KR102107607B1 - 셀룰로오스계 및 아크릴계 증점제, 분말형 고유동화제, 섬유를 함유한 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물 및 이를 이용한 단면 보수 보강 공법 - Google Patents

셀룰로오스계 및 아크릴계 증점제, 분말형 고유동화제, 섬유를 함유한 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물 및 이를 이용한 단면 보수 보강 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 셀룰로오스계 및 아크릴계 증점제, 분말형 고유동화제, 섬유를 함유한 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물 및 이를 이용한 단면 보수 보강 공법 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수중불분리성을 보유하여 물에서 시멘트가 희석되지 않고 유해물질 용출현상이 없어 지하수 오염으로부터 친환경적이며 우수한 유동성능으로, 공극에 쉽게 침투가능 탁월한 차수와 보강이 가능하게 되고, 블리딩이 없으며 점도가 높아 미장장비를 사용하여 마감시 재료분리가 없게 되며, 장기 강도가 우수하며 발열이 적어 크렉발생이 저하되는 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물 및 이를 이용한 단면 보수 보강 공법을 제공한다.

Description

셀룰로오스계 및 아크릴계 증점제, 분말형 고유동화제, 섬유를 함유한 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물 및 이를 이용한 단면 보수 보강 공법{Composition of water-insoluble separable eco-friendly polymer mortar containing cellulose and acrylic thickener, powder type high oil softener, fiber and cross-sectional repair reinforcement method using the same}
본 발명은 셀룰로오스계 및 아크릴계 증점제, 분말형 고유동화제, 섬유를 함유한 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물 및 이를 이용한 단면 보수 보강 공법 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수중불분리성을 보유하여 물에서 시멘트가 희석되지 않고 유해물질 용출현상이 없어 지하수 오염으로부터 친환경적이며 우수한 유동성능으로, 공극에 쉽게 침투가능 탁월한 차수와 보강이 가능하게 되고, 블리딩이 없으며 점도가 높아 미장장비를 사용하여 마감시 재료분리가 없게 되며, 장기 강도가 우수하며 발열이 적어 크렉발생이 저하되는 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물 및 이를 이용한 단면 보수 보강 공법에 관한 것이다.
구조물의 수중에 배치되는 기둥이나 외벽, 담장 및 패러핏 등에 균열이 심한 경우 보수하기가 마땅한 방법이 없는 실정이다. 모르타르를 주입하여 보수를 하여도 연결부위가 오래지 않아 다시 들뜨게 되어 빗물이 유입되어 건물 내구성을 저하 시키게 된다.
또한, 작은 균열엔 씰링재 등을 주입하여 보수하고 심한 곳에는 모르타르를 주입하여 미장을 하고 있으나 낡은 콘크리트와 접합부위가 드러나 미관상 좋지 않다.
종래에는 상기한 균열을 보수하는 여러 가지 방법이 개시되어 있으며, 그 중 하나인 균열보수용 테이프는 대한민국 실용신안 출원번호 제20-2007-0012062호에서와 같이 펀칭을 한 장섬유 부직포에 부틸고무를 바로 부착시켜 프라이머 사용 없이 바로 벽체에 붙이고 있다.
그러나, 테이핑에 의한 균열보수방법은 페인트와 이물질이 묻어있는 낡은 벽체에 프라이머 시공 없이 바로 붙이면 오래지 않아 분리되며 자외선에 약한 부틸고무 위에 바로 부직포를 부착하여 시공하면 자외선을 제대로 차단하지 못하여 수명이 단축되는 문제점이 있다.
다른 균열보수방법인 구조물을 감싸면서 설치되는 거푸집에 콘크리트를 충진하여 보강콘크리트층을 형성시키도록 하는 방법이 있으나, 거푸집을 충진되는 콘크리트의 자중에 의해 파손되는 것을 방지하도록 중량의 철재로 형성켜야 하므로, 비용이 과도하게 소요되는 문제점이 있으며, 중량인 거푸집을 이동시키거나 콘크리트의 타설을 위해 지지하는데 많은 장비와 시간이 소요되는 문제점이 상존하게 된다.
전술한 발명은 본 발명이 속하는 기술분야의 배경기술을 의미하며, 종래 기술을 의미하는 것은 아니다.
대한민국 등록특허 제10-0982241호
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 수중불분리성을 보유하여 물에서 시멘트가 희석되지 않고 유해물질 용출현상이 없어 지하수 오염으로부터 친환경적이며 우수한 유동성능으로, 공극에 쉽게 침투가능 탁월한 차수와 보강이 가능하게 되고, 블리딩이 없으며 점도가 높아 미장장비를 사용하여 마감시 재료분리가 없게 되며, 장기 강도가 우수하며 발열이 적어 크렉발생이 감소될 수 있는 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물 및 이를 이용한 단면 보수 보강 공법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 구현예는
결합재 100 중량부, 규사 100~200 중량부, 보강섬유 0.5~10 중량부, 폴리머 10 ~ 50 중량부, 수축방지제 0.5~2.0 중량부, 실리카 흄 3~7 중량부, 클링커 0.5 내지 10 중량부, 플라스터 0.5 내지 10 중량부, 알파형 반수석고 0.5 내지 10 중량부, 플라이애쉬 0.01 내지 5 중량부, 소포제 0.1~1.0 중량부, 팽창제 5~10 중량부, 경화촉진제 0.1~10 중량부, 유동화제 0.2~20 중량부, 증점제 혼합물 2 ~ 20 중량부, 감수제 0.1~0.5 중량부 및 유리분말을 가공 처리한 다공성 골재 1~5 중량부를 포함하여 구성되는 수중 콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물로서,
상기 결합재는 슬래그 시멘트 20 ~ 50 중량%, 포틀랜트 시멘트 30 ~ 60 중량% 및 알루미나 시멘트 10 ~ 50 중량%를 포함하여 이루어지며,
상기 보강섬유는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 및 아르보셀 섬유의 혼합물로 이루어지고,
상기 폴리머는 EVA(Ethylene-vinyl acetate) 수지와 아크릴계 재유화 수지의 혼합물로 이루어지며,
상기 증점제는 셀룰로오스계 증점제 및 아크릴계 증점제의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보강섬유는 폴리프로필렌 섬유 20~50 중량%, 나일론 섬유 20~50 중량% 및 아르보셀 섬유 30~60 중량%를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 폴리머는 EVA(Ethylene vinyl acetate) 수지 20~50 중량% 및 아크릴계 재유화 수지 50~80 중량%를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 아크릴계 재유화 수지는 아크릴계 중합체 80~90중량% 및 가교 가능한 작용기를 가지는 단량체 10~20중량%로 이루어진 전체 단량체 100중량부; 반응성 음이온 유화제 및 비이온 유화제 0.1~5중량부; 중합개시제 0.01~1중량부; 및 물 45~50중량부를 포함하는 프리에멀젼을 중합반응하여 얻어진 아크릴 에멀젼 중합물인 것이 바람직하다.
또한, 상기 가교 가능한 작용기를 가지는 단량체는 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 아크릴로 니트릴, 아세토아세틱 에틸 메타아크릴레이트, 디비닐벤젠, 에틸렌 글리콜 다이메타 아크릴레이트, 부탄디올 다이메타 아크릴레이트, 싸이클로 헥실 메타아크릴레이트 및 3-클로로-2-하이드록시프로필 메타아크릴레이트 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 경화촉진제는 칼슘설포 알루미네이트, 염화칼슘, 규산나트륨, 규산칼슘, 황산나트륨, 황산칼슘, 염화리튬 및 황산리튬 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유동화제는 멜라민셀폰산계, 나프탈렌셀폰산계, 폴리카본산계, 리그닌슬폰산계 또는 알킬아릴슬폰산계 유동화제인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 증점제는 셀룰로오스계 증점제 10~50 중량% 및 아크릴계 증점제 50~90 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 셀룰로오스계 증점제는 메틸계 셀룰로오스, 에틸계 셀룰로오스, 프로필계 셀룰로오스 중에서 선택되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 아크릴계 증점제는 폴리아크릴아미드, 아크릴산 소다, 폴리에틸렌 옥사이드 및 아크릴아미드와 아크릴산 소다의 공중합체 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유리분말을 가공 처리한 다공성 골재는 수용성 수지를 스프레이 방식으로 유리분말 분쇄물에 도포하고 반죽한 후 킬른에서 소성하여 얻어진 것을 사용하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 수용성 수지는 EVA(Ethylene vinyl acetate 공중합체) 수지 또는 아크릴 수지인 것이 바람직하다.
또한, 상기 다공성 골재는 내부는 다공 구조이고 표면은 수용성 수지의 코팅층으로 이루어진 코어-쉘 2중 구조를 가지고 있는 것이 바람직하다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 다른 구현예는
수중에 설치된 구조물의 단면을 보수하도록 된 수중구조물용 단면 보수 보강 공법으로서,
수중에 설치된 구조물을 감싸면서 표준거푸집을 설치한 후 상기 표준거푸집과 상기 구조물 사이의 물을 펌핑하여 작업공간을 형성시키는 표준거푸집설치단계;
상기 구조물에 형성된 균열부분을 다듬어 보수홈을 형성시키는 치핑가공단계;
상기 보수홈이 형성된 상기 구조물의 보수부위를 물기를 제거하도록 건조시키는 보수부위건조단계;
상기 보수부위건조단계를 통해 건조된 상기 보수홈에 본 발명에 따른 상기 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물가 충진되도록 타설하는 수중 불분리성 모르타르 타설단계;
상기 보수홈에 타설된 수중 불분리성 모르타르의 표면을 다듬는 표면성형단계;
상기 보수홈에 도포된 수중 불분리성 모르타르를 경화시키는 수중 불분리성 모르타르 경화단계; 및
경화된 상기 수중 불분리성 모르타르의 표면을 다듬는 마감단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르를 이용한 단면 보수 보강 공법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보수부위건조단계 이후에는 상기 보수홈을 감싸면서 성형틀을 상기 수중구조물의 단면에 부착시키는 성형틀설치단계가 더 추가되며,
상기 성형틀은 지지샤프트들과 상기 지지샤프트들을 연결하는 탄성연결샤프트들로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보수부위건조단계 이후에는 건조된 보수홈으로 물기가 유입되는 방지하도록 구조물에 물기차단유닛을 설치하는 물기차단단계가 더 추가되며,
상기 물기차단유닛은 상기 보수홈의 상측과 하측에 배치되게 상기 구조물을 감싸면서 고정되고 내측면에 기밀홈이 형성된 탄성기밀부재와,
상기 기밀부재에 형성된 기밀홈에 끼움되어 상기 구조물의 물기를 흡수하는 물기흡수시트와,
상기 탄성기밀부재의 상면과 저면에 형성되는 경사기밀날개로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기밀부재의 기밀홈에는 상기 물기흡수시트를 상기 구조물방향으로 가압하여 밀착시키도록 탄성밀착수단이 더 마련되고,
상기 탄성밀착수단은 상기 기밀홈에 끼움되는 지지링부와,
상기 지지링부의 내측면에 일단이 고정되는 가압코일스프링과,
상기 가압코일스프링의 타단에 고정되어 가압패널로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명인 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물 및 이를 이용한 단면 보수 보강 공법은 수중불분리성을 보유하여 물에서 시멘트가 희석되지 않고 유해물질 용출현상이 없어 지하수 오염으로부터 친환경적이며 우수한 유동성능으로, 공극에 쉽게 침투가능 탁월한 차수와 보강이 가능하게 되고, 블리딩이 없으며 점도가 높아 미장장비를 사용하여 마감시 재료분리가 없게 되며, 장기 강도가 우수하며 발열이 적어 크렉발생이 감소될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물 및 이를 이용한 단면 보수 보강 공법에 따른 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 균열부분이 형성된 구조물을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 보수형이 형성된 구조물을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 구조물에 성형틀이 설치된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 성형틀을 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 정면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 부분단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 부분단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물 및 이를 이용한 단면 보수 보강 공법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 하기 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 단지 예시로 제시하는 것이며, 본 기술 사상을 통해 구현되는 다양한 실시예가 있을 수 있다.
먼저, 본 발명에 따른 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물에 관하여 상세하게 설명한다.
상기 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물은 결합재 100 중량부, 규사 100~200 중량부, 보강섬유 0.5~10 중량부, 폴리머 10 ~ 50 중량부, 수축방지제 0.5~2.0 중량부, 실리카 흄 3~7 중량부, 클링커 0.5 내지 10 중량부, 플라스터 0.5 내지 10 중량부, 알파형 반수석고 0.5 내지 10 중량부, 플라이애쉬 0.01 내지 5 중량부, 소포제 0.1~1.0 중량부, 팽창제 5~10 중량부, 경화촉진제 0.1~10 중량부, 유동화제 0.2~20 중량부, 증점제 혼합물 2 ~ 20 중량부, 감수제 0.1~0.5 중량부 및 유리분말을 가공 처리한 다공성 골재 1~5 중량부를 포함하여 구성된다.
이때, 결합재로는 슬래그 시멘트 20 ~ 50 중량%, 포틀랜트 시멘트 30 ~ 60 중량% 및 알루미나 시멘트 10 ~ 50 중량%를 포함하여 이루어지며, 상기 보강섬유는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 및 아르보셀 섬유의 혼합물로 이루어지고, 상기 폴리머는 EVA(Ethylene-vinyl acetate) 수지와 아크릴계 재유화 수지의 혼합물로 이루어지며, 상기 증점제는 셀룰로오스계 증점제 및 아크릴계 증점제의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 결합재는 구체적으로, 일반 포틀랜트 시멘트(OPC), 조기 강도가 필요한 경우 조강시멘트나 알루미나 시멘트나 마그네시아 시멘트, 고강도가 요구되는 경우 슬래그 시멘트 등을 사용할 수 있으며, 이들을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 규사는 평균 입경이 0.1~1.2 mm인 세사를 사용하는 것이 바람직하며, 이는 모르타르 조성물의 유동성 및 치밀성을 향상시키기 위함이다.
본 발명에서 상기 보강섬유는 휨 강도 및 인장 강도를 증진시키고 양생시 표면 크랙을 줄이기 위해 사용되며, 모르타르 시공 후 초기 시공 안정성에 효과적이고 초기 분산성을 높이기 위한 목적으로 사용된다.
본 발명에서 상기 보강섬유로는 폴리프로필렌 섬유 20~50 중량%, 나일론 섬유 20~50 중량% 및 아르보셀 섬유 30~60 중량%를 포함하여 이루어진 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 아르보셀 섬유, 더욱 구체적으로는 천연 아르보셀 섬유는 친수성 섬유로서 표면 크랙 발생을 방지하고 강도를 증진시키는 역할을 하며, 폴리프로필렌 섬유 및 나일론 섬유와 혼합 사용시 각 섬유들의 장점을 극대화하여 그 상승효과를 발휘함으로써 강도 증진 및 리바운드량 감소 등의 효과를 볼 수 있다.
본 발명에서 상기 보강 섬유는 조성물 중에 결합재 100 중량부를 기준으로 100~200 중량부의 범위로 사용되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 100 중량부 미만이면 인장 강도 및 휨 강도 개선 효과가 미미하며 200 중량부를 초과하면 작업성과 경제성이 나빠질 수 있다.
본 발명에서 상기 폴리머는 모르타르 조성물의 경화 전 상태에서는 유동성을 증가시키고 작업성을 개선시키는 역할을 하며, 모르타르 조성물의 경화 후 상태에서는 표면 부착력 증가, 응집력 증가, 굴곡 강도 증가, 굴곡성 증진 및 방수력 증대 등의 효과를 발휘한다.
본 발명에서 상기 폴리머는 EVA(Ethylene-vinyl acetate) 수지와 아크릴계 재유화 수지의 혼합물을 사용하며, 더욱 구체적으로는 EVA 수지 20~50 중량% 및 아크릴계 재유화 수지 50~80 중량%를 포함하여 이루어진 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 아크릴계 재유화 수지는 방수 및 접착력을 증가시키며 특수한 제조방법에 의해 제조되는 재유화수지를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 아크릴계 재유화 수지는 아크릴계 중합체 80~90중량% 및 가교 가능한 작용기를 가지는 단량체 10~20중량%로 이루어진 전체 단량체 100중량부; 반응성 음이온 유화제 및 비이온 유화제 0.1~5중량부; 중합개시제 0.01~1중량부; 및 물 45~50중량부를 포함하는 프리에멀젼을 중합반응하여 얻어진 아크릴 에멀젼 중합물인 것이 바람직하다.
더욱, 구체적으로 상기 아크릴계 중합체는 메틸메타아크릴레이트(methyl methacrylate), 에틸 아크릴레이트(ethyl acrylate), 부틸 아크릴레이트(butyl acrylate), 2-에틸헥실아크릴레이트(2-ethylhexylacrylate) 및 2-하이드록시 헥실아크릴레이트(2-hydroxy hexylacrylate), 아크릴로 나이트릴(acrilonitrile), 디메틸아미노에틸메타아크릴레이트(dimethylaminoethylmethacrylate), 아세토아세틱 에틸 메타아크릴레이트(acetoacetoxy ethyl methacrylate), 디비닐벤젠(divinyl benzene), 에틸렌 클리콜 다이메타 아크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate), 부탄디올 다이메타 아크릴레이트(buthanediol dimethacrylate), 싸이클로 헥실 메타아크릴레이트(cyclo hexyl metharylate, 3-클로로-2-하이드록시프로필 메타아크릴레이트(3-chloro-2-hydroxy-propyl methacrylate) 등의 공중합체를 사용할 수 있다.
상기 가교 가능한 작용기를 가지는 단량체는 아크릴계 공중합체와 가교가능한 단량체로서 불포화 카본산인 아크릴산, 메타아크릴산, 이타콘산, 말레인산 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으며, 더욱 구체적으로는 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 아크릴로 니트릴, 아세토아세틱 에틸 메타아크릴레이트(acetoacetoxy ethyl methacrylate), 디비닐벤젠, 에틸렌 글리콜 다이메타 아크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate), 부탄디올 다이메타 아크릴레이트(buthanediol dimethacrylate), 싸이클로 헥실 메타아크릴레이트(cyclo hexyl metharylate), 3-클로로-2-하이드록시프로필 메타아크릴레이트(3-chloro-2-hydroxypropyl methacrylate, Topolene M) 등의 단량체를 사용할 수 있다.
상기 반응성 음이온 유화제는 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르황산암모늄을 사용할 수 있으며, 비이온 유화제로는 알킬폴리에톡시 아크릴레이트(alkyl polyethoxy acrylate), 알킬폴리에톡시 메타크릴레이트(alkyl polyethoxy methacrylate), 아릴폴리에톡시 아크릴레이트(aryl polyethoxy acrylate), 아릴폴리에톡시 메타크릴레이트(aryl polyethoxy methacrylate) 등을 사용할 수 있다.
상기 중합개시제는 과황산암모늄(ammonium persulphate, APS), 과황산칼륨(potassium persulfate, KPS), 과황산나트륨(sodium persulfate, SPS), 술포키실산염, t-부틸히드로퍼옥사이드 등을 사용할 수 있다.
상기 아크릴계 재유화 수지는 아크릴계 중합체 80~90중량% 및 가교 가능한 작용기를 가지는 단량체 10~20중량%로 이루어진 전체 단량체 100중량부; 반응성 음이온 유화제 및 비이온 유화제 0.1~5중량부; 중합개시제 0.01~1중량부; 및 물 45~50중량부를 포함하는 프리에멀젼을 중합반응하여 얻어진 아크릴 에멀젼 중합물인 것이 바람직하다.
상기 아크릴계 재유화 수지는 반응성 음이온 유화제 및 비이온 유화제를 아크릴계 공중합체 및 가교 가능한 작용기를 가지는 단량체 및 물과 혼합하여 프리 에멀젼 상태로 제조한 후 온도는 약 70~90℃로 유지하면서 상기 프리에멀젼 중 최대 약 10 중량% 정도를 초기 중합 반응시킨다. 이어서 반응물에 잔량의 프리에멀젼과 중합개시제를 약 5~10 시간에 걸쳐 투여하여 연속 중합 반응시킨 후 약 30~90 분 동안 숙성시킨다. 이후 약 60℃ 정도에서 후반응을 거친 후 냉각함으로써 아크릴계 재유화 수지를 제조할 수 있다.
본 발명에서 상기 폴리머 성분은 고형분 45~52%, pH 8.0~9.5, 점도 200~2000cps인 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 폴리머는 EVA 수지와 특수 아크릴계 재유화수지의 혼합물 형태를 사용함으로써 작업성과 내수성이 개선되고 휨강도, 인장강도 및 부착강도, 건조수축 저항성, 기계적 물성이 향상되며, 내약품성, 동결융해 저항성을 포함하는 내구성을 극대화하는 동시에 경제성을 확보할 수 있다.
본 발명에서 상기 수축 방지제는 네오펜틸글리콜(Neopentyl glycol)을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 네오펜틸글리콜은 대칭형의 2개의 알코올기와 알파 카본 위치에 2개의 메틸기를 가지고 있어 에스테르화 반응에 탁월한 반응성을 보여준다. 본 발명에서 상기 네오펜틸글리콜은 백색 결정체 100%로 이루어진 플레이크(flake) 형태 또는 네오펜틸글리콜 90% 및 물 10%로 이루어진 슬러리(slurry) 형태로 사용될 수 있다.
본 발명에서 상기 실리카 흄(Silica fume)은 평균 입경 0.1~0.5 mm 정도로 이루어진 완전 구형에 가까운 입자로서 비정질의 활성 실리카이며, 아래의 화학식에서와 같이 수산화칼슘과 반응하여 상온에서 함수 규산 칼슘으로 변화함으로써 수퍼 포졸란 성질을 띤다.
3CaOSiO2 + H2O → C-S-H(시멘트겔) + Ca(OH)2
본 발명에서 상기 모르타르 조성물에 상기 실리카 흄을 첨가하는 이유는, 구상 입자에 의한 볼 베어링 효과로 분산성 및 감수 효과를 향상시키고 시멘트 입자 사이에 실리카 흄의 충전 효과로 수밀성 향상 및 고강도화, 그리고 숏크리트의 부착성 향상으로 그라운드량 감소, 알칼리 실리카 반응 억제 및 화학적 저항성 향상 등의 효과가 있기 때문이다.
또한, 본 발명에서 상기 클링커(clinker)는 규산칼슘인 알라이트, 베라이트 및 세라이트 등으로 구성된다. 상기 클링커는 결합제와 물의 혼합을 촉진시키는 역할을 한다. 상기 클링커는 상기 모르타르 조성물 중에 0.5 중량부 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 클링커의 함량이 0.5 중량부 미만인 경우는 결합제와 물의 혼합이 용이하지 않으며, 10 중량부를 초과하는 경우는 강도가 저하되는 문제가 있다.
또한, 본 발명에서 상기 플라스터(plaster)는 결합제에 포함된 성분이 물과 용이하게 혼합되도록 하는 역할을 한다. 상기 플라스터는 상기 모르타르 조성물 중에 0.5 중량부 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 따라서, 상기 플라스터의 함량이 0.5 중량부 미만인 경우는 결합제에 포함된 다양한 성분이 물과 용이하게 혼합되기 어려운 문제가 있고, 10 중량부를 초과하는 경우는 강도 및 내화학성 등이 저하되는 문제가 있다.
또한, 본 발명에서 상기 알파형 반수석고는 이수석고를 -600 토르(torr) 이상의 감압 하에 약 75~100℃의 온도로 1시간 이상 가열하여 얻어진 것으로서, 감압 가열에 의해 알파형 반수석고로 제조되며 상기 알파형 반수석고는 수축 팽창율이 거의 제로에 가까운 성능을 발휘하며, 수축 팽창에 의한 균열을 억제하는 효과가 있다. 더욱 구체적으로 설명하면, 일반적으로 석고는 크게 천연석고와 화학석고로 나뉘는데, 보통 SO3의 함량에 따라 순도가 결정되며 석고에 들어있는 결정수의 함량에 따라 이수석고, 반수석고, 무수석고로 구분된다. 이수석고는 탈수조건에 따라 알파형, 베타형 또는 무수석고로 전이되는데 건조한 상태에서 탈수가 이루어지는 경우에는 베타형으로, 습식상태에서 탈수되는 경우에는 알파형으로 전이된다. 알파형 반수석고는 베타형 반수석고에 비하여 강도가 10배 이상 뛰어나고 초기 경화시간이 짧으며 수축 팽창에 따른 균열을 억제하는 효과가 있다. 또한, 알파형 반수석고는 후술하는 CSA계 팽창제와 함께 고강도, 급결 및 팽창성을 강화하는 역할을 하며, CSA계 팽창제의 단점을 보완하는 역할을 한다.
본 발명에서 상기 알파형 반수석고는 상기 모르타르 조성물 중에 0.5 중량부 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 알파형 반수석고의 함량이 0.5 중량부 미만인 경우는 균열에 대한 저항성이 저하되며, 10 중량부를 초과하는 경우는 반응속도가 빨라져서 가사시간이 짧아지므로 작업성이 떨어지는 문제가 있다.
또한, 본 발명에서 상기 플라이애쉬(fly ash)는 화력발전소 등 석탄을 연료로 사용하는 시설에서 석탄을 태우고 남은 성분들이 산화물 형태로 남아 산화 실리콘(SiO2)나 산화 알루미늄(Al2O3) 성분의 미세한 먼지로 남은 것을 의미한다. 상기 플라이애쉬를 혼합하여 사용하면 작업성이 개선되고 경화열이 낮아질 뿐만 아니라 장기적인 강도 및 수밀성이 향상되어 경제적이다. 상기 플라이애쉬는 상기 모르타르 조성물 중에 0.01 중량부 내지 5 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 플라이애쉬의 함량이 0.01 미만인 경우는 보수 보강제의 부착성능이 저하되며, 5 중량부를 초과하는 경우는 내화학성이 저하되는 문제가 있다.
본 발명에서 상기 소포제는 모르타르 내의 거대 기공을 제거하여 모르타르의 강도와 외관을 좋게 하기 위하여 사용되는 성분으로, 일반적으로 휘발성이 적고 확산력이 큰 기름상의 물질 또는 수용성이 계면활성제가 이용되며, 예로는 고급알콜류, 인산에스테르계, 실리콘계, 비수용성 알콜류 등을 사용할 수 있다.
더욱 구체적인 예로서는, 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.
본 발명에서 상기 팽창제는 칼슘 설포알루미네이트(CSA)와 석고가 4~9 : 1~6의 중량비로 혼합하여 제조한 것을 사용할 수 있으며, 상기 석고는 인산 무수석고 또는 불산 무수석고 중에서 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 경화촉진제는 모르타르의 경화를 촉진하여 초기 강도를 발현토록 하는 것으로서, 예를 들어 염화칼슘, 규산나트륨, 규산칼슘, 황산나트륨, 황산칼슘, 염화리튬 및 황산리튬 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 유동화제는 모르타르의 입자 표면에 흡착하여 입자 표면에 전하를 주어 입자들끼리 상호 반력을 일으키므로, 응집된 입자를 분산시켜 유동을 증가시켜 감수 효과로 인한 강도 증진이 가능하게 하는 역할을 한다. 상기 유동화제로서는 예를 들어 멜라민셀폰산계, 나프탈렌셀폰산계, 폴리카본산계, 리그닌슬폰산계 또는 알킬아릴슬폰산계 유동화제를 사용할 수 있으며, 더욱 구체적으로는 리그닌술포네이트, 폴리나프탈렌술포네이트, 폴리멜라민술포네이트 또는 폴리카복실레이트계 감수제로 이루어진 군으로부터 단독 또는 둘 이상 혼합 사용이 가능하다.
특히, 상기 유동화제 사용시 응결시간에 영향을 주므로 응결시간 조절제를 적절히 포함하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 증점제는 수중에서 모르타르 조성물의 점성을 향상시켜 분해되는 것을 방지하기 위하여 첨가되는 것으로, 셀룰로오스계 증점제 및 아크릴계 증점제의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하며, 구체적으로는 셀룰로오스계 증점제 10~50 중량% 및 아크릴계 증점제 50~90 중량%를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기 셀룰로오스계 증점제는 다당류 폴리머의 일종이며, 원료인 펄프의 중합도에 따라 증점제의 중합도 및 점도가 결정되며 이러한 분자량, 치환율, 점도에 따라 특성이 다르게 나타난다. 따라서 한 가지 종류의 증점제로 사용하기 보다는 적절한 점도값을 갖는 증점제를 병용 선택하여 사용토록 하는 것이 바람직
하다. 구체적으로는 메틸계 셀룰로오스, 에틸계 셀룰로오스, 프로필계 셀룰로오스 중에서 선택되는 것을 사용할 수 있으며, 더욱 구체적인 예로서는 메틸셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 카복시메틸셀룰로오스와 같은 메틸계 셀룰로오스; 에틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 카복시에틸셀룰로오스와 같은 에틸계 셀룰로오스; 히드록시프로필셀룰로오스와 같은 프로필계 셀룰로오스에서 선택되는 셀룰로오스계 증점제를 사용할 수 있다.
상기 아크릴계 증점제는 주로 폴리아크릴아마이드가 주성분이고 응결 지연성이 적고 기포발생이 적은 장점이 있으나 시간경과에 따라 작업성이 현저하게 떨어지는 단점이 있으므로 이러한 단점을 해결하기 위하여 셀룰로오스계와 아크릴계를 적절히 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기 아크릴계 증점제의 구체적인 예로는 폴리아크릴아미드, 아크릴산 소다, 폴리에틸렌 옥사이드 및 아크릴아미드와 아크릴산 소다의 공중합체 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 감수제는 물-시멘트 비율을 감소시켜 유동성을 확보하고 내구성 저하를 방지하는 역할을 하며, 나프탈렌계, 멜라민계, 술폰산계, 폴리카르본산계 감수제 등을 시용할 수 있다. 상기 감수제는 조성물 중에서 약 0.1~0.5 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 유리분말을 가공 처리한 다공성 골재는 EVA(Ethylene vinyl acetate 공중합체) 수지 또는 아크릴 수지 등의 수용성 수지를 이용하여 유리분말 분쇄물의 표면에 코팅한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 유리분말은 예를 들어 폐유미분말을 미세하게 분쇄한 것을 사용할 수 있으며, 이러한 분쇄물에 수용성 수지를 스프레이하고 이를 페이스트 상태로 반죽한 후 킬른을 이용해 소성 처리한 것을 사용할 수 있다. 이때 소성 온도는 유리상에는 다공 구조를 형성하되 표면의 수용성 수지는 분해시키지 않는 온도 범위에서 진행하는 것이 바람직하다. 이러한 소성 이후에는 사이즈별로 분리하기 위해 시빙(sieving) 과정을 더 진행할 수도 있다.
이렇게 유리 분말을 가공 처리한 다공성 골재는 소성 처리에 의해 내부는 다공 구조를 갖지만, 표면은 수용성 수지로 코팅된 코어-쉘 구조의 2중 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
이러한 유리 분말은 또한 소성 처리에 의해 구형에 가까운 형태를 하고 있으므로 경량체이지만 강도, 내구성 등의 물성 저하는 최소화될 수 있는 동시에, 다공 구조를 하고 있지만 표면 수지 코팅에 의해 흡수율이 줄어들기 때문에 모르타르시 물비(W/C)를 줄일 수 있는 장점이 있어 작업성이 개선되고 잉여수에 따른 문제가 개선될 수 있으며, 소성 처리로 인해 내화성, 내화학성 및 내구성이 향상되도록 하는 역할을 한다.
또한, 상기와 같은 조성으로 얻어지는 모르타르 조성물에 필요에 따라 지연제 0.01 ~ 1.0 중량부, 알칼리활성화제 0.1 ~ 1.0 중량부에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 지연제는 모르타르의 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 시멘트 100 중량부를 기준으로 0.01 ~ 1.0 중량부를 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 알칼리활성화제는 강도 발현에 영향을 미치는 성분으로, 알칼리 금속수산화물, 염화물, 황산화물 및 탄산화물에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있고, 바람직하게는 탄산나트륨 및 탄산수소나타륨을 사용하는 것이 강도 발현 측면에서 유리하다. 본 발명에서 상기 알칼리활성화제의 함량은 상기 시멘트 100 중량부를 기준으로 0.1~1.0 중량부를 첨가하는 것이 바람직하다.
이어서, 상기 본 발명에 따른 수중 불분리성 친환경 모르타르 조성물을 이용하여 수중 구조물을 보수 보강하는 방법에 관하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물을 이용한 단면 보수 보강 공법에 따른 순서도이다. 도 2는 본 발명에 따른 균열부분이 형성된 구조물을 나타낸 단면도이다. 도 3은 본 발명에 따른 보수형이 형성된 구조물을 나타낸 단면도이다. 도 4는 본 발명에 따른 구조물에 성형틀이 설치된 상태를 나타낸 단면도이다. 도 5는 본 발명에 따른 성형틀을 나타낸 평면도이다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 정면도이다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 부분단면도이다. 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 부분단면도이다.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명인 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물을 이용한 단면 보수 보강 공법(10)(이하에서는 설명의 편의상 단면 보수 보강 공법이라 명명함)는 수중에 설치된 원형 또는 사각형 형상의 기둥인 구조물(10)의 단면을 보수하도록 된 수중구조물(10)용 단면 보수 보강 공법으로서, 이에 이와 같은 단면 보수 보강 공법은 표준거푸집설치단계(S1)와 치핑가공단계(S2)와 보수부위건조단계(S3)와 수중 불분리성 모르타르 타설단계(S4)와 표면성형단계(S5)와 수중 불분리성 모르타르 경화단계(S6)와 마감단계(S7)로 이루어진다.
상기 표준거푸집설치단계(S1)는 수중에 설치된 구조물(10)을 감싸면서 표준거푸집을 설치한 후 상기 표준거푸집과 상기 구조물(10) 사이의 물을 펌핑하여 작업공간을 형성시키는 단계이다.
상기 표준거푸집은 중공의 관형상으로 형성되며, 하부가 수중의 바닥면에 맞닿게 배치되며, 펌프를 통해 구조물(10)과 상기 표준거푸집 사이의 물을 펌핑하게 된다.
상기 치핑가공단계(S2)는 상기 구조물(10)에 형성된 균열부분(100)을 다듬어 보수홈(20)을 형성시키는 단계이다.
상기 보수홈(20)은 그라인더 또는 파쇄기를 이용하여 균열부분(100)에 상기 설명된 본 발명에 따른 수중 불분리성 모르타르(30)를 충진시킬 수 있도록 일정한 형태의 보수홈(20)으로 형성시키게 된다.
상기 보수부위건조단계(S3)는 상기 보수홈(20)이 형성된 상기 구조물(10)의 보수부위를 물기를 제거하도록 건조시키는 단계이다.
상기 보수홈(20)이 형성된 상기 구조물(10)의 보수부위에 열풍을 공급하여 물기를 건조시키게 된다.
상기 수중 불분리성 모르타르 타설단계(S4)는 상기 보수부위건조단계를 통해 건조된 상기 보수홈(20)에 모르타르 형태의 수중 불분리성 모르타르(30)를 타설하여 충진시키는 단계이다.
상기 수중 불분리성 모르타르(30)는 상기 보수홈(20)에 충진시키게 되는데, 상기 보수홈(20)에서 일부가 외부로 돌출되게(넘치게) 충진시키게 된다.
상기 표면성형단계(S5)는 상기 보수홈(20)에 타설된 수중 불분리성 모르타르(30)의 표면을 다듬는 단계이다.
상기 보수홈(20)에서 외부로 돌출된 상기 수중 불분리성 모르타르(30)를 성형칼이나 성형바로 가압하여 고르면서 평편하게 형성시키게 된다.
이때, 상기 표면성형단계(S5)를 거친 상기 보수홈(20)에 충진된 수중 불분리성 모르타르(30)는 경화과정에서 수축되므로 일부가 상기 보수홈(20)에서 외부로 돌출되게 성형시키게 된다.
상기 수중 불분리성 모르타르 경화단계(S6)는 상기 보수홈(20)에 도포된 수중 불분리성 모르타르(30)를 경화시키는 단계이다.
상기 보수홈(20)에 충진된 수중 불분리성 모르타르(30)는 자연경화시켜 건조시키게 된다.
상기 수중 불분리성 모르타르 경화단계 이후에는 상기 보수홈(20)에 금속재로 이루어진 고정핀들의 이단을 박아 고정시키는 고정핀설치단계를 더 추가하여, 상기 보수홈(20)에 박힌 고정핀에 의해 상기 보수홈(20)에 충진되는 수중 불분리성 모르타르(30)가 지지되도록 함으로써, 경화되는 과정에서 흘러내리는 것을 방지하고, 수중 불분리성 모르타르(30)가 경화시 강도와 지지력을 향상시키도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 고정핀의 외면에 금속재로 이루어진 분기핀들의 일단을 용접하여 고정시킴으로써, 재차 수중 불분리성 모르타르(30)가 걸림되어 흘러내리는 것을 방지하고, 수중 불분리성 모르타르(30)가 경화시 지지력과 강도를 높이도록 하는 것이 바람직하다.
상기 마감단계(S7)는 경화된 상기 수중 불분리성 모르타르(30)의 표면의 이물질을 제거하도록 그라인더로 다담는 단계이다.
이때, 상기 보수부위건조단계 이후에는 상기 보수홈(20)을 감싸면서 성형틀(40)을 상기 수중구조물(10)의 단면에 부착시키는 성형틀(40)설치단계가 더 추가되며, 상기 성형틀(40)은 금속재 또는 합성수지재로 이루어진 지지샤프트(41)들과 상기 지지샤프트(41)들을 연결하는 탄성을 갖는 합성수지재로 형성된 탄성연결샤프트(42)들로 이루어진다.
상기 탄성연결샤프트(42)는 상기 지지샤프트(41)들을 연결하며 융착되어 고정된다.
상기 성형틀(40)에 의해 수중 불분리성 모르타르(30)를 상기 보수홈(20)에 충진하고 경화시키는 과정에서 흐르는 물이 유입되는 것을 방지하게 되고, 스크레이건으로 수중 불분리성 모르타르(30)를 분사하는 과정에서 성형틀(40) 내측으로 도포되므로, 도포 후 후처리 시간을 줄일 수 있게 된다.
상기 보수부위건조단계 이후에는 건조된 보수홈(20)으로 물기가 유입되는 방지하도록 구조물(10)에 물기차단유닛(50)을 설치하는 물기차단단계가 더 추가된다.
상기 물기차단유닛(50)은 상기 보수홈(20)의 상측과 하측에 배치되게 상기 구조물(10)을 감싸면서 고정되고 내측면에 기밀홈(52)이 형성된 탄성을 갖는 합성수지재로 이루어진 탄성기밀부재(51)와, 상기 기밀부재에 형성된 기밀홈(52)에 끼움되어 상기 구조물(10)의 물기를 흡수하는 부직포 또는 섬유재로 이루어진 물기흡수시트(53)와, 상기 탄성기밀부재(51)의 상면과 저면에 일체로 형성되고, 끝단으로 갈수록 상기 구조물(10) 방향으로 경사지게 형성되는 경사기밀날개(54)로 이루어져, 탄성을 갖는 탄성기밀부재(51) 및 상기 경사기밀날개(54)가 오링의 억할을 수행하여 흐르는 물기가 상기 보수홈(20)으로 이동되는 것을 차단하게 되고, 상기 구조물(10)에 흡수되어 퍼지는 물기나 구조물(10)의 외면에 흐르는 물기가 상기 물기흡수시트(53)에 흡수되어 재차 물기가 상기 보수홈(20)으로 이동하여, 건조된 상기 보수홈(20) 부분이 재차 젖거나 상기 보수홈(20)에 충진된 상기 수중 불분리성 모르타르(30)에 전달되어 기포기 형성되거나 경화시간이 지연되는 것을 방지할 수 있게 된다.
상기 탄성기밀부재(51)는 상기 구조물(10)을 감싼 후 양단부를 근접되게 당겨 상기 탄성기밀부재(51)의 내측면과 상기 경사기밀날개(54)가 상기 구조물(10)을 가압하도록 한 상태에서 맞닿은 양단부를 접착하거아 나사체결하여, 수밀을 유지시켜 물기가 전달되는 것을 차단함과 아울러 탄성에 의해 상기 탄성기밀부재(51)가 상기 구조물(10)에 고정된다.
상기 탄성기밀부재(51)의 기밀홈(52)에는 상기 물기흡수시트(53)를 상기 구조물(10)방향으로 가압하여 밀착시키도록 탄성밀착수단(60)이 더 마련되고, 상기 탄성밀착수단(60)은 상기 기밀홈(52)에 끼움되는 탄성을 갖는 금속재로 이루어진 지지링부(61)와, 상기 지지링부(61)의 내측면에 일단이 용접되어 고정되는 가압코일스프링(62)과, 상기 가압코일스프링(62)의 타단에 용접되어 융착되어 탄성을 갖는 합성수재로 이루어진 가압패널(63)로 이루어져, 상기 물기흡수시트(53)가 상기 구조물(10)의 외면에 밀착가압되어, 흐르는 물이나 구조물(10)에 흡수된 물기를 흡수하여 물기가 상기 보수홈(20)으로 이동되거나 상기 보수홈(20) 부분이 젖는 것을 방지할 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명을 실시예예 의거하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[실시예]
(실시예 1)
포틀랜트 시멘트(OPC) 45중량%, 알루미나 시멘트 35중량% 및 슬래그 시멘트 25 중량%를 혼합하여 결합재를 제조하였다.
상기 결합재 100 중량부, 평균입경이 0.1~1.2 mm인 세사로 이루어진 규사 150 중량부, 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 및 아르보셀 섬유가 각각 30:30:40의 중량비율로 혼합된 보강 섬유 2.0 중량부, EVA 수지 및 아크릴계 재유화 수지가 30:70 중량비로 혼합된 폴리머 수지 20 중량부, 50~80 중량%네오펜틸글리콜 수축방지제 1.0 중량부, 실리카 흄 5.0 중량부, 클링커 5 중량부, 플라스터 5 중량부, 알파형 반수석고 5 중량부, 플라이애쉬 3 중량부, 소포제 0.3 중량부, 칼슘 설포알루미네이트(CSA) 팽창제 8 중량부, 경화촉진제 2.0 중량부, 유동화제 1.0 중량부 및 셀룰로오스계 증점제 및 아크릴계 증점제가 20:80 중량비로 혼합된 증점제 혼합물 10 중량부, 유리분말을 가공처리한 다공성 골재 4 중량부 및 감수제 0.2 중량부를 적당량의 물과 균일하게 혼합하여 모르타르 조성물을 제조하였다. 이때 상기 유리분말을 가공처리한 다공성 골재는 폐유리를 미세하게 분쇄한 후 EVA 수지를 스프레이하고 페이스트 상으로 반죽한 후 킬른에서 소성하여 얻어진 코어-쉘 2중 구조의 다공성 골재를 사용하였다.
(실시예 2)
실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되 상기 유리분말을 가공처리한 다공성 골재로써 폐유리를 미세하게 분쇄한 후 수성 아크릴 수지를 스프레이하고 페이스트 상으로 반죽한 후 킬른에서 소성하여 얻어진 코어-쉘 2중 구조의 다공성 골재를 사용한 것만 다르다.
(비교예 1)
포틀랜트 시멘트 100 중량부, 석회석 9.5 중량부, 규사(평균입경 0.5mm) 55 중량부 및 수중불분리제(메틸셀룰로오스) 3.5 중량부를 혼합하여 모르타르 조성물을 제조하였다. 추가로 상기 포틀랜트 시멘트 100중량부에 대해 분산제 0.5 중량부, 소포제 0.2 중량부, 지연제 0.05 중량부를 첨가한 후, 물 16 중량부를 혼합하여 모르타르 조성물을 제조하였다.
(비교예 2)
비교예 1과 동일한 조성으로 조성물을 얻되 상기 포틀랜트 시멘트 100 중량부를 기준으로 석고 성분 3.5 중량부를 추가로 포함하여 비교예 1과 동일한 방법으로 모르타르 조성물을 제조하였다.
(비교예 3)
결합재로 포틀랜트시멘트 및 조강시멘트의 혼합물을 사용하여 비교예 1과 동일한 방법으로 모르타르 조성물을 제조하였다.
성능 평가
(1) 모르타르 조성물의 물성
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 모르타르 조성물을 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 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3
응결시간(분) 초결 27 29 35 38 61
종결 35 38 50 55 100
휨강도
(N/mm2)		 기중 19 19 10 10 8
수중 16 16 8 9 7
압축강도
(N/mm2)		 기중 78 76 44 44 40
수중 62 60 40 40 38
부착강도
(N/mm2)		 기중 6.4 6.3 3.2 3.5 2.0
수중 4.8 4.9 1.2 1.7 0.9
길이변화율(%) +0.01 +0.02 +0.01 +0.02 +0.15
플로우(mm) 100 110 130 133 122
상기 표 1에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 수중 불분리성 모르타르 조성물의 경우, 종래의 수중 불분리성 모르타르 조성물에 비하여 물성이 현저하게 우수하며, 특히 기중 및 수중에서의 압축강도 및 부착 강도가 현저히 우수한 것을 확인할 수 있다.
(2) 단면복구 성능 평가
1) 내후성 평가
ASTM G 155에 따라 400시간 측정하였다.
2) 표면 경도 평가
KS D 6711에 따라 연필경도를 측정하였다.
3) 내수성 평가
90℃ 열수에서 연속으로 표면 변형(균열, 블리스터 등)이 일어나는 시간을 측정하였다.
상기 평가 결과를 표 2에 나타내었다.
내후성(백색) 표면경도 내수성
실시예 1 △E2.2 4H 750hr
실시예 2 △E2.0 4H 790hr
비교예 1 △E3.2 3H 420hr
비교예 2 △E3.5 3H 310hr
비교예 3 △E3.8 2H 350hr
상기 표 1 및 표 2의 결과로부터 본 발명에 따른 수중 콘크리트 구조물의 보수 보강 공법을 사용하면 모르타르의 성능도 우수하고, 콘크리트와의 부착성도 뛰어나며, 내후성, 내수성 등의 물성도 우수하므로 수중 콘크리트 구조물의 보수 보강을 효율적으로 할 수 있으며 또한, 보수 보강의 효과도 장기간 동안 유지할 수 있음을 확인할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명을 실시예를 참조하여 그 특징에 관하여 구체적으로 설명하였으나, 본 발명은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 구조물 20 : 보수홈
30 : 수중 불분리성 모르타르 40 : 성형틀
41 : 지지샤프트 42 : 탄성연결샤프트
50 : 물기차단유닛 51 : 탄성기밀부재
52 : 기밀홈 53 : 물기흡수시트
54 : 경사기밀날개 60 : 탄성밀착수단
61 : 지지링부 62 : 가압코일스프링
63 : 가압패널 100 : 균열부분
S1 : 표준거푸집설치단계
S2 : 치핑가공단계
S3 : 보수부위건조단계
S4 : 수중 불분리성 모르타르타설단계
S5 : 표면성형단계
S6 : 수중 불분리성 모르타르경화단계
S7 : 마감단계

Claims (17)

  1. 결합재 100 중량부, 규사 100~200 중량부, 보강섬유 0.5~10 중량부, 폴리머 10 ~ 50 중량부, 수축방지제 0.5~2.0 중량부, 실리카 흄 3~7 중량부, 클링커 0.5 내지 10 중량부, 플라스터 0.5 내지 10 중량부, 알파형 반수석고 0.5 내지 10 중량부, 플라이애쉬 0.01 내지 5 중량부, 소포제 0.1~1.0 중량부, 팽창제 5~10 중량부, 경화촉진제 0.1~10 중량부, 유동화제 0.2~20 중량부, 증점제 혼합물 2 ~ 20 중량부, 감수제 0.1~0.5 중량부 및 유리분말을 가공 처리한 다공성 골재 1~5 중량부를 포함하여 구성되는 수중 콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물로서,
    상기 결합재는 슬래그 시멘트 20 ~ 50 중량%, 포틀랜트 시멘트 30 ~ 60 중량% 및 알루미나 시멘트 10 ~ 50 중량%를 포함하여 이루어지며,
    상기 보강섬유는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 및 아르보셀 섬유의 혼합물로 이루어지고,
    상기 폴리머는 EVA(Ethylene-vinyl acetate) 수지와 아크릴계 재유화 수지의 혼합물로 이루어지며,
    상기 증점제는 셀룰로오스계 증점제 및 아크릴계 증점제의 혼합물로 이루어지고,
    상기 수축방지제는 네오펜틸글리콜로 이루어지며,
    상기 경화촉진제는 염화칼슘, 규산나트륨, 규산칼슘, 황산나트륨, 황산칼슘, 염화리튬 및 황산리튬 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물로 이루어지고,
    상기 유리분말을 가공 처리한 다공성 골재는 수용성 수지를 스프레이 방식으로 유리분말 분쇄물에 도포하고 반죽한 후 킬른에서 소성하여 얻어진 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 보강섬유는 폴리프로필렌 섬유 20~50 중량%, 나일론 섬유 20~50 중량% 및 아르보셀 섬유 30~60 중량%를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 폴리머는 EVA(Ethylene vinyl acetate) 수지 20~50 중량% 및 아크릴계 재유화 수지 50~80 중량%를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물.

  4. 청구항 3에 있어서, 상기 아크릴계 재유화 수지는 아크릴계 중합체 80~90중량% 및 가교 가능한 작용기를 가지는 단량체 10~20중량%로 이루어진 전체 단량체 100중량부; 반응성 음이온 유화제 및 비이온 유화제 0.1~5중량부; 중합개시제 0.01~1중량부; 및 물 45~50중량부를 포함하는 프리에멀젼을 중합반응하여 얻어진 아크릴 에멀젼 중합물인 것을 특징으로 하는 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 가교 가능한 작용기를 가지는 단량체는 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 아크릴로 니트릴, 아세토아세틱 에틸 메타아크릴레이트, 디비닐벤젠, 에틸렌 글리콜 다이메타 아크릴레이트, 부탄디올 다이메타 아크릴레이트, 싸이클로 헥실 메타아크릴레이트 및 3-클로로-2-하이드록시프로필 메타아크릴레이트 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 유동화제는 멜라민셀폰산계, 나프탈렌셀폰산계, 폴리카본산계, 리그닌슬폰산계 또는 알킬아릴슬폰산계 유동화제인 것을 특징으로 하는 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 증점제는 셀룰로오스계 증점제 10~50 중량% 및 아크릴계 증점제 50~90 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 셀룰로오스계 증점제는 메틸계 셀룰로오스, 에틸계 셀룰로오스, 프로필계 셀룰로오스 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 아크릴계 증점제는 폴리아크릴아미드, 아크릴산 소다, 폴리에틸렌 옥사이드 및 아크릴아미드와 아크릴산 소다의 공중합체 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물.
  11. 삭제
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 수용성 수지는 EVA(Ethylene vinyl acetate 공중합체) 수지 또는 아크릴 수지인 것을 특징으로 하는 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 다공성 골재는 내부는 다공 구조이고 표면은 수용성 수지의 코팅층으로 이루어진 코어-쉘 2중 구조를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물.
  14. 수중에 설치된 구조물의 단면을 보수하도록 된 수중구조물용 단면 보수 보강 공법으로서,
    수중에 설치된 구조물을 감싸면서 표준거푸집을 설치한 후 상기 표준거푸집과 상기 구조물 사이의 물을 펌핑하여 작업공간을 형성시키는 표준거푸집설치단계;
    상기 구조물에 형성된 균열부분을 다듬어 보수홈을 형성시키는 치핑가공단계;
    상기 보수홈이 형성된 상기 구조물의 보수부위를 물기를 제거하도록 건조시키는 보수부위건조단계;
    상기 보수부위건조단계를 통해 건조된 상기 보수홈에 청구항 1에 따른 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물가 충진되도록 타설하는 수중 불분리성 모르타르 타설단계;
    상기 보수홈에 타설된 수중 불분리성 모르타르의 표면을 다듬는 표면성형단계;
    상기 보수홈에 도포된 수중 불분리성 모르타르를 경화시키는 수중 불분리성 모르타르 경화단계; 및
    경화된 상기 수중 불분리성 모르타르의 표면을 다듬는 마감단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르를 이용한 단면 보수 보강 공법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 보수부위건조단계 이후에는 상기 보수홈을 감싸면서 성형틀을 상기 수중구조물의 단면에 부착시키는 성형틀설치단계가 더 추가되며,
    상기 성형틀은 지지샤프트들과 상기 지지샤프트들을 연결하는 탄성연결샤프트들로 이루어진 것을 특징으로 하는 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르를 이용한 단면 보수 보강 공법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 보수부위건조단계 이후에는 건조된 보수홈으로 물기가 유입되는 것을 방지하도록 구조물에 물기차단유닛을 설치하는 물기차단단계가 더 추가되며,
    상기 물기차단유닛은 상기 보수홈의 상측과 하측에 배치되게 상기 구조물을 감싸면서 고정되고 내측면에 기밀홈이 형성된 탄성기밀부재와,
    상기 탄성기밀부재에 형성된 기밀홈에 끼움되어 상기 구조물의 물기를 흡수하는 물기흡수시트와,
    상기 탄성기밀부재의 상면과 저면에 형성되는 경사기밀날개로 이루어진 것을 특징으로 하는 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르를 이용한 단면 보수 보강 공법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 탄성기밀부재의 기밀홈에는 상기 물기흡수시트를 상기 구조물방향으로 가압하여 밀착시키도록 탄성밀착수단이 더 마련되고,
    상기 탄성밀착수단은 상기 기밀홈에 끼움되는 지지링부와,
    상기 지지링부의 내측면에 일단이 고정되는 가압코일스프링과,
    상기 가압코일스프링의 타단에 고정되어 가압패널로 이루어진 것을 특징으로 하는 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르를 이용한 단면 보수 보강 공법.
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