KR102081856B1 - 맨홀 보수용 속경성 모르타르 및 이를 이용한 맨홀 보수공법 - Google Patents

맨홀 보수용 속경성 모르타르 및 이를 이용한 맨홀 보수공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 맨홀 보수공법 및 이에 사용되는 맨홀 보수용 모르타르에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로 설명하면, 맨홀 보수재로서 요구되는 기준을 만족할 뿐만 아니라, 장기수명안정성이 우수하면서도 기존 맨홀 보수공법 보다 짧은 시간 안에 맨홀 보수 및 보강을 마무리할 수 있는 맨홀 보수공법 및 이에 사용되는 맨홀 보수용 모르타르에 관한 것이다.

Description

맨홀 보수용 속경성 모르타르 및 이를 이용한 맨홀 보수공법{rapid hardening mortar for repairing a manhole and the method of repairing a manhole using the same}
본 발명은 맨홀 보수시, 빠른 시공이 가능하면서, 방수성, 내충격성 등이 우수하여 장기수명안정성이 우수한 맨홀 보수공법 및 및 이에 사용되는 모르타르에 관한 것이다.
일반적으로, 도로의 지하에는 상수관, 하수관, 전력 케이블, 통신 케이블 등의 각종 시설물이 수없이 많이 매설 되어 있고, 이러한 각종 시설물 등은 필요에 따라 수시로 보수를 행하여야 한다. 따라서, 도로의 지하에 각종 시설물의 유지 보수를 위해 일정간격을 두고 맨홀이 시공되어 있다.
일반적으로 맨홀 구조는 지하 관로와 연통되게 원형의 중공부가 형성된 맨홀슬라브가 지중에 매설되고, 맨홀슬라브 위에는 금속재의 원통형 맨홀 뚜껑 받침대가 올려져 있으며, 맨홀뚜껑 받침대의 상단에는 금속재의 맨홀뚜껑이 얹혀져 있다. 그리고, 맨홀뚜껑 받침대 외측에는 기층재와 표층재가 순차적으로 포장되어 도로의 노면층을 이루고 있다. 이때, 도로는 시공된 후 자동차의 주행에 따른 반복적인 하중이 작용하여 지반이 침하되므로, 도로 노면이 갈라지거나 파손된다. 따라서, 대략 5년 주기로 덧씌우기 작업인 오버레이 시공을 실시하며, 이로 인해, 도로의 노면층 위에 오버레이층이 형성되어, 맨홀뚜껑 받침대의 상단이 오버레이층의 표면보다 낮아지게 되고, 이 경우 맨홀 부분이 도로면 보다 움푹 들어가게 되므로 노면층을 덧씌우기 전에 맨홀의 높이를 노면층 위의 오버레이층과 일치되도록 인상 조정하기 위한 맨홀 보수 공사를 수행한다.
또한, 도로에 시공된 맨홀은 이후 도로를 통해 차량 또는 사람이 통행하면, 계속적인 진동과 하중으로 인해 맨홀의 주변부가 깨지거나 서로 대향되는 안쪽으로 밀리면서 침하가 일어나서 도로면의 일부분이 내려 앉게 되며, 이 경우에도 맨홀의 높이를 인상 조정하기 위한 맨홀 보수 공사를 수행한다. 특히, 경사진 도로에 설치된 맨홀의 경우, 맨홀의 침하 현상이 더 심하게 나타나므로, 경사진 도로에는 맨홀 보수 공사를 더 자주 시행한다. 이러한 맨홀 보수 및 인상 공사를 수행하는 과정을 설명하면, 침하된 맨홀커버 받침대의 주면을 컷팅기나 굴착기 등의 장비를 이용하여 굴착하여 제거한다. 이어서, 맨홀커버 받침대의 상단 높이를 높이조절장비를 이용하여 맨홀커버 받침대의 상단 높이를 노면층의 높이와 동일하도록 조절한다. 다음으로, 이렇게 맨홀커버 받침대의 높이를 노면층의 높이와 맞춘 상태에서 맨홀커버 받침대의 주위에 기초 채움재를 충진 경화시킨 다음, 기초 채움재 위에 마감재를 충진 경화시켜 맨홀 보수 작업을 완료한다.
그런데, 종래의 맨홀 보수방법의 경우, 기초 채움재와 마감재의 내구성이 상대적으로 낮기 때문에, 맨홀 보수작업을 상대적으로 자주 시행해야 하는 단점이 있다. 또한, 기초 채움재와 마감재의 경화 양생 시간이 상대적으로 길어서 비교적 장기간 동안 교통을 통제해야 하는 등의 불편을 초래하는 문제점이 있으며, 아울러, 충진과 다짐용 진동 장비가 요구되어 맨홀 보수 작업도 번거로운 등의 문제점이 있다.
한국 등록특허번호 제10-0773122호(공고일 2007.11.02) 한국 등록특허번호 제10-0966639 호(공고일 2010.06.21)
본 발명은 기존에 기초 채움재 시공 및 마감재 시공을 별도로 수행하던 맨홀 보수공법을 한 공정으로 시공하면서도, 맨홀 보수로서 요구되는 기준을 만족할 뿐만 아니라, 빠른 시공 및 장기수명안정성이 우수한 맨홀 보수 공법 및 이에 사용되는 최적 조성 및 조성비를 가지는 맨홀 보수용 모르타르를 제공하고자 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 맨홀 보수용 모르타르는 슬래그 시멘트, 마그네시아 시멘트 및 알루미나 시멘트를 포함하는 혼합 시멘트; 급결재, 동결융해방지제; 내구성 향상제; 유동화제; 크랙(crack)저항제; 감수제, 발수제, 방수제, 촉진제; 중화제; 접착제; 소포제; 및 잔골재;를 포함한다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 혼합 시멘트는 슬래그 시멘트, 마그네시아 시멘트 및 알루미나 시멘트를 1 : 0.7 ~ 1.5 : 0.3 ~ 0.8 중량비로 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 맨홀 보수용 모르타르는 상기 혼합 시멘트 100 중량부에 대하여, 급결재 40 ~ 60 중량부, 동결융해방지제 35 ~ 50 중량부, 내구성 향상제 20 ~ 40 중량부, 유동화제 2 ~ 8 중량부, 크랙저항제 1 ~ 4 중량부, 감수제 8 ~ 15 중량부, 발수제 5 ~ 10 중량부, 방수제 5 ~ 15 중량부, 촉진제 3 ~ 8 중량부, 중화제 7 ~ 12 중량부, 접착제 10 ~ 20 중량부, 소포제 1 ~ 4 중량부 및 잔골재 90 ~ 125 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 슬래그 시멘트는 고로슬래그 미분말 10 ~ 20 중량%, 석고 3 ~ 5, Na2SO4 0.5 ~ 2중량%, CaSO4 0.1 ~ 1중량% 및 잔량의 1종 포틀랜드 시멘트를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 마그네시아 시멘트는 산화마그네슘 100 중량부에 대하여 염화마그네슘 50 ~ 90 중량부 및 결합재 5 ~ 25 중량부를 포함하고, 상기 결합재는 아민계 화합물 및 디엔계 화합물을 1 : 1.5 ~ 3 중량비로 혼합한 후, 이를 용융 및 건조시켜서 제조한 것일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 급결재는 칼슘설퍼알루미네이트를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 내구성 향상제는 실리카흄 및 메타카올린 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 유동화제는 카제인을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 크랙저항제는 폴리에스테르 섬유, 레이온 섬유 및 폴리올레핀 섬유 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 감수제는 폴리카르본산계 감수제를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 발수제는 알킬옥시 실란을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 방수제는 SBR(styrene-butadiene rubber)계 방수제를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 촉진제는 리튬카보네이트를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 중화제는 암모늄 용액을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 접착제는 아스팔트 유화제를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 아스팔트 유화제는 폴리소르베이트(polysorbate) 10 ~ 15 중량%, 소디움도데실설페이트 2 ~ 5 중량% 및 잔량의 물을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 맨홀 보수용 모르타르는 수축방지제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 수축방지제는 주제 및 경화제를 1 : 1.05 ~ 1.20 당량비로 포함하는 2액형이며, 상기 주제는 아민 폴리올 수지 5 ~ 15 중량%, 아민 화합물 10 ~ 15 중량%, 가소제 1 ~ 5 중량% 및 잔량의 폴리에테르 폴리올을 포함하고, 상기 경화제는 1,4-부탄디올 10 ~ 20 중량% 및 잔량의 이소시아네이트를 포함하는 경화제;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 앞서 설명한 속경성 모르타를 이용한 맨홀 보수 공법에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 맨홀 보수 공법은 맨홀 주변을 ㅇ형 또는 ㅁ형으로 커팅하는 1단계; 커팅된 부위를 굴착하고, 커팅된 부위 및 잔재물을 제거하는 2단계; 커팅된 부위에 프라이머를 도포하는 3단계; 및 상기 맨홀 보수용 모르타르 및 물과 혼합 및 교반된 모르타르를 포설 및 다짐하는 4단계;를 포함하는 공정을 수행할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 프라이머는 수성 아크릴 수지; 분말도 2,500 ~ 7,000cm2인 칼슘 설포알루미네이트; 셀룰로오스계 증점제; 소포제; 및 물;을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 3단계에서, 프라이머 도포 전 기초 채움재 시공을 수행할 수도 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 4단계의 상기 혼합은 상기 맨홀 보수용 모르타르 100 중량부에 대하여, 물 16 ~ 20 중량부를 혼합하여 모르타르를 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 맨홀 보수용 모르타르는 방수성, 내충격성, 압축강도가 우수하고, 적은 길이변화율 및 적은 팽창율을 가지면서도 속경성이 매우 우수한 바, 맨홀 보수 시간을 대폭 줄일 수 있다. 또한, 본 발명의 맨홀 보수용 모르타르를 사용하여 보수시, 기초 채움재 시공이 필수가 아니며, 선택적으로 수행할 수가 있어서, 보수 시공 시간 및 인건비 등을 줄일 수 있는 효과가 있으며, 맨홀 보수재로서 요구되는 기준을 만족할 뿐만 아니라, 장기수명안정성이 우수하다.
도 1은 본 발명의 맨홀 보수용 속경성 모르타르를 사용하여 실제 맨홀 보수를 실시한 사진을 나타낸 것이다.
도 2는 실험예의 압축강도 측정에 사용된 실시예 1의 공시체를 찍은 사진이다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 맨홀 보수공법은 맨홀 주변을 ㅇ형 또는 ㅁ형으로 커팅하는 1단계; 커팅된 부위를 굴착하고, 커팅된 부위 및 잔재물을 제거하는 2단계; 커팅된 부위에 프라이머를 도포하는 3단계; 및 맨홀 보수용 모르타르 및 물과 혼합 및 교반된 모르타르를 포설 및 다짐하는 4단계;를 포함하는 공정을 수행할 수 있다.
본 발명의 맨홀 보수공법은 맨홀 주변을 ㅇ형 또는 ㅁ형으로 당업계에서 사용하는 일반적인 방법으로 커팅을 수행한 후, 커팅된 부위를 굴착하고, 커팅된 아스팔트(또는 콘크리트 등) 부위 및 잔재물을 제거를 한다(도 1의 A 참조).
다음으로, 커팅된 부위에 맨홀 보수용 모르타르와 맨홀 보수 부위와의 접착성 향상을 위해 프라이머를 도포한다. 이때, 사용하는 프라이머는 당업계에서 사용하는 일반적인 프라이머를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 본 발명의 맨홀 보수용 모르타르의 조성을 고려할 때, 수성 아크릴 수지; 칼슘 설포알루미네이트; 셀룰로오스계 증점제; 소포제; 및 물;을 포함하는 프라이머를 사용하는 것이 좋다.
상기 프라이머 성분 중 상기 수성 아크릴 수지로는 하이드록시에틸아크릴레이트, 하이드록시에틸메타크릴레이트, 에틸헥사아크릴레이트, 부틸아크릴레이트 및 부틸메탈아크릴레이트 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있고, 바람직하게는 하이드록시에틸아크릴레이트 및 하이드록시에틸메타크릴레이트 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
그리고, 상기 칼슘 설포알루미네이트는 분말도 2,500 ~ 7,000cm2인 것을, 바람직하게는 2,500 ~ 5,000cm2인 것을 사용하는 것이 좋으며, 그 사용량은 상기 수성 아크릴 수지 100 중량부에 대하여, 10 ~ 25 중량부를, 바람직하게는 12 ~ 20 중량부를, 더욱 바람직하게는 14 ~ 18 중량부를 사용하는 것이 좋다.
그리고, 상기 셀룰로오스계 점증제로는 프라이머의 점도 향상을 위해 사용하는 것으로서, 카르복시메틸셀룰로오스 및 메틸셀루로오스 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 그리고, 그 사용량은 상기 수성 아크릴 수지 100 중량부에 대하여, 1 ~ 10 중량부를, 바람직하게는 1 ~ 7 중량부를, 더욱 바람직하게는 1 ~ 5 중량부를 사용하는 것이 좋으며, 그 사용량이 너무 적거나 과하면 프라이머의 적정 점도를 확보하지 못하여 프라이머 처리가 어려울 수 있다.
상기 프라이머 성분 중 상기 소포제는 프라이머 제조 및 시공시 발생하는 기포를 발생을 방지하기 위해 사용하며, 특별히 한정하지 않으며, 당업계에서 사용하는 일반적인 소포제를 사용할 수 있고, 그 사용량은 수성 아크릴 수지 100 중량부에 대하여, 0.1 ~ 2.5중량부를, 바람직하게는 0.5 ~ 2.2 중량부룰, 더욱 바람직하게는 0.8 ~ 1.6중량부를 사용하는 것이 좋다.
그리고, 물은 수성 아크릴 수지 100 중량부에 대하여, 20 ~ 60 중량부, 바람직하게는 25 ~ 50 중량부를, 더욱 바람직하게는 25 ~ 45 중량부를 사용하는 것이 좋다.
3단계 수행 후, 4단계의 맨홀 보수용 모르타르를 포설하기 전에 기초 채움재 시공을 수행할 수도 있으나, 본 발명에서는 기초 채움재 시공은 선택적이며, 필수는 아니다.
다음으로, 4단계에서는 맨홀 보수용 모르타르 및 물과 혼합 및 교반된 모르타르를 포설 및 다짐을 수행한다(도 1의 B). 이때, 맨홀 보수용 모르타르 및 물과 혼합비는 상기 맨홀 보수용 모르타르 100 중량부에 대하여, 물16 ~ 20 중량부를, 바람직하게는 맨홀 보수용 모르타르 100 중량부에 대하여, 물 16 ~ 20중량부를 혼합하여 모르타르의 적정 점도를 유지하는 것이 모르타르 시공성 및 빠른 경화 측면에서 좋다.
4단계의 맨홀 보수용 모르타르는 혼합 시멘트; 급결재, 내마모재; 내구성 향상제; 유동화제; 크랙(crack)저항제; 감수제, 발수제, 방수제, 촉진제; 중화제; 접착제; 소포제; 및 잔골재;를 포함한다.
모르타르의 속경성, 기계적 물성 등을 확보하기 위해 상기 혼합 시멘트는 3종의 시멘트를 혼합한 것을 사용한다. 상기 혼합 시멘트는 슬래그 시멘트, 마그네시아 시멘트 및 알루미나 시멘트를 포함하며, 바람직하게는 슬래그 시멘트, 마그네시아 시멘트 및 알루미나 시멘트(KS L 5205)를 1 : 0.7 ~ 1.5 : 0.3 ~ 0.8 중량비로, 더욱 바람직하게는 슬래그 시멘트, 마그네시아 시멘트 및 알루미나 시멘트를 1 : 0.7 ~ 1.0 : 0.35 ~ 0.55 중량비로 포함할 수 있다. 이때, 마그네시아 시멘트 함량이 0.7 중량비 미만이면 양생시간 지연 물성 향상 효과를 볼 수 없을 수 있고, 1.0 중량비를 초과하여 사용하면 상대적으로 슬래그 시멘트 및/또는 알루미나 시멘트 사용량이 적어져서 작업성능 저하는 문제가 있을 수 있다. 그리고, 알루미나 시멘트 함량이 0.3 중량비 미만이면 속경성이 좋지 않을 수 있고, 알루미나 시멘트 함량이 0.8 중량비를 초과하여 사용하면 오히려 마감 작업성이 저하하는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
그리고, 혼합 시멘트 성분 중 상기 슬래그 시멘트로는 고로슬래그 미분말 10 ~ 20 중량%, 석고 3 ~ 5, Na2SO4 0.5 ~ 2중량%, CaSO4 0.1 ~ 1중량% 및 잔량의 1종 포틀랜드 시멘트를 포함하는 것을, 바람직하게는 고로슬래그 미분말 12 ~ 18 중량%, 석고 3.5 ~ 4.5, Na2SO4 1.0 ~ 2.0중량%, CaSO4 0.4 ~ 0.8중량% 및 잔량의 1종 포틀랜드 시멘트를 포함하는 것을 사용할 수 있다.
일반적으로 마그네시아 시멘트는 염화마그네슘(MgCl2) 용액과 산화마그네슘(MgO)을 혼합하여 염화수산화마그네슘, 즉, Mg3Cl2(OH)4·4H2O의 강한 결합을 형성시킨 시멘트를 의미한다. 마그네시아 시멘트는 공기 중에서만 경화하는 성질을 갖는 기경성 재료로서 빠른 시간 내에 바늘 형태의 수화물이 형성된 후, 서로 엉키면서 조직이 치밀하게 형성하므로 우수한 강도를 나타내게 된다.
본 발명에서 상기 혼합 시멘트 성분인 마그네시아 시멘트는 산화마그네슘, 염화마그네슘 및 결합재를 포함할 수 있다.
이때, 상기 산화마그네슘은 1,000℃ 이상에서 소성된 산화마그네슘의 경우 염화마그네슘과의 반응성이 떨어지므로 상기 산화마그네슘은 600 ~ 850℃에서 소성된 경소 마그네슘을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 염화마그네슘과 산화마그네슘은 각각 밀도가 0.1 ~ 10.0g/㎤인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 산화마그네슘의 경우, 밀도가 2.5 ~ 4.0g/㎤, 염화마그네슘의 경우 밀도가 1.0 ~ 3.0g/㎤일 수 있다.
그리고, 상기 마그네이사 시멘트의 염화마그네슘 함량은 상기 산화마그네슘 100 중량부에 대하여 염화마그네슘 50 ~ 90 중량부를 포함할 수 있고, 바람직하게는 산화마그네슘 100 중량부에 대하여 염화마그네슘 75 ~ 90중량부를 포함할 수 있다. 산화마그네슘 100 중량부당 염화마그네슘의 함량이 50중량부 미만이라도 강도 향상의 효과는 있으나, 팽창속도가 느리고 팽창율 또한 저조할 수 있다. 또한, 염화마그네슘의 함량이 90중량부를 초과할 경우, 팽창율이 더 이상 높아지지 않을 뿐만 아니라 강도가 오히려 떨어지는 현상이 나타날 수 있다.
수분에 취약한 마그네시아 시멘트의 내수성을 개선하기 위해 상기 마그네시아 시멘트는 결합재를 포함할 수 있고, 상기 결합재는 수분과 친화력이 낮은 성분으로서 마그네시아 시멘트 경화체 내의 바늘 형태의 수화물에 조직 사이에 침투되어 미세한 알갱이 형태로 분산 및 결합됨으로써 수분의 침투를 억제하고 결과적으로 마그네시아 시멘트의 내수성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 결합재는 피리딘(pyridine), 퀴놀린(quinoline), 아크리딘(acridine), 이미다졸(imidazole), 피리미딘(pyrimidine), 티아졸(thiazole) 및 멜라민(melamine) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 아민계 화합물; 및 부타디엔, 펜타디엔, 헥사디엔 및 헵타디엔 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 디엔계 화합물을 1 : 1.5 ~ 3 중량비로 혼합한 후, 이를 용융 및 건조시켜서 제조한 것이다. 그리고, 결합재 사용량은 상기 산화마그네슘 100 중량부에 대하여, 5 ~ 25 중량부, 바람직하게는 5 ~ 15 중량부, 더욱 바람직하게는 7 ~ 12 중량부일 수 있다. 이때, 결합재 사용량이 5 중량부 미만이면 결합재 사용으로 인한 마그네시아 시멘트의 수분 침투 방지 효과를 볼 수 없을 수 있고, 25 중량부를 초과하면 산화마그네슘과 염화마그네슘의 혼화성, 상용성에 오히려 악영향을 줄 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
맨홀 보수용 모르타르 성분 중 상기 급결재로는 당업계에서 사용하는 모르타르용 급결재를 사용할 수 있고, 바람직하게는 분말도 2,500 ~ 7,000cm2인 칼슘설포알루미네이트를, 더욱 바람직하게는 2,500 ~ 5,000cm2인 칼슘 설포알루미네이트를 사용하는 것이 좋다. 그리고, 급결재의 사용량은 상기 혼합 시멘트 100 중량부에 대하여 40 ~ 60 중량부를, 바람직하게는 45 ~ 60 중량부를, 더욱 바람직하게는 45 ~ 55 중량부를 사용하는 것이 좋다. 이때, 급결재 사용량이 40 중량부 미만이면 모르타르의 빠른 경화속도 확보가 어려울 수 있으며, 급결재 사용량이 60 중량부 미만이면 너무 빨리 경화하여 오히려 모르타르의 기계적 물성이 떨어질 수 있으므로, 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
맨홀 보수용 모르타르 성분 중 상기 동결융해방지제로는 CaSO4 및 반수석고 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 그리고, 동결융해방지제 사용량은 사용량은 상기 혼합 시멘트 100 중량부에 대하여 35 ~ 50 중량부를, 바람직하게는 35 ~ 45 중량부를, 더욱 바람직하게는 37 ~ 45 중량부를 사용하는 것이 좋다. 이때, 내마모재 사용량이 35 중량부 미만이면 동결융해 방지 효과가 저하되는 문제가 있을 수 있고, 50 중량부를 초과하여 사용하면 과다 사용으로 인해 오히려 동결융해저하 및 작업성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
맨홀 보수용 모르타르 성분 중 상기 내구성 향상제는 경화된 모르타르의 강도 증진 및 내구성 향상 역할을 하는 것으로서, 내구성 향상제는 메타카올리, 실리카흄 및 플라이애시(fly ash) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 메타카올리 및 실리카흄을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 메타카올리 및 실리카흄을 1 : 2 ~ 5 중량비로, 더 더욱 바람직하게는 메타카올리 및 실리카흄을 1 : 2.5 ~ 4.0 중량비로 포함할 수 있다. 이때, 실리카흄의 중량비가 2 중량비 미만이면 경화된 모르타르의 압축강도 향상 효과가 낮을 수 있고, 실리카흄의 중량비가 5 중량비를 초과하면 과량 사용으로 오히려 경화된 모르타르의 유연성이 너무 떨어져서 충격에 약해져서 장기수명안정성이 낮아지는 문제가 있을 수 있다. 그리고, 내구성 향상제의 사용량은 상기 혼합 시멘트 100 중량부에 대하여 20 ~ 40 중량부를, 바람직하게는 20 ~ 35 중량부를, 더욱 바람직하게는 25 ~ 35 중량부를 사용하는 것이 좋으며, 내구성 향상제 함량이 20 중량부 미만이면 충분한 내구성 향상 효과를 볼 수 없을 수 있고, 40 중량부를 초과 사용하면 압축강도 향상 등의 기계적 물성은 우수하나, 오히려 장기수명안정성이 감소할 수 있다.
맨홀 보수용 모르타르 성분 중 상기 유동화제는 타설된 모르타르의 유동성을 확보하여 성형성, 시공성 향상을 위해 사용하는 것으로서, 유동화제는 카제인 및 멜라민 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 카제인을 포함할 수 있다. 그리고, 유동화제의 사용량은 상기 혼합 시멘트 100 중량부에 대하여 2 ~ 8 중량부를, 바람직하게는 3 ~ 7 중량부를, 더욱 바람직하게는 3.5 ~ 6.5 중량부를 사용할 수 있으며, 유동화제 사용량이 2 중량부 미만이면 그 사용량이 너무 적어서 유동화제 사용에 따른 성형성, 시공성 향상 효과가 미비할 수 있고, 8 중량부를 초과하여 사용하면 물 혼합 후, 모르타르의 응결이 지연되는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
맨홀 보수용 모르타르 성분 중 상기 크랙저항제는 보수되어 경화된 모르타르가 외부 충격 등으로 인해 크랙 발생, 깨짐 등을 방지하기 위한 역할을 하는 것으로서, 폴리에스테르 섬유, 레이온 섬유 및 폴리올레핀 섬유 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 레이온 섬유 및 폴리올레핀 섬유 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 크랙저항제에 사용되는 섬유는 섬유장 20 ~ 40 mm, 바람직하게는 25 ~ 40 mm, 더욱 바람직하게는 25 ~ 35 mm 정도인 것을 사용하는 것이 좋으며, 섬유장이 너무 짧으면 크랙 방지 효과가 미약할 수 있고, 섬유의 섬유장이 40 mm를 초과하면 크랙저항제로 도입된 섬유끼리 뭉쳐서 크랙 저항 효과를 보지 못할 수 있으므로, 섬유의 분산성 측면에서 상기 범위 내의 섬유장을 갖는 섬유를 사용하는 것이 좋다. 그리고, 크랙저항제의 사용량은 상기 혼합 시멘트 100 중량부에 대하여 1 ~ 4 중량부를, 바람직하게는 1.5 ~ 4 중량부를, 더욱 바람직하게는 1.5 ~ 3.0 중량부를 사용하는 것이 좋다.
맨홀 보수용 모르타르 성분 중 감수제로는 나프탈렌 설폰산계 감수제 및/또는 폴리카르본산계 감수제를 포함할 수 있고, 바람직하게는 나프탈렌 설폰산계 감수제 및 리그닌 중에서 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 좋다. 그리고, 감수제의 사용량은 상기 혼합 시멘트 100 중량부에 대하여 8 ~ 15 중량부를, 바람직하게는 9.0 ~ 14.0 중량부를, 더욱 바람직하게는 10.0 ~ 14.0 중량부를 사용하는 것이 좋다. 이때, 감수제 사용량이 8 중량부 미만이면 작업성이 저하되는 문제가 있을 수 있고, 감수제 사용량이 15 중량부를 초과하면 응결지연 및 강도 저하하는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
또한, 맨홀 보수용 모르타르 성분 중 상기 발수제로는 알킬옥시 실란을 사용할 수 있고, 바람직하게는 메틸옥시 실란, 에틸옥시 실란 및 이소프로필옥시 실란 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 알킬옥시 실란을 사용할 수 있다. 그리고, 발수제의 사용량은 상기 혼합 시멘트 100 중량부에 대하여 5 ~ 10 중량부를, 바람직하게는 5.5 ~ 9.5 중량부를, 더욱 바람직하게는 5.5 ~ 9.0 중량부를 사용하는 것이 좋다. 이때, 발수제 사용량이 5 중량부 미만이면 백화 저항성이 떨어지는 문제가 있을 수 있고, 발수제 사용량이 10 중량부를 초과하면 내구성이 저하는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
또한, 맨홀 보수용 모르타르 성분 중 방수제는 빗물 등에 의한 수분 흡수로 인해 보수된 모르타르 경화체의 수명이 단축되는 것을 방지하는 역할을 하는 것으로서, 상기 방수제는 우레탄-아크릴, 폴리우레아, 스티렌-아크릴, 에틸 비닐 아세테이트(Ethyl Vinyl Acetate; EVA), PVA(Poly Vinyl Acetate), PAV(Poly acetate verastate), 스티렌-부틸아크릴레이트-아크릴산메틸 및 SBR(styrene-butadiene rubber) 라텍스 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 PVA, PAV, 스티렌-부틸아크릴레이트-아크릴산메틸 및 SBR 라텍스 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 그리고, 방수제의 사용량은 상기 혼합 시멘트 100 중량부에 대하여 5 ~ 15 중량부를, 바람직하게는 6.0 ~ 14.0 중량부를, 더욱 바람직하게는 7.0 ~ 13.0 중량부를 사용하는 것이 좋다. 이때, 방수제 사용량이 5 중량부 미만이면 그 사용량이 너무 적어서 방수 효과가 미비한 문제가 있을 수 있고, 방수제 사용량이 15 중량부를 초과하면 과다 사용이며, 이로 인해 작업성이 저하되는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
또한, 맨홀 보수용 모르타르 성분 중 상기 촉진제는 응결 및 양생 기간을 촉진시키기 위해 사용하며, 촉진제로는 리튬카보네이트를 사용하는 것이 좋다. 그리고, 촉진제의 사용량은 상기 혼합 시멘트 100 중량부에 대하여 3 ~ 8 중량부를, 바람직하게는 3.5 ~ 7.5 중량부를, 더욱 바람직하게는 3.5 ~ 7.0 중량부를 사용하는 것이 좋다. 이때, 촉진제 사용량이 3 중량부 미만이면 그 사용량이 너무 적어서 응결, 양생 촉진 효과가 미비한 문제가 있을 수 있고, 촉진제 사용량이 8 중량부를 초과하면 너무 빨리 양생되어 이로 인한 물성 저하 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
또한, 맨홀 보수용 모르타르 성분 중 상기 중화제는 중성화로 중화하는 역할을 하는 것으로서, 10 ~ 20 부피% 농도의 암모늄 용액을 사용할 수 있다. 그리고, 중화제 사용량은 상기 혼합 시멘트 100 중량부에 대하여 7 ~ 12 중량부를, 바람직하게는 7.5 ~ 12.0 중량부를, 더욱 바람직하게는 8.0 ~ 12.0 중량부를 사용하는 것이 좋다. 이때, 중화제 사용량이 7 중량부 미만이면 그 사용량이 너무 적어서 중화 효과가 미비한 문제가 있을 수 있고, 중화제 사용량이 12 중량부를 초과하면 강도를 저하하는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
또한, 맨홀 보수용 모르타르 성분 중 상기 접착제는 프라이머 처리된 맨홀 전달 부위에 포설된 모르타르와의 결합력 증대 역할을 하는 것으로서, 상기 접착제로는 아스팔트 유화제를 포함할 수 있고, 바람직하게는 폴리소르베이트(polysorbate) 10 ~ 15 중량%, 소디움도데실설페이트 2 ~ 5 중량% 및 잔량의 물을 포함하는 것을, 더욱 바람직하게는 폴리소르베이트 80(polysorbate 80) 12 ~ 15 중량%, 소디움도데실설페이트 2 ~ 4.5 중량% 및 잔량의 물을 포함하는 사용할 수 있다. 그리고, 접착제의 사용량은 상기 혼합 시멘트 100 중량부에 대하여 10 ~ 20 중량부를, 바람직하게는 12.0 ~ 19.0 중량부를, 더욱 바람직하게는 12.5 ~ 18.0 중량부를 사용하는 것이 좋다. 이때, 접착제의 사용량이 10 중량부 미만이면 그 사용량이 너무 적어서 모르타르 경화체의 수명안정성이 떨어지는 문제가 있을 수 있고, 접착제 사용량이 20 중량부를 초과 사용하더라도 더 이상의 접착력 증대 효과가 없고, 오히려 모르타르의 다른 물성을 떨어뜨릴 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
본 발명은 맨홀 보수용 모르타르는 모르타르 제조 및 시공시 발생하는 기포 제거를 위해 소포제를 사용하며, 상기 소포제는 당업계에서 사용하는 일반적인 소포제를 사용할 수 있고, 바람직하게는 상기 소포제는 실리콘계 소포제 및 비이온계면활성계 소포제 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 그리고, 소포제의 사용량은 상기 혼합 시멘트 100 중량부에 대하여 1 ~ 4 중량부를, 바람직하게는 1.5 ~ 4 중량부를, 더욱 바람직하게는 1.5 ~ 3.0 중량부를 사용할 수 있으며, 소포제 사용량이 1 중량부 미만이면 모르타르 경화체 내 기공이 다수 발생하는 문제가 있을 수 있고, 소포제 사용량이 4 중량부 초과하면 오히려 강도 저하 및 내구성이 저하는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
또한, 맨홀 보수용 모르타르 성분 중 상기 잔골재는 규사를 사용할 수 있으며, 그 사용량은 상기 혼합 시멘트 100 중량부에 대하여 90 ~ 125 중량부를, 바람직하게는 95 ~ 120 중량부를, 더욱 바람직하게는 95 ~ 115 중량부를 사용할 수 있으며, 규사 사용량이 90 중량부 미만이면 모르타르의 충분한 기계적 물성을 확보하지 못하며, 규사 사용량이 125 중량부를 초과하여 사용하면 상대적으로 혼합 시멘트 등의 사용량이 적어져서 충분한 물성 확보가 불가능한 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
또한, 본 발명의 맨홀 보수용 모르타르 성분은 앞서 설명한 혼합 시멘트, 급결재, 내마모재, 내구성 향상제, 유동화제, 크랙저항제, 감수제, 발수제, 방수제, 촉진제, 중화제, 접착제, 소포제 및 잔골재 외에 경화된 모르타르가 날씨 등의 영향에 의한 수축방지 및 외부 충격에 의한 수축방지를 방지하기 위해 수축방지제를 더 포함할 수도 있다. 상기 수축방지제는 주제 및 경화제를 1 : 1.05 ~ 1.20 당량비로 포함하는 2액형 수축방지제를 사용할 수 있다. 이때, 상기 수축방지제의 상기 주제는 아민 폴리올 수지 5 ~ 15 중량%, 아민 화합물 10 ~ 15 중량%, 가소제 1 ~ 5 중량% 및 잔량의 폴리에테르 폴리올을, 바람직하게는 아민 폴리올 수지 8 ~ 15 중량%, 아민 화합물 10 ~ 12.5 중량%, 가소제 2 ~ 4 중량% 및 잔량의 폴리에테르 폴리올을 포함할 수 있다.
그리고, 수축방지제의 사용량(주제 및 경화제를 모두 포함하는 중량 기준)은 상기 혼합 시멘트 100 중량부에 대하여, 수축방지제 3 ~ 8 중량부를, 바람직하게는 5.0 ~ 7.0 중량부를 포함하는 것이 적절하며, 수축방지제 사용량이 3 중량부 미만이면 그 사용량이 너무 적어서 이의 사용으로 인한 수축방지 효과 등의 물성 향상 효과가 없을 수 있고, 8 중량부를 초과하여 사용하면 수축 방지 증대 효과가 더 이상 없으면서 오히려 기계적 물성이 감소하여 크랙 발생, 염소이온 침투 저항성 감소하는 등의 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
수축방지제의 주제 성분 중 상기 폴리에테르 폴리올은 분자구조에 에테르기가 반복적으로 결합되어 있는 구조로, 중량평균분자량이 400 ~ 5,000 정도 범위 내에 있는 것을, 바람직하게는 중량평균분자량이 2,000 ~ 3,000인 폴리에테르 폴리올을 사용하는 것이 좋다.
그리고, 수축방지제의 주제 성분 중 아민 폴리올 수지는 중량평균분자량 1,500 ~ 4,000이고, 2개 ~ 3개의 아민기를 가지는 아민 폴리올 수지를 사용할 수 있다.
그리고, 수축방지제의 주제 성분 중 상기 아민 화합물은 쇄연장제 역할을 하는 것으로서, 바람직하게는 3.3′-디클로로-4.4′-디아미노디페닐메탄을 사용할 수 있다. 상기 아민 폴리올 수지와 아민 화합물은 경화제 성분 중 이소시아네이트와 우레와 반응을 하게 된다.
수축방지제의 주제 성분 중 상기 가소제는 합성수지에 첨가하여 열가소성을 증대시킴으로써 고온에서 성형가공을 용이하게 하는 물질이며, 합성수지 분자 사이에 끼어들어 분자 사이에 직접 끌어 당기는 힘을 약하게 한다. 가소제를 첨가하여 제조한 물질은 탄성력을 증대시킬 수 있다. 가소제는 친환경 가소제 디부틸프탈레이트(DBP)를 사용하는 것이 좋다.
상기 주제는 상기 아민화합물과 폴리에테르 폴리올 수지를 혼합한 혼합물을 90 ~ 115℃에서 20 ~ 30분 정도 유지하여 용해시킨 후, 냉각시킨 다음, 아민 폴리올 수지 및 가소제를 투입 및 교반하여 제조할 수 있다.
그리고, 수축방지제의 상기 경화제로는 1,4-부탄디올 10 ~ 20 중량% 및 잔량의 이소시아네이트를, 바람직하게는 1,4-부탄디올 10 ~ 15 중량% 및 잔량의 이소시아네이트를 포함할 수 있다.
그리고, 수축방지제는 맨홀 보수용 모르타르 제조시, 혼합 시멘트, 급결재, 내마모재, 내구성 향상제, 유동화제, 크랙저항제, 감수제, 발수제, 방수제, 촉진제, 중화제, 접착제, 소포제, 잔골재 및 수축방지제의 주제를 함께 혼합한 후, 맨홀 보수용 모르타르를 포설 전에 수축방지제의 경화제를 투입 및 재혼합 후, 맨홀 보수용 모르타르를 포설하는 방법으로 사용하는 것이 좋다.
또한, 본 발명의 맨홀 보수용 모르타르는 안료 등의 착색제를 더 포함할 수 있으며, 일례를 들면, 산화철안료 등의 착색제를 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 맨홀 보수공법은 앞서 설명한 맨홀 보수용 모르타르를 포설한 후, 도 1의 B ~ C와 같이 다짐을 하여 시공을 완료할 수 있으며, 빠른 시간 내에 모르타르 경화가 일어나는데 KS L 5103에 의거하여 측정시, 응결 시간이 초결은 7분 이내에, 종결은 20분 이내, 바람직하게는 15분 이내이다.
그리고, 본 발명의 맨홀 보수용 모르타르는 KS F 2405에 의거하여 압축강도 측정시, 응결 후 30분 경과된 모르타르 경화체는 압축강도가 5 Mpa 이상, 바람직하게는 7 MPa 이상이며, 응결 후 60분 경과된 모르타르 경화체는 압축강도가 10Mpa 이상, 바람직하게는13 MPa 이상일 수 있다. 그리고, 응결 후 90분 경과된 모르타르 경화체는 압축강도가 15 Mpa 이상, 바람직하게는 20 MPa 이상일 수 있고, 응결 후 28일 경과된 모르타르 경화체는 압축강도가 400 Mpa 이상, 바람직하게는 450 ~ 550 Mpa일 수 있다.
또한, 본 발명 맨홀 보수용 모르타르의 경화체는 KS F 2424에 의거하여 측정시, 길이변화율이 -0.008% 이하로 수축변화가 거의 없다.
또한, 본 발명 맨홀 보수용 모르타르의 경화체는 ASTM C 1012에 의거하여, 응결 후 28일 경과된 모르타르 경화체의 팽창율 측정시 0.03% 이하, 바람직하게는 0.020% 이하, 더욱 바람직하게는 0.011% 이하로 경시변화가 거의 없다.
또한, 본 발명 맨홀 보수용 모르타르의 경화체는 KS F 2711에 의거하여 염소이온 침투 저항성 측정시, 전기 전도도가 4000 coulombs 이하, 바람직하게는 1,200 ~ 3,000 coulombs, 더욱 바람직하게는 1,250 ~ 2,000 coulombs 으로 염소이온 침투 저항성이 우수하다.
또한, 본 발명 맨홀 보수용 모르타르의 경화체는 KS F 4716에 의거하여 응결 후 28일 경과된 모르타르 경화체의 부착강도 측정시, 부착강도가 1.0kgf/㎠ 이상, 바람직하게는 1.10 ~ 1.40 kgf/㎠, 더욱 바람직하게는 1.15 ~ 1.30 kgf/㎠일 수 있다.
이하에서는 본 발명의 맨홀 보수용 모르타르 및 이를 이용한 맨홀 보수공법을 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명하겠다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 구현예이며, 하기 실시예로 본 발명의 권리범위를 한정하여 해석해서는 안 된다.
[실시예]
준비예 1-1 : 혼합 시멘트의 제조
슬래그 시멘트, 마그네시아 시멘트 및 알루미나 시멘트(제조사:Fondu)를 1 : 0.83 : 0.45 중량비로 혼합하여 혼합 시멘트를 준비하였다.
이때, 상기 슬래그 시멘트는 고로슬래그 미분말 14.8 중량%, 석고 3.95 중량%, Na2SO4 1.23중량%, CaSO4 0.55 중량% 및 잔량의 1종 포틀랜드 시멘트(제조사:한일시멘트)를 포함한다.
그리고, 상기 마그네시아 시멘트는 밀도 2.8 ~ 3.5 g/㎤인 산화마그네슘 100 중량부에 대하여, 밀도 1.5 ~ 2.2g/㎤인 염화마그네슘 82 중량부, 멜라민 및 부타디엔을 1 : 2.2 중량비로 포함하는 결합재 9.8 중량부를 포함하는 것을 사용하였다.
준비예 1-2 ~ 준비예 1-3 및 비교준비예 1-1 ~ 1-2
상기 준비예 1-1에서 사용한 슬래그 시멘트, 마그네시아 시멘트 및 알루미나 시멘트를 사용하여 혼합 시멘트를 제조하되, 하기 표 1과 같은 조성비를 가지는 혼합 시멘트를 각각 제조하여, 준비예 1-2 ~ 준비예 1-3 및 비교준비예 1-1 ~ 1-2를 각각 실시하였다.
구분
(중량비)		 슬래그 시멘트 마그네시아 시멘트 알루미나 시멘트
준비예 1-1 1 0.83 0.45
준비예 1-2 1 0.70 0.45
준비예 1-3 1 1.30 0.45
준비예 1-4 1 0.83 0.35
준비예 1-5 1 0.83 0.55
비교준비예 1-1 1 0.50 0.45
비교준비예 1-2 1 1.65 0.45
비교준비예 1-3 1 0.83 0.20
비교준비예 1-4 1 0.83 1.00
실시예 1 : 맨홀 보수용 모르타르의 제조
상기 준비예 1-1의 혼합 시멘트; 급결재로서 2,500 ~ 5,000cm2인 칼슘 설포알루미네이트; 동결융해방지제로서 CaSO4; 메타카올리 및 실리카흄을 1 : 3.0 중량비로 포함하는 내구성 향상제; 유동화제로서 카제인; 크랙저항제로서 섬유장 25 ~ 40 mm인 폴리프로필렌 섬유; 폴리카르본산계 감수제(제조사:동양 상품명:MK120); 발수제로서 에틸옥시실란(L사의 SEAL80), 방수제인 SBR라텍스(A사의 PSB150), 촉진제로서 리튬카보네이트, 중화제로서 15부피% 농도의 암모늄 용액; 접착제로서 폴리소르베이트 80 13.4 중량%, 소디움도데실설페이트 3.2 중량% 및 잔량의 물을 포함하는 아스팔트 유화제, 비이온계면활성계 소포제(N사의 AF-1N), 잔골재로서 규사(제조사:백운석,상품명-4호,5호,6호)를 각각 준비한 후, 이를 하기 표 2와 같은 조성으로 혼합 및 교반하여 맨홀 보수용 모르타르를 제조하였다.
실시예 2 ~ 12 및 비교예 1 ~ 10
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 맨홀 보수용 모르타르를 제조하되, 하기 표 2 ~ 표 5와 같이 조성 및 조성비를 달리하여 맨홀 보수용 모르타르를 각각 제조하였다.
실시예 8은 실시예 1과 동일한 조성, 조성비로 제조하되 혼합 시멘트 100 중량부에 대하여, 수축방지제를 5 중량부 더 사용하였으며, 상기 수축방지제는 주제 및 경화제를 포함하는 2액형이다. 그리고, 상기 주제는 중량평균분자량 2,000 ~ 3,000이고, 3개의 아민기를 가지는 아민 폴리올 수지 8.5 중량%; 3.3′-디클로로-4.4′-디아미노디페닐메탄(아민 화합물) 10.5 중량%; 디부틸프탈레이트(가소제) 3 중량%; 및 중량평균분자량 2,000 ~ 3,000인 폴리에테르 폴리올을 잔량으로 포함한다. 그리고, 상기 경화제는 1,4-부탄디올 12 중량% 및 잔량의 이소시아네이트를 포함하며, 수축방지제는 상기 주제 및 경화제를 1 : 1.1 다량비로 포함하는 2액형 수축방지제이다.
그리고, 비교예 9는 실시예 1과 동일한 방법으로 맨홀 보수용 모르타르를 제조하되, 접착제로서, 폴리소르베이트 15 중량% 및 소디움도데실설페이트 1 중량% 및 잔량의 물을 포함하는 아스팔트 유화제를 사용하였다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예4 실시예5
혼합시멘트 준비예 1-1 준비예 1-2 준비예 1-3 준비예 1-4 준비예 1-5
100 100 100 100 100
급결재 50 50 50 50 50
동결융해
방지제		 40 40 40 40 40
내구성 향상제 27 27 27 27 27
유동화제 4.3 4.3 4.3 4.3 4.3
크랙저항제 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6
감수제 12 12 12 12 12
발수제 7.3 7.3 7.3 7.3 7.3
방수제 9.5 9.5 9.5 9.5 9.5
촉진제 4.7 4.7 4.7 4.7 4.7
중화제 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5
접착제 16.2 16.2 16.2 16.2 16.2
소포제 2 2 2 2 2
잔골재 100 100 100 100 100
착색제 7 7 7 7 7
구분 실시예 6 실시예 7 실시예 8 실시예 9 실시예 10
혼합시멘트 준비예 1-1 준비예 1-1 준비예 1-1 준비예 1-1 준비예 1-1
100 100 100 100 100
급결재 45 55 50 50 50
동결융해방지제 40 40 40 40 40
내구성 향상제 35 23 27 27 27
유동화제 4.8 3.5 4.3 6.5 4.3
크랙저항제 2.2 3.0 2.6 2.6 2.6
감수제 11 10.3 12 12 12
발수제 7.9 8.6 7.3 7.3 7.3
방수제 9.0 13 9.5 9.5 9.5
촉진제 5.0 4.0 4.7 4.7 4.7
중화제 10.5 8.2 10.5 10.5 10.5
접착제 16.2 16.2 16.2 16.2 18.0
소포제 2 2 2 2 2
잔골재 100 100 100 100 100
착색제 7 7 7 7 7
수축방지제 - - 6 - -
구분 실시예 11 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
혼합시멘트 준비예 1-1 비교
준비예
1-1		 비교
준비예 1-2		 비교
준비예 1-3		 비교
준비예 1-4
100 100 100 100 100
급결재 50 50 50 50 50
동결융해방지제 40 40 40 40 40
내구성 향상제 27 27 27 27 27
유동화제 4.3 4.3 4.3 4.3 4.3
크랙저항제 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6
감수제 12 12 12 12 12
발수제 7.3 7.3 7.3 7.3 7.3
방수제 9.5 9.5 9.5 9.5 9.5
촉진제 7.0 4.7 4.7 4.7 4.7
중화제 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5
접착제 16.2 16.2 16.2 16.2 16.2
소포제 2 2 2 2 2
잔골재 100 100 100 100 100
착색제 7 7 7 7 7

구분 비교예 5 비교예 6 비교예 7 비교예 8 비교예 9 비교예 10
혼합시멘트 준비예 1-1 준비예 1-1 준비예 1-1 준비예 1-1 준비예 1-1 준비예 1-1
100 100 100 100 100 100
급결재 35 65 50 50 50 50
동결융해
방지제		 40 40 40 40 40 40
내구성 향상제 27 27 27 27 27 27
유동화제 4.3 4.3 9 4.3 4.3 4.3
크랙저항제 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6
감수제 12 12 12 12 12 12
발수제 7.3 7.3 7.3 7.3 7.3 7.3
방수제 9.5 9.5 9.5 9.5 9.5 9.5
촉진제 4.7 4.7 4.7 4.7 4.7 4.7
중화제 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5
접착제 16.2 16.2 16.2 22.0 16.2 16.2
소포제 2 2 2 2 2 2
잔골재 100 100 100 100 100 100
착색제 7 7 7 7 7 7
수축방지제 - - - - - 9
삭제
실험예 1 : 모르타르의 물성 측정
상기 실시예 및 비교예의 모르타르 각각의 물성을 하기 표 6에 나타낸 측정방법으로 측정하였으며, 물성 측정 결과를 하기 표 7에 나타내었다. 그리고, 압축강도에 사용된 모르타르 공시체 사진을 도 2에 나타내었다.
구분 합격 기준 측정방법
응결시간 초결 10 분 이하 KS L 5103
종결 25 분 이하
압축강도 30분 5 MPa 이상 KS F 2405
60분 10 MPa 이상
90분 15 MPa 이상
28일 400 MPa 이상
길이변화률 - -0.008% 이하 KS F 2424
염소이온 침투저항성 - 전기전도도
4000 coulombs 이하		 KS F 2711
팽창율 28일 0.03% 이하 ASTM C 1012
부착강도 28일 1.0 kgf/㎠ 이상 KS F 4716
구분 응결시간 압축강도
(kgf/㎠)		 길이
변화율
(%)		 팽창율
(%)		 부착
강도
(kgf/㎠)		 염소이온
침투저항성
(Coulombs)
초결
(분)		 종결
(분)		 30분 60분 7일 28일
실시예1 5.5 14.5 7.4 13.8 23.5 467 -0.006 0.010 1.21 1690
실시예2 6.5 18 7.0 13.5 23.9 479 -0.005 0.014 1.19 1751
실시예3 5 14 8.8 15.4 26.8 447 -0.008 0.008 1.15 1664
실시예4 6 19 7.1 12.2 23.8 483 -0.005 0.021 1.21 1732
실시예5 5 13.5 9.2 16.8 30.2 422 -0.008 0.007 1.17 1623
실시예6 6.5 17 7.0 12.9 25.3 480 -0.007 0.022 1.22 1735
실시예7 5 13.5 9.5 17.4 28.8 445 -0.006 0.008 1.10 1740
실시예8 6.0 15 7.0 13.0 23.2 446 -0.002 0.04 1.17 1938
실시예9 6.5 16 7.2 13.3 22.8 459 -0.007 0.013 1.20 1742
실시예10 5.5 15 7.7 13.5 24.5 473 -0.005 0.007 1.32 1812
실시예11 5.0 13.5 7.9 14.7 24.3 470 -0.006 0.008 1.18 1733
비교예1 7.5 20 6.8 12.6 23.5 475 -0.006 0.013 1.20 3048
비교예2 5 13.5 8.5 16.8 29.5 412 -0.010 0.005 1.19 1605
비교예3 8 20.5 6.1 11.3 20.7 458 -0.007 0.015 1.14 1745
비교예4 5 13.0 9.8 18.2 33.5 409 -0.013 0.003 1.05 1638
비교예5 9.5 23.5 4.8 10.2 29.8 488 -0.006 0.035 1.32 1736
비교예6 5 11.5 10.4 21.1 35.7 373 -0.005 0.002 1.03 1753
비교예7 8.0 19.5 6.7 12.4 23.0 460 -0.006 0.014 1.17 1750
비교예8 5.5 16.5 7.5 13.0 24.2 465 -0.005 0.007 1.31 2452
비교예9 5.5 14.5 7.8 13.3 23.7 465 -0.007 0.010 1.05 1815
비교예10 4.5 12.5 8.5 16.8 20.3 388 -0.010 0.005 1.20 1783
비교예11 5.5 14.5 7.6 13.5 22.9 438 -0.002 0.020 1.16 2780
상기 표 7의 물성 측정 결과를 살펴보면, 실시예 1 ~ 11의 경우, 표 6의 합격 기준을 모두 만족함을 확인할 수 있었다.
이에 반해, 혼합 시멘트 내 마그네시아 시멘트를 0.7 중량비 미만으로 사용한 비교준비예 1-1의 혼합 시멘트를 사용한 비교예 1의 경우, 실시예 1 및 실시예 2와 비교할 때, 응결시간이 늦으며 특히 초결이 7분을 초과하였으며, 염소이온 침투 저항성이 크게 낮아지는 결과를 보였다. 그리고, 혼합 시멘트 내 마그네시아 시멘트를 1.5 중량비를 초과 사용한 비교준비예 1-2의 혼합 시멘트를 사용한 비교예 2의 경우, 응결시간 및 초기 압축강도 값은 우수하나, 실시예 1 및 실시예 3과 비교할 때, 28일 경과 후의 압축강도가 급격하게 감소하는 문제가 있으며, 길이변화률이 높은 문제가 있었다.
또한, 혼합 시멘트 내 알루미나 시멘트를 0.3 중량비 미만으로 사용한 비교준비예 1-3의 혼합 시멘트를 사용한 비교예 3의 경우, 실시예 1 및 실시예 4와 비교할 때, 비교예 1과 같이 응결시간이 늦으며 특히 초결이 7분을 초과하였다. 그리고, 혼합 시멘트 내 알루미나 시멘트를 0.8 중량비를 초과 사용한 비교준비예 1-4의 혼합 시멘트를 사용한 비교예 4의 경우, 응결시간 및 초기 압축강도 값은 우수하나, 실시예 1 및 실시예 5와 비교할 때, 28일 경과 후의 압축강도가 급격하게 감소하는 문제가 있으며, 길이변화률이 역시 높은 문제가 있었다.
또한, 급결재를 40 중량부 미만으로 사용한 비교예 5의 경우, 실시예 6과 비교할 때, 초결시간이 9.5분으로 급격하게 늦어지고, 종결시간이 20분을 초과하는 문제가 있었으며, 급격재를 60 중량부 초과 사용한 비교예 6의 경우, 초결 및 종결 시간이 매우 빠르나, 실시예 1 및 실시예 7과 비교할 대, 오히려 28일 경과 후의 압축강도가 매우 좋지 않으며, 부착 강도도 크게 감소하는 문제가 있었다.
그리고, 유동화제를 8 중량부 초과 사용한 비교예 7의 경우, 실시예 9와 비교할 때, 응결 시간이 급격하게 늦어지는 결과를 보였으며, 실시예 1 및 실시예 9와 비교할 때, 초기 압축강도도 낮은 결과를 보였다.
또한, 접착제를 20 중량부 초과하여 사용한 비교예 8의 경우, 접착제를 18 중량부로 사용한 실시예 10과 비교할 때, 부착강도 등의 증대 효과가 없으면서 오히려 염소이온 침투 저항성이 낮아지고, 압축강도도 다소 낮아지는 결과를 보였으며, 접착제 추가 사용으로 인한 이득이 없었다.
또한, 접착제 성분인 아스팔트 유화제 내 성분 중 소디움도데실설페이트를 2 중량% 미만인 1중량%로만 포함하는 아스팔트 유화제를 접착제로 사용한 비교예 9의 경우, 실시예 1과 비교할 때, 부착강도가 급격하게 낮아지는 문제가 있었다.
또한, 촉진제를 8 중량부 초과 사용한 비교예 10의 경우, 실시예 11과 비교할 때, 응결시간이 매우 빠르고, 초기 압축강도가 우수하나, 오히려 장기 압축강도가 더 낮아지고, 크랙이 발생하는 문제가 있었다.
그리고, 수축 방지제를 8 중량부 초과 사용한 비교예 11의 경우, 실시예 8과 비교할 때, 팽창율이 증가하고, 염소이온 침투 저하성이 급격하게 감소하는 문제가 있었다.
제조예 1 : 맨홀의 보수용 모르타르를 이용한 맨홀 보수
도로의 맨홀의 주변을 O형으로 커팅한 후, 커팅된 부위를 굴착하고, 굴착된 아스팔트 및 잔재물을 제거하였다(도 1의 A 참조).
다음으로, 굴착된 아스팔트 및 잔재물이 제거된 컷팅 부위에 프라이머를 도포하였다. 이때, 사용된 프라이머는 하이드록시에틸아크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여, 분말도 2,600 ~ 3,800 cm2인 칼슘 설포알루미네이트 18 중량부, 점증제로서 카르복시메틸셀룰로오스 3.4 중량부, 소포제 0.6 중량부 및 물 44 중량부를 혼합 및 교반하여 제조한 것이다.
다음으로, 실시예 1에서 제조한 맨홀 보수용 모르타르 100 중량부에 대하여, 물 18 중량부를 혼합 및 교반한 후, 이를 프라이머가 도포된 컷팅 부위에 포설한 후, 다짐하였다(도 1의 B 참조).
그리고, 모르타르가 건조 및 경화가 되도록 하여 맨홀 보수를 수행하였다(도 1의 C 참조).
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 첨부된 특허청구범위에 속하는 것은 당연하다.
본 발명의 내중성화 속경성 보수보강 모르타르를 이용하여 맨홀 보수공법을 수행하면, 기존 맨홀 보수공법 보다 빠른 시간 안에 맨홀 보수를 완료가 가능하고, 본 발명의 모르타르로 보수된 맨홀 보수 부분은 장기수명안정성이 우수한 바, 맨홀 보수 시공 비용의 절감 및 공정의 단순화를 도모할 수 있는 바, 경제성 있는 맨홀 보수보강 시공법을 제공할 수 있다.

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  5. 혼합 시멘트 100 중량부에 대하여, 급결재 40 ~ 60 중량부, 동결융해방지제 35 ~ 50 중량부, 내구성 향상제 20 ~ 40 중량부, 유동화제 2 ~ 8 중량부, 크랙저항제 1 ~ 4 중량부, 감수제 8 ~ 15 중량부, 발수제 5 ~ 10 중량부, 방수제 5 ~ 15 중량부, 촉진제 3 ~ 8 중량부, 중화제 7 ~ 12 중량부, 접착제 10 ~ 20 중량부, 소포제 1 ~ 4 중량부 및 잔골재 90 ~ 125 중량부를 포함하며,
    상기 혼합 시멘트는 슬래그 시멘트, 마그네시아 시멘트 및 알루미나 시멘트를 1 : 0.7 ~ 1.5 : 0.3 ~ 0.8 중량비로 포함하고,
    상기 슬래그 시멘트는 고로슬래그 미분말 10 ~ 20 중량%, 석고 3 ~ 5 중량%, Na2SO4 0.5 ~ 2 중량%, CaSO4 0.1 ~ 1 중량% 및 잔량의 1종 포틀랜드 시멘트를 포함하며,
    상기 마그네시아 시멘트는 산화마그네슘 100 중량부에 대하여 염화마그네슘 50 ~ 90 중량부 및 결합재 5 ~ 25 중량부를 포함하고, 상기 결합재는 아민계 화합물 및 디엔계 화합물을 1 : 1.5 ~ 3 중량비로 혼합한 후, 이를 용융 및 건조시켜서 제조한 것이며,
    상기 접착제는 폴리소르베이트(polysorbate) 10 ~ 15 중량%, 소디움도데실설페이트 2 ~ 5 중량% 및 잔량의 물을 포함하는 아스팔트 유화제를 포함하고,
    KS L 5103에 의거하여 측정시, 모르타르 응결시간이 초결은 7분 이내이고,
    KS F 2405에 의거하여 측정시, 응결 후 28일 경과된 모르타르 경화체는 압축강도가 450 ~ 550 Mpa이며,
    KS F 2711에 의거하여 염소이온 침투 저항성 측정시, 전기 전도도가 1,250 ~ 2,000 coulombs인 것을 특징으로 하는 맨홀 보수용 속경성 모르타르.
  6. 제5항에 있어서, 상기 급결재는 분말도 2,500 ~ 7,000cm2인 칼슘설퍼알루미네이트를 포함하고,
    상기 내구성 향상제는 실리카흄 및 메타카올린 중에서 선택된 1종 이상을 포함하며,
    상기 유동화제는 카제인을 포함하고,
    상기 크랙저항제는 폴리에스테르 섬유, 레이온 섬유 및 폴리올레핀 섬유 중에서 선택된 1종 이상을 포함하며,
    상기 감수제는 폴리카르본산계 감수제를 포함하고,
    상기 발수제는 알킬옥시 실란을 포함하며,
    상기 방수제는 SBR(styrene-butadiene rubber)계 방수제를 포함하는 것을 특징으로 하는 맨홀 보수용 속경성 모르타르.
  7. 제5항에 있어서, 상기 촉진제는 리튬카보네이트를 포함하고,
    상기 중화제는 암모늄 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 맨홀 보수용 속경성 모르타르.
  8. 제5항에 있어서, 상기 혼합 시멘트 100 중량부에 대하여, 수축방지제 3 ~ 8 중량부를 더 포함하고,
    상기 수축방지제는 주제 및 경화제를 1 : 1.05 ~ 1.20 당량비로 포함하는 2액형이며,
    상기 주제는 아민 폴리올 수지 5 ~ 15 중량%, 아민 화합물 10 ~ 15 중량%, 가소제 1 ~ 5 중량% 및 잔량의 폴리에테르 폴리올을 포함하고,
    상기 경화제는 1,4-부탄디올 10 ~ 20 중량% 및 잔량의 이소시아네이트를 포함하는 경화제;를 포함하는 것을 특징으로 하는 맨홀 보수용 속경성 모르타르.
  9. 맨홀 주변을 ㅇ형 또는 ㅁ형으로 커팅하는 1단계;
    커팅된 부위를 굴착하고, 커팅된 부위 및 잔재물을 제거하는 2단계;
    커팅된 부위에 프라이머를 도포하는 3단계; 및
    제5항 내지 제 8항 중에서 선택된 어느 한 항의 맨홀 보수용 모르타르 및 물과 혼합 및 교반된 모르타르를 포설 및 다짐하는 4단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 맨홀 보수 공법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 프라이머는 수성 아크릴 수지; 분말도 2,500 ~ 7,000cm2인 칼슘설포알루미네이트; 셀룰로오스계 증점제; 소포제; 및 물;을 포함하는 것을 특징으로 하는 맨홀 보수 공법.
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