소포제, 증점제, 촉진제, 지연제를 사용할 수 있다.
혼화제 중량 대비, 유동화제 0.05~1.0 중량부; 소포제 0.05~0.5 중량부; 증점제 0.05~0.5 중량부; 촉진제 0.05~0.5 중량부; 지연제 0.05~0.5 중량부;를 포함하는 것이 바람직하다.
유동화제인 멜라민은 내산성 모르타르의 유동성을 확보하고, 타설시에 시공성을 향상시키는 역할을 한다.
또한, 보수 모르타르 조성물을 물과 배합시 물의 사용량을 줄여줌으로써 강도 증진 및 내구성 증진에 기여하게 된다.
이때 멜라민계 유동화제의 사용량이 0.05 중량부 미만일 경우에는, 유동화 효과가 감소되면서 감수 효과가 저하되고, 1.0 중량부를 초과하면 보수모르타르의 플로우치가 높아지고, 골재분리의 원인이 될 수 있다.
소포제, 증점제, 촉진제, 지연제는 대기온도의 변화와 시공조건에 따라서 0.05~0.5 중량부의 범위내에서 사용한다.
상기 골재는 표준사를 사용한다.
이때, 상기 골재는 5호사 및 6호사를 혼합하여 사용할 수 있으며, 골재 40~70 중량%로 배합될 수 있다.
골재는 외부의 기온변화에 따른 체적 변화를 최소화 시키고, 모르타르 조성물의 균일성을 유지함으로서 강도 및 내구성을 향상시키는 역할을 한다.
본 발명은 모르타르 조성물의 타설 이후, 추가적으로 발생할 수 있는 하자인 철근부식을 방지하기 위해서 보수후에 모르타르 조성물의 중성화를 일으킬 수 있는 COx 가스의 친입을 방지하기 위해서 코팅재 조성물을 도포한다.
이러한 코팅 조성물은 아크릴 수지 20.0~50.0 중량%; 채움재 30~60 중량%; 혼화제 4.0~20 중량%; 안료 1.0~5.0 중량%; 물 15~30 중량%;를 포함하는 것이 바람직하다.
Figure 112015004142270-pat00003
표 2에 나타낸 바와 같이, 아크릴 수지를 20~50 중량% 혼입하는 이유는, 20 중량% 미만일 경우 결합력이 저하되어 재료분리가 발생하는 문제점이 있고, 50 중량%보다 많이 투입될 경우, 응집력이 높아져서 작업성이 저하되고, 경제성이 현저히 떨어지는 문제점이 있기 때문이다.
채움재는 탄산칼슘으로 형성된 것을 사용하는데, 탄산칼슘은 코팅재가 건조하면서 발생할 수 있는 체적변화에 능동적으로 대처할 수 있다.
채움재가 40.0 중량% 미만으로 투입될 경우, 체적변화에 대해서 민감하게 작용해서 표면 균열이 발생할 가능성이 높고, 60.0 중량% 보다 많이 투입될 경우, 품질이 현저히 떨어질 수 있는 문제점이 있다.
혼화제는 증점제, 소포제, 방부제, 분산제, 내한제, 조막제를 포함하여 구성된다.
혼화제 중량대비, 증점제 0.1~0.9 중량부; 소포제 0.1~0.5 중량부; 방부제 0.1~0.5 중량부; 분산제 0.1~3.0 중량부; 내한제 1.0~3.0 중량부; 조막제 1.0~5.0 중량부;를 포함하는 것이 바람직하다.
Figure 112015004142270-pat00004
위의 구성성분 중, 증점제는 코팅재의 응집력을 향상시키는 기능을 하고, 소포제는 코팅재의 기포발생을 억제하여 강도 및 내구성을 향상시키는 기능을 한다.
방부제는 코팅재가 시간이 경과할 수록 발생할 수 있는 내구성 저하를 방지하는 기능을 하고, 분산제는 코팅재의 작업성을 향상시키고, 내구성을 증진시키는 기능을 한다.
내한제는 코팅재의 동결융해 저항성을 향상시키기 위해 사용하고, 조막제는 코팅재의 도막 형상을 유지하기 위하여 혼입하는 것이다.
추가적으로 현장에서 요구하는 표면의 색깔을 유지하여 미관성을 향상시키기 위하여 안료를 3~7 중량% 더 혼입하는 것이 바람직하다.
위와 같은 배합비로 생산되는 코팅 조성물의 코팅 두께는 일반적으로 0.2mm~0.6mm를 유지하며, 부착강도가 1.5MPa 이상으로서 모르타르 조성물과 접착력을 지속적으로 유지할 수 있다.
코팅 조성물은 외부에서 들어오는 열화인자를 차단하고, 미관을 수려하게 유지하는 것을 목적으로 한다.
특히, COx 가스의 침입을 방지해서 콘크리트 구조물 표면의 중성화를 방지하고, 수명을 연장시키는 역할을 한다.
본 발명의 콘크리트 구조물의 보수 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법은 다음과 같은 공정으로 이루어진다(도 2).
먼저, 모르타르 조성물을 제조하는 제조단계가 이루어진다.
상기 제조단계는 분말형태로 형성된 모르타르 조성물 및 배합수를 믹서기에 투입한 후, 상호 배합하는 단계와, 배합하여 형성된 모르타르 조성물을 믹서기로부터 호퍼로 배출한 후, 이송 펌프를 통해서 펌프로 이동하는 단계로 구성된다.
도 3은 본 발명의 모르타르 조성물의 타설장비를 도시한 것으로서, 믹서기, 모터, 펌핑장치, 호스와 노즐로 구성되어 있다.
여기서, 믹서기는 믹서, 모터, 펌핑장치, 호스 와 노즐로 구성되여 있으며, 믹서기는 모르타르 조성물과 배합수가 서로 잘 혼합될 수 있도록 강제식 믹서를 이용하는 것이 바람직하다.
펌핑 장치는 믹서기에서 이송된 모르타르 조성물을 노즐로 전달할 수 있도록 펌프에서 강한 압력으로 모르타르 조성물을 밀어내면서, 노즐을 통해서 보수면에 도포될 수 있도록 하는 기능을 한다.
또한, 믹서기는 저속은 60-70 RPM 사이로, 고속은 100-130 RPM 사이로 믹싱이 가능한 것을 사용하며, 믹서기에서 배출된 모르타르 조성물은 호퍼 와 이송펌프를 통해서 펌프 샤프트로 이동한다.
도 4는 믹서기를 확대하여 도시한 것으로서, 믹서기 밑면에 설치된 모터는 기존의 타설장비에 설치된 모터와 달리 믹싱 속도 조절이 가능하도록 하였다.
종래의 믹서는 저속으로만 믹싱이 가능하기 때문에 모르타르의 믹싱 시에 믹싱 시간이 오래 걸리고, 충분한 혼합이 이루어지지 않아서 강도 및 내구성이 저하 문제가 종종 제기되었다.
특히, 현장에서는 바쁜 일정과 다양한 현장 여건으로 믹싱이 충분히 이루어지지 않는다는 단점이 있다.
본 발명에서는 현장의 여건을 충분히 반영하고, 믹싱시간을 줄이기 위하여 고속으로 믹싱이 가능하게 하여서 믹싱시간을 줄일 수 있도록 하였다.
그리고 현장 여건이 양호한 경우에는 믹싱을 저속과 고속을 적절히 배합해서, 내산성 모르타르의 강도 및 내구성을 향상 시킬 수 있도록 하였다.
또한 믹싱이 과도하게 이루어져서 골재분리가 일어나거나, 믹싱이 부족해서 보수모르타르가 골고루 믹싱이 이루어지지 않는 것을 배제할 수 있도록 하였다.
믹서기는 4개의 믹싱샤프트로 구성되어 있으며, 믹싱의 끝단 모양은 주걱모양으로서, 믹싱이 전체적으로 골고루 혼합될 수 있도록 하였다.
그리고 믹싱 도중에 가장자리로 흩어진 모르타르가 벽면 쪽으로 이동해서 믹서의 벽면에 붙은 모르타르를 완전히 제거할 수 있도록 하였다.
따라서 믹서기내에 설치된 믹싱샤프트는 믹서기 외부에 설치된 발전기에서 발생시킨 전기를 이용해서 믹서의 중심축을 회전시켜서 모르타르가 믹서기 내에서 효율적으로 혼합되고, 믹서기 벽면에 남는 모르타르를 최소화해서, 재료의 손실을 줄이는 역할을 하는 것이다.
상기 믹싱단계는 믹서기에 의해 모르타르 조성물을 배합수를 교반하여 모르타르 조성물을 제조하는 단계로, 믹서기내에서 모르타르 및 배합수가 믹싱샤프트에 의해 교반되어서 모르타르 조성물이 제조된다.
호퍼로 배출된 내산성 모르타르가 호스를 통해서 노즐로 이동하는 단계는 믹서기에서 배출된 모르타르 조성물을 호퍼를 통해서 펌프로 이동하고, 펌프 내부에 설치된 샤프트가 모르타르 조성물을 강하게 밀어내는 것으로, 이때에 압력이 발생하는데, 압력이 15-25Bar가 생성되면서 모르타르 조성물을 호스로 밀어내고, 노즐을 통과한 모르타르 조성물이 보수면에 타설될 수 있도록 충분한 힘을 제공하는 단계를 의미한다.
이와 같은 제조단계 이후, 콘크리트 구조물의 손상영역에 모르타르 조성물을 타설하는 모르타르 조성물 타설단계가 이루어진다.
타설한 모르타르 조성물을 양생 한 후, 외면에 코팅 조성물을 도포하는 코팅 조성물 도포단계가 이루어진다.
이하, 본 발명의 효과를 알아보기 위한 실험예에 관하여 설명한다.
표 4는 본 발명의모르타르 조성물의 압축강도의 변화를 표시한 것으로, 첫 번째 압축강도 결과는 믹서기의 믹싱속도를 저속으로 90초 동안만 돌려서 믹싱을 한 후에 수거해서 압축강도 시험을 한 결과이고, 두번째 결과는 저속으로 60초간 믹싱한 후에 고속으로 60초간 다시 믹싱한 후에 시험결과를 도시한 것이다.
여기서, 저속은 60~70RPM 사이이고, 고속은 100~130RPM 사이이다.
Figure 112015004142270-pat00005
종래에 많이 사용하고 있는 저속믹서는 믹싱후에 충분한 혼합이 이루지지 않아서, 골재와 시멘트 페이스트가 충분히 혼합되지 않은 것을 유관으로 확인 할 수 있으며, 특히 믹싱 시간이 줄어들면, 이러한 현상이 뚜렷이 나타나는 것을 볼 수 있다.
그러나 저속과 고속을 이용해서 충분히 믹싱하면, 시멘트 페이스트가 골재와 잘 혼합되고, 유동성이 좋아지는 것을 플로우 시험을 통해서 확인 할 수 있다.
또한, 응결시험에서는 저속과 고속을 이용해서 배합한 모르타르 조성물의 초결 및 종결이 다소 지연되는 것으로 확인 되었으나, 큰 차이가 없는 것으로 나타났다.
그러나 압축강도에서는 저속과 고속을 혼합한 믹싱 방식이 저속으로 하는 방법보다 1MPa가 높은 결과를 보여주고 있다.
따라서 믹서기의 기능을 향상시킨 본 발명은 모르타르 조성물은 기존에 현장에서 사용하는 믹싱 방법에 비해서 시공성 및 물성치가 우수한 것을 알 수 있다.
표 5는 본 발명에서 제시하는 배합비를 이용해서 제조한 내산성 모르타르에 대한 역학적 특성을 비교한 것이며, 표 6은 그 결과를 나타낸 것이다.
Figure 112015004142270-pat00006
Figure 112015004142270-pat00007
표 6에 기준항목에는 현재 현장에서 사용하고 있는 KS F 4042 기준을 제시한 것으로, 본 발명에서 제시한 모르타르 조성물의 물성치는 시멘트와 알루미나 시멘트의 함량에 따라서 압축강도 및 휨강도가 다소 다른 차이점을 알 수 있다.
알루미나 시멘트의 함량이 높아지면 조기강도가 다소 증가하는 것을 알 수 있다.
그러나 28일 강도는 거의 차이가 없는 것으로 확인되었다.
부착강도는 오히려 알루미나 시멘트의 양이 증가 할수록 감소하는 것을 알 수 있다.
모르타르 조성물의 내구성과 밀접한 관계가 있는 물 흡수성 시험에서는 알루미나 시멘트가 증가하면 감소하고, 알루미나 시멘트 양이 감소할수록 증가하는 것을 알 수 있다.
KS F 4042 기준에서 제시한 0.5(kg/m2h0.5) 이하보다 물흡수계수는 100%가 낮은 것을 알 수 있다.
본 발명의 핵심기술인 내산성 시험에서는 결합재 중에서 알루미나 시멘트의 혼입량이 결합재의 27%(실시예 1)인 경우에는 산성에 대한 저항성이 현저히 떨어지지만, 알루미나 시멘트의 혼입량이 결합재의 50%(실시 예 3)에 이르면 산성에 대한 저항성이 향상되는 것을 알 수 있다. 특히 알루미나 시멘트의 양이 많아질수록 산성에 대한 저항성이 높아지지만, 압축강도는 다소 떨어지는 것을 알 수 있다.
따라서 본 발명에서 개발한 내산성 모르타르는 기존 모르타르에 비해서 역학적 특성 및 내구성이 우수하고, 산성에 대한 저항성이 우수한 것을 알 수 있다.
표 7은 본 발명의 코팅재 조성물의 배합비를 나타낸 것이며, 이러한 배합비에 대한 역학적 특성을 측정하였다.
그 결과는 표 8에 나타낸 바와 같다.
Figure 112015004142270-pat00008
Figure 112015004142270-pat00009
표 8은 코팅재 조성물을 KS F 4936을 따라서 시험을 수행하고, 시험결과를 표시한 것이고, 아크릴 에멀젼의 양이 많아질수록 부착강도가 다소 증가하고, 내구성도 우수해 지는 것을 알 수 있다.
부착강도는 1.5(N/mm2)으로서 상당히 우수하고, 특히 열악한 환경에서도 부착강도를 유지하는 것을 알 수 있다.
그리고 열악한 환경에서도 균열 대응성도 우수해서 균열이 발생하지 않은 것으로 나타났다.
그러나 아크릴 에멀젼의 양이 20% 이하로 떨어지면 부착강도 및 내구성이 저하되고, 특히 균열에 대한 대응성이 떨어져서 표면에 잔균열이 발생하는 것을 알 수 있다.
중성화 저항성 시험에서는 에멜젼의 양과 관계없이 중성화가 이루어지지 않는 것으로 조사되었다.
따라서 아크릴 에멀젼의 양이 20%이상이면, 코팅재는 열악한 환경에서도 부착력을 유지하고, 내구성이 우수한 것으로 규명되었다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

Claims (9)

  1. 콘크리트 구조물의 손상영역에 타설되는 모르타르 조성물;
    상기 모르타르 조성물의 외면에 도포되는 코팅 조성물;을
    포함하며,
    상기 모르타르 조성물은
    결합재 25~45 중량%;
    무수석고 2.0~13 중량%;
    실리카흄 1.0~7.0 중량%;
    혼화제 0.1~2.0 중량%;
    골재 40~70 중량%;를
    포함하고,
    상기 코팅 조성물은
    아크릴 수지 20.0~50.0 중량%;
    탄산칼슘으로 형성된 채움재 30~60 중량%;
    혼화제 4.0~20 중량%;
    안료 1.0~5.0 중량%;
    물 15~30 중량%;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수 조성물.
    는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 결합재는
    시멘트 및 알루미나 시멘트가 서로 동일한 중량 비율로 혼입된 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 모르타르 조성물의 혼화제는
    상기 혼화제 중량 대비,
    유동화제 0.05~1.0 중량부;
    소포제 0.05~0.5 중량부;
    증점제 0.05~0.5 중량부;
    촉진제 0.05~0.5 중량부;
    지연제 0.05~0.5 중량부;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수 조성물.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 코팅 조성물의 혼화제는
    상기 혼화제 중량대비,
    증점제 0.1~0.9 중량부;
    소포제 0.1~0.5 중량부;
    방부제 0.1~0.5 중량부;
    분산제 0.1~3.0 중량부;
    내한제 1.0~3.0 중량부;
    조막제 1.0~5.0 중량부;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수 조성물.
  7. 제 1항, 제 2항, 제 3항 및 제 6항 중 어느 한 항의 콘크리트 구조물의 보수 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법으로서,
    상기 모르타르 조성물을 제조하는 제조단계;
    상기 콘크리트 구조물의 손상영역에 상기 모르타르 조성물을 타설하는 모르타르 조성물 타설단계;
    상기 타설한 모르타르 조성물을 양생 한 후, 외면에 상기 코팅 조성물을 도포하는 코팅 조성물 도포단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수공법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제조단계는
    분말형태로 형성된 모르타르 조성물 및 배합수를 믹서기에 투입한 후, 상호 배합하는 단계;
    배합하여 형성된 상기 모르타르 조성물을 상기 믹서기로부터 호퍼로 배출한 후, 이송 펌프를 통해서 펌프로 이동하는 단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수공법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 믹서기는
    하부에 설치되어 믹싱 속도를 조절하는 모터;가 구비된 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수공법.
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