KR102403274B1 - Low carbon-type eco-friendly mortar composition for repairing and reinforcing concrete using geopolymer, and repairing and reinforcing method for concrete structure using the same and mesh-type reinforcing basalt member - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for producing an environmentally friendly mortar composition by reducing CO_2 emission during cement manufacturing, and for performing repair/reinforcement of a concrete structure using the mortar composition, by forming the mortar composition through replacing conventional Portland cement, which emits a large amount of CO_2 during manufacture, with a geopolymer binder using inorganic materials (blast furnace slag, fly ash, metakaolin), which are industrial by-products with low CO_2 emission intensity, and by performing a repair/reinforcement method for the concrete structure using the mortar composition. According to the present invention, the mortar composition for carbon-reduced eco-friendly geopolymer concrete comprises 36 to 45 wt% of a geopolymer binder, 48 to 58 wt% of silica sand, 2 to 5 wt% of a redispersible powder resin, 0.3 to 0.5 wt% of a thickener, 0.1 to 0.3 wt% of an antifoaming agent, 0.5 to 1.5 wt% of basalt fibers, and 0.3 to 0.5 wt% of nylon fibers.

Description

탄소 저감형 친환경 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물 및 상기 모르타르 조성물과 바잘트 격자망 보강재를 이용한 콘크리트 구조물 보수/보강 공법{Low carbon-type eco-friendly mortar composition for repairing and reinforcing concrete using geopolymer, and repairing and reinforcing method for concrete structure using the same and mesh-type reinforcing basalt member}Low carbon-type eco-friendly mortar composition for repairing and reinforcing concrete using geopolymer, and repairing and reinforcing method for concrete structure using the same and mesh-type reinforcing basalt member}

본 발명은 탄소 저감형 친환경 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물 및 상기 모르타르 조성물과 바잘트 격자망 보강재를 이용한 콘크리트 구조물 보수/보강 공법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 제조 생산 시에 다량의 CO2가 배출되는 종래 포틀랜드 시멘트를 CO2의 배출 원단위가 적은 산업부산물인 무기재료(고로슬래그, 플라이애시, 메타카올린)를 활용한 지오폴리머 결합재로 대체하여 모르타르 조성물을 구성하고, 이를 이용하여 콘크리트 구조물에 대한 보수/보강 공법을 수행함으로써, 시멘트 제조 시의 CO2 배출량을 줄이고 환경 친화적인 모르타르 조성물을 생산하면서, 현장 콘크리트 작업 시에 분진을 저감할 수 있고, 동결융해 및 염화물 이온 침투에 대한 저항성, 투수비(투수량), 흡수비(물 흡수 계수), 내화학성이 우수하여 내륙과 해안 구조물에 대하여 보수/보강된 콘크리트의 표면 백화(Efflorescence) 현상과 염해 등에 의해 강성 및 내구성이 저하되는 것을 지연하여 방수성과 시공성이 우수한 보수/보강을 수행할 수 있도록 하는 공법에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon-reduced eco-friendly geopolymer mortar composition for concrete and a method for repairing/reinforcing a concrete structure using the mortar composition and a basalt grid reinforcement material, and more specifically, to a conventional method in which a large amount of CO 2 is emitted during manufacturing and production. Portland cement is replaced with a geopolymer binder using inorganic materials (blast furnace slag, fly ash, metakaolin), which are industrial by-products with a low CO 2 emission unit, to compose a mortar composition, and use this to repair/reinforce concrete structures By performing the construction method, it is possible to reduce CO 2 emissions during cement manufacturing and produce an environmentally friendly mortar composition, while reducing dust during on-site concrete work, resistance to freeze-thaw and chloride ion penetration, water permeability (permeability) , water absorption ratio (water absorption coefficient) and chemical resistance are excellent, so it delays the deterioration of rigidity and durability due to efflorescence and salt damage of repaired/reinforced concrete for inland and coastal structures. It relates to a construction method that allows repair/reinforcement to be performed.

온실가스 중 55%를 차지하는 CO2의 배출량 중 약 8%가 시멘트 제조 분야에서 배출되고 있어 시멘트 제조 시 CO2 배출량 저감(탄소 저감)을 위한 연구가 다방면에서 진행되고 있다. 이에 CO2의 배출 원단위가 적은 산업 폐기물을 시멘트(특히, 포틀랜드 시멘트)에 치환하여 시멘트 사용량의 감소 및 대체 재료로 개발하기 위한 연구가 진행되고 있으며, 현재 국내에서는 철강 산업에서 부산물로서 발생하는 고로슬래그를 급냉시켜 미분쇄 공정 및 일련의 처리 공정을 거친 고로슬래그(Ground granulated blast-furnace slag) 분말이나 화력발전소에서 석탄원료를 사용할 때 발생하는 연소가스 중에 포함되는 미세 부산물인 분진을 포집한 플라이애시(Fly ash) 등과 같이 CO2의 배출 원단위가 적은 소재를 콘크리트용 혼화재로서 사용함으로써 시멘트·콘크리트 산업에서 CO2 배출을 저감하고자 하고 있다.About 8% of the CO2 emission, which accounts for 55% of the greenhouse gas, is emitted from the cement manufacturing field, so research for reducing the CO2 emission (carbon reduction) in cement manufacturing is being conducted in various fields. Accordingly, research is underway to reduce the amount of cement used and develop it as an alternative material by substituting industrial waste with a low CO 2 emission unit for cement (especially Portland cement). Ground granulated blast-furnace slag powder that has undergone a pulverization process and a series of treatment processes by rapidly cooling Fly ash), etc., are used as admixtures for concrete with a low CO 2 emission unit, thereby reducing CO 2 emissions in the cement and concrete industries.

이러한 노력의 일환으로, 포틀랜드 시멘트를 사용하지 않고 Si와 Al이 풍부한 고로슬래그, 플라이애시, 메타카올린(Metakaolin), 실리카흄(Silica fume) 등과 같은 무기화합물이 수산화나트륨(또는 수산화칼슘), 규산화나트륨(또는 규산화칼륨), 황산나트륨(또는 황산칼슘) 등의 알칼리성 활성화제에 의해 활성화되는 반응(수화 및 중합반응)을 이용하여 결합재의 성질을 갖도록 하는 지오폴리머 결합재(Geopolymer binder)로 포틀랜드 시멘트를 대체하고자 하고 있다. 지오폴리머는 고알칼리 상태에서 Al-Si 광물에 화학적 반응에 의해 중합체의 Si-O-Al-O 결합을 구성함으로써, 지오폴리머 생성 화합물은 천연 암석과 유사한 특성을 갖고 있으므로 강도나 내구성 면에서 기존의 포틀랜드 시멘트를 사용한 콘크리트보다 우수한 특성을 나타내는 것으로 알려져 있다. 무엇보다도 고로슬래그, 플라이애시 등의 각종 산업 폐기물이나 부산물을 원료로서 활용할 수 있다는 점에서 지오폴리머 결합재는 매우 유망한 콘크리트용 모르타르의 결합재로서 관심이 높아지고 있다.As part of this effort, without using Portland cement, inorganic compounds such as Si and Al-rich blast furnace slag, fly ash, metakaolin, and silica fume, such as sodium hydroxide (or calcium hydroxide), sodium silicate ( Or potassium silicate) and sodium sulfate (or calcium sulfate) to replace Portland cement with a geopolymer binder that has the properties of a binder using a reaction (hydration and polymerization) activated by an alkaline activator. are doing Geopolymers form Si-O-Al-O bonds of polymers by chemical reaction with Al-Si minerals in a high alkali state. Geopolymer-generating compounds have properties similar to natural rocks, so they are superior in strength and durability. It is known to exhibit better properties than concrete using Portland cement. Above all, in that various industrial wastes or by-products such as blast furnace slag and fly ash can be used as raw materials, geopolymer binders are gaining interest as a very promising binder for mortar for concrete.

대한민국 공개특허 제10-2017-0114611호 '무수축 무시멘트 모르타르 조성물'(2017년 10월 16일 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0114611 'Shrink-free cement mortar composition' (published on October 16, 2017)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 생산 시에 다량의 CO2가 배출되는 종래 포틀랜드 시멘트에 대하여 CO2의 배출 원단위가 적은 산업부산물인 무기재료(고로슬래그, 플라이애시, 메타카올린)를 활용한 지오폴리머 결합재로 대체함으로써, 콘크리트 구조물에 대한 환경 친화적인 보수/보강 공법을 제공하고자 하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is a geopolymer using inorganic materials (blast furnace slag, fly ash, metakaolin), which are industrial by-products that emit a small amount of CO 2 compared to conventional Portland cement, which emits a large amount of CO 2 during production. By replacing it with a binder, it is intended to provide an environmentally friendly repair/reinforcement method for concrete structures.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 시공성 및 내구성이 우수할 뿐만 아니라 산업 폐기물(고로슬래그, 플라이애시, 메타카올린)을 활용하여 생산비가 저렴한 환경 친화적인 내진 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물에 대한 내진 보수/보강 공법을 제공하고자 하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is seismic repair of a concrete structure using an eco-friendly earthquake-resistant mortar composition that is not only excellent in constructability and durability but also low in production cost by utilizing industrial waste (blast furnace slag, fly ash, metakaolin) This is to provide a /reinforcement method.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 기존의 포틀랜드 시멘트를 포함하는 모르타르 조성물을 이용하여 시공 및 양생을 수행한 경우에 비하여 압축강도와 휨강도(파괴하중)가 우수하여 내진 성능을 요구하는 콘크리트 구조물의 보강에 적합한 보수/보강 공법을 제공하고자 하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is that it has excellent compressive strength and flexural strength (breaking load) compared to the case where construction and curing were performed using the conventional mortar composition containing Portland cement. This is to provide a repair/reinforcement method suitable for reinforcement.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 기존의 포틀랜드 시멘트를 포함하는 모르타르 조성물을 이용하여 시공 및 양생을 수행한 경우에 비하여 동결융해에 대한 저항성, 투수비(투수량), 흡수비(물 흡수 계수), 내화학성이 우수하여 백화(Efflorescence) 현상과 염해 등에 의하여 강성 및 내구성이 저하되는 것을 방지되면서 방수성과 시공성이 우수한 콘크리트 구조물의 보수/보강 공법을 제공하고자 하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is resistance to freezing and thawing, water permeability (permeability), absorption ratio (water absorption coefficient) compared to the case of performing construction and curing using a conventional mortar composition containing Portland cement. It is intended to provide a method of repairing/reinforcing concrete structures with excellent waterproofness and workability while preventing deterioration of rigidity and durability due to efflorescence and salt damage due to excellent chemical resistance and chemical resistance.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 휨강도와 부착강도가 우수하여 콘크리트 구조물의 벽체, 슬라브, 거더, 교량, 교각 등을 시공하거나 기존의 구조물을 보수/보강함에 있어서 지진에 견디는 힘이 강한 환경 친화적인 모르타르 조성물과 바잘트 섬유를 가공한 내진 내력 보강재를 이용한 콘크리트 구조물에 대한 내진 보수/보강 공법을 제공하고자 하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is that it has excellent flexural strength and adhesion strength to construct walls, slabs, girders, bridges, piers, etc. of concrete structures, or to repair/reinforce existing structures. An object of the present invention is to provide a seismic repair/reinforcement method for a concrete structure using a seismic-resistance reinforcing material processed with a phosphorus mortar composition and basalt fiber.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 친환경 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물은, 지오폴리머 결합재 36중량% ~ 45중량%, 규사 48중량% ~ 58중량%, 재분산성 분말수지 2중량% ~ 5중량%, 증점제 0.3중량% ~ 0.5중량% 및 소포제 0.1중량% ~ 0.3중량%를 포함한다.In order to solve the above problems, the mortar composition for eco-friendly geopolymer concrete according to the present invention is 36 wt% to 45 wt% of a geopolymer binder, 48 wt% to 58 wt% of silica sand, 2 wt% to 5 wt% of redispersible powder resin %, 0.3 wt% to 0.5 wt% of a thickener, and 0.1 wt% to 0.3 wt% of an antifoaming agent.

이 때, 상기 지오폴리머 결합재는 고로슬래그 분말 57중량% ~ 63중량%, 플라이애시 14중량% ~ 20중량%, 메타카올린 1.5중량% ~ 2.5중량%, 수산화칼슘 8중량% ~ 12중량%를 포함할 수 있다.At this time, the geopolymer binder may include 57 wt% to 63 wt% of blast furnace slag powder, 14 wt% to 20 wt% fly ash, 1.5 wt% to 2.5 wt% metakaolin, 8 wt% to 12 wt% calcium hydroxide can

이 때, 상기 지오폴리머 결합재는 칼슘설포알루미네이트계 팽창재 6중량% ~ 10중량%를 더 포함할 수 있다.In this case, the geopolymer binder may further include 6 wt% to 10 wt% of a calcium sulfoaluminate-based expansion material.

이 때, 상기 지오폴리머 결합재는 스테아린산 칼슘 2중량% ~ 4중량%를 더 포함할 수 있다.At this time, the geopolymer binder may further include 2 wt% to 4 wt% of calcium stearate.

이 때, 본 발명에 따른 친환경 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물은 바잘트 섬유 0.5중량% ~ 1.5중량%, 나일론 섬유 0.3중량% ~ 0.5중량%를 더 포함할 수 있다.At this time, the mortar composition for eco-friendly geopolymer concrete according to the present invention may further include 0.5% by weight to 1.5% by weight of basalt fiber, 0.3% by weight to 0.5% by weight of nylon fiber.

이 때, 상기 바잘트 섬유는 3mm 길이를 갖는 바잘트 섬유이고, 상기 나일론 섬유는 6mm 길이를 갖는 친수성 나일론 섬유일 수 있다.In this case, the bazart fiber may be a bazart fiber having a length of 3 mm, and the nylon fiber may be a hydrophilic nylon fiber having a length of 6 mm.

이 때, 본 발명에 따른 친환경 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물은 상기 규사로서 크기가 1.2mm ~ 1.5mm인 규사(4호사) 2중량% ~ 4중량%, 0.7mm ~ 1.2mm인 규사(5호사) 38중량% ~ 42중량%, 0.1mm ~ 0.35mm인 규사(7호사) 8중량% ~ 12중량%를 포함할 수 있다.At this time, the mortar composition for eco-friendly geopolymer concrete according to the present invention is the silica sand with a size of 1.2mm to 1.5mm (No. 4) 2 wt% to 4 wt%, 0.7mm to 1.2mm (No. 5) 38 wt% to 42 wt%, 0.1mm to 0.35mm of silica sand (No. 7 yarn) 8 wt% to 12 wt% may be included.

이 때, 상기 지오폴리머 결합재는 상기 고로슬래그 분말 57중량% ~ 63중량%, 상기 플라이애시 14중량% ~ 20중량%, 상기 메타카올린 1.5중량% ~ 2.5중량%, 상기 수산화칼슘 8중량% ~ 12중량%, 상기 칼슘설포알루미네이트계 팽창재 6중량% ~ 10중량%를 무중력 혼합기에서 90rpm ~ 100rpm으로 저속 혼합하여 균일하게 혼합한 1차 혼합물에 대하여, 상기 스테아린산 칼슘 2중량% ~ 4중량%를 추가로 투입하고 150rpm ~ 800rpm으로 고속 혼합하여 제조될 수 있다.At this time, the geopolymer binder is 57 wt% to 63 wt% of the blast furnace slag powder, 14 wt% to 20 wt% of fly ash, 1.5 wt% to 2.5 wt% of metakaolin, 8 wt% to 12 wt% of calcium hydroxide %, with respect to the first mixture uniformly mixed by mixing 6% to 10% by weight of the calcium sulfoaluminate-based expansion material at a low speed of 90rpm to 100rpm in a weightless mixer, 2% by weight to 4% by weight of the calcium stearate additionally It can be prepared by input and high-speed mixing at 150 rpm to 800 rpm.

이 때, 본 발명에 따른 친환경 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물은 무중력 혼합기에서 60rpm ~ 90rpm으로 상기 지오폴리머 결합재 36중량% ~ 45중량%과 상기 규사 48중량% ~ 58중량%를 균일하게 혼합한 1차 혼합물에 대하여, 상기 재분산성 분말수지 2중량% ~ 5중량%, 상기 소포제 0.1중량% ~ 0.3중량% 및 상기 증점제 0.3중량% ~ 0.5중량%를 투입하고 균일하게 혼합하여 2차 혼합물을 생성하고, 상기 2차 혼합물에 대하여 상기 바잘트 섬유 0.5중량% ~ 1.5중량%와 상기 나일론 섬유 0.3중량% ~ 0.4중량%를 추가로 투입하고 균일하게 혼합하여 제조될 수 있다.At this time, the mortar composition for eco-friendly geopolymer concrete according to the present invention is a primary mixture of 36% by weight to 45% by weight of the geopolymer binder and 48% by weight to 58% by weight of the silica sand at 60 rpm to 90 rpm in a zero-gravity mixer With respect to the mixture, 2 wt% to 5 wt% of the redispersible powder resin, 0.1 wt% to 0.3 wt% of the antifoaming agent, and 0.3 wt% to 0.5 wt% of the thickener are added and uniformly mixed to produce a secondary mixture, 0.5 wt% to 1.5 wt% of the basalt fiber and 0.3 wt% to 0.4 wt% of the nylon fiber with respect to the secondary mixture may be additionally added and uniformly mixed.

또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 친환경 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보수/보강 공법은, 콘크리트 구조물의 열화된 면을 제거하는 단계; 치핑 또는 고압물 세척 및 먼지를 제거하는 단계; 상기 콘크리트 구조물에 바잘트 섬유를 가공하여 제조된 보강재를 설치하는 단계; 고로슬래그 분말 57중량% ~ 63중량%, 플라이애시 14중량% ~ 20중량%, 메타카올린 1.5중량% ~ 2.5중량%, 수산화칼슘 8중량% ~ 12중량%, 칼슘설포알루미네이트계 팽창재 6중량% ~ 10중량%, 스테아린산 칼슘 2중량% ~ 4중량%로 구성되는 지오폴리머 결합재 36중량% ~ 45중량%, 규사(4호사) 2중량% ~ 4중량%, 규사(5호사) 38중량% ~ 42중량%, 규사(7호사) 8중량% ~ 12중량%, 재분산성 분말수지 2중량% ~ 5중량%, 증점제 0.3중량% ~ 0.5중량%, 소포제 0.1중량% ~ 0.3중량%, 3mm의 바잘트 섬유 0.5중량% ~ 1.5중량%, 6mm의 친수성 나일론 섬유 0.3중량% ~ 0.5중량%를 포함하는 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 물에 배합한 모르타르를 상기 보강재가 설치된 콘크리트 구조물의 표면에 타설하는 단계; 상기 모르타르를 양생하는 단계; 및 내오염 중성화 유무기 복합 보호제를 도포하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, in order to solve the above problems, a concrete structure repair/reinforcement method using a mortar composition for eco-friendly geopolymer concrete according to the present invention includes: removing the deteriorated surface of the concrete structure; chipping or high pressure water washing and dust removal; Installing a reinforcing material manufactured by processing basalt fibers in the concrete structure; Blast furnace slag powder 57% to 63% by weight, fly ash 14% to 20% by weight, metakaolin 1.5% to 2.5% by weight, calcium hydroxide 8% to 12% by weight, calcium sulfoaluminate-based expansion material 6% by weight to Geopolymer binder composed of 10 wt%, 2 wt% to 4 wt% of calcium stearate, 36 wt% to 45 wt%, silica sand (No. 4 yarn) 2 wt% to 4 wt%, silica sand (No. 5 yarn) 38 wt% to 42 Weight %, silica sand (No. 7 yarn) 8% to 12% by weight, redispersible powder resin 2% to 5% by weight, thickener 0.3% to 0.5% by weight, antifoaming agent 0.1% to 0.3% by weight, 3mm of basalt 0.5 wt% to 1.5 wt% of fibers, 0.3 wt% to 0.5 wt% of hydrophilic nylon fibers of 6mm pouring a mortar prepared by mixing water with a mortar composition for geopolymer concrete on the surface of the concrete structure in which the reinforcement is installed; curing the mortar; And it may include the step of applying a contamination-resistant neutralizing organic-inorganic composite protective agent.

이 때, 상기 보강재는 바잘트 섬유 다발을 가공하여 제조된 부재를 격자 형태로 배치한 그물망 형상의 격자망 보강재일 수 있다.In this case, the reinforcing material may be a reinforcing material of a mesh shape in which members manufactured by processing a basalt fiber bundle are arranged in a grid shape.

이 때, 상기 격자망 보강재는 복수의 열과 행으로 배치된 상기 부재가 서로 교차하는 부분이 고정되어 사각 형상의 개방부가 복수의 열과 행을 가질 수 있다.In this case, the grid network reinforcement member may have a plurality of columns and rows in the cross section of the members arranged in a plurality of columns and rows is fixed.

이 때, 상기 격자망 보강재는 상기 바잘트 섬유 다발을 가공하여 제조된 부재의 표면을 우레아 액상 수지로 도포하고, 상기 우레아 수지가 도포된 부재의 표면에 규사를 분산하여 부착시킨 다음 상기 우레아 수지를 경화시켜, 표면에 규사에 의한 요철 구조를 가질 수 있다.At this time, the lattice network reinforcement material is coated with urea liquid resin on the surface of the member manufactured by processing the basalt fiber bundle, and silica sand is dispersed and attached to the surface of the member coated with the urea resin, and then the urea resin is applied By hardening, the surface may have a concave-convex structure made of silica sand.

본 발명에 따르면 생산 시에 다량의 CO2가 배출되는 종래 포틀랜드 시멘트에 대하여 CO2의 배출 원단위가 적은 산업부산물인 무기재료(고로슬래그, 플라이애시, 메타카올린)를 활용한 지오폴리머 결합재로 대체함으로써, 콘크리트 구조물에 대한 환경 친화적인 보수/보강 공법을 제공할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, by replacing the conventional Portland cement, which emits a large amount of CO 2 during production, with a geopolymer binder using inorganic materials (blast furnace slag, fly ash, metakaolin), which are industrial by-products that emit a small amount of CO 2 , , it has the effect of providing an environmentally friendly repair/reinforcement method for concrete structures.

또한, 본 발명에 따르면 시공성 및 내구성이 우수할 뿐만 아니라 산업 폐기물(고로슬래그, 플라이애시, 메타카올린)을 활용하여 생산비가 저렴한 환경 친화적인 내진 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물에 대한 내진 보수/보강 공법을 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, an earthquake-resistant repair/reinforcement method for a concrete structure using an eco-friendly earthquake-resistant mortar composition that has excellent constructability and durability and is inexpensive to produce by using industrial waste (blast furnace slag, fly ash, metakaolin) effect that can be provided.

또한, 본 발명에 따르면 기존의 포틀랜드 시멘트를 포함하는 모르타르 조성물을 이용하여 시공 및 양생을 수행한 경우에 비하여 압축강도와 휨강도(파괴하중)가 우수하여 내진 성능을 요구하는 콘크리트 구조물의 보강에 적합한 보수/보강 공법을 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, the compressive strength and flexural strength (breaking load) are excellent compared to the case of construction and curing using the existing mortar composition containing Portland cement, so repair suitable for reinforcement of concrete structures requiring seismic performance / It has the effect of providing a reinforcement method.

또한, 본 발명에 따르면 기존의 포틀랜드 시멘트를 포함하는 모르타르 조성물을 이용하여 시공 및 양생을 수행한 경우에 비하여 동결융해에 대한 저항성, 투수비(투수량), 흡수비(물 흡수 계수), 내화학성이 우수하여, 내화학성이 우수하여 백화 현상과 염해 등에 의하여 강성 및 내구성이 저하되는 것을 방지되면서 방수성과 시공성이 우수한 콘크리트 구조물의 보수/보강 공법을 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, compared to the case of performing construction and curing using the conventional mortar composition containing Portland cement, resistance to freeze-thaw, water permeability (permeability), absorption ratio (water absorption coefficient), and chemical resistance It has an effect of providing a method of repairing/reinforcing concrete structures with excellent waterproofness and workability while preventing deterioration of rigidity and durability due to whitening and salt damage due to excellent chemical resistance.

또한, 본 발명에 따르면 휨강도와 부착강도가 우수하여 콘크리트 구조물의 벽체, 슬라브, 거더, 교량, 교각 등을 시공하거나 기존의 구조물을 보수/보강함에 있어서 지진에 견디는 힘이 강한 환경 친화적인 모르타르 조성물과 바잘트 섬유를 가공한 내진 내력 보강재를 이용한 콘크리트 구조물에 대한 내진 보수/보강 공법을 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, an environmentally friendly mortar composition with strong resistance to earthquakes in the construction of walls, slabs, girders, bridges, piers, etc. of concrete structures or repair/reinforcement of existing structures due to excellent flexural strength and adhesion strength, and There is an effect that can provide an earthquake-resistant repair/reinforcement method for a concrete structure using a seismic-resistant reinforcing material processed with basalt fiber.

도 1은 본 발명에 따른 친환경 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 이용하여 콘크리트 구조물을 보수/보강하는 공법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 이용하여 보수/보강된 콘크리트 구조물의 단면을 나타낸 도면이다.
도 3은 친환경 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 이용하여 콘크리트 구조물을 보수/보강하는 공법에서 콘크리트 구조물에 설치되는 보강재를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 친환경 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 이용하여 콘크리트 구조물을 보수/보강하는 공법에서 콘크리트 구조물에 설치되는 격자망 보강재의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 친환경 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 이용하여 콘크리트 구조물을 보수/보강하는 공법에서 콘크리트 구조물에 설치되는 보강재를 구성하는 바잘트 섬유 리바의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
1 is a flowchart illustrating a method of repairing/reinforcing a concrete structure using a mortar composition for eco-friendly geopolymer concrete according to the present invention.
2 is a view showing a cross-section of a concrete structure repaired/reinforced using the mortar composition for geopolymer concrete according to the present invention.
3 is a view for explaining a reinforcing material installed in a concrete structure in a method of repairing/reinforcing a concrete structure using a mortar composition for eco-friendly geopolymer concrete.
4 is a view for explaining an embodiment of a grid mesh reinforcement installed in a concrete structure in a method of repairing/reinforcing a concrete structure using a mortar composition for eco-friendly geopolymer concrete.
FIG. 5 is a view for explaining an embodiment of a basalt fiber rebar constituting a reinforcing material installed in a concrete structure in a method of repairing/reinforcing a concrete structure using a mortar composition for eco-friendly geopolymer concrete.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings as follows. Here, repeated descriptions, well-known functions that may unnecessarily obscure the gist of the present invention, and detailed descriptions of configurations will be omitted. The embodiments of the present invention are provided in order to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art.

본 발명에 따른 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물은 지오폴리머 결합재 36중량% ~ 45중량%, 규사(SiO2) 48중량% ~ 58중량%, 재분산성 분말수지 2중량% ~ 5중량%, 증점제 0.3중량% ~ 0.5중량%, 소포제 0.1중량% ~ 0.3중량%, 바잘트 섬유 0.5중량% ~ 1.5중량% 및 나일론 섬유 0.3중량% ~ 0.5중량%를 포함한다. 본 발명에 따른 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물은 물(배합수)에 적정량으로 배합되어 모르타르를 형성하여, 보강재가 설치된 노후된 콘크리트 구조물의 열화된 면에 타설된다.The mortar composition for geopolymer concrete according to the present invention is a geopolymer binder 36 wt% to 45 wt%, silica sand (SiO 2 ) 48 wt% to 58 wt%, redispersible powder resin 2 wt% to 5 wt%, thickener 0.3 wt% % to 0.5% by weight, antifoaming agent 0.1% to 0.3% by weight, basalt fiber 0.5% to 1.5% by weight, and nylon fiber 0.3% to 0.5% by weight. The mortar composition for geopolymer concrete according to the present invention is mixed with water (mixed water) in an appropriate amount to form a mortar, and is poured on the deteriorated surface of an aged concrete structure in which reinforcement is installed.

여기서, 지오폴리머 결합재는 산업부산물인 무기화합물과, 물의 첨가로서 무기화합물을 활성화시켜 지오폴리머 결합재의 성질을 갖도록 하는 알칼리성 활성화제를 포함하여 기존 모르타르의 주성분인 포틀랜드 시멘트를 대체하기 위한 성분으로서, 본 발명에서는 Si와 Al이 풍부한 무기재료 72.5중량 ~ 85.5중량%, 수산화칼슘(Ca(OH)2) 8중량% ~ 12중량%, 칼슘설포알루미네이트(CSA, calcium sulfa aluminate)계 팽창재 6중량% ~ 10중량% 및 스테아린산 칼슘 2중량% ~ 4중량%를 포함한다. 특히, 상기 무기재료로서는 고로슬래그 분말 57중량% ~ 63중량%, 플라이애시 14중량% ~ 20중량%, 메타카올린 1.5중량% ~ 2.5중량%을 포함한다. Here, the geopolymer binder includes an inorganic compound, an industrial by-product, and an alkaline activator that activates the inorganic compound by adding water to have the properties of a geopolymer binder. As a component to replace Portland cement, which is the main component of the existing mortar, In the present invention, 72.5 wt% to 85.5 wt% of an inorganic material rich in Si and Al, 8 wt% to 12 wt% of calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ), 6 wt% to 10 wt% of a calcium sulfa aluminate (CSA, calcium sulfa aluminate)-based expansion material and 2 wt% to 4 wt% of calcium stearate. In particular, the inorganic material includes 57 wt% to 63 wt% of blast furnace slag powder, 14 wt% to 20 wt% fly ash, and 1.5 wt% to 2.5 wt% of metakaolin.

무기재료inorganic material

알칼리성 활성화제에 의해 활성화되어 지오폴리머 결합재의 성질을 갖도록 하는 무기재료로서 일반적으로 알루미노실리케이트계(또는 칼슘알루미노실리케이트계) 산업부산 무기화합물인 고로슬래그, 플라이애시, 메타카올린, 실리카흄 중 1종 또는 2종을 혼합 사용하는데, 본 발명에서는 재료 간의 반응성을 높이기 위해서 고로슬래그, 플라이애시 및 메타카올린의 3종의 무기재료를 혼합 사용한다. 고로슬래그, 플라이애시 및 메타카올린(Metakaolin)을 혼합한 무기재료는 본 발명에 따른 지오폴리머 결합재 전체 100중량%에 대하여 72.5중량 ~ 85.5중량%의 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다. 지오폴리머 결합재 중 무기재료가 72.5중량% 미만이 되면 반응물로부터 생성되는 지오폴리머 조직이 치밀하지 못하여 강도가 하락하며, 85.5중량%를 초과하면 후술하는 알칼리성 활성화제인 수산화칼슘(Ca(OH)2)에 의한 반응 시에 미반응물질이 발생하여 물리적 성질이 감소하므로 그 배합비를 72.5중량% ~ 85.5중량%로 하는 것이 바람직하다. 특히, 무기재료로서 고로슬래그, 플라이애시 및 메타카올린 간의 혼합비는 지오폴리머 결합재 전체 100 중량%에 대하여 고로슬래그 분말 57중량% ~ 63중량%, 플라이애시 14중량% ~ 20중량%, 메타카올린 1.5중량% ~ 2.5중량%을 포함하는 것이 바람직한데, 이는 지오폴리머 결합재에 고로슬래그 분말의 함량이 63%를 초과하면 자기수축으로 인한 균열에 취약하기 때문이다.As an inorganic material that is activated by an alkaline activator to have the properties of a geopolymer binder, it is one of blast furnace slag, fly ash, metakaolin, and silica fume, which are generally aluminosilicate-based (or calcium aluminosilicate-based) industrial byproduct inorganic compounds. Alternatively, two types are mixed and used, but in the present invention, three types of inorganic materials such as blast furnace slag, fly ash and metakaolin are mixed and used in order to increase the reactivity between the materials. The inorganic material mixed with blast furnace slag, fly ash and metakaolin is preferably used within the range of 72.5 wt% to 85.5 wt% based on 100 wt% of the total geopolymer binder according to the present invention. If the inorganic material among the geopolymer binders is less than 72.5% by weight, the geopolymer structure generated from the reactant is not dense and the strength decreases, and when it exceeds 85.5% by weight, calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ), which will be described later Since unreacted substances are generated during the reaction and the physical properties are reduced, it is preferable to set the mixing ratio to 72.5% by weight to 85.5% by weight. In particular, the mixing ratio between blast furnace slag, fly ash, and metakaolin as an inorganic material is 57 wt% to 63 wt% of blast furnace slag powder, 14 wt% to 20 wt% of fly ash, 1.5 wt% metakaolin based on 100 wt% of the total geopolymer binder % ~ 2.5% by weight is preferable, because if the content of the blast furnace slag powder in the geopolymer binder exceeds 63%, it is vulnerable to cracking due to self-shrinkage.

알칼리성 활성화제alkaline activator

고로슬래그, 플라이애시, 메타카올린, 실리카흄 등과 같은 알루미노실리케이트계(또는 칼슘알루미노실리케이트계) 산업부산물인 무기화합물의 반응성을 유도하기 위해 사용되는 알칼리성 활성화제(알칼리성 자극제)로서 일반적으로 수산화나트륨(또는 수산화칼슘), 규산화나트륨(또는 규산화칼륨), 황산나트륨(또는 황산칼슘) 등이 사용되는데, 본 발명에서는 이러한 알칼리성 활성화제 중에서 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 사용한다. 수산화칼슘(Ca(OH)2) 활성화제는 고로슬래그, 플라이애시 및 메타카올린의 3종의 혼합 무기재료에 대하여 고알칼리 상태에서 Al-Si 광물에 수화 및 중합반응에 의해 규산칼슘수화물(C-S-H 겔) 타입의 비결정질 미세구조의 치밀한 지오폴리머 경화체를 형성하도록 함으로서 이에 기인한 고강도화로 수밀성 확보가 용이한 장점이 있다. 수산화칼슘(Ca(OH)2)은 본 발명에 따른 지오폴리머 결합재 전체 100중량%에 대하여 8중량% ~ 12중량%의 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다. 지오폴리머 결합재 중 수산화칼슘(Ca(OH)2)이 8중량% 미만이 되면 고로슬래그, 플라이애시 및 메타카올린(Metakaolin)을 혼합한 무기재료에서 미반응물질이 발생하여 물리적 성질이 감소하며, 12중량%를 초과하면 반응 후에 존재하게 되는 다량의 수산화칼슘(Ca(OH)2) 성분에 의해서 동결융해저항성, 내화학성, 저수축성 등이 저감되는 문제가 발생한다.As an alkaline activator (alkaline stimulant) used to induce the reactivity of inorganic compounds that are industrial by-products of aluminosilicate (or calcium aluminosilicate) industries such as blast furnace slag, fly ash, metakaolin, and silica fume, sodium hydroxide ( Alternatively, calcium hydroxide), sodium silicate (or potassium silicate), sodium sulfate (or calcium sulfate), etc. are used, and in the present invention, calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) is used among these alkaline activators. Calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) activator is calcium silicate hydrate (CSH gel) by hydration and polymerization to Al-Si mineral in a high alkali state for three types of mixed inorganic materials: blast furnace slag, fly ash, and metakaolin. By forming a dense geopolymer hardening body with amorphous microstructure of the type, there is an advantage in that it is easy to secure watertightness due to high strength resulting from this. Calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) is preferably used within the range of 8 wt% to 12 wt% based on 100 wt% of the total geopolymer binder according to the present invention. When calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) in the geopolymer binder is less than 8% by weight, unreacted substances are generated in the inorganic material mixed with blast furnace slag, fly ash and metakaolin, and the physical properties decrease, and the physical properties decrease by 12% by weight. %, there is a problem in that freeze-thaw resistance, chemical resistance, low shrinkage, etc. are reduced by a large amount of calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) component that is present after the reaction.

팽창재inflatable

팽창재는 모르타르의 건조수축에 따른 균열의 저감을 위하여 첨가하는 성분으로서, 본 발명에서 팽창재는 칼슘설포알루미네이트(CSA, calcium sulfa aluminate)계 팽창재를 사용한다. 칼슘설포알루미네이트는 산화칼슘(CaO), 산화알루미늄(Al2O3), 이산화규소(SiO2), 산화황(SO3) 등의 성분을 포함하며, 혼합비에 따라 팽창성뿐만 아니라 속경성과 조강성을 가지도록 한다. 칼슘설포알루미네이트는 물과의 수화반응으로 침상 및 주상의 에트린자이트(C3A·3CaSO4·32H2O), 모노설페이트(C3A·3CaSO4·12H2O) 및 수산화칼슘(Ca(OH)2) 등의 수화물 결정으로 팽창성을 나타냄으로써, 건조수축에 의한 경화체의 균열을 방지하고, 인장강도를 증진시킬 수 있다. 본 발명에서 칼슘설포알루미네이트계 팽창재는 건조수축에 의한 지오폴리머 경화체의 균열을 방지하고, 인장강도를 증진시키며 팽창성과 함께 속경성과 조강성을 충분히 확보하기 위해서 지오폴리머 결합재 전체 100중량%에 대하여 6중량% 이상으로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 6중량% ~ 10중량%의 범위 내에서 포함된다.The expansion material is a component added to reduce cracking due to drying and shrinkage of the mortar. In the present invention, the expansion material uses a calcium sulfa aluminate (CSA, calcium sulfa aluminate) type expansion material. Calcium sulfoaluminate contains components such as calcium oxide (CaO), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon dioxide (SiO 2 ), sulfur oxide (SO 3 ), etc. to have rigidity. Calcium sulfoaluminate is acicular and columnar ethringite (C 3 A·3CaSO 4 ·32H 2 O), monosulfate (C 3 A·3CaSO 4 ·12H 2 O) and calcium hydroxide (Ca) through hydration reaction with water. (OH) 2 ), such as hydrate crystals, exhibit expandability to prevent cracking of the hardened body due to drying and shrinkage and improve tensile strength. In the present invention, the calcium sulfoaluminate-based expandable material prevents cracking of the geopolymer hardened body due to drying shrinkage, improves tensile strength, and sufficiently secures rapid hardening and coarse rigidity along with expansibility, with respect to 100% by weight of the total geopolymer binder. It is preferably included in an amount of 6% by weight or more, and more preferably in the range of 6% by weight to 10% by weight.

스테아린산 칼슘Calcium Stearate

본 발명에서는 지오폴리머 결합재의 성분으로서 스테아린산 칼슘(Calcium Stearate, Ca(C17H35COO)2)을 첨가한다. 스테아린산 칼슘은 무기염류로 물과의 반응상태에서 높은 내부 활성을 갖고 있어 겔(Gel)화성이 우수하므로, 모르타르 시공부위의 방수성능을 갖도록 한다. 특히, 본 발명에서 스테아린산 칼슘은 지오폴리머 결합재 전체 100중량%에 대하여 2중량% ~ 4중량%의 범위 내에서 사용되는 것이 바람직한데, 스테아린산 칼슘이 2중량% ~ 4중량%의 범위 내로 포함되어야 모르타르의 압축강도를 5% 이상 증가시키는 한편, 투수비와 흡수비를 각각 25% 이하로 낮춰 모르타르 시공부위에 충분한 방수성능을 갖도록 하여 콘크리트 구조물의 내구성을 증가시키면서 동시에 접착 오염을 방지할 수 있다.In the present invention, calcium stearate (Calcium Stearate, Ca(C 17 H 35 COO) 2 ) is added as a component of the geopolymer binder. Calcium stearate is an inorganic salt and has high internal activity in the reaction state with water, so it has excellent gel formation, so it has waterproof performance in the mortar construction site. In particular, in the present invention, calcium stearate is preferably used in the range of 2% by weight to 4% by weight based on 100% by weight of the total geopolymer binder, and calcium stearate should be included in the range of 2% by weight to 4% by weight of the mortar By increasing the compressive strength of the concrete structure by more than 5%, while lowering the water permeability and absorption ratio to 25% or less, respectively, to have sufficient waterproofing performance in the mortar construction site, it is possible to increase the durability of the concrete structure and prevent adhesion contamination at the same time.

골재aggregate

골재는 모르타르 또는 콘크리트의 뼈대가 되는 재료로, 견고하고 화학적으로 안정된 것이어야 하며, 구체적으로 건조 규사(SiO2) 4호사 내지 7호사로 이루어진 군에서 일종 이상 선택되는 골재로서 현장 환경조건에 따라 선택되는 것이 바람직하다. 골재로서의 규사(SiO2)는 본 발명에 따른 모르타르 조성물 전체 100중량%에 대하여 48중량% ~ 58중량%의 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다. 특히, 상기 골재의 성분 비율에 있어, 본 발명에서는 크기가 1.2mm ~ 1.5mm인 규사(SiO2) 4호사를 2중량% ~ 4중량%, 0.7mm ~ 1.2mm인 규사(SiO2) 5호사를 38중량% ~ 42중량%, 0.1mm ~ 0.35mm인 규사(SiO2) 7호사를 8중량% ~ 12중량%로 선택하는 것이 바람직한데, 규사(SiO2)의 경우 4호사에서 7호사로 갈수록 입자가 미세해지는 특성이 있으므로, 규사(SiO2) 4호사와 5호사 대비 미세한 입자인 규사(SiO2) 7호사를 8중량% ~ 12중량%로 포함시킴으로써 잔골재 조립률의 안정성을 높이고, 콘크리트의 수밀성을 증대시키며 부착력을 향상시킬 수 있다.Aggregate is a material that serves as a framework for mortar or concrete, and must be strong and chemically stable. Specifically, it is an aggregate selected from the group consisting of dry silica sand (SiO 2 ) No. 4 to No. 7, and selected according to the site environmental conditions. It is preferable to be Silica sand (SiO 2 ) as an aggregate is preferably used within the range of 48 wt% to 58 wt% with respect to 100 wt% of the total mortar composition according to the present invention. In particular, in the component ratio of the aggregate, in the present invention, the size of the silica sand (SiO 2 ) No. 4 of the size of 1.2mm ~ 1.5mm 2 wt% ~ 4% by weight, 0.7mm ~ 1.2mm of the silica sand (SiO 2 ) No. 5 yarn 38 wt% to 42 wt%, 0.1mm to 0.35mm silica sand (SiO 2 ) It is preferable to select 8 wt% to 12 wt% of No. 7 yarn, and in the case of silica sand (SiO 2 ) No. 4 to No. 7 yarn Since the particles gradually become finer, the stability of the fine aggregate granulation rate is increased by including 8 wt% to 12 wt% of silica sand (SiO 2 ) No. 7, which is finer than the silica sand (SiO 2 ) No. 4 and No. 5, and concrete It can increase the watertightness and improve the adhesion.

재분산성 수지redispersible resin

재분산성 수지는 물에 분산시키면 안정한 용액 상태의 액상 수지가 되는 재료로서, 본 발명에 따른 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물에 첨가되는 재분산성 수지는 아세트산비닐(vinyl acetate)과 에틸렌(ethylene)의 중합에 의한 공중합체(copolymer) 분말 수지(아세트산비닐-에틸렌 공중합체 분말 수지), 및 에틸렌과 라우린산염비닐(vinyl laurate)과 염화비닐(vinyl chloride)의 3원 중합체(terpolymer) 분말 수지(에틸렌-라우린산염비닐-염화비닐 3원 중합체 분말 수지)로 이루어진 군에서 일종 이상 선택되는 분말수지인 것이 바람직하다. 그 특성은 본래의 액상 에멀젼수지와 같은 효과를 가지며, 물에 용해된 분말 수지는 건조 후 물에 녹지 않는 비가역적인 폴리머 필름을 형성하여, 안료나 충진재 등과 결합하여 유기 또는 무기계 바탕재와 반응하여 접착력을 증가시키는 기능을 한다. 상기 재분산성 분말수지는 본 발명에 따른 모르타르 조성물 전체 100중량%에 대하여 2 ~ 5중량%의 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다. 특히, 본 발명에서는 상기 재분산성 분말수지로서 상업화된 일 구체 예로 아세트산비닐(vinyl acetate)과 에틸렌(ethylene)의 중합에 의한 공중합체(copolymer) 분말 수지인 Vinnapas 5111L 1.2 ~ 3중량%와, 에틸렌과 라우린산염비닐(vinyl laurate)과 염화비닐(vinyl chloride)의 3원 중합체(terpolymer) 분말 수지인 Vinnapas 8031H 0.8 ~ 2중량%를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.The redispersible resin is a material that becomes a stable liquid resin when dispersed in water. The redispersible resin added to the mortar composition for geopolymer concrete according to the present invention is suitable for polymerization of vinyl acetate and ethylene. a copolymer powder resin (vinyl acetate-ethylene copolymer powder resin) by It is preferable that it is a powder resin selected from the group consisting of vinyl urate-vinyl chloride ternary polymer powder resin). Its properties have the same effect as the original liquid emulsion resin, and the powder resin dissolved in water forms an irreversible polymer film that does not dissolve in water after drying. function to increase The redispersible powder resin is preferably used within the range of 2 to 5% by weight based on 100% by weight of the total mortar composition according to the present invention. In particular, in the present invention, 1.2 to 3% by weight of Vinnapas 5111L, which is a copolymer powder resin by polymerization of vinyl acetate and ethylene, as an embodiment commercialized as the redispersible powder resin, and ethylene and It is preferable to use a mixture of 0.8 to 2% by weight of Vinnapas 8031H, which is a terpolymer powder resin of vinyl laurate and vinyl chloride.

바잘트 섬유bazart fiber

바잘트 섬유(Basalt fiber)는 천연 현무암을 섬유화한 독성이 없는 무기질의 암석섬유로서, 다른 무기질 섬유(유리섬유, 금속섬유, 아라미드섬유 등)보다 저가이면서도, 전기절연성, 방진성, 방열성, 내열성, 저열팽창성, 방음성, 흡음성, 내침식성, 내부식성, 내마모성, 화학적 안정성, 자기윤활성, 경량 고강도 특성이 우수한 장점이 있으며, 화재에 강하고 인장도가 높아져 쉽게 깨지는 단점을 보완할 수 있다. 또한, 상기 바잘트 섬유는 기존 유리섬유보다 성질이 우수하면서도 친환경적인 장점이 있다. 이때, 본 발명에 따른 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물에 첨가되는 바잘트 섬유는 전체 100중량%에 대하여 SiO2 47.5 ~ 55.0중량%, TiO2 0.2 ~ 2중량%, Al2O3 14 ~ 20중량%, Fe2O3와 FeO의 혼합물 7 ~ 13.5중량%, CaO 7 ~ 11중량%, MgO 3 ~ 8.5중량%, MnO 0.25중량%, Na2O와 K2O의 혼합물 2.5 ~ 7.5중량%, 및 SO3 0.2 ~ 0.8중량%를 포함하는 바잘트 섬유인 것이 바람직하다. 상기 바잘트 섬유는 분산성을 위해 길이가 3mm로서, 본 발명에 따른 모르타르 조성물 전체 100중량%에 대하여 0.5중량% ~ 1.5중량%로 사용되는 것이 바람직한데, 상기 바잘트 섬유의 함량이 0.5중량% 미만으로 혼합되면 내열성, 균열, 탄성강도가 저하되는 문제점이 있으며, 1.5중량%를 초과할 경우 과도한 뭉침 현상으로 모르타르 조성물 내에 균일하게 혼합되지 않기 때문이다. 또한, 재분산성 수지와 함께 바잘트 섬유를 첨가하는 경우에는, 양생된 모르타르의 표면에 백화 현상이 발생되지 않으면서, 공기 중의 CO2와 반응하지 않고 습도와 반응해도 칼슘이온(Ca-)을 생성되는 것이 방지되어 CaCO3가 발생되지 않아 내오염이 방지될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 모르타르 조성물에 첨가되는 바잘트 섬유는 0.5중량% 이상으로 혼합되더라도 뭉침 현상 및 작업성 불량으로 모르타르 공장에서 생산 시에 균일하게 혼합되지 않을 수 있는 문제를 해소하기 위해, 바잘트 섬유에 분산성을 높일 수 있도록 미네랄 오일(Mineral oil)로 바잘트 원사에 분사하여 코팅 필름을 형성하여 상호 재료가 공기 층을 형성하도록 하여 사용할 수 있다. 상기 미네랄 오일은 유동 파라핀(paraffin)으로도 불리며, 본 발명에서 사용되는 미네랄 오일은 탄소수 20 ~ 40의 알케인(alkane) 미네랄 오일인 것이 바람직하다. 이러한 코팅된 바잘트 섬유는 현무암(화산암)을 1,500℃로 녹여 원심력을 이용해 9 ~ 20㎛ 직경 크기의 필라멘트로 방사할 때, 저점도의 미네랄 오일을 분사하여 코팅한 후, 3㎜의 길이를 갖도록 절단되어 사용되는 것이 바람직하다.Basalt fiber is a non-toxic, non-toxic mineral rock fiber made from natural basalt fiber. It is cheaper than other inorganic fibers (glass fiber, metal fiber, aramid fiber, etc.), but also has electrical insulation, dust resistance, heat dissipation, heat resistance, and low heat. It has excellent advantages in expansion, sound insulation, sound absorption, erosion resistance, corrosion resistance, abrasion resistance, chemical stability, self-lubrication, light weight and high strength. In addition, the basalt fiber has superior properties compared to the existing glass fiber and is environmentally friendly. At this time, the basalt fiber added to the mortar composition for geopolymer concrete according to the present invention is SiO 2 47.5 to 55.0% by weight, TiO 2 0.2 to 2% by weight, Al 2 O 3 14 to 20% by weight based on 100% by weight of the total. , 7 to 13.5% by weight of a mixture of Fe 2 O 3 and FeO, 7 to 11% by weight of CaO, 3 to 8.5% by weight of MgO, 0.25% by weight of MnO, 2.5 to 7.5% by weight of a mixture of Na 2 O and K 2 O, and SO 3 It is preferable that the basalt fiber containing 0.2 to 0.8% by weight. The bazalt fiber has a length of 3 mm for dispersibility, and is preferably used in an amount of 0.5 wt% to 1.5 wt% based on 100 wt% of the total mortar composition according to the present invention, and the content of the bazalt fiber is 0.5 wt% When mixed with less than this, there is a problem in that heat resistance, cracking, and elastic strength are lowered, and when it exceeds 1.5% by weight, it is not uniformly mixed in the mortar composition due to excessive agglomeration. In addition, when the basalt fiber is added together with the redispersible resin, whitening does not occur on the surface of the cured mortar, and it does not react with CO 2 in the air and produces calcium ions (Ca ) even if it reacts with humidity. Pollution resistance can be prevented because CaCO 3 is not generated. In particular, in order to solve the problem that the basalt fibers added to the mortar composition according to the present invention may not be uniformly mixed during production in a mortar factory due to agglomeration and poor workability even when mixed in an amount of 0.5% by weight or more, basalt fibers In order to increase the dispersibility of the fiber, it can be used by spraying the basalt yarn with mineral oil to form a coating film so that the mutual material forms an air layer. The mineral oil is also called liquid paraffin, and the mineral oil used in the present invention is preferably an alkane mineral oil having 20 to 40 carbon atoms. These coated basalt fibers melt basalt (volcanic rock) at 1,500°C and use centrifugal force to spin them into 9 to 20㎛ diameter filaments, spray low-viscosity mineral oil to coat, and then to have a length of 3 mm. It is preferably cut and used.

나일론 섬유nylon fiber

섬유 보강재는 모르타르 조성물을 구성하는 재료의 혼합 시에 공극을 최대한 줄이고 재료들 간의 연결과 접착을 강화하기 위해 첨가하는 성분으로서, 주로 코코넛(Coconut) 섬유, 나일론 섬유(Nylon), 유리(Glass) 섬유, 사이살(Sisal) 섬유, PVA 섬유(Polyvinyl alcohol) 및 폴리프로필렌 섬유 등이 사용될 수 있다. 특히, 나일론 섬유는 인장강도의 우수함을 이용하여 모르타르 조성물에 의해 보수 및 보강되는 콘크리트 부분의 파손을 방지하고, 탄력성을 확보하여 외력에 의한 균열 발생 등을 억제할 수 있으므로, 본 발명에서는 이러한 섬유 보강재로서 6mm 길이를 갖는 친수성 나일론 섬유를 사용한다. 본 발명에서 나일론 섬유는 모르타르 조성물 전체 100중량%에 대하여 0.3중량% ~ 0.5중량%의 범위 내에서 사용되는 것이 바람직한데, 상기 나일론 섬유의 함량이 0.3중량% 미만으로 혼합되면 충분한 보강력을 기대할 수 없는 문제점이 있으며, 0.5중량%를 초과할 경우 다른 재료들과의 불균형에 의해 보수 및 보강되는 콘크리트 부분의 강도와 접착력이 저하되기 때문이다.Fiber reinforcement is a component added to minimize voids when mixing the materials constituting the mortar composition and to strengthen the connection and adhesion between materials, mainly coconut fiber, nylon fiber, glass fiber , Sisal fiber, PVA fiber (Polyvinyl alcohol), and polypropylene fiber may be used. In particular, since nylon fibers can prevent damage to the concrete part repaired and reinforced by the mortar composition by using excellent tensile strength, and suppress the occurrence of cracks due to external force by securing elasticity, in the present invention, such a fiber reinforcing material A hydrophilic nylon fiber having a length of 6 mm is used. In the present invention, the nylon fiber is preferably used within the range of 0.3 wt% to 0.5 wt% with respect to 100 wt% of the total mortar composition. There is no problem, and when it exceeds 0.5% by weight, the strength and adhesion of the concrete part to be repaired and reinforced by imbalance with other materials are lowered.

증점제thickener

증점제(증점안정제)는 모르타르의 유동성 향상시키기 위해 첨가되는 성분으로서, 본 발명에서는 우레탄계, 아크릴계, 셀룰로우스계, 무기계 등 다양한 종류가 사용될 수 있으며, 20,000CPS의 점도를 갖는 수용성 폴리머인 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(hydroxypropyl methylcellulose, HPMC)계 증점안정제를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 증점제는 모르타르 조성물 전체 100중량%에 대하여 0.3중량% ~ 0.5중량% 범위 내에서 사용되는 것이 바람직한데, 상기 증점제의 함량이 0.3중량% 미만으로 혼합되면 물에 대한 반발력이 약화되어 내수성이 저하되는 문제점이 있으며, 0.5중량%를 초과할 경우 다른 재료들과의 과다 혼합으로 점성이 높아지며 경화시간이 지연되어 작업성 및 장비 손실이 크기 때문이다.A thickener (thickening stabilizer) is a component added to improve the fluidity of the mortar. In the present invention, various types such as urethane, acrylic, cellulose, inorganic, etc. can be used. Hydroxypropyl, a water-soluble polymer having a viscosity of 20,000 CPS It is preferable to use a methyl cellulose (hydroxypropyl methylcellulose, HPMC)-based thickening stabilizer. In the present invention, the thickener is preferably used within the range of 0.3% by weight to 0.5% by weight based on 100% by weight of the total mortar composition. There is a problem of deterioration, and when it exceeds 0.5% by weight, the viscosity increases due to excessive mixing with other materials, and the curing time is delayed, so workability and equipment loss are large.

소포제antifoam

소포제는 본 발명에 따른 모르타르 조성물의 각 재료들이 물과 혼합될 때 교반 과정에서 발생할 수 있는 기포를 미세화하여 콘크리트 강도의 저하를 방지하면서 스케일 저항성 등의 내구성을 향상시키고 단열효과를 극대화하기 위한 재료로서, 본 발명에 따른 모르타르 조성물 전체 100중량%에 대하여 0.1중량% ~ 0.3중량%의 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 소포제는 발생된 기포를 비교적 큰 기포로 미세화할 수 있는 네오데칸산 글리시딜 에스테르(neodecanoic acid glycidyl ester), 및 비교적 잔 기포로 미세화할 수 있는 도데실 트리메틸 암모늄 클로라이드(dodecyl trimethyl ammonium chloride, DTAC)로 이루어진 군에서 일종 이상 선택되는 것이 바람직하고, 경우에 따라 이들을 혼합 사용할 수 있다.Antifoaming agent is a material for improving durability such as scale resistance and maximizing insulation effect while preventing a decrease in concrete strength by refining air bubbles that may occur during the stirring process when each material of the mortar composition according to the present invention is mixed with water. , It is preferably used within the range of 0.1% by weight to 0.3% by weight based on 100% by weight of the total mortar composition according to the present invention. In this case, the antifoaming agent is neodecanoic acid glycidyl ester that can refine the generated bubbles into relatively large bubbles, and dodecyl trimethyl ammonium chloride that can refine the generated bubbles into relatively small bubbles. , DTAC) is preferably selected from the group consisting of, and in some cases, these may be mixed.

이하에서는, 이상과 같은 재료들을 포함하여 본 발명에 따른 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 제조하는 과정을 설명하도록 한다.Hereinafter, a process for preparing the mortar composition for geopolymer concrete according to the present invention, including the above materials, will be described.

무중력 혼합기는 혼합실 내에서 일정한 선단속도에 따라 투입 재료들을 각기 다른 방향으로 분산시켜 무중력 상태의 유동층을 형성하여 단기간에 혼합시키는 혼합기로서, 본 발명에 따른 지오폴리머 결합재와 이를 포함하는 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물은 제조공장에서 무중력 혼합기에 재료들을 순차적으로 투입하여 믹싱하여 제조됨으로써, 균일한 분산 혼합이 이루어지면서 제조 및 타설 중에 발생되는 비산 먼지를 최소화할 수 있다.The zero-gravity mixer is a mixer that disperses the input materials in different directions according to a constant tip speed in the mixing chamber to form a fluidized bed in a zero-gravity state and mixes them in a short period of time. The mortar composition is manufactured by sequentially introducing and mixing the materials in a weightless mixer at the manufacturing plant, thereby achieving uniform dispersion mixing and minimizing scattering dust generated during manufacturing and pouring.

본 발명에 따른 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 제조함에 있어서, 우선 지오폴리머 결합재를 제조한다. 본 발명에 따른 지오폴리머 결합재의 제조를 위해, 고로슬래그 분말 57중량% ~ 63중량%, 플라이애시 14중량% ~ 20중량%, 메타카올린 1.5중량% ~ 2.5중량%, 수산화칼슘(Ca(OH)2) 8중량% ~ 12중량%, 칼슘설포알루미네이트계 팽창재 6중량% ~ 10중량%를 무중력 혼합기에 투입하고 균일하게 혼합하여 1차 혼합물을 생성한다. 이때, 상기 재료들의 혼합은 무중력 혼합기에서 90rpm ~ 100rpm의 저속으로 45초 ~ 90초의 시간 범위 내로 혼합하는 것이 바람직하다. 그 다음으로, 상기와 같이 제조된 1차 혼합물에 대하여 스테아린산 칼슘 2중량% ~ 4중량%를 무중력 혼합기에 추가로 투입하고 균일하게 혼합하여 지오폴리머 결합재를 제조한다. 이때, 스테아린산 칼슘의 투입 후에 무중력 혼합기의 혼합 속도는 1차 혼합물의 제조 시 혼합 속도 보다 높은 속도의 고속으로 혼합한다. 이는, 무기재료, 알칼리성 활성화제, 팽창재가 서로 균일하게 혼합된 1차 혼합물에 대하여 고속으로 혼합하여 상기 1차 혼합물의 입자들이 혼합실 내에서 무중력으로 공중에서 완전하게 비산된 상태에서, 함께 투입된 스테아린산 칼슘이 상기 입자들의 각각의 표면에 충분하고 균일하게 코팅될 수 있도록 하기 위함이다. 이때, 스테아린산 칼슘의 투입 후의 무중력 혼합기의 혼합 속도는 1차 혼합물의 제조 시 혼합 속도 보다 높은 150rpm ~ 800rpm인 것이 바람직하고, 45초 ~ 90초의 시간 범위 내에서 혼합을 수행한다.In preparing the mortar composition for geopolymer concrete according to the present invention, first, a geopolymer binder is prepared. For the preparation of the geopolymer binder according to the present invention, blast furnace slag powder 57 wt% to 63 wt%, fly ash 14 wt% to 20 wt%, metakaolin 1.5 wt% to 2.5 wt%, calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) 8 wt% to 12 wt%, and 6 wt% to 10 wt% of a calcium sulfoaluminate-based expansion material are added to a weightless mixer and uniformly mixed to form a primary mixture. At this time, the mixing of the materials is preferably mixed within a time range of 45 seconds to 90 seconds at a low speed of 90 rpm to 100 rpm in a weightless mixer. Next, 2 wt% to 4 wt% of calcium stearate with respect to the primary mixture prepared as described above is additionally added to a weightless mixer and uniformly mixed to prepare a geopolymer binder. At this time, after the input of calcium stearate, the mixing speed of the zero-gravity mixer is mixed at a high speed higher than the mixing speed when preparing the primary mixture. In this, the inorganic material, the alkaline activator, and the expansion material are mixed at high speed with respect to the primary mixture in which the expansion material is uniformly mixed with each other, and the particles of the primary mixture are completely dispersed in the air without gravity in the mixing chamber, and the stearic acid added together This is so that calcium can be sufficiently and uniformly coated on each surface of the particles. At this time, the mixing speed of the weightless mixer after the input of calcium stearate is preferably 150 rpm ~ 800 rpm, which is higher than the mixing speed when preparing the primary mixture, and mixing is performed within a time range of 45 seconds to 90 seconds.

그리고, 이렇게 제조한 지오폴리머 결합재에 대하여 규사(SiO2), 재분산성 분말수지, 소포제, 증점제, 바잘트 섬유, 나일론 섬유를 순차적으로 무중력 혼합기에 투입하면서 모르타르 조성물을 제조한다. 보다 구체적으로, 무중력 혼합기에서 지오폴리머 결합재 36중량% ~ 45중량%과 규사(SiO2) 48중량% ~ 58중량%를 균일하게 혼합한 1차 혼합물에 대하여, 재분산성 분말수지 2중량% ~ 5중량%, 소포제 0.1중량% ~ 0.3중량% 및 증점제 0.3중량% ~ 0.5중량%를 투입하고 균일하게 혼합하여 2차 혼합물을 생성하고, 이러한 2차 혼합물에 대하여 바잘트 섬유 0.5중량% ~ 1.5중량%와 나일론 섬유 0.3중량% ~ 0.4중량%를 추가로 투입하고 균일하게 혼합하여 본 발명에 따른 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 제조한다. 상기 재료들에 대한 무중력 혼합기에서의 혼합은 60rpm ~ 90rpm의 저속으로 총 3분 내외로 이루어진다. 이때, 상기 재료들의 투입 순서는 재료들 간의 균일한 혼합을 보장하는 한편, 타설 과정에서 발생되는 비산 먼지를 최소화할 수 있도록 비중 및 표면적이 큰 순서대로 투입하는 것이 바람직하므로, 비중을 기준으로 지오폴리머 결합재(약 2.65 ~ 2.95), 규사(약 2.65 ~ 2.66), 재분산성 분말수지(약 1.64 ~ 1.85), 소포제(약 1.72 ~ 1.77), 증점제(약 1.37 ~ 1.40), 바잘트 섬유(약 1.20 ~ 1.24), 나일론 섬유(약 1.14 ~ 1.17)의 순서로 무중력 혼합기에 투입하면서 혼합한다. 특히, 재료의 형상(비표면적)과 비중 범위의 유사성을 고려한 재료 군(群)으로서, 1차로 지오폴리머 결합재와 규사를 투입하고, 2차로 재분산성 분말수지와 소포제와 증점제를 투입하며, 마지막으로 바잘트 섬유와 나일론 섬유를 무중력 혼합기에 투입하면서 혼합하여 모르타르 조성물을 제조한다.And, with respect to the geopolymer binder prepared in this way, silica sand (SiO 2 ), a redispersible powder resin, an antifoaming agent, a thickener, a basalt fiber, and a nylon fiber are sequentially added to a gravityless mixer to prepare a mortar composition. More specifically, with respect to the first mixture in which 36 wt% to 45 wt% of the geopolymer binder and 48 wt% to 58 wt% of the silica sand (SiO 2 ) are uniformly mixed in a weightless mixer, redispersible powder resin 2 wt% to 5 wt% % by weight, 0.1 wt% to 0.3 wt% of an antifoaming agent, and 0.3 wt% to 0.5 wt% of a thickener are added and uniformly mixed to form a secondary mixture, and 0.5 wt% to 1.5 wt% of basalt fiber with respect to this secondary mixture and 0.3 wt% to 0.4 wt% of nylon fiber are additionally added and uniformly mixed to prepare a mortar composition for geopolymer concrete according to the present invention. Mixing of the materials in a zero-gravity mixer is made for a total of about 3 minutes at a low speed of 60 rpm to 90 rpm. At this time, the order of input of the materials ensures uniform mixing between the materials, while it is preferable to put the materials in the order of increasing specific gravity and surface area to minimize scattering dust generated during the pouring process. Binder (about 2.65 ~ 2.95), silica sand (about 2.65 ~ 2.66), redispersible powder resin (about 1.64 ~ 1.85), defoamer (about 1.72 ~ 1.77), thickener (about 1.37 ~ 1.40), bazart fiber (about 1.20 ~ 1.24), and nylon fibers (about 1.14 ~ 1.17) in the order of mixing while input to the zero-gravity mixer. In particular, as a material group considering the similarity of the shape (specific surface area) and specific gravity range of the material, geopolymer binder and silica sand are firstly added, secondly redispersible powder resin, antifoaming agent and thickener are added, and finally A mortar composition is prepared by mixing basalt fibers and nylon fibers while inputting them in a zero-gravity mixer.

한편, 본 발명에 따른 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물의 효과를 실시예와 비교예에 대한 시험 결과로 하기에서 상세하게 설명한다. On the other hand, the effect of the mortar composition for geopolymer concrete according to the present invention will be described in detail below with the test results for Examples and Comparative Examples.

실시예1Example 1

지오폴리머 결합재 38중량%{지오폴리머 결합재 전체 100중량%에 대하여, 고로슬래그 분말 60중량%, 플라이애시 17중량%, 메타카올린 2중량%, 수산화칼슘(Ca(OH)2) 10중량%, CSA계 팽창재 8중량%, 스테아린산 칼슘 3중량%를 포함함}, 규사(SiO2) 56중량%{규사(4호사) 4중량%, 규사(5호사) 41중량%, 규사(7호사) 11중량%}, 재분산성 분말수지 3.5중량%, 증점제 0.4중량%, 소포제 0.2중량%, 바잘트 섬유 1.5중량%, 나일론 섬유 0.4중량%로 구성되는 모르타르 조성물 100중량부에 대하여, 배합수 15중량%를 혼합한 후 타설 및 양생함.Geopolymer binder 38% by weight {based on 100% by weight of the total geopolymer binder, blast furnace slag powder 60% by weight, fly ash 17% by weight, metakaolin 2% by weight, calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) 10% by weight, CSA-based Inflatable material 8% by weight, including 3% by weight of calcium stearate}, silica sand (SiO 2 ) 56% by weight {silica sand (No. 4 yarn) 4 weight%, silica sand (No. 5 yarn) 41 weight%, silica sand (No. 7 yarn) 11 weight% }, with respect to 100 parts by weight of the mortar composition consisting of 3.5% by weight of redispersible powder resin, 0.4% by weight of thickener, 0.2% by weight of antifoaming agent, 1.5% by weight of basalt fiber, and 0.4% by weight of nylon fiber, 15% by weight of mixing water is mixed. After pouring and curing.

실시예2Example 2

지오폴리머 결합재 36중량%{지오폴리머 결합재 전체 100중량%에 대하여, 고로슬래그 분말 60중량%, 플라이애시 17중량%, 메타카올린 2중량%, 수산화칼슘(Ca(OH)2) 10중량%, CSA계 팽창재 8중량%, 스테아린산 칼슘 3중량%를 포함함}, 규사(SiO2) 58중량%{규사(4호사) 4중량%, 규사(5호사) 42중량%, 규사(7호사) 12중량%}, 재분산성 분말수지 3.5중량%, 증점제 0.4중량%, 소포제 0.2중량%, 바잘트 섬유 1.5중량%, 나일론 섬유 0.4중량%로 구성되는 모르타르 조성물 100중량부에 대하여, 배합수 15중량%를 혼합한 후 타설 및 양생함.Geopolymer binder 36% by weight {based on 100% by weight of the total geopolymer binder, blast furnace slag powder 60% by weight, fly ash 17% by weight, metakaolin 2% by weight, calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) 10% by weight, CSA-based Inflatable material 8% by weight, including 3% by weight of calcium stearate}, silica sand (SiO 2 ) 58% by weight {silica sand (No. 4 yarn) 4 weight%, silica sand (No. 5 yarn) 42 weight%, silica sand (No. 7 yarn) 12 weight% }, with respect to 100 parts by weight of the mortar composition consisting of 3.5% by weight of redispersible powder resin, 0.4% by weight of thickener, 0.2% by weight of antifoaming agent, 1.5% by weight of basalt fiber, and 0.4% by weight of nylon fiber, 15% by weight of mixing water is mixed. After pouring and curing.

실시예3Example 3

지오폴리머 결합재 45중량%{지오폴리머 결합재 전체 100중량%에 대하여, 고로슬래그 분말 60중량%, 플라이애시 17중량%, 메타카올린 2중량%, 수산화칼슘(Ca(OH)2) 10중량%, CSA계 팽창재 8중량%, 스테아린산 칼슘 3중량%를 포함함}, 규사(SiO2) 49중량%{규사(4호사) 3중량%, 규사(5호사) 38중량%, 규사(7호사) 8중량%}, 재분산성 분말수지 3.5중량%, 증점제 0.4중량%, 소포제 0.2중량%, 바잘트 섬유 1.5중량%, 나일론 섬유 0.4중량%로 구성되는 모르타르 조성물 100중량부에 대하여, 배합수 15중량%를 혼합한 후 타설 및 양생함.Geopolymer binder 45% by weight {based on 100% by weight of the total geopolymer binder, blast furnace slag powder 60% by weight, fly ash 17% by weight, metakaolin 2% by weight, calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) 10% by weight, CSA-based Inflatable material 8% by weight, including 3% by weight of calcium stearate}, silica sand (SiO 2 ) 49% by weight {silica sand (No. 4 yarn) 3 weight%, silica sand (No. 5 yarn) 38 weight%, silica sand (No. 7 yarn) 8 weight% }, with respect to 100 parts by weight of the mortar composition consisting of 3.5% by weight of redispersible powder resin, 0.4% by weight of thickener, 0.2% by weight of antifoaming agent, 1.5% by weight of basalt fiber, and 0.4% by weight of nylon fiber, 15% by weight of mixing water is mixed. After pouring and curing.

비교예1Comparative Example 1

포틀랜드 시멘트 38중량%{보통 포틀랜드 시멘트(1종) 38중량%}, 규사(SiO2) 58중량%{규사(4호사) 5중량%, 규사(5호사) 42중량%, 규사(7호사) 11중량%}, 재분산성 분말수지 3.4중량%, 증점제 0.4중량%, 소포제 0.2중량%로 구성되는 모르타르 조성물 100중량부에 대하여, 배합수 15중량%를 혼합한 후 타설 및 양생함.Portland cement 38% by weight {normal Portland cement (1 type) 38% by weight}, silica sand (SiO 2 ) 58% by weight {silica sand (No. 4 sand) 5 wt%, silica sand (No. 5 sand) 42 wt%, silica sand (No. 7 sand) 11% by weight}, 3.4% by weight of redispersible powder resin, 0.4% by weight of thickener, 0.2% by weight of antifoaming agent with respect to 100 parts by weight of mortar composition, 15% by weight of mixing water is mixed and then poured and cured.

비교예2Comparative Example 2

포틀랜드 시멘트 38중량%{보통 포틀랜드 시멘트(1종) 38중량%}, 규사(SiO2) 56중량%{규사(4호사) 4중량%, 규사(5호사) 41중량%, 규사(7호사) 11중량%}, 재분산성 분말수지 3.5중량%, 증점제 0.4중량%, 소포제 0.2중량%, 바잘트 섬유 1.5중량%, 나일론 섬유 0.4중량%로 구성되는 모르타르 조성물 100중량부에 대하여, 배합수 15중량%를 혼합한 후 타설 및 양생함.Portland cement 38% by weight {normal Portland cement (1 type) 38% by weight}, silica sand (SiO 2 ) 56% by weight {silica sand (No. 4 sand) 4 wt%, silica sand (No. 5 sand) 41 wt%, silica sand (No. 7 sand) 11% by weight}, redispersible powder resin 3.5% by weight, thickener 0.4% by weight, antifoaming agent 0.2% by weight, basalt fiber 1.5% by weight, nylon fiber 0.4% by weight relative to 100 parts by weight of the mortar composition, 15 weight of the compounding water After mixing %, pour and cure.

비교예3Comparative Example 3

지오폴리머 결합재 33중량%{지오폴리머 결합재 전체 100중량%에 대하여, 고로슬래그 분말 60중량%, 플라이애시 17중량%, 메타카올린 2중량%, 수산화칼슘(Ca(OH)2) 10중량%, CSA계 팽창재 8중량%, 스테아린산 칼슘 3중량%를 포함함}, 규사(SiO2) 61중량%{규사(4호사) 4.5중량%, 규사(5호사) 44중량%, 규사(7호사) 12.5중량%}, 재분산성 분말수지 3.5중량%, 증점제 0.4중량%, 소포제 0.2중량%, 바잘트 섬유 1.5중량%, 나일론 섬유 0.4중량%로 구성되는 모르타르 조성물 100중량부에 대하여, 배합수 15중량%를 혼합한 후 타설 및 양생함.Geopolymer binder 33% by weight {based on 100% by weight of the total geopolymer binder, blast furnace slag powder 60% by weight, fly ash 17% by weight, metakaolin 2% by weight, calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) 10% by weight, CSA-based Inflatable material 8% by weight, including 3% by weight of calcium stearate}, silica sand (SiO 2 ) 61% by weight {silica sand (No. 4 yarn) 4.5 weight%, silica sand (No. 5 yarn) 44 weight%, silica sand (No. 7 yarn) 12.5 weight% }, with respect to 100 parts by weight of the mortar composition consisting of 3.5% by weight of redispersible powder resin, 0.4% by weight of thickener, 0.2% by weight of antifoaming agent, 1.5% by weight of basalt fiber, and 0.4% by weight of nylon fiber, 15% by weight of mixing water is mixed. After pouring and curing.

비교예4Comparative Example 4

지오폴리머 결합재 48중량%{지오폴리머 결합재 전체 100중량%에 대하여, 고로슬래그 분말 46중량%, 플라이애시 17중량%, 메타카올린 2중량%, 수산화칼슘(Ca(OH)2) 10중량%, CSA계 팽창재 8중량%, 스테아린산 칼슘 3중량%를 포함함}, 규사(SiO2) 46중량%{규사(4호사) 2.5중량%, 규사(5호사) 35.5중량%, 규사(7호사) 8중량%}, 재분산성 분말수지 3.5중량%, 증점제 0.4중량%, 소포제 0.2중량%, 바잘트 섬유 1.5중량%, 나일론 섬유 0.4중량%로 구성되는 모르타르 조성물 100중량부에 대하여, 배합수 15중량%를 혼합한 후 타설 및 양생함.Geopolymer binder 48% by weight {Based on 100% by weight of the total geopolymer binder, blast furnace slag powder 46% by weight, fly ash 17% by weight, metakaolin 2% by weight, calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) 10% by weight, CSA-based Inflatable material 8% by weight, including 3% by weight of calcium stearate}, silica sand (SiO 2 ) 46% by weight {silica sand (No. 4 yarn) 2.5 weight%, silica sand (No. 5 yarn) 35.5 weight%, silica sand (No. 7 yarn) 8 weight% }, with respect to 100 parts by weight of the mortar composition consisting of 3.5% by weight of redispersible powder resin, 0.4% by weight of thickener, 0.2% by weight of antifoaming agent, 1.5% by weight of basalt fiber, and 0.4% by weight of nylon fiber, 15% by weight of mixing water is mixed. After pouring and curing.

본 발명에 따른 실시예1 내지 실시예3의 압축강도, 휨강도, 동결융해에 대한 저항성, 투수량, 물 흡수 계수, 표면상태(크랙), 내화학성에 대한 시험결과를 하기 표 1에서 나타낸다.The test results for the compressive strength, flexural strength, freeze-thaw resistance, water permeability, water absorption coefficient, surface state (crack), and chemical resistance of Examples 1 to 3 according to the present invention are shown in Table 1 below.

구분division 단위unit 실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 압축강도/
휨강도
(N/mm2)
Compressive strength/
flexural strength
(N/mm 2 )
1일1 day 46.3 / 6.746.3 / 6.7 45.7 / 6.545.7 / 6.5 45.8 / 6.545.8 / 6.5
3일3 days 51.2 / 7.351.2 / 7.3 50.8 / 7.150.8 / 7.1 50.9 / 7.150.9 / 7.1 7일7 days 58.3 / 8.358.3 / 8.3 58.1 / 8.258.1 / 8.2 58.1 / 8.358.1 / 8.3 28일28 days 62.8 / 9.362.8 / 9.3 62.6 / 9.262.6 / 9.2 62.7 / 9.262.7 / 9.2 동결융해에 대한 저항성
(상대동탄성 계수비)
resistance to freeze-thaw
(Relative dynamic modulus ratio)
98% 이상98% or more 98% 이상98% or more 98% 이상98% or more
투수량(g)pitch (g) 8.18.1 8.08.0 8.18.1 물 흡수 계수(Kg/m2h0.5)Water absorption coefficient (Kg/m 2 h 0.5 ) 0.20.2 0.20.2 0.20.2 표면상태(크랙)Surface condition (crack) radish radish radish 내화학성chemical resistance 내알카리성[포화 Ca(OH)2](N/mm2)Alkali resistance [saturated Ca(OH) 2 ] (N/mm 2 ) 43.243.2 43.143.1 43.243.2 중성화 저항성(mm)Neutralization resistance (mm) 0.90.9 0.90.9 0.90.9 염화물 이온 침투 저항성(Coulombs)Chloride ion penetration resistance (Coulombs) 6363 5252 6060

한편, 비교예1 내지 비교예4의 압축강도, 휨강도, 동결융해에 대한 저항성, 투수량, 물 흡수 계수, 표면상태(크랙), 내화학성에 대한 시험결과를 하기 표 2에서 나타낸다.Meanwhile, the test results for the compressive strength, flexural strength, freeze-thaw resistance, water permeability, water absorption coefficient, surface state (crack), and chemical resistance of Comparative Examples 1 to 4 are shown in Table 2 below.

구분division 단위unit 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2 비교예3Comparative Example 3 비교예4Comparative Example 4 압축강도/
휨강도
(N/mm2)
Compressive strength/
flexural strength
(N/mm 2 )
1일1 day 40.5 / 5.040.5 / 5.0 45.3 / 6.645.3 / 6.6 40.6 / 5.140.6 / 5.1 40.9 / 5.140.9 / 5.1
3일3 days 43.3 / 5.743.3 / 5.7 50.8 / 7.150.8 / 7.1 44.7 / 5.844.7 / 5.8 44.9 / 6.144.9 / 6.1 7일7 days 52.1 / 6.452.1 / 6.4 57.8 / 8.257.8 / 8.2 51.2 / 6.851.2 / 6.8 52.3 / 6.952.3 / 6.9 28일28 days 56.3 / 7.456.3 / 7.4 62.6 / 9.162.6 / 9.1 56.2 / 7.656.2 / 7.6 56.7 / 7.956.7 / 7.9 동결융해에 대한 저항성
(상대동탄성 계수비)
resistance to freeze-thaw
(Relative dynamic modulus ratio)
89%89% 97%97% 96%96% 96%96%
투수량(g)pitch (g) 11.411.4 11.111.1 7.77.7 7.87.8 물 흡수 계수(Kg/m2h0.5)Water absorption coefficient (Kg/m 2 h 0.5 ) 0.30.3 0.30.3 0.20.2 0.20.2 표면상태(크랙)Surface condition (crack) you radish radish radish 내화학성chemical resistance 내알카리성[포화 Ca(OH)2](N/mm2)Alkali resistance [saturated Ca(OH) 2 ] (N/mm 2 ) 40.140.1 41.041.0 43.143.1 43.043.0 중성화 저항성(mm)Neutralization resistance (mm) 0.60.6 0.80.8 0.90.9 0.80.8 염화물 이온 침투 저항성(Coulombs)Chloride ion penetration resistance (Coulombs) 5252 5151 5454 5454

우선, 표 2에서 확인되는 바와 같이, 보통 포틀랜드 시멘트(1종)을 사용한 모르타르 조성물에 있어서, 보강 섬유(바잘트 섬유, 나일론 섬유)가 포함되지 아니한 비교예1에 비하여 보강 섬유(바잘트 섬유, 나일론 섬유)가 포함된 비교예2의 모르타르 조성물의 경우에는 압축강도/휨강도, 동결융해에 대한 저항성, 내화학성에 있어서 성능이 향상되는 효과를 보이는 것을 확인할 수 있다. First, as can be seen in Table 2, in the mortar composition using normal Portland cement (1 type), the reinforcing fibers (basalt fibers, In the case of the mortar composition of Comparative Example 2 containing nylon fiber), it can be seen that the performance is improved in compressive strength/flexural strength, freeze-thaw resistance, and chemical resistance.

그리고, 표 1과 표 2에서 확인되는 바와 같이, 보통 포틀랜드 시멘트(1종)을 사용한 비교예2의 모르타르 조성물에 비하여 본 발명에 따른 지오폴리머 결합재를 사용한 실시예1의 모르타르 조성물의 경우에는 CO2의 배출 원단위가 작은 지오폴리머 결합재를 사용함에도 압축강도/휨강도가 보장되면서 내화학성이 개선되고, 특히 투수비(투수량)와 흡수비(물 흡수 계수)의 저감과 동결융해에 대한 저항성 및 염화물 이온 침투 저항성에 현저한 효과를 보이는 것을 확인할 수 있다.And, as confirmed in Tables 1 and 2, in the case of the mortar composition of Example 1 using the geopolymer binder according to the present invention compared to the mortar composition of Comparative Example 2 using normal Portland cement (1 type), CO 2 Compressive strength/flexural strength is guaranteed and chemical resistance is improved even when a geopolymer binder with a small emission unit is used. It can be seen that there is a significant effect on resistance.

또한, 지오폴리머 결합재를 36중량% 미만으로 포함하는 비교예3의 모르타르 조성물과 지오폴리머 결합재를 45중량% 초과로 포함하는 비교예4의 모르타르 조성물의 경우에는, 지오폴리머 결합재를 36중량% ~ 45중량% 범위 내로 포함하는 본 발명에 따른 실시예1 내지 실시예3의 모르타르 조성물에 비하여 내화학성의 개선과 투수비(투수량)와 흡수비(물 흡수 계수) 저감의 효과에 큰 차이는 없으나, 압축강도/휨강도가 현저하게 낮아지는 문제를 확인할 수 있다.In addition, in the case of the mortar composition of Comparative Example 3 containing less than 36% by weight of the geopolymer binder and the mortar composition of Comparative Example 4 containing more than 45% by weight of the geopolymer binder, the geopolymer binder is contained in an amount of 36% by weight to 45% by weight. Compared to the mortar compositions of Examples 1 to 3 according to the present invention included within the weight% range, there is no significant difference in the effect of improving chemical resistance and reducing water permeability (permeability) and absorption ratio (water absorption coefficient), but compression It can be confirmed that the strength/flexural strength is significantly lowered.

비교예5Comparative Example 5

지오폴리머 결합재 38중량%{지오폴리머 결합재 전체 100중량%에 대하여, 고로슬래그 분말 66중량%, 플라이애시 19중량%, 메타카올린 3중량%, 수산화칼슘(Ca(OH)2) 12중량%를 포함함}, 규사(SiO2) 56중량%{규사(4호사) 4중량%, 규사(5호사) 41중량%, 규사(7호사) 11중량%}, 재분산성 분말수지 3.5중량%, 증점제 0.4중량%, 소포제 0.2중량%, 바잘트 섬유 1.5중량%, 나일론 섬유 0.4중량%로 구성되는 모르타르 조성물 100중량부에 대하여, 배합수 15중량%를 혼합한 후 타설 및 양생함.38 wt% of geopolymer binder {based on 100 wt% of the total geopolymer binder, 66 wt% of blast furnace slag powder, 19 wt% of fly ash, 3 wt% of metakaolin, 12 wt% of calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) }, silica sand (SiO 2 ) 56 wt% {silica sand (No. 4 yarn) 4 wt%, silica sand (No. 5 yarn) 41 wt%, silica sand (No. 7 yarn) 11 wt%}, redispersible powder resin 3.5 wt%, thickener 0.4 wt% %, antifoaming agent 0.2% by weight, basalt fiber 1.5% by weight, nylon fiber with respect to 100 parts by weight of the mortar composition consisting of 0.4% by weight, after mixing 15% by weight of mixing water, pouring and curing.

비교예6Comparative Example 6

지오폴리머 결합재 38중량%{지오폴리머 결합재 전체 100중량%에 대하여, 고로슬래그 분말 62중량%, 플라이애시 18중량%, 메타카올린 2중량%, 수산화칼슘(Ca(OH)2) 10중량%, CSA계 팽창재 8중량%를 포함함}, 규사(SiO2) 56중량%{규사(4호사) 4중량%, 규사(5호사) 41중량%, 규사(7호사) 11중량%}, 재분산성 분말수지 3.5중량%, 증점제 0.4중량%, 소포제 0.2중량%, 바잘트 섬유 1.5중량%, 나일론 섬유 0.4중량%로 구성되는 모르타르 조성물 100중량부에 대하여, 배합수 15중량%를 혼합한 후 타설 및 양생함.Geopolymer binder 38% by weight {based on 100% by weight of the total geopolymer binder, blast furnace slag powder 62% by weight, fly ash 18% by weight, metakaolin 2% by weight, calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) 10% by weight, CSA-based Including 8 wt% of expansion material}, silica sand (SiO 2 ) 56 wt% {silica sand (No. 4 yarn) 4 wt%, silica sand (No. 5 yarn) 41 wt%, silica sand (No. 7 yarn) 11 wt%}, redispersible powder resin With respect to 100 parts by weight of the mortar composition consisting of 3.5% by weight, 0.4% by weight of thickener, 0.2% by weight of antifoaming agent, 1.5% by weight of basalt fiber, and 0.4% by weight of nylon fiber, after mixing 15% by weight of mixing water, pouring and curing .

비교예7Comparative Example 7

지오폴리머 결합재 38중량%{지오폴리머 결합재 전체 100중량%에 대하여, 고로슬래그 분말 58중량%, 플라이애시 17중량%, 메타카올린 2중량%, 수산화칼슘(Ca(OH)2) 10중량%, CSA계 팽창재 8중량%, 스테아린산 칼슘 5중량%를 포함함}, 규사(SiO2) 56중량%{규사(4호사) 4중량%, 규사(5호사) 41중량%, 규사(7호사) 11중량%}, 재분산성 분말수지 3.5중량%, 증점제 0.4중량%, 소포제 0.2중량%, 바잘트 섬유 1.5중량%, 나일론 섬유 0.4중량%로 구성되는 모르타르 조성물 100중량부에 대하여, 배합수 15중량%를 혼합한 후 타설 및 양생함.Geopolymer binder 38% by weight {based on 100% by weight of the total geopolymer binder, blast furnace slag powder 58% by weight, fly ash 17% by weight, metakaolin 2% by weight, calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) 10% by weight, CSA-based Inflatable material 8% by weight, including 5% by weight of calcium stearate}, silica sand (SiO 2 ) 56% by weight {silica sand (No. 4 yarn) 4 weight%, silica sand (No. 5 yarn) 41 weight%, silica sand (No. 7 yarn) 11 weight% }, with respect to 100 parts by weight of the mortar composition consisting of 3.5% by weight of redispersible powder resin, 0.4% by weight of thickener, 0.2% by weight of antifoaming agent, 1.5% by weight of basalt fiber, and 0.4% by weight of nylon fiber, 15% by weight of mixing water is mixed. After pouring and curing.

비교예5 내지 비교예7의 압축강도, 휨강도, 동결융해에 대한 저항성, 투수량, 물 흡수 계수, 표면상태(크랙), 내화학성에 대한 시험결과를 하기 표 3에서 나타낸다.The test results for the compressive strength, flexural strength, freeze-thaw resistance, water permeability, water absorption coefficient, surface condition (crack), and chemical resistance of Comparative Examples 5 to 7 are shown in Table 3 below.

구분division 단위unit 비교예5Comparative Example 5 비교예6Comparative Example 6 비교예7Comparative Example 7 압축강도/
휨강도
(N/mm2)
Compressive strength/
flexural strength
(N/mm 2 )
1일1 day 40.2 / 4.940.2 / 4.9 43.4 / 6.243.4 / 6.2 44.3 / 6.344.3 / 6.3
3일3 days 44.4 / 5.944.4 / 5.9 48.5 / 6.748.5 / 6.7 50.1 / 7.150.1 / 7.1 7일7 days 52.3 / 7.452.3 / 7.4 55.3 / 7.855.3 / 7.8 56.9 / 8.056.9 / 8.0 28일28 days 59.8 / 8.859.8 / 8.8 59.7 / 8.859.7 / 8.8 60.4 / 8.960.4 / 8.9 동결융해에 대한 저항성
(상대동탄성 계수비)
resistance to freeze-thaw
(Relative dynamic modulus ratio)
98% 이상98% or more 98% 이상98% or more 98% 이상98% or more
투수량(g)pitch (g) 11.011.0 11.111.1 8.08.0 물 흡수 계수(Kg/m2h0.5)Water absorption coefficient (Kg/m 2 h 0.5 ) 0.30.3 0.30.3 0.20.2 표면상태(크랙)Surface condition (crack) you radish radish 내화학성chemical resistance 내알카리성[포화 Ca(OH)2](N/mm2)Alkali resistance [saturated Ca(OH) 2 ] (N/mm 2 ) 41.841.8 42.042.0 43.343.3 중성화 저항성(mm)Neutralization resistance (mm) 0.80.8 0.90.9 0.90.9 염화물 이온 침투 저항성(Coulombs)Chloride ion penetration resistance (Coulombs) 5252 5353 5353

표 1과 표 3에서 확인되는 바와 같이, 지오폴리머 결합재에 CSA계 팽창재를 포함하는 비교예6의 모르타르 조성물의 경우에는 CSA계 팽창재를 포함하지 않는 비교예5의 모르타르 조성물에 비하여 건조수축에 의한 지오폴리머 경화체의 균열을 방지하고, 속경성을 증대시키는 효과가 있으나, CSA계 팽창재와 함께 스테아린산 칼슘을 더 포함하는 지오폴리머 결합재를 사용한 본 발명에 따른 실시예1의 모르타르 조성물에 비하여 압축강도/휨강도가 낮을 뿐만 아니라 투수비(투수량)와 흡수비(물 흡수 계수) 저감의 효과도 가져오지 못하는 것으로 확인할 수 있다.As can be seen in Tables 1 and 3, in the case of the mortar composition of Comparative Example 6 including the CSA-based expansion material in the geopolymer binder, compared to the mortar composition of Comparative Example 5 not including the CSA-based expansion material, the geopolymer due to drying shrinkage Although there is an effect of preventing cracking of the polymer hardened body and increasing the rapid hardness, the compressive strength/flexural strength is lower than that of the mortar composition of Example 1 according to the present invention using a geopolymer binder further containing calcium stearate together with a CSA-based expansion material. It can be confirmed that it is not only low, but also does not bring the effect of reducing the permeability (permeability) and absorption ratio (water absorption coefficient).

한편, 지오폴리머 결합재에 스테아린산 칼슘을 4중량% 초과하여 포함하는 비교예7의 모르타르 조성물의 경우에는, 스테아린산 칼슘을 2중량% ~ 4중량% 범위 내로 포함하는 본 발명에 따른 실시예1 내지 실시예3의 모르타르 조성물에 비하여 내화학성의 개선과 투수비(투수량)와 흡수비(물 흡수 계수) 저감의 효과에 큰 차이는 없으나, 알칼리성 활성화제에 의한 무기재료의 반응성(수화 및 중합반응)을 저하시켜 결합재로서의 압축강도와 휨강도가 오히려 낮아지는 문제가 발생하는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, in the case of the mortar composition of Comparative Example 7 comprising calcium stearate in excess of 4 wt% in the geopolymer binder, Examples 1 to Examples according to the present invention containing calcium stearate in the range of 2 wt% to 4 wt% Compared to the mortar composition of No. 3, there is no significant difference in the effects of improvement of chemical resistance and reduction of water permeability (permeability) and absorption ratio (water absorption coefficient), but the reactivity (hydration and polymerization reaction) of inorganic materials by alkaline activator is lowered As a result, it can be confirmed that the problem of lowering the compressive strength and flexural strength as a binder occurs.

도 1은 본 발명에 따른 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 이용하여 콘크리트 구조물을 보수/보강하는 공법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 2는 본 발명에 따른 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 이용하여 보수/보강된 콘크리트 구조물의 단면을 나타낸 도면이다.1 is a flowchart illustrating a method of repairing/reinforcing a concrete structure using a mortar composition for geopolymer concrete according to the present invention, and FIG. A drawing showing a cross-section of a concrete structure.

도 1 및 도 2를 참고하면 본 발명에 따른 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보수/보강 공법은, 보수/보강하고자 하는 콘크리트 구조물(100)의 표면(시공면)에서 열화된 면을 제거하는 단계(S110); 열화된 면이 제거된 콘크리트 구조물(100)의 표면을 치핑 또는 고압물 세척하고 먼지를 제거하는 단계(S120); 세척되고 먼지가 제거된 콘크리트 구조물(100)의 표면에 바잘트 섬유를 가공하여 제조된 보강재(20)를 설치하는 단계(S130); 물(배합수)에 본 발명에 따른 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 배합한 모르타르(40)를 보강재(20)가 설치된 콘크리트 구조물(100)의 표면에 타설하는 단계(S140); 콘크리트 구조물(100)의 표면에 타설된 모르타르(40)를 양생하는 단계(S150); 내오염 중성화 유무기 복합 보호제를 도포하는 단계(S160)를 포함한다.1 and 2, the concrete structure repair/reinforcement method using the mortar composition for geopolymer concrete according to the present invention removes the deteriorated surface from the surface (construction surface) of the concrete structure 100 to be repaired/reinforced. a step (S110); Chipping or high-pressure washing the surface of the concrete structure 100 from which the deteriorated surface is removed and removing dust (S120); Installing the reinforcing material 20 manufactured by processing the basalt fiber on the surface of the cleaned and dust-removed concrete structure 100 (S130); Pouring the mortar 40 prepared by mixing the mortar composition for geopolymer concrete according to the present invention in water (mixed water) on the surface of the concrete structure 100 in which the reinforcement 20 is installed (S140); Curing the mortar 40 poured on the surface of the concrete structure 100 (S150); Including the step (S160) of applying a pollution-resistant neutralizing organic-inorganic composite protective agent.

먼저, S110 단계에서 콘크리트 구조물(100)의 표면(시공면)을 면처리하는 단계(S110)는 노후되거나 열화된 콘크리트 구조물(100)의 표면을 그라인더, 브레이커 등을 사용하여 제거함으로써 정리한다.First, the step (S110) of face-treating the surface (construction surface) of the concrete structure 100 in step S110 is arranged by removing the aged or deteriorated surface of the concrete structure 100 using a grinder, a breaker, or the like.

치핑 또는 고압물 세척 및 먼지를 제거하는 S120 단계에서는 고압세척기에서 분사되는 물이나 에어콤프레셔에서 분사되는 공기에 의하여 S110 단계에서 면처리된 콘크리트 구조물(100) 표면의 이물질, 분진, 먼지 등을 제거하는 청소단계를 거친다. 고압세척기로 콘크리트 구조물(100) 표면의 이물질 또는 잔재물을 제거한 경우에는, 남은 수분을 제거하는 것이 바람직하다. 이 때, 콘크리트 구조물(100)의 표면에 탈락 등의 손상이 발생되었을 경우, 본 발명에 따른 내진 모르타르 조성물을 물에 배합한 모르타르(10)를 충전하여 표면처리를 수행할 수 있다. 경우에 따라서, 보강재(20)를 설치하고 본 발명에 따른 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 물에 배합한 모르타르(40)를 타설하기 전에 노후화된 콘크리트 구조물(100)을 강화시키기 위해, 예컨대 침투성 구체 보호 프라이머와 같은 강화제(30)를 현장 상황에 따라 붓, 롤러, 스프레이 등으로 도포할 수 있다.In step S120 of chipping or high-pressure water washing and dust removal, foreign substances, dust, dust, etc. on the surface of the concrete structure 100 faceted in step S110 are removed by water sprayed from the high-pressure washer or air sprayed from the air compressor. go through the cleaning process. When foreign substances or residues on the surface of the concrete structure 100 are removed with a high-pressure washer, it is preferable to remove the remaining moisture. At this time, when damage such as drop-off occurs on the surface of the concrete structure 100, the surface treatment can be performed by filling the mortar 10 in which the earthquake-resistant mortar composition according to the present invention is mixed with water. In some cases, in order to reinforce the aged concrete structure 100 before installing the reinforcement 20 and pouring the mortar 40 in which the mortar composition for geopolymer concrete according to the present invention is mixed with water, for example, permeable sphere protection The reinforcing agent 30 such as a primer may be applied with a brush, roller, spray, etc. depending on the field situation.

보강재(20)를 콘크리트 구조물(100)에 설치하는 S130 단계에서는 바잘트 섬유(현무암 섬유)를 가공하여 제조된 내진 내력 보강재(20)를 콘크리트 구조물(100) 표면에 부착시키고 고정핀을 박아 고정시켜 보강재(20)를 설치한다. 이 때, 도 3에 도시된 바와 같이 면처리된 콘크리트 구조물(100)의 표면에 설치되는 보강재(20)는 바잘트 섬유를 가공하여 제조된 부재(部材, 20a)를 격자 형태로 배치한 그물망(Mesh) 형상의 격자망 보강재(20)이다. 바잘트 섬유를 가공하여 제조된 부재는 일반 철근보다 인장강도 및 압축강도가 매우 크고 부식되지 않으며 무게가 적어 시공성이 우수하고 친환경적이며 가격이 저렴하기 때문에 철근의 보강재 또는 대체재로 이용되며, 구조물 시공 후 보수/보강 공법의 재료로 이용한다. 보다 구체적으로, 격자망 보강재(20)는 바잘트 섬유(현무암 섬유)로 된 실 다발을 꼬아서 가공한 부재(20a)를 복수의 열과 행으로 교차시켜 배치하고, 복수의 열과 행으로 배치된 부재가 서로 교차하는 부분이 고정되어 사각 형상의 개방부가 복수의 열과 행을 갖도록 구성된다. 격자망 보강재(20)는 복수의 열과 행으로 배치된 리바에 대해 서로 교차하는 부분을 고정하여 구성됨으로써, 격자망 보강재(20)의 상·하·좌·우 어느 방향으로 힘이 가해지더라도 사각 형태로 고정된 부재들이 상호 완충 작용을 하여 힘을 분산시키기 때문에 고정 설치가 용이하고 내구성이 향상될 수 있다. 이러한 격자망 보강재(20)는 도 4에 도시된 바와 같은 격자망 형태(30mm X 30mm)를 가질 수 있다. 본 발명에서 콘크리트 구조물(100) 표면에 설치하는 격자망 보강재(20)는 도 3에 도시된 바와 같이 바잘트 섬유 다발을 꼬아서 가공한 부재(20a)의 표면을 우레아 액상 수지로 도포하고, 우레아 수지가 도포된 부재(20a)의 표면에 건조 규사 입자를 분산하여 부착시킨 다음 우레아 수지를 경화시켜, 표면에 규사에 의한 요철 구조(20b)를 갖도록 한다. 건조 규사 입자가 분산 부착되어 요철 구조의 외주면을 형성하므로, 매끈한 외주면을 갖는 일반 바잘트 섬유 부재에 비하여 본 발명에 따른 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 물에 배합한 모르타르와 접촉되는 표면적이 확대된다. 또한, 격자망 보강재(20)의 표면에 분산 부착된 규사 입자는 본 발명에 따른 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물의 재료로도 사용되는 성분이므로 바잘트 섬유 부재(20a)의 외피층과 모르타르 사이의 이질감도 줄어든다. 따라서, 격자망 보강재(20) 상에 모르타르(40)가 타설되면 모르타르(40)와 격자망 보강재(20) 간의 접착력이 크게 향상되어 모르타르(40)의 양생 후 장시간 경과 후에도 격자망 보강재(20)가 모르타르(40)로부터 분리되지 않으며, 콘크리트 구조물(100)과의 부착력 및 휨강도와 내구성이 향상된다. 한편, 경우에 따라 격자망 보강재(20)를 구성하는 바잘트 섬유로 제조된 부재로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 바잘트 섬유로 된 실(strand)을 에폭시(epoxy)를 주재료 하는 레진에 적셔 경화시킨 코어(22)를 형성하고, 인발 다이(die)를 통과한 코어용 재료의 외주면을 바잘트 섬유로 된 실(strand)을 레진에 적셔 경화시킨 필라멘트(23)로 나선 경로를 따라 감고, 나선 필라멘트(23)를 에워싸며 코팅된 외피층(24)을 형성한 리바(Rebar; Reinforcing bar, 21)를 사용할 수도 있다.In step S130 of installing the reinforcing material 20 to the concrete structure 100, the earthquake-resistant reinforcing material 20 manufactured by processing the basalt fiber (basalt fiber) is attached to the surface of the concrete structure 100 and fixed by driving a fixing pin. Install the reinforcing material (20). At this time, as shown in FIG. 3 , the reinforcing material 20 installed on the surface of the faceted concrete structure 100 is a mesh ( Mesh)-shaped grid mesh reinforcement 20 . The member manufactured by processing basalt fiber has very large tensile and compressive strength than general rebar, does not corrode, and has excellent workability due to low weight, is eco-friendly and inexpensive, so it is used as a reinforcement or substitute for rebar. It is used as a material for the repair/reinforcement method. More specifically, the grid reinforcing material 20 is a member 20a processed by twisting a yarn bundle made of basalt fiber (basalt fiber) crossed in a plurality of columns and rows, and arranged in a plurality of columns and rows The intersecting portions are fixed so that the rectangular opening has a plurality of columns and rows. The grid reinforcing material 20 is configured by fixing portions that intersect each other with respect to the rebars arranged in a plurality of columns and rows, and thus has a rectangular shape no matter where a force is applied in any direction up, down, left, or right of the grid reinforcing material 20 . Since the members fixed to each other act as a buffer to distribute the force, the fixed installation is easy and durability can be improved. Such a grid mesh reinforcement 20 may have a grid shape (30 mm X 30 mm) as shown in FIG. 4 . In the present invention, the grid mesh reinforcement 20 installed on the surface of the concrete structure 100 is coated with urea liquid resin on the surface of the member 20a processed by twisting the basalt fiber bundle as shown in FIG. 3 , and urea After dispersing and attaching dried silica sand particles to the surface of the resin-coated member 20a, the urea resin is cured to have the uneven structure 20b made of silica sand on the surface. Since the dry silica sand particles are dispersedly attached to form the outer peripheral surface of the concave-convex structure, the surface area in contact with the mortar in which the mortar composition for geopolymer concrete according to the present invention is mixed with water is enlarged compared to a general basalt fiber member having a smooth outer peripheral surface. In addition, since the silica sand particles dispersedly attached to the surface of the grid mesh reinforcement 20 are also used as a material of the mortar composition for geopolymer concrete according to the present invention, the heterogeneity between the outer skin layer of the basalt fiber member 20a and the mortar decreases Therefore, when the mortar 40 is poured on the grid reinforcing material 20, the adhesive force between the mortar 40 and the grid reinforcing material 20 is greatly improved, and even after a long period of time after curing the mortar 40, the grid reinforcing material 20 is not separated from the mortar 40, the adhesion to the concrete structure 100, and the flexural strength and durability are improved. On the other hand, in some cases, as a member made of basalt fiber constituting the grid reinforcing material 20, as shown in FIG. The core 22 is wetted and hardened, and the outer peripheral surface of the core material that has passed through the drawing die is wound along a spiral path with a filament 23 made by soaking a strand made of basalt fiber in resin and hardening. , It is also possible to use a rebar (Reinforcing bar, 21) surrounding the spiral filament 23 and forming the coated outer layer 24.

모르타르(40)를 보강재(20)가 설치된 콘크리트 구조물(100)의 표면에 타설하는 S140 단계에서는 본 발명에 따른 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 물(예를 들어, 0℃ 이하에서 작업 시 28℃ ~ 32℃로 가열된 배합수)과 혼합하여 미장이나 숏크리트 및 주입 방식으로 콘크리트 구조물의 표면에 타설하여 모르타르(40) 층을 시공한다. 모르타르(40) 층의 피복은 콘크리트 구조물(100)의 표면에 설치된 격자망 보강재(20)의 두께에 따라서 격자망 보강재(20)가 완전히 잠기는 두께를 가지도록 한다. 종래 콘크리트 구조물(100)에 타설하기 위한 모르타르를 준비하기 위해서 도심지 등의 현장에서 모르타르 조성물과 물(배합수)을 전동 드럼 혼합기에서 혼합하는 과정 중에 분진 발생의 주원인이 되는 분말형 타입의 포틀랜드 시멘트가 포함되어 있는 모르타르 조성물을 작업 포대에서 꺼내 첨가하기 때문에, 현장에서 분진의 발생으로 다중이 이용하는 도심지 대기의 공기질이 악화되어 민원이 빈번하고 모르타르 조성물 중의 미분이 소실되므로 품질 저하와 작업자의 건강 등의 작업 효율이 낮아지는 문제가 있었으나, 본 발명에서는 기존 포틀랜드 시멘트를 제조 과정에서 스테아린산 칼슘, 오일 등으로 코팅되는 지오폴리머 결합재로 대체함으로써 분진 저감에 의한 작업성(Workability)과 친환경이 향상되는 효과를 가져올 수 있다.In the step S140 of pouring the mortar 40 on the surface of the concrete structure 100 in which the reinforcement 20 is installed, the mortar composition for geopolymer concrete according to the present invention is poured with water (for example, when working at 0 ° C. or less, 28 ° C. ~ Mixing water heated to 32°C) and pouring it on the surface of the concrete structure by plastering, shotcrete, or injection method to construct the mortar (40) layer. The coating of the mortar 40 layer is such that the grid mesh reinforcement 20 is completely submerged according to the thickness of the grid mesh reinforcement 20 installed on the surface of the concrete structure 100 . In order to prepare the mortar for pouring into the conventional concrete structure 100, the powder type Portland cement, which is the main cause of dust generation during the process of mixing the mortar composition and water (mixing water) in an electric drum mixer at a site such as a downtown area, is Since the mortar composition contained in the mortar composition is removed from the work bag and added, there are frequent complaints due to the deterioration of the air quality of the downtown air used by multiple people due to the generation of dust at the site, and the loss of fine powder in the mortar composition reduces the quality and the health of workers. Although there was a problem of lowering efficiency, in the present invention, by replacing the existing Portland cement with a geopolymer binder coated with calcium stearate, oil, etc. during the manufacturing process, workability and environment-friendliness by reducing dust can be brought about. have.

상기 S150 단계에서 시공된 모르타르(40)를 최소 3일 이상 양생한다(S150). Curing the mortar 40 constructed in the step S150 for at least 3 days (S150).

마지막으로, 모르타르(40)를 양생하는 S150 단계 이후에, 내오염 중성화 유무기 복합 보호제(50)를 도포한다(S160). 내오염 중성화 유무기 복합 보호제(50)의 도포 두께는 2mm 이하의 두께를 가지며 붓, 롤러, 스프레이 등으로 1 ~ 2회 얇게 도포하며, 칼라 및 투명 내오염방지 기능도 포함되어 내륙뿐만 아니라 해안 지역에 설치된 구조물에 대해서도 보수/보강에 적합한 중성화 보호제(50)를 사용하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 본 발명에서 사용되는 내오염 중성화 보호제(50)로는 실란계 수지 32중량% ~ 48중량%, 착색안료 8중량% ~ 12중량%, 축광안료 3중량% ~ 7중량%, 체질안료 8중량% ~ 12중량%, 항균제 0.5중량% ~ 1중량%, 분산제 0.1중량% ~ 0.2중량%, 소포제 0.2중량% ~ 0.3중량%, 크랙방지제 0.5중량% ~ 1.5중량% 및 잔부는 물로 구성되는 침투성 나노-실란계 코팅제를 사용할 수 있다. 상기 실란계 수지는 실란과 아크릴 수지가 혼합된 에멀젼수지로서, 상기 실란은 알킬알콕시실란(Alkylalkoxysilane)인 것이 바람직하다. 알킬알콕시실란은 실록산(Siloxane) 결합(Si-O-Si)을 주쇄로 하며 6 내지 20개의 탄소원자를 갖는 최소 하나 이상의 알킬기와 메톡시, 에톡시 및 프로톡시로부터 선택된 최소 하나 이상의 알콕시기가 실리콘 원자에 직접 결합된 화합물로부터 선택된다. 알킬알콕시실란의 가수분해성 알콕시기는 수중, 공기 중의 수분, 콘크리트 구조물의 표면에 흡착한 수분에 의해 가수분해 되어 실란올(Si-OH)을 생성한다. 실란올은 콘크리트 구조물에 침투하여 무기재료(M-OH)와의 사이에서 옥산 결합(Si-O-M)을 형성하여 무기재료와 결합하여 금속 산화물을 형성함으로써 콘크리트 기공 또는 모세관의 표면이 실란화(Silanized) 되어 물과 공기의 침투를 차단하게 된다. 이때, 실리콘 원자에 직접 결합되는 알킬기가 6개 미만의 탄소원자를 가지는 경우의 알킬알콕시실란은 극도로 높은 가수분해성 및 휘발성을 보일 수 있으며, 알킬알콕시실란 분자 부분이 기질 표면에 적용 직후 기질 표면과 너무 빠르게 반응하게 되어 침투성이 지연될 수 있다. 이에 따라, 발수 성분이 콘크리트 구조물 표면에만 부여된다. 또한, 실리콘 원자에 직접 결합된 알킬기가 20개를 초과하는 탄소원자를 가지는 경우 그 분자량이 너무 크기 때문에 콘크리트 구조물 내부로 쉽게 침투되지 않는다. 따라서, 본 발명에서는 분자량이 크지 않으면서 콘크리트 구조물 내부로의 침투가 용이한 나노 크기의 알킬알콕시실란으로서 트리알콕시-모노알킬 실란(trialkoxy-monoalkyl silane)을 사용하는 것이 가장 바람직하며, 예를 들면 아미노프로필트리메톡시실란 (aminopropytrimethoxysilane), 아미노프로필트리에톡시실란 (aminopropytri ethoxysilane), 글리시독시프로필트리메톡시실란 (glycidoxypropyltrimethoxysilane), 글리시독시프로필트리에톡시실란 (glycidoxypropyltriethoxysilane), 이소시아나토프로필트리메톡시실란 (isocyanatopropyltrimethoxysilane), 이소시아나토프로필트리에톡시실란 (isocyanatopropyltriethoxysilane), 메르캅토프로필트리메톡시실란 (mercaptopropyltrimethoxysilane), 메르캅토프로필트리에톡시실란 (mercaptopropyltriethoxysilane) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 알킬알콕시실란을 혼합하여 사용할 수 있다. 여기서, 알킬알콕시실란을 단량체로 하는 실란계 공중합체는 알킬알콕시실란 단량체를 유기 용매(톨루엔, 크실렌, 에탄올, 메탄올 및 테트라하이드로퓨란 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상이 혼합된 용매)에 혼합하여 형성한 분산계에 금속 촉매(은, 아연, 세슘 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 합금)를 분산시켜 중합하고 #110메시의 나일론 필터로 여과하여 불순물을 제거하여 얻을 수 있다. 상기 실란계 수지는 내오염 중성화 보호제(50) 전체 중량에 기초하여 32 내지 48중량%의 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다. 32중량% 미만으로 사용되는 경우 코팅 막의 파괴 및 유동성에 문제가 생길 수 있으며, 48중량%를 초과하여 사용되는 경우 과다 광택 및 흐름성에 문제가 생길 수 있다.Finally, after the step S150 of curing the mortar 40, the antifouling neutralizing organic-inorganic composite protective agent 50 is applied (S160). The anti-pollution neutralizing organic-inorganic composite protective agent 50 has a thickness of 2 mm or less and is applied 1 or 2 times thinly with a brush, roller, spray, etc. It is preferable to use a neutralizing protective agent 50 suitable for repair/reinforcement even for structures installed in the More specifically, as the antifouling neutralizing protective agent 50 used in the present invention, 32 wt% to 48 wt% of a silane-based resin, 8 wt% to 12 wt% of a color pigment, 3 wt% to 7 wt% of a phosphorescent pigment, and an extender pigment 8% to 12% by weight, antibacterial agent 0.5% to 1% by weight, dispersant 0.1% to 0.2% by weight, antifoaming agent 0.2% to 0.3% by weight, anti-cracking agent 0.5% to 1.5% by weight, and the balance is water Penetrating nano-silane based coatings may be used. The silane-based resin is an emulsion resin in which a silane and an acrylic resin are mixed, and the silane is preferably an alkylalkoxysilane. Alkylalkoxysilane has a siloxane bond (Si-O-Si) as a main chain, and at least one alkyl group having 6 to 20 carbon atoms and at least one alkoxy group selected from methoxy, ethoxy and prooxy is attached to a silicon atom. directly bound compounds. The hydrolyzable alkoxy group of alkylalkoxysilane is hydrolyzed by moisture in water, air, and moisture adsorbed on the surface of the concrete structure to produce silanol (Si-OH). Silanol penetrates into the concrete structure and forms an oxane bond (Si-O-M) between the inorganic material (M-OH) and the inorganic material to form a metal oxide. This prevents the penetration of water and air. At this time, when the alkyl group directly bonded to the silicon atom has less than 6 carbon atoms, the alkylalkoxysilane may exhibit extremely high hydrolysis and volatility, and the alkylalkoxysilane molecular moiety is too close to the substrate surface immediately after application to the substrate surface. It reacts quickly, which may delay permeability. Accordingly, the water-repellent component is imparted only to the surface of the concrete structure. In addition, when the alkyl group directly bonded to the silicon atom has more than 20 carbon atoms, the molecular weight is too large, so that it is not easily penetrated into the concrete structure. Therefore, in the present invention, it is most preferable to use trialkoxy-monoalkyl silane as a nano-sized alkylalkoxysilane that does not have a large molecular weight and can easily penetrate into the concrete structure, for example, amino Propyltrimethoxysilane, aminopropyltriethoxysilane, glycidoxypropyltrimethoxysilane, glycidoxypropyltriethoxysilane, isocyanatopropyltrime One or two or more alkylalkoxysilanes selected from isocyanatopropyltrimethoxysilane, isocyanatopropyltriethoxysilane, mercaptopropyltrimethoxysilane, and mercaptopropyltriethoxysilane can be mixed and used. Here, the silane-based copolymer using alkylalkoxysilane as a monomer is formed by mixing an alkylalkoxysilane monomer with an organic solvent (one or a mixture of two or more selected from toluene, xylene, ethanol, methanol, and tetrahydrofuran). It can be obtained by dispersing a metal catalyst (one type or an alloy of two or more types selected from silver, zinc, and cesium) in one dispersion system, polymerization, and filtering through a nylon filter of #110 mesh to remove impurities. The silane-based resin is preferably used within the range of 32 to 48% by weight based on the total weight of the antifouling neutralizing protective agent 50 . When used in less than 32% by weight, there may be problems with the breakdown and fluidity of the coating film, and when used in excess of 48% by weight, problems with excessive gloss and flow may occur.

본 발명에 따른 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 이용하여 보수/보강 시공 및 양생을 수행한 후의 콘크리트는 압축강도, 휨강도, 부착강도(표준조건), 및 물 흡수 계수에서 KS F 4042의 콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르의 품질기준을 모두 만족하므로, 생산 시에 다량의 CO2가 배출되는 종래 포틀랜드 시멘트를 CO2의 배출 원단위가 적은 산업부산물인 무기재료(고로슬래그, 플라이애시, 메타카올린)를 활용한 지오폴리머 결합재로 대체하여 콘크리트 구조물에 대한 환경 친화적인 보수/보강 공법을 수행할 수 있다.Concrete after repair/reinforcement construction and curing using the mortar composition for geopolymer concrete according to the present invention is KS F 4042 for repair of concrete structures in compressive strength, flexural strength, adhesion strength (standard condition), and water absorption coefficient As it satisfies all the quality standards of polymer cement mortar, the conventional Portland cement, which emits a large amount of CO 2 during production, uses inorganic materials (blast furnace slag, fly ash, metakaolin), which are industrial by-products with low CO 2 emission units. By replacing it with a geopolymer binder, an environmentally friendly repair/reinforcement method for concrete structures can be performed.

뿐만 아니라, 휨강도(파괴하중)에 있어서 본 발명에 따른 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 이용하여 보수/보강 시공 및 양생을 수행한 경우의 휨강도(28일 양생 기준 9.2 ~ 9.3 N/mm2)가 비교예 1에 따른 기존의 포틀랜드 시멘트를 포함하는 모르타르 조성물을 이용하여 시공 및 양생을 수행한 경우의 휨강도(7.4 N/mm2)에 비하여 월등하게 우수하므로, 내진 성능이 우수한 콘크리트 구조물의 보수/보강에 적합하다.In addition, in terms of flexural strength (breaking load), the flexural strength (9.2 to 9.3 N/mm 2 based on 28-day curing) when repair/reinforcement construction and curing were performed using the mortar composition for geopolymer concrete according to the present invention is compared Since it is significantly superior to the flexural strength (7.4 N/mm 2 ) when construction and curing are performed using the conventional mortar composition containing Portland cement according to Example 1, Suitable.

또한, 동결융해에 대한 저항성, 투수비(투수량), 흡수비(물 흡수 계수), 내화학성에 있어서도 본 발명에 따른 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 이용하여 보수/보강 시공 및 양생을 수행한 경우에 비교예 1에 따른 기존의 포틀랜드 시멘트를 포함하는 모르타르 조성물을 이용하여 시공 및 양생을 수행한 경우에 비하여 월등하게 우수하므로, 백화 현상과 염해 등에 의하여 강성 및 내구성이 저하되는 것을 방지되면서 방수성과 시공성이 우수한 콘크리트 구조물의 보수/보강 공법을 제공할 수 있다.In addition, in the case of performing repair/reinforcement construction and curing using the mortar composition for geopolymer concrete according to the present invention in terms of resistance to freezing and thawing, water permeability (permeability), absorption ratio (water absorption coefficient), and chemical resistance, Since it is significantly superior to the case of carrying out construction and curing using the conventional mortar composition containing Portland cement according to Comparative Example 1, it prevents deterioration of rigidity and durability due to whitening and salt damage, and has waterproofness and workability It can provide an excellent repair/reinforcement method for concrete structures.

또한, 본 발명에 따르면 휨강도와 부착강도가 우수하여 콘크리트 구조물의 벽체, 슬라브, 거더, 교량, 교각 등을 시공하거나 기존의 구조물을 보수/보강함에 있어서 지진에 견디는 힘이 강한 환경 친화적인 모르타르 조성물과 바잘트 섬유를 가공한 내진 내력 보강재를 이용한 콘크리트 구조물에 대한 내진 보수/보강 공법을 제공할 수 있다.In addition, according to the present invention, an environmentally friendly mortar composition with strong resistance to earthquakes when constructing walls, slabs, girders, bridges, piers, etc. of concrete structures or repairing/reinforcing existing structures due to excellent flexural strength and adhesion strength, and It is possible to provide an earthquake-resistant repair/reinforcement method for a concrete structure using an earthquake-resistant reinforcement material processed with basalt fiber.

또한, 본 발명에 따르면 시공성 및 내구성이 우수할 뿐만 아니라 산업 폐기물(고로슬래그, 플라이애시, 메타카올린)을 활용하여 생산비가 저렴한 환경 친화적인 내진 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물에 대한 내진 보수/보강 공법을 제공할 수 있다.In addition, according to the present invention, an earthquake-resistant repair/reinforcement method for a concrete structure using an eco-friendly earthquake-resistant mortar composition that has excellent constructability and durability and is inexpensive to produce by using industrial waste (blast furnace slag, fly ash, metakaolin) can provide

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, the best embodiment has been disclosed in the drawings and the specification. Although specific terms are used herein, they are used only for the purpose of describing the present invention, and are not used to limit the meaning or scope of the present invention described in the claims. Therefore, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims.

100 : 콘크리트 구조물 20 : 격자망 보강재
20a : 바잘트 섬유 리바 20b : 규사 요철 구조
100: concrete structure 20: grid mesh reinforcement
20a: basalt fiber rebar 20b: silica sand uneven structure

Claims (13)

지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보수/보강 공법으로서,
콘크리트 구조물의 열화된 면을 제거하는 단계;
치핑 또는 고압물 세척 및 먼지를 제거하는 단계;
상기 콘크리트 구조물에 바잘트 섬유를 가공하여 제조된 보강재를 설치하는 단계;
지오폴리머 결합재 36중량% ~ 45중량%, 규사 48중량% ~ 58중량%, 재분산성 분말수지 2중량% ~ 5중량%, 증점제 0.3중량% ~ 0.5중량% 및 소포제 0.1중량% ~ 0.3중량%를 포함하는 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 물에 배합한 모르타르를 상기 보강재가 설치된 콘크리트 구조물의 표면에 타설하는 단계;
상기 모르타르를 양생하는 단계; 및
내오염 중성화 유무기 복합 보호제를 도포하는 단계를 포함하고,
상기 보강재는 바잘트 섬유 다발을 가공하여 제조된 부재가 복수의 열과 행으로 격자 형태로 배치되고 서로 교차하는 부분이 고정되어 사각 형상의 개방부가 복수의 열과 행을 갖는 그물망 형상의 격자망 보강재로서, 상기 바잘트 섬유 다발을 가공하여 제조된 부재의 표면을 우레아 액상 수지로 도포하고, 상기 우레아 수지가 도포된 부재의 표면에 규사를 분산하여 부착시킨 다음 상기 우레아 수지를 경화시켜 표면에 규사에 의한 요철 구조를 갖는 보강재인 것을 특징으로 하는, 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보수/보강 공법.
As a concrete structure repair/reinforcement method using a mortar composition for geopolymer concrete,
removing the deteriorated surface of the concrete structure;
chipping or high pressure water washing and dust removal;
Installing a reinforcing material manufactured by processing basalt fibers in the concrete structure;
Geopolymer binder 36wt% to 45wt%, silica sand 48wt% to 58wt%, redispersible powder resin 2wt% to 5wt%, thickener 0.3wt% to 0.5wt%, and defoaming agent 0.1wt% to 0.3wt% pouring a mortar prepared by mixing a mortar composition for geopolymer concrete containing water with water on the surface of the concrete structure in which the reinforcing material is installed;
curing the mortar; and
Including the step of applying a pollution-resistant neutralizing organic-inorganic composite protective agent,
The reinforcing material is a reinforcing material of a mesh shape having a plurality of columns and rows in which a member manufactured by processing a basalt fiber bundle is arranged in a lattice form in a plurality of columns and rows, and an intersecting portion is fixed, and a square-shaped opening has a plurality of columns and rows, The surface of the member manufactured by processing the basalt fiber bundle is coated with a liquid urea resin, and silica sand is dispersed and attached to the surface of the member coated with the urea resin, and then the urea resin is cured to form irregularities with silica sand on the surface A concrete structure repair/reinforcement method using a mortar composition for geopolymer concrete, characterized in that it is a reinforcing material having a structure.
청구항 1에 있어서,
상기 지오폴리머 결합재는 고로슬래그 분말 57중량% ~ 63중량%, 플라이애시 14중량% ~ 20중량%, 메타카올린 1.5중량% ~ 2.5중량%, 수산화칼슘 8중량% ~ 12중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보수/보강 공법.
The method according to claim 1,
The geopolymer binder comprises 57 wt% to 63 wt% of blast furnace slag powder, 14 wt% to 20 wt% fly ash, 1.5 wt% to 2.5 wt% metakaolin, 8 wt% to 12 wt% calcium hydroxide A method of repairing/reinforcing concrete structures using a mortar composition for geopolymer concrete.
청구항 2에 있어서,
상기 지오폴리머 결합재는 칼슘설포알루미네이트계 팽창재 6중량% ~ 10중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보수/보강 공법.
3. The method according to claim 2,
The geopolymer binder is a concrete structure repair / reinforcement method using a mortar composition for geopolymer concrete, characterized in that it further comprises 6% to 10% by weight of a calcium sulfoaluminate-based expansion material.
청구항 3에 있어서,
상기 지오폴리머 결합재는 스테아린산 칼슘 2중량% ~ 4중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보수/보강 공법.
4. The method according to claim 3,
The geopolymer binder is a concrete structure repair / reinforcement method using a mortar composition for geopolymer concrete, characterized in that it further comprises 2 wt% to 4 wt% of calcium stearate.
청구항 4에 있어서,
상기 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물은 바잘트 섬유 0.5중량% ~ 1.5중량%, 나일론 섬유 0.3중량% ~ 0.5중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보수/보강 공법.
5. The method according to claim 4,
The mortar composition for geopolymer concrete is characterized in that it further comprises 0.5% to 1.5% by weight of basalt fiber and 0.3% to 0.5% by weight of nylon fiber. Method.
청구항 5에 있어서,
상기 바잘트 섬유는 3mm 길이를 갖는 바잘트 섬유이고, 상기 나일론 섬유는 6mm 길이를 갖는 친수성 나일론 섬유인 것을 특징으로 하는, 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보수/보강 공법.
6. The method of claim 5,
The basalt fiber is a basalt fiber having a length of 3 mm, and the nylon fiber is a hydrophilic nylon fiber having a length of 6 mm, a concrete structure repair/reinforcement method using a mortar composition for geopolymer concrete.
청구항 6에 있어서,
상기 규사로서 크기가 1.2mm ~ 1.5mm인 규사(4호사) 2중량% ~ 4중량%, 0.7mm ~ 1.2mm인 규사(5호사) 38중량% ~ 42중량%, 0.1mm ~ 0.35mm인 규사(7호사) 8중량% ~ 12중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보수/보강 공법.
7. The method of claim 6,
As the silica sand, 2 wt% to 4 wt% of silica sand (No. 4 sand) having a size of 1.2mm to 1.5mm, 38 wt% to 42 wt% of silica sand (No. 5 sand) having a size of 0.7mm to 1.2mm, 0.1mm to 0.35mm silica sand (No. 7) A concrete structure repair/reinforcement method using a mortar composition for geopolymer concrete, characterized in that it contains 8% to 12% by weight.
청구항 5에 있어서,
상기 지오폴리머 결합재는 상기 고로슬래그 분말 57중량% ~ 63중량%, 상기 플라이애시 14중량% ~ 20중량%, 상기 메타카올린 1.5중량% ~ 2.5중량%, 상기 수산화칼슘 8중량% ~ 12중량%, 상기 칼슘설포알루미네이트계 팽창재 6중량% ~ 10중량%를 무중력 혼합기에서 90rpm ~ 100rpm으로 저속 혼합하여 균일하게 혼합한 1차 혼합물에 대하여, 상기 스테아린산 칼슘 2중량% ~ 4중량%를 추가로 투입하고 150rpm ~ 800rpm으로 고속 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는, 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보수/보강 공법.
6. The method of claim 5,
The geopolymer binder is 57 wt% to 63 wt% of the blast furnace slag powder, 14 wt% to 20 wt% of fly ash, 1.5 wt% to 2.5 wt% of metakaolin, 8 wt% to 12 wt% of calcium hydroxide, and With respect to the first mixture in which 6 wt% to 10 wt% of a calcium sulfoaluminate-based expansion material is mixed uniformly at a low speed of 90 rpm to 100 rpm in a zero-gravity mixer, 2 wt% to 4 wt% of the calcium stearate is additionally added and 150 rpm Concrete structure repair/reinforcement method using a mortar composition for geopolymer concrete, characterized in that it is manufactured by high-speed mixing at ~ 800rpm.
청구항 8에 있어서,
상기 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물은 무중력 혼합기에서 60rpm ~ 90rpm으로 상기 지오폴리머 결합재 36중량% ~ 45중량%과 상기 규사 48중량% ~ 58중량%를 균일하게 혼합한 1차 혼합물에 대하여, 상기 재분산성 분말수지 2중량% ~ 5중량%, 상기 소포제 0.1중량% ~ 0.3중량% 및 상기 증점제 0.3중량% ~ 0.5중량%를 투입하고 균일하게 혼합하여 2차 혼합물을 생성하고, 상기 2차 혼합물에 대하여 상기 바잘트 섬유 0.5중량% ~ 1.5중량%와 상기 나일론 섬유 0.3중량% ~ 0.4중량%를 추가로 투입하고 균일하게 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는, 지오폴리머 콘크리트용 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보수/보강 공법.
9. The method of claim 8,
The mortar composition for geopolymer concrete is a primary mixture in which 36% by weight to 45% by weight of the geopolymer binder and 48% by weight to 58% by weight of the silica sand are uniformly mixed in a weightless mixer at 60rpm to 90rpm, the redispersibility 2% by weight to 5% by weight of the powder resin, 0.1% by weight to 0.3% by weight of the antifoaming agent, and 0.3% by weight to 0.5% by weight of the thickener are added and uniformly mixed to form a secondary mixture, Concrete structure repair/reinforcement using a mortar composition for geopolymer concrete, characterized in that 0.5 wt% to 1.5 wt% of basalt fiber and 0.3 wt% to 0.4 wt% of the nylon fiber are additionally added and uniformly mixed Method.
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