KR101730701B1 - Self healing compound for concret, method of fabricating the same, and method of using the same - Google Patents

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Abstract

콘크리트 자기 치유 조성물이 제공된다. 상기 콘크리트 자기 치유 조성물은, 팽창제를 포함하는 자기 치유 과립제, 상기 자기 치유 과립제를 둘러싸고, 수용성 고분자로 형성된 코팅층을 포함하되, 외부에서 수분이 공급되는 경우, 상기 자기 치유 과립제는 상기 수분에 의해 수화반응 되어, 주변 물질의 균열(crack)을 채우는 것을 포함할 수 있다. A concrete self-healing composition is provided. Wherein the self-healing granular composition comprises a self-healing granule comprising an expanding agent, and a coating layer surrounding the self-healing granule, wherein the self-healing granule is hydrated when the water is supplied from the outside, Thereby filling the cracks of the surrounding material.

Description

콘크리트 자기 치유 조성물, 그 제조 방법, 및 그 사용 방법{Self healing compound for concret, method of fabricating the same, and method of using the same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a self-healing composition for concrete, a method for manufacturing the same, and a method for using the same,

본 발명은 콘크리트 자기 치유 조성물, 그 제조 방법, 및 그 사용 방법에 관련된 것으로, 보다 상세하게는, 팽창제 및 시멘트 재료를 포함하는 자기 치유 과립제를 갖는 자기 치유 조성물, 그 제조 방법, 및 그 사용 방법에 관련된 것이다.The present invention relates to a concrete self-healing composition, a method for producing the same, and a method of using the same, and more particularly, to a self-healing composition having self-healing granules containing an expanding agent and a cement material, .

콘크리트는 제조의 용이성, 경제성, 내구성 등의 장점으로 인해, 현재 건축 및 토목용 구조재료로서 널리 사용되고 있다. 하지만, 외부의 환경, 타설 조건 등에 따라서, 콘크리트 내에 균열이 발생되는 문제가 있다. Concrete is widely used as structural materials for construction and civil engineering because of its advantages such as ease of manufacture, economy, and durability. However, there is a problem that cracks are generated in the concrete depending on the external environment, the casting conditions, and the like.

최근 건설 기술은, 기존 구조물에 대해서는 지속적인 보수 및 유지관리를 통해 구조물의 노후화 방지 및 내구수명 증대를 도모하고, 신설 구조물에 대해서는 내구설계를 적용하여 구조물의 열화인자를 차단하는 방향으로 연구 개발되고 있다. 특히, 구조물의 균열 발생은 시설물 전체에 사용성 문제를 발생하기 때문에 이를 제어 할 필요성이 증대되고 있으며, 원전 구조물, 해양 구조물, 터널 등 보수작업이 용이하지 않은 사회기반시설물에 대한 안정적인 보수 공법이 요구되고 있다.Recently, construction technology has been researched and developed in order to prevent deterioration of structures and increase durability life through maintenance and maintenance of existing structures, and to prevent deterioration factors of structures by applying durability design for new structures . Particularly, cracking of a structure causes usability problems in the entire facility, and therefore there is an increasing need to control it, and a stable repair method is required for a socially infrastructural facility in which repair work such as a nuclear structure, an offshore structure, have.

이와 더불어, 콘크리트 구조물의 내구성과 관련하여 균열 저감, 유지, 보수 등에 대한 관심이 증가하고 있으며, 특히 고도 성장기에 제작 된 콘크리트 구조물의 유지보수 비용이 나날이 증가하고 있다. 또한, 녹색 성장 기조아래 지속 가능한 구조물에 대한 관심도 커지고 있다. In addition, with regard to the durability of concrete structures, there is an increasing interest in crack reduction, maintenance, and repair, and in particular, the maintenance cost of concrete structures manufactured in high-growth period is increasing day by day. Also, there is growing interest in sustainable structures under the green growth trend.

이에 따라, 콘크리트의 고유 특성인 균열을 저감시키거나 스스로 치유할 수 있는 스마트 구조물이나 인텔리전트 콘크리트의 개념이 실제 건설 현장에도 적용이 가능할 수 있는지를 검토가 되고 있다. 특히, 콘크리트 균열에 대해 자기치유 기능을 부여한 재료에 대하여 관심이 증가하고 있으며, 현재까지 여전히 실용화 수준까지는 도달하지 못하고 있는 실정이다. Therefore, it is being examined whether the concept of intelligent concrete or intelligent concrete capable of reducing the cracks inherent in concrete or healing by themselves can be applied to actual construction sites. Particularly, there is an increasing interest in materials that impart a self-healing function to cracks in concrete, and the practical application level has not been reached yet.

국내에서의 콘크리트의 자기 치유에 관한 연구는 시멘트 경화체의 Self-healing 특성, 폴리머 복합체의 개발, 미생물을 이용한 Self-healing에 관한 연구 등과 같이 아주 기초적인 수준에 머물고 있다. 이 외 반해, 유럽 및 일본 등에서는 hollow fiber, 마이크로 캡슐, 박테리아, 형상 기억 합금 등을 이용한 다양한 콘크리트 자기 치유 방법들이 꾸준히 진행되고 있다. Studies on the self-healing of concrete in Korea are at a very basic level, such as self-healing properties of cemented bodies, development of polymer composites, and self-healing using microorganisms. In contrast, in Europe and Japan, a variety of concrete self-healing methods using hollow fibers, microcapsules, bacteria, and shape memory alloys have been progressing steadily.

본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 콘크리트의 자기 치유 조성물, 그 제조 방법, 및 그 사용 방법을 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a self-healing composition for concrete, a method of manufacturing the same, and a method of using the same.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 고신뢰성의 콘크리트 자기 치유 조성물, 그 제조 방법, 및 그 사용 방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a highly reliable concrete self-healing composition, a method of manufacturing the same, and a method of using the same.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 콘크리트의 균열을 통해 유입되는 수분을 이용하여 콘크리트의 균열을 치유하는 자기 치유 조성물, 그 제조 방벙, 및 그 사용 방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a self-healing composition, a method of manufacturing the self-healing composition, and a method of using the self-healing composition, which heats cracks in concrete using water introduced through cracks in the concrete.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.

상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 콘크리트 자기 치유 조성물을 제공한다. In order to solve the above technical problems, the present invention provides a concrete self-healing composition.

일 실시 예에 따르면, 상기 콘크리트 자기 치유 조성물은, 팽창제를 포함하는 자기 치유 과립제(self healing granule), 상기 자기 치유 과립제를 둘러싸고, 수용성 고분자로 형성된 코팅층을 포함하되, 상기 코팅층 및 상기 자기 치유 과립제의 지름은 아래의 <식 1>을 만족할 수 있다. According to one embodiment, the concrete self-healing composition comprises a self-healing granule comprising an expanding agent, a coating layer surrounding the self-healing granule and formed of a water-soluble polymer, wherein the coating layer and the self- The diameter can satisfy the following expression (1).

<식 1><Formula 1>

t = 0.146d ± 0.0063 t = 0.146d +/- 0.0063

(t는 상기 코팅층의 두께, d는 상기 자기 치유 과립제의 지름)(t is the thickness of the coating layer, and d is the diameter of the self-healing granule)

일 실시 예에 따르면, 상기 코팅층의 두께는 0.064~0.082mm일 수 있다. According to one embodiment, the thickness of the coating layer may be 0.064 to 0.082 mm.

일 실시 예에 따르면, 상기 자기 치유 과립제 및 상기 코팅층의 무게 비율은 1: 0.27~0.36일 수 있다. According to one embodiment, the weight ratio of the self-healing granule and the coating layer may be 1: 0.27 to 0.36.

일 실시 예에 따르면, 상기 자기 치유 과립제는, 시멘트 재료 및 탄산 나트륨을 더 포함할 수 있다. According to one embodiment, the self-healing granule may further comprise a cement material and sodium carbonate.

일 실시 예에 따르면, 상기 콘크리트 자기 치유 조성물은, 팽창제를 포함하는 자기 치유 과립제, 및 상기 자기 치유 과립제를 둘러싸고, 수용성 고분자로 형성된 코팅층을 포함하되, 외부에서 수분이 공급되는 경우, 상기 자기 치유 과립제는 상기 수분에 의해 수화반응 되어, 주변 물질의 균열(crack)을 채울 수 있다. According to one embodiment, the concrete self-healing composition comprises a self-healing granule comprising an expanding agent, and a coating layer surrounding the self-healing granule, wherein the self-healing granule comprises a water- Can be hydrated and reacted with the moisture to fill the cracks of the surrounding material.

일 실시 예에 따르면, 상기 수분은, 상기 균열을 통해 제공되어, 상기 코팅층을 용해하고, 상기 자기 치유 과립제에 공급될 수 있다. According to one embodiment, the water may be provided through the crack to dissolve the coating layer and be supplied to the self-healing granule.

일 실시 예에 따르면, 외부로부터 상기 수분이 공급되지 않는 경우, 상기 코팅층은 유지되어, 상기 자기 치유 과립제는 미반응될 수 있다. According to one embodiment, when the water is not supplied from the outside, the coating layer is retained so that the self-healing granule can be unreacted.

일 실시 예에 따르면, 상기 주변 물질은 콘크리트를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the surrounding material may comprise concrete.

일 실시 예에 따르면, 상기 팽창제는 CSA(calcium sulfoaluminate)를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the swelling agent may comprise calcium sulfoaluminate (CSA).

상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 콘크리트 자기 치유 조성물의 사용 방법을 제공한다. In order to solve the above technical problems, the present invention provides a method of using a concrete self-healing composition.

일 실시 예에 따르면, 상기 콘크리트 자기 치유 조성물의 사용 방법은, 시멘트 100 중량부에 대해서, 상술된 실시 예에 따른 자기 치유 조성물 8.0~10.0 중량부를 혼합하는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the method of using the concrete self-healing composition may comprise mixing 8.0 to 10.0 parts by weight of the self-healing composition according to the above-described embodiment with respect to 100 parts by weight of the cement.

본 발명의 실시 예에 따르면, 자기 치유 과립제, 및 이를 둘러싸는 코팅층을 포함하는 자기 치유 조성물이 제공된다. 상기 자기 치유 조성물은 콘크리트 내에 배치되고, 상기 콘크리트의 균열을 통해 침투된 수분에 의해 상기 코팅층이 용해될 수 있다. 상기 코팅층이 용해된 경우, 수분에 의해 상기 자기 치유 과립제가 반응하여 상기 균열을 채우는 반응물을 생성할 수 있다. 이에 따라, 콘크리트 내에 균열이 발생한 경우, 이를 스스로 치유할 수 있는 콘크리트 자기 치유 조성물이 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a self-healing composition comprising a self-healing granule, and a coating layer surrounding it. The self-healing composition is disposed in the concrete, and the coating layer can be dissolved by the water permeated through the crack of the concrete. When the coating layer is dissolved, the self-healing granule reacts with water to generate a reaction material that fills the crack. Accordingly, when a crack occurs in the concrete, a concrete self-healing composition capable of self-healing can be provided.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 콘크리트 자기 치유 조성물을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 콘크리트 자기 치유 조성물의 콘크리트 자기 치유 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자기 치유 조성물을 포함하는 콘크리트 구조체의 길이 변화량을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 자기 치유 조성물을 포함하는 콘크리트 구조체의 단면이다
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시 예에 따른 자기 치유 조성물의 콘크리트 자기 치유 특성을 도시하는 그래프들이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시 예에 따른 자기 치유 조성물의 콘크리트 자기 치유 특성을 설명하기 위한 현미경 사진들이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시 예에 따른 자기 치유 조성물에 의해 균열이 치유된 콘크리트의 주사 전자 현미경 사진들이다. 1 is a view for explaining a concrete self-healing composition according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a concrete self-healing process of a concrete self-healing composition according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing a change in length of a concrete structure including a self-healing composition according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross section of a concrete structure comprising a self-healing composition according to an embodiment of the present invention
5A to 5C are graphs showing the self-healing properties of concrete of the self-healing composition according to an embodiment of the present invention.
6A to 6C are photographs of micrographs for explaining the self-healing properties of concrete of the self-healing composition according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 7A and 7B are SEM micrographs of concrete cracked by a self-healing composition according to an embodiment of the present invention. FIG.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical spirit of the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. It is exaggerated for an effective explanation of the contents.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.Also, while the terms first, second, third, etc. in the various embodiments of the present disclosure are used to describe various components, these components should not be limited by these terms. These terms have only been used to distinguish one component from another. Thus, what is referred to as a first component in any one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and exemplified herein also includes its complementary embodiment. Also, in this specification, 'and / or' are used to include at least one of the front and rear components.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. The singular forms "a", "an", and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. It is also to be understood that the terms such as &quot; comprises "or" having "are intended to specify the presence of stated features, integers, Should not be understood to exclude the presence or addition of one or more other elements, elements, or combinations thereof.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

또한, 본 명세서에서 콘크리트란, 모래, 시멘트, 및 물을 이용하여 제조된 모르타르(mortar), 모래, 시멘트, 자갈, 및 물을 이용하여 제조된 콘크리트(concrete), 및 시멘트와 물을 이용하여 제조된 시멘트풀(cement paste)을 포함하는 의미로 해석된다.
In the present specification, concrete refers to concrete produced using mortar, sand, cement, gravel, and water manufactured using sand, cement, and water, and concrete manufactured using cement and water Cement paste "is interpreted to mean" cement paste ".

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 콘크리트 자기 치유 조성물을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 콘크리트 자기 치유 조성물의 콘크리트 자기 치유 과정을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 1 is a view for explaining a concrete self-healing composition according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view for explaining a concrete self-healing process of a concrete self-healing composition according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 콘크리트 자기 치유 조성물(100)은, 자기 치유 과립제(self healing granule, 102) 및 상기 자기 치유 과립제(102)를 둘러싸는 코팅층(104)을 포함할 수 있다. 다시 말하면, 상기 코팅층(104)은 상기 자기 치유 과립제(102)의 외면(exterior surface)을 덮을 수 있다. 1 and 2, a concrete self-healing composition 100 according to an embodiment of the present invention includes a self-healing granule 102 and a coating layer 104 surrounding the self-healing granule 102, . &Lt; / RTI &gt; In other words, the coating layer 104 may cover the exterior surface of the self-healing granular material 102.

상기 자기 치유 조성물(100)은 시멘트, 골재(예를 들어, 모래, 자갈 등), 및 물 등과 함께 혼합되어, 콘크리트(110)로 제조될 수 있다. 상기 콘크리트(110)에 균열(120)이 생성된 경우, 상기 균열(120)을 통해 수분이 침투될 수 있다. 상기 균열(120)을 따라 침투된 수분에 의해 상기 코팅층(104)이 용해되어 상기 자기 치유 과립제(102)에 수분이 공급될 수 있다. 상기 자기 치유 과립제(102)는 상기 균열(120)을 통해 공급받은 수분과 반응하여, 상기 균열(120)을 채우는 반응물(130)을 생성할 수 있다. 이에 따라, 상기 콘크리트(110)에 생성된 상기 균열(120)은 자기 치유될 수 있다. The self-healing composition 100 can be made of concrete 110 by mixing it with cement, aggregates (e.g., sand, gravel, etc.), water and the like. When a crack 120 is generated in the concrete 110, moisture can be penetrated through the crack 120. The coating layer 104 may be dissolved by the moisture permeated along the crack 120 to supply water to the self-healing granule 102. [ The self-healing granules 102 may react with moisture supplied through the cracks 120 to produce a reactant 130 that fills the cracks 120. Accordingly, the crack 120 generated in the concrete 110 can be self-healing.

또한, 상기 균열(120)을 통해 수분이 공급되지 않은 상기 자기 치유 조성물(100)의 상기 코팅층(104)은 용해되지 않을 수 있다. 이로 인해, 상기 코팅층(104)은 유지되어, 상기 자기 치유 과립제(102)는 미반응될 수 있다. 이에 따라, 수분이 공급되지 않은 상기 자기 치유 조성물(100)은 상기 콘크리트(110) 내에 보존되어, 향후 발생되는 균열을 자기 치유 할 수 있다. In addition, the coating layer 104 of the self-healing composition 100 through which the moisture is not supplied through the crack 120 may not be dissolved. As a result, the coating layer 104 is retained so that the self-healing granules 102 can be unreacted. Accordingly, the self-healing composition 100 to which no moisture is supplied can be stored in the concrete 110 to self-heal cracks to be generated in the future.

상기 자기 치유 과립제(102)는 팽창제를 포함할 수 있다. 상기 자기 치유 과립제(120)는 상기 팽창제 외에, 시멘트 재료, 및 탄산나트륨을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 자기 치유 과립제(102)의 단면의 직경 및 길이는 0.3~0.5mm이고, 부피는 0.1963mm2일 수 있다. The self-healing granule (102) may include an expanding agent. The self-healing granule (120) may further comprise, in addition to the expanding agent, a cement material and sodium carbonate. For example, the cross-section of the self-healing granule (102) may have a diameter and a length of 0.3 to 0.5 mm and a volume of 0.1963 mm 2 .

상술된 바와 같이, 상기 균열(120)을 통해 수분이 공급되는 경우, 상기 코팅층(102)은 용해되고, 상기 자기 치유 과립제(102)는, 상기 수분에 의한 수화 반응(reaction of hydration)으로 상기 반응물을 생성하고, 상기 반응물은 상기 콘크리트(110)의 상기 균열(120)을 채울 수 있다. As described above, when water is supplied through the crack 120, the coating layer 102 is dissolved, and the self-healing granular material 102 is heated by the reaction of hydration, And the reactant can fill the cracks 120 of the concrete 110.

일 실시 예에 따르면, 상기 팽창제는, 석회(lime) 또는 CSA(calcium sulfoaluminate) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 팽창제가 CSA를 포함하는 경우, 상기 팽창제는 수화 반응에 의해 에트링자이트(3CaO·Al2O3·3CaSO4 ·32H2O) 또는 수산화칼슘(Ca(OH)2)) 등을 생성하여, 모르타르 또는 콘크리트의 균열을 채울 수 있다. 구체적으로, CSA를 포함하는 상기 팽창제는, 에트링자이트 및 수산화칼슘을 생성하고, 수산화칼슘은 상기 자기 치유 과립제(102)에 포함된 탄산나트륨과 반응하여 탄산칼슘을 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, CSA는 아우인(Hauyne, 3CaO·3Al2O3·CaSO4), 유리석회(CaO), 및 유리무수석고(CaSO4)를 포함할 수 있고, 수화 반응에 의해 에트링자이트를 생성할 수 있다. 상기 생성된 에트링자이트는 수 마이크로미터 정도의 미세한 침상 결정(raphides)을 가질 수 있고, 침상 결정을 갖는 에트링자이트는 콘크리트 또는 모르타르의 균열을 채울 수 있다. CSA의 수화 반응은 CSA에 포함된 유리 석회의 수화 반응에 의해 수산화 칼슘 결정이 생성되고, 수산화 칼슘 결정의 성장에 의해 팽창이 발생될 수 있다. According to one embodiment, the swelling agent may comprise at least one of lime or calcium sulfoaluminate (CSA). When said swelling agent comprises a CSA, the expanding agent generates the like eth- ring ZUID (3CaO · Al 2 O 3 · 3CaSO 4 · 32H 2 O) or calcium hydroxide (Ca (OH) 2)) by the hydration reaction, Cracks in mortar or concrete can be filled. Specifically, the swelling agent comprising CSA produces etringing and calcium hydroxide, and calcium hydroxide can react with sodium carbonate contained in the self-healing granule (102) to produce calcium carbonate. More specifically, CSA is by the brother of (Hauyne, 3CaO · 3Al 2 O 3 · CaSO 4), free lime (CaO), and the glass may include anhydrous gypsum (CaSO 4), the hydration eth- ring ZUID Lt; / RTI &gt; The resulting ettringite can have fine needle-like crystals on the order of a few micrometers, and the ettringite having needle crystals can fill cracks in concrete or mortar. In hydration reaction of CSA, calcium hydroxide crystals are formed by hydration reaction of free lime contained in CSA, and expansion may occur due to growth of calcium hydroxide crystals.

또는, 다른 실시 예에 따르면, 상기 팽창제는 알루미늄 파우더를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 팽창제는, 물과 반응하여 가스를 발생시켜 모르타르 또는 콘크리트를 팽창시킬 수 있다. 또는, 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 팽창제는 철(Fe)을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 팽창제는 산화되어 모르타르 또는 콘크리트를 팽창시킬 수 있다. Alternatively, according to another embodiment, the swelling agent may comprise aluminum powder. In this case, the inflator may react with water to generate gas to expand the mortar or concrete. Alternatively, according to another embodiment, the swelling agent may comprise iron (Fe). In this case, the expanding agent may be oxidized to expand the mortar or concrete.

일 실시 예에 따르면, 상기 시멘트 재료는 시멘트 클링커 광물, 예를 들어 알라이트(C3S(3CaO·SiO2)), 벨라이트(C2S(2CaO·SiO2)), 세라이트(C3A(3CaO·Al2O3)), 또는 훼라이트(C4AF(4CaO·Al2O3·Fe2O3)) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 시멘트 재료가 알라이트 또는 벨라이트인 경우, 외부에서 공급된 수분에 의해 가수분해 되어 수산화 칼슘 및 규산화 칼슘 수화물을 생성할 수 있다. 상기 시멘트 재료가 세라이트인 경우, 외부에서 공급된 수분에 의해 수화반응 되어 육면체의 C3AH10 및 C2AH8 수화물 결정이 생성될 수 있다. According to one embodiment, the cement material is cement clinker minerals, such as Al light (C 3 S (3CaO · SiO 2)), Bell Light (C 2 S (2CaO · SiO 2)), celite (C 3 A (3CaO.Al 2 O 3 )) or ferrite (C 4 AF (4CaO.Al 2 O 3 .Fe 2 O 3 )). When the cement material is allyl or bellite, calcium hydroxide and calcium silicate hydrate may be hydrolyzed by moisture supplied from the outside. When the cement material is celite, hydration reaction may be performed by water supplied from the outside, and cubic C3AH10 and C2AH8 hydrate crystals may be produced.

상기 자기 치유 과립제(102)는 습식 공정 또는 건식 공정으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 자기 치유 과립제(102)를 제조하는 것은, 상기 팽창제 등을 포함하는 분말에 수분을 제공하는 방법으로 과립화시켜 과립제들을 제조하는 단계, 일정한 사이즈(size)를 갖는 과립제들을 필터링하는 단계, 및 상기 필터링된 과립제들을 건조시키는 단계를 포함할 수 있다. The self-healing granule (102) may be produced by a wet process or a dry process. For example, preparing the self-healing granule (102) may include granulating the granules by a method of providing water to the powder including the expanding agent and the like, granulating the granules by filtering the granules having a certain size And drying the filtered granules.

상기 코팅층(104)은, 상기 균열(120)을 통해 공급되는 수분에 의해 용이하게 용해되도록, 수용성 고분자로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 코팅층(104)은 폴리비닐아코올(PVA), 전분, 젤라틴, 알진산, 카르복시메틸셀롤로오스, 하이드록시프로필셀롤로오스, 또는 폴리아크릴아미드 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. The coating layer 104 may be formed of a water-soluble polymer so as to be easily dissolved by moisture supplied through the crack 120. For example, the coating layer 104 may comprise at least one of polyvinyl alcohol (PVA), starch, gelatin, alginic acid, carboxymethylcellulose, hydroxypropylcellulose, or polyacrylamide have.

상기 코팅층(104)의 두께가 0.064mm보다 얇은 경우, 상기 코팅층(104)은 상기 자기 치유 과립제(102)를 충분히 보호하지 못하고, 상기 균열(120)을 통해 수분이 공급되지 않은 경우에도, 상기 코팅층(104)이 용해될 수 있다. 또한, 상기 코팅층(104)의 두께가 0.082mm보다 두꺼운 경우, 상기 콘크리트(110)에 상기 균열(120)이 생성되고 상기 균열(120)을 통해 수분이 공급되더라도, 상기 코팅층(104)이 용이하게 용해되지 않을 수 있다. 이에 따라, 상기 코팅층(104)의 두께는, 0.064~0.082mm일 수 있다. When the thickness of the coating layer 104 is thinner than 0.064 mm, the coating layer 104 does not sufficiently protect the self-healing granular material 102, and even when moisture is not supplied through the crack 120, Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 104 &lt; / RTI &gt; If the thickness of the coating layer 104 is larger than 0.082 mm, the cracks 120 are generated in the concrete 110 and the coating layer 104 can be easily formed even if water is supplied through the cracks 120. [ It may not be dissolved. Accordingly, the thickness of the coating layer 104 may be 0.064 to 0.082 mm.

상기 균열(120)을 통해 침투된 수분에 의해 상기 코팅층(104)이 용이하게 용해되어 상기 자기 치유 과립제(102)가 수분과 반응하고, 수분이 제공되지 않는 경우 상기 코팅층(104)이 상기 자기 치유 과립제(102)를 보호하도록, 상기 코팅층(104)의 두께는, 상기 자기 치유 과립제(102)의 단면의 지름에 따라서 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 자기 치유 과립제(102)의 단면의 지름이 증가될수록, 상기 코팅층(104)의 두께가 두꺼워질 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 코팅층(104)의 두께가 t이고, 상기 자기 치유 과립제(102)의 단면의 지름이 d인 경우, 상기 코팅층(104)의 두께 및 상기 자기 치유 과립제(102)의 단면의 지름은 아래의 <식 1>을 만족할 수 있다. When the coating layer 104 is easily dissolved by the water penetrated through the crack 120 and the self-healing granule 102 reacts with moisture and moisture is not provided, the coating layer 104 is self- The thickness of the coating layer 104 may be adjusted according to the diameter of the cross section of the self-healing granule 102 so as to protect the granule 102. For example, as the diameter of the cross-section of the self-healing granule (102) increases, the thickness of the coating layer (104) may become thicker. According to one embodiment, when the thickness of the coating layer 104 is t and the diameter of the cross section of the self-healing granule 102 is d, the thickness of the coating layer 104 and the cross- The following formula 1 can be satisfied.

<식 1><Formula 1>

t = 0.146d ± 0.0063 (단, d는 1mm 이하)t = 0.146d 占 0.0063 (where d is 1 mm or less)

상기 코팅층(104)의 두께는, 상기 코팅층(104)의 질량에 비례할 수 있다. 다시 말하면, 상기 자기 치유 과립제(102)에 대한 상기 코팅층(104)의 질량비가 증가될수록, 상기 코팅층(104)의 두께가 증가될 수 있다. 상술된 바와 같이, 상기 균열(120)을 통해 침투된 수분에 의해, 상기 코팅층(104)이 용이하게 용해되어, 상기 자기 치유 과립제(102)가 수분과 반응하고, 수분이 제공되지 않는 경우 상기 코팅층(104)이 상기 자기 치유 과립제(102)를 보호하도록, 상기 자기 치유 과립제(102) 및 상기 코팅층(104)의 무게 비율은 1: 0.27~0.36일 수 있다. The thickness of the coating layer 104 may be proportional to the mass of the coating layer 104. In other words, as the mass ratio of the coating layer 104 to the self-healing granule 102 is increased, the thickness of the coating layer 104 can be increased. As described above, the coating layer 104 is easily dissolved by the water penetrated through the crack 120, and when the self-healing granular material 102 reacts with moisture and water is not provided, The weight ratio of the self-healing granule (102) and the coating layer (104) may be 1: 0.27 to 0.36 such that the magnetic layer (104) protects the self-healing granule (102).

상기 자기 치유 과립제(102)를 둘러싸는 상기 코팅층(104)을 형성하는 단계는, 상기 수용성 고분자가 용매에 용해된 소스 용액을 준비하는 단계, 상기 소스 용액을 상기 자기 치유 과립제(102)에 제공하는 단계, 상기 소스 용액에 포함된 상기 용매를 휘발시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 소스 용액을 상기 자기 치유 과립제(102)에 제공하는 단계 및 상기 소스 용액에 포함된 상기 용매를 휘발시키는 단계가 하나의 단위 공정으로 정의되는 경우, 상기 단위 공정은 복수회 반복 수행될 수 있다. 또한, 예를 들어, 상기 수용성 고분자가 PVA이고, 상기 용매가 정제수인 경우, PVA 100 중량부에 대해서 정제수 10~12 중량부가 혼합되어 상기 소스 용액이 제조될 수 있다. The step of forming the coating layer (104) surrounding the self-healing granule (102) comprises the steps of preparing a source solution in which the water soluble polymer is dissolved in a solvent, providing the source solution to the self-healing granule And volatilizing the solvent contained in the source solution. When the step of providing the source solution to the self-healing granule (102) and the step of volatilizing the solvent contained in the source solution are defined as one unit process, the unit process may be repeated a plurality of times. In addition, when the water-soluble polymer is PVA and the solvent is purified water, the source solution may be prepared by mixing 10 to 12 parts by weight of purified water with respect to 100 parts by weight of PVA.

상기 코팅층(104)이 상기 균열(120)을 따라 제공되는 수분에 의해 용해되는 경우, 상기 용해된 코팅층은 상기 콘크리트(110) 외부로 배출되지 않고, 상기 콘크리트 내부에서 상호 침투 네트워크(interpenetrating network)를 형성하여, 상기 콘크리트(110)를 보강(reinforcement)할 수 있다. 다시 말하면, 상기 용해된 코팅층은 상기 콘크리트(110) 내부에 잔존하여 시멘트 매트릭스를 보강할 수 있다. When the coating layer 104 is dissolved by the moisture provided along the crack 120, the dissolved coating layer is not discharged to the outside of the concrete 110, and an interpenetrating network is formed inside the concrete Thereby reinforcing the concrete 110. In other words, the dissolved coating layer may remain in the concrete 110 to reinforce the cement matrix.

상술된 바와 같이, 상기 자기 치유 과립제(102) 및 상기 코팅층(104)을 갖는 상기 자기 치유 조성물(100)은 시멘트, 물, 골재(예를 들어, 자갈, 모래 등)와 함께 혼합되어 상기 콘크리트(110)로 제조될 수 있다. 이 경우, 시멘트 100 중량부에 대해서 상기 자기 치유 조성물(100)이 10.0 중량부를 초과하여 혼합되는 경우, 상기 콘크리트(110)가 이상 팽창될 수 있다. 또한, 시멘트 100 중량부에 대해서 상기 자기 치유 조성물(100)이 8.0 중량부 미만으로 혼합되는 경우, 상기 콘크리트(110) 내에 상기 균열(120)이 생성되더라도, 상기 균열(120)이 상기 자기 치유 조성물(100)에 의해 용이하게 채워지지 않을 수 있다. 이에 따라, 상기 자기 치유 조성물(100)는 시멘트 100 중량부에 대해서 8.0~10.0 중량부 혼합될 수 있다. As described above, the self-healing composition 100 having the self-healing granule 102 and the coating layer 104 is mixed with cement, water, aggregates (e.g., gravel, sand, etc.) 110). In this case, when the self-healing composition 100 is mixed with more than 10.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the cement, the concrete 110 may be abnormally expanded. Also, even if the crack 120 is generated in the concrete 110 when the self-healing composition 100 is mixed with less than 8.0 parts by weight of the self-healing composition 100 with respect to 100 parts by weight of the cement, (Not shown). Accordingly, the self-healing composition 100 may be mixed in an amount of 8.0 to 10.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the cement.

상기 자기 치유 조성물(100)은 시멘트, 물, 및 골재 외에, 광 물질 혼화재료 및 혼화제와 함께 혼합되어, 상기 콘크리트(110)로 제조될 수 있다. 상기 광 물질 혼화 재료는, 시멘트의 수화 반응으로 생성된 수산화 칼슘과 반응하여 불용성 화합물을 생성하는 재료를 의미한다. 예를 들어, 상기 광 물질 혼화 재료는, 고로 슬래그 미분말, 플라이 애쉬(fly ash), 실리카 흄(silica fume), 또는 천연 포졸란(pozzolan) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 혼화제는 AE제(air entraining reagent), 감수제(water reducing agent), AE 감수제, 또는 유동화제(high-range water-reducing agent) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
The self-healing composition 100 may be made of the concrete 110 by mixing it with a photo-material admixing material and an admixture in addition to cement, water, and aggregate. The photo-material admixture material means a material which reacts with calcium hydroxide produced by the hydration reaction of cement to generate an insoluble compound. For example, the photo-material admixture material may include at least one of blast furnace slag fine powder, fly ash, silica fume, or natural pozzolan. For example, the admixture may include at least one of an air entraining reagent, a water reducing agent, an AE water reducing agent, or a high-range water-reducing agent.

이하, 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 자기 치유 조성물의 특성 평가 결과가 설명된다. Hereinafter, the evaluation results of the characteristics of the self-healing composition according to the embodiment of the present invention described above will be described.

CSA계 팽창제 분말을 과립화하여 CSA 팽창제를 포함하는 자기 치유 과립제를 제조하였다. 상기 자기 치유 과립제에 PVA를 1회 및 2회 각각 코팅하여 본 발명의 제1 및 제2 실시 예에 따른 자기 치유 조성물(단면의 지름 0.5mm)을 제조하였다. 제조된 자기 치유 조성물, 모래, 시멘트, 및 물을 혼합하여 40mm X 40mm X 160mm 크기의 시험용 콘크리트(모르타르) 구조체를 제조하였다. CSA swelling powder was granulated to prepare self - healing granule containing CSA swelling agent. The self-healing granules were coated with PVA once or twice, respectively, to prepare self-healing compositions (cross-sectional diameter 0.5 mm) according to the first and second embodiments of the present invention. The prepared self-healing composition, sand, cement, and water were mixed to prepare a test concrete (mortar) structure having a size of 40 mm x 40 mm x 160 mm.

상술된 제1 및 제2 실시 예들에 따른 제1 내지 제3 비교 예로, 각각, CSA계 팽창제를 생략하고, 모래, 시멘트, 및 물을 혼합하고, 코팅층이 생략된 분말 형태의 CSA계 팽창제, 모래, 시멘트, 및 물을 혼합하고, 코팅층이 생략된 과립제 형태의 CSA계 팽창제, 모래, 시멘트, 및 물을 혼합하여, 40mm X 40mm X 160mm 크기의 시험용 콘크리트 구조체를 제조하였다. In the first to third comparative examples according to the first and third comparative examples described above, the CSA-based expanding agent is omitted, sand, cement, and water are mixed and a CSA- , Cement, and water were mixed and CSA type expanding agent in the form of a granule in which the coating layer was omitted, sand, cement, and water were mixed to prepare a test concrete structure having a size of 40 mm x 40 mm x 160 mm.

구분division CSA계 팽창제CSA type expander 제1 실시 예First Embodiment PVA 1회 코팅된 과립 형태의 CSA계 팽창제PVA 1 time coated granular CSA expanding agent 제2 실시 예Second Embodiment PVA 2회 코팅된 과립 형태의 CSA계 팽창제PVA 2 times coated granular CSA type expanding agent 제1 비교 예Comparative Example 1 생략skip 제2 비교 예Comparative Example 2 코팅층 생략된 분말 형태의 CSA계 팽창제CSA-based expander in powder form omitting coating layer 제3 비교 예Comparative Example 3 코팅층 생략된 과립 형태의 CSA계 팽창제CSA-based swelling agent in the form of granules omitting the coating layer

실시 예들 및 비교 예들에 따라 제조된 콘크리트 구조체들을 20±2℃ 조건에서 하루 양생한 후, 스트레인 게이지를 부착하여 길이 변화량을, 아래의 <표 2>와 같이 측정하고, 도 3과 같이 도시하였다.  The concrete structures manufactured according to the examples and comparative examples were cured one day at 20 占 2 占 폚 and then the length change amount was measured by attaching a strain gauge as shown in Table 2 below.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자기 치유 조성물을 포함하는 콘크리트 구조체의 길이 변화량을 도시한 그래프이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 자기 치유 조성물을 포함하는 콘크리트 구조체의 단면이다.FIG. 3 is a graph showing a change in length of a concrete structure including a self-healing composition according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-section of a concrete structure including a self-healing composition according to an embodiment of the present invention.

DaysDays 1One 33 55 77 1010 1212 1515 2121 2828 제1 실시 예First Embodiment -9-9 -28-28 -38-38 -39-39 -43-43 -47-47 -54-54 -67-67 -77-77 제2 실시 예Second Embodiment -5-5 -25-25 -34-34 -46-46 -45-45 -52-52 -59-59 -91-91 -111-111 제1 비교 예Comparative Example 1 -8-8 -29-29 -33-33 -48-48 -51-51 -61-61 -71-71 -94-94 -115-115 제2 비교 예Comparative Example 2 -8-8 -18-18 -34-34 -41-41 -43-43 -50-50 -54-54 -68-68 -79-79 제3 비교 예Comparative Example 3 -9-9 -19-19 -43-43 -43-43 -48-48 -52-52 -59-59 -72-72 -84-84

<표 2>, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상술된 제1 비교 예에 따라 CSA계 팽창제를 포함하지 않는 경우(plain)와 비교하여, 제1 실시 예에 따라 1회 PVA가 코팅된 과립 형태의 CSA계 팽창제(coating#1), 제2 비교 예에 따라 코팅층이 생략된 분말 형태의 CSA계 팽창제(Powder), 제3 비교 예에 따라 코팅층이 생략된 과립 형태의 CSA계 팽창제(Granule)를 이용하여 제조된 시험용 콘크리트 구조체들은, 길이 변화가 현저하게 적은 것을 확인할 수 있다. 다시 말하면, 코팅층이 생략된 경우는 물론, 1회 PVA가 코팅된 경우, 주변의 수분에 의해 PVA 코팅층이 용해되어, CSA계 팽창제가 외부 수분과 반응하여 팽창이 발생된 것을 알 수 있다. Referring to Table 2, FIG. 3, and FIG. 4, it can be seen that compared with the case (plain) in which the CSA-based swelling agent is not included according to the first comparative example described above, A CSA-based swelling agent (coating # 1) in the form of a powder, a CSA-based swelling agent (powder) in which a coating layer is omitted according to Comparative Example 2, and a granular CSA- It can be seen that the test concrete structures manufactured by using the above-mentioned method have a remarkably small change in length. In other words, when the coating layer is omitted, the PVA coating layer is dissolved by the surrounding moisture when the PVA is coated once, and the CSA-based expanding agent reacts with the external moisture and is expanded.

반면, 제2 실시 예에 따라서 2회 PVA가 코팅된 과립 형태의 CSA계 팽창제(Coating#2)를 이용하여 제조된 시험용 콘크리트 구조체는, 제1 비교 예에 따라 CSA계 팽창제를 포함하지 않는 경우와 비교하여, 실질적으로 동일한 길이 수축량을 보이는 것으로 측정되었다. 다시 말하면, 도 4에 도시된 것과 같이, PVA를 이용하여 과립형태의 CSA 팽창제를 2회 코팅하는 경우, PVA 코팅층이 주변 수분에 의해 용해되지 않고 과립형태의 CSA계 팽창제를 충분히 보호하여, 자기 치유 조성물(10)이 콘크리트 내에 잔존하는 것을 확인할 수 있다. PVA가 2회 코팅된 경우, PVA의 두께를 아래의 <식 2>를 이용하여 계산한 결과, PVA의 두께는 0.073mm(표준편차 0.0063)인 것으로 계산되었다. On the other hand, according to the second embodiment, the test concrete structure manufactured by using the granular CSA-based swelling agent (Coating # 2) coated with the PVA twice shows the case of not containing the CSA-based swelling agent according to the first comparative example Were measured to show substantially the same length shrinkage. In other words, as shown in FIG. 4, when the granular CSA swelling agent is coated twice with PVA, the PVA coating layer is not dissolved by the surrounding water and the granular CSA swelling agent is sufficiently protected, It can be confirmed that the composition 10 remains in the concrete. When the PVA was coated twice, the thickness of the PVA was calculated to be 0.073 mm (standard deviation 0.0063) by calculation using the following Equation (2).

<식 2><Formula 2>

t = m/So × ρo t = m / S o x o

(t는 PVA의 두께, m은 PVA 코팅층의 질량, So는 과립화된 팽창제의 비표면적 값, ρo PVA의 밀도(1.19g/cm3))(t is the thickness of the PVA, m is the mass of the PVA coating layer, S o is the specific surface area value of the granulated swelling agent, and ρ o is the density of PVA (1.19 g / cm 3 )

다시 말하면, 본 발명의 실시 예에 따른 수용성 고분자로 형성된 코팅층이 아래의 <식 1>을 만족하는 경우, 상기 코팅층에 의해 내부의 과립화된 팽창제가 외부 수분으로부터 용이하게 보호되는 것을 확인할 수 있다. In other words, when the coating layer formed of the water-soluble polymer according to the embodiment of the present invention satisfies the following formula 1, it can be confirmed that the granulated inflator is easily protected from external moisture by the coating layer.

<식 1><Formula 1>

t = 0.146d ± 0.0063 t = 0.146d +/- 0.0063

(t는 코팅층의 두께, d는 자기 치유 과립제의 지름)
(t is the thickness of the coating layer, d is the diameter of the self-healing granule)

본 발명의 실시 예에 따른 자기 치유 조성물의 콘크리트 치유 특성을 평가하기 위해, 아래의 <표 3>과 같은 비율로 시험용 콘크리트를 제조하였다. 구체적으로, 제3 실시 예에 따라 시멘트 450g, 모래 1350g, 물 180g, 및 상술된 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 PCA가 코팅된 과립 형태의 CSA 팽창제를 이용하여 시험용 콘크리트를 제조하였다. 상술된 제3 실시 예에서 사용된 PCA가 코팅된 과립 형태의 CSA 팽창제를 대신하여, PVA가 코팅된 과립 형태의 시멘트계 재료(CSA 팽창제, 시멘트 재료, 및 탄산나트륨)를 이용하여 시험용 콘크리트를 제조하였다. 상술된 제3 및 제4 실시 예들에 대한 비교 예로, 시멘트, 물, 및 모래를 이용하여 제4 비교 예에 따른 시험용 콘크리트를 제조하였다. 제3 및 제4 실시 예에 사용된 과립 형태의 CSA 팽창제 및 과립 형태의 시멘트계 재료는 상술된 <식 1>의 조건을 만족하도록 PVA를 코팅하였다. In order to evaluate the curing properties of the self-healing composition according to the present invention, test concrete was prepared at the same ratio as in Table 3 below. Specifically, according to the third embodiment, test concrete was prepared using 450 g of cement, 1350 g of sand, 180 g of water, and PCA-coated granular CSA expander prepared according to the above-described embodiment of the present invention. In place of the PCA-coated granular CSA expander used in the third embodiment described above, test concrete was prepared using PVA-coated granular cementitious materials (CSA expander, cement material, and sodium carbonate). As a comparative example to the third and fourth embodiments described above, test concrete according to Comparative Example 4 was prepared using cement, water, and sand. The granular CSA expander and the granular cementitious material used in the third and fourth embodiments were coated with PVA so as to satisfy the condition of the above-mentioned formula (1).

구분division 시멘트
(g)cement
(g) 모래
(g)sand
(g) 물
(g)water
(g) 본 발명 과립제
(팽창제)
(g)Invention granules
(Swelling agent)
(g) 본 발명 과립제
(시멘트계재료)
(g)Invention granules
(Cementitious material)
(g) 제3 실시 예Third Embodiment 450450 13501350 180180 4545 -- 제4 실시 예Fourth Embodiment 450450 13501350 180180 -- 4545 제4 비교 예Comparative Example 4 450450 13501350 180180 -- --

제3 및 제4 실시 예들 및 제4 비교 예에 따른 시험용 콘크리트 구조체의 자체 치유 능력을 확인하기 위해, 28일 재령 후, 시험용 콘크리트 구조체들의 표면 균열을 three-point bending 시험으로 생성하였다. 이후, 시험용 콘크리트 구조체들을 수중에 침지 후, 시간 경과에 따른 균열의 폭의 변화를 도 5a 내지 도 5c와 같이 측정하고, 도 6a 내지 도 6c와 같이, 현미경 촬영하였다. In order to confirm the self-healing ability of the test concrete structure according to the third and fourth and fourth comparative examples, surface cracks of the test concrete structures were generated by a three-point bending test after 28 days of age. Then, after immersing the test concrete structures in water, the change of the crack width with time was measured as shown in Figs. 5A to 5C, and microscopically photographed as shown in Figs. 6A to 6C.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시 예에 따른 자기 치유 조성물의 콘크리트 자기 치유 특성을 도시하는 그래프들이고, 도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시 예에 따른 자기 치유 조성물의 콘크리트 자기 치유 특성을 설명하기 위한 현미경 사진들이고, 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시 예에 따른 자기 치유 조성물에 의해 균열이 치유된 콘크리트의 주사 전자 현미경 사진들이다. FIGS. 5A to 5C are graphs showing concrete self-healing properties of a self-healing composition according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 6A to 6C illustrate concrete self-healing properties of a self-healing composition according to an embodiment of the present invention And FIGS. 7A and 7B are SEM micrographs of concrete cracked by the self-healing composition according to an embodiment of the present invention.

도 5a 내지 도 5c, 도 6a 내지 도 6c, 및 도 7a 내지 도 7b를 참조하면, 도 5a 및 도 6a, 도 5b 및 도 6b, 그리고 도 5c 및 도 6c는, 각각, 상술된 제4 비교 예, 제3 실시 예, 및 제4 실시 예에 따른 시험용 콘크리트 구조체들의 자기 치유 특성을 도시한 것이고, 도 7a 및 도 7b는 각각 제3 및 제4 실시 예에 따라 자기 치유 조성물에 의해 균열이 치유된 시험용 콘크리트 구조체들의 SEM 사진이다. 5A and 6A, 5B and 6B, and 5C and 6C are cross-sectional views, respectively, of the above-described fourth comparative example FIGS. 7A and 7B illustrate the self-healing properties of the test concrete structures according to the third, fourth and fifth embodiments, respectively, SEM photographs of test concrete structures.

도 5a 및 도 6a에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 자기 치유 조성물이 포함되지 않은 시험용 콘크리트 구조체의 경우, 표면 균열이 치유되지 않는 것을 확인할 수 있다. 반면, 도 5b 및 도 6b, 그리고 도 5c 및 도 6c에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따라 PVA가 코팅된 과립 형태의 CSA 팽창제, 및 PVA가 코팅된 과립 형태의 시멘트계 재료를 포함하는 자기 치유 조성물을 포함하는 시험용 콘크리트 구조체들의 경우, 시간이 경과됨에 따라, 콘크리트의 표면 균열이 점차적으로 치유되다가, 약 16일이 경과한 경우 균열이 완벽하게 치유되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 7a에서 알 수 있듯이, CSA계 팽창제를 포함하는 자기 치유 조성물을 이용하여 제조된 시험용 콘크리트 구조체에서, 침상형 에트링자이트 및 그 아래쪽으로 짧은 형태의 6각형 프리즘을 가지는 탄산칼슘 및 수산화 칼슘이 서로 연결되어 있는 것을 확인 할 수 있다. 또한, 도 7b에서 알 수 있듯이, 시멘트계 재료를 포함하는 자기 치유 조성물을 이용하여 제조된 시험용 콘크리트 구조체에서 C-S-H상이 형성된 시멘트 입자 사이에 침상형 에트링자이트가 조밀하게 형성되어 있는 것을 확인 할 수 있다.
As can be seen from FIGS. 5A and 6A, in the case of the test concrete structure without the self-healing composition according to the embodiment of the present invention, it can be confirmed that the surface crack does not heal. On the other hand, as can be seen from Figs. 5B and 6B, and 5C and 6C, according to the embodiment of the present invention, the PVA-coated granular CSA expander and the PVA- In the case of the test concrete structures including the healing composition, as the time elapses, the surface cracks of the concrete are healed gradually, and it can be confirmed that the cracks are completely healed when about 16 days have elapsed. Further, as can be seen from FIG. 7A, in the test concrete structure manufactured using the self-healing composition containing the CSA-based expanding agent, calcium carbonate having an acicular ettringite and a short hexagonal prism beneath it and hydroxide It can be confirmed that calcium is connected to each other. Further, as can be seen from FIG. 7B, it can be confirmed that the needle-shaped etch ring sits are densely formed between the cement particles in which the CSH phase is formed in the test concrete structure manufactured using the self-healing composition containing the cementitious material .

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will also be appreciated that many modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

100: 자기 치유 조성물
102: 자기 치유 과립제
104: 코팅층
110: 콘크리트
120: 균열100: Self-healing composition
102: Self-healing granules
104: Coating layer
110: Concrete
120: crack

Claims (10)

팽창제를 포함하는 자기 치유 과립제(self healing granule);
상기 자기 치유 과립제를 둘러싸고, 수용성 고분자로 형성된 코팅층을 포함하되,
상기 코팅층 및 상기 자기 치유 과립제의 지름은 아래의 <식 1>을 만족하는 콘크리트 자기 치유 조성물.
<식 1>
t = 0.146d ± 0.0063
(t는 상기 코팅층의 두께, d는 상기 자기 치유 과립제의 지름)
Self-healing granules comprising a swelling agent;
A coating layer surrounding the self-healing granule and formed of a water-soluble polymer,
Wherein the diameter of the coating layer and the diameter of the self-healing granule satisfy the following expression (1).
<Formula 1>
t = 0.146d +/- 0.0063
(t is the thickness of the coating layer, and d is the diameter of the self-healing granule)
제1 항에 있어서,
상기 코팅층의 두께는 0.064~0.082mm인 것을 포함하는 콘크리트 자기 치유 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the coating layer has a thickness of 0.064 to 0.082 mm.
제1 항에 있어서,
상기 자기 치유 과립제 및 상기 코팅층의 무게 비율은 1: 0.27~0.36인 것을 포함하는 콘크리트 자기 치유 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the weight ratio of the self-healing granule and the coating layer is 1: 0.27 to 0.36.
제1 항에 있어서,
상기 자기 치유 과립제는, 시멘트 재료 및 탄산 나트륨을 더 포함하는 콘크리트 자기 치유 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the self-healing granular agent further comprises a cement material and sodium carbonate.
제1 항에 있어서,
외부에서 수분이 공급되는 경우, 상기 자기 치유 과립제는 상기 수분에 의해 수화반응 되어, 주변 물질의 균열(crack)을 채우는 것을 포함하는 콘크리트 자기 치유 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the self-healing granular agent is hydration-reacted by the moisture to fill a crack of the surrounding material when externally supplied with water.
제5 항에 있어서,
상기 수분은, 상기 균열을 통해 제공되어, 상기 코팅층을 용해하고, 상기 자기 치유 과립제에 공급되는 것을 포함하는 콘크리트 자기 치유 조성물.
6. The method of claim 5,
Wherein the water is provided through the crack to dissolve the coating layer and to be supplied to the self-healing granule.
제6 항에 있어서,
외부로부터 상기 수분이 공급되지 않는 경우, 상기 코팅층은 유지되어, 상기 자기 치유 과립제는 미반응되는 것을 포함하는 콘크리트 자기 치유 조성물.
The method according to claim 6,
Wherein the coating layer is retained when the water is not supplied from the outside, whereby the self-healing granule is unreacted.
제5 항에 있어서,
상기 주변 물질은 콘크리트를 포함하는 콘크리트 자기 치유 조성물.
6. The method of claim 5,
Wherein the peripheral material comprises concrete.
제5 항에 있어서,
상기 팽창제는 CSA(calcium sulfoaluminate)를 포함하는 콘크리트 자기 치유 조성물.
6. The method of claim 5,
Wherein the swelling agent comprises calcium sulfoaluminate (CSA).
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