KR102349609B1 - Admixture Composition for Self-Healing Concrete, Manufacturing Method thereof, and Self-Healing Concrete Composition having such Admixture Composition - Google Patents

Admixture Composition for Self-Healing Concrete, Manufacturing Method thereof, and Self-Healing Concrete Composition having such Admixture Composition Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a carbonation accelerated reaction high activity self-healing admixture mixed when manufacturing a self-healing concrete composition, a manufacturing method thereof, and a self-healing concrete composition having the same. The carbonation accelerated reaction high activity self-healing admixture may cause a carbonation accelerated reaction to maximize a self-healing effect by applying a mechanochemical reaction process of organic/inorganic materials which allows the admixture to have a multiple lamellar structure of high activity generated by grinding and mixing, mechanochemical reaction between mixed powders, and mutual operation between dynamic energy and chemical energy.

Description

탄산화촉진반응 고활성 자기치유 혼화재, 그 제조방법 및 이를 포함하는 자기치유 콘크리트 조성물{Admixture Composition for Self-Healing Concrete, Manufacturing Method thereof, and Self-Healing Concrete Composition having such Admixture Composition}Carbonation promoting reaction highly active self-healing admixture, manufacturing method thereof, and self-healing concrete composition comprising same

본 발명은 자기치유(自己治癒) 혼화재와, 이를 제조하는 방법, 그리고 이러한 자기치유 혼화재를 포함하는 자기치유 콘크리트 조성물에 관한 것으로서, 구체적으로는 자기치유 콘크리트 조성물에 혼입되는 혼화재를 제조할 때 유/무기 소재의 메카노케미컬 반응(mechanochemical reaction) 공정을 적용함으로써, 분쇄혼합 및 그에 따른 혼합 분체 간의 기계화학적 반응과 그에 따른 역학 에너지와 화학 에너지의 상호 작용을 통해 생성된 고활성의 다중 라멜라 구조를 가지도록 하여 탄산화 촉진반응을 일으켜서 자기치유 효과를 극대화시킬 수 있는 "탄산화촉진반응 고활성 자기치유 혼화재"와, 이러한 자기치유 혼화재를 제조하는 "제조방법", 그리고 이러한 자기치유 혼화재를 포함하는 "콘크리트 조성물"에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 국토교통부/국토교통과학기술진흥원의 지원에 의해 수행된 연구과제(과제번호 21SCIP-C159059-02)의 연구결과로서 도출된 것이다(This work is supported by the Korea Agency for Infrastructure Technology Advancement(KAIA) grant funded by the Ministry of Land, Infrastructure and Transport (Grant 21SCIP-C159059-02)). The present invention relates to a self-healing admixture, a method for manufacturing the same, and a self-healing concrete composition comprising such a self-healing admixture. Specifically, when preparing an admixture to be incorporated into the self-healing concrete composition By applying the mechanochemical reaction process of inorganic materials, it has a highly active multi-lamellar structure created through the mechanochemical reaction between the pulverized mixing and the resulting mixed powder and the resulting interaction between mechanical energy and chemical energy. A "carbonation promoting reaction high activity self-healing admixture" that can maximize the self-healing effect by causing a carbonation promoting reaction, a "manufacturing method" for manufacturing such a self-healing admixture, and a "concrete composition comprising such a self-healing admixture" "It's about In particular, the present invention is derived as a research result of a research project (task number 21SCIP-C159059-02) supported by the Ministry of Land, Infrastructure and Transport/Korea Agency for Infrastructure Technology Advancement (This work is supported by the Korea Agency for Infrastructure Technology Advancement (KAIA) grant funded by the Ministry of Land, Infrastructure and Transport (Grant 21SCIP-C159059-02)).

콘크리트 구조물에 균열이 발생하였을 때 외부의 인위적인 조치 없이도 콘크리트 내부의 물질에 의하여 스스로 균열을 복구하여 원래의 기능을 유지하게 만드는 자기치유 콘크리트(Self Healing Concrete)가 개발되고 있다. 대한민국 등록특허 제10-1308084호에는 자기치유 콘크리트에 대한 종래 기술의 일예가 개시되어 있다. When a crack occurs in a concrete structure, self-healing concrete is being developed that repairs the crack by itself with the material inside the concrete and maintains its original function without any external artificial measures. Korean Patent Registration No. 10-1308084 discloses an example of the prior art for self-healing concrete.

종래의 자기치유 콘크리트 조성물의 경우, 이를 이용하여 구축된 콘크리트 구조물의 손상부에서 치유성능이 발현되는데 까지는 적어도 28일 이상의 시간이 요구되고 있는데, 이는 초기 발생 크랙(crack) 등을 치유하는 데에는 적합하지 않다. 이러한 종래 기술의 한계는 상당부분 굳지 않은 상태에서 혼입되는 혼화재에 기인한 것인 바 종래 기술의 한계를 극복할 수 있는 혼화재의 개발이 시급한 실정이다. In the case of the conventional self-healing concrete composition, it takes at least 28 days or more for the healing performance to be expressed in the damaged part of the concrete structure constructed using it, which is not suitable for healing the cracks that occur in the initial stage. not. This limitation of the prior art is due to the fact that the admixture is mixed in a state that is not solidified to a large extent, and there is an urgent need to develop an admixture that can overcome the limitations of the prior art.

대한민국 등록특허공보 제10-1308084호(2013. 09. 12. 공고).Republic of Korea Patent Publication No. 10-1308084 (2013. 09. 12. Announcement).

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 우수한 크랙 복구 및 그에 따른 자기치유 효과를 발휘할 수 있고, 특히 초기 크랙의 치유(복구) 및 손상된 부분의 완전 치유를 위한 시간을 14일 이내로 단축시킬 수 있는 자기치유 혼화재와 그 제조방법, 그리고 이를 포함하는 자기치유 콘크리트 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention was developed to overcome the limitations of the prior art as described above, and it can exhibit excellent crack recovery and self-healing effect accordingly, and in particular, it reduces the time for healing (recovery) of initial cracks and complete healing of damaged parts. An object of the present invention is to provide a self-healing admixture that can be shortened within one day, a manufacturing method thereof, and a self-healing concrete composition comprising the same.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 마그카본 45~84중량%, 탄산화 반응 촉진제 6~20중량%, Ca계 층상광물 5~20중량%, 및 유기산 첨가제 5~15중량%로 이루어진 조성을 가지는데; 마그카본, 탄산화 반응 촉진제 및 Ca계 층상광물을 혼입하여 rpm 150~200의 분쇄 속도 및 5~9시간 동안 분쇄의 조건으로 분쇄하는 1차 MC(mechanochemical) 공정을 진행하는 단계; 상기 1차 MC 공정의 결과물을 체가름하여 분체를 회수하는 단계; 및 회수된 분체에 유기산 첨가제를 혼입하여 rpm 120~150의 분쇄 속도 및 2~4시간 동안 분쇄의 조건으로 분쇄하는 2차 MC 공정을 진행하는 단계를 포함하는 과정에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 자기치유 혼화재가 제공된다. In the present invention, in order to achieve the above object, it has a composition consisting of 45 to 84% by weight of Mag carbon, 6 to 20% by weight of a carbonation reaction accelerator, 5 to 20% by weight of a Ca-based layered mineral, and 5 to 15% by weight of an organic acid additive to be; performing a primary MC (mechanochemical) process of mixing mag carbon, a carbonation reaction accelerator, and a Ca-based layered mineral and grinding at a grinding speed of 150 to 200 rpm and grinding for 5 to 9 hours; recovering powder by sieving the resultant of the first MC process; and a second MC process of mixing the recovered powder with an organic acid additive and grinding at a grinding speed of 120 to 150 rpm and grinding for 2 to 4 hours. A healing admixture is provided.

본 발명에 따른 자기치유 혼화재는 마그카본 65중량%, 탄산화 반응 촉진제 10중량%, Ca계 층상광물 15중량%, 및 유기산 첨가제 10중량%로 이루어진 조성을 가지는데; 1차 MC 공정을 진행하는 단계에서는, 마그카본 65중량%, 탄산화 반응 촉진제 10중량%, 및 Ca계 층상광물 15중량%가 혼입되고; 2차 MC 공정을 진행하는 단계에서는, 유기산 첨가제 10중량%가 혼입되어 제조될 수 있다. The self-healing admixture according to the present invention has a composition consisting of 65% by weight of Mag carbon, 10% by weight of a carbonation reaction accelerator, 15% by weight of a Ca-based layered mineral, and 10% by weight of an organic acid additive; In the step of performing the first MC process, 65% by weight of Magcarbon, 10% by weight of a carbonation reaction accelerator, and 15% by weight of Ca-based layered minerals are mixed; In the step of performing the second MC process, 10% by weight of the organic acid additive may be mixed and prepared.

본 발명에서는 상기한 목적을 달성하기 위하여, 상기한 본 발명에 따른 자기치유 혼화재를 제조하는 방법과, 상기한 본 발명에 따른 자기치유 혼화재를 포함하는 자기치유 콘크리트 조성물이 제공된다. In the present invention, in order to achieve the above object, a method for manufacturing a self-healing admixture according to the present invention and a self-healing concrete composition comprising the self-healing admixture according to the present invention are provided.

본 발명에 의하면, 자기치유 혼화재를 제조함에 있어서, 유기/무기 소재의 메카노케미컬 반응(mechanochemical reaction) 공정을 적용함으로써, 분쇄혼합 및 그에 따른 혼합 분체 간의 기계화학적 반응과 그에 따른 역학 에너지와 화학 에너지의 상호 작용을 통해 생성된 고활성의 다중 라멜라 구조를 가지도록 하여 탄산화 촉진반응을 일으켜서 자기치유 효과를 극대화시키게 된다. According to the present invention, in manufacturing the self-healing admixture, by applying the mechanochemical reaction process of organic/inorganic materials, the mechanochemical reaction between the pulverized mixing and the resulting mixed powder and the resulting mechanical energy and chemical energy It has a highly active, multi-lamellar structure created through the interaction of

따라서 본 발명에 따른 자기치유 혼화재 및 이를 포함하여 제조된 자기치유 콘크리트 조성물은, 우수한 크랙 치유 효과를 발휘할 뿐만 아니라, 초기 크랙 치유 및 손상된 부분의 완전 치유를 위한 시간이 14일 이내로 단축되고, 그에 따라 우수한 자기치유 성능을 조기에 발현시킬 수 있게 된다. Therefore, the self-healing admixture according to the present invention and the self-healing concrete composition prepared including the same not only exhibit an excellent crack healing effect, but also shorten the time for initial crack healing and complete healing of damaged parts to less than 14 days, and accordingly Excellent self-healing performance can be expressed at an early stage.

도 1은 본 발명에 따라 자기치유 혼화재를 제조하는 단계 1 내지 단계 3의 공정을 보여주는 개략도이다.
도 2는 시험체에 할렬 형태의 균열을 발생시키고 균열폭을 제어한 상태로 투수량을 측정하는 일련의 과정을 보여주는 개략도이다.
도 3은 시험체를 컷팅하는 것을 보여주는 도면대용 사진이다.
도 4의 (a) 및 (b)는 각각 시험체에 강제 균열을 유도하는 과정을 순차적으로 보여주는 도면대용 사진이다.
도 5는 유출수량을 측정하는 상태를 보여주는 도면대용 사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 자기치유 혼화재를 포함한 시험체에 해당하는 표 2의 실시예에 대한 크랙 복구 이미지를 보여주는 도면대용 사진이다.
1 is a schematic diagram showing the process of steps 1 to 3 for producing a self-healing admixture according to the present invention.
2 is a schematic diagram showing a series of processes of generating a crack in the form of a cleavage in a specimen and measuring the water permeability in a state where the crack width is controlled.
Figure 3 is a drawing substitute photograph showing the cutting of the specimen.
4 (a) and (b) are drawings instead of pictures sequentially showing the process of inducing forced cracking in the specimen, respectively.
5 is a picture substitute for a drawing showing a state of measuring the amount of runoff.
Figure 6 is a drawing substitute photograph showing a crack recovery image for the Example of Table 2 corresponding to the test body containing the self-healing admixture according to the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용은 실시예에 한정되지 않는다. 특히, 본 명세서 전체에서 "콘크리트 조성물"라는 용어는 굵은 골재와 잔골재를 모두 포함하는 전통적인 의미에서의 콘크리트 조성물뿐만 아니라, 굵은 골재를 포함하지 않는 모르타르 조성물, 그리고 골재를 전혀 포함하지 않는 시멘트 조성물을 모두 포함하는 의미로 사용되었다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. However, the technical spirit of the present invention and its core configuration and operation are not limited to the embodiments. In particular, throughout this specification, the term "concrete composition" refers to both a concrete composition in the traditional sense including both coarse aggregate and fine aggregate, as well as a mortar composition containing no coarse aggregate, and a cement composition containing no aggregate at all. used in an inclusive sense.

자기치유 콘크리트 조성물의 제조를 위한 본 발명에 따른 자기치유 혼화재는, 2mm이하 크기의 마그카본(MgO-C) 45~84중량%, 탄산화 반응 촉진제 6~20중량%, Ca계 층상광물 5~20중량%, 및 유기산 첨가제 5~15중량%로 이루어진 조성을 가진다. The self-healing admixture according to the present invention for the production of a self-healing concrete composition is 45 to 84% by weight of mag carbon (MgO-C) having a size of 2 mm or less, 6 to 20% by weight of a carbonation reaction accelerator, 5 to 20% by weight of a Ca-based layered mineral % by weight, and has a composition consisting of 5 to 15% by weight of an organic acid additive.

특히, 본 발명에 따른 자기치유 혼화재는, 마그카본, 탄산화 반응 촉진제 및 Ca계 층상광물을 상기한 조성범위로 혼합한 후, rpm 150~200 및 5~9시간 수행의 조건으로 1차 MC(mechanochemical) 공정을 진행하고, 그 결과물을 체가름하여 분체를 회수한 후, 회수된 분체에 상기한 조성범위의 유기산 첨가제를 혼입하고 rpm 120~150 및 2~4시간 수행의 조건으로 2차 MC 공정을 진행함으로써 제조된다. In particular, the self-healing admixture according to the present invention is prepared by mixing Mag carbon, a carbonation reaction accelerator and a Ca-based layered mineral in the above composition range, and then performing the primary mechanochemical (MC) under the conditions of 150 to 200 rpm and 5 to 9 hours. ) process, and after collecting the powder by sieving the resultant, the organic acid additive in the composition range described above is mixed into the recovered powder, and the second MC process is performed under the conditions of 120 to 150 rpm and 2 to 4 hours. produced by proceeding.

마그카본(MgO-C)은 자기치유 혼화재의 시트(seed)를 형성하는 역할을 하면서 MC 공정에서 물리적 에너지와 화학적 에너지에 의해 고활성의 다중 라멜라구조를 형성하게 만드는 기능을 하는 물질이다. 마그카본이 45중량% 미만으로 혼입되면 MC 공정에서 자기치유 혼화재의 특성이 발현되도록 하는 seed로서의 기능이 약화되고 라멜라 구조 형성이 어렵게 되며, 마그카본이 84중량%를 초과하여 혼입되면 마그카본 외에 혼화재로 투입하는 다른 조성재료의 함유량이 과도하게 낮아지게 되어 오히려 자기치유 성능 발현을 저해하게 된다. 따라서 본 발명에서 마그카본(MgO-C)은 45~84중량%로 혼입된다. 특히, 본 발명에서 마그카본은 크기가 2mm이하인 것이 사용된다. 마그카본의 크기가 2mm를 초과하는 경우에는 자기치유 혼화재의 다른 재료와의 화합을 통해 형성된 시드(seed)의 크기가 너무 커지므로, 자기치유 혼화재에 의한 자기치유 생성물의 형성이 저하된다. Magcarbon (MgO-C) is a material that forms a highly active multi-lamellar structure by physical and chemical energy in the MC process while serving to form a seed of a self-healing admixture. When mag carbon is incorporated in less than 45% by weight, the function as a seed that allows the characteristics of self-healing admixture to be expressed in the MC process is weakened and it is difficult to form a lamellar structure. The content of other compositional materials injected into the furnace is excessively lowered, thereby inhibiting the expression of self-healing performance. Therefore, in the present invention, mag carbon (MgO-C) is incorporated in an amount of 45 to 84% by weight. In particular, in the present invention, the magnet carbon having a size of 2 mm or less is used. When the size of the magnet carbon exceeds 2mm, the size of the seed formed through the combination with other materials of the self-healing admixture is too large, and the formation of a self-healing product by the self-healing admixture is reduced.

탄산화 반응 촉진제는 탄산화 반응에 의해 자기치유 생성물이 만들어질 때 필요한 칼슘이온의 용출촉진 및 칼슘이온과의 빠른 반응을 확보하기 위한 재료로서, 탄산화 반응 촉진제가 6중량% 미만으로 혼입되면 탄산화 반응 촉진의 효과 발현이 떨어지므로 자기치유 성능확보가 어렵게 되며, 20중량%를 초과하게 되면 탄산화 반응이 과도할 정도로 급격히 진행되어 표면에서 용출되는 칼슘이온과 급격하게 반응함으로써 노출표면에 잔존하게 되어 오히려 지속적으로 칼슘이온의 용출과 이에 대한 탄산화 반응이 원활하지 못하게 되므로 요구되는 자기치유 성능 확보가 어렵게 된다. 따라서 본 발명에서 탄산화 반응 촉진제는 6~20중량%로 혼입된다. The carbonation reaction accelerator is a material for promoting the elution of calcium ions and securing a quick reaction with calcium ions, which are necessary when a self-healing product is made by the carbonation reaction. Since the expression of the effect is reduced, it is difficult to secure self-healing performance, and when it exceeds 20% by weight, the carbonation reaction proceeds excessively rapidly and reacts rapidly with calcium ions eluted from the surface, so that it remains on the exposed surface. Since the elution of ions and the carbonation reaction are not smooth, it is difficult to secure the required self-healing performance. Therefore, in the present invention, the carbonation reaction accelerator is incorporated in an amount of 6 to 20% by weight.

Ca계 층상광물은 균열부위를 통해 물이 유입/누수시에 균열부위에서 용출된 칼슘이온이 함유된 물을 포획하는 기능을 하는 것으로서, 추가적으로 Ca계 층상광물 자체에서 용출되는 칼슘이온과 함께 물(수분)이 지속적으로 배출되도록 하여 탄산화 반응을 통한 자기치유 생성물 형성이 되도록 하는 기능을 수행한다. 자기치유 생성물은 칼슘성분의 탄산화반응에 의한 탄산칼슘이 생성되는 것으로서, 균열부위에 칼슘이온의 용출이 높거나 또는 칼슘이온을 제공해 주는 재료가 충분히 있는 조건에서 자기치유 생성물의 형성이 증가할 수 있는 것이다. Ca계 층상광물이 5중량% 미만으로 혼입되면 Ca계 층상광물에서 용출 제공될 수 있는 칼슘이온(Ca2+)의 농도가 낮게 되거나 또는 균열 부위의 경화체에서 용출된 칼슘이온이 함유된 물을 Ca계 층상광물이 흡수하여 가지게 되는 칼슘이온 함유수의 수량이 작게 된다. 이 경우 탄산화반응에 필요한 칼슘이온의 제공이 부족하게 되어 자기치유 생성물 형성이 낮아 자기치유 성능 확보가 어렵게 된다. Ca-based layered minerals have a function of capturing water containing calcium ions eluted from the cracks when water flows in/leaks through the cracks. Water) is continuously discharged to form a self-healing product through carbonation reaction. The self-healing product is a calcium carbonate produced by the carbonation reaction of the calcium component, and the formation of a self-healing product can increase under the condition that the elution of calcium ions is high at the crack site or there is sufficient material that provides calcium ions. will be. When the Ca-based layered mineral is incorporated in less than 5% by weight , the concentration of calcium ions (Ca 2+ ) that can be eluted from the Ca-based layered mineral becomes low, or the water containing calcium ions eluted from the hardened body at the cracking site is converted to Ca. The amount of calcium ion-containing water that layered minerals absorb and have is reduced. In this case, it is difficult to secure self-healing performance due to insufficient provision of calcium ions required for carbonation reaction, low formation of self-healing products.

반면에 Ca계 층상광물이 20중량%를 초과하여 혼입되면 과도한 수분 흡수특성으로 인해 자기치유 콘크리트 조성물의 작업성(유동성)이 저하되는 문제가 나타나게 된다. 따라서 본 발명에서 Ca계 층상광물은 5~20중량%로 혼입된다. On the other hand, when the Ca-based layered mineral is mixed in excess of 20% by weight, there is a problem in that the workability (fluidity) of the self-healing concrete composition is lowered due to excessive moisture absorption properties. Therefore, in the present invention, the Ca-based layered mineral is incorporated in an amount of 5 to 20% by weight.

유기산 첨가제는 콘크리트나 모르타르의 구체 방수 성능을 확보하기 위한 조성물질로서 5중량% 미만으로 혼입되면 구체 방수 성능의 확보가 어려우며 15중량%를 초과하여 혼입되면 콘크리트나 모르타르의 강도가 저하될 수 있다. 따라서 본 발명에서 유기산 첨가제는 5~15중량%로 혼입된다. The organic acid additive is a composition quality for securing concrete or mortar waterproofing performance, and when it is mixed in less than 5% by weight, it is difficult to secure the waterproofing performance of the sphere, and when it is mixed in more than 15% by weight, the strength of concrete or mortar may be reduced. Therefore, in the present invention, the organic acid additive is incorporated in an amount of 5 to 15% by weight.

위와 같은 조성재료를 이용하여 본 발명의 자기치유 혼화재를 제조함에 있어서는 아래의 3단계의 공정을 거치게 된다. In manufacturing the self-healing admixture of the present invention using the above composition material, the following three-step process is performed.

(단계 1) 1차 메카노케미컬(Mechanochemical) 공정(Step 1) Primary mechanochemical process

마그카본, 탄산화 반응 촉진제 및 Ca계 층상광물을 상기한 조성범위로 혼입한 후, rpm 150~200 및 5~9시간 수행의 조건으로 혼합 및 분쇄함으로써 1차 메카노케미컬 공정을 진행한다. 편의상 메카노케미컬(mechanochemical) 공정은 "MC 공정"이라고 기재한다. 본 발명에서는 마그카본, 탄산화 반응 촉진제 및 Ca계 층상광물을 상기한 조성범위로 계량하여 혼합하고 분쇄하게 되는데, rpm 150~200의 분쇄속도 및 5~9시간 분쇄진행의 조건으로 상기한 조성재료들이 혼입된 것을 분쇄기에 의해 분쇄하여 미세화시키는 것이다. The first mechanochemical process is carried out by mixing and pulverizing mag carbon, a carbonation reaction accelerator and Ca-based layered mineral in the composition range described above, followed by mixing and pulverizing under the conditions of 150 to 200 rpm and 5 to 9 hours. For convenience, the mechanochemical process is described as "MC process". In the present invention, Mag carbon, carbonation reaction accelerator, and Ca-based layered mineral are measured, mixed, and pulverized within the above composition range. The mixture is pulverized by a pulverizer to make it finer.

분쇄는 기계적 외력에 의해 물질을 미세화하는 과정으로서, 분쇄를 위하여 투입된 에너지 즉, 분쇄 에너지는 물체의 입도뿐만이 아니라 고체의 결정구조, 계면 상태 및 주변 물질과의 화학반응 등에 사용되는 것으로 밝혀지게 되었으며, 이를 일반적으로 "메카노케미스트리(mechanochemistry)"라고 부른다. 분쇄 에너지와 같은 기계적 에너지를 분쇄의 형태로 물체에 가하면 입자의 변형과 세분화가 일어나고 표면적이 증대함과 동시에 표면에너지도 증가하게 되는데, 표면에너지의 증대는 미세화에 의한 표면적의 증대뿐만 아니라 에너지가 높은 활성 표면의 증대를 가져오게 되어, 입자와 인접 유체, 입자와 입자 사이의 상호 작용 등이 현저하게 증가되어 반응성도 증가하게 된다. 이와 같이 기계적 에너지에 의해 분쇄되는 물체의 물리화학적 성질이 변화하는 현상을 "메카노케미컬 효과"라고 하고, 이와 같이 메카노케미컬 효과를 발휘하게 되는 반응을 "메카노케미컬 반응"이라고 한다. 즉, 분체와 분체 또는 고체와의 충격에 의해 표면에 가해지는 물리적 힘과 그에 따른 에너지로 인하여 새로운 형태의 화합물이 형성하게 되는 효과 및 반응을 각각 메카노케미컬 효과 및 메카노케미컬 반응이라고 하는 것이다. 메카노케미컬 효과 및 메카노케미컬 반응을 거친 물질은, 외부에서 별도의 열에너지를 인위적으로 가하여 형성된 것이 아니다. Pulverization is a process of refining materials by mechanical external force, and it has been found that the energy input for pulverization, that is, pulverization energy, is used not only for the particle size of the object, but also for the crystal structure of the solid, the interfacial state, and the chemical reaction with surrounding materials. This is commonly referred to as "mechanochemistry". When mechanical energy such as pulverization energy is applied to an object in the form of pulverization, the particles are deformed and subdivided, and the surface area increases as well as the surface energy. As the active surface increases, the interaction between the particle and the adjacent fluid, and the interaction between the particle and the particle is significantly increased, thereby increasing the reactivity. A phenomenon in which the physicochemical properties of an object pulverized by mechanical energy change in this way is called a “mechanochemical effect”, and a reaction that exerts such a mechanochemical effect is called a “mechanochemical reaction”. That is, the effect and reaction of forming a new type of compound due to the physical force applied to the surface by the impact between the powder and the powder or solid and the resulting energy are called mechanochemical effects and mechanochemical reactions, respectively. Materials that have undergone mechanochemical effects and mechanochemical reactions are not formed by artificially applying separate thermal energy from the outside.

본 발명에서는 상기한 분쇄조건에 따라 마그카본, 탄산화 반응 촉진제 및 Ca계 층상광물을 상기한 조성범위로 계량하여 혼합하고 분쇄하여 미분화시키게 되고, 이러한 분쇄과정에서 상기한 메카노케미컬 효과 및 메카노케미컬 반응이 진행되는 바, 이를 "1차 메카노케미컬 공정"이라고 한다. In the present invention, according to the above grinding conditions, mag carbon, carbonation reaction accelerator and Ca-based layered mineral are weighed, mixed, and pulverized in the above composition range to be pulverized, and in this grinding process, the mechanochemical effect and mechanochemical When the reaction proceeds, this is called "the primary mechanochemical process".

(단계 2) 분체 회수 공정(Step 2) Powder recovery process

이와 같이 1차 메카노케미컬 공정을 거친 결과물을 체가름하여 입도를 제어한 후 분체로서 회수한다. In this way, the result of the first mechanochemical process is sieved to control the particle size and then recovered as a powder.

(단계 3) 2차 메카노케미컬(Mechanochemical) 공정(Step 3) Second mechanochemical process

회수된 분체에 대하여 유기산 첨가제를 상기한 조성범위로 첨가한 후, rpm 120~150 및 2시간 수행의 조건으로 혼합 및 분쇄함으로써 2차 MC 공정을 진행한다. 구체적으로 단계 2에 의해 회수된 분체에 유기산 첨가제를 상기한 조성범위로 계량하여 혼합하고 분쇄하게 되는데, rpm 120~150의 분쇄속도 및 2~4시간 분쇄진행의 조건으로 분쇄기에 의해 추가적으로 분쇄하여 미세화시킴으로써, 상기한 메카노케미컬 효과 및 메카노케미컬 반응이 진행되도록 하는 것이다, After adding the organic acid additive to the recovered powder in the above composition range, the secondary MC process is performed by mixing and pulverizing under the conditions of 120 to 150 rpm and 2 hours. Specifically, the powder recovered by step 2 is mixed with an organic acid additive in the above composition range and pulverized, and further pulverized by a pulverizer under the conditions of a pulverization speed of 120 to 150 rpm and a pulverization proceeding for 2 to 4 hours to refine it. By doing so, the above mechanochemical effect and mechanochemical reaction proceed,

도 1에는 본 발명에 따라 자기치유 혼화재를 제조하는 상기한 단계 1 내지 단계 3의 공정을 보여주는 개략도가 도시되어 있다. 앞서 설명한 것처럼 단계 1에서는 마그카본, 탄산화 반응 촉진제 및 Ca계 층상광물을 혼합하여 분쇄하는 1차 MC 공정이 이루어지고, 단계 2에서는 분쇄된 결과물에 대해 입도 제어를 수행한 후, 단계 3에서는 유기산 첨가제를 더 투여하고 2차 MC 공정을 수행함으로써 신규한 반응화합물로서 본 발명의 자기치유 혼화재를 제조하게 되는 것이다. 1 is a schematic diagram showing the process of the above-described steps 1 to 3 for manufacturing a self-healing admixture according to the present invention. As described above, in step 1, the primary MC process of mixing and pulverizing mag carbon, a carbonation reaction accelerator and a Ca-based layered mineral is performed. By further administering and performing the secondary MC process, the self-healing admixture of the present invention is prepared as a novel reactive compound.

본 발명의 자기치유 혼화재는 위에서 설명한 내용에 따라, 마그카본, 탄산화 반응 촉진제, Ca계 층상광물, 및 유기산 첨가제로 이루어질 뿐만 아니라, 1차 MC 공정, 분체 회수공정 및 2차 MC 공정을 통해서 두 번의 MC 공정을 거쳐서 제조되므로 다중라멜라 구조를 가지게 되고 분체로서 혼합된 조성재료 각각의 고유 특성을 유지하면서도 분체의 입자 사이의 계면 결합 및 기계화학적 결합에 의해 조성재료의 분체 사이의 복합 특성을 가지게 되는 바, 매우 높은 활성을 가지게 된다. According to the contents described above, the self-healing admixture of the present invention not only consists of mag carbon, a carbonation reaction accelerator, a Ca-based layered mineral, and an organic acid additive, but also consists of two times through the first MC process, the powder recovery process and the second MC process. Since it is manufactured through the MC process, it has a multi-lamellar structure, and while maintaining the unique properties of each of the composition materials mixed as powder, interfacial bonding and mechanochemical bonding between the particles of the powder. , have very high activity.

따라서 본 발명의 자기치유 혼화재를 이용하여 자기치유 콘크리트 조성물을 제조하고 이를 이용하여 콘크리트 구조물을 제작하였을 경우에는, 콘크리트 구조물의 초기 크랙 치유 및 손상된 콘크리트 구조물의 완전 치유를 위한 시간을 14일 이내로 단축시키면서 우수한 치유성능이 발현된다. 즉, 종래의 자기치유 콘크리트 조성물의 경우에는 0.3mm 수준의 균열을 치유하는데 약 28일 내지 그 이상의 시간이 요구되는 한계가 있었으나 본 발명에 따른 자기치유 혼화재를 이용한 자기치유 콘크리트 조성물은 이러한 종래 기술의 한계를 뛰어 넘어 약 14일 이내의 균열 치유 시간만이 필요한 것이다. Therefore, when a self-healing concrete composition is prepared using the self-healing admixture of the present invention and a concrete structure is manufactured using the self-healing admixture, the time for initial crack healing of the concrete structure and complete healing of the damaged concrete structure is reduced to less than 14 days. Excellent healing performance is expressed. That is, in the case of the conventional self-healing concrete composition, there was a limitation that it takes about 28 days to more than about 28 days to heal a crack of 0.3 mm level, but the self-healing concrete composition using the self-healing admixture according to the present invention is the Beyond the limit, only a crack healing time of about 14 days is required.

이와 같이 본 발명의 자기치유 혼화재는 자기치유 콘크리트 조성물의 균열 치유 시간을 크게 단축시킬 수 있게 되므로, 유지보수가 어려운 대형 콘크리트 구조물의 안정성 및 내구성을 향상시키는데 큰 역할을 수행할 수 있게 되는 장점이 발휘된다. As such, the self-healing admixture of the present invention can greatly shorten the crack healing time of the self-healing concrete composition, and thus can play a large role in improving the stability and durability of large concrete structures that are difficult to maintain. do.

또한 본 발명의 자기치유 혼화재의 경우, 기존 결합재의 물리성능 저하 현상이 크게 줄어들게 되고, 작업성의 저하 현상도 낮아지게 되는 바, 자기치유 콘크리트 구조물의 시공 과정에서의 효율성이 크게 향상되는 추가적인 장점을 발휘하게 된다. In addition, in the case of the self-healing admixture of the present invention, the deterioration of the physical performance of the existing binder is greatly reduced, and the deterioration of workability is also lowered. will do

다음에서는 상기한 본 발명의 자기치유 혼화재에 대한 구체적인 실시예와 비교예에 대하여 설명한다. Hereinafter, specific examples and comparative examples of the self-healing admixture of the present invention will be described.

(실시예와 비교예의 공통사항)(Common to Examples and Comparative Examples)

- 혼화재, 잔골재(sand) 및 시멘트를 혼합하여 모르타르 조성물을 제조하였다. - A mortar composition was prepared by mixing an admixture, sand and cement.

- 잔골재로는 ISO 표준사를 사용하며, 시멘트로는 1종 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)를 사용하였다. - For fine aggregate, ISO standard yarn was used, and for cement, type 1 ordinary Portland cement (OPC) was used.

- 시멘트 100중량부에 대해 혼화재는 5중량부로 혼합하였다.- 5 parts by weight of admixture was mixed with respect to 100 parts by weight of cement.

- W/B는 40%로 하였고, 골재의 혼합비 즉, B:S의 비는 1:2로 하였다. 여기서 W는 물을 의미하고, S는 잔골재를 의미하며, B는 자기치유 혼화재를 제외한 바인더(binder) 즉, 시멘트를 의미한다. - W/B was set to 40%, and the mixing ratio of aggregates, that is, the ratio of B:S was set to 1:2. Here, W means water, S means fine aggregate, and B means binder excluding self-healing admixture, that is, cement.

- 유동성(플로우)의 측정은 KS L 5105(수경성 시멘트 모르타르의 압축강도 시험방법)에 의거하여 수행하였다. - Fluidity (flow) was measured in accordance with KS L 5105 (Test method for compressive strength of hydraulic cement mortar).

- 압축강도는 KS L ISO 679(시멘트의 강도시험 방법) 의거하여 재령일 7일 및 28일에 각각 측정하였다. - Compressive strength was measured at 7 and 28 days of age in accordance with KS L ISO 679 (strength test method of cement), respectively.

- 모르타르 조성물의 자기치유 성능을 평가하기 위하여 시험체를 제작하여 정수위 투수시험을 수행함으로써 시험체의 유출수량 변화를 측정하여 그 측정결과를 자기치유 성능(투수저감율)으로 표기하였으며, 정수위 투수시험을 마친 시험체에 대해 미세 크랙의 사진을 촬영하여 미세 크랙의 상태 및 치유 생성물의 생성 상태를 육안으로 확인하였다. - In order to evaluate the self-healing performance of the mortar composition, a test specimen was prepared and a hydrostatic permeability test was performed to measure the change in the amount of runoff of the specimen, and the measurement result was expressed as self-healing performance (permeability reduction rate), and the test specimen that completed the hydrostatic permeability test By taking a picture of the micro-cracks, the state of the micro-cracks and the generation of the healing product were visually confirmed.

- 자기치유 성능 평가를 위한 정수위 투수시험 방법의 구체적인 내용은 아래의 A) ~ F)와 같다. 도 2에는 시험체에 할렬 형태의 균열을 발생시키고 균열폭을 제어한 상태로 투수량(透水量)을 측정하는 과정을 일련의 과정을 보여주는 개략도가 도시되어 있다. - The details of the hydrostatic water permeability test method for self-healing performance evaluation are as follows A) to F). 2 is a schematic diagram showing a series of processes for generating a crack in the form of a split in the test specimen and measuring the water permeation rate in a state where the crack width is controlled.

A) 시험체는, 원형실린더(Ф100ㅧH200mm)의 형태로 제작하고 항온항습기 섭씨 17~23도의 온도 및 55~65%의 습도에서 24시간 양생한 후 탈형하여 섭씨 18~22도의 온도에서 14일간 수중 양생을 실시하여 제작하였다. A) The specimen is manufactured in the form of a round cylinder (Ф100ㅧH200mm), cured at a temperature of 17-23 degrees Celsius and a humidity of 55-65% in a thermo-hygrostat for 24 hours, then demolded and submerged at a temperature of 18-22 degrees Celsius for 14 days. It was produced by curing.

B) 14일간 수중 양생을 실시한 시험체는 고속절단기를 이용하여 두께 49~51mm가 되도록 컷팅한 후 균열 가압판을 이용하여 시험체에 강제 유도 균열을 형성하였다. 도 3은 시험체를 컷팅하는 것을 보여주는 도면대용 사진이다. B) The specimen, which was cured in water for 14 days, was cut to a thickness of 49 to 51 mm using a high-speed cutter, and then forced induced cracks were formed in the specimen using a cracking platen. Figure 3 is a drawing substitute photograph showing the cutting of the specimen.

C) 균열을 형성한 시험체는 양옆에 0.3T*15mm 실리콘 시트를 부착하고 시험체의 측면 상ㅇ하부에 클램프를 이용하여 시험체를 체결하여 균열폭 0.25~0.35mm의 강제 균열을 유도하였다. 도 4의 (a) 및 (b)는 각각 시험체에 강제 균열을 유도하는 과정을 순차적으로 보여주는 도면대용 사진이다. C) A cracked specimen was induced to crack with a crack width of 0.25 to 0.35 mm by attaching 0.3T*15 mm silicone sheets to both sides of the specimen and fastening the specimen using clamps on the upper and lower sides of the specimen. 4 (a) and (b) are drawings instead of pictures sequentially showing the process of inducing a forced crack in the specimen, respectively.

D) 클램프에 체결이 완료 된 시험체를 정수위 투수시험기에 거치하고 상부의 아크릴 관(수두 240~260mm)에 물을 채워 시험체의 하부로 떨어지는 유출수량을 측정하였다.D) The specimen, which has been fastened to the clamp, was mounted on a hydrostatic water permeability tester, and water was filled in the upper acrylic tube (water head 240-260 mm), and the amount of runoff falling to the lower part of the specimen was measured.

E) 투수시험 시작 후 3분간 시험체 균열 부위에서 떨어지는 물은 흘려보내고 이후 7분간 시험체에서 투수되는 유출수량을 측정하여 그 평균치를 초기 투수량으로 정하였다. 도 5는 유출수량을 측정하는 상태를 보여주는 도면대용 사진이다. E) After starting the permeation test, the water dripping from the cracked part of the specimen was drained for 3 minutes, and then the amount of runoff permeated from the specimen was measured for 7 minutes, and the average value was set as the initial permeability. 5 is a picture substitute for a drawing showing a state of measuring the amount of runoff.

F) 초기 투수량을 측정한 시험체는 14일간 수중에 침지하여 자기치유되도록 양생하며 14일 되는 시점에서 위와 동일한 실험방법으로 유출수량을 측정하여 투수저감율을 산정하였다. F) The specimen, whose initial water permeability was measured, was immersed in water for 14 days and cured to self-heal. At the time of 14 days, the amount of runoff was measured by the same experimental method as above to calculate the rate of permeation reduction.

(비교예1의 구체적인 내용)(Specific contents of Comparative Example 1)

- 비교예1은 자기치유 혼화재를 사용하지 않고, 잔골재(sand) 및 시멘트만을 혼합하여 모르타르 조성물을 제조한 것이다. - In Comparative Example 1, a mortar composition was prepared by mixing only sand and cement without using a self-healing admixture.

(비교예2의 구체적인 내용)(Specific contents of Comparative Example 2)

- 비교예2는 자기치유 혼화재, 잔골재(sand) 및 시멘트를 혼합하여 모르타르 조성물을 제조한 것이다. - In Comparative Example 2, a mortar composition was prepared by mixing a self-healing admixture, sand and cement.

- 비교예2의 자기치유 혼화재는, 마그카본(MgO-C) 70중량%, Ca계 층상광물 15중량%, 및 유기산 첨가제 15중량%로 이루어진 조성을 가지며, 탄산화 반응 촉진제는 포함하지 않은 것이다. - The self-healing admixture of Comparative Example 2 has a composition consisting of 70% by weight of Magcarbon (MgO-C), 15% by weight of Ca-based layered minerals, and 15% by weight of organic acid additives, and does not include a carbonation reaction accelerator.

(비교예3의 구체적인 내용)(Specific contents of Comparative Example 3)

- 비교예3은 자기치유 혼화재, 잔골재(sand) 및 시멘트를 혼합하여 모르타르 조성물을 제조한 것이다. - In Comparative Example 3, a mortar composition was prepared by mixing a self-healing admixture, sand and cement.

- 비교예3의 자기치유 혼화재는, 마그카본(MgO-C) 60중량%, 탄산화 반응 촉진제 20중량%, 및 유기산 첨가제 20중량%로 이루어진 조성을 가지며, Ca계 층상광물은 포함하지 않은 것이다. - The self-healing admixture of Comparative Example 3 has a composition consisting of 60% by weight of Magcarbon (MgO-C), 20% by weight of a carbonation reaction accelerator, and 20% by weight of an organic acid additive, and does not contain Ca-based layered minerals.

(비교예4의 구체적인 내용)(Specific contents of Comparative Example 4)

- 비교예4는 자기치유 혼화재, 잔골재(sand) 및 시멘트를 혼합하여 모르타르 조성물을 제조한 것이다. - In Comparative Example 4, a mortar composition was prepared by mixing a self-healing admixture, sand and cement.

- 비교예4의 자기치유 혼화재는, 마그카본(MgO-C) 65중량%, 탄산화 반응 촉진제 20중량%, Ca계 층상광물 15중량% 및 유기산 첨가제 10중량%로 이루어진 조성을 가진 것이다. - The self-healing admixture of Comparative Example 4 has a composition consisting of 65% by weight of Magcarbon (MgO-C), 20% by weight of a carbonation reaction accelerator, 15% by weight of Ca-based layered minerals, and 10% by weight of organic acid additives.

- 다만 비교예4의 경우, 마그카본, 탄산화 반응 촉진제, Ca계 층상광물, 및 유기산 첨가제를 포함하는 조성을 가지도록 제조된 자기치유 혼화재를 이용하되, 이러한 자기치유 혼화재를 제조함에 있어서는, 본 발명과 달리 1, 2차 MC 공정을 수행하지 않고 단순히 혼합 분쇄하여 제작한 것이다. - However, in the case of Comparative Example 4, a self-healing admixture prepared to have a composition including Mag carbon, a carbonation reaction accelerator, a Ca-based layered mineral, and an organic acid additive is used. Otherwise, it is manufactured by simply mixing and pulverizing without performing the 1st or 2nd MC process.

(실시예의 구체적인 내용)(Specific contents of the embodiment)

- 실시예는 본 발명에 따른 자기치유 혼화재, 잔골재(sand) 및 시멘트를 혼합하여 모르타르 조성물을 제조한 것이다. - In the example, a mortar composition was prepared by mixing the self-healing admixture, fine aggregate (sand) and cement according to the present invention.

- 실시예의 자기치유 혼화재는, 마그카본(MgO-C) 65중량%, 탄산화 반응 촉진제 20중량%, Ca계 층상광물 15중량% 및 유기산 첨가제 10중량%로 이루어진 조성을 가진 것이다. - The self-healing admixture of the embodiment has a composition consisting of 65% by weight of Magcarbon (MgO-C), 20% by weight of a carbonation reaction accelerator, 15% by weight of Ca-based layered minerals, and 10% by weight of organic acid additives.

- 특히, 실시예의 자기치유 혼화재는 앞서 설명한 본 발명의 제조과정 즉, 상기한 내용에 따른 본 발명의 1차 MC 공정, 분체 회수공정 및 2차 MC 공정을 통해서 두 번의 MC 공정을 거쳐서 제조된 것이다. - In particular, the self-healing admixture of the embodiment is manufactured through two MC processes through the manufacturing process of the present invention described above, that is, the primary MC process, the powder recovery process, and the secondary MC process of the present invention according to the above description. .

-이 때 1차 MC 공정은 180~190rpm의 분쇄속도로 진행되었고 2차 MC 공정은 120~130rpm의 분쇄속도로 진행되었다. -At this time, the first MC process was carried out at a grinding speed of 180-190 rpm, and the second MC process was carried out at a grinding speed of 120-130 rpm.

표 1 및 표 2에는 각각 상기한 비교예1, 2, 3 및 실시예의 조성을 상세히 정리되어 있다. In Table 1 and Table 2, the compositions of Comparative Examples 1, 2, 3 and Examples are summarized in detail, respectively.

Figure 112021030320409-pat00001
Figure 112021030320409-pat00001

Figure 112021030320409-pat00002
Figure 112021030320409-pat00002

표 1에서 W는 물을 의미하고, S는 잔골재를 의미하며, B는 자기치유 혼화재를 제외한 바인더(binder) 즉, 시멘트를 의미한다. In Table 1, W means water, S means fine aggregate, and B means binder excluding self-healing admixture, that is, cement.

표 1 및 표 2에 정리된 것처럼 비교예1은 자기치유 혼화재를 사용하지 않은 것이고, 비교예2 및 비교예3은 자기치유 혼화재를 사용하되 본 발명의 자기치유 혼화재를 이루는 조성성분 중의 일부를 생략한 형태로 MC 공정을 거쳐서 제조된 자기치유 혼화재를 사용한 것이다. 비교예4는 본 발명에 따른 조성성분 및 조성범위를 가지고 있지만 본 발명에서 제시한 MC 공정을 거치지 않은 채 제조된 자기치유 혼화재를 이용한 것이며, 실시예는 본 발명에 따라 제조된 자기치유 혼화재를 이용한 것이다. 아래의 표 3은 위에서 설명한 비교예1~4 및 실시예에 대하여 플로우, 압축강도 및 14일 투수저감율을 측정한 결과를 정리한 것이다. As summarized in Tables 1 and 2, Comparative Example 1 does not use a self-healing admixture, and Comparative Examples 2 and 3 uses a self-healing admixture, but some of the components constituting the self-healing admixture of the present invention are omitted. In one form, a self-healing admixture manufactured through the MC process is used. Comparative Example 4 uses the self-healing admixture prepared without going through the MC process presented in the present invention, although it has the composition components and composition range according to the present invention, and the Example uses the self-healing admixture prepared according to the present invention. will be. Table 3 below summarizes the results of measuring flow, compressive strength, and 14-day permeability reduction for Comparative Examples 1 to 4 and Examples described above.

Figure 112021030320409-pat00003
Figure 112021030320409-pat00003

위의 표 3에 정리된 바와 같이, 본 발명에 따른 자기치유 혼화재를 포함한 시험체에 해당하는 실시예의 경우에는, 비교예1 내지 4에 비하여 매우 우수한 14일 투수저감율을 보이고 있음을 확인할 수 있다. As summarized in Table 3 above, in the case of the example corresponding to the test specimen including the self-healing admixture according to the present invention, it can be confirmed that the 14-day permeability reduction rate is very excellent compared to Comparative Examples 1 to 4.

도 6은 본 발명에 따른 자기치유 혼화재를 포함한 시험체에 해당하는 표 2의 실시예에 대한 크랙 복구 이미지를 보여주는 도면대용 사진이다. 도 6에서 확인되는 바와 같이, 본 발명에 따른 자기치유 혼화재를 포함한 시험체에 해당하는 표 2의 실시예의 경우, 자기치유 생성물이 만들어지면서 균열폭 0.25~0.35mm의 크랙도 원활하게 복구되어 치유됨이 검증되었다. 6 is a drawing substitute photograph showing a crack recovery image for the Example of Table 2 corresponding to the test body including the self-healing admixture according to the present invention. As can be seen in FIG. 6, in the case of the example of Table 2 corresponding to the test specimen including the self-healing admixture according to the present invention, the self-healing product is made while cracks with a crack width of 0.25 to 0.35 mm are smoothly restored and healed. became

이와 같이, 본 발명에 따른 자기치유 혼화재 및 이를 포함하여 제조된 자기치유 콘크리트 조성물은, 우수한 크랙 치유 효과를 발휘할 뿐만 아니라, 특히 초기 크랙 치유 및 손상된 부분의 완전 치유를 위한 시간을 14일 이내로 단축시켜서 조기에 치유성능을 발현시킬 수 있는 장점을 가진다. As such, the self-healing admixture according to the present invention and the self-healing concrete composition prepared including the same not only exhibit an excellent crack healing effect, but also shorten the time for initial crack healing and complete healing of damaged parts to less than 14 days. It has the advantage of being able to express healing performance at an early stage.

앞서 언급하였듯이 본 발명은 국토교통부/국토교통과학기술진흥원의 지원에 의해 수행된 연구과제(과제번호 21SCIP-C159059-02)의 연구결과로서 도출된 것이다(This work is supported by the Korea Agency for Infrastructure Technology Advancement(KAIA) grant funded by the Ministry of Land, Infrastructure and Transport (Grant 21SCIP-C159059-02)). As mentioned above, the present invention is derived as a result of a research project (task number 21SCIP-C159059-02) supported by the Ministry of Land, Infrastructure and Transport/Korea Agency for Transport Science and Technology (This work is supported by the Korea Agency for Infrastructure Technology) Advancement (KAIA) grant funded by the Ministry of Land, Infrastructure and Transport (Grant 21SCIP-C159059-02)).

Claims (6)

마그카본 45~84중량%, 탄산화 반응 촉진제 6~20중량%, Ca계 층상광물 5~20중량%, 및 유기산 첨가제 5~15중량%로 이루어진 조성을 가지며;
마그카본, 탄산화 반응 촉진제 및 Ca계 층상광물을 혼입하여 rpm 150~200의 분쇄 속도 및 5~9시간 동안 분쇄의 조건으로 분쇄하는 1차 MC 공정을 진행하는 단계;
상기 1차 MC 공정의 결과물을 체가름하여 분체를 회수하는 단계; 및
회수된 분체에 유기산 첨가제를 혼입하여 rpm 120~150의 분쇄 속도 및 2~4시간 동안 분쇄의 조건으로 분쇄하는 2차 MC 공정을 진행하는 단계를 포함하는 과정에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 자기치유 혼화재.
45 to 84% by weight of Mag carbon, 6 to 20% by weight of a carbonation reaction accelerator, 5 to 20% by weight of a Ca-based layered mineral, and 5 to 15% by weight of an organic acid additive;
A first MC process of grinding at a grinding speed of 150 to 200 rpm and grinding for 5 to 9 hours by mixing mag carbon, a carbonation reaction accelerator and a Ca-based layered mineral;
recovering powder by sieving the resultant of the first MC process; and
Self-healing, characterized in that it is prepared by a process comprising the step of mixing the organic acid additive in the recovered powder and performing a secondary MC process of grinding at a grinding speed of 120 to 150 rpm and grinding for 2 to 4 hours admixture.
제1항에 있어서,
마그카본 65중량%;
탄산화 반응 촉진제 10중량%;
Ca계 층상광물 15중량%; 및
유기산 첨가제 10중량%로 이루어진 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 자기치유 혼화재.
The method of claim 1,
Mag carbon 65% by weight;
10% by weight of a carbonation reaction accelerator;
Ca-based layered mineral 15% by weight; and
Self-healing admixture, characterized in that it has a composition consisting of 10% by weight of an organic acid additive.
마그카본 45~84중량%, 탄산화 반응 촉진제 6~20중량%, 및 Ca계 층상광물 5~20중량%을 혼입하여 rpm 150~200의 분쇄 속도 및 5~9시간 동안 분쇄의 조건으로 분쇄하는 1차 MC 공정을 진행하는 단계;
상기 1차 MC 공정의 결과물을 체가름하여 분체를 회수하는 단계;
회수된 분체에 유기산 첨가제 5~15중량%를 혼입하여 rpm 120~150의 분쇄 속도 및 2~4시간 동안 분쇄의 조건으로 분쇄하는 2차 MC 공정을 진행하는 단계;를 포함하여 자기치유 혼화재를 제조하게 되는 것을 특징으로 하는 자기치유 혼화재의 제조방법.
45 to 84% by weight of Mag carbon, 6 to 20% by weight of a carbonation reaction accelerator, and 5 to 20% by weight of Ca-based layered minerals 1 Grinding at a grinding speed of 150 to 200 rpm and grinding for 5 to 9 hours Carrying out the MC process;
recovering powder by sieving the resultant of the first MC process;
Preparing a self-healing admixture including; mixing 5-15 wt% of an organic acid additive in the recovered powder and performing a secondary MC process of grinding at a grinding speed of 120-150 rpm and grinding for 2 to 4 hours A method of manufacturing a self-healing admixture, characterized in that it is done.
제3항에 있어서,
1차 MC 공정을 진행하는 단계에서는, 마그카본 65중량%, 탄산화 반응 촉진제 10중량%, 및 Ca계 층상광물 15중량%를 혼입하며;
2차 MC 공정을 진행하는 단계에서는, 유기산 첨가제 10중량%를 혼입하는 것을 특징으로 하는 자기치유 혼화재의 제조방법.
4. The method of claim 3,
In the step of performing the first MC process, 65% by weight of mag carbon, 10% by weight of a carbonation reaction accelerator, and 15% by weight of Ca-based layered minerals are mixed;
In the step of performing the second MC process, a method of manufacturing a self-healing admixture, characterized in that 10% by weight of an organic acid additive is mixed.
자기치유 혼화재, 골재 및 시멘트를 포함하여 이루어진 자기치유 콘크리트 조성물로서,
자기치유 혼화재는, 마그카본 45~84중량%, 탄산화 반응 촉진제 6~20중량%, Ca계 층상광물 5~20중량%, 및 유기산 첨가제 5~15중량%로 이루어진 조성을 가지며;
자기치유 혼화재는, 마그카본 45~84중량%, 탄산화 반응 촉진제 6~20중량%, 및 Ca계 층상광물 5~20중량%을 혼입하여 rpm 150~200의 분쇄 속도 및 5~9시간 동안 분쇄의 조건으로 분쇄하는 1차 MC(mechanochemical) 공정을 진행하는 단계;
상기 1차 MC 공정의 결과물을 체가름하여 분체를 회수하는 단계;
회수된 분체에 유기산 첨가제 5~15중량%를 혼입하여 rpm 120~150의 분쇄 속도 및 2~4시간 동안 분쇄의 조건으로 분쇄하는 2차 MC 공정을 진행하는 단계;를 포함하는 제조방법에 의해 제조된 것임을 특징으로 하는 자기치유 콘크리트 조성물.
A self-healing concrete composition comprising a self-healing admixture, aggregate and cement,
The self-healing admixture has a composition consisting of 45 to 84% by weight of Mag carbon, 6 to 20% by weight of a carbonation reaction accelerator, 5 to 20% by weight of a Ca-based layered mineral, and 5 to 15% by weight of an organic acid additive;
The self-healing admixture contains 45 to 84% by weight of Mag carbon, 6 to 20% by weight of a carbonation reaction accelerator, and 5 to 20% by weight of a Ca-based layered mineral, with a grinding speed of 150 to 200 rpm and grinding for 5 to 9 hours. performing a primary MC (mechanochemical) process of pulverizing under conditions;
recovering the powder by sieving the resultant of the first MC process;
Prepared by a manufacturing method comprising; mixing 5 to 15% by weight of an organic acid additive in the recovered powder and performing a secondary MC process of grinding under the conditions of grinding at a grinding speed of 120 to 150 rpm and grinding for 2 to 4 hours A self-healing concrete composition, characterized in that it has been
제5항에 있어서,
자기치유 혼화재는, 마그카본 65중량%, 탄산화 반응 촉진제 10중량%, Ca계 층상광물 15중량%, 및 유기산 첨가제 10중량%로 이루어진 조성을 가지며,
자기치유 혼화재를 제조하는 과정에 있어서 1차 MC 공정을 진행하는 단계에서는, 마그카본 65중량%, 탄산화 반응 촉진제 10중량%, 및 Ca계 층상광물 15중량%를 혼입하며;
2차 MC 공정을 진행하는 단계에서는, 유기산 첨가제 10중량%를 혼입하는 것을 특징으로 하는 자기치유 콘크리트 조성물.
6. The method of claim 5,
The self-healing admixture has a composition consisting of 65% by weight of Mag carbon, 10% by weight of a carbonation reaction accelerator, 15% by weight of a Ca-based layered mineral, and 10% by weight of an organic acid additive,
In the process of manufacturing the self-healing admixture, in the step of performing the first MC process, 65% by weight of mag carbon, 10% by weight of a carbonation reaction accelerator, and 15% by weight of Ca-based layered minerals are mixed;
In the step of performing the second MC process, a self-healing concrete composition comprising 10 wt% of an organic acid additive.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101308084B1 (en) 2013-02-21 2013-09-12 주식회사 인트켐 Repairing method of reinforced concrete structures using inorganic self-healing materials
KR20160114225A (en) * 2015-03-23 2016-10-05 대원토질 주식회사 Grout Composition with Early Self-Healing Development Properties and Grouting Method Using the same
KR101966101B1 (en) * 2017-11-27 2019-04-05 주식회사 인트켐 Hybrid Admixture Composition for Self-Healing Properties and Cement Binder Composition Using the same

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