KR101632229B1 - Concrete structure for arrest alkali ions leaching from concrete, surface treatment apparatus and method for concrete - Google Patents
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Abstract
본 발명은 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 구조체와 이를 위한 콘크리트 표면 처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프리-카보네이션 기법을 통해 콘크리트 표면에 인위적으로 탄산화를 진행시켜 콘크리트로부터 알칼리이온의 침출을 억제하여 생태환경 안정성을 높일 수 있고, 콘크리트의 내부 밀실화를 향상시킬 수 있도록 한 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 구조체와 이를 위한 콘크리트 표면 처리 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 표면 처리 방법에 있어서, 소정 공정을 통해 제조된 콘크리트가 위치된 공간을 진공 상태로 만드는 진공화 단계; 상기 진공화된 공간으로 이산화탄소를 주입하는 이산화탄소 주입 단계; 및 상기 콘크리트의 표면에 탄산화 촉진을 위한 영향 인자를 제어하여 콘크리트 표면에 탄산칼슘층을 형성하기 위한 영향인자 제어 단계를 포함하는 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 표면 처리 방법을 제공한다.The present invention relates to a concrete structure for inhibiting the leaching of alkali ions and an apparatus and a method for treating a concrete surface thereof. More particularly, the present invention relates to a method and apparatus for preventing alkaline leaching, And to provide a concrete structure for suppressing the leaching of alkali ions and an apparatus and a method for concrete surface treatment for the same, which can improve the stability of the ecological environment and improve the inner closure of the concrete.
According to an aspect of the present invention, there is provided a method for surface treatment of concrete for inhibiting alkali ion leaching, the method comprising the steps of: vacuuming a space in which concrete produced through a predetermined process is placed into a vacuum state; A carbon dioxide injection step of injecting carbon dioxide into the vacuumized space; And controlling an influence factor for promoting carbonation on the surface of the concrete to control the influence factor for forming a calcium carbonate layer on the surface of the concrete. The present invention also provides a concrete surface treatment method for suppressing alkali ion leaching.
Description
본 발명은 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 구조체와 이를 위한 콘크리트 표면 처리 장치 및 처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프리-카보네이션 기법을 통해 콘크리트 표면에 인위적으로 탄산화를 진행시켜 콘크리트로부터 알칼리이온의 침출을 억제하여 생태환경 안정성을 높일 수 있고, 콘크리트의 내부 밀실화를 향상시킬 수 있도록 한 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 구조체와 이를 위한 콘크리트 표면 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a concrete structure for suppressing alkali ion leaching, and a concrete surface treatment apparatus and method for the same. More particularly, the present invention relates to a concrete surface treatment apparatus and a treatment method thereof, A concrete structure for suppressing leaching of alkali ions, and an apparatus and a method for concrete surface treatment for the same, which can improve the stability of ecological environment by suppressing leaching and improve the inner closure of concrete.
시멘트는 천연의 석회석, 점토, 규석, 산화철 원료 및 유연탄 등을 주원료로 사용하여 제조된다. 그리고 자원의 유효 이용이라는 관점에서 각종 부산물 혹은 폐기물이 원료로 재활용되고 있다.Cement is manufactured using natural limestone, clay, silica, iron oxide raw materials and bituminous coal as main materials. From the viewpoint of effective utilization of resources, various by-products or wastes are recycled as raw materials.
이러한 천연 원료, 연료, 부산물, 폐기물 중에는 시멘트의 주요 구성성분 이외에도 기타 중금속이 미량 함유되어 있어, 시멘트 제조과정 중 최종 시멘트 제품에 포함될 수 있다. 이에 따라 발생하는 콘크리트의 중금속 유해성 논란은 시급히 해결되어야 하며, 빠른 개선이 요구되고 있기도 하다. 특히 이는 우리나라 국민의 대부분이 콘크리트를 주재료로 하는 건축물에 살고 있기 때문이기도 하다.These natural raw materials, fuels, by-products and wastes contain trace amounts of other heavy metals in addition to the main constituents of cement, and they can be included in final cement products during cement manufacturing process. Therefore, the controversy of heavy metals in concrete is urgently needed, and rapid improvement is also required. Especially, this is because most of the people in Korea live in buildings with concrete as a main material.
시멘트는 석회석, 규석, 혈암 또는 점토 및 철질 원료를 분쇄, 소성한 후, 석고 및 혼합재(수쇄 슬래그 및 석회석 등)를 혼합하여 최종 시멘트 제품으로 제조된다. 이때 각각의 천연 원료를 일부 대체하여 산업폐기물(폐주물사, 슬래그, 슬러지류 등)을 사용하고 있다.Cement is produced by crushing and calcining limestone, quartz, shale or clay and iron raw materials, then mixing the gypsum and mixed materials (such as sewage slag and limestone) into final cement products. At this time, industrial waste (waste sand, slag, sludge, etc.) is used instead of each natural raw material.
콘크리트는 시멘트의 수화반응에 의해 결합체로서 강도를 발현하게 되고, 수화반응에 의해 생성되는 수산화칼슘은 pH 12.5 정도의 강알칼리성을 나타내며, 결과적으로 수화물 전체의 pH가 결정된다. 도 1은 용매 pH에 따른 콘크리트 중의 알칼리이온의 침출 특성을 나타내는 그래프이다.Concrete becomes stronger as a binder by hydration reaction of cement, and calcium hydroxide produced by hydration reaction shows strong alkalinity of pH 12.5, and consequently pH of whole hydrate is determined. 1 is a graph showing leaching characteristics of alkali ions in concrete according to the solvent pH.
알칼리이온의 침출은 수산화 이온의 침출만이 아니라 알칼리메탈 이온의 침출이 동시에 수반되며, 각각의 이온은 용매의 pH 농도에 따라 상이하게 침출된다. 실제 알칼리이온의 주체인 수산화 이온은 도 1에 도시된 바와 같이 pH 12.5이상이 되었을 때 침출한다.The leaching of alkaline ions is accompanied not only by the leaching of hydroxide ions but also by the leaching of alkali metal ions, and each of the ions is leached differently depending on the pH concentration of the solvent. The hydroxide ion, which is the substance of the actual alkali ion, leaches when the pH becomes 12.5 or more as shown in Fig.
한편, 수산화칼슘은 대기 중에 포함하고 있는 탄산가스와 접촉하여 탄산칼슘과 물로 변화하며, 이러한 반응에서 탄산칼슘으로 변화한 부분의 pH가 8.5-10 정도로 낮아지는 것을 탄산화(Carbonation)라고 한다. 콘크리트의 탄산화는 자연적으로 대기 중의 이산화탄소의 침투 및 확산에 의해 콘크리트의 수화물이 반응하는 현상이다.On the other hand, calcium hydroxide is changed into calcium carbonate and water in contact with carbon dioxide gas contained in the atmosphere. In the reaction, the pH of the portion changed to calcium carbonate is lowered to about 8.5-10, which is called carbonation. Carbonation of concrete is a phenomenon in which the hydrate of concrete reacts naturally by penetration and diffusion of carbon dioxide in the atmosphere.
콘크리트의 알칼리이온 침출 억제를 하기 위한 대책으로서, 콘크리트 표면에 도장(coating)을 실시하여 내부의 알칼리이온 침출을 억제하는 방법인 표면도장이나 멤브레인 코팅이 있다. 화학 침식 방지를 위한 콘크리트 표면 처리제 및 그의 시공방법에 대한 종래 기술의 일 예로는 특허 제10-0944612호에 제안되어 있다.As a countermeasure for inhibiting the leaching of alkali ions in concrete, there is a surface coating or a membrane coating which is a method of coating the concrete surface and suppressing alkali ion leaching inside. One example of the prior art for a concrete surface treatment agent for preventing chemical attack and its construction method is proposed in Japanese Patent No. 10-0944612.
자연적인 탄산화의 경우, 실제 콘크리트 구조물에서는 옥내외가 각기 다른 환경을 가짐에 따라, 대기 중의 이산화탄소 농도, 온도, 습도, 강우량의 환경 차이로 인해 탄산화 정도에 있어 차이가 발생한다. 또한, 일사량의 차이에 따라 탄산화 속도 및 깊이의 차이가 발생함에 따라 인위적으로 탄산화 속도 및 깊이의 제어가 불가능하다.In the case of natural carbonation, the difference in carbonation degree occurs due to environmental differences in atmospheric carbon dioxide concentration, temperature, humidity, and rainfall, as actual concrete structures have different environments of indoor and outdoor environments. In addition, carbonation rate and depth can not be artificially controlled due to differences in carbonation rate and depth depending on the difference in irradiation dose.
그리고 표면도장이나 멤브레인 코팅의 경우 장기간 수중환경에 놓일 경우 콘크리트와 도장(coating)의 부착강도가 저하될 뿐만 아니라, 파도 등에 의해 국부적으로 도장된 부분이 파손되어 그 부분에서 알칼리 이온의 침출 가능성이 커지며, 알칼리 침출에 따른 생태환경에 악영향을 미치는 문제점이 있다.
In case of surface coating or membrane coating, the adhesion strength of concrete and coating is lowered when it is placed in a long time underwater environment, and the local coating portion is broken due to waves and the like, and the possibility of alkaline ion leaching is increased at the portion , There is a problem that adverse effect on the ecological environment due to alkali leaching occurs.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 프리-카보네이션 기법을 통해 콘크리트 표면에 인위적으로 탄산화를 진행시켜 콘크리트로부터 알칼리이온의 침출을 억제하여 생태환경 안정성을 높일 수 있고, 콘크리트 내부 밀실화를 증대시킬 수 있도록 한 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 구조체와 이를 위한 콘크리트 표면 처리 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to improve the ecological environment stability by suppressing the leaching of alkali ions from concrete by promoting carbonation artificially on the surface of concrete through pre- The present invention provides a concrete structure for suppressing alkali ion leaching, which is capable of enhancing the internal solidification of concrete, and a concrete surface treatment apparatus and method for the same.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and method for controlling the same.
상기한 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따르면, 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 구조체로서, 소정 공정을 통해 형성된 콘크리트; 및 상기 콘크리트의 표면에 미리 형성되는 탄산칼슘층을 포함하는 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 구조체를 제공한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a concrete structure for suppressing alkali ion leaching, comprising: a concrete formed through a predetermined process; And a calcium carbonate layer formed in advance on the surface of the concrete. The present invention also provides a concrete structure for suppressing alkali ion leaching.
본 발명의 제1 관점에 있어서, 상기 탄산칼슘층은 상기 콘크리트의 표면으로부터 4-6mm의 두께의 층으로 형성되는 것이 바람직하며, 5mm로 형성되는 것이 더욱 바람직하다.In the first aspect of the present invention, it is preferable that the calcium carbonate layer is formed as a layer having a thickness of 4-6 mm from the surface of the concrete, more preferably 5 mm.
본 발명의 제1 관점에 있어서, 상기 탄산칼슘층은 진공상태에서 100%의 이산화탄소 농도, 20±2℃의 온도, 60±2%의 습도의 조건으로 20일 동안의 제어 시간을 통해 형성되는 것이 바람직하다.In a first aspect of the present invention, the calcium carbonate layer is formed through a control time of 20 days under a condition of a carbon dioxide concentration of 100%, a temperature of 20 ± 2 ° C and a humidity of 60 ± 2% in a vacuum state desirable.
본 발명의 제2 관점에 따르면, 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 표면 처리 방법에 있어서, 소정 공정을 통해 제조된 콘크리트가 위치된 공간을 진공 상태로 만드는 진공화 단계; 상기 진공화된 공간으로 이산화탄소를 주입하는 이산화탄소 주입 단계; 및 상기 콘크리트의 표면에 탄산화 촉진을 위한 영향 인자를 제어하여 콘크리트 표면에 탄산칼슘층을 형성하기 위한 영향인자 제어 단계를 포함하는 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 표면 처리 방법을 제공한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for surface treatment of concrete for inhibiting alkali ion leaching, comprising the steps of: evacuating a space in which concrete produced through a predetermined process is placed into a vacuum state; A carbon dioxide injection step of injecting carbon dioxide into the vacuumized space; And controlling an influence factor for promoting carbonation on the surface of the concrete to control the influence factor for forming a calcium carbonate layer on the surface of the concrete. The present invention also provides a concrete surface treatment method for suppressing alkali ion leaching.
본 발명의 제2 관점에 있어서, 상기 이산화탄소 주입 단계는 100% 농도의 이산화탄소가 주입되고, 상기 영향인자 제어 단계는 영향 인자는 상기 진공화된 공간의 온도 및 습도 그리고 진공상태에서의 상기 온도와 습도의 유지 기간을 제어하는 것이 바람직하다.In the second aspect of the present invention, the step of injecting carbon dioxide injects carbon dioxide at a concentration of 100%, and the influencing factor control step includes the step of controlling the temperature and humidity of the evacuated space and the temperature and humidity It is preferable to control the sustain period of the sustain period.
본 발명의 제2 관점에 있어서, 상기 영향인자 제어 단계에서 온도는 20±2℃이고, 습도는 60±2%이며, 유지 기간은 20일인 것이 바람직하다.In the second aspect of the present invention, it is preferable that the temperature of the influence factor control step is 20 2 deg. C, the humidity is 60 2%, and the maintenance period is 20 days.
본 발명의 제3 관점에 따르면, 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 표면 처리 장치로서, 내부에 콘크리트를 위치시킬 수 있는 진공 챔버; 상기 진공 챔버를 진공상태로 형성하기 위한 진공 펌프; 상기 진공 챔버 내로 이산화탄소를 제공하기 위한 이산화탄소 공급원; 상기 진공 챔버로 공급되는 이산화탄소량을 조절하기 위한 이산화탄소 공급조절수단; 상기 진공 챔버의 일측에 구비되어 진공 챔버 내의 온도 및 습도를 조절하기 위한 온도/습도 조절장치; 및 상기 진공펌프, 이산화탄소 공급조절수단 및 온도/습도 조절 장치를 제어하기 위한 제어반을 포함하는 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 표면 처리 장치를 제공한다.According to a third aspect of the present invention, there is provided a concrete surface treatment apparatus for suppressing alkali ion leaching, comprising: a vacuum chamber capable of placing concrete therein; A vacuum pump for forming the vacuum chamber in a vacuum state; A carbon dioxide source for providing carbon dioxide into the vacuum chamber; A carbon dioxide supply adjusting means for adjusting an amount of carbon dioxide supplied to the vacuum chamber; A temperature / humidity adjusting device provided at one side of the vacuum chamber to adjust temperature and humidity in the vacuum chamber; And a control panel for controlling the vacuum pump, the carbon dioxide supply adjusting unit, and the temperature / humidity adjusting unit. The present invention also provides a concrete surface treatment apparatus for suppressing alkali ion leaching.
본 발명의 제3 관점에 있어서, 상기 이산화탄소 공급원은 100% 농도의 이산화탄소를 주입하도록 구성되고, 상기 온도/습도 조절 장치는 진공 챔버 내의 온도를 20±2℃로, 습도를 60±2%로 유지하도록 구성되는 것이 바람직하다.
In the third aspect of the present invention, the carbon dioxide supply source is configured to inject carbon dioxide at a concentration of 100%, and the temperature / humidity regulator maintains the temperature in the vacuum chamber at 20 2 캜 and the humidity at 60 2% .
본 발명에 따른 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 구조체, 이를 위한 콘크리트 표면 처리 장치 및 방법에 의하면, 콘크리트 표면에 인위적으로 탄산화를 미리 진행시켜 형성시킴으로써, 콘크리트로부터 알칼리이온의 침출을 억제하고, 이에 따라 생태환경 안정성을 높일 수 있도록 한 효과를 제공한다.According to the concrete structure for inhibiting the leaching of alkali ions according to the present invention, and the concrete surface treatment apparatus and method for the same, the leaching of alkali ions from the concrete is inhibited by artificially advancing carbonation on the concrete surface, Thereby providing an effect of enhancing environmental stability.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other solutions not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 용매 pH에 따른 콘크리트 중의 알칼리이온의 침출 특성을 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 구조체의 구성을 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 표면 처리 방법에 대한 플로 차트이다.
도 4는 본 발명의 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 표면 처리 방법에서 콘크리트 내부의 밀실화를 설명하기 위하여 도시한 모식도이다.
도 5는 본 발명에 따른 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 표면 처리 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.1 is a graph showing leaching characteristics of alkali ions in concrete according to the solvent pH.
2 is a cross-sectional view schematically showing the construction of a concrete structure for inhibiting alkali ion leaching according to the present invention.
3 is a flow chart of a concrete surface treatment method for suppressing alkali ion leaching according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic view for explaining the clustering of concrete in a concrete surface treatment method for inhibiting alkali ion leaching according to the present invention. FIG.
5 is a schematic view showing a concrete surface treatment apparatus for suppressing alkali ion leaching according to the present invention.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다. Further objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the accompanying drawings.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Before describing the present invention in detail, it is to be understood that the present invention is capable of various modifications and various embodiments, and the examples described below and illustrated in the drawings are intended to limit the invention to specific embodiments It is to be understood that the invention includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다.Further, terms such as " part, "" unit," " module, "and the like described in the specification may mean a unit for processing at least one function or operation.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description of the present invention with reference to the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 구조체, 이를 위한 콘크리트 표면 처리 장치 및 방법을 설명한다.Hereinafter, a concrete structure for inhibiting alkali ion leaching according to a preferred embodiment of the present invention, a concrete surface treatment apparatus and method for the same will be described.
먼저, 본 발명에 따른 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 구조체를 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 구조체의 구성을 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.First, a concrete structure for suppressing alkali ion leaching according to the present invention will be described with reference to FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the construction of a concrete structure for inhibiting alkali ion leaching according to the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 구조체는, 소정 공정을 통해 형성된 콘크리트(100); 및 상기 콘크리트의 표면에 형성되는 탄산칼슘층(110)을 포함한다.As shown in FIG. 2, the concrete structure for suppressing alkali ion leaching according to the present invention comprises: a
상기 콘크리트(100)는 일반적인 공지의 방법으로 제조되는 것을 이용할 수 있다.The
상기 탄산칼슘층(110)은 콘크리트(100)의 표면으로부터 대략 4-6mm의 두께의 층, 바람직하게는 5mm의 두께의 층으로 형성되는 것이 바람직하다.The
이를 위하여 상기 탄산칼슘층(100)은 진공상태에서 100%의 이산화탄소 농도, 20±2℃의 온도, 60±2%의 습도의 조건으로 20일 동안의 촉진 기간(제어 시간)을 통해 형성될 수 있다.For this, the
이하 본 발명에 따른 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 표면 처리 방법에 대하여 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 본 발명에 따른 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 표면 처리 방법에 대한 플로 차트이다.Hereinafter, a concrete surface treatment method for inhibiting alkali ion leaching according to the present invention will be described with reference to FIG. 3 is a flow chart of a concrete surface treatment method for suppressing alkali ion leaching according to the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 표면 처리 방법은, 소정 공정을 통해 제조된 콘크리트를 위치시킨 공간을 진공 상태로 만드는 진공화 단계(S100); 콘크리트가 위치되고 진공화된 공간으로 이산화탄소를 주입하는 이산화탄소 주입 단계(S200); 및 상기 콘크리트의 표면에 탄산칼슘층 형성하고 탄산화 촉진을 위한 영향 인자를 제어하는 영향인자 제어 단계(S300)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the concrete surface treatment method for suppressing alkali ion leaching according to the present invention comprises: a vacuuming step (S100) for making a space in which concrete produced through a predetermined process is placed into a vacuum state; A carbon dioxide injection step (S200) for injecting carbon dioxide into the vacuumed space in which the concrete is located; And an influence factor control step (S300) of forming a calcium carbonate layer on the surface of the concrete and controlling an influence factor for promoting carbonation.
상기 진공화 단계(S100)는 내부에 소정 공정 또는 공지의 방법으로 제조된 콘크리트를 위치시키도록 로딩 가능하고, 이후 내부를 진공시킬 수 있는 구조체를 통해 내부가 진공될 수 있는 과정이라면 특별히 한정되지 않는다.The vacuuming step S100 is not particularly limited as long as it can be loaded to place the concrete produced by a predetermined process or a publicly known method and then the inside can be vacuumed through a structure capable of vacuuming the inside .
상기 이산화탄소 주입 단계(S200)는 콘크리트 표면의 탄산화 촉진을 통해 탄산칼슘층을 형성하도록 주입되는 것으로, 100% 농도의 이산화탄소가 주입된다.The step of injecting carbon dioxide (S200) is injected to form a calcium carbonate layer by accelerating the carbonation of the surface of the concrete, and the carbon dioxide is injected at a concentration of 100%.
상기 영향인자 제어 단계(S300)는 콘크리트 표면에 탄산칼슘층의 형성을 위하여 필요 인자 및 수치 제어를 통해 인위적으로 탄산화를 유도하기 위한 영향 인자로서, 온도와 상대 습도 그리고 촉진 기간(즉, 진공 상태에서의 일정 온도와 습도의 유지 시간)을 제어하는 것을 포함한다.The influence factor controlling step S300 is an influential factor for artificially inducing carbonation through a necessary factor and numerical control for forming a calcium carbonate layer on the surface of the concrete. The temperature, the relative humidity and the acceleration period (i.e., And a maintenance time of the humidity).
온도는 20±2℃의 온도가 바람직하고, 상대 습도는 60±2%가 바람직하며, 촉진 기간은 20일(480hr)이 바람직하다. 이러한 영향 인자의 제어를 통해 콘크리트 표면을 처리함으로써 콘크리트 표면에는 대략 5mm의 탄산칼슘층이 형성될 수 있다.The temperature is preferably 20 ± 2 ° C, the relative humidity is preferably 60 ± 2%, and the accelerated period is preferably 20 days (480 hours). Treatment of the concrete surface through control of these influencing factors can result in a calcium carbonate layer of approximately 5 mm on the concrete surface.
이와 같이 본 발명에 따른 콘크리트 표면 처리 방법은 진공 상태 내의 콘크리트에 인위적으로 이산화탄소를 침투시켜 콘크리트 내 수화물질인 수산화칼슘과의 반응을 통해 탄산칼슘을 생성하여 콘크리트 내 공극을 치밀하게 할 수 있다. 이러한 반응의 화학 반응식은 다음과 같다.As described above, the method of surface treatment of concrete according to the present invention can artificially infiltrate carbon dioxide into a concrete in a vacuum state to generate calcium carbonate through reaction with calcium hydroxide, which is a water hydration material in concrete, to make the pores in the concrete compact. The chemical reaction of this reaction is as follows.
2CO2+H2O → H2CO3 (1)2CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3 (1)
H2CO3 → 2H+CO3 2 - 또는 H+HCO3 - (2)H 2 CO 3 → 2H + CO 3 2 - or H + HCO 3 - (2)
진공 상태에서 주입되는 이산화탄소는 콘크리트 내로 침투되고, 위의 식 (1)과 같이 침투된 이산화탄소(2CO2)는 콘크리트 공극수(H2O)에 용해되어 탄산(H2CO3)이 되고, 이 탄산은 식 (2)와 같이 이온 해리되어 탄산 이온(CO32-)을 생성한다. 그리고 공극수에 존재하는 칼슘(Ca²) 이온과 탄산 이온이 반응하여 아래 식 (3)과 같이 용해도가 매우 낮은 탄산칼슘이 생성된다.The carbon dioxide injected in the vacuum state is permeated into the concrete and the carbon dioxide (2CO 2 ) permeated as shown in the above equation (1) is dissolved in the concrete pore water (H 2 O) to become carbonate (H 2 CO 3 ) Is ion-dissociated as shown in formula (2) to produce carbonate ion (CO32-). In addition, Ca 2+ ions and carbonate ions in the pore water react with each other to produce calcium carbonate having a very low solubility as shown in the following formula (3).
Ca²+CO₃² → CaCO3 (3)Ca² + CO₃² → CaCO 3 (3)
또는 Ca(OH)₂+CO₂ → CaCO3+H2O (4)Or Ca (OH) ₂ + CO2 → CaCO 3 + H 2 O (4)
여기서 콘크리트(시멘트) 수화반응에서 생성되는 수산화칼슘은 pH 12-13 정도의 강알칼리성을 나타내지만 식(4)에 의한 탄산칼슘으로 변화된 부분의 pH는 8.5-10 정도로 감소하여 매입된 철근에 부식을 유발시킬 수 있다. 이점을 고려하여 본 발명에서는 적정 탄산화 깊이에 대한 제한을 제공한다.Here, the calcium hydroxide produced in the concrete (cement) hydration reaction shows a strong alkaline pH of about 12-13, but the pH of the part changed to calcium carbonate by the formula (4) decreases to about 8.5-10, . Taking this into account, the present invention provides a limitation on the proper carbonation depth.
본 발명은 앞서 설명한 이산화탄소 농도 (100%), 온도 (20±2℃), 상대습도 (60±2%), 촉진 기간(20일)을 포함하는 영향인자 제어 단계(S300)를 통하여 콘크리트 표면에서 일정 깊이(예를 들면, 5mm)까지 인위적으로 탄산화를 유도하여 콘크리트 내의 수화물 중 수산화칼슘을 탄산칼슘으로 변화시켜 콘크리트 내부의 밀실화(packing) 및 암석화(solidification)를 유도함으로써 콘크리트의 알칼리 이온의 침출을 억제시킬 수 있다. 도 4는 본 발명의 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 표면 처리 방법에서 콘크리트 내부의 밀실화를 설명하기 위하여 도시한 모식도이다.The present invention is based on the above-described influence factor control step (S300) including the above-described carbon dioxide concentration (100%), temperature (20 ± 2 ° C), relative humidity (60 ± 2% By inducing carbonation artificially to a certain depth (for example, 5 mm), calcium hydroxide in the hydrate of the concrete is converted into calcium carbonate, thereby inducing the packing and solidification of the interior of the concrete, whereby the leaching of alkali ions Can be suppressed. FIG. 4 is a schematic view for explaining the clustering of concrete in a concrete surface treatment method for inhibiting alkali ion leaching according to the present invention. FIG.
이와 같은 본 발명에 따른 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 표면 처리 방법은, 콘크리트의 알칼리이온 침출 억제를 위해 사용한 프리-카보네이션(Pre-Carbonation) 기법은 인위적으로 탄산화를 유도하여 탄산칼슘을 생성하여 콘크리트 내부를 밀실화하고, 결과적으로 콘크리트 표면에서 약 5mm의 탄산칼슘층을 형성함으로써 알칼리이온의 주체인 수산화이온(OH-)의 침출을 억제할 수 있는 것이다.The pre-carbonation technique used for suppressing alkali ion leaching of concrete is a method of surface-treating concrete for inhibiting alkali ion leaching according to the present invention, artificially inducing carbonation to generate calcium carbonate, It is possible to suppress the leaching of hydroxide ions (OH <"& gt ; ), which is the main component of alkali ions, by forming the inside of the concrete into a closed room and consequently forming a calcium carbonate layer of about 5 mm on the concrete surface.
다음으로, 본 발명에 따른 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 표면 처리 장치에 대하여 설명한다. 도 5는 본 발명에 따른 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 표면 처리 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.Next, a concrete surface treatment apparatus for suppressing alkali ion leaching according to the present invention will be described. 5 is a schematic view showing a concrete surface treatment apparatus for suppressing alkali ion leaching according to the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 표면 처리 장치는, 내부에 콘크리트를 위치시킬 수 있는 진공 챔버(200); 상기 진공 챔버(200)를 진공상태로 형성하기 위한 진공 펌프(210); 상기 진공 챔버(200)로 이산화탄소를 제공하기 위한 이산화탄소 공급원(220); 상기 진공 챔버(200)와 이산화탄소 공급원(200) 사이에 구비되어 공급되는 이산화탄소량을 조절하기 위한 이산화탄소 공급조절수단(230); 상기 진공 챔버(200) 일측에 구비되어 진공 챔버 내의 온도 및 습도를 조절하기 위한 온도/습도 조절장치(240); 및 상기 진공펌프, 이산화탄소 공급조절수단 및 온도/습도 조절 장치를 제어하기 위한 제어반(250)을 포함한다.As shown in FIG. 5, the concrete surface treatment apparatus for suppressing alkali ion leaching according to the present invention comprises: a
도 5에서는 본 발명을 구현하기 위한 실험 장비를 도시한 예로서, 상기 진공 챔버(200)는 내부에 블록 형태의 콘크리트가 구비되는 경우를 도시하고 있지만, 이에 한정되지 않으며, 내부로 콘크리트를 로딩(loading) 및 언로딩(unloading)할 수 있는 형태의 챔버라면 어떠한 구성이라도 무방하다.FIG. 5 illustrates an experimental apparatus for implementing the present invention, wherein the
상기 진공 펌프(210)는 제어반(250)의 제어 조작을 통해 진공 챔버(200) 내를 진공화시키거나 진공해제시키도록 작동된다.The
상기 이산환탄소 공급원(220)은 100% 농도의 이산화탄소를 저장하고 있는 탱크로 구성될 수 있다.The CO 2
상기 이산화탄소 공급조절수단(230)은 이산화탄소 공급원(220)으로부터 공급되는 이산화탄소의 양을 제어할 수 있는 구성이라면, 특별히 한정되지 않으며 예를 들면 솔레노이드 밸브로 구성될 수 있다.The carbon dioxide supply control means 230 is not particularly limited as long as it can control the amount of carbon dioxide supplied from the carbon
상기 온도/습도 조절 장치(240)는 진공 챔버(200)의 내부를 가온시키기 위한 히터와, 진공 챔버(200) 내부의 습도를 소정의 적정 습도로 형성하기 위한 가습 수단, 그리고 이들 히터와 가습 수단을 작동 제어하기 위한 제어 수단을 포함할 수 있다.The temperature /
상기와 같은 본 발명에 따른 알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 구조체, 이를 위한 콘크리트 표면 처리 장치 및 방법에 의하면, 콘크리트 표면에 인위적으로 탄산화를 미리 진행시켜 형성시킴으로써, 콘크리트로부터 알칼리이온의 침출을 억제하고, 이에 따라 생태환경 안정성을 높일 수 있는 이점을 제공한다.According to the concrete structure for suppressing the leaching of alkali ions according to the present invention as described above, and the concrete surface treatment apparatus and method for the same, it is possible to suppress the leaching of alkali ions from the concrete by artificially advancing carbonation on the concrete surface, Thereby providing an advantage of enhancing ecological environment stability.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The embodiments and the accompanying drawings described in the present specification are merely illustrative of some of the technical ideas included in the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed herein are for the purpose of describing rather than limiting the technical spirit of the present invention, and it is apparent that the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
100: 콘크리트
110: 탄산칼슘층
200: 진공 챔버
210: 진공 펌프
220: 이산화탄소 공급원
230: 이산화탄소 공급조절수단
240: 온도/습도 조절장치
250: 제어반
S100: 진공화 단계
S200: 이산화탄소 주입 단계
S300: 영향인자 제어 단계100: Concrete
110: calcium carbonate layer
200: vacuum chamber
210: Vacuum pump
220: Carbon dioxide source
230: Carbon dioxide supply regulating means
240: Temperature / humidity controller
250: Control panel
S100: Vacuumization step
S200: Carbon dioxide injection step
S300: Influencing factor control step
Claims (9)
소정 공정을 통해 형성된 콘크리트; 및
수산화칼슘(Ca(OH)₂) 코팅을 통해 상기 콘크리트의 표면에 미리 형성되는 고밀도 탄산칼슘층을 포함하고,
상기 수산화칼슘(Ca(OH)₂) 코팅은 수산화칼슘(Ca(OH)₂)과 이산화탄소(CO2)와의 반응에 의한 결정화(crystallize)로 인해 상기 고밀도 탄산칼슘층을 형성하고,
상기 탄산칼슘층은
상기 콘크리트의 표면으로부터 4-6mm의 두께의 층으로 형성되고,
상기 탄산칼슘층은 진공상태에서 100%의 이산화탄소 농도, 20±2℃의 온도, 60±2%의 습도의 조건으로 20일 동안의 제어 시간을 통해 형성되는
알칼리이온 침출 억제를 위한 콘크리트 구조체.
A concrete structure for inhibiting alkali ion leaching,
Concrete formed through a predetermined process; And
And a high density calcium carbonate layer previously formed on the surface of the concrete through a coating of calcium hydroxide (Ca (OH) 2)
The coating of calcium hydroxide (Ca (OH) ₂) forms the high density calcium carbonate layer by crystallization by reaction of calcium hydroxide (Ca (OH) ₂) and carbon dioxide (CO 2 )
The calcium carbonate layer
A thickness of 4-6 mm from the surface of the concrete,
The calcium carbonate layer is formed in a vacuum state over a control time of 20 days under conditions of a carbon dioxide concentration of 100%, a temperature of 20 ± 2 ° C. and a humidity of 60 ± 2%
Concrete structure for inhibiting alkali ion leaching.
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