KR102114749B1 - 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 유지 보수 공법 - Google Patents

친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 유지 보수 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 습윤 상태에서 시공이 가능한 콘크리트 구조물 표면보호를 위한 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물로서, 습윤경화형 결합재 5 내지 85 중량%, 잔골재 10 내지 85 중량% 및 물 1 내지 30 중량%를 포함하며, 상기 습윤경화형 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 30 내지 85 중량%, 비정질 칼슘알루미네이트 시멘트 1 내지 40 중량%, 중공형 실리카 1 내지 30 중량%, 질석 1 내지 20 중량%, 에보나이트 0.01 내지 10 중량%, 징크옥사이드 0.01 내지 10 중량%, 카본산 금속염 0.01 내지 10 중량%, 산화구리 0.01 내지 10 중량%, 폴리에틸렌비닐아세테이트 0.01 내지 10 중량%, 에틸렌-메틸(메트)아크릴레이트 공중합체 0.01 내지 10 중량%, 부틸(메트)아크릴레이트-부타디엔 공중합체 0.01 내지 10 중량%를 포함하고; 상기 잔골재는 실리카질 규사 75 내지 99 중량% 및 각암 1 내지 25 중량%를 포함하여, 고점성 및 고유동성을 발현하여 과도한 습윤 상태나 수중에서도 재료분리가 일어나지 않고, 자기 평활성을 유지하면서 일정한 경화 구조체를 형성시킬 수 있는 동시에, 강도, 내구성 및 기능성을 개선할 수 있는 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 유지 보수 공법에 관한 것이다.

Description

친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 유지 보수 공법{Eco-friendly wet-curing cement mortar composition and method for repairing concrete structure using the same}
본 발명은 고점성 및 고유동성을 발현하여 과도한 습윤 상태나 수중에서도 재료분리가 일어나지 않고, 자기 평활성을 유지하면서 일정한 경화 구조체를 형성시킬 수 있는 동시에, 강도 및 내구성을 개선할 수 있는 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 유지 보수 공법에 관한 것이다.
최근들어 수중에 건설되는 교량의 기초와 대형 수중 콘크리트 구조물의 현장시공사례가 늘어나면서 수중에 직접 타설할 수 있는 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물의 개발이 시급한 실정이다.
일반적으로 콘크리트 구조물에서 열화 등에 의해 콘크리트에 균열이 발생하여 시간이 지나게 되면 콘크리트의 압축강도와 철근의 인장강도가 점차 떨어지게 되고, 균열 부위로 통해 노출된 콘크리트는 중성화 현상이 진행되어 철근의 부식이 일어난다. 이러한 철근의 부식 현상이 심해지면 콘크리트 구조물이 결국 붕괴될 수도 있다.
특히, 수중에 건설된 콘크리트 구조물의 대부분은 구조적으로 가장 중요한 기초 부분이거나 집중하중을 받는 경우가 많고, 쇄굴, 충격 또는 기타 사유에 의해 균열이 발생하기 쉬우며, 물 또는 화학성분이 상기한 균열부위로 용이하게 침투하고, 내부 철근을 부식시킴으로써 콘크리트가 쉽게 파손될 수 있다.
따라서, 이러한 콘크리트 구조물에 대하여, 많은 예산을 들여 진단하고, 콘크리트 구조물이 열화되어 균열이 발생하면 조속하게 상기 열화된 부위를 보수 및 보강하고자 하였다. 그러나 이러한 콘크리트 구조물이 수중에 건설된 경우에는 이러한 진단 및 보수, 보강이 매우 어려운 문제점이 있었다.
이에, 대한민국 등록특허 제10-0220563호에서는 에폭시몰탈과 콘크리트를 주 재료로 하는 수중콘크리트 구조물 보수보강재에 관하여 개시하였다. 하지만 이러한 에폭시몰탈 보수보강재는 강도가 낮고 수중 콘크리트와 일체화되지 못하여, 완벽한 보수보강부를 구축할 수 없는 문제가 있었다. 또한, 대한민국 등록특허 제10-0384942호에서는 수중 콘크리트 구조물의 손상부 주위에 앵글부재와 곡판부재로 이루어지는 보수 보강부재를 설치하고 에폭시몰탈을 주입하여 경화시키는 수중콘크리트구조물 보강 공법에 관하여 개시하였다. 하지만 이러한 공법은 보강부재 설치가 추가로 필요하므로 작업이 복잡하고 비용이 증가할 뿐만 아니라 내구성이 낮은 에폭시몰탈을 사용한다는 문제점이 여전히 남아있었다.
따라서 수중에 있는 콘크리트 구조물을 보강하기 위해서는 종래의 일반적인 시멘트 모르타르에 대비하여, 속경성, 수중 재료불분리성, 고유동성의 물성이 요구된다. 특히, 상기 수중 재료불분리성을 위해서는 자체 유동성에 의해 다짐이 가능한 소요의 워커빌러티와 재료의 흩어짐 방지를 위한 점성 및 재료분리 저항성이 요구된다. 이러한 물성을 만족하기 위한 연구가 지속되고 있으나, 내구성 향상을 위하여 고강도, 무수축성의 물성을 동시에 만족시키는 것은 여전히 어려운 문제로 남아있다.
대한민국 등록특허 제10-0220563호 (1999.06.22 등록) 대한민국 등록특허 제10-0384942호 (2003.05.10 등록)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 고점성 및 고유동성을 발현하여 과도한 습윤 상태나 수중에서도 재료분리가 일어나지 않고, 자기 평활성을 유지하면서 일정한 경화 구조체를 형성시킬 수 있는 동시에 강도 및 내구성을 개선할 수 있는 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 유지 보수 공법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 구현예는 습윤 상태에서 시공이 가능한 콘크리트 구조물 표면보호를 위한 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물로서, 습윤경화형 결합재 5 내지 85 중량%, 잔골재 10 내지 85 중량% 및 물 1 내지 30 중량%를 포함하며, 상기 습윤경화형 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 30 내지 85 중량%, 비정질 칼슘알루미네이트 시멘트 1 내지 40 중량%, 중공형 실리카 1 내지 30 중량%, 질석 1 내지 20 중량%, 에보나이트 0.01 내지 10 중량%, 징크옥사이드 0.01 내지 10 중량%, 카본산 금속염 0.01 내지 10 중량%, 산화구리 0.01 내지 10 중량%, 폴리에틸렌비닐아세테이트 0.01 내지 10 중량%, 에틸렌-메틸(메트)아크릴레이트 공중합체 0.01 내지 10 중량% 및 부틸(메트)아크릴레이트-부타디엔 공중합체 0.01 내지 10 중량%를 포함하고; 상기 잔골재는 실리카질 규사 75 내지 99 중량% 및 각암 1 내지 25 중량%를 포함하는 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물을 제공한다.
상기 습윤경화형 결합재는 리튬하이드록사이드 0.01 내지 10 중량%를 더 포함하는 것이고; 폴리옥시에틸렌(C1내지C6)알킬아민 0.01 내지 10 중량%를 더 포함하는 것이고; 포타슘디페닐설폰설포네이트 0.01 내지 10 중량%를 더 포함하는 것이고; 친수성 나일론 섬유, 폴리에틸렌(PE) 섬유, 폴리프로필렌(PP) 섬유 및 이들의 혼합섬유 중에서 선택되는 1종 이상의 친수성 섬유 0.01 내지 10 중량% 를 더 포함하는 것이고; 불화나트륨 0.01 내지 5 중량%를 더 포함하는 것이고; 아미노프로필실록산 0.01 내지 5 중량%를 더 포함하는 것이고; 소포제 0.01 내지 5 중량%를 더 포함하는 것이고; 고성능 감수제 0.01 내지 5 중량%를 더 포함하는 것이고; 지연제 0.01 내지 5 중량%를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 잔골재는 상기 실리카질 규사 및 각암의 혼합물 100 중량부에 대하여,티탄산바륨칼슘(BaCaTiO3) 5 내지 10 중량부를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 본 발명의 일 구현예에 기재된 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물을 이용한 습윤 상태에서 시공이 가능한 콘크리트 구조물의 유지 보수 공법으로서, 콘크리트 구조물의 불순물, 레이탄스 또는 열화된 부분을 파쇄기, 핸드 워터젯, 고압세척기로 파쇄하고 치핑하는 단계; 상기 치핑하는 단계 후, 노출된 철근을 방청 처리하는 단계; 상기 방청 처리하는 단계 후, 구체와 상기 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물의 부착력 개선, 물, 이물질, 염소이온, CO2 등의 침투를 방지하기 위하여 프라이머 또는 블루밍 처리하는 단계; 상기 프라이머 또는 블루밍 처리하는 단계 후, 상부에 상기 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물을 타설하여 단면을 복구하고, 양생하는 단계; 상기 양생하는 단계 후, 부착력을 개선하기 위하여 프라이머 처리하는 단계; 및 상기 프라이머 처리하는 단계 후, 상부에 내구성을 개선하기 위하여 표면 보호강화제를 도포하고, 양생하는 단계를 포함하는 콘크리트 구조물의 유지 보수 공법을 제공한다.
상기 프라이머는 스티렌-부타디엔 에멀젼, 아크릴 에멀젼, 에틸렌 초산비닐 에멀젼, 폴리우레탄 에멀젼, 에폭시 에멀젼 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이고; 상기 표면 보호강화제는 수성 나노 실리카졸, 실리케이트계 침투형 흡수방지제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물은 기존 시멘트 모르타르 제품보다 탁월한 고점성 및 고유동성을 발현하여 과도한 습윤 상태나 수중에서도 높은 응집력으로 재료분리가 일어나지 않고, 재료손실을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 자기 평활성을 유지하면서 안정적인 경화 구조체를 형성시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 탁월한 속경성으로 조기 강도 발현이 우수한 효과가 있다. 이로써, 수중 오염을 방지하여 친환경적이고, 수중 구조물의 표면 및 철근을 보호할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물은 강도 및 접착력, 내염해성, 내산성, 중성화 저항성, 수밀성, 오염물질 흡착 분해성, 탈취성, 내오염성, 내마모성 등의 내구성이 우수하여 화학적 침식으로 인한 콘크리트 부식을 방지할 수 있어 이에 사용되는 유지관리 비용을 현저히 절감할 수 있는 효과가 있다.
이러한 본 발명의 일 구현예에 따른 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물을 이용한 습윤 상태에서 시공이 가능한 콘크리트 구조물의 유지 보수 공법은 터널, 도수터널, 공동구, 차수암거, 하수관거, 하수암거 및 하수맨홀 등의 관련 지하구조물, 지수구조물, 지중구조물, 화학공장, 식품공장, 축사 바닥 등의 관련 구조물, 해양콘크리트 구조물, 수중콘크리트 구조물, 교량 하부 슬래브, 교각, 프리캐스트 제품 등의 콘크리트 구조물에 매우 용이하게 적용될 수 있으며, 뿜칠 시공 등 기계화 시공이 가능할 뿐만 아니라, 시공상의 경제성을 구비하는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 이하의 실시예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예는 습윤 상태에서 시공이 가능한 콘크리트 구조물 표면보호를 위한 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물로서, 습윤경화형 결합재 5 내지 85 중량%, 잔골재 10 내지 85 중량% 및 물 1 내지 30 중량%를 포함하며, 상기 습윤경화형 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 30 내지 85 중량%, 비정질 칼슘알루미네이트 시멘트 1 내지 40 중량%, 중공형 실리카 1 내지 30 중량%, 질석 1 내지 20 중량%, 에보나이트 0.01 내지 10 중량%, 징크옥사이드 0.01 내지 10 중량%, 카본산 금속염 0.01 내지 10 중량%, 산화구리 0.01 내지 10 중량%, 폴리에틸렌비닐아세테이트 0.01 내지 10 중량%, 에틸렌-메틸(메트)아크릴레이트 공중합체 0.01 내지 10 중량% 및 부틸(메트)아크릴레이트-부타디엔 공중합체 0.01 내지 10 중량%를 포함하고; 상기 잔골재는 실리카질 규사 75 내지 99 중량% 및 각암 1 내지 25 중량%를 포함하는 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물을 제공한다.
상기 본 발명의 일 구현예에 따른 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물은 습윤 상태에서 시공이 가능한 콘크리트 구조물의 표면보호를 위하여, 습윤경화형 결합재 5 내지 85 중량%, 잔골재 10 내지 85 중량% 및 물 1 내지 30 중량%를 포함할 수 있다.
이때, 상기 습윤경화형 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 30 내지 85 중량%, 비정질 칼슘알루미네이트 시멘트 1 내지 40 중량%, 중공형 실리카 1 내지 30 중량%, 질석 1 내지 20 중량%, 에보나이트 0.01 내지 10 중량%, 징크옥사이드 0.01 내지 10 중량%, 카본산 금속염 0.01 내지 10 중량%, 산화구리 0.01 내지 10 중량%, 폴리에틸렌비닐아세테이트 0.01 내지 10 중량%, 에틸렌-메틸(메트)아크릴레이트 공중합체 0.01 내지 10 중량% 및 부틸(메트)아크릴레이트-부타디엔 공중합체 0.01 내지 10 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 조강 포틀랜드 시멘트는 KS규격에 맞는 시멘트를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 조강 포틀랜드 시멘트는 분말도가 4000 내지 9000 cm2/g인 것을 사용하여, 우수한 초기 강도 발현 및 작업성을 제공할 수 있고, 균열발생을 억제할 수 있는 효과가 있다. 상기 조강 포틀랜드 시멘트는 상기 습윤경화형 결합재에 대하여, 30 내지 85 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 조강 포틀랜드 시멘트의 함량이 너무 적으면, 콘크리트 초기 강도 및 균열 발생 억제 효과가 미약할 수 있고, 상기 조강 포틀랜드 시멘트의 함량이 너무 많으면, 조기강도 발현은 우수하나 작업성이 저하되거나, 제조 원가가 높아져 가격경쟁력이 떨어질 수 있는 문제점이 있다.
상기 비정질 칼슘알루미네이트 시멘트는 상기 습윤경화형 결합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 초기 강도 발현, 수축 방지, 내약품성, 특히 내산성을 개선하기 위해 사용된다. 상기 비정질 칼슘알루미네이트 시멘트는 상기 습윤경화형 결합재에 대하여 1 내지 40 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 비정질 칼슘알루미네이트 시멘트의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선효과가 미약할 수 있고, 상기 비정질 칼슘알루미네이트 시멘트의 함량이 너무 많으면, 빠른 경화 특성으로 인해 작업성이 저하되거나, 제조 원가가 높아져 가격경쟁력이 떨어질 수 있는 문제점이 있다.
상기 중공형 실리카는 상기 습윤경화형 결합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 포졸란 특성으로 성능회복 기능, 강도 및 내구성을 개선하기 위해 사용된다. 특히, 상기 중공형 실리카는 장기 강도 발현에 탁월한 효과가 있고, 동결 융해에 대한 저항성을 증가시키고, 황산, 염산 또는 유기산 등에 대한 화학 저항성을 증가시킬 뿐만 아니라, 수화열을 감소시키고, 수열성 및 내구성을 향상시키며, 충격흡수능이 뛰어나 내하중성도 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 이러한 상기 중공형 실리카는 실리콘이나 페로실리콘 등의 규소 합금을 전기 아크로에서 제조할 때 배출가스에 부유하여 발생하는 부산물인 것을 사용할 수 있는 바, 본 발명의 바람직한 실시예에서 사용하는 중공형 실리카는 90% 이상이 구형이고, 평균 입도가 0.01 내지 0.5 μm인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 중공형 실리카는 상기 습윤경화형 결합재에 대하여 1 내지 30 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 중공형 실리카의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선효과가 미약할 수 있고, 상기 중공형 실리카의 함량이 너무 많으면, 상기한 개선효과는 개선될 수 있으나, 조기 강도 발현이 저하될 수 있고, 비중이 낮아져 취성이 강해질 수 있는 문제점이 있다.
상기 질석은 무독성 무취를 구비하고 다공성으로 경량이고, 흡착성이 우수하여, 상기 습윤경화형 결합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 탈취성, 오염물질흡착, 재료분리저항성, 불연 및 결로 방지 효과를 개선하기 위하여 사용한다. 상기 질석은 상기 습윤경화형 결합재에 대하여 1 내지 20 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 질석의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선효과가 미약할 수 있고, 상기 질석의 함량이 너무 많으면, 상기한 개선효과는 개선될 수 있으나, 작업성이 저하될 수 있고, 비중이 낮아져 취성이 강해질 수 있는 문제점이 있다.
상기 에보나이트는 상기 습윤경화형 결합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 탄성, 연성, 인장강도, 내마모성 등을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 에보나이트는 상기 습윤경화형 결합재에 대하여 0.01 내지 10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 에보나이트의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선효과가 미약할 수 있고, 상기 에보나이트의 함량이 너무 많으면, 상기한 개선효과는 개선될 수 있으나, 작업성이 저하되거나, 제조 원가가 높아져 가격경쟁력이 떨어질 수 있는 문제점이 있다.
상기 징크옥사이드는 상기 습윤경화형 결합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 강도, 자외선 저항성 및 재료 분리 저항성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 징크옥사이드는 상기 성능개선 습윤경화형 결합재에 대하여 0.01 내지 10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 징크옥사이드의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선효과가 미약할 수 있고, 상기 징크옥사이드의 함량이 너무 많으면, 강도가 오히려 저하될 수 있고, 제조 원가가 높아져 가격경쟁력이 떨어질 수 있는 문제점이 있다.
상기 카본산 금속염은 상기 습윤경화형 결합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 강도, 인성 및 내구성을 개선하기 위해 사용한다. 이러한 카본산 금속염은 카본산의 알칼리 금속염 및/또는 카본산의 알칼리 토금속염을 바람직하게 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 카본산리튬, 카본산나트튬, 카본산칼륨, 카본산칼슘, 카본산마그네슘, 카본산바륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 보다 바람직하기로는 카본산리튬, 카본산마그네슘 및 카본산바륨을 1: 1: 1의 중량 비율로 혼합한 것을 사용하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다. 상기 카본산 금속염은 상기 습윤경화형 결합재에 대하여 0.01 내지 10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 카본산 금속염의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선효과가 미약할 수 있고, 상기 카본산 금속염의 함량이 너무 많으면, 재료분리 현상이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
상기 산화구리는 상기 습윤경화형 결합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 반응성을 개선하여 강도, 방오 및 방청 효과를 개선하기 위해 사용한다. 상기 산화구리는 상기 습윤경화형 결합재에 대하여 0.01 내지 10 중량%를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 산화구리의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선효과가 미약할 수 있고, 상기 산화구리의 함량이 너무 많으면, 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 폴리에틸렌비닐아세테이트는 상기 습윤경화형 결합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 휨, 인장 및 부착강도를 증진시킬 뿐만 아니라 내수성, 내알칼리성, 내후성의 내구성을 개선하기 위해 사용한다. 또한, 상기 폴리에틸렌비닐아세테이트는 고점성 및 고유동성을 발현할 수 있는 효과가 있다. 상기 폴리에틸렌비닐아세테이트는 상기 습윤경화형 결합재에 대하여 0.01 내지 10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리에틸렌비닐아세테이트의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선효과가 미약할 수 있고, 상기 폴리에틸렌비닐아세테이트의 함량이 너무 많으면, 작업성이 저하되거나, 제조 원가가 높아져 가격경쟁력이 떨어질 수 있는 문제점이 있다.
상기 에틸렌-메틸(메트)아크릴레이트 공중합체는 상기 습윤경화형 결합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 강도 및 내구성을 향상시키기 위해 사용한다. 상기 에틸렌-메틸(메트)아크릴레이트 공중합체는 상기 습윤경화형 결합재에 대하여 0.01 내지 10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 에틸렌-메틸(메트)아크릴레이트 공중합체의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선효과가 미약할 수 있고, 상기 에틸렌-메틸(메트)아크릴레이트 공중합체의 함량이 너무 많으면, 작업성이 저하되거나, 제조 원가가 높아져 가격경쟁력이 떨어질 수 있는 문제점이 있다.
상기 부틸(메트)아크릴레이트-부타디엔 공중합체는 상기 습윤경화형 결합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 강도, 연성, 난연성, 내수성 및 내구성을 개선하기 위해 사용한다. 또한, 상기 부틸(메트)아크릴레이트-부타디엔 공중합체는 고점성 및 고유동성을 발현할 수 있는 효과가 있다. 상기 부틸(메트)아크릴레이트-부타디엔 공중합체는 상기 습윤경화형 결합재에 대하여 0.01 내지 10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 부틸(메트)아크릴레이트-부타디엔 공중합체의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선효과가 미약할 수 있고, 상기 부틸(메트)아크릴레이트-부타디엔 공중합체의 함량이 너무 많으면, 작업성이 저하되거나, 제조 원가가 높아져 가격경쟁력이 떨어질 수 있는 문제점이 있다.
상기 습윤경화형 결합재는 리튬하이드록사이드 0.01 내지 10 중량%를 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 리튬하이드록사이드는 상기 습윤경화형 결합재의 분자구조를 보강하여 강도를 증진시키기 위하여 사용될 수 있다. 상기 리튬하이드록사이드는 상기 습윤경화형 결합재에 대하여 0.01 내지 10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 리튬하이드록사이드의 함량이 너무 적으면, 상기한 강도 증진효과가 미약할 수 있고, 상기 리튬하이드록사이드의 함량이 너무 많으면, 작업성이 저하되거나, 제조 원가가 높아져 가격경쟁력이 떨어질 수 있는 문제점이 있다.
상기 습윤경화형 결합재는 폴리옥시에틸렌(C1내지C6)알킬아민 0.01 내지 10 중량%를 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 폴리옥시에틸렌(C1내지C6)알킬아민은 상기 습윤경화형 결합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 강도, 내마모성, 내충격성을 개선하기 위해 사용한다. 상기 폴리옥시에틸렌(C1내지C6)알킬아민은 상기 습윤경화형 결합재에 대하여 0.01 내지 10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리옥시에틸렌(C1내지C6)알킬아민의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선효과가 미약할 수 있고, 상기 폴리옥시에틸렌(C1내지C6)알킬아민의 함량이 너무 많으면, 작업성이 저하되거나, 제조 원가가 높아져 가격경쟁력이 떨어질 수 있는 문제점이 있다.
상기 습윤경화형 결합재는 포타슘디페닐설폰설포네이트 0.01 내지 10 중량%를 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 포타슘디페닐설폰설포네이트는 상기 습윤경화형 결합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 수축저감 및 내구성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 포타슘디페닐설폰설포네이트는 상기 습윤경화형 결합재에 대하여 0.01 내지 10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 포타슘디페닐설폰설포네이트의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선효과가 미약할 수 있고, 상기 포타슘디페닐설폰설포네이트의 함량이 너무 많으면, 작업성이 저하되거나, 제조 원가가 높아져 가격경쟁력이 떨어질 수 있는 문제점이 있다.
상기 습윤경화형 결합재는 친수성 나일론 섬유, 폴리에틸렌(PE) 섬유, 폴리프로필렌(PP) 섬유 및 이들의 혼합섬유 중에서 선택되는 1종 이상의 친수성 섬유 0.01 내지 10 중량% 를 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 친수성 섬유는 상기 습윤경화형 결합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 휨강도, 인장강도, 초기 소성균열 방지 및 파괴인성을 개선하기 위하여 사용된다. 이러한 상기 친수성 섬유는 친수성 나일론 섬유, 폴리에틸렌(PE) 섬유, 폴리프로필렌(PP) 섬유 및 이들의 혼합섬유 중에서 선택되는 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 친수성 섬유는 상기 습윤경화형 결합재에 대하여 0.01 내지 10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 친수성 섬유의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선효과가 미약할 수 있고, 상기 친수성 섬유의 함량이 너무 많으면, 작업성 및 내수성이 저하되거나, 제조 원가가 높아져 가격경쟁력이 떨어질 수 있는 문제점이 있다.
상기 습윤경화형 결합재는 불화나트륨 0.01 내지 5 중량%를 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 불화나트륨은 상기 습윤경화형 결합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 콘크리트 내부의 철근 부식을 방지하기 위하여 사용된다. 상기 불화나트륨은 상기 습윤경화형 결합재에 대하여 0.01 내지 5 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 불화나트륨의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선효과가 미약할 수 있고, 상기 불화나트륨의 함량이 너무 많으면, 재료분리 현상이 발생하거나, 제조 원가가 높아져 가격경쟁력이 떨어질 수 있는 문제점이 있다.
상기 습윤경화형 결합재는 아미노프로필실록산 0.01 내지 5 중량%를 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 아미노프로필실록산은 상기 습윤경화형 결합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 고점도, 고유동성 및 내수성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 아미노프로필실록산은 상기 습윤경화형 결합재에 대하여 0.01 내지 5 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 아미노프로필실록산의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선효과가 미약할 수 있고, 상기 아미노프로필실록산의 함량이 너무 많으면, 작업성이 저하되거나, 제조 원가가 높아져 가격경쟁력이 떨어질 수 있는 문제점이 있다.
상기 습윤경화형 결합재는 소포제 0.01 내지 5 중량%를 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 소포제는 상기 습윤경화형 결합재 내의 기포를 제거하여 강도 및 내구성을 높이기 위하여 사용한다. 또한, 연행공기의 발생으로 인한 공기량의 증가를 감소시켜, 작업성 및 가사시간을 향상시킬 수 있다. 이러한 상기 소포제로는 알콜계 소포제, 실리콘계 소포제, 지방산계 소포제, 오일계 소포제, 에스테르계 소포제, 옥시알킬렌계 소포제 등을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 당업계에서 통상적으로 사용되는 종류가 사용될 수도 있다. 상기 알콜계 소포제로는 글리콜(glycol) 등을 사용할 수 있다. 상기 실리콘계 소포제로는 디메틸실리콘유, 폴리오가노실록산, 플루오로실리콘유 등을 사용할 수 있다. 상기 지방산계 소포제로는 스테아린산, 올레인산 등을 사용할 수 있다. 상기 오일계 소포제로는 등유, 동식물유, 피마자유 등을 사용할 수 있다. 상기 에스테르계 소포제로는 솔리톨트리올레이트, 글리세롤모노리시놀레이트 등을 사용할 수 있다. 상기 옥시알킬렌계 소포제로는 폴리옥시알킬렌, 아세틸렌에테르류, 폴리옥시알킬렌지방산에스테르, 폴리옥시알킬렌알킬아민 등을 사용할 수 있다.
상기 습윤경화형 결합재는 고성능 감수제 0.01 내지 5 중량%를 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 고성능 감수제는 상기 습윤경화형 결합재의 물-시멘트비를 감소시켜 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 고성능 감수제는 폴리카본산계, 멜라민계 또는 나프탈렌계 감수제를 사용할 수 있다. 멜라민계 또는 나프탈렌계 감수제는 폴리카본산계 감수제에 비하여 강도 및 내구성의 개선 효과가 미약하고, 물-시멘트비의 저감 효과가 크지 않으며, 습윤경화형 결합재와 혼합되는 경우 거품이 발생하여 혼화성이 나쁘다는 단점이 있다. 따라서, 상기 고성능 감수제는 폴리카본산계 고성능 감수제와 나프탈렌계 고성능 감수제를 중량비 1 : 0.1 내지 0.3으로 혼합하여 상기한 효과와 함께, 습윤경화형 결합재의 고유동성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
상기 습윤경화형 결합재는 지연제 0.01 내지 5 중량%를 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 지연제는 일정시간 동안 작업성을 확보하고 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 지연제로는 일반적으로 잘 알려진 물질을 사용할 수 있는데, 예컨대 포도당, 글루코오스, 텍스트린, 덱스트란과 같은 당류, 글루콘산, 사과산, 구연산, 시트릭산(citric acid)과 같은 산류 또는 그의 염, 아미노카복실산 또는 그의 염, 포스폰산 또는 그의 유도체, 글리세린과 같은 다가알코올 등을 사용할 수 있다.
또한, 상기 잔골재는 실리카질 규사 75 내지 99 중량% 및 각암 1 내지 25 중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 일반적으로 골재는 잔골재와 굵은골재로 구분되며, 본 발명의 명세서에서 "잔골재"라 함은 평균 입경이 5 mm 이하인 것을 의미한다.
상기 실리카질 규사는 입자 크기가 4호사 내지 5호사(0.7 내지 2.0 ㎜)인 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 상기 실리카질 규사의 입자 크기가 너무 큰 경우에는 재료가 분리되거나 유동성 및 마무리성이 저하될 우려가 있고, 상기 실리카질 규사의 입자 크기가 너무 작은 경우에 작업성을 저하시킬 수 있다. 상기 실리카질 규사는 상기 잔골재에 대하여, 75 내지 99 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 실리카질 규사는 4호사 : 5호사를 중량비로 1 : 0.1 내지 0.5로 혼입한 것을 사용하여, 재료분리 저항성, 유동성 및 마무리성을 더욱 개선할 수 있는 효과가 있다.
상기 각암은 SiO2 함량이 높고 미립 다공질이어서 내화성을 개선하고, 흡착분해효과가 있어 수중 불순물 및 냄새를 제거하는 우수한 탈취성능을 부여하고, 물이 부패되지 않게 하는 효과가 있다. 상기 각암은 상기 잔골재에 대하여, 1 내지 25 중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 잔골재는 상기 실리카질 규사 및 각암의 혼합물 100 중량부에 대하여,티탄산바륨칼슘(BaCaTiO3) 5 내지 10 중량부를 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 티탄산바륨칼슘(BaCaTiO3)은 내마모성 및 내화성을 높이기 위하여 사용할 수 있다. 상기 티탄산바륨칼슘은 평균 입경이 0.019 내지 0.025 μm이고, 비표면적이 30 내지 100 m2/g이고, (Ba＋Ca)/Ti 몰비가 0.994 내지 1.004인 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물의 제조방법을 설명한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따른 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물은, 습윤경화형 결합재 5 내지 85 중량%, 잔골재 10 내지 85 중량%를 진공형 강제식 믹서에서 프리믹싱한 후, 물 1 내지 30 중량%를 첨가하여 강제식 믹서나 연속식 믹서로 소정시간(예컨대, 1 내지 10분) 동안 믹싱하여 제조할 수 있다.
이하에서, 상술한 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 유지 보수 공법을 제시한다. 상기 콘크리트 구조물이라 함은, 터널, 도수터널, 공동구, 차수암거, 하수관거, 하수암거 및 하수맨홀 등의 관련 지하구조물, 지수구조물, 지중구조물, 화학공장, 식품공장, 축사 바닥 등의 관련 구조물, 해양콘크리트 구조물, 수중콘크리트 구조물, 교량 하부 슬래브, 교각, 프리캐스트 제품 등의 구조물로서 콘크리트로 이루어진 구조물을 포함하는 의미로 사용한다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 본 발명의 일 구현예에 기재된 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물을 이용한 습윤 상태에서 시공이 가능한 콘크리트 구조물의 유지 보수 공법으로서, 콘크리트 구조물의 불순물, 레이탄스 또는 열화된 부분을 파쇄기, 핸드 워터젯, 고압세척기로 파쇄하고 치핑하는 단계; 상기 치핑하는 단계 후, 노출된 철근을 방청 처리하는 단계; 상기 방청 처리하는 단계 후, 구체와 상기 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물의 부착력 개선, 물, 이물질, 염소이온, CO2 등의 침투를 방지하기 위하여 프라이머 또는 블루밍 처리하는 단계; 상기 프라이머 또는 블루밍 처리하는 단계 후, 상부에 상기 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물을 타설하여 단면을 복구하고, 양생하는 단계; 상기 양생하는 단계 후, 부착력을 개선하기 위하여 프라이머 처리하는 단계; 및 상기 프라이머 처리하는 단계 후, 상부에 내구성을 개선하기 위하여 표면 보호강화제를 도포하고, 양생하는 단계를 포함하는 콘크리트 구조물의 유지 보수 공법을 제공한다.
이때, 상기 콘크리트 구조물에 물이 흐르는 경우에는 상기 방청 처리하는 단계; 프라이머 또는 블루밍 처리하는 단계; 표면 보호강화제를 도포하고, 양생하는 단계는 불필요하다.
상기 프라이머는 스티렌-부타디엔 에멀젼, 아크릴 에멀젼, 에틸렌 초산비닐 에멀젼, 폴리우레탄 에멀젼, 에폭시 에멀젼 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 표면 보호강화제는 수성 나노 실리카졸, 실리케이트계 침투형 흡수방지제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 따른 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물은 기존 시멘트 모르타르 제품보다 탁월한 고점성 및 고유동성을 발현하여 과도한 습윤 상태나 수중에서도 높은 응집력으로 재료분리가 일어나지 않고, 재료손실을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 자기 평활성을 유지하면서 안정적인 경화 구조체를 형성시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 탁월한 속경성으로 조기 강도 발현이 우수한 효과가 있다. 이로써, 수중 오염을 방지하여 친환경적이고, 수중 구조물의 표면 및 철근을 보호할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물은 강도 및 접착력, 내염해성, 내산성, 중성화 저항성, 수밀성, 오염물질 흡착 분해성, 탈취성, 내오염성, 내마모성 등의 내구성이 우수하여 화학적 침식으로 인한 콘크리트 부식을 방지할 수 있어 이에 사용되는 유지관리 비용을 현저히 절감할 수 있는 효과가 있다.
이러한 본 발명의 일 구현예에 따른 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물을 이용한 습윤 상태에서 시공이 가능한 콘크리트 구조물의 유지 보수 공법은 터널, 도수터널, 공동구, 차수암거, 하수관거, 하수암거 및 하수맨홀 등의 관련 지하구조물, 지수구조물, 지중구조물, 화학공장, 식품공장, 축사 바닥 등의 관련 구조물, 해양콘크리트 구조물, 수중콘크리트 구조물, 교량 하부 슬래브, 교각, 프리캐스트 제품 등의 콘크리트 구조물에 매우 용이하게 적용될 수 있으며, 뿜칠 시공 등 기계화 시공이 가능할 뿐만 아니라, 시공상의 경제성을 구비하는 효과가 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
<실시예 1>
습윤경화형 결합재 40 중량% 및 잔골재 50 중량%를 진공형 강제식 믹서에서 프리믹싱한 후, 물 10 중량%을 첨가하여 2 분간 강제식 믹서로 교반하여 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 습윤경화형 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 55 중량%, 비정질 칼슘알루미네이트 시멘트 20 중량%, 중공형 실리카 5 중량%, 질석 5 중량%, 에보나이트 5 중량%, 징크옥사이드 1 중량%, 카본산 금속염 1 중량%, 산화구리 1 중량%, 폴리에틸렌비닐아세테이트 1 중량%, 에틸렌-메틸(메트)아크릴레이트 공중합체 2 중량%, 부틸(메트)아크릴레이트-부타디엔 공중합체 2 중량%, 소포제 0.5 중량%, 고성능 감수제 1 중량% 및 지연제 0.5 중량%를 혼합하여 사용하였다. 이때, 상기 카본산 금속염은 카본산리튬, 카본산마그네슘 및 카본산바륨을 1: 1: 1의 중량 비율로 혼합한 것을 사용하였고, 상기 감수제는 폴리칼본산계 감수제와 나프탈렌계 감수제를 중량비로 1 : 0.1로 혼합한 혼합물을 사용하였다. 상기 소포제는 실리콘계 소포제를 사용하였다.
상기 잔골재는 실리카질 규사 90 중량% 및 각암 10 중량% 를 혼합하여, 사용하였다. 상기 실리카질 규사는 4호사 : 5호사를 중량비로 1 : 0.4로 혼입한 것을 사용하였다.
<실시예 2>
습윤경화형 결합재 40 중량% 및 잔골재 50 중량%를 진공형 강제식 믹서에서 프리믹싱한 후, 물 10 중량%을 첨가하여 2 분간 강제식 믹서로 교반하여 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 습윤경화형 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 50 중량%, 비정질 칼슘알루미네이트 시멘트 15 중량%, 중공형 실리카 5 중량%, 질석 8 중량%, 에보나이트 5 중량%, 징크옥사이드 2 중량%, 카본산 금속염 2 중량%, 산화구리 2 중량%, 폴리에틸렌비닐아세테이트 2 중량%, 에틸렌-메틸(메트)아크릴레이트 공중합체 2 중량%, 부틸(메트)아크릴레이트-부타디엔 공중합체 2 중량%, 리튬하이드록사이드 0.5 중량%, 폴리옥시에틸렌메틸아민 1 중량%, 포타슘디페닐설폰설포네이트 0.5 중량%, 친수성 나일론 섬유 1 중량%, 불화나트륨 0.5 중량%, 소포제 0.5 중량%, 고성능 감수제 0.5 중량% 및 지연제 0.5 중량%를 혼합하여 사용하였다. 이때, 상기 카본산 금속염은 카본산리튬, 카본산마그네슘 및 카본산바륨을 1: 1: 1의 중량 비율로 혼합한 것을 사용하였고, 상기 감수제는 폴리칼본산계 감수제와 나프탈렌계 감수제를 중량비로 1 : 0.1로 혼합한 혼합물을 사용하였다. 상기 소포제는 실리콘계 소포제를 사용하였다.
상기 잔골재는 실리카질 규사 90 중량% 및 각암 10 중량% 를 혼합하여, 사용하였다. 이때, 상기 실리카질 규사는 4호사 : 5호사를 중량비로 1 : 0.4로 혼입한 것을 사용하였다.
<실시예 3>
습윤경화형 결합재 40 중량% 및 잔골재 50 중량%를 진공형 강제식 믹서에서 프리믹싱한 후, 물 10 중량%을 첨가하여 2 분간 강제식 믹서로 교반하여 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 습윤경화형 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 45 중량%, 비정질 칼슘알루미네이트 시멘트 19 중량%, 중공형 실리카 5 중량%, 질석 8 중량%, 에보나이트 5 중량%, 징크옥사이드 5 중량%, 카본산 금속염 1 중량%, 산화구리 1 중량%, 폴리에틸렌비닐아세테이트 2 중량%, 에틸렌-메틸(메트)아크릴레이트 공중합체 2 중량%, 부틸(메트)아크릴레이트-부타디엔 공중합체 2 중량%, 리튬하이드록사이드 0.5 중량%, 폴리옥시에틸렌메틸아민 1 중량%, 포타슘디페닐설폰설포네이트 0.5 중량%, 친수성 나일론 섬유 0.5 중량%, 불화나트륨 0.5 중량%, 아미노프로필실록산 0.5 중량%, 소포제 0.5 중량%, 고성능 감수제 0.5 중량% 및 지연제 0.5 중량%를 혼합하여 사용하였다. 이때, 상기 카본산 금속염은 카본산리튬, 카본산마그네슘 및 카본산바륨을 1: 1: 1의 중량 비율로 혼합한 것을 사용하였고, 상기 감수제는 폴리칼본산계 감수제와 나프탈렌계 감수제를 중량비로 1 : 0.1로 혼합한 혼합물을 사용하였다. 상기 소포제는 실리콘계 소포제를 사용하였다.
상기 잔골재는 실리카질 규사 90 중량% 및 각암 10 중량% 를 혼합하여, 사용하였다. 이때, 상기 실리카질 규사는 4호사 : 5호사를 중량비로 1 : 0.4로 혼입한 것을 사용하였다. 또한, 상기 잔골재에는 상기 실리카질 규사 및 각암의 혼합물 100 중량부에 대하여, 티탄산바륨칼슘(BaCaTiO3) 10 중량부를 함께 혼합하였다.
상기의 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명의 실시예들과 비교할 수 있는 비교예를 제시하며, 후술할 비교예 1은 현재 일반적으로 널리 사용되고 있는 보통 시멘트 모르타르 조성물을 제시한 것이다.
<비교예 1>
보통 포틀랜드 시멘트 40 중량%, 잔골재 50 중량% 및 물 10 중량%를 강제식 믹서로 교반하여 보통 시멘트 모르타르 조성물을 제조하였다.
아래의 시험예들은 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
<시험예 1>
상기 실시예 1 내지 3에서 제조한 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1에서 제조한 조성물을 KS L 5220에 규정한 방법에 따라 플로우 시험(비타격 시의 흐름성)을 측정하였다.
재료분리는 모르타르 슬러리를 손으로 저어 보아 판단하였으며, 수중 제작 공시체는 수면아래 10 cm 몰드를 설치한 후 자유 낙하하여 제작하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
플로우(㎜) 191 198 201 145
재료분리 없음 없음 없음 발생
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물의 비타격 시의 흐름성은 비교예 1 보다 매우 높은 흐름성을 보여 유동성이 우수함을 알 수 있었다.
또한, 비교예 1에서는 재료분리가 발생하였으나 실시예 1 내지 실시예 3에서는 재료분리가 발생하지 않아 수중불분리성이 우수함을 알 수 있었다.
<시험예 2>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1에서 제조한 시멘트 모르타르 조성물의 물리적 특성을 비교하기 위하여, 상기에서 설명한 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1에 의하여 제조된 시멘트 모르타르 조성물을 KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 의한 압축강도, 휨강도 및 접착강도 시험을 수행하여, 그 결과를 각각 하기 표 2, 3 및 4에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
압축강도
(MPa)		 기중 3일 34.2 37.1 40.2 30.5
기중 28일 55.0 59.8 63.5 46.5
수중 3일 31.9 36.2 40.1 30.0
수중 28일 54.8 58.5 60.9 50.2
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
휨강도
(MPa)		 기중 3일 6.5 7.9 9.5 2.5
기중 28일 11.7 13.3 16.2 5.5
수중 3일 5.9 6.2 7.9 2.8
수중 28일 10.7 12.1 14.9 5.6
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
접착강도
(MPa)		 기중 3일 1.4 1.6 1.9 0.6
기중 28일 2.0 2.4 2.6 1.2
수중 3일 1.3 1.5 1.7 0.7
수중 28일 1.9 2.2 2.3 1.3
상기 표 2 내지 표 4에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물의 압축, 휨 및 접착강도는 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 월등히 우수함을 확인할 수 있었다.
<시험예 3>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물을 KS F 4042에 의하여 길이변화율을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
길이변화율(%) 0.04 0.02 0.01 0.10
상기 표 5에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 길이변화율이 적게 나타나 수축 저감 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
<시험예 4>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물을 KS F 2476에 규정한 방법에 따라 흡수율의 측정 결과를 아래의 표 6에 나타내었다. 흡수율이 높으면 불순물이나 물이 콘크리트의 내부로 침투하게 되면 콘크리트의 내부에 기공률이 증가하게 되어 구조물의 파손을 초래하는 문제가 발생할 수 있다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
흡수율(%) 0.5 0.3 0.15 2.3
상기 표 6에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물은 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 흡수율이 낮았다.
<시험예 5>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물을 KS F 4042에 의한 염소이온침투저항성 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
염화물 이온 침투저항성
(Coulombs)		 408 335 285 1,230
상기 표 7에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 염화물 이온 침투 저항성이 적게 나타나 염해에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
<시험예 6>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물을 KS F 4042에 의한 중성화 저항성 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 8에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
중성화 깊이(mm) 0.4 0.3 0.2 1.8
상기 표 8에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 중성화 침투 깊이가 적게 나타나 중성화에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
<시험예 7>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물을 일본 공업 규격 원안 [콘크리트의 용액침적에 의한 내약품성 시험 방법]에 준하여 2% 염산, 5% 황산 및 45% 수산화 나트륨의 수용액을 시험 용액으로 28일 공시체를 침적하여 내약품성 시험의 측정결과를 아래의 표 9에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
중량변화율
(%)		 염산 -1.0 -0.8 -0.6 -6.1
황산 -0.1 0 0 -1.9
수산화나트륨 +0.6 +0.8 +1.0 -1.1
상기 표 9에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 내약품성에 대한 중량변화율이 적게 나타나 내약품성에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
<시험예 8>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물을 KS F 2456에 규정한 방법에 따라 동결융해저항성 시험의 측정 결과를 아래의 표 10에 나타내었다. 동결융해는 콘크리트에 모세관 내에 흡수된 수분이 결빙되고 녹는 것을 말하는 것으로, 동결융해가 반복되면 콘크리트 조직에 미세한 균열이 발생하게 되어 내구성이 저하되는 문제가 발생하게 된다. 표 10은 동결융해 저항성 시험에 따른 각각의 실시예들 및 비교예 1의 내구성 지수를 표시한 것이다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
내구성 지수 92 93 94 69
상기 표 10에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 내구성 지수가 월등히 높으므로, 내구성이 향상된 것을 알 수 있다.
<시험예 9>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물을 KS F 4042에 의한 내알칼리성, 투수량, 물흡수계수 및 습기투과저항성 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 11에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
내알칼리성 (MPa) 52.5 56.5 58.3 30.1
투수량 (g) 0.8 0.5 0.3 5.8
물흡수계수 (kg/m2h0.5) 0.11 0.10 0.08 0.45
습기투과저항성 (Sd, m) 0.9 0.8 0.7 1.9
상기 표 11에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 내알칼리성이 우수하고, 투수량이 낮고, 물흡수계수가 낮으며, 습기 투과 저항성이 우수함을 알 수 있다.
<시험예 10>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물을 KFIA-FI-1004에 의해 암모니아 가스의 탈취율을 측정하여 탈취성을 평가하여, 그 결과를 하기 표 12에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
탈취율 (%) 89 90 92 75
상기 표 12에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 탈취율이 높게 나타나 탈취성이 우수함을 확인할 수 있었다.
<시험예 11>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물을 KS F 2322에 준하여 균열을 유발한 후 재령에 따라 투수량 시험을 통하여 성능회복 시험을 실시하여, 그 결과를 하기 표 13에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
투수량 (g) 0일 147.3 149.0 148.5 158.8
7일 37.6 35.0 33.8 142.6
14일 36.1 31.2 29.5 117.4
28일 30.0 28.3 25.3 100.5
상기 표 13에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 투수량이 매우 적게 나타나 성능회복성이 우수함을 확인할 수 있었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

  1. 습윤 상태에서 시공이 가능한 콘크리트 구조물 표면보호를 위한 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물로서,
    습윤경화형 결합재 5 내지 85 중량%, 잔골재 10 내지 85 중량% 및 물 1 내지 30 중량%를 포함하며,
    상기 습윤경화형 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 30 내지 85 중량%, 비정질 칼슘알루미네이트 시멘트 1 내지 40 중량%, 중공형 실리카 1 내지 30 중량%, 재료분리저항성 및 불연 효과를 개선하기 위한 질석 1 내지 20 중량%, 탄성, 연성, 인장강도 및 내마모성을 개선하기 위한 에보나이트 0.01 내지 10 중량%, 징크옥사이드 0.01 내지 10 중량%, 카본산리튬, 카본산마그네슘 및 카본산바륨을 1: 1: 1의 중량 비율로 혼합한 카본산 금속염 0.01 내지 10 중량%, 산화구리 0.01 내지 10 중량%, 폴리에틸렌비닐아세테이트 0.01 내지 10 중량%, 에틸렌-메틸(메트)아크릴레이트 공중합체 0.01 내지 10 중량% 및 부틸(메트)아크릴레이트-부타디엔 공중합체 0.01 내지 10 중량%를 포함하고;
    상기 습윤경화형 결합재는 리튬하이드록사이드 0.01 내지 10 중량%를 더 포함하는 것이고; 폴리옥시에틸렌(C1내지C6)알킬아민 0.01 내지 10 중량%를 더 포함하는 것이고; 수축저감 및 내구성을 개선하기 위한 포타슘디페닐설폰설포네이트 0.01 내지 10 중량%를 더 포함하는 것이고; 친수성 나일론 섬유, 폴리에틸렌(PE) 섬유, 폴리프로필렌(PP) 섬유 및 이들의 혼합섬유 중에서 선택되는 1종 이상의 친수성 섬유 0.01 내지 10 중량% 를 더 포함하는 것이고; 불화나트륨 0.01 내지 5 중량%를 더 포함하는 것이고; 아미노프로필실록산 0.01 내지 5 중량%를 더 포함하는 것이고; 소포제 0.01 내지 5 중량%를 더 포함하는 것이고; 고성능 감수제 0.01 내지 5 중량%를 더 포함하는 것이고; 지연제 0.01 내지 5 중량%를 더 포함하는 것이고;
    상기 잔골재는 실리카질 규사 75 내지 99 중량% 및 각암 1 내지 25 중량%를 포함하는 것이고;
    상기 잔골재는 상기 실리카질 규사 및 각암의 혼합물 100 중량부에 대하여,내마모성 및 내화성을 높이기 위한 티탄산바륨칼슘(BaCaTiO3) 5 내지 10 중량부를 더 포함하는 것이고;
    상기 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물은 KS L 5220에 규정한 방법에 따라 측정된 플로우(mm)가 191 내지 201이고; 재료분리 현상은 없음이고; KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 의한 압축강도(MPa)가 기중 3일에서 34.2 내지 40.2이고, 기중 28일에서 55.0 내지 63.5이고, 수중 3일에서 31.9 내지 40.1이고, 수중 28일에서 54.8 내지 60.9이고; KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 의한 휨강도(MPa)가 기중 3일에서 6.5 내지 9.5이고, 기중 28일에서 11.7 내지 16.2이고, 수중 3일에서 5.9 내지 7.9이고, 수중 28일에서 10.7 내지 14.9이고; KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 의한 접착강도(Mpa)가 기중 3일에서 1.4 내지 1.9이고, 기중 28일에서 2.0 내지 2.6이고, 수중 3일에서 1.3 내지 1.7이고, 수중 28일에서 1.9 내지 2.3이고; KS F 4042에 의하여 측정된 길이변화율(%)이 0.01 내지 0.04이고; KS F 2476에 규정한 방법에 따라 측정된 흡수율(%)이 0.15 내지 0.5이고; KS F 4042에 의한 염소이온침투저항성(Coulombs)이 285 내지 408이고; KS F 4042에 의한 중성화 저항성(mm)이 0.2 내지 0.4이고; 일본 공업 규격 원안 [콘크리트의 용액침적에 의한 내약품성 시험 방법]에 준하여 2% 염산, 5% 황산 및 45% 수산화 나트륨의 수용액을 시험 용액으로 28일 공시체를 침적하여 내약품성 시험의 측정결과(%) 염산에 대하여, -1.0 내지 -0.6이고, 황산에 대하여, -0.1 내지 0이고, 수산화나트륨에 대하여, 0.6 내지 1.0이고; KS F 2456에 규정한 방법에 따른 동결융해저항성 평가 결과, 내구성 지수가 92 내지 94이고; KS F 4042에 의한 내알칼리성(MPa)이 52.5 내지 58.3이고; KS F 4042에 의한 투수량(g)이 0.3 내지 0.8이고; KS F 4042에 의한 물흡수계수(kg/m2h0.5)가 0.08 내지 0.11이고; KS F 4042에 의한 습기투과저항성(Sd, m)이 0.7 내지 0.9이고; KFIA-FI-1004에 의해 암모니아 가스의 탈취율(%)이 89 내지 92이고; KS F 2322에 준하여 균열을 유발한 후 재령에 따라 투수량 시험을 통하여 성능회복 시험을 실시한 결과 투수량(g)이 0일기준 147.3 내지 149.0이고, 7일기준 33.8 내지 37.6이고, 14일기준 29.5 내지 36.1이고, 28일기준 25.3 내지 30.0인 것을 특징으로 하는 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 기재된 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물을 이용한 습윤 상태에서 시공이 가능한 콘크리트 구조물의 유지 보수 공법으로서,
    콘크리트 구조물의 불순물, 레이탄스 또는 열화된 부분을 파쇄기, 핸드 워터젯, 고압세척기로 파쇄하고 치핑하는 단계;
    상기 치핑하는 단계 후, 노출된 철근을 방청 처리하는 단계;
    상기 방청 처리하는 단계 후, 구체와 상기 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물의 부착력 개선, 물, 이물질, 염소이온, CO2 등의 침투를 방지하기 위하여 프라이머 또는 블루밍 처리하는 단계;
    상기 프라이머 또는 블루밍 처리하는 단계 후, 상부에 상기 친환경 습윤경화형 시멘트 모르타르 조성물을 타설하여 단면을 복구하고, 양생하는 단계;
    상기 양생하는 단계 후, 부착력을 개선하기 위하여 프라이머 처리하는 단계; 및
    상기 프라이머 처리하는 단계 후, 상부에 내구성을 개선하기 위하여 표면 보호강화제를 도포하고, 양생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 유지 보수 공법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 프라이머는 스티렌-부타디엔 에멀젼, 아크릴 에멀젼, 에틸렌 초산비닐 에멀젼, 폴리우레탄 에멀젼, 에폭시 에멀젼 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이고;
    상기 표면 보호강화제는 수성 나노 실리카졸, 실리케이트계 침투형 흡수방지제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 유지 보수 공법.
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