KR102248408B1 - 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법 - Google Patents

고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법 Download PDF

Info

Publication number
KR102248408B1
KR102248408B1 KR1020200132369A KR20200132369A KR102248408B1 KR 102248408 B1 KR102248408 B1 KR 102248408B1 KR 1020200132369 A KR1020200132369 A KR 1020200132369A KR 20200132369 A KR20200132369 A KR 20200132369A KR 102248408 B1 KR102248408 B1 KR 102248408B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
parts
water
mortar composition
highly
Prior art date
Application number
KR1020200132369A
Other languages
English (en)
Inventor
이진우
Original Assignee
이진우
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이진우 filed Critical 이진우
Priority to KR1020200132369A priority Critical patent/KR102248408B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102248408B1 publication Critical patent/KR102248408B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04—Portland cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/022—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/047—Zeolites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/14—Waste materials; Refuse from metallurgical processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/02—Treatment
    • C04B20/023—Chemical treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
    • C04B22/08—Acids or salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
    • C04B22/08—Acids or salts thereof
    • C04B22/085—Acids or salts thereof containing nitrogen in the anion, e.g. nitrites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/04—Carboxylic acids; Salts, anhydrides or esters thereof
    • C04B24/045—Esters, e.g. lactones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24—Macromolecular compounds
    • C04B24/26—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B24/2641—Polyacrylates; Polymethacrylates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24—Macromolecular compounds
    • C04B24/28—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B24/32—Polyethers, e.g. alkylphenol polyglycolether
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/06—Aluminous cements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물로서, 수분경화성 결합재 10 내지 80 중량%, 잔골재 10 내지 80 중량%, 고내수성 개질제 0.01 내지 20 중량% 및 물 0.1 내지 30 중량%를 포함하며;
상기 수분경화성 결합재는 분말도가 3,500 내지 9,000 cm2/g인 미립도 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 칼슘 플로라이트 제련부산물 40 내지 70 중량부, 술폰화된 카본블랙 10 내지 30 중량부, 마그네슘설포알루미네이트 5 내지 15 중량부, 제올라이트 1 내지 10 중량부, 아초산 칼슘 0.1 내지 5 중량부 및 과붕산소다 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것이고;
상기 고내수성 개질제는 에폭시(메트)아크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 1로 표시되는 2-하이드록시아이소부티르산글리시딜 40 내지 70 중량부, 에틸렌 비닐 알코올 공중합체 40 내지 70 중량부, 하기 화학식 2로 표시되는 에스테르-스티렌 설포네이트 공중합체 10 내지 30 중량부, 로진 에스테르 10 내지 30 중량부, 폴리에틸렌 글리콜 5 내지 15 중량부, 폴리피로멜리트이미드 0.1 내지 5 중량부 및 잔토리졸 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 사용함으로써;
고습윤 환경에서도 재료분리가 억제되어, 시공성 및 친환경성이 우수하고; 우수한 경화성능, 기본 물리성능 및 내구성을 구현함으로써, 콘크리트 구조물의 보수효과를 향상시킬 수 있는 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure 112021030604213-pat00010

[화학식 2]
Figure 112021030604213-pat00011

(상기 화학식 2에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 22 의 직쇄상 또는 분지형의 포화 또는 불포화 알킬기이고; m 및 n은 각각의 반복 단위의 수로, m은 10 내지 200의 정수이고, n은 50 내지 2500의 정수이다.)

Description

고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법 {HIGH WATER RESISTANT MORTAR COMPOSITION HAVING EXCELLENT WORKABILITY UNDER HIGHLY WET ENVIRONMENT AND REPAIRING METHOD OF CONCRETE STRUCTURE THEREWITH}
본 발명은 고습윤 환경에서도 재료분리가 억제되어, 시공성 및 친환경성이 우수하고; 우수한 경화성능, 기본 물리성능 및 내구성을 구현함으로써, 콘크리트 구조물의 보수효과를 향상시킬 수 있는 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트 구조물 특히, 지하구조물(하수박스, 하수맨홀, 하수암거 등), 지수구조물, 교량 콘크리트 슬래브, 도로 노면, 날개벽, 도로 측구부, 교량 하부, 교각 등은 시간이 지날수록 열화에 의해 콘크리트에 균열이 발생할 수 있고, 콘크리트의 압축강도 및 철근의 인장강도가 점차 떨어질 수 있다. 또한, 상기 균열 부위를 통해 노출된 콘크리트는 염소이온 침투, 동결융해, 중성화 현상이 진행되어 철근부식과 함께 심한 경우에는 구조물이 붕괴될 수 있는 문제점이 있다.
특히, 고습윤 환경에 건설된 콘크리트 구조물의 대부분은 구조적으로 가장 중요한 기초 부분이거나 집중하중을 받는 경우가 많고, 쇄굴, 충격 또는 기타 사유에 의해 균열이 발생하기 쉬운 환경에 노출되어 있다. 또한, 물 또는 화학성분이 상기한 균열부위로 용이하게 침투할 수 있고, 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 보수할 필요가 있다. 더욱이 콘크리트 구조물이 고습윤 환경에 건설된 경우에는 이러한 진단 및 보수가 매우 어려운 문제점이 있는 실정이다.
따라서 이러한 고습윤 환경에 건설되는 콘크리트 구조물에 시공하는 모르타르 조성물은 물과의 접촉을 최소화하는 방식으로 사용되어 왔다. 그러나 상기 고습윤 환경에 건설되는 콘크리트 구조물은 이러한 방식으로도 타설 초기 물과 접촉하는 것을 막기 어렵고, 타설 후에는 경화 및 접착불량, 부착강도의 심각한 저하 현상 등으로 인하여 콘크리트 구조물의 보수효과가 현저히 떨어지는 문제점이 있었다. 뿐만 아니라, 물과의 접촉에 의한 재료분리 및 환경오염 등의 여러가지 문제점이 여전히 남아있는 실정이다.
따라서, 고습윤 환경에서도 기존 콘크리트 구조물에 대한 우수한 경화성능, 휨강도, 압축강도, 부착강도 등의 기본 물리성능 및 내구성을 구현함으로써, 콘크리트 구조물의 보수효과를 향상시킬 수 있는 고내수성 모르타르의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-1609697호 대한민국 등록특허 제10-1927403호 대한민국 등록특허 제10-2124771호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 구현예는 고습윤 환경에서도 재료분리가 억제되어, 시공성 및 친환경성이 우수하고; 우수한 경화성능, 기본 물리성능 및 내구성을 구현함으로써, 콘크리트 구조물의 보수효과를 향상시킬 수 있는 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 일 구현예는 상기 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 구현예는 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물로서, 수분경화성 결합재 10 내지 80 중량%, 잔골재 10 내지 80 중량%, 고내수성 개질제 0.01 내지 20 중량% 및 물 0.1 내지 30 중량%를 포함하며;
상기 수분경화성 결합재는 분말도가 3,500 내지 9,000 cm2/g인 미립도 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 칼슘 플로라이트 제련부산물 40 내지 70 중량부, 술폰화된 카본블랙 10 내지 30 중량부, 마그네슘설포알루미네이트 5 내지 15 중량부, 제올라이트 1 내지 10 중량부, 아초산 칼슘 0.1 내지 5 중량부 및 과붕산소다 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것이고;
상기 고내수성 개질제는 에폭시(메트)아크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 1로 표시되는 2-하이드록시아이소부티르산글리시딜 40 내지 70 중량부, 에틸렌 비닐 알코올 공중합체 40 내지 70 중량부, 하기 화학식 2로 표시되는 에스테르-스티렌 설포네이트 공중합체 10 내지 30 중량부, 로진 에스테르 10 내지 30 중량부, 폴리에틸렌 글리콜 5 내지 15 중량부, 폴리피로멜리트이미드 0.1 내지 5 중량부 및 잔토리졸 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것인 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112021030604213-pat00001
[화학식 2]
Figure 112021030604213-pat00002
(상기 화학식 2에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 22 의 직쇄상 또는 분지형의 포화 또는 불포화 알킬기이고; m 및 n은 각각의 반복 단위의 수로, m은 10 내지 200의 정수이고, n은 50 내지 2500의 정수이다.)
상기 술폰화된 카본블랙은 평균입경이 0.5 내지 20 μm인 카본블랙 및 클로로황산을 1: 7 내지 15 중량비율로 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계; 상기 슬러리의 온도를 60 내지 80 ℃로 상승시킨 후 온도를 유지하면서 3 내지 7 시간 동안 교반 및 반응시키는 단계; 및 상기 슬러리를 -10 내지 0 ℃ 온도로 급속 냉각하여 결정을 석출시키고, 상기 석출된 결정을 여과, 세척 및 건조시켜 표면이 술폰화된 카본블랙을 제조하는 단계를 포함하는 제조방법으로 제조되는 것을 사용할 수 있다.
상기 화학식 2로 표시되는 에스테르-스티렌 설포네이트 공중합체는 에스테르 반복단위와 스티렌-설포네이트 반복단위의 몰비(m: n)가 0.3 내지 0.8: 1인 것을 사용할 수 있다.
상기 제올라이트는 루페올에 숙성된 것이고; 상기 루페올에 숙성된 제올라이트는 루핀 종자 또는 루핀 종자의 꼬투리를 건조한 후 분쇄하여 루핀 종자 분말 또는 루핀 종자의 꼬투리 분말을 얻는 단계; 루핀 종자 분말 또는 루핀 종자의 꼬투리 분말에 추출용매로서 95% 이상 에탄올을 1 : 3 내지 10의 중량비로 가하여 35 내지 80 ℃로 가열하여 루페올을 추출하는 단계; 상기 추출된 루페올을 제올라이트와 혼합하여 슬러리로 제조한 후, 1 내지 30 일 동안 숙성시켜 루페올에 숙성된 제올라이트 슬러리를 제조하는 단계; 및 상기 루페올에 숙성된 제올라이트 슬러리를 연마한 후, 건조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 구현예는 상기 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법으로서, 콘크리트 구조물의 불순물, 레이턴스 또는 열화된 부위를 제거하는 단계와, 제거된 부위에 프라이머 또는 블루밍 처리하는 단계와, 상기 프라이머 또는 블루밍 처리된 상부에 상기 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물을 뿜칠 장비를 이용하여 단면을 복구하는 단계와, 단면이 복구된 결과물이 완전 경화되기 전에 표면 마무리하고 양생하는 단계, 및 표면 마감제를 도포하여 표면을 보호하는 단계를 포함하는 콘크리트 구조물의 보수공법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 따르면, 고습윤 환경에서도 기존 콘크리트 구조물에 대한 우수한 경화성능으로, 빠른 시간 내에 경화되어 시공시간이 짧으면서도 시공이 용이한 효과가 있다. 또한, 고유동을 나타내는 동시에 고점성을 발휘하여, 재료분리가 억제되어 재료손실을 방지할 수 있고, 뿐만 아니라, 수심이 깊은 곳, 침출수가 많은 곳에서도 탁월한 성능을 발휘할 수 있어 연속타설 시공 및 수질 오염 방지 등 시공성 및 친환경성이 우수한 효과가 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 일 구현예에 따른 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 따르면, 우수한 휨강도, 압축강도, 부착강도 등의 기본 물리성능 및 내구성을 구현함으로써, 콘크리트 구조물의 보수효과를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 이로써 고습윤 환경에 존재하는 콘크리트 구조물의 유지관리 비용을 현저히 절감할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용되는 "콘크리트 구조물"이라 함은 콘크리트 포장, 측구 콘크리트, 도로의 노면, 교량 교면, 교량의 콘크리트 슬래브, 교량 신축이음부 등을 모두 포함하고, 보다 구체적으로 우수 및 하수 관련 구조물, 하수종말처리장 구조물, 수중콘크리트 구조물, 해양콘크리트 구조물, 수리구조물(농수로, 배수로, 수간교, 수문구조물), 화학공장, 정수장 등의 열악한 환경하의 콘크리트 구조물 및 프리캐스트 제품, 하수관거, 하수암거, 맨홀 및 관련 지하구조물, 지수구조물, 지중구조물, 도수터널, 복개 구조물 등의 관련 구조물 또는 이들의 지하매설 시설물 등의 콘크리트로 이루어진 구조물을 포함하는 의미로 사용된다.
본 발명의 일 구현예는 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물로서, 수분경화성 결합재 10 내지 80 중량%, 잔골재 10 내지 80 중량%, 고내수성 개질제 0.01 내지 20 중량% 및 물 0.1 내지 30 중량%를 포함하며; 상기 수분경화성 결합재는 분말도가 3,500 내지 9,000 cm2/g인 미립도 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 칼슘 플로라이트 제련부산물 40 내지 70 중량부, 술폰화된 카본블랙 10 내지 30 중량부, 마그네슘설포알루미네이트 5 내지 15 중량부, 제올라이트 1 내지 10 중량부, 아초산 칼슘 0.1 내지 5 중량부 및 과붕산소다 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것이고; 상기 고내수성 개질제는 에폭시(메트)아크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 1로 표시되는 2-하이드록시아이소부티르산글리시딜 40 내지 70 중량부, 에틸렌 비닐 알코올 공중합체 40 내지 70 중량부, 하기 화학식 2로 표시되는 에스테르-스티렌 설포네이트 공중합체 10 내지 30 중량부, 로진 에스테르 10 내지 30 중량부, 폴리에틸렌 글리콜 5 내지 15 중량부, 폴리피로멜리트이미드 0.1 내지 5 중량부 및 잔토리졸 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것인 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112021030604213-pat00003
[화학식 2]
Figure 112021030604213-pat00004
(상기 화학식 2에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 22 의 직쇄상 또는 분지형의 포화 또는 불포화 알킬기이고; m 및 n은 각각의 반복 단위의 수로, m은 10 내지 200의 정수이고, n은 50 내지 2500의 정수이다.)
본 발명의 일 구현예에 따른 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 따르면, 고습윤 환경에서도 기존 콘크리트 구조물에 대한 우수한 경화성능으로, 빠른 시간 내에 경화되어 시공시간이 짧으면서도 시공이 용이한 효과가 있다. 또한, 고유동을 나타내는 동시에 고점성을 발휘하여, 재료분리가 억제되어 재료손실을 방지할 수 있고, 뿐만 아니라, 수심이 깊은 곳, 침출수가 많은 곳에서도 탁월한 성능을 발휘할 수 있어 연속타설 시공 및 수질 오염 방지 등 시공성 및 친환경성이 우수한 효과가 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 일 구현예에 따른 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 따르면, 우수한 휨강도, 압축강도, 부착강도 등의 기본 물리성능 및 내구성을 구현함으로써, 콘크리트 구조물의 보수효과를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 이로써 고습윤 환경에 존재하는 콘크리트 구조물의 유지관리 비용을 현저히 절감할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물은 수분경화성 결합재 10 내지 80 중량%, 잔골재 10 내지 80 중량%, 고내수성 개질제 0.01 내지 20 중량% 및 물 0.1 내지 30 중량%를 포함한다.
상기 수분경화성 결합재는 휨강도, 압축강도, 부착강도 등의 기본적인 강도특성, 내마모성 및 탈취, 항균성능, 내수성, 내산 및 내염해성 등의 내구성을 더욱 향상시키는 기능을 한다.
상기 수분경화성 결합재는 분말도가 3,500 내지 9,000 cm2/g인 미립도 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 칼슘 플로라이트 제련부산물 40 내지 70 중량부, 술폰화된 카본블랙 10 내지 30 중량부, 마그네슘설포알루미네이트 5 내지 15 중량부, 제올라이트 1 내지 10 중량부, 아초산 칼슘 0.1 내지 5 중량부 및 과붕산소다 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 분말도가 3,500 내지 9,000 cm2/g인 미립도 포틀랜드 시멘트는 KS규격에 맞는 시멘트를 사용하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 상기 미립도 포틀랜드 시멘트는 분말도가 3,500 내지 9,000 cm2/g인 것을 사용하여, 우수한 초기 강도 발현 및 작업성을 제공할 수 있고, 균열발생을 매우 효과적으로 억제할 수 있는 효과가 있다. 특히, 고습윤 환경에서도 기존 콘크리트 구조물에 대한 우수한 경화성능으로, 빠른 시간 내에 경화되어 시공시간이 짧으면서도 시공이 용이한 효과가 있다. 또한, 고유동을 나타내는 동시에 고점성을 발휘하여, 재료분리가 억제되어 재료손실을 방지할 수 있고, 뿐만 아니라, 수심이 깊은 곳, 침출수가 많은 곳에서도 탁월한 성능을 발휘할 수 있어 연속타설 시공 및 수질 오염 방지 등 시공성 및 친환경성이 우수한 효과가 있다.
상기 칼슘 플로라이트 제련부산물은 칼슘 플로라이트 제련시 생성되는 부산물로서, 고습윤 환경에서도 기존 콘크리트 구조물에 대한 우수한 경화성능으로, 빠른 시간 내에 경화되어 시공시간이 짧으면서도 시공의 용이성을 더욱 개선할 수 있고, 재료분리가 억제되어 재료손실을 방지할 수 있고, 뿐만 아니라, 우수한 강도, 불연, 내산 및 내염해성 등의 내구성능을 개선하는 기능을 한다. 상기 칼슘 플로라이트 제련부산물은 CaSO4 100 중량부 기준으로, CaF2 0.5 내지 5 중량부, SO3 50 내지 60 중량부, CaO 40 내지 45 중량부, 및 물 0.1 내지 1 중량부를 포함하는 것을 더욱 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 상기 칼슘 플로라이트 제련부산물의 분말도는 사용자의 선택에 따라 변경 가능하지만, 바람직하게는 3,000 내지 5,000 cm2/g인 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 칼슘 플로라이트 제련부산물은 상기 미립도 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 40 내지 70 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 칼슘 플로라이트 제련부산물의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 칼슘 플로라이트 제련부산물의 함량이 너무 많은 경우에는 경화속도가 지나치게 빨라져 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 술폰화된 카본블랙은 빠른 경화특성을 제공하여, 재료분리가 억제되어 재료손실을 더욱 효과적으로 방지할 수 있고, 수화광물의 조직을 매우 치밀하게 하여 콘크리트의 균열을 방지하고 콘크리트의 수축을 방지하는 기능을 한다. 또한, 우수한 강도와 내수성, 염분침투저항성, 동결융해저항성 및 마모저항성의 내구성을 개선하는 기능을 한다. 상기 술폰화된 카본블랙은 평균입경이 0.5 내지 20 μm인 카본블랙 및 클로로황산을 1: 7 내지 15 중량비율로 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계; 상기 슬러리의 온도를 60 내지 80 ℃로 상승시킨 후 온도를 유지하면서 3 내지 7 시간 동안 교반 및 반응시키는 단계; 및 상기 슬러리를 -10 내지 0 ℃ 온도로 급속 냉각하여 결정을 석출시키고, 상기 석출된 결정을 여과, 세척 및 건조시켜 표면이 술폰화된 카본블랙을 제조하는 단계를 포함하는 제조방법으로 제조되는 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
상기 술폰화된 카본블랙은 상기 미립도 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 술폰화된 카본블랙의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 술폰화된 카본블랙의 함량이 너무 많은 경우에는 경화속도가 지나치게 빨라져 작업성이 저하되거나 제조원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 마그네슘설포알루미네이트는 초기 강도 발현 및 수축 방지 효과를 매우 개선함으로써, 고습윤 환경에서도 빠른 시간 내에 경화되어 시공시간이 짧으면서도 시공의 용이성을 더욱 개선할 수 있고, 재료분리가 억제되어 재료손실을 방지하는 기능을 한다. 상기 마그네슘설포알루미네이트는 상기 미립도 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 5 내지 15 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 마그네슘설포알루미네이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 마그네슘설포알루미네이트의 함량이 너무 많은 경우에는 경화속도가 지나치게 빨라져 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 제올라이트는 반응성 개선을 위한 촉매역할을 함으로써, 더욱 빠른 경화특성을 제공하여, 재료분리 억제 및 재료손실을 더욱 효과적으로 방지하는 기능을 한다. 뿐만 아니라, 우수한 강도 및 내마모성을 제공할 수 있고, 우수한 흡착성으로 탈취, 항균성능의 내구성을 개선하는 기능을 한다.
이때, 상기 제올라이트는 루페올에 숙성된 것이고; 상기 루페올에 숙성된 제올라이트는 루핀 종자 또는 루핀 종자의 꼬투리를 건조한 후 분쇄하여 루핀 종자 분말 또는 루핀 종자의 꼬투리 분말을 얻는 단계; 루핀 종자 분말 또는 루핀 종자의 꼬투리 분말에 추출용매로서 95% 이상 에탄올을 1 : 3 내지 10의 중량비로 가하여 35 내지 80 ℃로 가열하여 루페올을 추출하는 단계; 상기 추출된 루페올을 제올라이트와 혼합하여 슬러리로 제조한 후, 1 내지 30 일 동안 숙성시켜 루페올에 숙성된 제올라이트 슬러리를 제조하는 단계; 및 상기 루페올에 숙성된 제올라이트 슬러리를 연마한 후, 건조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
상기 제올라이트는 상기 미립도 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 제올라이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 제올라이트의 함량이 너무 많은 경우에는 점도가 지나치게 높아져 작업성이 저하되거나, 제조 원가가 높아져 가격 경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 아초산 칼슘은 더욱 빠른 경화특성을 제공하여, 재료분리 억제 및 재료손실을 더욱 효과적으로 방지하고, 동결융해저항성 및 마모저항성의 내구성을 개선하는 기능을 한다. 상기 아초산 칼슘은 상기 미립도 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 아초산 칼슘의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 아초산 칼슘의 함량이 너무 많은 경우에는 경화속도가 지나치게 빨라져 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 과붕산소다는 고습윤 환경에서 고유동을 발휘하여, 재료분리 및 재료손실을 방지할 수 있고, 뿐만 아니라, 미경화 상태에서 침하되거나 수축하는 것을 방지하여, 수심이 깊은 곳, 침출수가 많은 곳에서도 연속타설 시공 및 수질 오염 방지 등 시공성 및 친환경성을 매우 개선하는 기능을 한다. 상기 과붕산소다는 상기 미립도 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 과붕산소다의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 과붕산소다의 함량이 너무 많은 경우에는 강도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
한편, 상기 고내수성 개질제는 부착력, 유동성, 응집력 및 재료분리 방지성을 개선하고, 강도 및 탈취, 항균성능, 내수성, 내산 및 내염해성 등의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있는 기능을 한다. 또한, 뿜칠 시공 등 기계화 시공이 가능하게 함으로써, 작업능률 향상 및 시공시 재료 손실을 최소화할 수 있어 경제성을 구비하도록 하는 기능을 한다.
상기 고내수성 개질제는 에폭시(메트)아크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 1로 표시되는 2-하이드록시아이소부티르산글리시딜 40 내지 70 중량부, 에틸렌 비닐 알코올 공중합체 40 내지 70 중량부, 하기 화학식 2로 표시되는 에스테르-스티렌 설포네이트 공중합체 10 내지 30 중량부, 로진 에스테르 10 내지 30 중량부, 폴리에틸렌 글리콜 5 내지 15 중량부, 폴리피로멜리트이미드 0.1 내지 5 중량부 및 잔토리졸 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 에폭시(메트)아크릴레이트 수지는 부착력, 유동성, 응집력 및 재료분리 방지성을 개선하고, 강도 및 내수성을 향상시키는 기능을 한다.
상기 화학식 1로 표시되는 2-하이드록시아이소부티르산글리시딜은 우수한 유동성으로, 응집력 및 재료분리 방지성을 개선하고, 내수성을 향상시키는 기능을 한다. 상기 화학식 1로 표시되는 2-하이드록시아이소부티르산글리시딜은 상기 에폭시(메트)아크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여, 40 내지 70 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 2-하이드록시아이소부티르산글리시딜의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 2-하이드록시아이소부티르산글리시딜의 함량이 너무 많은 경우에는 경화속도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 에틸렌 비닐 알코올 공중합체는 부착력, 강도, 유동성, 재료분리 저항성, 내수성 및 내열성 등의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있는 기능을 한다. 상기 에틸렌 비닐 알코올 공중합체는 상기 에폭시(메트)아크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여, 40 내지 70 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 에틸렌 비닐 알코올 공중합체의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 에틸렌 비닐 알코올 공중합체의 함량이 너무 많은 경우에는 재료 분리가 발생할 수 있는 문제점이 있다.
상기 화학식 2로 표시되는 에스테르-스티렌 설포네이트 공중합체는 초기 강도 발현을 돕고, 우수한 강도, 내마모성 및 내열성 등의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있는 기능을 한다. 상기 에스테르-스티렌 설포네이트 공중합체는 에스테르 반복단위와 스티렌-설포네이트 반복단위의 몰비(m: n)가 0.3 내지 0.8: 1인 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
상기 화학식 2로 표시되는 에스테르-스티렌 설포네이트 공중합체는 상기 에폭시(메트)아크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 에스테르-스티렌 설포네이트 공중합체의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 에스테르-스티렌 설포네이트 공중합체의 함량이 너무 많은 경우에는 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 로진 에스테르는 부착력, 강도 및 탈취, 항균성능, 내수성 등의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있는 기능을 한다. 상기 로진 에스테르는 테르펜 수지, 테르펜 페놀 수지, 방향족 변성 테르펜 수지, 알킬페놀 수지, 로진 변성 페놀 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 로진 에스테르는 상기 에폭시(메트)아크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 로진 에스테르의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 로진 에스테르의 함량이 너무 많은 경우에는 작업성 및 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 폴리에틸렌 글리콜은 부착력, 강도 및 내수성 등의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있는 기능을 한다. 상기 폴리에틸렌 글리콜은 상기 에폭시(메트)아크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여, 5 내지 15 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리에틸렌 글리콜의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 폴리에틸렌 글리콜의 함량이 너무 많은 경우에는 작업성 및 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 폴리피로멜리트이미드는 우수한 강도, 내마모성, 내산 및 내염해성 등의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있는 기능을 한다. 상기 폴리피로멜리트이미드는 상기 에폭시(메트)아크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리피로멜리트이미드의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 폴리피로멜리트이미드의 함량이 너무 많은 경우에는 작업성 및 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 잔토리졸은 탁월한 항균효과, 내산성, 내염해성 및 동결융해 저항성 등의 내구성을 향상시키는 기능을 한다. 상기 잔토리졸은 상기 에폭시(메트)아크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 잔토리졸의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 잔토리졸의 함량이 너무 많은 경우에는 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
한편, 상기 고내수성 개질제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 소포제, 감수제 등을 사용할 수 있다.
상기 고내수성 개질제는 고내수성 개질제 내의 기포를 제거하여 강도 및 내구성을 높이기 위한 소포제를 더 포함할 수 있다. 상기 소포제는 상기 고내수성 개질제 내의 기포를 제거하여 강도 및 내구성을 높이기 위하여 사용한다. 또한, 상기 소포제가 고내수성 개질제에 첨가되면 공기연행 효과를 부여하여 작업성 및 가사시간을 향상시킬 수 있다. 상기 소포제는 상기 에폭시(메트)아크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 1 중량부로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 소포제로는 알콜계 소포제, 실리콘계 소포제, 지방산계 소포제, 오일계 소포제, 에스테르계 소포제, 옥시알킬렌계 소포제 등을 사용할 수 있다. 상기 실리콘계 소포제로는 디메틸실리콘유, 폴리오가노염화비닐리덴-염화비닐, 플루오로실리콘유 등이 있다. 상기 지방산계 소포제로는 스테아린산, 올레인산 등이 있다. 상기 오일계 소포제로는 등유, 동식물유, 피마자유 등이 있다. 상기 에스테르계 소포제로는 솔리톨트리올레이트, 글리세롤모노리시놀레이트 등이 있다. 상기 옥시알킬렌계 소포제로는 폴리옥시알킬렌, 아세틸렌에테르류, 폴리옥시알킬렌 지방산에스테르, 폴리옥시알킬렌알킬아민 등이 있다. 상기 알콜계 소포제로는 글리콜(glycol) 등이 있다.
또한, 상기 고내수성 개질제는 물-시멘트비를 감소시켜 강도 및 내구성을 개선하기 위한 감수제를 더 포함할 수 있다. 상기 감수제는 물-시멘트비를 감소시켜 강도 및 내구성을 개선하고 고내수성 개질제의 유동성을 확보하기 위하여 사용한다. 고내수성 개질제에 감수제가 첨가되면 물-시멘트비가 저감된다. 상기 감수제는 상기 에폭시(메트)아크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 1 중량부로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 감수제는 폴리카본산계, 멜라민계 또는 나프탈렌계 감수제를 사용할 수 있으나, 나프탈렌계와 멜라민계는 폴리카본산계에 비하여 조성물의 강도가 떨어지고 작업성 및 가사시간을 저하시킬 수 있으므로 조성물의 강도, 작업성 및 가사시간을 저하시키지 않는 폴리카본산계 감수제를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 잔골재는 잔골재 중량 대비 실리카질 규사 60 내지 90 중량% 및 실리콘망간 합금철 제조시 발생된 슬래그 10 내지 40 중량%를 포함하는 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 일반적으로 골재는 잔골재와 굵은골재로 구분되며, 굵은골재는 입경 5㎜를 초과하는 골재를 의미하고, 본 발명의 명세서에서 잔골재라 함은 굵은골재와 대비하여 입경 5㎜ 이하의 골재를 의미하는 것으로 사용한다.
보다 구체적으로 본 발명에서 사용될 수 있는 잔골재는 실리카질 규사 및 실리콘망간 합금철 제조시 발생된 슬래그가 혼입된 것을 바람직하게 사용할 수 있는 바, 이로써 강도, 방오성, 내마모성, 내화성, 내산 및 내염해성 등의 내구성이 우수한 장점이 있다.
보다 더 구체적으로 상기 실리카질 규사는 평균입경이 0.01 내지 2 mm인 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 상기 실리카질 규사의 평균입경이 너무 큰 경우에는 유동성이 저하될 우려가 있고, 너무 작은 경우에는 작업성을 저하시킬 수 있다. 실리카질 규사는 상기 잔골재에 대하여 60 내지 90 중량%로 함유되는 것이 바람직하다.
상기 실리콘망간 합금철 제조시 발생된 슬래그는 강도, 방오성, 내마모성, 내화성, 내산 및 내염해성 등의 내구성을 매우 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 상기 실리콘망간 합금철 제조시 발생된 슬래그는 MnO : 5 내지 30중량%, SiO2 : 30 내지 60중량%, Al2O3 : 10 내지 30중량%, CaO : 10 내지 30중량%, MgO : 5 내지 20중량% 및 잔량의 Fe(철)과 불가피하게 함유되는 불순물로 구성된 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다. 상기 실리콘망간 합금철 제조시 발생된 슬래그는 상기 잔골재에 대하여 10 내지 40 중량%로 함유되는 것이 바람직하다.
이하에서는, 상기 본 발명의 일 구현예에 따른 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물의 제조방법을 설명한다.
상기 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물은, 수분경화성 결합재 10 내지 80 중량% 및 잔골재 10 내지 80 중량%를 진공형 강제식 믹서에서 프리믹싱한 후, 고내수성 개질제 0.01 내지 20 중량% 및 물 0.1 내지 30 중량%를 더욱 첨가하여 강제식 믹서나 연속식 믹서로 소정시간(예컨대, 1 내지 10분) 동안 믹싱하여 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 구현예는 상기 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법으로서, 콘크리트 구조물의 불순물, 레이턴스 또는 열화된 부위를 제거하는 단계와, 제거된 부위에 프라이머 또는 블루밍 처리하는 단계와, 상기 프라이머 또는 블루밍 처리된 상부에 상기 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물을 뿜칠 장비를 이용하여 단면을 복구하는 단계와, 단면이 복구된 결과물이 완전 경화되기 전에 표면 마무리하고 양생하는 단계, 및 표면 마감제를 도포하여 표면을 보호하는 단계를 포함하는 콘크리트 구조물의 보수공법을 제공한다.
이때, 상기 열화 부위는 철근 하부까지 제거하고, 상기 프라이머 또는 블루밍 처리하는 단계 전에 노출된 철근의 녹을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 콘크리트 구조물의 불순물, 레이턴스 또는 열화된 부위를 그라인더, 평삭기, 숏블라스터 또는 핸드 워터젯으로 치핑하여 제거하는 경우에 정상적인 경우에는 콘크리트 구조물의 철근이 노출되지 않지만 열화가 심한 경우에는 열화된 부위에서 철근이 노출될 수도 있는데, 이렇게 철근이 노출되는 경우에는 방청 처리하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.
상기 프라이머 처리라 함은 상기 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물이 콘크리트 구조물에 부착되기 용이하게 하는 물질을 도포하는 것을 의미하는 것으로 사용된다. 상기 프라이머 처리는 스티렌-부타디엔 라텍스(styrene-butadiene latex)(공중합체), 폴리 아크릴 에스테르, 아크릴, 에틸 비닐 아세테이트, 메틸메타크릴레이트 및 실란계 화합물 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 물질을 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 표면 마감제는 스티렌-부타디엔 라텍스, 폴리 아크릴 에스테르, 아크릴, 에틸 비닐 아세테이트, 메틸메타크릴레이트 및 실리카-실란계 화합물 (축중합 혼합물) 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 물질을 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 따른 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 따르면, 고습윤 환경에서도 기존 콘크리트 구조물에 대한 우수한 경화성능으로, 빠른 시간 내에 경화되어 시공시간이 짧으면서도 시공이 용이한 효과가 있다. 또한, 고유동을 나타내는 동시에 고점성을 발휘하여, 재료분리가 억제되어 재료손실을 방지할 수 있고, 뿐만 아니라, 수심이 깊은 곳, 침출수가 많은 곳에서도 탁월한 성능을 발휘할 수 있어 연속타설 시공 및 수질 오염 방지 등 시공성 및 친환경성이 우수한 효과가 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 일 구현예에 따른 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 따르면, 우수한 휨강도, 압축강도, 부착강도 등의 기본 물리성능 및 내구성을 구현함으로써, 콘크리트 구조물의 보수효과를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 이로써 고습윤 환경에 존재하는 콘크리트 구조물의 유지관리 비용을 현저히 절감할 수 있는 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>
수분경화성 결합재 51 중량% 및 잔골재 43중량%를 진공형 강제식 믹서에서 프리믹싱한 후, 고내수성 개질제 3 중량% 및 물 3 중량%를 더욱 첨가하여 강제식 믹서로 3분 동안 믹싱하여 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 수분경화성 결합재는 분말도가 7,430 cm2/g인 미립도 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 칼슘 플로라이트 제련부산물(분말도: 4,530 cm2/g) 48 중량부, 술폰화된 카본블랙 26 중량부, 마그네슘설포알루미네이트 12 중량부, 제올라이트 5 중량부, 아초산 칼슘 3 중량부 및 과붕산소다 3 중량부를 혼합하여 사용하였다.
이때, 상기 칼슘 플로라이트 제련부산물은 CaSO4 100중량부 기준으로, CaF2 3.2중량부, SO3 58중량부, CaO 42중량부, 및 물 0.7중량부를 포함하는 것을 사용하였다: 또한, 상기 술폰화된 카본블랙은 평균입경이 15 μm인 카본블랙 및 클로로황산을 1: 14 중량비율로 혼합하여 슬러리를 제조한 후; 상기 슬러리의 온도를 80 ℃로 상승시킨 후 온도를 유지하면서 5시간 동안 교반 및 반응시킨 후; 상기 슬러리를 -7 ℃ 온도로 급속 냉각하여 결정을 석출시키고, 상기 석출된 결정을 여과, 세척 및 건조시켜 제조되는 것을 사용하였다.
또한, 상기 고내수성 개질제는 에폭시(메트)아크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여, 상기 화학식 1로 표시되는 2-하이드록시아이소부티르산글리시딜 67 중량부, 에틸렌 비닐 알코올 공중합체 55 중량부, 하기 화학식 2-1로 표시되는 에스테르-스티렌 설포네이트 공중합체 13 중량부, 로진 에스테르 18 중량부, 폴리에틸렌 글리콜 9 중량부, 폴리피로멜리트이미드 2 중량부, 잔토리졸 3 중량부, 실리콘계 소포제 0.5 중량부 및 폴리카본산계 감수제 0.5 중량부를 혼합하여 사용하였다. 이때, 상기 로진 에스테르로는 테르펜 수지를 사용하였다.
[화학식 2-1]
Figure 112021030604213-pat00005
(상기 화학식 2-1에서, R1 및 R2는 각각 탄소수 12의 알킬렌이고; m은 75이고, n은 1034이다.(m: n= 0.07: 1))
또한, 상기 잔골재로는 실리카질 규사(평균입경: 1.8 mm)를 사용하였다.
<실시예 2>
수분경화성 결합재 51 중량% 및 잔골재 43중량%를 진공형 강제식 믹서에서 프리믹싱한 후, 고내수성 개질제 3 중량% 및 물 3 중량%를 더욱 첨가하여 강제식 믹서로 3분 동안 믹싱하여 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 수분경화성 결합재는 분말도가 7,430 cm2/g인 미립도 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 칼슘 플로라이트 제련부산물(분말도: 4,530 cm2/g) 62 중량부, 술폰화된 카본블랙 19 중량부, 마그네슘설포알루미네이트 7 중량부, 제올라이트 5 중량부, 아초산 칼슘 3 중량부 및 과붕산소다 4 중량부를 혼합하여 사용하였다.
이때, 상기 칼슘 플로라이트 제련부산물은 상기 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 것을 사용하였다: 또한, 상기 술폰화된 카본블랙은 평균입경이 0.9 μm인 카본블랙 및 클로로황산을 1: 9 중량비율로 혼합하여 슬러리를 제조한 후; 상기 슬러리의 온도를 80 ℃로 상승시킨 후 온도를 유지하면서 5시간 동안 교반 및 반응시킨 후; 상기 슬러리를 -7 ℃ 온도로 급속 냉각하여 결정을 석출시키고, 상기 석출된 결정을 여과, 세척 및 건조시켜 제조되는 것을 사용하였다.
또한, 상기 고내수성 개질제는 에폭시(메트)아크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여, 상기 화학식 1로 표시되는 2-하이드록시아이소부티르산글리시딜 47 중량부, 에틸렌 비닐 알코올 공중합체 60 중량부, 하기 화학식 2-2로 표시되는 에스테르-스티렌 설포네이트 공중합체 25 중량부, 로진 에스테르 17 중량부, 폴리에틸렌 글리콜 10 중량부, 폴리피로멜리트이미드 5 중량부, 잔토리졸 3 중량부, 실리콘계 소포제 0.5 중량부 및 폴리카본산계 감수제 0.5 중량부를 혼합하여 사용하였다. 이때, 상기 로진 에스테르는 상기 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 것을 사용하였다.
[화학식 2-2]
Figure 112021030604213-pat00006
(상기 화학식 2-2에서, R1 및 R2는 각각 탄소수 12의 알킬렌이고; m은 193이고, n은 386이다.(m: n= 0.5: 1))
또한, 상기 잔골재는 잔골재 중량 대비 실리카질 규사(평균입경: 1.8 mm) 87 중량% 및 실리콘망간 합금철 제조시 발생된 슬래그 13 중량%를 포함하는 것을 혼합하여 사용하였다. 이때, 상기 실리콘망간 합금철 제조시 발생된 슬래그는 MnO: 7중량%, SiO2: 49중량%, Al2O3: 21중량%, CaO: 12중량%, MgO: 9중량% 및 잔량의 Fe(철)과 불가피하게 함유되는 불순물로 구성된 것을 사용하였다.
<실시예 3>
수분경화성 결합재 51 중량% 및 잔골재 43중량%를 진공형 강제식 믹서에서 프리믹싱한 후, 고내수성 개질제 3 중량% 및 물 3 중량%를 더욱 첨가하여 강제식 믹서로 3분 동안 믹싱하여 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 수분경화성 결합재는 분말도가 7,430 cm2/g인 미립도 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 칼슘 플로라이트 제련부산물(분말도: 4,530 cm2/g) 42 중량부, 술폰화된 카본블랙 30 중량부, 마그네슘설포알루미네이트 7 중량부, 제올라이트 6 중량부, 아초산 칼슘 3 중량부 및 과붕산소다 2 중량부를 혼합하여 사용하였다.
이때, 상기 칼슘 플로라이트 제련부산물 및 술폰화된 카본블랙은 상기 실시예 2에서 사용한 것과 동일한 것을 사용하였다: 또한, 상기 제올라이트는 루페올에 숙성된 것으로서, 상기 루페올에 숙성된 제올라이트는 루핀 종자 및 루핀 종자의 꼬투리를 건조한 후 분쇄하여 루핀 종자 분말 및 루핀 종자의 꼬투리 분말을 얻는 단계; 루핀 종자 분말 및 루핀 종자의 꼬투리 분말에 추출용매로서 95% 이상 에탄올을 1 : 9의 중량비로 가하여 75 ℃로 가열하여 루페올을 추출하는 단계; 상기 추출된 루페올을 제올라이트와 혼합하여 슬러리로 제조한 후, 17 일 동안 숙성시켜 루페올에 숙성된 제올라이트 슬러리를 제조하는 단계; 및 상기 루페올에 숙성된 제올라이트 슬러리를 연마한 후, 건조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것을 사용하였다.
또한, 상기 고내수성 개질제는 에폭시(메트)아크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여, 상기 화학식 1로 표시되는 2-하이드록시아이소부티르산글리시딜 53 중량부, 에틸렌 비닐 알코올 공중합체 57 중량부, 하기 화학식 2-2로 표시되는 에스테르-스티렌 설포네이트 공중합체 19 중량부, 로진 에스테르 17 중량부, 폴리에틸렌 글리콜 8 중량부, 폴리피로멜리트이미드 4 중량부, 잔토리졸 3 중량부, 실리콘계 소포제 0.5 중량부 및 폴리카본산계 감수제 0.5 중량부를 혼합하여 사용하였다. 이때, 상기 로진 에스테르는 테르펜 수지 및 로진 변성 페놀 수지를 1: 1 중량비율로 혼합한 것을 사용하였다.
[화학식 2-2]
Figure 112021030604213-pat00007
(상기 화학식 2-2에서, R1 및 R2는 각각 탄소수 12의 알킬렌이고; m은 193이고, n은 386이다.(m: n= 0.5: 1))
또한, 상기 잔골재는 상기 실시예 2에서 사용한 것과 동일한 것을 사용하였다.
본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 비교예를 제시한다. 후술하는 비교예 1은 실시예들의 특성과 단순히 비교하기 위하여 제시하는 것으로 본 발명의 선행기술이 아님을 밝혀둔다.
<비교예 1>
분말도가 7,430 cm2/g인 미립도 포틀랜드 시멘트 51 중량% 및 잔골재 43중량%(실리카질 규사(평균입경: 1.8 mm))를 진공형 강제식 믹서에서 프리믹싱한 후, 에폭시(메트)아크릴레이트 수지 2 중량%, 에틸렌 비닐 알코올 공중합체 1 중량% 및 물 3 중량%를 더욱 첨가하여 강제식 믹서로 3분 동안 믹싱하여 비교용 모르타르 조성물을 제조하였다.
<시험예 >
아래의 실험들은 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.
실험 1 (강도 측정)
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물과 비교예 1에서 제조된 비교용 모르타르 조성물에 대하여, KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에 의한 압축, 휨 및 부착강도 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
강도
(MPa)		 휨 10.2 11.4 12.3 8.1
압축 52.9 55.1 57.3 42.3
접착 표준조건 1.6 1.7 2.1 0.7
온냉반복후 1.1 1.3 1.7 0.5
상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물의 휨, 압축 및 부착강도는 비교예 1에 따라 제조된 비교용 모르타르 조성물에 비하여 월등히 높은 것을 확인할 수 있었다.
실험 2 (길이변화율 측정)
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물과 비교예 1에서 제조된 비교용 모르타르 조성물에 대하여, KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에 의한 길이변화율을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
길이변화율(%) 0.02 0.01 0.01 0.06
상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 비교용 모르타르 조성물에 비하여 길이변화율이 감소되어 수축 저감 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
실험 3 (투수량 측정)
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물과 비교예 1에서 제조된 비교용 모르타르 조성물에 대하여, KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에 규정한 방법에 따라 투수량을 측정하였고, 그 결과를 아래의 표 3에 나타내었다. 투수량이 높으면 불순물이나 물이 콘크리트의 내부로 침투하게 되면 콘크리트의 내부에 기공률이 증가하게 되어 구조물의 파손을 초래하는 문제가 발생한다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
투수량(g) 0.3 0.2 0.05 2.9
상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물은 비교예 1에 따라 제조된 비교용 모르타르 조성물에 비하여 투수량이 낮은 것을 확인할 수 있었다.
실험 4 (염화물 이온침투 저항성 측정)
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물과 비교예 1에서 제조된 비교용 모르타르 조성물에 대하여, KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에 의한 염화물 이온 침투 저항성시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
염화물 이온 침투 저항성
(coulombs)		 521 513 473 956
상기 표 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 비교용 모르타르 조성물에 비하여 염화물 이온 침투 저항성이 적게 나타나 염해에 대한 저항성이 높은 것을 확인할 수 있었다.
실험 5 (중성화 저항성 측정)
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물과 비교예 1에서 제조된 비교용 모르타르 조성물에 대하여, KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에 의한 중성화 저항성 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
중성화 저항성 (mm) 0.3 0.2 0.15 1.4
상기 표 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 비교용 모르타르 조성물에 비하여 중성화 침투 깊이가 적게 나타나 중성화에 대한 저항성이 높은 것을 확인할 수 있었다.
실험 6 (내약품성 측정)
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물과 비교예 1에서 제조된 비교용 모르타르 조성물에 대하여, 일본 공업 규격 원안 [콘크리트의 용액침적에 의한 내약품성 시험 방법]에 준한 2% 염산, 5% 황산 및 45% 수산화 나트륨의 수용액을 시험 용액으로 28일 공시체를 침적하여 내약품성 시험의 측정결과를 아래의 표 6에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
중량변화율
(%)		 염산 0.2 -0.15 0.05 -1.5
황산 0.15 0.1 0.03 1.0
수산화나트륨 0.4 0.2 0.1 0.7
상기 표 6에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 비교용 모르타르 조성물에 비하여 내약품성에 대한 중량변화율이 적게 나타나 내약품성에 대한 저항성이 높은 것을 확인할 수 있었다.
실험 7 (동결융해 저항성 측정)
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물과 비교예 1에서 제조된 비교용 모르타르 조성물에 대하여, KS F 2456에 규정한 방법에 따라 동결융해저항성 시험의 측정 결과를 아래의 표 7에 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. 하기 표 7은 동결융해 저항성 시험에 따른 각각의 실시예들 및 비교예들의 내구성 지수를 표시한 것이다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
내구성 지수 89 91 94 72
상기 표 7에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 비교용 모르타르 조성물에 비하여 내구성 지수가 월등히 높으므로, 내구성이 향상된 것을 확인할 수 있었다.
실험 8 (내알칼리성 측정)
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물과 비교예 1에서 제조된 비교용 모르타르 조성물의 내알칼리성 시험을 KS F 4042 (콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에 준하여 포화 수산화 칼슘 용액(50±2)℃에서 28일 동안 담근 후 상온으로 냉각시켜 압축강도를 측정한 측정결과를 아래의 표 8에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
압축강도
(MPa)		 49.8 52.4 55.3 24.3
상기 표 8에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 비교용 모르타르 조성물에 비하여 압축강도가 높게 나타나 내알칼리성에 대한 저항성이 높은 것을 확인할 수 있었다.
실험 9 (습기 투과 저항성 측정)
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물과 비교예 1에서 제조된 비교용 모르타르 조성물에 대하여, KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에 의한 습기투과 저항성 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 9에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
습기 투과 저항성 (m) 0.5 0.3 0.05 2.6
상기 표 9에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 비교용 모르타르 조성물에 비하여 중성화 침투 깊이가 적게 나타나 중성화에 대한 저항성이 높은 것을 확인할 수 있었다.
실험 10 (물흡수 계수 및 탈취성 측정)
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물과 비교예 1에서 제조된 비교용 모르타르 조성물에 대하여, KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에 의한 물흡수계수 시험을 수행하였고, KFIA-FI-1004에 의하여 암모니아 가스검지관에 따른 탈취성 시험을 수행하여 그 결과를 하기 표 10에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
물흡수계수 (kg/m2ㆍh0.5) 0.05 0.02 0.01 0.56
탈취성 (탈취율, %) 89 92 95 72
상기 표 10에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 비교용 모르타르 조성물에 비하여 물흡수계수가 적게 나타나 내수성이 우수한 것을 확인할 수 있었고, 또한, 탈취성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
실험 11(먹는 물 수질 공정시험 및 대기오염물질 방출량 시험)
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물과 비교예 1에서 제조된 비교용 모르타르 조성물에 대하여, 국립환경과학원고시 제2018-66호에 의한 먹는 물 수질 공정시험 및 실내공기질공정시험기준 환경부고시 제2018-64호(소형챔버법)에 의한 대기오염물질 방출량 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 11에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
총대장균군(-/100mL) 불검출 불검출 불검출 불검출
대장균(-/100mL) 불검출 불검출 불검출 불검출
중온일반세균(CFU/mL) 불검출 불검출 불검출 불검출
여시니아(-/2L) 불검출 불검출 불검출 불검출
톨루엔 방출량(mg/m2ㆍh) 불검출 불검출 불검출 불검출
포름알데히드 방출량
(mg/m2ㆍh)		 불검출 불검출 불검출 불검출
상기 표 11에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물 및 비교예 1에 따라 제조된 비교용 모르타르 조성물은 물과 접촉시 대장균, 일반세균 및 여시니아와 같은 식중독균이 검출되지 않은 것을 확인할 수 있었다. 또한, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물 및 비교예 1에 따라 제조된 비교용 모르타르 조성물은 톨루엔 및 포름알데히드와 같은 대기오염물질이 검출되지 않은 것을 확인할 수 있었다.
실험 12(항균 시험)
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물과 비교예 1에서 제조된 비교용 모르타르 조성물에 대하여, 사용균주 Escherichia coli ATCC 8739, Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027 및 Salmonella typhimurium NCTC 12023에 의해 얻어진 항균시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 12에 나타내었다.
구분(CFU/film) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
Escherichia coli
ATCC 8739		 초기농도 2.2×105 2.2×105 2.2×105 2.2×105
48시간 후 농도
(감소율, %)		 ＜25
(＞99.9%)		 ＜25
(＞99.9%)		 ＜25
(＞99.9%)		 1.9×105
(13.6%)
Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027 초기농도 2.0×105 2.0×105 2.0×105 2.0×105
48시간 후 농도
(감소율, %)		 ＜25
(＞99.9%)		 ＜25
(＞99.9%)		 ＜25
(＞99.9%)		 8.6×104
(57.0%)
Salmonella typhimurium NCTC 12023 초기농도 2.2×105 2.2×105 2.2×105 2.2×105
48시간 후 농도
(감소율, %)		 ＜25
(＞99.9%)		 ＜25
(＞99.9%)		 ＜25
(＞99.9%)		 7.5×104
(65.9%)
상기 표 12에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 비교용 모르타르 조성물에 비하여 세균이 감소율이 월등이 높았는 바, 항균효과가 우수한 것을 확인할 수 있었다.
실험 13(불연 시험)
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물과 비교예 1에서 제조된 비교용 모르타르 조성물에 대하여, 국토교통부 고시 2020-263호(건축물 마감재료의 난연성능 및 화재 확산 방지구조 기준)에 의한 대기오염물질 불연 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 13에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
질량감소율(%) 9.6 9.2 8.5 20.6
최고온도 및
최종 평형온도의 차(K)		 1.2 0.9 0.5 4.3
가스유해성시험(분:초) 15:16 15:52 16:21 10:15
상기 표 13에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 비교용 모르타르 조성물에 비하여, 질량감소율(%), 최고온도 및 최종 평형온도의 차(K)가 적었고, 생쥐의 평균행동 정지시간이 연장된 것으 확인할 수 있었다. 이로써, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 비교용 모르타르 조성물에 비하여, 우수한 불연성능을 갖는 것을 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. 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물로서, 수분경화성 결합재 10 내지 80 중량%, 잔골재 10 내지 80 중량%, 고내수성 개질제 0.01 내지 20 중량% 및 물 0.1 내지 30 중량%를 포함하며;
    상기 수분경화성 결합재는 분말도가 3,500 내지 9,000 cm2/g인 미립도 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 칼슘 플로라이트 제련부산물 40 내지 70 중량부, 술폰화된 카본블랙 10 내지 30 중량부, 마그네슘설포알루미네이트 5 내지 15 중량부, 제올라이트 1 내지 10 중량부, 아초산 칼슘 0.1 내지 5 중량부 및 과붕산소다 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것이고;
    상기 고내수성 개질제는 에폭시(메트)아크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 1로 표시되는 2-하이드록시아이소부티르산글리시딜 40 내지 70 중량부, 에틸렌 비닐 알코올 공중합체 40 내지 70 중량부, 하기 화학식 2로 표시되는 에스테르-스티렌 설포네이트 공중합체 10 내지 30 중량부, 로진 에스테르 10 내지 30 중량부, 폴리에틸렌 글리콜 5 내지 15 중량부, 폴리피로멜리트이미드 0.1 내지 5 중량부 및 잔토리졸 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것이고;
    상기 술폰화된 카본블랙은
    평균입경이 0.5 내지 20 μm인 카본블랙 및 클로로황산을 1: 7 내지 15 중량비율로 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계; 상기 슬러리의 온도를 60 내지 80 ℃로 상승시킨 후 온도를 유지하면서 3 내지 7 시간 동안 교반 및 반응시키는 단계; 및 상기 슬러리를 -10 내지 0 ℃ 온도로 급속 냉각하여 결정을 석출시키고, 상기 석출된 결정을 여과, 세척 및 건조시켜 표면이 술폰화된 카본블랙을 제조하는 단계를 포함하는 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112021030604213-pat00008

    [화학식 2]
    Figure 112021030604213-pat00009

    (상기 화학식 2에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 22 의 직쇄상 또는 분지형의 포화 또는 불포화 알킬기이고; m 및 n은 각각의 반복 단위의 수로, m은 10 내지 200의 정수이고, n은 50 내지 2500의 정수이다.)
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 2로 표시되는 에스테르-스티렌 설포네이트 공중합체는 에스테르 반복단위와 스티렌-설포네이트 반복단위의 몰비(m: n)가 0.3 내지 0.8: 1인 것을 특징으로 하는 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제올라이트는 루페올에 숙성된 것이고;
    상기 루페올에 숙성된 제올라이트는 루핀 종자 또는 루핀 종자의 꼬투리를 건조한 후 분쇄하여 루핀 종자 분말 또는 루핀 종자의 꼬투리 분말을 얻는 단계;
    루핀 종자 분말 또는 루핀 종자의 꼬투리 분말에 추출용매로서 95% 이상 에탄올을 1 : 3 내지 10의 중량비로 가하여 35 내지 80 ℃로 가열하여 루페올을 추출하는 단계;
    상기 추출된 루페올을 제올라이트와 혼합하여 슬러리로 제조한 후, 1 내지 30 일 동안 숙성시켜 루페올에 숙성된 제올라이트 슬러리를 제조하는 단계; 및
    상기 루페올에 숙성된 제올라이트 슬러리를 연마한 후, 건조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물.
  5. 제1항, 제3항 및 제4항 중에서 선택되는 어느 한항에 따른 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법으로서,
    콘크리트 구조물의 불순물, 레이턴스 또는 열화된 부위를 제거하는 단계와,
    제거된 부위에 프라이머 또는 블루밍 처리하는 단계와,
    상기 프라이머 또는 블루밍 처리된 상부에 상기 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물을 뿜칠 장비를 이용하여 단면을 복구하는 단계와,
    단면이 복구된 결과물이 완전 경화되기 전에 표면 마무리하고 양생하는 단계, 및
    표면 마감제를 도포하여 표면을 보호하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수공법.
KR1020200132369A 2020-10-14 2020-10-14 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법 KR102248408B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200132369A KR102248408B1 (ko) 2020-10-14 2020-10-14 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200132369A KR102248408B1 (ko) 2020-10-14 2020-10-14 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102248408B1 true KR102248408B1 (ko) 2021-05-06

Family

ID=75916087

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200132369A KR102248408B1 (ko) 2020-10-14 2020-10-14 고습윤 환경에서 시공성이 우수한 고내수성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102248408B1 (ko)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110082442A (ko) * 2010-01-11 2011-07-19 이동희 초경량 시멘트 단열재의 제조방법
KR101609697B1 (ko) 2015-08-13 2016-04-06 주식회사 모던비앤씨 수중불분리용 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법
KR101724062B1 (ko) * 2016-08-23 2017-04-06 주식회사 정호 손상된 콘크리트 구조물의 심층 미세 균열 억제 및 콘크리트 구조물 보수보강용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수보강 공법
KR101832164B1 (ko) * 2017-09-06 2018-02-27 리플래시기술 주식회사 구조물 보수·보강용 자기 치유성 친환경 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 구조물의 보수·보강 방법
KR101927403B1 (ko) 2018-07-04 2018-12-10 거야건설 주식회사 수중 불분리형 고강도 콘크리트 보수용 모르타르
KR101958226B1 (ko) * 2018-10-08 2019-03-14 조희승 친환경 속경성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 인공 조형물의 제조방법
KR102124771B1 (ko) 2019-12-13 2020-06-22 김봉기 습윤 상태나 수중에서 콘크리트 구조물의 표면 보호를 위한 시공이 용이한 고기능성 친환경 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강 공법

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110082442A (ko) * 2010-01-11 2011-07-19 이동희 초경량 시멘트 단열재의 제조방법
KR101609697B1 (ko) 2015-08-13 2016-04-06 주식회사 모던비앤씨 수중불분리용 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법
KR101724062B1 (ko) * 2016-08-23 2017-04-06 주식회사 정호 손상된 콘크리트 구조물의 심층 미세 균열 억제 및 콘크리트 구조물 보수보강용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수보강 공법
KR101832164B1 (ko) * 2017-09-06 2018-02-27 리플래시기술 주식회사 구조물 보수·보강용 자기 치유성 친환경 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 구조물의 보수·보강 방법
KR101927403B1 (ko) 2018-07-04 2018-12-10 거야건설 주식회사 수중 불분리형 고강도 콘크리트 보수용 모르타르
KR101958226B1 (ko) * 2018-10-08 2019-03-14 조희승 친환경 속경성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 인공 조형물의 제조방법
KR102124771B1 (ko) 2019-12-13 2020-06-22 김봉기 습윤 상태나 수중에서 콘크리트 구조물의 표면 보호를 위한 시공이 용이한 고기능성 친환경 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강 공법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101801616B1 (ko) 콘크리트 구조물 단면복구용 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수방법
KR101911316B1 (ko) 콘크리트 구조물 보수·보강용 환경친화형 칼라 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수방법
KR101720037B1 (ko) 수중불분리 무수축 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법
KR101710300B1 (ko) 동결융해, 염해저항성 및 균열저항성을 향상시킨 초속경 라텍스 개질 콘크리트를 이용한 교면 보수 및 포장 공법
KR101832164B1 (ko) 구조물 보수·보강용 자기 치유성 친환경 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 구조물의 보수·보강 방법
KR101609697B1 (ko) 수중불분리용 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법
KR101498502B1 (ko) 폴리머 혼입 조강성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 유지보수공법
KR101825152B1 (ko) 내식성이 우수하고 기능성을 가지는 콘크리트 구조물 보수용 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 단면 보수 공법
KR101911313B1 (ko) 콘크리트 구조물 바닥 보수·보강용 수중 불분리 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법
KR101831709B1 (ko) 콘크리트 구조물 보수용 경량 모르타르 보수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수방법
KR101446245B1 (ko) 내구성이 우수한 콘크리트 구조물 보수용 칼라 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수방법
KR101921929B1 (ko) 콘크리트 구조물 보수용 기능성 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 방법
KR101789517B1 (ko) 구조물 표면 보호용 기능성 마감재 조성물 및 이를 이용한 구조물 표면 보호 방법
KR102124771B1 (ko) 습윤 상태나 수중에서 콘크리트 구조물의 표면 보호를 위한 시공이 용이한 고기능성 친환경 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강 공법
KR101654182B1 (ko) 콘크리트 구조물 단면 보수용 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수공법
KR101873782B1 (ko) 내구성능이 개선된 콘크리트 구조물 보수용 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 유지 보수 방법
KR101936062B1 (ko) 콘크리트 구조물 보수·보강용 기능성 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 방법
KR101807104B1 (ko) 다기능 친환경 표면 마감 코팅제 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 표면 마감 코팅 방법
KR101900248B1 (ko) 내환경성 개질 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수방법
KR101663690B1 (ko) 도로 측구 및 소파 보수 보강용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 보수 보강 시공 방법
KR101363857B1 (ko) 조강형 혼합 시멘트 결합재를 이용한 교면 포장용 조강형 혼합 시멘트 콘크리트 조성물과 이를 이용한 교면 포장 공법
KR101914474B1 (ko) 조기 강도 발현형 긴급 보수용 상온 속경성 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 방법
KR101405295B1 (ko) 해조류를 이용한 친환경 교량포장용 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 시공방법
KR101621199B1 (ko) 도로 측구 콘크리트 및 도로 소파부 보수 보강용 초속경 모르타르 조성물, 및 이를 이용한 도로 측구 콘크리트 및 도로 소파부 보수 보강 시공 방법
KR102021817B1 (ko) 콘크리트 구조물의 유지 보수 방법

Legal Events

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