KR102265343B1 - Basalt fiber sheet for repairing and reinforcing concrete structure and repairing and reinforcing method for concrete structure using same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 친환경 섬유인 바잘트 섬유를 사용하여, 기계적, 역학적 성능이 매우 개선되고, 콘크리트 구조물과의 부착력을 향상시켜 고기능성이 발현되어, 교량이나 고가차도, 터널, 지하관로, 각종 건축구조물 등과 같은 콘크리트 구조물을 효과적으로 보수ㆍ보강할 수 있는 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강공법에 관한 것이다.The present invention uses basalt fiber, an eco-friendly fiber, to greatly improve mechanical and mechanical performance, and to improve adhesion to concrete structures to express high functionality, such as bridges, overpasses, tunnels, underground pipelines, various building structures, etc. It relates to a basalt fiber sheet for repair and reinforcement of a concrete structure that can effectively repair and reinforce the same concrete structure, and a method for repairing and reinforcing a concrete structure using the same.
일반적으로 교량이나 고가차도, 터널, 지하관로, 각종 건축구조물 등과 같은 콘크리트 구조물은 강성이 우수하여 반영구적이기는 하지만, 준공 후 시간이 지남에 따라 각종 원인에 의한 열화가 진행된다. 이중에서도 콘크리트의 균열발생과 철근부식에 의한 내구성 및 사용성 등이 저하되는 경우가 많으므로 구조물의 내구성 및 부재 능력을 회복시키거나 향상시키기 위하여 적절한 시기에 보수 또는 보강의 조치가 요구된다. 보수와 보강은 콘크리트 구조물의 사용연한을 증가시키고 구조체로서의 안전성 확보를 위하여 필수적인 것으로 정확한 구조내력의 평가가 선행되고 그에 따른 보수 및 보강공법의 선택이 이루어져야 한다.In general, concrete structures such as bridges, overpasses, tunnels, underground pipelines, and various building structures are semi-permanent due to their excellent rigidity, but deterioration due to various causes progresses over time after completion. Among these, cracks in concrete and corrosion of reinforcing bars often deteriorate the durability and usability, so repair or reinforcement measures are required at an appropriate time to restore or improve the durability and member capacity of the structure. Repair and reinforcement are essential to increase the service life of a concrete structure and ensure safety as a structure. Accurate structural strength evaluation is preceded, and repair and reinforcement construction methods must be selected accordingly.
이러한 콘크리트 구조물의 보수 및 보강을 위하여 종래에는 주로 철판을 이용한 보수 및 보강공법을 사용하였다. 그러나 철판의 무게로 인해 콘크리트 구조물의 자중이 증가하고, 시간이 지남에 따라 부식이 발행하여 미관상 보기에 좋지 않고, 환경오염의 원인이 되었다.For the repair and reinforcement of these concrete structures, conventionally, a repair and reinforcement method using a steel plate has been mainly used. However, due to the weight of the steel plate, the weight of the concrete structure increases, and corrosion occurs over time, which is not good for aesthetics and causes environmental pollution.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 철근에 비해 무게가 가벼워 취급이 용이하고, 운송비가 저렴하며, 빠르고 간편한 시공성과 부식의 위험이 전혀 없어 우수한 내구성을 제공할 수 있는 섬유시트(유리섬유, 아라미드섬유, 탄소섬유 등)를 이용한 콘크리트 구조물의 보수 및 보강공법이 널리 적용되고 있다. In order to solve the above problems, recently, it is light in weight compared to reinforcing bars, so it is easy to handle, transport costs are low, and fiber sheets (glass fiber, aramid) that can provide excellent durability because of fast and simple construction and no risk of corrosion. The repair and reinforcement of concrete structures using fibers, carbon fibers, etc.) is widely applied.
상기 섬유시트는 유리섬유, 아라미드섬유, 탄소섬유 등과 같은 보강섬유를 시트 형태로 직조하여 사용하거나, 상기 보강섬유에 에폭시계 접착수지를 도포 및 함침시켜 시트로 성형한 것을 사용하여, 콘크리트 구조물에 에폭시 수지로 함침 또는 부착함으로써 콘크리트 구조물을 보수 및 보강할 수 있다. The fiber sheet is used by weaving reinforcing fibers such as glass fiber, aramid fiber, carbon fiber, etc. in the form of a sheet, or by coating and impregnating an epoxy-based adhesive resin on the reinforcing fiber and molding it into a sheet. Concrete structures can be repaired and reinforced by impregnating or attaching them with resin.
그러나 상기 유리섬유는 상대적으로 가격이 저렴하고, 저탄성 재료로서의 이점이 있으나, 내화학성 및 내열성이 떨어지고, 유리섬유의 제작, 재단 및 시공시 유리분진에 의하여 시공성이 열악할 뿐만 아니라 폐기시 환경에 악영향을 미치는 것으로 알려져 있으며, 최근에는 발암가능성 물질로 분류되어 그 사용이 제한되고 있는 실정이다. 또한, 상기 아라미드섬유는 기계적, 역학적 성능이 유리섬유나 탄소섬유에 비하여 현저히 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 상기 탄소섬유는 인장강도 및 인장탄성과 같은 자체적인 성능개선 효과는 뛰어나지만, 제품의 가격이 매우 고가이고, 전도체로서 고압전류가 흐르는 곳에서는 사용이 적합하지 않으며, 무수축 팽창으로 인하여 전단응력이 약하고 수축팽창하는 콘크리트와는 수축율의 차이가 크기 때문에 외부로 노출된 구조물의 보수 및 보강 시공에 있어서는 시공 후 쉽게 박리 현상이 나타날 수 있으며, 곡면이나 직각면을 갖는 콘크리트 구조물에서는 일체감이 떨어지는 등의 문제점이 있었다.However, the glass fiber is relatively inexpensive and has an advantage as a low-elastic material, but has poor chemical resistance and heat resistance, and poor workability due to glass dust during manufacturing, cutting and construction of glass fiber, as well as being environmentally friendly when discarded. It is known to have adverse effects, and recently it is classified as a possible carcinogen and its use is limited. In addition, the aramid fiber has a problem in that mechanical and mechanical performance is significantly lower than that of glass fiber or carbon fiber. In addition, the carbon fiber is excellent in its own performance improvement effects such as tensile strength and tensile elasticity, but the price of the product is very high, and it is not suitable for use in a place where a high voltage current flows as a conductor, and shearing due to non-shrinkage expansion Because the stress is weak and the shrinkage ratio is different from that of concrete that shrinks and expands, peeling may occur easily after construction in repairing and reinforcing structures exposed to the outside, and a feeling of unity is lost in concrete structures with curved or right-angled surfaces, etc. there was a problem with
이에, 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 섬유시트에 있어서, 기존의 유리섬유, 아라미드섬유, 탄소섬유 등과 같은 보강섬유를 대체해 인장강도 및 인장탄성율 등과 같은 기계적, 역학적 성능이 우수한 것은 물론 구조물과의 부착력을 향상시켜 고기능이 발현됨과 동시에 비용면에서도 경제성을 갖춘 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강공법에 대한 요구가 커지고 있는 실정이다.Accordingly, in the fiber sheet for repair and reinforcement of concrete structures, mechanical and mechanical performance such as tensile strength and tensile modulus of elasticity are excellent by replacing reinforcing fibers such as glass fiber, aramid fiber, carbon fiber, etc., as well as adhesion to the structure There is a growing demand for basalt fiber sheets for repair and reinforcement of concrete structures that are economical in terms of cost as well as high functionality by improving the performance of the concrete structures and repair and reinforcement methods of concrete structures using the same.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 구현 예는 기존의 보강섬유를 대체할 수 있는 새로운 보강섬유로서, 바잘트 섬유를 사용하여, 친환경성과 고기능성이 발현됨과 동시에 비용면에서도 경제성을 갖출 수 있는 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강공법을 제공하고자 하는 것이다.The present invention has been devised to solve the above-described problems, and an embodiment of the present invention is a new reinforcing fiber that can replace the existing reinforcing fiber. By using the basalt fiber, eco-friendliness and high functionality are expressed and at the same time An object of the present invention is to provide a basalt fiber sheet for repairing and reinforcing concrete structures that can be economical in terms of cost and a method for repairing and reinforcing concrete structures using the same.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Various problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 구현 예는 바잘트 섬유를 경사 및 위사 중 어느 하나 또는 경ㆍ위사 모두로 직조하여 형성되는 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트로서, 상기 바잘트 섬유는 표면의 전부 또는 일부가 성능개선용 코팅원료로 코팅처리되되;One embodiment of the present invention is a basalt fiber sheet for repairing and reinforcing a concrete structure formed by weaving bazalt fibers with either one of warp and weft yarns or both warp and weft yarns, wherein the basalt fibers have all or part of the surface is coated with a coating raw material for performance improvement;
상기 성능개선용 코팅원료는 글리옥실화된 폴리아크릴아미드 100 중량부에 대하여, 폴리도파민 20 내지 50 중량부, 폴리아크릴로니트릴 1 내지 20 중량부, 팽창 그라파이트 1 내지 20 중량부, 폴리우루시올 분말 0.1 내지 10 중량부, 황화코발트 0.1 내지 10 중량부 및 하기 화학식 1로 표시되는 세라마이드계 유도체 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 것인 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트를 제공한다.The coating raw material for performance improvement is based on 100 parts by weight of glyoxylated polyacrylamide, polydopamine 20 to 50 parts by weight, polyacrylonitrile 1 to 20 parts by weight, expanded graphite 1 to 20 parts by weight, polyurushiol powder 0.1 to 10 parts by weight, 0.1 to 10 parts by weight of cobalt sulfide, and 0.1 to 10 parts by weight of a ceramide-based derivative represented by the following Chemical Formula 1 to provide a basalt fiber sheet for repairing and reinforcing concrete structures.
[화학식 1][Formula 1]
상기 식에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 직쇄 또는 분지쇄의 (C7내지C30)알킬, (C7내지C30)알케닐 및 이들의 혼합 작용기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다.In the above formula, R 1 and R 2 are each independently at least one selected from the group consisting of linear or branched (C7 to C30)alkyl, (C7 to C30)alkenyl, and mixed functional groups thereof.
상기 팽창 그라파이트는 5 내지 15 ℃의 온도에서 황산 100 중량부, 그라파이트 0.5 내지 10 중량부 및 하이드라진 1 내지 30 중량부를 혼합하여 24 내지 36 시간 동안 그라파이트를 침적하는 단계, 상기 침적한 그라파이트를 세척 및 건조하여 팽창 전의 그라파이트를 수득하는 단계, 및 상기 팽창 전의 그라파이트를 500 내지 800 ℃의 온도에서 10 내지 30 분 동안 팽창시켜 팽창비율((고팽창 그라파이트의 부피)/(팽창 전의 그라파이트의 부피))이 450 내지 600 배인 고팽창 그라파이트를 제조하는 단계를 포함하는 방법으로 준비되는 것일 수 있다.The expanded graphite is prepared by mixing 100 parts by weight of sulfuric acid, 0.5 to 10 parts by weight of graphite, and 1 to 30 parts by weight of hydrazine at a temperature of 5 to 15° C. and depositing the graphite for 24 to 36 hours, washing and drying the deposited graphite to obtain graphite before expansion, and the graphite before expansion is expanded at a temperature of 500 to 800 ° C. for 10 to 30 minutes so that the expansion ratio ((volume of high expansion graphite) / (volume of graphite before expansion)) is 450 It may be prepared by a method comprising the step of producing high-expansion graphite to 600 times.
상기 폴리우루시올 분말은 생옻과 친수성 유기용제를 혼합하고 원심분리시키고 감압증류하여 우루시올을 추출하는 단계; 상기 우루시올, 친수성 단량체, 산화제 및 중화제를 반응시키고 물을 첨가하여 폴리우루시올 수성액을 제조하는 단계; 상기 폴리우루시올 수성액을 열풍 건조기에 분사 투입하여 폴리우루시올 건조분말을 제조하는 단계; 상기 폴리우루시올 건조분말 100 중량부를 엠씨티(MCT) 오일 80 내지 150 중량부에 함침시킨 후, 1 내지 5 시간 동안 숙성시켜 폴리우루시올 슬러리를 제조하는 단계; 및 상기 폴리우루시올 슬러리를 60 내지 110 ℃에서 5 내지 15 시간 동안 열처리한 후, 평균 입경크기가 50 내지 80 μm가 되도록 분쇄하여 폴리우루시올 분말을 제조하는 단계;를 포함하는 제조방법에 의하여 준비되는 것일 수 있다.The polyurushiol powder is obtained by mixing raw urushi with a hydrophilic organic solvent, centrifuging, and distilling under reduced pressure to extract urushiol; preparing an aqueous polyurushiol solution by reacting the urushiol, a hydrophilic monomer, an oxidizing agent and a neutralizing agent and adding water; preparing a dry polyurushiol powder by injecting the aqueous polyurushiol solution into a hot air dryer; impregnating 100 parts by weight of the polyurushiol dry powder in 80 to 150 parts by weight of MCT oil and then aging for 1 to 5 hours to prepare a polyurushiol slurry; and heat-treating the polyurushiol slurry at 60 to 110° C. for 5 to 15 hours, and then pulverizing it to have an average particle size of 50 to 80 μm to prepare a polyurushiol powder. can
상기 폴리우루시올 슬러리를 제조하는 단계는 상기 폴리우루시올 건조분말 100 중량부를 에르고티오네인 1 내지 20 중량부와 더 혼합한 후, 엠씨티(MCT) 오일 80 내지 150 중량부에 함침시킨 후, 1 내지 5 시간동안 숙성시켜 폴리우루시올 슬러리를 제조하는 것일 수 있다.In the step of preparing the polyurushiol slurry, 100 parts by weight of the polyurushiol dry powder is further mixed with 1 to 20 parts by weight of ergothioneine, and then impregnated with 80 to 150 parts by weight of MCT oil, and then 1 to It may be aged for 5 hours to prepare a polyurushiol slurry.
상기 바잘트 섬유를 포함하는 경사 및 위사 중 어느 하나 또는 경ㆍ위사 모두는 상기 바잘트 섬유 100 중량부에 대하여, 나일론 섬유 5 내지 30 중량부를 더 포함하는 것일 수 있다.Any one of the warp and weft yarns including the basalt fiber or both the warp and weft yarns may further include 5 to 30 parts by weight of nylon fiber based on 100 parts by weight of the bazalt fiber.
또한, 본 발명의 다른 일 구현 예는 상기 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강공법으로서, 콘크리트 구조물 표면의 오염층을 제거하고 균열이나 손상된 단면을 보수 및 복구하는 오염물 제거 및 단면복구 단계; 상기 오염물 제거 및 단면복구가 완료된 콘크리트 구조물 표면의 돌출부 또는 요철부를 연마하여 평활하게 한 후, 오목부에 몰탈을 충진하여 보수하는 바탕처리 단계; 상기 바탕처리가 완료된 콘크리트 구조물 표면에 프라이머를 도포하여 접착력을 향상시켜주는 프라이머 도포단계; 상기 프라이머 도포가 완료된 콘크리트 구조물 표면에 상기 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트를 부착 및 설치하는 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트 설치 단계; 및 양생단계를 포함하는 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강공법을 제공한다.In addition, another embodiment of the present invention is a method of repairing and reinforcing a concrete structure using the basalt fiber sheet for repairing and reinforcing the concrete structure, and removes the contaminant layer on the surface of the concrete structure and repairs and restores cracks or damaged sections a step of removing contaminants and restoring the cross section; a background treatment step of repairing the concave portion by filling the concave portion with mortar, after the contaminant removal and cross-sectional restoration are completed, by grinding the protrusion or the uneven portion of the surface of the concrete structure to be smooth; A primer application step of improving adhesion by applying a primer to the surface of the concrete structure on which the background treatment is completed; an installation step of basalt fiber sheet for repair/reinforcement of a concrete structure by attaching and installing a basalt fiber sheet for repair/reinforcement of the concrete structure on the surface of the concrete structure on which the primer application is completed; And it provides a method of repairing and reinforcing concrete structures including a curing step.
본 발명의 일 구현 예에 따른 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강공법에 의하면, 기존의 유리섬유, 아라미드섬유, 탄소섬유 등과 같은 보강섬유를 대체할 수 있는 새로운 보강섬유로서, 친환경 섬유인 바잘트 섬유를 사용하여, 인장강도 및 인장탄성율 등과 같은 기계적, 역학적 성능이 매우 개선되는 효과가 있다. 또한, 콘크리트 구조물과의 부착력을 향상시켜 고기능성이 발현됨과 동시에 비용면에서도 경제성을 갖추게 되는 효과가 있다.According to the basalt fiber sheet for repairing and reinforcing concrete structures according to an embodiment of the present invention and the method for repairing and reinforcing concrete structures using the same, it is possible to replace the existing reinforcing fibers such as glass fibers, aramid fibers, carbon fibers, etc. As a new reinforcing fiber, the use of eco-friendly basalt fiber has the effect of greatly improving mechanical and mechanical performance such as tensile strength and tensile modulus of elasticity. In addition, by improving the adhesion to the concrete structure, high functionality is expressed, and at the same time, there is an effect of being economical in terms of cost.
이로써, 교량이나 고가차도, 터널, 지하관로, 각종 건축구조물 등과 같은 콘크리트 구조물을 효과적으로 보수ㆍ보강할 수 있는 효과가 있다.Accordingly, there is an effect of effectively repairing and reinforcing concrete structures such as bridges, overpasses, tunnels, underground pipelines, and various building structures.
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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, this is provided as an example, and the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the claims to be described later.
본 발명의 일 구현 예는 바잘트 섬유를 경사 및 위사 중 어느 하나 또는 경ㆍ위사 모두로 직조하여 형성되는 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트로서, 상기 바잘트 섬유는 표면의 전부 또는 일부가 성능개선용 코팅원료로 코팅처리되되;One embodiment of the present invention is a basalt fiber sheet for repairing and reinforcing a concrete structure formed by weaving bazalt fibers with either one of warp and weft yarns or both warp and weft yarns, wherein the basalt fibers have all or part of the surface is coated with a coating raw material for performance improvement;
상기 성능개선용 코팅원료는 글리옥실화된 폴리아크릴아미드 100 중량부에 대하여, 폴리도파민 20 내지 50 중량부, 폴리아크릴로니트릴 1 내지 20 중량부, 팽창 그라파이트 1 내지 20 중량부, 폴리우루시올 분말 0.1 내지 10 중량부, 황화코발트 0.1 내지 10 중량부 및 하기 화학식 1로 표시되는 세라마이드계 유도체 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 것인 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트를 제공한다.The coating raw material for performance improvement is based on 100 parts by weight of glyoxylated polyacrylamide, polydopamine 20 to 50 parts by weight, polyacrylonitrile 1 to 20 parts by weight, expanded graphite 1 to 20 parts by weight, polyurushiol powder 0.1 to 10 parts by weight, 0.1 to 10 parts by weight of cobalt sulfide, and 0.1 to 10 parts by weight of a ceramide-based derivative represented by the following Chemical Formula 1 to provide a basalt fiber sheet for repairing and reinforcing concrete structures.
[화학식 1][Formula 1]
상기 식에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 직쇄 또는 분지쇄의 (C7내지C30)알킬, (C7내지C30)알케닐 및 이들의 혼합 작용기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다.In the above formula, R 1 and R 2 are each independently at least one selected from the group consisting of linear or branched (C7 to C30)alkyl, (C7 to C30)alkenyl, and mixed functional groups thereof.
이러한 본 발명의 일 구현 예에 따른 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강공법에 의하면, 기존의 유리섬유, 아라미드섬유, 탄소섬유 등과 같은 보강섬유를 대체할 수 있는 새로운 보강섬유로서, 친환경 섬유인 바잘트 섬유를 사용하여, 인장강도 및 인장탄성율 등과 같은 기계적, 역학적 성능이 매우 개선되는 효과가 있다. 또한, 콘크리트 구조물과의 부착력을 향상시켜 고기능성이 발현됨과 동시에 비용면에서도 경제성을 갖추게 되는 효과가 있다.According to the basalt fiber sheet for repairing and reinforcing concrete structures according to an embodiment of the present invention and the method for repairing and reinforcing concrete structures using the same, it is possible to replace reinforcing fibers such as existing glass fibers, aramid fibers, carbon fibers, etc. As a new reinforcing fiber that can be used, mechanical and mechanical performance such as tensile strength and tensile modulus of elasticity are greatly improved by using an eco-friendly basalt fiber. In addition, by improving the adhesion to the concrete structure, high functionality is expressed, and at the same time, there is an effect of being economical in terms of cost.
이로써, 교량이나 고가차도, 터널, 지하관로, 각종 건축구조물 등과 같은 콘크리트 구조물을 효과적으로 보수ㆍ보강할 수 있는 효과가 있다.Accordingly, there is an effect of effectively repairing and reinforcing concrete structures such as bridges, overpasses, tunnels, underground pipelines, and various building structures.
본 발명에서 사용할 수 있는 바잘트 섬유는 용암이 흘러나와 지표면에서 굳은 유리질계의 비중이 높은 현무암을 용융하여 제조한 필라멘트사로서 약 1,300℃ 전.후의 용융로에서 용융하여 1,200℃의 상태에서 용융방사하여 제조함으로서 화재 발생시에도 물성의 변화가 발생하지 않으며, 또한, 비금속섬유로 전기적 특성이 발생하지 않으므로 전식에 따른 물성의 변화가 없기 때문에 우수한 열저항성 및 전식에 의한 산화방지기능을 얻을 수 있으므로 우수한 인장강도, 알칼리저항성, 온도 저항성, 화학 저항성, 피로 저항성 및 전기와 자기에 대한 저항성이 매우 우수하며, 인체에 무해한 친환경적인 장점이 있다. 또한, 이러한 현무암은 국내 매장량이 풍부하여 원료의 수입없이 100% 국내자원을 이용하여 생산이 가능하며, 원심력에 의한 용융방사식으로 필라멘트사를 생산하므로 노즐방사식의 유리섬유나 탄소섬유보다 적은 에너지로 생산하므로 생산원가가 저렴하여 경제성이 우수한 이점이 있다.The basalt fiber that can be used in the present invention is a filament yarn prepared by melting basalt with a high specific gravity of the glassy system that is hardened at the surface of the ground by flowing lava. It is melted in a melting furnace before and after about 1,300°C and melt-spun in a state of 1,200°C. By manufacturing, there is no change in physical properties even in the event of a fire, and in addition, there is no change in physical properties due to corrosion because non-metallic fibers do not generate electrical properties, so excellent thermal resistance and anti-oxidation function due to corrosion can be obtained, so excellent tensile strength , alkali resistance, temperature resistance, chemical resistance, fatigue resistance and resistance to electricity and magnetism are very excellent, and it has the advantage of being environmentally friendly and harmless to the human body. In addition, since such basalt has abundant domestic reserves, it can be produced using 100% domestic resources without importing raw materials. Since filament yarn is produced by melt spinning by centrifugal force, less energy than nozzle spinning glass fiber or carbon fiber It has the advantage of excellent economic feasibility because the production cost is low.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 구현 예에 따른 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트는 바잘트 섬유를 경사 및 위사 중 어느 하나 또는 경ㆍ위사 모두로 직조하여 형성되는 것일 수 있다.More specifically, the basalt fiber sheet for repairing and reinforcing concrete structures according to an embodiment of the present invention may be formed by weaving basalt fibers into any one of warp and weft yarns or both warp and weft yarns.
또한, 상기 바잘트 섬유는 SiO2 56 내지 60 중량부 기준, Al2O3 15 내지 19 중량부, Fe2O3 8 내지 12 중량부, CaO 6 내지 10 중량부, MgO 3 내지 5 중량부, Na2O 2 내지 4 중량부, K2O 0.6 내지 1 중량부, TiO2 1 내지 14 중량부로 구성되는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.In addition, the basalt fiber is SiO 2 56 to 60 parts by weight, Al 2 O 3 15 to 19 parts by weight, Fe 2 O 3 8 to 12 parts by weight, CaO 6 to 10 parts by weight, MgO 3 to 5 parts by weight, Na 2 O 2 to 4 parts by weight, K 2 O 0.6 to 1 parts by weight, TiO 2 1 to 14 parts by weight can be preferably used.
이때, 상기 바잘트 섬유는 표면의 전부 또는 일부가 성능개선용 코팅원료로 코팅처리됨으로써, 상기한 본 발명의 효과를 구현할 수 있다. 즉, 직조하여 형성된 바잘트 섬유시트 자체의 강도 및 고기능성 개선효과가 매우 향상될 뿐만 아니라, 직조하여 형성된 바잘트 섬유시트를 통상의 함침용 에폭시 수지에 함침시켜 사용하는 경우, 더욱 더 향상된 강도 및 고기능성 개선효과를 구현할 수 있는 것이다.At this time, all or part of the surface of the basalt fiber is coated with a coating raw material for performance improvement, thereby implementing the above-described effects of the present invention. That is, the effect of improving the strength and high functionality of the basalt fiber sheet formed by weaving itself is greatly improved, and when the basalt fiber sheet formed by weaving is impregnated with a conventional epoxy resin for impregnation and used, further improved strength and It is possible to implement a high-functionality improvement effect.
이때, 상기 코팅처리는 당분야에서 일반적으로 사용되는 방법으로, 그 방법을 특별히 한정하지 않는다. 다만, 상기 코팅처리의 비제한적인 예를 들면, 용융방사되어 제조된 바잘트 섬유를 직조하기 이전에, 성능개선용 코팅원료를 포함하는 수조에 통과시킨 후, 건조함으로써 수행될 수 있다. In this case, the coating treatment is a method generally used in the art, and the method is not particularly limited. However, for a non-limiting example of the coating treatment, before weaving the basalt fiber produced by melt spinning, it may be passed through a water bath containing a coating raw material for performance improvement, and then dried.
즉, 본 발명에서 사용되는 바잘트 섬유는 바잘트 섬유 자체가 성능개선용 코팅원료에 의하여 표면처리된 것을 사용하는 것이다. 이후에, 상기 표면처리가 완료된 바잘트 섬유를 사용하여, 경사 및 위사 중 어느 하나 또는 경ㆍ위사 모두로 직조함으로써, 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트를 제조할 수 있다. 이러한 상기 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트는 추가적으로 통상의 함침용 에폭시 수지에 함침시킨 것을 사용할 수 있다.That is, the basalt fibers used in the present invention are those in which the basalt fibers themselves are surface-treated with a coating raw material for performance improvement. Thereafter, by using the surface-treated basalt fiber, weaving with either one of warp and weft yarns or both warp and weft yarns, it is possible to manufacture a basalt fiber sheet for repair and reinforcement of concrete structures. The basalt fiber sheet for repair and reinforcement of the concrete structure may be additionally impregnated with a conventional epoxy resin for impregnation.
이는 종래에 용융방사되어 제조된 바잘트 섬유를 직조하여 바잘트 섬유 직조시트를 제조한 이후에, 상기 바잘트 섬유 직조시트를 통상의 함침용 에폭시 수지에 함침시켜 최종 바잘트 섬유시트를 제조하는 것과 비교하여, 우수한 기계적, 역학적 성능 뿐만 아니라, 고기능성이 발현되는 효과가 있다.This is to prepare a basalt fiber woven sheet by weaving a basalt fiber prepared by melt spinning in the prior art, and then impregnating the basalt fiber woven sheet with a conventional epoxy resin for impregnation to prepare a final basalt fiber sheet. In comparison, there is an effect that not only excellent mechanical and mechanical performance, but also high functionality is expressed.
이러한 상기 성능개선용 코팅원료는 글리옥실화된 폴리아크릴아미드 100 중량부에 대하여, 폴리도파민 20 내지 50 중량부, 폴리아크릴로니트릴 1 내지 20 중량부, 팽창 그라파이트 1 내지 20 중량부, 폴리우루시올 분말 0.1 내지 10 중량부, 황화코발트 0.1 내지 10 중량부 및 하기 화학식 1로 표시되는 세라마이드계 유도체 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.The coating raw material for performance improvement is based on 100 parts by weight of glyoxylated polyacrylamide, 20 to 50 parts by weight of polydopamine, 1 to 20 parts by weight of polyacrylonitrile, 1 to 20 parts by weight of expanded graphite, and polyurushiol powder 0.1 to 10 parts by weight, 0.1 to 10 parts by weight of cobalt sulfide, and 0.1 to 10 parts by weight of a ceramide-based derivative represented by the following Chemical Formula 1 may be preferably used.
[화학식 1][Formula 1]
상기 식에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 직쇄 또는 분지쇄의 (C7내지C30)알킬, (C7내지C30)알케닐 및 이들의 혼합 작용기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다.In the above formula, R 1 and R 2 are each independently at least one selected from the group consisting of linear or branched (C7 to C30)alkyl, (C7 to C30)alkenyl, and mixed functional groups thereof.
보다 구체적으로, 상기 글리옥실화된 폴리아크릴아미드는 바잘트 섬유 표면의 전부 또는 일부에 우수한 코팅력으로 코팅되고, 우수한 결합력을 제공함으로써, 바잘트 섬유 자체 뿐만 아니라, 바잘트 섬유시트의 인장강도 및 인장탄성율 등과 같은 기계적, 역학적 성능을 개선하는 기능을 한다. 또한, 상기 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트를 추가적으로 통상의 함침용 에폭시 수지에 함침시킨 후 사용하는 경우, 에폭시 수지와의 우수한 결합력으로 상기한 개선효과를 더욱 향상시킬 수 있는 기능을 한다.More specifically, the glyoxylated polyacrylamide is coated on all or part of the surface of the bazalt fiber with excellent coating force, and provides excellent bonding strength, so that not only the bazalt fiber itself but also the tensile strength of the bazalt fiber sheet and the It functions to improve mechanical and mechanical performance such as tensile modulus of elasticity. In addition, when the basalt fiber sheet for repair and reinforcement of the concrete structure is additionally impregnated with a conventional epoxy resin for impregnation, and then used, the above-described improvement effect can be further improved due to excellent bonding strength with the epoxy resin. .
이하, 상기 성능개선용 코팅원료를 구성하는 다른 성분들의 함량은 상기 글리옥실화된 폴리아크릴아미드 100 중량부를 기준으로 한다.Hereinafter, the content of other components constituting the performance improvement coating material is based on 100 parts by weight of the glyoxylated polyacrylamide.
상기 폴리도파민은 바잘트 섬유 표면의 전부 또는 일부에 우수한 코팅력으로 코팅되고, 우수한 결합력 및 화학적 안정성을 제공함으로써, 바잘트 섬유 자체 뿐만 아니라, 바잘트 섬유시트의 인장강도 및 인장탄성율 등과 같은 기계적, 역학적 성능을 개선하는 기능을 한다. 또한, 상기 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트를 추가적으로 통상의 함침용 에폭시 수지에 함침시킨 후 사용하는 경우, 에폭시 수지와의 우수한 결합력으로 상기한 개선효과를 더욱 향상시킬 수 있는 기능을 한다.The polydopamine is coated on all or part of the surface of the basalt fiber with excellent coating force, and provides excellent bonding strength and chemical stability, so that not only the basalt fiber itself, but also mechanical, such as the tensile strength and tensile modulus of the basalt fiber sheet, It functions to improve the mechanical performance. In addition, when the basalt fiber sheet for repair and reinforcement of the concrete structure is additionally impregnated with a conventional epoxy resin for impregnation, and then used, the above-described improvement effect can be further improved due to excellent bonding strength with the epoxy resin. .
상기 폴리도파민은 도파민 단량체가 수산화 알킬기를 포함하여 일정한 pH 범위에서 자가중합(self-polymerization)이 가능할 뿐만 아니라, 탁월한 화학적 안정성을 보유하며, 50 ㎚ 이하로 코팅이 가능하여 가공성이 좋다. 특히 도파민의 경우 가격이 비싸고 인체에 해로운 유기용매를 대신하여 친환경적이고 저렴한 증류수 기반의 완충용액을 사용할 수 있는 장점이 있다.The polydopamine is capable of self-polymerization in a certain pH range, including the dopamine monomer including an alkyl hydroxide group, and has excellent chemical stability, and has good processability because it can be coated with a thickness of 50 nm or less. In particular, dopamine has the advantage of being able to use an eco-friendly and inexpensive distilled water-based buffer solution instead of an expensive and harmful organic solvent.
본 발명에서 사용할 수 있는 상기 폴리도파민은 제조방법을 특별히 한정하지 않으나, 상기 폴리도파민은 도파민 하이드로클로라이드(dopamine hydrochloride), 노레피네프린 하이드로클로라이드(Norepinephrine hydrochloride), 에피네프린 클로라이드(Epinephrine hydrochloride) 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 1종 이상을 pH 7 내지 12, 바람직하게는 pH 8 내지 10에서 메탄올, 에탄올 등의 알코올류가 혼합된 상태로 자발적으로 중합된 것으로서, 중량평균분자량이 10,000 내지 45,000인 것을 보다 바람직하게 사용할 수 있다.The polydopamine that can be used in the present invention is not particularly limited in a manufacturing method, but the polydopamine is dopamine hydrochloride, norepinephrine hydrochloride, epinephrine hydrochloride, and mixtures thereof. At least one selected from the group consisting of spontaneous polymerization of at least one selected from pH 7 to 12, preferably in a mixed state of alcohols such as methanol and ethanol at pH 8 to 10, more preferably having a weight average molecular weight of 10,000 to 45,000. Can be used.
상기 폴리도파민은 상기 글리옥실화된 폴리아크릴아미드 100 중량부에 대하여, 20 내지 50 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리도파민의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선 효과가 미미할 수 있는 문제가 발생할 수 있고, 상기 폴리도파민의 함량이 너무 많은 경우에는 내후성 등의 내구성이 저하될 수 있는 문제가 발생할 수 있다.The polydopamine is preferably contained in an amount of 20 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the glyoxylated polyacrylamide. When the content of polydopamine is too small, the above-described improvement effect may be insignificant, and if the content of polydopamine is too large, durability such as weather resistance may be deteriorated.
상기 폴리아크릴로니트릴은 수축에 대한 저항성이 우수하여, 내마모성, 인장강도 및 인장탄성율 등과 같은 기계적, 역학적 성능 뿐만 아니라 우수한 내구성을 개선하는 기능을 한다.The polyacrylonitrile has excellent resistance to shrinkage, and functions to improve mechanical and mechanical performance, such as abrasion resistance, tensile strength, and tensile modulus, as well as excellent durability.
상기 폴리아크릴로니트릴은 상기 글리옥실화된 폴리아크릴아미드 100 중량부에 대하여, 1 내지 20 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리아크릴로니트릴의 함량이 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선 효과가 미미할 수 있는 문제가 발생할 수 있고, 상기 폴리아크릴로니트릴의 함량이 너무 많은 경우에는 점도가 낮아져 재료분리현상이 발생할 수 있는 문제점이 있다.The polyacrylonitrile is preferably contained in an amount of 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the glyoxylated polyacrylamide. When the content of the polyacrylonitrile is too small, the problem that the improvement effect may be insignificant may occur, and when the content of the polyacrylonitrile is too large, the viscosity is lowered and material separation may occur. There is a problem.
상기 팽창 그라파이트는 우수한 강도 및 화학적 안정성을 제공함으로써, 바잘트 섬유 자체 뿐만 아니라, 바잘트 섬유시트의 인장강도 및 인장탄성율 등과 같은 기계적, 역학적 성능을 더욱 개선하고, 경량성, 내마모성, 내화학성 등의 내구성을 향상시키는 기능을 한다.The expanded graphite provides excellent strength and chemical stability, thereby further improving mechanical and mechanical performance, such as tensile strength and tensile modulus of elasticity, of not only the basalt fiber itself, but also the basalt fiber sheet, lightness, abrasion resistance, chemical resistance, etc. It functions to improve durability.
상기 팽창 그라파이트는 팽창 전의 그라파이트를 팽창시켜 팽창비율((고팽창 그라파이트의 부피)/(팽창 전의 그라파이트의 부피))이 450 내지 600 배인 고팽창 그라파이트를 사용하여, 상기한 개선효과를 더욱 향상시킬 수 있다.The expanded graphite expands the graphite before expansion so that the expansion ratio ((volume of high expansion graphite)/(volume of graphite before expansion)) is 450 to 600 times by using high expansion graphite, so that the above improvement effect can be further improved have.
보다 구체적으로, 상기 팽창 그라파이트는 5 내지 15 ℃의 온도에서 황산 100 중량부, 그라파이트 0.5 내지 10 중량부 및 하이드라진 1 내지 30 중량부를 혼합하여 24 내지 36 시간 동안 그라파이트를 침적하는 단계, 상기 침적한 그라파이트를 세척 및 건조하여 팽창 전의 그라파이트를 수득하는 단계, 및 상기 팽창 전의 그라파이트를 500 내지 800 ℃의 온도에서 10 내지 30 분 동안 팽창시켜 팽창비율((고팽창 그라파이트의 부피)/(팽창 전의 그라파이트의 부피))이 450 내지 600 배인 고팽창 그라파이트를 제조하는 단계를 포함하는 방법으로 준비되는 것을 바람직하게 사용할 수 있다. More specifically, the expanded graphite is prepared by mixing 100 parts by weight of sulfuric acid, 0.5 to 10 parts by weight of graphite, and 1 to 30 parts by weight of hydrazine at a temperature of 5 to 15° C. and depositing the graphite for 24 to 36 hours, the deposited graphite Washing and drying to obtain graphite before expansion, and expanding the graphite before expansion at a temperature of 500 to 800 ° C. for 10 to 30 minutes to expand the ratio ((volume of high expansion graphite) / (volume of graphite before expansion) )) can be preferably used that is prepared by a method comprising the step of preparing high expansion graphite 450 to 600 times.
상기 팽창 그라파이트는 상기 글리옥실화된 폴리아크릴아미드 100 중량부에 대하여, 1 내지 20 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 팽창 그라파이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 팽창 그라파이트의 함량이 너무 많은 경우에는 제조원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.The expanded graphite is preferably contained in an amount of 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the glyoxylated polyacrylamide. When the content of the expanded graphite is too small, there is a problem that the above-described improvement effect may be insufficient, and when the content of the expanded graphite is too large, there is a problem that the manufacturing cost is increased and the price competitiveness may be lowered.
상기 폴리우루시올 분말은 상기 팽창 그라파이트와 함께, 우수한 화학적 안정성을 제공함으로써, 바잘트 섬유 자체 뿐만 아니라, 바잘트 섬유시트의 절연성, 난연성, 내열성, 방수성, 내화학성, 뿐만 아니라 항균성 등의 내구성을 향상시키는 기능을 한다. 또한, 바잘트 섬유 표면의 전부 또는 일부에 우수한 코팅력으로 코팅되어, 바잘트 섬유를 사용하여 직조할 때, 더욱 우수한 가공성으로 올 풀림 또는 직조불량을 현저히 개선할 수 있는 기능을 한다.The polyurushiol powder together with the expanded graphite provides excellent chemical stability, thereby improving the durability of not only the basalt fiber itself, but also the insulation, flame retardancy, heat resistance, waterproofness, chemical resistance, and antibacterial properties of the basalt fiber sheet. function. In addition, all or part of the surface of the bazalt fiber is coated with excellent coating power, so that when weaving using the bazalt fiber, it functions to remarkably improve the looseness or weaving defect with better processability.
보다 구체적으로, 상기 폴리우루시올 분말은 생옻과 친수성 유기용제를 혼합하고 원심분리시키고 감압증류하여 우루시올을 추출하는 단계; 상기 우루시올, 친수성 단량체, 산화제 및 중화제를 반응시키고 물을 첨가하여 폴리우루시올 수성액을 제조하는 단계; 상기 폴리우루시올 수성액을 열풍 건조기에 분사 투입하여 폴리우루시올 건조분말을 제조하는 단계; 상기 폴리우루시올 건조분말 100 중량부를 엠씨티(MCT) 오일 80 내지 150 중량부에 함침시킨 후, 1 내지 5 시간 동안 숙성시켜 폴리우루시올 슬러리를 제조하는 단계; 및 상기 폴리우루시올 슬러리를 60 내지 110 ℃에서 5 내지 15 시간 동안 열처리한 후, 평균 입경크기가 50 내지 80 μm가 되도록 분쇄하여 폴리우루시올 분말을 제조하는 단계;를 포함하는 제조방법에 의하여 준비되는 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있을 뿐만 아니라 특히 우수한 화학적 안정성, 난연성 및 내열성으로, 더욱 우수한 열적 안정성과 내구성을 제공할 수 있는 효과가 있다.More specifically, the polyurushiol powder is prepared by mixing raw urushi and a hydrophilic organic solvent, centrifuging, and distilling under reduced pressure to extract urushiol; preparing an aqueous polyurushiol solution by reacting the urushiol, a hydrophilic monomer, an oxidizing agent and a neutralizing agent and adding water; preparing a dry polyurushiol powder by injecting the aqueous polyurushiol solution into a hot air dryer; impregnating 100 parts by weight of the polyurushiol dry powder in 80 to 150 parts by weight of MCT oil and then aging for 1 to 5 hours to prepare a polyurushiol slurry; and heat-treating the polyurushiol slurry at 60 to 110° C. for 5 to 15 hours, and then pulverizing it to have an average particle size of 50 to 80 μm to prepare a polyurushiol powder; In addition to being able to further improve the above-mentioned effects by using it, there is an effect that can provide more excellent thermal stability and durability, especially with excellent chemical stability, flame retardancy and heat resistance.
이때, 상기 생옻과 친수성 유기용제를 혼합하고 원심분리시키고 감압증류하여 우루시올을 추출하는 단계;는 옻나무에서 유래한 생옻 성분에서 친수성 유기용제를 이용하여 물, 고무질, 라케이즈(laccase) 효소를 제외한 순수 우루시올을 추출, 원심분리 및 감압증류하여 98% 이상의 순도를 갖는 정제된 우루시올을 추출하고자 하는 것이다. 이때, 상기 친수성 유기용제는 에탄올을 바람직하게 사용할 수 있다.At this time, the step of mixing the raw lacquer with a hydrophilic organic solvent, centrifugation, and distillation under reduced pressure to extract urushiol; uses a hydrophilic organic solvent from the lacquer-derived lacquer component to obtain pure water excluding water, rubber, and laccase enzyme. This is to extract purified urushiol having a purity of 98% or more by extracting urushiol, centrifuging and distilling under reduced pressure. In this case, the hydrophilic organic solvent may preferably be ethanol.
또한, 상기 우루시올, 친수성 단량체, 산화제 및 중화제를 반응시키고 물을 첨가하여 폴리우루시올 수성액을 제조하는 단계;는 1차적으로 우루시올 100 중량부, 친수성 단량체 45 내지 75 중량부 및 산화제 0.1 내지 5 중량부를 반응시켜 제 1 중합체를 제조한 후, 상기 제 1 중합체를 중화제 10 내지 50 중량부로 중화함으로써 친수성 염을 제조하는 단계, 및 2차적으로 상기 친수성 염에 물 100 내지 300 중량부 및 산화제 70 내지 250 중량부를 첨가하여 제 2 중합체를 제조하는 단계를 포함하여, 폴리우루시올 수성액을 제조할 수 있다.In addition, the step of preparing an aqueous polyurushiol solution by reacting the urushiol, the hydrophilic monomer, the oxidizing agent and the neutralizing agent and adding water; is primarily 100 parts by weight of urushiol, 45 to 75 parts by weight of the hydrophilic monomer, and 0.1 to 5 parts by weight of the oxidizing agent After reacting to prepare a first polymer, preparing a hydrophilic salt by neutralizing the first polymer with 10 to 50 parts by weight of a neutralizing agent, and secondly 100 to 300 parts by weight of water and 70 to 250 parts by weight of an oxidizing agent in the hydrophilic salt Including the step of preparing a second polymer by adding parts, an aqueous polyurushiol solution can be prepared.
이때, 상기 친수성 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 크로톤산, 푸마르산, 아코니트산, 말레인산, 모노메틸말레이트, 모노메틸푸마레이트, 모노메틸이타코네이트, 비닐설포닉산, 비닐인산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.In this case, the hydrophilic monomer is acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, fumaric acid, aconitic acid, maleic acid, monomethyl maleate, monomethyl fumarate, monomethyl itaconate, vinyl sulfonic acid, vinyl phosphoric acid and these One selected from the group consisting of a mixture of can be used.
또한, 상기 산화제는 케톤 퍼옥사이드, 하이드로퍼옥사이드, 디아실 퍼옥사이드, 퍼옥시케탈, 퍼옥시에스테르, 퍼옥시디카보네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. 이때, 보다 바람직한 상기 산화제로는 하이드로퍼옥사이드를 사용할 수 있고, 보다 구체적인 하이드로퍼옥사이드의 예로는 t-부틸하이드로퍼옥사이드, t-에틸하이드로퍼옥사이드, 과산화수소 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.In addition, the oxidizing agent may be selected from the group consisting of ketone peroxide, hydroperoxide, diacyl peroxide, peroxyketal, peroxyester, peroxydicarbonate, and mixtures thereof. In this case, as the more preferable oxidizing agent, hydroperoxide may be used, and more specific examples of the hydroperoxide include t-butyl hydroperoxide, t-ethyl hydroperoxide, hydrogen peroxide, and mixtures thereof. Can be used.
또한, 상기 중화제는 트리에틸아민, 트리에탄올아민, 디메틸에탄올아민 등의 유기염기 또는 소듐하이드록사이드, 소듐카보네이트 등의 무기염기를 사용할 수 있다.In addition, the neutralizing agent may use an organic base such as triethylamine, triethanolamine, dimethylethanolamine, or an inorganic base such as sodium hydroxide and sodium carbonate.
또한, 상기 1차적으로 우루시올 100 중량부, 친수성 단량체 45 내지 75 중량부 및 산화제 0.1 내지 5 중량부를 반응시켜 제 1 중합체를 제조할 때, 산화반응을 촉진하기 위해 산화환원활성 촉매 0.1 내지 5 중량부를 더 첨가할 수 있다. 이때, 상기 산화환원활성 촉매는 금속염, 금속착체, 친수성 아민 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. 상기 금속염의 비제한적인 예로는 일가 이상의 소듐, 칼슘 등의 금속염을 사용할 수 있고, 상기 금속착제의 비제한적인 예로는 일가 이상의 니켈, 코발트, 망간, 철, 구리 등의 금속착제를 사용할 수 있고, 상기 친수성 아민의 비제한적인 예로는 3급 아민을 사용할 수 있다.In addition, when the first polymer is prepared by reacting 100 parts by weight of urushiol, 45 to 75 parts by weight of a hydrophilic monomer, and 0.1 to 5 parts by weight of an oxidizing agent, 0.1 to 5 parts by weight of a redox active catalyst to promote the oxidation reaction More can be added. In this case, the redox catalyst may be selected from the group consisting of metal salts, metal complexes, hydrophilic amines, and mixtures thereof. A non-limiting example of the metal salt may be a metal salt of sodium, calcium, etc. of monovalent or higher, and a non-limiting example of the metal complex may include a metal complex of nickel, cobalt, manganese, iron, copper, etc. of monovalent or higher, A non-limiting example of the hydrophilic amine may be a tertiary amine.
또한, 상기 폴리우루시올 슬러리를 제조하는 단계는 상기 폴리우루시올 건조분말 100 중량부를 에르고티오네인 1 내지 20 중량부와 더 혼합한 후, 엠씨티(MCT) 오일 80 내지 150 중량부에 함침시킨 후, 1 내지 5 시간동안 숙성시켜 폴리우루시올 슬러리를 제조하는 것을 사용함으로써, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 특히 우수한 내구성, 내후성 및 열안정성을 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, in the step of preparing the polyurushiol slurry, 100 parts by weight of the polyurushiol dry powder is further mixed with 1 to 20 parts by weight of ergothioneine, and then impregnated with 80 to 150 parts by weight of MCT oil, By aging for 1 to 5 hours to prepare the polyurushiol slurry, it is possible to not only further improve the above-described effects, but also to provide particularly excellent durability, weather resistance and thermal stability.
상기 폴리우루시올 분말은 상기 글리옥실화된 폴리아크릴아미드 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리우루시올 분말의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 폴리우루시올 분말의 함량이 너무 많은 경우에는 더이상의 성능개선 효과를 얻을 수 없고 제조원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.The polyurushiol powder is preferably contained in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the glyoxylated polyacrylamide. When the content of the polyurushiol powder is too small, there is a problem that the above-described improvement effect may be insufficient, and when the content of the polyurushiol powder is too large, no further performance improvement effect can be obtained and the manufacturing cost is high, so that the price competitiveness is high There is a problem that can be degraded.
상기 황화코발트는 바잘트 섬유 자체 뿐만 아니라, 바잘트 섬유시트의 인장강도 및 인장탄성율 등과 같은 기계적, 역학적 성능을 매우 개선하고, 내마모성 및 내화학성을 개선시킴으로써, 매우 향상된 내구성을 제공하는 기능을 한다. 또한, 바잘트 섬유를 사용하여 직조할 때, 우수한 가공성으로 올 풀림 또는 직조불량을 현저히 개선할 수 있는 기능을 한다.The cobalt sulfide significantly improves mechanical and mechanical performance, such as tensile strength and tensile modulus of elasticity of the basalt fiber sheet as well as the basalt fiber itself, and improves abrasion resistance and chemical resistance, thereby providing significantly improved durability. In addition, when weaving using bazalt fiber, it has a function of remarkably improving the unwinding or weaving defect with excellent processability.
이러한 상기 황화코발트는 염화 코발트 6수화물(Cobalt(ll) chloride hexahydrate), 지방산, 제1 아민계 화합물 및 비극성 용매의 혼합용액을 준비하는 단계; 상기 혼합용액을 불활성 기체 상에서 100 내지 120℃의 온도로 열처리하여 혼합물을 제조하는 단계; 파우더 형태의 황(sulfur)을 제2 아민계 화합물에 분산한 용액을 상기 혼합물에 교반시켜 250 내지 300 ℃의 반응온도로 반응시키는 반응 단계; 및 상기 반응 단계를 거쳐 생성된 물질을 에탄올(ethanol)과 톨루엔(toluene)의 혼합 용액으로 원심분리하는 단계;를 포함하는 방법으로 준비되는 것을 사용하여 상기한 개선효과를 더욱 향상시킬 수 있다.The cobalt sulfide step of preparing a mixed solution of cobalt chloride hexahydrate (Cobalt (ll) chloride hexahydrate), fatty acid, the first amine-based compound and a non-polar solvent; preparing a mixture by heat-treating the mixed solution at a temperature of 100 to 120° C. in an inert gas; A reaction step of reacting a solution in which sulfur in powder form in a second amine-based compound is stirred in the mixture at a reaction temperature of 250 to 300 °C; and centrifuging the material produced through the reaction step with a mixed solution of ethanol and toluene;
이때, 상기 지방산은 불포화 지방산 및 포화 지방산을 포함할 수 있다. 상기 불포화 지방산은 하나 이상의 이중결합 또는 삼중결합을 가진 지방산일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 불포화 지방산은 올레산(oleic acid), 리놀레산(linoleic acid), 리놀렌산(linolenic acid), 아라키돈산(arachidonic acid) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 이에 제한되지 않는다. 또한, 상기 포화 지방산은 프로판산(propanoic acid), 부탄산(Butyric acid), 펜탄산(Pentanoic acid 또는 발레르산 valeric acid), 헥산산(hexanoic acid 또는 카프로산 Caproic acid), 헵탄산(Heptanoic acid 또는 에난트산 Enanthic acid), 옥탄산(Octanoic acid 또는 카프릴산 Caprylic acid), 노난산(Nonanoic acid 또는 펠라르곤산 Pelargonic acid), 데칸산(Decanoic acid 또는 카프릭산 Capric acid), 도데칸산(Dodecanoic acid 또는 라우르산 Lauric acid), 테트라데칸산(Tetradecanoic acid 또는 미리스트산 Myristic acid), 헥사데칸산(hexadecanoic acid 또는 팔미트산 palmitic acid), 옥타데칸산(octadecanoic acid 또는 스테아르산 stearic acid) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 이에 제한되지 않는다.In this case, the fatty acid may include an unsaturated fatty acid and a saturated fatty acid. The unsaturated fatty acid may be a fatty acid having one or more double or triple bonds. More specifically, the unsaturated fatty acid may be at least one selected from the group consisting of oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, arachidonic acid, and mixtures thereof. doesn't happen In addition, the saturated fatty acid is propanoic acid (propanoic acid), butyric acid (Butyric acid), pentanoic acid (Pentanoic acid or valeric acid), hexanoic acid (hexanoic acid or Caproic acid), heptanoic acid (Heptanoic acid or Enanthic acid), Octanoic acid (Octanoic acid or Caprylic acid), Nonanoic acid (Nonanoic acid or Pelargonic acid), Decanoic acid (Decanoic acid or Capric acid), Dodecanoic acid Or Lauric acid), Tetradecanoic acid (Tetradecanoic acid or Myristic acid), hexadecanoic acid (hexadecanoic acid or palmitic acid), octadecanoic acid (octadecanoic acid or stearic acid) and these It may be at least one selected from the group consisting of a mixture of, but is not limited thereto.
상기 제1 및 제 2 아민계 화합물은 서로 같거나, 상이한 것으로서, 메틸아민(methylamine), 에틸아민(Ethanamine), 프로필아민(propylamine), 부틸아민(butylamine), 펜틸아민(pentylamine), 헥실아민(Hexylamine), 옥틸아민(octylamine), 노닐아민(nonylamine), 데실아민(decylamine), 도데실아민(dodecylamine), 테트라데실아민(tetradecylamine), 헥사데실아민(hexadecylamine), 옥타데실아민(octadecylamine), 디메틸아민(dimethylamine), 디에틸아민(diethanamine), 디프로필아민(dipropylamine), 트리부틸아민(tributylamine), 트리옥틸아민(trioctylamine), 올레일아민(oleylamine) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 이에 제한되지 않는다.The first and second amine-based compounds are the same as or different from each other, methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, pentylamine, hexylamine ( Hexylamine, octylamine, nonylamine, decylamine, dodecylamine, tetradecylamine, hexadecylamine, octadecylamine, dimethyl 1 selected from the group consisting of amine (dimethylamine), diethylamine (diethanamine), dipropylamine, tributylamine, trioctylamine, oleylamine, and mixtures thereof It may be more than one species, but is not limited thereto.
상기 비극성 용매는 톨루엔(toluene), 헥산(hexane), 시클로헥산(cyclohexane), 데칸(decane), 도데칸(dodecane), 테트라데칸(tetradecane), 헥사데칸(hexadecane), 옥타데칸(octadecane), 1-옥타데신(1-octadecene) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 이에 제한되지 않는다.The non-polar solvent is toluene, hexane, cyclohexane, decane, dodecane, tetradecane, hexadecane, octadecane, 1 It may be at least one member selected from the group consisting of -octadecene and mixtures thereof, but is not limited thereto.
상기 불활성 기체는 아르곤(Ar) 또는 헬륨(He)일 수 있고, 이에 제한되지 않는다.The inert gas may be argon (Ar) or helium (He), but is not limited thereto.
상기 황화코발트는 상기 글리옥실화된 폴리아크릴아미드 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 황화코발트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 황화코발트의 함량이 너무 많은 경우에는 제조원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다. The cobalt sulfide is preferably contained in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the glyoxylated polyacrylamide. When the content of the cobalt sulfide is too small, there is a problem that the above-described improvement effect may be insufficient, and when the content of the cobalt sulfide is too large, the manufacturing cost increases and the price competitiveness may decrease.
상기 화학식 1로 표시되는 세라마이드계 유도체는 바잘트 섬유 표면의 전부 또는 일부에 우수한 코팅력으로 코팅되고, 우수한 결합력을 제공함으로써, 바잘트 섬유 자체 뿐만 아니라, 바잘트 섬유시트의 인장강도 및 인장탄성율 등과 같은 기계적, 역학적 성능을 개선하는 기능을 한다. 또한, 상기 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트를 추가적으로 통상의 함침용 에폭시 수지에 함침시킨 후 사용하는 경우, 에폭시 수지와의 우수한 결합력으로 상기한 개선효과를 더욱 향상시킬 수 있는 기능을 한다.The ceramide-based derivative represented by the formula (1) is coated on all or part of the surface of the basalt fiber with excellent coating strength and provides excellent bonding strength, thereby not only the basalt fiber itself, but also the tensile strength and tensile modulus of the basalt fiber sheet, etc. It functions to improve the same mechanical and mechanical performance. In addition, when the basalt fiber sheet for repair and reinforcement of the concrete structure is additionally impregnated with a conventional epoxy resin for impregnation, and then used, the above-described improvement effect can be further improved due to excellent bonding strength with the epoxy resin. .
보다 구체적으로, 상기 세라마이드계 유도체는 하기 화학식 1-1로 표시되는 것을 포함하는 것을 사용하여, 더욱 우수한 결합력으로 바잘트 섬유 자체 뿐만 아니라, 바잘트 섬유시트의 인장강도 및 인장탄성율 등과 같은 기계적, 역학적 성능을 더욱 개선할 수 있다.More specifically, the ceramide-based derivative is mechanical and mechanical, such as tensile strength and tensile modulus of the basalt fiber sheet, as well as the basalt fiber itself with more excellent bonding strength by using a compound represented by the following formula 1-1. Performance can be further improved.
[화학식 1-1][Formula 1-1]
상기 화학식 1로 표시되는 세라마이드계 유도체는 상기 글리옥실화된 폴리아크릴아미드 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 세라마이드계 유도체의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 세라마이드계 유도체의 함량이 너무 많은 경우에는 제조원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다. The ceramide-based derivative represented by Formula 1 is preferably contained in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the glyoxylated polyacrylamide. When the content of the ceramide-based derivative is too small, there is a problem that the above-described improvement effect may be insufficient, and when the content of the ceramide-based derivative is too large, the manufacturing cost increases and the price competitiveness may decrease.
또한, 상기 바잘트 섬유를 포함하는 경사 및 위사 중 어느 하나 또는 경ㆍ위사 모두는 상기 바잘트 섬유 100 중량부에 대하여, 나일론 섬유 5 내지 30 중량부를 더 포함하는 것을 사용하여, 상기한 강도개선효과 및 고기능성을 충분히 구현하면서, 비용면에서도 매우 우수한 경제성을 갖추게 되는 효과가 있다.In addition, any one of the warp and weft yarns including the basalt fiber or both the warp and weft yarns include 5 to 30 parts by weight of nylon fiber based on 100 parts by weight of the basalt fiber, and the above-described strength improvement effect And while sufficiently implementing high functionality, there is an effect of having very good economic feasibility in terms of cost.
한편, 본 발명의 다른 일 구현 예는 상기 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트를 이용한 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강공법으로서, 콘크리트 구조물 표면의 오염층을 제거하고 균열이나 손상된 단면을 보수 및 복구하는 오염물 제거 및 단면복구 단계; 상기 오염물 제거 및 단면복구가 완료된 콘크리트 구조물 표면의 돌출부 또는 요철부를 연마하여 평활하게 한 후, 오목부에 몰탈을 충진하여 보수하는 바탕처리 단계; 상기 바탕처리가 완료된 콘크리트 구조물 표면에 프라이머를 도포하여 접착력을 향상시켜주는 프라이머 도포단계; 상기 프라이머 도포가 완료된 콘크리트 구조물 표면에 상기 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트를 부착 및 설치하는 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트 설치 단계; 및 양생단계를 포함하는 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강공법을 제공한다.On the other hand, another embodiment of the present invention is a method of repairing and reinforcing a concrete structure using the basalt fiber sheet for repairing and reinforcing the concrete structure, and removes the contaminant layer on the surface of the concrete structure and repairs and restores cracks or damaged sections a step of removing contaminants and restoring the cross section; a background treatment step of repairing the concave portion by filling the concave portion with mortar, after the contaminant removal and cross-sectional restoration are completed, by grinding the protrusion or the uneven portion of the surface of the concrete structure to be smooth; A primer application step of improving adhesion by applying a primer to the surface of the concrete structure on which the background treatment is completed; an installation step of basalt fiber sheet for repair/reinforcement of a concrete structure by attaching and installing a basalt fiber sheet for repair/reinforcement of the concrete structure on the surface of the concrete structure on which the primer application is completed; And it provides a method of repairing and reinforcing concrete structures including a curing step.
상기 오염물 제거 및 단면복구 단계에서 상기 오염층의 제거는 그라인더, 와이어브러쉬 등을 이용하여 표면을 그라인딩할 수 있다. 또한, 보수ㆍ보강될 콘크리트 구조물 표면에 균열이 있는 경우, 에폭시 수지 등을 주입하여 보수하고, 철근이 노출된 경우에는 방청처리를 할 수 있다. 또한, 보수ㆍ보강될 콘크리트 구조물 표면에 손상된 단면이 있는 경우, 콘크리트 이상의 강도를 가지는 고강도 몰탈 또는 에폭시 몰탈 등으로 상기 결손 부위를 메워 단면을 복구할 수 있다. 이때 몰탈 면은 단차 1mm 이내로 평활하게 마감한다.In the step of removing the contaminants and restoring the cross-section, the contaminant layer may be removed by grinding the surface using a grinder, a wire brush, or the like. In addition, if there is a crack on the surface of the concrete structure to be repaired or reinforced, it can be repaired by injecting epoxy resin, etc., and rust prevention treatment can be performed when the reinforcing bar is exposed. In addition, if there is a damaged cross section on the surface of the concrete structure to be repaired or reinforced, the cross section can be restored by filling the defective portion with a high strength mortar or epoxy mortar having a strength greater than that of concrete. At this time, the mortar side should be finished smoothly with a step difference of 1mm or less.
상기 오염물 제거 및 단면복구가 완료된 콘크리트 구조물 표면의 돌출부 또는 요철부를 연마하여 평활하게 한 다음, 시공면에 구멍, 요철부위 등과 같은 오목부가 존재하는 경우, 상기 오목부에는 몰탈을 충진하여 매끈하게 보수함으로써 바탕처리할 수 있다.After the contaminant removal and cross-section restoration have been completed, the protrusion or concavo-convex part of the surface of the concrete structure is polished to be smooth, and then, if there is a concave part such as a hole or concavo-convex part on the construction surface, the concave part is filled with mortar to make smooth repair. It can be background processed.
또한, 상기 프라이머 도포단계에서 사용될 수 있는 프라이머는 콘크리트 구조물의 표면에 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트를 부착하기 전에 접착력을 강화하기 위하여 도포할 수 있는 것으로서, 이러한 프라이머의 비제한적인 예를 들면, 에폭시계 프라이머, 아크릴계 프라이머 등을 사용할 수 있다.In addition, the primer that can be used in the primer application step can be applied to strengthen the adhesive force before attaching the basalt fiber sheet for repair and reinforcement of the concrete structure to the surface of the concrete structure, and a non-limiting example of such a primer For example, an epoxy-based primer, an acrylic-based primer, or the like can be used.
또한, 상기 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트 설치 단계는 상기 프라이머 도포가 완료된 콘크리트 구조물 표면에 상기 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트를 부착 및 설치함으로써 수행될 수 있다. In addition, the step of installing the basalt fiber sheet for repair and reinforcement of the concrete structure may be performed by attaching and installing the basalt fiber sheet for repairing and reinforcing the concrete structure on the surface of the concrete structure on which the primer application has been completed.
이때, 상기 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트의 부착은 당분야에서 일반적으로 사용되는 접착용 에폭시 수지를 상기 프라이머 도포가 완료된 콘크리트 구조물 표면에 도포함으로써 수행될 수 있다.In this case, the attachment of the basalt fiber sheet for repair and reinforcement of the concrete structure may be performed by applying an adhesive epoxy resin generally used in the art to the surface of the concrete structure on which the primer application is completed.
또한, 상기 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트의 부착은 상기 프라이머 도포가 완료된 콘크리트 구조물 표면에 당분야에서 일반적으로 사용되는 함침용 에폭시 수지를 1차 도포한 후, 상기 1차 도포된 함침용 에폭시 수지 표면에 상기 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트를 부착시킨 후, 함침용 에폭시 수지를 2차 도포함으로써, 수행될 수 있다.In addition, the attachment of the basalt fiber sheet for repair and reinforcement of the concrete structure is performed by first applying the epoxy resin for impregnation generally used in the art to the surface of the concrete structure on which the primer application is completed, and then the first applied impregnation After attaching the basalt fiber sheet for repair and reinforcement of the concrete structure to the surface of the epoxy resin for use, the secondary coating of the epoxy resin for impregnation may be performed.
또한, 추가적인 보강이 필요한 경우, 상기 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트가 부착될 콘크리트 구조물의 표면에 앵커홀을 천공하고 스페이서 등의 고정부재를 설치하는 단계; 및 상기 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트를 부착한 후, 별도의 고정부재로서 앵커를 고정하는 단계를 수행함으로써, 더욱 우수한 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강 효과를 얻을 수 있다.In addition, if additional reinforcement is required, the steps of drilling an anchor hole in the surface of the concrete structure to which the basalt fiber sheet for repair and reinforcement of the concrete structure is to be attached and installing a fixing member such as a spacer; And after attaching the basalt fiber sheet for repair and reinforcement of the concrete structure, by performing the step of fixing the anchor as a separate fixing member, it is possible to obtain a more excellent repair and reinforcement effect of the concrete structure.
또한, 상기 양생단계는 비가 오는 날에는 방수포를 덮고, 추운 경우에는 보온재를 덮어 양생을 수행할 수 있다.In addition, the curing step may be performed by covering the tarpaulin on a rainy day, and covering the insulation material on a cold day.
본 발명의 일 구현 예에 따른 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강공법에 의하면, 기존의 유리섬유, 아라미드섬유, 탄소섬유 등과 같은 보강섬유를 대체할 수 있는 새로운 보강섬유로서, 친환경 섬유인 바잘트 섬유를 사용하여, 인장강도 및 인장탄성율 등과 같은 기계적, 역학적 성능이 매우 개선되는 효과가 있다. 또한, 콘크리트 구조물과의 부착력을 향상시켜 고기능성이 발현됨과 동시에 비용면에서도 경제성을 갖추게 되는 효과가 있다.According to the basalt fiber sheet for repairing and reinforcing concrete structures according to an embodiment of the present invention and the method for repairing and reinforcing concrete structures using the same, it is possible to replace the existing reinforcing fibers such as glass fibers, aramid fibers, carbon fibers, etc. As a new reinforcing fiber, the use of eco-friendly basalt fiber has the effect of greatly improving mechanical and mechanical performance such as tensile strength and tensile modulus of elasticity. In addition, by improving the adhesion to the concrete structure, high functionality is expressed, and at the same time, there is an effect of being economical in terms of cost.
이로써, 교량이나 고가차도, 터널, 지하관로, 각종 건축구조물 등과 같은 콘크리트 구조물을 효과적으로 보수ㆍ보강할 수 있는 효과가 있다.Accordingly, there is an effect of effectively repairing and reinforcing concrete structures such as bridges, overpasses, tunnels, underground pipelines, and various building structures.
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.As mentioned above, although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the technical spirit of the present invention. This is possible.
<제조예 1><Production Example 1>
그라파이트의 제조manufacture of graphite
5 ℃의 온도에서 황산 100 중량부, 통상의 그라파이트 분말 2.5 중량부를 혼합하여 24 시간 동안 그라파이트를 침적하는 단계, 상기 침적한 그라파이트를 수회 세척하여 황산을 제거하고, 90 ℃의 온도에서 7 시간 동안 건조하여 팽창 전의 그라파이트를 수득하는 단계, 및 상기 팽창 전의 그라파이트를 550 ℃의 온도에서 27 분 동안 팽창시켜 팽창비율((고팽창 그라파이트의 부피)/(팽창 전의 그라파이트의 부피))이 187배인 팽창 그라파이트를 제조하는 단계를 포함하는 방법으로 준비되는 팽창 그라파이트를 사용하였다.A step of depositing graphite for 24 hours by mixing 100 parts by weight of sulfuric acid and 2.5 parts by weight of conventional graphite powder at a temperature of 5° C., washing the deposited graphite several times to remove sulfuric acid, and drying at a temperature of 90° C. for 7 hours to obtain graphite before expansion, and expand the graphite before expansion at a temperature of 550 ° C. for 27 minutes to obtain expanded graphite having an expansion ratio ((volume of high expansion graphite) / (volume of graphite before expansion)) of 187 times Expanded graphite prepared by a method including a manufacturing step was used.
<제조예 2><Production Example 2>
그라파이트의 제조manufacture of graphite
5 ℃의 온도에서 황산 100 중량부, 통상의 그라파이트 분말 2.5 중량부 및 하이드라진 7.5 중량부를 혼합하여 24 시간 동안 그라파이트를 침적하는 단계, 상기 침적한 그라파이트를 수회 세척하여 황산을 제거하고, 90 ℃의 온도에서 7 시간 동안 건조하여 팽창 전의 그라파이트를 수득하는 단계, 및 상기 팽창 전의 그라파이트를 700 ℃의 온도에서 20 분 동안 팽창시켜 팽창비율((고팽창 그라파이트의 부피)/(팽창 전의 그라파이트의 부피))이 507 배인 고팽창 그라파이트를 제조하는 단계를 포함하는 방법으로 준비되는 고팽창 그라파이트를 사용하였다.A step of depositing graphite for 24 hours by mixing 100 parts by weight of sulfuric acid, 2.5 parts by weight of ordinary graphite powder, and 7.5 parts by weight of hydrazine at a temperature of 5° C., washing the deposited graphite several times to remove sulfuric acid, and a temperature of 90° C. to obtain graphite before expansion by drying for 7 hours, and the expansion ratio ((volume of high expansion graphite)/(volume of graphite before expansion)) by expanding the graphite before expansion at a temperature of 700 ° C. for 20 minutes High expansion graphite prepared by a method comprising the step of preparing 507 times high expansion graphite was used.
<제조예 3><Production Example 3>
황화코발트의 제조Preparation of cobalt sulfide
염화 코발트 6수화물(0.4mmol, Aldrich사, 98%), 올레산(35mmol, Aldrich사, 90%), 올레일아민(35mmol, TCI사, 50%) 및 1-옥타데신(140mmol, Aldrich사, 90%)의 혼합용액을 준비하였다. 상기 혼합용액을 삼구 플라스크에 넣고 아르곤 기체 분위기 상에서 110℃로 1시간동안 열처리하여 혼합물을 제조하였다. 황(2mmol, Aldrich사, sulfur powder)을 5mmol 올레일아민(35mmol, TCI사, 50%)에 분산한 용액을 상기 혼합물에 혼합 및 교반시켜 270℃의 반응온도로 반응시켰다. 상기 반응 단계를 거쳐 생성된 물질을 에탄올 및 톨루엔을 50:1 부피비율로 혼합한 용액으로 원심분리(7000 rpm) 및 정제하여 황화코발트를 제조하였다.Cobalt chloride hexahydrate (0.4 mmol, Aldrich, 98%), oleic acid (35 mmol, Aldrich, 90%), oleylamine (35 mmol, TCI, 50%) and 1-octadecine (140 mmol, Aldrich, 90%) %) was prepared. The mixed solution was placed in a three-necked flask and heat-treated at 110° C. for 1 hour in an argon gas atmosphere to prepare a mixture. A solution of sulfur (2 mmol, Aldrich, sulfur powder) dispersed in 5 mmol oleylamine (35 mmol, TCI, 50%) was mixed and stirred in the mixture to react at a reaction temperature of 270°C. The material produced through the above reaction step was centrifuged (7000 rpm) and purified with a solution of ethanol and toluene in a 50:1 volume ratio to prepare cobalt sulfide.
<제조예 4><Production Example 4>
폴리우루시올 분말의 제조Preparation of polyurushiol powder
생옻과 에탄올를 혼합하고 원심분리시키고 감압증류하여 99% 이상의 순도를 갖는 정제된 우루시올을 추출하였다.Raw urushi and ethanol were mixed, centrifuged, and distilled under reduced pressure to extract purified urushiol with a purity of 99% or more.
교반기, 온도계, 적하조 및 환류 응축기가 부착된 플라스크에 상기 우루시올 100 중량부, 말레인산 57 중량부, 코발트옥토에이트 0.3 중량부 및 t-부틸하이드로퍼옥사이드 0.3 중량부를 40 ℃의 온도에서 반응시켜 제 1 중합체를 제조한 후, 상기 제 1 중합체를 트리에틸아민 23 중량부로 중화함으로써 친수성 염을 제조하였다. 이후, 상기 친수성 염에 물 270 중량부 및 t-부틸하이드로퍼옥사이드 135 중량부를 50 ℃의 온도에서 첨가하여 제 2 중합체를 제조하여, 폴리우루시올 수성액을 제조하였다.100 parts by weight of urushiol, 57 parts by weight of maleic acid, 0.3 parts by weight of cobalt octoate and 0.3 parts by weight of t-butyl hydroperoxide were reacted at a temperature of 40° C. in a flask equipped with a stirrer, thermometer, dropping tank and reflux condenser to react the first After preparing the polymer, a hydrophilic salt was prepared by neutralizing the first polymer with 23 parts by weight of triethylamine. Thereafter, 270 parts by weight of water and 135 parts by weight of t-butylhydroperoxide were added to the hydrophilic salt at a temperature of 50° C. to prepare a second polymer, thereby preparing an aqueous polyurushiol solution.
상기 제조된 폴리우루시올 수성액을 열풍 건조기에 분사 투입하여 폴리우루시올 건조분말을 제조하였다.The prepared polyurushiol aqueous solution was sprayed into a hot air dryer to prepare a polyurushiol dry powder.
<제조예 5><Preparation Example 5>
폴리우루시올 분말의 제조Preparation of polyurushiol powder
상기 제조예 4에서 제조된 폴리우루시올 건조분말 100 중량부를 엠씨티(MCT) 오일 98 중량부에 함침시킨 후, 3 시간 동안 숙성시켜 폴리우루시올 슬러리를 제조하였다. 이후, 상기 폴리우루시올 슬러리를 100 ℃에서 8 시간 동안 열처리한 후, 평균 입경크기가 75 μm가 되도록 분쇄하여 폴리우루시올 분말을 제조하였다.100 parts by weight of the dry polyurushiol powder prepared in Preparation Example 4 was impregnated in 98 parts by weight of MCT oil, and then aged for 3 hours to prepare a polyurushiol slurry. Thereafter, the polyurushiol slurry was heat-treated at 100° C. for 8 hours, and then pulverized to have an average particle size of 75 μm to prepare a polyurushiol powder.
<제조예 6><Preparation Example 6>
폴리우루시올 분말의 제조Preparation of polyurushiol powder
상기 제조예 4에서 제조된 폴리우루시올 건조분말 100 중량부를 에르고티오네인 9 중량부와 더 혼합한 후, 엠씨티(MCT) 오일 83 중량부에 함침시킨 후, 3 시간동안 숙성시켜 폴리우루시올 슬러리를 제조하였다. 이후, 상기 폴리우루시올 슬러리를 100 ℃에서 8 시간 동안 열처리한 후, 평균 입경크기가 73 μm가 되도록 분쇄하여 폴리우루시올 분말을 제조하였다.100 parts by weight of the dry polyurushiol powder prepared in Preparation Example 4 was further mixed with 9 parts by weight of ergothioneine, impregnated with 83 parts by weight of MCT oil, and then aged for 3 hours to obtain a polyurushiol slurry prepared. Thereafter, the polyurushiol slurry was heat-treated at 100° C. for 8 hours, and then pulverized to have an average particle size of 73 μm to prepare a polyurushiol powder.
<실시예 및 비교예><Examples and Comparative Examples>
바잘트 섬유를 위사 및 경사로 직조하여, 평직 형태의 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트를 제조하였다. 이때, 상기 바잘트 섬유는 표면의 전부를 성능개선용 코팅원료로 코팅처리한 것을 사용하였으며, 상기 성능개선용 코팅원료는 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 성분 및 함량 조건으로 혼합한 것을 사용하였다.Basalt fiber sheets for repair and reinforcement of plain weave concrete structures were manufactured by weaving bazalt fibers with weft and warp yarns. In this case, the basalt fiber was used for coating the entire surface with a coating raw material for performance improvement, and the coating raw material for performance improvement was mixed with the components and content conditions as shown in Table 1 below.
[제조예1]15
[Production Example 1]
[제조예2]15
[Production Example 2]
[제조예2]15
[Production Example 2]
[제조예4]7
[Production Example 4]
[제조예5]7
[Production Example 5]
[제조예6]7
[Production Example 6]
[통상의 황화코발트 분말]3
[Normal cobalt sulfide powder]
[제조예3]3
[Production Example 3]
[제조예3]3
[Production Example 3]
[화학식 1-2]5
[Formula 1-2]
[화학식 1-1]5
[Formula 1-1]
[화학식 1-1]5
[Formula 1-1]
[화학식 1-2]
[Formula 1-2]
<비교예 2><Comparative Example 2>
바잘트 섬유로서 별도의 표면처리를 하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 바잘트 섬유시트를 제조하였다. 즉, 별도의 표면처리를 하지 않은 바잘트 섬유를 위사 및 경사로 직조하여, 평직 형태의 비교용 바잘트 섬유시트를 제조하였다.A bazalt fiber sheet was prepared in the same manner as in Example 1, except that a separate surface treatment was not performed as a bazalt fiber. That is, a basalt fiber sheet for comparison in a plain weave type was prepared by weaving a bazalt fiber without a separate surface treatment with weft and warp yarns.
아래의 시험예들은 상기에 개시한 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1 및 비교예 2의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.The following test examples are experiments comparing the characteristics of Examples 1 and 2 according to the present invention with those of Comparative Examples 1 and 2 in order to more easily understand the characteristics of Examples 1 to 3 according to the present invention disclosed above. the results are shown.
<시험예><Test Example>
성능 평가performance evaluation
실시예 1 내지 실시예 3에 따른 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트와, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 바잘트 섬유시트에 대하여, ASTM D 3039 : 2014에 의거한 인장강도 및 ASTM D 3039 : 2014에 의거한 인장탄성율 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.Tensile strength and ASTM according to ASTM D 3039: 2014 for the basalt fiber sheets for repair and reinforcement of concrete structures according to Examples 1 to 3 and the basalt fiber sheets according to Comparative Examples 1 and 2 A tensile modulus test was performed according to D 3039: 2014, and the results are shown in Table 2 below.
또한, 별도로 제작된 콘크리트 시험체에 통상의 접착용 에폭시 수지를 도포한 후, 상기 도포된 접착용 에폭시 수지 표면에 실시예 1 내지 실시예 3에 따른 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트와, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 바잘트 섬유시트를 각각 별도로 부착시킴으로써, 성능평가용 시험체를 제작하였다. 상기 성능평가용 시험체에 대하여, 부착강도 및 방수성능을 평가하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.In addition, after applying a conventional epoxy resin for bonding to a separately prepared concrete test body, the basalt fiber sheet for repairing and reinforcing concrete structures according to Examples 1 to 3 on the surface of the applied epoxy resin for bonding; By separately attaching the basalt fiber sheets according to Comparative Example 1 and Comparative Example 2, a test body for performance evaluation was prepared. For the test specimen for performance evaluation, adhesion strength and waterproof performance were evaluated, and the results are shown in Table 2 below.
상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따른 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트는 비교예 1 및 비교예 2에 따른 바잘트 섬유시트와 비교하여, 우수한 인장강도, 인장탄성율, 부착강도 및 방수성능을 갖는 것을 확인할 수 있었다.As can be seen in Table 2, the basalt fiber sheets for repair and reinforcement of concrete structures according to Examples 1 to 3 were superior in tensile strength to the basalt fiber sheets according to Comparative Examples 1 and 2, It was confirmed to have strength, tensile modulus of elasticity, adhesion strength and waterproof performance.
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.As described above, those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention may be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential characteristics thereof. Therefore, it should be understood that all of the embodiments described above are illustrative and not restrictive. The scope of the present invention should be construed as being included in the scope of the present invention, rather than the above detailed description, all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims described below and their equivalents.
Claims (6)
상기 성능개선용 코팅원료는 글리옥실화된 폴리아크릴아미드 100 중량부에 대하여, 폴리도파민 20 내지 50 중량부, 폴리아크릴로니트릴 1 내지 20 중량부, 팽창 그라파이트 1 내지 20 중량부, 폴리우루시올 분말 0.1 내지 10 중량부, 황화코발트 0.1 내지 10 중량부 및 하기 화학식 1로 표시되는 세라마이드계 유도체 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트.
[화학식 1]
상기 식에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 직쇄 또는 분지쇄의 (C7내지C30)알킬, (C7내지C30)알케닐 및 이들의 혼합 작용기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다.
A basalt fiber sheet for repair and reinforcement of a concrete structure formed by weaving basalt fibers with either warp or weft yarns or both warp and weft yarns, wherein all or part of the surface is used as a coating raw material for performance improvement coated;
The coating raw material for performance improvement is based on 100 parts by weight of glyoxylated polyacrylamide, polydopamine 20 to 50 parts by weight, polyacrylonitrile 1 to 20 parts by weight, expanded graphite 1 to 20 parts by weight, polyurushiol powder 0.1 to 10 parts by weight, 0.1 to 10 parts by weight of cobalt sulfide, and 0.1 to 10 parts by weight of a ceramide-based derivative represented by the following formula (1).
[Formula 1]
In the above formula, R 1 and R 2 are each independently at least one selected from the group consisting of linear or branched (C7 to C30)alkyl, (C7 to C30)alkenyl, and mixed functional groups thereof.
상기 팽창 그라파이트는 5 내지 15 ℃의 온도에서 황산 100 중량부, 그라파이트 0.5 내지 10 중량부 및 하이드라진 1 내지 30 중량부를 혼합하여 24 내지 36 시간 동안 그라파이트를 침적하는 단계, 상기 침적한 그라파이트를 세척 및 건조하여 팽창 전의 그라파이트를 수득하는 단계, 및 상기 팽창 전의 그라파이트를 500 내지 800 ℃의 온도에서 10 내지 30 분 동안 팽창시켜 팽창비율((고팽창 그라파이트의 부피)/(팽창 전의 그라파이트의 부피))이 450 내지 600 배인 고팽창 그라파이트를 제조하는 단계를 포함하는 방법으로 준비되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트.
According to claim 1,
The expanded graphite is mixed with 100 parts by weight of sulfuric acid, 0.5 to 10 parts by weight of graphite, and 1 to 30 parts by weight of hydrazine at a temperature of 5 to 15° C. and depositing the graphite for 24 to 36 hours, washing and drying the deposited graphite to obtain graphite before expansion, and the graphite before expansion is expanded at a temperature of 500 to 800 ° C. for 10 to 30 minutes so that the expansion ratio ((volume of high expansion graphite) / (volume of graphite before expansion)) is 450 Basalt fiber sheet for repair and reinforcement of concrete structures, characterized in that prepared by a method comprising the step of producing high-expansion graphite to 600 times.
상기 폴리우루시올 분말은
생옻과 친수성 유기용제를 혼합하고 원심분리시키고 감압증류하여 우루시올을 추출하는 단계; 상기 우루시올, 친수성 단량체, 산화제 및 중화제를 반응시키고 물을 첨가하여 폴리우루시올 수성액을 제조하는 단계; 상기 폴리우루시올 수성액을 열풍 건조기에 분사 투입하여 폴리우루시올 건조분말을 제조하는 단계; 상기 폴리우루시올 건조분말 100 중량부를 엠씨티(MCT) 오일 80 내지 150 중량부에 함침시킨 후, 1 내지 5 시간 동안 숙성시켜 폴리우루시올 슬러리를 제조하는 단계; 및 상기 폴리우루시올 슬러리를 60 내지 110 ℃에서 5 내지 15 시간 동안 열처리한 후, 평균 입경크기가 50 내지 80 μm가 되도록 분쇄하여 폴리우루시올 분말을 제조하는 단계;를 포함하는 제조방법에 의하여 준비되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트.
According to claim 1,
The polyurushiol powder is
extracting urushiol by mixing raw urushi with a hydrophilic organic solvent, centrifugation, and distillation under reduced pressure; preparing an aqueous polyurushiol solution by reacting the urushiol, a hydrophilic monomer, an oxidizing agent and a neutralizing agent and adding water; preparing a dry polyurushiol powder by injecting the aqueous polyurushiol solution into a hot air dryer; impregnating 100 parts by weight of the polyurushiol dry powder in 80 to 150 parts by weight of MCT oil, and then aging for 1 to 5 hours to prepare a polyurushiol slurry; and heat-treating the polyurushiol slurry at 60 to 110° C. for 5 to 15 hours, and then pulverizing it to have an average particle size of 50 to 80 μm to prepare a polyurushiol powder; Basalt fiber sheet for repairing and reinforcing concrete structures.
상기 폴리우루시올 슬러리를 제조하는 단계는
상기 폴리우루시올 건조분말 100 중량부를 에르고티오네인 1 내지 20 중량부와 더 혼합한 후, 엠씨티(MCT) 오일 80 내지 150 중량부에 함침시킨 후, 1 내지 5 시간동안 숙성시켜 폴리우루시올 슬러리를 제조하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트.
4. The method of claim 3,
The step of preparing the polyurushiol slurry is
100 parts by weight of the dry polyurushiol powder is further mixed with 1 to 20 parts by weight of ergothioneine, and then impregnated with 80 to 150 parts by weight of MCT oil, and then aged for 1 to 5 hours to obtain a polyurushiol slurry Basalt fiber sheet for repair and reinforcement of concrete structures, characterized in that it is manufactured.
상기 바잘트 섬유를 포함하는 경사 및 위사 중 어느 하나 또는 경ㆍ위사 모두는 상기 바잘트 섬유 100 중량부에 대하여, 나일론 섬유 5 내지 30 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트.
According to claim 1,
Any one or both warp and weft yarns including the basalt fiber, based on 100 parts by weight of the basalt fiber, further include 5 to 30 parts by weight of a nylon fiber for repair and reinforcement of a concrete structure Basalt fiber sheet.
콘크리트 구조물 표면의 오염층을 제거하고 균열이나 손상된 단면을 보수 및 복구하는 오염물 제거 및 단면복구 단계; 상기 오염물 제거 및 단면복구가 완료된 콘크리트 구조물 표면의 돌출부 또는 요철부를 연마하여 평활하게 한 후, 오목부에 몰탈을 충진하여 보수하는 바탕처리 단계; 상기 바탕처리가 완료된 콘크리트 구조물 표면에 프라이머를 도포하여 접착력을 향상시켜주는 프라이머 도포단계; 상기 프라이머 도포가 완료된 콘크리트 구조물 표면에 상기 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트를 부착 및 설치하는 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강용 바잘트 섬유시트 설치 단계; 및 양생단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강공법.
A method of repairing and reinforcing a concrete structure using the basalt fiber sheet for repairing and reinforcing the concrete structure according to any one of claims 1 to 5, comprising:
Contaminant removal and section restoration step of removing the contamination layer on the surface of the concrete structure and repairing and restoring cracks or damaged sections; a background treatment step of repairing the concave portion by filling the concave portion with mortar, after the contaminant removal and cross-sectional restoration are completed, by grinding the protrusion or the uneven portion of the surface of the concrete structure to be smooth; A primer application step of improving adhesion by applying a primer to the surface of the concrete structure on which the background treatment is completed; A basalt fiber sheet installation step for repairing and reinforcing a concrete structure by attaching and installing a basalt fiber sheet for repair and reinforcement of the concrete structure on the surface of the concrete structure on which the primer application is completed; and a curing step. Repair/reinforcement method of a concrete structure, characterized in that it comprises a curing step.
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