KR101788839B1 - 보수용 초속경 몰탈 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

보수용 초속경 몰탈 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 보수용 초속경 몰탈 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 보수용 초속경 몰탈 조성물은 속경성 시멘트 혼합물, 인산염, 규산칼슘, 실리카흄, 무기결합재 및 산화알루미늄을 포함하되, 상기 속경성 시멘트 혼합물은 포틀랜드 시멘트, 혼화제 및 배합수를 포함하고, 상기 혼화제는 염화칼슘, 황산가리 및 염화가리를 함유하며, 상기 인산염은 상기 속경성 시멘트 혼합물 100 중량부를 기준으로 5 내지 10 중량부, 상기 규산칼슘을 2 내지 5 중량부, 상기 실리카흄은 5 내지 10 중량부, 상기 무기결합재는 15 내지 25 중량부, 상기 산화알루미늄은 3 내지 5 중량부 포함된다.
상기한 구성에 의해 본 발명에 따른 보수용 초속경 몰탈 조성물은 바탕 콘크리트 구조물과의 접착 성능이 우수하고 양호한 작업성을 유지하면서도 단시간에 원하는 소요 강도를 얻을 수 있으며, 겨울철 양생 시간의 지연문제를 해결할 수 있고, 미세균열의 발생을 억제하여 투수성을 감소시켜서 내구성을 향상시킬 수 있다.

Description

보수용 초속경 몰탈 조성물 및 이의 제조방법{ULTRA RAPID HARDENING MORTAR COMPOSITION FOR REPAIRING AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 보수용 초속경 몰탈 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 기존 바탕 콘크리트 구조물과의 접착성이 우수하고, 양호한 작업성을 유지하며, 단시간에 소요 강도를 얻을 수 있어 노후되거나 일부 파손된 도로나 하수도관 등의 결손부위를 용이하게 보수할 수 있는 보수용 초속경 몰탈 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
콘크리트 구조물은 건설 후 각종 자연 또는 인위적 작용을 받아 사용연수에 따라 물리적, 화학적 변형으로 인하여 물리적인 성능이 저하된다. 특히, 최근들어 건설구조물의 안전성 및 성능의 확보 측면에서 보수를 실시하여 안전성 및 기능성능을 회복시키고자 하는 노력이 증가하고 있다. 이러한 건설구조물의 노후화 현상이 가속화될 경우 철근부식, 동결융해, 탄산화 현상 등에 의한 팽창압력으로 인하여 구조체 즉, 콘크리트부에서의 단면결손을 초래하게 되어 미관상, 구조 내력상, 기능적인 측면에서 안전에 위험을 초래할 수 있는 문제점을 내포하고 있다.
또한, 이러한 문제점을 개선하기 위하여 보수 또는 보강 공사를 실시할 경우 공사 기간에는 구조물의 사용상 업무를 중지해야 하는 관계로 구조물의 기능을 정지시켜야 한다.
한편, 현재 보수용 재료로서 사용하고 있는 속경성 또는 초속경성 몰탈은 대부분 보통 포틀랜드 시멘트를 기초로 한 몰탈이 대표적이고, 이전부터 여러 종류의 몰탈이 제조되어 사용되고 있다. 예를 들어, CSA(calcium sulfoaluminate) 또는 라텍스계를 첨가하고 소정의 고미분말 결합재료를 첨가하여 몰탈을 제조하는 방법이 있다. 이러한 기존의 초속경성 또는 속경성 몰탈은 대부분 시멘트와 물과의 화학반응에서 얻어지는 팽창성 물질인 에트린가이트의 생성 반응점을 기준으로 하여, 속경성을 발현하는 구성광물에 따라 CAㆍCA2를 주성분으로 하는 알루미네이트계 몰탈, C11A7ㆍCaF2를 주성분으로 하는 칼슘플로로알루미네이트계 몰탈, 및 CSA를 주성분으로 하는 아원계 몰탈로 구분할 수 있다.
그러나, 알루미네이트계 몰탈은 수화 반응 후 생성물이 낮은 강도를 발현하는 2차 수화물로 전이되어 장기적으로 안정적이지 못하고, 특히 염화칼슘에 취약한 측면이 있어 내구성능이 저하될 수 있는 문제점을 내포하고 있다. 또한, 칼슘플로로알루미네이트계 및 아원계 몰탈은 상대적으로 성능이 월등하나, 별도의 소성 공정이 필요하고 미분말로 분쇄해야 하는 공정이 추가되므로 경제적이지 못할 수 있다.
또한, 상기한 알칼리활성화 물질을 통하여 제조되는 몰탈은 대부분 초속경성이 아닌 속경성으로서 물과 혼합 후 강도가 발현되는 시간이 최소 1일 이상이 요구되는바, 빠른 시공을 요하는 긴급공사(예를 들어, 동절기에 있어서의 도로보수, 교량보수, 물과 접하는 장소에서의 공사 등)에는 적용하기 어려운 실정이다.
이에, 몰탈의 강도발현 시간에 대한 문제점을 극복하고자 시멘트 산업에서 기 개발된 알루미나시멘트와 제트시멘트를 사용하여 초속경성 몰탈을 제조하여 사용하고 있으나, 외부 환경에 노출되어 사용하는 보수 몰탈의 특성상, 몰탈의 품질에 관련된 내구성(동결융해, 탄산화 등)과 외기온도(건조수축 등)에 매우 민감하여 그 사용이 제한적이다.
이에 본 발명자는 기존의 바탕 콘크리트 구조물과의 접착 성능이 우수하고 양호한 작업성을 유지하면서 단시간에 원하는 소요 강도를 얻을 수 있어 긴급 도로 보수재나 하수도관 등의 누수 보수공사재로 사용가능한 최적의 초속경 몰탈을 연구하여 본 발명을 완성하게 되었다.
국내등록특허 제10-1355400호(2014년 01월 20일 등록) 국내등록특허 제10-1468898호(2014년 11월 28일 등록) 국내등록특허 제10-0982469호(2010년 09월 09일 등록)
본 발명의 목적은 바탕 콘크리트 구조물과의 접착 성능이 우수하고 양호한 작업성을 유지하면서 단시간에 원하는 소요 강도를 얻을 수 있는 보수용 초속경 몰탈 조성물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 열수축성이 작고 인장응력의 발생을 저감시키며, 겨울철 양생 시간의 지연문제를 해결할 수 있고, 미세균열의 발생을 억제하여 투수성을 감소시켜서 내구성을 향상시킬 수 있는 보수용 초속경 몰탈 조성물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 기존의 포틀랜드 시멘트보다 경화시간이 빠르게 진행되므로 도로의 결손부위나 하수도관 등의 누수부위를 단시간에 보수할 수 있어 경제적이고 안정성이 우수한 보수용 초속경 몰탈의 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 비용적으로 저렴하게 제조할 수 있고, 경화시간을 조절하여 원하는 압축강도 및 휨강도, 부착강도를 얻을 수 있는 보수용 초속경 몰탈의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 보수용 초속경 몰탈 조성물은 속경성 시멘트 혼합물, 인산염, 규산칼슘, 실리카흄, 무기결합재 및 산화알루미늄을 포함하되, 상기 속경성 시멘트 혼합물은 포틀랜드 시멘트, 혼화제 및 배합수를 포함하고, 상기 혼화제는 염화칼슘, 황산가리 및 염화가리를 함유하며, 상기 인산염은 상기 속경성 시멘트 혼합물 100 중량부를 기준으로 5 내지 10 중량부, 상기 규산칼슘은 2 내지 5 중량부, 상기 실리카흄은 5 내지 10 중량부, 상기 무기결합재는 15 내지 25 중량부, 상기 산화알루미늄은 3 내지 5 중량부 포함한다.
상기 염화칼슘은 상기 포틀랜드 시멘트 100 중량부를 기준으로 1 내지 10 중량부 포함하고, 상기 황산가리는 0.5 내지 1.5 중량부 포함하며, 상기 염화가리는 0.5 내지 1.5 중량부 포함하고, 상기 배합수는 상기 포틀랜드 시멘트 및 혼화제의 혼합물 100 중량부를 기준으로 20 내지 40 중량부 포함될 수 있다.
상기 인산염은 1인산칼륨이 사용되고, 상기 무기결합재는 고로 슬래그 : 플라이 애쉬의 비율이 70:30~30:70의 중량 비율로 첨가될 수 있다.
상기 실리카흄은 밀도가 2.0 내지 2.2g/cm3이고, 비표면적이 150,000 내지 200,000cm2/g인 분말도를 가지며, 평균 입경은 0.2 내지 0.5㎛일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 보수용 초속경 몰탈의 제조방법은 무기결합재 15 내지 15 중량부를 볼밀, 스피드밀 또는 몰탈 믹서기로 건식 혼합하고, 상기 무기결합재 건식 혼합 분말에 포틀랜드 시멘트, 혼화제 및 배합수를 포함하여 이루어지는 속경성 시멘트 혼합물을 일정한 비율로 혼합하며, 상기 속경성 시멘트 혼합물 100 중량부를 기준으로 인산염 5 내지 10 중량부와, 규산칼슘 2 내지 5 중량부를 일정한 비율로 혼합하고, 몰탈 믹서기를 이용하여 상기 속경성 시멘트 혼합물, 인산염 및 규산칼슘의 혼합물에 실리카흄 5 내지 10 중량부 및 산화알루미늄 3 내지 5 중량부를 습식 혼합하여 슬러리 형태로 제조하며, 상기 몰탈 믹서기를 이용하여 제조된 슬러리를 진동성형기를 이용하여 진동 성형하여 제조된다.
상기 무기결합재는 고로슬래그와 플라이 애쉬를 혼합한 것으로, 상기 고로 슬래그 : 플라이 애시의 비율이 80:20~20:80의 중량 비율로 첨가된 혼합물이고, 상기 혼화제는 염화칼슘, 황산가리 및 염화가리의 혼합물로 이루어지며, 상기 인산염은 1인산칼륨을 사용할 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 보수용 초속경 몰탈 조성물은 바탕 콘크리트 구조물과의 접착 성능이 우수하고 양호한 작업성을 유지하면서 단시간에 원하는 소요 강도를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 보수용 초속경 몰탈 조성물은 열수축성이 떨어지고 인장응력의 발생을 저감시키며, 겨울철 양생 시간의 지연문제를 해결할 수 있고, 미세균열의 발생을 억제하여 투수성을 감소시켜서 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 보수용 초속경 몰탈의 제조방법은 기존의 포틀랜드 시멘트보다 경화시간이 빠르게 진행되므로 도로의 결손부위나 하수도관 등의 누수부위를 단시간에 보수할 수 있어 경제적이고 안정성이 우수하다.
또한, 본 발명에 따른 보수용 초속경 몰탈의 제조방법은 비용적으로 저렴하게 제조할 수 있고, 경화시간을 조절하여 원하는 압축강도 및 휨강도, 부착강도를 얻을 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예는 구체적으로 언급되지 않은 다양한 효과를 제공할 수 있다는 것이 충분히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 보수용 초속경 몰탈의 제조방법을 개략적으로 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 보수용 초속경 몰탈 조성물에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
한편, 본 발명에서 "초속경 몰탈 조성물"이란 수 시간에 걸쳐 이루어지는 기존의 도로의 결손부위나 하수도관의 누수부위에 대한 보수시공과는 달리, 최대 한 시간 내에 도로의 결손부위나 하수도관 누수부위의 보수시공을 끝마칠 수 있고, 상기 보수된 결손부위나 누수부위를 통하여 차량을 통행시키거나 상하수를 방류할 수 있는 급속 경화형 몰탈 조성물을 의미한다.
본 발명에 따른 보수용 초속경 몰탈 조성물은 속경성 시멘트 혼합물, 인산염, 규산칼슘, 실리카흄, 무기결합재 및 산화알루미늄을 포함한다.
상기 속경성 시멘트 혼합물은 시멘트, 혼화제 및 배합수를 포함하여 이루어지는데, 본 발명에서 상기 시멘트는 속경성을 발현하기 위해 다른 재료들을 첨가한 것이 아니라, 일반적으로 사용하는 통상의 포틀랜드 시멘트(OPC)를 사용할 수 있다. 상기 포틀랜드 시멘트는 석회질 원료 및 점토질 원료를 포함하는 시멘트의 일종으로, 통상적으로 보수 몰탈에 사용되는 일반적인 시멘트이다. 본 발명에서 상기 포틀랜드 시멘트는 속경성 시멘트 혼합물에서 100 중량부 포함될 수 있다.
상기 혼화제는 상기 포틀랜드 시멘트를 사용하면서도 속경성을 발현하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 혼화제는 포틀랜드 시멘트의 경화속도(즉, 초결 및 종결속도) 및 압축강도를 높이기 위해 사용되는 것으로, 종래의 포틀랜드 시멘트의 경우 장기 압축강도는 우수하나 초기 압축강도가 매우 낮아 공사 기간이 길어지는 등의 문제점이 있었다. 본 발명에서 사용되는 혼화제는 종래의 포틀랜드 시멘트에 첨가되어 속경성을 부여하고, 초기 및 장기 압축강도를 확보할 수 있도록 한다. 상기 혼화제는 염화칼슘, 황산가리 및 염화가리를 함유한다.
상기 염화칼슘(CaCl2)은 백색의 결정으로 조해성이 강하며 수분을 잘 흡수하여 건조제로 많이 이용된다. 상기 염화칼슘은 본 발명에 따른 보수용 초속경 몰탈(mortar)이나 콘크리트를 이용하여 도로의 결손부위나 하수도관 누수부위를 보수시공 하는 경우, 강알카리성 성분을 완화시키고, 냄새와 독성물질을 흡수하여 외부로 분출하지 않고 수분을 잘 흡수하여 수분 증발로 인한 백화 현상을 제거한다. 따라서, 본 발명에서 상기 염화칼슘은 몰탈의 경화를 촉진시켜 주는 경화촉진제로 사용되며, 상기 포틀랜드 시멘트 100 중량부를 기준으로 1 내지 10 중량부 포함될 수 있다. 본 발명에서 상기 염화칼슘이 1 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 응결시간이 지연되고 조기강도의 확보가 곤란한 문제점이 있고, 10 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 응결시간이 급격히 빨라져 가사시간의 확보가 어려우며 경제성이 저하되고 급격한 경화에 의해 요구되는 물성을 확보하기 어려운 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명에서 상기 염화칼슘은 포틀랜드 시멘트 100 중량부를 기준으로 1 내지 10 중량부 포함되는 것이 바람직하다.
상기 황산가리는 탈수제 역할 및 살균작용을 하는 혼화제로, 본 발명에 따른 보수용 초속경 몰탈 조성물에서 미생물 발생을 억제하여 몰탈의 부식을 방지할 수 있다. 또한, 상기 황산가리는 상기 염화칼슘과 혼합되어 사용되는 경우, 본 발명에 따른 초속경 몰탈이 더욱 빠른 경화속도를 가지고 초기 및 장기 압축강도를 확보할 수 있도록 하는 경화촉진 보조제로 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 황산가리는 포틀랜드 시멘트 100 중량부를 기준으로 0.5 내지 1.5 중량부 포함되는데, 상기 황산가리가 0.5 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 상기 염화칼슘과 혼합시 충분한 경화촉진 기능을 수행할 수 없고, 1.5 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 몰탈의 응결시간에는 많은 영향은 없으나 배합량이 증대되어 비경제적이고, 경화과정에서 높은 수화열이 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명에서 상기 황산가리는 포틀랜드 시멘트 100 중량부를 기준으로 0.5 내지 1.5 중량부 포함되는 것이 바람직하다.
상기 염화가리는 백색의 결정으로 본 발명에 따른 속경성 시멘트 혼합물을 구성하는 조성물간의 접착을 촉진시켜 주기 위하여 사용될 수 있다. 따라서, 상기 염화가리는 조성물간 접착을 촉진시킴으로써, 본 발명에 따른 초속경 몰탈이 더욱 빠른 경화속도를 가지고 초기 및 장기 압축강도를 확보할 수 있도록 경화를 촉진시킬 수 있다. 본 발명에서 상기 염화가리는 포틀랜드 시멘트 100 중량부를 기준으로 0.5 내지 1.5 중량부 포함되는데, 상기 염화가리가 0.5 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 상기 염화칼슘과 혼합시 조성물간 접착이 충분치 않아 경화촉진 기능을 수행할 수 없고, 1.5 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 몰탈의 응결시간에는 많은 영향은 없으나 경화과정에서 높은 수화열이 발생되어 초속경 몰탈의 온도균열이 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명에서 상기 염화가리는 포틀랜드 시멘트 100 중량부를 기준으로 0.5 내지 1.5 중량부 포함되는 것이 바람직하다.
상기 배합수는 상기 시멘트와 혼화제를 희석하기 위하여 사용되는 것으로, 기름, 산, 유기불순물, 혼탁물 등 초속경 몰탈이나 강재에 나쁜 영향을 미치는 유해물질을 포함하지 않도록 정제수를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 상기 배합수는 상기 포틀랜드 시멘트 및 혼화제의 혼합물 100 중량부를 기준으로 20 내지 40 중량부 포함되는데, 상기 배합수가 20 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 초속경 몰탈의 시공작업성 확보에 문제가 있고, 40 중량부를 초과하는 경우에는 압축강도 및 응결시간 확보에 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명에서 상기 배합수는 상기 포틀랜드 시멘트 및 혼화제의 혼합물 100 중량부를 기준으로 20 내지 40 중량부 포함되는 것이 바람직하다.
상기 인산염은 보수용 초속경 몰탈에 첨가되는 경우 초결 시간을 연장할 수 있으며, 초속경 몰탈을 제조할 때 연장된 시간은 몰탈의 성형을 가능하게 하고, 원료의 재배열 시간을 유도하여 초속경 몰탈 내의 크랙 발생을 억제하는 역할을 할 수 있다. 또한, 사용되는 인산염의 종류에 따라서 초결 및 종결시간이 다양하게 연장될 수 있는데, 이러한 장점은 현장에 따라서 그 적용성이 매우 다양하게 확대될 수 있다.
상기 인산염은 상기 속경성 시멘트 혼합물 100 중량부를 기준으로 5 내지 10 중량부 포함될 수 있는데, 상기 인산염이 5 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 하기에서 설명될 무기결합재의 혼합물이 급결되어 성형 전에 굳어 버릴 수 있고, 빠른 경화에 의한 크랙 등의 발생으로 높은 수준(초고강도=80Mpa 이상으로 정의됨)의 압축 강도를 얻을 수 없다. 또한, 상기 인산염이 10 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 더 이상의 압축강도 향상효과는 없는 반면, 초속경 몰탈의 원가가 지나치게 상승될 수 있다. 따라서, 본 발명에서 상기 인산염은 상기 속경성 시멘트 혼합물 100 중량부를 기준으로 5 내지 10 중량부 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 인산염은 1인산칼륨, 2인산칼륨, 3인산칼륨, 1인산소다, 2인산소다, 3인산소다, 인산알루미늄, 인산아연, 폴리인산암모늄, 소디움핵사메타포스페이트, 1인산칼슘, 2인산칼슘, 3인산칼슘 등이 사용될 수 있다.
상기 규산칼슘(calcium silicate)은 상기 인산염의 분사(spraying) 및 압송(pumping) 특성을 향상시키기 위하여 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 규산칼슘은 상기 속경성 시멘트 혼합물 100 중량부를 기준으로 2 내지 5 중량부 포함될 수 있다. 상기 인산염이 포함된 초속경 몰탈은 빨리 경화하는 경향이 있고 화학적으로 우수한 안정성과 압축강도를 구비하나, 빠른 경화(cure) 특성 때문에 인산염으로 제조된 몰탈은 분무 및 압송 특성이 좋지 않을 수 있는데, 본 발명에서는 상기 규산칼슘을 2 내지 5 중량부 만큼 첨가함으로써, 상기 인산염으로 제조된 초속경 몰탈의 분무 및 압송 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 실리카흄(silica fume)은 알칼리 이온과의 높은 결합력을 발휘하고, 몰탈의 타설시 구성성분들 간의 혼합성을 향상시킬 수 있다. 상기 실리카흄은 용광로에서 배출되는 가스로부터 농축된 물질로 비결정질 실리콘 제2 산화물을 다량으로 함유하고 있으며, 매우 미세한 구형의 입자일 수 있다. 또한, 상기 실리카흄의 밀도는 2.0 내지 2.2g/cm3 이고, 비표면적 150,000 내지 200,000cm2/g의 분말도를 갖는 초미립자일 수 있다. 상기 실리카흄의 평균 입경은 0.2 내지 0.5㎛일 수 있으며, 바람직하게는 반응성이 높은 몰탈 재료로 작용이 유리한 평균 입경 0.2㎛의 초미립자를 사용할 수 있다. 상기 실리카흄 종류는 포집된 원래의 상태인 분말형(as-produced), 물에 현탁한 슬러지형(slurried), 펠렛형(pelletized), 응축시킨 과립형(densified or compacted) 등이 있으며, 바람직하게는 다른 분체와의 혼합성과 작업성을 고려하여 과립형을 사용할 수 있다. 상기 실리카흄은 상기 속경성 시멘트 혼합물 100 중량부를 기준으로 5 내지 10 중량부 포함될 수 있는데, 상기 실리카흄이 상기 범위 내에 포함되면 몰탈 타설시 적절한 점성, 혼합성 및 작업성을 제공할 수 있다.
상기 무기결합재는 초속경 몰탈의 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용되는 것으로, 본 발명에서 상기 무기결합재는 상기 속경성 시멘트 혼합물 100 중량부를 기준으로 15 내지 25 중량부 포함될 수 있다. 본 발명에서 상기 무기결합재는 고로 슬래그 및 플라이 애쉬의 혼합물이 사용될 수 있는데, 바람직하게는 고로 슬래그 : 플라이 애쉬의 비율이 70:30~30:70의 중량 비율로 첨가될 수 있다. 상기 고로 슬래그의 사용량이 상기 범위보다 클 경우에는 압축강도의 발현이 어려우며, 급결 및 빠른 유동성 결여, 그리고 수축 및 크랙 발생 등의 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기 플라이 애쉬의 사용량이 상기 범위를 초과하는 경우에는 크랙 발생 및 유동성 결여 및 급결 등의 문제는 발생하지 않으나, 반응성이 낮아서 낮은 압축강도를 나타낼 수 있다. 따라서, 본 발명에서 상기 무기결합재는 상기 속경성 시멘트 혼합물 100 중량부를 기준으로 15 내지 25 중량부 포함되는 것이 바람직하다.
상기 산화알루미늄은 본 발명에 따른 초속경 몰탈을 매우 신속하게 경화시키기 위하여 사용될 수 있다. 상기 산화알루미늄은 짧은 경화시간을 가지며, 물에서도 강한 특징이 있다. 또한, 상기 산화알루미늄은 피막에 의해 몰탈 피복 및 내부 철근 등을 보호하며, 상기 산화알루미늄 피막은 공기의 침투를 차단하여 내식성 및 방수성이 강하게 하는 효과를 발휘한다. 본 발명에서 상기 산화알루미늄은 상기 속경성 시멘트 혼합물 100 중량부를 기준으로 3 내지 5 중량부 포함되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 보수용 초속경 몰탈의 제조방법에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
먼저, 시멘트 혼합물 100 중량부를 기준으로 무기결합재 15 내지 25 중량부를 볼밀, 스피드밀, 몰탈 믹서기 등으로 건식 혼합한다. 상기 무기결합재는 고로슬래그와 플라이 애쉬를 혼합한 것으로, 상기 고로 슬래그 : 플라이 애시의 비율이 80:20~20:80의 중량 비율로 첨가된 혼합물일 수 있다.
다음으로, 무기결합재 건식 혼합 분말에, 시멘트, 혼화제 및 배합수를 포함하여 이루어지는 속경성 시멘트 혼합물을 일정한 비율로 혼합한다. 상기 시멘트는 포틀랜드 시멘트가 사용될 수 있고, 상기 혼화제는 염화칼슘, 황산가리 및 염화가리의 혼합물을 포함하여 이루어질 수 있다.
그 다음으로, 상기 속경성 시멘트 혼합물 100 중량부를 기준으로 인산염 5 내지 10 중량부와, 규산칼슘 2 내지 5 중량부를 일정한 비율로 혼합한다. 상기 인산염으로는 1인산칼륨, 2인산칼륨, 3인산칼륨, 1인산소다, 2인산소다, 3인산소다, 인산알루미늄, 인산아연, 폴리인산암모늄, 소디움핵사메타포스페이트, 1인산칼슘, 2인산칼슘, 3인산칼슘 등을 사용할 수 있는데, 바람직하게는 1인산칼륨을 사용할 수 있다. 상기 규산칼슘은 상기 인산염의 분사 및 압송 특성을 향상시키기 위하여 첨가될 수 있다.
이어서, 몰탈 믹서기를 이용하여 상기 속경성 시멘트 혼합물, 인산염 및 규산칼슘의 혼합물에 실리카흄 5 내지 10 중량부 및 산화알루미늄 3 내지 5 중량부를 습식 혼합하여 슬러리 형태로 제조한다. 상기 실리카흄은 밀도가 2.0 내지 2.2g/cm3이고, 비표면적이 150,000 내지 200,000cm2/g인 분말도를 갖는 초미립자일 수 있고, 상기 실리카흄의 평균 입경은 0.2 내지 0.5㎛일 수 있다.
다음으로, 상기와 같이 몰탈 믹서기를 이용하여 제조된 슬러리를 진동성형기를 이용하여 진동 성형하며, 도로의 결손부위나 하수도관 등의 누수부위에 진동 이외에 어떠한 외력을 부가하지 않으면서 보수할 수 있다.
본 발명에 따른 보수용 초속경 몰탈은 자연 양생하는 것으로 제조될 수 있는데, 특히 본 발명에서는 포틀랜드 시멘트와, 염화칼슘, 황산가리 및 염화가리를 포함하는 혼화제와, 배합수를 이용하여 속경성 시멘트 혼합물을 제조함으로써, 종래의 속경성 몰탈에 비해 조성물이 복잡하지 않으면서 비용 또한 저렴하게 보수용 초속경 몰탈을 제조할 수 있다.
또한, 상기 속경성 시멘트 혼합물에 경화속도(즉, 초결 및 종결속도) 및 압축강도 등의 물성을 높이기 위해 인산염, 규산칼슘, 실리카흄, 무기결합재 및 산화알루미늄을 활용함으로써, 자연 양생만으로도 고강도의 초속경 몰탈을 제조할 수 있는 특징이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 보수용 초속경 몰탈의 제조방법에 대한 바람직한 실시예를 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 보수용 초속경 몰탈의 제조방법을 개략적으로 설명하기 위한 순서도이다.
< 실시예 >
먼저, 도 1을 참조하면, 무기결합재 20 중량부를 몰탈 믹서기를 이용하여 건식 혼합하였다(S100). 본 발명에서 사용된 무기결합재는 고로 슬래그 및 플라이 애쉬의 혼합물을 사용하였고, 상기 고로 슬래그 및 플라이 애쉬는 중량 비율로 1:1이 되도록 혼합하여 사용하였다. 상기 무기결합재를 건식 혼합한 후, 포틀랜드 시멘트 100 중량부, 염화칼슘 5 중량부, 황산가리 1 중량부 및 염화가리 1 중량부를 혼합하였고, 상기 혼합물을 배합수 35 중량부에 희석하였다(S200). 이후, 상기 희석된 혼합물에 인산염 7 중량부, 규산칼슘 4 중량부를 첨가하였고, 상기 인산염으로는 1인산칼륨을 사용하였다(S300).
이어서, 상기 혼합물에 실리카흄 5 중량부, 산화알루미늄 3 중량부를 몰탈 믹서기를 이용하여 습식 혼합하여 슬러리를 제조하였고(S400), 진동성형기로 본 발명에 따라 제조된 초속경 몰탈을 이용하여 도로의 결손부위를 보수하였다(S500).
상기와 같은 실시예로 제조된 도로의 결손부위를 보수하는 시편을 일정부분 취한 후, 자연 양생하여 초속경 몰탈의 물성을 조사하였다.
상기 실시예에 의해 제조된 보수용 초속경 몰탈에 대해 KS F 4042:2007 시험방법으로 물성을 조사하였으며, 그 결과 하기 [표 1]과 같이 나타내었다.
시험항목 시험결과 시험방법
휨강도(N/㎟)



 1시간 3.8 KS F 4042:2007
1일 8.6
3일 11.2
7일 14.3
28일 15.9
압축강도(N/㎟)



 1시간 11.2
1일 33.4
3일 48.5
7일 59.7
28일 69.4
부착강도(N/㎟)
 표준조건 2.3
온냉반복 후 1.9
내알칼리성(N/㎟) 62.8
중성화 저항성(mm) 1.7
투수량(g) 5.3
물흡수계수(kg/㎡·h0 .5) 0.26
습기투과저항성(m) 1.5
염화이온침투저항성(coulombs) 815
길이변화율(%) -0.13
상기 [표 1]에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 초속경 도로보수용 몰탈 조성물은 1시간 압축강도가 11.2N/mm2이고, 1일 압축강도가 59.7N/㎟으로 확인되었는바, 초속경과 초조강성을 발휘하는 보수용 몰탈로 바람직하게 이용할 수 있을 것으로 기대된다.
뿐만 아니라 본 발명에 따라 제조된 보수용 초속경 몰탈은 휨강도, 부착강도, 내알칼리성, 중성화 저항성, 염화이온침투저항성 등에서 우수한 성능을 발휘하는 것으로 확인되며, 특히 길이변화율이 -0.13%로 평가됨에 따라 길이변화율이 -0.3~0.3%으로 수축팽창 폭이 크게 나타나는 종래의 몰탈보다 안정성이 큰 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명은 보수용 초속경 몰탈로 적용할 때 내구성에서도 유리할 것으로 기대된다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (6)

  1. 속경성 시멘트 혼합물, 인산염, 규산칼슘, 실리카흄, 무기결합재 및 산화알루미늄을 포함하되,
    상기 속경성 시멘트 혼합물은 포틀랜드 시멘트, 혼화제 및 배합수를 포함하고,
    상기 혼화제는 염화칼슘, 황산가리 및 염화가리의 혼합물이며,
    상기 염화칼슘은 상기 포틀랜드 시멘트 100 중량부를 기준으로 1 내지 10 중량부 포함되고, 상기 황산가리는 0.5 내지 1.5 중량부 포함되며, 상기 염화가리는 0.5 내지 1.5 중량부 포함되고,
    상기 인산염은 상기 속경성 시멘트 혼합물 100 중량부를 기준으로 5 내지 10 중량부, 상기 규산칼슘은 2 내지 5 중량부, 상기 실리카흄은 5 내지 10 중량부, 상기 무기결합재는 15 내지 25 중량부, 상기 산화알루미늄은 3 내지 5 중량부 포함되며,
    상기 무기결합재는 고로 슬래그 : 플라이 애쉬의 비율이 70:30~30:70인 고로슬래그와 플라이 애쉬의 혼합물인
    는 보수용 초속경 몰탈 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배합수는 상기 포틀랜드 시멘트 및 혼화제의 혼합물 100 중량부를 기준으로 20 내지 40 중량부 포함되는 보수용 초속경 몰탈 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 인산염은 1인산칼륨이 사용되는 보수용 초속경 몰탈 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리카흄은 밀도가 2.0 내지 2.2g/cm3이고, 비표면적이 150,000 내지 200,000cm2/g인 분말도를 가지며, 평균 입경은 0.2 내지 0.5㎛인 보수용 초속경 몰탈 조성물.
  5. 무기결합재 15 내지 25 중량부를 볼밀, 스피드밀 또는 몰탈 믹서기로 건식 혼합하고,
    상기 무기결합재 건식 혼합 분말에 포틀랜드 시멘트, 혼화제 및 배합수를 포함하여 이루어지는 속경성 시멘트 혼합물을 일정한 비율로 혼합하며,
    상기 속경성 시멘트 혼합물 100 중량부를 기준으로 인산염 5 내지 10 중량부와, 규산칼슘 2 내지 5 중량부를 일정한 비율로 혼합하고,
    몰탈 믹서기를 이용하여 상기 속경성 시멘트 혼합물, 인산염 및 규산칼슘의 혼합물에 실리카흄 5 내지 10 중량부 및 산화알루미늄 3 내지 5 중량부를 습식 혼합하여 슬러리 형태로 제조하며,
    상기 몰탈 믹서기를 이용하여 제조된 슬러리를 진동성형기를 이용하여 진동 성형하며,
    상기 혼화제는 염화칼슘, 황산가리 및 염화가리의 혼합물이며,
    상기 염화칼슘은 상기 포틀랜드 시멘트 100 중량부를 기준으로 1 내지 10 중량부 포함되고, 상기 황산가리는 0.5 내지 1.5 중량부 포함되며, 상기 염화가리는 0.5 내지 1.5 중량부 포함되고,
    상기 무기결합재는 고로 슬래그 : 플라이 애쉬의 비율이 80:20~20:80인 고로슬래그와 플라이 애쉬의 혼합물인
    보수용 초속경 몰탈의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 인산염은 1인산칼륨을 사용하는 보수용 초속경 몰탈의 제조방법.
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