KR101820350B1 - 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물 및 내산, 내황산염 및 염화 이온 침투 저항성이 우수한 친환경적인 콘크리트 단면 보수 방법 - Google Patents

지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물 및 내산, 내황산염 및 염화 이온 침투 저항성이 우수한 친환경적인 콘크리트 단면 보수 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라이애쉬 28.0~30.0 중량%, 고로슬래그 15.0~18.0 중량%, 폴리에틸렌글리콜 3.0~10.0 중량%, 스티렌 부타디엔 고무 1.0~3.0 중량%, 테트라소듐오쏘실리케이트 1.0~1.8 중량%, 황산제1철 0.3~0.8 중량% 및 규사 40.0~46.0 중량%를 포함하는 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물 및 이를 이용하는 콘크리트 단면 보수 방법에 관한 것이다. 본 기술에 따르면, 열화된 콘크리트의 보수보강에 이용되어 콘크리트의 산, 황산염, 염화물 등에 대한 침투 저항성을 향상시켜 콘크리트의 구조적인 안정성을 높이고 수명을 연장시킬 수 있다.

Description

지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물 및 내산, 내황산염 및 염화 이온 침투 저항성이 우수한 친환경적인 콘크리트 단면 보수 방법{MORTAR COMPOSITION FOR REPAIRING CONCRETE USING GEOPOLYMER AND METHOD FOR REPARING CONCRETE WITH SUPERIOR ACID RESISTANCE, SULFATE RESISTANCE AND CHLORIDE RESISTANCE}
본 발명은 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물 및 콘크리트 단면 보수 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열화된 콘크리트 구조물의 보수에 이용되어 콘크리트의 산, 황산염, 염화물 등에 대한 침투 저항성을 향상시켜 콘크리트의 구조적인 안정성을 높이고 내수성을 증가시킬 수 있는 지오 폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물 및 내산, 내황산염 및 염화 이온 침투 저항성이 우수한 친환경적인 콘크리트 단면 보수 방법에 관한 것이다.
콘크리트 구조물은 강 알칼리성인 1종 보통 포틀랜드 시멘트가 주재료로 사용되고 있으며, 이러한 시멘트는 칼슘을 포함하고 있어 산에 매우 약하다. 오폐수가 축적되어 있는 하수 관거나 암거 등과 같은 지하 콘크리트 구조물의 경우, 슬러지와 같은 하수 퇴적물에 존재하는 티오바실러스 티오옥시단스(thiobacillus thiooxidans)라는 유황 산화 세균(sulfur-oxidizing bacteria)의 활동에 의해 황화수소(H2S)가 발생하게 된다. 이 황화수소 가스는 하수 관거 상부 공기 층의 산소나 결로와 만나 황산으로 변하게 되어, 하수관의 콘크리트 표면, 시멘트 모르타르 및 금속 주변에 산이 형성되고 pH가 떨어져 부식이 진행되며, 철근 주변의 강 알칼리 페시베이트층이 파괴되어 철근의 부식을 촉진하게 된다.
콘크리트의 열화를 초래하는 다른 원인은 황산염과의 반응으로, 황산염은 외부에서 침투되는 황산염과 내부에 포함되어 있는 황산염으로 구분될 수 있다. 콘크리트 열화를 초래하는 황산염과의 반응은 대부분 외부에서 침투되는 황산염에 의한 것으로, 황산염이 용해된 지하수나 해수에 노출됨으로써 발생된다. 콘크리트 구조물에 접촉하는 지하수나 해수에 함유된 황산염 이온이 콘크리트에 침투하여 수산화칼슘과 반응함으로써 석고를 형성하게 된다. 이렇게 형성된 석고는 물이 있는 조건에서 시멘트 내 알루민산 삼칼슘(tricalcium aluminate)과 반응하여 침상의 팽창 결정체인 에트링자이트(ettringite)를 형성하게 된다. 에트링자이트는 철근 콘크리트 표면에 망상형의 균열을 발생시키며, 계속하여 균열이 팽창되며, 균열을 통하여 수분이나 염화물이 침투하고, 시멘트와 골재간의 접착력 저하를 가져와 궁극적으로 콘크리트 강도가 저하하게 된다.
또한, 콘트리트 내부에 포함되는 황산염의 경우, 시멘트 제조시 경화 속도를 조절하기 위하여 석고가 첨가되는데, 이 때 첨가된 과다량의 석고가 황산염과 반응하여 팽창 결정체인 에트링자이트를 형성함으로써 콘크리트의 열화를 일으키게 된다.
또한, 도로 중앙 분리대, 측구 블록, 터널 방호벽 및 터널 내부 등의 콘크리트 구조물은 동절기 제설을 위해 살포되는 염화물의 축적에 의해 구조물의 안정성에 심각한 손상을 입게 된다.
기존에 이용되는 콘크리트 단면 복구용 모르타르는 대부분 일반 OPC 시멘트를 사용하였으며, 유기 코팅재를 도포하거나, 모르타르 내에 유기 방청제 등의 물질을 함유시켜 산이나 기타 콘크리트 열화 인자의 접근을 차단시키는 방법을 사용하고 있다. 그러나, 이와 같은 방법은 초기 효과는 매우 우수하나, 유기 코팅제나 유기 방청제의 값이 비싸고 기공 두께가 작아 외부의 충격에 의해 손상을 받게 되면 그 효과가 매우 빠르게 저하되는 단점이 있다. 또한, 습도가 높은 현장에서의 적용이 매우 어려운 문제점이 있다.
한편, 기존의 포틀랜드 시멘트를 대체할 수 있는 재료로 알루미노 실리케이트 성분이 풍부한 고로슬래그나 플라이애쉬 등을 이용한 지오폴리머에 대한 관심이 높아지고 있다. 제조시 발생되는 이산화탄소량이 일반 OPC 시멘트 제조시와 비교하여 약 80% 정도로 적어 에코 시멘트 또는 그린 시멘트 등으로도 호칭된다. 지오폴리머는 일반 포틀랜드 시멘트와 달리 칼슘을 포함하지 않으며 뛰어난 미세 구조를 가지고 있어 산, 황산염 또는 염화물 등에 대하여 우수한 저항성을 갖는다. 지오폴리머는 Si-O-Al 폴리머 망목 구조로 보고되는 무기 광물로 구성되어 있으며, 강알칼리 조건에서 Al과 Si 전구체의 중합에 의해 얻어지는 구조적인 강도를 활용한다. 지오폴리머는 비정질상의 4가의 동일한 상태를 갖는 알루미늄과 실리카에 의해서 Si-O-Al-O 결합으로 나타내어지는 삼차원 폴리머 사슬이나 고리 구조로서 표현될 수 있으며, 활성화제에 의한 강알칼리성 조건 하에서 실리케이트를 포함한 다양한 알루미네이트, 실리케이트 사이에서의 화학반응에 의해 산소와 공유결합하는 사면 구조체의 SiO4나 AlO4 망목 구조를 형성하게 된다.
특허문헌 1에 활성제로 지르코닐 클로라이드 또는 지르코닐 나이트레이트 하이드레이트를 사용하여 슬래그 분말, 석고, 석회, 1종 시멘트를 포함하는 내산 지오폴리머 시멘트 조성물, 및 이 지오폴리머 시멘트 조성물을 이용하여 백운석 규사, 보강 섬유, 소포제, 폴리머, 웨팅제를 포함하는 내산 폴리머 보수 모르타르 조성물이 개시되어 있다. 특허문헌 1에 개시된 지오폴리머는 KSF2563에 규정된 3종 수쇄 슬래그를 사용하고 있으나, 활성화제인 지르코닐 클로라이드 또는 지르코닐 나이트레이트 하이드레이트와의 반응시 위응결(false set)에 의해 교반 30 분 정도 이내에 유동성이 급격히 떨어져 미경화된 모르타르의 운반, 뿜칠, 미장 작업이 곤란하게 된다. 또한, 모르타르의 경화 시간이 온도 변화에 민감하여 낮은 온도에서는 양생에 어려움이 있다. 나아가, 지오폴리머가 중성이므로 모르타르 내부 pH가 중성에 가까워져 부동태막(passive layer) 형성에 문제점이 있게 된다. 이에 따라 시간 변화에 따른 부식 발생 가능성이 높아지고 철근 콘크리트 구조물의 내구성 저하가 우려되는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1095349호(2011.12.16.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 열화된 콘크리트의 보수보강에 이용되어 콘크리트의 산, 황산염, 염화물 등에 대한 침투 저항성을 향상시켜 콘크리트의 구조적인 안정성을 높이고 수명을 연장시킬 수 있으며, 이산화탄소 발생을 저감시킬 수 있는 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물 및 내산, 내황산염 및 염화 이온 침투 저항성이 우수한 친환경적인 콘크리트 단면 보수 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는 플라이애쉬 28.0~30.0 중량%, 고로슬래그 15.0~18.0 중량%, 폴리에틸렌글리콜 3.0~10.0 중량%, 스티렌 부타디엔 고무 1.0~3.0 중량%, 테트라소듐오쏘실리케이트 1.0~1.8 중량%, 황산제1철 0.3~0.8 중량% 및 규사 40.0~46.0 중량%를 포함하는 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예는 콘크리트의 열화 부위를 제거하는 단계; 부식된 철근을 교체하고 녹을 제거하는 단계; 철근을 방청하는 단계; 및 상기 실시예에 따른 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물을 콘크리트 단면에 도포하는 단계를 포함하는 콘크리트 단면 보수 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보수보강용 모르타르 조성물은 산, 황산염, 염화물 등의 콘크리트 열화 요인에 대하여 우수한 저항성을 가져 이와 같은 외부로부터 침투되는 콘크리트 열화 요인을 최소화함으로써 열화된 콘크리트를 효율적으로 보수 보강할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보수보강용 모르타르 조성물은 지하수와 접촉하는 하수관거나 암거와 같은 지하 콘크리트 구조물 또는 염화물이 축적되는 도로 중앙 분리대, 측구 블록, 터널 방호벽 및 터널 내부 등의 콘크리트 구조물의 산, 황산염, 염화물 등에 대한 저항성을 높이고, 손상된 콘크리트를 효율적으로 복구시킬 수 있다. 나아가, 지오폴리머의 특징상 내산성 등의 저항성이 우수하고, 압축강도, 부착강도 등을 향상시킬 수 있으며, 저온 환경하에서의 반응성이 우수하여 품질의 균일성 확보가 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면 종래 콘크리트 보수재에 사용되는 1종 시멘트 대신에 고로슬래그 및 플라이애쉬를 주원료로 하는 지오폴리머를 사용함으로써 시멘트 제조 시 발생되는 이산화탄소 배출량을 현저하게 감소시키고 산업 부산물을 재활용하여 친환경성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 방청 코팅제를 적용하여 철근의 재부식을 방지하고, 콘크리트 표면 강도를 증가시키고 열화 인자를 함유한 수분 침투를 효과적으로 차단함으로써 콘크리트의 성능 저하를 방지하고 콘크리트의 수명을 연장시킬 수 있는 콘크리트의 보수보강 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예(a) 및 비교예(b)에 따른 모르타르 표면 균열 발생 시험 결과를 나타내는 사진.
도 2는 폴리에틸렌글리콜 사용량에 따른 모르타르 강도 시험 결과를 나타내는 그래프.
도 3은 본 발명의 일 실시예(a) 및 비교예(b)에 따른 방청 성능 시험 결과를 나타내는 사진.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 하기의 설명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 많은 특정사항들이 도시되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물은 플라이애쉬 28.0~30.0 중량%, 고로슬래그 15.0~18.0 중량%, 폴리에틸렌글리콜 3.0~10.0 중량%, 스티렌 부타디엔 고무 1.0~3.0 중량%, 테트라소듐오쏘실리케이트 1.0~1.8 중량%, 황산제1철 0.3~0.8 중량% 및 규사 40.0~46.0 중량%를 포함할 수 있다.
종래 콘크리트 보수재에 사용되는 1종 보통 포틀랜드 시멘트는 강알칼리성 재료로서 산 및 황산염이 함유되어 있는 지하수나 해수에 약한 특성을 갖는다. 본 실시예에 있어서는, 이와 같은 1종 보통 포틀랜드 시멘트 대신에 잠재 수경성 재료인 고로슬래그와 플라이애쉬를 주원료로 하는 지오폴리머를 사용함으로써, 산, 황산염, 염화물 등의 콘크리트 열화 요인에 대하여 우수한 저항성을 가져 이와 같은 외부로부터 침투되는 콘크리트 열화 요인을 최소화시킬 수 있으며, 동시에 시멘트 제조 시 발생되는 이산화탄소 배출량을 현저하게 감소시키고 산업 부산물을 재활용하여 친환경성을 높일 수 있다.
지오폴리머는 공유결합으로 결합된 무기물 분자의 체인이나 네트워크로서, 무기 폴리머라고도 하며, 일반 시멘트를 제조하는 과정 중에 발생되는 다량의 이산화탄소와 비교하여 매우 적은 양의 이산화탄소만을 배출하여, 그린 시멘트라고도 불려진다. 지오폴리머는 일반 포틀랜드 시멘트와 비교하여 칼슘이 적고 미세구조를 가지게 되어 산성 환경에 대하여 매우 우수한 저항성을 가지며, 미생물이 유발하는 부식에 대하여도 우수한 저항성을 갖는다.
고로슬래그 및 플라이애쉬는 풍부한 알루미노실리케이트 성분을 가지고 있으며 고열처리 과정을 거쳐 이미 비정질의 잠재 수경성을 가진 원료로서 지오폴리머의 주원료로 사용될 수 있다.
플라이애쉬는 화력발전소 등에서 발생되는 석탄재 중 미분탄 연소 보일러의 집진기로 포집되는 입자상의 물질로서, 알루미노실리케이트 성분을 풍부하게 함유하고 있어 잠재 수경성 재료로 이용될 수 있으며, 비중이 가벼워 시공성을 높일 수 있다.
본 실시예에 따른 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물에 포함되는 플라이애쉬의 함량은 28~30 중량%가 바람직하다. 플라이애쉬의 함량이 28 중량% 미만인 경우에는 저온에서 응결 시간이 느려지고, 초기 강도가 저하될 우려가 있으며, 30 중량%를 초과하는 경우에는 응결 시간이 빨라지고 초기 강도가 상승하나, 모르타르 조성물의 유동성이 낮아져 작업성이 저하될 수 있다.
고로슬래그는 제철 산업에서 발생되는 철 이외의 불순물로 이루어진 산업 부산물로서, 알루미노실리케이트 성분을 풍부하게 함유하고 있어 잠재 수경성 재료로 이용될 수 있다.
본 실시예에 따른 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물에 포함되는 고로슬래그의 함량은 15.0~18.0 중량%인 것이 바람직하다. 고로슬래그의 함량이 15.0 중량% 미만인 경우에는 모르타르 조성물의 초기 강도가 증가되나 작업성이 저하될 우려가 있으며, 18.0 중량%를 초과하는 경우에는 응결이 늦어지면서 작업성은 좋아지나 초기 강도가 저하될 수 있다.
본 실시예에 있어서는 지오폴리머로서 플라이애쉬와 고로슬래그를 혼합하여 사용하되, 플라이애쉬와 고로슬래그의 사용비율을 조절하여 초기 응결과 강도를 확보할 수 있다. 구체적으로, 플라이애쉬의 첨가량이 증가하면 응결 속도가 빨라져 작업성이 떨어지나 강도가 증가할 수 있고, 반면 고로슬래그의 첨가량이 증가하면 응결 속도가 다소 늦춰져 작업성이 개선되나 강도가 저하될 수 있다. 이와 같은 플라이애쉬 및 고로슬래그의 특성을 고려하여 각각의 첨가비율을 조절함으로써 초가 응결 및 강도를 동시에 최적화시킬 수 있다.
폴리에틸렌글리콜은 분말 입자간 장력을 저하시켜 물의 사용량을 줄이면서 작업 성능을 개선하고, 강도 등의 물리적 기능을 향상시키고, 모르타르 표면의 균열 발생을 방지하는 등 보수 표면 상태를 조정하는 역할을 할 수 있다.
본 실시예에 따른 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물에 포함되는 폴리에틸렌글리콜의 함량은 3.0~10.0 중량%인 것이 바람직하다. 폴리에틸렌글리콜의 함량이 3.0 중량% 미만인 경우에는 콘크리트 보수면에 균열이 발생할 수 있으며, 10.0 중량%를 초과하는 경우에는 생산 비용이 증가되어 경제성이 저하될 수 있어 실용성이 낮아진다.
폴리에틸렌글리콜은 PEG(polyethylene glycol) 400, PEG(polyethylene glycol) 1,000, PEG(polyethylene glycol) 6,000, PEG(polyethylene glycol) 20,000 또는 그 조합을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 액상의 PEG(polyethylene glycol) 400 또는 분말 형태의 PEG(polyethylene glycol) 1,000을 이용할 수 있다. 예를 들어, 프리 팩 타입(pre-pack type) 보수용 모르타르 제조를 위해서는 PEG(polyethylene glycol) 1,000을 이용할 수 있다.
스티렌 부타디엔 고무는 모르타르의 레올로지 및 접착력을 부여하는 역할을 할 수 있다.
일 실시예에서, 스티렌 부타디엔 고무는 분말 형태를 가질 수 있다.
본 실시예에 따른 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물에 포함되는 스티렌 부타디엔 고무의 함량은 1.0~3.0 중량%인 것이 바람직하다. 스티렌 부타디엔 고무의 함량이 1.0 중량% 미만인 경우에는 모르타르의 레올로지 및 접착력이 낮아져 작업 성능이 저하될 수 있으며, 3.0 중량%를 초과하는 경우에는 모르타르의 접착력이 지나치게 높아져 작업 성능이 저하되고, 제조 비용이 상승하여 효율적이지 못하다.
본 실시예에 있어서, 지오폴리머의 활성화 및 응결 조절을 위하여 테트라소듐오쏘실리케이트와 황산제1철을 병용한다. 이와 같이, 테트라소듐오쏘실리케이트와 황산제1철을 병용함으로써 플라이애쉬와 고로슬래그를 활성화시켜 초기 응결 속도를 빠르게 하여 효과적으로 지오폴리머를 형성할 수 있으며, 지오폴리머의 응결 속도를 적절히 조절함으로써 강도를 향상시키고 우수한 물성을 확보할 수 있다.
테트라소듐오쏘실리케이트는 플라이애쉬와 고로슬래그의 초기 응결 속도를 빠르게 하여 지오폴리머 형성을 촉진하는 활성화제의 역할을 할 수 있다.
본 실시예에 따른 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물에 포함되는 테트라소듐오쏘실리케이트의 함량은 1.0~1.8 중량%인 것이 바람직하다. 테트라소듐오쏘실리케이트의 함량이 1.0 중량% 미만인 경우에는 응결 속도가 느려져 초기 강도가 저하될 수 있으며, 1.8 중량%를 초과하는 경우에는 응결이 지나치게 촉진되어 작업성이 저하될 수 있다.
일 실시예에서, 에러 발생을 최소화하고 효과를 높이기 위한 측면에서, 테트라소듐오쏘실리케이트의 Na2O/SiO2 몰비는 약 2.0일 수 있다.
황산제1철은 폴리에틸렌글리콜 사용에 의해 다소 저하될 수 있는 지오폴리머의 응결 속도를 적절하게 조절하는 역할을 할 수 있다.
본 실시예에 따른 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물에 포함되는 황산제1철의 함량은 0.3~0.8 중량%일 수 있다. 황산제1철의 함량이 0.3 중량% 미만인 경우에는 응결 속도가 지나치게 느려져 초기 강도가 낮게 발현될 수 있으며, 0.8 중량%를 초과하는 경우에는 응결이 지나치게 촉진되어 작업성이 저하될 우려가 있다. 그러나, 황산제1철의 함량은 폴리에틸렌글리콜의 사용량에 따라 달라질 수 있다.
규사는 모르타르의 뼈대를 이루는 골재로서, 0 초과 2.5 mm 이하의 입자 직경을 가질 수 있다.
본 실시예에 따른 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물에 포함되는 규사의 함량은 40.0~46.0 중량%인 것이 바람직하다. 규사의 함량이 40.0 중량% 미만인 경우에는 모르타르의 점착력 증가로 작업성이 저하될 수 있으며, 46.0 중량%를 초과하는 경우에는 작업성은 높아질 수 있으나, 콘크리트 보수 표면이 거칠게 형성되는 문제가 있다.
본 실시예에 따른 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물은 보강 섬유 0.1~0.3 중량%를 더 포함할 수 있다.
보강섬유는 모르타르 조성물에 있어서 소성 수축 및 건조 수축에 대한 저항성을 부여할 수 있다.
보강섬유의 예는 폴리프로필렌 섬유, 폴리비닐알콜 섬유 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 실시예에 따른 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물은 열화된 콘크리트의 보수보강에 사용되어 산, 황산염, 염화물 등의 열화 요인에 대한 저항성을 향상시키고, 압축 강도나 부착 강도 등의 물성을 증가시킴으로써, 콘크리트의 수명을 최대화시킬 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물은 저온 환경 하에서의 반응성이 우수하여 품질의 균일성을 확보할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 콘크리트 단면 보수 방법은 콘크리트의 열화 부위를 제거하는 단계; 부식된 철근을 교체하고 녹을 제거하는 단계; 철근을 방청하는 단계; 및 본 발명의 일 실시예에 따른 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물을 콘크리트 단면에 도포하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 콘크리트의 열화 부위를 제거하는 단계 후에, 열화 부위가 제거된 콘크리트 단면을 고압 세척하는 단계; 및 철근 표면에 콘크리트 알칼리재를 도포하여 알칼리 부동태막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
콘크리트의 열화 부위를 제거하는 단계는, 콘크리트 보수 부위를 측정하여 열화 원인 및 보수 정도를 결정한 후, 콘크리트 열화 부위를 치핑하는 것에 의해 이루어질 수 있다. 열화 부위의 치핑은 전기 해머, 공기타격식 해머 등의 장비를 이용하여 열화 부위를 완전히 제거함으로써 이루어질 수 있다.
열화 부위 치핑 후 세척 전에, 치핑된 콘크리트 표면에 대하여 페놀프탈레인 시약을 이용하여 적색 반응(pH 12 이상)을 확인한다.
적색 반응이 확인되면, 치핑된 콘크리트에 잔류하는 잔재물 청소를 위하여 고압 세척기를 이용하여 콘크리트 보수 부위를 세척한다. 고압 세척기는 100 bar 이상의 압력에서 적용될 수 있다.
이어서, 철근 표면에 콘크리트 알칼리재를 도포하여 알칼리 부동태막을 형성할 수 있다. 콘크리트 알칼리재로는 리튬 실리케이트 용액을 이용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이어서, 콘크리트 보수 부위의 부식된 철근을 교체하고 녹을 제거할 수 있다. 구체적으로, 철근의 부식 정도에 따라 부식이 심할 경우에는 절단하여 새로운 철근을 용접 연결할 수 있다. 녹 제거는 노출된 철근에 대하여 금속 브러쉬나 연마기 등을 이용하여 물리적으로 이루어질 수 있으며, 필요에 따라 녹환원제를 이용하여 이루어질 수도 있다.
녹환원제는 산화철을 환원시켜 철근 주변에 겔 형태를 막을 형성함으로써 녹 진행이 매우 느려지는 안정된 구조를 갖게 할 수 있다.
녹환원제의 예는 탄닌산(tannic acid), 오르토인산(orthophosphoric acid) 등을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이어서, 콘크리트 보수 부위에 도포될 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물의 접착력을 증강시키기 위하여 필요에 따라 접착 강화제를 선택적으로 도포할 수 있다.
접착 강화제의 예는 카르복실화 부타디엔 스티렌을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이어서, 녹의 재발생을 방지하기 위하여 철근에 방청 코팅제를 도포하여 방청할 수 있다.
방청 단계에 이용되는 방청 코팅제는 주제 78.0~82.0 중량% 및 경화제 16.0~22.0 중량%를 포함할 수 있으며, 주제는 유무기 하이브리드 수지 45.3~54.2 중량%; 황산바륨 29.4~36.3 중량%; 및 스트론튬 징크 포스페이트, 스트론튬 징크 포스포실리케이트, 징크 오르쏘포스페이트, 칼슘 스트론튬 포스포실리케이트 및 바륨 스트론튬 포스포실리케이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 일 이상의 방청제 5.2~9.4 중량%를 포함할 수 있다.
이와 같은 방청 코팅제는 유기 수지와 무기 수지를 합성하여 형성된 접착력 및 내후성이 우수한 유무기 하이브리드 수지를 주 결합재로 하고, 방청성이 우수한 방청제를 혼합함으로써, 유기 수지의 장점과 무기 수지의 장점이 동시에 발현될 수 있으며, 철근 표면에 코팅제를 도포하는 간단한 방법으로 염화물, 황산염 또는 산 등의 유해 요인의 침투를 차단하여 콘크리트나 철근의 손상을 방지하고, 콘크리트 구조물의 수명을 연장할 수 있다.
유무기 하이브리드 수지는 방청 코팅제의 결합재로서의 역할을 할 수 있다. 유무기 하이브리드 수지는 경도가 높고, 내마모성이 우수하며, 내후성이 뛰어난 무기 수지와 유연성, 내구성 및 내화학성이 우수한 유기 수지를 합성하여 형성된 상온에서 경화가 가능한 2성분형 하이브리드 수지이다.
유무기 하이브리드 수지는, 무기 수지 100중량부, 상기 무기 수지와 반응하게 되는 유기 수지 20~140중량부 및 용제 20~100중량부로 구성될 수 있으며, 무기 수지는, 콜로이달 알루미나 또는 콜로이달 실리카 중 어느 하나 이상을 금속알콕사이드를 이용하여 알콕시기가 잔존하도록 부분적으로 가수분해 반응시켜 얻거나 또는 금속 알콕사이드를 부분가수분해하여 얻어지며, 유기 수지는, 에폭시수지와 알콕시실란을 승온하여 반응시켜 얻거나, 또는 에폭시수지와 알콕시실란의 반응물에 폴리올을 첨가 반응시켜 얻어질 수 있다.
금속알콕사이드는 메틸트리 메톡시 실란 및 메틸트리 에톡시 실란, 테트라에톡시실란, 테트라메톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 헥실크리에톡시실란, 페닐트리에톡시실란 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 알콕시실란은 에틸트리에톡시 실란, 테트라에틸 올소실리케이트, 메틸트리메톡시실란, 프로필 트리에톡시 실란, γ-아미노프로필 트리메톡시 실란, γ-글리시딜록시프로필 트리메톡시 실란, N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필 트리메톡시 실란, γ-글리시딜록시프로필 메틸디에톡시 실란, 디메틸디메톡시실란, 디에틸디에톡시 실란, 프로필 트리메톡시 실란, γ-아미노프로필 트리에톡시 실란, 디메틸 디에톡시실란, 테트라 메톡시 실란, 페닐 트리메톡시 실란 및 페닐 트리에톡시 실란 중에서 선택된 단독 화합물 또는 2종 이상의 화합물을 포함할 수 있다.
폴리올은 폴리프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 네오펜틸글리콜, 트리메톡시프로판, 펜타에리스리톨 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
부분적 가수분해 반응에 의해 합성되는 무기 수지는 알콕시기가 60~80% 유지되도록 형성될 수 있다.
폴리프로필렌 글리콜 및 폴리에틸렌 글리콜의 분자량은 400 ~ 3,000일 수 있다.
일 실시예에서, 이와 같은 유무기 하이브리드 수지는 한국 등록특허 제10-1470858호에 개시된 방법에 따라 제조될 수 있다.
유무기 하이브리드 수지는 주제의 총 중량을 기준으로 45.3~54.2중량%로 포함될 수 있으며, 유무기 하이브리드 수지의 함량이 45.3 중량% 미만인 경우 콘크리트에 대한 접착력 및 염화물에 대한 저항성이 약하고, 54.2 중량%를 초과하는 경우에는 작업성이 저하될 수 있다.
황산바륨은 방청 코팅제의 충전재 역할을 할 수 있다. 일 실시예에서, 황산바륨은 BaSO4의 최소 함량이 97.5%이며, 중간입자크기(d=50)가 2.5 마이크론일 수 있으며, 이를 기준으로 다양한 입도가 가능하다.
황산바륨은 주제의 총 중량을 기준으로 29.4~36.3 중량%로 포함될 수 있으며, 황산바륨의 함량이 29.4 중량% 미만인 경우에는 충진 효과가 떨어지고, 36.3 중량%를 초과하는 경우에는 방청 효과가 저하될 우려가 있다.
방청 코팅제의 주제에 포함되는 방청제는 스트론튬 징크 포스페이트, 스트론튬 징크 포스포실리케이트, 징크 오르쏘포스페이트, 칼슘 스트론튬 포스포실리케이트 및 바륨 스트론튬 포스포실리케이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 일 이상일 수 있다. 이와 같은 방청제는 결합재인 유무기 하이브리드 수지와의 혼합되어 우수한 방청 효과를 발휘할 수 있으며, 결합재에 포함되는 유기 수지 및 무기 수지의 장점을 효과적으로 발휘할 수 있도록 한다.
일 실시예에서, 방청제는 스트론튬 징크 포스페이트일 수 있으며, 중간입자크기(d=50)가 4.9 마이크론일 수 있으며, 이를 기준으로 다양한 입도가 가능하다.
방청제는 주제의 총 중량을 기준으로 5.2~9.4 중량%로 포함될 수 있으며, 방청제의 함량이 5.2 중량% 미만인 경우에는 방청 효과가 저하될 수 있고, 9.4 중량%를 초과하는 경우에는 작업 성능이 저하되고 제조 비용이 상승하는 문제가 있다.
일 실시예에서, 방청 코팅제의 주제는 개질제 3.0~5.0 중량%, 흐름 방지제 3.0~5.0 중량%, 소포제 0.7~1.3 중량%, 및 착색 안료 1.0~3.0 중량%로 이루어진 군으로부터 선택되는 일 이상을 더 포함할 수 있다.
개질제는 방청 코팅제의 착색을 원활하게 하기 위한 기초 안료로서의 역할을 할 수 있다. 개질제의 예는 이산화티타늄을 포함하며, 일 실시예에서, 이산화티타늄은 TiO2의 최소 함량이 93%, 비중 4.0, 중간입자크기(d=50)가 0.405 마이크론일 수 있으며, 이를 기준으로 다양한 입도가 가능하다.
개질제는 주제의 총 중량을 기준으로 3.0~5.0 중량%로 포함될 수 있으며, 개질제의 함량이 3.0 중량% 미만인 경우에는 착색을 원활하게 하기 위한 기초 안료로서의 효과가 미약하고, 5.0 중량%를 초과하는 경우에는 과도한 착색으로 트러블을 일으킬 수 있다.
흐름 방지제는 방청 코팅제의 흐름성을 제어하여 시공성을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 흐름 방지제의 예는 합성 폴이아미드 왁스를 포함할 수 있다.
흐름 방지제는 주제의 총 중량을 기준으로 3.0~5.0 중량%로 포함될 수 있으며, 흐름 방지제의 함량이 3.0 중량% 미만인 경우에는 방청 코팅제의 흐름이 커 시공성이 좋지 못하며, 5.0 중량%를 초과하는 경우에는 작업성이 저하될 수 있다.
소포재는 방청 코팅제 제조 및 시공 시 발생되는 기포를 제거하는 역할을 할 수 있다. 소포제의 예는 유기폴리실록산계(organic-modified polysiloxane) 소포제를 포함할 수 있다.
소포제는 주제의 총 중량을 기준으로 0.7~1.3 중량%로 포함될 수 있으며, 소포제의 함량이 0.7 중량% 미만인 경우에는 기포 제거 효과가 저하될 수 있고, 1.3 중량%를 초과하는 경우에는 함량 증가에 따른 더 이상의 효과 증가를 기대할 수 없다.
착색 안료는 방청 코팅제가 유색을 발현하여 은폐력을 나타낼 수 있도록 하는 역할을 할 수 있다. 착색 안료의 예는 블랙 잉크를 포함할 수 있다.
착색 안료는 주제의 총 중량을 기준으로 1.0~3.0 중량%로 포함될 수 있으며, 착색 안료의 함량이 1.0 중량% 미만인 경우에는 은폐력 측면에서 불충분할 수 있으며, 3.0 중량%를 초과하는 경우에는 경제적인 면에서 불리해질 수 있다.
방청 코팅제에 포함되는 경화제는 아민 경화제 또는 산무수물 경화제를 포함할 수 있다. 아민 경화제는 에틸렌디아민, 트리에틸렌테트라민, 피페리딘, 이미다졸, 방향족 아민, 변성 아민, 지환족 아민 또는 아민 어덕트를 포함할 수 있으며, 산무수물 경화제는 지방족 산무수물 유도체, 방향족 산무수물, 지환식 산무수물 또는 할로겐계 산무수물을 포함할 수 있다.
방청 코팅제에 있어서 경화제의 함량은 방청 코팅제 총 중량으로 기준으로 16.0~22.0 중량%일 수 있으며, 경화제의 함량이 16.0 중량% 미만인 경우에는 경화가 완전하게 이루어지지 못하여 굳어진 표면 피막이 부실하게 되고, 22.0 중량%를 초과하는 경우에는 표면 피막은 단단하게 굳어지나, 불필요한 겨화제 사용으로 제조비용이 상승할 수 있다.
방청 단계 후에, 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물을 콘크리트 단면에 도포할 수 있다. 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물에 대해서는 전술한 실시예에서 상세하게 기재하였으므로, 반복을 피하기 위하여 본 실시예에 있어서는 그 상세한 내용 기재를 생략한다.
도포는 모르타르 조성물을 흙손으로 펴바르는 수작업에 의해 이루어지거나, 또는 펌프와 고압공기를 이용한 스프레이 방법에 의해 이루어질 수 있다.
일 실시예에서, 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물을 콘크리트 단면에 도포하는 단계 후에, 콘크리트 표면에 콘크리트 표면 강화재를 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다. 콘크리트 표면 강화재를 적용함으로써 열화 인자를 포함한 수분의 침투를 차단하고, 콘크리트 표면 강도를 높일 수 있다.
콘크리트 표면 강화제의 예는 실리카 아크릴 하이브리드 코팅재를 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 단면 보수 방법에 의하면, 결합재인 유무기 하이브리드 수지 및 특정한 방청제의 조합을 포함하는 방청 코팅재를 콘크리트 보수 부위의 녹을 제거한 철근에 도포함으로써 특히 염화물에 대한 저항성을 높이고 철근의 재부식을 효과적으로 방지할 수 있으며, 또한 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물을 콘크리트 단면에 도포함으로써 황산염, 염화물, 산 등의 유해요인에 대한 저항성을 높이고, 압축 강도나 부착 강도와 같은 물성을 향상시킬 수 있으며, 나아가 콘크리트 표면 강화재를 적용함으로써 콘크리트 표면의 강도를 증가시키고 열화 인자를 함유한 수분의 침투를 차단하여 콘크리트의 손상을 방지하고 수명을 연장할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
1. 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물의 제조
하기 표 1에 표시된 함량비에 따라 각 성분을 혼합함으로써 실시예 1에 따른 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물을 제조하였다.
구성 성분 실시예 1(중량%)
플라이애쉬(KSL 5405 1종) 29.2
고로슬래그(KSF 2563 3종) 16.0
폴리에틸렌글리콜 7.0
분말형 스티렌 부타디엔 고무 2.0
황산제1철 0.5
테트라 소듐 오쏘실리케이트 1.2
규사 44.0
보강 섬유 0.1
이용된 각각의 구성성분은 다음과 같다.
플라이애쉬: KSL 5405 1종(제조사: 고려FA 주식회사)
고로슬래그: KSF 2563 3종(제조사: 한국기초소재)
폴리에틸렌글리콜: PEG 1,000(공급처: 대보상사, 제품명: PEG1000)
규사: 입자 직경 2.5 mm 이하
보강 섬유: 폴리프로필렌 재질의 모노필라멘트 형태, 길이; 3-6 mm, 직경; 25-40 um(공급처: Haojian international Trade Co Ltd, PP Fiber)
테트라소듐오쏘실리케이트: Na2O 47 중량% 이상, SiO2 22.0 중량% 이상의 것(제조사: 영진화학, 제품명: 올쏘규산나트륨)
황산제1철: 순도 90%(제조사: 삼전화학, Zouping Runzi Chemical Industry Co Ltd, Heptahydrate)
분말형 스티렌부타디엔 고무: 고형분 98% 이상, 필름형성온도 -5℃(공급처: 진성엔지니어링(주), 제품명: PSB150)
2. 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물에 대한 시험
(1) 물리 특성 시험
KSF 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 모르타르)를 기준으로 압축강도, 휨강도 및 부착강도에 대한 시험을 실시하였고, 응결 시간을 측정하였으며, 시편은 4 ㎝ × 4 ㎝ × 16 ㎝ 몰드를 이용하였다. 시험 결과를 하기 표 2에 나타낸다.
KSF 4042 실시예 1

압축강도(N/㎟)
 3일
20.0 이상
 36.2
7일 49.1
28일 64.0

휨 강도 (N/㎟)
 1일
6.0 이상
 8.4
3일 9.5
28일 11.7
응결 시간(hr)
 초결 해당 사항 없음
 0.45
종결 3.30
부착 강도 (N/㎟)
 표준 조건 1.0 이상
 1.9
온냉 반복후 1.7
상기 표 2의 결과로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물은 물리적 특성 측면에서 KSF 4042의 기준을 충족하였다.
(2) 염화물 침투 저항성 시험
KSF 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 모르타르) 및 KSF 2711(전기 전도도에 의한 콘크리트의 염소 이온 침투 저항성 시험 방법)에 따라 염소 이온에 대한 침투 저항성을 측정하였다. 시험 결과를 하기 표 3에 나타낸다.
KSF 4042, KSF 2711 실시예 1
1,000 coulomb 이하 204 coulomb
상기 표 3의 결과로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물은 염화물 침투에 대하여 KSF 4042, KSF 2711의 기준을 충족하였다.
(3) 보수 모르타르 표면 균열 발생 시험
폴리에틸렌글리콜을 포함하지 않으며, 각 구성성분의 함량이 하기 표 4에 나타내어진 바와 같이 변경된 점을 제외하고는 상기 1.에서와 동일하게 모르타르 조성물을 제조하여 비교예 1로 하였다.
구성 성분 비교예 1(중량%)
플라이애쉬(KSL 5405 1종) 31.4
고로슬래그(KSF 2563 3종) 17.2
분말형 스티렌 부타디엔 고무 2.2
황산제1철 0.5
테트라 소듐 오쏘실리케이트 1.3
규사 47.3
보강 섬유 0.1
실시예 및 비교예에 따른 모르타르 조성물을 이용하여 제작된 시편에 대하여 표면 균열 발생 시험을 실시하였다.
결과를 도 1에 나타낸다. 도 1a는 실시예 1에 따른 모르타르 조성물로 제작된 시편의 표면을 나타내고, 도 1b는 비교예 1에 따른 모르타르 조성물로 제작된 시편의 표면을 나타낸다. 도 1a에 있어서는 모르타르 표면에 균열이 발생되지 않았으나, 도 1b에 있어서는 표면에 다수의 균열이 발생되었다. 도 1a 및 1b로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물은 폴리에틸렌글리콜을 포함함으로써 균열 발생을 방지하여, 강도 등의 보수 표면 상태를 적절하게 확보할 수 있다.
(4) 폴리에틸렌글리콜 사용량에 따른 압축 강도 변화
하기 표 5에 나타낸 함량비(중량%)에 따라 상기 1.에서와 동일하게 모르타르 조성물을 제조하였다. 비교예 1은 상기 2(3)에서 제조된 것과 동일하며, 비교예 2는 폴리에틸렌글리콜 함량이 1.0 중량%인 경우이다. 또한, 폴리에틸렌글리콜 함량이 7.0 중량%인 경우는 상기 1.에서 제조된 실시예 1과 동일하다.
비교예 1 비교예 2 실시예 2 실시예 3 실시예 1 실시예 4
플라이애쉬 31.4 31.1 30.0 29.9 29.2 28.5
고로슬래그 17.2 17.0 17.2 16.4 16.0 15.7
폴리에틸렌글리콜 0 1.0 3.0 5.0 7.0 9.0
스티렌 부타디엔 고무 2.2 2.2 2.1 2.1 2.0 2.0
황산제1철 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
테트라 소듐 오쏘실리케이트 1.3 1.3 1.3 1.2 1.2 1.2
규사 47.3 46.8 45.8 44.8 44.0 43.0
보강섬유 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
KSF 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 모르타르)를 기준으로 압축강를 측정하였으며, 시편은 4 ㎝ × 4 ㎝ × 16 ㎝ 몰드를 이용하였다. 시험 결과를 표 6 및 도 2에 나타낸다.
비교예 1 비교예 2 실시예 2 실시예3 실시예 1 실시예 4
압축 강도
(N/㎟)		 35.3 35.8 39.2 45.8 46.3 54.2
표 6 및 도 2에 도시된 결과로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 4에 따라 폴리에틸렌글리콜을 특정 범위로 포함함으로써 보수용 모르타르의 압축 강도가 향상될 수 있다. 또한, 상기 범위 내에서는 폴리에틸렌글리콜 첨가량 증가에 따라 압축 강도도 증가하는 것을 확인할 수 있다.
3. 방청 시험
본 발명의 콘크리트 단면 보수 방법에 이용되는 방청 코팅제를 이용하여 방청 시험을 수행하였다.
먼저, 유무기 하이브리드 수지를 등록특허 제10-1470858호에 기재된 방법에 따라 제조하였다. 구체적으로, 콜로이달실리카 100g을 반응 용기에 공급하고 300rpm으로 교반하면서 메틸트리메톡시실란 220g을 30-60℃로 유지하면서 천천히 적하였다. 3시간 경과 후 알콕시 그룹을 정량하면서 투입된 메틸트리메톡시실란의 알콕시 그룹의 80%가 가수분해되었을 때 반응을 종료하고, 2-프로판올 150g을 첨가하여 무기 수지를 합성하였다. DEGBA TYPE의 에폭시(에폭시당량:180-190) 100g과 글리시독시 프로필트리메톡시실란(GTPMS) 80g을 콘덴서가 장착된 4구 반응기에 넣고, 혼합한 후, 염산 2g을 첨가하여 100℃에서 3시간 반응시켜, 유기 수지를 합성하였다. 이와 같이 형성된 무기 수지 100 중량부에 대하여 유기 수지 55 중량부를 배합하고, 알코올을 용제로 첨가한 후, 50-80℃에서 반응시켜 최종 유무기 하이브리드 수지를 합성하였다.
방청 코팅제는 하기 표 4에 나타내어진 함량비에 따라 각각의 성분을 혼합하여 주제를 형성한 후, 경화제를 첨가하여 경화시킴으로써 제조되었다.
구성 성분 실시예 5(중량%) 사용량(중량%)
주제





 유무기 하이브리드 수지 53.2


80
황산바륨 31.4
스트론튬 징크 포스페이트 7.0
개질제 3.0
흐름방지제 3.4
소포제 0.8
착색안료 1.2
경화제 아민 경화제 - 20
황산바륨: BaSO4의 최소 함량이 97.5%, 중간입자크기(d=50)가 2.5 마이크론(제조사: (주)코츠, 제품명: KCB-07)
스트론튬 징크 포스페이트: 중간입자크기(d=50) 4.9 마이크론(제조사: Halox 제품명: Halox SZP-391)
개질제: TiO2 최소 함량 93%, 비중 4.0, 중간입자크기(d=50) 0.405 마이크론인 이산화티타늄(제조사: Titanium Investment Limited, 제품명: TIOX-230)
흐름 방지제: 합성 폴리이미드 왁스(제조사: H.S. Chem사, 제품명: monoral SD)
소포제: 유기폴리실록산계 소포제
착색 안료: 잉크(공급처: 태성안료, 제품명: Black PL)
방청 시험을 위하여, 일반 시멘트를 사용한 보수 모르타르를 이용하여 4 ㎝ × 46 ㎝ × 16 ㎝의 시편을 제작하고 중앙에 철근을 삽입한 후, 본 발명에 따른 방청 코팅제를 도포한 것을 실시예로 하고 도포하지 않은 것을 비교예로 하여, 10% 염화칼슘 용액에 128일 동안 침적시킨 후 꺼내어 결과를 확인하였다. 방청 시험 결과를 도 3에 나타낸다.
도 3a는 본 발명에 따른 방청 코팅제를 도포한 시편의 사진이며, 도 3b는 방청 코팅제를 도포하지 않은 시편의 사진이다. 도 3a 및 3b의 결과로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 방청 코팅제를 철근에 도포함으로써 우수한 방청 기능을 발현할 수 있다.
따라서, 본 발명의 콘크리트 보수 방법에 따르면, 방청 코팅제를 이용하여 방청함으로써 콘크리 내 철근의 부식을 방지하고 효과적으로 보호할 수 있으며, 이에 더하여 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물을 콘크리트 단면에 도포함으로써 염화물, 황산염, 산 등의 열화 요인에 대하여 우수한 저항성을 나타낼 수 있고, 압축 강도 또는 부착 강도 등의 물성이 향상되어, 콘크리트의 수명을 효과적으로 연장할 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

Claims (13)

  1. 플라이애쉬 28.0~30.0 중량%, 고로슬래그 15.0~18.0 중량%, 폴리에틸렌글리콜 3.0~10.0 중량%, 분말 형태의 스티렌 부타디엔 고무 1.0~3.0 중량%, 테트라소듐오쏘실리케이트 1.0~1.8 중량%, 황산제1철 0.3~0.8 중량% 및 규사 40.0~46.0 중량%를 포함하며,
    상기 테트라소듐오쏘실리케이트와 상기 황산제1철은 지오폴리머의 활성화 및 응결 조절을 위하여 병용되며,
    상기 폴리에틸렌글리콜은 분말 입자간 장력 저하, 강도 향상 및 보수 표면 상태 조정을 위하여 사용되는, PEG(polyethylene glycol) 400, PEG(polyethylene glycol) 1,000, PEG(polyethylene glycol) 6,000, PEG(polyethylene glycol) 20,000 또는 그 조합인
    지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    보강 섬유 0.1~0.3 중량%를 더 포함하는
    지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 규사는 0 초과 2.5 mm 이하의 입자 직경을 갖는
    지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물.
  4. 콘크리트의 열화 부위를 제거하는 단계;
    부식된 철근을 교체하고 녹을 제거하는 단계;
    철근을 방청하는 단계; 및
    제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물을 콘크리트 단면에 도포하는 단계를 포함하는
    콘크리트 단면 보수 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 철근을 방청하는 단계는,
    주제 78.0~82.0 중량% 및 경화제 16.0~22.0 중량%를 포함하는 방청 코팅제를 이용하여 이루어지며,
    상기 주제는, 유무기 하이브리드 수지 45.3~54.2 중량%; 황산바륨 29.4~36.3 중량%; 및 스트론튬 징크 포스페이트, 스트론튬 징크 포스포실리케이트, 징크 오르쏘포스페이트, 칼슘 스트론튬 포스포실리케이트 및 바륨 스트론튬 포스포실리케이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 일 이상의 방청제 5.2~9.4 중량%를 포함하는
    콘크리트 단면 보수 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유무기 하이브리드 수지는, 무기 수지 100중량부, 상기 무기 수지와 반응하게 되는 유기 수지 20~140중량부 및 용제 20~100중량부로 구성된 것으로서;
    상기 무기 수지는, 콜로이달 알루미나 또는 콜로이달 실리카중 어느 하나 이상을 금속알콕사이드를 이용하여 알콕시기가 잔존하도록 부분적으로 가수분해 반응시켜 얻거나 또는 금속 알콕사이드를 부분가수분해하여 얻어지며, 상기 유기 수지는, 에폭시수지와 알콕시실란을 승온하여 반응시켜 얻거나, 또는 에폭시수지와 알콕시실란의 반응물에 폴리올을 첨가 반응시켜 얻어지는
    콘크리트 단면 보수 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 주제는, 개질제 3.0~5.0 중량%, 흐름 방지제 3.0~5.0 중량%, 소포제 0.7~1.3 중량%, 및 착색 안료 1.0~3.0 중량%로 이루어진 군으로부터 선택되는 일 이상을 더 포함하는
    콘크리트 단면 보수 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 개질제는 이산화티타늄을 포함하는
    콘크리트 단면 보수 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 흐름 방지제는 합성 폴리아미드 왁스를 포함하는
    콘크리트 단면 보수 방법.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 콘크리트의 열화 부위를 제거하는 단계 후에,
    열화 부위가 제거된 콘크리트 단면을 고압 세척하는 단계; 및
    철근 표면에 콘크리트 알칼리재를 도포하여 알칼리 부동태막을 형성하는 단계를 더 포함하는
    콘크리트 단면 보수 방법.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 지오폴리머를 이용한 콘크리트 단면 보수용 모르타르 조성물을 콘크리트 단면에 도포하는 단계 후에,
    콘크리트 표면에 콘크리트 표면 강화재를 도포하는 단계를 더 포함하는
    콘크리트 단면 보수 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
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