KR102002354B1 - 친환경 고화제 조성물 및 그 조성물과 앵커를 이용한 지반 보수보강공법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고로슬래그 100중량부 기준으로, 황토 3 내지 20중량부; 소석회 5 내지 15중량부; 메틸메타아크릴레이트 5 내지 30중량부; 칼슘설포알루미네이트 5 내지 30중량부; 섬유 3 내지 20중량부; 분산제 1 내지 10중량부; 지연제 0.1 내지 5중량부; 계면활성제 0.1 내지 3중량부; 숯가루 5 내지 20중량부; 및 고성능 감수제 0.01 내지 5중량부를 포함하는 친환경 고화제 조성물 및 그 조성물과 앵커를 이용한 지반 보수보강공법을 제공한다.
본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 초기 강도 확보가 가능한 동시에, 압축강도를 발현하고, 유동성 증가에 의한 시공성 향상 및 6가크롬 등의 유해 물질 용출이 적은 효과가 있다.
본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 초기 강도 확보가 가능한 동시에, 압축강도를 발현하고, 유동성 증가에 의한 시공성 향상 및 6가크롬 등의 유해 물질 용출이 적은 효과가 있다.
Description
본 발명은 친환경 고화제 조성물 및 그 조성물과 앵커를 이용한 지반 보수보강공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 아파트 공사장, 항만공사, 매립지, 건설용 임기도로, 도로의 사면, 콘크리트 구조물 등의 단부 등을 보강하기 위한 친환경 고화제 조성물 및 그 조성물과 앵커를 이용한 지반 보수보강공법에 관한 것이다.
일반적으로 아파트 공사장, 항만공사, 매립지, 건설용 임기도로, 도로의 사면, 콘크리트 구조물 등의 단부 등은 시간이 경과할수록 외적인 요인이나 자체의 물성변형으로 인해 균열, 부식, 박리 및 이들로 인한 철근부위 노출, 백화, 처짐 현상 등이 발생되고 있는데, 특히 이렇게 진행되는 균열 부위 등은 붕괴와 같은 최악의 사태를 초래할 우려가 있기 때문에 사전에 보수보강작업을 하고 있음은 주지의 사실이다.
이러한 콘크리트 구조물의 보강은 내력 저하를 회복시키는 것과 사용목적에 적합하도록 구조 내력을 증가시키는 것으로 대변할 수 있는데, 먼저 균열된 구조물(구조체)의 보수, 보강을 위해서는 사전에 구조물을 조사하여 내력저하 원인을 파악한 후, 그 원인을 충분히 보완함에 적합한 보강공법을 결정해야 한다.
한편, 콘크리트 구조물의 보강은 구조물을 사용목적에 맞게 다시 만든다는 측면에서 정밀하게 다룰 필요가 있으며, 보수/보강 후의 거동에 대해서도 충분히 고려하지 않으면 안 된다.
구조물을 보강할 경우 균열의 원인, 하중, 필요한 내력보강의 범위와 규모, 환경조건, 경제성, 관리의 용이성 등을 고려하여 사전에 계획한 보강 목적이 달성될 수 있도록 보강방법, 보강시기 및 보강재료 등을 선정하고 단면 및 부재를 설계하지 않으면 안 되고, 또 보강 설계시 구조물의 변경, 추가 장기 하중, 보강시의 시공하중 등을 고려하여 안정성을 꼭 검토하여야 한다.
특히, 구조물 표면의 박리 또는 초기 결함이나 균열의 발생은 열화 요인의 이동을 용이하게 하여 열화의 진행을 촉진시키므로 구조물, 특히 철근 콘크리트 구조물의 안정성 및 성능 확보를 위해서는 열화 초기에 보수/보강을 실시하여 더 이상의 열화진행을 억제하고, 내구 성능을 향상시킬 필요가 있다.
따라서 콘크리트의 열화, 강재의 부식, 기타의 원인에 의해 구조물 단면의 박리나 탈락 등의 열화 인자를 포함하는 콘크리트 부분을 제거한 후 단면을 원래의 성능 및 형태로 복원하기 위해 단면 복구 재료를 충진하거나 뿜칠 시공을 하여 보수를 실시하는 것이 일반적이다.
이러한 구조물, 특정적으로 콘크리트 구조물을 보강하기 위한 방법으로 콘크리트 구조물의 균열 부위에 팩커(Packer) 및 보수보강제 등을 이용하여 보수/보강하는 것이 일반적이다.
이러한 균열을 보수하는 일례로서, 시멘트를 주로한 분말상태 또는 현탁액상태의 화학적 안정재를 원위치 지반에 투입 혼합하여 구조물을 보수/보강하는 방법이 사용되어 왔다.
그러나 최근에는 환경적으로 시멘트의 6가 크롬에 의한 문제가 대두되고 있는데, 이는 시멘트 성분 중에 포함되어 있는 6가 크롬이 토양에 과다하게 용출될 경우, 토양오염의 문제가 발생될 가능성이 크기 때문이다. 이를 해결하기 위해서는 6가 크롬이 함유된 시멘트의 사용량을 최소화할 필요가 있다.
한편, 대한민국 등록특허 제0252690호와 제0590392호에서는 속경성을 갖는 칼슘설포알루미네이트계 클링커에 반응성 촉진제 및 석고 등의 무기 물질을 혼합하여 고강도 및 속경성의 특성을 나타내는 고화제 조성물을 제시하였으나, 칼슘설포알루미네이트계 클링커는 고온의 소성 과정에 의해서 제조되는 것으로 제조 과정 중에 이산화탄소를 다량으로 배출하는 문제점을 지닌다. 라이프 사이클의 관점에서 보면 환경에 영향을 끼치는 제품을 사용한다는 면에서 그 물질을 활용하여 우수한 물성을 얻는다고 하여도 비경제적이며 자연 친화적인 기술이라고 할 수 없다.
이러한 문제점을 해결하고자 프랑스 및 동유럽에서는 고로슬래그 및 플라이 애시에 가성소다(NaOH) 또는 KOH나 소다회, 물유리와 같은 강알칼리계 자극제를 첨가하여 속경성 시멘트와 같은 특성을 발휘하며, 치밀성과 수밀성을 높여 내열성에도 우수한 고화제를 연구 보고하고 있다.
하지만, 이러한 자극제는 pH 13이상의 자극성이 강한 강알칼리성이고, 대기 중에 노출되면 쉽게 용해되는 조해성이 큰 물질로 취급 또한 곤란하다.
이러한 문제점 때문에 특성 발현을 위해서 일액형 또는 이액형의 액상 경화제로 제조하여 첨가해야만 하는 문제점이 있다. 그리고, 강알카리성 물질에 의한 신속한 반응에 의해 작업성이 떨어지고 작업성의 증진을 위해서 고가의 혼화제를 첨가해야 하기 때문에 실제 현장에 적용하기에는 경제성의 확보가 어려운 현실이다.
본 발명은 전술한 문제점을 극복하기 위해 창출된 것으로서, 초기 강도 확보가 가능한 동시에, 압축강도를 발현하고, 유동성 증가에 의한 시공성 향상 및 6가크롬 등의 유해 물질 용출이 적은 친환경 고화제 조성물 및 이를 이용한 보수보강법을 제공하고자 한다.
본 발명은
고로슬래그 100중량부 기준으로,
황토 3 내지 20중량부;
소석회 5 내지 15중량부;
메틸메타아크릴레이트 5 내지 30중량부;
칼슘설포알루미네이트 5 내지 30중량부;
섬유 3 내지 20중량부;
분산제 1 내지 10중량부;
지연제 0.1 내지 5중량부;
계면활성제 0.1 내지 3중량부;
숯가루 5 내지 20중량부; 및
고성능 감수제 0.01 내지 5중량부를 포함하는 친환경 고화제 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은
보수보강 대상면에 천공을 형성하는 천공형성단계;
상기 천공형성단계가 종료된 천공에 강연선이 부착된 앵커를 삽입하는 앵커 삽입단계;
상기 앵커 삽입단계가 종료된 후, 고로슬래그 100중량부 기준으로, 황토 3 내지 20중량부, 소석회 5 내지 15중량부, 메틸메타아크릴레이트 5 내지 30중량부, 칼슘설포알루미네이트 5 내지 30중량부, 섬유 3 내지 20중량부, 분산제 1 내지 10중량부, 지연제 0.1 내지 5중량부, 계면활성제 0.1 내지 3중량부, 숯가루 5 내지 20중량부, 및 고성능 감수제 0.01 내지 5중량부를 포함하는 친환경 고화제 조성물을 앵커가 삽입된 천공에 주입하는 친환경 고화제 조성물 주입단계;
상기 친환경 고화제 조성물 주입단계가 종료 된 후, 상기 앵커 삽입단계에서 삽입된 앵커에 부착된 강연선을 인장시켜 앵커를 인장시키는 앵커 인장단계; 및
상기 앵커 인장단계가 종료된 후, 앵커에 부착된 강연선을 제거하는 강연선 제거단계를 포함하는 친환경 고화제 조성물의 시공방법을 제공한다.
본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 초기 강도 확보가 가능한 동시에, 압축강도를 발현하고, 유동성 증가에 의한 시공성 향상 및 6가크롬 등의 유해 물질 용출이 없어 친환경적인 효과가 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
한 가지 관점에서, 본 발명은 고로슬래그 100중량부 기준으로, 황토 3 내지 20중량부; 소석회 5 내지 15중량부; 메틸메타아크릴레이트 5 내지 30중량부; 칼슘설포알루미네이트 5 내지 30중량부; 섬유 3 내지 20중량부; 분산제 1 내지 10중량부; 지연제 0.1 내지 5중량부; 계면활성제 0.1 내지 3중량부; 숯가루 5 내지 20중량부; 및 고성능 감수제 0.01 내지 5중량부를 포함하는 친환경 고화제 조성물을 제공한다.
다른 관점에서, 본 발명은 보수보강 대상면에 천공을 형성하는 천공형성단계; 상기 천공형성단계가 종료된 천공에 강연선이 부착된 앵커를 삽입하는 앵커 삽입단계; 상기 앵커 삽입단계가 종료된 후, 고로슬래그 100중량부 기준으로, 황토 3 내지 20중량부, 소석회 5 내지 15중량부, 메틸메타아크릴레이트 5 내지 30중량부, 칼슘설포알루미네이트 5 내지 30중량부, 섬유 3 내지 20중량부, 분산제 1 내지 10중량부, 지연제 0.1 내지 5중량부, 계면활성제 0.1 내지 3중량부, 숯가루 5 내지 20중량부, 및 고성능 감수제 0.01 내지 5중량부를 포함하는 친환경 고화제 조성물을 앵커가 삽입된 천공에 주입하는 친환경 고화제 조성물 주입단계; 상기 친환경 고화제 조성물 주입단계가 종료 된 후, 상기 앵커 삽입단계에서 삽입된 앵커에 부착된 강연선을 인장시켜 앵커를 인장시키는 앵커 인장단계; 및 상기 앵커 인장단계가 종료된 후, 앵커에 부착된 강연선을 제거하는 강연선 제거단계를 포함하는 친환경 고화제 조성물의 시공방법을 제공한다.
본 발명에 따른 고로슬래그는 유해물질의 용출을 배제시키면서 유동성을 향상시키고, 충분한 압축강도 및 휨강도 등을 가질 수 있도록 한다.
특히, 상기 고로슬래그는 포졸란 반응 물질인 이산화규소(SiO2) 등을 다량 함유하고 있으며, 또한 수화 반응에서 에트린자이트를 효과적으로 생성하는 삼산화유황(SO3)도 다량 함유하고 있기 때문에 수화반응이나 포졸란 반응을 지속적으로 촉진하여 고화된 지반 및 보수보강면의 안정된 강도를 유지시킬 수 있다.
바람직한 고로슬래그로는 제강공정의 부산물로 발생하는 것을 포집하여 사용하는 것이 좋지만, 추천하기로는 분말도가 3,700 내지 4,000cm2/g, 바람직하게는 약 3,850cm2/g이고, 밀도가 2.9 내지 3.5g/cm3, 바람직하게는 약 3.1g/cm3인 것이 좋다.
본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물의 고로슬래그 외 나머지 성분들의 함량은 고로슬래그 100중량부 기준으로 한다.
본 발명에 따른 황토는 자외선 및 복사열을 흡수 차단 등의 효과는 물론, 원적외선의 방출 등을 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 황토라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하며, 그 사용량은 고로슬래그 100중량부 기준으로 3 내지 20중량부인 것이 좋다.
여기서, 상기 황토의 사용량이 3중량부 미만이면, 황토로 요구하는 효과가 충분히 발현될 수 없으며, 그 사용량이 20중량부를 초과하면 황토의 사용량이 너무 많아 고화제 조성물을 이용한 보수보강 후 황토가 쉽게 박리(剝離)되어 이탈되거나, 강도가 저하되는 문제점이 발생 할 수 있다.
여기서, 바람직한 황토의 입경은 1mm 이하, 추천하기로는 0.1 내지 1mm의 크기인 것을 추천한다.
본 발명에 따른 소석회는 고화제 조성물의 신속한 경화를 위해 사용되는 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용하는 소석회라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하며, 그 사용량은 고로슬래그 100중량부 기준으로 5 내지 15중량부인 것이 좋다.
이때, 사용되는 소석회는 특별히 한정되지는 않으나 생석회(산화칼슘 : CaO)를 소화시킨 것(주성분은 수산화칼슘)이 바람직하다. 또한, 하소돌로마이트나 유리석회(F-CaO)를 함유한 팽창재를 소화시켜 생성된 소석회도 사용이 가능하다.
본 발명에서 사용되는 소석회의 분말도는 블레인 비표면적이 3,000 ㎠/g 이상으로 시멘트와 같거나 그 이상인 것이 바람직하며, 분말도가 높을수록 경화촉진 작용이 우수하다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 고화제 조성물, 특정적으로 친환경 고화제 조성물은 조성물이 조기에 강도를 발현하도록 하기 위해, 상기 소석회 외에 고로슬래그 100중량부 기준으로 2 내지 10중량부의 경화촉진제를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 경화촉진제로서 무기물질인 황산나트륨, 황산, 칼륨, 황산알루미늄, 아초산칼슘, 탄산나트륨, 황산철 등이 사용된다. 특히, 이들 중에서 황산나트륨이 가장 양호한 결과를 나타내며, 2중량부 이하로 사용하면 초기 강도발현 효과가 적으며 10중량부 이상 사용하여도 초기 강도증진효과는 더 이상 향상되지 않는다.
본 발명에 따른 메틸메타아크릴레이트(MMA: Methyl MethAcrylate)는 고화제 조성물, 특정적으로 친환경 고화제 조성물의 타설시 물리/화학적 안전성을 향상시키기 위한 것으로서, 인체에 무해하고, 환경친화력이 우수할 뿐만 아니라, 우수한 바인더 물성 및 기계적 물성을 유지하여 외부의 충격 또는 환경에 의한 크랙 및 탈락현상을 현저하게 감소시킬 수 있다.
상기 메틸메타아크릴레이트는 점도가 10 내지 1,000cps인 저점도 메틸메타아크릴레이트 수지 49 내지 70중량%와, 점도가 2,000 내지 20,000cps인 고점도 메틸메타아크릴레이트 20 내지 50중량%를 혼합하여 얻어지는 메틸메타아크릴레이트 혼합물에 SIS(stylene isoprene stylene), SBR(stylene butadiene rubber), SBS(stylene butadiene stylene) 중에서 선택된 하나 이상의 혼합물 1 내지 10중량%를 혼합한 변성 메틸메타아크릴레이트를 사용할 수도 있다.
이때, 상기 SIS, SBR 및/또는 SBS의 함량이 1중량% 미만인 경우에는 내충격성 저하로 인한 크랙이 발생할 수 있고, 10중량%를 초과하는 경우에는 변성 메틸메타아크릴레이트 수지의 점도상승으로 인하여 작업성에 문제가 발생될 수 있다.
바람직한 메틸메타아크릴레이트의 사용량은 고로슬래그 100중량부 기준으로 5 내지 30중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 칼슘설포알루미네이트(Calcium Sulfo Aluminate)는 수축보상, 고강도, 예를 들면 높은 압축강도와 휨강도 및 초속경성 등을 부여하기 위한 물질로서, 이러한 목적을 갖는 칼슘설포알루미네이트라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하며, 그 사용량은 고로슬래그 100중량부 기준으로 5 내지 30중량부인 것을 추천한다.
여기서, 상기 칼슘설포알루미네이트의 사용량이 5중량부 미만이면 경화속도가 감소하고 30중량부 이상인 경우 체적이 팽창되는 문제점이 발생할 수 있다.
한편, 상기 칼슘설포알루미네이트는 물과 접촉할 경우 순식간에 반응하여 에트린가이트(Ettringite) 수화물을 생성함으로써, 고화제 조성물의 압축강도를 수분 내지 수 시간 안에 얻을 수 있도록 한다.
이때, 보다 신속한 수화반응을 위해 초미립 비정질 칼슘설포알루미네이트를 사용할 수도 있다.
상기 수화반응성 증대를 위해 사용되는 초미립 비정질 칼슘설포알루미네이트의 블레인 분말도는 5,000 내지 8,000㎠/g 정도인 것이 좋다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 칼슘설포알루미네이트는 28 내지 62중량%인 압연종말슬러지와, 19 내지 52중량%인 백운석슬러지와, 9 내지 20중량%인 부산석고가 포함되도록 구성되고, 상기 혼합물의 입도가 88㎛, 잔분이 5 내지 20중량%로 분쇄되어 이루어질 수 있다.
이후에, 상기 혼합물을 소성로에서 1,000 내지 1,300℃의 소성온도로 1시간 이상 유지한 후 공냉시켜, 칼슘설포알루미네이트를 제조하게 된다. 이때, 소성온도가 낮거나, 백운석슬러지의 함량이 높은 경우에는 미반응 석회의 양이 많아져 팽창성을 나타내므로 붕괴, 파괴의 염려가 있으며, 소성온도가 높거나 석회석 배합량이 적어도 칼슘설포알루미네이트의 생산이 적어져 소기의 목적을 달성할 수 없다.
본 발명에 따른 섬유는 고화제 조성물, 특정적으로 친환경 고화제 조성물로 형성되는 보수/보강면의 종-횡 방향으로 가해지는 응력에 의한 인장력 및/또는 경량성 등을 제공하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 섬유라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 현무암 섬유, 아라미드 섬유, 유리섬유, 탄소섬유, 메탈섬유 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋고, 그 사용량은 고로슬래그 100중량부 기준으로 3 내지 20중량부인 것이 좋다.
여기서, 상기 현무암섬유는 유리섬유와 화학적 성질이 서로 유사하다. 즉, 유리와 현무암 모두 실리카를 주성분으로 하는 비결정성 소재이다.
통상 유리섬유는 활용이 다양화되면서 전세계 연평균 생산량도 약 300만톤에 달하고 있다.
또한, 상기 유리섬유 또한 다양한 종류가 있으나, 물량을 기준으로 보면 유리섬유(E glass)가 주요 제품이다.
일반 유리섬유와 현무암 섬유를 비교해 보면, 유리섬유는 다양한 성분으로 되어 있고, 밀도가 2.6 내지 2.7g/㎤ 정도로 낮지만, 현무암섬유는 고강도, 고내열성이며, 복합재료로 사용할 경우 그 기능이 우수하다.
특히, 상기 현무암섬유는 강도 보강시 요구되는 경제성(낮은 비용)으로 인해, 다양한 용도로 사용이 가능하다.
더욱이, 현무암 섬유는 적당한 강도(단위면적당 강도기준), 높은 내산화성, 전기 절연성, 용이한 가공성 및 원료 조달, 매우 저렴한 가격 등의 특징이 있다.
이러한 면에서 카본섬유의 우위성은 저밀도 및 고강도에 국한된다고 볼 수 있으며, 고가이며 공급이 부족한 카본섬유에 비해 현무암섬유가 갖는 장점이 있다.
한편, 본 발명에 따른 아라마이드 섬유는 실의 형태로 뽑아 직물을 만드는 데 사용하는 필라멘트 형태, 분말형태로 형성하여 제품을 만드는 데 사용하는 펄프형태, 실의 두께를 자유롭게 조정함은 물론 다른 성질의 실과 혼방하여 사용하기 위해 약한 분쇄가공을 한 스테플 형태가 있는데, 본 발명에서는 필요에 따라 이중 선택된 어느 하나의 형태로 적용될 수 있다.
한편, 상기 아라미드 섬유는 단일 형상을 갖는 것이며, 그 길이는 1 내지 100mm, 바람직하게는 3 내지 40mm이며, 단면의 직경 또는 두께는 1 내지 50㎛, 바람직하게는 10 내지 40㎛이다. 상기 아라미드의 길이 및 직경 또는 두께는 목적하는 고화제 조성물의 품질, 내구 성능과 인장강도, 휨강도 및 인성 등에 따라 최적 범위로 조절할 수 있으며, 단일 형상을 유지하는 단일 길이 및 단일 직경으로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 아라미드에서 단일 형상이라 함은 길이 또는 직경 중 어느 하나라도 상이한 섬유가 혼합되지 않은 것을 의미하며, 고화제 조성물 내의 분산성 측면에서 단일 길이 및 단일 직경의 단일 형상을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 아라미드는 5mm의 게이지 길이(gauge length)로 측정한 강도가 8.5g/d 이상, 바람직하게는 9.5g/d이상이고, 5mm의 게이지 길이로 측정한 신도가 60 내지 135%, 바람직하게는 75 내지 115%가 될 수 있다.
본 발명에서 상기 아라미드의 강도 및 신도가 상기 범위를 벗어나면 고화제 조성물의 균열저항 등을 개선하는 효과가 미약해질 수 있다.
상기 아라미드는 상대점도(RV)가 2.9 이상, 바람직하게는 3.2 이상이 될 수 있으며, 아라미드의 상대점도(RV)가 상기 범위 보다 낮으면 섬유자체의 강도 및 내마모 특성이 저하될 수 있다.
본 발명에서 아라미드는 섬도가 1 내지 10 데니어, 바람직하게는 1.5 내지 5 데니어인 것을 사용할 수 있다.
상기 섬도가 1 데니어 미만인 경우에는 섬유의 표면적이 증가해서 접촉면적이 증가하는 장점은 있으나, 섬유 자체의 강도가 저하되고 고화제 조성물 내 섬유의 분산성이 저하될 수 있다. 반면에, 섬도가 10 데니어를 초과하는 경우에는 고화제 조성물 단위면적당 섬유 개수가 감소하여 상대적으로 고화제 조성물에서 취약부가 형성될 위험이 발생될 수 있다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 아라미드 섬유는 분산제가 코팅된 형태를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 분산제가 코팅된 아라미드(aramid)는 인장력, 내마모성, 내구성 등이 뛰어나다는 장점이 있어서 이를 고화제 조성물에 혼입하게 되면, 앞서와 같은 아라미드 고유의 특성을 고화제 조성물에 부여할 수 있으며, 또한, 아라미드는 낮은 열전도도 특성 때문에 단열성능을 향상시킬 수 있다.
다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 아라미드 섬유는 그 표면에 에스테르계 윤활제 및 비이온성 계면활성제를 포함하는 코팅액으로 코팅될 수 있으며, 이러한 코팅을 통해 고화제 조성물 내 분산성과 각 조성물과의 결합력이 크게 향상될 수 있다.
아라미드의 분산성과 결합력의 개선효과를 고려하면, 상기 코팅액의 코팅량은 아라미드 전체 중량 대비 0.5 내지 3중량%가 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 분산제는 고화제 조성물에 극성을 부여하여 조성물을 구성하는 구성성분들을 균일하게 분산시켜 가공성을 향상시키고 내한성을 개선시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 분산제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 유기산, 아로마틱 오일, 지방족 오일, 동 식물성 기름, 캐스터 오일, 면실유, 미네랄 오일 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 사용하는 것이 좋다.
바람직한 분산제의 사용량은 고로슬래그 100중량부를 기준으로 1 내지 10중량부인 것이 좋다.
이때, 상기 분산제의 사용량이 1중량부 미만이면 거의 효과가 없고, 10중량부를 초과하면 액체처럼 되어서 상온에서도 전혀 강도를 발현하지 못하는 단점이 있다.
본 발명에 따른 지연제는 작업시간 및/또는 강도발현 속도를 조절하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 타르타르산, 구연산, 글루콘산 등의 카르복시산 또는 그 염으로 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋고, 그 사용량은 고로슬래그 100중량부를 기준으로 0.1 내지 5중량부인 것을 추천한다.
본 발명에 따른 계면활성제는 당업계의 통상적인 계면활성제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직한 계면활성제는 이온성계면활성제(음이온, 양이온, 양성) 비이온성계면활성제를 사용하고, 음이온계면활성제로서 술폰 에스테르(Sulfuric ester), 술폰산(sulfonic acid), 포스포릭 에스테르(phosphoric ester); 양이온계면활성제로서 2차 아민염(Secondary amine salt), 3차 아민염(tertiary amine salt); 양이온성계면활성제로서 아미노산 타입(amino acid type), 베타인 타입(betaine type); 비이온성계면활성제로서 폴리에틸렌글리콜 타입(polyethyleneglycol type), 폴리하이드록시알코올 타입(polyhydroxyalcohol type) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
바람직한 계면활성제의 사용량은 고로슬래그 100중량부 기준으로 0.1 내지 3중량부인 것을 추천한다.
본 발명에 따른 숯가루는 높은 공극율로 인하여 고화제 조성물의 분산성을 향상시키는 동시에 결합력을 향상시켜 인장강도를 증가시키도록 하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 숯가루라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 야자 숯가루를 사용하는 것이 좋고, 숯가루의 입도는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 입도가 0.001 내지 2mm인 것이 좋다.
바람직한 숯가루의 사용량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 추천하기로는 고로슬래그 100중량부 기준으로 5 내지 20중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 고성능 감수제는 고화제 조성물을 시공 할 때 고화제 조성물 속에 있는 작은 공기 거품을 고르게 하기 위하여 사용하는 혼화제로서, 거품을 일으키는 성질이 좋아, 조성물 중에 작은 기포를 고르게 발생시켜 내동결 융해성, 내식성, 내구성 등을 개선한다.
특히, 상기 감수제는 미리 믹싱된 베이스 고화제 조성물에 첨가하여 이것을 교반함으로써 더 부드럽게 하며, 고화제 조성물의 품질을 저하시키지 않고 조성물의 시공성을 개선할 목적으로 이용된다.
더욱이, 상기 감수제는 고화제 조성물의 유동성을 좋게 하여 부어 넣기 작업을 용이하게 하고, 굳은 콘크리트의 열전도율을 저하시키며, 수밀성을 향상시키는 등 2차적인 효과도 있다.
이때, 고화제 조성물에 사용되는 감수제의 감수율은 일반적으로 10 내지 15%정도이나 그 중 감수율이 20 내지 30%인 것을 본 발명에서는 고성능 감수제라 통칭한다.
바람직한 고성능 감수제는 나프탈렌형, 멜라민형, 폴리카르복실산형, 아미노 술폰산형 감수제 또는 이들의 혼합물로 이루어진 것이 좋고, 그 함량은 특별히 제한되지 않고 필요에 따라 적절하게 조절할 수 있으며, 예를 들어 고로슬래그 100중량부 기준으로 0.01 내지 5중량부를 사용할 수 있다.
이때, 상기 나프탈렌형 감수제로서 대표적인 것은 변성리그닌, 알킬아릴술폰산 및 활성지속폴리머, 폴리알킬아일슬폰산염과 반응성고분자, 알킬아릴술폰산염고축합물, 슬폰산기카르복실기 함유 다원폴리머, 알킬나프탈렌슬폰산염, 알킬아릴술폰산염변성리그닌공축합물과 변성리그닌, 리그닌유도체와 알킬아릴술포네이트 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상을 들을 수 있다.
상기 멜라민형 감수제로서 대표적인 것은 변성메칠멜라민축합물과 수용성특수고분자화합물, 슬폰화멜라민고축합물 또는 이들로부터 선택된 하나 이상의 혼합물을 들을 수 있다.
상기 폴리카르복실산형 감수제로서 대표적인 것은 불포화 카르복시산 단량체를 단일 성분으로 포함하는 공중합체 또는 그의 염, 예컨대, 폴리(알킬렌 글리콜)모노아크릴레이트, 폴리(알킬렌 글리콜)모노메타크릴레이트, 무수말레인산 및 스티렌의 공중합체, 아크릴레이트나 메타크릴레이트의 공중합체 및 이들 단량체와 공중합가능한 단량체로부터 유도되는 공중합체 등을 포함할 수 있다.
상기 아미노 술폰산형 감수제로서 대표적인 것은 방향족아미노슬폰산계 고분자화합물, 방향족고분자축합물과 리그닌슬폰산유도체 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 들을 수 있다.
또한, 바람직한 고성능 감수제는 나프탈렌형 고성능 감수제를 단독으로 사용하거나 나프탈렌계 고성능 감수제가 80 내지 95중량%이고, 폴리카르복실산형 고성능 감수제가 5 내지 20중량%로 이루어진 혼합조성을 사용하는 것이 좋다.
상기 고성능 감수제의 사용량은 고화제 중의 전 공기량이 용적으로 약 4 내지 6%가 되도록 하는 것이 바람직하다. 너무 많이 사용하면 비경제적일 뿐만 아니라, 압축강도의 감소, 철근과의 부착강도의 저하 등 여러 가지 장애가 일어나므로, 적정 사용량을 엄수해야 한다.
본 발명에 고화제 조성물, 특정적으로 친환경 고화제 조성물은 하기의 특정 양태의 부가물을 1종 또는 1종 이상 더 포함할 수 있다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 고화제 조성물, 특정적으로 친환경 고화제 조성물은 경량성과 강성을 제공하기 위하여 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부의 폴리비닐 알코올 분말을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 폴리비닐 알코올 분말은 당업계의 통상적인 폴리비닐 알코올 분말이라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 0.1 내지 10㎛인 기공을 0.05 내지 0.4cc/g의 범위로 포함하는 폴리비닐 알코올 분말을 사용하는 것이 좋다.
다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 고화제 조성물은 조성물의 접착성을 향상시키기 위하여 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부의 옥틸트리에톡시실란을 더 포함할 수 있다.
상기 옥틸트리에톡시실란은 단량체 형태로 사용 가능하며, 상기 단량체의 분자량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 150 내지 450Da인 것이 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 고화제 조성물은 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부의 구아검을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 구아검은 수용성 고분자 물질인 천연수지로서, 수화반응에 의한 팽창 및 탈수에 의한 수축작용과, 조성물의 수화반응에 의한 고화시 팽창작용과의 상호작용으로 공극이 발생하며, 이러한 공극과 천연수지인 구아검 고유의 탄성력에 의해 충격흡수작용을 나타낼 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 친환경 고화제 조성물의 시공성, 부착성 및/또는 내구성을 향상시키기 고로슬래그 100중량부 기준으로 0.5 내지 10중량부의 퍼플루오로메톡시실란을 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 조성물을 자외선으로부터 보호하여 안정성을 제공하기 위하여 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부의 안정제를 더 포함할 수 있다.
바람직한 안정제로는 아크릴 폴리올 수지, 무황변 폴리 우레아수지, 폴리이소시아네이트 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 충격강도, 신율, 인장강도 및/또는 탄성력 등을 향상시키기 위하여 고로슬래그 100중량부 기준으로 글리시딜 메타크릴레이트(GMA)계 수지 5 내지 30중량부를 더 포함할 수 있다.
바람직한 글리시딜 메타크릴레이트계 수지로는 에틸렌-글리시딜메타크릴레이트 코폴리머(EGMA), 에틸렌-부틸아크릴레이트-글리시딜메타크릴레이트 코폴리머(EBA-GMA) 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 점도 조절 및 강도증진을 위하여 테트라에틸렌펜타민(Tetraethylenepentamine; TEPA)을 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부 더 포함할 수 있는데, 테트라에틸렌펜타민이 1중량부 미만이면 그 효과가 미미하며, 10중량부를 초과하면 그 양이 과다하여 친환경 고화제 조성물의 물성에 좋지 않은 영향을 줄 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 친환경 고화제 조성물의 내충격성 및 내마모성을 향상시키고 크랙의 발생을 방지하기 위하여 규산칼슘을 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부의 규산칼슘을 더 포함할 수 있는데, 고로슬래그 100중량부에 대하여 함량이 1중량부 미만이면 조성물의 강도가 낮아지고, 함량이 5중량부를 초과하면 침투력이 낮아져 좋지 않다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 조성물의 내구성 및 내알칼리성을 개선하기 위하여 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부의 아크릴니트릴을 더 포함할 수 있는데, 그 사용량이 1중량부 보다 적을 경우에는 내구성 및 내알칼리성 개선 효과가 미미하며, 10중량부를 초과할 경우 점도가 높아져 작업성을 저하 시킬 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 조성물이 시공되는 보수보강면에 존재하는 유해 성분들이 외부로 용출되는 것을 방지하여 환경오염을 유발하는 것을 방지하기 위하여 고로슬래그 100중량부 기준으로 5 내지 15중량부의 디메틸 암모늄 클로라이드를 더 포함할 수 있다.
또 다른 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 조성물의 겔타임 확보를 위하여 고로슬래그 100중량부를 기준으로 0.1 내지 5중량부의 칼슘 플루오로 알루미네이트를 더 포함할 수 있는데, 칼슘 플루오로 알루미네이트는 C11A7CaF2가 주요 구성 화합물로서, 사용량이 0.1중량부 보다 적을 경우에는 조성물의 겔화 시간이 길어지기 때문에 소기의 성과를 얻을 수 없으며, 5중량부를 초과할 경우 과다하게 겔화되어 작업성에 문제를 초래할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 조성물이 시공되는 보수보강면 및/또는 구조물 등에 적용되어 내수성을 개선하기 위하여 케이산 소다를 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 조성물의 강도향상 및 방수성 향상을 위하여 소르비탄모노올레산에스테르를 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 조성물의 초기작업 성능을 유지하고 강도를 향상시키기 위하여 피로인산칼슘을 더 포함할 수 있는데, 그 사용량은 고로슬래그 100중량부 기준으로 0.1 내지 2중량부가 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 조성물의 공극을 메워주어 시공시 공극이 발행하는 것을 방지하기 위하여 고로슬래그 100중량부 기준으로 0.1 내지 3중량부의 차아염소산염을 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 수분감소와 팽창에 의한 슬러지의 공기 연행으로 양생을 원활하게 수행하기 위하여 고로슬래그 100중량부 기준으로 3 내지 15중량부의 생석회를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 생석회의 순도가 90% 미만일 경우 생석회 배합량이 많아져 다른 조성물의 사용량이 감소하여 고화제의 기능을 상실하게 될 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 조성물의 초기강도 발현을 위하여 고로슬래그 100중량부 기준으로 5 내지 20중량부의 무수석고를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 무수석고는 초기강도는 향상될 수 있지만, 장기강도 증진을 저하하게 되는 원인을 제공할 수 있으므로, 사용자는 이점을 고려하여 그 사용량을 조절하여야 한다.
특정적으로, 본 발명에 따른 고화제 조성물이 무수석고를 포함하는 경우, 상기 고화제 조성물은 무수석고의 초기강도 및 에트린자이트의 생성을 더욱더 활성화하기 위한 촉진제로서, 칼륨명반을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 칼륨명반의 사용량은 특별히 한정되지 않지만, 추천하기로는 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부인 것이 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 조성물이 수축하는 것을 방지하기 위하여 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부의 산화마그네슘을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 산화마그네슘은 토목공사시 함수율이 높은 원지반이나 토목공사로 인하여 원지반에 수분이 유입이 되었을 때 원지반을 단단하게 개량하는 효과를 제공할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 응집작용을 발생시키고, 탄산칼슘 등과 반응하면서 조성물에 급결성 또는 팽창성을 제공할 뿐만 아니라 토립자를 응집고결함으로써 지반의 경화 및 고화를 촉진시키고, 고화된 지반의 강도를 강화 및 안정화시키기 위하여 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부의 알루민산 칼슘을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 알루민산 칼슘은 산화칼슘원 및 알루미나원을 각각 사용할 수 있으나, 알루민산 칼슘이 함유된 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 조성물의 점착성을 증가시키기 위하여 고로슬래그 100중량부 기준으로 몬모릴로나이트 0.1 내지 5중량부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 몬모릴로나이트는 단사정계의 광물로 점토광물의 일종이며, 굳기가 1 내지 1.5이고, 비중은 2 내지 1.5이고, 수분을 흡수하여 7 내지 10배 부피가 증가하는 성질이 있을 뿐만 아니라 이온 교환성이 높으며, 수분과의 반응시 점착성이 발생하여 지반 또는 보수보강면의 강도를 강화시키면서 안정화시킨다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 조성물의 결합강도를 증가시키기 위하여 고로슬래그 100중량부 기준으로 카올리나이트 1 내지 7중량부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 카올리나이트는 카올린을 주성분으로 함에 따라 흡수성 및 점성이 우수하여 도자기의 재료로 많이 사용된다.
또한, 상기 카올리나이트는 비교적 미립이고, 경도가 2 내지 2.5이므로 조성물이 지반 및/또는 보수보강면에 시공될 경우 조성물의 구성성분들의 사이로 침투하여 고화됨에 따라 지반 및/또는 보수보강면의 내력을 더욱 강화시킨다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물의 부식을 억제하고 분산성을 향상시키기 위하여 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부의 칼슘아질산염을 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 친환경 고화제 조성물을 구성하는 성분들간의 배합을 용이하게 하고 조성물의 안정성을 향상하기 위하여 술폭시폴리에틸렌글리콜알릴에테르를 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 10로 더 포함할 수 있는데, 그 함량이 고로슬래그 100중량부 기준으로 1중량부 미만이면 조성물의 배합이 용이하지 못하며, 10중량부를 초과하면 과량으로 안정성이 저하되어 좋지 않다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 조성물의 치수 안정성을 위하여 고로슬래그 100중량부 기준으로 0.1 내지 5중량부의 나노점토를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 나노점토는 나노미터 단위의 크기를 갖는 점토입자를 지칭한다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 친환경 고화제 조성물과 유기물과의 경화를 방지함으로써 경화 반응성을 향상시키기 위하여 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부의 수산화리튬을 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 친환경 고화제 조성물의 화학적 안정성 및 내식성을 강화하고, 내구성, 내충격성, 내약품성을 향상시키기 위하여 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부의 실리콘카바이드를 더 포함할 수 있는데, 상기 실리콘카바이드는 천연광물로 존재하지 않으므로 인공적으로 합성하며, 내식성이 뛰어나고 높은 경도를 갖으므로 이를 친환경 고화제 조성물에 포함하면 상기와 같은 효과를 발현할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 조성물이 서로 용이하게 분산되어 밀착결합될 수 있도록 고로슬래그 100중량부 기준으로 무수말레산이 그라프트된 폴리프로필렌 화합물을 1 내지 10중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 폴리프로필렌 화합물은 호모 폴리프로필렌, 랜덤 폴리프로필렌 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋지만, 추천하기로는 호모 폴리프로필렌 50 내지 90중량% 및 랜덤 폴리프로필렌 10 내지 50중량%가 혼합된 형태를 갖는 것이 좋다.
여기서, 상기 랜덤 폴리프로필렌으로는 특별히 한정되는 것은 아니나, 예컨대, 프로필렌과 에틸렌, 부틸렌 및 옥텐으로 이루어진 그룹에서 선택된 공단량체가 중합된 것일 수 있고, 바람직하게는 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체일 수 있다. 이때, 공단량체는 랜덤 폴리프로필렌 100중량부에 대하여 1 내지 10중량부, 바람직하게는 3 내지 8중량부 중합될 수 있으며, 상기 공단량체 함량이 1중량부 미만일 경우 무수말레산 첨가량 대비 그라프트율이 만족스럽지 않을 수 있고, 10중량부를 초과할 경우 기계적 특성 및 내열성이 저하될 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 조성물의 이온화를 방지하기 위하여 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부의 소듐헥사메타포스페이트를 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 조성물의 신율과 강도를 개선하기 위하여 테트라 플루오로 에틸렌을 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함할 수 있는데, 그 함량이 고로슬래그 100중량부를 기준으로 1중량부 미만이면 신율 및 강도 개선의 효과가 미미하며, 10중량부를 초과하면 경제적이지 못하여 좋지 않다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 고화제 조성물의 초기강도를 증가시키기 위하여 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부의 앨라이트(Alite, C3S)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 앨라이트는 3CaOㅇSiO2 등 혼합물을 의미하는 것으로서, 이는 수화반응을 촉진시켜 용액 중의 수산화칼슘(Ca(OH)2)의 과포화도가 최고에 도달하게 되고, 수화생성물의 석출이 매우 활발해져 초기 강도가 커지게 된다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 조성물의 점도 및 보수성을 개선하기 위하여 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부의 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트를 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 조성물의 응집력과 재료의 분리를 방지하기 위하여 폴리비닐리덴 플루오라이드 수지를 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 조성물의 혼합시 급격한 반응을 억제하여 반응의 안정성을 향상시키기 위하여 중탄산나트륨을 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 조성물의 통기성을 확보하기 위하여 소디윰스테아레이트를 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함할 수 있는데, 고로슬래그 100중량부를 기준으로 1중량부 미만이면 목적한 기능을 얻을 수 없고, 3중량부를 초과하면 조성물의 강도 저하현상을 나타내어 좋지 않다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 조성물의 건조를 촉진하기 위하여 밀도가 낮고 표면적이 큰 규조토를 고로슬래그 100중량부를 기준으로 1 내지 4중량부로 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물은 친환경 고화제 조성물의 내수성, 내화학성 및/또는 내부착성 등을 향상시키기 위하여 테트라메틸렌 디이소시아네이트를 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함할 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 고화제 조성물 특정적으로 친환경 고화제 조성물의 시공방법을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 친환경 고화제 조성물의 시공방법은 보수보강 대상면에 천공을 형성하는 천공형성단계;
상기 천공형성단계가 종료된 천공에 강연선이 부착된 앵커를 삽입하는 앵커 삽입단계;
상기 앵커 삽입단계가 종료된 후, 고로슬래그 100중량부 기준으로, 황토 3 내지 20중량부, 소석회 5 내지 15중량부, 메틸메타아크릴레이트 5 내지 30중량부, 칼슘설포알루미네이트 5 내지 30중량부, 섬유 3 내지 20중량부, 분산제 1 내지 10중량부, 지연제 0.1 내지 5중량부, 계면활성제 0.1 내지 3중량부, 숯가루 5 내지 20중량부, 및 고성능 감수제 0.01 내지 5중량부를 포함하는 친환경 고화제 조성물을 앵커가 삽입된 천공에 주입하는 친환경 고화제 조성물 주입단계;
상기 친환경 고화제 조성물 주입단계가 종료 된 후, 상기 앵커 삽입단계에서 삽입된 앵커에 부착된 강연선을 인장시켜 앵커를 인장시키는 앵커 인장단계; 및
상기 앵커 인장단계가 종료된 후, 앵커에 부착된 강연선을 제거하는 강연선 제거단계를 포함하는 친환경 고화제 조성물의 시공방법을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 앵커 삽입단계의 앵커는 철, 스테인리스, 합금 등의 재질로 당업계에서 사용되는 통상적인 앵커라면 무방하며, 추천하기로는 강연선이 부착된 앵커를 사용하는 것을 추천한다.
이때, 앵커에 부착된 강연선은 앵커의 인장을 위한 것으로서, 금속재질의 가느다란 강선으로서 당업계에서 사용되는 통상적인 강연선이라면 무방하며, 상기 강연선은 시공 후 제거하는 것이 좋다.
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
[실시예 1]
분말도가 약 3,850cm2/g이고, 밀도가 약 3.1g/cm3인 고로슬래그 100g, 입경이 약 0.5mm인 황토 12g, 생석회를 소화시켜 수득된 블레인 비표면적이 약 3,500㎠/g인 소석회 10g, 메틸메타아크릴레이트 20g, 블레인 분말도가 약 6,000㎠/g인 초미립 비정질 칼슘설포알루미네이트 15g, 현무암섬유 12g, 면실유 5g, 타르타르산 3g, 술폰 에스테르 2g, 입도가 약 0.005 내지 1.5mm인 야자 숯가루 16g, 및 변성리그닌 3g을 혼합하여 친환경 고화제 조성물을 제조하였다.
[실시예 2]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 황산나트륨 6g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 3]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 기공이 약 5㎛이고, 상기 기공이 약 0.1cc/g의 범위로 포함하는 폴리비닐 알코올 분말 10g,을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 4]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 분자량이 약 350Da인 옥틸트리에톡시실란 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 5]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 구아검 5g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 6]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 퍼플루오로메톡시실란 5g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 7]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 아크릴 폴리올 수지 5g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 8]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 에틸렌-글리시딜메타크릴레이트 코폴리머 15g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 9]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 테트라에틸렌펜타민 5g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 10]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 규산칼슘 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 11]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 아크릴니트릴 5g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 12]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 디메틸 암모늄 클로라이드 10g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 13]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 칼슘 플루오로 알루미네이트 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 14]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 케이산 소다 2g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 15]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 소르비탄모노올레산에스테르 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 16]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 피로인산칼슘 1g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 17]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 차아염소산염 1g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 18]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 생석회 10g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 19]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 무수석고 12g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 20]
실시예 19와 동일한 방법으로 실시하되, 칼륨명반 5g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 21]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 산화마그네슘 5g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 22]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 알루민산 칼슘 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 23]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 몬모릴로나이트 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 24]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 카올리나이트 4g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 25]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 칼슘아질산염 5g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 26]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 술폭시폴리에틸렌글리콜알릴에테르 5g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 27]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 평균입경이 약 10nm인 나노점토 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 28]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 수산화리튬 2g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 29]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 실리콘카바이드 5g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 30]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 호모 폴리프로필렌 90중량% 및 랜덤 폴리프로필렌(에틸렌 함량 5중량%) 10중량%의 혼합물에 무수말레산을 전체 고분자 화합물 중량에 대해 1.3중량% 첨가하여 제조된 무수말레산이 그라프트된 폴리프로필렌 화합물 5g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 31]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 소듐헥사메타포스페이트 5g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 32]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 테트라 플루오로 에틸렌 5g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 33]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 앨라이트 5g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 34]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 5g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 35]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 폴리비닐리덴 플루오라이드 수지 2g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 36]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 중탄산나트륨 3g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 37]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 소디윰스테아레이트 2g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 38]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 규조토 3g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 39]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 테트라메틸렌 디이소시아네이트 2g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 40]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 실시예 2 내지 실시예 39에 따라 부가된 부가물을 모두 부가하여 실시하였다.
[실 험]
실시예에 따라 제조된 친환경 고화제 조성물을 콘크리트 구조물에 타설한 뒤 기계적 물성, 예를 들면 압축강도, 부착강도 등 및 오염물질 배출여부 등을 측정하였다.
그 결과를 표 1로 나타냈다.
| 오염물 배출 | 유동성(mm) | 압축강도(Mpa) | 부착강도(N/mm2) | ||
| 7일 | 28일 | ||||
| 실시예 1 | 없음 | 197 | 2.1 | 3.5 | 1.1 |
| 실시예 2 | 없음 | 196 | 2.3 | 3.4 | 1.3 |
| 실시예 3 | 없음 | 195 | 2.0 | 3.3 | 1.4 |
| 실시예 4 | 없음 | 196 | 2.3 | 3.1 | 1.2 |
| 실시예 5 | 없음 | 197 | 2.2 | 3.3 | 1.3 |
| 실시예 6 | 없음 | 198 | 2.4 | 3.4 | 1.4 |
| 실시예 7 | 없음 | 196 | 2.4 | 3.2 | 1.3 |
| 실시예 8 | 없음 | 196 | 2.5 | 3.2 | 1.4 |
| 실시예 9 | 없음 | 196 | 2.1 | 3.3 | 1.2 |
| 실시예 10 | 없음 | 197 | 2.2 | 3.3 | 1.3 |
| 실시예 11 | 없음 | 196 | 2.0 | 3.5 | 1.1 |
| 실시예 12 | 없음 | 198 | 2.0 | 3.3 | 1.1 |
| 실시예 13 | 없음 | 195 | 2.1 | 3.4 | 1.5 |
| 실시예 14 | 없음 | 196 | 2.2 | 3.5 | 1.3 |
| 실시예 15 | 없음 | 195 | 2.2 | 3.3 | 1.1 |
| 실시예 16 | 없음 | 197 | 2.4 | 3.2 | 1.3 |
| 실시예 17 | 없음 | 201 | 2.3 | 3.1 | 1.2 |
| 실시예 18 | 없음 | 197 | 2.4 | 3.4 | 1.2 |
| 실시예 19 | 없음 | 198 | 2.9 | 3.6 | 1.1 |
| 실시예 20 | 없음 | 196 | 3.0 | 3.5 | 1.3 |
| 실시예 21 | 없음 | 197 | 2.3 | 3.3 | 1.4 |
| 실시예 22 | 없음 | 196 | 2.2 | 3.2 | 1.3 |
| 실시예 23 | 없음 | 197 | 2.3 | 3.3 | 1.4 |
| 실시예 24 | 없음 | 198 | 2.4 | 3.1 | 1.2 |
| 실시예 25 | 없음 | 196 | 2.5 | 3.3 | 1.1 |
| 실시예 26 | 없음 | 193 | 2.1 | 3.5 | 1.2 |
| 실시예 27 | 없음 | 198 | 2.9 | 3.6 | 1.1 |
| 실시예 28 | 없음 | 196 | 3.0 | 3.5 | 1.3 |
| 실시예 29 | 없음 | 196 | 2.3 | 3.3 | 1.4 |
| 실시예 30 | 없음 | 196 | 2.1 | 3.2 | 1.3 |
| 실시예 31 | 없음 | 197 | 2.3 | 3.3 | 1.4 |
| 실시예 32 | 없음 | 197 | 2.3 | 3.1 | 1.4 |
| 실시예 33 | 없음 | 197 | 2.6 | 3.9 | 1.4 |
| 실시예 34 | 없음 | 193 | 2.3 | 3.5 | 1.2 |
| 실시예 35 | 없음 | 196 | 2.2 | 3.4 | 1.1 |
| 실시예 36 | 없음 | 197 | 2.3 | 3.3 | 1.4 |
| 실시예 37 | 없음 | 196 | 2.4 | 3.1 | 1.2 |
| 실시예 38 | 없음 | 197 | 2.6 | 3.3 | 1.4 |
| 실시예 39 | 없음 | 193 | 2.3 | 3.5 | 1.2 |
| 실시예 40 | 없음 | 197 | 2.2 | 3.3 | 1.1 |
표 1에 나타난 바와 같이, 실시예들에 따라 제조된 고화제 조성물은 유동성, 압출강도 및 부착성이 좋을 뿐만 아니라 오염물질을 배출하지 않아 친환경적인 것으로 나타났다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (5)
- 고로슬래그 100중량부 기준으로,
황토 3 내지 20중량부;
소석회 5 내지 15중량부;
메틸메타아크릴레이트 5 내지 30중량부;
칼슘설포알루미네이트 5 내지 30중량부;
섬유 3 내지 20중량부;
분산제 1 내지 10중량부;
지연제 0.1 내지 5중량부;
계면활성제 0.1 내지 3중량부;
숯가루 5 내지 20중량부; 및
고성능 감수제 0.01 내지 5중량부를 포함하는 친환경 고화제 조성물에,
규산칼슘을 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하고,
옥틸트리에톡시실란을 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하며,
구아검을 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하고,
퍼플루오로메톡시실란을 고로슬래그 100중량부 기준으로 0.5 내지 10중량부로 더 포함하며,
테트라에틸렌펜타민을 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하고,
아크릴니트릴을 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하며,
디메틸 암모늄 클로라이드를 고로슬래그 100중량부 기준으로 5 내지 15중량부로 더 포함하고,
케이산 소다를 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함하며,
소르비탄모노올레산에스테르를 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하고,
피로인산칼슘을 고로슬래그 100중량부 기준으로 0.1 내지 2중량부로 더 포함하며,
차아염소산염을 고로슬래그 100중량부 기준으로 0.1 내지 3중량부로 더 포함하고,
산화마그네슘을 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하며,
알루민산 칼슘을 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하고,
카올리나이트를 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 7중량부로 더 포함하며,
칼슘아질산염을 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하고,
술폭시폴리에틸렌글리콜알릴에테르를 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하며,
수산화리튬을 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하고,
테트라 플루오로 에틸렌을 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하며,
셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트를 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하고,
폴리비닐리덴 플루오라이드 수지를 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함하며,
소디윰스테아레이트를 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함하고,
테트라메틸렌 디이소시아네이트를 고로슬래그 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함하는 친환경 고화제 조성물.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 보수보강 대상면에 천공을 형성하는 천공형성단계;
상기 천공형성단계가 종료된 천공에 강연선이 부착된 앵커를 삽입하는 앵커 삽입단계;
상기 앵커 삽입단계가 종료된 후, 고로슬래그 100중량부 기준으로, 황토 3 내지 20중량부, 소석회 5 내지 15중량부, 메틸메타아크릴레이트 5 내지 30중량부, 칼슘설포알루미네이트 5 내지 30중량부, 섬유 3 내지 20중량부, 분산제 1 내지 10중량부, 지연제 0.1 내지 5중량부, 계면활성제 0.1 내지 3중량부, 숯가루 5 내지 20중량부, 및 고성능 감수제 0.01 내지 5중량부를 포함하는 친환경 고화제 조성물을 앵커가 삽입된 천공에 주입하는 친환경 고화제 조성물 주입단계;
상기 친환경 고화제 조성물 주입단계가 종료 된 후, 상기 앵커 삽입단계에서 삽입된 앵커에 부착된 강연선을 인장시켜 앵커를 인장시키는 앵커 인장단계; 및
상기 앵커 인장단계가 종료된 후, 앵커에 부착된 강연선을 제거하는 강연선 제거단계를 포함하는 친환경 고화제 조성물의 시공방법.
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| KR1020190036495A KR102002354B1 (ko) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | 친환경 고화제 조성물 및 그 조성물과 앵커를 이용한 지반 보수보강공법 |
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| KR1020190036495A KR102002354B1 (ko) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | 친환경 고화제 조성물 및 그 조성물과 앵커를 이용한 지반 보수보강공법 |
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2019
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