KR101724125B1 - 콘크리트 단면보수재 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 단면보수재 조성물에 관한 것으로서, 함수율이 우수한 코이어를 포함함으로써, 콘크리트 단면 보수재가 급격히 건조됨에 따라 발생하는 가응결 현상과 초기 수축율을 방지하여, 콘크리트의 바탕면에서의 박리, 박락 등을 사전에 방지함에 따른 제품경쟁력을 강화하는 데 그 목적이 있다.
이를 위해 본 발명은, 20 ~ 45중량부의 포틀랜드 시멘트와; 18 ~ 21중량부의 마이셈6000과; 10 ~ 20중량부의 에멀젼과; 12 ~ 15중량부의 실리카흄과; 12 ~ 15중량부의 생석회와; 1 ~ 3중량부의 소포제와; 1 ~ 3중량부의 유동화제; 및 1 ~ 3중량부의 코이어;를 포함하여 조성되는 것을 특징으로 한다.

Description

콘크리트 단면보수재 조성물{A composition for repairing concrete structure}

본 발명은 콘크리트 단면보수재 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 함수율이 우수한 코이어를 포함함으로써, 콘크리트 단면 보수재가 급격히 건조됨에 따라 발생하는 가응결 현상과 초기 수축율을 방지하여, 콘크리트의 바탕면에서의 박리, 박락 등을 사전에 방지함에 따른 제품경쟁력을 강화하는 콘크리트 단면보수재 조성물에 관한 것이다.

일반적으로, 콘크리트 구조물은 시멘트를 주재로 하여 형성된 구조물로서, 시멘트는 물과의 수화반응을 통하여 안정한 물질을 생성하는 수경성의 재료이다. 이 수화반응에서 시멘트 량의 약 1/3에 해당하는 수산화칼슘이 생성된다. pH 12 ~ 13 정도의 강알칼리성을 나타내는 수산화칼슘은 구조물 내부의 철근 주위에 부동태 피막을 생성하고, 이에 따라 철근이 부식되지 않고 구조물의 강도가 유지된다.

그러나, 콘크리트 구조물은 특성상 초기 양생과정에서 많은 미세균열이 발생하게 된다. 균열의 틈 사이로 물이 침투하게 되면, 온도 변화에 따른 동결융해의 반복에 의하여 콘크리트 구조물의 균열이 가속화되어 내구성이 현저히 저하된다.

또한, 비래염분이나 대기오염으로 인하여 증가 일로에 있는 이산화탄소와 같은 산성물질이 콘크리트 구조물 내부에 침입하면, 콘크리트 구조물의 염해 및 중성화가 진행되어 콘크리트 구조물의 강도유지를 위해 내부에 매설한 철근이 부식을 촉진한다. 즉, 산성물질이 시멘트 수화물 중의 수산화칼슘과 반응함으로써 콘크리트 구조물의 pH가 10이하로 낮아지고 내부 철근 구조물 주위의 부동태 피막이 파괴되어 철근부식 등에 의해 구조물이 열화된다. 이러한 철근 부식으로, 그 체적이 증가하는데 철근의 체적증가는 구조물 표면에 인장력으로 작용하여 표면에 발생한 균열을 더욱 성장시킴으로써 구조물의 강도를 악하시킨다.

또한, 콘크리트 단면 보수재의 문제점은 기존 콘크리트 단면에 보수재를 시공할 경우, 기존 콘크리트의 건조한 단면에 단면 보수재의 수분을 흡수함에 따라 단면보수재가 급격히 건조되는 수증기 증발에 의해 양생불량을 야기하는 가응결 현상이 발생되고, 이러한 가응결현상에 의해 초기 수축균열로 기존 콘크리트 단면과 단면 보수재 사이의 박리, 박락이 발생하는 문제점이 있다.

대한민국 특허공보 제10-933249호(2009.12.17. 공고) 대한민국 특허공보 제10-1044824호(2011.06.27. 공고)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안하는 것으로서, 본 발명의 목적은, 함수율이 우수한 코이어를 포함함으로써, 콘크리트 단면 보수재가 급격히 건조됨에 따라 발생하는 가응결 현상과 초기 수축율을 방지하여, 콘크리트의 바탕면에서의 박리, 박락 등을 사전에 방지함에 따른 제품경쟁력을 강화하는 콘크리트 단면보수재 조성물을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 20 ~ 45중량부의 포틀랜드 시멘트와; 18 ~ 21중량부의 마이셈6000과; 10 ~ 20중량부의 에멀젼과; 12 ~ 15중량부의 실리카흄과; 12 ~ 15중량부의 생석회와; 1 ~ 3중량부의 소포제와; 1 ~ 3중량부의 유동화제; 및 1 ~ 3중량부의 코이어;를 포함하여 조성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 에멀젼은, 폴리아크릴알킬에스터에멀젼;인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 코이어는, 분쇄된 숯기루 : 코이어 : 물을 0.2 ~ 0.5 : 1 : 0.5 ~ 1중량부 비율로 혼합한 후 2 ~ 10시간 상온 건조시켜 상기 코이어의 표면에 숯가루가 흡착;된 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 함수율이 우수한 코이어를 포함함으로써, 콘크리트 단면 보수재가 급격히 건조됨에 따라 발생하는 가응결 현상과 초기 수축율을 방지하여, 콘크리트의 바탕면에서의 박리, 박락 등을 사전에 방지함에 따른 제품경쟁력을 강화하는 효과가 있다.

아하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 콘크리트 단면보수재 조성물은, 20 ~ 45중량부의 포틀랜드 시멘트와, 18 ~ 21중량부의 마이셈6000과, 10 ~ 20중량부의 에멀젼과, 12 ~ 15중량부의 실리카흄과, 12 ~ 15중량부의 생석회와, 1 ~ 3중량부의 소포제와, 1 ~ 3중량부의 유동화제 및 1 ~ 3중량부의 코이어를 포함하여 이루어진다.

상기 포틀랜드 시멘트는 1종 보통으로, 석회석을 분쇄한 후 구워서 일정한 비율로 점토를 섞고 물을 넣어 미분쇄하여 건조한 것으로, 다시 소성로에 넣어 석회석 중의 탄산가스가 완전히 없어질 때까지 800℃까지 소성하여 클링커로 만든 다음 미분쇄하여 시멘트를 만드는 공법으로 이루어 줌으로써, 천연시멘트보다 균질하면서 고강도를 발휘하게 된다. 이 경우, 20중량부 미만이면 단면보수에 대한 강도를 보장할 수 없고, 45중량부 초과하면 강도 보장효과가 동일하나 재료의 추가로 인해 경제적이지 못하다.

상기 마이셈6000은 회사명 : 쌍용에서 제조한 제품명으로, 침투성이 우수하고 저압으로도 0.01mm 이하의 미세균열까지 침투하여 빈틈없이 메워주는 초미립자 마이크로시멘트이다. 이 경우, 18중량부 미만이면 침투성능이 저하되고, 21중량부 초과하면 침투성능에 대한 효과가 동일하나 재료추가에 따른 제조단가가 상승하여 경제적이지 못하다.

상기 에멀젼은 폴리아크릴알킬에스터에멀젼으로서, 메타크릴산메칠, 아크릴산 n-부틸 및 아크리산 2-에칠헥실로 만든 공중합물의 유화액을 사용한다. 이는, 친환경적이고 인체에 무해하여 작업성을 향상시킨다. 이 경우, 10중량부 미만이면 유화성능이 저하되고, 20중량부 초과하면 유화성능에 대한 효과가 동일하나 재료추가에 따른 제조단가가 상승하여 경제적이지 못하다.

상기 실리카흄은 실리콘 메탈 또는 페로실리콘을 제조하는 과정에서 발생하는 미세입자를 전기적 집진장치로 모아놓은 것으로서, 평균입자 0.15㎛로 완전구형에 가까운 입자이며, 비정질의 활성 실리카이고, 수산화칼슘과 반응하여 상온에서 함수규산 칼슘으로 변화하여 포졸란 성질을 띤다. 이에 따라, 구상입자에 의한 분산성 및 감수효과 향상과, 시멘트 입자사이에 실리카흄의 충진효과에 의해 수밀성 향상 및 고강도화를 이루며, 숏크리트의 부착성 향상으로 리바운드량 감소와 함께 알칼리 실리카반응 억제 및 화학적 저항성을 향상시킨다. 이 경우, 12중량부 미만이면 수밀성과 부착성능 등의 물리적 성능을 발휘하지 못하고, 15중량부 초과하면 물리적성능에 대한 효과가 동일하나 재료추가에 따른 제조단가가 상승하여 경제적이지 못하다.

상기 생석회는 칼슘과 산소의 화합물로서 화학식은 CaO이며, 천연의 석회석을 1000℃이상으로 가열하여 제조하며, 생석회가 물과 접속하면 200℃정도의 열을 내며, 소석회로 될 때 열을 이용한 물리적 소독과 소석회가 물에 녹았을 때 강알칼리성을 띠며, 강한 팽창력으로 재료간의 박리현상을 억제하는 부착성능을 가진다. 이 경우, 12중량부 미만이면 부착성능이 저하되고, 15중량부 초과하면 부착성능에 대한 효과가 동일하나 재료추가에 따른 제조단가가 상승하여 경제적이지 못하다.

상기 소포제는 거품을 제거하는 용도로 사용되는 것으로서, 1 중량부 미만이면 소포성능이 저하되고, 3중량부 초과하면 물리적성능에 대한 효과가 동일하나 재료추가에 따른 제조단가가 상승하여 경제적이지 못하다.

상기 유동화제는 콘크리트의 품질을 저하시키기 않고 콘크리트의 시공성을 개선할 목적으로 이용되는 것으로서, 나프탈린계, 멜라민계, 리그닌계, 카르복실 계가 있다. 이 경우, 1중량부 미만이면 시공성이 저하되고, 3중량부 초과하면 시공성에 대한 효과가 동일하나 재료추가에 따른 제조단가가 상승하여 경제적이지 못하다.

상기 코이어는 야자나무과에 속하는 코코스야자의 열매인 코코넛의 겉껍질에서 얻어지는 섬유로서, 걸치고 질기며 적갈색을 띤다. 이는 길이가 대략 0.3 ~ 1mm이고, 지름이 12 ~ 24㎛이며, 섬유소(셀롤로오스)와 나무의 주성분인 목질소(리그닌)로 이루어져 있다. 또한, 상기 코이어는 마찰에 강하며, 가볍고 튼튼하며 신축성 및 잘 말리는 성질이 있다. 이에 따라, 재료간의 박리현상을 예방하고, 또한 표면에 일정부분 노출된 상태를 유지시켜 접촉면적을 확대시켜 바탕면 상에 도포되는 도막재 등과의 접착력이 향상되도록 지지한다.

또한, 상기 코이어는 함수율이 높아(5 ~15%), 콘크리트 단면 보수재의 시공시 기존 콘크리트 단면에서 발생하는 건조를 지연시켜 단면보수재의 가응결현상을 방지하게 되고, 이러한 가응결현상의 방지에 의해 초기 수축균열을 방지함에 따라 양생불량을 방지할 수 있다. 즉, 상기 코이어는 시공시 배합수를 다량 함유하여 양생기간 동안 단면 보수재에 수분을 공급하여 보수성을 유지함으로써, 양호한 양생을 보장하여 기존 콘크리트 단면 사이에서 발생하는 박리, 박락을 방지하게 된다.

또한, 상기 코이어는 시공성 및 부착성능을 향상시키기 위해 숯을 포함한다.

상기 숯은 나무를 탄화시켜 만든 것으로서, 목단이라고도 한다. 상기 숯은 공기가 차단된 숯가마에서 구워낸다. 또한, 상기 숯은 g당 300 ~ 2,000㎡가 되는 기공이 가지고 있음으로써, 정제, 용매와 휘발성 물질의 회수, 기체나 액체로부터 냄새를 내는 물질이나 유색물질을 흡착하는 활성탄으로도 사용된다.

이러한, 성능을 가지는 숯을 상기 코이어와 함께 사용함으로써, 상기 코이어의 함수율을 향상시키게 된다.

이 경우, 분쇄된 숯가루 : 코이어 : 물을 0.2 ~ 0.5 : 1 : 0.5 ~ 1중량부 비율로 혼합한 후 2 ~ 10시간 상온 건조시킴으로써, 상기 코이어의 표면에 숯가루가 흡착된 상태를 유지시키도록 한다.

이에 따라, 상기 코이어의 함수성능과 함께 숯의 탁월한 기공성능에 의해 급격한 건조로 인해 단면 보수재의 가응결현상을 방지하여, 단면 보수재의 초기 수축균열 현상을 방지하게 되는 것이다.

이 경우, 상기 코이어는 1중량부 미만이면 재료간의 박리현상 예방 및 함수율에 의해 부착성능을 기대할 수 없고, 3중량부를 초과하면 다른 성분의 함량을 줄여줌에 따라 단면보수재의 성능을 저하시킨다.

<실시 예>

30중량부의 포틀랜드 시멘트와, 20중량부의 마이셈6000과, 15중량부의 에멀젼과, 15중량부의 실리카흄과, 14중량부의 생석회와, 2중량부의 소포제와, 2중량부의 유동화제 및 2중량부의 코이어를 혼합하여 본 발명의 단면보수재 조성물을 제조하였다.

이 경우, 사기 코이어에는 숯가루가 흡착된 상태이다.

상기와 같이 조성된 콘크리트 단면보수재 조성물에 대한 KSF4042 시험방법으로 각종 물성을 평가한 결과를 [표 1]에 나타냈다.

시 험 항 목		KSF4042 품질기준	실시 예
압축강도(MPa)		20.0 이상	52
휨 강도(MPa)		6.0 이상	8.7
부착강도 (MPa)	표준조건	1.0 이상	2.0
	온냉 반복후	1.0 이상	1.9
	인공(섬유) 보강재 적용시		2.0
내알칼리성		압축강도 20.0MPa 이상	40.9
중성화저항성(mm)		2.0 이하	1.2
투수량(g)		20 이하	2.8
물흐름계수(㎏/㎡h0.5)		0.5 이하	0.22
습기투과저항성(sd)		2m 이하	0.44
염화물이온침투저항성 (coulombs)		1000 이하	500
길이변화율		± 0.15	- 0.024
가사시간	초결(분)	-	26
	종결(분)	-	100

상기 표 1의 결과를 참조하면, 실시 예의 콘크리트 단면 보수재의 조성물을 이용하여 형성된 보수재는 물성이 우수함을 확인할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 콘크리트 단면보수재 조성물을 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니한다. 본 발명에 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변경실시가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (3)

1. 20 ~ 45중량부의 포틀랜드 시멘트와;
   18 ~ 21중량부의 마이셈6000과;
   10 ~ 20중량부의 에멀젼과;
   12 ~ 15중량부의 실리카흄과;
   12 ~ 15중량부의 생석회와;
   1 ~ 3중량부의 소포제와;
   1 ~ 3중량부의 유동화제; 및
   1 ~ 3중량부의 코이어를 포함하고;
   상기 코이어는, 분쇄된 숯가루 : 코이어 : 물을 0.2 ~ 0.5 : 1 : 0.5 ~ 1중량부 비율로 혼합한 후 2 ~ 10시간 상온 건조시켜 상기 코이어의 표면에 숯가루가 흡착;
   된 것을 특징으로 하는 콘크리트 단면보수재 조성물.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 에멀젼은,
   폴리아크릴알킬에스터에멀젼;
   인 것을 특징으로 하는 콘크리트 단면보수재 조성물.
   
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