KR101625411B1

KR101625411B1 - 콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수 보강 공법

Info

Publication number: KR101625411B1
Application number: KR1020160008620A
Authority: KR
Inventors: 문정호
Original assignee: 주식회사 유버스; 주식회사 정담건설
Priority date: 2016-01-25
Filing date: 2016-01-25
Publication date: 2016-05-30
Anticipated expiration: 2036-01-25

Abstract

본 발명은 콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물, 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수 보강 시공 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 열화된 콘크리트 구조물의 손상 부분을 보수 보강함에 있어 내구성과 접착 강도를 향상시켜 보수 보강 효과를 장기간 유지하는 동시에 단시간에 보수 보강 공사를 안정적으로 완료할 수 있어 경제성도 우수하고, 오염 발생과 곰팡이 균의 서식을 억제할 수 있으며, 내후성과 표면강도 및 내수성이 우수하고 동결 융해에 대한 저항성이 우수한 특징을 갖는 콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수 보강 공법을 제공한다.

Description

콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수 보강 공법{Mortar composition for repairing and reinforcing concrete structures, and method of repairing and reinforcing concrete structures using the same}

본 발명은 콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수 보강 공법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 열화된 콘크리트 구조물의 손상 부분을 보수 보강함에 있어 내구성과 접착 강도를 향상시켜 보수 보강 효과를 장기간 유지하는 동시에 단시간에 보수 보강 공사를 안정적으로 완료할 수 있어 경제성도 우수하고, 오염 발생과 곰팡이 균의 서식을 억제할 수 있으며, 내후성과 표면강도 및 내수성이 우수하고 동결 융해에 대한 저항성이 우수한 특징을 갖는 콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수 보강 공법에 관한 것이다.

콘크리트 구조물은 건설 후 각종 자연 또는 인위적 작용을 받아 사용 연수에 따라 물리적, 화학적 변형으로 인하여 물리적인 성능이 저하된다. 특히, 최근 들어 건설 구조물의 안전성 및 성능의 확보 측면에서 보수를 실시하여 안전성 및 기능성을 회복시키고자 하는 노력이 증가하고 있다. 이러한 건설 구조물의 노후화 현상이 가속화될 경우 철근부식, 동결융해, 탄산화 현상 등에 의한 팽창 압력으로 인하여 구조체 즉, 콘크리트에서의 단면 결손을 초래하게 되어 미관상, 구조 내력상, 기능적인 측면에서 안전에 위험을 초래할 수 있는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 철근 콘크리트 구조물의 안정성 및 성능 확보를 위해서는 열화 초기에 보수 보강을 실시하여 더 이상의 열화 진행을 억제하고 내구성능을 향상시킬 필요가 있다.

콘크리트 구조물의 보수 보강은 콘크리트의 열화, 강재의 부식, 기타의 원인에 의해 구조물 단면의 박리나 탈락 등의 열화 인자를 포함하는 콘크리트 부분을 제거한 후 단면을 원래의 성능 및 형태로 복원하기 위해 단면 복구 재료를 충진하거나 뿜칠 시공을 하여 보수를 실시하는 것이 일반적이다.

한편, 콘크리트 구조물을 보강하기 위해서는 보수 보강용 모르타르 조성물의 내구성, 접착강도 및 속경성 등의 물성이 요구되며, 또한 재료의 경제적인 문제도 중요한 팩터가 된다.

대한민국 등록특허 제10-0999354호에서는 인조대리석 폐분말과 시멘트 슬러지, 인산부산이수석고 또는 배연탈황이수석고를 활용하여 제조한 속경시멘트와 알파형 반수석고를 이용하여 수축 팽창율을 낮추고 제품의 신속 경화를 유도하여 속경성과 작업의 신속성 및 경제성을 확보할 수 있는 콘크리트 구조물의 보수 보강용 모르타르를 제안하였다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-1528120호에서는 손상된 콘크리트 구조물을 보수 보강함에 있어 휨강도, 인장강도 및 압축강도 등 물리적 특성을 높게 유지할 수 있도록 하면서, 콘크리트 구조물과의 부착성능이 우수하고, 내화학성 및 방수성도 우수한 동시에, 염해에 대한 내성과 방사능 차폐성능도 우수하고, 특히 장기 저장시에도 경화되지 않아 보관 안정성이 우수하고, 각 성분들이 분리되어 있다가 사용 직전에 혼합되어 사용되므로 사용 기간이 제한되는 문제가 없고 현장에서의 사용이 편리하며, 자재 손실과 환경 오염이 방지될 수 있는 특성을 갖는 콘크리트 구조물 보수 보강제 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수 보강 공법을 제안하였다.

그러나, 이 특허에 제안된 모르타르 조성물은 속경성과 작업성, 경제성 면에서는 우수하나 시공 대상 콘크리트면과의 접착 강도 및 내구성 면에서 다소 부족하여 추가 보완의 필요성이 있었으며, 특히 오염 발생과 곰팡이 균의 서식을 억제할 수 있는 기능과, 내후성과 표면강도 및 내수성을 향상하고 동결 융해에 대한 저항성을 향상시킬 수 있는 기술에 대한 추가 개선의 필요성이 큰 상황이었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 제안된 기술의 한계점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 손상된 콘크리트 구조물을 보수 보강함에 있어 휨강도, 인장강도 및 압축강도 등 물리적 특성을 높게 유지할 수 있도록 하면서, 단시간에 경화가 완료되어 작업성과 사용성도 매우 우수한 동시에, 초기 강도 확보가 가능하고, 동결융해 및 염해에 대한 내성도 우수하여 장기 내구성이 우수하며, 장기 저장시에도 경화되지 않아 보관 안정성이 우수하고, 현장에서의 사용이 편리하며, 특히 오염 발생과 곰팡이 균의 서식을 억제할 수 있고, 내후성과 표면강도 및 내수성이 우수하며 동결 융해에 대한 저항성이 우수한 특징을 갖는 콘크리트 구조물 보수 보강 공법을 제공하고자 한다.

상술한 과제의 해결 수단으로서 본 발명은,

A. 손상된 콘크리트 구조물의 시공 대상면을 치핑하여 손상되지 않은 부분이 나올 때까지 단면을 다듬는 단계;

B. 상기 다듬어진 시공 대상면에 알칼리 회복제를 도포하는 단계로서,

상기 알칼리 회복제는 규산칼륨 10~50 중량%, 수성 아크릴계 에멀젼 10~40 중량%, 칼륨메틸실리코네이트 0.1~5 중량%, 바인더 수지 0.1~5 중량% 및 3-아이오도-2-프로페닐 부틸 카바메이트 0.1~10 중량% 및 잔량의 물을 혼합한 것을 사용하여 콘크리트의 표면에 도포하는 단계;

C. 상기 알칼리 회복제가 도포된 표면에 콘크리트 구조물 단면 보수 보강용 모르타르를 도포하는 단계로서,

상기 콘크리트 구조물 단면 보수 보강용 모르타르는

(1) 시멘트 100 중량부에 대하여, 클링커 0.5 내지 10 중량부, 플라스터 0.5 내지 10 중량부, 폐유리분말 1~10 중량부, 인산 무수석고 0.5 내지 10 중량부, 실리카퓸 0.1 내지 5 중량부, 플라이애쉬 0.01 내지 5 중량부, 석회석 0.5 내지 10 중량부, 고로슬래그 1 내지 20 중량부, 하소포졸라나 0.01 내지 10 중량부 및 마이크로실리카 0.01 내지 10 중량부를 포함하는 제1분말 성분 10~70 중량%; 및 규산질계 방수제 2 ~ 7 중량부, CSA계 팽창재 5 ~ 10 중량부, 점도증강제 0.05 ~ 0.2 중량부, 유동화제 0.3 ~ 1.1 중량부, 경화촉진제 0.5 ~ 1.0 중량부, 지연제 0.1 ~ 0.4 중량부 및 규사 42 ~ 64 중량부를 포함하는 제2분말 성분 30~90 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 분체 성분 100 중량부,

(2) EVA(Ethylene-vinyl acetate) 수지, NR(Natural rubber) 수지, NBR(Natural rubber-Butadiene rubber) 수지 및 SBR(Styrene-Butadiene Rubber) 수지 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 고무 수지에 카본블랙 및 섬유를 혼합하여 얻어진 개질 라텍스 성분 1~20 중량부,

(3) 메틸메타아크릴레이트 1 내지 7 중량부, 스티렌모노머 5 내지 20 중량부, 노말부틸아크릴레이트 1 내지 10 중량부, 메틸아크릴레이트 0.1 내지 10 중량부, 이소보닐아크릴레이트 0.1 내지 10 중량부, 개시제 0.05 내지 5 중량부 및 유화제 0.05 내지 5 중량부를 포함하는 액상 성분 1~20 중량부,

(4) 친수성 폴리비닐알코올 단섬유 성분 1~10 중량부 및

(5) 방부제, 소포제, 습윤제의 혼합물로 이루어진 첨가제 성분 1~5 중량부를 혼합하여 제조되는 속경성 결합제 조성물 100 중량부를 기준으로 충전재 100~200 중량부 및 골재 100~250 중량부를 물과 혼합하여 얻어지는 콘크리트 구조물 단면 보수보강용 모르타르 조성물을 도포하는 단계;

D. 상기 도포된 콘크리트 구조물 단면 보수 보강용 모르타르가 양생된 후에 그 표면에 프라이머제를 도포하는 단계; 및

E. 상기 도포된 프라이머제가 건조된 후에 그 표면에 중성화 및 염해 방지 표면 보호제를 도포하는 단계로서,

상기 중성화 및 염화 방지 표면 보호제는

a)다가 알코올과 다염기산을 축합반응하되 가드너 버블점도 N ~ 0 , 산가 5 ~ 20 ㎜KOH/g에서 반응 종결 후 냉각하여 중간체를 제조하고,

b)상기 제조되는 중간체와 폴리아민을 반응시켜 아민 변성 불포화폴리에스테르 수지를 제조하며,

c)상기 제조되는 아민 변성 불포화폴리에스테르수지를 디펜타에리트리톨폴리아크릴레이트 및 트리메틸올프로판트리아크릴레이트와 중합하여 변성 불포화 폴리에스테르 수지를 제조하고,

d)상기 제조되는 변성 불포화 폴리에스테르 수지와 가교성 모노머 및 첨가제를 60~70:1~20:15~25의 중량비로 혼합하여 얻어지는 도료 조성물을 이용하여 도포하는 단계;

를 포함하는 콘크리트 구조물 보수 보강 공법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 B단계에서 사용되는 규산칼륨은 SiO₂ 와 K₂O의 몰비가 1:2.8~3.4이고 고형분 함량이 30~40 중량%이며, pH 10~12인 것을 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 C단계의 (1)에 따른 하소포졸라나는 천연 포졸라나 100 중량부에 칼슘 1~20 중량부를 혼합한 혼합물을 1000~1200℃에서 0.5~1 시간 동안 소성한 후 평균입도가 10~20 μm가 되도록 분쇄한 것을 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 C단계에서 콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물을 도포시 스프레이 또는 흙손을 이용하여 1차 타설시 5~15 mm, 2차 및 3차 타설시 20~50 mm 및 최종 타설시 5~15 mm 두께로 시공 및 미장하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 청구항 1에 있어서, 상기 E단계의 d)에서 사용되는 가교성 모노머는 스틸렌, 아크릴로니트릴, 아크릴이미드, 디아세톤아크릴이미드, 메틸아크릴레이트, 부틸메타아크릴레이트, 라우릴메타아크릴레이트, 아크릴산, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레트, 에틸메타아크릴레이트, 글리시딜메타아크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타아크릴레이트, 2-하이드록시에틸아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 및 하이드록시프로필아크릴레이트 중에서 선택되는 1종 또는 그 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 열화된 콘크리트 구조물의 손상 부분을 보수 보강함에 있어 항균성 알칼리 회복제를 사용함으로써 콘크리트 표면을 강화하고 콘크리트 내부의 수밀성을 높여 콘크리트 표면에서의 성능개선을 유도하고 조직을 치밀하게 하여 콘크리트 중성화 반응을 억제할 수 있을 뿐만 아니라 곰팡이 균의 서식을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 모르타르 조성물에 아크릴계 혼합 수지를 사용하고 특히 시멘트에 클링커, 플라스터, 폐유리 분말, 인산 무수석고, 실라카퓸, 플라이애쉬, 석회석, 고로슬래그, 하소포졸라나 및 마이크로실리카를 포함한 분말 성분을 포함함으로써 휨강도, 인장강도 및 압축강도 등 물리적 특성이 매우 우수하고, 콘크리트 구조물과의 부착성능이 우수하며, 내화학성 및 방수성도 우수하고, 동결융해 및 염해에 대한 내성도 우수하며, 규산질계 방수제, CSA계 팽창제, 유동화제 등의 분말 성분을 사용함으로써 모르타르의 양생 속도를 향상시키고 방수 효과가 증대될 수 있다. 또한, 개질 라텍스 고무형 수지 성분을 포함함으로써 초기 강도 향상 효과가 획기적으로 증대될 수 있고, 단량체 성분과 개시제 성분 및 유화제를 사용하여 내부 구조를 더욱 치밀하게 함으로써 물성이 더욱 강화되며, 장기 보관 안정성도 우수하고, 특히 도포후 초기 강도 확보가 가능하여 작업 시간을 획기적으로 단축할 수 있으며, 콘크리트 구조물의 동결 융해 및 염해에 대한 저항성이 획기적으로 향상되어 보수 보강 효과가 장기간 유지될 수 있는 효과가 있다.

또한, 최종 단계로서 표면에 변성 불포화폴리에스테르 수지와 가교성 모노머로 이루어진 도료 조성물을 도포함으로써 내후성, 표면 경도 및 내수성을 증대시킬 수 있어 보수 보강 효과를 장기간 유지할 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 보수 보강 공법은

하기의 순서로 진행된다. 즉,

B. 상기 다듬어진 시공 대상면에 알칼리 회복제를 도포하는 단계;

C. 상기 알칼리 회복제가 도포된 표면에 콘크리트 구조물 단면 보수 보강용 모르타르를 도포하는 단계;

E. 상기 도포된 프라이머제가 건조된 후에 그 표면에 중성화 및 염해 방지 표면 보호제를 도포하는 단계;를 포함하여 구성된다.

먼저, 손상된 콘크리트 구조물의 시공 대상면을 치핑하여 손상되지 않은 부분이 나올 때까지 표면 또는 단면을 다듬는다. 즉, 손상된 콘크리트의 단면을 치핑 작업을 행하거나 고압 세척수를 분사하여 열화된 부분을 제거하여 다듬는 단계이다.

이어서, 다듬어진 콘크리트 구조물 단면의 시공 대상면에 알칼리 회복제를 도포한다.

본 발명에 따른 상기 알칼리 회복제는 규산칼륨 10~50 중량%, 수성 아크릴계 에멀젼 10~40 중량%, 칼륨메틸실리코네이트 0.1~5 중량%, 바인더 수지 0.1~5 중량% 및 3-아이오도-2-프로페닐 부틸 카바메이트 0.1~10 중량% 및 잔량의 물을 혼합한 것을 사용하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로는, 본 발명에 따른 알칼리 회복제는 규산칼륨 10~50 중량%, 불휘발분이 40 중량% 이상인 수성 아크릴계 에멀젼 10~40 중량%, 바인더 수지 0.1 ~ 5 중량%, 3-아이오도-2-프로페닐 부틸 카바메이트 0.1 ~ 10 중량%, 및 잔량의 물을 포함한다.

상기 규산칼륨은 콘크리트 내부에서 석회와 반응하여 가교 결합에 의해 규산칼륨실리케이트 수화물을 형성하며, 기계적 물성의 향상 및 내수성을 강화하는 역할을 하고, 염해 및 중성화 방지에 우수하며 대기 중에서 이산화탄소와의 반응이 적어 백화현상이 적고 탄산염을 거의 형성하지 않는다. 이 때, 규산칼륨은 SiO₂ 대비 K₂O 몰비가 1 : 2.8 ~ 1 : 3.4이며, 고형분 함량이 35 ~ 45 중량%, pH 10 ~ 12인 것이 바람직하다. 상기 고형분 함량은 40~45 중량%를 함유하는 것이 보다 바람직하며, 상기 범위 내의 규산칼륨을 사용 시 본 발명에 따른 수성 아크릴계 에멀젼, 바인더 수지, 칼륨메틸실리코네이트 및 3-아이오도-2-프로페닐 부틸 카바메이트와의 결합력을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 알칼리 회복제는 규산칼륨을 10~50 중량% 범위에서 포함한다. 상기 규산칼륨의 함량이 10중량% 미만이면 염해 또는 중성화 방지의 효과가 거의 없으며, 50중량%를 초과하면 콘크리트 표면의 강도가 저하되고 다른 조성물과의 결합력이 떨어질 수 있다.

본 발명에서 수성 아크릴계 에멀젼은 내수성을 부여하며, 콘크리트 표면에 침투하여 콘크리트 내의 공극을 충진시키며 수밀성을 향상시키는 역할을 하며, 콘크리트의 내구성, 강도 및 기계적 물성을 좋게 한다.

상기 수성 아크릴계 에멀젼은 조성물 내의 함량이 10~40중량%인 것이 바람직하다. 상기 함량이 10중량% 미만이면 콘크리트의 물성 향상 효과를 기대하기 어렵고, 40중량% 초과이면 내수성, 중성화 방지 및 방부 효과가 저하된다. 이 때, 사용되는 수성 아크릴계 에멀젼은 불휘발분의 함량이 40%이상이며, 점도가 상온에서 200cps, 무기계 강화제와의 상용성을 높일 수 있도록 pH 8이상인 알칼리 수용액인 것이 바람직하다.

본 발명의 알칼리 회복제는 바인더 수지를 0.1~5 중량%의 범위에서 포함한다.

상기 바인더 수지는 조성물 간의 결합력을 증진시키며 경시 경화가 가능하여, 콘크리트 내부의 기계적 강도 및 수밀성을 높이는 효과를 나타내게 한다.

본 발명에 따른 조성물이 바인더 수지의 첨가로 인해 내수성, 내화학성, 내마모성, 내구성 및 강도 등의 기계적 물성 및 항균성에 대한 향상을 동시에 나타낼 수 있도록 한 것이다.

본 발명의 바인더 수지는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 폴리디메틸실록산 수지, 페톨 수지, 폴리우레탄 수지, 아미노 수지, 폴리에스테르 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 칼륨메틸실리코네이트는 표면 강화 성분을 콘크리트 구조체 내부로 침투시켜주는 역할과 동시에 발수성을 부여하는 것으로, 바람직하게는 고형분 함량이 40~45 중량%이고, pH 12 ~ 14인 것이 좋다.

상기 칼륨메틸실리코네이트는 0.1~5 중량%의 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.1중량% 미만이면 발수성의 효과가 미미하며, 5중량%를 초과하면 상용성이 저하된다.

본 발명의 3-아이오도-2-프로페닐 부틸 카바메이트는 시멘트 및 각종 화학제품을 포함하는 콘크리트로 인해 각종 환경공해가 유발되는 것을 방지함과 동시에 인체에 유해한 균들을 억제하기 위한 것으로, 0.1~10중량%의 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.1 중량% 미만이면 항균성이 떨어져 콘크리트 표면에 발생하여 오염을 유발하고 인체의 건강을 위협하는 세균을 억제하는 효과가 미미하고, 상기 함량이 10 중량%를 초과하면 상용성이 떨어지게 된다.

본 발명은 상기에서 언급한 알칼리 회복제를 콘크리트 표면에 적용하여 콘크리트의 구조를 치밀하게 하고 중성화를 억제하며 성능을 개선하는 효과가 있다.

이어서, 상기 알칼리 회복제가 도포된 표면에 콘크리트 구조물 단면 보수 보강용 모르타르를 포설하고 양생한다.

본 발명에서 상기 콘크리트 구조물 단면 보수 보강용 모르타르는 속경성 결합제 조성물에 충전재 및 골재를 혼합하여 제조한다.

이 때 상기 속경성 결합제는 하기의 5가지 성분을 포함하여 구성된다. 즉,

(4) 친수성 폴리비닐알코올 단섬유 성분 1~10 중량부 및

(5) 방부제, 소포제, 습윤제의 혼합물로 이루어진 첨가제 성분 1~5 중량부를 혼합하여 구성된다.

이하에서는 상기 조성물의 주요 성분에 관하여 구체적으로 설명한다.

먼저, 본 발명에서 상기 분체 성분은 제1분말 성분과 제2분말 성분을 혼합하여 사용하며, 상기 제1분말 성분은 결합제의 역할을 하는 성분이고 상기 제2분말 성분은 상기 제1분말 성분의 성능을 향상시키기 위한 성분이다.

본 발명에 따른 상기 분체 성분의 제1분말 성분에 포함되는 시멘트는 초기 압축강도, 휨강도, 접착 강도 등의 강도를 증대시키고 경화시간을 단축하도록 조성된다. 구체적으로 상기 시멘트 성분은 일반 포틀랜트 시멘트를 사용할 수 있으며 그 외에 초속경시멘트, 알루미나 시멘트, 아윈계 시멘트 등을 혼합하여 사용할 수도 있다.

또한, 본 발명에서 상기 분체 성분의 제1분말 성분에 포함되는 상기 클링커(clinker)는 규산칼슘인 알라이트, 베라이트 및 세라이트 등으로 구성된다. 상기 클링커는 결합제와 물의 혼합을 촉진시키는 역할을 한다. 상기 클링커는 상기 제1분말 성분 중에 0.5 중량부 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 클링커의 함량이 0.5 중량부 미만인 경우는 결합제와 물의 혼합이 용이하지 않으며, 10 중량부를 초과하는 경우는 강도가 저하되는 문제가 있다.

또한, 본 발명에서 상기 분체 성분의 제1분말 성분에 포함되는 상기 플라스터(plaster)는 결합제에 포함된 성분이 물과 용이하게 혼합되도록 하는 역할을 한다. 상기 플라스터는 상기 제1분말 성분 중에 0.5 중량부 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 따라서, 상기 플라스터의 함량이 0.5 중량부 미만인 경우는 결합제에 포함된 다양한 성분이 물과 용이하게 혼합되기 어려운 문제가 있고, 10 중량부를 초과하는 경우는 강도 및 내화학성 등이 저하되는 문제가 있다.

또한, 본 발명에서 상기 분체 성분의 제1분말 성분에 포함되는 상기 폐유리분말은 화학성분 중 70% 이상이 잠재 수경성을 지닌 실리카 성분으로, 시멘트와의 수화 반응시 포졸란 작용이 활성화되어 결합성을 우수하게 하고 강도를 증진시키며 작업성 향상에 기여한다. 본 발명에서 상기 폐유리분말은 상기 제1분말 성분 중에 1 내지 10중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 폐유리분말의 함량이 1 중량부 미만이면 강도 증진 효과가 미미하고 10 중량부를 초과하면 작업성이 떨어지는 문제가 있다.

또한, 본 발명에서 상기 분체 성분의 제1분말 성분에 포함되는 상기 인산무수석고는 결합제를 물에 혼합시 점성을 증가시켜 부착성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 인산무수석고는 상기 제1분말 성분 중에 0.5 중량부 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 인산무수석고의 함량이 0.5 중량부 미만인 경우는 본 발명에 따른 모르타르의 점성 및 부착성이 저하되는 문제가 있으며, 10 중량부를 초과하는 경우는 강도가 낮아지는 문제가 있다.

또한, 본 발명에서 상기 분체 성분의 제1분말 성분에 포함되는 상기 실리카퓸(silica fume)은 비정질의 활성 실리카로서 평균입경이 0.15㎛ 정도이며, 완전 구형에 가까운 입자이다. 실리카퓸은 구상입자의 특성에 의해 결합제 입자 사이의 충진 효과에 의하여 방수성 및 내화학성을 향상시키며, 모르타르의 강도를 향상시키는 역할을 한다. 특히, 실리카퓸은 보수 보강제의 부착성능을 향상시키는 역할을 하기도 한다. 상기 실리카퓸은 상기 제1분말 성분 중에 0.1 중량부 내지 5 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 실리카퓸의 함량이 0.1 중량부 미만인 경우는 모르타르의 방수성 및 내화학성이 저하되고 강도가 낮아지는 문제가 있으며, 5 중량부를 초과하는 경우는 균열이 발생할 수 있는 문제가 있다.

또한, 본 발명에서 상기 분체 성분의 제1분말 성분에 포함되는 상기 플라이애쉬(fly ash)는 화력발전소 등 석탄을 연료로 사용하는 시설에서 석탄을 태우고 남은 성분들이 산화물 형태로 남아 산화 실리콘(SiO₂)나 산화 알루미늄(Al₂O₃) 성분의 미세한 먼지로 남은 것을 의미한다. 상기 플라이애쉬를 콘크리트에 혼합하여 사용하면 작업성이 개선되고 경화열이 낮아질 뿐만 아니라 장기적인 강도 및 수밀성이 향상되어 경제적이다. 상기 플라이애쉬는 상기 제1분말 성분 중에 0.01 중량부 내지 5 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 플라이애쉬의 함량이 0.01 미만인 경우는 모르타르의 부착성능이 저하되며, 5 중량부를 초과하는 경우는 내화학성이 저하되는 문제가 있다.

또한, 본 발명에서 상기 분체 성분의 제1분말 성분에 포함되는 상기 석회석은 본 발명에 따른 보수 보강제의 부착성을 보조적으로 향상시키는 역할을 한다. 상기 석회석은 상기 제1분말 성분 중에 0.5 중량부 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 석회석의 함량이 0.5 중량부 미만인 경우는 모르타르의 부착성 향상 효과가 저하되며, 10 중량부를 초과하는 경우는 내화학성이 저하되는 문제가 있다.

또한, 본 발명에서 상기 분체 성분의 제1분말 성분에 포함되는 상기 고로슬래그는 제철소 등에서 철강을 제조하는 과정에서 발생하는 부산물로서, 고로슬래그의 주성분은 알루미나 규산염이며, 이를 모르타르에 혼합하는 경우 경화과정에서 발생하는 열인 수화열을 낮추는 역할을 하며, 모르타르의 내구성 및 내화학성을 높이는 역할을 한다. 특히 고로슬래그는 투수성이 낮아 본 발명에 따른 모르타르의 방수성을 향상시키는 역할을 하고 동결융해 및 염해에 대한 저항성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 고로슬래그는 상기 제1분말 성분 중에 1 중량부 내지 20 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 슬래그의 함량이 1 중량부 미만인 경우는 모르타르의 내구성, 내화학성, 방수성, 동결융해 저항성 및 염해 저항성이 저하되는 문제가 있으며, 20 중량부를 초과하는 경우는 모르타르의 균열이 발생할 수 있고 무게가 증가하는 문제가 있다.

또한, 본 발명에서 상기 분체 성분의 제1분말 성분에 포함되는 상기 하소포졸라나(calcinated pozzolana)는 주로 세립인 적색의 화산성 흙으로 구성되어 있는 천연 포졸라나에 칼슘을 첨가하여 제조하며, 본 발명에 따른 모르타르의 방수성을 향상시키는 역할을 한다. 구체적으로 상기 하소포롤라나는 천연 포졸라나 100 중량부에 칼슘 1~20 중량부를 혼합한 혼합물을 1000~1200℃에서 0.5~1 시간 동안 소성한 후 평균입도가 10~20 μm가 되도록 분쇄한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 처리된 하소포졸라나는 모르타르에 적용시 조직의 치밀성을 향상시켜 방수성 및 강도를 증가시키는 역할을 한다. 상기 하소포졸라나는 상기 제1분말 성분 중에 0.01 중량부 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 하소포졸라나의 함량이 0.01 중량부 미만인 경우는 모르타르의 방수성이 저하되며, 10 중량부를 초과하는 경우는 모르타르의 강도가 저하되는 문제가 있다.

또한, 본 발명에서 상기 분체 성분의 제1분말 성분에 포함되는 상기 마이크로실리카는 10 내지 200㎛의 입경을 갖는 실리카 입자이며, 본 발명에 따른 모르타르의 강도 및 내화학성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 마이크로실리카는 상기 제1분말 성분 중에 0.01 중량부 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 마이크로실리카의 함량이 0.01 중량부 미만이면 모르타르의 강도 및 내화학성이 저하되며, 10 중량부를 초과하는 경우는 모르타르의 부착성능이 저하되는 문제가 있다.

본 발명에서 상기 분체 성분의 제2분말 성분은 상기 제1분말 성분을 사용할 경우의 부작용을 최소화시키고 성능을 향상시키는 용도로 사용된다.

본 발명에서 상기 분체 성분의 제2분말 성분에 포함되는 규산질계 방수제는 시멘트 경화체의 공극을 화학적 및 물리적으로 충진하여 치밀화시킴에 의해 방수성을 향상시킨다. 상기 규산질계 방수제는 상기 제2분말 성분 중에 2~7 중량부로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 규산질계 방수제의 함량이 2 중량부 미만이면 방수효과가 미미하며, 7 중량부를 초과시에는 미반응 물질이 발생하여 물리적 성질이 감소하는 문제점이 있다.

본 발명에서 상기 분체 성분의 제2분말 성분에 포함되는 CSA(Calcium sulphoaluminate)계 팽창재는 상기 제2분말 성분 중에 5 ~ 10중량부의 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다. 상기 CSA계 팽창재의 함량이 5 중량부 미만이면 수축 저감 효과가 미미하며, 10 중량부를 초과하면 팽창이 발생하여 경화체가 파괴되는 현상이 나타나며 강도 등 물성이 저하될 수 있다.

본 발명에서 상기 분체 성분의 제2분말 성분에 포함되는 점도증강제는 셀룰로오스계 증점제, 스타치계 증점제 등을 사용할 수 있다. 이때 본 발명에서 상기 점도증강제는 제2분말 성분 중에 0.05 ~ 0.2 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 0.05 중량부 미만이면 재료 분리가 발생할 수 있고, 0.2 중량부를 초과하면 응집이 과도하게 일어나 블리딩 현상을 유발하여 시공 품질이 저하될 수 있다.

본 발명에서 상기 분체 성분의 제2분말 성분에 포함되는 유동화제는 나프탈렌계, 멜라민계, 폴리카르본산계 등의 유동화제를 사용할 수 있다. 이때, 본 발명에서 상기 유동화제는 제2분말 성분 중에 0.3 ~ 1.1 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 함량이 0.3 중량부 미만이면 점도를 떨어뜨리는 효과를 발휘할 수 없고, 1.1 중량부를 초과할 경우에는 재료분리, 블리딩 발생 등의 문제점들이 발생할 수 있다.

본 발명에서 상기 분체 성분의 제2분말 성분에 포함되는 경화촉진제는 CaCl₂, Na₂CO₃, Al(OH)₃, NaAlO₂ 등의 염화물이나 알칼리 탄산염, 알칼리 알루민산염 등의 무기계 경화촉진제가 사용될 수 있으며, 상기 경화촉진제는 제2분말 성분 중에 0.5 ~ 1.0중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 분체 성분의 제2분말 성분에 포함되는 지연제는 시멘트 수화물의 생성을 억제하는 기능이 있어 경화시간을 자유롭게 조절하는 역할을 하며, 주석산, 글루콘산, 구연산, 옥시카본산 등이 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 지연제는 제2분말 성분 중에 0.1∼0.4 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명의 상기 분체 성분의 제2분말 성분에 포함되는 규사는 조성물의 비중을 고려하여 42 ~ 64 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기와 같은 조성으로 얻어지는 제1분말 성분과 제2분말 성분은 각각 10~70 중량% 및 30~90 중량%의 범위로 혼합되어 분체 성분을 이룬다.

본 발명에서 상기 (2)의 개질 라텍스 성분은 분말 또는 액상 라텍스계 고무 수지를 개질시킨 것을 사용한다. 본 발명에서 바람직한 라텍스계 고무 수지로는 EVA(Ethylene-vinyl acetate) 수지, NR(Natural rubber) 수지, NBR(Natural rubber-Butadiene rubber) 수지 및 SBR(Styrene-Butadiene Rubber) 수지 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 수지 혼합물로 이루어진 분말 또는 액상 고분자 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 상기 라텍스계 고무 수지는 모르타르의 경화 전 상태에서 유동성 증가, 작업시간(가사시간) 증대 및 작업성 개선 효과를 나타내며, 경화 후에는 표면 부착력 증가, 응집력 증가, 굴곡강도 증가, 방수력 증대 등의 성능을 발현시키는 역할을 한다. 본 발명에서 상기 라텍스계 고무 수지는 상기 분말 액상 고무 수지에 카본블랙 및 섬유를 일정량 혼합하여 사용한다.

본 발명에서 상기 카본블랙은 라텍스계 고무 수지와 혼합될 경우 장기 압축강도를 향상시키는 역할을 한다.

또한, 상기 섬유는 라텍스계 고무 수지와 혼합될 경우 휨강도 및 인장강도를 향상시키는 역할을 하며, 본 발명에서 상기 섬유는 셀룰로오스와 같은 천연 섬유나 나일론, 폴리에스테르와 같은 합성섬유를 사용할 수 있다.

본 발명에서 상기 개질 라텍스 성분을 이루는 분말 또는 액상 고무 수지와 카본블랙 및 섬유의 혼합 비율은 100:0.1~10:0.1~10 중량비인 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 (2)의 개질 라텍스 성분은 상기 (1)의 분체 성분 100 중량부를 기준으로 1~20 중량부의 범위로 사용되는 것이 바람직하다. 상기 (2)의 개질 라텍스 성분이 1 중량부 미만으로 사용되면 성능 증대 효과를 기대하기 어렵고, 20 중량부를 초과하면 수화반응시 생성되는 에트린자이트의 생성을 방해하여 강도가 저하될 수 있다.

본 발명에서 (3)의 액상 성분은 메틸메타아크릴레이트 1 내지 7 중량부, 스티렌모노머 5 내지 20 중량부, 노말부틸아크릴레이트 1 내지 10 중량부, 메틸아크릴레이트 0.1 내지 10 중량부, 이소보닐아크릴레이트 0.1 내지 10 중량부, 개시제 0.05 내지 5 중량부 및 유화제 0.05 내지 5 중량부를 포함하여 구성된다.

본 발명에서 상기 액상 성분을 이루는 모노머 성분은 메틸메타아크릴레이트, 스티렌모노머, 노말부틸아크릴레이트, 메틸아크릴레이트 및 이소보닐아크릴레이트를 포함하여 구성되며, 여기에 개시제와 유화제를 혼합하여 구성된다.

구체적으로, 상기 메틸메타아크릴레이트(methyl methacrylate, MMA)는 본 발명에 따른 보수 보강제의 점성 및 접착성을 높이는 역할을 한다. 상기 메틸메타아크릴레이트는 상기 액상 성분에 1 내지 7 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 메틸메타아크릴레이트가 1 중량부 미만으로 포함되는 경우 모르타르의 점성이 낮아져 콘크리트 구조물에 대한 부착성능이 저하되는 문제가 있으며, 7 중량부를 초과하는 경우는 지나친 점성으로 인하여 아크릴 에멀젼 수지가 장섬유 및 결합제 등과 용이하게 혼합되지 못하며, 이에 따라 아크릴 에멀젼 수지의 분산성이 저하되는 문제가 있고 또한 지나친 점성으로 인하여 작업성이 저하되는 문제도 발생한다.

상기 스티렌 모노머(styrene monomer)는 개시제에 의하여 폴리머 형태로 중합되며, 본 발명에 따른 모르타르의 경화를 촉진시키고 강도를 증가시키는 역할을 한다. 상기 스티렌 모노머는 상기 액상 성분에 5 내지 20 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 스티렌 모노머가 5 중량부 미만으로 포함되는 경우는 모르타르의 경화속도가 낮아지고 경화된 모르타르의 강도가 저하되며, 20 중량부를 초과하는 경우는 필요 이상으로 포함되는 것으로서 경제성이 떨어진다.

상기 노말부틸아크릴레이트(n-butyl acrylate)는 본 발명에 따른 모르타르의 부착성능을 향상시키는 역할을 한다. 상기 노말부틸아크릴레이트는 상기 액상 성분에 1 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 노말부틸아크릴레이트가 1 중량부 미만으로 포함되는 경우는 모르타르의 부착력이 저하되며, 10 중량부를 초과하는 경우는 경제성이 떨어진다.

상기 메틸아크릴레이트(methyl acrylate)는 본 발명에 따른 모르타르의 부착성능 및 강도를 향상시키는 역할을 한다. 상기 메틸아크릴레이트는 상기 액상 성분에 0.1 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 메틸아크릴레이트가 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우는 부착성능 및 강도특성이 저하되고, 10 중량부를 초과하는 경우는 경제성이 떨어진다.

상기 이소보닐아크릴레이트(isobornyl acrylate)는 본 발명에 따른 모르타르에 포함된 성분의 분산성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 이소보닐아크릴레이트는 상기 액상 성분에 0.1 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 이소보닐아크릴레이트가 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우는 다양한 성분의 분산성이 저하되어 모르타르의 균일한 물성을 얻기가 어려운 문제가 있고, 10 중량부를 초과하는 경우는 기타 다른 성분의 첨가량이 제한되어 모르타르의 우수한 강도 및 부착성능을 얻기 어려운 문제가 있다.

본 발명에서는 상기와 같이 구성되는 모노머 성분과는 별도로 개시제 및 유화제를 포함한다.

본 발명에서 상기 개시제는 상기 상기 모노머 성분의 중합반응을 개시하는 역할을 하며, 이러한 개시제로는 t-부틸퍼옥시벤조에이드, 벤조일퍼옥사이드, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 쿠멘히드로퍼옥사이드, t-부틸아세테이프, 또는 2,5-디메틸헥실-2,5-디퍼옥시벤조에이트 등이 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 개시제는 상기 상기 액상 성분에 0.05 내지 5.0 중량부의 범위로 사용되는 것이 바람직한데, 상기 개시제의 함량이 0.05 중량부 미만인 경우는 모노머의 중합 개시반응이 저하되어 결국 모르타르의 강도 특성이 낮아지는 문제가 있으며, 5.0 중량부를 초과하는 경우는 중합반응의 효율적 제어가 어려운 문제가 있다.

본 발명에서 상기 유화제는 본 발명에 따른 모르타르에 물을 첨가하는 경우 모르타르가 물과 용이하게 혼합되도록 하는 역할을 한다. 본 발명에서 상기 유화제로는 글리세린지방산에스테르, 솔비탄지방산에스테르, 또는 폴리글리세린지방산에스테르 등이 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 유화제는 상기 액상 성분에 0.05 내지 5.0 중량부의 범위로 사용되는 것이 바람직한데, 상기 유화제의 함량이 0.05중량부 미만인 경우는 모르타르의 시공시 모르타르가 물과 용이하게 혼합되기 어려운 문제가 있고, 5 중량부를 초과하는 경우는 모르타르의 강도 및 부착성능이 발휘되기 어려운 문제가 있다.

본 발명에서 상기 (4)의 친수성 폴리비닐알코올 단섬유 성분은 탄소를 함유한 솔벤트, 기름, 염분, 알칼리에 매우 높은 저항성을 나타내며 직사 광선에 노출되어도 뛰어난 저항성을 가지고 있다. 또한, 섬유 표면에 수산기를 가지고 있는 친수성 구조로서 액상에서 분산이 잘되고 높은 탄성계수와 분체 성분에 대한 부착성능이 우수하며, 비교적 작은 직경을 갖추고 있어 미소균열을 억제하고 안정화하며 섬유의 가교작용을 통하여 역학적 성질을 증대시키는데 매우 효과적이며 피로와 충격하중에 의해 발생하는 균열을 억제하는데 효과적이다.

본 발명에 사용되는 상기 친수성 폴리비닐알코올 단섬유는 비중 1.1~1.3g/㎤, 직경 9~12㎛, 인장강도 7000~9000kgf/㎠, 길이 3∼8㎜ 인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 분체 성분 100 중량부를 기준으로 약 1~10 중량부의 범위로 사용되는 것이 바람직하다. 상기 친수성 폴리비닐알코올 단섬유의 함량이 1 중량부 미만이면 소성균열을 억제하는데 효과가 없으며 10 중량부를 초과시에는 섬유의 엉킴 현상이 발생할 수 있다.

본 발명에서 상기 (5)의 첨가제 성분으로는 방부제, 소포제, 습윤제의 혼합물을 적정 비율로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 방부제는 곰팡이나 박테리아가 서식할 수 없도록 하기 위해 사용되며, 액상 성분과 분체 성분과의 혼합 과정에서 기포를 억제하기 위해 소포제를 사용하는데, 구체적으로는 미네랄오일계 소포제를 사용할 수 있다. 또한, 습윤제는 액상 성분과 분체 성분의 혼합을 균일하게 하기 위한 계면활성제로 낮은 점성의 습윤제를 사용할 수 있다.

본 발명에서 상기 첨가제 성분의 구체적인 혼합 비율은 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어 방부제, 소포제, 습윤제가 1~10:1~10:1~10의 중량비로 혼합되어 사용될 수 있다.

본 발명에서 상기 (5)의 첨가제 성분은 상기 분체 성분 100 중량부를 기준으로 약 1~5 중량부의 범위로 사용되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 조성으로 얻어지는 속경성 결합제 조성물은 액상 성분과 분말 성분이 분리된 상태로 존재하며, 사용 직전에 충전재 및 골재와 물이 혼합되어 콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물을 구성한다.

구체적으로 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물은 상기와 같이 본 발명의 조성에 의해 얻어지는 속경성 결합제 조성물 100 중량부와 충전재 100~200 중량부 및 골재 100~250 중량부를 포함하여 구성된다.

본 발명에서 상기 충전재는 구체적으로 석회석, 석분, 탈크에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 그 함량은 상기 속경성 결합제 조성물 100 중량부를 기준으로 100 ~ 200 중량부 범위로 사용하는 것이 바람직하다. 100 중량부 미만인 경우 모르타르 경화체의 수축을 억제하는 효과가 미미하여 건조 수축량이 증대될 우려가 있으며, 200 중량부를 초과하는 경우에는 충전재량이 과도해져 유동성 및 시공성이 저하될 수 있다.

상기 골재는 규사가 적합하며, 규사의 입도는 0.2 ~ 2.5 ㎜인 것이 수중에서 분리되지 않고 접착성이 좋은 모르타르를 제조하기에 적합하므로 바람직하다. 상기 골재는 모르타르에 대한 작업성을 고려하여 상기 속경성 결합제 조성물 100 중량부를 기준으로 100 ∼ 250 중량부의 비율을 포함되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은 필요에 따라 상기 모르타르 조성물에 분산제 0.1 ~ 10 중량부, 소포제 0.01 ~ 3 중량부, 지연제 0.01 ~ 10 중량부에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

상기 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물이 준비되면, 상기 B에서 알칼리 회복제가 도포된 표면에 상기에서 얻어진 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물을 포설 및 도포하고 양생시킨다.

본 발명에서 상기 콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물 도포시 스프레이 또는 흙손을 이용하여 1차 타설시 5~15 mm, 2차 및 3차 타설시 20~50 mm 및 최종 타설시 5~15 mm 두께로 시공 및 미장하는 것이 바람직하다.

이어서, 상기 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물이 도포되고 양생된 후에 프라이머제를 도포한다. 상기 프라이머제는 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적으로 사용되는 프라이머를 제한 없이 사용할 수 있다.

이어서, 상기 프라이머제가 도포되고 건조된 후에 그 표면에 중성화 및 염해 방지용 표면 보호제를 도포한다.

이 때 본 발명에서 사용되는 상기 중성화 및 염해 방지용 표면 보호제는

d)상기 제조되는 변성 불포화 폴리에스테르 수지와 가교성 모노머를 70~80:20~30 중량비로 혼합하여 얻어지는 도료 조성물을 이용하여 도포할 수 있다.

이하는 본 발명의 변성 불포화폴리에스테르 수지의 각 구성단계에 대해 구체적으로 설명한다.

먼저, 상기 다가알코올은 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 2-부틸-2-에틸-1,3 프로판디올, 네오펜틸 글리콜, 1,3-부틸렌 글리콜, 1,6-헥산 디올, 1,4-사이클로 헥산 디메틸올, 디하이드록시-2,2-디메틸 프로필 에스테르, 디에틸렌 글리콜, 트리메틸올 에탄, 트리메틸올 프로판, 글리세린등 에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 다염기산은 불포화 다염기산 및 포화 다염기산을 사용할 수 있다.

상기 불포화 다염기산은 푸마르산, 말레산, 무수말레산, 이타콘산, 무수이타콘산, 테트라히드로프탈산, 무수테트라히드로프탈산, 테트라브로모무수프탈산, 테트라클로로무수프탈산, 무수헤트산(chlorendicacid) 및 무수하이믹산(himic acid)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 포화 다염기산은 메틸테트라히드로무수프탈산, 프탈산, 무수프탈산, 할로겐화무수프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 헥사히드로프탈산, 헥사히드로무수프탈산, 헥사히드로테레프탈산, 헥사히드로이소프탈산, 호박산, 말론산, 글루타르산,아디핀산, 세바신산, 1,12-도데칸2산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 2,7-나프탈렌디카르복실산, 2,3-나프탈렌디카르복실산, 2,3-나프탈렌디카르복실산무수물, 4,4'-비페닐디카르복실에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 폴리아민는 1,3-디아미노프로판, 메틸아민, 에틸아민, 디메틸아민, 디에틸아민, 트리메틸아민, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민 중에서 선택되는 하나 또는 그 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.

상기 디펜타에리트리톨폴리아크릴레이트는 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트, 디펜타에리트리톨디아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트중에서 선택되어 사용할 수 있다.

다음으로 본 발명에 따른 상기 변성 불포화폴리에스테르 수지를 제조하는 방법에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

상기 a)단계에서 중간체는 다가 알코올 40 ~ 45 중량%, 포화 다염기산 20 ~ 30 중량% 및 불포화 다염기산 25 ~ 35 중량%를 축합 반응시켜 제조할 수 있다. 또한 반응과정에서 매 시간 샘플링 60% IN SM를 측정하여 반응정도를 확인하고 냉각하여, 가드너 기포점도 N ~ O이고, 산가 8 ~ 14 mmKOH/g인 중간체를 얻을 수 있다.

상기 중간체 축합반응할 때 150 ~ 200℃의 범위 내인 것이 겔화를 방지하는데 바람직하고, 기포점도 N ~ O이고, 산가 8 ~ 14 mmKOH/g 범위 내인 것이 건조성, 내수성, 부착성 면에서 바람직하다.

상기 b)단계는 상기 a)단계에서 합성된 중간체 100 중량부에 대하여 폴리아민 0.1 ~ 10 중량부를 함유하는 반응물과 반응시켜 아민 변성 불포화폴리에스테르 수지를 합성할 수 있다.

상기 폴리아민의 함량이 0.1 중량부 미만이면, 생성되는 변성 불포화폴리에스테르수지의 입자에 충분한 안정성을 부여하지 못하여 반응 후에 응고물이 생성될 우려가 있고, 10 중량부를 초과하면, 최종 물성에서 내수성이 저하되고, 경화도막이 깨지기 쉬운 우려가 있다.

상기 c)단계는 상기 b)단계에서 합성된 아민 변성 불포화폴리에스테르 수지를 디펜타에리트리톨폴리아크릴레이트 및 트리메틸올프로판트리아크릴레이트와 중합하여 변성 불포화폴리에스테르 수지를 제조하는 단계로, 상기 디펜타에리트리톨폴리아크릴레이트는 상기 아민 변성 불포화폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 5 중량부, 상기 트리메틸올프로판트리아크릴레이트은 15 ~ 25 중량부를 첨가하여 변성 불포화폴리에스테르 수지를 제조할 수 있다. 상기 변성 불포화폴리에스테르 수지를 제조할 때 트리메틸올프로판트리아크릴레이트의 함량이 15 중량부 미만 이거나 25 중량부를 초과하면, 내후성 및 표면경도가 떨어질 수 있고, 상기 펜타에리트리톨폴리아크릴레이트의 함량이 0.1 중량부 미만이면 가교성이 떨어져 표면경도가 떨어지고, 5 중량부를 초과하면 내후성 및 요변성이 떨어질 수 있다.

상기 제조된 변성 불포화폴리에스테르 수지는 점도 3 ~ 9 Poise (25℃, 브룩필드 점도계), 불휘발분 80 ~ 90 % 및 산가 5 ~ 13 ㎜KOH/g인 것을 특징으로 한다. 상기 제조된 변성 불포화폴리에스테르 수지의 점도, 불휘발분, 산가의 범위가 상기의 범위 일 때, 표면경도, 경화성, 내수성 및 요변성 면에서 바람직하다.

본 발명에 있어서의 중성화 및 염해 방지용 표면 보호제는 상기 제조된 변성 불포화폴리에스테르 수지를 포함한다.

상기 중성화 및 염해 방지용 표면 보호제는 제조된 변성 불포화폴리에스테르 수지 60 ~ 70 중량%, 가교성 모노머 10 ~ 20 중량% 및 도료 분야에서 통상적으로 첨가되는 각종 첨가제를 본 발명의 목적이 손상되지 않는 범위에서 15 ~ 25중량%를 포함한다. 바람직하게 가교성 모노머는 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 및 메틸메타크릴레이트를 1~ 1.5:1의 비율비로 포함한다.

상기 중성화 및 염해 방지용 표면 보호제 제조시, 변성 불포화폴리에스테르 수지 함량이 60 중량% 미만이면 요변성 및 부착성이 떨어지고, 70 중량% 초과하면 표면경도 및 레벨링이 떨어지는 문제점이 있다.

또한 상기 가교성 모노머의 함량이 10 중량% 미만이면 표면경도, 내열성 및 경화성이 떨어지고, 20 중량%를 초과하면 경화도막이 깨지기 쉽고 부착성 및 요변성이 떨어지는 문제가 있을 수 있다.

본 발명의 중성화 및 염해 방지용 표면 보호제는 본 발명의 효과를 해치지 않는 범위에서 각종 첨가제를 포함하는데, 그 첨가제로 실리카 등의 요변제, 안료, 탈포제, 유기변조제등의 첨가제를 사용한다. 또한 표면 보호제의 제조함에 관용되어 있고, 수지 색상에 영향을 주지 않는 범위에서 촉진제를 첨가함으로써, 용의하게 상온 경화나 가열 경화에 의해 경화시킬 수 있다.

이상, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보수 보강 공법에 관하여 상세히 설명하였다.

본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보수 보강 공법은 열화된 콘크리트 구조물의 긴급 보수 및 완급 보수와 같은 토목 구조물의 보수 및 보강에 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보수 보강 공법은 염분 및 산성 물질 등의 열화 물질의 침투를 억제시킴으로써, 콘크리트 구조물의 내구성을 향상시키는 역할을 하며, 시멘트와의 혼화성이 매우 뛰어나다.

또한, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보수 보강 공법은 기존 모재와의 접착력이 우수하고, 콘크리트와의 중성화 반응이 없으며, 내수성, 내오존성, 내약품성, 방수성, 통기성, 자외선에 의해 산화되어 노화되는 현상이 발생하지 않는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보수 보강 공법은 통기성이 우수하고, 결로현상이 발생하지 않으며, 구조물 표면을 산화시키지 않고, 침투성이 우수하고, 침투된 제품이 경화되어 밀도가 조밀하고, 내구성, 방수성이 우수하며, 특히 온도 변화에 따른 수축 및 팽창이 반복되는 모체의 균열을 방지하고, 신축성이 우수하여 진동부위의 작업에 매우 적합한 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보수 보강 공법은 강도가 우수하여 양호한 구조물을 얻을 수 있으며, 이산화탄소의 침투를 저지하고, 물 침투를 차단한다. 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보수 보강 공법은 VOC(volatile organic compound)의 함량이 낮아 환경친화적이고 대기오염이 없으며, 강도 발현성이 높고, 조기 강도성이 우수하며, 미세한 입자로 구성되어 균열 보수 능력이 뛰어나고 균열 발생을 억제한다. 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보수 보강 공법은 내수성, 내후성, 내화학성, 내오염성이 뛰어나 화학가스, 배기가스, 빗물 등으로부터 모체와 마감면을 보호할 수 있고, 노출 콘크리트 구조물의 보호 마감에 큰 효과를 나타내며, 시공이나 장비 청소에 유기용제 (시너 등)을 사용치 않으므로 환경오염이 없다.

또한, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보수 보강 공법은 액상 성분과 분말 성분간의 혼화성이 뛰어나고 배합이 쉬워 시공이 용이하며 작업성이 우수하다. 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보수 보강 공법은 고탄성, 평활성, 저온안정성(내잔갈라짐), 무취성이 우수하고 적은 물과의 혼합비로 양호한 분산작용을 나타내며, 전체적으로 균일한 강도를 유지함과 동시에 고강도이다. 또한, 결합제의 양호한 분산작용으로 고밀도의 치밀한 조직체를 형성하여 내화학성(내염성, 내산성)이 우수하며 물, 기름 등의 침투를 억제한다.

또한, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보수 보강 공법은 콘크리트와 같은 무기계이므로, 유사 재질의 친화작용으로 부착력이 우수하며, 단기적 부착강도와 장기적 안정성 면에서 모두 우수하다고, 부착강도가 우수하여 5% 이하의 낮은 리바운드율을 나타내어 경제적이다. 또한, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보수 보강 공법을 사용하는 경우 강도와 안정성의 적절한 조화로 크랙이 발생하지 않는 장점이 있다.

또한, 표면에 변성 불포화폴리에스테르 수지와 가교성 모노머로 이루어진 도료 조성물을 도포함으로써 내후성, 표면 경도 및 내수성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 본 발명을 실시예예 의거하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

[실시예]

제조예 1 (알칼리 회복제 제조)

고형분 함량이 40 중량%이고, SiO₂ 대비 K₂O의 몰비가 1:3인 규산칼륨 20 중량%를 물 41 중량%에 혼합하여 균일한 규산칼륨 수용액을 만든 다음, 수성 아크릴계 에멀젼(대양화학, 519H) 30중량%을 첨가하여 교반하고, 최종적으로 칼륨메틸실리코네이트(Dow Corning, IE 6683) 5중량%를 첨가한 후, 3-아이오도-2-프로페닐 부틸 카바메이트((주)KCI)를 4중량% 넣어 본 발명에 따른 알칼리 회복제 조성물을 제조하였다.

제조예 2(모르타르 조성물 제조)

포틀랜트 시멘트 100중량부, 클링커 5 중량부, 플라스터 5 중량부, 폐유리분말 5 중량부, 인산무수석고 5 중량부, 실리카퓸 3 중량부, 플라이애쉬 3 중량부, 석회석 7 중량부, 고로슬래그 3 중량부, 하소포졸라나 7 중량부, 마이크로실리카 3 중량부를 혼합하여 제1분말 성분을 제조하고,

규산질계 방수제 5 중량부, CSA계 팽창제 7 중량부, 점도 증강제 0.1 중량부, 유동화제 1.0 중량부, 경화촉진제 1 중량부, 지연제 0.2 중량부 및 규사 55 중량부를 혼합하여 제2분말 성분을 제조한 후,

상기 얻어진 제1분말 성분과 제2분말 성분을 50:50 중량비로 혼합하여 분체 성분을 얻었다.

이어서 SBR 분말 수지에 초속경시멘트와 카본블랙 및 섬유를 100:5:1의 중량비로 혼합하여 개질 라텍스 성분을 얻은 후 이를 상기 분체 성분 100 중량부를 기준으로 10 중량부를 준비하였다.

이어서, 메틸메타아크릴레이트 5 중량부, 스티렌모노머 10 중량부, 노말부틸아크릴레이트 5 중량부, 메틸아크릴레이트 5 중량부, 이소보닐아크릴레이트 5 중량부를 혼합하고, t-부틸퍼옥시벤조에이드 3 중량부 및 글리세린지방산에스테르 4 중량부를 혼합하여 액상 성분을 얻은 후 이를 상기 분체 성분 100 중량부를 기준으로 10 중량부를 준비하였다.

이어서 친수성 폴리비닐알코올 단섬유를 상기 분체 성분 100 중량부를 기준으로 5 중량부를 준비하였다.

이어서 방부제, 소포제 및 습윤제의 혼합물로 이루어진 첨가제 성분을 3 중량부 준비하였다.

상기 얻어지는 물질들을 사용 전 혼합하여 결합제 조성물을 얻고, 상기와 같이 제조된 결합제 조성물 100 중량부에 석분 및 탈크로 이루어진 충전재 100 중량부 및 규사 150 중량부를 혼합하여 보수 보강용 모르타르 조성물을 제조하였다.

비교제조예 1 (대한민국 등록특허 제10-1528120호에 따른 모르타르 조성물)

메틸메타아크릴레이트 7 중량부, 스티렌모노머 8 중량부, 노말부틸아크릴레이트 10 중량부, 메틸아크릴레이트 10 중량부, 이소보닐아크릴레이트 5 중량부를 혼합하여 액상 성분을 제조하고, t-부틸퍼옥시벤조에이드 3 중량부 및 글리세린지방산에스테르 3 중량부를 혼합하여 제2액상 성분을 제조한 다음, 포틀랜트 시멘트 100 중량부, 클링커 5 중량부, 석고 5 중량부, 플라스터 5 중량부, 무수석고 5 중량부, 실리카퓸 3 중량부, 플라이애쉬 3 중량부, 석회석 7 중량부, 슬래그 3 중량부, 하소포졸라나 7 중량부, 마이크로실리카 3 중량부를 혼합하여 제1분말 성분을 제조하고, 굴껍질 분말 20 중량부, 정수 슬러지 분말 10 중량부, 폐유리 분말 20 중량부 및 폐석고 분말 40 중량부를 혼합하여 제2분말 성분을 제조하였다.

이후 상기 제조된 액상 성분과 제2액상 성분을 90:10의 중량비로 혼합하여 액상 성분을 제조한 후 상기 제조된 액상 성분 100 중량부를 기준으로 상기 제1분말 성분 5 중량부, 상기 제2분말 성분 8중량부 및 셀룰로오스 장섬유 3 중량부를 혼합하여 결합제 조성물을 제조하였다.

상기와 같이 제조된 결합제 조성물 100 중량부에 석분 및 탈크로 이루어진 충전재 100 중량부 및 규사 150 중량부를 혼합하여 모르타르 조성물을 제조하였다.

비교제조예 2(모르타르 조성물)

메틸메타아크릴레이트 30 중량부, 글리세린지방산에스테르 5 중량부를 혼합하고, 여기에 다시 클링커 5 중량부, 석고 5 중량부, 플라스터 5 중량부, 무수석고 5 중량부, 실리카퓸 3 중량부, 플라이애쉬 3 중량부, 석회석 7 중량부, 슬래그 3 중량부, 하소포졸라나 7 중량부, 마이크로실리카 3 중량부 및 셀룰로오스 장섬유 2 중량부를 혼합하여 결합제 조성물을 제조하였다.

비교제조예 3(모르타르 조성물)

스티렌모노머 30 중량부, t-부틸퍼옥시벤조에이드 5 중량부 및 글리세린지방산에스테르 5 중량부를 혼합하고 여기에 다시 포틀랜트 시멘트 100 중량부, 클링커 5 중량부, 석고 5 중량부, 플라스터 5 중량부, 무수석고 5 중량부, 실리카퓸 3 중량부, 플라이애쉬 3 중량부, 석회석 7 중량부, 슬래그 3 중량부, 하소포졸라나 7 중량부, 마이크로실리카 3 중량부 및 셀룰로오스 장섬유 2 중량부를 혼합하여 결합제 조성물을 제조하였다.

비교제조예 4(모르타르 조성물)

노말부틸아크릴레이트 30 중량부 및 글리세린지방산에스테르 5 중량부를 혼합하고, 여기에 다시 포틀랜트 시멘트 100 중량부, 클링커 5 중량부, 석고 5 중량부, 플라스터 5 중량부, 무수석고 5 중량부, 실리카퓸 3 중량부, 플라이애쉬 3 중량부, 석회석 7 중량부, 슬래그 3 중량부, 하소포졸라나 7 중량부, 마이크로실리카 3 중량부 및 셀룰로오스 장섬유 2 중량부를 혼합하여 결합제 조성물을 제조하였다.

비교제조예 5(모르타르 조성물)

이소보닐아크릴레이트 30 중량부 및 글리세린지방산에스테르 5 중량부를 혼합하고, 여기에 다시 포틀랜트 시멘트 100 중량부, 클링커 5 중량부, 석고 5 중량부, 플라스터 5 중량부, 무수석고 5 중량부, 실리카퓸 3 중량부, 플라이애쉬 3 중량부, 석회석 7 중량부, 슬래그 3 중량부, 하소포졸라나 7 중량부, 마이크로실리카 3 중량부 및 셀룰로오스 장섬유 2 중량부를 혼합하여 결합제 조성물을 제조하였다.

비교제조예 6(모르타르 조성물)

메틸메타아크릴레이트 5 중량부, 스티렌모노머 10 중량부, 노말부틸아크릴레이트 5 중량부, 메틸아크릴레이트 5 중량부, 이소보닐아크릴레이트 5 중량부, t-부틸퍼옥시벤조에이드 0.1중량부 및 글리세린지방산에스테르 0.1 중량부를 혼합하고, 여기에 다시 포틀랜트 시멘트 100 중량부, 클링커 5 중량부, 석고 5 중량부, 플라스터 5 중량부, 무수석고 5 중량부, 실리카퓸 3 중량부, 플라이애쉬 3 중량부, 석회석 7 중량부, 슬래그 3 중량부, 하소포졸라나 7 중량부, 마이크로실리카 3 중량부 및 셀룰로오스 장섬유 2 중량부를 혼합하여 결합제 조성물을 제조하였다.

비교제조예 7(모르타르 조성물)

메틸메타아크릴레이트 5 중량부, 스티렌모노머 10 중량부, 노말부틸아크릴레이트 5 중량부, 메틸아크릴레이트 5 중량부, 이소보닐아크릴레이트 5 중량부, t-부틸퍼옥시벤조에이드 0.1 중량부 및 글리세린지방산에스테르 0.1 중량부를 혼합한 후, 여기에 다시 포틀랜트 시멘트 100 중량부, 석회석 46 중량부를 혼합하여 결합제 조성물을 제조하였다.

제조예 3 (표면 보호제 제조)

질소가스 도입관, 교반장치, 온도계, 냉각콘덴서 및 비드데칸더, 적하깔대기가 장착된 5리터의 플라스크에 네오펜틸 글리콜 682g, 이소프탈산 493g을 넣고 질소가스 분위기에서 2시간에 걸쳐 165 ℃로 승온시켰다. 이때 에스테르화 반응이 진행되면서 축합수가 발생되면 2시간 유지하면서 콘덴서 라인을 통하여 축합수를 제거시켰다. 축합수 제거 후 2시간에 걸쳐 재승온하여 서서히 교반, 승온하여 215℃로 승온 반응시켰다. 반응과정에서 매시간 샘플링하여 고체 산가를 측정하고 고체 산가 2 ㎜KOH/g 도달시 반응을 중지시키고 100℃로 냉각하였다. 100℃에서 프로필렌글리콜 114g과 푸마르산 544g를 차례로 더 첨가하고 질소분위기에서 2시간에 걸쳐 165℃로 승온시켰다. 이때 에스테르화 반응이 진행되면서 축합수가 발생되면 1시간 유지시키면서 콘덴서 라인을 통하여 축합수를 제거시켰다. 축합수 발생 후 3시간에 걸쳐 재승온하여 215℃까지 승온시킨 후 반응시켰다. 반응과정에서 매시간 샘플링 60% IN SM를 측정하여 반응정도를 확인하였다. 가드너 기포 점도 N, 산가 11 ㎜KOH/g 에서 냉각하여 중간체를 얻었다.

상기 플라스크에서 비드데칸터를 제거하고 적하 깔대기를 장착한 후 1,3-디아미노프로판 79g을 첨가하고, 90℃로 안정화시켜 아민 변성 불포화폴리에스테르 수지를 제조하였다. 그 후 미리 준비된 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 59g과 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 462g을 적하 깔대기에 가한 후 2시간 동안 일정한 시간으로 중합에 주의하면서 적하하여 점도 6 포아즈, 불휘발분 85 %, 산가 9 ㎜KOH/g의 변성 불포화폴리에스테르 수지 67.7g을 합성하였다.

상기에서 합성된 변성 불포화폴리에스테르 수지 67.7g, 흄드 실리카 2.5g 및 안료(산화티탄, TMC-A100, 동우TMC) 16.9g을 혼합하고 롤러를 이용해 완전 분쇄하였다. 이후, 탈포제(오디씨에스(주), Airex 945) 0.6g, 유기 요변조제(thixotropic agent) 0.3g, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 14.3g, 메틸메타크릴레이트 11.9g을 첨가하여 조성물을 제조하였다. 수지 색상에 영향을 주지 않는 N,N-Diethylacetoacetamide(시그마-알드리치)와 경화 시간 조정을 위해 나프텐산코발트(시그마-알드리치)를 첨가하여 표면 보호제 조성물을 제조하였다.

제조예 4 (표면 보호제 제조)

질소가스 도입관, 교반장치, 온도계, 냉각콘덴서 및 비드데칸더, 적하깔대기가 장착된 5리터의 플라스크에 프로필렌글리콜 682g, 이소프탈산 493g을 넣고 질소가스 분위기에서 2시간에 걸쳐 180℃로 승온시켰다. 이때 에스테르화 반응이 진행되면서 축합수가 발생되면 2시간 유지하면서 콘덴서 라인을 통하여 축합수를 제거시켰다. 축합수 제거 후 2시간에 걸쳐 재승온하여 서서히 교반, 승온하여 230℃로 승온 반응시켰다. 반응과정에서 매시간 샘플링하여 고체 산가를 측정하고 고체 산가 2 ㎜KOH/g 도달시 반응을 중지시키고 100℃로 냉각하였다. 100℃에서 프로필렌글리콜 114g 과 푸마르산 544g를 차례로 더 첨가하고 질소 분위기에서 2 시간에 걸쳐 180℃로 승온시켰다. 이때 에스테르화 반응이 진행되면서 축합수가 발생되면 1시간 유지 시키면서 콘덴서 라인을 통하여 축합수를 제거시켰다. 축합수 발생 후 3시간에 걸쳐 재승온하여 230℃까지 승온시킨 후 반응시켰다. 반응과정에서 매시간 샘플링 60% IN SM를 측정하여 반응정도를 확인하였다. 가드너 기포 점도 N , 산가 11 ㎜KOH/g에서 냉각하여 중간체를 얻었다. 상기 플라스크에서 비드데칸터를 제거하고 적하 깔대기를 장착한 후 1,3-디아미노프로판 79g 을 첨가하고, 90℃로 안정화시켜 아민 변성 불포화폴리에스테르 수지를 제조 하였다. 그 후 미리 준비된 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 59g과 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 462g을 적하 깔대기에 가한 후 2시간 동안 일정한 시간으로 중합에 주의하면서 적하하여, 점도 6 포아즈, 불휘발분 85 %, 산가 9 ㎜KOH/g 의 변성 불포화폴리에스테르 수지를 합성하였다.

상기에서 합성된 변성 불포화폴리에스테르 수지 67.7g, 흄드 실리카 2.5g 및 안료(산화티탄, TMC-A100, 동우TMC) 16.9g을 혼합하고 롤러를 이용해 완전 분쇄하였다. 이후, 탈포제(오디씨에스(주), Airex 945) 0.6g, 유기 요변조제 0.3g, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 14.3g, 메틸메타크릴레이트 11.9g을 첨가하여 조성물을 제조하였다. 수지 색상에 영향을 주지 않는 N,N-Diethylacetoacetamide(시그마-알드리치)와 경화 시간 조정을 위해 나프텐산코발트(시그마-알드리치)를 첨가하여 표면 보호제 조성물을 제조하였다.

제조예 5 (표면 보호제 제조)

제조예 3과 동일한 방법으로 중간체를 제조하고, 상기 플라스크에서 비드데칸터를 제거하고 적하 깔대기를 장착한 후 스틸렌 479g을 첨가하고 90℃로 안정화시켜 불포화폴리에스테르 수지를 제조하였다. 그 후 미리 준비된 스틸렌 521g을 적하 깔대기에 가한 후 2시간 동안 일정한 시간으로 중합에 주의하면서 적하하여, 점도 6 포아즈, 불휘발분 85 %, 산가 9 ㎜KOH/g의 변성 불포화폴리에스테르 수지 67.7g을 합성하였다. 상기에서 합성된 변성 불포화폴리에스테르 수지 67.7g, 흄드 실리카 2.5g 및 안료(산화티탄, TMC-A100, 동우TMC) 16.9g을 혼합하고 롤러를 이용해 완전 분쇄하였다. 이후, 탈포제(오디씨에스(주), Airex 945) 0.6g, 유기 요변조제 0.3g, 스틸렌 26.2g을 첨가하여 조성물을 제조하였다. 수지 색상에 영향을 주지 않는 N,N-Diethylacetoacetamide(시그마-알드리치)와 경화 시간 조정을 위해 나프텐산코발트(시그마-알드리치)를 첨가하여 표면 보호제 조성물을 제조하였다.

비교 제조예 8 (표면 보호제 제조)

제조예 3과 동일한 방법으로 아민 변성 불포화폴리에스테르 수지를 제조하였다. 그 후 미리 준비된 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 521g을 적하 깔대기에 가한 후 2시간 동안 일정한 시간으로 중합에 주의하면서 적하하여, 점도 6 포아즈, 불휘발분 85 %, 산가 9 ㎜KOH/g의 변성 불포화폴리에스테르 수지 67.7g을 합성하였다. 상기에서 합성된 변성 불포화폴리에스테르 수지 67.7g, 흄드 실리카 2.5g 및 안료(산화티탄, TMC-A100, 동우TMC) 16.9g을 혼합하고 롤러를 이용해 완전 분쇄하였다. 이후, 탈포제(오디씨에스(주), Airex 945) 0.6g, 유기 요변조제 0.3g, 올프로판트리아크릴레이트 14.3g, 메틸메타크릴레이트 11.9g을 첨가하여 도료 조성물을 제조하였다. 수지 색상에 영향을 주지 않는 N,N-Diethylacetoacetamide(시그마-알드리치)와 경화 시간 조정을 위해 나프텐산코발트(시그마-알드리치)를 첨가하여 도료 조성물을 제조하였다.

실시예

[실시예 1]

손상된 콘크리트 구조물의 단면을 치핑하여 파쇄하고 내부의 녹슨 철근을 제거한 후, 제조예 1에서 제조한 알칼리 회복제를 다듬어진 시공 대상면에 도포하고, 그 표면에 다시 제조예 2에서 제조한 모르타르 조성물을 도포하여 콘크리트 구조물의 표면까지 평활하게 도포 작업한 후 양생하였다. 상기 양생된 모르타르 표면에 프라이머제(Sikafloor사, 1004K)를 100㎛ 두께로 1회 도장하고 건조시킨 후, 제조에 3에서 제조한 표면 보호제 조성물을 이용하여 역시 100㎛ 두께로 도장한 후 건조하여 보수 보강 작업을 마무리하였다.

[실시예 2]

손상된 콘크리트 구조물의 단면을 치핑하여 파쇄하고 내부의 녹슨 철근을 제거한 후, 제조예 1에서 제조한 알칼리 회복제를 다듬어진 시공 대상면에 도포하고, 그 표면에 다시 제조예 2에서 제조한 모르타르 조성물을 도포하여 콘크리트 구조물의 표면까지 평활하게 도포 작업한 후 양생하였다. 상기 양생된 모르타르 표면에 프라이머제(Sikafloor사, 1004K)를 100㎛ 두께로 1회 도장하고 건조시킨 후, 제조에 4에서 제조한 표면 보호제 조성물을 이용하여 역시 100㎛ 두께로 도장한 후 건조하여 보수 보강 작업을 마무리하였다.

[실시예 3]

손상된 콘크리트 구조물의 단면을 치핑하여 파쇄하고 내부의 녹슨 철근을 제거한 후, 제조예 1에서 제조한 알칼리 회복제를 다듬어진 시공 대상면에 도포하고, 그 표면에 다시 제조예 2에서 제조한 모르타르 조성물을 도포하여 콘크리트 구조물의 표면까지 평활하게 도포 작업한 후 양생하였다. 상기 양생된 모르타르 표면에 프라이머제(Sikafloor사, 1004K)를 100㎛ 두께로 1회 도장하고 건조시킨 후, 제조에 5에서 제조한 표면 보호제 조성물을 이용하여 역시 100㎛ 두께로 도장한 후 건조하여 보수 보강 작업을 마무리하였다.

[비교예 1]

실시예 1과 동일하게 실시하되, 비교제조예 1에서 제조된 모르타르 조성물과 비교제조예 8에서 제조된 도료 조성물을 이용하여 도포한 것만 다르다.

[비교예 2]

실시예 1과 동일하게 실시하되, 비교제조예 2에서 제조된 모르타르 조성물과 비교제조예 8에서 제조된 도료 조성물을 이용하여 도포한 것만 다르다.

[비교예 3]

실시예 1과 동일하게 실시하되, 비교제조예 3에서 제조된 모르타르 조성물과 비교제조예 8에서 제조된 도료 조성물을 이용하여 도포한 것만 다르다.

[비교예 4]

실시예 1과 동일하게 실시하되, 비교제조예 4에서 제조된 모르타르 조성물과 비교제조예 8에서 제조된 도료 조성물을 이용하여 도포한 것만 다르다.

성능 평가

가. 모르타르 조성물의 물성

1. 휨강도, 압축강도, 인장강도, 부착강도 및 부피변화율 테스트

제조예 2 및 비교제조예 1 내지 7에 따라 제조된 보수 보강용 모르타르 조성물의 휨강도, 압축강도, 인장강도, 부피변화율, 부착강도를 측정하였다.

상기 휨강도, 압축강도, 인장강도 및 부착강도는 콘크리트 보수보강제의 시공 28일 후 KS F 4042-02의 표준에 따라 측정하였으며, 상기 부피변화율은 시공 28일 후의 보수 보강용 모르타르 조성물의 부피를 0℃부터 35℃까지 온도를 달리하여 매일 부피 변화의 정도를 측정함으로써 평가하였고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

샘플	휨강도 (N/㎟)	압축강도 (N/㎟)	인장강도 (N/㎟)	부착강도 (MPa)	부피변화율 (%)
제조예 2	25.0	72.8	12.0	3.5	0.0001
비교제조예 1	17.2	50.0	5.0	2.0	0.0005
비교제조예 2	15.5	35.5	3.5	0.5	0.0009
비교제조예 3	10.6	40.0	4.0	1.2	0.0012
비교제조예 4	8.5	30.5	3.8	1.0	0.0008
비교제조예 5	11.2	35.0	2.9	0.8	0.0009
비교제조예 6	8.9	35.5	4.4	0.9	0.0010
비교제조예 7	10.8	38.0	4.2	1.1	0.0015

상기 표 1을 참고하면, 본 발명에 따른 보수 보강용 모르타르 조성물은 기존 재료들에 비하여 강도특성 및 부착성능 면에서 매우 우수하다는 것을 나타낸다.

2. 방수성 및 내화학성 테스트

제조예 2 및 비교제조예 1 내지 7에 따라 제조된 보수 보강용 모르타르 조성물의 방수성 및 내화학성을 측정하였다.

상기 방수성은 상기 보수 보강용 모르타르 조성물을 콘크리트 구조물 위에 1㎝ 두께로 도포하고 모르타르 조성물층 상에 원통형의 물탱크를 설치하여 1개월 단위로 수분의 침투여부를 6개월간 확인하였다.

내화학성은 35‰의 염분 농도를 갖는 염수 및 2%농도의 황산용액을 각각 콘크리트 구조물 상에서 경화 후 28일 지난 모르타르 조성물층 상에 매일 1시간씩 처리한 후 모르타르 조성물층이 손상되었는지 여부를 1일 단위로 60일간 확인하였다.

그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

샘플	방수성 테스트 (개월)	내화학성 테스트 (일)
샘플	방수성 테스트 (개월)	염수	황산용액
제조예 2	-	-	45
비교제조예 1	1	5	15
비교제조예 2	1	20	5
비교제조예 3	2	35	10
비교제조예 4	1	40	15
비교제조예 5	2	26	8
비교제조예 6	1	39	12
비교제조예 7	1	27	9

상기 표 2를 살펴보면, 제조예 1의 경우는 6개월간 수분이 전혀 침투되지 않은 반면, 비교제조예 1 내지 7의 경우는 1~2개월 경과 후 수분이 침투된 것을 확인할 수 있다. 이는 본 발명에 따른 보수 보강용 모르타르 조성물의 우수한 방수 성능을 나타내는 결과인 것으로 해석된다.

또한, 상기 표 2를 살펴보면, 제조예 2의 경우는 60일간 처리된 염수에 의하여 전혀 표면 손상이 일어나지 않았으며, 황산용액을 처리한 경우 45 내지 52일간 표면 손상이 일어나지 않은 것을 확인할 수 있다. 반면, 비교제조예 1 내지 7의 경우는 염수처리 후 20 내지 40일 후에 표면 손상이 일어났으며, 황산용액을 처리한 경우는 5 내지 15일 내에 표면 손상이 발생한 것을 확인할 수 있다.

이는 본 발명에 따른 보수 보강용 모르타르 조성물의 우수한 내화학성을 뒷받침하는 결과인 것으로 해석된다.

3. 동결융해 저항성, 균열 저항성 및 건조수축 저항성

제조예 2 및 비교제조예 1 내지 7에 따라 제조된 보수 보강용 모르타르 조성물의 동결융해 저항성, 균열 저항성 및 건조수축 저항성을 측정하였다.

동결융해 저항성은 KS F 2456에 따라 동결융해 저항성 시험을 수행하였다.

균열 저항성은 AASHTO PP34-98에 따라 균열 저항성 시험을 수행하였다.

건조수축 저항성은 KS F 2424에 따라 건조수축 저항성 시험을 수행하였다.

그 결과를 표 3에 나타내었다.

샘플	동결융해저항성(%)	균열저항성	건조수축 저항성
샘플	기준값: 80% 이상	기준값:56일까지 균열없음	기준값: 0.15 이하
제조예 1	95	균열없음	0.01
비교제조예 1	88	균열없음	0.02
비교제조예 2	87	균열없음	0.03
비교제조예 3	82	균열없음	0.03
비교제조예 4	82	균열없음	0.05
비교제조예 5	80	균열없음	0.05
비교제조예 6	80	균열없음	0.04
비교제조예 7	80	균열없음	0.04

상기 표 3를 살펴보면, 본 발명에 따른 제조예 2의 보수 보강용 모르타르 조성물은 기존 재료에 비하여 동결융해 저항성, 균열 저항성 및 건조수축 저항성에서 동등 이상으로 우수하다는 것을 알 수 있다.

나. 온도 및 습도 변화 평가

상기 실시예 및 비교예를 통해 실시한 보수 보강 작업 후의 내부의 온도 및 습도 변화를 측정한 결과 표 4와 같은 결과가 얻어졌다.

	실시예1		실시예2		실시예3		비교예1		비교예2
	온도변화	습도변화	온도변화	습도변화	온도변화	습도변화	온도변화	습도변화	온도변화	습도변화
1회	+11	+0.04	+14	+0.04	+10	+0.035	+26	+0.12	+31	+0.22
2회	+10	+0.05	+12	+0.04	+11	+0.03	+29	+0.15	+33	+0.25
조건	외부: 온도 80℃, 상대습도 100% 조건 유지 내부(초기): 온도 20℃, 상대습도 20% 조건에서 테스트 시작 48시간 경과 후의 내부 온도 및 습도 변화 측정

상기 표 4의 결과로부터, 본 발명에 따른 보수 보강 방법을 사용할 경우 온도변화 및 습도 변화가 거의 없으므로 수분 차단 성능이 매우 뛰어남을 알 수 있다.

다. 내후성 평가

ASTM G 155에 따라 200시간 측정하였다. 측정조건은 하기와 같다.

1) Light Sourse : 6500w Xenone Arc, Irradance : 0.35W/㎡

2) B.P.T. : 63℃± 3℃, Humidity : 50%± 5% RH

3) Inner/Outer Filter : Borosilicate/borosilicate

4) Spray Cycle : 102분 광조사 후 18분 광조사 및 물분무

라. 표면 경도 평가

연필경도 : KS D 6711에 따라 측정하였다.

마. 내수성 평가

90℃ 열수에서 연속으로 표면 변형(균열, Blister, 등)이 일어나는 시간을 측정하였다.

실시예 1-3 및 비교예 1-4에서 내후성, 표면경도 및 내수성을 평가한 결과는 표 5에 나타내었다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4
내후성(백색)	△E1.0	△E2.0	△E1.2	△E3.5	△E4.1	△E3.8	△E4.2
표면경도	4H	4H	3H	1H	1H	1H	2H
내수성	400hr	450hr	380hr	200hr	250hr	260hr	190hr

상기 표 3 내지 5의 결과로부터 본 발명에 따른 보수 보강 방법을 사용하면 모르타르의 성능도 우수하고, 수분 차단 성능도 뛰어나며, 내후성, 표면 경도 및 내수성도 우수하므로 콘크리트 표면의 보수 보강을 효율적으로 할 수 있으며 또한, 보수 보강의 효과도 장기간 동안 유지할 수 있음을 확인할 수 있다.

Claims

A. 손상된 콘크리트 구조물의 시공 대상면을 치핑하여 손상되지 않은 부분이 나올 때까지 단면을 다듬는 단계;
B. 상기 다듬어진 시공 대상면에 알칼리 회복제를 도포하는 단계로서,
상기 알칼리 회복제는 규산칼륨 10~50 중량%, 수성 아크릴계 에멀젼 10~40 중량%, 칼륨메틸실리코네이트 0.1~5 중량%, 바인더 수지 0.1~5 중량% 및 3-아이오도-2-프로페닐 부틸 카바메이트 0.1~10 중량% 및 잔량의 물을 혼합한 것을 사용하여 콘크리트의 표면에 도포하는 단계;
C. 상기 알칼리 회복제가 도포된 표면에 콘크리트 구조물 단면 보수 보강용 모르타르를 도포하는 단계로서,
상기 콘크리트 구조물 단면 보수 보강용 모르타르는
(1) 시멘트 100 중량부에 대하여, 클링커 0.5 내지 10 중량부, 플라스터 0.5 내지 10 중량부, 폐유리분말 1~10 중량부, 인산 무수석고 0.5 내지 10 중량부, 실리카퓸 0.1 내지 5 중량부, 플라이애쉬 0.01 내지 5 중량부, 석회석 0.5 내지 10 중량부, 고로슬래그 1 내지 20 중량부, 하소포졸라나 0.01 내지 10 중량부 및 마이크로실리카 0.01 내지 10 중량부를 포함하는 제1분말 성분 10~70 중량%; 및 규산질계 방수제 2 ~ 7 중량부, CSA계 팽창재 5 ~ 10 중량부, 점도증강제 0.05 ~ 0.2 중량부, 유동화제 0.3 ~ 1.1 중량부, 경화촉진제 0.5 ~ 1.0 중량부, 지연제 0.1 ~ 0.4 중량부 및 규사 42 ~ 64 중량부를 포함하는 제2분말 성분 30~90 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 분체 성분 100 중량부,
(2) EVA(Ethylene-vinyl acetate) 수지, NR(Natural rubber) 수지, NBR(Natural rubber-Butadiene rubber) 수지 및 SBR(Styrene-Butadiene Rubber) 수지 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 고무 수지에 카본블랙 및 섬유를 혼합하여 얻어진 개질 라텍스 성분 1~20 중량부,
(3) 메틸메타아크릴레이트 1 내지 7 중량부, 스티렌모노머 5 내지 20 중량부, 노말부틸아크릴레이트 1 내지 10 중량부, 메틸아크릴레이트 0.1 내지 10 중량부, 이소보닐아크릴레이트 0.1 내지 10 중량부, 개시제 0.05 내지 5 중량부 및 유화제 0.05 내지 5 중량부를 포함하는 액상 성분 1~20 중량부,
(4) 친수성 폴리비닐알코올 단섬유 성분 1~10 중량부 및
(5) 방부제, 소포제, 습윤제의 혼합물로 이루어진 첨가제 성분 1~5 중량부를 혼합하여 제조되는 속경성 결합제 조성물 100 중량부를 기준으로 충전재 100~200 중량부 및 골재 100~250 중량부를 물과 혼합하여 얻어지는 콘크리트 구조물 단면 보수보강용 모르타르 조성물을 도포하는 단계;
D. 상기 도포된 콘크리트 구조물 단면 보수 보강용 모르타르가 양생된 후에 그 표면에 프라이머제를 도포하는 단계; 및
E. 상기 도포된 프라이머제가 건조된 후에 그 표면에 중성화 및 염해 방지 표면 보호제를 도포하는 단계로서,
상기 중성화 및 염화 방지 표면 보호제는
a)다가 알코올과 다염기산을 축합반응하되 가드너 버블점도 N ~ 0 , 산가 5 ~ 20 ㎜KOH/g에서 반응 종결 후 냉각하여 중간체를 제조하고,
b)상기 제조되는 중간체와 폴리아민을 반응시켜 아민 변성 불포화폴리에스테르 수지를 제조하며,
c)상기 제조되는 아민 변성 불포화폴리에스테르수지를 디펜타에리트리톨폴리아크릴레이트 및 트리메틸올프로판트리아크릴레이트와 중합하여 변성 불포화 폴리에스테르 수지를 제조하고,
d)상기 제조되는 변성 불포화 폴리에스테르 수지와 가교성 모노머 및 첨가제를 60~70:1~20:15~25의 중량비로 혼합하여 얻어지는 도료 조성물을 이용하여 도포하는 단계;
를 포함하는 콘크리트 구조물 보수 보강 공법.
청구항 1에 있어서, 상기 B단계에서 사용되는 규산칼륨은 SiO₂ 와 K₂O의 몰비가 1:2.8~3.4이고 고형분 함량이 30~40 중량%이며, pH 10~12인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보수 보강 공법.
청구항 1에 있어서, 상기 C단계의 (1)에 따른 하소포졸라나는 천연 포졸라나 100 중량부에 칼슘 1~20 중량부를 혼합한 혼합물을 1000~1200℃에서 0.5~1 시간 동안 소성한 후 평균입도가 10~20 μm가 되도록 분쇄한 것을 사용하는 것을 하는 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보수 보강 공법.
청구항 1에 있어서, 상기 C단계에서 콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물을 도포시 스프레이 또는 흙손을 이용하여 1차 타설시 5~15 mm, 2차 및 3차 타설시 20~50 mm 및 최종 타설시 5~15 mm 두께로 시공 및 미장하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보수 보강 공법.
청구항 1에 있어서, 상기 E단계의 d)에서 사용되는 가교성 모노머는 스틸렌, 아크릴로니트릴, 아크릴이미드, 디아세톤아크릴이미드, 메틸아크릴레이트, 부틸메타아크릴레이트, 라우릴메타아크릴레이트, 아크릴산, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레트, 에틸메타아크릴레이트, 글리시딜메타아크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타아크릴레이트, 2-하이드록시에틸아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 및 하이드록시프로필아크릴레이트 중에서 선택되는 1종 또는 그 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보수 보강 공법.