KR102038133B1 - 고강도 모르타르 및 표면보호제 조성물과 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수방법 - Google Patents

고강도 모르타르 및 표면보호제 조성물과 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조강형 포틀랜드시멘트 43 내지 70 중량부, 글라스버블 10 내지 25 중량부, 에어로실 15 내지 20 중량부, 노볼락비스페놀a형 에폭시수지 1 내지 3 중량부, 아초산나트륨 2 내지 4 중량부, 바잘트 화이버 0.5 내지 1.5 중량부, 규불화나트륨 1 내지 3 중량부, 염소화폴리에틸렌 5 내지 10 중량부, 폴리메캅탄 2 내지 5 중량부, 설화석고 1 내지 5 중량부, 카바이트 2 내지 4 중량부를 포함하는 고강도 모르타르 조성물 및 비스페놀a형 에폭시수지 50 내지 70 중량부, 가소성 에폭시수지 5 내지 15 중량부, 글리시딜에테르 에폭시수지 3 내지 10 중량부, 카올린 1 내지 3 중량부, 디메틸폴리실록산 2 내지 5 중량부, 황산바륨 1 내지 5중량부, 올가노알콕시실란 4 내지 8 중량부를 포함하는 표면보호제 조성물과 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수방법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 콘크리트 구조물의 표면과 부착강도를 증가시키고 우수한 강도를 발현할 수 있는 효과를 갖는다. 또한, 본 발명은 강도 및 부착성은 물론 수축 및 팽창에 대한 안정성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다. 특히 본 발명은 모르타르 조성물을 도포하는 과정에서 숏크리트 노즐의 막힘 현상을 최소화하고 표면보호제 조성물이 고착되지 않도록 혼합하여 작업효율을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Description

고강도 모르타르 및 표면보호제 조성물과 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수방법{Mortar and surface protective composition and method of repairing concrete structure using same}
본 발명은 고강도 모르타르 및 표면보호제 조성물과 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 콘크리트 구조물의 강도 및 부착성을 향상시킬 수 있도록 하는 고강도 모르타르 및 표면보호제 조성물과 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수방법에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트 구조물은 건조수축 및 온도 변화 등에 의해서도 균열이 발생하고 구조물의 균열부위 및 표면에서 콘크리트의 중성화가 촉진됨과 동시에 열화 현상이 발생한다.
또한, 콘크리트 구조물은 구조물의 인장 응력으로 인해 균열이 발생하고 균열부위로 주위의 공기와 습기가 침입하여 철근을 부식시키며 침투된 물이 겨울철에는 동결 팽창하면서 콘크리트를 파손시키는 문제가 발생한다.
특히 최근에는 염분이 제거되지 않은 바다 모래를 사용하여 콘크리트를 제조한 경우나 겨울철에 사용하는 제설제 등의 염화물에 의한 철근부식 영향으로 콘크리트 구조물의 피해사례가 심각하게 발생한다.
최근에는 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 발생한다.
또한, 콘크리트 구조물에 산소로 인한 철근의 부식이 진행되고 수분에 의한 콘크리트의 열화가 발생하여 보수 보강 효과가 오래 지속하기 어렵기 때문에 보수 보강 공사를 자주 실시해야 하는 문제가 발생한다.
한국공개특허 제10-1994-0008510호(1994.09.22) 한국등록특허 제10-0643524호(2006.11.10) 한국등록특허 제10-0701063호(2007.03.29) 한국등록특허 제10-0794554호(2008.01.17) 한국등록특허 제10-0812751호(2008.03.12) 한국등록특허 제10-0280200호(2001.04.02) 한국등록특허 제10-1311748호(2013.09.26) 한국등록특허 제10-1512962호(2015.04.21) 한국등록특허 제10-1608018호(2016.03.31) 한국등록특허 제10-1675490호(2016.11.11) 한국등록특허 제10-1801616호(2017.11.27) 한국등록특허 제10-1811641호(2017.12.27) 한국등록특허 제10-1815140호(2018.01.05)
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위해 안출한 것으로서,
본 발명은 콘크리트 구조물의 표면과 부착강도를 증가시키고 우수한 강도를 발현할 수 있는 고강도 모르타르 및 표면보호제 조성물과 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수방법을 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 고강도 모르타르 조성물 및 표면보호제 조성물의 막힘 현상을 방지할 수 있는 고강도 모르타르 및 표면보호제 조성물과 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수방법을 제공함에 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 고강도 모르타르 조성물은,
조강형 포틀랜드시멘트 43 내지 70 중량부, 글라스버블 10 내지 25 중량부, 에어로실 15 내지 20 중량부, 노볼락비스페놀a형 에폭시수지 1 내지 3 중량부, 아초산나트륨 2 내지 4 중량부, 바잘트 화이버 0.5 내지 1.5 중량부, 규불화나트륨 1 내지 3 중량부, 염소화폴리에틸렌 5 내지 10 중량부, 폴리메캅탄 2 내지 5 중량부, 설화석고 1 내지 5 중량부, 카바이트 2 내지 4 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명 표면보호제 조성물은,
비스페놀a형 에폭시수지 50 내지 70 중량부, 가소성 에폭시수지 5 내지 15 중량부, 글리시딜에테르 에폭시수지 3 내지 10 중량부, 카올린 1 내지 3 중량부, 디메틸폴리실록산 2 내지 5 중량부, 황산바륨 1 내지 5중량부, 올가노알콕시실란 4 내지 8 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명 콘크리트 구조물 보수방법은,
조강형 포틀랜드시멘트 43 내지 70 중량부, 글라스버블 10 내지 25 중량부, 에어로실 15 내지 20 중량부, 노볼락비스페놀a형 에폭시수지 1 내지 3 중량부, 아초산나트륨 2 내지 4 중량부, 바잘트 화이버 0.5 내지 1.5 중량부, 규불화나트륨 1 내지 3 중량부, 염소화폴리에틸렌 5 내지 10 중량부, 폴리메캅탄 2 내지 5 중량부, 설화석고 1 내지 5 중량부, 카바이트 2 내지 4 중량부를 포함하는 고강도 모르타르 조성물을 숏크리트(100)를 이용하여 콘크리트 구조물의 표면에 도포하는 단계;
비스페놀a형 에폭시수지 50 내지 70 중량부, 가소성 에폭시수지 5 내지 15 중량부, 글리시딜에테르 에폭시수지 3 내지 10 중량부, 카올린 1 내지 3 중량부, 디메틸폴리실록산 2 내지 5 중량부, 황산바륨 1 내지 5중량부, 올가노알콕시실란 4 내지 8 중량부를 포함하는 표면보호제 조성물을 도포유닛(200)을 이용하여 상기 고강도 모르타르 조성물이 도포된 콘크리트 구조물에 도포하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 숏크리트(100)는 노즐(110)의 외측면을 전체적으로 감싸도록 형성하는 냉각몸체(120); 상기 냉각몸체(120)의 내부로 물 또는 냉각기체를 공급할 수 있도록 형성하는 공급노즐(121); 상기 노즐(110)의 일측에 상하방향으로 이동하면서 내부 노즐공을 개폐할 수 있도록 형성하는 개폐기(130); 상기 개폐기(130)를 상하방향으로 이동시킬 수 있도록 형성하는 구동수단(131);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 도포유닛(200)은 표면보호제 조성물을 공급할 수 있도록 형성하는 도포관(210); 상기 도포관(210)의 전방에 형성하는 혼합부(220); 상기 혼합부(220)의 전방에 형성하여 도포노즐(230); 상기 혼합부(220)의 일측에 형성하여 상기 혼합부(220)의 내부로 압축공기를 공급할 수 있도록 형성하는 압축공기 유입부(240); 상기 혼합부(220)와 압축공기 유입부(240)의 사이에 형성하여 압축공기의 공급압력을 균일하게 유지할 수 있도록 형성하는 균압부(250); 상기 혼합부(220)의 내부에 형성하여 압축공기 및 단면 보수 보강용 모르타르 조성물의 공급압력에 의해서 서로 충돌하면서 단면 보수 보강용 모르타르 조성물을 혼합 및 고착을 방지할 수 있도록 형성하는 다수의 혼합볼(260);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
특히 상기 도포관(210)과 혼합부(220)의 사이에 전방으로 갈수록 점차 지름을 줄어들도록 형성하는 토출구(211); 상기 토출구(211)의 중앙에 형성하는 토출공(211a);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압축공기 유입부(240)의 일측에 설치하는 개폐밸브(241); 상기 균압부(250)의 표면에 일정지름을 갖도록 형성하는 다수의 균압공(251);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 콘크리트 구조물의 표면과 부착강도를 증가시키고 우수한 강도를 발현할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 강도 및 부착성은 물론 수축 및 팽창에 대한 안정성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
특히 본 발명은 모르타르 조성물을 도포하는 과정에서 숏크리트 노즐의 막힘 현상을 최소화하고 표면보호제 조성물이 고착되지 않도록 혼합하여 작업효율을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에서 숏크리트의 구조를 나타내기 위한 측면도.
도 2는 본 발명에서 도포유닛의 구조를 나타내기 위한 측면도.
이하에서는 본 발명 고강도 모르타르 및 표면보호제 조성물을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명 고강도 모르타르 조성물은,
조강형 포틀랜드시멘트 43 내지 70 중량부, 글라스버블 10 내지 25 중량부, 에어로실 15 내지 20 중량부, 노볼락비스페놀a형 에폭시수지 1 내지 3 중량부, 아초산나트륨 2 내지 4 중량부, 바잘트 화이버 0.5 내지 1.5 중량부, 규불화나트륨 1 내지 3 중량부, 염소화폴리에틸렌 5 내지 10 중량부, 폴리메캅탄 2 내지 5 중량부, 설화석고 1 내지 5 중량부, 카바이트 2 내지 4 중량부를 포함한다.
본 발명에서 상기 조강형 포틀랜드 시멘트는 모르타르의 강도를 향상시키고 공사기간을 단축하는 역할을 수행하며, KS에 규정된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
특히 상기 조강형 포틀랜드 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트와 비교하여 단기 강도에 효과적인 알라이트(Alite, C3S)의 함량이 높아 3일 강도를 1일 만에 발현하므로 긴급공사에 효과적이며 거푸집 탈형 시기를 앞당겨 공기단축이 가능한 용도로 사용한다.
여기서 상기 조강형 포틀랜드 시멘트는 43 내지 70 중량부를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 43 중량부 미만일 경우 열악한 경화조건(시멘트의 함량이 낮아 모르타르의 경화가 어려워짐)에서 안정한 강도발현이 어려우며, 반대로 70 중량부 초과할 경우 다른 혼합물질의 첨가량이 줄어들게 되어 부착강도 및 장기압축강도를 저하시키는 문제를 갖는다.
본 발명에서 상기 글라스버블은 모르타르의 강도를 향상시키기 위해서 사용한다.
여기서 상기 글라스버블은 10 내지 25 중량부를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 10 중량부 미만일 경우 모르타르의 강도를 내는 골재의 함량이 낮아지기 때문에 강도가 저하되는 원인이 되며, 반대로 25 중량부를 초과하는 경우 다른 혼화물질의 첨가량이 줄어들어 적절한 모르타르 혼화제 함량비율을 맞출 수 없는 문제를 갖는다.
본 발명에서 상기 에어로실은 모르타르의 강도를 향상시키기 위한 물질로써, 에어로실의 공극 사이로 글라스버블이 유입되면서 그 공극을 제거하여 강도를 증가시키는 역할을 한다.
여기서 상기 에어로실은 15 내지 20 중량부를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 15 중량부 미만일 경우 글라스버블끼리 접하여 생기는 공극을 충분히 매워줄수 없어 강도가 저하되는 원인이 되며, 반대로 20 중량부를 초과하는 경우 다른 혼화물질의 첨가량이 줄어들어 적절한 모르타르 혼화제 함량비율을 맞출 수 없는 문제를 갖는다.
본 발명에서 상기 노볼락비스페놀a형 에폭시수지는 모르타르 타설시 초기 및 장기 수축을 방지할 수 있어 모르타르에 균열이 가는 현상을 방지할 수 있다.
여기서 상기 노볼락비스페놀a형 에폭시수지 1 내지 3 중량부를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 1 중량부 미만일 경우 초기 및 장기 수축을 방지할 수 없어 모르타르에 균열이 가는 현상이 생기는 문제가 있으며, 반대로 3 중량부를 초과할 경우 그 효과를 더 이상 발휘할 수 없으며 모르타르의 단가가 상승하는 문제를 갖는다.
본 발명에서 상기 아초산나트륨은 모르타르의 혼합시 잘 섞이지 않는 현상을 방지시키며 모르타르 안에 존재하는 기포를 제거하여 강도를 증가시키는 역할을 한다.
여기서 상기 아초산나트륨 2 내지 4 중량부를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 2 중량부 미만일 경우 그 효과가 미미하며, 반대로 4 중량부를 초과할 경우 그 효과를 더 이상 발휘하기 힘든 문제를 갖는다.
본 발명에서 상기 바잘트 화이버는 균열방지 및 도포시 두께를 증가시키는 역할을 한다.
여기서 상기 바잘트 화이버는 0.5 내지 1.5 중량부를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 0.5 중량부 미만일 경우 그 효과가 미미하며, 반대로 1.5 중량부를 초과할 경우 그 효과를 더 이상 발휘하기 힘든 문제를 갖는다.
본 발명에서 상기 규불화나트륨은 금속, 실리콘 또는 규소 합금을 제조할 때에 발생하는 부산물로써 모르타르에 혼합할 경우 점성이 증가하여 슬럼프가 저하하며 높은 압축강도를 얻을 수 있다.
여기서 상기 규불화나트륨은 1 내지 3 중량부를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 1 중량부 미만일 경우 그 효과가 미미하며, 반대로 3 중량부를 초과할 경우 그 효과를 더 이상 발휘하기 힘든 문제를 갖는다.
본 발명에서 상기 염소화폴리에틸렌은 콘크리트 구조물의 표면에 흡착하여 강도 증진 및 내구성을 개선하는 역할을 한다.
특히 상기 염소화폴리에틸렌을 수분의 이동 경로인 모세관의 수를 감소시켜 콘크리트 구조물의 표면에 수분의 침투를 억제할 수 있다.
여기서 상기 염소화폴리에틸렌은 5 내지 10 중량부를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 5 중량부 미만일 경우 유동성이 저하되어 성능발현이 이루어지지 않으며, 반대로 10 중량부를 초과하는 경우 과다 사용으로 인해 모르타르 점성이 저하하여 재료가 분리되는 골재 분리 현상이 나타나 콘크리트의 강도가 저하되는 문제를 갖는다.
본 발명에서 상기 폴리메캅탄은 모르타르의 점성을 부여하는 역할을 한다.
여기서 상기 폴리메캅탄은 2 내지 5 중량부를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 2 중량부 미만일 경우 그 효과가 미미하며, 반대로 5 중량부를 초과할 경우 모르타르의 점도가 필요 이상 높아지는 문제를 갖는다.
본 발명에서 상기 설화석고는 내화학성이 뛰어나고 경화시 치밀한 경화체의 조직을 형성하여 고강도성을 발현시키고, 초기 경화를 촉진시키며 흙의 미립자와 유기물에 의한 콘크리트의 수경성 저하를 방지하는 역할을 한다.
여기서 상기 설화석고는 1 내지 5 중량부를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 1 중량부 미만일 경우 장기 안정성이 떨어지며, 반대로 5 중량부를 초과할 경우 동결융해에 대한 저항성을 감소시키는 문제를 갖는다.
본 발명에서 상기 카바이트는 카바이트은 내화학성이 뛰어나고 경화시 치밀한 경화체의 조직을 형성하여 고강도성을 발현시키고, 초기 경화를 촉진시키는 역할을 한다.
여기서 상기 카바이트는 2 내지 4 중량부를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 2 중량부 미만일 경우 경화 안정성이 떨어지며, 반대로 4 중량부를 초과할 경우 모르타르의 점도가 상승하는 문제를 갖는다.
이하에서는 본 발명 고강도 모르타르 조성물의 바람직한 실시예와 비교예를 대비하여 상세히 설명하기로 한다.
<실시예 1>
본 발명에 따른 고강도 모르타르를 표 1에 나타낸 중량부로 혼합하여 제조하였다.
Figure 112019068302058-pat00001
<비교예 1>
조강형 포틀랜드시멘트 100 중량부
<비교예 2>
조강형 포틀랜드시멘트 60중량부, 글라스버블 20 중량부, 에어로실 20 중량부
<실험예 1>
휨 강도를 시험하기 위하여 KSF 4042 방법의 휨강도 공시체 모양으로 제작된 재령 30일이 된 모르타르 시편을 구비하고, 제1시험편에 실시예 1에 따른 휨 강도시편과, 제2시험편에 비교예 1에 따른 휨 강도 시편을, 제3시험편은 비교예 2에 따른 휨 강도 시편을 각각 구비하였다.
이와 같이 시험편 3개를 제작하고, 제작된 각 시험편들에 KSF 4042 휨강도 시험 방법에 따라 시험하여 아래의 표 2와 같이 나타났다.
Figure 112019068302058-pat00002
위의 표 2에서와 같이, 본 발명에 따른 고강도 모르타르 실시예 1의 제1시험편에서는 휨강도가 가장 높게 측정된바, 본 발명에 따른 고강도 모르타르의 휨강도가 우수함을 확인할 수 있었다.
<실험예 2>
압축강도를 시험하기 위하여 KSF 4042 방법의 압축강도 공시체 모양으로 제작된 재령 30일이 된 모르타르 시편을 구비하고, 제1시험편에 실시예 1에 따른 압축강도 시편과, 제2시험편에 비교예 1에 따른 압축강도 시편을, 제3시험편은 비교예 2에 따른 압축강도 시편을 구비하였다.
이와 같이 시험편 3개를 제작하고, 제작된 각 시험편들에 KSF 4042 압축강도시험 방법에 따라 시험하여 아래의 표 3과 같이 나타났다.
Figure 112019068302058-pat00003
상기의 표 3에서와 같이, 본 발명에 따른 고강도 모르타르 실시예1의 제1시험편에서는 압축강도가 가장 높게 측정된바, 본 발명에 따른 고강도 모르타르의 압축강도가 우수함을 확인할 수 있었다.
<실험예 3>
부착강도를 시험하기 위하여 KSF 4042 방법의 부착강도 공시체 모양으로 제작된 재령 30일이 된 모르타르 시편을 구비하고, 제1시험편에 실시예 1에 따른 부착강도 시편과, 제2시험편에 비교예 1에 따른 부착강도 시편을, 제3시험편은 비교예 2에 따른 부착강도 시편을 구비하였다.
이와 같이 시험편 3개를 제작하고, 제작된 각 시험편들에 KS F4042 부착강도시험 방법에 따라 시험하여 아래의 표 4와 같이 나타났다.
Figure 112019068302058-pat00004
상기의 표 4에서와 같이, 본 발명에 따른 고강도 모르타르 실시예1의 제1시험편에서는 부착강도가 가장 높게 측정된바, 본 발명에 따른 고강도 모르타르의 부착강도가 우수함을 확인할 수 있었다.
<실험예 5>
길이변화 시험하기 위하여 KSF 4042 방법의 압축강도 공시체 모양으로 제작된 재령 30일이 된 모르타르 시편을 구비하고, 제1시험편에 실시예 1에 따른 길이변화 시험시편과, 제2시험편에 비교예 1에 따른 길이변화 시험시편을, 제3시험편은 비교예 2에 따른 길이변화 시험시편을 구비하였다.
이와 같이 시험편 3개를 제작하고, 제작된 각 시험편들에 KSF 4042 길이변화시험 방법에 따라 시험하여 아래의 표 5와 같이 나타났다.
Figure 112019068302058-pat00005
위의 표 5에서와 같이, 본 발명에 따른 모르타르인 실시예1의 제1시험편에서는 길이변화시험의 결과 값이 가장 수축이 적게 일어난 것으로 판명돼서 수축팽창시 일어나는 균열발생이 적어 본 발명에 따른 고강도 모르타르의 길이변화시험의 우수함을 확인할 수 있었다.
아울러 실시예 1의 경우 기존 시중에 판매하는 숏크리트로 시공하였을 경우 모르타르가 나오는 노즐에서 경화로 인한 노즐 막힘, 기계고장과 모르타르 구성 성분의 입자크기로 인한 노즐 막힘 현상이 일어났다.
따라서 본 발명에서는 숏크리트(100)의 경화로 인한 막힘을 방지할 수 있도록 도 1에 도시한 바와 같이 노즐(110)의 외측면을 전체적으로 감싸도록 형성하는 냉각몸체(120); 상기 냉각몸체(120)의 내부로 물 또는 냉각기체를 공급할 수 있도록 형성하는 공급노즐(121); 상기 노즐(110)의 일측에 상하방향으로 이동하면서 내부 노즐공을 개폐할 수 있도록 형성하는 개폐기(130); 상기 개폐기(130)를 상하방향으로 이동시킬 수 있도록 형성하는 구동수단(131);을 포함한다.
이때 상기 냉각몸체(120)는 상기 노즐(110)의 외측면을 전체적으로 감싸도록 형성하고 내부에 물 또는 냉각기체가 순환할 수 있도록 비어 있는 형태로 형성한다.
특히 상기 개폐기(130)는 상기 노즐(110)을 통해서 도포하는 모르타르 조성물의 도포량을 조절하여 막힘 현상을 최소화할 수 있다.
여기서 상기 구동수단(131)은 실린더 또는 스크류잭 및 모터 등을 사용할 수 있다.
아울러 본 발명 표면보호제 조성물은,
비스페놀a형 에폭시수지 50 내지 70 중량부, 가소성 에폭시수지 5 내지 15 중량부, 글리시딜에테르 에폭시수지 3 내지 10 중량부, 카올린 1 내지 3 중량부, 디메틸폴리실록산 2 내지 5 중량부, 황산바륨 1 내지 5중량부, 올가노알콕시실란 4 내지 8 중량부를 포함한다.
본 발명에서 상기 비스페놀a형 에폭시수지는 표면보호제의 강도를 향상시키고 공사기간을 단축하며 더욱 조밀한 압축강도를 발휘할 수 있다.
여기서 상기 비스페놀a형 에폭시수지는 50 내지 70 중량부를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 50 중량부 미만일 경우 표면보호제의 역할이 미미하고 접착성이 저해되며, 반대로 70 중량부 초과할 경우 조성물의 가사시간이 길어지고 비스페놀a형 에폭시수지를 제외한 다른 성분들의 함량이 상대적으로 줄어들게 되어 본 발명의 충분한 특성을 발휘하기 어려운 문제를 갖는다.
본 발명에서 상기 가소성 에폭시수지는 고강도 모르타르 조성물의 표면에 일정한 외력이 가해졌을 경우 연신율을 높이고, 쉽게 벗겨지지 않도록 내구성을 향상시킬 수 있는 역할을 한다.
여기서 상기 가소성 에폭시수지는 5 내지 15 중량부를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 5 중량부 미만일 경우 고강도 모르타르 조성물의 표면에 외력이 가해질 경우 연신율에 따른 효과를 기대하기 어렵고, 반대로 15 중량부 초과할 경우 초과되는 함량만큼 전체적인 연신율이 향상되지 않아서 그 효과가 무의미해지게 된다.
본 발명에서 상기 글리시딜에테르 에폭시수지는 인장강도와 굴곡강도가 뛰어나고 표면보호제의 내화학성을 보강하는 역할을 한다.
여기서 상기 글리시딜에테르 에폭시수지는 3 내지 10 중량부를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 3 중량부 미만일 경우 내화학성 및 내산성이 약해질 수 있으며, 반대로 10 중량부 초과할 경우 내후성 및 내오염 성능이 저하되는 문제를 갖는다.
본 발명에서 상기 카올린은 포졸란 특성을 발현하여 장기 강도 발현, 재료분리 방지 및 내수성을 향상시키는 역할을 한다.
여기서 상기 카올린은 1 내지 3 중량부를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 1 중량부 미만일 경우 성능 개선효과가 미흡하게 되고, 반대로 3 중량부 초과할 경우 재료분리 현상은 발생하지 않으나 점성이 높아져 작업성이 저하될 수 있는 문제를 갖는다.
본 발명에서 상기 디메틸폴리실록산은 조성물 내에 기포를 제거하여 조성물의 결합강도 및 인장강도의 저하를 방지하는 역할을 한다.
여기서 상기 디메틸폴리실록산은 2 내지 5 중량부를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 2 중량부 미만일 경우 기포의 제거 개선효과가 미흡하게 되고, 반대로 5 중량부 초과할 경우 강도 및 작업성이 저하되는 문제를 갖는다.
본 발명에서 상기 황산바륨은 충진재 역할로 수축에 대한 저항성이 우수하여 표면보호제 조성물의 수축으로 인한 뒤틀림 현상을 방지할 수 있다.
여기서 상기 황산바륨은 1 내지 5중량부를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 1 중량부 미만일 경우 충진이 충분히 이루어지지 않아 강도향상의 효과가 충분히 이루어지기 어려우며, 반대로 5 중량부 초과할 경우 표면보호제 조성물의 팽창 메카니즘이 작용함에 따라 강도물성의 저하를 초래하는 문제를 갖는다.
본 발명에서 상기 올가노알콕시실란은 표면보호제 조성물이 자외선에 노출되었을시 발생하는 변색현상을 방지하는 역할을 한다.
여기서 상기 올가노알콕시실란은 4 내지 8 중량부를 사용함이 바람직한데, 이러한 이유는 4 중량부 미만일 경우 자외선에 노출되었을시 도료의 색이 변할 가능성이 있으며, 반대로 8 중량부 초과할 경우 다른 필수 성분의 함량을 감소시켜 조성물의 물성을 저해하는 문제를 갖는다.
이하에서는 본 발명 표면보호제 조성물의 바람직한 실시예와 비교예를 대비하여 상세히 설명하기로 한다.
<실시예 2>
본 발명에 따른 표면보호제 조성물을 표 6에 나타낸 함량으로 혼합하여 제조하였다.
Figure 112019068302058-pat00006
<비교예 1>
비스페놀a형 에폭시수지 100 중량부
<비교예 2>
무처리
<실험예 1>(염해방지성능실험)
염소이온 침투 저항성을 시험하기 위하여 재령 30일이 된 모르타르를 5cm두께로 절단한 시험편 3개를 구비하고, 제1시험편에 실시예 2에 따른 표면보호제 조성물과, 제2시험편에 비교예 1에 따른 표면보호제 조성물을 도포하였고, 제3시험편은 무처리하였다.
이와 같이 시험편 3개를 제작하고, 제작된 각 시험편들에 확산셀을 구성하여 60V의 직류전원을 6시간동안 통전한 조건에서 매 30분마다 측정한 전류를 시간에 대해 적분하여 구한 통과 전하량은 아래의 표 7과 같이 나타났다.
Figure 112019068302058-pat00007
위의 표 7에서와 같이, 본 발명에 따른 표면보호제 조성물인 실시예 2를 도포한 제1시험편에서는 통과 전하량이 측정되지 않았는바, 본 발명에 따른 표면보호제 조성물이 도포된 콘크리트 구조물의 피막은 염소이온 침투저항성이 우수함을 확인할 수 있었다.
<실험예 2>(균열 대응성 시험)
정확한 비교실험을 위하여 하기와 같이 4개의 시험편을 제작하였다.
(1) 재령이 30일 된 모르타르 한면에 실시예 2에 따른 표면보호제 조성물을 기포가 없도록 균일하게 도포한 후, 7일간 양생하여 제1시험편을 제작하였다.
(2) 철재시편 한면에 실시예 2에 따른 표면보호제 조성물을 기포가 없도록 균일하게 도포한 후 7일간 양생하여 제2시험편을 제작하였다.
(3) 재령이 30일 된 모르타르 한면에 비교예1에 따른 표면보호제 조성물을 기포가 없도록 균일하게 도포한 후, 7일간 양생하여 제3시험편을 제작하였다.
(4) 철재시편 한면에 비교예 1에 따른 표면보호제 조성물을 기포가 없도록 균일하게 도포한 후 7일간 양생하여 제4시험편을 제작하였다.
이와 같이 제작된 각각의 시험편들을 온도 -20℃±2℃및 20℃±2℃에서 1시간 이상 보관하고, KSF 2620 4.의 A형으로 하되 홈 깊이는 4mm로 하여 2등분 한 다음, 인장시험기를 이용하여 각 시험편들을 5mm/min으로 신장한 후, 육안으로 각 시험편들에 잔갈림 또는 파단이 발생되었는지를 확인하였으며, 그 확인결과는 아래의 표 8과 같이 나타났다.
Figure 112019068302058-pat00008
위의 표 8에서와 같이, 본 발명에 따른 표면보호제 조성물이 도포된 시험편들은 모르타르나 철재에 관계없이 모두 잔갈림이나 파단 등의 균열이 발생되지 않음을 확인하게 되었다.
<실험예 3>(내굴곡성/휨강도 평가)
본 발명에 따른 표면보호제 조성물의 내굴곡성을 시험하기 위하여 철재시편에 실시예 2에 따른 표면보호제 조성물을 이용하여 피막을 성형시킨 후, 콘크리트 구조물에서는 발생할 수 없는 극단의 조건인 10mm 환봉에 상기 철재 시편을 120°로 굴곡한 후, KSM5000 규격에 준용하는 방법으로 시험을 실시하였다.
시험결과, 상기와 같은 극단의 조건에도 불구하고 본 발명에 따른 표면보호제 조성물에 의해 형성된 피막은 이상이 없는 것으로 나타나 충분한 내굴곡성 및 휨강도를 갖고 있음을 확인하게 되었다.
<실험예 4>(내약품성 시험)
실시예 2에 따른 표면보호제 조성물로서 철재 시편에 피막을 형성한 후, 이 철재시편을 하기의 표 9에 따른 약품에 각각 168시간씩 담가 그 표면을 육안으로 관찰하였다.
Figure 112019068302058-pat00009
위의 표 9에서와 같이, 본 발명에 따른 표면보호제 조성물이 도포된 시편들은 산, 알카리, 염류, 석유류의 모든 약품에 일정시간 동안 노출되더라도 그 표면이 벗겨지거나 녹아내리는 등의 표면변화는 물론 색상의 변화도 발생되지 않음을 확인하게 되었다.
아울러 본 발명에서 상기 표면보호제 조성물은 도포유닛(200)을 이용하여 상기 고강도 모르타르 조성물이 도포된 콘크리트 구조물에 도포한다.
여기서 상기 도포유닛(200)은 도 2에 도시한 바와 같이 단면 보수 보강용 모르타르 조성물을 공급할 수 있도록 형성하는 도포관(210); 상기 도포관(210)의 전방에 형성하는 혼합부(220); 상기 혼합부(220)의 전방에 형성하여 도포노즐(230); 상기 혼합부(220)의 일측에 형성하여 상기 혼합부(220)의 내부로 압축공기를 공급할 수 있도록 형성하는 압축공기 유입부(240); 상기 혼합부(220)와 압축공기 유입부(240)의 사이에 형성하여 압축공기의 공급압력을 균일하게 유지할 수 있도록 형성하는 균압부(250); 상기 혼합부(220)의 내부에 형성하여 압축공기 및 단면 보수 보강용 모르타르 조성물의 공급압력에 의해서 서로 충돌하면서 단면 보수 보강용 모르타르 조성물을 혼합 및 고착을 방지할 수 있도록 형성하는 다수의 혼합볼(260);을 포함한다.
특히 상기 도포관(210)은 표면보호제 조성물을 저장하고 있는 별도의 탱크와 연결한 상태로 탱크의 일측에 설치하는 토출펌프의 작동으로 표면보호제 조성물을 일정압력을 공급할 수 있도록 유도한다.
이때 상기 도포관(210)은 유연성을 갖는 고무 또는 합성수지 재질로 일정길이를 갖도록 형성하여 도포위치에 따라서 다수를 서로 연결하여 사용한다.
여기서 상기 도포관(210)과 혼합부(220)의 사이에 전방으로 갈수록 점차 지름을 줄어들도록 형성하는 토출구(211); 상기 토출구(211)의 중앙에 형성하는 토출공(211a);을 포함하여 상기 토출구(211)를 통과하는 표면보호제 조성물의 토출 압력을 증대시킬 수 있다.
한편, 상기 혼합부(220)는 내부에 표면보호제 조성물과 압축공기를 혼합시켜 상기 도포노즐(230)을 통해서 콘크리트 구조물로 도포시킬 수 있도록 유도한다.
즉, 상기 혼합부(220)의 내부에 유입되는 표면보호제 조성물은 상기 압축공기 유입부(240)를 통해서 외부에서 공급하는 압축공기가 혼합되면서 강한 압력으로 상기 도포노즐(230)의 막힘없이 표면보호제 조성물을 도포할 수 있다.
여기서 상기 혼합부(220)와 압축공기 유입부(240)의 사이에 압축공기의 공급압력을 균일하게 유지할 수 있도록 형성하는 균압부(250)를 포함하여 상기 압축공기 유입부(240)를 통해서 공급하는 압축공기가 한쪽으로 집중되지 않고 균일한 방향으로 공급할 수 있다.
이때 상기 균압부(250)의 표면에 일정지름을 갖도록 형성하는 다수의 균압공(251);을 포함하여 압축공기가 상기 균압공(251)을 통과하면서 균일한 방향 및 압력을 갖도록 유도할 수 있다.
특히 상기 압축공기 유입부(240)의 일측에 설치하는 개폐밸브(241);를 포함하여 압축공기를 공급 또는 차단할 수 있다.
또한, 상기 혼합볼(260)은 상기 혼합부(220)의 내부에 위치하여 압축공기 및 표면보호제 조성물의 공급압력에 의해서 서로 충돌하면서 표면보호제 조성물을 고착되지 않도록 혼합하는 역할을 수행한다.
이때 상기 혼합볼(260)은 발포수지 또는 고무 및 합성수지 재질 등으로 형성하여 압축공기 및 표면보호제 조성물의 공급압력에 의해서 쉽게 이동하면서 표면보호제 조성물을 혼합시킬 수 있다.
아울러 본 발명 고강도 모르타르 및 표면보호제 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보수방법은,
조강형 포틀랜드시멘트 43 내지 70 중량부, 글라스버블 10 내지 25 중량부, 에어로실 15 내지 20 중량부, 노볼락비스페놀a형 에폭시수지 1 내지 3 중량부, 아초산나트륨 2 내지 4 중량부, 바잘트 화이버 0.5 내지 1.5 중량부, 규불화나트륨 1 내지 3 중량부, 염소화폴리에틸렌 5 내지 10 중량부, 폴리메캅탄 2 내지 5 중량부, 설화석고 1 내지 5 중량부, 카바이트 2 내지 4 중량부를 포함하는 고강도 모르타르 조성물을 숏크리트(100)를 이용하여 콘크리트 구조물의 표면에 도포하는 단계;
비스페놀a형 에폭시수지 50 내지 70 중량부, 가소성 에폭시수지 5 내지 15 중량부, 글리시딜에테르 에폭시수지 3 내지 10 중량부, 카올린 1 내지 3 중량부, 디메틸폴리실록산 2 내지 5 중량부, 황산바륨 1 내지 5중량부, 올가노알콕시실란 4 내지 8 중량부를 포함하는 표면보호제 조성물을 도포유닛(200)을 이용하여 상기 고강도 모르타르 조성물이 도포된 콘크리트 구조물에 도포하는 단계;로 이루어진다.
본 발명에서 고강도 모르타르 조성물을 숏크리트(100)를 이용하여 콘크리트 구조물의 표면에 도포하기 전에 그라인더 등과 같은 공구를 이용하여 열화 부위 및 이물질을 완전 제거하는 작업을 선행할 수 있다.
이때 콘크리트 구조물의 표면에 남아있는 이물질을 고압 세척기를 사용하여 제거할 수 있다.
이처럼 상기와 같이 본 발명의 실시한 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시한 예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 포함되는 것은 당연하다.
100: 숏크리트 110: 노즐
120: 냉각몸체 121: 공급노즐
130: 개폐기 131: 구동수단
200: 도포유닛 210: 도포관
211: 토출구 211a: 토출공
220: 혼합부 230: 도포노즐
240: 압축공기 유입부 241: 개폐밸브
250: 균압부 251: 균압공
260: 혼합볼

Claims (7)

  1. 조강형 포틀랜드시멘트 43 내지 70 중량부, 글라스버블 10 내지 25 중량부, 에어로실 15 내지 20 중량부, 노볼락비스페놀a형 에폭시수지 1 내지 3 중량부, 아초산나트륨 2 내지 4 중량부, 바잘트 화이버 0.5 내지 1.5 중량부, 규불화나트륨 1 내지 3 중량부, 염소화폴리에틸렌 5 내지 10 중량부, 폴리메캅탄 2 내지 5 중량부, 설화석고 1 내지 5 중량부, 카바이트 2 내지 4 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 모르타르 조성물.
  2. 비스페놀a형 에폭시수지 50 내지 70 중량부, 가소성 에폭시수지 5 내지 15 중량부, 글리시딜에테르 에폭시수지 3 내지 10 중량부, 카올린 1 내지 3 중량부, 디메틸폴리실록산 2 내지 5 중량부, 황산바륨 1 내지 5중량부, 올가노알콕시실란 4 내지 8 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면보호제 조성물.
  3. 조강형 포틀랜드시멘트 43 내지 70 중량부, 글라스버블 10 내지 25 중량부, 에어로실 15 내지 20 중량부, 노볼락비스페놀a형 에폭시수지 1 내지 3 중량부, 아초산나트륨 2 내지 4 중량부, 바잘트 화이버 0.5 내지 1.5 중량부, 규불화나트륨 1 내지 3 중량부, 염소화폴리에틸렌 5 내지 10 중량부, 폴리메캅탄 2 내지 5 중량부, 설화석고 1 내지 5 중량부, 카바이트 2 내지 4 중량부를 포함하는 고강도 모르타르 조성물을 숏크리트(100)를 이용하여 콘크리트 구조물의 표면에 도포하는 단계;
    비스페놀a형 에폭시수지 50 내지 70 중량부, 가소성 에폭시수지 5 내지 15 중량부, 글리시딜에테르 에폭시수지 3 내지 10 중량부, 카올린 1 내지 3 중량부, 디메틸폴리실록산 2 내지 5 중량부, 황산바륨 1 내지 5중량부, 올가노알콕시실란 4 내지 8 중량부를 포함하는 표면보호제 조성물을 도포유닛(200)을 이용하여 상기 고강도 모르타르 조성물이 도포된 콘크리트 구조물에 도포하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고강도 모르타르 및 표면보호제 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보수방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 숏크리트(100)는 노즐(110)의 외측면을 전체적으로 감싸도록 형성하는 냉각몸체(120); 상기 냉각몸체(120)의 내부로 물 또는 냉각기체를 공급할 수 있도록 형성하는 공급노즐(121); 상기 노즐(110)의 일측에 상하방향으로 이동하면서 내부 노즐공을 개폐할 수 있도록 형성하는 개폐기(130); 상기 개폐기(130)를 상하방향으로 이동시킬 수 있도록 형성하는 구동수단(131);을 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 모르타르 및 표면보호제 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보수방법.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 도포유닛(200)은 표면보호제 조성물을 공급할 수 있도록 형성하는 도포관(210); 상기 도포관(210)의 전방에 형성하는 혼합부(220); 상기 혼합부(220)의 전방에 형성하여 도포노즐(230); 상기 혼합부(220)의 일측에 형성하여 상기 혼합부(220)의 내부로 압축공기를 공급할 수 있도록 형성하는 압축공기 유입부(240); 상기 혼합부(220)와 압축공기 유입부(240)의 사이에 형성하여 압축공기의 공급압력을 균일하게 유지할 수 있도록 형성하는 균압부(250); 상기 혼합부(220)의 내부에 형성하여 압축공기 및 단면 보수 보강용 모르타르 조성물의 공급압력에 의해서 서로 충돌하면서 단면 보수 보강용 모르타르 조성물을 혼합 및 고착을 방지할 수 있도록 형성하는 다수의 혼합볼(260);을 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 모르타르 및 표면보호제 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보수방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 도포관(210)과 혼합부(220)의 사이에 전방으로 갈수록 점차 지름을 줄어들도록 형성하는 토출구(211); 상기 토출구(211)의 중앙에 형성하는 토출공(211a);을 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 모르타르 및 표면보호제 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보수방법.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 압축공기 유입부(240)의 일측에 설치하는 개폐밸브(241); 상기 균압부(250)의 표면에 일정지름을 갖도록 형성하는 다수의 균압공(251);을 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 모르타르 및 표면보호제 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보수방법.
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