KR101654199B1 - 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 단면 보수 마감 공법 - Google Patents

콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 단면 보수 마감 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 광물질 결합재 20~90중량%, 성능개선혼화제 1~60중량% 및 물 1~30중량%를 포함하고, 상기 성능개선혼화제는 메틸아크릴레이트-히드록시메틸메타크릴레이트 35~98중량%, 초산비닐-부틸말레이트 1~45중량%, 스티렌-부타디엔-아크릴산 0.1~35중량%, 카르복실화 폴리에틸렌 0.1~25중량% 및 염화비닐리덴-염화비닐 0.01~25중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 단면 보수 마감 공법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 유동성, 휨강도, 인장강도, 부착강도 및 내구성이 우수하고, 휨인성, 내염해성, 중성화 저항성, 동결융해 저항성 및 표면경도를 개선할 수 있으며, 조기강도를 발현할 수 있어 시공기간을 단축하여 교통개방 시간을 줄일 수 있다.

Description

콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 단면 보수 마감 공법{COMPOSITION FOR PROTECTING SURFACE OF CONCRETE STRUCTURE AND METHOD FOR PROTECTING SURFACE OF CONCRETE STRUCTURE THEREWITH}
본 발명은 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 단면 보수 마감 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유동성, 휨강도, 인장강도, 부착강도 및 내구성이 우수하고, 휨인성, 내염해성, 중성화 저항성, 동결융해 저항성 및 표면경도를 개선할 수 있으며, 조기강도를 발현할 수 있어 시공기간을 단축하여 교통개방 시간을 줄일 수 있는 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물, 그 제조방법 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 단면 보수 마감 공법에 관한 것이다.
콘크리트 구조물은 열화 등에 의해 콘크리트에 균열이 발생하여 시간이 지나게 되면 콘크리트의 압축강도와 철근의 인장강도가 점차 떨어지게 되고, 균열 부위로 통해 노출된 콘크리트는 중성화 현상이 진행되어 철근의 부식이 일어난다. 이러한 철근의 부식 현상이 심해지면 콘크리트 구조물이 결국 붕괴될 수도 있다. 따라서, 콘크리트 구조물이 열화되어 균열이 발생하면 조속하게 열화된 부위를 보수할 필요가 있다. 콘크리트의 성능저하에 결정적 영향을 미치는 것은 균열로, 균열이 발생하면 콘크리트 내부에 유해한 외기나 수분, 화학 성분이 침투하여 콘크리트의 성능저하가 더욱 촉진된다. 또한, 콘크리트 내부에 침투한 수분, 염화물 이온 등에 의해 콘크리트 구조물 내부의 철근에 부식이 발생하여 추가적인 균열이 발생하거나 콘크리트가 탈락하는 현상이 일어남과 동시에 철근 부식에 의해 철근 단면이 감소하여 성능이 저하됨으로써 구조물이 파손될 수도 있다.
한편, 콘크리트 구조물 특히, 도로중앙분리벽, 날개벽, 도로 측구부, 교량의 콘크리트 슬래브, 도로 노면, 교량 하부, 하수암거부는 열화 등에 의해 콘크리트에 균열이 발생하여 시간이 지나게 되면 콘크리트의 압축강도와 철근의 인장강도가 점차 떨어지게 되고, 균열 부위를 통해 노출된 콘크리트는 염소이온 침투, 동결융해, 중성화 현상이 진행되어 철근 부식이 발생된다. 이러한 철근 부식현상이 심해지면 콘크리트 구조물이 결국은 붕괴될 수 있다. 이러한 콘크리트 구조물의 보수에 있어서 시멘트계 재료만으로 소요의 품질을 확보할 수 없으므로 콘크리트-폴리머 복합체와 같은 강도 및 내구성이 우수한 보수재료가 사용되고 있다.
대한민국 등록특허 제10-1422206호 (2014년07월24일 공고) 대한민국 등록특허 특0125566 (1997년10월07일 등록)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 유동성, 휨강도, 인장강도, 부착강도 및 내구성이 우수하고, 휨인성, 내염해성, 중성화 저항성, 동결융해 저항성 및 표면경도를 개선할 수 있으며, 조기강도를 발현할 수 있어 시공기간을 단축하여 교통개방 시간을 줄일 수 있는 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 단면 보수 마감 공법을 제공함에 있다.
본 발명은, 광물질 결합재 20~90중량%, 성능개선혼화제 1~60중량% 및 물 1~30중량%를 포함하고, 상기 성능개선혼화제는 메틸아크릴레이트-히드록시메틸메타크릴레이트 35~98중량%, 초산비닐-부틸말레이트 1~45중량%, 스티렌-부타디엔-아크릴산 0.1~35중량%, 카르복실화 폴리에틸렌 0.1~25중량% 및 염화비닐리덴-염화비닐 0.01~25중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물을 제공한다.
상기 성능개선혼화제는 강도 및 내수성을 개선하기 위하여 메틸메타크릴레이트-부타디엔 0.01~10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 성능개선혼화제는 셀프레벨링성을 개선하기 위한 평활제 0.01~10중량%를 더 포함할 수 있다.
삭제
상기 광물질 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 25~75중량%, 칼슘알루미네이트시멘트 5~45중량%, 돌로마이트 0.1~35중량%, 맥반석 0.1~30중량%, 굴껍질 0.1~30중량%, 생석회0.1~15중량%, 세피올라이트 0.01~10중량% 및 지연제 0.01~8중량%를 포함할 수 있다.
상기 광물질 결합재는 물-시멘트비 저하 및 작업성을 확보하기 위해 고성능 감수제 0.01~5중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 광물질 결합재는 색상을 표현하기 위하여 무기질 안료를 0.01~10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은, 콘크리트 표면의 레이탄스 및 불순물을 평삭기, 숏블라스터 또는 핸드 워터젯으로 치핑하여 제거하고 청소하는 단계와, 청소된 부위의 수분함수율을 확인한 후에 상기 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물의 부착성을 개선하기 위한 프라이머를 도포하는 단계와, 상기 프라이머가 도포된 상부에 상기 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물을 타설한 후 표면 마무리하는 단계; 및 표면 마무리하여 양생하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 단면 보수 마감 공법을 제공한다. 이 때, 상기 치핑하여 제거하고 청소하는 단계에서 철근이 노출되는 경우에는 녹을 제거한 후 방청제를 도포하여 방청처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 프라이머는 스티렌-부타디엔, 에틸렌 초산비닐, 폴리 아크릴 에스테르, 아크릴계 에멀젼 및 상기 성능개선혼화제 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 표면마무리한 후 염화물이온침투억제, 중성화반응성 저하, 동결융해저항성을 개선하기 위하여 표면 보호재 도포단계를 더 포함할 수 있다. 상기 표면보호재로는 수성 실리카졸, 무용제형 에폭시 수지, 우레탄-아크릴 폴리머, 실란계 화합물 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용할 수 있다.
본 발명의 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물에 의하면, 광물질 결합재를 사용함으로써 표면경도, 압축강도 및 내구성이 향상되는 효과가 있다. 또한, 성능개선혼화제를 사용함으로써 유동성, 부착성, 휨인성, 내염해성, 중성화 저항성 및 동결융해 저항성을 개선할 수 있다. 또한, 성능개선혼화제를 사용함으로써 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물의 현장시공성이 개선되고, 조기강도를 발현할 수 있어 시공기간을 단축하여 교통개방 시간을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물에 의하면, 난연성을 개선하고, 장기 강도를 발현하며, 내구성을 증진하고, 온도 상승을 억제하며, 내마모성을 개선하는 등의 효과를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물은 광물질 결합재 20~90중량%, 성능개선혼화제 1~60중량% 및 물 1~30중량%를 포함한다.
상기 성능개선혼화제는 가사시간, 작업성, 유동성, 휨강도, 인장강도, 내구성, 휨인성, 내염해성, 중성화 저항성, 동결융해 저항성 및 표면경도를 개선시키기 위하여 사용한다. 상기 성능개선혼화제는 무기물 간의 결합을 유도하고 강도 및 내구성을 개선하기 위한 메틸아크릴레이트-히드록시메틸메타크릴레이트 35~98중량%, 부착력 및 인성을 개선하기 위한 초산비닐-부틸말레이트 1~45중량%, 강도 및 내구성을 개선하기 위한 스티렌-부타디엔-아크릴산 0.1~35중량%, 연성 및 접착력을 개선하기 위한 카르복실화 폴리에틸렌 0.1~25중량% 및 재료분리방지 및 안정성을 개선하기 위한 염화비닐리덴-염화비닐 0.01~25중량%를 포함할 수 있다.
상기 성능개선혼화제는 상기 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물에 대해 21~60중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 성능개선혼화제의 함량이 60중량%를 초과하면 점도가 낮아져 재료 분리가 발생되기 쉽고, 가격경쟁력이 저하될 수 있다. 그리고 상기 성능개선혼화제의 함량이 1중량% 미만이면 유동 성능, 강도, 내구성, 인성, 내염해성, 중성화 저항성, 동결융해 저항성 및 표면경도 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 메틸아크릴레이트-히드록시메틸메타크릴레이트는 무기물 간의 결합을 유도하고 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 메틸아크릴레이트-히드록시메틸메타크릴레이트는 상기 성능개선혼화제에 35~98중량% 함유되는 것이 바람직한데, 그 함량이 35중량% 미만일 경우에는 무기물간 결합을 유도하는 효과와 강도, 내염해성 및 동결융해 저항성 등의 내구성을 향상시키는 효과가 미약할 수 있고, 그 함량이 98중량%를 초과하는 경우에는 더 이상의 무기물간 결합 유도 효과와 강도 및 내구성 향상 효과를 기대하기 어렵고 경제적이지 못하다.
상기 초산비닐-부틸말레이트는 부착력 및 인성을 개선하는 역할을 한다. 상기 초산비닐-부틸말레이트는 상기 성능개선혼화제에 대해 1~45중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 초산비닐-부틸말레이트의 함량이 1중량% 미만일 경우에는 부착력 및 인성 개선의 효과가 미약할 수 있고, 상기 초산비닐-부틸말레이트의 함량이 45중량%를 초과하는 경우에는 더 이상의 부착력 및 인성 개선 효과를 기대하기 어렵고 경제적이지 못하다.
상기 스티렌-부타디엔-아크릴산은 상기 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물의 탄성 및 내구성을 개선시키기 위해 사용한다. 상기 스티렌-부타디엔-아크릴산은 상기 성능개선혼화제에 대해 0.1~35중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 스티렌-부타디엔-아크릴산의 함량이 35중량%를 초과하면 상기 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물의 성능은 개선되나 작업성 및 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 스티렌-부타디엔-아크릴산의 함량이 0.1중량% 미만이면 상기 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물의 작업성은 개선되나, 탄성 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 카르복실화 폴리에틸렌은 연성 및 접착력을 가지는 상기 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물을 제조하기 위하여 사용한다. 상기 카르복실화 폴리에틸렌은 상기 성능개선혼화제에 대해 0.1~25중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 카르복실화 폴리에틸렌의 함량이 25중량%를 초과하면 연성이 강해져 하중에 의한 변형이 발생되기 쉽고, 상기 카르복실화 폴리에틸렌의 함량이 0.1중량% 미만이면 연성 및 접착력 개선 효과가 미약하고 취성이 강해져 충격강도가 저하될 수 있다.
상기 염화비닐리덴-염화비닐은 상기 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물의 내구성능을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 염화비닐리덴-염화비닐은 상기 성능개선혼화제에 대해 0.01~25중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 염화비닐리덴-염화비닐의 함량이 25중량%를 초과하면 작업성 및 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 염화비닐리덴-염화비닐의 함량이 0.01중량% 미만이면 내구성 개선 효과가 미약하고 성능개선혼화제의 결합력이 저하될 수 있다.
상기 메틸메타크릴레이트-부타디엔은 강도 및 내수성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 메틸메타크릴레이트-부타디엔은 상기 성능개선혼화제에 대해 0.01~10중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 폴리에테르설폰의 함량이 10중량%를 초과하면 강도 및 내수성은 개선되나 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 폴리에테르설폰의 함량이 0.01중량% 미만이면 작업성은 개선되나 강도 및 내수성 개선 효과가 미약할 수 있다.
또한, 상기 성능개선혼화제는 셀프레벨링성을 개선하기 위한 평활제 0.01~10중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 평활제는 상기 성능개선혼화제의 유동성, 셀프레벨링성을 높이기 위하여 사용될 수 있다. 상기 평활제로는 폴리에틸렌글리콜에스테르를 사용할 수 있다. 상기 평활제는 상기 성능개선혼화제에 대해 0.01~10중량% 함유되는 것이 바람직한데, 평활제의 함량이 10중량%를 초과하면 유기물 간의 반응이 늦어져 제 성능을 발휘하지 않고 재료분리 현상이 발생하기 쉽고, 상기 평활제의 함량이 0.01중량% 미만이면 재료분리 현상은 없으나 셀프레벨링성 개선 효과가 미약할 수 있다.
삭제
또한, 상기 성능개선혼화제는 소포제를 더 포함할 수 있다. 상기 소포제는 상기 성능개선혼화제 내의 기포를 제거하여 강도 및 내구성을 높이기 위하여 사용한다. 상기 소포제가 성능개선혼화제에 첨가되면 공기연행 효과를 부여하여 작업성 및 가사시간을 향상시킬 수 있다. 상기 소포제는 상기 성능개선혼화제에 대해 0.01~5중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 소포제로는 알콜계 소포제, 실리콘계 소포제, 지방산계 소포제, 오일계 소포제, 에스테르계 소포제, 옥시알킬렌계 소포제 등을 사용할 수 있다. 상기 실리콘계 소포제로는 디메틸실리콘유, 폴리오가노실록산, 플루오로실리콘유 등이 있다. 상기 지방산계 소포제로는 스테아린산, 올레인산 등이 있다. 상기 오일계 소포제로는 등유, 동식물유, 피마자유 등이 있다. 상기 에스테르계 소포제로는 솔리톨트리올레이트, 글리세롤모노리시놀레이트 등이 있다. 상기 옥시알킬렌계 소포제로는 폴리옥시알킬렌, 아세틸렌에테르류, 폴리옥시알킬렌지방산에스테르, 폴리옥시알킬렌알킬아민 등이 있다. 상기 알콜계 소포제로는 글리콜(glycol) 등이 있다.
또한, 상기 성능개선혼화제는 감수제를 더 포함할 수 있다. 상기 감수제는 물-시멘트비를 감소시켜 강도 및 내구성을 개선하고 상기 성능개선혼화제의 유동성을 확보하기 위하여 사용한다. 상기 성능개선혼화제에 감수제가 첨가되면 물-시멘트비가 저감된다. 상기 감수제는 상기 성능개선혼화제에 대해 0.01~5중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 감수제는 폴리카본산계, 멜라민계 또는 나프탈렌계 감수제를 사용할 수 있으나, 나프탈렌계와 멜라민계는 폴리카본산계에 비하여 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물의 강도가 떨어지고 작업성 및 가사시간을 저하시킬 수 있으므로 콘크리트 구조물 표면보호용 조성물의 강도, 작업성 및 가사시간을 저하시키지 않는 폴리카본산계 감수제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 광물질 결합재는 초기 강도를 발현하며, 내구성을 증진하고, 온도 상승을 억제하며, 난연성을 개선하고, 내마모성을 개선하는 등의 효과를 갖게 하기 위하여 사용하며, 상기 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물에 대해 20~90중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 광물질 결합재의 함량이 90중량%를 초과하면 강도 및 내구성은 개선되나 수축팽창효과에 의하여 균열이 발생하기 쉽고, 그 함량이 20중량% 미만이면 작업성 및 균열발생은 저하되나 강도 및 내구성 개선효과가 미약할 수 있다.
상기 광물질 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 25~75중량%, 칼슘알루미네이트시멘트 5~45중량%, 돌로마이트 0.1~35중량%, 맥반석 0.1~30중량%, 굴껍질 0.1~30중량%, 생석회0.1~15중량%, 세피올라이트 0.01~10중량% 및 지연제 0.01~8중량%를 포함할 수 있다.
상기 보통 포틀랜드 시멘트는 KS에 규정된 것을 사용하는 것이 바람직하며, 일반 시중에 유통되는 시멘트를 사용할 수 있다. 상기 보통 포틀랜드 시멘트는 상기 광물질 결합재에 25~75중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 칼슘알루미네이트시멘트는 수화반응성을 증가시키고 균열 억제를 위해 첨가하는 무기계 속경성 광물 재료로서, 물과 접촉할 때 순식간에 물과 반응하여 에트린자이트(Ettringite) 수화물을 생성함으로써, 시멘트와 혼합할 때 단시간 내에 우수한 압축 강도를 얻을 수 있게 한다. 상기 칼슘알루미네이트시멘트는 상기 광물질 결합재에 대하여 5~45중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 칼슘알루미네이트시멘트의 중량비가 증가하면 빠른 경화특성을 나타내며, 상기 칼슘알루미네이트시멘트의 함량이 5중량% 미만일 경우 강도 개선 효과 및 균열 발생 억제 효과가 미약할 수 있고, 상기 칼슘알루미네이트시멘트의 함량이 45중량%를 초과할 경우에는 빠른 경화 특성으로 인해 좋은 물성을 얻을 수 있으나 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하다.
상기 돌로마이트는 백색을 따며, 비중이 2.9, 경도가 4 정도로 강도, 내마모성 및 내화성이 우수한 골재로 강도, 내마모성 및 내화성을 높이기 위하여 사용한다. 상기 돌로마이트는 상기 광물질 결합재에 대해 0.1~35중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 돌로마이트의 함량이 0.1중량% 미만이면 작업성 및 강도는 증가하나 난연 효과가 저하될 수 있고, 상기 돌로마이트의 함량이 35중량%를 초과하면 난연성은 개선되나 작업성 및 강도가 저하될 수 있다.
상기 맥반석은 석영과 장석이 조밀하게 고루 섞여 있는 암석으로 미세한 다공질 구조로 유해물질의 흡착작용, 산 및 염기의 중화작용의 역할을 함으로 방오성, 장기 강도 발현 및 내구성 증진을 위하여 사용한다. 상기 맥반석의 중량비가 증가하면 조기 강도는 저하되나, 장기 강도 발현 및 내구성이 증가한다. 상기 맥반석은 상기 광물질 결합재에 대하여 0.1~30중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 맥반석의 함량이 30중량%를 초과하면 초기 강도발현을 저하시키고, 그 함량이 0.1중량%미만이면 장기 강도 발현 및 내구성 개선효과가 미약할 수 있다.
상기 굴껍질은 탄산칼슘이 주성분으로 굴껍질의 칼슘(Ca) 성분이 인(P)과 잘 반응하는 성질을 이용하여 유기인제가 다량 함유되어 있는 세제, 표백제, 농약, 폐수, 독극성물질 등으로부터 인을 제거하게 된다. 상기 굴껍질은 상기 광물질 결합재에 대하여 1~30중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 굴껍질의 함량이 30중량%를 초과하면 초기 강도발현을 저하시키고, 그 함량이 1중량%미만이면 장기 강도 발현 및 내구성 개선효과가 미약할 수 있다.
상기 생석회는 에트린자이트가 초기부터 충분히 생성되어 시멘트의 구조를 치밀화시킴으로써 초기 재령에서 염화물 이온에 대한 침투저항성을 증가시키게 된다. 상기 생석회는 상기 광물질 결합재에 대하여 0.1~15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 생석회의 함량이 0.1중량% 미만일 경우 강도 및 작업성이 떨어질 수 있고, 상기 생석회의 함량이 15중량%를 초과할 경우에는 빠른 경화 특성으로 인해 좋은 물성을 얻을 수 있으나 과 팽창되기 쉽다.
상기 세피올라이트는 흡습제로서 재료분리 방지 및 점도를 조절하기 위해 사용한다. 상기 세피올라이트는 상기 광물질 결합재에 0.01~10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 세피올라이트의 함량이 0.01중량% 미만이면 작업성은 좋으나 재료분리 방지 효과가 미약할 수 있고, 상기 세피올라이트의 함량이 10중량%를 초과하면 재료분리 현상은 발생하지 않으나 점성이 높아져 작업성이 저하될 수 있다.
상기 지연제는 일정 시간 동안 작업성을 확보하기 위해 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위하여 사용되는 것으로서, 상기 광물질 결합재에 대해 0.01~8중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 지연제로는 일반적으로 잘 알려진 물질을 사용할 수 있는데, 예컨대 포도당, 글루코오스, 텍스트린, 덱스트란과 같은 당류, 글루콘산, 사과산, 구연산, 시트릭산(citric acid)과 같은 산류 또는 그의 염, 아미노카복실산 또는 그의 염, 포스폰산 또는 그의 유도체, 글리세린과 같은 다가알코올 등을 사용할 수 있다.
상기 고성능 감수제는 물-시멘트비 저하 및 작업성을 확보하기 위해 상기 광물질 결합재에 대하여 0.01~5중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 무기질 안료는 색상을 구현하고 미관을 개선하기 위하여 사용하는 것으로서, 상기 무기질 결합재에 대하여 0.01~10 중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 무기질 안료는 식별이 용이하도록 첨가되며, 보다 선명한 색상으로 식별이 용이하고 색상의 지속성이 향상될 수 있다. 상기 무기질 안료는 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬 (CrO3), 자색 산화철 및 흑색 산화철(카본 블랙) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 물질을 사용할 수 있으며, 이에 의해 적색, 녹색, 황색, 흑색, 청색, 흰색 등 다양한 색상을 구현할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물은 광물질 결합재 20~90중량%, 성능개선혼화제 1~60중량% 및 물 1~30중량%를 강제식 믹서 또는 연속식 믹서로 소정 시간(예컨대, 1~5분) 동안 믹싱하여 제조할 수 있다.
본 발명은 상술한 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 단면 보수 마감 공법을 제시한다. 이하에서, 콘크리트 구조물이라 함은 도로 중앙분리벽, 날개벽, 도로 측구, 도로의 노면, 교량 교면, 교량의 콘크리트 슬래브, 교량 하부, 하수암거 부분 등의 구조물로서 콘크리트로 이루어진 모든 구조물을 포함하는 의미로 사용한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 구조물 단면 보수 마감 공법은, 또한, 본 발명은, 콘크리트 표면의 레이탄스 및 불순물을 평삭기, 숏블라스터 또는 핸드 워터젯으로 치핑하여 제거하고 청소하는 단계와, 청소된 부위의 수분함수율을 확인한 후에 상기 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물의 부착성을 개선하기 위한 프라이머를 도포하는 단계와, 상기 프라이머가 도포된 상부에 상기 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물을 타설한 후 표면 마무리하는 단계; 및 표면 마무리하여 양생하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 단면 보수 마감 공법을 제공한다. 이때, 상기 청소하는 단계는 보수면적이 큰 경우의 부위를 청소할 경우에는 진공흡입차량으로 이용하여 청소하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 표면마무리한 후 염화물이온침투억제, 중성화반응성 저하, 동결융해저항성을 개선하기 위하여 표면 보호재 도포단계를 더 포함할 수 있다.
상기 프라이머는 스티렌-부타디엔, 에틸렌 초산비닐, 폴리 아크릴 에스테르, 아크릴계 에멀젼 및 상기 성능개선혼화제 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 상기 표면보호재로는 수성 실리카졸, 무용제형 에폭시 수지, 우레탄-아크릴 폴리머, 실란계 화합물 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용할 수 있다.
이하에서, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
광물질 결합재 65중량%, 성능개선혼화제 25중량% 및 물 10중량%를 강제식 믹서에서 2분간 교반하여 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물을 제조하였다.
상기 성능개선혼화제는 메틸아크릴레이트-히드록시메틸메타크릴레이트 90중량부, 초산비닐-부틸말레이트 3중량부, 스티렌-부타디엔-아크릴산 2중량부, 카르복실화 폴리에틸렌 1중량부, 염화비닐리덴-염화비닐 1중량부, 메틸메타크릴레이트-부타디엔 1중량부, 평활제 0.5중량부, 소포제 0.5중량부 및 감수제 0.5중량부를 혼합하여 사용하였다. 상기 평활제는 폴리에틸렌글리콜에스테르를 사용하였고, 상기 소포제는 실리콘계 소포제를 사용하였으며, 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제를 사용하였다.
상기 광물질 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 30중량%, 칼슘알루미네이트시멘트 20중량%, 돌로마이트 20중량%, 맥반석 15중량%, 굴껍질 5중량%, 생석회 5중량%, 세피올라이트 2중량%, 지연제 1중량%, 고성능 감수제 1중량% 및 무기질 안료 1중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 고성능 감수제는 폴리카본산계 고성능 감수제를 사용하였다. 상기 무기질 안료는 회색안료를 사용하였다.
<실시예 2>
광물질 결합재 65중량%, 성능개선혼화제 25중량% 및 물 10중량%를 강제식 믹서에서 2분간 교반하여 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물을 제조하였다.
상기 성능개선혼화제는 메틸아크릴레이트-히드록시메틸메타크릴레이트 80중량부, 초산비닐-부틸말레이트 6중량부, 스티렌-부타디엔-아크릴산 4중량부, 카르복실화 폴리에틸렌 4중량부, 염화비닐리덴-염화비닐 3중량부, 메틸메타크릴레이트-부타디엔 1중량부, 평활제 0.5중량부, 소포제 0.5중량부 및 감수제 0.5중량부를 혼합하여 사용하였다. 상기 평활제는 폴리에틸렌글리콜에스테르를 사용하였고, 상기 소포제는 실리콘계 소포제를 사용하였으며, 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제를 사용하였다.
상기 광물질 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 30중량%, 칼슘알루미네이트시멘트 20중량%, 돌로마이트 20중량%, 맥반석 15중량%, 굴껍질 5중량%, 생석회 5중량%, 세피올라이트 2중량%, 지연제 1중량%, 고성능 감수제 1중량% 및 무기질 안료 1중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 고성능 감수제는 폴리카본산계 고성능 감수제를 사용하였다. 상기 무기질 안료는 회색안료를 사용하였다.
<실시예 3>
광물질 결합재 65중량%, 성능개선혼화제 25중량% 및 물 10중량%를 강제식 믹서에서 2분간 교반하여 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물을 제조하였다.
상기 성능개선혼화제는 메틸아크릴레이트-히드록시메틸메타크릴레이트 70중량부, 초산비닐-부틸말레이트 10중량부, 스티렌-부타디엔-아크릴산 7중량부, 카르복실화 폴리에틸렌 5중량부, 염화비닐리덴-염화비닐 5중량부, 메틸메타크릴레이트-부타디엔 1중량부, 평활제 0.5중량부, 소포제 0.5중량부 및 감수제 0.5중량부를 혼합하여 사용하였다. 상기 평활제는 폴리에틸렌글리콜에스테르를 사용하였고, 상기 소포제는 실리콘계 소포제를 사용하였으며, 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제를 사용하였다.
상기 광물질 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 30중량%, 칼슘알루미네이트시멘트 20중량%, 돌로마이트 20중량%, 맥반석 15중량%, 굴껍질 5중량%, 생석회 5중량%, 세피올라이트 2중량%, 지연제 1중량%, 고성능 감수제 1중량% 및 무기질 안료 1중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 고성능 감수제는 폴리카본산계 고성능 감수제를 사용하였다. 상기 무기질 안료는 회색안료를 사용하였다.
상기의 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명의 실시예들과 비교할 수 있는 비교예를 제시한다. 후술하는 비교예 1은 실시예들의 특성과 단순히 비교하기 위하여 제시하는 것으로 본 발명의 선행기술이 아님을 밝혀둔다.
<비교예 1>
보통 포틀랜드 시멘트 65중량%, 메틸아크릴레이트-히드록시메틸메타크릴레이트 25중량% 및 물 10중량%를 강제식 믹서에서 2분간 교반하여 제조하였다.
아래의 시험예들은 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1 및 비교예 2의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
<시험예 1>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물을 KS F 2476에 규정한 방법에 따라 플로우 시험(반죽의 정도)을 실시하였다. 플로우 시험은 조성물의 연도 및 점조성 등과 같은 반죽의 질기를 시험하는 것으로, 수치가 클수록 워커빌리티(Workability), 즉 조성물의 타설시 작업성이 우수하다는 것을 의미한다.
아래의 표 1은 시간 경과에 따른 플로우의 변화를 나타낸 것이다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
플로우(mm) 21 23 25 18
위의 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물이 비교예 1 에 따라 제조된 조성물에 비하여 작업성이 우수하다는 것을 알 수 있다.
<시험예 2>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물을 KS F 2476(폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 규정한 방법에 따라 압축강도 시험을 실시하였다.
아래의 표 2는 시간 경과에 따른 압축강도의 변화를 나타낸 것이다.
구분
 압축강도(kgf/㎠)
3시간 후 1일 후 7일 후 28일 후
실시예 1 170 276 388 510
실시예 2 185 305 422 581
실시예 3 205 356 458 611
비교예 1 - 256 359 493
위의 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물이 비교예 1 에 따라 제조된 조성물에 비하여 압축강도가 월등히 높았다.
<시험예 3>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물을 KS F 2476(폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 규정한 방법에 따라 휨강도를 측정하였다.
아래의 표 3은 시간 경과에 따른 휨강도의 변화를 나타낸 것이다.
구분
 휨강도(kgf/㎠)
3시간 후 1일 후 7일 후 28일 후
실시예 1 38 48 70 98
실시예 2 41 52 78 105
실시예 3 45 60 86 112
비교예 1 - 41 58 85
위의 표 3에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 조성물에 비하여 휨강도가 월등히 높았다.
<시험예 4>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물을 KS F 2476(폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 의하여 접착강도를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
구분
 접착강도(kgf/㎠)
3시간 후 1일 후 7일 후 28일 후
실시예 1 11 14.8 20.0 21.8
실시예 2 12 15.6 22 23.9
실시예 3 12.6 16.7 23.5 25.1
비교예 1 - 10 16.8 20.9
위의 표 4에 나타난 바 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 조성물에 비하여 접착강도가 월등히 우수함을 확인할 수 있었다.
<시험예 5>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물을 KS F 2476(폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 의하여 길이변화율을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
길이변화율(%) 0.05 0.03 0.02 0.09
위의 표 5에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 조성물에 비하여 길이변화율이 감소되어 수축 저감 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
<시험예 6>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물을 KS F 2476(폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 규정한 방법에 따라 흡수율의 측정 결과를 표 6에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
흡수율(%) 0.8 0.6 0.4 1.0
위의 표 6에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 조성물에 비하여 흡수율이 낮아 내수성이 우수함을 알 수 있었다.
<시험예 7>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물을 KS F 2476(폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 의한 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
중성화 깊이(mm) 0.3 0.2 0.15 0.8
위의 표 7에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 조성물에 비하여 중성화 침투 깊이가 적게 나타나 중성화에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
<시험예 8>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물을 KS F 2476(폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 의한 염화물 이온의 침투 깊이 시험을 수행하였고, 그 결과를 표 8에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
염화물 이온 침투 깊이(㎜) 0.62 0.5 0.38 1.0
위의 표 8에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 조성물에 비하여 염화물 이온 침투 깊이가 적게 나타나 염해에 대한 저항성이 높았음을 확인할 수 있었다.
<시험예 9>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물과 비교예 1에 따라 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 9는 동결융해 저항성 시험에 따른 각각의 실시예들 및 비교예 1의 내구성 지수를 표시한 것이다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
내구성 지수 92 93 93 89
위의 표 9에 나타난 바 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 조성물에 비하여 내구성 지수가 월등히 높으므로 내구성이 향상된 것을 알 수 있다.
<시험예 10>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물을 일본 공업 규격 원안 [콘크리트의 용액침적에 의한 내약품성 시험 방법]에 준하여 2% 염산, 5% 황산 및 45% 수산화 나트륨의 수용액을 시험 용액으로 28일 공시체를 침적하여 내약품성 시험의 측정결과를 아래의 표 10에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
중량변화율
(%)		 염산 -1.1 -0.85 -0.68 -2.2
황산 -0.1 0 0.1 -0.6
수산화나트륨 +0.5 +1.1 +1.5 0.4
위의 표 10에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 조성물에 비하여 내약품성에 대한 중량변화율이 적게 나타나 내약품성에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (12)

  1. 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물로서,
    광물질 결합재 20~90중량% 및 성능개선혼화제 1~60중량% 및 물 1~30중량% 를 포함하고,
    상기 성능개선혼화제는 메틸아크릴레이트-히드록시메틸메타크릴레이트 35~98중량%, 초산비닐-부틸말레이트 1~45중량%, 스티렌-부타디엔-아크릴산 0.1~35중량%, 카르복실화 폴리에틸렌 0.1~25중량% 및 염화비닐리덴-염화비닐 0.01~25중량%를 포함하고,
    상기 광물질 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 25~75중량%, 칼슘알루미네이트시멘트 5~45중량%, 맥반석 0.1~35중량%, 돌로마이트 0.1~30중량%, 굴껍질 0.1~30중량%, 생석회0.1~15중량%, 세피올라이트 0.01~10중량% 및 지연제 0.01~8중량%를 포함하는
    것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 성능개선혼화제는 강도 및 내수성을 개선하기 위하여 메틸메타크릴레이트-부타디엔 0.01~10중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 성능개선혼화제는 셀프레벨링성을 개선하기 위한 평활제 0.01~10중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광물질 결합재는 물-시멘트비 저하 및 작업성을 확보하기 위해 고성능 감수제 0.01~5중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 광물질 결합재는 색상을 표현하기 위하여 무기질 안료를 0.01~10중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항, 및 제 6항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 단면 보수 마감 공법으로서,
    콘크리트 표면의 레이탄스 및 불순물을 평삭기, 숏블라스터 또는 핸드 워터젯으로 치핑하여 제거하고 청소하는 단계와,
    청소된 부위의 수분함수율을 확인한 후에 상기 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물의 부착성을 개선하기 위한 프라이머를 도포하는 단계와,
    상기 프라이머가 도포된 상부에 상기 콘크리트 구조물 단면 보수용 조성물을 타설한 후 표면 마무리하는 단계, 및
    표면 마무리하여 양생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 단면 보수 마감 공법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 치핑하여 제거하고 청소하는 단계에서 철근이 노출되는 경우에는 녹을 제거한 후 방청제를 도포하여 방청처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 단면 보수 마감 공법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 프라이머는 스티렌-부타디엔, 에틸렌 초산비닐, 폴리 아크릴 에스테르, 아크릴계 에멀젼 및 상기 성능개선혼화제 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 단면 보수 마감 공법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 표면 마무리하는 단계 이후 및 상기 양생하는 단계 이전에, 염화물이온침투억제, 중성화반응성 저하, 동결융해저항성을 개선하기 위하여 표면 보호재 도포단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 단면 보수 마감 공법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 표면보호재는 수성 실리카졸, 무용제형 에폭시 수지, 우레탄-아크릴 폴리머, 실란계 화합물 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 단면 보수 마감 공법.
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