KR102477390B1 - 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강 시공방법 - Google Patents
성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강 시공방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 잔골재 10 내지 80 중량%, 필요수분 유지 기능성 무기 충전재 10 내지 80 중량%, 성능회복 기능성 혼화제 1 내지 20 중량% 및 물 5 내지 35 중량%를 포함하고;
상기 필요수분 유지 기능성 무기 충전재는 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 고로슬래그 10 내지 30 중량부, 플라이애시 10 내지 30 중량부, 칼슘설포알루미네이트 10 내지 30 중량부, 카올리나이트 10 내지 30 중량부, 이산화티타늄 분말 5 내지 15 중량부, 그래핀 옥사이드 0.1 내지 5 중량부 및 제올라이트 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것이고;
상기 성능회복 기능성 혼화제는 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 100 중량부에 대하여, 디아미노디페닐술폰 15 내지 35 중량부, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 10 내지 20 중량부, 하기 화학식 1로 표시되는 폴리노보넨 공중합체 10 내지 20 중량부, 하기 화학식 2로 표시되는 폴리(프로필렌글리콜)비스(2-아미노프로필 에테르) 1 내지 10 중량부, 폴리옥시프로필렌카르복실레이트 (메트)아크릴레이트 0.1 내지 5 중량부 및 술피드계 실란 커플링제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 사용함으로써;
콘크리트 구조물의 보수 및 보강 효과를 극대화시킬 뿐만 아니라, 추가적인 하자를 최소화하고, 콘크리트 구조물의 유지관리 비용을 현저히 절감할 수 있도록, 고습윤의 환경에서는 수분을 고정하고, 균열이 발생하기 쉬운 습도가 낮은 환경에서는 수분을 방출하여, 지속적으로 강도를 증진시키고, 우수한 균열억제성능을 제공하며, 내구성 저하 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강 시공방법에 관한 것이다.
[화학식 1]
상기 식에서,
R은 디클로로페닐이고,
x 및 y는 서로 같거나 다른 것으로, 각각 독립적으로 1 내지 10000의 정수이다.
[화학식 2]
상기 식에서,
n은 1 내지 10의 정수이다.
상기 필요수분 유지 기능성 무기 충전재는 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 고로슬래그 10 내지 30 중량부, 플라이애시 10 내지 30 중량부, 칼슘설포알루미네이트 10 내지 30 중량부, 카올리나이트 10 내지 30 중량부, 이산화티타늄 분말 5 내지 15 중량부, 그래핀 옥사이드 0.1 내지 5 중량부 및 제올라이트 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것이고;
상기 성능회복 기능성 혼화제는 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 100 중량부에 대하여, 디아미노디페닐술폰 15 내지 35 중량부, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 10 내지 20 중량부, 하기 화학식 1로 표시되는 폴리노보넨 공중합체 10 내지 20 중량부, 하기 화학식 2로 표시되는 폴리(프로필렌글리콜)비스(2-아미노프로필 에테르) 1 내지 10 중량부, 폴리옥시프로필렌카르복실레이트 (메트)아크릴레이트 0.1 내지 5 중량부 및 술피드계 실란 커플링제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 사용함으로써;
콘크리트 구조물의 보수 및 보강 효과를 극대화시킬 뿐만 아니라, 추가적인 하자를 최소화하고, 콘크리트 구조물의 유지관리 비용을 현저히 절감할 수 있도록, 고습윤의 환경에서는 수분을 고정하고, 균열이 발생하기 쉬운 습도가 낮은 환경에서는 수분을 방출하여, 지속적으로 강도를 증진시키고, 우수한 균열억제성능을 제공하며, 내구성 저하 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강 시공방법에 관한 것이다.
[화학식 1]
상기 식에서,
R은 디클로로페닐이고,
x 및 y는 서로 같거나 다른 것으로, 각각 독립적으로 1 내지 10000의 정수이다.
[화학식 2]
상기 식에서,
n은 1 내지 10의 정수이다.
Description
본 발명은 콘크리트 구조물의 보수 및 보강 효과를 극대화시킬 뿐만 아니라, 추가적인 하자를 최소화하고, 콘크리트 구조물의 유지관리 비용을 현저히 절감할 수 있도록, 고습윤의 환경에서는 수분을 고정하고, 균열이 발생하기 쉬운 습도가 낮은 환경에서는 수분을 방출하여, 지속적으로 강도를 증진시키고, 우수한 균열억제성능을 제공하며, 내구성 저하 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강 시공방법에 관한 것이다.
건축 또는 토목 구조물의 구축에 이용되는 콘크리트는 시멘트, 물, 골재 등을 포함하며, 수화반응에 의해 경화되는 성질을 가져 건축재로서의 품질이 좋고, 경제적이며, 반영구적이기 때문에 오랜 기간동안 건설재료에 사용되어 왔다.
그러나 이러한 콘크리트 구조물은 시간이 경과함에 따라, 대기 중의 이산화탄소와 산성비, 자동차 배기가스 중의 아황산 성분 등에 의하여, 화학적 부식이 일어날 수 있고, 이러한 화학적 부식은 시간이 지날수록 콘크리트를 열화시켜 균열이 발생하거나, 압축강도 및 인장강도를 저하시킬 수 있는 문제점이 있다. 또한, 상기 균열 부위를 통해 노출된 콘크리트는 염소이온 침투, 동결융해, 중성화 현상이 진행되어 철근부식과 함께 심한 경우에는 콘크리트 구조물이 붕괴될 수 있는 문제점이 있다.
특히, 교량 콘크리트 슬래브, 교량 측구, 교량 하부, 교각, 도로 노면, 중앙분리벽, 맨홀, 옹벽, 날개벽, 도로 측구부, 토목구조물 등의 지상구조물 등과 같은 외부로 확인할 수 있는 지상 구조물 뿐만 아니라, 이들의 지하매설 시설물이나 수중구조물, 지하구조물(지하암거, 지하 공동구 등), 화학적 부식을 많이 받는 해양 콘크리트, 화학공장, 식품공장, 축사 바닥, 폐수처리장, 정수장이나 배수지, 복개 구조물 등의 철근콘크리트 구조물이나 발전소 및 화학시설물, 하수도 관련 하수박스, 하수맨홀, 하수관거 및 하수암거 등과 같이 고습윤이고, 열악한 환경에 건설된 콘크리트 구조물은 구조적으로 가장 중요한 기초 부분이거나 집중하중을 받는 경우가 많고, 쇄굴, 충격 또는 기타 사유에 의해 균열이 발생하기 쉬운 환경에 노출되어 있어, 상기한 문제점은 더욱 악화될 수 있다.
따라서 콘크리트 구조물은 보수보강을 통한 지속적인 유지관리가 필요하며, 특히 재료나 시공 및 구조 등의 문제가 자연 환경적 요인과 복합적으로 작용할 경우 콘크리트 구조물의 보수보강의 수요는 더욱 증가한다. 또한, 이러한 콘크리트 구조물의 보수보강 시공은 콘크리트의 열화정도 및 한정된 교통통제 상황을 고려하여, 신속하고 긴급으로 진행되어야 하므로 보수보강용 모르타르 조성물은 속경성이 중요한 성능으로 요구된다. 이에, 종래에는 콘크리트 구조물의 보수보강을 위한 여러 가지 재료 및 공법의 개발이 진행되어 왔다.
그러나 종래 기술의 경우 강도 및 내구성능이 여전히 부족할 뿐만 아니라, 고온양생 환경이나 습도가 낮은 환경, 바람이 부는 환경 등의 열악한 환경에서는 표면에서의 수분이 급격하게 날아가면서 강도가 크게 저하되거나 균열저항성이 낮아지는 문제점이 여전히 남아 있었다. 더욱이, 열악한 환경에서는 오폐수 중에 포함되어 있는 화학적 열화와 균, 곰팡이 등에 취약하기 때문에 보수보강 후에도 성능저하가 빠르고 빈번한 2차 하자가 발생하는 문제점이 있었다. 이 경우, 재보수 공사는 그 시공이 1차 보수와 비교하여 더욱 복잡하고, 시공비용이 더욱 증가하며, 치핑, 그라인딩 등의 공정으로 이물질이 추가적으로 발생하기 때문에 품질 관리에 어려움이 있는 문제점이 있었다.
따라서 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강 시공방법의 개발이 절실한 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 구현예는 강도를 증진시키고, 우수한 균열억제성능을 제공하며, 내구성 저하 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강 시공방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 구현예는 잔골재 10 내지 80 중량%, 필요수분 유지 기능성 무기 충전재 10 내지 80 중량%, 성능회복 기능성 혼화제 1 내지 20 중량% 및 물 5 내지 35 중량%를 포함하고;
상기 필요수분 유지 기능성 무기 충전재는 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 고로슬래그 10 내지 30 중량부, 플라이애시 10 내지 30 중량부, 칼슘설포알루미네이트 10 내지 30 중량부, 카올리나이트 10 내지 30 중량부, 이산화티타늄 분말 5 내지 15 중량부, 그래핀 옥사이드 0.1 내지 5 중량부 및 제올라이트 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것이고;
상기 성능회복 기능성 혼화제는 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 100 중량부에 대하여, 디아미노디페닐술폰 15 내지 35 중량부, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 10 내지 20 중량부, 하기 화학식 1로 표시되는 폴리노보넨 공중합체 10 내지 20 중량부, 하기 화학식 2로 표시되는 폴리(프로필렌글리콜)비스(2-아미노프로필 에테르) 1 내지 10 중량부, 폴리옥시프로필렌카르복실레이트 (메트)아크릴레이트 0.1 내지 5 중량부 및 술피드계 실란 커플링제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것인 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
상기 식에서,
R은 디클로로페닐이고,
x 및 y는 서로 같거나 다른 것으로, 각각 독립적으로 1 내지 10000의 정수이다.
[화학식 2]
상기 식에서,
n은 1 내지 10의 정수이다.
상기 이산화티타늄 분말은 질소 함유 이산화티타늄 나노튜브의 형상을 갖는 것이고;
상기 질소 함유 이산화티타늄 나노튜브의 형상을 갖는 이산화티타늄 분말은 0.01 내지 1 M 농도의 Ti(SO4)2 수용액에 10 내지 15 M 농도의 하이드라진 하이드레이트를 혼합하여 pH가 6 내지 8이 되도록 조절한 이후, 암모니아 수(ammonia water)를 과량 첨가함으로써, 질소 함유 이산화티타늄 졸을 제조하는 단계; 상기 질소 함유 이산화티타늄 졸을 여과 및 수세하고 300 내지 500 ℃에서 열처리하여 질소 함유 이산화티타늄 나노입자를 제조하는 단계; 상기 질소 함유 이산화티타늄 나노입자를 알칼리 처리하고, 200 내지 300 ℃에서 수열합성하는 단계; 및 상기 수열합성 후 질소 함유 이산화티타늄이 용해된 화합물을 세척한 후, 무기산 및 티오글리콜산이 1: 0.1 내지 0.5 부피비율로 혼합된 산을 사용하는 산 처리에 의한 숙성과정을 통하여 질소 함유 이산화티타늄 나노튜브의 형상을 갖는 이산화티타늄 분말을 제조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것일 수 있다.
상기 그래핀 옥사이드는 황 함유 그래핀 옥사이드인 것이고;
상기 황 함유 그래핀 옥사이드는 증류수에 그래핀 옥사이드를 0.8 내지 1.5 mg/ml의 농도로 투입한 후, 초음파 처리(ultra sonification)를 통해 분산하여 그래핀 옥사이드(GO) 분산액을 준비하는 단계; 증류수에 1 내지 4 mol/L 1 내지 4 mol/L 황(S)과 1 mol/L 나트륨과 1 mol/L 나트륨 설피드(Na2S)를 혼합 및 용해시킴으로써, 나트륨 폴리설피드(Na2Sx, x = 2 내지 5) 용액을 준비하는 단계; 상기 각각 준비된 그래핀 옥사이드(GO) 분산액 및 나트륨 폴리설피드(Na2Sx, x = 2 내지 5) 용액을 0.7 내지 1.5: 1 부피비율로 혼합한 후, 초음파 처리(ultra sonification)를 통해 분산하여 GO-Na2Sx 혼합 용액을 제조하는 단계; 상기 제조된 GO-Na2Sx 혼합 용액을 1 내지 10 mol/L의 포름산(HCOOH) 용액 내로 적정하여, 황 함유 그래핀 옥사이드 복합 침전물을 형성하는 단계; 상기 형성된 황 함유 그래핀 옥사이드 복합 침전물을 여과 및 세척한 후, 건조함으로써, 황 함유 그래핀 옥사이드 복합물을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 황 함유 그래핀 옥사이드 복합물을 비활성가스 분위기 및 150 내지 200 ℃에서 18 내지 36 시간 동안 열처리하여 황 함유 그래핀 옥사이드를 제조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것일 수 있다.
상기 술피드계 실란 커플링제는 비스(3-트리메톡시실릴프로필)테트라술피드 및 3-트리에톡시실릴프로필-N,N-디메틸티오카르바모일테트라술피드를 1: 0.5 내지 0.8 중량비율로 혼합한 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 구현예는 상기 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강 시공방법으로서,
콘크리트 구조물의 레이탄스, 불순물 또는 열화부위를 치핑장치로 치핑하여 제거한 후, 청소하여 바탕면을 정리하는 단계(S1); 상기 정리된 바탕면에 프라이머 처리하는 단계(S2); 상기 프라이머 처리된 표면에, 상기 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물을 타설하여 표면을 마무리하는 단계(S3); 상기 마무리된 표면에 표면보호 및 강화 코팅제를 도포하여 표면을 마감하는 단계(S4); 및 양생하는 단계(S5)를 포함하는 것인 콘크리트 구조물의 보수보강 시공방법을 제공한다.
상기 콘크리트 구조물의 보수보강 시공방법이 콘크리트 구조물의 천정 및 벽체에 적용되는 경우, 상기 표면을 마무리하는 단계(S3)의 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물은 잔골재 50 내지 70 중량%, 필요수분 유지 기능성 무기 충전재 10 내지 30 중량%, 성능회복 기능성 혼화제 15 내지 20 중량% 및 물 5 내지 15 중량%를 포함하여 준비되는 것이고;
상기 콘크리트 구조물의 보수보강 시공방법이 콘크리트 구조물의 바닥면에 적용되는 경우, 상기 표면을 마무리하는 단계(S3)의 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물은 잔골재 10 내지 50 중량%, 필요수분 유지 기능성 무기 충전재 40 내지 80 중량%, 성능회복 기능성 혼화제 1 내지 10 중량% 및 물 5 내지 15 중량%를 포함하여 준비되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강 시공방법에 의하면, 고습윤의 환경에서는 수분을 고정하고, 균열이 발생하기 쉬운 습도가 낮은 환경에서는 수분을 방출하여, 지속적으로 강도를 증진시키고, 우수한 균열억제성능을 제공하며, 내구성 저하 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다. 보다 구체적으로, 기존 콘크리트 구조물에 대한 우수한 부착강도와 휨강도, 인장강도, 압축강도 등의 강도성능을 증진시키고, 우수한 방수성, 내수성, 내화학성, 내후성, 표면 경도, 동결융해, 염해에 대한 내성, 항균, 탈취 및 불연 성능의 고내구성을 장기간 유지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 빠른시간 내에 경화되는 속경성 및 습윤경화성능을 제공하여, 시공시간이 짧으면서도 시공이 용이한 효과가 있다.
이로써, 콘크리트 구조물의 보수 및 보강 효과를 극대화시킬 뿐만 아니라, 추가적인 하자를 최소화하고, 콘크리트 구조물의 유지관리 비용을 현저히 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 콘크리트 구조물의 보수보강 시공방법의 개략적인 시공순서도를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현예는 잔골재 10 내지 80 중량%, 필요수분 유지 기능성 무기 충전재 10 내지 80 중량%, 성능회복 기능성 혼화제 1 내지 20 중량% 및 물 5 내지 35 중량%를 포함하고;
상기 필요수분 유지 기능성 무기 충전재는 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 고로슬래그 10 내지 30 중량부, 플라이애시 10 내지 30 중량부, 칼슘설포알루미네이트 10 내지 30 중량부, 카올리나이트 10 내지 30 중량부, 이산화티타늄 분말 5 내지 15 중량부, 그래핀 옥사이드 0.1 내지 5 중량부 및 제올라이트 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것이고;
상기 성능회복 기능성 혼화제는 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 100 중량부에 대하여, 디아미노디페닐술폰 15 내지 35 중량부, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 10 내지 20 중량부, 하기 화학식 1로 표시되는 폴리노보넨 공중합체 10 내지 20 중량부, 하기 화학식 2로 표시되는 폴리(프로필렌글리콜)비스(2-아미노프로필 에테르) 1 내지 10 중량부, 폴리옥시프로필렌카르복실레이트 (메트)아크릴레이트 0.1 내지 5 중량부 및 술피드계 실란 커플링제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것인 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
상기 식에서,
R은 디클로로페닐이고,
x 및 y는 서로 같거나 다른 것으로, 각각 독립적으로 1 내지 10000의 정수이다.
[화학식 2]
상기 식에서,
n은 1 내지 10의 정수이다.
이러한 본 발명의 일 구현예에 따른 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강 시공방법에 의하면, 고습윤의 환경에서는 수분을 고정하고, 균열이 발생하기 쉬운 습도가 낮은 환경에서는 수분을 방출하여, 지속적으로 강도를 증진시키고, 우수한 균열억제성능을 제공하며, 내구성 저하 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다. 보다 구체적으로, 기존 콘크리트 구조물에 대한 우수한 부착강도와 휨강도, 인장강도, 압축강도 등의 강도성능을 증진시키고, 우수한 방수성, 내수성, 내화학성, 내후성, 표면 경도, 동결융해, 염해에 대한 내성, 항균, 탈취 및 불연 성능의 고내구성을 장기간 유지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 빠른시간 내에 경화되는 속경성 및 습윤경화성능을 제공하여, 시공시간이 짧으면서도 시공이 용이한 효과가 있다.
이로써, 콘크리트 구조물의 보수 및 보강 효과를 극대화시킬 뿐만 아니라, 추가적인 하자를 최소화하고, 콘크리트 구조물의 유지관리 비용을 현저히 절감할 수 있는 효과가 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 구현예에 따른 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물은 잔골재 10 내지 80 중량%, 필요수분 유지 기능성 무기 충전재 10 내지 80 중량%, 성능회복 기능성 혼화제 1 내지 20 중량% 및 물 5 내지 35 중량%를 포함한다.
일반적으로 골재는 잔골재와 굵은골재로 구분되며, 굵은골재는 입경 5 ㎜를 초과하는 골재를 의미하고, 본 발명의 명세서에서 사용되는 잔골재라 함는 입경이 5㎜ 이하의 골재를 의미한다. 이러한 상기 잔골재는 본 발명의 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물에 10 내지 80 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
보다 바람직한 상기 잔골재는 실리카질 규사 55 내지 99.5 중량% 및 맥반석 0.5 내지 45 중량%를 포함하는 것을 사용함으로써, 우수한 유동성, 강도, 내마모성, 내화학성, 중성화 저항성, 항균, 탈취 등의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
상기 실리카질 규사는 입자 크기가 4호사 내지 8호사(0.05 내지 3.0 ㎜)인 것이 바람직하다. 실리카질 규사의 입자크기가 너무 큰 경우에는 조성물의 유동성이 저하될 수 있는 문제점이 있고, 실리카질 규사의 입자크기가 너무 작은 경우에는 조성물의 작업성을 저하시킬 수 있는 문제점이 있다. 이러한 상기 실리카질 규사는 상기한 효과를 고려하여, 상기 잔골재에 55 내지 99.5 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
상기 맥반석은 화성암류 중 화강섬록반암에 속하는 것으로 녹색바탕에 석영과 장석이 조밀하게 고루 섞여 있는 암석으로 미세한 다공질 구조이며, 무수규산, 산화알미늄을 주성분으로 하여 산화제2철 및 칼슘, 마그네슘, 게르마늄, 세레늄 등 무려 45종이나 되는 무기질을 함유하고 있다. 따라서, 상기 맥반석은 미세한 다공질 구조질의 특성으로 수증막, 오염물질, 유기물, 잡균 등을 흡착·분해하여 제거하고, 물에 담가두면 미량 효소, 철분, 마그네슘, 칼슘, 게르마늄 등 주성분이 용출되어 수중의 세균을 소멸하고 산소 공급을 증대시켜 화학적 산소요구량(COD)이나 생물학적 산소요구량(BOD)이 낮아져 물의 부패 작용을 방지함은 물론 생물체에 활력을 주게 되며, 활성수로 변하여 연도, 경도가 조절되고, 수질 및 토질을 중성으로 조절해 주는 작용이 있으며, 특히 다원소 및 다공질로 이루어져 있기 때문에 이온 및 복사 작용을 함으로써 수중 불순물 및 냄새를 제거하고 물이 부패되지 않게 하는 작용을 한다. 즉, 상기 맥반석은 미네랄 성분의 용출작용, 유해물질의 흡착작용, 높은 이온교환성, 산 및 염기의 중화작용을 수행함으로써, 내화학성, 중성화 저항성, 항균, 탈취 성능을 향상시키는 기능을 한다. 이러한 상기 맥반석은 0.05 내지 3.0 mm로 분쇄한 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 맥반석은 상기 잔골재에 0.5 내지 45 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 맥반석의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 맥반석의 함량이 너무 많은 경우에는 제조원가가 지나치게 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 필요수분 유지 기능성 무기 충전재는 고습윤의 환경에서는 수분을 고정하고, 균열이 발생하기 쉬운 습도가 낮은 환경에서는 수분을 방출하여, 지속적으로 강도를 증진시키고, 우수한 균열억제성능, 자기치유성능 및 수축 저항성능을 제공하는 기능을 한다. 이로써, 내구성 저하 현상을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 기존 콘크리트 구조물에 대한 우수한 부착강도와 휨강도, 인장강도, 압축강도 등의 강도성능을 증진시키고, 우수한 방수성, 내수성, 내화학성, 내후성, 표면 경도, 동결융해, 염해에 대한 내성, 항균, 탈취 및 불연 성능의 내구성을 향상시키는 기능을 한다. 뿐만 아니라, 빠른시간 내에 경화되는 속경성 및 습윤경화성능을 제공하여, 시공시간이 짧으면서도 시공이 용이한 효과가 있다.
이러한 상기 필요수분 유지 기능성 무기 충전재는 상기한 향상 효과를 고려하여, 본 발명의 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물에 10 내지 80 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
상기 필요수분 유지 기능성 무기 충전재는 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 고로슬래그 10 내지 30 중량부, 플라이애시 10 내지 30 중량부, 칼슘설포알루미네이트 10 내지 30 중량부, 카올리나이트 10 내지 30 중량부, 이산화티타늄 분말 5 내지 15 중량부, 그래핀 옥사이드 0.1 내지 5 중량부 및 제올라이트 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
먼저, 상기 조강 포틀랜드 시멘트는 KS에 규정된 것을 사용하는 것이 바람직하며, 분말도가 4,500 내지 9,500 ㎠/g인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
이하, 상기 필요수분 유지 기능성 무기 충전재를 구성하는 다른 구성성분들의 함량은 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부를 기준으로 한다.
상기 고로슬래그는 잠재수경성 특성으로 장기강도 및 동결융해저항성, 염화물 이온 침투 저항성 등의 내구성을 개선하는 기능을 한다.
상기 고로슬래그는 철강 산업 부산물로서 주성분이 CaO와 SiO2 등으로, 시멘트와 그 조성이 유사하면서도 CO2를 발생시키지 않아 친환경적인 장점이 있다. 보다 구체적으로 상기 고로슬래그는 용광로 제선과정 중에서 발생되는 것으로서, 슬래그 배출 시에 고온 용융 상태의 고로슬래그를 살수 급냉함으로써, 평균입경 5 mm 미만의 비결정질 알갱이 상태로 형성되는 수재슬래그를 사용할 수 있다. 또한, 상기 수재슬래그를 분말화하여, 분말도가 3,500 내지 7,500 ㎠/g인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 고로슬래그는 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 고로슬래그의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 고로슬래그의 함량이 너무 많은 경우에는 초기강도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 플라이애시는 장기강도를 개선하고, 우수한 균열억제성능 및 수축 저항성능을 제공하며, 시멘트 경화체의 수화조직을 치밀하게 하여 내화학성, 동결융해저항성, 염화물 이온 침투 저항성 등의 내구성을 개선하는 기능을 한다.
상기 플라이애시는 유동층보일러 방식의 화력발전소에서 산업부산물로 발생되는 플라이애시 100 중량부를 30 내지 50 중량부의 수분으로 수화시킨 후 분쇄과정을 거쳐 얻어지는 것으로, CaO와 SO3 등의 주성분이 수화되어 생성된 Ca(OH)2의 자극효과에 의해, 포졸란 반응이 초기에 활성화되어 속경성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이때, 상기 플라이애시의 수화과정에서 30 내지 50 중량부의 수분과 함께, 1 내지 15 중량부의 글루콘산나트륨을 더욱 혼합하여 수화시킨 후, 분쇄한 것을 사용함으로써, 상기한 효과가 더욱 개선될 뿐만 아니라, 우수한 강도개선효과와 항균 및 탈취 성능을 더욱 개선할 수 있는 효과가 있다. 또한, 상기 플라이애시는 분말도가 4,500 내지 7,000 ㎠/g가 되도록 분쇄된 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 플라이애시는 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 플라이애시의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 플라이애시의 함량이 너무 많은 경우에는 초기강도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 칼슘설포알루미네이트는 빠른 경화특성을 제공하여, 초기 강도 발현 및 수축 방지 효과를 매우 개선함으로써, 시공시간이 짧으면서도 시공의 용이성을 더욱 개선할 수 있고, 재료분리가 억제되어 재료손실을 방지할 뿐만 아니라 습윤 환경에서도 우수한 경화성능을 제공하는 기능을 한다.
상기 칼슘설포알루미네이트는 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 칼슘설포알루미네이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 칼슘설포알루미네이트의 함량이 너무 많은 경우에는 경화속도가 지나치게 빨라져 작업성이 저하되거나 제조원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 카올리나이트는 고습윤의 환경에서 수분을 고정하여, 지속적으로 강도를 증진시키고, 우수한 습윤경화성능, 균열억제성능, 자기치유성능 및 수축 저항성능을 제공하는 기능을 한다. 또한, 우수한 내화학성, 염해에 대한 내성, 항균, 탈취 성능의 내구성을 향상시키는 기능을 한다.
이러한 상기 카올리나이트는 하이드라진과 반응시킨 것을 사용함으로써, 카올리나이트의 층간인력을 감소시켜, 고습윤의 환경에서는 수분을 고정하고, 균열이 발생하기 쉬운 습도가 낮은 환경에서는 수분을 방출하여, 지속적으로 강도를 증진시키며, 본 발명의 성능회복 기능성 혼화제와의 혼화성 및 반응성을 매우 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 이로써 상기한 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
보다 구체적으로 상기 하이드라진과 반응시킨 카올리나이트는 카올리나이트를 5 내지 20 M농도의 하이드라진 수용액에 1 내지 5 g/ml의 농도로 투입하여, 60 내지 80 ℃에서 36 내지 72시간 동안 반응시킨 후 여과하여 건조한 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 카올리나이트는 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 카올리나이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 카올리나이트의 함량이 너무 많은 경우에는 초기강도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 이산화티타늄 분말은 내후성, 내화학성, 염해에 대한 내성, 항균, 탈취 및 불연 성능의 고내구성을 개선하는 기능을 한다.
이러한 상기 이산화티타늄 분말은 질소 함유 이산화티타늄 나노튜브의 형상을 갖는 것을 사용함으로써, 상기한 개선효과를 더욱 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 고습윤의 환경에서는 수분을 고정하고, 균열이 발생하기 쉬운 습도가 낮은 환경에서는 수분을 방출하여, 더욱 우수한 강도를 증진시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다. 이로써, 우수한 균열억제성능, 자기치유성능 및 수축 저항성능을 제공할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 질소 함유 이산화티타늄 나노튜브의 형상을 갖는 이산화티타늄 분말은 0.01 내지 1 M 농도의 Ti(SO4)2 수용액에 10 내지 15 M 농도의 하이드라진 하이드레이트를 혼합하여 pH가 6 내지 8이 되도록 조절한 이후, 암모니아 수(ammonia water)를 과량 첨가함으로써, 질소 함유 이산화티타늄 졸을 제조하는 단계; 상기 질소 함유 이산화티타늄 졸을 여과 및 수세하고 300 내지 500 ℃에서 열처리하여 질소 함유 이산화티타늄 나노입자를 제조하는 단계; 상기 질소 함유 이산화티타늄 나노입자를 알칼리 처리하고, 200 내지 300 ℃에서 수열합성하는 단계; 및 상기 수열합성 후 질소 함유 이산화티타늄이 용해된 화합물을 세척한 후, 무기산 및 티오글리콜산이 1: 0.1 내지 0.5 부피비율로 혼합된 산을 사용하는 산 처리에 의한 숙성과정을 통하여 질소 함유 이산화티타늄 나노튜브의 형상을 갖는 이산화티타늄 분말을 제조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 질소 함유 이산화티타늄 나노입자는 알칼리 처리에 의해 티타늄-알칼리 등의 결합을 형성하게 되고, 산 처리에 의해 나노튜브의 형상을 갖는 질소 함유 이산화티타늄 분말로 재배열될 수 있는 것이다. 이러한 질소 함유 이산화티타늄 나노튜브의 형상을 갖는 이산화티타늄 분말은 비표면적이 300 내지 400 ㎡/g이고, 직경이 15 내지 20 ㎚이며, 길이가 100 내지 300 ㎚인 것일 수 있다.
이때, 상기 알칼리 처리는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 방법에 의한 것으로 특별히 한정하지 않으나, 5 내지 10 M 농도의 알칼리 수산화물을 사용하여 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 5 내지 10 M 농도의 수산화나트륨, 수산화칼륨 등을 사용하여 수행될 수 있다. 또한, 상기 산 처리는 무기산 및 티오글리콜산이 1: 0.1 내지 0.5 부피비율로 혼합된 산을 사용하여, 수행되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하기로는 0.001 내지 0.1 M 농도의 무기산 및 0.001 내지 0.1 M 농도의 티오글리콜산이 1: 0.1 내지 0.5 부피비율로 혼합된 산을 사용하여, 수행되는 것이 더욱 바람직하다. 이때, 상기 무기산은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지 않으나, 보다 구체적으로, 염산, 질산, 황산, 인산 등을 사용할 수 있다.
상기 이산화티타늄 분말은 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 5 내지 15 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 이산화티타늄 분말의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 이산화티타늄 분말의 함량이 너무 많은 경우에는 작업성이 저하되거나, 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 그래핀 옥사이드는 휨강도, 인장강도, 압축강도 등의 강도성능을 증진시키고, 우수한 방수성, 내수성, 내화학성, 동결융해, 염해에 대한 내성의 고내구성을 개선하는 기능을 한다.
이러한 상기 그래핀 옥사이드는 황 함유 그래핀 옥사이드인 것을 사용함으로써 상기한 효과를 더욱 개선할 뿐만 아니라, 속경성을 향상시킬 수 있고, 재료분리가 억제되어 재료손실을 방지할 수 있으며, 습윤 환경에서도 우수한 경화성능을 제공할 수 있는 효과가 있다.
보다 구체적으로, 상기 황 함유 그래핀 옥사이드는 증류수에 그래핀 옥사이드를 0.8 내지 1.5 mg/ml의 농도로 투입한 후, 초음파 처리(ultra sonification)를 통해 분산하여 그래핀 옥사이드(GO) 분산액을 준비하는 단계; 증류수에 1 내지 4 mol/L 1 내지 4 mol/L 황(S)과 1 mol/L 나트륨과 1 mol/L 나트륨 설피드(Na2S)를 혼합 및 용해시킴으로써, 나트륨 폴리설피드(Na2Sx, x = 2 내지 5) 용액을 준비하는 단계; 상기 각각 준비된 그래핀 옥사이드(GO) 분산액 및 나트륨 폴리설피드(Na2Sx, x = 2 내지 5) 용액을 0.7 내지 1.5: 1 부피비율로 혼합한 후, 초음파 처리(ultra sonification)를 통해 분산하여 GO-Na2Sx 혼합 용액을 제조하는 단계; 상기 제조된 GO-Na2Sx 혼합 용액을 1 내지 10 mol/L의 포름산(HCOOH) 용액 내로 적정하여, 황 함유 그래핀 옥사이드 복합 침전물을 형성하는 단계; 상기 형성된 황 함유 그래핀 옥사이드 복합 침전물을 여과 및 세척한 후, 건조함으로써, 황 함유 그래핀 옥사이드 복합물을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 황 함유 그래핀 옥사이드 복합물을 비활성가스 분위기 및 150 내지 200 ℃에서 18 내지 36 시간 동안 열처리하여 황 함유 그래핀 옥사이드를 제조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 그래핀 옥사이드는 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 그래핀 옥사이드의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 그래핀 옥사이드의 함량이 너무 많은 경우에는 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 제올라이트는 더욱 빠른 경화특성을 제공하여, 재료분리 억제 및 재료손실을 효과적으로 방지하고, 우수한 습윤경화성능, 균열억제성능, 자기치유성능 및 수축 저항성능을 제공하는 기능을 한다. 또한, 우수한 강도, 내마모성, 내화학성, 염해에 대한 내성, 항균, 탈취 성능의 내구성을 향상시키는 기능을 한다.
상기 제올라이트는 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 제올라이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 제올라이트의 함량이 너무 많은 경우에는 점도가 지나치게 높아져 작업성이 저하되거나, 제조 원가가 높아져 가격 경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 성능회복 기능성 혼화제는 기존 콘크리트 구조물에 대한 우수한 부착강도와 휨강도, 인장강도, 압축강도 등의 강도성능을 증진시키고, 우수한 균열억제성능, 자기치유성능 및 수축 저항성능을 제공하며, 우수한 방수성, 내수성, 내화학성, 내후성, 표면 경도, 동결융해, 염해에 대한 내성, 항균, 탈취 및 불연 성능의 내구성을 더욱 향상시키는 기능을 한다. 또한, 우수한 유동성, 응집력, 재료분리 방지성 및 습윤경화성능을 제공하여, 시공시간이 짧으면서도 시공이 용이하도록 하는 기능을 한다.
이러한 상기 성능회복 기능성 혼화제는 상기한 향상 효과를 고려하여, 본 발명의 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물에 1 내지 20 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
상기 성능회복 기능성 혼화제는 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 100 중량부에 대하여, 디아미노디페닐술폰 15 내지 35 중량부, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 10 내지 20 중량부, 상기 화학식 1로 표시되는 폴리노보넨 공중합체 10 내지 20 중량부, 상기 화학식 2로 표시되는 폴리(프로필렌글리콜)비스(2-아미노프로필 에테르) 1 내지 10 중량부, 폴리옥시프로필렌카르복실레이트 (메트)아크릴레이트 0.1 내지 5 중량부 및 술피드계 실란 커플링제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
먼저, 상기 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르는 우수한 부착강도, 응집력, 재료분리 방지성, 습윤경화성능, 방수성, 내수성, 내화학성, 동결융해, 염해에 대한 내성의 내구성을 향상시키는 기능을 한다.
이하, 상기 성능회복 기능성 혼화제를 구성하는 다른 구성성분들의 함량은 상기 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 100 중량부를 기준으로 한다.
상기 디아미노디페닐술폰은 우수한 속경성, 부착강도, 응집력, 재료분리 방지성, 습윤경화성능, 방수성, 내수성, 내열성, 내화학성, 동결융해, 염해에 대한 내성의 내구성을 향상시키는 기능을 한다.
상기 디아미노디페닐술폰은 3,3'-디아미노디페닐술폰, 3,4'-디아미노디페닐술폰, 4,4'-디아미노디페닐술폰 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 디아미노디페닐술폰은 상기 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 100 중량부에 대하여, 15 내지 35 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 디아미노디페닐술폰의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 디아미노디페닐술폰의 함량이 너무 많은 경우에는 작업성이 저하되거나, 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체는 우수한 부착강도와 휨강도, 인장강도 등의 강도성능을 증진시키고, 우수한 균열억제성능, 자기치유성능 및 수축 저항성능을 제공하며, 우수한 방수성, 내수성, 내화학성, 내열성, 내후성, 내마모성, 표면 경도, 동결융해, 염해에 대한 내성의 내구성을 더욱 향상시키는 기능을 한다. 또한, 우수한 유동성, 응집력, 재료분리 방지성 및 습윤경화성능을 제공하여, 시공시간이 짧으면서도 시공이 용이하도록 하는 기능을 한다.
상기 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체는 상기 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 100 중량부에 대하여, 10 내지 20 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체의 함량이 너무 많은 경우에는 작업성이 저하되거나, 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 폴리노보넨 공중합체는 우수한 부착강도와 휨강도, 인장강도 등의 강도성능을 증진시키고, 우수한 균열억제성능, 자기치유성능 및 수축 저항성능을 제공하며, 우수한 방수성, 내수성, 내열성의 내구성을 더욱 향상시키는 기능을 한다. 또한, 우수한 유동성, 응집력, 재료분리 방지성 및 습윤경화성능을 제공하여, 시공시간이 짧으면서도 시공이 용이하도록 하는 기능을 한다.
이러한 상기 화학식 1로 표시되는 폴리노보넨 공중합체는 x 및 y의 몰비율이 100 내지 1000: 5000 내지 10000인 것을 사용함으로써, 상기한 효과를 더욱 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 특히, 우수한 균열억제성능, 자기치유성능 및 수축 저항성능을 제공하는 효과가 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 폴리노보넨 공중합체는 상기 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 100 중량부에 대하여, 10 내지 20 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 화학식 1로 표시되는 폴리노보넨 공중합체의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 화학식 1로 표시되는 폴리노보넨 공중합체의 함량이 너무 많은 경우에는 내마모성능이 저하되거나, 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 화학식 2로 표시되는 폴리(프로필렌글리콜)비스(2-아미노프로필 에테르)는 우수한 휨강도, 인장강도 등의 강도성능을 증진시키고, 우수한 균열억제성능, 자기치유성능 및 수축 저항성능을 제공하며, 우수한 내화학성, 동결융해 및 염해에 대한 내성의 내구성을 더욱 향상시키는 기능을 한다.
상기 화학식 2로 표시되는 폴리(프로필렌글리콜)비스(2-아미노프로필 에테르)는 상기 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 화학식 2로 표시되는 폴리(프로필렌글리콜)비스(2-아미노프로필 에테르)의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 화학식 2로 표시되는 폴리(프로필렌글리콜)비스(2-아미노프로필 에테르)의 함량이 너무 많은 경우에는 속경성이 저하되거나, 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 폴리옥시프로필렌카르복실레이트 (메트)아크릴레이트는 우수한 유동성 및 습윤경화성능을 제공하고, 우수한 균열억제성능, 자기치유성능 및 수축 저항성능을 제공하며, 우수한 내후성을 더욱 향상시키는 기능을 한다.
상기 폴리옥시프로필렌카르복실레이트 (메트)아크릴레이트는 상기 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리옥시프로필렌카르복실레이트 (메트)아크릴레이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 폴리옥시프로필렌카르복실레이트 (메트)아크릴레이트의 함량이 너무 많은 경우에는 속경성이 저하되거나, 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 술피드계 실란 커플링제는 우수한 부착강도와 압축강도 등의 강도성능을 증진시키고, 우수한 방수성, 내수성, 내화학성, 내후성, 동결융해, 염해에 대한 내성의 내구성을 더욱 향상시키는 기능을 한다. 또한, 우수한 응집력, 재료분리 방지성 및 습윤경화성능을 제공하여, 시공시간이 짧으면서도 시공이 용이하도록 하는 기능을 한다.
이러한 상기 술피드계 실란 커플링제는 비스(3-트리에톡시실릴프로필)테트라술피드, 비스(2-트리에톡시실릴에틸)테트라술피드, 비스(4-트리에톡시실릴부틸)테트라술피드, 비스(3-트리메톡시실릴프로필)테트라술피드, 비스(2-트리메톡시실릴에틸)테트라술피드, 비스(4-트리메톡시실릴부틸)테트라술피드, 비스(3-트리에톡시실릴프로필)트리술피드, 비스(2-트리에톡시실릴에틸)트리술피드, 비스(4-트리에톡시실릴부틸)트리술피드, 비스(3-트리메톡시실릴프로필)트리술피드, 비스(2-트리메톡시실릴에틸)트리술피드, 비스(4-트리메톡시실릴부틸)트리술피드, 비스(3-트리에톡시실릴프로필)디술피드, 비스(2-트리에톡시실릴에틸)디술피드, 비스(4-트리에톡시실릴부틸)디술피드, 비스(3-트리메톡시실릴프로필)디술피드, 비스(2-트리메톡시실릴에틸)디술피드, 비스(4-트리메톡시실릴부틸)디술피드, 3-트리메톡시실릴프로필-N,N-디메틸티오카르바모일테트라술피드, 3-트리에톡시실릴프로필-N,N-디메틸티오카르바모일테트라술피드, 2-트리에톡시실릴에틸-N,N-디메틸티오카르바모일테트라술피드, 2-트리메톡시실릴에틸-N,N-디메틸티오카르바모일테트라술피드, 3-트리메톡시실릴프로필벤조티아졸릴테트라술피드, 3-트리에톡시실릴프로필벤조티아졸테트라술피드, 3-트리메톡시실릴프로필메타크릴레이트모노술피드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
보다 바람직한 상기 술피드계 실란 커플링제는 비스(3-트리메톡시실릴프로필)테트라술피드 및 3-트리에톡시실릴프로필-N,N-디메틸티오카르바모일테트라술피드를 1: 0.5 내지 0.8 중량비율로 혼합한 것을 사용함으로써, 상기한 효과를 더욱 개선할 뿐만 아니라, 불연 성능을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
상기 술피드계 실란 커플링제는 상기 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 술피드계 실란 커플링제의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 술피드계 실란 커플링제의 함량이 너무 많은 경우에는 균열저항성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 성능회복 기능성 혼화제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 첨가제로서, 소포제, 공기연행제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 소포제는 공기량을 저하시키고, 콘크리트 내의 갇힌 공기(Entrapped Air) 및 공극을 제거하여 강도 및 내구성을 더욱 개선시키는 기능을 한다. 이러한 기능을 고려하여, 상기 소포제는 상기 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 소포제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로, 예컨대, 실리콘계 소포제, 지방산계 소포제, 오일계 소포제, 에스테르계 소포제, 옥시알킬렌계 소포제, 알콜계 소포제 등을 사용할 수 있다. 상기 실리콘계 소포제로는 디메틸실리콘유, 폴리오가노실록산, 플루오로실리콘유 등이 있고, 상기 지방산계 소포제로는 스테아린산, 올레인산 등이 있다. 또한, 상기 오일계 소포제로는 등유, 동식물유, 피마자유 등이 있고, 상기 에스테르계 소포제로는 솔리톨트리올레이트, 글리세롤모노리시놀레이트 등이 있다. 또한, 상기 옥시알킬렌계 소포제로는 폴리옥시알킬렌, 아세틸렌에테르류, 폴리옥시알킬렌지방산에스테르, 폴리옥시알킬렌알킬아민 등이 있으며, 상기 알콜계 소포제로는 글리콜(glycol) 등이 있다.
상기 공기연행제는 조성물의 분산성을 개선하여 작업성을 개선시키는 기능을 한다. 이러한 기능을 고려하여, 상기 공기연행제는 상기 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 공기연행제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로, 예컨대, 폴리칼본산계, 나프탈렌계, 멜라민계 등이 있다. 보다 바람직한 상기 공기연행제는 폴리칼본산계 공기연행제를 사용하는 것이 좋다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물은 잔골재 10 내지 80 중량%, 필요수분 유지 기능성 무기 충전재 10 내지 80 중량% 및 성능회복 기능성 혼화제 1 내지 20 중량%를 강제식 또는 진공 믹서로 소정 시간(예컨대, 1 내지 5분) 동안 프리 믹싱한 후, 물 5 내지 35 중량%를 더 첨가하여 강제식 믹서 또는 연속식 믹서로 소정 시간(예컨대, 1 내지 5분) 동안 믹싱하여 제조될 수 있다.
이러한 상기 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물은 적용되는 시공부위의 환경에 따라서 그 함량이 조절되어 사용되어, 본 발명의 효과를 더욱 극대화할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물이 콘크리트 구조물의 천정 및 벽체와 같이, 습도가 낮은 환경에서 적용되는 경우, 잔골재 50 내지 70 중량%, 필요수분 유지 기능성 무기 충전재 10 내지 30 중량%, 성능회복 기능성 혼화제 15 내지 20 중량% 및 물 5 내지 15 중량%를 포함하도록 준비되어 시공에 적용되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물이 콘크리트 구조물의 바닥면과 같이, 습도가 높은 고습윤의 환경에서 적용되는 경우, 잔골재 10 내지 50 중량%, 필요수분 유지 기능성 무기 충전재 40 내지 80 중량%, 성능회복 기능성 혼화제 1 내지 10 중량% 및 물 5 내지 15 중량%를 포함하도록 준비되어 시공에 적용되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 일 구현예는 상기 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강 시공방법으로서,
콘크리트 구조물의 레이탄스, 불순물 또는 열화부위를 치핑장치로 치핑하여 제거한 후, 청소하여 바탕면을 정리하는 단계(S1); 상기 정리된 바탕면에 프라이머 처리하는 단계(S2); 상기 프라이머 처리된 표면에, 상기 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물을 타설하여 표면을 마무리하는 단계(S3); 상기 마무리된 표면에 표면보호 및 강화 코팅제를 도포하여 표면을 마감하는 단계(S4); 및 양생하는 단계(S5)를 포함하는 것인 콘크리트 구조물의 보수보강 시공방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 콘크리트 구조물의 보수보강 시공방법의 개략적인 시공순서도를 나타낸 것이다.
상기 콘크리트 구조물의 레이탄스, 불순물 또는 열화부위를 치핑장치로 치핑하여 제거한 후, 청소하여 바탕면을 정리하는 단계(S1)에서, 상기 열화부위는 철근 하부까지 제거하고, 상기 프라이머 처리하는 단계 전에 노출된 철근의 녹을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 콘크리트 구조물의 레이탄스, 불순물 또는 열화부위를 치핑장치로 치핑하여 제거하는 경우에 정상적인 경우에는 콘크리트 구조물의 철근이 노출되지 않지만 열화가 심한 경우에는 열화된 부위에서 철근이 노출될 수도 있는데, 이렇게 철근이 노출되는 경우에는 방청 처리하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.
또한, 상기 치핑장치는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것이라면, 그 종류를 특별히 제한하지 않는다. 다만, 상기 치핑장치의 비제한적인 예를들면, 그라인더, 평삭기, 숏블라스터 또는 핸드 워터젯 등을 사용할 수 있다.
상기 프라이머 처리는 상기 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물이 콘크리트 구조물에 부착되기 용이하게 하는 물질을 도포하는 것을 의미한다. 이러한 상기 프라이머 처리는 스티렌-부타디엔 라텍스(styrene-butadiene latex)(공중합체), 폴리 아크릴 에스테르, 아크릴, 에틸 비닐 아세테이트, 메틸메타크릴레이트 및 실란계 화합물 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 물질을 사용할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 콘크리트 구조물의 보수보강 시공방법이 콘크리트 구조물의 천정 및 벽체에 적용되는 경우, 즉, 습도가 낮은 환경에서 상기 표면을 마무리하는 단계(S3)의 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물은 잔골재 50 내지 70 중량%, 필요수분 유지 기능성 무기 충전재 10 내지 30 중량%, 성능회복 기능성 혼화제 15 내지 20 중량% 및 물 5 내지 15 중량%를 포함하여 준비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 콘크리트 구조물의 보수보강 시공방법이 콘크리트 구조물의 바닥면에 적용되는 경우, 즉, 습도가 높은 고습윤의 환경에서 상기 표면을 마무리하는 단계(S3)의 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물은 잔골재 10 내지 50 중량%, 필요수분 유지 기능성 무기 충전재 40 내지 80 중량%, 성능회복 기능성 혼화제 1 내지 10 중량% 및 물 5 내지 15 중량%를 포함하여 준비되는 것이 바람직하다.
상기 표면보호 및 강화 코팅제는 물, 염소이온, 이산화탄소 등의 콘크리트에 대한 유해물질의 침투를 억제하고 중성화 저항성, 동결융해저항성, 내후성 등의 내구성을 개선하기 위하여 사용된다. 이러한 상기 표면보호 및 강화 코팅제는 스티렌-부타디엔 라텍스, 폴리 아크릴 에스테르, 아크릴, 에틸 비닐 아세테이트, 메틸메타크릴레이트 및 실리카-실란계 화합물 (축중합 혼합물) 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 물질을 사용할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이로써, 본 발명의 일 구현예에 따른 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강 시공방법에 의하면, 고습윤의 환경에서는 수분을 고정하고, 균열이 발생하기 쉬운 습도가 낮은 환경에서는 수분을 방출하여, 지속적으로 강도를 증진시키고, 우수한 균열억제성능을 제공하며, 내구성 저하 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다. 보다 구체적으로, 기존 콘크리트 구조물에 대한 우수한 부착강도와 휨강도, 인장강도, 압축강도 등의 강도성능을 증진시키고, 우수한 방수성, 내수성, 내화학성, 내후성, 표면 경도, 동결융해, 염해에 대한 내성, 항균, 탈취 및 불연 성능의 고내구성을 장기간 유지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 빠른시간 내에 경화되는 속경성 및 습윤경화성능을 제공하여, 시공시간이 짧으면서도 시공이 용이한 효과가 있다.
이로써, 콘크리트 구조물의 보수 및 보강 효과를 극대화시킬 뿐만 아니라, 추가적인 하자를 최소화하고, 콘크리트 구조물의 유지관리 비용을 현저히 절감할 수 있는 효과가 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
<제조예 1>
플라이애시의 준비
유동층보일러 방식의 화력발전소에서 산업부산물로 발생되는 플라이애시 100 중량부를 45 중량부의 수분으로 수화시킨 후 분말도가 6,250 ㎠/g가 되도록 분쇄하여 얻어지는 플라이애시를 준비하였다.
<제조예 2>
플라이애시의 준비
유동층보일러 방식의 화력발전소에서 산업부산물로 발생되는 플라이애시 100 중량부를 45 중량부의 수분 및 9 중량부의 글루콘산나트륨의 혼합물로 수화시킨 후 분말도가 5,840 ㎠/g가 되도록 분쇄하여 얻어지는 플라이애시를 준비하였다.
<제조예 3>
하이드라진과 반응시킨 카올리나이트의 제조
카올리나이트를 10 M 농도의 하이드라진 수용액에 3.8 g/ml의 농도로 투입하여, 분산시켜 65 ℃에서 48시간 동안 반응시킨 후 여과하여 상온에서 건조하여 하이드라진과 반응시킨 카올리나이트를 제조하였다.
<제조예 4>
질소 함유 이산화티타늄 나노튜브의 형상을 갖는 이산화티타늄 분말의 제조
0.1 M 농도의 Ti(SO4)2 수용액에 12 M 농도의 하이드라진 하이드레이트를 혼합하여 pH가 7이 되도록 조절한 이후, 암모니아 수(ammonia water)를 과량 첨가함으로써, 질소 함유 이산화티타늄 졸을 제조하였다. 상기 질소 함유 이산화티타늄 졸을 여과 및 수세하고 450 ℃에서 열처리하여 질소 함유 이산화티타늄 나노입자를 제조하였다. 상기 질소 함유 이산화티타늄 나노입자를 10 M NaOH 수용액으로 알칼리 처리하고, 220 ℃에서 15시간 동안 수열처리하고, 이를 상온에서 여과 및 세척한 후, 0.1 M의 HCl 수용액 및 0.1 M의 티오글리콜산 수용액이 1: 0.3 부피비율로 혼합된 산으로 처리하여 숙성함으로써 질소 함유 이산화티타늄 나노튜브의 형상을 갖는 이산화티타늄 분말을 제조하였다.
이러한 질소 함유 이산화티타늄 나노튜브의 형상을 갖는 이산화티타늄 분말은 비표면적이 380 ㎡/g이고, 직경이 17 ㎚이며, 길이가 271 ㎚이었다.
<제조예 5>
황 함유 그래핀 옥사이드의 제조
증류수에 그래핀 옥사이드 분말을 1.2 mg/ml의 농도로 투입한 후, 초음파 처리(ultra sonification)를 통해 분산하여 그래핀 옥사이드(GO) 분산액을 준비하였다.
이와는 별도로, 증류수에 2.5 mol/L 황(S)과 1 mol/L 나트륨 설피드(Na2S)를 혼합 및 용해시킴으로써, 나트륨 폴리설피드(Na2S3.5) 용액을 준비하였다.
상기 각각 준비된 그래핀 옥사이드(GO) 분산액 및 나트륨 폴리설피드 용액을 1.5: 1 부피비율로 혼합한 후, 초음파 처리(ultra sonification)를 통해 분산하여 GO-Na2Sx 혼합 용액을 제조한 이후; 상기 제조된 GO-Na2Sx 혼합 용액을 3 mol/L의 포름산(HCOOH) 용액 내로 적정하여, 황 함유 그래핀 옥사이드 복합 침전물을 형성하였다. 상기 형성된 황 함유 그래핀 옥사이드 복합 침전물을 여과하고 아세톤 및 증류수로 수 회 세척한 후, 55 ℃에서 건조함으로써, 황 함유 그래핀 옥사이드 복합물을 제조하였다.
상기 제조된 황 함유 그래핀 옥사이드 복합물을 Ar 가스 분위기 및 165 ℃에서 20 시간 동안 열처리함으로써, 황 함유 그래핀 옥사이드를 제조하였다.
<실시예 및 비교예>
하기 표 1에 나타낸 바와 같은 성분 및 함량으로 혼합된 잔골재 39 중량%, 필요수분 유지 기능성 무기 충전재 47 중량% 및 성능회복 기능성 혼화제 7 중량%를 진공형 강제식 혼합믹서에 투입하여, 3분 동안 프리믹싱한 후, 물 7 중량%를 더욱 첨가하여 2분 동안 믹싱함으로써, 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물 및 비교용 모르타르 조성물을 제조하였다.
| 구분(중량%) | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 비교예1 | 비교예2 | |
| 잔골재 | 39 | 39 | 39 | 43 | 39 | |
| (중량%) | 실리카질 규사(6호사) | 88.8 | 88.5 | 88.5 | 100 | 35 |
| 맥반석(평균입경: 1.3 mm) | 11.2 | 11.2 | 11.2 | - | 65 | |
| 필요수분 유지 기능성 무기 충전재 | 47 | 47 | 47 | 50 | 47 | |
| (중량부) | 조강 포틀랜드 시멘트 (분말도: 4,970 ㎠/g) |
100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 고로슬래그 (1) | 28 | 28 | 28 | 28 | 35 | |
| 플라이애시 | 19 [제조예1] |
19 [제조예1] |
19 [제조예2] |
- | 5 [제조예1] |
|
| 칼슘설포알루미네이트 | 17 | 17 | 17 | 17 | 17 | |
| 카올리나이트 | 22 [통상의 카올리나이트 분말] |
22 [제조예3] |
22 [제조예3] |
- | - | |
| 이산화티타늄 분말 | 7.5 [통상의 이산화티늄 분말] |
7.5 [제조예4] |
7.5 [제조예4] |
- | 7.5 [통상의 이산화티늄 분말] |
|
| 그래핀 옥사이드 | 1.5 [통상의 그래핀 옥사이드 분말] |
1.5 [통상의 그래핀 옥사이드 분말] |
1.5 [제조예5] |
- | - | |
| 제올라이트 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | - | - | |
| 물 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | |
| 성능회복 기능성 혼화제 | 7 | 7 | 7 | - | 7 | |
| (중량부) | 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 | 100 | 100 | 100 | - | 100 |
| 3,4'-디아미노디페닐술폰 | 23 | 23 | 23 | - | 45 | |
| 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 | 17 | 17 | 17 | - | 17 | |
| 폴리노보넨 공중합체 [화학식 1] |
18 (2) | 18 (2) | 18 (3) | - | - | |
| 폴리(프로필렌글리콜)비스(2-아미노프로필 에테르) [화학식 2, n=6] |
7 | 7 | 7 | - | - | |
| 폴리옥시프로필렌카르복실레이트 (메트)아크릴레이트 | 3 | 3 | 3 | - | - | |
| 비스(3-트리메톡시실릴프로필)테트라술피드_술피드계 실란 커플링제 | 3 | 1.5 | 2 | - | - | |
| 3-트리에톡시실릴프로필-N,N-디메틸티오카르바모일테트라술피드_술피드계 실란 커플링제 | 0 | 1.5 | 1 | - | - | |
| γ-아미노프로필트리메톡시실란_실란 커플링제 | - | - | - | - | 3 | |
| 실리콘계 소포제 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | - | 0.5 | |
| 폴리칼본산계 공기연행제 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | - | 0.5 | |
| (1) 고로슬래그: 용광로 제선과정 중, 배출되는 고온 용융 상태의 고로슬래그를 살수 급냉함으로써, 평균입경 5 mm 미만의 비결정질 알갱이 상태로 형성되는 수재슬래그를 분말화하여 제조된 것으로, 분말도가 5,820 ㎠/g인 것을 사용함. (2) 화학식 1에서 x 및 y의 몰비율이 3438: 4172인 것을 사용함. (3) 화학식 1에서 x 및 y의 몰비율이 755: 8736인 것을 사용함. |
||||||
이하에서는 상기 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 상기 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1 및 2의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
<시험예>
아래의 실험들은 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1 및 2의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
<시험예 1>
상기 실시예 1 내지 3에서 제조한 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물 및 비교예 1 및 2에서 제조한 비교용 모르타르 조성물을 KS L 5220에 규정한 방법에 따라 플로우 시험(비타격 시의 흐름성)을 수행하였다. 이때, 재료분리는 모르타르 슬러리를 손으로 저어 보아 판단하였으며, 수중 제작 공시체는 수면아래 10 cm 몰드를 설치한 후 자유 낙하하여 제작하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| 플로우(㎜) | 145 | 149 | 152 | 85 | 93 |
| 재료분리 | 없음 | 없음 | 없음 | 발생 | 발생 |
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 3에서 제조한 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물은 비교예 1 및 2에서 제조한 비교용 모르타르 조성물과 비교하여, 비타격시의 흐름성이 매우 높은 것을 확인할 수 있었는 바, 본 발명의 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물은 유동성이 우수함을 알 수 있었다.
또한, 비교예 1 및 2에서 제조한 비교용 모르타르 조성물은 재료분리가 발생하였으나, 상기 실시예 1 내지 3에서 제조한 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물은 재료분리가 발생하지 않아 수중불분리성이 우수함을 알 수 있었다.
<시험예 2>
상기 실시예 1 내지 3에서 제조한 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물 및 비교예 1 및 2에서 제조한 비교용 모르타르 조성물의 물리적 특성을 비교하기 위하여, 상기에서 설명한 상기 실시예 1 내지 3에서 제조한 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물 및 비교예 1 및 2에서 제조한 비교용 모르타르 조성물을 KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 의한 휨강도, 압축강도 및 접착강도 시험을 수행하여, 그 결과를 각각 하기 표 3에 나타내었다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
| 휨강도 (MPa) |
수중 | 9.1 | 9.2 | 9.4 | 1.5 | 2.3 |
| 기중 | 9.3 | 9.5 | 9.6 | 1.6 | 2.3 | |
| 압축강도 (MPa) |
수중 | 51.8 | 52.7 | 55.2 | 31.5 | 35.7 |
| 기중 | 53.5 | 54.3 | 57.2 | 32.1 | 37.4 | |
| 접착강도 (MPa) |
수중 | 1.8 | 2.1 | 2.2 | 0.7 | 1.0 |
| 기중 | 1.9 | 2.2 | 2.4 | 0.7 | 1.1 | |
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 3에서 제조한 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물은 비교예 1 및 2에서 제조한 비교용 모르타르 조성물과 비교하여, 휨강도, 압축강도 및 접착강도가 월등히 우수함을 확인할 수 있었다.
<시험예 3>
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물과 비교예 1 및 2에서 제조된 비교용 모르타르 조성물에 대하여, KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에 의한 길이변화율을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
| 길이변화율(%) | 0.05 | 0.04 | 0.02 | 1.7 | 0.9 |
상기 표 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물이 비교예 1 및 2에서 제조한 비교용 모르타르 조성물과 비교하여, 길이변화율이 감소되어 수축 저감 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
<시험예 4>
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물과 비교예 1 및 2에서 제조된 비교용 모르타르 조성물에 대하여, KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에 규정한 방법에 따라 투수량을 측정하였고, 그 결과를 아래의 표 5에 나타내었다. 투수량이 높으면 불순물이나 물이 콘크리트의 내부로 침투하게 되면 콘크리트의 내부에 기공률이 증가하게 되어 구조물의 파손을 초래하는 문제가 발생한다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| 투수량(g) | 0.05 | 0.05 | 0.01 | 1.7 | 1.2 |
상기 표 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물은 비교예 1 및 2에서 제조한 비교용 모르타르 조성물과 비교하여, 투수량이 낮은 것을 확인할 수 있었다.
<시험예 5>
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물과 비교예 1 및 2에서 제조된 비교용 모르타르 조성물에 대하여, KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에 의한 염화물 이온 침투 저항성시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
| 염화물 이온 침투 저항성 (coulombs) |
295 | 263 | 228 | 1284 | 1051 |
상기 표 6에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물이 비교예 1 및 2에서 제조한 비교용 모르타르 조성물과 비교하여, 염화물 이온 침투 저항성이 적게 나타나 염해에 대한 저항성이 높은 것을 확인할 수 있었다.
<시험예 6>
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물과 비교예 1 및 2에서 제조된 비교용 모르타르 조성물에 대하여, KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에 의한 중성화 저항성 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| 중성화 저항성 (mm) | 0.03 | 0.03 | 0.02 | 9.2 | 8.7 |
상기 표 7에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물이 비교예 1 및 2에서 제조한 비교용 모르타르 조성물과 비교하여, 중성화 침투 깊이가 적게 나타나 중성화에 대한 저항성이 높은 것을 확인할 수 있었다.
<시험예 7>
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물과 비교예 1 및 2에서 제조된 비교용 모르타르 조성물에 대하여, 일본 공업 규격 원안 [콘크리트의 용액침적에 의한 내약품성 시험 방법]에 준한 2% 염산, 5% 황산 및 45% 수산화 나트륨의 수용액을 시험 용액으로 28일 공시체를 침적하여 내약품성 시험의 측정결과를 아래의 표 8에 나타내었다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
| 중량변화율 (%) |
염산 | -0.15 | -0.22 | -0.09 | -3.8 | -2.2 |
| 황산 | 0.23 | 0.17 | 0.10 | 1.2 | 0.8 | |
| 수산화나트륨 | 0.37 | 0.20 | 0.04 | 1.0 | 0.6 | |
상기 표 8에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물이 비교예 1 및 2에서 제조한 비교용 모르타르 조성물과 비교하여, 내약품성에 대한 중량변화율이 적게 나타나 내약품성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
<시험예 8>
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물과 비교예 1 및 2에서 제조된 비교용 모르타르 조성물에 대하여, KS F 2456에 규정한 방법에 따라 동결융해저항성 시험의 측정 결과를 아래의 표 9에 나타내었다. 동결융해는 콘크리트에 모세관 내에 흡수된 수분이 결빙되고 녹는 것을 말하는 것으로, 동결융해가 반복되면 콘크리트 조직에 미세한 균열이 발생하게 되어 내구성이 저하되는 문제가 발생하게 된다. 하기 표 9는 동결융해 저항성 시험에 따른 각각의 실시예들 및 비교예들의 내구성 지수를 표시한 것이다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| 내구성 지수 | 95 | 97 | 97 | 67 | 79 |
상기 표 9에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물이 비교예 1 및 2에서 제조한 비교용 모르타르 조성물과 비교하여, 내구성 지수가 월등히 높으므로, 동결융해 저항성이 향상된 것을 확인할 수 있었다.
<시험예 9>
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물과 비교예 1 및 2에서 제조된 비교용 모르타르 조성물의 내알칼리성 시험을 KS F 4042 (콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에 준하여 포화 수산화 칼슘 용액(50±2)℃에서 28일 동안 담근 후 상온으로 냉각시켜 압축강도를 측정한 측정결과를 아래의 표 10에 나타내었다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| 압축강도 (MPa) |
48.4 | 49.3 | 51.7 | 28.2 | 35.6 |
상기 표10에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물이 비교예 1 및 2에서 제조한 비교용 모르타르 조성물과 비교하여, 압축강도가 높게 나타나 내알칼리성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
<시험예 10>
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물과 비교예 1 및 2에서 제조된 비교용 모르타르 조성물에 대하여, KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에 의한 습기투과 저항성 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 11에 나타내었다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| 습기 투과 저항성 (Sd, m) | 0.4 | 0.2 | 0.1 | 1.9 | 1.7 |
상기 표 11에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물이 비교예 1 및 2에서 제조한 비교용 모르타르 조성물과 비교하여, 습기투과 깊이가 적게 나타나 습기투과 저항성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
<시험예 11>
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물과 비교예 1 및 2에서 제조된 비교용 모르타르 조성물에 대하여, KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에 의한 물흡수계수 시험을 수행하였고, KFIA-FI-1004에 의하여 암모니아 가스검지관에 따른 탈취성 시험을 수행하여 그 결과를 하기 표 12에 나타내었다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| 물흡수계수 (kg/m2ㆍh0.5) | 0.15 | 0.12 | 0.09 | 1.8 | 1.2 |
| 탈취성 (탈취율, %) | 96 | 97 | 99 | 42 | 53 |
상기 표 12에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물이 비교예 1 및 2에서 제조한 비교용 모르타르 조성물과 비교하여, 물흡수계수가 적게 나타나 내수성이 우수한 것을 확인할 수 있었고, 또한, 탈취성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
<시험예 12>
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물과 비교예 1 및 2에서 제조된 비교용 모르타르 조성물에 대하여, 국립환경과학원고시 제2018-66호에 의한 먹는 물 수질 공정시험 및 실내공기질공정시험기준 환경부고시 제2018-64호(소형챔버법)에 의한 대기오염물질 방출량 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 13에 나타내었다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| 총대장균군(-/100mL) | 불검출 | 불검출 | 불검출 | 검출 | 불검출 |
| 대장균(-/100mL) | 불검출 | 불검출 | 불검출 | 검출 | 검출 |
| 중온일반세균(CFU/mL) | 불검출 | 불검출 | 불검출 | 검출 | 검출 |
| 여시니아(-/2L) | 불검출 | 불검출 | 불검출 | 불검출 | 불검출 |
| 톨루엔 방출량(mg/m2ㆍh) | 불검출 | 불검출 | 불검출 | 불검출 | 불검출 |
| 포름알데히드 방출량 (mg/m2ㆍh) |
불검출 | 불검출 | 불검출 | 불검출 | 불검출 |
상기 표 13에서 확인할 수 있는 바와 같이, 비교예 1 및 2에서 제조한 비교용 모르타르 조성물은 물과 접촉시 대장균, 일반세균이 검출된 것과 비교하여, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물은 물과 접촉시 대장균, 일반세균 및 여시니아와 같은 식중독균이 검출되지 않은 것을 확인할 수 있었다.
또한, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물 및 비교예 1 및 2에서 제조한 비교용 모르타르 조성물은 모두 톨루엔 및 포름알데히드와 같은 대기오염물질이 검출되지 않은 것을 확인할 수 있었다.
<시험예 13>
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물과 비교예 1 및 2에서 제조된 비교용 모르타르 조성물에 대하여, 사용균주 Escherichia coli ATCC 8739, Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027 및 Salmonella typhimurium NCTC 12023에 의해 얻어진 항균시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 14에 나타내었다.
| 구분(CFU/film) | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
| Escherichia coli ATCC 8739 |
초기농도 | 2.2×105 | 2.2×105 | 2.2×105 | 2.2×105 | 2.2×105 |
| 48시간 후 농도 (감소율, %) |
＜25 (＞99.9%) |
＜25 (＞99.9%) |
＜25 (＞99.9%) |
1.8×105 (18.2%) |
1.5×105 (31.8%) |
|
| Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027 | 초기농도 | 2.0×105 | 2.0×105 | 2.0×105 | 2.0×105 | 2.0×105 |
| 48시간 후 농도 (감소율, %) |
＜25 (＞99.9%) |
＜25 (＞99.9%) |
＜25 (＞99.9%) |
9.2×104 (54%) |
5.4×104 (73%) |
|
| Salmonella typhimurium NCTC 12023 | 초기농도 | 2.2×105 | 2.2×105 | 2.2×105 | 2.2×105 | 2.2×105 |
| 48시간 후 농도 (감소율, %) |
＜25 (＞99.9%) |
＜25 (＞99.9%) |
＜25 (＞99.9%) |
1.7×105 (22.7%) |
0.9×105 (59.1%) |
|
상기 표 14에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물이 비교예 1 및 2에서 제조한 비교용 모르타르 조성물과 비교하여, 세균 감소율이 월등이 높았는 바, 항균효과가 우수한 것을 확인할 수 있었다.
<시험예 14>
상기 실시예 1 내지 3에서 제조한 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물 및 비교예 1 및 2에서 제조한 비교용 모르타르 조성물의 자기치유성을 평가하기 위하여, 모르타르 공시체를 50×50×50㎜로 각각 제작하여 양생한 후 최대 압축 하중의 85%의 압축 하중으로 미리 하중을 준 후 기건 양생 28일, 56일 및 84일 후의 압축강도 회복률을 측정하여, 그 결과를 하기 표 15에 나타내었다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | ||
| 압축강도 회복률 (%) | 28일 | 18.5 | 19.9 | 20.7 | 4.2 | 4.9 |
| 56일 | 31.7 | 33.5 | 34.1 | 8.5 | 9.7 | |
| 84일 | 38.6 | 40.2 | 42.8 | 13.8 | 16.4 | |
상기 표 15에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 3에서 제조한 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물은 비교예 1 및 2에서 제조한 비교용 모르타르 조성물과 비교하여, 균열 후 압축강도 회복률이 높게 나타나 자기 치유성이 우수함을 확인할 수 있었다.
<시험예 15>
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물과 비교예 1 및 2에서 제조된 비교용 모르타르 조성물에 대하여, 국토교통부 고시 2020-263호(건축물 마감재료의 난연성능 및 화재 확산 방지구조 기준)에 의한 대기오염물질 불연 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 16에 나타내었다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
| 질량감소율(%) | 2.53 | 2.12 | 1.98 | 18.42 | 16.59 |
| 최고온도 및 최종 평형온도의 차(K) |
0.5 | 0.6 | 0.5 | 2.1 | 1.6 |
| 가스유해성시험(분:초) | 19:31 | 19:55 | 21:15 | 9:38 | 12:42 |
상기 표 16에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물은 비교예 1 및 2에서 제조한 비교용 모르타르 조성물과 비교하여, 질량감소율(%), 최고온도 및 최종 평형온도의 차(K)가 적었고, 생쥐의 평균행동 정지시간이 연장된 것을 확인할 수 있었다.
이로써, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물이 비교예 1 및 2에서 제조한 비교용 모르타르 조성물과 비교하여, 우수한 불연성능을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (6)
- 잔골재 10 내지 80 중량%, 필요수분 유지 기능성 무기 충전재 10 내지 80 중량%, 성능회복 기능성 혼화제 1 내지 20 중량% 및 물 5 내지 35 중량%를 포함하고;
상기 필요수분 유지 기능성 무기 충전재는
조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 고로슬래그 10 내지 30 중량부, 플라이애시 10 내지 30 중량부, 칼슘설포알루미네이트 10 내지 30 중량부, 카올리나이트 10 내지 30 중량부, 이산화티타늄 분말 5 내지 15 중량부, 그래핀 옥사이드 0.1 내지 5 중량부 및 제올라이트 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것이고;
상기 성능회복 기능성 혼화제는
비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 100 중량부에 대하여, 디아미노디페닐술폰 15 내지 35 중량부, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 10 내지 20 중량부, 하기 화학식 1로 표시되는 폴리노보넨 공중합체 10 내지 20 중량부, 하기 화학식 2로 표시되는 폴리(프로필렌글리콜)비스(2-아미노프로필 에테르) 1 내지 10 중량부, 폴리옥시프로필렌카르복실레이트 (메트)아크릴레이트 0.1 내지 5 중량부 및 술피드계 실란 커플링제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물.
[화학식 1]
상기 식에서,
R은 디클로로페닐이고,
x 및 y는 서로 같거나 다른 것으로, 각각 독립적으로 1 내지 10000의 정수이다.
[화학식 2]
상기 식에서,
n은 1 내지 10의 정수이다.
- 제1항에 있어서,
상기 이산화티타늄 분말은 질소 함유 이산화티타늄 나노튜브의 형상을 갖는 것이고;
상기 질소 함유 이산화티타늄 나노튜브의 형상을 갖는 이산화티타늄 분말은
0.01 내지 1 M 농도의 Ti(SO4)2 수용액에 10 내지 15 M 농도의 하이드라진 하이드레이트를 혼합하여 pH가 6 내지 8이 되도록 조절한 이후, 암모니아 수(ammonia water)를 과량 첨가함으로써, 질소 함유 이산화티타늄 졸을 제조하는 단계; 상기 질소 함유 이산화티타늄 졸을 여과 및 수세하고 300 내지 500 ℃에서 열처리하여 질소 함유 이산화티타늄 나노입자를 제조하는 단계; 상기 질소 함유 이산화티타늄 나노입자를 알칼리 처리하고, 200 내지 300 ℃에서 수열합성하는 단계; 및 상기 수열합성 후 질소 함유 이산화티타늄이 용해된 화합물을 세척한 후, 무기산 및 티오글리콜산이 1: 0.1 내지 0.5 부피비율로 혼합된 산을 사용하는 산 처리에 의한 숙성과정을 통하여 질소 함유 이산화티타늄 나노튜브의 형상을 갖는 이산화티타늄 분말을 제조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 그래핀 옥사이드는 황 함유 그래핀 옥사이드인 것이고;
상기 황 함유 그래핀 옥사이드는
증류수에 그래핀 옥사이드를 0.8 내지 1.5 mg/ml의 농도로 투입한 후, 초음파 처리(ultra sonification)를 통해 분산하여 그래핀 옥사이드(GO) 분산액을 준비하는 단계; 증류수에 1 내지 4 mol/L 황(S)과 1 mol/L 나트륨 설피드(Na2S)를 혼합 및 용해시킴으로써, 나트륨 폴리설피드(Na2Sx, x = 2 내지 5) 용액을 준비하는 단계; 상기 각각 준비된 그래핀 옥사이드(GO) 분산액 및 나트륨 폴리설피드(Na2Sx, x = 2 내지 5) 용액을 0.7 내지 1.5: 1 부피비율로 혼합한 후, 초음파 처리(ultra sonification)를 통해 분산하여 GO-Na2Sx 혼합 용액을 제조하는 단계; 상기 제조된 GO-Na2Sx 혼합 용액을 1 내지 10 mol/L의 포름산(HCOOH) 용액 내로 적정하여, 황 함유 그래핀 옥사이드 복합 침전물을 형성하는 단계; 상기 형성된 황 함유 그래핀 옥사이드 복합 침전물을 여과 및 세척한 후, 건조함으로써, 황 함유 그래핀 옥사이드 복합물을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 황 함유 그래핀 옥사이드 복합물을 비활성가스 분위기 및 150 내지 200 ℃에서 18 내지 36 시간 동안 열처리하여 황 함유 그래핀 옥사이드를 제조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 술피드계 실란 커플링제는 비스(3-트리메톡시실릴프로필)테트라술피드 및 3-트리에톡시실릴프로필-N,N-디메틸티오카르바모일테트라술피드를 1: 0.5 내지 0.8 중량비율로 혼합한 것을 특징으로 하는 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물.
- 제1항 내지 제4항 중에서 선택되는 어느 한항에 따른 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강 시공방법으로서,
콘크리트 구조물의 레이탄스, 불순물 또는 열화부위를 치핑장치로 치핑하여 제거한 후, 청소하여 바탕면을 정리하는 단계(S1); 상기 정리된 바탕면에 프라이머 처리하는 단계(S2); 상기 프라이머 처리된 표면에, 상기 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물을 타설하여 표면을 마무리하는 단계(S3); 상기 마무리된 표면에 표면보호 및 강화 코팅제를 도포하여 표면을 마감하는 단계(S4); 및 양생하는 단계(S5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수보강 시공방법.
- 제5항에 있어서,
상기 콘크리트 구조물의 보수보강 시공방법이 콘크리트 구조물의 천정 및 벽체에 적용되는 경우, 상기 표면을 마무리하는 단계(S3)의 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물은 잔골재 50 내지 70 중량%, 필요수분 유지 기능성 무기 충전재 10 내지 30 중량%, 성능회복 기능성 혼화제 15 내지 20 중량% 및 물 5 내지 15 중량%를 포함하여 준비되는 것이고;
상기 콘크리트 구조물의 보수보강 시공방법이 콘크리트 구조물의 바닥면에 적용되는 경우, 상기 표면을 마무리하는 단계(S3)의 성능회복기능 및 필요수분 유지기능이 뛰어난 콘크리트 구조물의 보수보강용 고기능성 모르타르 조성물은 잔골재 10 내지 50 중량%, 필요수분 유지 기능성 무기 충전재 40 내지 80 중량%, 성능회복 기능성 혼화제 1 내지 10 중량% 및 물 5 내지 15 중량%를 포함하여 준비되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수보강 시공방법.
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