KR102353380B1 - High Durability Injection Mortar Composition - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 암거 등에 보수/보강용으로 적용되어 황산염에 대한 저항성을 향상시킴과 동시에 방청성, 균열저항성 등 물성을 향상시킬 수 있는 주입 모르타르 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to an injection mortar composition that can be applied for repair/reinforcement to a culvert to improve resistance to sulfate and at the same time improve physical properties such as rust prevention and crack resistance.
오폐수가 축적되어 있는 하수관거나 암거 등과 같은 지하 콘크리트 구조물의 경우, 슬러지와 같은 하수 퇴적물에 존재하는 티오바실러스 티오옥시단스(thiobacillus thiooxidans)라는 유황 산화 세균(sulfur-oxidizing bacteria)의 활동에 의해 황화수소(H2S)가 발생하게 된다. 이 황화수소가스는 하수관거 상부 공기 층의 산소나 결로와 만나 황산으로 변하게 되어, 하수관의 콘크리트 표면, 시멘트 모르타르 및 금속 주변에 산이 형성되고 pH가 떨어져 부식이 진행되며, 철근 주변의 강 알칼리 페시베이트층이 파괴되어 철근의 부식을 촉진하게 된다.In the case of underground concrete structures such as sewage pipes or culverts where wastewater is accumulated, hydrogen sulfide (H) is produced by the activity of sulfur-oxidizing bacteria called thiobacillus thiooxidans present in sewage sediments such as sludge. 2 S) will occur. This hydrogen sulfide gas meets oxygen or dew condensation in the upper air layer of the sewer pipe and turns into sulfuric acid. Acid is formed around the concrete surface of the sewer pipe, cement mortar and metal, and the pH drops and corrosion proceeds, and the strong alkali passivate layer around the rebar It is destroyed and accelerates the corrosion of the reinforcing bar.
또한 이러한 지하구조물에 콘크리트 열화를 초래하는 다른 원인은 황산염과의 반응으로, 황산염은 외부에서 침투되는 황산염과 내부에 포함되어 있는 황산염으로 구분될 수 있다. 콘크리트 열화를 초래하는 황산염과의 반응은 대부분 외부에서 침투되는 황산염에 의한 것으로, 황산염이 용해된 지하수나 해수에 노출됨으로써 발생된다. 콘크리트 구조물에 접촉하는 지하수나 해수에 함유된 황산염 이온이 콘크리트에 침투하여 수산화칼슘과 반응함으로써 석고를 형성하게 된다. In addition, another cause of deterioration of concrete in these underground structures is a reaction with sulfate, which can be divided into sulfate that penetrates from the outside and sulfate that is contained inside. Most of the reactions with sulfates that cause concrete deterioration are due to sulfates infiltrating from the outside, and they occur when they are exposed to groundwater or seawater in which sulfates are dissolved. Sulfate ions contained in groundwater or seawater in contact with concrete structures penetrate into concrete and react with calcium hydroxide to form gypsum.
이렇게 형성된 석고는 물이 있는 조건에서 시멘트 내 알루민산 삼칼슘(tricalcium aluminate)과 반응하여 침상의 팽창 결정체인 에트링자이트(ettringite)를 형성하게 된다. 에트링자이트는 철근 콘크리트 표면에 망상형의 균열을 발생시키며, 계속하여 균열이 팽창되며, 균열을 통하여 수분이나 염화물이 침투하고, 시멘트와 골재간의 접착력 저하를 가져와 궁극적으로 콘크리트 강도가 저하하게 된다.The gypsum thus formed reacts with tricalcium aluminate in cement in the presence of water to form ettringite, a needle-like expanded crystal. Etringite causes reticulated cracks on the surface of reinforced concrete, the cracks continue to expand, moisture or chloride penetrates through the cracks, and the adhesion between cement and aggregate deteriorates, ultimately reducing concrete strength.
종래기술의 예로 대한민국 특허등록 제10-1340856호에서는 시멘트계 결합재 10∼75중량%, 잔골재 20∼70중량%, 폴리머 분말수지 0.01∼15중량% 및 물 0.1∼15중량%를 포함하며, 상기 폴리머 분말수지는 에틸렌초산비닐 분말수지 45∼99중량%, 아크릴(폴리메타크릴산메틸, 스티렌-아크릴 에스테르, 폴리아크릴산나트륨, 폴리 아크릴 에스테르 및 메틸메타크릴레이트를 제외한 아크릴임) 분말수지 0.01∼15중량%, 폴리메타크릴산메틸 분말수지 0.01∼15중량%, 에틸렌프로필렌고무 분말수지 0.01∼15중량% 및 폴리아미드 분말수지 0.01∼10중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 모르타르 조성물에 관한 것이다.As an example of the prior art, Korean Patent Registration No. 10-1340856 includes 10 to 75% by weight of cementitious binder, 20 to 70% by weight of fine aggregate, 0.01 to 15% by weight of polymer powder resin, and 0.1 to 15% by weight of water, and the polymer powder The resin is ethylene vinyl acetate powder resin 45-99 wt%, acrylic (polymethyl methacrylate, styrene-acrylic ester, sodium polyacrylate, polyacrylic ester and acrylic excluding methyl methacrylate) powder resin 0.01-15 wt% , It relates to a cement mortar composition comprising 0.01 to 15% by weight of a polymethyl methacrylate powder resin, 0.01 to 15% by weight of an ethylene propylene rubber powder resin, and 0.01 to 10% by weight of a polyamide powder resin.
그런데 상기 기술의 경우도 암거 등의 보수/보강에 있어 내황산성, 방청성 등 요구되는 다양한 물성이 충분히 만족된다고 볼 수 없다. However, even in the case of the above technology, it cannot be considered that various properties required for repair/reinforcement of culverts, such as sulfuric acid resistance and rust prevention properties, are sufficiently satisfied.
본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명은 암거 등에 보수/보강용으로 적용되어 황산염에 노출 되었을때 구조적인 안정성을 발휘할 수 있으며, 이에 더하여 방청성, 균열저항성 등의 물성도 우수한 주입 모르타르 조성물을 제공하고 함이다. The present invention was invented to solve the problems of the prior art as described above, and the present invention is applied for repair/reinforcement to a culvert, etc., and can exhibit structural stability when exposed to sulfate, in addition to rust prevention and cracking resistance It is to provide an injection mortar composition excellent in physical properties, such as.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고내구성 주입 모르타르 조성물(이하 "본 발명의 조성물"이라함)은, 시멘트를 포함하는 결합재; 칼슘설포알루미네이트; 무수석고; 메타카올린; 알루미늄 분말; 알카리금속염; 글리콜; 소디움 몰리브 데이트을 포함하는 것을 특징으로 한다. High-durability injection mortar composition according to the present invention for achieving the above object (hereinafter referred to as "composition of the present invention"), a binder comprising cement; calcium sulfoaluminate; anhydrite; metakaolin; aluminum powder; alkali metal salts; glycol; It is characterized in that it contains sodium molybdate.
하나의 예로 상기 결합재에는 고로슬래그 또는 플라이애시가 포함되며, 칼슘알루미네이트가 더 포함되는 것을 특징으로 한다. As an example, the binder includes blast furnace slag or fly ash, and calcium aluminate is further included.
하나의 예로 돌로마이트 분말과 물유리 혼합물이 더 포함되는 것을 특징으로 한다. As an example, it is characterized in that a mixture of dolomite powder and water glass is further included.
하나의 예로 상기 돌로마이트 분말은 이산화탄소가 포함된 가스와 반응시켜 탄산마그네슘 피막이 내, 외부에 형성되는 것을 특징으로 한다. As an example, the dolomite powder is characterized in that the magnesium carbonate film is formed inside and outside by reacting with a gas containing carbon dioxide.
하나의 예로 다공성 지르코늄 분말이 더 포함되되, 알루미늄 분말이 지르코늄 분말에 담지된 상태로 포함되는 것을 특징으로 한다. As an example, the porous zirconium powder is further included, and the aluminum powder is included in a state supported on the zirconium powder.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 조성물은 암거 등 지하구조물의 보수/보강에 적용되어 황산염에 대한 저항성, 방청성, 균열저항성, 강도 등이 향상되어 고내구성이 발현되는 장점이 있다.As described above, the composition of the present invention is applied to repair/reinforcement of underground structures such as culverts to improve resistance to sulfate, rust prevention, crack resistance, strength, etc., thereby exhibiting high durability.
아래에서는 본 발명에 따른 양호한 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail.
본 발명은 시멘트를 포함하는 결합재; 칼슘설포알루미네이트; 무수석고; 메타카올린; 알루미늄 분말; 알카리금속염; 글리콜; 소디움 몰리브 데이트;를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention is a binder comprising cement; calcium sulfoaluminate; anhydrite; metakaolin; aluminum powder; alkali metal salts; glycol; Sodium molyb date; characterized in that it contains.
상기 시멘트는 당업계에서 모르타르 또는 콘크리트 등에 포함되는 것이라면 종류를 한정하지 않으며, 바람직하게는 일반 포틀랜드 시멘트, 조강 포틀랜드 시멘트, 초조강 포틀랜드 시멘트, 중용열 포틀랜드 시멘트, 내황산염 포틀랜드 시멘트, 백색 포틀랜드 시멘트 및 초속경 시멘트 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니며, 시멘트 분말형태 뿐만 아니라 클링커 형태도 사용 가능하다. 다만 시멘트 클링커를 사용하는 경우 전처리로 소성 및 분쇄과정을 거친 것을 사용하는 것이 바람직하다. The type of cement is not limited as long as it is included in mortar or concrete in the art, and preferably, general Portland cement, crude steel portland cement, ultra crude Portland cement, medium heat Portland cement, sulfate resistant Portland cement, white Portland cement, and ultra high speed. Any one of hard cement or a mixture thereof may be used, but the present invention is not limited thereto, and not only cement powder form but also clinker form may be used. However, when using cement clinker, it is preferable to use the one that has been calcined and pulverized as a pretreatment.
상기 물은 종류에 한정하지 않으나, 불순물이 없고 깨끗하게 정제된 물을 사용하는 것이 좋다. 또한 물과 결합재(W/B)는 설계기준강도 및 배합강도와 같은 콘크리트의 강도와 내구성 등을 결정하는 수치로서, W/B가 30 내지 55 중량%가 되도록 하는 것이 콘크리트의 건조수축, 재료 분리 등이 일어나지 않는 조건으로 바람직하다.The water is not limited to the type, but it is preferable to use clean purified water without impurities. In addition, water and binder (W/B) are numerical values that determine the strength and durability of concrete such as design standard strength and compounding strength. It is preferable under the condition that the etc. do not occur.
상기 결합재에는 고로슬래그가 포함될 수 있다. 상기 고로슬래그는 선철 제조 공정의 부산물인 수재슬래그를 미분쇄한 것으로 시멘트의 장기강도를 높여주고, 수밀성, 내해수성을 증대시키는 역할을 하게 된다. 상기 고로슬래그는 분말도 2,000 내지 15,000㎠/g, 바람직하게는 4,000 내지 8,000㎠/g 을 사용하는 것이 주입 모르타르 조성물의 유동성을 유지시키면서 주입 모르타르 조성물의 강도발현이 저하되지 않아 좋다. The binder may include blast furnace slag. The blast furnace slag is finely pulverized water slag, which is a by-product of the pig iron manufacturing process, and serves to increase the long-term strength of cement and increase watertightness and seawater resistance. The blast furnace slag has a fineness of 2,000 to 15,000 cm2/g, preferably 4,000 to 8,000 cm2/g, so that the strength expression of the injection mortar composition is not reduced while maintaining the fluidity of the injection mortar composition.
특히 상기 고로슬래그는 전체 100 중량% 중에서 2 내지 6 중량%의 무수황산(SO3)을 포함하는 것이 좋으며, 바람직하게는 2 내지 3 중량% 첨가하는 것이 좋다. 상기 무수황산은 고로슬래그를 미분쇄할 때 첨가되는 것이며, 보조자극제의 역할을 수행하게 된다.In particular, the blast furnace slag preferably contains 2 to 6% by weight of sulfuric anhydride (SO 3 ) based on 100% by weight of the total, and preferably 2 to 3% by weight is added. The anhydrous sulfuric acid is added when pulverizing blast furnace slag, and serves as a secondary irritant.
즉 본 발명에서 고로슬래그는 무수황산을 첨가한 상태에서 밀 등의 분쇄수단을 이용하여 미분말화 한 것으로, 입도분포가 일정하게 유지되는 것이 바람직하다. 예컨대 상기 고로슬래그 미분말은 평균 직경 약 6㎛가 되도록 분쇄될 수 있다. 고로슬래그 미분말을 사용하는 이유는 다음과 같다.That is, in the present invention, blast furnace slag is finely pulverized using a grinding means such as mill in a state in which anhydrous sulfuric acid is added, and it is preferable that the particle size distribution is kept constant. For example, the fine powder of blast furnace slag may be pulverized to have an average diameter of about 6 μm. The reason for using the blast furnace slag fine powder is as follows.
먼저, 통상의 시멘트의 평균 입자 크기는 16㎛로 시멘트 입자를 둥근 입자로 가정했을 때, 그 공극에 들어갈 수 있는 입자의 크기는 약 6㎛이다. 고로슬래그를 약 6㎛ 이하로 분쇄하여 시멘트 입자 사이를 충진시켜 줌으로써 페이스트의 치밀화가 유도되는 것이다. 이에 더하여 고로슬래그를 미분말화 하는 이유는 Ca(OH)2의 생성량 억제에 있다. 수화생성물로 크게 규산칼슘수화물(calcium silicate hydrate)과 수산화칼슘이 발생하는 데 보통 시멘트 경화체내에 약 20 내지 30% 정도의 수산화칼슘이 발생한다. 이러한 수산화칼슘은 황산에 매우 약하여 다음 반응을 통해 석고가 발생되도록 한다. First, the average particle size of ordinary cement is 16 μm, and assuming that the cement particles are round particles, the size of the particles that can enter the pores is about 6 μm. The densification of the paste is induced by pulverizing the blast furnace slag to a size of about 6 μm or less and filling between the cement particles. In addition, the reason for pulverizing the blast furnace slag is to suppress the amount of Ca(OH) 2 produced. Calcium silicate hydrate and calcium hydroxide are largely generated as hydration products, and usually about 20 to 30% of calcium hydroxide is generated in the hardened cement body. This calcium hydroxide is very weak to sulfuric acid, so that gypsum is generated through the following reaction.
Ca(OH)2 + H2SO4 → CaSO4 ·2H2O Ca (OH) 2 + H 2 SO 4 → CaSO 4 · 2H 2 O
이렇게 생성된 석고는 팽창파괴를 일으키는 원인이 되는 에트린자이트를 생성시키는 물질로 작용하여 화학적 부식에 의한 균열, 박리현상을 초래하는 것이다. The resulting gypsum acts as a material that produces ethrinzite, which causes expansion failure, and causes cracking and peeling due to chemical corrosion.
즉 분말도가 높은 고로슬래그를 혼입한 시멘트 경화체의 경우 칼슘 실리케이트(CSH) 수화물이 다량 생성되지만, 황산에 약한 수산화칼슘의 생성은 제어되어 내황산성에도 뛰어난 효과가 발현되도록 하는 것이다. That is, in the case of a hardened cement containing blast furnace slag with high fineness, a large amount of calcium silicate (CSH) hydrate is generated, but the generation of calcium hydroxide, which is weak to sulfuric acid, is controlled so that the excellent effect on sulfuric acid resistance is expressed.
또한 결합재에는 플라이애시가 더 포함되도록 할 수 있는데, 상기 플라이애시는 포졸란반응에 의하여 콘크리트의 장기강도를 증진시키고 콘크리트 조직의 수밀성, 내구성, 내화학성을 강화시키는 역할을 하는 것으로, 화력발전소에서 석탄을 사용하고 남은 석탄재로서 완전히 연소되어 비중이 2.0 내지 2.4, 바람직하게는 2.1 내지 2.2 범위에 드는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 분말도는 3,500 내지 4,500㎠/g, 강열 감량은 5% 미만인 것을 사용하는 것이 바람직하다. In addition, the binder may further include fly ash, which serves to enhance the long-term strength of concrete by pozzolan reaction and strengthen the watertightness, durability, and chemical resistance of the concrete structure. As the remaining coal ash, it is preferable to use that which is completely burned and has a specific gravity in the range of 2.0 to 2.4, preferably 2.1 to 2.2, fineness of 3,500 to 4,500 cm2/g, and loss on ignition of less than 5%. desirable.
또한 본 발명의 조성물에는 상기에서 언급한 바는 없으나 잔골재가 더 포함될 수 있는데, 상기 잔골재는 일반적으로 모래라고 통칭되는 것으로 미세골재, 거친골재 모두 사용이 가능하다. 상기 미세골재는 4번 체(ASTM C125, 4.75mm)를 거의 완전하게 통과하는 물질이 좋으며, 실리카 모래 등을 사용하는 것이 좋다. 상기 거친 골재는 4번 채(ASTM C125, 4.75mm)에 주로 남아있는 물질, 예를 들어 실리카 모래, 석영, 대리석, 화강암, 석회석, 방해석, 장석, 충적사, 기타 모래 등 다른 내구성 골재 또는 이들의 혼합물이 좋다. 또한 본 발명에서는 콘크리트의 유동성을 결정하기 위하여 잔골재율(S/a)이 35 내지 55 부피%를 만족하는 것이 좋은데, 이는 전체 골재(모래+자갈, a)체적에 대한 모래(S)의 체적비로 계산할 수 있다.In addition, although not mentioned above, fine aggregate may be further included in the composition of the present invention, and the fine aggregate is generally referred to as sand, and both fine aggregate and coarse aggregate may be used. The fine aggregate is preferably a material that almost completely passes through the No. 4 sieve (ASTM C125, 4.75 mm), and it is preferable to use silica sand or the like. The coarse aggregate is a material mainly remaining in sieve No. 4 (ASTM C125, 4.75 mm), for example, silica sand, quartz, marble, granite, limestone, calcite, feldspar, alluvial sand, other durable aggregates such as sand, or their The mixture is good. In addition, in the present invention, in order to determine the fluidity of concrete, it is preferable that the fine aggregate ratio (S/a) satisfies 35 to 55 volume %, which is the volume ratio of sand (S) to the total aggregate (sand + gravel, a) volume. can be calculated
한편 본 발명의 조성물에는 첨가제로서 칼슘설포알루미네이트; 무수석고; 메타카올린; 알루미늄 분말; 알카리금속염; 글리콜; 소디움 몰리브 데이트를 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 시멘트를 포함한 결합재 100중량부에 대해 칼슘설포알루미네이트 3 내지 15중량부, 무수석고 0.1 내지 3중량부, 메타카올린 1 내지 5중량부, 알루미늄 분말 0.01 내지 1중량부, 알카리금속염 0.01 내지 1중량부, 글리콜 0.01 내지 1중량부, 소디움 몰리브 데이트 0.01 내지 1중량부로 배합되는 것이 타당하다. On the other hand, in the composition of the present invention, calcium sulfoaluminate as an additive; anhydrite; metakaolin; aluminum powder; alkali metal salts; glycol; It is characterized in that it contains sodium molybdate. Preferably, with respect to 100 parts by weight of the binder including cement, 3 to 15 parts by weight of calcium sulfoaluminate, 0.1 to 3 parts by weight of anhydrite, 1 to 5 parts by weight of metakaolin, 0.01 to 1 parts by weight of aluminum powder, 0.01 to 1 part by weight of alkali metal salt 1 part by weight, 0.01 to 1 part by weight of glycol, and 0.01 to 1 part by weight of sodium molybdate are appropriate.
상기 칼슘설포알루미네이트는 팽창제로서 첨가되는 것으로 페이스트의 경화시 수축에 의한 균열을 제어하여 시멘트 콘크리트 내부의 조직을 치밀하게 하고 강도를 향상시킴과 동시에 수밀성을 향상시키기 위한 것이다. The calcium sulfoaluminate is added as an expanding agent to control cracking due to shrinkage during curing of the paste to make the internal structure of the cement concrete dense, to improve strength, and to improve watertightness.
상기 무수석고(CaSO4)는 시멘트 중의 성분, 특히 C3A(3CaOㅇAl2O3)와 반응하여 초기에 에트린자이트를 생성하게 되는데, 생성된 에트린자이트는 수화가 진행됨에 따라 그 양이 감소하거나 또는 그 일부가 모노 설페이트로 전이된다. 본 발명에서와 같이 무수석고가 첨가될 경우 에트린자이트가 초기부터 충분히 생성되어 시멘트의 구조를 치밀화 시킴으로써 초기 재령에서 염화물 이온에 대한 침투저항성을 증가시키게 된다. 또한 일반 시멘트의 경우 생성된 에트린자이트가 초기에만 주로 존재하게 되지만 본 발명의 시멘트 결합재의 경우 석고량이 충분히 첨가되기 때문에 장기재령에 있어서도 에트린자이트가 일정 부분 존재하게 되거나 또는 일부의 에트린자이트가 연속적으로 생성되기도 한다. 이와 같이 생성된 에트린자이트는 콘크리트 구조체 내의 공극을 치밀하게 채워줌으로써 장기 재령에 있어서도 염화물에 대한 침투저항성을 증가시키게 된다. The anhydrite (CaSO 4 ) reacts with components in cement, particularly C 3 A (3CaO O Al 2 O 3 ) to initially produce ethrinzite. The amount is reduced or a portion thereof is converted to mono sulfate. When anhydrite is added as in the present invention, ethrinzite is sufficiently generated from the beginning to densify the structure of the cement, thereby increasing the penetration resistance to chloride ions at the initial age. In addition, in the case of general cement, the produced ethrinzite is mainly present only in the initial stage, but in the case of the cement binder of the present invention, since a sufficient amount of gypsum is added, a certain portion of ethrinzite is present even at long-term age, or a part of ethrinzite is present. Zite can also be created continuously. Etrinzite produced in this way densely fills the pores in the concrete structure, thereby increasing the permeation resistance to chloride even at a long-term age.
상기 메타카올린은 수화 초기단계에서 반응속도가 신속하여 초기 강도가 증진되며, 특히 장기에 있어서는 시멘트 수화과정시 발생하는 Ca(OH)2와 반응하여 C-A-S-H(Calcium aluminum silicate hydroxide) 수화물을 생성함으로서, 일반적인 시멘트를 이용하여 제조한 콘크리트와 비교하여 공극을 보다 치밀하게 하여 강도를 증진시키는 것은 물론 내황산성이 발현되도록 한다. The metakaolin is by the reaction rate is faster in the hydrated initial stage and increase the initial strength, and particularly to In Cement Hydration Reaction Ca (OH) 2 and occurring during the process to long-term by creating a CASH (Calcium aluminum silicate hydroxide) monohydrate, general Compared to concrete manufactured using cement, the pores are made denser to enhance strength as well as to express sulfuric acid resistance.
상기 알루미늄 분말은 알칼리성과 반응이 소정시간 지연되어 미세한 수소가스에 의해 팽창하여 침하수축을 방지하고 수밀성을 개선하는 기능이 발현되도록 하는 것이다. 또한, 상기 알루미늄 분말은 균열발생을 억제함에 의해 강도를 개선하는 기능도 발현되도록 한다. The aluminum powder has a delayed reaction with alkalinity for a predetermined time so that it expands by fine hydrogen gas to prevent subsidence shrinkage and to improve watertightness. In addition, the aluminum powder also exhibits a function of improving strength by suppressing the occurrence of cracks.
상기 알칼리금속염은 응결조절제로서 기능이 발현되도록 하는 것인데, 상기 알칼리금속염은 LiOH, NaOH, KOH, Na2CO3 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.The alkali metal salt is to express a function as a setting agent, and the alkali metal salt may be selected from the group consisting of LiOH, NaOH, KOH, Na 2 CO 3 and combinations thereof.
상기 글리콜은 수축방지제로서 더욱 바람직하게 네오펜틸글리콜(Neopentyl glycol)이 적용될 수 있다. 상기 네오펜틸글리콜은 대칭형의 2개의 알코올기와 알파 카본 위치에 2개의 메틸기를 가지고 있어 에스테르화 반응에 탁월한 반응성을 나타낸다. As the glycol, more preferably, neopentyl glycol may be applied as an anti-shrink agent. The neopentyl glycol has two symmetrical alcohol groups and two methyl groups at the alpha carbon position, thereby exhibiting excellent reactivity in the esterification reaction.
상기 소디움 몰리브 데이트는 콘크리트 중의 철근을 부식으로부터 보호하는 작용을 하는 것으로서 콘크리트에 영향을 주지 않으면서 비교적 소량을 사용하여도 철근이나 강재의 부식을 방지하는 방청작용을 한다.The sodium molybdate acts to protect the reinforcing bars in concrete from corrosion, and has a rust-preventing action to prevent corrosion of reinforcing bars or steel materials even when a relatively small amount is used without affecting the concrete.
이에 더하여 본 발명에서는 고로슬래그 및 플라이애시의 경화반응을 촉진하기 위한 활성화제로 칼슘알루미네이트가 더 첨가되도록 하는 예가 제시된다. 상기 칼슘알루미네이트는 시멘트를 포함한 결합재 100중량부에 대해 0.01 내지 0.5중량부가 배합되는 것이 타당하다. In addition to this, an example in which calcium aluminate is further added as an activator for accelerating the curing reaction of blast furnace slag and fly ash is provided in the present invention. It is appropriate that the calcium aluminate is blended in an amount of 0.01 to 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder including cement.
한편 본 발명의 조성물은 암거 등 수분에 계속적으로 노출되는 구조물에 적용될 수 있는데, 본 발명에서는 방수성을 더욱 배가시키도록 하는 실시예가 제시되고 있는 바, 본 실시예에서는 상기 조성들 외에도 돌로마이트 분말과 물유리 혼합물이 더 포함되는 것을 특징으로 한다. 바람직하게 시멘트를 포함하는 결합재 100중량부에 대해 돌로마이트 분말과 물유리 혼합물 0.1 내지 5중량부가 배합되도록 하는 것이 타당하다. On the other hand, the composition of the present invention can be applied to structures continuously exposed to moisture, such as a culvert. In the present invention, an embodiment to further double the waterproofness is presented. In this embodiment, in addition to the above compositions, a mixture of dolomite powder and water glass It is characterized in that it is further included. Preferably, it is reasonable to mix 0.1 to 5 parts by weight of a mixture of dolomite powder and water glass with respect to 100 parts by weight of the binder containing cement.
상기 물유리는 소듐 실리케이트계 또는 포타슘 실리케이트계 물유리를 사용할 될 수 있는데, 소듐 실리케이트계 물유리로는 SiO2/Na2O의 몰비가 2.1 내지 3.5인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 포타슘 실리케이트계 물유리로서는 SiO2/K2O의 몰비가 1.1 내지 4.5인 것을 사용하는 것이 바람직하다. As the water glass, sodium silicate-based or potassium silicate-based water glass may be used. As the sodium silicate-based water glass, a molar ratio of SiO 2 /Na 2 O of 2.1 to 3.5 is preferably used, and as the potassium silicate-based water glass, SiO 2 It is preferable to use a molar ratio of /K 2 O of 1.1 to 4.5.
이러한 물유리에 돌로마이트(CaMg(CO3)2)가 첨가된 혼합물이 포함되도록 하는데, 돌로마이트는 물유리의 SiO2와 반응하여 물에 대한 내수성이 페이스트에 부여되도록 하는 바, 페이스트의 방수성을 향상시키도록 하는 것이다. This water glass contains a mixture of dolomite (CaMg(CO 3 ) 2 ) added, and the dolomite reacts with SiO 2 of the water glass so that water resistance is imparted to the paste, so that the water resistance of the paste is improved. will be.
상기 물유리와 돌로마이트 혼합물은 중량비로 (6 : 4) 내지 (9 : 1)로 혼합하는 것이 바람직하다. The water glass and dolomite mixture is preferably mixed in a weight ratio of (6: 4) to (9: 1).
이에 더하여 본 발명에서는 개질 돌로마이트를 혼합하여 물유리와의 반응성을 향상시킴에 의해 방수성을 더욱 배가시키도록 하는 예를 제시한다. In addition to this, in the present invention, an example in which water resistance is further doubled by mixing modified dolomite to improve reactivity with water glass is provided.
본 실시예에서는 상기 돌로마이트는 이산화탄소가 포함된 가스와 반응시켜 탄산마그네슘 피막이 내, 외부에 형성되는 개질 돌로마이트가 포함되도록 하는 것을 특징으로 한다. In this embodiment, the dolomite reacts with a gas containing carbon dioxide to include modified dolomite formed inside and outside the magnesium carbonate film.
돌로마이트는 내, 외부에 기공이 존재하는데, 개질 돌로마이트는 돌로마이트 입자를 이산화탄소 포함가스와 반응시켜 돌로마이트 내, 외부에 탄산마그네슘 피막이 도포되도록 하는 것으로, 돌로마이트 입자를 100 내지 200℃ 온도하에서 5 내지 25중량%로 이산화탄소가 함유된 가스를 공급하여 확산에 의해 표면 및 내부에 탄산마그네슘 피막이 형성되도록 하는 것이다.Dolomite has pores inside and outside. Modified dolomite reacts dolomite particles with a gas containing carbon dioxide so that a magnesium carbonate film is applied inside and outside the dolomite, and 5 to 25 wt% of dolomite particles at 100 to 200 °C. The gas containing carbon dioxide is supplied to the furnace so that a film of magnesium carbonate is formed on the surface and inside by diffusion.
이와 같이 피막이 형성되도록 하여 돌로마이트의 내, 외부 기공에 탄산마그네슘(MgCO3)을 생성시켜 물유리의 이산화규소와의 반응성을 배가시킴으로써 상기에서 언급한 바와 같이 방수성을 더욱 향상시키도록 하는 것이다. In this way, the film is formed to generate magnesium carbonate (MgCO 3 ) in the inner and outer pores of the dolomite to double the reactivity of the water glass with silicon dioxide, thereby further improving the waterproofness as mentioned above.
그런데 상기에서 언급한 바와 같이 상기 알루미늄 분말은 시멘트 조성물 중의 알칼리성분과 반응시 미세한 수소가스를 발생시켜 페이스트를 팽창시켜 균열을 제어하는 기능도 하는데, 이 과정에서 발생한 수소가스에 의해 공극형성에 의한 강도저하, 표면 공극형성에 의한 균열발생의 문제가 발생된다. However, as mentioned above, when the aluminum powder reacts with the alkali component in the cement composition, it generates fine hydrogen gas to expand the paste to control cracking. , there is a problem of crack generation due to surface void formation.
이에 본 발명에서는 이렇게 발생된 수소가스를 흡수하여 상기 문제를 해결하기 위해 다공성 지르코늄 분말이 더 포함되도록 하는 것이다. Accordingly, in the present invention, the porous zirconium powder is further included to solve the above problem by absorbing the hydrogen gas thus generated.
이에 더하여 상기 지르코늄 분말에는 다공에 알루미늄 분말이 담지된 상태로 포함되도록 하는데, 이는 상기 알루미늄 분말은 상호간 응집에 의해 균일한 분산이 어려운데, 이러한 알루미늄 분말을 지르코늄 분말에 담지시켜 배합토록 함으로써 알루미늄 분말의 분산성을 향상시키도록 하는 것이다. In addition to this, the zirconium powder is included in a state in which the aluminum powder is supported in the pores, which is difficult for the aluminum powder to be uniformly dispersed due to mutual aggregation. to improve acidity.
즉 알루미늄 분말이 담지된 지르코늄 분말을 첨가하여 알루미늄 분말의 반응에 의한 수소가스의 흡착 및 알루미늄 분말의 균일한 분산이 이루어지도록 하는 것이다. 바람직하게 지르코늄 분말은 시멘트를 포함하는 결합재 100중량부에 대해 0.5 내지 5중량부가 포함되도록 하는 것이 타당하다. 당연히 지르코늄 분말의 입경은 알루미늄 분말의 입경보다 커서 지르코늄 분말의 기공에 알루미늄 분말이 담지될 수 있도록 하여야 한다. That is, by adding the zirconium powder on which the aluminum powder is supported, the hydrogen gas is adsorbed by the reaction of the aluminum powder and the aluminum powder is uniformly dispersed. Preferably, it is appropriate to include 0.5 to 5 parts by weight of the zirconium powder with respect to 100 parts by weight of the binder including cement. Naturally, the particle diameter of the zirconium powder is larger than the particle diameter of the aluminum powder so that the aluminum powder can be loaded in the pores of the zirconium powder.
이하에서는 실험 예에 의해 본 발명에 대해 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described by way of experimental examples.
하기에서 보는 바와 같이 각각 시료를 제작하였으며, 그 실험결과가 표 1 및 표 2에 도시되고 있다. As shown below, each sample was prepared, and the experimental results are shown in Tables 1 and 2.
[실시예 1][Example 1]
시멘트 100중량부에 대해 고로슬래그 30중량부, 플라이애시 20중량부, 칼슘설포알루미네이트 5중량부, 무수석고 2중량부, 메타카올린 2중량부, 알루미늄 분말 0.5중량부, 알카리금속염 0.05중량부, 글리콜 0.05중량부, 소디움 몰리브 데이트 0.05중량부, 칼슘알루미네이트 0.05중량부로 배합하여 시료를 제작하였다. Based on 100 parts by weight of cement, 30 parts by weight of blast furnace slag, 20 parts by weight of fly ash, 5 parts by weight of calcium sulfoaluminate, 2 parts by weight of anhydrite, 2 parts by weight of metakaolin, 0.5 parts by weight of aluminum powder, 0.05 parts by weight of alkali metal salt, A sample was prepared by mixing 0.05 parts by weight of glycol, 0.05 parts by weight of sodium molybdate, and 0.05 parts by weight of calcium aluminate.
[실시예 2][Example 2]
시멘트 100중량부에 대해 고로슬래그 30중량부, 플라이애시 20중량부, 칼슘설포알루미네이트 5중량부, 무수석고 2중량부, 메타카올린 2중량부, 알루미늄 분말 0.5중량부, 알카리금속염 0.05중량부, 글리콜 0.05중량부, 소디움 몰리브 데이트 0.05중량부, 칼슘알루미네이트 0.05중량부, 돌로마이트 분말과 물유리 혼합물 1중량부가 배합되되, 돌로마이트 분말과 물유리 혼합물은 중량비로 8:2로 혼합하여 시료를 제작하였다. Based on 100 parts by weight of cement, 30 parts by weight of blast furnace slag, 20 parts by weight of fly ash, 5 parts by weight of calcium sulfoaluminate, 2 parts by weight of anhydrite, 2 parts by weight of metakaolin, 0.5 parts by weight of aluminum powder, 0.05 parts by weight of alkali metal salt, 0.05 parts by weight of glycol, 0.05 parts by weight of sodium molybdate, 0.05 parts by weight of calcium aluminate, and 1 part by weight of a mixture of dolomite powder and water glass were mixed, and the dolomite powder and water glass mixture were mixed in a weight ratio of 8:2 to prepare a sample.
[실시예 3][Example 3]
실시예 2와 동일하게 배합하되, 돌로마이트 분말은 이산화탄소가 포함된 가스와 반응시킨 개질 돌로마이트 분말을 사용하여 시료를 제작하였다. A sample was prepared by using the modified dolomite powder reacted with a gas containing carbon dioxide and the dolomite powder was mixed in the same manner as in Example 2.
[실시예 4][Example 4]
실시예 3와 동일하게 배합하되, 알루미늄 분말은 지르코늄 분말에 담지된 상태로 배합되며, 지르코늄 분말은 시멘트 100중량부에 대해 3중량부로 배합하여 시료를 제작하였다. It was formulated in the same manner as in Example 3, except that the aluminum powder was mixed in a state supported on the zirconium powder, and the zirconium powder was mixed in 3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the cement to prepare a sample.
[비교예][Comparative example]
시멘트 100중량부에 대해 고로슬래그 30중량부, 플라이애시 20중량부, 칼슘설포알루미네이트 5중량부, 무수석고 2중량부, 알루미늄 분말 0.5중량부, 알카리금속염 0.05중량부, 글리콜 0.05중량부, 칼슘알루미네이트 0.05중량부로 배합하여 시료를 제작하였다. Based on 100 parts by weight of cement, 30 parts by weight of blast furnace slag, 20 parts by weight of fly ash, 5 parts by weight of calcium sulfoaluminate, 2 parts by weight of anhydrite, 0.5 parts by weight of aluminum powder, 0.05 parts by weight of alkali metal salt, 0.05 parts by weight of glycol, calcium A sample was prepared by mixing in 0.05 parts by weight of aluminate.
<시험예 1><Test Example 1>
본 발명의 실시예 1 내지 실시예 4 및 비교예에 따라 제조된 시료에 대해 KS F 4042에 따라 압축강도 시험 및 슬럼프플로우 시험을 각각 수행하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. For the samples prepared according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples of the present invention, a compressive strength test and a slump flow test were performed according to KS F 4042, respectively, and the results are shown in Table 1 below.
상기 표 1에서 보는 바와 같이 비교예 및 실시예들은 작업성면에서 유사한 결과가 도출되며, 압축강도면에서는 초기강도(1일강도)는 물론 28일강도에서도 비교예보다 실시예들이 우수한 결과가 도출되는 것을 알 수 있다. 이는 실시예들에 메타카올린이 더 첨가됨에 의해 초기강도 및 장기강도도 증진되도록 하는 것으로 판단된다. As shown in Table 1 above, the comparative examples and examples yield similar results in terms of workability, and in terms of compressive strength, the examples are superior to the comparative examples in the initial strength (one-day strength) as well as the 28-day strength. it can be seen that It is judged that the initial strength and long-term strength are also improved by further adding metakaolin to the examples.
또한 강도면에서 실시예 4가 가장 유리한 결과가 도출되는 것을 알 수 있는데, 이는 지르코늄 분말에 의해 수소가스 흡착에 따른 공극형성 제어에 기인한 것이며, 알루미늄 분말의 균일한 분산에 의해 균열저항성의 균일한 발현에 기인한 것으로 판단된다. 즉 공극형성 제어 및 균열저항성 향상에 기인하여 강도면에서 유리한 결과가 도출되는 것을 알 수 있다. In addition, it can be seen that Example 4 yields the most advantageous results in terms of strength, which is due to the control of pore formation according to hydrogen gas adsorption by zirconium powder, and uniform crack resistance by uniform dispersion of aluminum powder. It is thought to be due to expression. That is, it can be seen that advantageous results are derived in terms of strength due to control of void formation and improvement of crack resistance.
<시험예 2><Test Example 2>
본 발명의 실시예 1 내지 실시예 4 및 비교예에 따라 제조된 시료에 대해 S F 4042에 따라 황산염 침지후 압축강도 시험, KS F 2561에 따라 방청율 시험, KS F 4042에 따라 투수량 시험, 길이변화율 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.For the samples prepared according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples of the present invention, compressive strength test after sulfate immersion according to SF 4042, rust prevention rate test according to KS F 2561, water permeability test, length change rate according to KS F 4042 The test was performed, and the results are shown in Table 2 below.
(N/mm2)Compressive strength after sulphate immersion
(N/mm 2 )
상기 표 2에서 보는 바와 같이 비교예와 실시예들을 비교하면 실시예들이 메타카올린이 더 첨가됨에 따라 내황산성이 향상됨을 알 수 있다. 이는 상기에서 언급한 바와 같이 페이스트를 밀실하게 함에 기인한 것으로 판단된다. As shown in Table 2, it can be seen that the sulfuric acid resistance of the Examples is improved as metakaolin is further added when the Comparative Examples and Examples are compared. This is considered to be due to the tightness of the paste as mentioned above.
길이변화율에서 보면 실시예 4가 가장 좋은 결과값이 도출되는 것을 알 수 있는데 이는 지르코늄 분말에 의해 수소가스 흡착에 따른 공극형성 제어에 기인한 것이며, 알루미늄 분말의 균일한 분산에 의해 균열저항성의 균일한 발현에 기인한 것으로 판단된다. In terms of length change rate, it can be seen that Example 4 yields the best results, which is due to the control of pore formation according to hydrogen gas adsorption by zirconium powder, and uniform crack resistance by uniform dispersion of aluminum powder. It is thought to be due to expression.
방수성면에서 보면 실시예들이 비교에에 비해 유리한 결과가 도출되는 것을 알 수 있으며, 실시예 2의 경우가 실시예 1의 경우보다 방수성에서 유리한데 이는 돌로마이트 분말과 물유리 혼합물의 첨가에 기인한 것이고, 특히 실시예 3의 경우가 실시예 3의 경우보다 방수성에서 유리한 결과가 도출되는 것을 알 수 있는데 이는 개질 돌로마이트의 첨가에 의해 방수성을 배가시킴에 기인한 것으로 판단된다. 실시예 4의 경우가 방수성면에서도 가장 유리한 결과가 도출되는 것을 알 수 있는데 이는 균열저항성을 향상시킴에 기인한 것으로 판단된다. In terms of waterproofness, it can be seen that the Examples yield favorable results compared to the comparison, and the case of Example 2 is more advantageous in waterproofing than the case of Example 1, which is due to the addition of a mixture of dolomite powder and water glass, In particular, it can be seen that the case of Example 3 yields more favorable results in water resistance than the case of Example 3, which is judged to be due to doubling of the water resistance by the addition of modified dolomite. In the case of Example 4, it can be seen that the most advantageous result is derived in terms of waterproofness, which is considered to be due to the improvement of crack resistance.
방청성면에서 보면 비교예보다 실시예들이 우수한 결과가 도출되는 것을 알 수 있는데 이는 실시예들에 소디움 몰리브 데이트및 메타카올린이 더 첨가됨에 기인한 것으로 판단된다. 또한 방청성면에서 실시예 4가 가장 우수한 결과가 도출되는 것을 알 수 있는데 이는 상기에서 언급한 바와 같이 균열저항성의 향상에 기인한 것으로 판단된다. In terms of rust prevention, it can be seen that the Examples yield better results than the Comparative Examples, which is believed to be due to the addition of more sodium molybdate and metakaolin to the Examples. In addition, it can be seen that Example 4 yields the best results in terms of rust prevention, which is considered to be due to the improvement of crack resistance as mentioned above.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않음은 물론이며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 기술적 지식을 가진 자에 의해 상기 기재된 내용으로부터 다양한 수정 및 변형이 가능할 수 있음은 물론이다.As described above, although the present invention has been described with reference to the limited embodiments and drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, of course, from the above description by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations may be possible.
Claims (5)
binders including cement; calcium sulfoaluminate; anhydrite; calcium aluminate; metakaolin; aluminum powder; alkali metal salts; glycol; sodium molyb date; and a mixture of dolomite powder and water glass.
상기 결합재에는 고로슬래그 또는 플라이애시가 포함되며, 칼슘알루미네이트가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 고내구성 주입 모르타르 조성물.
The method of claim 1,
The binder includes blast furnace slag or fly ash, and high-durability injection mortar composition, characterized in that it further includes calcium aluminate.
상기 돌로마이트 분말은 이산화탄소가 포함된 가스와 반응시켜 탄산마그네슘 피막이 내, 외부에 형성되는 것을 특징으로 하는 고내구성 주입 모르타르 조성물.
The method of claim 1,
The high-durability injection mortar composition, characterized in that the dolomite powder is reacted with a gas containing carbon dioxide to form a film of magnesium carbonate inside and outside.
다공성 지르코늄 분말이 더 포함되되, 알루미늄 분말이 지르코늄 분말에 담지된 상태로 포함되는 것을 특징으로 하는 고내구성 주입 모르타르 조성물.
The method of claim 1,
A high-durability injection mortar composition, characterized in that it further includes a porous zirconium powder, wherein the aluminum powder is included in a supported state on the zirconium powder.
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Citations (6)
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2021
- 2021-08-03 KR KR1020210102041A patent/KR102353380B1/en active IP Right Grant
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