KR102018856B1 - 친환경 단면 복구용 천연섬유 폴리머 모르타르와 자기방어 기능 표면 코팅제를 이용한 콘크리트 구조물 단면의 보수 보호 공법 - Google Patents

친환경 단면 복구용 천연섬유 폴리머 모르타르와 자기방어 기능 표면 코팅제를 이용한 콘크리트 구조물 단면의 보수 보호 공법 Download PDF

Info

Publication number
KR102018856B1
KR102018856B1 KR1020190004455A KR20190004455A KR102018856B1 KR 102018856 B1 KR102018856 B1 KR 102018856B1 KR 1020190004455 A KR1020190004455 A KR 1020190004455A KR 20190004455 A KR20190004455 A KR 20190004455A KR 102018856 B1 KR102018856 B1 KR 102018856B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
parts
water
mixture
cross
Prior art date
Application number
KR1020190004455A
Other languages
English (en)
Inventor
이훈재
Original Assignee
주식회사 유니텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 유니텍 filed Critical 주식회사 유니텍
Priority to KR1020190004455A priority Critical patent/KR102018856B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102018856B1 publication Critical patent/KR102018856B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
    • C04B41/522—Multiple coatings, for one of the coatings of which at least one alternative is described
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/4596—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with fibrous materials or whiskers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/4598—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with waste materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/46—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with organic materials
    • C04B41/48—Macromolecular compounds
    • C04B41/4857—Other macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B41/4869—Polyvinylalcohols, polyvinylacetates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5024—Silicates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5076—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with masses bonded by inorganic cements
    • C04B41/5085—Calcium sulfate cements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G23/00—Working measures on existing buildings
    • E04G23/02—Repairing, e.g. filling cracks; Restoring; Altering; Enlarging
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00482—Coating or impregnation materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/24—Sea water resistance
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/26—Corrosion of reinforcement resistance
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/72—Repairing or restoring existing buildings or building materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

본 발명은 친환경 단면 복구용 폴리머 모르타르 및 표면 코팅제를 이용한 콘크리트 구조물 단면의 보수 보호 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 (1) 보수가 필요한 콘크리트 구조물의 단면을 치핑(chipping)하여 손상되지 않은 부분이 나올 때까지 다듬는 단계; (2) 상기 다듬어진 콘크리트 단면에 시멘트 40~85 중량%, 고로 급냉 슬래그 및 고로 서냉 슬래그가 7~9:1~3의 중량비로 포함된 것으로서 분말도 1,000~ 5,000 cm2/g인 합성 슬래그 미분말 혼합물 5~45 중량%, 분말도 1,000~3,000 cm2/g을 갖는 글라스 분말 5~30 중량%, 수축 저감제 3~20 중량%, 폴리머 수지 0.5~1.5 중량%, 섬유 0.2~2 중량% 및 알칼리 활성화제 0.1~5 중량%로 이루어진 결합재 100 중량부와 규사 20~100 중량부 및 물을 포함하여 이루어지며, 상기 합성 슬래그 미분말 혼합물은 상기 고로 급냉 슬래그 및 고로 서냉 슬래그의 미분말화 과정에서 석고, 가용성 규산염, 이온화 리튬 및 실란 화합물을 혼합한 혼합물을 진동밀에서 혼합 분쇄하는 메카노케미컬 활성화 처리된 혼합물인 것을 특징으로 하는 폴리머 모르타르 조성물을 도포하는 단계; 및 (3) 상기 폴리머 모르타르 조성물을 도포한 표면에 시멘트, 혼화재, 액상 나트륨 실리케이트, 액상 폴리실란 및 물을 포함하는 프라이머를 도포하고, 상기 프라이머가 도포된 표면에 에폭시 주제와 아민계 경화제 및 물을 포함하여 이루어진 수성 에폭시계 도료를 도포하며, 상기 수성 에폭시계 도료가 도포된 표면에 수분산성 아크릴 우레탄 수지, 체질안료 및 실란을 포함하여 이루어진 수성 우레탄계 도료를 도포하여 표면 코팅제를 도포하는 단계; 를 포함하는 콘크리트 구조물 단면의 친환경 보수 보호 공법을 제공한다.
본 발명의 콘크리트 구조물 단면의 보호 시공 공법에 따르면, 단면의 보수가 필요한 콘크리트 구조물을 보수함에 있어, 보수 공사 후 시간이 지남에 따라 서서히 자기 방위 기능을 발휘하여 중성화를 억제할 뿐만 아니라 염화물 이온의 차폐 효과가 커 해수 등 수중 콘크리트의 보수 공사에도 사용될 수 있고, 산업 부산물로서 폐기되는 자원을 재활용함으로써 경제적 효과를 높이는 동시에 구조적 치밀성을 향상시키고 콘크리트와의 부착강도를 증가시킬 수 있으며, 접착강도와 내후성 및 기계적 물성을 강화할 수 있는 동시에 표면 보호 기능을 향상시킬 수 있는 표면 코팅제를 모르타르 표면에 처리함으로써 보호 효과를 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

친환경 단면 복구용 천연섬유 폴리머 모르타르와 자기방어 기능 표면 코팅제를 이용한 콘크리트 구조물 단면의 보수 보호 공법{Protecting method of cross-section of concrete structure using eco-friendly cross-section repairing natural fiber and polymer mortar and surface coating material with function of self-protection}
본 발명은 친환경 단면 복구용 천연섬유 폴리머 모르타르와 자기방어 기능 표면 코팅제를 이용한 콘크리트 구조물 단면의 보수 보호 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 염화물 이온에 대한 차폐 효과가 커서 내구성이 우수하며, 속경 특성을 가지므로 단시간에 보수 보호 공사가 완료될 수 있어 경제적이고, 모르타르 표면에 자기방어 기능을 갖는 표면 코팅제로 코팅함으로써 접착강도와 내후성 및 표면 강도를 향상시킬 수 있는 동시에, 산업 부산물을 주원료로 사용함으로써 친환경적인 콘크리트 구조물 단면의 친환경 보수 보호 공법에 관한 것이다.
철근 콘크리트 구조물은 건설 후 염해나 중성화, 알칼리 골재 반응, 화학적 부식 외에 물의 침투에 의한 강재의 부식 팽창 등으로 구조물이 열화되면서 장기적으로 내구성 및 사용성이 저하된다. 이러한 구조물의 열화가 계속 진행되면 결국 구조물의 붕괴를 초래할 위험성이 있기 때문에 지속적으로 관리하고 보수할 필요가 있다.
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 보수 보강을 실시하여 더 이상의 열화의 진행을 억제하고 내구성능을 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.
종래의 단면 복구를 위한 보수보강재는 주로 시멘트계 모르타르나 폴리머 시멘트 모르타르 등을 사용하였는데, 이러한 종래의 보수보강재는 기존 구조물의 열화를 억제하고 현재 이상의 내구 성능을 향상시키는 것을 목적으로 하여 강도를 높이거나 최초 시공시 부착 성능을 향상시키는 것에만 초점을 맞춘 것이 대부분이므로 시공 후 얼마 되지 않아 표면이 다시 쉽게 손상되기 때문에 보수 보강 공사를 자주 해야 하는 문제가 있었다.
예로서, 대한민국 공개특허 제2006-0079447호에서는 CSA(Calcium sulfoaluminate)와 소정의 고미분말 결합재를 첨가하여 모르타르 조성물을 제조하는 방법을 제안한다. 그러나, 상기 재료를 이용하여 제조된 모르타르 조성물은 고가의 아윈(Hauyne)계 시멘트를 사용하므로 시공 단가의 상승을 유발하고 초기 응결 시간 및 강도 면에서 충분한 결과를 얻지 못하였다.
또한, 기존의 보수 보강 방법으로 시공할 경우 표면에서 수분과 산소가 미세한 틈으로 스며들기 때문에 산소에 의한 철근의 부식이 진행되고 수분에 의한 콘크리트의 열화가 발생하여 보수 보강 효과가 오래 지속되기 어렵기 때문에 보수 보강 공사를 자주 실시해야 하는 문제점이 있었다.
한편, 현대 산업의 급격한 발달로 인해 다량의 산업 폐기물이 발생하고 있으며 이러한 산업 폐기물의 처리는 대부분 매립에 의존하고 있는 실정이다. 이와 같은 매립에 의한 처리는 2차적인 환경 문제를 발생시킬 수 있기 때문에 산업 폐기물을 재활용하기 위한 연구가 큰 관심을 얻고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 상황을 고려하여 개발된 것으로서, 단면의 보수가 필요한 콘크리트 구조물을 보수함에 있어, 보수 공사 후 시간이 지남에 따라 서서히 자기 방위 기능을 발휘하여 중성화를 억제할 뿐만 아니라 염화물 이온의 차폐 효과가 커 해수 등 수중 콘크리트의 보수 공사에도 사용될 수 있고, 산업 부산물로서 폐기되는 자원을 재활용함으로써 경제적 효과를 높이는 동시에 구조적 치밀성을 향상시키고 콘크리트와의 부착강도를 증가시킬 수 있으며, 접착강도와 내후성 및 기계적 물성을 강화할 수 있는 동시에 표면 보호 기능을 향상시킬 수 있으면서 자기방어 기능을 갖는 표면 코팅제를 모르타르 표면에 처리함으로써 보호 효과를 극대화시킬 수 있는 콘크리트 구조물 단면의 친환경 보수 보호 공법을 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은
(1) 보수가 필요한 콘크리트 구조물의 단면을 치핑(chipping)하여 손상되지 않은 부분이 나올 때까지 다듬는 단계;
(2) 상기 다듬어진 콘크리트 단면에 시멘트 40~85 중량%, 고로 급냉 슬래그 및 고로 서냉 슬래그가 7~9:1~3의 중량비로 포함된 것으로서 분말도 1,000~ 5,000 cm2/g인 합성 슬래그 미분말 혼합물 5~45 중량%, 분말도 1,000~3,000 cm2/g을 갖는 글라스 분말 5~30 중량%, 수축 저감제 3~20 중량%, 폴리머 수지 0.5~1.5 중량%, 섬유 0.2~2 중량% 및 알칼리 활성화제 0.1~5 중량%로 이루어진 결합재 100 중량부와 규사 20~100 중량부 및 물을 포함하여 이루어지며,
상기 합성 슬래그 미분말 혼합물은 상기 고로 급냉 슬래그 및 고로 서냉 슬래그의 미분말화 과정에서 배연탈황석고인 석고, 규산소다 및 규산칼륨에서 선택된 가용성 규산염, 수산화리튬 및 산화리튬에서 선택된 이온화 리튬 및 제1알칼알콕시실란인 실란 화합물을 혼합한 혼합물을 진동밀에서 5~60분간 처리하여 혼합물의 비표면적을 1,000~5,000 cm2/g가 되도록 혼합 분쇄하는 메카노케미컬 활성화 처리된 혼합물인 것을 특징으로 하는 폴리머 모르타르 조성물을 도포하는 단계; 및
(3) 상기 폴리머 모르타르 조성물을 도포한 표면에 시멘트, 혼화재, 액상 나트륨 실리케이트, 액상 폴리실란 및 물을 포함하는 프라이머를 도포하고, 상기 프라이머가 도포된 표면에 에폭시 주제와 아민계 경화제 및 물을 포함하여 이루어진 수성 에폭시계 도료를 도포하며, 상기 수성 에폭시계 도료가 도포된 표면에 수분산성 아크릴 우레탄 수지, 체질안료 및 실란을 포함하여 이루어진 수성 우레탄계 도료를 도포하여 표면 코팅제를 도포하는 단계; 를 포함하는 콘크리트 구조물 단면의 친환경 보수 보호 공법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (2)에서 상기 폴리머 수지는 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)계, NR(Natural Rubber)계, NBR(Natural Rubber-Butadien Rubber)계, SBR(Styrene-Butadien Rubber)계 및 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl Acetate)계 수지에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용하고, 상기 섬유는 셀룰로오스 섬유, 폴리프로필렌 섬유 및 폴리에틸렌 섬유에서 선택하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (2)에서 상기 합성 슬래그 미분말 혼합물은 상기 고로 급냉 슬래그 및 고로 서냉 슬래그의 혼합물 100 중량부, 석고 0.1~10 중량부, 가용성 규산염 0.1~5.0 중량부, 이온화 리튬 0.1~3.0 중량부 및 실란 화합물 0.1~3.0 중량부를 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
삭제
삭제
삭제
본 발명에 따른 친환경 단면 복구용 천연섬유 폴리머 모르타르와 자기방어 기능 표면 코팅제를 이용한 콘크리트 구조물 단면의 보수 보호 공법의 특징 및 장점을 설명하면 다음과 같다.
1. 우선, 고로 급냉 슬래그와 고로 서냉 슬래그의 최적 비율로 이루어진 합성 슬래그 미분말을 포함하는 폴리머 모르타르 조성물을 사용하기 때문에 표면이 치밀하게 되어 염화물 이온의 침투를 막고 중성화를 억제하여 내구성을 증대시킬 수 있다.
2. 시멘트와 슬래그 외에 미분말의 글래스 분말을 함께 사용함으로써 포졸란 반응을 촉진시켜 응결시간을 단축할 수 있고 바탕 콘크리트와의 접착 안정성을 향상시킬 수 있다.
3. 또한, 칼슘설포알루미네이트와 석고가 최적 비율로 혼합된 수축 저감제를 사용함으로써 조성물의 수축 팽창성을 낮추고 빠른 시간 안에 강도를 발현할 수 있다.
4. 상기 표면 코팅제로 사용되는 도료 조성물은 내구성이 우수하고, 특히 내화학성, 방수성, 염해 저항성 등의 특성도 우수하며 자기방어 기능이 있어 콘크리트 구조물의 표면 보호 효과가 우수하고, 유기 용제나 중금속이 용출되지 않으므로 친환경적이며, 코팅 도막의 수명을 연장할 수 있으므로 콘크리트 표면의 보호 효과가 장기간 유지될 수 있는 효과가 있다.
5. 또한, 산업 부산물을 주원료로 한 모르타르를 사용하므로 원재료비 절감을 통해 원가를 절감할 수 있으며, 산업 폐기물의 처리 비용을 줄이고 새로운 용처로서 활용될 수 있으므로 환경 친화적인 공법이다.
이하에서는 본 발명에 대하여 더욱 구체적으로 설명한다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 단면의 친환경 보수 보호 공법은 하기 단계를 포함하여 구성된다. 즉,
(1) 보수가 필요한 콘크리트 구조물의 단면을 치핑(chipping)하여 손상되지 않은 부분이 나올 때까지 다듬는 단계;
(2) 상기 다듬어진 콘크리트 단면에 시멘트 40~85 중량%, 고로 급냉 슬래그 및 고로 서냉 슬래그가 7~9:1~3의 중량비로 포함된 것으로서 분말도 1,000~ 5,000 cm2/g인 합성 슬래그 미분말 혼합물 5~45 중량%, 분말도 1,000~3,000 cm2/g을 갖는 글라스 분말 5~30 중량%, 수축 저감제 3~20 중량%, 폴리머 수지 0.5~1.5 중량%, 섬유 0.2~2 중량% 및 알칼리 활성화제 0.1~5 중량%로 이루어진 결합재 100 중량부와 규사 20~100 중량부 및 물을 포함하여 이루어지며,
상기 합성 슬래그 미분말 혼합물은 상기 고로 급냉 슬래그 및 고로 서냉 슬래그의 미분말화 과정에서 석고, 가용성 규산염, 이온화 리튬 및 실란 화합물을 혼합한 혼합물을 진동밀에서 혼합 분쇄하는 메카노케미컬 활성화 처리된 혼합물인 것을 특징으로 하는 폴리머 모르타르 조성물을 도포하는 단계; 및
(3) 상기 폴리머 모르타르 조성물을 도포한 표면에 시멘트, 혼화재, 액상 나트륨 실리케이트, 액상 폴리실란 및 물을 포함하는 프라이머를 도포하고, 상기 프라이머가 도포된 표면에 에폭시 주제와 아민계 경화제 및 물을 포함하여 이루어진 수성 에폭시계 도료를 도포하며, 상기 수성 에폭시계 도료가 도포된 표면에 수분산성 아크릴 우레탄 수지, 체질안료 및 실란을 포함하여 이루어진 수성 우레탄계 도료를 도포하여 표면 코팅제를 도포하는 단계; 를 포함하여 구성된다.
이하에서는 각 단계별로 나누어 구체적으로 설명한다.
1. 콘크리트 구조물 단면 치핑(chipping)
콘크리트 구조물에서 열화 등에 의해 콘크리트에 균열이 발생하여 시간이 지나게 되면 콘크리트의 압축강도와 철근의 인장강도가 점차 떨어지게 되고 균열 부위로 노출된 콘크리트는 중성화 현상이 진행되어 철근의 부식이 일어난다. 안전 진단 및 점검을 실시하여 이와 같은 현상이 발행하면 콘크리트 구조물의 단면을 보수해야 건물의 수명을 오랫동안 유지할 수 있다.
치핑 단계는 이와 같이 안전 진단 및 점검 결과 보수가 필요한 콘크리트 구조물에 대하여 균열이 발생한 콘크리트와 노출된 철근을 제거하여 열화되지 않은 콘크리트가 나올 때까지 단면을 기계를 이용하여 파쇄하고 다듬는 과정이다. 이 때 다듬어진 콘크리트의 최외 표면은 모르타르의 부착이 용이하도록 거친 표면을 갖도록 하는 것이 바람직하다.
2. 폴리머 모르타르 조성물 도포
상기 콘크리트 단면을 치핑(chipping)하여 열화 부위의 콘크리트와 부식 철근을 제거한 후 폴리머 모르타르 조성물을 도포하여 보수한다.
본 발명에서 사용되는 폴리머 모르타르 조성물은 산업 폐기물을 재활용하고 속경성 및 콘크리트 구조물과의 부착 강도 확보를 위해 하기의 조성을 사용한다.
즉, 시멘트 40~85 중량%, 고로 급냉 슬래그 및 고로 서냉 슬래그가 7~9:1~3의 중량비로 포함된 것으로서 분말도 1,000~ 5,000 cm2/g인 합성 슬래그 미분말 혼합물 5~45 중량%, 분말도 1,000~3,000 cm2/g을 갖는 글라스 분말 5~30 중량%, 수축 저감제 3~20 중량%, 폴리머 수지 0.5~1.5 중량%, 섬유 0.2~2 중량% 및 알칼리 활성화제 0.1~5 중량%로 이루어진 결합재 100 중량부와 규사 20~100 중량부 및 물을 포함하여 이루어진 것을 사용한다. 이때, 상기 합성 슬래그 미분말 혼합물은 상기 고로 급냉 슬래그 및 고로 서냉 슬래그의 미분말화 과정에서 석고, 가용성 규산염, 이온화 리튬 및 실란 화합물을 혼합한 혼합물을 진동밀에서 혼합 분쇄하는 메카노케미컬 활성화 처리된 혼합물인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 시멘트는 포틀랜드 시멘트, 슬래그 시멘트, 알루미나 시멘트, 속경성 시멘트 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 포틀랜드 시멘트이며, 구체적으로 포틀랜드 시멘트의 경우도 주요 성분이 C3S 51%, C2S 25%, C3A 9%, C4AF 9%, CaSO4 4% 정도이며, 비표면적은 3,300cm2/g 전후인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 합성 슬래그 시멘트는 제철소에서 선철을 생산할 때 부산물로 얻어지는 것으로서 급냉에 의해 생성되는 고로 급냉 슬래그와 서냉에 의해 생성되는 고로 서냉 슬래그를 7~9:1~3의 중량비로 혼합한 것으로서 평균 입경이 2~10㎛의 수준이 되도록 볼밀, 롤러밀 또는 진동밀 등을 이용하여 분쇄하여 얻은 것이다.
상기 고로 급냉 슬래그 미분말은 비정질의 잠재 수경성 물질로서, 주로 콘크리트용 혼화재료 용도로 사용되고 있으며, 그 장점은 수화열에 의한 온도 상승의 억제, 알칼리 실리카 반응의 억제, 황산염이나 해수에 대한 화학 저항성의 향상을 기대할 수 있지만, 중성화 저항성은 취약한 면이 있다. 반면 상기 고로 서냉 슬래그 미분말은 서냉화되어 결정화된 상태로 수경성이 없고, 수경성이 없는 충전재는 중성화 억제 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 단순한 충전재보다는 중성화를 일으키는 CO2 가스와 반응하는 물질을 적용하면 탄산화 반응에 의해 경화체 표면이 더욱 치밀화되어 그 이후 CO2 가스가 경화체 내부로 투과하는 것을 억제할 수 있다. 고로 서냉 슬래그의 주성분인 메리라이트는 수화하지는 않으나 탄산화 반응을 나타내고 조직을 치밀화시켜 이후 CO2 가스가 경화체 표면으로 투과하기 어렵게 하는 작용을 한다. 따라서 고내구성을 갖게 하기 위해서 수경성인 고로 급냉 슬래그 미분말과 비수경성인 고로 서냉 슬래그 미분말을 혼합하여 고로 급냉 슬래그 미분말의 장점을 살리면서 중성화에 취약한 부분을 비수경성 재료인 고로 서냉 슬래그 미분말로 보완하는 기능을 할 수 있다.
본 발명에서 결합재를 형성함에 있어 상기 합성 슬래그 미분말은 5~45 중량%로 구성되는 것이 바람직하다. 합성 슬래그 미분말이 5 중량% 미만이면 얻고자 내구 성능을 확보하기 어렵고, 45 중량%를 초과하면 소요의 강도를 얻는데 시간이 오래 걸리고 적절한 물리적 성능 발현에 어려움이 있다. 또한, 본 발명에서 상기 합성 슬래그 미분말은 분말도 1,000~ 5,000 cm2/g인 것을 제조하여 사용한다.
상기 합성 슬래그 미분말의 제조 과정은 상기 고로 급냉 슬래그 및 고로 서냉 슬래그의 혼합물에 석고, 가용성 규산염, 이온화 리튬 및 실란 화합물을 혼합한 혼합물을 진동밀에서 혼합 분쇄하는 메카노케미컬 활성화 처리하여 제조한다.
구체적으로 상기 합성 슬래그 미분말 혼합물은 상기 고로 급냉 슬래그 및 고로 서냉 슬래그의 혼합물 100 중량부, 석고 0.1~10 중량부, 가용성 규산염 0.1~5.0 중량부, 이온화 리튬 0.1~3.0 중량부 및 실란 화합물 0.1~3.0 중량부를 혼합하여 메키노케미컬 활성화 처리하여 제조한다.
본 발명에서 상기 석고는 슬래그 미분말의 산성 피막을 파괴하여 슬래그 내부에서 이온 방출을 가속화시키고 이들과 반응하여 수화 초기에 에트린자이트를 다량 생성해주는 역할을 하며, 재령 경과에 따라 칼슘실리케이트 수화물을 생성해 강도를 발현해주는 역할을 한다.
본 발명에서 상기 석고는 배연탈황석고를 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 가용성 규산염은 규산소다 및 규산칼륨 중에서 선택하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 이온화 리튬은 수산화리튬 및 산화리튬 중 1종 또는 2종 이상을 용매에 이온화한 것을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 실란은 제1알킬알콕시실란을 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 가용성 규산염, 이온화 리튬 및 실란은 슬래그 미분말에 있어 산화규소의 함량이 증대되도록 하며, 이에 따라 2차 반응을 더욱 활성화할 수 있도록 함에 의해 강열 감량 개선, 내염해 저항성, 강도 향상, 수화열 저감 등의 역학 성능이 발휘되도록 하는 역할을 한다.
본 발명에서 상기 메카노케미컬 활성화 처리는 진동밀에서 5 내지 60분 동안, 더욱 바람직하게는 10 내지 30분 동안 혼합 분쇄하는 방식으로 이루질 수 있다.
본 발명에서 상기 메카노케미컬 활성화 처리는 기계적인 분쇄과정에 의해서 재료의 결합 상태를 변화시켜 그 재료의 물리화학적 성질을 변화시켜 주는 것으로, 혼합 분쇄하면 분쇄 조작에서 균일 혼합이 가능하고 결정 구조 변화를 동시에 진행할 수 있는 이점이 있다. 즉, 메카노케미컬 활성화 처리에 의한 분쇄 시스템에서의 기계적인 충돌은 탄성, 가소성과 전단 변형을 발달시켜 입자의 파괴, 비결정화, 그리고 심지어 고체 상태에서의 화학 반응을 일으키게 된다.
일반적으로 시멘트 분야에서의 분쇄는 통상 볼 밀이나 롤러 밀 등의 미분쇄기를 사용하고 있는데, 볼 밀의 경우 회전하는 원통 안에서 분쇄 매체가 원심력에 의해 원통 내벽을 따라 상부로 올라간 후 낙하하면서 분쇄물에 충격력을 가하여 분쇄하는 방식이며, 롤러 밀은 밀 안에 3 ~ 4개의 롤러를 원판 위에서 자전시키는 동시에 전체를 공전시켜 롤러와 원판 그리고 내벽 사이에서 분쇄물이 압축 및 마찰력에 의해 분쇄되는 원리를 이용하는 방식이다. 이에 반해 진동밀은 편심이 있는 원에 의해 밀 전체가 진동을 하면서 밀 안의 볼이나 바와 같은 분쇄 매체가 분쇄물에 충격력과 마찰력을 동시에 전달하여 분쇄물을 미크론 단위까지 분쇄하는 것으로, 단시간 내에 분쇄물에 다량의 분쇄 에너지를 공급함으로써 분쇄 원료의 성질을 물리화학적으로 변화시킬 수 있는 장비이다. 즉, 진동밀은 메카노케미컬 활성화 처리를 위해 적합한 분쇄 시스템으로서 기존의 볼 밀과 같은 분쇄 매체보다 단시간에 목표로 하는 미분말의 분쇄가 가능하며, 전단 마찰력과 충격력을 동시에 주기 때문에 진동 밀을 이용하여 혼합 분쇄할 경우, 제조물의 미립자가 표면 처리되어 입자 간의 친화성이 증대함에 따라 화학적 활성이 증대되는 결과를 가져오게 된다.
본 발명에서 상기 메카노케미칼 처리는 5분 내지 60분, 더욱 바람직하게는 10분 내지 30분 동안 진동밀에서 처리하는 것이 바람직하다. 이는 본 발명의 혼합물의 비표면적을 1,000 내지 5,000cm2/g로 처리하는데 바람직한 시간이기 때문이다.
본 발명은 상기 메카노케미칼 활성화 처리에 의해 형성되는 슬래그 혼합물에 글라스 분말, 수축 저감제, 폴리머 수지, 섬유 및 알칼리 활성화제를 혼합하여 결합재를 형성하고, 상기 결합재 100 중량부와 규사 20~100 중량부 및 물을 혼합하여 폴리머 모르타르 조성물을 형성한다.
본 발명에서 상기 글라스 분말은 화학 성분 중 70% 이상이 잠재수경성을 지닌 실리카(SiO2)성분으로 구성되어 있고, 시멘트와의 수화 반응시 포졸란 작용이 활성화되어 콘크리트 구조물과의 결합성을 우수하게 만들고 강도를 증진시키며 작업성 향상에 기여한다.
본 발명에서 상기 글라스 분말은 산업 폐기물을 재활용하기 위하여 산업 부산물로 배출되는 것을 미세 분말화하여 사용하는 것이 바람직하다. 산업부산물 중 하나인 폐글라스는 국내의 경우 선진국에 비해 재활용율이 매우 떨어지며, 주로 도로포장재, 건축 내외장재, 도로 노면 페인팅 등으로 재활용 되고 있으나 약 30%의 폐글라스는 재활용되지 못하고 지반에 매립되어 환경문제를 발생시키고 있다. 또한, 국내외에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 건설자재로 활용하기 위한 일환으로 수많은 연구가 진행되었으나, 대부분이 콘크리트에 있어서 골재를 대체하는 수준에 머물고 있는 실정이다. 본 발명에서는 이러한 폐글라스를 콘크리트 단면 보수 보강용 모르타르로 활용하는 기술을 제공한다.
본 발명에서 상기 글라스 분말은 그 함량이 결합재 중 5~10 중량% 범위로 사용되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 5 중량% 미만이면 압축강도가 떨어지고 30 중량% 초과하면 압축강도 및 작업성이 떨어지게 된다.
상기 글라스 분말의 기능 및 효과에 관해 더욱 상세하게 설명하면, 실리카 성분이 주성분인 글라스 분말은 잠재수경성을 갖는데, 상기 잠재수경성은 그 자체로는 굳어지는 성질이 없으나 물의 존재 하에서 상온에서 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 반응하여 안정된 불용해성 화합물을 생성하여 경화시키는 성질을 가지고 있기 때문에 포졸란(Pozzolan) 작용이 가능하다. 즉, 고로 슬래그 미분말 속의 산화칼슘(CaO)성분은 물과 반응하여 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 형성하고 글라스 분말에서 용출된 실리카 (SiO2), 산화알루미늄 (Al2O3)과 서서히 반응하여 불용성 칼슘실리케이트 수화물(C-S-H gel)이나 칼슘알루미네이트 수화물 (C-A-H gel)을 형성하여 그 조직을 더욱 치밀하게 만들어 콘크리트의 강도 발현 및 결합력 강화에 기여한다. 본 발명에서 사용되는 상기 글라스 분말은 분말도에 따라 성능이 달라지는데 본 발명에서는 분말도 1,000~3,000 cm2/g을 갖는 글라스 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 분말도가 1,000 cm2/g 미만일 경우 포졸란 반응의 제어가 어려울 수 있고 3,000 cm2/g을 초과할 경우 콘크리트 구조물과의 결합력이 저하될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 수축 저감제는 칼슘설포알루미네이트와 석고가 4~9 : 1~6의 중량비로 혼합하여 제조한 것을 사용할 수 있으며, 그 사용양은 결합재 중 3% ~ 20중량%가 바람직하다. 상기 함량이 3중량% 미만이면 초기 수축 팽창에 의한 균열을 제어하기 힘들고, 20중량%를 초과하면 급격한 반응으로 인한 작업시간의 확보가 어렵고 이상 팽창을 야기할 수 있는 문제점이 있다. 본 발명에서 상기 석고는 인산 무수석고 또는 불산 무수석고 중에서 선택하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 폴리머 수지는 상기 콘크리트 구조물의 단면 보수보강용 모르타르 조성물의 경화 전 상태에서는 유동성을 증가시키고 작업성을 개선시키며, 경화 후 상태에서는 표면 부착력 증가, 응집력 증가, 굴곡 강도 증가, 굴곡성 증진 및 방수력 증대 등의 효과를 발휘할 수 있다. 본 발명에서 상기 폴리머 수지는 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)계, NR(Natural Rubber)계, NBR(Natural Rubber-Butadien Rubber)계, SBR(Styrene-Butadien Rubber)계 및 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl Acetate)계 수지에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 폴리머 수지는 결합재 중에 0.5~1.5 중량%의 비율로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 폴리머 수지의 함량이 0.5 중량% 미만으로 사용하는 경우 표면 부착력 강화의 효과를 달성하기 어렵고, 1.5 중량% 초과하면 수화반응 시 수화생성물의 생성을 방해하여 강도가 저하되는 단점을 나타낸다.
또한, 본 발명에서 상기 섬유는 휨 강도, 인장 강도 증진은 물론 양생 시 표면 크랙을 줄일 수 있어 모르타르 시공 후 초기 시공 안정성에 효과적이며, 초기 분산성을 높이기 위한 목적으로 사용된다. 본 발명에서 사용될 수 있는 섬유로는 셀룰로오스 섬유, 폴리프로필렌 섬유 및 폴리에틸렌 섬유로부터 선택되는 1종 이상의 섬유를 사용할 수 있다. 또한 본 발명에서 상기 섬유는 결합재 중에 0.2~2 중량% 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.2 중량% 미만이면 인장강도 및 휨 강도 개선의 효과를 볼 수 없으며, 2 중량%를 초과하면 물 사용량의 증가로 작업성이 나빠지고 경제성이 떨어질 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 알칼리 활성화제는 강도발현에 영향을 미치는 요인으로, 알칼리 금속수산화물, 염화물, 황산화물 및 탄산화물에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있고, 바람직하게는 탄산나트륨 및 탄산수소나트륨을 사용하는 것이 강도발현 측면에서 유리하다. 본 발명에서 상기 알칼리 활성화제는 결합재에 포함되며 그 함량이 0.1~5 중량% 범위에서 포함되는 것이 바람직하다. 상기 알칼리 활성화제의 함량이 0.1 중량% 미만이거나 5 중량%를 초과하면 모르타르의 강도가 저하될 수 있다.
또한, 수중 콘크리트 구조물의 보수 보강을 위하여 수중불분리제를 0.1~3 중량% 범위로 추가로 포함할 수 있다. 상기 수중불분리제는 수중에서 모르타르 조성물의 점성을 향상시켜 분해되는 것을 방지하기 위하여 첨가되는 것으로, 메틸셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 카복시메틸셀룰로오스와 같은 메틸계 셀룰로오스; 에틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 카복시에틸셀룰로오스와 같은 에틸계 셀룰로오스; 히드록시프로필셀룰로오스와 같은 프로필계 셀룰로오스에서 선택되는 셀룰로오스계 증점제를 사용할 수 있다. 그 함량은 결합재 중 0.1 ~ 3 중량%로 포함되는 것이 적절한 점성을 발현하므로 바람직하다. 필요에 따라 수중에서의 점성을 더욱 증가시키기 위하여 수용성 아크릴계 수지 분말을 더 첨가할 수 있다. 수용성 아크릴계 수지분말은 수중불분리제의 1 ~ 30 중량%로 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 필요에 따라 상기 결합재 100 중량부에 대하여, 분산제 0.1 ~ 10 중량부, 소포제 0.01 ~ 3 중량부, 지연제 0.01 ~ 10 중량부에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 분산제는 모르타르의 입자 표면에 흡착하여 입자 표면에 전하를 주어 입자들끼리 상호 반력을 일으키므로, 응집된 입자를 분산시켜 유동을 증가시켜 감수 효과로 인한 강도 증진이 가능하게 한다. 상기 분산제로서는 통상의 감수제를 사용할 수 있으며, 예를 들어 리그닌술포네이트, 폴리나프탈렌술포네이트, 폴리멜라민술포네이트 또는 폴리카복실레이트계 감수제로 이루어진 군으로부터 단독 또는 둘 이상 혼합사용이 가능하다. 상기 분산제의 함량은 상기 결합재 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 10 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 소포제는 모르타르 내의 거대 기공을 제거하여 모르타르의 강도와 외관을 좋게 하기 위하여 사용된다. 소포제로는 등유, 유동 파라핀 등과 같은 광유계 소포제; 동식물유, 참기름, 피마자유와 이들의 알킬렌옥사이드 부가물 등과 같은 유지계 소포제; 올레인산, 스테아린산과 이들의 알킬렌옥사이드 부가물 등과 같은 지방산계 소포제; 글리세린모노리시놀레이트, 알케닐호박산 유동체, 솔비톨모노라울레이트, 솔비톨트리올레이트, 천연 왁스 등과 같은 지방산 에스테르계 소포제; 폴리옥시알킬렌류, (폴리)옥시알킬에테르류, 아세틸렌에테르류, (폴리)옥시알킬렌지방산에스테르류, (폴리)옥시알킬렌솔비탄지방산에스테르류, (폴리)옥시알킬렌알킬(아릴)에테르황산에스테르염류, (폴리)옥시알킬렌알킬인산에스테르류, (폴리)옥시알킬렌알킬아민류, (폴리)옥시알킬렌아미드 등과 같은 옥시알킬렌계 소포제; 옥틸알콜, 헥사데실알콜, 아세틸렌알콜, 글리콜류 등과 같은 알콜계 소포제; 아크릴레이트폴리아민 등과 같은 아미드계 소포제; 인산트리부틸, 나트륨옥틸포스페이트 등과 같은 인산에스테르계 소포제; 알루미늄스테아레이트, 칼슘올레이트 등과 같은 금속비누계 소포제; 디메틸실리콘유, 실리콘 페이스트, 실리콘 에멀젼, 유기변성폴리실록산(디메틸폴리실록산 등의 폴리오르가노실록산), 플루오로실리콘유 등과 같은 실리콘계 소포제를 사용할 수 있다. 상기 소포제는 상기 결합재 100 중량부에 대하여 0.01~3 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 지연제는 결합재의 수화속도를 조정하여 일정기간 작업성을 확보할 목적으로 첨가될 수 있다. 지연제로는 붕산과 붕사, 붕산나트륨, 붕산칼륨과 같은 붕산염류, 글루콘산, 시트릭산, 타르타르산, 글루코헵톤산, 아라본산, 사과산 또는 구연산 및 이들의 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 암모늄, 트리에탄올아민 등의 무기염 또는 유기염 등의 옥시카복실산; 글루코오스, 프럭토오스, 갈락토오스, 사카로오스, 크실로오스, 아비토오스, 리포오즈, 이성화당 등의 단당류나, 2당, 3당 등의 올리고당, 또는 덱스트린 등의 올리고당, 또는 덱스트란 등의 다당류, 이들을 포함하는 당밀류 등의 당류; 솔비톨 등의 당알콜; 규불화 마그네슘; 인산 및 그의 염 또는 붕산 에스테르류; 아미노카복실산과 그의 염; 알칼리 가용 단백질; 푸민산; 탄닌산; 페놀; 글리세린 등의 다가알콜; 아미노트리(메틸렌포폰산), 1-히드록시에틸리덴-1,1-디포스폰산, 에틸렌디아민테트라(메틸렌포스폰산), 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산) 및 이들의 알칼리 금속염, 알칼리토류 금속염 등의 포스폰산 및 그 유도체 등을 사용할 수 있다. 그 함량은 상기 결합재 100 중량부를 기준으로 0.01 ~ 10 중량부를 첨가하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기한 바와 같이 시멘트, 고로 급냉 슬래그 및 고로 서냉 슬래그의 혼합물을 포함하여 이루어진 합성 슬래그 미분말, 글라스 분말, 수축 저감제, 폴리머 수지, 섬유 및 알칼리 활성화제로 이루어진 결합재에 규사를 혼합하여 건조 모르타르 프리믹스 조성물을 제조하고 여기에 소정의 물을 혼합하여 모르타르 조성물을 형성한다. 본 발명에서 상기 결합재와 규사는 결합재 100 중량부 및 규사 20 ~80 중량부의 비율로 혼합하는 것이 바람직하다. 또한, 물의 사용량은 5~40 중량부로 포함될 수 있으나 용도에 따라 변경이 가능하다.
본 발명에서 상기 규사는 특별히 한정하지는 않으나, 평균 입경이 10~20 mm인 중사와 평균입경이 0.1~1.0 mm인 세사를 각각 1:4 ~ 2:3의 비율로 혼합한 것을 사용할 수 있다. 규사의 평균 입경과 함량이 상기 범위일 경우 모르타르 조성물의 유동성 및 치밀성을 향상시킬 수 있다.
상기와 같이 얻어진 폴리머 모르타르 조성물을 시공 대상면에 도포하여 콘크리트 구조물의 단면을 보수보강하는데, 1회 이상 반복 시공하는 경우 대상면과의 접착성을 위해 표면을 연마하여 거칠게 마감하며, 상기 도포는 스프레이 또는 흙손을 이용하여 1차 타설시 5 ~ 15 mm, 2차 및 3차 타설시 20 ~ 50 mm, 최종 타설 시 5 ~ 15 mm로 시공 및 미장하는 것이 바람직하나 상기 두께는 치핑된 콘크리트의 두께에 따라 변경 가능하다.
3. 표면 코팅제 도포
상기 폴리머 모르타르 조성물을 콘크리트 파쇄 부위에 도포하여 평활하게 마감하고 건조한 후 그 표면에 본 발명에 따른 표면 코팅제를 얇게 도포함으로써 보수된 표면을 외부조건으로부터 보호한다.
본 발명에 따른 상기 표면 코팅제는 다음과 같은 순서로 도포된다. 즉,
상기 폴리머 모르타르 조성물을 도포하여 경화된 표면에 시멘트, 혼화재, 액상 나트륨 실리케이트, 액상 폴리실란 및 물을 포함하는 프라이머를 도포하고, 상기 프라이머가 도포된 표면에 에폭시 주제와 아민계 경화제 및 물을 포함하여 이루어진 수성 에폭시계 도료를 도포하며, 상기 에폭시계 도료가 도포된 표면에 수분산성 아크릴 우레탄 수지, 체질안료 및 실란을 포함하여 이루어진 수성 우레탄계 도료를 도포하여 표면 코팅제를 도포하는 단계를 포함하여 표면 코팅제를 도포한다.
이하에서는 상기 표면 코팅제를 코팅하는 구체적인 방법에 관하여 상세하게 설명한다.
먼저, 상기 폴리머 모르타르 조성물을 콘크리트 파쇄 부위에 도포하여 마감한 표면에 프라이머를 도포한다.
본 단계에서 사용되는 프라이머는 모르타르 표면의 내수성, 내구성을 향상시킴과 아울러, 이후 형성되는 도장 도료와 피도체인 모르타르 표면과의 결합력을 강화하기 위해 사용된다.
본 발명에서 사용되는 프라이머는 시멘트, 혼화재, 액상 나트륨 실리케이트, 액상 폴리실란 및 물을 포함하는 성분으로 구성된다.
구체적으로는 본 발명에서 사용되는 프라이머는 시멘트 10~30 중량부, 혼화재 5~20 중량부, 액상 나트륨 실리케이트 15~45 중량부, 액상 폴리실란 5~20 중량부 및 물 55~80 중량부를 포함하여 구성된다.
상기 시멘트와 혼화재는 외부 환경으로 인한 구조물의 손상 부위에 침투하여 구조물을 유해물질로부터 보호하고 내구 연한을 증대시키는 역할을 한다.
본 발명에서 상기 혼화재는 슬래그 미분말과 플라이애쉬를 약 10:1~5의 비율로 혼합한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 액상 나트륨 실리케이트는 물에 수용성인 나트륨 실리케이트를 용해시켜 얻어지며, 혼합비율은 물:나트륨 실리케이트가 약 100:20~100의 중량비로 혼합, 용해될 수 있다.
상기 액상 폴리실란은 실란 단량체를 유기용매에 혼합한 후 중합하여 얻어진다. 더욱 구체적으로는 디클로로메틸페닐실란, 디클로로디메틸실란, 디클로로디페닐실란, 디클로로헥실메틸실란, 디클로로비닐메틸실란 중에서 선택된 1종 이상의 실란 단량체를 유기용매에 혼합한 후 금속 촉매를 분산시키고 중합을 실시하여 형성된 중합체를 여과하여 실리콘 고분자를 분리한 후 다시 유기 용매에 용해시켜 얻어진 것을 사용할 수 있다.
상기 조성으로 얻어지는 프라이머는 구조물 표면의 공극을 밀실하게 충진하고 팽창함으로써 이후 도포되는 도료와의 접착 결합력을 강화할 수 있고 내수성, 내구성 등 물성을 향상시킬 수 있다.
이어서, 상기 프라이머가 도포되고 경화된 후에 상기 프라이머가 도포된 표면에 수성 에폭시계 도료를 도포한다.
본 발명에서 상기 수성 에폭시계 도료는 에폭시 주제와 아민계 경화제 및 물을 포함하여 이루어진 수성 에폭시계 도료를 사용한다.
구체적으로 상기 수성 에폭시계 도료는 에폭시 주제와 아민계 경화제 및 물을 포함하여 이루어진 수성 에폭시계 도료로서 상기 에폭시 주제는 액상 에폭시 수지 20~40 중량부, 수산기 함유 폴리에스테르 수지 5~10 중량부, 바나듐산 금속염 0.2~2.0 중량부, 물 10~30 중량부, 분산제 0.5~2.0 중량부, 소포제 0.2~1.0 중량부, 증점제 0.2~2.0 중량부, 체질안료 5~20 중량부, 습윤제 0.2~2.0 중량부를 포함하여 구성되고, 상기 아민계 경화제는 아민 화합물 30~60 중량부, 물 20~40 중량부, 소포제 0.2~2.0 중량부, 증점제 0.2~3.0 중량부를 포함하여 구성되며, 상기 에폭시 주제:아민계 경화제의 혼합비율은 10:3~10의 중량비로 혼합되고 상기 얻어지는 에폭시 주제 및 아민계 경화제의 혼합물 100 중량부에 대하여 물이 100~500 중량부로 후첨가되어 얻어지는 도료를 사용하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 상기 에폭시 주제 성분으로는 액상 에폭시 수지 20~40 중량부, 수산기 함유 폴리에스테르 수지 5~10 중량부, 바나듐산 금속염 0.2~2.0 중량부, 물 10~30 중량부, 분산제 0.5~2.0 중량부, 소포제 0.2~1.0 중량부, 증점제 0.2~2.0 중량부, 체질안료 5~20 중량부, 습윤제 0.2~2.0 중량부를 포함하여 구성된다.
상기 액상 에폭시 수지는 비스페놀 A계 액상 에폭시 수지를 사용할 수 있으며, 상기 비스페놀 A계 액상 에폭시 수지는 접착력 및 결합력을 향상시키는 역할을 한다.
상기 수산기 함유 폴리에스테르 수지는 수산기를 함유한 폴리에스테르 수지 또는 그 변성 수지를 이용할 수 있으며, 구체적으로는 다가 알코올과 다염기산의 중축합물을 이용할 수 있다. 이때 상기 다가 알코올로는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 폴리카르로락톤 폴리올, 글리세린, 솔비톨 등으로부터 선택될 수 있으며, 상기 다염기산으로는 프탈산, 무수프탈산, 테트라히드로프탈산, 테트라히드로 무수프탈산, 트리멜리트산, 무수 트리멜리트산, 테레프탈산, 푸마르산, 이타콘산, 아디프산, 호박산, 시클로헥산-1,4-디카르복시산 등으로부터 선택되어 사용될 수 있다.
또한, 상기 수산기를 함유한 폴리에스테르 수지의 변성 수지로는 예를 들어 우레탄 변성 폴리에스테르 수지, 에폭시변성 폴리에스테르 수지, 아크릴변성 폴리에스테르 수지, 실리콘변성 폴리에스테르 수지 등을 들 수 있다.
상기 수산기 함유 폴리에스테르 수지 또는 그 변성 수지는 수평균분자량이 3000~50,000이고 유리전이온도가 20~100℃에 포함되는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 바나듐산 금속염은 도료의 내식성을 향상시키는 역할을 하며, 수용성으로 이루어진 것을 특징으로 한다. 구체적인 예로서는 바나듐산 칼슘, 바나듐산 칼륨 등을 사용할 수 있다.
상기 분산제는 주제 혼합시 액상 내에서 체질안료를 분산시켜 색상 균일성을 확보하기 위해 사용된다. 이러한 분산제로서는 비이온 타입 또는 음이온 타입 중에서 선택하여 사용될 수 있다.
상기 소포제는 주제 재의 기포를 억제하여 고른 도막을 형성하기 위해 사용되며 비이온계나 실리콘 계열의 소포제가 사용될 수 있다.
상기 증점제는 체질안료의 침강을 방지하고 작업성을 향상시키기 위해 사용되며, 구체적으로서 벤토나이트계, 우레탄계, 아크릴계 증점제 중 선택하여 사용할 수 있다.
상기 체질안료는 도막 강도를 향상시키고 도막 표면에 요철이 생겨 덧칠 도막과의 밀착성이 향상되는 역할을 하며 이에 따라 내습성, 내수성이 향상되는 역할을 한다. 본 발명에서 사용되는 체질안료로는 탄산칼슘, 황산바륨, 진흙, 탈크, 마이카, 실리카 중에서 선택하여 사용될 수 있다.
본 발명에서 습윤제는 재료에 친수성을 부여하여 수용성으로 이루어지는 수용성 에폭시 수지의 도막 형성이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 역할을 하며, 구체적으로는 히드록시에틸셀룰로오스계 습윤제를 사용할 수 있다.
상기 아민계 경화제는 상기 에폭시 수제 성분의 경화를 촉진하는 역할을 한다.
상기 아민계 경화제의 구체적인 성분으로는 아민 화합물 30~60 중량부, 물 20~40 중량부, 소포제 0.2~2.0 중량부, 증점제 0.2~3.0 중량부를 포함하여 구성된다.
상기 아민 화합물은 지방족, 방향족, 지환족 아민 화합물 중에서 선택되어 사용될 수 있으며, 아민 당량은 100~320 g/eq이고, 상온 점도가 30~40,000 cps인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 소포제, 증점제 등 다른 성분은 상기 에폭시 주제 성분에 사용되는 것과 동일하거나 다른 것을 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 수성 에폭시계 도료를 형성하기 위해서는 상기 에폭시 주제:아민계 경화제의 혼합비율은 10:3~10의 중량비로 혼합되고 상기 얻어지는 에폭시 주제 및 아민계 경화제의 혼합물 100 중량부에 대하여 물이 100~500 중량부로 후첨가되어 얻어지는 도료를 사용하는 것이 바람직하다.
이어서, 상기 수성 에폭시계 도료가 경화, 양생된 후에 상기 수성 에폭시계 도료가 도포된 표면에 수성 우레탄계 도료를 도포한다.
상기 수성 우레탄계 도료의 도포는 수분산성 아크릴 우레탄 수지, 체질안료 및 실란을 포함하여 이루어진 수성 우레탄계 도료를 도포한다.
구체적으로 상기 수성 우레탄계 도료는 수분산 아크릴 우레탄 수지 50~80 중량부, 분산제 0.2~2.0 중량부, 증점제 0.5~2.0 중량부, 체질안료 5~20 중량부, 소포제 0.2~2.0 중량부, 실란 0.2~2.0 중량부 및 조용제 0.2~5.0 중량부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 수분산 아크릴 우레탄 수지는 2-하이드록시에틸메타크릴산(2-HEMA : 2-hydroxyethyl methacrylate), 메타크릴산메틸(MMA : methyl methacrylate), n-부틸 아크릴레이트(n-BA : n-butyl acrylate) 및 아크릴산(AAc : acrylic acid) 중 선택된 어느 하나의 아크릴레이트 단량체 및 음이온 또는 비이온 유화제 및 개시제를 첨가하여 합성된 폴리우레탄 아크릴레이트 하이브리드 에멀젼을 사용할 수 있다. 상기 수분산 아크릴 우레탄 수지는 건조가 빠르고 외부 폭로조건에서도 우수한 내후성, 내구성, 자외선안정성을 나타내며 수용성으로 이루어져 있어 친환경적이다.
상기 분산제는 수용성 우레탄계 도료의 혼합시 액상 내에서 체질안료를 고르게 분산시켜 균일한 색상의 도막을 형성하기 위한 것으로, 본 발명에서는 비이온 타입의 폴리옥시알킬렌형 계면활성제 또는 음이온 타입의 폴리카르복실염계 계면활성제 중 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 증점제는 안료의 침강을 방지하고 도장시 작업성을 향상시키기 위한 것으로서, 본 발명에서는 벤토나이트계, 우레탄계, 아크릴계 중 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 체질안료는 수용성 우레탄계 도료의 색상발현을 위한 것으로서, 적색 산화철, 이산화티타늄, 황색 산화철, 카본블랙 중 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 소포제는 수용성 우레탄계 도료 내의 기포를 억제하여 고른 도막을 형성하기 위한 것으로서, 본 발명에서는 비이온계 또는 실리콘계 중 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 실란은 접착력을 증진시키고, 도막의 내수성, 내구성을 향상시키기 위한 것으로서, 글리시독시프로필 메틸디에톡시 실란, 감마메타아크릴옥시 프로필 트리에톡시실란, 감마글리시독시 프로필 트리에톡시 실란, 감마아미노프로필 트리에톡시 실란, 비닐트리메톡시 실란 중 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 조용제는 용제의 용해력을 높여 도막형상이 용이하도록 하기 위한 것으로서 텍사놀, 초산부틸, 부칠셀루솔브 중 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
이상의 방법으로 시공되는 표면 코팅은 상기 상술된 친환경 도료 조성물을 사용함으로써 피도체인 모르타르 표면과의 결합력과 내구성이 우수하고, 특히 내화학성, 방수성, 염해 저항성 등의 특성도 우수하여 콘크리트 구조물의 표면 보호 효과가 우수하다. 또한, 수용성으로서 유기 용제나 중금속이 용출되지 않으므로 친환경적이며, 도장의 수명을 연장할 수 있으므로 구조물 표면의 보호 효과가 장기간 유지될 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명을 실시예예 의거하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[실시예]
( 제조예 1) 모르타르 조성물 제조
고로 급냉 슬래그 및 고로 서냉 슬래그가 8:2의 중량비로 혼합물 100 중량부에 석고(천연석고) 5 중량부, 가용성 규산염(규산소다) 1.5 중량부, 이온화 리튬(수산화 리튬) 0.8 중량부 및 실란 화합물(제1알킬알콕시실란) 1.0 중량부를 혼합한 혼합물을 진동밀에서 혼합 분쇄하는 메카노케미컬 활성화 처리를 통하여 비표면적이 1,000 내지 5,000 cm2/g이 되도록 처리된 혼합물로 이루어진 합성 슬래그 미분말을 제조하였다.
포틀랜드 시멘트 50 중량부, 상기 얻어진 합성 슬래그 미분말 20 중량부, 약 2,000 cm2/g의 분말도를 갖는 글라스 분말 15 중량부, 칼슘설폴알루미네이트와 인산무수석고가 7:3의 중량비로 혼합된 수축 저감제 5 중량부, 폴리머 수지(EVA수지) 1.0 중량부, 셀룰로오스 섬유 1.0 중량부 및 탄산수소나트륨 0.5 중량부를 혼합하여 결합재를 제조하였다.
상기 결합재 100 중량부에 평균입경이 10~20 mm인 중사와 0.1~1.0 mm인 세사를 2:3의 비율로 혼합한 규사 55 중량부, 석회석(경기광업) 9.5 중량부와 물 20 중량부를 혼합하여 폴리머 모르타르 조성물을 제조하였다.
( 제조예 2) 모르타르 조성물 제조
고로 급냉 슬래그 및 고로 서냉 슬래그가 8:2의 중량비로 혼합물 100 중량부에 석고(배연탈황석고) 5 중량부, 가용성 규산염(규산칼륨) 1.5 중량부, 이온화 리튬(산화리튬) 0.8 중량부 및 실란 화합물(제1알킬알콕시실란) 1.0 중량부를 혼합한 혼합물을 진동밀에서 혼합 분쇄하는 메카노케미컬 활성화 처리를 통하여 비표면적이 1,000 내지 5,000 cm2/g이 되도록 처리된 혼합물로 이루어진 합성 슬래그 미분말을 제조하였다.
포틀랜드 시멘트 50 중량부, 상기 얻어진 합성 슬래그 미분말 20 중량부, 약 2,000 cm2/g의 분말도를 갖는 글라스 분말 15 중량부, 칼슘설폴알루미네이트와 인산무수석고가 7:3의 중량비로 혼합된 수축 저감제 5 중량부, 폴리머 수지(EVA수지) 1.0 중량부, 셀룰로오스 섬유 1.0 중량부, 탄산수소나트륨 0.5 중량부, 수중불분리제(메틸셀룰로오스) 0.5 중량부, 분산제(PC계) 0.5 중량부, 소포제 0.2 중량부, 지연제(타르타르산) 0.05 중량부를 첨가한 후 혼합하여 결합재를 제조하였다.
상기 결합재 100 중량부에 평균입경이 10~20 mm인 중사와 0.1~1.0 mm인 세사를 2:3의 비율로 혼합한 규사 55 중량부, 석회석(경기광업) 9.5 중량부와 물 20 중량부를 혼합하여 폴리머 모르타르 조성물을 제조하였다.
( 비교제조예 1) 모르타르 조성물 제조
결합재로 포틀랜트 시멘트만 사용하였다.
상기 포틀랜트 시멘트 결합재 100 중량부에 평균입경이 10~20 mm인 중사와 0.1~1.0 mm인 세사를 2:3의 비율로 혼합한 규사 55 중량부, 석회석(경기광업) 9.5 중량부와 물 20 중량부를 혼합하여 모르타르 조성물을 제조하였다.
(비교제조예 2) 모르타르 조성물 제조
포틀랜드 시멘트 65 중량부, 고로 급냉 슬래그 및 고로 서냉 슬래그가 8:2의 중량비로 혼합된 것으로서 평균 입경이 2~10 ㎛인 합성 슬래그 미분말 20 중량부, 칼슘설폴알루미네이트와 인산무수석고가 7:3의 중량비로 혼합된 수축 저감제 5 중량부, 폴리머 수지(EVA수지) 1.0 중량부, 셀룰로오스 섬유 1.0 중량부 및 탄산수소나트륨 0.5 중량부를 혼합하여 결합재를 제조하였다.
상기 결합재 100 중량부에 평균입경이 10~20 mm인 중사와 0.1~1.0 mm인 세사를 2:3의 비율로 혼합한 규사 55 중량부, 석회석(경기광업) 9.5 중량부와 물 20 중량부를 혼합하여 모르타르 조성물을 제조하였다.
(비교제조예 3) 모르타르 조성물 제조
포틀랜드 시멘트 65 중량부, 고로 급냉 슬래그 및 고로 서냉 슬래그가 8:2의 중량비로 혼합된 것으로서 평균 입경이 2~10 ㎛인 합성 슬래그 미분말 20 중량부, 칼슘설폴알루미네이트와 인산무수석고가 7:3의 중량비로 혼합된 수축 저감제 5 중량부, 폴리머 수지(EVA수지) 1.0 중량부, 셀룰로오스 섬유 1.0 중량부 및 탄산수소나트륨 0.5 중량부, 수중불분리제(메틸셀룰로오스) 0.5 중량부, 분산제(PC계) 0.5 중량부, 소포제 0.2 중량부, 지연제(타르타르산) 0.05 중량부를 첨가한 후 혼합하여 결합재를 제조하였다.
상기 결합재 100 중량부에 평균입경이 10~20 mm인 중사와 0.1~1.0 mm인 세사를 2:3의 비율로 혼합한 규사 55 중량부, 석회석(경기광업) 9.5 중량부와 물 20 중량부를 혼합하여 모르타르 조성물을 제조하였다.
( 제조예 3) 표면 코팅제 제조
포틀랜트시멘트 15 중량부, 슬래그분말 및 플라이애쉬의 혼합물로 이루어진 혼화재 10 중량부, 액상 나트륨 실리케이트 30 중량부, 액상 폴리실란 10 중량부 및 물 60 중량부를 혼합하여 형성된 프라이머를 제조하였다.
수성 에폭시계 도료로서, 비스페놀 A형 에폭시 수지 30 중량부, 에폭시변성 폴리에스테르 수지 8.5 중량부(수평균분자량 약 20,000이고 유리전이온도가 약 80℃), 바나듐산 칼슘 1.0 중량부, 물 20 중량부, 분산제 1.0 중량부, 소포제 0.5 중량부, 증점제 0.5 중량부, 체질안료 10 중량부, 습윤제 0.8 중량부를 혼합하여 주제 성분을 얻고, 아민 화합물 40 중량부, 물 30 중량부, 소포제 0.8 중량부, 증점제 1.5 중량부를 혼합하여 경화제 성분을 얻은 다음, 상기 주제:경화제의 혼합비율 10:5의 중량비로 혼합하고 상기 얻어지는 주제 및 경화제의 혼합물 100 중량부에 대하여 물을 약 300 중량부로 후첨가하여 도료를 제조하였다.
수성 우레탄계 도료로서, 수분산 아크릴 우레탄 수지 60 중량부, 분산제 1.0 중량부, 증점제 0.9 중량부, 체질안료 15 중량부, 소포제 0.9 중량부, 실란 1.5 중량부 및 조용제 2.5 중량부를 혼합하여 도료를 제조하였다.
( 비교제조예 4) 표면 코팅제 제조
상기 제조예 3과 동일하게 제조하되, 상기 프라이머의 제조는 생략하였다.
( 비교제조예 5) 표면 코팅제 제조
상기 제조예 3과 동일하게 제조하되, 상기 수성 에폭시계 도료의 제조는 생략하였다.
( 비교제조예 6) 표면 코팅제 제조
상기 제조예 3과 동일하게 제조하되, 상기 수성 우레탄계 도료의 제조는 생략하였다.
[실시예 1]
손상된 콘크리트 구조물의 단면을 치핑하여 파쇄하고 내부의 녹슨 철근을 제거한 후, 제조예 1에서 제조한 모르타르 조성물을 도포하여 구조물의 표면까지 평활하게 도포 작업한 후 건조하였다. 상기 건조된 모르타르 표면에 제조예 3에서 제조된 표면 코팅제를 프라이머, 수성 에폭시계 도료 및 수성 우레탄계 도료의 순서로 총 200㎛ 두께로 도장한 후 경화 및 건조하여 보수 보강 작업을 마무리하였다.
[비교예 1]
실시예 1과 동일하게 실시하되, 비교제조예 4에서 제조된 표면 코팅제를 이용하여 표면을 도장한 것만 다르게 하여 실시하였다.
[비교예 2]
실시예 1과 동일하게 실시하되, 비교제조예 5에서 제조된 표면 코팅제를 이용하여 표면을 도장한 것만 다르게 하여 실시하였다.
[비교예 3]
실시예 1과 동일하게 실시하되, 비교제조예 6에서 제조된 표면 코팅제를 이용하여 표면을 도장한 것만 다르게 하여 실시하였다.
성능 평가
1. 모르타르 조성물의 물성
상기 제조예 1~2 및 비교 제조예 1~3에서 제조된 모르타르를 이용하여 시험체를 제조하여 하기 시험 방법에 의해 물성을 측정하였다.
1) 응결시간 : KSF 2436
2) 휨강도 : KS F 2476「폴리머 시멘트 모르타르의 강도시험 방법」
3) 압축강도 : KSF 2405
4) 부착강도 : KS F 4716 「폴리머 시멘트 모르타르의 강도시험 방법」
5) 길이변화율 : KS F 2424 모르타르 및 콘크리트의 길이 변화 시험 방법에 따라 측정하였다. 그 값은 초기 시공체의 값을 0으로 하여, “-”는 수축율을 나타내는 것이며, “+”는 팽창율을 나타내는 것이다.
6) 플로우 : KS L 5220에 준하여 실시
그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
항목 제조예 1 제조예 2 비교제조예 1 비교제조예 2 비교제조예 3
응결시간(분) 초결 30 31 120 53 60
종결 43 36 245 95 105
휨강도
(N/mm2)		 기중 10 11 9 8 7
수중 8 9 8 7 6
압축강도
(N/mm2)		 기중 60 65 46 49 51
수중 58 64 47 45 48
부착강도
(N/mm2)		 기중 3.0 3.2 3.5 1.0 2.2
수중 1.8 2.5 0.9 0.9 1.2
길이변화율(%) 0.001 0.002 -0.27 0.15 0.16
플로우(mm) 130 140 135 118 120
상기 표 1에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 결합재를 사용한 모르타르 조성물의 경우, 종래의 포틀랜드 시멘트를 결합재로 사용한 경우나 글라스 분말을 사용하지 않은 경우의 모르타르 조성물에 비하여 물성이 현저하게 우수한 것을 확인할 수 있다.
2. 방청성 , 부착강도, 내산성 , 내굴곡성, 내수성 평가
실시예 1 및 비교예 1 내지 3에 따라 형성된 도막의 방청성, 부착강도, 내산성, 내굴곡성, 내수성을 평가하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
샘플 방청성(ASTM D610) 부착강도(KSM6715-01)
(kgf/㎠)		 내산성
(KSMSI02812-1-02)		 내굴곡성
(KS M 5000-03, Φ10mm, 180°굴곡)		 내수성
(KSMSI02812-2-02)
실시예 1 0.1% 이하 37 이상없음 이상없음 이상없음
비교예 1 0.2% 이하 31 이상없음 이상없음 이상없음
비교예 2 0.3% 이하 32 이상없음 이상없음 이상없음
비교예 3 0.2% 이하 32 이상없음 이상없음 이상없음
상기 표 2의 결과로부터 본 발명에서 제조되는 도료 조성물을 이용한 코팅을 시공할 경우 부착강도에 우수한 특성이 있고, 기타 물성에 있어서도 우수한 결과를 보임을 확인할 수 있다.
3. 난연성, 내후성, 염화이온 침투저항성, 내충격성 평가
실시예 1 및 비교예 1 내지 3에 따라 형성된 도막의 난연성, 내후성, 염화이온 침투저항성, 내충격성을 평가하였다. (난연성은 UL94의 방법으로 평가하였고, 기타 물성은 KS F 4929(2010)의 방법으로 평가하였다)
평가 결과 난연성의 경우 모든 샘플에서 자기소화성을 나타내었고, 기타 물성에 있어서도 모든 샘플에서 적합하거나 이상없는 결과를 나타내었다.
이상의 실험 결과로부터, 본 발명에 따른 표면 코팅제를 이용하여 콘크리트 구조물의 표면 보호 시공을 할 경우 우수한 기계적 물성과 화학적 특성 등 우수한 도장 물성을 가지는 것을 확인할 수 있다.

Claims (6)

  1. (1) 보수가 필요한 콘크리트 구조물의 단면을 치핑(chipping)하여 손상되지 않은 부분이 나올 때까지 다듬는 단계;
    (2) 상기 다듬어진 콘크리트 단면에 시멘트 40~85 중량%, 고로 급냉 슬래그 및 고로 서냉 슬래그가 7~9:1~3의 중량비로 포함된 것으로서 분말도 1,000~ 5,000 cm2/g인 합성 슬래그 미분말 혼합물 5~45 중량%, 분말도 1,000~3,000 cm2/g을 갖는 글라스 분말 5~30 중량%, 수축 저감제 3~20 중량%, 폴리머 수지 0.5~1.5 중량%, 섬유 0.2~2 중량% 및 알칼리 활성화제 0.1~5 중량%로 이루어진 결합재 100 중량부와 규사 20~100 중량부 및 물을 포함하여 이루어지며,
    상기 합성 슬래그 미분말 혼합물은 상기 고로 급냉 슬래그 및 고로 서냉 슬래그의 미분말화 과정에서 배연탈황석고인 석고, 규산소다 및 규산칼륨에서 선택된 가용성 규산염, 수산화리튬 및 산화리튬에서 선택된 이온화 리튬 및 제1알칼알콕시실란인 실란 화합물을 혼합한 혼합물을 진동밀에서 5~60분간 처리하여 혼합물의 비표면적을 1,000~5,000 cm2/g가 되도록 혼합 분쇄하는 메카노케미컬 활성화 처리된 혼합물인 것을 특징으로 하는 폴리머 모르타르 조성물을 도포하는 단계; 및
    (3) 상기 폴리머 모르타르 조성물을 도포한 표면에 시멘트, 혼화재, 액상 나트륨 실리케이트, 액상 폴리실란 및 물을 포함하는 프라이머를 도포하고, 상기 프라이머가 도포된 표면에 에폭시 주제와 아민계 경화제 및 물을 포함하여 이루어진 수성 에폭시계 도료를 도포하며, 상기 수성 에폭시계 도료가 도포된 표면에 수분산성 아크릴 우레탄 수지, 체질안료 및 실란을 포함하여 이루어진 수성 우레탄계 도료를 도포하여 표면 코팅제를 도포하는 단계; 를 포함하는 콘크리트 구조물 단면의 친환경 보수 보호 공법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 (2)에서 상기 폴리머 수지는 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)계, NR(Natural Rubber)계, NBR(Natural Rubber-Butadien Rubber)계, SBR(Styrene-Butadien Rubber)계 및 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl Acetate)계 수지에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용하고, 상기 섬유는 셀룰로오스 섬유, 폴리프로필렌 섬유 및 폴리에틸렌 섬유에서 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 단면의 친환경 보수 보호 공법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 (2)에서 상기 합성 슬래그 미분말 혼합물은 상기 고로 급냉 슬래그 및 고로 서냉 슬래그의 혼합물 100 중량부, 석고 0.1~10 중량부, 가용성 규산염 0.1~5.0 중량부, 이온화 리튬 0.1~3.0 중량부 및 실란 화합물 0.1~3.0 중량부를 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 단면의 친환경 보수 보호 공법.
KR1020190004455A 2019-01-14 2019-01-14 친환경 단면 복구용 천연섬유 폴리머 모르타르와 자기방어 기능 표면 코팅제를 이용한 콘크리트 구조물 단면의 보수 보호 공법 KR102018856B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190004455A KR102018856B1 (ko) 2019-01-14 2019-01-14 친환경 단면 복구용 천연섬유 폴리머 모르타르와 자기방어 기능 표면 코팅제를 이용한 콘크리트 구조물 단면의 보수 보호 공법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190004455A KR102018856B1 (ko) 2019-01-14 2019-01-14 친환경 단면 복구용 천연섬유 폴리머 모르타르와 자기방어 기능 표면 코팅제를 이용한 콘크리트 구조물 단면의 보수 보호 공법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102018856B1 true KR102018856B1 (ko) 2019-09-06

Family

ID=67949986

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190004455A KR102018856B1 (ko) 2019-01-14 2019-01-14 친환경 단면 복구용 천연섬유 폴리머 모르타르와 자기방어 기능 표면 코팅제를 이용한 콘크리트 구조물 단면의 보수 보호 공법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102018856B1 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102162041B1 (ko) * 2019-11-11 2020-10-06 이동우 내구성 및 내화학성이 우수한 구조물 보수보강용 친환경 모르타르 조성물 및 이를 이용한 구조물 보수 보강 공법
KR102195453B1 (ko) * 2020-03-06 2020-12-29 주식회사 에코이앤씨 방수성능 및 내구성이 향상된 콘크리트 구조물용 균열 보수제 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 균열 보수 공법
KR102218193B1 (ko) * 2020-04-28 2021-02-24 (주)우경건설산업 개질 세라믹 폴리머 모르타르 조성물 및 표면보호제를 이용한 콘크리트 구조물의 단면 보수 보강 공법
KR102229891B1 (ko) * 2020-08-12 2021-03-22 주식회사 에이지 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법
KR102260021B1 (ko) 2020-04-14 2021-06-04 김은수 아크릴계 섬유를 포함한 보수 모르타르 조성물 및 이를 이용한 보수 공법
KR102338778B1 (ko) * 2020-12-17 2021-12-13 김중혜 내수성, 내화학성 및 부착성능이 우수한 콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 구조물 보수 보강 공법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101811641B1 (ko) * 2016-09-05 2017-12-27 김명래 콘크리트구조물 단면복구제와 이를 이용한 콘크리트구조물 표면보수 및 단면복구공법
KR101882787B1 (ko) * 2018-03-16 2018-07-27 주식회사 가림이앤씨 친환경 코팅제를 이용한 콘크리트 및 강재 구조물의 표면 코팅 및 보호 공법
KR101907917B1 (ko) * 2018-04-06 2018-10-15 이광진 콘크리트 구조물의 보수 보강 구조 및 공법
JP2018193272A (ja) * 2017-05-16 2018-12-06 富士化学株式会社 コンクリート構造物の表面改質に用いるけい酸塩系表面含浸材

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101811641B1 (ko) * 2016-09-05 2017-12-27 김명래 콘크리트구조물 단면복구제와 이를 이용한 콘크리트구조물 표면보수 및 단면복구공법
JP2018193272A (ja) * 2017-05-16 2018-12-06 富士化学株式会社 コンクリート構造物の表面改質に用いるけい酸塩系表面含浸材
KR101882787B1 (ko) * 2018-03-16 2018-07-27 주식회사 가림이앤씨 친환경 코팅제를 이용한 콘크리트 및 강재 구조물의 표면 코팅 및 보호 공법
KR101907917B1 (ko) * 2018-04-06 2018-10-15 이광진 콘크리트 구조물의 보수 보강 구조 및 공법

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102162041B1 (ko) * 2019-11-11 2020-10-06 이동우 내구성 및 내화학성이 우수한 구조물 보수보강용 친환경 모르타르 조성물 및 이를 이용한 구조물 보수 보강 공법
KR102195453B1 (ko) * 2020-03-06 2020-12-29 주식회사 에코이앤씨 방수성능 및 내구성이 향상된 콘크리트 구조물용 균열 보수제 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 균열 보수 공법
KR102260021B1 (ko) 2020-04-14 2021-06-04 김은수 아크릴계 섬유를 포함한 보수 모르타르 조성물 및 이를 이용한 보수 공법
KR102218193B1 (ko) * 2020-04-28 2021-02-24 (주)우경건설산업 개질 세라믹 폴리머 모르타르 조성물 및 표면보호제를 이용한 콘크리트 구조물의 단면 보수 보강 공법
KR102229891B1 (ko) * 2020-08-12 2021-03-22 주식회사 에이지 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법
KR102338778B1 (ko) * 2020-12-17 2021-12-13 김중혜 내수성, 내화학성 및 부착성능이 우수한 콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 구조물 보수 보강 공법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102038266B1 (ko) 구조물 보수 보강용 친환경 모르타르 조성물 및 이를 이용한 구조물 보수 보강 공법
KR102162041B1 (ko) 내구성 및 내화학성이 우수한 구조물 보수보강용 친환경 모르타르 조성물 및 이를 이용한 구조물 보수 보강 공법
KR102018856B1 (ko) 친환경 단면 복구용 천연섬유 폴리머 모르타르와 자기방어 기능 표면 코팅제를 이용한 콘크리트 구조물 단면의 보수 보호 공법
KR102037396B1 (ko) 다방향성 현무암 섬유, 고령토 및 첨가제를 포함하는 친환경 보수용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 단면 보수 공법
KR101882787B1 (ko) 친환경 코팅제를 이용한 콘크리트 및 강재 구조물의 표면 코팅 및 보호 공법
KR101364077B1 (ko) 친환경 단면 복구 모르타르 및 표면 보호제를 이용한 콘크리트 구조물 단면의 보수 보호 공법
KR101724062B1 (ko) 손상된 콘크리트 구조물의 심층 미세 균열 억제 및 콘크리트 구조물 보수보강용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수보강 공법
KR101681596B1 (ko) 내화학성 및 내구성능을 향상시킨 콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 보수 보강 공법
KR101624950B1 (ko) 콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수 보강 공법
KR101512962B1 (ko) 단면 복구용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 단면 복구공법
KR101608018B1 (ko) 콘크리트 구조물 표면의 보수 보호 공법
KR101674923B1 (ko) 고강도 폴리머 모르타르 및 내화성 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물의 내화 보수 시공 공법
KR102037623B1 (ko) 수중 콘크리트 구조물 보수 보강용 수중 불분리성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 수중 콘크리트 구조물의 보수 보강 공법
KR102196634B1 (ko) 내화학성 및 내구성이 우수하며 내진 성능을 갖는 콘크리트 구조물 보수용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수 및 내진 보강 공법
KR101498196B1 (ko) 콘크리트 구조물 보수 보호용 경량 하이브리드 폴리머 모르타르 조성물 및 이를 이용한 시공 공법
KR101492233B1 (ko) 내화학성 및 내화성 모르타르 조성물의 제조 방법, 상기 방법에 의해 제조되는 내화학성 및 내화성 모르타르 조성물, 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 내화 보수 시공 공법
KR101630269B1 (ko) 콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수 보강 공법
KR101665945B1 (ko) 동결융해, 염해저항성 및 균열저항성을 향상시킨 보수 보강용 초속경 모르타르 조성물, 및 이를 이용한 도로 노면, 활주로 노면 및 엘형 측구 열화 부위 보수 보강 공법
KR101608015B1 (ko) 속경성 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물 단면의 보수 보강 공법
KR101941179B1 (ko) 고강도 모르타르를 포함하는 콘크리트 구조물 보수 보강재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수 보강 공법
KR102347276B1 (ko) 내화성, 내구성 및 작업성이 우수한 보수용 경량 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수 공법
KR101625411B1 (ko) 콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수 보강 공법
KR101700133B1 (ko) 콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수 보강 공법
KR101135175B1 (ko) 칼슘 알루미네이트 골재를 사용한 보호 몰탈 및 그에 사용되는 유무기 복합 하이브리드 코팅제
KR101441949B1 (ko) 친환경 경량 하이브리드 발수성 폴리머 모르타르 조성물 및 표면 보호제를 이용한 콘크리트 구조물의 보수 보호 공법

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant