KR102310854B1 - Concrete manufactured with a salt-resistance enhancing composition capable of self-repairing concrete cracks, and a method for manufacturing concrete structures with improved salt-resistance - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물로 제조된 콘크리트 및 이를 이용한 내염해성이 증진된 콘크리트 구조물의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 콘크리트 구조의 치밀성을 확보하고 자가보수 성능 및 내염해성을 동시에 확보할 수 있는 것을 특징으로 하는 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물로 제조된 콘크리트 및 이를 이용한 내염해성이 증진된 콘크리트 구조물의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a concrete prepared from a composition for promoting self-repairing of cracks in concrete and a method for manufacturing a concrete structure with improved salt decomposition resistance using the same, and more particularly, to secure the compactness of the concrete structure, self-repair performance and It relates to a concrete prepared from a composition for promoting self-repair of cracks in concrete, characterized in that it can simultaneously secure salt damage resistance, and a method for manufacturing a concrete structure with improved salt damage resistance using the same.
지구온난화의 주범으로 이산화탄소가 지목되고 있으며, 이에 콘크리트 산업 분야에서도 친환경 저탄소 녹색성장에 대응하기 위하여 탄소배출 최소화 및 폐기물의 재활용을 통한 유효자원화 등에 관심이 집중되고 있다. Carbon dioxide is pointed out as the main culprit of global warming, and in the concrete industry, attention is focused on minimizing carbon emission and turning waste into effective resources through recycling in order to respond to eco-friendly, low-carbon, green growth.
최근에는 이러한 이산화탄소 저감 환경 이슈와 관련하여 시멘트 대체 콘크리트 개발에 관한 연구가 주목을 받고 있으며, 이에 시멘트를 대체할 수 있는 재료로 고로슬래그 미분말, 플라이애쉬 등 산업부산물을 이용한 시멘트를 사용하는 등 이산화탄소를 저감하고자 노력을 하고 있다.Recently, research on the development of concrete substitutes for cement in relation to these carbon dioxide reduction environmental issues is attracting attention. Efforts are being made to reduce
또한 콘크리트 구조물은 열화 등에 의해 콘크리트에 균열이 발생하여 시간이 지나게 되면 콘크리트의 강도 및 내구성이 점차 떨어지게 되고, 균열 부위에 노출된 콘크리트는 철근의 부식이 일어난다. 일반적으로 알려진 바와 같이 염해, 중성화, 화학적 부식, 동결융해 등의 다양한 원인에 의하여 부식 및 파손이 발생되고, 이런 원인에 의해 콘크리트는 내구성이 저하되어 사용연한이 줄어드는 문제가 발생하게 된다. 따라서, 콘크리트 구조물에 균열이 발생하면 콘크리트 내부에 유해한 수분이나 화학 성분이 침투하여 콘크리트의 성능 저하가 더욱 촉진되며 콘크리트 내부에 침투한 수분, 염화물 이온 등에 의해 콘크리트 구조물 내부의 철근에 부식이 발생하여 추가 균열이 발생하거나 콘크리트가 탈락하는 현상이 일어남과 동시에 구조물이 파손될 수도 있다.In addition, in the concrete structure, cracks occur in the concrete due to deterioration, etc., and as time passes, the strength and durability of the concrete gradually decrease, and the concrete exposed to the cracks causes corrosion of the reinforcing bars. As is generally known, corrosion and damage occur due to various causes such as salt damage, neutralization, chemical corrosion, freeze-thaw, and the like. Therefore, when cracks occur in the concrete structure, harmful moisture or chemical components penetrate into the concrete, further promoting the deterioration of concrete performance. The structure may be damaged at the same time as cracks occur or concrete falls off.
이러한 수분 또는 염화물 이온 등에 의한 균열 문제에 대해, 고로슬래그 미분말이나 포졸란물질을 혼화한 시멘트 조성물이 염화물 이온의 침투저항성을 향상시키는 것이 알려져 있다. 염화물 이온의 침투를 억제하는 이유는 고로슬래그 미분말 중의 Al 성분이 염화물 이온을 화학적으로 고정화 혹은 전기적으로 흡착하기 때문이다. 그러나, 시멘트보다 초기 반응성이 떨어지기 때문에 시멘트가 충분히 수화하기 전까지는 오히려 시멘트만을 사용하는 콘크리트보다 초기에 염화물 이온의 침투저항성이 떨어지는 것으로 알려져 있다.It is known that a cement composition mixed with fine blast furnace slag powder or a pozzolanic material improves the penetration resistance of chloride ions in response to the cracking problem caused by moisture or chloride ions. The reason for suppressing the penetration of chloride ions is that the Al component in the fine powder of blast furnace slag chemically immobilizes or electrically adsorbs chloride ions. However, since the initial reactivity is lower than that of cement, it is known that the permeation resistance of chloride ions is lower than that of concrete using only cement until the cement is sufficiently hydrated.
콘크리트의 내구성 향상을 위해서 콘크리트의 강도, 수밀성 및 균열억제 등 침투저항성 향상에 뛰어난 무기질 혼화재인 고로슬래그 미분말과 더불어, 시멘트 혼화용으로 수밀성, 내구성, 부착성, 내화학성에 유리한 폴리머 분산제를 혼화재로 사용하여 연구되어 사용되고 있다. 이러한 콘크리트 균열에 대한 내구성에 있어서 시멘트계 재료만으로는 소요의 품질을 확보하기 어려우므로 콘크리트-폴리머 복합체와 같은 강도 및 내구성이 우수한 보수재료가 사용되고 있다. To improve the durability of concrete, in addition to fine blast furnace slag powder, which is an inorganic admixture excellent in improving penetration resistance such as strength, watertightness and crack suppression of concrete, a polymer dispersant advantageous in watertightness, durability, adhesion and chemical resistance is used as an admixture for cement admixture. has been studied and used. In terms of durability against cracks in concrete, it is difficult to secure the required quality only with cement-based materials, so a repair material having excellent strength and durability such as a concrete-polymer composite is used.
그러나, 균열이 발생하고 긴 시간이 경과한 후에도 유지 가능한 표면 보호효과가 충분하지 못한 면이 있다.However, there is an aspect that the surface protection effect that can be maintained even after a long time has elapsed after cracking is not sufficient.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안한 것으로서, 본 발명은 콘크리트 구조의 치밀성을 확보하고 자가보수 성능 및 내염해성을 동시에 확보할 수 있는 것을 특징으로 하는 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물로 제조된 콘크리트 및 이를 이용한 내염해성이 증진된 콘크리트 구조물의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention takes into account all the problems in the prior art as described above, and the present invention is a flame resistance capable of self-repairing of cracks in concrete, characterized in that it is possible to secure the compactness of the concrete structure and simultaneously secure self-repair performance and salt damage resistance. It is to provide a concrete prepared with a decomposition enhancing composition and a method for manufacturing a concrete structure with improved salt decomposition resistance using the same.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물로 제조된 콘크리트 및 이를 이용한 내염해성이 증진된 콘크리트 구조물의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing a concrete structure with improved salt damage resistance using the concrete prepared from a composition for enhancing the salt damage resistance capable of self-repairing of cracks in concrete and using the same.
본 발명의 일 실시예에 따른, 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물로 제조된 콘크리트는 무기계 결합재 및 천연포졸란 재료를 포함하고, 상기 무기계 결합재는 상기 내염해성 증진 조성물 100 중량부에 대하여 고로슬래그 미분말 20~30 중량부, 플라이애쉬 15~25 중량부를 포함하고, 상기 천연포졸란 재료는 화산재, 응회암, 규산백토, 규조토 및 천매암으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상이며 상기 내염해성 증진 조성물 100 중량부에 대하여 5~15 중량부이고, 상기 무기계 결합재 또는 천연포졸란 재료의 잠재 수경성 및 포졸란 반응을 유도하기 위하여, 자가보수 자극제를 첨가제로서 상기 내염해성 증진 조성물 100 중량부에 대하여 5~15 중량부 더 포함하고, 염화물 이온을 흡착하고 균열 억제를 위하여, 염분 흡착제를 상기 내염해성 증진 조성물 100 중량부에 대하여 3~12 중량부 더 포함하고, 조성물의 부착성 및 작업성을 개선하고 강도 및 내구성의 증진을 위하여, 폴리머 분산제를 상기 내염해성 증진 조성물 100 중량부에 대하여 20~30 중량부 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the concrete prepared from the salt degradation resistance enhancing composition capable of self-repairing of cracks in concrete includes an inorganic binder and a natural pozzolan material, and the inorganic binder is a blast furnace with respect to 100 parts by weight of the salt degradation resistance enhancing composition. 20 to 30 parts by weight of fine slag powder, 15 to 25 parts by weight of fly ash, wherein the natural pozzolan material is at least one selected from the group consisting of volcanic ash, tuff, silicate, diatomaceous earth and phyllite, and 100 weight of the salt resistance enhancing composition 5 to 15 parts by weight based on parts, in order to induce latent hydraulic properties and pozzolanic reaction of the inorganic binder or natural pozzolan material, a self-repair stimulant as an additive 5 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the salt degradation resistance enhancing composition More Including, for adsorbing chloride ions and inhibiting cracking, further comprising 3 to 12 parts by weight of a salt adsorbent based on 100 parts by weight of the salt decomposition resistance enhancing composition, improving adhesion and workability of the composition, and enhancing strength and durability For this, it is characterized in that it further comprises 20 to 30 parts by weight of a polymer dispersant based on 100 parts by weight of the salt decomposition resistance enhancing composition.
본 발명의 일실시예에 있어서 상기 천연포졸란 재료는, 화산재, 응회암, 규산백토, 규조토 및 천매암으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상이며, 실리카 성분을 적어도 70 중량부 이상 포함하는 미분말인 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the natural pozzolan material is at least one selected from the group consisting of volcanic ash, tuff, silicate clay, diatomaceous earth and phyllite, and is a fine powder containing at least 70 parts by weight of a silica component. do.
본 발명의 일실시예에 있어서 상기 자가보수 자극제는, 알칼리수산화염, 알칼리황산염 및 알칼리규산염 중에서 선택되는 적어도 하나 이상으로 구성된 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the self-repair stimulant is characterized in that it is composed of at least one selected from alkali hydroxide, alkali sulfate and alkali silicate.
또한, 본 발명의 일실시예에 있어서 상기 자가보수 자극제는 수산화칼슘, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 황산칼슘, 황산나트륨, 황산칼륨, 규산나트륨, 규산칼륨 중에서 선택되는 적어도 하나 이상으로 구성된 것을 특징으로 한다.In addition, in one embodiment of the present invention, the self-repair stimulant is characterized in that it is composed of at least one selected from calcium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, sodium silicate, and potassium silicate.
본 발명의 일실시예에 있어서 상기 염분 흡착제는 염화물 이온을 전기적으로 흡착하고 고정화시켜 불용성의 프리델염을 형성하는 칼슘-알루미늄 복합화물로, 칼슘-설퍼-알루미네이트 또는 칼슘-알루미늄-아질산이온 화합물 중에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the salt adsorbent is a calcium-aluminum complex that electrically adsorbs and immobilizes chloride ions to form an insoluble Friedel salt, in a calcium-sulfur-aluminate or calcium-aluminum-nitrite ion compound. It is characterized in that at least one or more selected.
본 발명의 일실시예에 있어서 상기 폴리머 분산제는 SBR(Styrene-Butadiene Rubber)계, EVA(Ethylene vinyl acetate)계, PAE(Polyacrylic Ester)계, 에폭시계 및 아크릴계 중에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the polymer dispersant is at least one selected from SBR (Styrene-Butadiene Rubber)-based, EVA (Ethylene vinyl acetate)-based, PAE (Polyacrylic Ester)-based, epoxy-based and acrylic-based. do.
본 발명의 일실시예에 따른 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물로 제조된 콘크리트 및 이를 이용한 내염해성이 증진된 콘크리트 구조물의 제조방법에 따르면,According to an embodiment of the present invention, according to the method for producing a concrete structure with improved salt damage resistance and concrete prepared from the composition for improving the salt damage resistance capable of self-repairing of cracks in concrete according to an embodiment of the present invention,
15~30 중량부의 시멘트 혼화재와 입도범위가 5mm이하이며, 밀도 2.2~2.8g/cm3, 흡수율 0.5~2.0%인 부순돌 및 강모래를 사용하는 25~35 중량부의 잔골재 및 입도범위가 5~30mm이며, 밀도 2.5~2.7g/cm3, 흡수율 0.3~2.0%인 부순돌을 사용하는 35~45 중량부의 굵은 골재, 5~10 중량부의 배합수 및 0.05~0.2 중량부의 혼화제를 포함하고, 상기 시멘트 혼화재 100 중량부 중 25~35 중량부가 상기 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물로 대체되어 사용하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 일실시예에 있어서, 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물로 제조된 콘크리트 및 이를 이용한 내염해성이 증진된 콘크리트 구조물의 제조방법은,Cement admixture with 15-30 parts by weight and fine aggregate with a particle size range of 5 mm or less, density 2.2-2.8 g/cm 3 , water absorption of 0.5-2.0%, and fine aggregate of 25-35 parts by weight using river sand and fine aggregate with a particle size range of 5 30mm, density 2.5-2.7 g/cm 3 , 35-45 parts by weight of coarse aggregate using crushed stone having a water absorption rate of 0.3-2.0%, 5-10 parts by weight of mixing water, and 0.05-0.2 parts by weight of an admixture, It is characterized in that 25 to 35 parts by weight of 100 parts by weight of the cement admixture are replaced with a composition for enhancing the salt decomposition resistance capable of self-repairing the cracks in the concrete. In addition, in one embodiment of the present invention, concrete prepared with a composition for promoting self-repair of cracks in concrete and a method for manufacturing a concrete structure with improved salt damage resistance using the same,
상기 콘크리트 페이스트 100 중량부에 대하여 25~35 중량부이고, 입도범위가 5mm이하이며, 밀도 2.2~2.8g/cm3, 흡수율 0.5~2.0%인 부순돌 및 강모래를 사용하는 잔골재;25 to 35 parts by weight based on 100 parts by weight of the concrete paste, a particle size range of 5 mm or less, a density of 2.2 to 2.8 g/cm 3 , and a fine aggregate using crushed stone and river sand having a water absorption rate of 0.5 to 2.0%;
상기 콘크리트 페이스트 100 중량부에 대하여 35~45 중량부이고, 입도범위가 5~30mm이며, 밀도 2.5~2.7g/cm3, 흡수율 0.3~2.0%인 부순돌을 사용하는 굵은 골재;Coarse aggregate using crushed stone in an amount of 35 to 45 parts by weight based on 100 parts by weight of the concrete paste, a particle size range of 5 to 30 mm, a density of 2.5 to 2.7 g/cm 3 , and an absorption rate of 0.3 to 2.0%;
c) 상기 콘크리트 페이스트를 성형틀에 투입하고 3600~3900 RPM으로 진동하는 진동기를 통해 성형하는 콘크리트 성형물 제조단계,c) a concrete molding manufacturing step of injecting the concrete paste into a molding die and molding it through a vibrator vibrating at 3600 to 3900 RPM;
d) 상기 콘크리트 성형물을 5~70℃의 온도에서 양생시켜 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물로 제조된 콘크리트 및 이를 이용한 내염해성이 증진된 콘크리트 구조물 제조방법인 것을 특징으로 한다.d) Concrete prepared with a salt degradation resistance enhancing composition capable of self-repairing of concrete cracks comprising the step of curing the concrete molded product at a temperature of 5 to 70° C. and forming a concrete structure with improved salt degradation resistance using the same characterized in that
본 발명에 따른 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물로 제조된 콘크리트 및 이를 이용한 내염해성이 증진된 콘크리트 구조물 제조방법에 의하면, 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물은 고로슬래그 미분말, 플라이애쉬 또는 천연포졸란 재료의 잠재 수경성 및 포졸란 반응을 유도하도록 하는 자가보수 자극제, 염화물 이온을 흡착가능하며 균열 억제를 위해 첨가되는 염분 흡착제 및 조성물의 부착성과 작업성을 개선하고 내구성 증진을 위해 첨가되는 폴리머 분산제를 이용함으로써, 시멘트 혼화재에 일부 대체되어 콘크리트 구조의 치밀성을 확보하고 자가보수 성능 및 내염해성을 동시에 확보할 수 있다.According to the method for producing concrete prepared with the salt degradation resistance enhancing composition capable of self-repairing of cracks in concrete according to the present invention and the method for manufacturing a concrete structure with improved salt degradation resistance using the same, the salt degradation resistance enhancing composition capable of self-repairing concrete cracks includes fine powder of blast furnace slag, A self-repair stimulant that induces latent hydraulic properties and pozzolan reaction of fly ash or natural pozzolan materials, a salt adsorbent that can adsorb chloride ions and is added to inhibit cracks, and is added to improve adhesion and workability of the composition and increase durability. By using the polymer dispersant, it is partially replaced by the cement admixture, so that the compactness of the concrete structure can be secured, and self-repair performance and salt decomposition resistance can be secured at the same time.
a) 상기 콘크리트 페이스트 100 중량부에 대하여 15~30 중량부의 시멘트 혼화재를 생성하는 단계;a) generating 15 to 30 parts by weight of a cement admixture based on 100 parts by weight of the concrete paste;
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물로 제조된 콘크리트 및 이를 이용한 내염해성이 증진된 콘크리트 구조물 제조방법에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, concrete prepared with the composition for improving the salt damage resistance capable of self-repairing of cracks in concrete according to a preferred embodiment of the present invention and a method for manufacturing a concrete structure with improved salt damage resistance using the same will be described in detail.
c) 상기 콘크리트 페이스트를 성형틀에 투입하고 3600~3900 RPM의 진동수로 진동하는 진동기를 통해 성형하는 콘크리트 성형물을 제조하는 단계; 및c) preparing a concrete molded product by injecting the concrete paste into a mold and molding through a vibrator vibrating at a frequency of 3600 to 3900 RPM; and
본 발명의 일실시예에 따른 상기 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물로 제조된 콘크리트는 고로슬래그 미분말 20~30 중량부, 플라이애쉬 15~25 중량부의 무기계 결합재와 화산재, 응회암, 규산백토, 규조토 및 천매암으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상이며 5~15 중량부의 천연포졸란 재료를 포함하고, 상기 무기계 결합재 또는 천연포졸란 재료의 잠재 수경성 및 포졸란 반응을 유도하기 위한 첨가제로서 혼입, 첨가하는 5~15 중량부의 자가보수 자극제와 염화물 이온을 흡착가능하며 균열 억제를 위한 3~12 중량부의 염분 흡착제 및 조성물의 부착성 및 작업성을 개선하고 강도 및 내구성의 증진을 위해 첨가하는 20~30 중량부의 폴리머 분산제를 포함하는 조성물로 제조된다.Concrete prepared with the composition for promoting self-repair of cracks in concrete according to an embodiment of the present invention contains 20-30 parts by weight of fine blast furnace slag powder and 15-25 parts by weight of fly ash inorganic binder and volcanic ash, tuff, silicate clay , at least one selected from the group consisting of diatomaceous earth and phyllite, containing 5 to 15 parts by weight of a natural pozzolan material, and mixing and adding as an additive for inducing the potential hydraulic properties and pozzolan reaction of the inorganic binder or natural pozzolan material Able to adsorb ~15 parts by weight of self-repair stimulants and chloride ions, and 3 to 12 parts by weight of a salt adsorbent for crack suppression and 20 to 30 parts by weight added to improve adhesion and workability of the composition and to increase strength and durability A composition comprising a polymeric dispersant is prepared.
본 발명의 일실시예에 따른 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물로 제조된 콘크리트는 고로슬래그 미분말, 플라이애쉬, 천연포졸란 재료, 자가보수 자극제, 염분 흡착제 및 폴리머 분산제를 포함한다. 여기서, 상기 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물에 포함되는 각 성분 및 그의 조성 비율은 이하의 표 1과 같다.Concrete prepared with the composition for promoting self-repairing of cracks in concrete according to an embodiment of the present invention includes fine blast furnace slag powder, fly ash, natural pozzolan material, self-repair stimulant, salt adsorbent and polymer dispersant. Here, each component and its composition ratio included in the salt damage resistance enhancing composition capable of self-repairing of cracks in concrete are shown in Table 1 below.
표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물로 제조된 콘크리트는 상기 고로슬래그 미분말 20~30 중량부와, 상기 플라이애쉬 15~25 중량부와, 상기 천연포졸란 재료 5~15 중량부와, 자가보수 자극제 5~15 중량부와, 염분 흡착제 3~12 중량부와, 폴리머 분산제 20~30 중량부를 포함하는 조성물로 제조되는 것이 바람직하다.As shown in Table 1, the concrete prepared with the composition for promoting self-repair of cracks in concrete according to the present invention contains 20 to 30 parts by weight of the fine blast furnace slag powder, 15 to 25 parts by weight of the fly ash, and the natural It is preferable to prepare a composition comprising 5 to 15 parts by weight of a pozzolan material, 5 to 15 parts by weight of a self-repair stimulant, 3 to 12 parts by weight of a salt adsorbent, and 20 to 30 parts by weight of a polymer dispersant.
여기서, 고로슬래그란 제철소 고로에서 선철을 제조하는 과정에서 발생하는 생성물을 의미하며, 고로슬래그의 구성 원소는 일반 암석과 같고 성분은 시멘트와 유사하며 냉각방식에 따라 급냉슬래그 및 서냉슬래그로 구분된다. 상세히 급냉슬래그의 경우 화학성분이 포틀랜드 시멘트와 유사한 수경성으로 슬래그 시멘트의 원료로 사용된다.Here, blast furnace slag refers to a product generated in the process of manufacturing pig iron in a blast furnace in an ironworks, and the constituent elements of blast furnace slag are the same as general rocks, and the composition is similar to cement. In detail, in the case of quenched slag, the chemical composition is hydraulically similar to that of Portland cement and is used as a raw material for slag cement.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물 및 이를 이용한 내염해성이 증진된 콘크리트 구조물 제조방법에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the salt degradation resistance enhancing composition capable of self-repairing of cracks in concrete according to a preferred embodiment of the present invention and a method for manufacturing a concrete structure with improved salt degradation resistance using the same will be described in detail.
본 발명에 의한 일실시예에 따른 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물을 포함한 콘크리트 제조 시, 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물은 시멘트 혼화재의 일부를 대체하여 사용됨으로써 콘크리트 구조의 치밀성을 확보하고 자가보수 성능 및 내염해성을 동시에 확보할 수 있다. When manufacturing concrete including the composition for promoting self-repair of cracks in concrete according to an embodiment of the present invention, the composition for promoting self-repair of cracks in concrete is used to replace a part of the cement admixture, thereby improving the concrete structure. It is possible to secure compactness, self-maintenance performance and salt damage resistance at the same time.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물은 고로슬래그 미분말 20~30 중량부, 플라이애쉬 15~25 중량부의 무기계 결합재와 화산재, 응회암, 규산백토, 규조토 및 천매암으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상이며 5~15 중량부의 천연포졸란 재료를 포함하고, 상기 무기계 결합재 또는 천연포졸란 재료의 잠재 수경성 및 포졸란 반응을 유도하기 위한 첨가제로서 혼입, 첨가하는 5~15 중량부의 자가보수 자극제와 염화물 이온을 흡착가능하며 균열 억제를 위한 3~12 중량부의 염분 흡착제 및 조성물의 부착성 및 작업성을 개선하고 강도 및 내구성의 증진을 위해 첨가하는 20~30 중량부의 폴리머 분산제를 포함한다.The composition for promoting self-repair of cracks in concrete according to an embodiment of the present invention contains 20 to 30 parts by weight of fine blast furnace slag powder, 15 to 25 parts by weight of fly ash, inorganic binder and volcanic ash, tuff, silicate clay, diatomite and phyllite. At least one selected from the group consisting of 5 to 15 parts by weight of a natural pozzolan material, and 5 to 15 parts by weight to be incorporated and added as an additive for inducing latent hydraulic properties and pozzolan reaction of the inorganic binder or natural pozzolan material. It is capable of adsorbing self-repair stimulants and chloride ions, and contains 3 to 12 parts by weight of a salt adsorbent to suppress cracks, and 20 to 30 parts by weight of a polymer dispersant added to improve adhesion and workability of the composition and to increase strength and durability. do.
본 발명의 일실시예에 따른 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물은 고로슬래그 미분말, 플라이애쉬, 천연포졸란 재료, 자가보수 자극제, 염분 흡착제 및 폴리머 분산제를 포함한다. 여기서, 상기 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물에 포함되는 각 성분 및 그의 조성 비율은 이하의 표 1과 같다.The composition for promoting self-repairing of cracks in concrete according to an embodiment of the present invention includes fine blast furnace slag powder, fly ash, natural pozzolan material, self-repair stimulant, salt adsorbent and polymer dispersant. Here, each component and its composition ratio included in the salt damage resistance enhancing composition capable of self-repairing of cracks in concrete are shown in Table 1 below.
자가보수 자극제는 고로슬래그 미분말 및 플라이애쉬와 같은 무기계 결합재 또는 천연포졸란 재료의 잠재 수경성 및 포졸란 반응을 유도하기 위한 첨가제로서 혼입 첨가된다. 여기서 자가보수 자극제는 초기강도가 저하하는 고로슬래그 미분말의 수경성 반응을 촉진시켜 자가보수가 가능하도록 하여 초기강도를 시멘트와 동등 이상으로 향상시키는 역할을 한다. 또한 자가보수 자극제는 플라이애쉬와의 포졸란 반응을 유도하여 지오폴리머 중합반응을 통해서 경화체를 형성하고 내부 화학반응을 통해 자가보수가 가능하여 강도 및 내구성을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 천연 포졸란 재료과의 반응으로 인한 생성물로서 콘크리트 균열 부위를 자가 보수하여 콘크리트의 치밀성을 확보하고 내구성을 증진시킬 수 있다.The self-repair stimulant is incorporated and added as an additive for inducing latent hydraulic properties and pozzolanic reaction of inorganic binders such as fine blast furnace slag powder and fly ash or natural pozzolan materials. Here, the self-repair stimulant promotes the hydraulic reaction of the fine powder of blast furnace slag, which is lowered in initial strength, to enable self-repair, thereby improving the initial strength to be equal to or greater than that of cement. In addition, the self-repair stimulant induces a pozzolan reaction with fly ash to form a hardened body through a geopolymer polymerization reaction, and can self-repair through an internal chemical reaction, thereby improving strength and durability. In addition, as a product resulting from the reaction with natural pozzolan material, it is possible to self-repair concrete cracks to secure compactness of concrete and to improve durability.
표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물은 상기 고로슬래그 미분말 20~30 중량부와, 상기 플라이애쉬 15~25 중량부와, 상기 천연포졸란 재료 5~15 중량부와, 자가보수 자극제 5~15 중량부와, 염분 흡착제 3~12 중량부와, 폴리머 분산제 20~30 중량부를 포함함이 바람직하다.As shown in Table 1, the composition for promoting self-repair of cracks in concrete according to the present invention contains 20 to 30 parts by weight of the fine blast furnace slag powder, 15 to 25 parts by weight of the fly ash, and 5 to the natural pozzolan material. It is preferable to include 15 parts by weight, 5 to 15 parts by weight of a self-repair stimulant, 3 to 12 parts by weight of a salt adsorbent, and 20 to 30 parts by weight of a polymer dispersant.
염분 흡착제는 염화물 이온을 흡착하여 균열 억제를 위한 칼슘-알루미늄 복합화물 첨가제로서, 염화물이온을 전기적으로 흡착하고 고정화시켜 불용성의 프리델염을 형성한다. 여기서 칼슘-알루미늄 복합화물은, 칼슘-설퍼-알루미네이트 또는 칼슘-알루미늄-아질산이온 화합물 중에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 포함한다. 본 발명에 따른 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물은 하기의 반응 화학식과 같이 콘크리트 구조물 내로 침투하는 염화물 이온을 흡착 및 고정화함으로써 콘크리트 구조물의 내염해성을 증진시킬 수 있다.The salt adsorbent is a calcium-aluminum complex additive for cracking suppression by adsorbing chloride ions, and forms insoluble Friedel salts by electrically adsorbing and immobilizing chloride ions. Here, the calcium-aluminum complex includes at least one selected from calcium-sulfur-aluminate and calcium-aluminum-nitrite ion compounds. The salt decomposition resistance enhancing composition capable of self-repairing of concrete cracks according to the present invention can improve the salt decomposition resistance of the concrete structure by adsorbing and fixing chloride ions penetrating into the concrete structure as shown in the following reaction formula.
그리고, 고로슬래그 미분말은 철을 생산하는 용광로 속에서 철광석의 암석성분이 녹아 쇳물 위에 부유하게 되는데, 이것을 흘러내리게 하여 물 또는 공기로 급격히 냉각시켜 작은 모래 입자 모양으로 만든 다음 이것을 미분쇄하여 제조된 미분말을 의미한다. 시멘트 대체 치환적용을 통해 친환경성을 확보하기 위해 구성이 되며, 일반적으로 장기강도가 우수하고 시멘트와 혼합사용할 경우 원가절감 효과는 물론 우수한 반응성 때문에 콘크리트 배합에 널리 사용되어 왔으며, 본 발명에서도 이와 같은 특성을 그대로 활용하고 있다.Then, the fine powder of blast furnace slag is produced by dissolving the rock components of iron ore and floating on the molten iron in a blast furnace that produces iron. means It is constructed to secure eco-friendliness through replacement of cement and generally has excellent long-term strength and has been widely used in concrete mixing because of its excellent reactivity as well as cost reduction effect when mixed with cement. is being used as is.
이러한 고로슬래그는 잠재수경성을 가지고 있으며, 그 자체로는 경화하는 성질은 미약하지만, 알칼리 자극으로 경화하는 특징이 있다. 또한 포틀랜드 시멘트와 혼합할 경우 수산화칼슘이나 황산염의 작용에 의해 경화가 촉진되고 우수한 콘크리트의 특성을 얻을 수 있다. 이때, 잠재수경성은 수산화기를 포함하는 알칼리시제가 소석회, 황산염 등의 자극을 받으면 박막이 파괴되며 이온이 용출됨에 따라 경화되는 특징을 의미한다.Such blast furnace slag has latent hydraulic properties, and although hardening by itself is weak, it is characterized by hardening by alkali stimulation. In addition, when mixed with Portland cement, hardening is accelerated by the action of calcium hydroxide or sulfate, and excellent concrete properties can be obtained. At this time, latent hydraulic means that the thin film is destroyed when an alkali reagent containing a hydroxyl group is stimulated by slaked lime, sulfate, etc., and is hardened as ions are eluted.
상기 고로슬래그 미분말은 이러한 잠재수경성 특성, 장기 강도 발현 및 내구성 증진을 위하여 사용한다. 상기 고로슬래그 미분말의 중량비가 증가하면 조기 강도는 저하되나, 장기 강도 발현 및 내구성이 증가한다. 상기 고로슬래그 미분말은 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물의 20~30 중량부의 범위에서 사용되는 것이 바람직하며, 전체 콘크리트 조성물 전체 중량 대비 5~10.5 중량부로 포함되도록 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 고로슬래그 미분말 성분은 SiO2, CaO, Al2O3 및 MgO 등을 주요 화학성분으로 그 외에 TiO2, Fe2O3 등이다.The fine powder of blast furnace slag is used to enhance the latent hydraulic properties, long-term strength expression and durability. When the weight ratio of the blast furnace slag fine powder increases, the early strength is lowered, but long-term strength expression and durability are increased. The fine powder of blast furnace slag is preferably used in the range of 20 to 30 parts by weight of the salt damage resistance enhancing composition capable of self-repairing of cracks in concrete according to an embodiment of the present invention, and 5 to 10.5 parts by weight relative to the total weight of the total concrete composition. It is preferable to configure In addition, the fine powder component of the blast furnace slag is SiO 2 , CaO, Al 2 O 3 and MgO as main chemical components, and in addition, TiO 2 , Fe 2 O 3 and the like.
상기 플라이애쉬는 화력발전소 등 석탄을 연료로 사용하는 시설에서 석탄을 태우고 남은 성분들이 산화물 형태로 남아 이산화규소(SiO2) 또는 산화알루미늄(Al2O3) 성분의 미세한 먼지로 남은 것을 의미한다. 상기 플라이애쉬를 혼합하여 사용하면 작업성이 개선되고 경화열이 낮아질 뿐만 아니라 포졸란 반응으로 장기적인 강도 및 수밀성이 향상되도록 혼합된다. 상기 플라이애쉬는 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물 대비 15∼25중량부 함유되는 것이 바람직하며, 전체 콘크리트 조성물 전체 중량 대비에 대해서는 3.75~8.75 중량부로 포함되도록 구성하는 것이 바람직하다. 상기 플라이애쉬가 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물 대비 15 중량부 미만인 경우 작업성이 확보되지 않는 문제가 있고, 25 중량부를 초과하는 경우, 상온양생에 의해 압축강도가 상당히 낮아지는 문제가 있다. The fly ash is silicon dioxide (SiO 2 ) or aluminum oxide (Al 2 O 3 ) It means that the remaining components after burning coal in a facility using coal as fuel, such as thermal power plants, remain in the form of oxides as fine dust of the component. When the fly ash is mixed and used, workability is improved and the heat of curing is lowered, and long-term strength and watertightness are improved by the pozzolan reaction. The fly ash is preferably contained in 15 to 25 parts by weight compared to the salt damage resistance enhancing composition capable of self-repairing of cracks in concrete according to an embodiment of the present invention, and 3.75 to 8.75 parts by weight relative to the total weight of the total concrete composition. It is preferable to do When the fly ash is less than 15 parts by weight compared to the salt decomposition enhancing composition that can self-repair concrete cracks, there is a problem that workability is not secured, and when it exceeds 25 parts by weight, the compressive strength is significantly lowered by room temperature curing. have.
상기 설명에서 언급된 포졸란 반응은 포졸란 재료에서 용출된 이산화규소 및 산화알루미늄과 같은 가용성분이 시멘트 구성 화합물(C3S, C2S 등)에 수화시 생성된 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 서서히 반응하여 불용성 칼슘실리케이트 수화물(CS-H gel) 이나 칼슘알루미네이트 수화물(C-A-H gel)을 형성하여 그 조직을 더욱 치밀하게 만드는 반응을 의미한다. 그리고, 포졸란 재료은 그 자신만으로는 수경성을 갖지 않지만, 물에 용해 되어 있는 수산화칼슘과 상온에서 서서히 반응하여 물에 녹지 않는 화합물을 만들 수 있는 미분상태의 물질을 일컫는다. 이러한 포졸란 재료에는 화산재, 응회암, 규산백토, 규조토 및 천매암 등과 같은 자연에서 얻을 수 있는 천연 포졸란과, 실리카 겔, 실리카 흄, 플라이애쉬 등과 같이 인공적으로 만들어진 인공 포졸란이 있다. 본 발명에서는 이러한 천연포졸란 재료는 화산재, 응회암, 규산백토, 규조토 및 천매암으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상이며, 주성분 중 실리카 성분을 적어도 70 중량부 이상 포함하는 미분말상인 것이 바람직하다.In the pozzolan reaction mentioned in the above description, soluble components such as silicon dioxide and aluminum oxide eluted from the pozzolan material slowly react with calcium hydroxide (Ca(OH)2) generated when the cement constituent compounds (C3S, C2S, etc.) are hydrated to form insoluble calcium It refers to a reaction that makes the tissue more dense by forming silicate hydrate (CS-H gel) or calcium aluminate hydrate (CAH gel). In addition, the pozzolan material by itself does not have hydraulic properties, but refers to a finely divided substance that can form a water-insoluble compound by slowly reacting with calcium hydroxide dissolved in water at room temperature. Such pozzolan materials include natural pozzolans that can be obtained from nature, such as volcanic ash, tuff, silicate clay, diatomaceous earth and phyllite, and artificially made artificial pozzolans such as silica gel, silica fume, fly ash, and the like. In the present invention, such a natural pozzolan material is at least one selected from the group consisting of volcanic ash, tuff, silicate clay, diatomaceous earth and phyllite, and is preferably in a fine powder form containing at least 70 parts by weight or more of a silica component among the main components.
또한, 천연포졸란 재료는 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물 대비 5∼15중량부 함유되는 것이 바람직하며, 전체 콘크리트 조성물 전체 중량 대비에 대해서는 1.25~5.25 중량부로 포함되도록 구성하는 것이 바람직하다. 상기 천연포졸란 재료는 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물 대비 5 중량부 미만인 경우 자가보수를 하도록 하는 포졸란 반응에 대한 반응성이 확보되지 않는 문제가 있고, 25 중량부를 초과하는 경우, 내염해성 증진 조성물이 시멘트 혼화재를 대체하여 콘크리트를 구성하기에 내구성에 대해 상당히 낮아지는 문제가 있다. In addition, the natural pozzolan material is preferably contained in 5 to 15 parts by weight compared to the salt damage resistance enhancing composition capable of self-repairing of cracks in concrete according to an embodiment of the present invention, and 1.25 to 5.25 parts by weight relative to the total weight of the total concrete composition. It is preferable to configure it as much as possible. The natural pozzolan material has a problem in that the reactivity to the pozzolan reaction to self-repair is not secured when it is less than 5 parts by weight compared to the composition for promoting self-repairing of cracks in concrete, and when it exceeds 25 parts by weight, salt degradation resistance is improved Since the composition replaces the cement admixture to constitute concrete, there is a problem that the durability is considerably lowered.
또한, 이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물로 제조된 콘크리트 및 이를 이용한 내염해성이 증진된 콘크리트 구조물 제조방법은 다음에 설명하는 내용과 같다.In addition, hereinafter, the concrete prepared with the salt damage resistance enhancing composition capable of self-repairing of cracks in concrete according to a preferred embodiment of the present invention and the method for manufacturing a concrete structure with improved salt damage resistance using the same are as described below.
자가보수 자극제는 고로슬래그 미분말 및 플라이애쉬와 같은 무기계 결합재 또는 천연포졸란 재료의 잠재 수경성 및 포졸란 반응을 유도하기 위한 첨가제로서 혼입**첨가된다. 여기서 자가보수 자극제는 초기강도가 저하하는 고로슬래그 미분말의 수경성 반응을 촉진시켜 자가보수가 가능하도록 하여 초기강도를 시멘트와 동등 이상으로 향상시키는 역할을 한다. 또한 자가보수 자극제는 플라이애쉬와의 포졸란 반응을 유도하여 지오폴리머 중합반응을 통해서 경화체를 형성하고 내부 화학반응을 통해 자가보수가 가능하여 강도 및 내구성을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 천연 포졸란 재료과의 반응으로 인한 생성물로서 콘크리트 균열 부위를 자가 보수하여 콘크리트의 치밀성을 확보하고 내구성을 증진시킬 수 있다.The self-repair stimulant is incorporated** as an additive for inducing the latent hydraulic properties and pozzolan reaction of inorganic binders such as blast furnace slag fine powder and fly ash or natural pozzolan materials. Here, the self-repair stimulant promotes the hydraulic reaction of the fine powder of blast furnace slag, which is lowered in initial strength, to enable self-repair, thereby improving the initial strength to be equal to or greater than that of cement. In addition, the self-repair stimulant induces a pozzolan reaction with fly ash to form a hardened body through a geopolymer polymerization reaction, and can self-repair through an internal chemical reaction, thereby improving strength and durability. In addition, as a product resulting from the reaction with natural pozzolan material, it is possible to self-repair concrete cracks to secure compactness of concrete and to improve durability.
또한, 자가보수 자극제는 알칼리수산화염, 알칼리황산염 및 알칼리규산염 중에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하도록 구성한다. 또한, 보다 상세하게는 수산화칼슘, 수산화나트륨, 수산화칼륨 중에서 하나 이상에 의한 알칼리수산화염; 황산칼슘, 황산나트륨, 황산칼륨 중에서 하나 이상에 의한 알칼리황산염; 규산나트륨, 규산칼륨 중에서 하나 이상에 의한 알칼리규산염 중에서 선택되는 적어도 하나 이상으로 구성된 것을 포함한다.In addition, the self-repair stimulant is configured to include at least one selected from alkali hydroxide, alkali sulfate, and alkali silicate. In addition, more specifically, calcium hydroxide, sodium hydroxide, an alkali hydroxide salt by at least one of potassium hydroxide; alkali sulfates prepared by at least one of calcium sulfate, sodium sulfate, and potassium sulfate; Including those composed of at least one selected from alkali silicates by at least one of sodium silicate and potassium silicate.
여기서 자가보수 자극제는 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물의 5~15 중량부의 범위에서 사용되는 것이 바람직하며, 전체 콘크리트 조성물 전체 중량 대비 1.25~5.25 중량부로 포함되도록 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 자가보수 자극제는 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물 대비 5 중량부 미만의 중량부일 경우 잠재수경성 또는 포졸란 반응에 대한 반응성을 확보하기 어렵고, 15 중량부를 초과하는 경우에는 초기 작업성이 부족해진다.Here, the self-repair stimulant is preferably used in the range of 5 to 15 parts by weight of the salt damage resistance enhancing composition capable of self-repairing of cracks in concrete according to an embodiment of the present invention, and is included in an amount of 1.25 to 5.25 parts by weight based on the total weight of the total concrete composition. It is preferable to configure In addition, when the amount of the self-repair stimulant is less than 5 parts by weight compared to the salt damage resistance enhancing composition that can self-repair concrete cracks, it is difficult to secure latent hydraulic properties or reactivity to the pozzolan reaction, and when it exceeds 15 parts by weight, the initial workability is poor. become insufficient
염분 흡착제는 염화물 이온을 흡착하여 균열 억제를 위한 칼슘-알루미늄 복합화물 첨가제로서, 염화물이온을 전기적으로 흡착하고 고정화시켜 불용성의 프리델염을 형성한다. 여기서 칼슘-알루미늄 복합화물은, 칼슘-설퍼-알루미네이트 또는 칼슘-알루미늄-아질산이온 화합물 중에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 포함한다. 본 발명에 따른 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물은 하기의 반응 화학식과 같이 콘크리트 구조물 내로 침투하는 염화물 이온을 흡착**고정화함으로써 콘크리트 구조물의 내염해성을 증진시킬 수 있다.The salt adsorbent is a calcium-aluminum complex additive for cracking suppression by adsorbing chloride ions, and forms insoluble Friedel salts by electrically adsorbing and immobilizing chloride ions. Here, the calcium-aluminum complex includes at least one selected from calcium-sulfur-aluminate and calcium-aluminum-nitrite ion compounds. The salt degradation resistance enhancing composition capable of self-repairing of concrete cracks according to the present invention can improve the salt degradation resistance of the concrete structure by adsorbing **fixing chloride ions penetrating into the concrete structure as shown in the following reaction formula.
<염화물 이온 흡착 반응><Chloride ion adsorption reaction>
본 발명의 일실시예에 따른 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물로 제조된 콘크리트 및 이를 이용한 내염해성이 증진된 콘크리트 구조물 제조방법은, Concrete prepared with a composition for promoting self-repair of cracks in concrete according to an embodiment of the present invention and a method for manufacturing a concrete structure with improved salt decomposition resistance using the same,
15~30 중량부의 시멘트 혼화재; 입도범위가 5mm이하이며, 밀도 2.2~2.8g/cm3, 흡수율 0.5~2.0%인 부순돌 및 강모래를 사용하는 25~35 중량부의 잔골재; 입도범위가 5~30mm이며, 밀도 2.5~2.7g/cm3, 흡수율 0.3~2.0%인 부순돌을 사용하는 35~45 중량부의 굵은 골재; 5~10 중량부의 배합수; 및 0.05~0.2 중량부의 혼화제를 포함하고, 상기 시멘트 혼화재 100 중량부 중 25~35 중량부가 상기 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물로 대체되어 이용하는 것을 포함한다. 그리고, 상기 시멘트 혼화재의 25~35 중량부가 상기 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물로 대체되어 이용한 내염해성이 증진된 콘크리트 구조물 제조방법은 다음과 같다.15-30 parts by weight of cement admixture; 25-35 parts by weight of fine aggregate using crushed stone and river sand having a particle size range of 5 mm or less, a density of 2.2-2.8 g/cm 3 , and an absorption rate of 0.5-2.0%; 35-45 parts by weight of coarse aggregate using crushed stone having a particle size range of 5 to 30 mm, density of 2.5 to 2.7 g/cm 3 , and water absorption of 0.3 to 2.0%; 5 to 10 parts by weight of the compounding water; and 0.05 to 0.2 parts by weight of an admixture, and 25 to 35 parts by weight of 100 parts by weight of the cement admixture is replaced with a salt damage resistance enhancing composition capable of self-repairing of cracks in concrete. In addition, 25 to 35 parts by weight of the cement admixture is replaced with a salt degradation resistance enhancing composition capable of self-repairing of cracks in the concrete.
이렇게 형성된 프리델염은 침투한 염화물이온을 흡착 및 고정시키는 작용 외에도 조직을 치밀화시켜 외부 염화물 이온의 침투를 방지함으로써 콘크리트 구조물의 내염해성을 증진시킬 수 있는 역할을 할 수 있다.In addition to the action of adsorbing and fixing the permeated chloride ions, the thus formed Friedel salt can play a role in enhancing the salt decomposition resistance of the concrete structure by densifying the tissue and preventing the infiltration of external chloride ions.
c) 상기 콘크리트 페이스트를 성형틀에 투입하고 3600~3900 RPM으로 진동하는 진동기를 통해 성형하는 콘크리트 성형물 제조단계,c) a concrete molding manufacturing step of injecting the concrete paste into a molding die and molding it through a vibrator vibrating at 3600 to 3900 RPM;
폴리머 분산제는 조성물의 부착성 및 작업성을 개선하고 강도 및 내구성의 증진을 위한 첨가제로, 입자 간 흡착성 및 부착성을 갖는 성질 및 게면활성 작용으로 첨가시 콘크리트의 유동성 증가를 통해 작업성을 개선시킬 수 있다. 또한 시멘트 페이스트 및 혼화재 사이를 폴리머 입자로 채워 콘크리트의 수밀성, 부착성 및 내염해성 향상이 가능하다. 이 때, 폴리머 분산제는 SBR(Styrene-Butadiene Rubber)계, EVA(Ethylene vinyl acetate)계, PAE(Polyacrylic Ester)계, 에폭시계 및 아크릴계 중에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것으로 포함한다. The polymer dispersant is an additive for improving the adhesion and workability of the composition and enhancing strength and durability. can In addition, it is possible to improve the watertightness, adhesion and salt decomposition resistance of concrete by filling the space between cement paste and admixture with polymer particles. At this time, the polymer dispersant includes at least one selected from SBR (Styrene-Butadiene Rubber)-based, EVA (Ethylene vinyl acetate)-based, PAE (Polyacrylic Ester)-based, epoxy-based, and acrylic-based.
여기서 폴리머 분산제는 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물의 20~30 중량부의 범위에서 사용되는 것이 바람직하며, 전체 콘크리트 조성물 전체 중량 대비 5~10.5 중량부로 포함되도록 구성하는 것이 바람직하다. 폴리머 분산제 첨가량이 적으면 분산성이 미흡한 문제가 있으며, 반대로 첨가량이 높아지면 시멘트 혼화재를 대체하여 사용될 때 강도 및 내구성에 미흡한 문제가 있을 수 있다.Here, the polymer dispersant is preferably used in the range of 20 to 30 parts by weight of the salt damage resistance enhancing composition capable of self-repairing of cracks in concrete according to an embodiment of the present invention, and is configured to be included in an amount of 5 to 10.5 parts by weight based on the total weight of the total concrete composition It is preferable to do If the amount of the polymer dispersant added is small, there is a problem of insufficient dispersibility. Conversely, if the amount added is high, there may be insufficient problems in strength and durability when used as a substitute for cement admixture.
또한, 이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물 및 이를 이용한 내염해성이 증진된 콘크리트 구조물 제조방법은 다음에 설명하는 내용과 같다.In addition, the salt degradation resistance enhancing composition capable of self-repairing of cracks in concrete according to a preferred embodiment of the present invention and a method for manufacturing a concrete structure with improved salt degradation resistance using the same are as described below.
내염해성 증진
조성물crack self repair
Increased salt resistance
composition
상기 표 2는 , 본 발명에 의한 콘크리트 균열 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물을 시멘트 혼화재에 일부 대체하여 제조한 콘크리트의 배합에 대한 내용이다.Table 2 above shows the contents of the concrete mixture prepared by partially substituting the cement admixture for the salt damage resistance enhancing composition capable of self-repairing cracks in concrete according to the present invention.
본 발명의 일실시예에 따른 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물을 이용한 내염해성이 증진된 콘크리트 구조물 제조방법은, A method for manufacturing a concrete structure with improved salt damage resistance using the salt damage resistance enhancing composition capable of self-repairing of cracks in concrete according to an embodiment of the present invention,
15~30 중량부의 시멘트 혼화재; 입도범위가 5mm이하이며, 밀도 2.2~2.8g/cm3, 흡수율 0.5~2.0%인 부순돌 및 강모래를 사용하는 25~35 중량부의 잔골재; 입도범위가 5~30mm이며, 밀도 2.5~2.7g/cm3, 흡수율 0.3~2.0%인 부순돌을 사용하는 35~45 중량부의 굵은 골재; 5~10 중량부의 배합수; 및 0.05~0.2 중량부의 혼화제를 포함하고, 상기 시멘트 혼화재의 25~35 중량부가 상기 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물로 대체되어 이용하는 것을 포함한다. 그리고, 상기 시멘트 혼화재의 25~35 중량부가 상기 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물로 대체되어 이용한 내염해성이 증진된 콘크리트 구조물 제조방법은 다음과 같다.15-30 parts by weight of cement admixture; 25-35 parts by weight of fine aggregate using crushed stone and river sand having a particle size range of 5 mm or less, a density of 2.2-2.8 g/cm 3 , and an absorption rate of 0.5-2.0%; 35-45 parts by weight of coarse aggregate using crushed stone having a particle size range of 5 to 30 mm, density of 2.5 to 2.7 g/cm 3 , and water absorption of 0.3 to 2.0%; 5 to 10 parts by weight of the compounding water; and 0.05 to 0.2 parts by weight of an admixture, wherein 25 to 35 parts by weight of the cement admixture is replaced with a salt degradation resistance enhancing composition capable of self-repairing of cracks in concrete. In addition, 25 to 35 parts by weight of the cement admixture is replaced with a salt degradation resistance enhancing composition capable of self-repairing of cracks in the concrete.
a) 상기 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물을 포함하는 15~30 중량부의 시멘트 혼화재를 생성하는 단계,a) generating 15 to 30 parts by weight of a cement admixture including a salt decomposition resistance enhancing composition capable of self-repairing of cracks in concrete;
b) 상기 생성된 시멘트 혼화재에 25~35 중량부의 잔골재, 35~45 중량부의 굵은 골재, 5~10 중량부의 배합수, 0.05~0.2 중량부의 혼화제를 배합하고 교반하여 콘크리트 페이스트를 형성하는 단계,b) forming a concrete paste by mixing 25 to 35 parts by weight of fine aggregate, 35 to 45 parts by weight of coarse aggregate, 5 to 10 parts by weight of mixing water, and 0.05 to 0.2 parts by weight of an admixture to the produced cement admixture and stirring;
c) 상기 콘크리트 페이스트를 성형틀에 투입하고 3600~3900 RPM의 진동수로 진동하는 진동기를 통해 성형하는 콘크리트 성형물 제조단계,c) a concrete molding manufacturing step of injecting the concrete paste into a molding mold and molding it through a vibrator vibrating at a frequency of 3600 to 3900 RPM;
d) 상기 콘크리트 콘크리트 성형물을 5~70℃의 온도에서 양생시켜 형성하는 단계를 포함한다,d) curing the concrete concrete molding at a temperature of 5 to 70 ℃ to form it,
상기 시멘트 혼화재는, 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 잔골재는 입도범위가 5mm 이하인 것이 바람직하며 부순돌 및 강모래를 사용할 수 있고, 굵은 골재는 입도범위가 5~30mm인 것이 바람직하며, 부순돌을 사용할 수 있다. 혼화제로는 콘크리트 구조물용으로 사용되는 고감수제, AE감수제, AE고감수제, 유동화제, 수축저감제 등을 사용용도에 따라 적당량 첨가해서 사용할 수 있다.For the cement admixture, it is preferable to use normal Portland cement, the fine aggregate preferably has a particle size range of 5 mm or less, crushed stone and river sand can be used, and coarse aggregate preferably has a particle size range of 5 to 30 mm, You can use crushed stone. As an admixture, an appropriate amount of a water reducing agent, AE water reducing agent, AE high water reducing agent, fluidizing agent, and shrinkage reducing agent used for concrete structures can be added according to the intended use.
여기서, 상기 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물이 상기 시멘트 혼화재 대비 25 중량부 미만일 경우에는, 상기 조성물에 의한 균열 자가보수 특성을 발현하기 어렵고, 35 중량부를 초과한 경우에는 시멘트 강도가 미흡한 문제가 있다. 상기 조성물이 시멘트 혼화재를 대체함으로써 자가보수 특성을 발현하여 균열 자가보수 및 수밀성, 강도, 내구성을 증진시킬 수 있도록, 균열이 발생하고 긴 시간이 경과한 후에도 유지 가능한 표면 보호효과를 위해서는 시멘트 혼화재 대비 25~35 중량부을 포함함이 바람직하다. Here, when the salt degradation resistance enhancing composition capable of self-repairing of cracks in concrete is less than 25 parts by weight compared to the cement admixture, it is difficult to express crack self-repair properties by the composition, and when it exceeds 35 parts by weight, the cement strength is insufficient. there is a problem. In order for the composition to express self-repair properties by replacing cement admixtures to enhance crack self-repair and watertightness, strength, and durability, and to maintain a surface protection effect that can be maintained even after a long time has elapsed after cracks have occurred, 25 compared to cement admixtures It is preferable to include ~35 parts by weight.
Claims (8)
상기 무기계 결합재는 상기 내염해성 증진 조성물 100 중량부에 대하여 고로슬래그 미분말 20~30 중량부, 플라이애쉬 15~25 중량부를 포함하고,
상기 천연포졸란 재료는 화산재, 응회암, 규산백토, 규조토 및 천매암으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상이며 상기 내염해성 증진 조성물 100 중량부에 대하여 5~15 중량부이고,
상기 무기계 결합재 또는 천연포졸란 재료의 잠재 수경성 및 포졸란 반응을 유도하기 위하여, 자가보수 자극제를 첨가제로서 상기 내염해성 증진 조성물 100 중량부에 대하여 5~15 중량부 더 포함하고,
염화물 이온을 흡착하고 균열 억제를 위하여, 염분 흡착제를 상기 내염해성 증진 조성물 100 중량부에 대하여 3~12 중량부 더 포함하고,
조성물의 부착성 및 작업성을 개선하고 강도 및 내구성의 증진을 위하여, 폴리머 분산제를 상기 내염해성 증진 조성물 100 중량부에 대하여 20~30 중량부 더 포함하고,
상기 천연포졸란 재료는 실리카 성분을 적어도 70 중량부 이상 포함하는 미분말인 것이며,
상기 자가보수 자극제는 알칼리수산화염인 수산화칼슘, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 알칼리황산염인 황산칼슘, 황산나트륨, 황산칼륨 및 알칼리규산염인 규산나트륨, 규산칼륨 중에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것이며,
상기 염분 흡착제는 염화물이온을 전기적으로 흡착하고 고정화시켜 불용성의 프리델염을 형성하는 칼슘-알루미늄 복합화물로, 칼슘-설퍼-알루미네이트 또는 칼슘-알루미늄-아질산이온 화합물 중에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것이며,
상기 폴리머 분산제는 SBR(Styrene-Butadiene Rubber)계, EVA(Ethylene vinyl acetate)계, PAE(Polyacrylic Ester)계, 에폭시계 및 아크릴계 중에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성 증진 조성물로 제조된 콘크리트.
As a concrete manufactured with a salt damage resistance enhancing composition capable of self-repairing of cracks in concrete containing inorganic binders and natural pozzolanic materials,
The inorganic binder comprises 20 to 30 parts by weight of fine blast furnace slag powder and 15 to 25 parts by weight of fly ash based on 100 parts by weight of the salt decomposition enhancing composition,
The natural pozzolan material is at least one selected from the group consisting of volcanic ash, tuff, silicate clay, diatomaceous earth and phyllite, and is 5 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the salt decomposition resistance enhancing composition,
In order to induce the latent hydraulic properties and pozzolan reaction of the inorganic binder or natural pozzolan material, a self-repair stimulant as an additive further comprises 5 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the salt resistance enhancing composition,
For adsorbing chloride ions and inhibiting cracking, 3 to 12 parts by weight of a salt adsorbent is further included with respect to 100 parts by weight of the salt decomposition resistance enhancing composition,
In order to improve the adhesion and workability of the composition and to enhance strength and durability, 20 to 30 parts by weight of a polymer dispersing agent is further included with respect to 100 parts by weight of the salt decomposition resistance enhancing composition,
The natural pozzolan material is a fine powder containing at least 70 parts by weight or more of a silica component,
The self-repair stimulant is at least one selected from calcium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, alkali sulfate, calcium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, and alkali silicate, sodium silicate and potassium silicate,
The salt adsorbent is a calcium-aluminum complex that electrically adsorbs and immobilizes chloride ions to form an insoluble Friedel salt, and is at least one selected from calcium-sulfur-aluminate or calcium-aluminum-nitrite ion compounds,
The polymer dispersant is at least one selected from SBR (Styrene-Butadiene Rubber), EVA (Ethylene vinyl acetate), PAE (Polyacrylic Ester), epoxy, and acrylic. Concrete made from a composition for enhancing salt resistance.
상기 콘크리트 페이스트 100 중량부에 대하여 15~30 중량부의 시멘트 혼화재;
상기 콘크리트 페이스트 100 중량부에 대하여 25~35 중량부이고, 입도범위가 5mm이하이며, 밀도 2.2~2.8g/cm3, 흡수율 0.5~2.0%인 부순돌 및 강모래를 사용하는 잔골재;
상기 콘크리트 페이스트 100 중량부에 대하여 35~45 중량부이고, 입도범위가 5~30mm이며, 밀도 2.5~2.7g/cm3, 흡수율 0.3~2.0%인 부순돌을 사용하는 굵은 골재;
상기 콘크리트 페이스트 100 중량부에 대하여, 5~10 중량부의 배합수 및 0.05~0.2 중량부의 혼화제를 포함하고,
상기 시멘트 혼화재 100 중량부 중 25~35 중량부가 제 1항에 따른 내염해성 증진 조성물로 대체되어 사용하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성이 증진된 콘크리트 구조물.
A concrete structure made of a concrete paste containing cement admixture, fine aggregate, coarse aggregate, mixing water, and admixture,
15-30 parts by weight of cement admixture based on 100 parts by weight of the concrete paste;
25 to 35 parts by weight based on 100 parts by weight of the concrete paste, a particle size range of 5 mm or less, a density of 2.2 to 2.8 g/cm 3 , and a fine aggregate using crushed stone and river sand having a water absorption rate of 0.5 to 2.0%;
Coarse aggregate using crushed stone in an amount of 35 to 45 parts by weight based on 100 parts by weight of the concrete paste, a particle size range of 5 to 30 mm, a density of 2.5 to 2.7 g/cm 3 , and an absorption rate of 0.3 to 2.0%;
Based on 100 parts by weight of the concrete paste, 5 to 10 parts by weight of mixing water and 0.05 to 0.2 parts by weight of an admixture are included,
25 to 35 parts by weight of 100 parts by weight of the cement admixture is replaced with the salt degradation resistance enhancing composition according to claim 1 , and a self-repairing concrete structure with improved salt degradation resistance capable of repairing concrete cracks.
a) 상기 콘크리트 페이스트 100 중량부에 대하여 15~30 중량부의 시멘트 혼화재를 생성하는 단계;
b) 상기 생성된 시멘트 혼화재에, 콘크리트 페이스트 100 중량부에 대하여 25~35 중량부의 잔골재, 35~45 중량부의 굵은 골재, 5~10 중량부의 배합수, 0.05~0.2 중량부의 혼화제를 배합하고 교반하여 상기 콘크리트 페이스트를 형성하는 단계;
c) 상기 콘크리트 페이스트를 성형틀에 투입하고 3600~3900 RPM으로 진동하는 진동기를 통해 성형하는 콘크리트 성형물을 제조하는 단계; 및
d) 상기 제조된 콘크리트 성형물을 5~70℃의 온도에서 양생시키는 단계를 포함하고,
상기 시멘트 혼화재 100 중량부 중 25~35 중량부가 제 1항에 따른 내염해성 증진 조성물로 대체되어 사용되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 균열의 자가보수가 가능한 내염해성이 증진된 콘크리트 구조물의 제조방법.
A method for producing a concrete structure made of a concrete paste comprising cement admixture, fine aggregate, coarse aggregate, mixing water, and admixture, comprising:
a) generating 15 to 30 parts by weight of a cement admixture based on 100 parts by weight of the concrete paste;
b) 25 to 35 parts by weight of fine aggregate, 35 to 45 parts by weight of coarse aggregate, 5 to 10 parts by weight of mixing water, and 0.05 to 0.2 parts by weight of an admixture based on 100 parts by weight of concrete paste, are mixed in the produced cement admixture and stirred. forming the concrete paste;
c) preparing a concrete molded product by injecting the concrete paste into a mold and molding it through a vibrator vibrating at 3600 to 3900 RPM; and
d) comprising the step of curing the prepared concrete molding at a temperature of 5 ~ 70 ℃,
25 to 35 parts by weight of 100 parts by weight of the cement admixture is used instead of the salt degradation resistance enhancing composition according to claim 1 .
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| GRNT | Written decision to grant |