KR101706272B1 - 콘크리트 보수용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수방법 - Google Patents

콘크리트 보수용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 콘크리트 보수용 모르타르 조성물은 유동층보일러 애시 1 ~ 20 중량%; 시멘트 5 ~ 30 중량%; 실리카흄 1 ~ 4 중량%; 속경 CSA(Calcium Sulfo-Aluminate) 1 ~ 8 중량%; 멜라민계 유동화제 0.2 ~ 0.6 중량%; 팽창재 2 ~ 5 중량%; 증점제 0.01 ~ 0.1 중량%; 골재 40 ~ 60 중량%;를 포함한다.
유동층보일러 애시는 SiO2 : 3.49 ~ 18.6 중량%; Na2O : 0.05 ~ 0.32 중량%; MgO : 0.87 ~ 3.31 중량%; K2O : 0.08 ~ 0.69 중량%; CaO : 29.7 ~ 58.2 중량%; Fe2O3 : 0.26 ~ 3.54 중량%; Al2O3 : 0.28 ~ 7.47 중량%; SO3 : 14.6 ~ 26.0 중량%; 잔여 고형물 : 10.6 ~ 20.9 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.

Description

콘크리트 보수용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수방법{MORTAR COMPOSITION AND STRUCTURE REPAIR METHOD USING THEREOF}
본 발명은 건설재료분야에 관한 것으로서, 상세하게는 콘크리트 보수용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수방법에 관한 것이다.
이산화탄소 배출량을 절감하기 위한 친환경 에너지 개발은 지속적으로 발전하고 있다. 특히 화력발전소는 기존의 석탄 보일러 방식에서 유동층 보일러 방식으로 발전했다.
석탄 보일러 방식의 기존 화력발전소는 석탄을 원료로 사용하여 발전하고, 석탄의 연소 이후 발생하는 부산물(애시)은 건설용 자재로 재활용하고 있다.
그러나 유동층 보일러 방식을 사용하는 화력발전소의 부산물(애시)은 석탄의 연소온도를 낮추고, 황산화물과 질소산화물의 발생을 최소화하기 위해 석탄과 함께 유동매체, 석회석을 함께 연소시킨다.
이 과정에서 부산물(애시)의 성분이 기존 석탄 보일러 방식의 화력발전소 부산물(애시)과 상이하게 된다.
구체적으로, 유동층 보일러 방식의 화력발전소 부산물(애시)는 Free-Cao 성분이 포함되어 있어 건설용 재료로 사용할 경우, 이상 응결현상, 슬럼프손실, 지연제의 사용량 증가, 내구성 저하 등의 문제가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 폐기되는 유동층 보일러 방식의 화력발전소 부산물을 이용하여 조기강도가 우수하고, 부착강도가 우수한 콘크리트 보수용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수방법을 제시한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명의 콘크리트 보수용 모르타르 조성물은 유동층보일러 애시 1 ~ 20 중량%; 시멘트 5 ~ 30 중량%; 실리카흄 1 ~ 4 중량%; 속경 CSA(Calcium Sulfo-Aluminate) 1 ~ 8 중량%; 멜라민계 유동화제 0.2 ~ 0.6 중량%; 팽창재 2 ~ 5 중량%; 증점제 0.01 ~ 0.1 중량%; 골재 40 ~ 60 중량%;를 포함한다.
상기 유동층보일러 애시는 SiO2 3.49 ~ 18.6 중량%; Na2O 0.05 ~ 0.32 중량%; MgO 0.87 ~ 3.31 중량%; K2O 0.08 ~ 0.69 중량%; CaO 29.7 ~ 58.2 중량%; Fe2O3 0.26 ~ 3.54 중량%; Al2O3 0.28 ~ 7.47 중량%; SO3 14.6 ~ 26.0 중량%; 잔여 고형물 10.6 ~ 20.9 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 실리카흄은 분말도가 0.1㎛ 이상인 것이 바람직하다.
상기 골재는 0.6 ~ 0.85 mm 크기인 것이 바람직하다.
상기 모르타르 조성물은 Flow 값이 170 ~ 205mm인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물(10) 보수방법은 상기 콘크리트 구조물(10)의 손상부(A)를 치핑하는 손상부치핑단계; 고압수를 이용하여 상기 손상부(A)를 세척하는 세척단계; 상기 모르타르 조성물을 상기 손상부(A)에 타설하는 타설단계; 상기 모르타르 조성물을 양생하는 양생단계; 상기 모르타르 조성물의 표면에 보호재를 도포하는 보호재 도포단계; 상기 보호재를 양생하는 보호재양생단계;를 포함한다.
상기 보호재는 시멘트 20 ~ 30 중량%; 알루미나 시멘트 20 ~ 30 중량%: 에틸렌비닐아세테이트(EVA, ethylene vinyl-acetate) 0.4 ~ 1 중량%; 아크릴 2.4 ~ 4 중량%; 탄산칼슘 11 ~ 25 중량%; 멜라민 유동화제 0.09 ~ 0.4 중량%; 나프탈렌계 유동화제 0.1 ~ 0.4 중량%; 소포제 0.01 ~ 0.2 중량%; 안료 1 ~ 3 중량%; 골재 25 ~ 40 중량%;를 포함한다.
본 발명인 콘크리트 보수용 모르타르 조성물은 유동층 보일러의 부산물인 애시를 사용하여 조기강도 및 장기강도를 향상시고, 워커빌리티를 개선할 수 있다.
본 발명인 콘크리트 보수용 모르타르 조성물은 부착강도가 우수하기 때문에 보수용 모르타르로써 사용성이 우수하다.
또한, 기존에 매립 처리되던 유동층 보일러 애시를 재활용하여 폐기물 처리비용을 절감할 수 있다.
도 1은 기존 보호재의 표면을 나타낸 상태도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 보호재 표면을 나타낸 상태도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 콘크리트 구조물 보수방법 순서도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 손상부가 형성된 콘크리트 구조물 측면도.
도 5은 본 발명의 일 실시 예에 따른 세척단계 공정도.
도 6는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조성물 양생 단계 공정도.
도 7는 본 발명의 일 실시 예에 따른 보호재 도포단계 공정도.
본 발명의 콘크리트 보수용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수방법의 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대해 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
이하, 첨부 표 및 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른콘크리트 보수용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수방법에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명의 콘크리트 보수용 모르타르 조성물은 유동층보일러 애시 1 ~ 20 중량%; 시멘트 5 ~ 30 중량%; 실리카흄 1 ~ 4 중량%; 속경 CSA(Calcium Sulfo-Aluminate) 1 ~ 8 중량%; 멜라민계 유동화제 0.2 ~ 0.6 중량%; 팽창재 2 ~ 5 중량%; 증점제 0.01 ~ 0.1 중량%; 골재 40 ~ 60 중량%;를 포함한다.
유동층보일러 애시는 SiO2 3.49 ~ 18.6 중량%; Na2O 0.05 ~ 0.32 중량%; MgO 0.87 ~ 3.31 중량%; K2O 0.08 ~ 0.69 중량%; CaO 29.7 ~ 58.2 중량%; Fe2O3 0.26 ~ 3.54 중량%; Al2O3 0.28 ~ 7.47 중량%; SO3 14.6 ~ 26.0 중량%; 잔여 고형물 10.6 ~ 20.9 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
실리카흄은 분말도가 0.1㎛ 이상인 것이 바람직하다.
이 경우, 실리카흄은 시멘트 입자의 약 1/25로 형성되며 굳지 않은 것을 사용한다.
골재는 0.6 ~ 0.85 mm 크기인 것이 바람직하다.
모르타르 조성물은 Flow 값이 170 ~ 205mm인 것이 바람직하다.
이 경우, 유동층보일러 애시는 CaO, CaSO4 의 함량이 높기 때문에 포졸란 반응에 의해 생성된 시멘트 수화물인 C-S-H와 반응하여 지속적인 강도 증진이 가능하다.
본 발명의 콘크리트 보수용 모르타르 조성물의 배합비는 유동층 보일러 애시의 Free-Cao 성분에 의한 이상 응결현상, 슬럼프 손실을 방지하고, 지연제의 사용량을 절감하며, 내구성이 저하되는 문제점을 극복하여, 조성물의 조기강도 및 장기강도를 향상시키고, 골재분리를 방지하며, 조성물의 양생시 팽창에 의한 균열을 방지하고, 물/시멘트비를 줄일 수 있다.
뿐만아니라 워커빌리티를 향상시키고, 콘크리트 구조물의 손상부와 결합력을 증진시킨다.
아래 표 1은 본 발명의 실시예와 비교예의 조성물 배합표이다.
구분 비교예
(중량%)		 실시예1
(중량%)		 실시예2
(중량%)		 실시예3
(중량%)		 실시예4
(중량%)		 실시예5
(중량%)
시멘트 40 30 30 30 30 30
유동층보일러
애시		 10 10 10 10 10
실리카흄 1.0 2.0 4.0
속경CSA 2.0 8.0
팽창재 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5
유동화제 0.2 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
증점제 0.04 0.01 0.01 0.01 0.01
골재 56.29 55.09 54.09 52.09 54.09 48.1
계(중량%) 100 100 100 100 100 100
상기 실시예와 비교예는 190mm의 Flow 값으로 제조되었다.
표2는 본 발명의 실시예와 비교예의 압축강도, 휨강도 및 부착강도를 테스트한 결과이다.
시험항목 비교예 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5
압축강도
(N/㎟)		 1일 강도 24.4 29.8 26.0 27.0 35.8 25.1
7일 강도 35.9 36.8 37.3 37.7 43.8 35.5
28일 강도 46.0 47.7 47.1 46.9 49.5 49.5
휨강도
(N/㎟)		 1일 강도 6.3 6.4 6.6 6.6 8.0 6.4
7일 강도 7.2 7.4 7.2 7.9 9.9 7.3
28일 강도 9.2 9.4 9.3 9.3 11.3 9.7
부착강도
(N/㎟)		 28일 강도 1.2 1.4 1.4 1.3 1.6 1.5
KS F 4042 품질기준에서 제시한 보수 모르타르 품질규정에 의하면, 압축강도 20 N/㎟ 이상, 휨강도 6 N/㎟ 이상, 부착강도 1.0 N/㎟ 이상인 보수모르타르를 사용하도록 규정하고 있다.
시험 결과 콘크리트 보수용 모르타르 조성물의 실시 예는 모두 KS F 4042의 품질기준을 만족하며, 압축강도, 휨강도, 부착강도의 모든 시험에서 비교예보다 높은 강성을 가지고 있는 것을 확인할 수 있다.
특히, 보수용 모르타르는 타설 이후 초기 강도가 매우 중요한데 본 발명의 실시예는 위 표 2에서와같이 1일 압축강도 및 휨강도가 우수하고 부착강도가 우수하여 보수직후 보수효과를 발휘할 수 있다.
따라서 콘크리트 보수용 조성물로 매우 적합하고, 유지관리비용을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물(10) 보수방법은 콘크리트 구조물(10)의 손상부(A)를 치핑하는 손상부치핑단계; 고압수를 이용하여 손상부(A)를 세척하는 세척단계; 모르타르 조성물을 손상부(A)에 타설하는 타설단계; 모르타르 조성물을 양생하는 양생단계; 모르타르 조성물의 표면에 보호재를 도포하는 보호재 도포단계; 보호재를 양생하는 보호재양생단계;를 포함한다.
보호재는 시멘트 20 ~ 30 중량%; 알루미나 시멘트 20 ~ 30 중량%: 에틸렌비닐아세테이트(EVA, ethylene vinyl-acetate) 0.4 ~ 1 중량%; 아크릴 2.4 ~ 4 중량%; 탄산칼슘 11 ~ 25 중량%; 멜라민 유동화제 0.09 ~ 0.4 중량%; 나프탈렌계 유동화제 0.1 ~ 0.4 중량%; 소포제 0.01 ~ 0.2 중량%; 안료 1 ~ 3 중량%; 골재 25 ~ 40 중량%;를 포함하는 것이 바람직하다.
일반 시멘트만을 결합재로 사용하는 보호재(비교예2)는 시멘트의 C2S, C3S, C-S-H의 수화물에서 생기는 백화현상으로 인해 양생된 보호재의 표면에 도 1과 같은 흰색 얼룩이 발생한다.
그러나 도 2와 같이 본원발명의 보호재는 알루미나 시멘트가 유리석회(Free Lime)를 제거하기 때문에 백화현상이 발생하지 않는다.
아래 표 3은 시멘트만을 사용한 일반 보호재(비교예 2)와 본원발명의 보호재(실시예 6~10)의 배합비이다.
구분 비교예 2
(중량%)		 실시예6
(중량%)		 실시예7
(중량%)		 실시예8
(중량%)		 실시예9
(중량%)		 실시예10
(중량%)
시멘트 60 27.0 29.0 31.0 33.0 35.0
알루미나
시멘트		 0 33.0 31.0 29.0 27.0 25.0
에틸렌비닐아세테이트 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
아크릴 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4
탄산칼슘 12.6 13.6 14.6 15.6 16.6 17.6
멜라민
유동화제		 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
나프탈렌계유동화제 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
소포제 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
안료 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
골재 22.0 21.0 20.0 19.0 18.0 17.0
합계
(중량%)		 100
표 4는 비교예2와 실시예6~10의 28일 압축강도, 28일 휨강도, 28일 부착강도를 시험한 결과이다.
시험항목 비교예2 실시예6 실시예7 실시예8 실시예9 실시예10
28일 압축강도
(MPa)		 57.8 60.4 59.4 59.0 61.4 60.8
28일 휨강도
(MPa)		 16.7 17.5 17.6 18.0 17.5 18.0
28일 부착강도
(MPa)		 2.0 2.7 2.9 2.9 2.8 2.7
표 4와 같이 본 발명인 실시예6~10의 압축강도, 휨강도가 비교예 2의 강도보다 우수하고, 무엇보다 부착강도가 비교예 2보다 약 35% 이상 우수한 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 보호재는 콘크리트 보수용 모르타르 조성물의 표면에 타설되어 손상된 콘크리트 구조물의 탄산화를 방지하고, 외부로부터 불순물이 침투하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본원발명의 보수용 모르타르 조성물과 부착성능이 우수하다.
A : 손상부 10 : 콘크리트 구조물

Claims (7)

  1. 유동층보일러 애시 1 ~ 20 중량%;
    시멘트 5 ~ 30 중량%;
    실리카흄 1 ~ 4 중량%;
    속경 CSA(Calcium Sulfo-Aluminate) 1 ~ 8 중량%;
    멜라민계 유동화제 0.2 ~ 0.6 중량%;
    팽창재 2 ~ 5 중량%;
    증점제 0.01 ~ 0.1 중량%;
    골재 40 ~ 60 중량%;를 포함하되,
    Flow 값이 170 ~ 205mm인 것을 특징으로 하는 콘크리트 보수용 모르타르 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유동층보일러 애시는
    SiO2 3.49 ~ 18.6 중량%;
    Na2O 0.05 ~ 0.32 중량%;
    MgO 0.87 ~ 3.31 중량%;
    K2O 0.08 ~ 0.69 중량%;
    CaO 29.7 ~ 58.2 중량%;
    Fe2O3 0.26 ~ 3.54 중량%;
    Al2O3 0.28 ~ 7.47 중량%;
    SO3 14.6 ~ 26.0 중량%;
    잔여 고형물 10.6 ~ 20.9 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 보수용 모르타르 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실리카흄은 분말도가 0.1㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 콘크리트 보수용 모르타르 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 골재는 0.6 ~ 0.85 mm 크기인 것을 특징으로 하는 콘크리트 보수용 모르타르 조성물.
  5. 삭제
  6. 제1항 내지 4항 중 어느 한 항의 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물(10) 보수방법으로서,
    상기 콘크리트 구조물(10)의 손상부(A)를 치핑하는 손상부치핑단계;
    고압수를 이용하여 상기 손상부(A)를 세척하는 세척단계;
    상기 모르타르 조성물을 상기 손상부(A)에 타설하는 타설단계;
    상기 모르타르 조성물을 양생하는 양생단계;
    상기 모르타르 조성물의 표면에 보호재를 도포하는 보호재 도포단계;
    상기 보호재를 양생하는 보호재양생단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보수방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보호재는
    시멘트 20 ~ 30 중량%;
    알루미나 시멘트 20 ~ 30 중량%:
    에틸렌비닐아세테이트(EVA, ethylene vinyl-acetate) 0.4 ~ 1 중량%;
    아크릴 2.4 ~ 4 중량%;
    탄산칼슘 11 ~ 25 중량%;
    멜라민 유동화제 0.09 ~ 0.4 중량%;
    나프탈렌계 유동화제 0.1 ~ 0.4 중량%;
    소포제 0.01 ~ 0.2 중량%;
    안료 1 ~ 3 중량%;
    골재 25 ~ 40 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보수방법.
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