KR101982855B1 - 하자가 발생한 콘크리트 구조물의 보수, 보강용 세라믹 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수,보강공법 - Google Patents

하자가 발생한 콘크리트 구조물의 보수, 보강용 세라믹 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수,보강공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘크리트 구조물의 염해와 중성화방지 및 동결융해 방지용 방수, 방식 고성능 세라믹 모르타르 조성물 및 이를 이용한 열화된 콘크리트 구조물 뿜칠 보수 보강 공법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 열화된 콘크리트 구조물의 훼손된 부위를 보수함에 있어 고강도 이면서도 방수기능이 뛰어나고 낮은 흡수율로 내구성이 우수한 세라믹 모르타르 조성물은 사소마그네시아(Dead Burned Magnesia) 7~20 중량부, 제1인산칼륨이 13~25 중량부 , 무기결합재 3~7 중량부, 나노실리카 5~10 중량부, 칼슘실리케이트 10~20 중량부, 유동화제 0.5~2 중량부, 분말형 구체방수제 2.5~3.5 중량부, 마이크로 섬유화이버 0.5~2.0 중량부, 실리카샌드 20~45 중량부, 수화반응조절제 2~5 중량부가 포함되어 이루어지는 세라믹 모르타르 조성물이 준비되는 제1단계 공정과, 상기 제1단계 공정에서 얻은 세라믹 모르타르 조성물을 자동믹서기를 이용하여 배합수와 혼합하고 물 배합된 세라믹 모르타르를 20~50 Bar 압력범위로 분사하는 뿜칠 장비를 이용하여 콘크리트 구조물의 하자발생 부위에 분사하는 제2단계 공정을 통하여 1차 경화 후 강도와 부착 성능이 지속적으로 증가되며 상대 물질의 수축 율에 따라 수축 율이 변하며 계면이탈현상이 없으며 우수한 중성화방지 효과로 강구조물의 획기적인 보수 보강 공법을 제공한다.

Description

하자가 발생한 콘크리트 구조물의 보수, 보강용 세라믹 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수,보강공법{High Performance Ceramic Mortar Composition for Prevention of Salt damage and Neutralization and Freezing and Thawing of Concrete Structures and Method of Repairing and Reinforcing Deteriorated Concrete Structure Spraying Using the same}
본 발명은 콘크리트 구조물의 염해나 중성화 및 동결융해 등의 하자발생 원인으로 인해 열화 또는 하자 발생부위를 보수 및 또는 보강하되 열화방지용 방수 및 방식 기능을 갖는 고성능 세라믹 모르타르 조성물을 제공하고 이를 이용하여 열화된 콘크리트 구조물의 뿜칠 보수,보강공법에 관한 기술이다.
본원은 하자발생이나 또는 열화된 콘크리트 구조물의 훼손된 부위를 보수함에 있어 고강도 이면서도 방수기능이 뛰어나고 낮은 흡수율로 내구성이 우수하며, 모체와 일체화된 부착강도를 향상시켜 보수 보강 효과를 장기간 유지하는 동시에 단시간에 보수공사를 효과적으로 완료할 수 있어 경제적 이익을 극대화 할 수 있으며, 외부환경(온도, 습도, 계절)의 영향을 받지 않아 융설-융빙제에 대한 내염해성, 내화학성, 표면 박리 저항성, 동결융해 저항성이 우수하며, 해수와 해사로 혼합하여 사용할 수 있으며 수중 시공이 가능하고 영하의 극저온에서도 경화 시간을 조정하여 시공할 수 있으며, 1차 경화 후 강도와 부착 성능이 지속적으로 증가되며 상대 물질의 수축율에 따라 수축율이 변하며 계면이탈현상이 없으며 우수한 중성화 방지효과로 콘크리트 구조물의 획기적인 보수 보강 공법을 제공하고자 하는 기술이다.
본원에서는 특히 하자발생으로 인해 훼손된 단면의 보수 보강 시 방수 방식 고성능 세라믹 모르타르의 혼합 및 타설은 뿜칠장비를 이용하여 일정하게 혼합된 모르타르를 일정하게 설정된 압력으로 분사하여 보수함으로써 보수 보강의 효율을 극대화 시킨 뿜칠적용 보수공법에 관련 기술이다.
철근 콘크리트 구조물은 화학적 부식환경, 알칼리 골재반응, 염해 및 중성화에 의해 콘크리트 내부의 pH가 하락하게 되면 콘크리트 내부의 철근이 부식하게 되고, 철근의 부식은 철근의 팽창으로 이어져 결국 철근콘크리트 구조물에 심각한 손상이 발생 할 수 있으므로, 구조물의 내구성 증진을 위해 단면복구나 표면보호와 같은 보수수단이 요구된다.
특히 동절기 결빙에 의한 교통통행의 원활을 기하기 위해 제설제인 염화나트륨, 염화칼슘을 살포하여 이 제설제에 노출된 콘크리트는 염화물과 동결융해 환경에 직접적으로 노출되어 있어 콘크리트 표면의 일부가 박리(Scaling) 되는 현상과 염화물 이온의 침투로 인한 철근 부식 등을 일으켜 표면손상의 가속화로 내구성이 급격히 저하되고 미관이 불량하게 되며, 구조물 표면의 박리 또는 초기 결함이나 균열의 발생은 열화 요인의 이동을 용이하게 하여 열화의 진행을 촉진시키므로 철근 콘크리트 구조물의 안정성 및 성능 확보를 위해서는 열화 초기에 보수를 실시하여 더 이상 열화의 진행을 억제하고 내구성능을 향상시킬 필요가 발생한다.
따라서 콘크리트의 열화, 강재의 부식, 염화물 등의 화학적 부식 원인에 의해 구조물 단면의 박리나 탈락 등의 열화 인자를 포함하는 콘크리트 부분을 제거한 후 단면을 원래의 성능 및 형태로 복원하기 위해 보수 보강 재료를 충진 하여 보수를 실시하고 있다.
종래기술에서 상기 용도의 보수 보강을 위한 보수재료는 주로 포틀랜드 시멘트계 모르타르나 폴리머 시멘트 모르타르 등을 사용하여 왔는데, 이러한 종래의 보수재는 기존 구조물의 열화를 억제하고 현재 이상의 내구 성능을 향상시키는 것을 목적으로 하여 강도를 높이거나 최초 시공 시 부착 성능을 향상시키는 것에만 초점을 맞춘 것이 대부분이므로 시공 후 얼마 되지 않아 표면이 다시 쉽게 손상되기 때문에 보수 공사를 더 자주 실시해야 하는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 기술로서, 대한민국 등록특허 제10-1710300호는 초속경 라텍스 개질 콘크리트를 이용한 교면 포장 보수공법에 관한 기술이 제시되었는바, 상기 기술에서는 초기강도를 단시간에 발현되도록 하여 교통 통제 기간을 최소화 하고, 기존 포장과의 접합이 우수하며 균열 및 박리가 없는 동시에 장기 강도 및 내구성이 우수하여 보수효과가 장기간 유지될 수 있는 교면 포장 보수공법이 제시되었으나 상기기술에서 제안된 보수공법은 기존에 사용되는 일반적인 교면 보수공법과 큰 차이가 없을뿐 아니라 라텍스 개질 모르타르의 경우도 초기 강도 발현 속도가 빠르지 않아 교통 폐쇄 기간이 단축되지 못하여 장기간 소요되는 문제점이 있었다.
또한 대한민국 등록특허공보 제10-1407360호‘콘크리트 내구성 강화 조성물을 이용한 콘크리트 보강공법’관련 기술에서는 콘크리트 발수제를 사용하여 콘크리트 내구성, 강화 및 콘크리트 단면을 복구하는 기술에 관하여 제시되어 있으나 상기 기술은 발수력의 한계를 보여 현장 적용이 어려울 뿐만 아니라 열 및 자외선 등에 의해 발수제가 분해되므로 장기적인 사용이 어려운 내구성이 떨어지는 문제점이 있고 발수제가 처리된 콘크리트 표면 위에 2차적으로 시멘트계 단면복구제를 사용하여 보수할 경우에는 콘크리트 표면에 가한 친유성층이 형성되므로 부착이 용이하지 않은 문제점를 갖고 있었다.
한편, 종래기술에서 보수 모르타르의 혼합 및 타설 시 인력에 의한 수동혼합 후 타설하는 방식이어서 모르타르 각 성분에 의한 혼합이 균일하지 않아 전체적인 손상 부위의 보수 품질이 균일하지 않다는 문제점이 있어 왔고, 기계적 혼합이 실시되는 경우에도 실제 현장 타설 작업시에는 인력에 의한 타설이 대부분이어서 손상된 균열부위 내부까지 모르타르 각 성분이 도달하지 못하는 경우가 많아서 전체적인 손상 부위의 보수품질이 일정하지 않아서 추가균열 및 탈락의 문제점을 내포하고 있어서 내구성이 저하된다는 문제점이 있어 왔는바 이러한 제반 문제점을 해결할 기술의 필요성이 대두되어 왔다.
기타 관련 선행기술 특허문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-1710300호 및 대한민국 공개특허공보 제10-1407360호 등이 제시되어 있다.
본원은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 기술로써, 본 발명은 콘크리트 구조물의 하자발생 보수, 염해와 중성화방지 및 동결융해 방지용 방수, 방식 고성능 세라믹 모르타르 조성물을 제공하고 이를 이용하여 하자가 발생하거나 열화된 콘크리트 구조물에 대하여 본원에서 새롭게 개시되는 뿜칠 장비를 활용한 보수, 보강 공법을 제공하고자 하는 목적을 갖는다.
본원은 더욱 구체적으로 열화된 콘크리트 구조물의 손상 부위를 보수함에 있어 내구성과 접착 강도를 향상시켜 보수효과를 장기간 유지하는 동시에 단시간에 보수 공사를 안정적으로 완료할 수 있으며 경제성도 우수하고 콘크리트의 중성화 및 동결융해 방지 효과도 탁월하며 특히 수밀성을 강화하여 산성비와 같은 외부 대기 환경에 의한 영향을 최소화할 수 있는 최적 조성의 방수, 방식 고성능 세라믹 모르타르 조성물을 제공하고, 특히 고성능 세라믹 모르타르의 배합 및 타설에 최적화된 뿜칠 장비를 이용하여 균일하게 일정한 압력의 분사조건으로 보수함으로써 미관성을 높이고 단면 복구 효율을 극대화 시킬 수 있는 보수 보강 공법을 제공하고자 하는 목적을 갖는다.
본원에서 상기 과제를 해결하기 위하여 새롭게 개시되는 기술사상은 하자가 발생한 콘크리트 구조물의 보수, 보강을 위한 수단으로서, 방수, 방식 고성능 세라믹 모르타르 조성물의 원료 조성물로 1,400℃ 이상으로 소성시켜 활성도를 낮춘 사소마그네시아(Dead Burned Magnesia) 7~20 중량부, 제1인산칼륨이 13~25 중량부 , 무기결합재 3~7 중량부, 나노실리카 5~10 중량부, 칼슘실리케이트 10~20 중량부, 유동화제 0.5~2 중량부, 분말형 구체방수제 2.5~3.5 중량부, 마이크로 섬유화이버 0.5~2.0 중량부, 실리카샌드 20~45 중량부, 수화반응조절제 2~5 중량부가 포함되어 이루어지는 세라믹 모르타르 조성물을 준비하는 제1단계 공정과, 상기 제1단계 공정에서 얻은 세라믹 모르타르 조성물을 자동믹서기를 이용하여 배합수와 혼합하고 물 배합된 세라믹 모르타르를 20~50 Bar 압력범위로 분사하는 뿜칠 장비를 이용하여 콘크리트 구조물의 하자발생 부위에 분사하는 제2단계 공정을 포함하여 이루어지는 콘크리트 구조물의 보수, 보강 공법을 통하여 상기 목적을 달성할 수 있음을 확인하여 완성된 발명이다.
본원 기술에서 상기 제1단계 공정에서 사용되는 사소마그네시아(Dead Burned Magnesia)는 비표면적 2,560㎠/g, 밀도 3.24g/㎤, 순도 98.5% 이상, 결정의 평균 입경이 200~325mesh 범위 규격을 충족시키는 마그네시아가 사용되는 것이 바람직하고, 제1인산칼륨은 과립형과 분말형이 혼합된 혼합물 100중량부 기준으로 평균입경이 30 mesh 이상이 0~20중량부, 30~60 mesh 범위가 20~70 중량부, 60 mesh 이하가 0~20 중량부로 구성되어 사용되는 것이 바람직하며, 나노실리카는 순도 97% 이상 평균입경 150±10 mesh의 입자크기로 사용되는 것이 바람직하고, 칼슘실리게이트는 침상구조를 갖고 평균입경 200 mesh 이하의 규격으로 사용되고 수화반응조절제는 붕산 또는 붕사 중에서 선택되어 사용되어 적용될 때 최적 조성의 세라믹 모르타르 조성물을 이루며, 본원에서 원하는 염해와 중성화방지 및 동결융해 방지기능을 갖는 방수, 방식기능의 효과를 얻을 수 있다.
본원 기술에서 상기 제2단계 공정은 제1단계 공정에서 만들어진 세라믹 모르타르가 자동믹서기에 배합수와 함께 투입되어 1차 혼합된 후 펌핑장치로 뿜칠장비로 이송된 후 뿜칠장비의 이송펌프 내부에서 회전 이송되며 2차 혼합된 후 뿜칠장비의 분사노즐을 통해 콘크리트 구조물의 하자발생 부위에 분사되도록 적용될 수 있으며, 상기 2차 혼합공정은 이송펌프가 회전하면서 물과 배합된 세라믹 모르타르 조성물을 압축시킨 압력으로 배출호스로 공급시켜 배출호스 끝단에 설치된 뿜칠 건의 분사노즐을 통해 콘크리트 구조물의 하자발생 부위에 분사되도록 적용되는 구성이 바람직하며, 상기 배출호스 끝단과 뿜칠 건 및 분사노즐 까지의 연결라인에 턱이 없이 일자형으로 적용되는 구성이 바람직하고, 이송펌프의 내부압력은 20~50 Bar 범위로 적용되는 구성이 바람직하다.
또한 본원은 하자가 발생한 콘크리트 구조물의 보수, 보강 공정에 세라믹 모르타르의 배합 및 타설용 뿜칠 분사장치를 새롭게 제공하고자 하는바, 공급되는 세라믹 모르타르 원료 및 배합수를 공급받아 믹싱블레이드를 이용하여 혼합하는 자동믹서기가 상부로는 원료를 공급받는 저장호퍼를 갖고 저부로는 분사수단으로 이송하는 이송샤프트로 구성된 스퀴즈 펌핑장치를 갖고, 자동믹서기의 믹싱블레이드와 축결합하여 회전되는 기어드모터와 기어드모터와 연동되는 스퀴즈 펌핑장치를 가지며, 자동믹서기 및 스퀴즈 펌핑장치가 제어판넬과 연동되어 내용물의 이송속도를 조절하는 속도조절장치를 갖고, 스퀴즈 펌핑장치에 의해 이송된 세라믹 모르타르를 분사시키기 위한 배출호스와 뿜칠 건 및 분사노즐을 포함하는 구성을 이루고 콘크리트 구조물의 하자발생 부위에 세라믹 모르타르를 분사하도록 적용되는 구성을 포함하여 이루어지는 세라믹 모르타르의 배합 및 타설용 뿜칠 분사장치가 이용되어 작업의 편의성을 도모하고자 하는 기술사상도 포함한다.
상기 자동믹서기 내부에 설치되는 믹싱블레이드는 중심축의 회전에 따라 회전하는 S형 모양의 길고 짧은 2조의 믹싱블레이드가 설치되는 구성을 이루되, 긴 S형 믹싱블레이드는 아래로 날을 세운 형태를 이루며 아래쪽면과 바깥쪽 벽면에 붙는 모르타르를 제거하는 역할을 수행하고, 짧은 S형 믹싱블레이드는 위쪽으로 세워 중심쪽은 높게 바깥쪽은 낮게 경사지도록 설치되어 중앙으로 몰리는 모르타르가 일정하게 혼합되도록 적용될 수 있으며, 상기 스퀴즈 펌핑장치는 정회전 및 역회전이 가능하도록 적용되는 구성을 포함한다.
이하 본원 기술사상이 구체적으로 구현되는 실시양태는 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용란에서 도면과 함께 상세하게 설명된다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 방수 방식 고성능 세라믹 모르타르 조성물은 외부환경(온도, 습도, 계절)에 영향을 받지 않고 시공할 수 있으며 특히 시공 후 곰팡이, 이끼, 산성비에도 강할 뿐 아니라 해수와 해사를 사용해서 시공할 정도로 염화물에도 전혀 반응하지 않는 내염해성을 제공하는 효과를 갖는다.
또한 본원 기술에 사용되는 방수, 방식 고성능 세라믹 모르타르 조성물은 프라이머 없이도 노후 콘크리트와의 뛰어난 접착성능 및 수밀성, 내염성, 방수성, 내식성, 내화학성, 중성화방지, 항균성, 통기성, 동결융해저항성이 우수하여 기존 콘크리트에 비하여 매우 뛰어난 높은 연성을 유지하는 효과를 갖는다.
또한 본 발명에 따른 방수 방식 고성능 세라믹 모르타르 조성물은 현장의 필요나 조건에 따라 혼화제, 충진제 등을 혼합하여 교면포장, 터널, 고속도로 중앙분리대, 항만, 해안, 호안, 각종수조, 수처리시설, 상하수도시설, 도로측구, 고속도로, 공항바닥, 철도시설, 전력시설, 냉동창고, 식품창고, 주방, 축산시설 등 긴급공사 구조물, 내진성 구조물 및 철근콘크리트 보수 보강에 적용성을 높이는 효과를 갖는다.
특히 본원에서는 고성능 세라믹 모르타르의 혼합 및 타설용 뿜칠장비를 이용하여 균일 혼합된 모르타르를 일정하게 설정된 압력으로 분사하여 보수할 수 있음으로 인해 미관성을 높이고 단면 복구효율을 극대화 시킬 수 있는 보수 보강 공법을 제공하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 콘크리트 구조물의 보수공법 공정도.
도 2는 본원의 방수 방식 고성능 모르타르 조성물을 교반하기 위한 자동믹서기와 뿜칠장비가 결합되어 적용될 수 있는 적용예시도.
도 3은 본원의 뿜칠장비에 적용되어 사용되는 스키즈펌핑장치의 적용예시도.
이하, 본원 기술사상이 적용되어 콘크리트 구조물의 염해와 중성화방지 및 동결융해 방지용 방수, 방식 고성능 세라믹 모르타르 조성물 및 이를 이용한 열화된 콘크리트 구조물 뿜칠 보수 보강 공법을 제시된 도면을 통하여 보다 상세히 기술하기로 한다.
또한 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 기존에 적용된 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 불 필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 상세한 설명은 생략되고 본원 기술의 요지가 부각되도록 설명된다.
도 1은 본 발명의 콘크리트 구조물의 보수공법 공정도를 개략적으로 나타낸 것으로, 본원기술사상의 일 구현예는 콘크리트 구조물의 열화 부위를 치핑하여 이물질을 제거하는 제1단계(S210) 공정과 치핑한 구조물 부위를 고압세척기를 이용하여 세척하는 제2단계(S220)공정과 자동믹서기를 이용하여 세라믹 모르타르와 배합수를 혼합하여 방수,방식 고성능 세라믹 모르타르를 제조하는 제3단계(S230)공정과 물 배합된 방수, 방식 고성능 세라믹 모르타르를 뿜칠장비의 노즐을 통해 콘크리트 구조물의 치핑한 부위에 분사하여 시공하는 제4단계(S240)공정과 뿜칠된 방수 방식 고성능 세라믹 모르타르를 양생하는 제5단계(S250)공정을 포함하여 이루어질 수 있음을 나타낸 것이다.
먼저 제1단계 공정은 훼손된 콘크리트 구조물의 열화된 부분을 치핑하여 손상되지 않은 부분이 나올 때까지 표면 또는 단면을 다듬는 공정으로, 알칼리 골재 반응, 동해, 염해 또는 중성화(탄산화) 등의 노후화 현상으로 발생한 철근 콘크리트 구조의 균열, 탈락, 철근 녹 발생, 박리, 부식 등의 부위를 치핑 작업을 통하여 제거하는 작업공정이고, 다음 제2단계 공정은 상기 제1단계 공정이 이루어진 부분에 세척수를 분사하여 열화된 부분을 깨끗하게 청소하는 공정으로 이때 전동 해머 또는 수공구 등을 이용할 수 있고 고압세척기를 사용하여 제2단계 공정이 수행될 수 있는바, 상기의 제1단계 및 제2단계 공정은 타 기술에서도 적용되는 부분이라 할 수 있다.
본원 기술은 제3단계 공정의 적용에서부터 특징부를 갖는바, 상기 제2단계 공정을 통하여 표면 처리된 콘크리트 구조물에 자동믹서기를 이용하여 방수 방식 고성능 세라믹 모르타와 배합수를 혼합하여 고성능 세라믹 모르타르를 제조하는 공정으로, 이 때 본 발명에 사용되는 상기 방수 방식 고성능 세라믹 모르타르 조성물은 1,400℃ 이상으로 소성시켜 활성도를 낮춘 사소마그네시아(Dead Burned Magnesia) 7~20 중량부, 제1인산칼륨이 13~25 중량부, 무기질 바인더 함량이 20~45 중량부, 무기결합재 3~7 중량부, 나노실리카 5~10 중량부, 칼슘실리케이트 10~20 중량부, 유동화제 0.5~2 중량부, 분말형 구체방수제는 2.5~3.5 중량부, 마이크로 섬유화이버는 0.5~2.0 중량부, 실리카샌드 20~45 중량부, 수화반응조절제 2~5 중량부를 이루는 조성으로 고성능 세라믹 모르타르 조성물을 이루고, 상기 고성능 세라믹 모르타르 조성물이 자동믹서기에 투입되고 공정배합수가 10~17 중량부 비율로 혼합되어 뿜칠 장비로 보내지는 구성으로 적용될 수 있다.
본원에서 사용되는 산화마그네슘(MgO)과 제1인산칼륨(MKP)은 일종의 마그네시아 인산염 복합체(MPC)로써 산화마그네슘 Ceramics이 사용되는 이유는 적절한 용해도 때문이라 할 수 있는데 산화마그네슘의 용해도는 Calcium Oxide와 같이 과도하게 높지 않으며, Silica Oxide 또는 Iron Oxide와 같이 너무 낮지도 않으며 물에서 산화마그네슘을 용해시킬 때 너무 많은 열을 발생 시키지 않아 세라믹을 형성하기 좋은 조건을 제공하기 때문이다.
또한 산화마그네슘은 인산염 복합체에 포함된 오산화인(P2O5)과 반응하는데 오산화인(P2O5)은 수경성 물질로 급속한 경화가 진행 되게 하며 작업 가능 시간이 짧아 실질적으로 작업효율을 떨어트리는 요인이되는데 이의 단점을 보완하기 위해 마그네시아 인산염 복합체(MPC)에 주로 이용되는 제1인산암모늄의 P2O5 함유량은 62%로 높은 편이고 제1인산칼륨의 P2O5 함유량은 52%로 산화마그네슘과의 결합물질 중 가장 낮게 나타나므로 산화마그네슘(MgO) 7~20 중량부와 제1인산칼륨(MKP) 13~25 중량부가 혼합되어 만들어지는 조성으로 마그네시아 인산염 복합체(MPC) 무기질 바인더로 적용되는 구성이 바람직하다.
또한 마그네시아 인산염 복합체(MPC)를 형성함에 있어 인산염의 용해도도 중요하게 작용을 하는데 낮은 용해도 일수록 조기 수화반응 비율과 반응열을 줄여주므로 보수재료로의 활용 시 현장에서 작업가능 시간을 확보하기 용이해지는데 상기 마그네시아와 제1인산칼륨과의 반응식은 다음과 같다.
MgO + KH2PO4 + 5H2O → MgKPO4-6H2O
본원의 고성능 세라믹 모르타르 조성물에서 산화마그네슘(MgO)은 1,400℃ 이상에서 소성시켜 활성도를 낮춘 사소마그네시아(Dead Burned Magnesia)로 비표면적 2,560㎠/g 및 밀도 3.24g/㎤, 순도 98.5% 이상, 결정의 평균 입경이 200~325mesh 범위인 것으로 사용될 때 최적의 효과를 나타내는바, 상기 사소마그네시아는 고성능 세라믹 모르타르 조성물의 강도와 경화시간을 조절하는 역할을 하게되며 사소마그네시아의 함량이 7 중량부 미만이면 강도가 약해지며 경화 시간이 지연되고, 상기 사소마그네시아의 함량이 20 중량부를 초과하면 경화시간이 너무 빨라 시공이 어렵게 되므로 산화마그네슘(MgO)은 7~20 중량부 범위로 사용된다.
또한, 상기 제1인산칼륨은 산화마그네슘과 반응하여 접착성을 높혀주고 제품의 성형이 가능하도록 하는 역할을 하며 원료의 화학적 반응을 일으키도록 하는 촉매 역할을 하게되는바, 제1인산칼륨의 함량이 13 중량부 미만이면 접착성이 저하되고 경화되는 초결시간과 종결시간이 지연되며, 상기 제1인산칼륨의 함량이 25 중량부를 초과하면 제품의 성형이 너무 빨라 작업성이 저하되며 단가 상승으로 인하여 경제적이지 못한 문제점이 있다.
이때 제1인산칼륨(MKP)은 과립형과 분말형으로 혼합되어진 혼합물로 100중량부에 대해 평균입경이 30Mesh 이상이 0~20중량부, 30~60Mesh 사이가 20~80 중량부, 60Mesh 이하가 0~20 중량부로 혼합된 것을 사용하는데 이는 30Mesh 이하의 입자는 배합수와 용해도가 빨라 산화마그네슘과 반응하여 초기강도와 접착력을 높혀주고, 30Mesh 이상의 입자는 산화마그네슘과 서서히 반응하면서 장기강도 증진에 도움을 준다.
또한 본원 고성능 세라믹 모르타르 조성물에서 무기결합재는 실리카흄과 메타카올린 혼합물을 사용하되, 70 : 30 ~ 30 : 70의 중량비로 혼합된 혼합물이 사용될수 있는바, 실리카흄은 마그네시아 등 광물질 입자와 실리카샌드 사이의 간극을 충전시켜 경화체가 치밀한 조직을 만들게 해주고, 잔골재와의 부착력을 증대시켜 초속경 고강도 발현이 가능하게 해주며, 투수성이나 흡수성을 감소시켜 중성화, 염해, 동결융해 등에 대한 저항성을 증대시켜 내구성이 우수한 제품을 만들어 주며, 메타카올린은 수밀성 및 마모저항성을 향상시키고 시공 시 작업성을 증가시켜주는역할을 하게되며, 상기 무기결합재의 함량이 3 중량부 미만이면 초기강도, 내구성, 수밀성 및 마모저항성이 저하되고, 상기 무기결합재의 함량이 7 중량부를 초과하면 급결, 빠른 유동성 및 작업성이 결여되기 때문에 무기결합재는 3~7 중량부 범위로 사용되는 것이 바람직하다.
본원 고성능 세라믹 모르타르 조성물에서 나노실리카는 특별히 제한되지 않으나 실리카 순도 97% 이상, 150Mesh 전후의 입자크기를 갖는 것으로, 나노실리카를 첨가하게 되면 M-S-H(마그네슘 실리케이트 하이드레이트)겔이 생성되면서 세라믹 조성물의 내동해성을 향상시키고, 내산성을 우수하게 하며, 압축강도를 향상시키는 작용을 한다.
또한 상기 나노실리카의 함량이 5 중량부 미만이면 나노실리카의 첨가에 의한 내부 M-S-H 겔의 생성이 어렵고, 나노실리카의 함량이 10 중량부를 초과하면 주 결정상인 스트루바이트의 생성을 저해하기 때문에 결합력이 약해지므로 나노실리카는 5 ~ 10 중량부 범위내에서 사용된다.
본원 고성능 세라믹 모르타르 조성물에서 칼슘실리게이트는 침상구조를 가진 높은 침상도의 제품으로 평균입경 200Mesh 이하의 분말이며 수화열 반응의 온도차이로 발생되는 팽창 및 수축으로 인한 미세균열 발생을 줄여줄 뿐만 아니라 점성을 증가시켜 배합수가 골고루 분포되도록 하는 역할을 하게 되며 칼슘실리게이트의 함량이 10 중량부 미만이면 균열억제가 효과적으로 이루어지지 않고, 20 중량부를 초과하면 비빔이 어려워지고 제조단가 증대로 인해 경제성이 떨어지는 문제점이 발생하므로 칼슘실리게이트는 10~20 중량부 범위로 사용된다.
본원 조성물 중 유동화제로는 통상의 리그닌 설페이트, 리그노 술폰산염, 음이온계면활성제, 폴리카르복실산 계열의 감수제, 혹은 제분산성 폴리아크릴 수지 중 단독 혹은 2가지 이상 조합하여 사용할 수 있으며 이들 유동화제는 본 발명의 세라믹 모르타르 조성물의 배합수량을 감소시킴과 동시에 유동성을 향상시켜 재료분리나 블리딩 없이 작업성과 표면 마감성을 향상시키는 역할의 소재로서, 상기 유동화제의 함량이 0.5 중량부 미만이면 작업성과 표면마감성의 효과가 떨어지고, 2 중량부를 초과하면 골재분리와 초기반응 응결속도를 지연시키기 때문에 0.5 ~ 2 중량부 범위로 사용되는 것이 바람직하다.
본원 세라믹 모르타르 조성물에는 작업성과 배합물 안정성 측면에서 분산제 및 소포제가 추가로 사용되는 것이 바람직한바, 분말형 구체방수제로 고성장유기화학 방수재 KRYSTOL-KIM(Krystol Internal Membrane)은 수밀콘크리트를 만들기 위한 분말형 방수재로서 수압이나 화학적 침식으로부터 콘크리트 구조물을 보호하고 균열발생으로 인한 누수시 Krystol의 작용으로 누수를 차단하는 자가치유능력을 보유한 영구적인 방수 방식 고성장형 유기화학 방수혼화제(Organic Concrete Admixture)가 사용될 수 있으며, KRYSTOL-KIM은 투수율 감소, 염화물침투방지, 알칼리골재반응 방지, 동결융해방지, 중성화방지 효과로 내구성 향상과 완벽한 방수성능을 발휘하도록 도우며 분말형 구체방수제의 함량이 2.5 중량부 미만이면 방수 방식 기능이 떨어지고, 3.5 중량부를 초과하면 제조단가 증가로 경제성이 떨어지는 문제점이 있으므로 구체방수제는 2.5~3.5 중량부 범위로 사용되는 것이 바람직하다.
본원 세라믹 모르타르 조성물 중 실리카샌드(Silca sand)는 강모래 또는 규암(quartzite) 및 백운암(Dolomite)이 주성분으로 이루어진 광물 또는 암석류로서 세라믹 모르타르 조성물의 충진재 역할을 하도록 실리카샌드의 입도는 0.2mm ~ 1.2mm인 것을 혼합하여 사용하는 것이 뿜칠장비 노즐이 막히지 않고 분사가 잘 되며 접착력이 좋은 세라믹 모르타르를 제조하기에 바람직하며 실리카샌드 함량이 20 중량부 미만이면 초결 및 종결 압축강도가 저하되고, 45 중량부를 초과하면 바인더 성분비가 낮아져 높은 강도를 발현할 수 없는 문제가 있으므로 20~45 중량부 범위로 사용되는 것이 바람직하다.
본원 세라믹 모르타르 조성물 중 수화반응 조절제는 붕산(boric acid) 또는 붕사(borax)를 함께 사용하거나 단독으로 사용할 수 있으며 상기 수화반응 조절제는 고성능 세라믹 모르타르 조성물의 경화 양생 시간을 조절해 주고 수화열을 안정시켜주는 역할을 하는 것으로 무더운 날씨 혹은 대단위 공사를 할 경우 수화반응 조절제를 사용하여 고성능 세라믹 모르타르 조성물의 경화 또는 양생시간, 수화열을 지연시켜 공사의 작업성을 조절할 수 있으며 수화반응 조절제의 함량이 0.5 중량부 미만이면 경화시간이 너무 빨라 작업성이 저하되고, 상기 수화반응 조절제의 함량이 2 중량부를 초과하면 경화시간이 너무 길어 초기 압축강도에 영향을 주어 모르타르 성형 품질을 저하시키므로 0.5 ~ 2.0 중량부 범위로 사용되는 것이 바람직하다.
따라서 본원은 상기 각각의 원료가 본원 배합비율로 적용될 때 최적의 콘크리트 구조물의 하자발생 보수, 보강공정에 적용되어 염해와 중성화 방지기능 및 동결융해 방지기능, 방수, 방식 등의 기능을 충족시키는 고성능 세라믹 모르타르 조성물로 제공될 수 있다.
도 2는 본 발명의 보수공법에 사용되는 방수 방식 고성능 모르타르 조성물을 교반하기 위한 세라믹 모르타르의 배합 및 타설용 뿜칠 분사장치(100)가 개별적으로는 자동믹서기(20), 배합원료저장조(30), 스퀴즈펌핑장치(40), 컴프레서(50), 뿜칠건(60)이 바퀴(71)를 갖는 이동수단(70)에 올려져 결합되어 하나의 세라믹 모르타르의 배합 및 타설용 뿜칠 분사장치(100)로 적용될 수 있는 적용예를 나타낸 예시도로서, 먼저 자동믹서기(20)는 자동믹서기는 계량된 세라믹 모르타르 및 배합수가 투입된 후 믹싱블레이드가 회전하면서 균일하게 1차 혼합시키는 강세식 교반 장치로써. 자동믹서기의 내부에 장치된 믹싱샤프트의 교반을 위한 회전 구동력은 자동믹서기 하부에 설치된 감속모터와 축결합되어 연동되어 회전하게 되는바, 상부로 원료공급호퍼(21)를 갖고 외부의 모터(22)에 연동되어 회전되는 믹싱블레이드(23)를 가지며 믹싱블레이드(23)의 회전속도를 조절하기 위한 속도조절기(24) 및 배출구(25)를 갖는 구성을 이루고 상기 제3단계(S230)공정에서 만들어진 공급되는 세라믹 모르타르 원료 조성물(10)과 배합수(11)를 자동믹서기(20)의 원료공급호퍼(21)로 공급받아 믹싱블레이드(23)를 이용하여 혼합하고 혼합된 혼합물은 배출구(25)를 경유하여 배합원료저장조(30)로 공급시키게 된다.
본원에서 자동믹서기의 회전속도는 60~120 RPM 사이로 적용될 수 있는바, 종래의 믹서기는 저속으로만 믹싱이 가능하기 때문에 모르타르의 혼합 시간이 오래 걸리고, 충분한 혼합이 이루어지지 않아서 강도 및 내구성이 저하되는 문제가 종종 제기되었는바, 본원에서 저속에서 고속까지 믹싱 속도조절과 정회전 역회전이 가능하도록 하고, 믹싱시간을 줄이기 위하여 고속으로 믹싱이 가능하게 하여서 믹싱시간을 줄일 수 있도록 적용하고자 하였으며, 또한 자동믹서기(20) 내부에 세라믹 모르타르 원료 조성물(10)과 배합수(11)가 투입될 때 배합수가 많으면 강도 및 내구성이 저하되므로 계량된 배합수는 시공 후 강도 및 내구성이 저하되지 않도록 분사 가능한 유동성이 확보될 정도이면 충분하므로 자동믹서기(20) 내부에서 물 배합된 세라믹 모르타르를 얻는 공정은 분말 상태의 세라믹 모르타르 100 중량부와 배합수 15±5 중량부로 배합하면 원하는 강도와 내구성 그리고 분사시의 유동성을 확보할 수 있다.
또한 본원 자동믹서기(20) 내부에 설치되는 믹싱블레이드(23)는 중심축(22a)의 회전에 따라 회전하는 S형 모양의 길고 짧은 2조의 믹싱블레이드가 설치되는 구성을 이루는데, 긴 S형 믹싱블레이드(23a)는 아래로 날을 세운 형태를 이루며 아래쪽면과 바깥쪽 벽면에 붙는 모르타르를 제거하는 역할을 수행하고, 짧은 S형 믹싱블레이드(23b)는 위쪽으로 세워 중심쪽은 높게 바깥쪽은 낮게 경사지도록 설치되어 중앙으로 몰리는 모르타르가 일정하게 혼합되도록 사용되도록 적용될 수 있음을 나타낸 것으로, 이는 자동믹서기에서 교반이 과도하게 이루어져서 골재 분리현상이 일어나거나 교반이 부족해서 세라믹 모르타르가 일정하게 혼합되지 않을 수 있는데 본원에서는 상기와 같이 S형 모양의 길고 짧은 2조의 믹싱블레이드로 구분 설치되어 세라믹 모르타르와 배합수가 일정하게 교반되면서 재료 분리현상 없이 양질의 물 배합된 방수 방식 세라믹 모르타르를 얻도록 적용되 수 있으며, 자동믹서기(20)에서 배합된 원료는 배출구(25)를 통하여 배합원료저장조(30)로 보내지고 배합원료저장조(30)는 이송모터(32)에 연동된 이송스크류(31)가 압송호스(33)를 통하여 균일하게 배합된 원료를 스퀴즈펌핑장치(40)로 이송시키는 기능을 담당하도록 적용된다.
상기 스퀴즈펌핑장치(40)는 도 3에서 상세 도면이 제시되는 내용과 같이 바와 모르타르 혼합조성물을 고압으로 짜내며 뿜칠 건(60)으로 보내주는 기능을 하는 것으로, 스퀴즈펌핑장치(40)는 외곽고정 반원프레임 내부에 프렉시블 재질의 인터프렉스호스(42)가 내장되는 구성을 이루고 모터(44)의 중심축(44a) 및 샤프트(44b)와 연동되어 회전되는 프레스롤러(45) 가 화살표 방향으로 회전할 때 스퀴즈펌핑장치(40)의 유입부(41)로 들어온 혼합원료를 프레스롤러(45)가 회전되면서 인터프렉스호스(42)의 외연을 압박하여 짜내는 형태로 배출구(42) 쪽으로 밀어서 결과적으로 뿜칠건(60)으로 보내주는 기능을 하게 되며, 뿜칠건(60)은 후면으로 에어컴프레서(50)에서 고압의 압축공기를 불어주고 뿜칠건(60)의 측면으로는 스퀴즈펌핑장치(40)에서 고압으로 밀어 보내주는 원료를 분사노즐(61)을 통하여 콘크리트 구조물의 하자발생 부위나 열화된 콘크리트의 보수 대상면에 설정된 고 압력으로 치밀하게 도포할 수 있게 적용될 수 있음을 나타낸 것이다.
도 3에 제시되는 스퀴즈펌핑장치(40)는 특수하게 제작된 인터프렉스호스(42)는 프렉시블 재질로 복원력을 갖도록 제공되어 외곽이 고정된 반원프레임(47) 안쪽에 장착하여 압축 프레스롤러(45)의 회전에 의한 압착 및 호스의 복원력을 이용한 흡입 및 압착이송 과정으로 펌핑하는 장치로서 기존의 호스펌프 형태와 다르게 프레스롤러(45)가 더블롤러 형태를 이루고 인터프렉스호스(42)의 양쪽 측면에 위치되도록 하여 호스 내부의 내용물을 짜내는 방식으로 적용되는 것으로, 인터프렉스호스(42) 내부에 모르타르의 걸림 현상이 없고 강력한 흡입력과 토출력을 동시에 충족하게 되며, 제어판넬(46)의 제어에 의해 이송속도조절이 자유롭고 정회전 및 역회전이 가능하며 호스내부의 잔량까지 펑핑이 가능하도록 적용되며, 이때 스퀴즈펌핑장치(40)에 설치된 맥동기(49)가 압력을 조절하여 일정한 압력으로 제조된 세라믹 모르타르를 이송호스(48)로 강하게 밀어내는 것으로, 이때 이송압력이 20~50Bar로 조절되면서 세라믹 모르타르 조성물을 이송호스(48)로 밀어내고, 이송호스 끝단에 설치된 뿜칠건(60)과 분사노즐(61)을 통과한 세라믹 모르타르 조성물이 보수면에 고압으로 분사되며 타설될 수 있도록 적용되며, 이 때 이송호스(48) 끝단과 뿜칠 건(60) 그리고 분사노즐(61)까지 이어지는 연결과정에서 조금의 턱이 없이 매끈하게 일자형이 되도록 하는 것이 중요한데 이는 1.2mm 정도 굵은 규사가 혼합된 세라믹 모르타르를 분사할 경우 호스 끝단과 뿜칠 건 그리고 노즐 사이에 약간의 턱이 있을 경우 미세한 규사입자가 걸려서 분사되지 않는 경우를 대비하여 이음매를 일자 형태로 매끈하게 연결해 주도록 적용되는 구성이 바람직하다.
본원 기술에 적용되는 제어판넬(46)에는 자동믹서기(20) 내에 설치된 믹싱블레이드(23)의 회전속도를 조절할 수 있는 속도조절기(24)가 부착되어 있어서 자동믹서기 내의 유동성에 따라 자동믹서기의 속도를 조절하게 되며 이때 자동믹서기 내 믹싱블레이드(23)의 회전속도는 그 하부에 장치된 감속모터의 회전수에 따라 조절될 수 있음은 당연하며, 또한 제어판넬(46)에는 맥동기(49)의 속도조절장치(46a)도 부착되어 있어서 압력 및 속도조절 뿐 아니라 ON/OFF 기능이 부착되어 정회전 및 역회전이 가능하게 하여 작업 시 작업공정 중 정상조건이 아닌 경우 아람이 작동되어 긴급 상황이 발생하였을 때 즉시 대응할 수 있도록 적용될 수 있음은 당연하다 할 것이다.
이하에서는 본원 기술사상이 적용되어 세라믹 모르타르 조성물을 얻은 제조예의 실시양태를 실시예 1,2,3으로 결합재 + 충진재 + 무기결합재 + 혼화재 + 실리카샌드를 이용하여 100 중량%를 이루어 적용될 수 있는 구성을 표 1에 나타내었고, 표 2에서는 상기 표 1의 조성으로 제공되는 세라믹 모르타르 조성물이 본원의 도 2에 제시되는 뿜칠 장치를 이용하여 현장에 적용한 결과를 분석하고, 현재 현장에서 적용하고 있는 KS F 4042 기준을 바탕으로 하여 압축강도, 휨강도, 부착강도, 투수량, 물흡수계수, 내산성, 중성화저항성, 염소이온확산계수 등의 측정한 결과를 나타낸 것이다.
본원은 하자가 발생한 콘크리트 구조물의 보수, 보강 공법을 제공하기 위한 기술로, 표 1과 같이 제시되는 조성비율로 1,400℃ 이상으로 소성시켜 활성도를 낮춘 사소마그네시아(Dead Burned Magnesia) 7~20 중량부 범위로 사용되고, 제1인산칼륨이 13~25 중량부 범위로 사용되며, 무기결합재 3~7 중량부 범위로 사용되고, 나노실리카 5~10 중량부, 칼슘실리케이트 10~20 중량부, 유동화제 0.5~2 중량부, 분말형 구체방수제 1.5~2.5 중량부, [마이크로 섬유화이버 0.5~2.0 중량부], 실리카샌드 20~45 중량부, 수화반응조절제 0.5~2 중량부가 포함되어 이루어지는 세라믹 모르타르 조성물을 준비하는 제1단계 공정이 표 1의 조성비율로로 제공되는 실시예를 나타낸 것이고, 상기 제1단계 공정에서 얻은 세라믹 모르타르 조성물을 자동믹서기를 이용하여 배합할 때 세라믹 모르타르 조성물 100 중량부에 공정수를 10~15중량부 비율로 자동믹서기에 넣고 혼합하고 물 배합된 세라믹 모르타르를 20~50 Bar 압력범위로 분사하는 뿜칠 장비를 이용하여 콘크리트 구조물의 하자발생 부위에 분사하는 제2단계 공정을 실시 후 콘크리트 구조물의 보수, 보강효과를 확인하기 위한 실험결과를 표 2에 나타낸 것이다.
구성성분 제조원 함량(wt%)
실시 예 1 실시 예 2 실시 예 3
결합재 MgO 국산 13 15 17
MKP 중국산 17 20 19
충진재 칼슘실리케이트 중국산 10 10 10
나노실리카 국산 6 5 7
무기결합재 실리카흄 러시아산 3 2 1
메타카올린 중국산 1 1 2
혼화재 유동화제 국산 0.5 0.5 0.5
구체방수제 국산 1.5 1.5 1.5
수화반응조절제 터키산 0.5 0.5 0.5
실리카샌드 6호사 국산 25.5 24.5 22.5
7호사 국산 22 20 19
합 계 - - 100
시험항목 세라믹 모르타르
실시 예 1 실시 예 2 실시 예3 기준
(KS F 4042)
압축강도(N/㎟), 1시간 18.7 21.2 14.6
2시간 22.1 26.3 28.0
24시간 33.2 38.5 43.3 20.0 이상
휨강도(N/㎟), 28일 5.1 6.1 6.7 6.0 이상
부착강도(N/㎟), 28일 1.86 2.3 2.70 1.0 이상
물흡수계수 0.03 0.02 0.02 0.5 이하
내산성(N/㎟) 38.0 42.2 47.3 20.0 이상
중성화저항성(mm) 1.0 0.08 0.05 2.0 이하
염소이온확산계수
180일 침지
NT Build 443T		 2.1×10-12(㎡/sec 1.9×10-12(㎡/sec 1.5×10-12(㎡/sec
표 2의 실험결과에서는 본원의 실시예 1,2,3에서 제시된 각각의 세라믹 모르타르 조성물의 물성치가 사소마그네시아와 제1인산칼륨의 함량에 따라서 압축강도 및 휨강도, 부착강도가 서로 다르게 달라지는 차이점을 확인할 수 있으며, 사소마그네시아와 제1인산칼륨의 함량이 높아지면 초기강도가 다소 증가하는 것을 알 수 있다. 특히 방수성과 내구성을 입증하는 물 흡수계수와 중성화저항성은 KS F 4042 기준에서 제시한 0.5(kg/㎡h0.5) 이하보다 100%이하 낮은 것을 알 수 있다. 내산성 시험에서는 실시 예 모두 20.0 이상으로서 기준을 만족하는 것은 물론이고, 산성에 대한 저항성이 우수한 것으로 나타났으며, 특히 염소이온침투 저항성은 염소이온 확산계수로 평가 되는데 염소이온 확산계수가 작을수록 염소이온 침투 저항성이 우수한 것을 나타내는 것으로 마그네시아와 제1인산칼륨의 함량이 높을수록 염소이온 침투저항성은 매우 우수한 것으로 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
상기 표 1의 혼합조성에 결합강도를 더욱 높이기 원할 때 마이크로 섬유화이버가 0.5~2.0 중량부 비율로 추가되어 사용될 수 있는바, 마이크로 섬유화이버는 PVA(Polyvinyl alcohol)섬유로 기존의 합성섬유들은 석유화학에서 개발, 생산된 제품이나 PVA섬유는 산소, 탄소, 수소분자에서 얻어지는 폴리비닐알콜을 원료로 하고 있으며, 섬유자체에 수산기(OH)를 가지고 있어 친수성 섬유로 일컬어지며, 따라서 본원 세라믹 모르타르와의 우수한 친화력을 가지고 있어 부착성 및 분산성이 뛰어나며 또한 섬유자체의 높은 인장력과 뛰어난 탄성계수, 낮은 신장율, 내산성, 내알카리 저항성이 우수하도록 섬유화이버가 0.5~2.0 중량부 범위로 추가 사용될 수 있다.
상기의 표 1 및 표 2에 제시되는 실시예 1,2,3은 본 발명자가 개발과정에서 수많은 시행오차를 겪는 과정 중에 비교적 양호한 결과치를 나타내는 결과를 실시 예로 제시한 것으로 본 발명을 제한하려는 것이 아님은 자명하며 본원에 제시된 실시양태나 본원에서 제시되는 도면형태는 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련자라면 당업계에서 기존에 사용되는 장비나 설비가 추가되어 얼마든지 다양한 변화나 변경 이 추가되어 적용될 수 있음은 당연할 것이며, 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 기재된 본원 발명의 기술구성이 적용되어 창출될 수 있는 균등물까지 보호되어야 할 것이다.
10 : 원료 조성물 11 : 배합수
20 : 자동믹서기 21 : 원료공급호퍼
22 : 모터 23 : 믹싱블레이드
24 : 속도조절기 25 : 배출구
30 : 배합원료저장조 31 : 이송스크류
32 : 이송모터 33 : 압송호스
40 : 스퀴즈펌핑장치 41 : 입구
42 : 배출구 43 : 인터프렉스호스
44 : 모터 45 : 프레스롤러
46 : 제어판넬 47 : 반원프레임
48 : 이송호스 49 : 맥동기
50 : 에어컴프레서 60 : 뿜칠건
61 : 분사노즐 70 : 이동수단
100 : 세라믹 모르타르의 배합 및 타설용 뿜칠 분사장치

Claims (13)

  1. 하자가 발생한 콘크리트 구조물의 보수, 보강 공법에 있어서,
    세라믹 모르타르 조성물로 산화마그네슘(MgO)과 제1인산칼륨(MKP)을 이용하여 마그네시아 인산염 복합체(MPC)를 형성하되, 산화마그네슘(MgO)은 1,400℃ 이상으로 소성시켜 활성도를 낮추고 비표면적 2,560㎠/g, 밀도 3.24g/㎤, 순도 98.5% 이상이며, 결정의 평균 입경이 200~325mesh 의 규격을 충족시키는 사소마그네시아(Dead Burned Magnesia)가 7~20 중량부로 사용되고 상기 산화마그네슘과 반응하여 접착성을 높이고 제품성형이 가능하도록 역할을 하며 MgO + KH2PO4 + 5H2O → MgKPO4·6H2O의 화학적 반응을 일으키는 제1인산칼륨이 13~25 중량부가 사용되어 마그네시아 인산염 복합체(MPC)를 형성하고,
    실리카흄과 메타카올린이 70 : 30 ~ 30 : 70의 중량비율로 혼합된 무기결합재 3~7 중량부와 평균입경 150±10 mesh 입자크기의 나노실리카 5~10 중량부와 침상구조를 이루고 평균입경 200 mesh 이하 입자크기의 칼슘실리케이트 10~20 중량부에 유동화제 0.5~2 중량부, 분말형 구체방수제 2.5~3.5 중량부, 마이크로 섬유화이버 0.5~2.0 중량부, 실리카샌드 20~45 중량부, 수화반응조절제 2~5 중량부가 포함되어 이루어지는 세라믹 모르타르 조성물을 준비하는 제1단계 공정과,
    상기 제1단계 공정에서 얻은 세라믹 모르타르 조성물을 자동믹서기를 이용하여 배합수와 혼합하고 물 배합된 세라믹 모르타르를 20~50 Bar 압력범위로 분사하는 뿜칠 장비를 이용하여 콘크리트 구조물의 하자발생 부위에 분사하는 제2단계 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수, 보강공법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1단계 공정에서 사용되는 제1인산칼륨은 과립형과 분말형이 혼합된 혼합물 100중량부 기준으로 평균입경이 30 mesh 이상이 0~20중량부, 30~60 mesh 범위가 20~70 중량부, 60 mesh 이하가 0~20 중량부로 구성되어 사용되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수, 보강 공법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2단계 공정은 제1단계 공정에서 만들어진 세라믹 모르타르가 자동믹서기에 배합수와 함께 투입되어 1차 혼합된 후 뿜칠장비로 이송되고 뿜칠장비의 이송펌프 내부에서 회전 이송되며 2차 혼합된 후 뿜칠장비의 분사노즐을 통해 콘크리트 구조물의 하자발생 부위에 분사되도록 적용되는 구성을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수, 보강 공법.
  8. 제7항에 있어서
    상기 2차 혼합공정은 이송펌프가 회전하면서 물과 배합된 세라믹 모르타르 조성물을 압축시킨 압력으로 배출호스로 공급시켜 배출호스 끝단에 설치된 뿜칠 건의 분사노즐을 통해 콘크리트 구조물의 하자발생 부위에 분사되도록 적용되는 구성을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수, 보강 공법.
  9. 제8항에 있어서
    상기 배출호스 끝단과 뿜칠 건 및 분사노즐 까지의 연결라인에 턱이 없이 일자형으로 적용되는 구성을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수, 보강 공법.
  10. 삭제
  11. 제1항의 세라믹 모르타르 조성물을 이용하여 하자가 발생한 콘크리트 구조물의 보수, 보강 공법에 적용하기 위한 뿜칠 분사장치에 있어서,
    공급되는 세라믹 모르타르 원료 및 배합수를 공급받아 믹싱블레이드를 이용하여 혼합하는 자동믹서기가 상부로는 원료를 공급받는 저장호퍼를 갖고 저부로는 분사수단으로 이송하는 이송샤프트로 구성된 스퀴즈 펌핑장치를 갖고,
    상기 자동믹서기의 믹싱블레이드와 축결합하여 회전되는 기어드모터와 기어드모터와 연동되는 스퀴즈 펌핑장치를 가지며,
    상기 자동믹서기 및 스퀴즈 펌핑장치가 제어판넬과 연동되어 내용물의 이송속도를 조절하는 속도조절장치를 갖고,
    상기 자동믹서기 내부에 설치되는 믹싱블레이드는 중심축의 회전에 따라 회전하는 S형 모양의 길고 짧은 2조의 믹싱블레이드가 설치되는 구성을 이루되, 긴 S형 믹싱블레이드는 아래로 날을 세운 형태를 이루며 아래쪽면과 바깥쪽 벽면에 붙는 모르타르를 제거하는 역할을 수행하고, 짧은 S형 믹싱블레이드는 위쪽으로 세워 중심쪽은 높게 바깥쪽은 낮게 경사지도록 설치되어 중앙으로 몰리는 모르타르가 일정하게 혼합되도록 기능하며,
    상기 스퀴즈 펌핑장치에 의해 이송된 세라믹 모르타르를 분사시키기 위한 배출호스와 뿜칠 건 및 분사노즐을 포함하는 구성을 이루고 콘크리트 구조물의 하자발생부위에 세라믹 모르타르를 분사하도록 적용되는 구성을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 세라믹 모르타르의 배합 및 타설용 뿜칠 분사장치.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서
    상기 스퀴즈 펌핑장치는 정회전 및 역회전이 가능하도록 적용되는 것을 특징으로 하는 세라믹 모르타르의 배합 및 타설용 뿜칠 분사장치.

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