KR101635933B1 - 속건성 단면 보수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법 - Google Patents

속건성 단면 보수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주제 20~90 중량%; 경화제 10~80 중량%;를 포함하며, 주제는 폴리옥시프로필렌글리콜, 우레탄-아크릴 올리고머, 폴리아민, 비스페놀, 칼슘카보네이트, 알루미나 분말, 제올라이트, 알콕시 실란, 유화안정제(Thixo agent), 소포제(Defoamer), 분산제(Dispering agent), 촉진제, 가교제, 가소제 및 규사 중 어느 하나 또는 2 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 속건성 단면보수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법을 제시함으로써, 고유동성, 탄성 및 접착력을 향상시켜 강도 및 내구성이 우수하고, 발수, 방수 및 속건성을 갖으며, 균열 및 파손을 방지하고, 시공성이 뛰어나며 경제성을 확보하도록 한다.

Description

속건성 단면 보수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법{HIGH-SPEED DRY TYPE OF REPAIR COMPOSITION AND METHOD FOR REPAIRING THE CONCRETE STRUCTURES USING THE SAME}
본 발명은 토목 재료분야에 관한 것으로서, 상세하게는 속건성 단면 보수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트 구조물의 내구연한은 50여년 정도로 알려져있다.
그러나, 콘크리트 구조물에 대한 방수 성능의 결함으로 인하여 누수가 발생되는 경우에는, 구조물의 압축강도, 동결융해 저항성, 화학적 침식에 대한 저항성 등이 저하된다.
이로 인하여, 콘크리트 구조물의 수명이 단축되고, 건축물의 미관 손상 및 생활공간으로서의 거주성이 크게 저하되어 경제적으로 큰 손실을 초래한다.
또한, 물리적, 화학적인 환경조건에 의한 열화 현상으로 인하여 콘크리트 구조물의 대대적인 보수나 재시공이 불가피하며, 이 역시 경제적으로 막대한 손실을 초래한다.
한편, 콘크리트 구조물 특히, 교량의 콘크리트 슬래브, 도로의 노면, 교량의 하부영역, 하수암거 부분 등은 열화현상에 의하여 콘크리트에 균열이 발생하여 시간이 경과할수록 콘크리트의 압축강도 및 철근의 인장강도가 점차 저하됨과 더불어, 균열부위를 통해 노출된 콘크리트는 중성화가 진행됨에 따라 철근 부식이 발생한다.
이러한 철근 부식현상이 심해질수록 콘크리트 구조물이 붕괴될 위험성이 커지게 된다.
따라서, 위와 같은 부식이나 침식이 발생할 우려가 있는 영역을 보수 및 보강하기 위한 보수공사에 사용되는 재료, 공법에 대한 연구가 지속적으로 진행되고 있다.
더불어, 보수된 교량 구조물이 충분한 강도와 사용성을 확보하도록 하기 위해서는, 초속경 시멘트를 사용하여 교량 상판을 보수하는 경우에도 최소한도의 양생 시간이 확보되어야 하며, 방수재의 도포 등에 의하여 방수층을 시공하는 경우에는 양생 시간이 더 길게 확보되어야 한다.
그러나, 실제 현장에서는 보수된 영역의 콘크리트 양생이 충분히 이루어지기 이전에, 교통의 조기 개방이 이루어진다.
따라서, 보수 시공된 콘크리트에 포함되어 있는 수분이 상술한 바와 같이 유출되고, 이러한 수분은 교면 포장체와 교량 상판 사이에 체류하면서 교량에 대하여 악영향을 미치게 된다.
위와 같이 유출된 수분을 체류수라고 하는데, 이 체류수는 아스팔트와 골재의 재료분리 현상을 야기하고, 동절기에는 결빙으로 인한 체적팽창을 야기한다.
따라서, 도로포장에 포트홀 등이 발생하고, 교량 상판에 부식이 발생하는 등의 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 고유동성, 탄성 및 접착력을 향상시켜 강도 및 내구성이 우수하고, 발수, 방수 및 속건성을 갖으며, 균열 및 파손을 방지하고, 시공성이 뛰어나며 경제성을 확보한 속건성 단면 보수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 주제 20~90 중량%; 경화제 10~80 중량%;를 포함하며, 상기 주제는 폴리옥시프로필렌글리콜, 우레탄-아크릴 올리고머, 폴리아민, 비스페놀, 칼슘카보네이트, 알루미나 분말, 제올라이트, 알콕시 실란, 유화안정제(Thixo agent), 소포제(Defoamer), 분산제(Dispering agent), 촉진제, 가교제, 가소제 및 규사 중 어느 하나 또는 2 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 속건성 단면보수재 조성물을 제시한다.
상기 경화제는 폴리옥시프로필레이트글리세린, 폴리옥시프로필렌글리콜, 용매제, 톨루엔디아이소사이아네이트(toluene d-iso cyanate, TDI), 디페닐메탄디아이소사이아네이트 (diphenylmethane d-iso cyanate, MDI) 및 인산　(phosphoric acid) 중 어느 하나 또는 2 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.
상기 주제는 상기 폴리옥시프로필렌글리콜 20~80 중량%; 상기 우레탄-아크릴 올리고머 5~30 중량%; 상기 폴리아민 2~25 중량%; 상기 비스페놀 1~20 중량%; 상기 칼슘카보네이트 5~60 중량%; 상기 알루미나 분말 0.1~20 중량%; 상기 제올라이트 0.1~20 중량%; 상기 알콕시 실란 0.1~10 중량%; 상기 유화안정제(Thixo agent) 0.1~10 중량%; 상기 소포제(Defoamer) 0.01~10 중량%; 상기 분산제(Dispering agent) 0.01~10 중량%; 상기 촉진제 0.01~10 중량%; 상기 가교제 0.01~10 중량%; 상기 가소제 0.01~10 중량%; 상기 규사 5~50 중량%;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 경화제는 상기 폴리옥시프로필레이트글리세린 20~60 중량%; 상기 폴리옥시프로필렌글리콜 10~50 중량%; 상기 용매제 5~30 중량%; 상기 톨루엔디아이소사이아네이트(toluene d-iso cyanate, TDI) 5~25 중량%; 상기 디페닐메탄디아이소사이아네이트 (diphenylmethane d-iso cyanate, MDI) 5~25 중량%; 상기 인산　(phosphoric acid) 0.01~10 중량%;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 주제는 안료 0.01~5.0 중량%;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 안료는 산화티탄, 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬(Cr2O3), 자색 산화철, 흑색 산화철 및 카본블랙 중 어느 하나 또는 2 이상의 혼합물로 형성된 것이 바람직하다.
상기 주제는 요소수지 0.01~5.0 중량%;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 주제는 폴리아마이드 0.01~5.0 중량%;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 경화제는 폴리옥시에틸렌 옥티페닐 에테르 0.01~5.0 중량%;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 속건성 단면보수재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법으로서, 콘크리트 또는 아스팔트 구조물의 보수부위를 청소한 후 건조하는 청소단계; 상기 건조한 보수부위에 상기 속건성 단면보수재 조성물을 타설하는 타설단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수공법을 함께 제시한다.
상기 청소단계는 상기 보수부위를 평삭기, 숏블라스터 또는 핸드 워터젯 중 어느 하나의 장비를 이용하여 치핑 및 청소하는 단계; 상기 보수부위의 바탕 콘크리트면을 건조하는 단계;를 포함하며, 상기 청소단계 및 타설단계 사이에, 상기 건조한 보수부위에 프라이머를 도포하는 프라이머 도포단계;를 더 포함하고, 상기 타설단계는 상기 도포한 프라이머의 외면에 상기 속건성 단면보수재 조성물을 타설하는 것이 바람직하다.
상기 프라이머는 우레탄-아크릴 올리고머, 에폭시수지, 메틸메타크릴레이트 및 상기 속건성 단면보수재 조성물 중 어느 하나 또는 2 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.
상기 청소단계는 에어컴프레셔 또는 진공 청소기 중 어느 하나의 장비를 이용하여 청소한 후 건조하는 단계;를 포함하며, 상기 청소단계 및 타설단계 사이에, 상기 건조한 보수부위에 골재를 채우는 골재 채움단계;를 더 포함하고, 상기 타설단계는 상기 골재 사이의 공극에 상기 속건성 단면보수재 조성물을 주입하는 것이 바람직하다.
상기 골재 채움단계는 상기 골재의 공극률이 20% 이상이 되도록 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명은 고유동성, 탄성 및 접착력을 향상시켜 강도 및 내구성이 우수하고, 발수, 방수 및 속건성을 갖으며, 균열 및 파손을 방지하고, 시공성이 뛰어나며 경제성을 확보한 속건성 단면 보수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법을 제시한다.
이하, 첨부표를 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명에서 제시하는 속건성 단면보수재 조성물은 주제 20~90 중량%; 경화제 10~80 중량%;를 포함한다.
표 1은 본 발명의 단면보수재 조성물의 성분 조성비를 나타낸 것이다.
Figure 112014074123714-pat00001
본 발명의 단면보수재 조성물 중, 주제는 폴리옥시프로필렌글리콜, 우레탄-아크릴 올리고머, 폴리아민, 비스페놀, 칼슘카보네이트, 알루미나 분말, 제올라이트, 알콕시 실란, 유화안정제(Thixo agent), 소포제(Defoamer), 분산제(Dispering agent), 촉진제, 가교제, 가소제 및 규사 중 어느 하나 또는 2 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.
위와 같은 본 발명의 속건성 단면보수재 조성물을 통해서 다음과 같은 장점을 얻을 수 있다.
첫째, 부착강도, 인장강도 및 신률이 우수하여 콘크리트나 아스팔트가 열에 의해 길이가 신장, 수축되어 주위 기온의 변화에 따라 미세하게 그 길이가 변화되는 것을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
둘째, 콘크리트나 아스팔트와의 일체 거동을 통하여 빗물이나 이물질의 침투를 방지하여 파손발생을 최소화하여 구조물의 장기적 수명을 확보할 수 있다는 장점이 있다.
셋째, 폴리머 수지를 사용함으로써 탄성, 접착력, 휨강도, 인장강도 및 내구성, 휨인성, 방수 및 표면경도를 개선할 수 있다는 장점이 있다.
넷째, 불필요한 시공공정을 최소화하고 속건성이므로 공사비 절감 및 시공기간을 단축하여 경제적인 시공이 가능하다는 장점이 있다.
표 1에 나타낸 바와 같이, 경화제는 10~80 중량% 혼입되는 것이 바람직하다.
경화제의 혼입비가 80 중량%를 초과할 경우에는 점도 및 반응속도가 높아져서 작업성 및 가사시간이 저하될 우려가 있으며, 경제성 측면에서도 불리하다는 단점이 있다.
반면, 경화제의 혼입비가 10 중량% 미만일 경우에는, 반응속도가 늦어져 초기의 강도 발현이 어렵고 내구성이 저하될 우려가 있다.
한편, 주제는 폴리옥시프로필렌글리콜 20~80 중량%, 우레탄-아크릴 올리고머 5~30 중량%, 폴리아민 2~25 중량%, 비스페놀 1~20 중량%, 칼슘카보네이트 5~60 중량%, 알루미나 분말 0.1~20 중량%, 제올라이트 0.1~20 중량%, 알콕시 실란 0.1~10 중량%, 유화안정제(Thixo agent) 0.1~10 중량%, 소포제(Defoamer) 0.01~10 중량%, 분산제(Dispering agent) 0.01~10 중량%, 촉진제 0.01~10 중량%, 가교제 0.01~10 중량%, 가소제 0.01~10 중량%, 규사 5~50 중량%가 혼입되는 것이 바람직하다.
표 2는 주제를 구성하는 성분의 배합비를 나타낸 것이다.
Figure 112014074123714-pat00002
주제의 구성 성분 중, 폴리옥시프로필렌글리콜은 내구성, 내후성, 내수성 등을 개선하는 기능을 한다.
앞서 설명한 바와 같이, 폴리옥시프로필렌글리콜은 본 발명의 주제 100중량%에 대하여 20~80 중량%가 혼입된다.
폴리옥시프로필렌글리콜의 혼입비가 20 중량% 미만일 경우, 내구성, 내후성, 내수성 등의 개선효과가 미흡하다는 단점이 있으며, 혼입비가 80 중량%를 초과할 경우, 그 이상의 성능 개선효과가 발휘되지는 않으므로 경제성 측면에서 불리하다는 단점이 있다.
한편, 우레탄-아크릴 올리고머는 인장강도, 내약품성 및 내마모성을 개선하는 기능을 한다.
우레탄-아크릴 올리고머는 글리콜과 아민류로 형성된 하드 세그먼트(hard segment), 폴리머릭 글리콜로 형성된 소프트 세그먼트(soft segment) 및 폴리이소시아네이트가 주원료로 사용되어 제조된 것이 바람직하다.
우레탄-아크릴 올리고머 합성은 우레탄-아크릴 올리고머 글리콜과 쇄연장제의 혼화재와 폴리이소시아네이트를 동시에 반응시키는 원-샷(One-Shot)법 또는 폴리이소시아네이트를 과량으로 반응시킨 후 프리폴리머를 다시 쇄연장하는 프리폴리머법 중 어느 하나로 합성된 것이 바람직하다.
이러한 우레탄-아크릴 올리고머 수지는 인장강도가 우수하고 내약품성 및 내마모성이 우수하여 엘라스토머(Elastomer), 연성포옴(Flexible Foam), 리지스틱 포옴(Rigistic Foam), 플라스틱(Plastic), 도료, 접착제, 섬유합성 피혁 등 고분자 재료의 거의 모든 분야에 통용될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 우레탄-아크릴 올리고머는 본 발명의 주제에 5~30중량% 혼입되는 것이 바람직하다.
우레탄-아크릴 올리고머의 혼입비가 30중량%를 초과할 경우, 연성이 강해져 하중에 의한 변형이 발생될 우려가 크다는 단점이 있고, 혼입비가 5중량% 미만일 경우, 인장강도, 내약품성 및 내마모성 개선 효과가 미약하다는 단점이 있다.
다음으로, 폴리아민은 저장 안정성을 개선하는 기능을 한다.
폴리아민은 주제 100 중량% 에 대하여 2~25 중량% 혼입되는 것이 바람직하다.
폴리아민의 혼입비가 2 중량% 미만일 경우, 저장 안정성이 저하되어 응집현상이 발생할 우려가 있고, 혼입비가 25 중량%를 초과할 경우에는 초기강도 발현 등의 효과를 저하시키고, 제조원가가 높아져 경제적이지 못하다는 단점이 있다.
비스페놀은 접착력 및 내구성을 개선하는 기능을 한다.
비스페놀은 1~20 중량% 혼입되는데, 혼입비가 1 중량% 미만일 경우에는 접착력 및 내구성 개선효과가 저하되는 단점이 있고, 혼입비가 20 중량%를 초과할 경우에는 초기강도 발현 등의 효과가 저하되는 반면 제조원가는 높아지므로 경제적이지 못하다는 단점이 있다.
칼슘카보네이트는 조성물의 증점 및 충전효과를 개선하는 기능을 한다.
칼슘카보네이트는 주제 100 중량%에 대하여 5~60 중량% 혼입되는 것이 바람직하다.
칼슘카보네이트의 혼입비가 60중량%를 초과할 경우, 점도가 높아져 작업성이 저하되는 단점이 있고, 혼입비가 5중량% 미만일 경우 조성물의 충전효과가 저하된다는 단점이 있다.
알루미나 분말은 조성물의 수축을 방지하기 위하여 혼입된다.
이러한 알루미나 분말은 주제에 0.1~20중량% 혼입되는 것이 바람직하며, 알루미나 분말의 혼입비가 20중량%를 초과할 경우, 수축저감 효과는 개선되나 작업성이 저하될 우려가 있다.
반면, 알루미나 분말의 혼입비가 0.1중량% 미만일 경우, 작업성은 개선되나 수축저감 효과가 미약하다는 단점이 있다.
제올라이트는 흡습제로서 수분을 흡수하여 발포를 방지하기 위하여 사용된다.
제올라이트는 주제에 0.1~20 중량% 혼입되는 것이 바람직하다.
제올라이트의 혼입비가 20 중량%를 초과하면 작업성이 저하될 수 있고, 제올라이트의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우에는 흡습 효과가 미약할 수 있다는 단점이 있다.
알콕시 실란은 소수성, 발수성 및 내수성을 개선하는 기능을 한다.
알콕시 실란은 주제 100중량%에 대해 0.1~10 중량% 혼입되는 것이 바람직하다.
알콕시 실란의 혼입비가 10중량%를 초과할 경우, 내수성이 개선되나 재료분리 현상이 발생되기 쉽고, 알콕시 실란의 함량이 0.1중량% 미만일 경우, 내수성 개선 효과가 미약할 수 있다는 단점이 있다.
유화안정제(Thixo agent)는 조성물의 엉킴으로 인한 케이킹 저감재, 재료분리방지, 점도증가를 위하여 혼입되는 성분이다.
이러한 유화안정제는 벤톤계 유화안정제를 사용하는 것이 바람직하다.
유화안정제는 주제 100중량%에 대하여 0.1~10 중량% 혼입되는 것이 바람직하다.
유화안정제의 혼입비가 0.1 중량% 미만일 경우, 조성물이 서로 엉키는 케이킹현상, 재료분리현상 등이 발생할 우려가 크다는 단점이 있고, 혼입비가 10 중량%를 초과할 경우, 재료분리현상 등은 방지되나 초기 강도 발현효과가 미흡하게 될 수 있다는 단점이 있다.
소포제는 조성물의 기공을 제거하여 강도 및 내구성을 높이는 기능을 한다.
또한, 소포제가 주제에 혼입됨에 따라, 작업성 및 가사시간을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
이러한 소포제는 실리콘계 소포제를 사용하는 것이 바람직하다.
소포제는 주제 100 중량%에 대하여 0.01~10 중량% 혼입되는 것이 바람직하다.
소포제의 혼입비가 10 중량%를 초과할 경우, 공기연행이 높아져 작업성이 저하되는 문제점이 있는 반면, 혼입비가 0.01 중량% 미만일 경우, 강도 및 내구성 개선효과가 미흡하게 된다는 문제점이 있다.
분산제는 조성물의 재료분리현상을 방지하기 위하여 혼입되며, 0.01~10 중량% 혼입되는 것이 바람직하다.
이러한 분산제는 불포화폴리카르복실산계 분산제를 사용하는 것이 바람직하다.
분산제의 혼입비가 10 중량%를 초과할 경우, 강도 및 내구성능이 저하될 수 있고, 혼입비가 0.01 중량% 미만일 경우에는 재료분리현상이 발생하기 쉽다는 단점이 있다.
촉진제는 조성물의 반응성을 개선하는 기능을 한다.
이러한 촉진제는 0.01~10 중량% 혼입되는 것이 바람직하며, UV varnishes를 사용하는 것이 바람직하다.
촉진제의 혼입비가 10 중량%를 초과할 경우에는 작업성 및 가사시간이 저하되고, 혼입비가 0.01 중량%미만일 경우에는 반응성이 저하되어 초기 강도 발현 등의 효과를 얻을 수 없게 된다는 단점이 있다.
가교제는 조성물의 우레아 결합 생성을 위한 가교역할을 하기 위하여 사용된다.
가교제는 0.01~10 중량% 혼입되는 것이 바람직하며, 아민계 가교제를 사용하는 것이 바람직하다.
가교제의 함량이 10 중량%를 초과하여 혼입될 경우, 그 이상의 성능개선효과는 미흡하므로 경제성 측면에서 불리하다는 단점이 있고, 혼입비가 0.01 중량% 미만일 경우, 반응성이 저하되어 강도 및 내구성능 개선 효과를 얻을 수 없다는 단점이 있다.
가소제는 유리 전이온도를 저하시켜 유동특성, 유연성, 신률, 탄성, 접착성, 가공성을 향상시키는 기능을 한다.
이러한 가소제는 주제 100 중량%에 대하여 0.01~10 중량% 혼입되는 것이 바람직하며, 프탈레이트계 가소제를 사용하는 것이 바람직하다.
가소제의 혼입비가 10 중량%를 초과할 경우에는 재료분리현상이 발생되기 쉽고 경도가 저하될 수 있으며, 혼입비가 0.01 중량% 미만일 경우에는 탄성, 신률, 접착성능이 저하된다는 단점이 있다.
규사는 입자 크기가 4호사 내지 6호사(0.3~2㎜)인 것이 바람직하다.
입자 크기가 이보다 클 경우에는 고유동 성능이 저하될 우려가 있고, 이보다 적을 경우에는 작업성을 저하시킬 수 있다는 단점이 있다.
이러한 규사는 5~50 중량% 혼입되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 단면보수재 조성물의 주제는 안료가 0.01~5.0 중량% 더 혼입된 것이 바람직하다.
안료는 산화티탄, 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬(Cr2O3), 자색 산화철, 흑색 산화철 및 카본블랙 중 어느 하나 또는 2 이상의 혼합물로 형성된 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 주제는 요소수지 0.01~5.0 중량%가 더 혼입된 것이 바람직하다.
요소수지는 내열성 및 강도를 보다 향상시키는 기능을 한다.
또한, 본 발명의 주제는 폴리아마이드 0.01~5.0 중량%가 더 혼입된 것이 바람직하다.
폴리아마이드를 혼입함에 따라, 셀프 레벨링성 및 친수성을 보다 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
표 3은 위의 주제의 구성 성분 중, 안료, 요소수지 및 폴리아마이드가 추가로 혼입된 성분 배합비를 나타낸 것이다.
Figure 112014074123714-pat00003
한편, 본 발명에서 제시하는 속건성 단면보수재 조성물의 경화제는 내구성, 내후성, 내수성 등을 개선하기 위한 폴리옥시프로필레이트글리세린, 부착력, 인성 및 탄성을 개선하기 위한 폴리옥시프로필렌글리콜, 용해력을 개선하기 위한 용매제, 반응성을 개선하기 위한 톨루엔디아이소사이아네이트(toluene d-iso cyanate, TDI), 반응성을 촉진하기 위한 디페닐메탄디아이소사이아네이트(diphenylmethane d-iso cyanate, MDI) 및 pH조절을 위한 인산(phosphoric acid) 중 어느 하나 또는 2 이상의 혼합물로 형성된 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 폴리옥시프로필레이트글리세린 20~60 중량%, 폴리옥시프로필렌글리콜 10~50 중량%, 용매제 5~30 중량%, 톨루엔디아이소사이아네이트(toluene d-iso cyanate, TDI) 5~25 중량%, 디페닐메탄디아이소사이아네이트 (diphenylmethane d-iso cyanate, MDI) 5~25 중량%, 인산　(phosphoric acid) 0.01~10 중량%를 포함하여 형성된다.
표 4는 위의 경화제의 성분 배합비를 나타낸 것이다.
Figure 112014074123714-pat00004
폴리옥시프로필레이트글리세린은 강도를 향상시키고, 내구성 및 동결융해 저항성 등의 내후성을 향상시키는 기능을 한다.
폴리옥시프로필레이트글리세린은 경화제 100 중량%에 대하여 20~60중량% 혼입되는 것이 바람직한데, 혼입비가 20중량% 미만일 경우에는 강도, 내구성 및 동결융해 저항성 등의 내후성을 향상시키는 효과가 미약하다는 단점이 있고, 폴리옥시프로필레이트글리세린의 혼입비가 60 중량%를 초과하는 경우에는 그 이상의 강도개선 효과와 내구성 향상 효과를 기대하기 어려우므로 경제성이 저하된다는 단점이 있다.
폴리옥시프로필렌글리콜은 경화제에 혼입되어 부착력, 인성, 탄성 및 내구성이 개선하는 기능을 한다.
폴리옥시프로필렌글리콜은 경화제 100 중량%에 대하여 10~50 중량% 혼입되는 것이 바람직한데, 폴리옥시프로필렌글리콜의 혼입비가 10 중량% 미만일 경우에는 부착력, 인성, 탄성 및 내구성 개선의 효과가 미약하고, 혼입비가 50 중량%를 초과하는 경우에는 그 이상의 부착력, 인성, 탄성 및 내구성 개선 효과를 기대하기 어렵고 경제성이 저하된다는 단점이 있다.
용매제는 조성물의 용해력을 개선시키기 위해 혼입된다.
용매제는 경화제 100 중량%에 대하여 5~30 중량% 혼입되는 것이 바람직하다.
용매제는 벤젠고리에 메틸기 2개가 결합해 있는 방향족 탄화수소인 자일렌(Xylene)을 사용하는 것이 바람직하다.
용매제의 혼입비가 30 중량%를 초과할 경우에는 조성물의 용해력은 개선되나 작업성 및 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 그 혼입비가 5중량% 미만이면 조성물의 용해력이 저하되는 단점이 있다.
톨루엔디아이소사이아네이트(TDI)는 조성물의 반응성을 개선하는 기능을 한다.
TDI는 5~25 중량% 혼입되는 것이 바람직한데, TDI의 혼입비가 25 중량%를 초과하면 조성물의 점도 및 반응속도가 높아져 조성물의 작업성 및 가사시간이 저하된다는 단점이 있는 반면, TDI의 혼입비가 5 중량% 미만일 경우 조성물의 작업성은 개선되나, 초기 강도 발현 및 내구성이 저하되는 단점이 있다.
디페닐메탄디아이소사이아네이트(MDI)는 반응성을 촉진시키는 기능을 한다.
이러한 MDI는 5~25 중량% 혼입되는 것이 바람직하며, 혼입비가 5 중량% 미만일 경우에는 초기 작업성은 개선되나 초기강도 발현 효과가 미약하고, 혼입비가 25 중량%를 초과하는 경우에는 초기강도발현 및 내구성은 개선되나 초기 작업성이 저하되는 단점이 있다.
인산은 pH를 조절하는 기능을 한다.
인산은 경화제 100 중량%에 대하여 0.01~10 중량% 혼입되는 것이 바람직하다.
인산의 혼입비가 10 중량%를 초과할 경우에는, 조성물의 반응성이 늦어지므로 작업성 및 가사시간이 길어지나 경화시간이 지연될 수 있으며, 혼입비가 0.01 중량% 미만일 경우에는 조성물의 초기 강도 발현효과는 개선되나 작업성 및 가사시간이 저하되는 단점이 있다.
한편, 본 발명의 경화제는 방수 기능을 개선하기 위하여 폴리옥시에틸렌 옥티페닐 에테르를 더 포함할 수 있다.
이러한 폴리옥시에틸렌 옥티페닐 에테르 0.01~5.0 중량% 혼입되는 것이 바람직하다.
표 5는 본 발명의 경화제의 성분에 위의 폴리옥시에틸렌 옥티페닐 에테르가 혼입된 경우 성분 배합비를 나타낸 것이다.
Figure 112014074123714-pat00005
위와 같은 본 발명의 속건성 단면보수재 조성물은 주제 20~90 중량%, 경화제 10~80 중량%를 연속 또는 강제식 믹서기로 혼합하여 소정 시간, 약 1~10분 정도의 시간동안 교반하여 제조한다.
다음으로, 본 발명의 속건성 단면보수재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 대하여 설명한다.
먼저, 콘크리트 또는 아스팔트 구조물의 보수부위를 청소한 후 건조한 다음, 건조된 보수부위에 본 발명의 속건성 단면보수재 조성물을 타설한다.
보다 구체적으로, 위의 보수공법은 두가지 실시예로 이루어질 수 있다.
첫째, 청소단계에서 콘크리트면의 레이탄스 및 불순물을 평삭기, 숏블라스터 또는 핸드 워터젯 중 하나로 치핑하여 제거한다.
또한, 이 단계에서 보수부위의 바탕 콘크리트면을 건조하는 단계가 함께 이루어지는 것이 바람직하다.
바탕 콘크리트면을 건조하는 단계를 통해 강도, 내구성 및 부착력을 보다 증진시킬 수 있다.
그리고, 청소한 보수부위를 건조하고 프라이머를 도포한 후, 프라이머의 외면에 본 발명의 속건성 단면보수재 조성물을 타설하여 마무리 한다.
위의 프라이머 도포단계는 속건성 단면보수재 조성물이 치핑된 부위에 부착되는 것이 용이하게 이루어지기 위하여 실시한다.
위의 기능을 효과적으로 발휘하기 위하여, 프라이머는 우레탄-아크릴 올리고머, 에폭시수지, 메틸메타크릴레이트 및 상기 속건성 단면보수재 조성물 중 어느 하나 또는 2 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.
둘째, 청소단계에서 콘크리트면 또는 아스팔트면의 불순물을 에어컴프레셔 또는 진공 청소기 중 어느 하나의 장비를 이용하여 청소한 후 건조한다.
건조한 보수부위에 공극률 20% 이상이 되도록 골재를 채운 후, 골재 사이의 공극에 속건성 단면보수재 조성물을 주입하여 마무리 한다.
본 발명에서 제시하는 콘크리트 구조물의 보수공법은 콘크리트 교면, 도로 경계석, 도로 중앙 분리대, 갓길, 도로 등의 콘크리트 포장면, 콘크리트 건축물, 콘?트 바닥면에 모두 사용이 용이하다.
이하, 본 발명의 효과를 알아보기 위한 실험예에 관하여 설명한다.
실시예 1로써, 주제 70 중량%, 경화제 30 중량%를 연속 또는 강제식 믹서에 2분간 교반하여 속건성 단면보수재 조성물을 제조하였다.
표 6은 첫번째 실시예로 사용된 주제의 성분 배합비를 나타낸 것이며, 표 7은 경화제의 성분 배합비를 나타낸 것이다.
Figure 112014074123714-pat00006
Figure 112014074123714-pat00007
위의 주제의 구성 성분 중, 안료는 산화천을 사용하였고, 유화 안정제는 벤톤계 유화 안정제를 사용하였다.
또한, 소포제는 실리콘계 소포제를 사용하였고, 분산제는 불포화폴리카르복실산계 분산제를 사용하였다.
촉진제는 UV varnishes를 사용하였고, 가소제는 프탈레이트계 가소제를 사용하였다.
용매제는 자일렌을 사용하였으며, 가교제는 아민계 가교제를 사용하였다.
실시예 2로써, 주제 60 중량% 및 경화제 40 중량%를 연속 또는 강제식 믹서에 2분간 교반하여 속건성 단면보수재 조성물을 제조하였으며, 주제 및 경화제의 구성 성분 배합비는 위의 실시예 1과 동일하다.
실시예 3으로써, 주제 50 중량% 및 경화제 50 중량%를 연속 또는 강제식 믹서에 2분간 교반하여 속건성 단면보수재 조성물을 제조하였으며, 주제 및 경화제의 구성 성분 배합비는 위의 실시예 1,2와 동일하다.
상기의 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록, 본 발명의 실시예들과 비교할 수 있는 비교예 1 내지 3을 제시하였다.
비교예 1로써, 폴리옥시프로필렌글리콜 70 중량% 및 경화제 30 중량%를 연속 또는 강제식 믹서로 교반하여 조성물을 제조하였으며, 경화제는 TDI를 단독으로 사용하였다.
표 8은 위의 성분 배합비를 나타낸 것이다.
Figure 112014074123714-pat00008
비교예 2로써, 폴리옥시프로필렌글리콜 60 중량% 및 경화제 40 중량%를 연속 또는 강제식 믹서로 교반하여 조성물을 제조하였으며, 경화제는 TDI를 단독으로 사용하였다.
표 9는 위의 성분 배합비를 나타낸 것이다.
Figure 112014074123714-pat00009
비교예 3으로써, 폴리옥시프로필렌글리콜 50 중량% 및 경화제 50 중량%를 연속 또는 강제식 믹서로 교반하여 조성물을 제조하였으며, 경화제는 TDI를 단독으로 사용하였다.
표 10은 위의 성분 배합비를 나타낸 것이다.
Figure 112014074123714-pat00010
위의 실시예 1 내지 실시예 3의 성능 검증을 위하여, 실시예들과 비교예 1 내지 비교예 3의 특성을 비교하는 실험을 하였다.
첫번째 실험으로써, 실시예 1 내지 실시예 3에 따른 속건성 단면보수재 조성물과 비교예 1 내지 비교예3에 의하여 제조된 조성물을 KS F 2477(폴리머 시멘트 모르타르의 강도 시험방법)에 규정한 방법에 따라 압축강도 시험을 실시하였다.
표 11은 시간 경과에 따른 압축강도의 변화를 나타낸 것이다.
Figure 112014074123714-pat00011
표 11에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3은 경화된 후 비교예 1 내지 비교예 3에 비하여 압축강도가 월등히 높다는 것을 확인할 수 있다.
두번째 시험으로써, 실시예 1 내지 실시예 3의 속건성 단면보수재 조성물과 비교예 1 내지 비교예 3에 의하여 제조된 조성물을 KS F 2477(폴리머 시멘트 모르타르의 강도 시험방법)에 규정한 방법에 따라 휨강도를 측정하였다.
표 12는 시간 경과에 따른 휨강도의 변화를 나타낸 것이다.
Figure 112014074123714-pat00012
표 12에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3은 비교예 1 내지 비교예 3에 비하여 휨강도가 월등히 높다는 것을 확인할 수 있다.
세번째 시험으로써, 실시예 1 내지 실시예 3의 속건성 단면보수재 조성물과 비교예 1 내지 비교예 3에 의하여 제조된 조성물을 KS L 5104(시멘트 모르타르의 인장강도 시험방법)에 의하여 인장강도를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 13에 나타내었다.
Figure 112014074123714-pat00013
표 13에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3이 비교예 1 내지 비교예 3에 비하여 인장강도가 월등히 우수함을 확인할 수 있었다.
네번째 시험으로써, 실시예 1 내지 실시예 3의 속건성 단면보수재 조성물과 비교예 1 내지 비교예 3에 의하여 제조된 조성물을 JIS A 6916(Wall coatings for thick textured finishes; 마무리 도포제용 바탕 조정 도포제)에 의하여 접착강도를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 14에 나타냈다.
Figure 112014074123714-pat00014
위의 표 14에 나타난 바 같이, 실시예 1 내지 실시예 3이 비교예 1 내지 비교예 3에 비하여 접착강도가 월등히 우수함을 확인할 수 있었다.
다섯번째 시험으로써, 실시예 1 내지 실시예 3의 속건성 단면보수재 조성물과 비교예 1 내지 비교예 3에 의하여 제조된 조성물을 KS F 4004에 규정한 방법에 따라 흡수율의 측정 결과를 표 15에 나타내었다.
흡수율이 높으면 불순물이나 물이 콘크리트의 내부로 침투하게 되어 콘크리트의 내부에 기공률이 증가하게 되므로 구조물의 파손을 초래하는 문제가 발생한다.
Figure 112014074123714-pat00015
위의 표 15에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3은 비교예 1 내지 비교예 3에 비하여 흡수율이 낮다는 것을 확인할 수 있다.
여섯번째 시험으로써, 실시예 1 내지 실시예 3의 속건성 단면보수재 조성물과 비교예 1 내지 비교예 3에 의하여 제조된 조성물을 KS F 2424(콘크리트의 길이변화 시험방법)에 의하여 건조수축율을 측정하였으며, 그 결과를 표 16에 나타내었다.
Figure 112014074123714-pat00016
위의 표 16에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3이 비교예 1 내지 비교예 3에 비하여 건조수축량이 감소되어 수축 저감 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
일곱번째 시험으로써, 실시예 1 내지 실시예 3의 속건성 단면보수재 조성물과 비교예 1 내지 비교예 3에 의하여 제조된 조성물을 JIS A 1171(폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 의한 염화물 이온의 침투 깊이 시험을 수행하였고, 그 결과를 표 17에 나타내었다.
Figure 112014074123714-pat00017
위의 표 17에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3이 비교예 1 내지 비교예 3에 비하여 염화물 이온 침투 깊이가 적게 나타나 염해에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
여덟번째 시험으로써, 실시예 1 내지 실시예 3의 속건성 단면보수재 조성물과 비교예 1 내지 비교예 3에 의하여 제조된 조성물을 JIS A 1171(폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 의한 중성화 깊이 시험을 수행하였고, 그 결과를 표 18에 나타내었다.
Figure 112014074123714-pat00018
위의 표 18에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3이 비교예 1 내지 비교예 3에 비하여 중성화 깊이가 적게 나타나 중성화에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
아홉번째 시험으로써, 실시예 1 내지 실시예 3의 속건성 단면보수재 조성물과 비교예 1 내지 비교예 3에 의하여 제조된 조성물을 KS F 2456에 규정한 방법에 따라 동결융해 저항성 시험을 실시하였다.
동결융해는 콘크리트에 흡수된 수분이 결빙되고 녹는 것을 말하는 것으로, 동결융해가 반복되면 콘크리트 조직에 미세한 균열이 발생하게 되어 내구성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.
표 19는 동결융해 저항성 시험에 따른 각각의 실시예들 및 비교예들의 내구성 지수를 표시한 것이다.
Figure 112014074123714-pat00019
위의 표 19에 나타난 바 같이, 실시예 1 내지 실시예 3이 비교예 1 내지 비교예 3에 비하여 내구성 지수가 월등히 높으므로, 동결융해저항성이 향상된 것을 확인할 수 있다.
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 (14)

  1. 주제 20~90 중량%;
    경화제 10~80 중량%;를
    포함하며,
    상기 주제는
    폴리옥시프로필렌글리콜, 우레탄-아크릴 올리고머, 폴리아민, 비스페놀, 칼슘카보네이트, 알루미나 분말, 제올라이트, 알콕시 실란, 유화안정제(Thixo agent), 소포제(Defoamer), 분산제(Dispering agent), 촉진제, 가교제, 가소제 및 규사 중 어느 하나 또는 2 이상의 혼합물이고,
    상기 주제는
    상기 폴리옥시프로필렌글리콜 20~80 중량%;
    상기 우레탄-아크릴 올리고머 5~30 중량%;
    상기 폴리아민 2~25 중량%;
    상기 비스페놀 1~20 중량%;
    상기 칼슘카보네이트 5~60 중량%;
    상기 알루미나 분말 0.1~20 중량%;
    상기 제올라이트 0.1~20 중량%;
    상기 알콕시 실란 0.1~10 중량%;
    상기 유화안정제(Thixo agent) 0.1~10 중량%;
    상기 소포제(Defoamer) 0.01~10 중량%;
    상기 분산제(Dispering agent) 0.01~10 중량%;
    상기 촉진제 0.01~10 중량%;
    상기 가교제 0.01~10 중량%;
    상기 가소제 0.01~10 중량%;
    상기 규사 5~50 중량%;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 속건성 단면보수재 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 경화제는
    폴리옥시프로필레이트글리세린, 폴리옥시프로필렌글리콜, 용매제, 톨루엔디아이소사이아네이트(toluene d-iso cyanate, TDI), 디페닐메탄디아이소사이아네이트 (diphenylmethane d-iso cyanate, MDI) 및 인산　(phosphoric acid) 중 어느 하나 또는 2 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 속건성 단면보수재 조성물.
  3. 삭제
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 경화제는
    상기 폴리옥시프로필레이트글리세린 20~60 중량%;
    상기 폴리옥시프로필렌글리콜 10~50 중량%;
    상기 용매제 5~30 중량%;
    상기 톨루엔디아이소사이아네이트(toluene d-iso cyanate, TDI) 5~25 중량%;
    상기 디페닐메탄디아이소사이아네이트 (diphenylmethane d-iso cyanate, MDI) 5~25 중량%;
    상기 인산　(phosphoric acid) 0.01~10 중량%;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 속건성 단면보수재 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 주제는
    안료 0.01~5.0 중량%;를
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 속건성 단면보수재 조성물.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 안료는
    산화티탄, 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬(Cr2O3), 자색 산화철, 흑색 산화철 및 카본블랙 중 어느 하나 또는 2 이상의 혼합물로 형성된 것을 특징으로 하는 속건성 단면보수재 조성물.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 주제는
    요소수지 0.01~5.0 중량%;를
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 속건성 단면보수재 조성물.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 주제는
    폴리아마이드 0.01~5.0 중량%;를
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 속건성 단면보수재 조성물.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 경화제는
    폴리옥시에틸렌 옥티페닐 에테르 0.01~5.0 중량%;를
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 속건성 단면보수재 조성물.
  10. 제 1항, 제2항, 제4항 내지 제 9항 중 어느 한 항의 속건성 단면보수재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법으로서,
    콘크리트 또는 아스팔트 구조물의 보수부위를 청소한 후 건조하는 청소단계;
    상기 건조한 보수부위에 상기 속건성 단면보수재 조성물을 타설하는 타설단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수공법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 청소단계는
    상기 보수부위를 평삭기, 숏블라스터 또는 핸드 워터젯 중 어느 하나의 장비를 이용하여 치핑 및 청소하는 단계;
    상기 보수부위의 바탕 콘크리트면을 건조하는 단계;를 포함하며,
    상기 청소단계 및 타설단계 사이에,
    상기 건조한 보수부위에 프라이머를 도포하는 프라이머 도포단계;를
    더 포함하고,
    상기 타설단계는
    상기 도포한 프라이머의 외면에 상기 속건성 단면보수재 조성물을 타설하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수공법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 프라이머는
    우레탄-아크릴 올리고머, 에폭시수지, 메틸메타크릴레이트 및 상기 속건성 단면보수재 조성물 중 어느 하나 또는 2 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수공법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 청소단계는
    에어컴프레셔 또는 진공 청소기 중 어느 하나의 장비를 이용하여 청소한 후 건조하는 단계;를 포함하며,
    상기 청소단계 및 타설단계 사이에,
    상기 건조한 보수부위에 골재를 채우는 골재 채움단계;를
    더 포함하고,
    상기 타설단계는
    상기 골재 사이의 공극에 상기 속건성 단면보수재 조성물을 주입하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수공법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 골재 채움단계는
    상기 골재의 공극률이 20% 이상이 되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수공법.
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