KR102255657B1 - 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강 공법 - Google Patents

탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물로서, 결합재 10 내지 80 중량%, 잔골재 10 내지 80 중량%, 성능개선제 0.01 내지 20 중량% 및 물 0.1 내지 30 중량%를 포함하며;
상기 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 칼슘 플로라이트 제련부산물 90 내지 110 중량부, 곤교린 60 내지 80 중량부, 칼슘설포 알루미네이트 60 내지 80 중량부, 이황화 몰리브덴 와이어 30 내지 50 중량부, 루페올 숙성 벤토나이트 30 내지 50 중량부, 숯 미분 10 내지 30 중량부 및 질화갈륨(GaN) 분말 10 내지 30 중량부를 포함하고;
상기 성능개선제는 폴리비닐아세탈-폴리에스테르 공중합체 100 중량부에 대하여, 아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 그라프트 공중합체 90 내지 110 중량부, 하기 화학식 1로 표시되는 티란 화합물 60 내지 80 중량부, 글리시딜메타크릴레이트 30 내지 50 중량부, 스티렌-p-메톡시스티렌 30 내지 50 중량부, 스테아로일 이눌린 10 내지 30 중량부, 클로르헥시딘 10 내지 30 중량부, 잔토리졸 10 내지 30 중량부 및 토코페릴아세테이트 10 내지 30 중량부를 포함하는 것을 사용하여;
콘크리트 구조물의 손상된 균열발생부위를 치유할 수 있고, 균열발생을 억제하여 보수 후에도 하자를 최소화하며, 화학적 침식으로 인한 콘크리트 구조물의 부식을 방지할 수 있고, 콘크리트 구조물에 흐르는 물의 탈취 및 부패를 억제할 수 있는 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강 공법에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure 112021028247853-pat00007

(m 은 0 내지 4 의 정수, n 은 0 내지 2의 정수를 나타낸다.)

Description

탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강 공법{ECO-FRIENDLY MORTAR COMPOSITION HAVING EXCELLENT ANTIBACTERIAL AND DEODORIZING FUNCTION FOR SELF-HEALING REPAIRING OF CONCRETE STRUCTURE AND REPAIRING AND REINFORCING METHOD OF CONCRETE STRUCTURE USING THE SAME}
본 발명은 콘크리트 구조물의 손상된 균열발생부위를 치유할 수 있고, 균열발생을 억제하여 보수 후에도 하자를 최소화하며, 화학적 침식으로 인한 콘크리트 구조물의 부식을 방지할 수 있고, 콘크리트 구조물에 흐르는 물의 탈취 및 부패를 억제할 수 있는 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강 공법에 관한 것이다.
일반적으로, 콘크리트의 균열은 염해, 열화와 같은 외적 환경 원인, 설계하중, 소성수축 또는 건조수축과 같은 재료 특성, 배합조건, 시공적인 요인 등의 여러 가지 요인에 의하여 많이 발생한다. 이와 같은 여러 가지 요인에 의해 콘크리트 구조물에 균열이 발생하게 되면 물이 콘크리트의 균열을 통해 침입하기 쉬워지고, 내부 철근 부식 혹은 누수 등이 발생해 콘크리트 구조물의 내구성이 현저히 떨어지고, 미관이 악화될 뿐만 아니라, 심한경우에는 콘크리트 구조물 자체의 하중을 견디지 못하고 붕괴될 수도 있다.
균열이 발생된 콘크리트 구조물에 대하여는 내구성의 회복 또는 추가적인 내구성 저하를 막기 위해 그리고 구조물의 안정성 및 미관성 등을 고려하여 보수용 모르타르 등을 이용하여 보수하게 된다.
그러나 우수 및 하수 관련 구조물, 하수종말처리장 구조물, 수중콘크리트 구조물, 해양 콘크리트 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 등과 같이 화학적 부식에 노출된 구조물에 사용된 보수용 모르타르는 보수 후에도 빈번한 2차 하자 발생으로 문제가 되고 있는 실정이다. 이 경우, 재보수를 위한 재보수 공사는 그 시공이 1차 보수와 비교하여 더욱 복잡하고, 시공비가 증가하며, 치핑, 그라인딩 등의 공정으로 이물질이 추가적으로 발생하기 때문에 품질 관리에 어려움이 있는 문제점이 발생하였다.
따라서 보수 후 2차 하자를 최소화하기 위해서는 보수용 모르타르의 내구성이 우수하여야 하며, 특히 보수용 모르타르의 균열을 최소화하고 균열 발생을 억제할 수 있는 기능을 가진 자기치유 보수용 모르타르의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
일반적인 환경에서 화학적 부식 문제가 발생하는 것은 확률적으로 매우 적지만, 상기한 바와 같이 환경적으로 화학적 부식에 노출된 콘크리트 구조물에서는 생활하수 등에 포함된 유기물이 세균에 의한 반응으로 황산이온을 생성함으로써 콘크리트를 침식시키거나, 온천지대 또는 산성비 등에 의한 산성 물질이 콘크리트를 침식시키거나, 하수종말처리에 관련된 철근 콘크리트 구조물의 아황산염에 의해 콘크리트 구조물이 부식되는 등 화학적 부식 문제가 빈번하게 발생하고 있다. 또한, 이러한 콘크리트 구조물은 물이나 습기가 많은 환경으로 인하여 구조물이 중성화되어 보강재로 쓰인 철근, 철사, 강선 등의 금속류가 부식되고, 밀폐 공간의 내부 습기로 인하여 콘크리트의 중성화가 촉진되어 구조물의 사용 연한이 짧아지는 등의 문제점이 있었다.
특히, 대도시의 가정하수, 산업폐수는 오수관 및 하수관을 약 1 내지 5㎞ 지나 최종 목적지인 하수종말처리장까지 흘러가고, 우수(雨水)의 경우 별다른 하수처리 없이 하수관로를 통과한 후 바로 하천으로 방류된다. 상기한 우수 및 오·폐수는 오수관, 하수관 등의 콘크리트 구조물들을 통과하면서 혐기성 발효를 하고, 부패된다. 이로 인하여 BOD, COD, DO의 수치가 높아지고, 암모니아, CO2, SO2 등 각종 유해가스가 발생하여 심한 악취를 발생하고, 관로 내에 해충, 바퀴벌레, 구더기, 모기, 파리, 개미 등 벌레유충 또는 각종 균이 심하게 발생하여 질병 발생의 원인이 된다. 결과적으로 최종 목적지에 도달되는 수질은 더욱 악화되어 정화비용이 증가되고, 자연하천 수질 오염의 원인이 되는 문제점이 있는 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-1255115호 대한민국 등록특허 제10-1446239호 대한민국 등록특허 제10-1965886호 대한민국 등록특허 제10-2003506호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 구현 예는 콘크리트 구조물의 손상된 균열발생부위를 치유할 수 있고, 균열발생을 억제하여 보수 후에도 하자를 최소화하며, 화학적 침식으로 인한 콘크리트 구조물의 부식을 방지할 수 있고, 콘크리트 구조물에 흐르는 물의 탈취 및 부패를 억제할 수 있는 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 구현 예는 상기 본 발명의 일 구현 예에 따른 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강 공법을 제공하는데 그 목적이 있다.
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 구현 예는 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물로서, 결합재 10 내지 80 중량%, 잔골재 10 내지 80 중량%, 성능개선제 0.01 내지 20 중량% 및 물 0.1 내지 30 중량%를 포함하며;
상기 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 칼슘 플로라이트 제련부산물 90 내지 110 중량부, 곤교린 60 내지 80 중량부, 칼슘설포 알루미네이트 60 내지 80 중량부, 이황화 몰리브덴 와이어 30 내지 50 중량부, 루페올 숙성 벤토나이트 30 내지 50 중량부, 숯 미분 10 내지 30 중량부 및 질화갈륨(GaN) 분말 10 내지 30 중량부를 포함하고;
상기 성능개선제는 폴리비닐아세탈-폴리에스테르 공중합체 100 중량부에 대하여, 아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 그라프트 공중합체 90 내지 110 중량부, 하기 화학식 1로 표시되는 티란 화합물 60 내지 80 중량부, 글리시딜메타크릴레이트 30 내지 50 중량부, 스티렌-p-메톡시스티렌 30 내지 50 중량부, 스테아로일 이눌린 10 내지 30 중량부, 클로르헥시딘 10 내지 30 중량부, 잔토리졸 10 내지 30 중량부 및 토코페릴아세테이트 10 내지 30 중량부를 포함하는 것인 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112021028247853-pat00001
(m 은 0 내지 4 의 정수, n 은 0 내지 2의 정수를 나타낸다.)
상기 루페올 숙성 벤토나이트는 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 루페올 및 벤토나이트를 혼합하여 슬러리로 제조한 후, 1 내지 30 일 동안 숙성시켜 루페올 숙성 벤토나이트 슬러리를 제조하는 단계; 및 상기 루페올 숙성 벤토나이트 슬러리를 연마한 후, 건조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것을 사용할 수 있다.
상기 이황화 몰리브덴 와이어는 이황화 몰리브덴의 전구체 용액을 70 내지 90 ℃에서 30분 내지 2시간 동안 초음파 처리(sonication) 및 교반(stirring)하여 과포화시킨 후 냉각하여 와이어 형태의 중간물질을 석출하는 단계; 및 상기 중간물질을 열처리하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 형성되는 것을 사용할 수 있다.
상기 이황화 몰리브덴 와이어는 표면을 티오에폭시 화합물, N-β-아미노에틸-γ-아미노프로필 메틸디메톡시 실란화합물, 이소티오시안산 알릴 및 디메틸실록산 유체를 포함하는 코팅 조성물로 코팅 처리한 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현 예는 상기 기재된 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강 공법으로서,
콘크리트 구조물의 불순물, 레이턴스 또는 열화된 부위를 제거하는 단계와, 제거된 부위에 프라이머 또는 블루밍 처리하는 단계와, 상기 프라이머 또는 블루밍 처리된 상부에 상기 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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 보수ㆍ보강 공법을 제공한다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강 공법에 따르면, 균열을 통하여 침투한 수분과 반응하여 신속하고 빠르게 콘크리트 구조물의 손상된 균열발생부위를 치유할 수 있고, 사람이 접근하기 어려운 부분도 균열을 보수할 수 있어 유지관리가 용이한 효과가 있다. 뿐만 아니라, 균열발생을 억제하여 보수 후에도 하자를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 강도 및 내구성, 특히 탈취, 항균성능, 불연, 내산 및 내염해성이 우수하여; 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 등 화학적 침식으로 인한 콘크리트 구조물의 부식을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 콘크리트 구조물에 흐르는 물의 탈취 및 부패를 억제할 수 있어, 하천의 오염방지 및 하수종말처리장의 수처리 능력 향상을 도모할 수 있으며, 콘크리트 구조물의 유지관리 비용을 현저히 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 우수한 압축강도, 휨강도 및 부착강도를 구비하고 있어, 화학적 침식으로 인한 콘크리트 구조물뿐만 아니라, 보통의 콘크리트 구조물에도 용이하게 적용할 수 있으며, 뿜칠 시공 등 기계화 시공이 가능하여 작업능률 향상 및 시공 시 재료 손실을 최소화할 수 있어 경제성을 구비하는 등 많은 효과가 있다.
이하, 본 발명의 구현 예를 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 구현 예는 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물로서, 결합재 10 내지 80 중량%, 잔골재 10 내지 80 중량%, 성능개선제 0.01 내지 20 중량% 및 물 0.1 내지 30 중량%를 포함하며;
상기 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 칼슘 플로라이트 제련부산물 90 내지 110 중량부, 곤교린 60 내지 80 중량부, 칼슘설포 알루미네이트 60 내지 80 중량부, 이황화 몰리브덴 와이어 30 내지 50 중량부, 루페올 숙성 벤토나이트 30 내지 50 중량부, 숯 미분 10 내지 30 중량부 및 질화갈륨(GaN) 분말 10 내지 30 중량부를 포함하고;
상기 성능개선제는 폴리비닐아세탈-폴리에스테르 공중합체 100 중량부에 대하여, 아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 그라프트 공중합체 90 내지 110 중량부, 하기 화학식 1로 표시되는 티란 화합물 60 내지 80 중량부, 글리시딜메타크릴레이트 30 내지 50 중량부, 스티렌-p-메톡시스티렌 30 내지 50 중량부, 스테아로일 이눌린 10 내지 30 중량부, 클로르헥시딘 10 내지 30 중량부, 잔토리졸 10 내지 30 중량부 및 토코페릴아세테이트 10 내지 30 중량부를 포함하는 것인 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112021028247853-pat00002
(m 은 0 내지 4 의 정수, n 은 0 내지 2의 정수를 나타낸다.)
본 발명의 일 구현 예에 따른 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강 공법에 따르면, 균열을 통하여 침투한 수분과 반응하여 신속하고 빠르게 콘크리트 구조물의 손상된 균열발생부위를 치유할 수 있고, 사람이 접근하기 어려운 부분도 균열을 보수할 수 있어 유지관리가 용이한 효과가 있다. 뿐만 아니라, 균열발생을 억제하여 보수 후에도 하자를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 강도 및 내구성, 특히 탈취, 항균성능, 불연, 내산 및 내염해성이 우수하여; 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 등 화학적 침식으로 인한 콘크리트 구조물의 부식을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 콘크리트 구조물에 흐르는 물의 탈취 및 부패를 억제할 수 있어, 하천의 오염방지 및 하수종말처리장의 수처리능력 향상을 도모할 수 있으며, 콘크리트 구조물의 유지관리 비용을 현저히 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 우수한 압축강도, 휨강도 및 부착강도를 구비하고 있어, 화학적 침식으로 인한 콘크리트 구조물 뿐만 아니라, 보통의 콘크리트 구조물에도 용이하게 적용할 수 있으며, 뿜칠 시공 등 기계화 시공이 가능하여 작업능률 향상 및 시공 시 재료 손실을 최소화할 수 있어 경제성을 구비하는 등 많은 효과가 있다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물은 결합재 10 내지 80 중량%, 잔골재 10 내지 80 중량%, 성능개선제 0.01 내지 20 중량% 및 물 0.1 내지 30 중량%를 포함한다.
상기 결합재는 속경화에 따른 강도, 내마모성 및 탈취, 항균성능, 내산 및 내염해성 등의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있는 기능을 한다.
상기 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 칼슘 플로라이트 제련부산물 90 내지 110 중량부, 곤교린 60 내지 80 중량부, 칼슘설포 알루미네이트 60 내지 80 중량부, 이황화 몰리브덴 와이어 30 내지 50 중량부, 루페올 숙성 벤토나이트 30 내지 50 중량부, 숯 미분 10 내지 30 중량부 및 질화갈륨(GaN) 분말 10 내지 30 중량부를 포함하는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 조강 포틀랜드 시멘트는 KS에 규정된 것을 사용하는 것이 바람직하며, 분말도가 4000 내지 9000 cm2/g인 것을 사용하여, 우수한 강도 및 작업성을 제공할 수 있고, 균열발생을 효과적으로 억제할 수 있는 효과가 있다.
상기 칼슘 플로라이트 제련부산물은 칼슘 플로라이트 제련시 생성되는 부산물로서, 자기 치유성능을 개선하고, 우수한 강도, 불연, 내산 및 내염해성 등의 내구성능을 개선하는 기능을 한다. 상기 칼슘 플로라이트 제련부산물은 CaSO4 100중량부 기준으로, CaF2 0.5 내지 5중량부, SO3 50 내지 60중량부, CaO 40 내지 45중량부, 및 물 0.1 내지 1중량부를 포함하는 것을 더욱 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 상기 칼슘 플로라이트 제련부산물의 분말도는 사용자의 선택에 따라 변경 가능하지만, 바람직하게는 3,500 내지 4,500 cm2/g인 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 칼슘 플로라이트 제련부산물은 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 90 내지 110 중량부로 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 곤교린은 굴폐각을 소성하여 얻어진 탄산칼슘을 주성분으로 하는 것으로, 우수한 강도와 흡착력, 탈취, 항균성능, 불연 및 내열성을 개선하는 기능을 한다. 상기 곤교린은 CaCO3 93 내지 96 중량%, MgCO3 0.1 내지 3 중량%, P2O5 0.1 내지 3 중량%, K2O 0.01 내지 0.05 중량% 및 SiO2 0.1 내지 3 중량%를 포함하는 것을 더욱 바람직하게 사용할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 곤교린은 대한민국 남해안 일대에서 생굴패각을 채취하여 세척한 후 생굴패각을 700 내지 900 ℃의 온도에서 1 내지 2시간 동안 소성 및 분쇄하고 수화 및 탄산화 반응시켜 제조한 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 곤교린은 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 60 내지 80 중량부로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 곤교린의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 곤교린의 함량이 너무 많은 경우에는 점도가 너무 높아져 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 칼슘설포 알루미네이트는 초기 반응성 향상을 통한 우수한 초기강도 증진과 확보할 수 있는 기능을 한다.
상기 칼슘설포 알루미네이트는 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 60 내지 80 중량부로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 칼슘설포 알루미네이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 칼슘설포 알루미네이트의 함량이 너무 많은 경우에는 경화속도가 지나치게 빨라져 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 이황화 몰리브덴 와이어는 우수한 강도, 균열저감효과, 내마모성, 불연 등의 내구성능을 개선하는 기능을 한다. 특히 후술하는 루페올 숙성 벤토나이트와 혼합하여 재료분리현상을 효과적으로 방지하고, 자기 치유성능을 매우 개선하는 기능을 한다. 이러한 상기 이황화 몰리브덴 와이어는 평균길이가 5 내지 15 nm인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 이황화 몰리브덴 와이어는 이황화 몰리브덴의 전구체 용액을 70 내지 90 ℃에서 30분 내지 2시간 동안 초음파 처리(sonication) 및 교반(stirring)하여 과포화시킨 후 냉각하여 와이어 형태의 중간 물질을 석출하는 단계; 및 상기 중간 물질을 열처리하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 형성되는 것을 사용할 수 있다.
이때, 상기 이황화 몰리브덴의 전구체 용액은 양이온으로서 (NH4)+, (PPh2)+, (NEt4)+을 포함하는 이황화 몰리브덴의 전구체를 극성 또는 무극성 용매와 혼합한 용액일 수 있다. 비제한적인 예시로서 상기 이황화 몰리브덴의 전구체로는 (NH4)2MoS4을 사용할 수 있다. 이 경우 (NH4)2MoS4 전구체 0.2 g에 3차 극성 또는 무극성 용매 50 ml를 혼합할 수 있다.
또한, 상기 중간물질을 열처리하는 단계는 Ar, H2, H2S를 각각 100, 7, 5 sccm로 주입하면서, 400 내지 700 ℃에서 1차 열처리를 수행한 후; Ar, H2S를 각각 100, 8 sccm로 주입하면서, 1000 내지 1500 ℃에서 2차 열처리를 수행하는 것일 수 있다.
한편, 상기 이황화 몰리브덴 와이어는 표면을 티오에폭시 화합물, N-β-아미노에틸-γ-아미노프로필 메틸디메톡시 실란화합물, 이소티오시안산 알릴 및 디메틸실록산 유체를 포함하는 코팅 조성물로 코팅 처리한 것을 사용함으로써, 상기한 기능을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 보다 구체적으로 상기 코팅 조성물은 티오에폭시 화합물 100 중량부에 대하여, N-β-아미노에틸-γ-아미노프로필 메틸디메톡시 실란화합물 50 내지 70 중량부, 이소티오시안산 알릴 20 내지 30 중량부 및 디메틸실록산 유체 20 내지 30 중량부를 포함하는 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
이때, 상기 티오에폭시 화합물은 성분들 간의 균질한 혼합 및 블리딩(Bleeding)을 효과적으로 억제하여, 치밀하고 우수한 강도를 구현할 수 있는 기능을 한다. 상기 티오에폭시 화합물는 1,3 및 1,4-비스(β-에피티오프로필티오)시클로헥산, 1,3 및 1,4-비스(β-에피티오프로필티오메틸)시클로헥산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 상기 디메틸실록산 유체는 트리메틸실록시 말단화된 폴리디메틸실록산 유체로서, 다우 코닝 200 플로이드(fluid) (1000cS)(제조원; Dow Corning Corporation)를 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 이황화 몰리브덴 와이어는 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 30 내지 50 중량부로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 이황화 몰리브덴 와이어의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 이황화 몰리브덴 와이어의 함량이 너무 많은 경우에는 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 루페올 숙성 벤토나이트는 자기 치유성능을 개선하고, 우수한 강도 및 흡착력, 탈취, 항균성능, 불연 및 내열성을 개선하는 기능을 한다.
보다 구체적으로 상기 루페올 숙성 벤토나이트는 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% 이상의 에탄올을 1 : 3 내지 10의 중량비로 가하여 35 내지 80 ℃로 가열하여 루페올을 추출하는 단계; 상기 추출된 루페올 및 벤토나이트를 혼합하여 슬러리로 제조한 후, 1 내지 30 일 동안 숙성시켜 루페올 숙성 벤토나이트 슬러리를 제조하는 단계; 및 상기 루페올 숙성 벤토나이트 슬러리를 연마한 후, 건조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것을 사용할 수 있다.
상기 루페올 숙성 벤토나이트는 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 30 내지 50 중량부로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 루페올 숙성 벤토나이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 루페올 숙성 벤토나이트의 함량이 너무 많은 경우에는 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 숯 미분은 상기 루페올 숙성 벤토나이트와 함께 자기 치유성능을 개선하고, 우수한 강도 및 흡착력, 탈취, 항균성능을 개선하는 기능을 한다. 상기 숯 미분은 평균입경이 0.1 내지 300 μm인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 숯 미분은 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 숯 미분의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 숯 미분의 함량이 너무 많은 경우에는 점도가 너무 높아져 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 질화갈륨(GaN) 분말은 우수한 강도, 균열저감효과, 내마모성, 불연, 내산 및 내염해성 등의 내구성능을 개선하는 기능을 한다. 상기 질화갈륨(GaN) 분말은 평균입경이 1 내지 50 μm인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 질화갈륨(GaN) 분말은 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 질화갈륨(GaN) 분말의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 질화갈륨(GaN) 분말의 함량이 너무 많은 경우에는 점도가 너무 높아져 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
한편, 상기 성능개선제는 부착력, 유동성, 응집력 및 재료분리 방지성을 개선하고, 강도 및 탈취, 항균성능, 내산 및 내염해성 등의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있는 기능을 한다. 또한, 뿜칠 시공 등 기계화 시공이 가능하게 함으로써, 작업능률 향상 및 시공 시 재료 손실을 최소화할 수 있어 경제성을 구비하도록 하는 기능을 한다.
상기 성능개선제는 폴리비닐아세탈-폴리에스테르 공중합체 100 중량부에 대하여, 아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 그라프트 공중합체 90 내지 110 중량부, 상기 화학식 1로 표시되는 티란 화합물 60 내지 80 중량부, 글리시딜메타크릴레이트 30 내지 50 중량부, 스티렌-p-메톡시스티렌 30 내지 50 중량부, 스테아로일 이눌린 10 내지 30 중량부, 클로르헥시딘 10 내지 30 중량부, 잔토리졸 10 내지 30 중량부 및 토코페릴아세테이트 10 내지 30 중량부를 포함하는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 폴리비닐아세탈-폴리에스테르 공중합체는 강도, 내수성, 내알칼리성, 내후성 및 내구성을 향상시키는 기능을 한다. 특히, 건조수축을 저감하여 수축균열을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 폴리비닐아세탈-폴리에스테르 공중합체의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 폴리비닐아세탈-폴리에스테르 공중합체의 함량이 너무 많은 경우에는 작업성 및 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 그라프트 공중합체는 강도, 내충격성, 내후성 및 내구성을 향상시키는 기능을 한다. 특히, 상기 폴리비닐아세탈-폴리에스테르 공중합체와 함께 건조수축을 저감하여 수축균열을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 그라프트 공중합체는 상기 폴리비닐아세탈-폴리에스테르 공중합체 100 중량부에 대하여, 90 내지 110 중량부로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 그라프트 공중합체의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 그라프트 공중합체의 함량이 너무 많은 경우에는 작업성 및 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 티란 화합물은 치밀하고 우수한 강도를 구현하여, 우수한 자기 치유성의 효과를 부여하는 기능을 한다.
상기 화학식 1로 표시되는 티란 화합물은 상기 폴리비닐아세탈-폴리에스테르 공중합체 100 중량부에 대하여, 60 내지 80 중량부로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 티란 화합물의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 티란 화합물의 함량이 너무 많은 경우에는 작업성 및 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 글리시딜메타크릴레이트는 강도, 접착력을 개선하고, 내수성, 내산 및 내염해성 등의 내구성을 향상시키는 기능을 한다.
상기 글리시딜메타크릴레이트는 상기 폴리비닐아세탈-폴리에스테르 공중합체 100 중량부에 대하여, 30 내지 50 중량부로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 글리시딜메타크릴레이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 글리시딜메타크릴레이트의 함량이 너무 많은 경우에는 작업성 및 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 스티렌-p-메톡시스티렌은 무기물간 결합을 유도하는 효과와 강도, 내염해성 및 동결융해 저항성 등의 내구성을 향상시키는 기능을 한다.
상기 스티렌-p-메톡시스티렌은 상기 폴리비닐아세탈-폴리에스테르 공중합체 100 중량부에 대하여, 30 내지 50 중량부로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 스티렌-p-메톡시스티렌의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 스티렌-p-메톡시스티렌의 함량이 너무 많은 경우에는 작업성 및 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 스테아로일 이눌린은 방청성, 방수성, 내수성 등의 내구성을 향상시키는 기능을 한다.
상기 스테아로일 이눌린은 상기 폴리비닐아세탈-폴리에스테르 공중합체 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 스테아로일 이눌린의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 성능개선 효과가 미약할 수 있는 문제점이 있고, 상기 스테아로일 이눌린의 함량이 너무 많은 경우에는 재료분리 현상이 발생될 수 있는 문제점이 있다.
상기 클로르헥시딘은 탁월한 항균효과, 내염해성 및 동결융해 저항성 등의 내구성을 향상시키는 기능을 한다.
상기 클로르헥시딘은 상기 폴리비닐아세탈-폴리에스테르 공중합체 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 클로르헥시딘의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 성능개선 효과가 미약할 수 있는 문제점이 있고, 상기 클로르헥시딘의 함량이 너무 많은 경우에는 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 잔토리졸은 탁월한 항균효과, 내염해성 및 동결융해 저항성 등의 내구성을 향상시키는 기능을 한다.
상기 잔토리졸은 상기 폴리비닐아세탈-폴리에스테르 공중합체 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 잔토리졸의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 성능개선 효과가 미약할 수 있는 문제점이 있고, 상기 잔토리졸의 함량이 너무 많은 경우에는 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 토코페릴아세테이트는 탁월한 산화방지 효과, 내산 및 내염해성 등의 내구성을 향상시키는 기능을 한다.
상기 토코페릴아세테이트는 상기 폴리비닐아세탈-폴리에스테르 공중합체 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 토코페릴아세테이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 성능개선 효과가 미약할 수 있는 문제점이 있고, 상기 토코페릴아세테이트의 함량이 너무 많은 경우에는 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
한편, 상기 성능개선제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 소포제, 감수제 등을 사용할 수 있다.
상기 성능개선재는 성능개선재 내의 기포를 제거하여 강도 및 내구성을 높이기 위한 소포제를 더 포함할 수 있다. 상기 소포제는 상기 성능개선재 내의 기포를 제거하여 강도 및 내구성을 높이기 위하여 사용한다. 또한, 상기 소포제가 성능개선재에 첨가되면 공기연행 효과를 부여하여 작업성 및 가사시간을 향상시킬 수 있다. 상기 소포제는 상기 폴리비닐아세탈-폴리에스테르 공중합체 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 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 성능개선재는 물-시멘트비를 감소시켜 강도 및 내구성을 개선하기 위한 감수제를 더 포함할 수 있다. 상기 감수제는 물-시멘트비를 감소시켜 강도 및 내구성을 개선하고 성능개선재의 유동성을 확보하기 위하여 사용한다. 성능개선재에 감수제가 첨가되면 물-시멘트비가 저감된다. 상기 감수제는 상기 폴리비닐아세탈-폴리에스테르 공중합체 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 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 구현 예에 따른 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물의 제조방법을 설명한다.
상기 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물은, 결합재 10 내지 80 중량% 및 잔골재 10 내지 80 중량%를 진공형 강제식 믹서에서 프리믹싱한 후, 성능개선제 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 구현 예는 상기 기재된 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강 공법으로서, 콘크리트 구조물의 불순물, 레이턴스 또는 열화된 부위를 제거하는 단계와, 제거된 부위에 프라이머 또는 블루밍 처리하는 단계와, 상기 프라이머 또는 블루밍 처리된 상부에 상기 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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 보수ㆍ보강 공법을 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 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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 한정되 는 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 구현 예에 따른 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강 공법에 따르면, 균열을 통하여 침투한 수분과 반응하여 신속하고 빠르게 콘크리트 구조물의 손상된 균열발생부위를 치유할 수 있고, 사람이 접근하기 어려운 부분도 균열을 보수할 수 있어 유지관리가 용이한 효과가 있다. 뿐만 아니라, 균열발생을 억제하여 보수 후에도 하자를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 강도 및 내구성, 특히 탈취, 항균성능, 불연, 내산 및 내염해성이 우수하여; 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 등 화학적 침식으로 인한 콘크리트 구조물의 부식을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 콘크리트 구조물에 흐르는 물의 탈취 및 부패를 억제할 수 있어, 하천의 오염방지 및 하수종말처리장의 수처리 능력 향상을 도모할 수 있으며, 콘크리트 구조물의 유지관리 비용을 현저히 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 우수한 압축강도, 휨강도 및 부착강도를 구비하고 있어, 화학적 침식으로 인한 콘크리트 구조물뿐만 아니라, 보통의 콘크리트 구조물에도 용이하게 적용할 수 있으며, 뿜칠 시공 등 기계화 시공이 가능하여 작업능률 향상 및 시공 시 재료 손실을 최소화할 수 있어 경제성을 구비하는 등 많은 효과가 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
<실시예 1>
결합재 38 중량% 및 잔골재 47 중량%를 진공형 강제식 믹서에서 프리믹싱한 후, 성능개선제 12 중량% 및 물 3 중량%를 더욱 첨가하여 강제식 믹서로 3분 동안 믹싱하여 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물을 제조하였다.
상기 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트(분말도: 7860cm2/g) 100 중량부에 대하여, 칼슘 플로라이트 제련부산물(분말도: 3910cm2/g) 97 중량부, 곤교린 71 중량부, 칼슘설포 알루미네이트 65 중량부, 이황화 몰리브덴 와이어(평균길이: 7nm) 48 중량부, 루페올 숙성 벤토나이트 33 중량부, 숯 미분(평균입경: 101 μm) 26 중량부 및 질화갈륨(GaN) 분말(평균입경: 36μm) 19 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 곤교린은 대한민국 남해안 일대에서 생굴패각을 채취하여 세척한 후 생굴패각을 870 ℃의 온도에서 1시간 동안 소성 및 분쇄하고 수화 및 탄산화 반응시켜 제조하여, CaCO3 95 중량%, MgCO3 1.82 중량%, P2O5 0.53 중량%, K2O 0.02 중량%, SiO2 0.89 중량% 및 잔량의 불가피하게 함유되는 불순물로 구성된 것을 사용하였다.
또한, 상기 이황화 몰리브덴 와이어는 (NH4)2MoS4 전구체 0.2 g에 3차 극성 또는 무극성 용매 50 ml를 혼합한 이황화 몰리브덴의 전구체 용액을 85 ℃에서 1시간 동안 초음파 처리(sonication) 및 교반(stirring)하여 과포화시킨 후 냉각하여 와이어 형태의 중간물질을 석출한 후; 상기 중간물질에 대하여 Ar, H2, H2S를 각각 100, 7, 5 sccm로 주입하면서, 900 ℃에서 열처리를 수행하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 형성되는 것을 사용하였다.
또한, 상기 루페올 숙성 벤토나이트는 루핀 종자 및 루핀 종자의 꼬투리를 건조한 후 분쇄하여 루핀 종자 분말 및 루핀 종자의 꼬투리 분말을 얻은 후; 루핀 종자 분말 및 루핀 종자의 꼬투리 분말에 추출용매로서 95% 이상의 에탄올을 1 : 7.5의 중량비로 가하여 60 ℃로 가열하여 루페올을 추출한 후; 상기 추출된 루페올 및 벤토나이트를 혼합하여 슬러리로 제조한 후, 14 일 동안 숙성시켜 루페올 숙성 벤토나이트 슬러리를 제조한 후; 상기 루페올 숙성 벤토나이트 슬러리를 평균입경이 약 75μm가 되도록 연마한 후, 건조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것을 사용하였다.
상기 성능개선제는 폴리비닐아세탈-폴리에스테르 공중합체 100 중량부에 대하여, 아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 그라프트 공중합체 105 중량부, 하기 화학식 1-1로 표시되는 티란 화합물 67 중량부, 글리시딜메타크릴레이트 45 중량부, 스티렌-p-메톡시스티렌 39 중량부, 스테아로일 이눌린 18 중량부, 클로르헥시딘 22 중량부, 잔토리졸 12 중량부, 토코페릴아세테이트 17 중량부, 글리콜(glycol) 3 중량부 및 폴리카본산계 감수제 3 중량부를 혼합하여 사용하였다.
[화학식 1-1]
Figure 112021028247853-pat00003
(m 은 3, n 은 1을 나타낸다.)
상기 잔골재는 실리카질 규사(평균입경: 1.8 mm) 100 중량%로 구성된 것을 사용하였다.
<실시예 2>
결합재 38 중량% 및 잔골재 47 중량%를 진공형 강제식 믹서에서 프리믹싱한 후, 성능개선제 12 중량% 및 물 3 중량%를 더욱 첨가하여 강제식 믹서로 3분 동안 믹싱하여 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물을 제조하였다.
상기 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트(분말도: 7860cm2/g) 100 중량부에 대하여, 칼슘 플로라이트 제련부산물(분말도: 3910cm2/g) 100 중량부, 곤교린 62 중량부, 칼슘설포 알루미네이트 67 중량부, 이황화 몰리브덴 와이어(평균길이: 7nm) 32 중량부, 루페올 숙성 벤토나이트 47 중량부, 숯 미분(평균입경: 101 μm) 18 중량부 및 질화갈륨(GaN) 분말(평균입경: 36μm) 28 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 곤교린은 대한민국 남해안 일대에서 생굴패각을 채취하여 세척한 후 생굴패각을 870 ℃의 온도에서 1시간 동안 소성 및 분쇄하고 수화 및 탄산화 반응시켜 제조하여, CaCO3 95 중량%, MgCO3 1.82 중량%, P2O5 0.53 중량%, K2O 0.02 중량%, SiO2 0.89 중량% 및 잔량의 불가피하게 함유되는 불순물로 구성된 것을 사용하였다.
또한, 상기 이황화 몰리브덴 와이어는 (NH4)2MoS4 전구체 0.2 g에 3차 극성 또는 무극성 용매 50 ml를 혼합한 이황화 몰리브덴의 전구체 용액을 85 ℃에서 1시간 동안 초음파 처리(sonication) 및 교반(stirring)하여 과포화시킨 후 냉각하여 와이어 형태의 중간물질을 석출한 후; 상기 중간물질에 대하여 Ar, H2, H2S를 각각 100, 7, 5 sccm로 주입하면서, 550 ℃에서 1차 열처리를 수행한 후; Ar, H2S를 각각 100, 8 sccm로 주입하면서, 1500 ℃에서 2차 열처리를 수행하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 형성되는 것을 사용하였다.
또한, 상기 루페올 숙성 벤토나이트는 루핀 종자 및 루핀 종자의 꼬투리를 건조한 후 분쇄하여 루핀 종자 분말 및 루핀 종자의 꼬투리 분말을 얻은 후; 루핀 종자 분말 및 루핀 종자의 꼬투리 분말에 추출용매로서 95% 이상의 에탄올을 1 : 7.5의 중량비로 가하여 60 ℃로 가열하여 루페올을 추출한 후; 상기 추출된 루페올 및 벤토나이트를 혼합하여 슬러리로 제조한 후, 14 일 동안 숙성시켜 루페올 숙성 벤토나이트 슬러리를 제조한 후; 상기 루페올 숙성 벤토나이트 슬러리를 평균입경이 약 75μm가 되도록 연마한 후, 건조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것을 사용하였다.
상기 성능개선제는 폴리비닐아세탈-폴리에스테르 공중합체 100 중량부에 대하여, 아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 그라프트 공중합체 92 중량부, 하기 화학식 1-1로 표시되는 티란 화합물 77 중량부, 글리시딜메타크릴레이트 31 중량부, 스티렌-p-메톡시스티렌 35 중량부, 스테아로일 이눌린 24 중량부, 클로르헥시딘 17 중량부, 잔토리졸 28 중량부, 토코페릴아세테이트 21 중량부, 글리콜(glycol) 3 중량부 및 폴리카본산계 감수제 3 중량부를 혼합하여 사용하였다.
[화학식 1-1]
Figure 112021028247853-pat00004
(m 은 3, n 은 1을 나타낸다.)
상기 잔골재는 잔골재 중량 대비 실리카질 규사(평균입경: 1.8 mm) 87 중량% 및 실리콘망간 합금철 제조시 발생된 슬래그 13 중량%를 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>
결합재 38 중량% 및 잔골재 47 중량%를 진공형 강제식 믹서에서 프리믹싱한 후, 성능개선제 12 중량% 및 물 3 중량%를 더욱 첨가하여 강제식 믹서로 3분 동안 믹싱하여 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물을 제조하였다.
상기 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트(분말도: 7860cm2/g) 100 중량부에 대하여, 칼슘 플로라이트 제련부산물(분말도: 3910cm2/g) 100 중량부, 곤교린 62 중량부, 칼슘설포 알루미네이트 67 중량부, 이황화 몰리브덴 와이어(평균길이: 7nm) 32 중량부, 루페올 숙성 벤토나이트 47 중량부, 숯 미분(평균입경: 101 μm) 18 중량부 및 질화갈륨(GaN) 분말(평균입경: 36μm) 28 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 곤교린은 대한민국 남해안 일대에서 생굴패각을 채취하여 세척한 후 생굴패각을 870 ℃의 온도에서 1시간 동안 소성 및 분쇄하고 수화 및 탄산화 반응시켜 제조하여, CaCO3 95 중량%, MgCO3 1.82 중량%, P2O5 0.53 중량%, K2O 0.02 중량%, SiO2 0.89 중량% 및 잔량의 불가피하게 함유되는 불순물로 구성된 것을 사용하였다.
또한, 상기 이황화 몰리브덴 와이어는 (NH4)2MoS4 전구체 0.2 g에 3차 극성 또는 무극성 용매 50 ml를 혼합한 이황화 몰리브덴의 전구체 용액을 85 ℃에서 1시간 동안 초음파 처리(sonication) 및 교반(stirring)하여 과포화시킨 후 냉각하여 와이어 형태의 중간물질을 석출한 후; 상기 중간물질에 대하여 Ar, H2, H2S를 각각 100, 7, 5 sccm로 주입하면서, 550 ℃에서 1차 열처리를 수행한 후; Ar, H2S를 각각 100, 8 sccm로 주입하면서, 1500 ℃에서 2차 열처리를 수행하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 형성되는 것을 사용하였다. 또한, 상기 이황화 몰리브덴 와이어는 표면을 1,4-비스(β-에피티오프로필티오)시클로헥산 100 중량부에 대하여, N-β-아미노에틸-γ-아미노프로필 메틸디메톡시 실란화합물 57 중량부, 이소티오시안산 알릴 25 중량부 및 다우 코닝 200 플로이드(fluid) (1000cS)(제조원; Dow Corning Corporation) 21 중량부를 포함하는 코팅 조성물로 코팅 처리한 것을 사용하였다.
또한, 상기 루페올 숙성 벤토나이트는 루핀 종자 및 루핀 종자의 꼬투리를 건조한 후 분쇄하여 루핀 종자 분말 및 루핀 종자의 꼬투리 분말을 얻은 후; 루핀 종자 분말 및 루핀 종자의 꼬투리 분말에 추출용매로서 95% 이상의 에탄올을 1 : 7.5의 중량비로 가하여 60 ℃로 가열하여 루페올을 추출한 후; 상기 추출된 루페올 및 벤토나이트를 혼합하여 슬러리로 제조한 후, 14 일 동안 숙성시켜 루페올 숙성 벤토나이트 슬러리를 제조한 후; 상기 루페올 숙성 벤토나이트 슬러리를 평균입경이 약 75μm가 되도록 연마한 후, 건조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것을 사용하였다.
상기 성능개선제는 폴리비닐아세탈-폴리에스테르 공중합체 100 중량부에 대하여, 아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 그라프트 공중합체 92 중량부, 하기 화학식 1-1로 표시되는 티란 화합물 77 중량부, 글리시딜메타크릴레이트 31 중량부, 스티렌-p-메톡시스티렌 35 중량부, 스테아로일 이눌린 24 중량부, 클로르헥시딘 17 중량부, 잔토리졸 28 중량부, 토코페릴아세테이트 21 중량부, 글리콜(glycol) 3 중량부 및 폴리카본산계 감수제 3 중량부를 혼합하여 사용하였다.
[화학식 1-1]
Figure 112021028247853-pat00005
(m 은 3, n 은 1을 나타낸다.)
상기 잔골재는 잔골재 중량 대비 실리카질 규사(평균입경: 1.8 mm) 87 중량% 및 실리콘망간 합금철 제조시 발생된 슬래그 13 중량%를 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.
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>
조강 포틀랜드 시멘트(분말도: 7860cm2/g) 38 중량% 및 실리카질 규사(평균입경: 1.8 mm) 47 중량%를 진공형 강제식 믹서에서 프리믹싱한 후, 폴리비닐아세탈-폴리에스테르 공중합체 12 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 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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.
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
강도
(MPa)		 휨 12.1 12.8 13.1 10.5
압축 68.3 68.7 69.5 50.4
접착 표준조건 1.8 2.1 2.5 0.9
온냉반복후 1.5 1.6 1.9 0.6
상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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(%) 0.014 0.01 0.01 0.12
상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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) 0.6 0.5 0.2 2.5
상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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)		 418 407 386 869
상기 표 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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) 0.5 0.3 0.2 1.8
상기 표 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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 -0.1 -0.1 -0.05 -1.2
황산 0.1 0.1 0.02 0.5
수산화나트륨 0.3 0.3 0.1 -0.3
상기 표 6에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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 91 93 95 76
상기 표 7에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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)		 62.1 63.5 63.9 21.3
상기 표 8에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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) 1.1 0.9 0.8 2.4
상기 표 9에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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) 0.08 0.08 0.06 0.35
탈취성 (탈취율, %) 86 89 91 75
상기 표 10에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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 0.16
포름알데히드 방출량
(mg/m2ㆍh)		 불검출 불검출 불검출 0.02
상기 표 11에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 비교용 모르타르 조성물에 비하여 톨루엔 및 포름알데히드와 같은 대기오염물질이 검출되지 않은 것을 확인할 수 있었다.
실험 12(항균 시험)
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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%)		 1.6×105
(27.3%)
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%)		 9.5×104
(52.5%)
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%)		 0.1×105
(95.5%)
상기 표 12에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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(%) 11.03 10.86 10.27 15.05
최고온도 및
최종 평형온도의 차(K)		 1.5 1.3 0.4 2.9
가스유해성시험(분:초) 14:56 15:21 15:28 13:15
상기 표 13에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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. 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물로서, 결합재 10 내지 80 중량%, 잔골재 10 내지 80 중량%, 성능개선제 0.01 내지 20 중량% 및 물 0.1 내지 30 중량%를 포함하며;
    상기 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 칼슘 플로라이트 제련부산물 90 내지 110 중량부, 곤교린 60 내지 80 중량부, 칼슘설포 알루미네이트 60 내지 80 중량부, 이황화 몰리브덴 와이어 30 내지 50 중량부, 루페올 숙성 벤토나이트 30 내지 50 중량부, 숯 미분 10 내지 30 중량부 및 질화갈륨(GaN) 분말 10 내지 30 중량부를 포함하고;
    상기 성능개선제는 폴리비닐아세탈-폴리에스테르 공중합체 100 중량부에 대하여, 아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 그라프트 공중합체 90 내지 110 중량부, 하기 화학식 1로 표시되는 티란 화합물 60 내지 80 중량부, 글리시딜메타크릴레이트 30 내지 50 중량부, 스티렌-p-메톡시스티렌 30 내지 50 중량부, 스테아로일 이눌린 10 내지 30 중량부, 클로르헥시딘 10 내지 30 중량부, 잔토리졸 10 내지 30 중량부 및 토코페릴아세테이트 10 내지 30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112021028247853-pat00006

    (m 은 0 내지 4 의 정수, n 은 0 내지 2의 정수를 나타낸다.)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 루페올 숙성 벤토나이트는
    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 루페올 및 벤토나이트를 혼합하여 슬러리로 제조한 후, 1 내지 30 일 동안 숙성시켜 루페올 숙성 벤토나이트 슬러리를 제조하는 단계; 및
    상기 루페올 숙성 벤토나이트 슬러리를 연마한 후, 건조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이황화 몰리브덴 와이어는
    이황화 몰리브덴의 전구체 용액을 70 내지 90 ℃에서 30분 내지 2시간 동안 초음파 처리(sonication) 및 교반(stirring)하여 과포화시킨 후 냉각하여 와이어 형태의 중간물질을 석출하는 단계; 및
    상기 중간물질을 열처리하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이황화 몰리브덴 와이어는
    표면을 티오에폭시 화합물, N-β-아미노에틸-γ-아미노프로필 메틸디메톡시 실란화합물, 이소티오시안산 알릴 및 디메틸실록산 유체를 포함하는 코팅 조성물로 코팅 처리한 것을 특징으로 하는 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한항에 기재된 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강 공법으로서,
    콘크리트 구조물의 불순물, 레이턴스 또는 열화된 부위를 제거하는 단계와,
    제거된 부위에 프라이머 또는 블루밍 처리하는 단계와,
    상기 프라이머 또는 블루밍 처리된 상부에 상기 탈취 및 항균성능이 우수한 자기치유 보수용 친환경 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 보수ㆍ보강 공법.
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