KR101936062B1 - 콘크리트 구조물 보수·보강용 기능성 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 방법 - Google Patents

콘크리트 구조물 보수·보강용 기능성 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 기능성 혼합재 4∼85중량%, 잔골재 5∼85중량%, 개질 혼화제 0.01∼35중량% 및 물 0.1∼40중량%를 포함하며, 상기 개질 혼화제는 스티렌-비닐아세테이트 공중합체 30∼99중량%, 메타크릴산메틸-부타디엔 공중합체 0.1∼25중량%, 염화비닐리덴-염화비닐 공중합체 0.1∼25중량% 및 메틸트리클로로 실란(methyltrichloro silane) 0.1∼25중량%를 포함하고, 상기 기능성 혼화재는 보통 포틀랜드 시멘트 5~90중량%, 내황산염 시멘트 3~45중량%, 고로슬래그 분말 3~40중량%, 카올리나이트 1~25중량%, 석고 1~25중량%, 트리칼슘알루미네이트 1~25중량%, 소듐벤조에이트 0.01~15중량%, 규산알루미늄 0.01~15중량%, 벤토나이트 0.01~15중량%, 버미큘라이트 0.01~15중량% 및 무기질 안료 0.01~15중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보수·보강용 기능성 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 내마모성, 내화성, 탄성, 접착력, 내산성, 내염해성, 중성화 저항성, 내수성, 방부성, 방오성 및 내구성이 우수하여 화학적 침식으로 인한 콘크리트 부식을 방지할 수 있어 이에 사용되는 유지관리 비용을 현저히 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면 우수한 압축강도, 휨강도 및 부착강도를 구비하고 있어, 산성물질이 많은 하수시설, 물에 접해 있는 콘크리트 지수구조물뿐만 아니라, 기존의 각종 공법에도 용이하게 적용할 수 있으며, 뿜칠 시공 등 기계화 시공이 가능하므로 작업능률 향상 및 시공상의 경제성을 구비하는 등 많은 효과가 있다.

Description

콘크리트 구조물 보수·보강용 기능성 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 방법{FUNCTIONAL MORTAR COMPOSITION FOR REPAIRING-REINFORCING CONCRETE STRUCTURE AND REPAIRING-REINFORCING METHOD OF CONCRETE STRUCTURE}
본 발명은 콘크리트 구조물 보수·보강용 기능성 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강도 및 내구성, 특히 내산성, 중성화 저항성 및 내염해성이 우수하여 대기 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 단면복구, 정수장, 하수처리장 구조물, 지하구조물 등의 콘크리트 구조물의 강도 및 내구성 증진을 위해 사용할 수 있고, 시공의 편리성과 공기 단축 및 인건비 절감을 통한 경제성이 있으며, 우수한 시공품질을 유지하여 유지관리 비용을 현저히 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있는 콘크리트 구조물 보수ㅇ보강용 기능성 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 하수암거, 지하구조물, 지수구조물, 해양콘크리트 구조물, 도로 통로 암거, 지하차도, 교량 하부 슬래브 등의 콘크리트 구조물은 열화에 의해 콘크리트에 균열이 발생하여 공용 기간 중에 콘크리트의 압축강도와 철근의 인장강도가 점차 떨어지게 되고, 균열 부위를 통해 노출된 콘크리트는 염소이온 침투, 동결융해, 중성화 현상이 진행되어 철근 부식이 발생된다. 이러한 철근 부식현상이 심해지면 콘크리트 구조물이 결국은 붕괴될 수 있다.
또한, 화학적 부식을 받는 구조물인 하수도 관련 하수관거 및 복개 구조물, 지하구조물, 해양 콘크리트, 화학공장, 식품공장, 축사 바닥 등의 관련 구조물, 토양 오염 및 온천 지대의 지하 구조물 등은 생활하수 등에 포함된 유기물이 세균에 의해 반응을 일으켜 황산이온을 생성함으로써 콘크리트를 침식하거나, 온천 지대 또는 산성비 등에 의한 산성 물질에 의해 콘크리트가 침식되는 경우나, 해양환경에 위치하는 철근 콘크리트 구조물의 염해에 의해 콘크리트 구조물이 부식되는 경우가 대부분이다. 이와 같이, 일반적인 환경이 아니라 특수하게 열악한 환경에 적합한 향상된 기능을 추가한 콘크리트 모르타르 조성물에 대한 요구는 여전히 존재한다.
한편, 대기 중의 이산화탄소와 산성비의 영향, 장기간 대기에 노출되거나, 자동차 배기가스 중의 아황산 성분 등이 콘크리트 구조물의 중성화를 촉진시켜 변색, 박리현상, 균열, 철근 녹 발생, 제설제 의한 화학적 부식 현상이 발생하여 구조물의 내구성을 저하시키고 유지관리 비용이 증가하게 된다.
대한민국 등록특허 제10-1366521호(2014년 02월 26일 공고)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 열악한 환경하에 노출되어 있는 콘크리트 구조물의 강도 및 내구성을 개선하기 위해 사용할 수 있고, 시공의 편리성과 공기 단축 및 인건비 절감을 통한 경제성이 있으며, 우수한 시공품질을 유지하여 유지관리 비용을 현저히 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있는 콘크리트 구조물 보수ㅇ보강용 기능성 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 방법을 제공함에 있다.
본 발명은, 기능성 혼합재 4∼85중량%, 잔골재 5∼85중량%, 개질 혼화제 0.01∼35중량% 및 물 0.1∼40중량%를 포함하며, 상기 개질 혼화제는 스티렌-비닐아세테이트 공중합체 30∼99중량%, 메타크릴산메틸-부타디엔 공중합체 0.1∼25중량%, 염화비닐리덴-염화비닐 공중합체 0.1∼25중량% 및 메틸트리클로로 실란(methyltrichloro silane) 0.1∼25중량% 를 포함하고, 상기 기능성 혼합재는 보통 포틀랜드 시멘트 5∼90중량%, 내황산염 시멘트 3~45중량%, 고로슬래그 분말 3∼40중량%, 카올리나이트 1∼25중량%, 석고 1∼25중량%, 트리칼슘알루미네이트 1∼25중량%, 소듐벤조에이트 0.01~15중량%, 규산알루미늄 0.01∼15중량%, 벤토나이트 0.01∼15중량%, 버미큘라이트 0.01∼15중량% 및 무기질 안료 0.01∼15중량%를 포함하며, 상기 잔골재는 석영질 규사 60∼99중량% 및 보크사이트 0.1∼40중량%를 포함하는 기능성 시멘트 모르타르 조성물을 제공한다.
상기 개질 혼화제는 히드록시에틸셀롤로오스 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 개질 혼화제는 디히드로-디시클로펜타디에닐 아크릴레이트(Dihydro-dicyclopentadienyl acrylate) 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 개질 혼화제는 라우린산나트륨 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 개질 혼화제는 소포제 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 개질 혼화제는 감수제 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 기능성 혼합재는 코코피트 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 기능성 혼합재는 섬유보강재 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있으며, 상기 섬유보강제는 나일론, 폴리 비닐 클로라이드, 폴리 에틸렌, 폴리 프로필렌 중에서 선택된 1종 이상의 섬유를 사용할 수 있다.
상기 기능성 혼합재는 감수제 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 기능성 혼합재는 지연제 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 콘크리트 구조물의 불순물, 레이턴스 및 열화 부위를 그라인더, 핸드 치핑기, 핸드 워터젯 또는 고압수 세척기로 치핑하여 제거하는 단계와, 제거된 부위에 물, 염소이온 등의 이물질 침투방지와 부착력을 개선하기 위하여 프라이머 처리하는 단계와, 상기 프라이머 처리된 상부에 상기 기능성 시멘트 모르타르 조성물을 도포하여 단면을 보수하는 단계와, 단면이 복구된 결과물을 표면 마무리하는 단계 및 상기 표면 마무리된 상부에 내오염성, 내식성, 중성화 저항성, 내염해성 및 내구성을 개선하기 위하여 표면 보호·강화 코팅제를 도포하여 양생하는 단계를 포함하는 콘크리트 구조물의 보수·보강 방법을 제공한다.
이 때, 상기 열화된 부위는 철근 하부까지 제거하고, 상기 프라이머 처리하는 단계 전에 노출된 철근을 방청 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 열화가 심한 경우에는 열화된 부위에서 철근이 노출될 수도 있는데, 이렇게 철근이 노출되는 경우에는 방청 처리하여 철근의 부식을 방지하는 것이 바람직하다.
상기 프라이머 처리는 스티렌-부타디엔 라텍스, 아크릴 에멀젼, 에틸 비닐 아세테이트(EVA, ethylne vinyl acetate), 아크릴 에멀젼, 실리케이트 침투성 방수제 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 물질을 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 표면 보호·강화 코팅제는 아크릴-우레탄 에멀젼, 스티렌-부타디엔 라텍스, 아크릴 에멀젼, 수성 실리카졸, 실란계 무기 화합물 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 의하면, 강도 및 기능성을 가지는 기능성 혼합재와 내마모성, 내화성, 탄성, 접착력, 내산성, 내염해성, 중성화 저항성, 내수성, 방부성, 방오성 및 내구성을 가지는 개질혼화제를 사용함으로써 탈취성, 방오성, 내구성, 유동성, 탄성, 접착성, 중성화 저항성, 내산성, 내염해성, 방수성, 수밀성, 강도 및 내구성이 크게 향상되는 효과가 있다. 또한, 하수종말처리장 구조물, 수리구조물, 지수구조물, 지중구조물, 도수터널, 하수관거, 하수암거, 프리캐스트 제품 등의 화학적 침식으로 인한 콘크리트 부식을 방지할 수 있어 이에 사용되는 유지관리 비용을 현저히 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 우수한 압축강도, 휨강도 및 부착강도를 구비하고 있어, 산성물질이 많은 하수시설, 물에 접해 있는 콘크리트 지수구조물뿐만 아니라, 기존의 각종 공법에도 용이하게 적용할 수 있으며, 뿜칠 시공 등 기계화 시공이 가능하므로 작업능률 향상 및 시공상의 경제성을 구비하는 등 많은 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 기능성 시멘트 모르타르 조성물은, 기능성 혼합재 4∼85중량%, 잔골재 5∼85중량%, 개질 혼화제 0.01∼35중량% 및 물 0.1∼40중량%를 포함한다.
상기 개질 혼화제는 기능성 시멘트 모르타르 조성물에 대하여 0.01∼35중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 개질 혼화제의 함량이 35중량%를 초과하면 점도가 낮아져 재료 분리가 발생되기 쉽고, 수화반응을 지연시켜 조기 압축강도 발현을 저하시킴과 동시에 가격경쟁력이 저하될 수 있다. 그리고 상기 개질 혼화제의 함량이 0.01중량% 미만이면 가사시간, 작업성, 유동성, 탄성, 접착력, 내산성, 내염해성, 중성화 저항성, 내수성, 강도, 내구성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 개질 혼화제는 스티렌-비닐아세테이트 공중합체 30∼99중량%, 메타크릴산메틸-부타디엔 공중합체 0.1∼25중량%, 염화비닐리덴-염화비닐 공중합체 0.1∼25중량% 및 메틸트리클로로 실란(methyltrichloro silane) 0.1∼25중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 스티렌-비닐아세테이트 공중합체는 강도, 부착력 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 스티렌-비닐아세테이트 공중합체는 상기 개질 혼화제에 대하여 30∼99중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 스티렌-비닐아세테이트 공중합체의 함량이 30중량% 미만일 경우에는 무기물 간의 결합력, 부착력 및 내구성 개선의 효과가 미약할 수 있고, 상기 스티렌-비닐아세테이트 공중합체의 함량이 99중량%를 초과하는 경우에는 더 이상의 부착력 및 내구성 개선 효과를 기대하기 어려울 수 있다.
상기 메타크릴산메틸-부타디엔 공중합체는 인성, 접착력 및 내구성을 개선하기 위해 사용한다. 또한, 상기 메타크릴산메틸-부타디엔 공중합체는 내산 및 내알칼리성이 우수하여 강도를 개선하는 효과가 있다. 상기 메타크릴산메틸-부타디엔 공중합체는 상기 개질 혼화제에 대하여 0.1∼25중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 메타크릴산메틸-부타디엔 공중합체의 함량이 25중량%를 초과하면 성능은 개선되나 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 메타크릴산메틸-부타디엔 공중합체의 함량이 0.1중량% 미만이면 인성, 접착력 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 염화비닐리덴-염화비닐 공중합체는 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 염화비닐리덴-염화비닐 공중합체는 상기 개질 혼화제에 대하여 0.1∼25중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 염화비닐리덴-염화비닐 공중합체의 함량이 25중량%를 초과하면 성능은 개선되나 재료분리가 발생하기 쉽고 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 염화비닐리덴-염화비닐 공중합체의 함량이 0.1중량% 미만이면 강도 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 메틸트리클로로실란은 반응성을 개선하여 강도, 내수성 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 메틸트리클로로실란은 상기 개질 혼화제에 대하여 0.1∼25중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 메틸트리클로로실란의 함량이 25중량%를 초과하면 성능은 개선되나 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 메틸트리클로로실란의 함량이 0.1중량% 미만이면 강도, 내수성 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 개질 혼화제는 히드록시에틸셀롤로오스를 더 포함할 수 있다. 상기 히드록시에틸셀롤로오스는 유동성, 응집력 및 재료분리 방지성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 히드록시에틸셀롤로오스는 상기 개질 혼화제에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 히드록시에틸셀롤로오스의 함량이 10중량%를 초과하면 점도가 높아져 작업성이 저하될 수 있으며, 상기 히드록시에틸셀롤로오스의 함량이 0.01중량% 미만이면 작업성은 개선되나 유동성, 응집력 및 재료분리 방지성 부여 효과가 미약할 수 있다.
상기 개질 혼화제는 디히드로-디시클로펜타디에닐 아크릴레이트를 더 포함할 수 있다. 상기 디히드로-디시클로펜타디에닐 아크릴레이트는 휨인성 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 디히드로-디시클로펜타디에닐 아크릴레이트는 개질 혼화제에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 디히드로-디시클로펜타디에닐 아크릴레이트의 함량이 10중량%를 초과하면 성능은 개선되나 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 디히드로-디시클로펜타디에닐 아크릴레이트의 함량이 0.01중량% 미만이면 휨강도 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 개질 혼화제는 라우린산나트륨을 더 포함할 수 있다. 상기 라우린산나트륨는 평활성 및 내수성을 증진시키기 위해 사용한다. 상기 라우린산나트륨은 개질 혼화제에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 라우린산나트륨의 함량이 10중량%를 초과하면 성능은 개선되나 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 라우린산나트륨의 함량이 0.01중량% 미만이면 평활성 및 내수성 증진 효과가 미약할 수 있다.
상기 개질 혼화제는 소포제를 더 포함할 수 있다. 상기 소포제는 상기 개질 혼화제 내의 기포를 제거하여 강도 및 내구성을 높이기 위하여 사용한다. 상기 소포제가 개질 혼화제에 첨가되면 공기연행 효과를 부여하여 작업성 및 가사시간을 향상시킬 수 있다. 상기 소포제는 상기 개질 혼화제에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 소포제로는 알콜계 소포제, 실리콘계 소포제, 지방산계 소포제, 오일계 소포제, 에스테르계 소포제, 옥시알킬렌계 소포제 등을 사용할 수 있다. 상기 실리콘계 소포제로는 디메틸실리콘유, 폴리오가노실록산, 플루오로실리콘유 등이 있다. 상기 지방산계 소포제로는 스테아린산, 올레인산 등이 있다. 상기 오일계 소포제로는 등유, 동식물유, 피마자유 등이 있다. 상기 에스테르계 소포제로는 솔리톨트리올레이트, 글리세롤모노리시놀레이트 등이 있다. 상기 옥시알킬렌계 소포제로는 폴리옥시알킬렌, 아세틸렌에테르류, 폴리옥시알킬렌지방산에스테르, 폴리옥시알킬렌알킬아민 등이 있다. 상기 알콜계 소포제로는 글리콜(glycol) 등이 있다.
상기 개질 혼화제는 감수제를 더 포함할 수 있다. 상기 감수제는 물-시멘트비를 감소시켜 강도 및 내구성을 개선하고 개질 혼화제의 유동성을 확보하기 위하여 사용한다. 개질 혼화제에 감수제가 첨가되면 물-시멘트비가 저감된다. 상기 감수제는 개질 혼화제에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 감수제는 폴리카본산계, 멜라민계 또는 나프탈렌계 감수제를 사용할 수 있으나, 나프탈렌계와 멜라민계는 폴리카본산계에 비하여 조성물의 강도가 떨어지고 작업성 및 가사시간을 저하시킬 수 있으므로 조성물의 강도, 작업성 및 가사시간을 저하시키지 않는 폴리카본산계 감수제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 기능성 혼합재는 보통 포틀랜드 시멘트 5∼90중량%, 내황산염 시멘트 3~45중량%, 고로슬래그 분말 3∼40중량%, 카올리나이트 1∼25중량%, 석고 1∼25중량%, 트리칼슘알루미네이트 1∼25중량%, 소듐벤조에이트 0.01~15중량%, 규산알루미늄 0.01∼15중량%, 벤토나이트 0.01∼15중량%, 버미큘라이트 0.01∼15중량% 및 무기질 안료 0.01∼15중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 보통 포틀랜드 시멘트는 KS규격에 맞는 시멘트를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 보통 포틀랜드 시멘트는 상기 기능성 혼합재에 대하여 5∼90중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 내황산염 시멘트는 KS규격에 맞는 시멘트를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 내황산염 시멘트는 상기 기능성 혼합재에 대하여 3∼45중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 내황산염 시멘트의 함량이 45중량%를 초과하면 내황산성은 개선되나, 강도 발현이 저하될 수 있고, 상기 내황산염 시멘트의 함량이 3중량% 미만이면 황산염에 대한 저항성이 저하된다.
상기 고로슬래그 분말은 잠재 수경성 특성, 장기 강도 발현 및 내구성 증진을 위하여 사용한다. 상기 고로슬래그 분말의 중량비가 증가하면 조기 강도는 저하되나, 장기 강도 발현 및 내구성이 증가한다. 상기 고로슬래그 분말은 상기 기능성 혼합재에 대하여 3∼40중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 고로슬래그 분말의 함량이 40중량%를 초과하면 초기 강도 발현이 저하될 수 있고, 상기 고로슬래그 분말의 함량이 3중량% 미만이면 장기 강도 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 카올리나이트는 포졸란 특성, 장기 강도 발현 및 내구성 증진을 위하여 사용한다. 상기 카올리나이트의 중량비가 증가하면 조기 강도는 저하되나, 장기 강도 발현 및 내구성이 증가한다. 상기 카올리나이트은 상기 기능성 혼합재에 대하여 1∼25중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 카올리나이트의 함량이 25중량%를 초과하면 초기 강도 발현이 저하될 수 있고, 상기 카올리나이트의 함량이 1중량% 미만이면 장기 강도 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 석고(CaSO4)는 시멘트 중의 성분, 특히 C3A(3CaO·Al2O3)과 반응하여 초기에 에트린자이트(AFt상, C3A·3CaSO4·32H2O)를 생성하게 되는데, 생성된 에트린자이트는 수화가 진행됨에 따라 그 양이 감소하거나 또는 그 일부가 모노 설페이트(AFm상, C3A·CaSO4·12H2O)로 전이된다. 본 발명에서와 같이 다량의 석고가 첨가될 경우 에트린자이트가 초기부터 충분히 생성되어 시멘트의 구조를 치밀화시킴으로써 초기 재령에서 염화물 이온에 대한 침투저항성을 증가시키게 된다. 또한, 일반 시멘트의 경우 생성된 에트린자이트가 초기에만 주로 존재하게 되지만 본 발명의 기능성 혼합재의 경우 석고량이 충분히 첨가되기 때문에 장기 재령에 있어서도 에트린자이트가 일정 부분 존재하게 되거나 또는 일부의 에트린자이트가 연속적으로 생성되기도 한다. 이와 같이 생성된 에트린자이트는 콘크리트 구조체 내의 공극을 치밀하게 채워줌으로써 장기 재령에 있어서도 염화물에 대한 침투 저항성을 증가시키게 된다. 상기 석고는 상기 기능성 혼합재에 대하여 1∼25중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 석고의 함량이 25중량%를 초과하면 초기 강도 발현 효과가 우수하나 내구성이 저하될 수 있고, 상기 석고의 함량이 1중량% 미만이면 초기 강도 발현이 지연될 수 있다.
상기 트리칼슘알루미네이트는 초기 강도 발현, 건조수축에 대한 균열저항성을 개선하기 위해 사용한다. 상기 트리칼슘알루미네이트는 상기 기능성 혼합재에 대하여 1∼25중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 트리칼슘알루미네이트의 중량비가 증가하면 빠른 경화특성을 나타내며, 상기 트리칼슘알루미네이트의 함량이 1중량% 미만일 경우 초기 강도 발현 및 균열 저항성 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 트리칼슘알루미네이트의 함량이 25중량%를 초과할 경우에는 빠른 경화 특성으로 인해 좋은 물성을 얻을 수 있으나 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하다.
상기 소듐벤조에이트는 내식성, 내항균성 등을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 소듐벤조에이트는 상기 기능성 혼합재에 대하여 0.01∼15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 소듐벤조에이트의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 내식성 및 내항균성 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 소듐벤조에이트의 함량이 15중량%를 초과할 경우에는 강도가 저하된다.
상기 규산알루미늄은 흡착성이 우수하여 내수성 및 탈취성을 개선하기 위해 사용한다. 상기 규산알루미늄는 상기 기능성 혼합재에 대하여 0.01∼15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 규산알루미늄의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 내수성 및 탈취성 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 규산알루미늄의 함량이 15중량%를 초과할 경우에는 점도가 높아져 작업성이 저하되고 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하다.
상기 벤토나이트는 다공성 무기재로서 재료분리저항성 및 내수성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 벤토나이트는 상기 기능성 혼합재에 대하여 0.01∼15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 벤토나이트의 중량비가 증가하면 점도 개선 성능을 나타내며, 상기 벤토나이트의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 점도 개선, 흡착 성능, 내수성 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 벤토나이트의 함량이 15중량%를 초과할 경우에는 작업성 및 강도가 저하된다.
상기 버미큘라이트는 경량화, 탈취성 및 내열성을 개선하기 위해 사용한다. 상기 버미큘라이트은 상기 기능성 혼합재에 대하여 0.01∼15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 버미큘라이트의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 탈취성 및 내열성 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 버미큘라이트의 함량이 15중량%를 초과할 경우에는 작업성 및 강도가 저하된다.
상기 무기질 안료는 다양한 색상을 구현하기 위해 사용된다. 상기 무기질 안료는 상기 기능성 혼합재에 대하여 0.01∼15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 무기질 안료는 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬(CrO3), 자색 산화철 및 흑색 산화철(카본 블랙) 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 이에 의해 적색, 녹색, 황색, 흑색, 청색, 흰색 등 다양한 색상을 구현할 수 있다.
상기 기능성 혼합재는 코코피트를 더 포함할 수 있다. 상기 코코피트는 열대지방 야자수의 섬유물질로 리그닌 함량이 높아 화학적으로 불활성 물질이다. 미생물 침투에 저항성이 있고 산화조건이 안정적이며 상당한 유기 양분과 미량요소를 함유하고 있는 무독, 무취의 소재다 또한 퇴비와는 달리 장기간 분해되지 않는 특성이 있으므로 상토 내에서 가스발생의 우려가 없다. 보수력은 중량의 6~9배로 대단히 높고, 공극량이 96%로 매우 높고 입자는 0.1~0.4mm이다. 상기 코코피트는 흡착성능에 따른 유기물 및 중금속 흡착을 위해 사용된다. 상기 코코피트는 상기 기능성 혼합재에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 코코피트의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 성능 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 코코피트의 함량이 10중량%를 초과할 경우에는 유기물 및 중금속 흡착성능은 개선되나, 작업성이 저하되고 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하다.
상기 기능성 혼합재는 섬유보강재를 더 포함할 수 있다. 상기 섬유보강재는 인성, 건조수축 균열 저감, 부착강도 개선을 위하여 사용된다. 상기 섬유보강재는 상기 기능성 혼합재에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 섬유보강재는 나일론, 폴리 에틸렌, 폴리 비닐 클로라이드 및 폴리 프로필렌 중에서 선택된 1종 이상의 섬유를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 섬유보강재의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 성능 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 섬유보강재의 함량이 10중량%를 초과할 경우에는 작업성이 저하되고 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하다.
상기 기능성 혼합재는 감수제를 더 포함할 수 있다. 상기 감수제는 기능성 혼합재의 물-시멘트비를 감소시켜 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 감수제는 폴리카본산계, 멜라민계 또는 나프탈렌계 유동화제를 사용할 수 있다. 멜라민계 또는 나프탈렌계 감수제는 폴리카본산계 감수제에 비하여 강도 및 내구성의 개선 효과가 미약하고, 물-시멘트비의 저감 효과가 크지 않으며, 개질 혼화제와 혼합되는 경우 거품 현상이 발생하여 혼화성이 나쁘다는 단점이 있다. 따라서, 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제를 사용하는 것이 바람직하고, 상기 기능성 혼합재에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 기능성 혼합재는 지연제를 더 포함할 수 있다. 상기 지연제는 일정 시간 동안 작업성을 확보하고 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 지연제는 상기 기능성 혼합재에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 지연제로는 일반적으로 잘 알려진 물질을 사용할 수 있는데, 예컨대 포도당, 글루코오스, 텍스트린, 덱스트란과 같은 당류, 글루콘산, 사과산, 구연산, 시트릭산(citric acid)과 같은 산류 또는 그의 염, 아미노카복실산 또는 그의 염, 포스폰산 또는 그의 유도체, 글리세린과 같은 다가알코올 등을 사용할 수 있다.
상기 잔골재는 4호 규사와 6호 규사가 중량비 1:0.1~0.6로 혼합된 석영질 규사 및 보크사이트를 포함할 수 있다. 상기 잔골재는 석영질 규사 60∼99중량% 및 보크사이트 0.1∼40중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 석영질 규사는 수축저감, 내마모성 및 강도를 개선하기 위해 사용하며, 4호 규사와 6호 규사가 중량비 1:0.1~0.6로 혼합된 것이 바람직하다. 석영질 규사의 입자 크기가 이보다 클 경우에는 상기 기능성 시멘트 모르타르 조성물의 유동성이 저하될 우려가 있고, 이보다 작을 경우에는 상기 기능성 시멘트 모르타르 조성물의 작업성을 저하시킬 수 있다. 상기 석영질 규사는 상기 잔골재에 대하여 60∼99중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 석영질 규사의 함량이 99중량%를 초과하면 성능 개선효과가 미미하고, 작업성이 저하되고, 상기 석영질 규사의 함량이 60중량% 미만이면 성능 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 보크사이트는 담회색, 회황갈색 등을 띠며, 내마모성, 내화성, 내약품성이 우수하여 기능성 시멘트 모르타르 조성물에서 내마모성, 내화성 및 내약품성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 보크사이트는 상기 잔골재에 대하여 0.1∼40중량% 함유되는 것이 바람직하다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기능성 시멘트 모르타르 조성물 및 기능성 시멘트 모르타르 조성물의 제조방법을 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기능성 시멘트 모르타르 조성물은, 상기 기능성 혼합재 4∼85중량%, 잔골재 5∼85중량% 및 개질 혼화제 0.01∼35중량%를 진공식 믹서에서 프리믹싱한 후, 상기 물 0.1∼40중량% 첨가하여 강제식 믹서나 연속식 믹서로 소정시간(예컨대, 1∼10분) 동안 믹싱하여 제조할 수 있다.
이하에서, 상술한 기능성 시멘트 모르타르 조성물 및 기능성 시멘트 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 방법을 제시한다. 이하에서, 콘크리트 구조물이라 함은, 교량, 하수암거, 하수관거, 지하차도, 지하주차장, 정수장, 하수처리장, 중성화된 터널, 화학공장, 식품공장, 축사 바닥 등의 관련 구조물, 해양콘크리트 구조물, 수중콘크리트 구조물, 도로의 노면, 교량 교면, 교량의 콘크리트 슬래브, 교량 신축이음부, 교각, 날개벽, 고속도로의 중앙분리대, 옹벽 등의 구조물로서 콘크리트로 이루어진 구조물을 포함하는 의미로 사용한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 보수·보강 방법은, 콘크리트 구조물의 불순물, 레이턴스 및 열화 부위를 그라인더, 핸드 치핑기, 핸드 워터젯 또는 고압수 세척기로 치핑하여 제거하는 단계와, 제거된 부위에 물, 염소이온 등의 이물질 침투방지와 부착력을 개선하기 위하여 프라이머 처리하는 단계와, 상기 프라이머 처리된 상부에 상기 기능성 시멘트 모르타르 조성물을 도포하여 단면을 보수하는 단계와, 단면이 복구된 결과물을 표면 마무리하는 단계 및 상기 표면 마무리된 상부에 내오염성, 내식성, 중성화 저항성, 내염해성 및 내구성을 개선하기 위하여 표면 보호·강화 코팅제를 도포하여 양생하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 열화된 부위는 철근 하부까지 제거하고, 상기 프라이머 처리하는 단계 전에 노출된 철근을 방청 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 열화가 심한 경우에는 열화된 부위에서 철근이 노출될 수도 있는데, 이렇게 철근이 노출되는 경우에는 방청 처리하여 철근의 부식을 방지하는 것이 바람직하다.
상기 프라이머 처리는 스티렌-부타디엔 라텍스, 아크릴 에멀젼, 에틸 비닐 아세테이트, 아크릴 에멀젼, 실리케이트 침투성 방수제 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 물질을 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 표면 보호·강화 코팅제는 아크릴-우레탄 에멀젼, 스티렌-부타디엔 라텍스, 아크릴 에멀젼, 수성 실리카졸, 실란계 무기 화합물 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서, 본 발명에 따른 기능성 시멘트 모르타르 조성물 및 기능성 시멘트 모르타르 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
기능성 혼합재 44중량%, 잔골재 46중량% 및 개질 혼화제 4중량%를 진공식 믹서에서 프리믹싱한 후, 물 6중량%을 첨가하여 2분간 강제식 믹서로 교반하여 기능성 시멘트 모르타르 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 기능성 혼합재는 보통 포틀랜드 시멘트 50중량%, 내황산염 시멘트 15중량%, 고로슬래그 분말 5중량%, 카올리나이트 5중량%, 석고 5중량%, 트리칼슘알루미네이트 5중량%, 소듐벤조에이트 2중량%, 규산알루미늄 2중량%, 벤토나이트 2중량%, 버미큘라이트 2중량%, 무기질 안료 2중량%, 코코피트 2중량%, 섬유보강재 2중량%, 감수제 0.5중량% 및 지연제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 섬유보강재로는 나일론 섬유를 사용하였다. 상기 지연제로는 시트릭산을 사용하였다. 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제를 사용하였다. 상기 무기질 안료는 적색산화철을 사용하였다.
상기 잔골재는 석영질 규사 85중량% 및 보크사이트 15중량%를 혼합하여 사용하였다. 이때, 석영질 규사는 4호 규사와 6호 규사를 중량비 1 : 0.3으로 혼합한 것을 사용하였다.
상기 개질 혼화제는 스티렌-비닐아세테이트 공중합체 92중량%, 메타크릴산메틸-부타디엔 공중합체 1중량%, 염화비닐리덴-염화비닐 공중합체 1중량%, 메틸트리클로로 실란 1중량%, 히드록시에틸셀롤로오스 1중량%, 디히드로-디시클로펜타디에닐 아크릴레이트 1중량%, 라우린산나트륨 1중량%, 소포제 1중량%, 감수제 1중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 소포제는 실리콘계 소포제를 사용하였다. 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제를 사용하였다.
<실시예 2>
기능성 혼합재 44중량%, 잔골재 46중량% 및 개질 혼화제 4중량%를 진공식 믹서에서 프리믹싱한 후, 물 6중량%을 첨가하여 2분간 강제식 믹서로 교반하여 기능성 시멘트 모르타르 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 기능성 혼합재는 보통 포틀랜드 시멘트 50중량%, 내황산염 시멘트 15중량%, 고로슬래그 분말 5중량%, 카올리나이트 5중량%, 석고 5중량%, 트리칼슘알루미네이트 5중량%, 소듐벤조에이트 2중량%, 규산알루미늄 2중량%, 벤토나이트 2중량%, 버미큘라이트 2중량%, 무기질 안료 2중량%, 코코피트 2중량%, 섬유보강재 2중량%, 감수제 0.5중량% 및 지연제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 섬유보강재로는 나일론 섬유를 사용하였다. 상기 지연제로는 시트릭산을 사용하였다. 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제를 사용하였다. 상기 무기질 안료는 적색산화철을 사용하였다.
상기 잔골재는 석영질 규사 85중량% 및 보크사이트 15중량%를 혼합하여 사용하였다. 이때, 석영질 규사는 4호 규사와 6호 규사를 중량비 1 : 0.3으로 혼합한 것을 사용하였다.
상기 개질 혼화제는 스티렌-비닐아세테이트 공중합체 86중량%, 메타크릴산메틸-부타디엔 공중합체 2중량%, 염화비닐리덴-염화비닐 공중합체 2중량%, 메틸트리클로로 실란 2중량%, 히드록시에틸셀롤로오스 2중량%, 디히드로-디시클로펜타디에닐 아크릴레이트 2중량%, 라우린산나트륨 2중량%, 소포제 1중량%, 감수제 1중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 소포제는 실리콘계 소포제를 사용하였다. 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제를 사용하였다.
<실시예 3>
기능성 혼합재 44중량%, 잔골재 46중량% 및 개질 혼화제 4중량%를 진공식 믹서에서 프리믹싱한 후, 물 6중량%을 첨가하여 2분간 강제식 믹서로 교반하여 기능성 시멘트 모르타르 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 기능성 혼합재는 보통 포틀랜드 시멘트 50중량%, 내황산염 시멘트 15중량%, 고로슬래그 분말 5중량%, 카올리나이트 5중량%, 석고 5중량%, 트리칼슘알루미네이트 5중량%, 소듐벤조에이트 2중량%, 규산알루미늄 2중량%, 벤토나이트 2중량%, 버미큘라이트 2중량%, 무기질 안료 2중량%, 코코피트 2중량%, 섬유보강재 2중량%, 감수제 0.5중량% 및 지연제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 섬유보강재로는 나일론 섬유를 사용하였다. 상기 지연제로는 시트릭산을 사용하였다. 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제를 사용하였다. 상기 무기질 안료는 적색산화철을 사용하였다.
상기 잔골재는 석영질 규사 85중량% 및 보크사이트 15중량%를 혼합하여 사용하였다. 이때, 석영질 규사는 4호 규사와 6호 규사를 중량비 1 : 0.3으로 혼합한 것을 사용하였다.
상기 개질 혼화제는 스티렌-비닐아세테이트 공중합체 80중량%, 메타크릴산메틸-부타디엔 공중합체 3중량%, 염화비닐리덴-염화비닐 공중합체 3중량%, 메틸트리클로로 실란 3중량%, 히드록시에틸셀롤로오스 3중량%, 디히드로-디시클로펜타디에닐 아크릴레이트 3중량%, 라우린산나트륨 3중량%, 소포제 1중량%, 감수제 1중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 소포제는 실리콘계 소포제를 사용하였다. 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제를 사용하였다.
상기의 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명의 실시예들과 비교할 수 있는 비교예들을 제시하며, 후술할 비교예 1 및 2는 보통 시멘트 모르타르 조성물 및 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 제시한 것이다.
<비교예 1>
보통 포틀랜드 시멘트 44중량%, 잔골재 46중량% 및 스티렌-비닐아세테이트 공중합체 4중량%를 진공식 믹서로 프리믹싱한 후, 물 6중량%를 첨가하여 강제식 믹서로 2분간 교반하여 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 제조하였다.
아래의 시험예들은 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
<시험예 1>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 기능성 시멘트 모르타르 조성물 및 기능성 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1에 의하여 제조된 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에 의하여 휨, 압축 및 접착강도 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
강도
(MPa)		 휨 11.5 12.0 13.0 10.5
압축 54.0 57.2 60.1 50.9
접착 1.9 2.2 2.5 1.7
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 기능성 시멘트 모르타르 조성물의 휨, 압축 및 접착강도는 비교예 1 에 따라 제조된 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 월등히 높았다.
<시험예 2>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 기능성 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 KS F 4042에 의하여 길이변화율을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
길이변화율(%) 0.01 0.008 0.006 0.045
위의 표 2에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 기능성 시멘트 모르타르 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 길이변화율이 감소되어 수축 저감 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
<시험예 3>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 기능성 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 KS F 4042에 규정한 방법에 따라 투수량 시험의 측정 결과를 아래의 표 3에 나타내었다. 투수량이 높으면 불순물이나 물이 콘크리트의 내부로 침투하게 되면 콘크리트의 내부에 기공률이 증가하게 되어 구조물의 파손을 초래하는 문제가 발생한다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
투수량(g) 0.26 0.23 0.19 0.40
위의 표 3에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 기능성 시멘트 모르타르 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 투수량이 낮았다.
<시험예 4>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 기능성 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 KS F 4042에 의하여 염화물이온침투저항성 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
염화물 이온 침투 저항성(Coulombs) 630 581 465 840
위의 표 4에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 기능성 시멘트 모르타르 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 염화물 이온 침투 저항성이 적게 나타나 염해에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
<시험예 5>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 기능성 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 KS F 4042에 의한 중성화 깊이 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
중성화 깊이(mm) 0.35 0.3 0.21 0.6
위의 표 5에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 기능성 시멘트 모르타르 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 중성화 깊이가 적게 나타나 중성화에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
<시험예 6>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 기능성 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 KS F 4042에 의하여 내알칼리성 시험 즉, 포화 수산화 칼슘 용액(50±2)℃에서 28일 동안 담근 후 상온으로 냉각시켜 압축강도를 측정한 측정결과를 하기 표 6에 나타내었다.
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
압축강도 (MPa) 50.2 53.6 57.8 48.3
위의 표 6에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 기능성 시멘트 모르타르 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 압축강도가 높게 나타나 내알칼리성에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
<시험예 7>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 기능성 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 KS F 4042에 의하여 습기투과저항성 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
습기투과저항성 (Sd, m) 0.38 0.19 0.14 0.50
위의 표 7에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 기능성 시멘트 모르타르 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 습기 투과 저항성이 우수함을 알 수 있었다.
<시험예 8>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 기능성 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 일본 공업 규격 원안 [콘크리트의 용액침적에 의한 내약품성 시험 방법]에 준하여 2% 염산, 5% 황산 및 45% 수산화 나트륨의 수용액을 시험 용액으로 28일 공시체를 침적하여 내약품성 시험의 측정결과를 아래의 표 8에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 2
중량변화율
(%)		 염산 -0.90 -0.70 -0.60 -1.30
황산 -0.09 -0.04 -0.01 -0.12
수산화나트륨 +0.70 +1.1 +1.3 +0.55
위의 표 8에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 기능성 시멘트 모르타르 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 내약품성에 대한 중량변화율이 적게 나타나 내약품성에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
<시험예 9>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 기능성 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 KS F 2456에 규정한 방법에 따라 동결융해저항성 시험의 측정 결과를 아래의 표 9에 나타내었다. 동결융해는 콘크리트에 모세관 내에 흡수된 수분이 결빙되고 녹는 것을 말하는 것으로, 동결융해가 반복되면 콘크리트 조직에 미세한 균열이 발생하게 되어 내구성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
내구성 지수 93 93 94 88
위의 표 9에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 기능성 시멘트 모르타르 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 내구성 지수가 월등히 높으므로, 내구성이 향상된 것을 알 수 있다.
<시험예 10>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 기능성 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 KFIA-FI-1004에 따라 암모니아 가스의 탈취율 시험의 측정 결과를 아래의 표 10에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
탈취율 (%) 95 97 98 78
위의 표 10에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 기능성 시멘트 모르타르 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 탈취성이 우수함을 알 수 있었다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (11)

  1. 콘크리트 구조물 보수·보강용 기능성 시멘트 모르타르 조성물로서,
    기능성 혼합재 4∼85중량%, 잔골재 5∼85중량%, 개질 혼화제 0.01∼35중량% 및 물 0.1∼40중량%를 포함하며,
    상기 개질 혼화제는 스티렌-비닐아세테이트 공중합체 30∼99중량%, 메타크릴산메틸-부타디엔 공중합체 0.1∼25중량%, 염화비닐리덴-염화비닐 공중합체 0.1∼25중량%, 메틸트리클로로 실란(methyltrichloro silane) 0.1∼25중량%, 히드록시에틸셀롤로오스 0.01∼10중량%, 디히드로-디시클로펜타디에닐 아크릴레이트(Dihydro-dicyclopentadienyl acrylate) 0.01∼10중량%, 라우린산나트륨 0.01∼10중량%, 소포제 0.01∼10중량% 및 감수제 0.01∼10중량%를 포함하고,
    상기 기능성 혼합재는 보통 포틀랜드 시멘트 5∼90중량%, 내황산염 시멘트 3~45중량%, 고로슬래그 분말 3∼40중량%, 카올리나이트 1∼25중량%, 석고 1∼25중량%, 트리칼슘알루미네이트 1∼25중량%, 소듐벤조에이트 0.01~15중량%, 규산알루미늄 0.01∼15중량%, 벤토나이트 0.01∼15중량%, 버미큘라이트 0.01∼15중량%, 무기질 안료 0.01∼15중량%, 코코피트 0.01∼10중량%, 상기 기능성 혼합재는 나일론, 폴리 비닐 클로라이드, 폴리 에틸렌, 폴리 프로필렌 중에서 선택된 1종 이상의 섬유를 포함하는 섬유보강재 0.01∼10중량%, 감수제 0.01∼10중량% 및 지연제 0.01∼10중량%를 포함하며,
    상기 잔골재는 석영질 규사 60∼99중량% 및 보크사이트 0.1∼40중량%를 포함하고,
    KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에 의한 휨강도(MPa)는 11.5~13.0, 압축강도(MPa)는 54.0~60.1, 접착강도(MPa)는 1.9~2.5이고; 길이변화율(%)은 0.006 ~0.01이고; 투수량(g)은 0.19~0.26이고; 염화물이온침투 저항성(Coulombs)은 465~630이고; 중성화 깊이(mm)는 0.21~0.35이고; 내알칼리성 시험 즉, 포화 수산화 칼슘 용액(50±2)℃에서 28일 동안 담근 후 상온으로 냉각시켜 압축강도를 측정한 결과 압축강도(MPa)는 50.2~57.8이고; 습기투과저항성(Sd, m)은 0.14~0.38이고; 일본 공업 규격 원안 [콘크리트의 용액침적에 의한 내약품성 시험 방법]에 준하여 2% 염산, 5% 황산 및 45% 수산화 나트륨의 수용액을 시험 용액으로 28일 공시체를 침적하여 내약품성 시험 결과 중량변화율(%)은 염산에 대하여 -0.90 ~ -0.60, 황산에 대하여 -0.09 ~ -0.01, 수산화나트륨에 대하여 +0.70 ~ +1.3이며; KS F 2456에 규정한 방법에 따라 동결융해저항성 시험 결과 내구성지수는 93 ~ 94이고; KFIA-FI-1004에 따른 암모니아 가스의 탈취율(%)은 95 ~ 98인
    것을 특징으로 하는 기능성 시멘트 모르타르 조성물.
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  9. 제 1항에 기재된 기능성 시멘트 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 방법으로서,
    콘크리트 구조물의 불순물, 레이턴스 및 열화 부위를 치핑하여 제거하는 단계;
    제거된 부위에 이물질 침투방지와 부착력을 개선하기 위하여 프라이머를 처리하는 단계;
    프라이머 처리된 상부에 상기 기능성 시멘트 모르타르 조성물을 도포하여 단면을 보수하는 단계;
    단면이 복구된 결과물을 표면 마무리하는 단계; 및
    표면 마무리된 상부에 내오염성, 내식성, 중성화 저항성, 내염해성 및 내구성을 개선하기 위하여 표면 보호·강화 코팅제를 도포하여 양생하는 단계를
    포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수·보강 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 프라이머는 스티렌-부타디엔 라텍스, 아크릴 에멀젼, 에틸 비닐 아세테이트(EVA, ethylne vinyl acetate), 아크릴 에멀젼, 실리케이트 침투성 방수제 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수·보강 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 표면 보호·강화 코팅제는 아크릴-우레탄 에멀젼, 스티렌-부타디엔 라텍스, 아크릴 에멀젼, 수성 실리카졸, 실란계 무기 화합물 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수·보강 방법.
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