KR101862456B1 - 고로슬래그 미분말을 이용한 무기계 지수제 조성물 - Google Patents

고로슬래그 미분말을 이용한 무기계 지수제 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산업부산물인 고로슬래그 미분말을 이용한 무기계 지수제 조성물에 관한 것으로, 콘크리트 구조물에 발생한 누수균열 및 습식균열에 주입하여 구체와 일체화가 가능하고, 급결성을 부여하여 지수가 가능한 고로슬래그 미분말을 이용한 무기계 지수제 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예는 고로슬래그 미분말 45~65 중량부와, 광물급결제로 환원제강슬래그 분말 10~35 중량부와, 플라이애시 10~25 중량부와, 탈황석고 10~25 중량부와, 광물계 겔화제 1~3 중량부와, 비이온 계면활성제 0~0.1 중량부가 혼합된 무기계 분체 50~60중량%와; 물 40~50중량%을 혼합하여 이루어진다.

Description

고로슬래그 미분말을 이용한 무기계 지수제 조성물{Norganic Waterstop Composition}
본 발명은 산업부산물인 고로슬래그 미분말을 이용한 무기계 지수제 조성물에 관한 것으로, 콘크리트 구조물에 발생한 누수균열 및 습식균열에 주입하여 구체와 일체화가 가능하고, 급결성을 부여하여 지수가 가능한 고로슬래그 미분말을 이용한 무기계 지수제 조성물에 관한 것이다.
콘크리트는 현대 구조물을 구성하는 재료로 가장 많이 사용되어 지고 있으나, 일반적으로 양생과정에서 수축, 팽창, 수화열 등에 의하여 숙명적으로 균열은 발생한다. 콘크리트의 균열은 구조적, 비구조적, 허용균열이상, 허용균열 등으로 다양하며, 추가적으로 물의 존재여부에 따라 건식, 습식, 누수 균열 등으로 나눌 수 있다. 특히 누수균열은 균열의 폭과 무관하게 콘크리트 구조물의 내구성을 저하시키는 가장 큰 인자로 작용하므로 다양한 재료 및 보수방법이 개발되어 지고 있다. 누수 균열에 대한 보수는 제반 보수를 진행하기에 앞서 지수 또는 차수가 1차적으로 진행된다. 지수 또는 차수는 일반적으로 규산소다계, 우레탄계, 아크릴계, 시멘트계 등의 재료가 널리 사용된다.
규산소다계의 재료는 순간적인 지수효과가 우수하나 장기적으로는 누수부위에서 용출, 용탈 현상이 발생되며, 건조시에는 수축하여 지수성능이 크게 떨어지는 문제점이 있다. 우레탄계 재료는 물과 반응시 체적이 팽창하는 특성이 있어 가장 우수한 지수성능을 발휘하나 조성물의 점도가 비교적 높아 미세한 균열에 주입이 어렵다, 또한 자외선 노출시 경년열화가 진행되며, 건조시에는 수축이 발생하고, 장기간 경과시 가수분해 현상이 발생하여 재누수가 발생한다. 또한 내화성능이 다른 재료에 비하여 취약하며 화재위험성이 있는 재료이다. 아크릴계 재료는 하이드로겔의 물성과 내구성이 우수하여 많이 활용되고 있지만 주성분인 아크릴아미드 등 독성이 매우 강해 지하수 오염 등의 환경적 문제점이 있다.
상기의 재료들은 순간적인 지수성능에서 매우 우수하나 건조에 따른 수축 및 장기 열화, 용탈 등으로 내구수명이 짧다는 단점들이 있어 최근 시멘트계를 이용한 재료가 개발되고 있다. 시멘트계 재료는 주입시 분말도와 점도의 영향에 따라 침투성이 결정되고, 높은 수압이 발생되는 누수균열의 경우 쓸려나가는 경우가 높으며, 주입 후에도 누수부위의 물과 반응하여 경화시간이 지연되는 단점이 있다. 반면 시멘트 수화가 완료된 시점에서 구체 콘크리트와 일체화되어 가장 내구성이 높아 재 누수 및 보수률이 낮고, 용탈과 용출이 적으며, 무독성으로 지하수 오염의 여지가 낮다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 대한민국 특허등록 제1478755호 "콘크리트 구조물용 지수재 조성물과 제조방법 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 지수 및 보수공법"(특허문헌 1), 대한민국 특허등록 제1442668호 "시멘트계 지수재 조성물 및 이를 이용한 지수공법"(특허문헌 2), 대한민국 특허등록 제1586488호 "수용성 팽창 및 급결 성능을 가지는 무기계 지수제 조성물"(특허문헌 3)이 있다.
상기 국내 특허등록공보 10-1478755호인 무기계를 사용하였으나, 그 무기질 혼화재 조성물은 수용성염을 반응온도 20~40℃에서 소정 시간 동안 400～1,000rpm 정도의 속도로 교반하여 고형분이 0.01 ~ 60중량%인 무기질 혼화재 조성물과, 일반적인 콘크리트 구조물의 구성성분의 하나인 Silicon계 화합물로서 Colloidal Silica(SiO2 sol) 가용성 규산염 및 실리카 분산체 중 하나 혹은 2종 이상의 혼합물을 반응온도 20~40℃에서 소정 시간동안 200～500rpm 정도의 속도로 교반하여 고형분이 0.01 ~ 50중량%인 반응촉진형 조성물 및 실란커플링제를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물용 지수재 조성물로 무기계 분체를 직접 사용하는 것이 아닌 수용성 무기질계를 사용한 것으로 본 발명과 상이하다.
또한, 국내 특허등록공보 10-1442668호인 시멘트계 지수재 조성물은 제 1 지수재 조성물과 제 2 지수재 조성물로 구성되어 있다. 제 1 지수재 조성물의 분체조성물은 분말도가 5,000~10,000cm2/g의 고분말도 보통 포틀랜드 시멘트 15～85중량%, 분말도가 4,000cm2/g 이상인 고분말도 플라이애쉬 1～30중량%, 분말도가 5,000cm2/g 이상인 고분말도 고로슬래그 1～20중량%, 분말도가 5,000cm2/g 이상인 고분말도 버텀애쉬 1～20중량%, 무수 또는 반수 석고 1～20중량% 및 제올라이트 0.01～10중량%를 포함하며, 제 2 지수재 조성물의 분체 조성물은 분말도가 5,000~10,000cm2/g의 고분말도 칼슘 알루미네이트 (12CaO·7Al2O3)와 칼슘 또는 마그네슘 설포알루미네이트 혼합물 50～99중량%, 황산알루미늄칼륨 0.01～10중량%, 산화마그네슘 0.01～10중량%, 규산소다 0.01~10중량%, 알칼리금속 실리케이트 0.01～10중량%, 폴리카르본산계 분산제 0.01~5중량% 및 알루미늄 분말 0.01~5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트계 지수재로서 각기 1 지수재와 2 지수재로 분리된 재료가 혼합시 급속히 반응하여 지수효과를 발현하는 특징을 갖고 있어 본 발명과는 그 방식과 조성물이 상이하다.
또한, 국내 특허등록공보 10-1586488호의 수용성 팽창 및 급결 무기계 지수제는 시멘트계 분체 100중량부에 대하여 팽창 특성을 가지는 수용성 팽창특성을 가지는 알루미나 실리케이트로서, 이산화규소(SiO2) 16중량% 이상, 산화알루미늄(Al2O3) 8중량% 이상, 산화마그네슘(MgO)과 산화철(Fe2O3)가 각각 5중량% 이상 함유되는 무기계 광물 10~100 중량부와, 무기계 겔화제 1~10중량부와, 비이온 계면활성제 1~5중량부와, 물 50~100 중량부와, 슬래그 미분말 10~100중량부와, CaO계 팽창제 10~50중량부, 플라이애시 10~50중량부를 각각 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수용성 팽창 및 급결 성능을 가지는 무기계 지수제 조성물을 갖고 있으나 본 발명에서는 보통 시멘트를 사용하지 않으며, 기본 재료가 산업부산물로써 그 조성과 내용물이 서로 상이하다.
대한민국 특허등록 제1478755호 "콘크리트 구조물용 지수재 조성물과 제조방법 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 지수 및 보수공법" 대한민국 특허등록 제1442668호 "시멘트계 지수재 조성물 및 이를 이용한 지수공법" 대한민국 특허등록 제1586488호 "수용성 팽창 및 급결 성능을 가지는 무기계 지수제 조성물"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 산업부산물인 고로슬래그 미분말을 기반으로 플라이애시, 탈황석고, 환원제강슬래그 분말을 사용하여, 초기 급결성능을 부여함과 동시에 겔(gel)이 되는 시간을 제어하여 균열폭과 누수량에 맞추어 조절이 가능하며, 지수성능의 향상을 위해 수중불분리 효과를 부여하고, 주재인 고로슬래그를 이용하여 장기강도 발현을 모색하며, 고로슬래그가 갖고 있는 내화학성을 적용함으로써 염해, 중성화, 내황산성등에 안정성을 도출하여 지하 및 지상의 누수균열 보수에 적합한 재료를 개발함으로써 콘크리트의 장기적인 내구성 회복이 가능한 고로슬래그 미분말을 이용한 무기계 지수제 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 고로슬래그 미분말 45~65 중량부와, 광물급결제로 환원제강슬래그 분말 10~35 중량부와, 플라이애시 10~25 중량부와, 탈황석고 10~25 중량부와, 광물계 겔화제 1~3 중량부와, 비이온 계면활성제 0~0.1 중량부가 혼합된 무기계 분체 50~60중량%와; 물 40~50중량%을 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고로슬래그 미분말을 이용한 무기계 지수제 조성물을 제공하고자 한다.
또한, 무기계 분체는 생석회, 석회, 소석회, 수산화칼슘, 무수석고, 반수석고, 이수석고 및 석고 중 선택된 어느 하나 또는 2개 이상을 혼합하여 1~15 중량부를 추가하는 것을 특징으로 하는 고로슬래그 미분말을 기반으로 한 무기계 지수제 조성물을 제공하고자 한다.
또한, 무기계 분체는 시멘트계 분체인 마이크로 시멘트, 고로슬래그 시멘트, 실리카 시멘트, 플라이애시 시멘트, 알루미나 시멘트, 콜로이드 시멘트, 벨라이트계 시멘트, 내황산염 시멘트 중 선택된 어느 하나 또는 2개이상을 혼합하여, 탈황석고 혼입 중량부를 1~200% 치환하는 것을 특징으로 하는 고로슬래그 미분말을 기반으로 한 무기계 지수제 조성물을 제공하고자 한다.
또한, 환원제강슬래그 분말을 칼슘알루미네이트 비정질화물로 치환하여 사용하는 것을 특징으로 하는 고로슬래그 미분말을 기반으로 한 무기계 지수제 조성물을 제공하고자 한다.
또한, 플라이애시를 유사 잠재수경성 재료인 슬래그, 슬래그 미분말 및 고로슬래그 미분말 중 선택된 어느 하나 또는 2개 이상을 혼합하여 치환하여 사용하는 것을 특징으로 하는 고로슬래그 미분말을 기반으로 한 무기계 지수제 조성물을 제공하고자 한다.
또한, 탈황석고는 50중량%이상의 CaO가 함유된 것을 특징으로 하는 고로슬래그 미분말을 기반으로 한 무기계 지수제 조성물을 제공하고자 한다.
또한, 비이온 계면활성제는 구연산, 주석산, 글루콘산, 붕산, 구연산 나트륨 및 글루콘산나트륨 중 1종 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 고로슬래그 미분말을 기반으로 한 무기계 지수제 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명의 고로슬래그 미분말을 이용한 무기계 지수제 조성물은 고로슬래그 미분말을 기반으로 플라이애시, 탈황석고, 환원제강슬래그 분말을 사용하여 조성한 조성물로, 급결성을 부여하여 콘크리트 구조물에 발생한 누수균열 및 습식균열에 주입하여 구체와 일체화하도록 하여 효과적인 보수가 가능하도록 하여 모체 콘크리트의 내구성을 향상시키며 보수재료의 화학적 안정성을 높여줄 수 있으며, 균열부위에서 누수를 지수 또는 차수시킴으로써 구조물의 안정적인 지수효과를 기대할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실험예에 따라 고로슬래그 미분말을 이용한 무기계 지수제 조성물을 수중 주입과정과 주입후 형상을 관찰한 사진이다.
도 2는 본 발명의 실험예에 따라 수중 주입된 고로슬래그 미분말을 이용한 무기계 지수제 조성물이 수중에서 주입형상의 붕괴없이 수화된 결과 사진이다.
도 3은 본 발명의 실험예에 따라 제조된 고로슬래그 미분말을 이용한 무기계 지수제 조성물을 균열(1mm)에 누수량 2 L/min의 아크릴 인공 누수균열을 제작하여 직접 주입한 사진이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
이하 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 산업부산물인 고로슬래그 미분말을 기반으로 하는 고로슬래그 미분말을 이용한 무기계 지수제 조성물은 산업부산물인 고로슬래그 미분말 기반으로 무기계 지수제 조성물을 제조하였다. 본 발명에 사용된 고로슬래그는 제철과정에서 발생되는 부산물인 슬래그 중 고로에서 생산되는 것으로, 국내에서도 광양제철소의 완공에 따른 제강능력 향상으로 1998년도 현재 전체 슬래그 발생량 14,190,000톤 중 고로슬래그는 약 8,150,000톤에 달했으며, 이중에 약 94% 정도가 재활용되는 것으로 알려져 있다. 고로슬래그는 콘크리트 제조시 포틀랜드 시멘트와 혼입되어 사용되는 혼화제로써 장기강도가 일반 포틀랜드 시멘트와 동등하거나 그 이상 발현되며, 상대적으로 시멘트량이 적기 때문에 수화열이 낮고 내화학성이 뛰어난 장점이 있다. 또한, 산업폐기물인 고로슬래그를 자원화하여 재활용할 수 있기 때문에, 고로슬래그의 혼입량이 많을수록 에너지 고소비 소재인 포틀랜드 클링커를 줄일 수 있어, 에너지를 절약할 수 있을 뿐만 아니라 동시에 이산화탄소(CO2)발생을 현저히 저하시킬 수 있다. 또한, 내화학성 등의 내구성이 우수하여 항만이나 부두 등과 같은 연안 또는 해양구조물 등 장기간 성능유지가 필요한 콘크리트 구조물에 적합한 재료로 알려져 이다. 그러나 고로슬래그는 수화초기에 자체 수경성을 갖지 못하고 시멘트 수화과정에서 생성되는 수산화칼슘에 의해 자극되어 수화되는 잠재수경성 재료로써 일반 포틀랜드 시멘트처럼 주재료로 사용되고 있지는 않다.
따라서, 본 발명에서는 산업부산물인 고로슬래그 미분말을 기반으로 하는 고로슬래그 미분말을 이용한 무기계 지수제 조성물은 철근 콘크리트 구조물의 균열 중 습식균열, 누수균열에 대하여 지수효과를 가지며, 누수 균열 보수에 따른 구체 콘크리트의 내구성 향상 효과를 갖도록 한다.
본 발명에 따른 고로슬래그 미분말을 이용한 무기계 지수제 조성물은 고로슬래그 미분말 45~65 중량부와, 급냉 환원제강슬래그를 이용해 제조된 광물급결제 10~35 중량부와, 유동성 증가와 장기강도 발현에 필요한 산업부산물 플라이애시 10~25 중량부와, 정유 산업부산물로 높은 CaO 함량으로 수산화칼슘을 생성하여 잠재수경성 재료를 수화시킬 수 있는 탈황석고 10~25 중량부와, 수중불분리 효과를 위한 광물계 겔화제 1~3 중량부와, 비이온 계면활성제 0~0.1 중량부를 갖는 분체를 건식혼합하여 이루어지는 무기계 분체 50~60중량%와 물 40~50중량%을 혼합하여 이루어진다.
고로슬래그 미분말은 산업부산물로써, 장기강도를 발현하도록 한다.
고로슬래그 미분말은 분말도가 6,000 cm2/g이상으로 균열주입에 충분한 입경을 갖도록 하는 것이 바람직하며, 45 중량부 미만으로 혼입되면 장기강도 저하 및 수축에 의한 누수의 가능성이 있으며, 65 중량부 초과하여 혼입되면 다른 혼합 분체의 량이 감소하여 급결성능이 저하되어 지수성능이 감소하기 때문에, 45~65 중량부 혼합되는 것이 바람직하다.
광물급결제는 급냉 환원제강슬래그를 이용하며, 제철소에서 철 제련 중에 발생되는 부산물 중 전기로 용융환원 슬래그에 고압, 고속가스를 분사하여 비산시켜 급냉시킨 분말을 파쇄한 것으로 그 조성이 CaO 40~60%, Al2O3 15~35%, SiO2 10~30%로 물과 반응하여 1~2분 내에 초결 상태가 되고, 10분 이내에 종결 상태가 되어 조기강도를 발현할 수 있다.
급냉 환원제강슬래그 파쇄분말의 경우 분말도 6,000~11,000 cm2/g를 갖도록 하는 것이 바람직하며, 10 중량부 미만으로 혼입되면 급결정능 저하로 지수성능이 감소하며, 35 중량부 초과 혼입되면 급속한 페이스트 경화로 인하여 주입성능, 작업시간이 급속히 저하되기 때문에 10~35중량부 혼합되는 것이 바람직하다.
상기 급결제로 사용된 환원제강슬래그 분말을 칼슘알루미네이트 비정질화물로 치환하여 사용할 수도 있다.
플라이애시는 잠재 수경성 특성을 갖고 있어 장기강도 발현에 기여하는 재료로써 유동성 증가와 장기강도 발현에 필요한 산업부산물이다.
플라이애시는 화력발전소의 산업부산물로서 굴뚝으로부터 집진된 플라이애시로 그 성분이 SiO2 32~49%, Al2O3 15~24%, Fe2O3 5~11%, CaO 7~8%, K2O 1~2%, MgO 0.9~1.3%, Na2O 0.8~1.2%으로 구성되어 있다.
분말도 3,500 cm2/g의 플라이애시는 구상의 형상을 갖고 있어 볼 베어링 효과를 발휘하여 페이스트의 유동성 증대에 기여하며, 10 중량부 미만으로 혼입되면 유동성 감소로 인하여 주입 성능이 감소하며, 25 중량부 초과 혼입되면 경화 후 구조체의 자가붕괴를 유도하여 강도저하를 유발한다.
또한, 플라이애시를 유사 잠재수경성 재료인 슬래그, 슬래그 미분말 및 고로슬래그 미분말 중 선택된 어느 하나 또는 2개이상을 혼합하여 치환하여 사용하도록 할 수도 있다.
탈황석고는 정유 산업부산물로서 굴뚝으로부터 집진된 플라이애시의 한 종류로 그 성분이 SiO2 1~3%, Al2O3 0~3%, Fe2O3 0~2%, CaO 50~80%, MgO 0.2~2%, SO3 20~25%, MnO 0~2%으로 구성되어 있다. 고로슬래그 및 플라이애시의 잠재 수경성 능력을 활성화시키기 위하여 선별된 50중량%이상의 CaO가 함유된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
탈황석고는 정유 산업부산물로 높은 CaO 함량으로 수산화칼슘을 생성하여 잠재수경성 재료인 고로슬래그 미분말과 플라이애시의 수화 촉진을 위해서 사용된다. 탈황석고는 분말도 4,200 cm2/g와 고농도의 비정질 CaO를 함유하고 있어, 10 중량부 미만으로 혼입되면 잠재수경성 재료의 수화 촉진이 불가능하여 장기강도 발현이 일어나지 않으며, 25 중량부 초과 혼입되면 광물 급결제와 급속 반응, 고화되어 잠재수경성 재료를 촉진시킬 수산화칼슘의 생성을 방해하여 장기강도 발현을 저하시킨다.
광물계 겔화제는 페이스트 상의 무기분체가 수중에서 재료분리 없이 수화가 진행될 수 있도록 혼입되는 수중불분리성 혼화제로써, 셀룰로오스계인 Methyl Cellulose (MC), Ethyl Cellulose (EC), Hydroxyethyl Cellulose (HEC), Hydro Prophylen Cellulose (HPC), Hydro Ether Methylene Cellulose (HEMC), Hydroxypropyl Methyl Cellulose (HPMC), Hydro Bentonite Methyl Cellulose (HBMC), Hydro Ether Ethyl Cellulose (HEEC), Carboxy Methyl Cellulose (CMC) 사용가능하며, 또는 아크릴계로 - 폴리아크릴 아미드, 아크릴산 소다, 포리에칠렌 옥사이드 (PEC), 폴리아크릴 아미드와 아크릴산 소다외 공중합체 등이 사용될 수 있다. 1 중량부 미만 혼입시 수중 불분리 효과가 발생하는 시점이 늦어 지수를 위한 작업가능시간이 짧아지며, 3 중량부 초과 혼입시 무기계 분체간의 수화를 방해하여 급결성능을 저하시킴으로 지수성능의 저하를 유발한다.
비이온 계면활성제는 페이스트를 균열에 주입할 수 있는 작업시간을 확보하기 위하여 사용된 지연제로써, 폴리알킬렌계를 사용할 수 있으며, 구연산, 주석산, 글루콘산, 붕산, 구연산 나트륨 및 글루콘산나트륨 중 1종 이상으로 이루어지도록 할 수 있다. 소량 혼입시 지수작업을 위한 주입시간 확보가 어렵고, 0.1 초과 혼입시 경화시간이 늦어져 지수성능이 저하되는 단점을 갖고 있다. 단 누수량이 많아 급속한 지수가 요할 경우 비이온 계면활성제의 혼입을 배제할 경우, 분체와 혼합수와 혼입 시점을 기준으로, 대략 3분 경과시점에 지수가 가능하며, 8분 경과시 보수를 완료할 수 있다.
또한, 상기와 같은 무기계 분체에는 생석회, 석회, 소석회, 수산화칼슘, 무수석고, 반수석고, 이수석고 및 석고 중 선택된 어느 하나 또는 2개 이상을 혼합하여 1~15 중량부를 추가하여 탈황석고와 함께 잠재수경성 재료의 수화 활성화를 유도하도록 할 수 있으며, 1 중량부 미만으로 혼입되면 잠재수경성 재료의 수화 촉진이 불가능하여 장기강도 발현이 일어나지 않으며, 15 중량부 초과 혼입되면 광물 급결제와 급속 반응, 고화되어 잠재수경성 재료를 촉진시킬 수산화칼슘의 생성을 방해하여 장기강도 발현을 저하시킨다.
또한, 상기와 같은 무기계 분체에는 시멘트계 분체인 마이크로 시멘트, 고로슬래그 시멘트, 실리카 시멘트, 플라이애시 시멘트, 알루미나 시멘트, 콜로이드 시멘트, 벨라이트계 시멘트, 내황산염 시멘트 중 선택된 어느 하나 또는 2개이상을 혼합하여, 탈황석고 혼입 중량부를 1~200% 치환하도록 하여, 잠재수경성 재료의 수화 활성화를 유도하도록 할 수 있다.
《실험예》
이하, 실험예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 하며, 본 실험 예는 가장 바람직한 실시형태를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위함이며, 본 발명의 범위가 실험예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실험예에 따라 고로슬래그 미분말을 이용한 무기계 지수제 조성물을 수중 주입과정과 주입후 형상을 관찰한 사진이고, 도 2는 본 발명의 실험예에 따라 수중 주입된 고로슬래그 미분말을 이용한 무기계 지수제 조성물이 수중에서 주입형상의 붕괴없이 수화된 결과 사진이며, 도 3은 본 발명의 실험예에 따라 제조된 고로슬래그 미분말을 이용한 무기계 지수제 조성물을 균열(1mm)에 누수량 2 L/min의 아크릴 인공 누수균열을 제작하여 직접 주입한 사진이다.
먼저, 무기계 분체를 제조하기 위하여, 고로슬래그 미분말 35 중량%, 광물급결제 6.4 중량%, 플라이애시 6.4 중량%, 탈황석고 6.4 중량%, 광물계 겔화제 0.7 중량%, 비이온 계면활성제 0.1 중량%을 먼저 70 RPM으로 1시간 건식비빔을 진행하였다.
이후, 혼합된 무기분체 55중량%와 물 45 중량%를 혼입하여 30초간 혼입하여 산업부산물을 이용한 고로슬래그 미분말을 이용한 무기계 지수제 조성물을 제조하였다.
그리고 이렇게 고로슬래그 미분말을 이용한 무기계 지수제 조성물을 수중 주입, 재료분리현상, 수중 경화 시 형상붕괴 여부를 관찰하였다.
도 1의 (1)에 도시된 바와 같이, 수중 주입시 물에서 재료 분리가 일어나지 않는 현상을 확인할 수 있었으며, 이는 무기계의 제일 큰 단점 중 하나인 수중 풀어짐 현상이 없이 충분한 주입성능이 발휘됨을 보여주고, 도 1의 (2)를 통해 수중 주입된 지수제의 형상이 붕괴되지 않고 유지됨을 확인할 수 있었으며, 이는 수중에 주입된 지수제가 흘러내리지 않고 주입 형상을 유지할 수 있음을 보여준다.
도 2를 통해 수중 주입된 무기계 지수제 조성물의 형상이 붕괴되지 않고 20분 경과시 충분히 수화되었음을 보여준다.
도 3에서 보이는 것과 같이 무기계 지수제 조성물을 균열(1mm)에 누수량 2 L/min의 아크릴 인공 누수균열을 제작하여 직접 주입할 때 유기계와 유사한 반원형의 주입형상, 유속이 있는 누수 상황에서 형상유지 및 풀어짐 없음, 유곳이 있는 누수 상황에서 바로 지수되는 것을 확인할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 고로슬래그 미분말 기반으로 제조한 무기계 지수제 조성물에 따르면, 무기계 분체와 혼합수와 혼합 시점을 기준으로, 30초 경과 시점부터 수중불분리 효과가 발현되며, 30초부터 7분까지 누수균열 주입 유동성이 확보되고, 12분 경과시 지수가 가능하며, 18분 경과시 보수가 완료된다.
따라서, 상기와 같은 본 발명의 고로슬래그 미분말을 이용한 무기계 지수제 조성물은 고로슬래그 미분말을 기반으로 플라이애시, 탈황석고, 환원제강슬래그 분말을 사용하여 조성한 조성물로, 급결성을 부여하여 콘크리트 구조물에 발생한 누수균열 및 습식균열에 주입하여 구체와 일체화하도록 하여 효과적인 보수가 가능하도록 하여 모체 콘크리트의 내구성을 향상시키며 보수재료의 화학적 안정성을 높여줄 수 있으며, 균열부위에서 누수를 지수 또는 차수시킴으로써 구조물의 안정적인 지수효과를 기대할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.
지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

Claims (7)

  1. 고로슬래그 미분말 45~65 중량부와, 광물급결제로 환원제강슬래그 분말 10~35 중량부와, 플라이애시 10~25 중량부와, 50중량%이상의 CaO가 함유된 탈황석고 10~25 중량부와, 광물계 겔화제 1~3 중량부와, 비이온 계면활성제 0~0.1 중량부 및 생석회, 석회, 소석회, 수산화칼슘, 무수석고, 반수석고, 이수석고 및 석고 중 선택된 어느 하나 또는 2개 이상을 혼합하여 1~15 중량부가 혼합된 무기계 분체 50~60중량%와;
    물 40~50중량%을 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고로슬래그 미분말을 이용한 무기계 지수제 조성물.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    무기계 분체는 시멘트계 분체인 마이크로 시멘트, 고로슬래그 시멘트, 실리카 시멘트, 플라이애시 시멘트, 알루미나 시멘트, 콜로이드 시멘트, 벨라이트계 시멘트, 내황산염 시멘트 중 선택된 어느 하나 또는 2개이상을 혼합하여,
    탈황석고 혼입 중량부를 1~200% 치환하는 것을 특징으로 하는 고로슬래그 미분말을 기반으로 한 무기계 지수제 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    환원제강슬래그 분말을 칼슘알루미네이트 비정질화물로 치환하여 사용하는 것을 특징으로 하는 고로슬래그 미분말을 기반으로 한 무기계 지수제 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    플라이애시를 유사 잠재수경성 재료인 슬래그, 슬래그 미분말 및 고로슬래그 미분말 중 선택된 어느 하나 또는 2개이상을 혼합하여 치환하여 사용하는 것을 특징으로 하는 고로슬래그 미분말을 기반으로 한 무기계 지수제 조성물.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    비이온 계면활성제는 구연산, 주석산, 글루콘산, 붕산, 구연산 나트륨 및 글루콘산나트륨 중 1종 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 고로슬래그 미분말을 기반으로 한 무기계 지수제 조성물.
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