KR102479699B1 - 친환경 모르타르 및 친환경 모르타르를 이용한 시공 방법 및 이에 이용되는 분사 장치 - Google Patents

친환경 모르타르 및 친환경 모르타르를 이용한 시공 방법 및 이에 이용되는 분사 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 친환경 모르타르는 결합제 20 ~ 50 중량부와, 잔골재 40 내지 70 중량부와, 지연제(retarder) 0.1 중량부 내지 0.3 중량부와, 급결제 0.5 내지 1.5 중량부와, 혼화용 폴리머 디스퍼션을 포함하며, 상기 결합제는 100 중량 %에 대하여 포틀란트 시멘트 70 내지 90 중량 %와 고로 슬래그 미분말 10 내지 30 중량 %를 포함하며, 상기 혼화용 폴리머 디스퍼션은 SBR, EVA, PAE 또는 아크릴 에멀젼을 포함하며, 상기 급결제는 알루미나시멘트계 급결제, 비정질 알루미네이트계 급결제 또는 CSA(Calcium sulfo-aluminate)계 급결제를 포함하며, 상기 잔골재는 천연 잔골재 대비 페로니켈 슬래그 잔골재와 순환 잔골재 중 적어도 하나의 비율이 중량비 기준으로 1 : 1 내지 4 : 1이다.
친환경 모르타르를 이용한 단면 복구 시공 방법은 전술한 친환경 모르타르를 이용하여, 움푹하게 파인 손상 부위를 포함하는 콘크리트 시공면을 단면 복구하기 위한 콘크리트 단면 복구 시공 방법으로서, 단면 복구할 콘크리트 시공면을 바탕 처리하는 단계; 바탕 처리된 콘크리트 시공면에 대하여 방청제를 도포하여 방청 처리하는 단계; 방청 처리된 콘크리트 시공면에 대하여 알칼리 회복제를 도포하는 단계; 콘크리트 시공면에 프라이머를 도포하는 단계; 프라이머가 도포된 콘크리트 시공면에 친환경 모르타르를 도포하는 단계; 및 친환경 모르타르 도포 후에 친환경 마감재를 도포하는 단계를 포함하며, 친환경 모르타르를 도포하는 단계 전에 부착력을 높이기 위해, 상기 콘크리트 시공면 상의 오목한 손상 부위에 복수개의 앵커를 체결하고, 금속 선재를 상기 복수개의 앵커들에 모두 연결하여 카오스 네트 구조를 형성한다.

Description

친환경 모르타르 및 친환경 모르타르를 이용한 시공 방법 및 이에 이용되는 분사 장치{eco-friendly mortar and construction method using the eco-friendly mortar and spraying equipments used for the construction method}
본 발명은 순환재료를 이용하여 제조되는 친환경 모르타르와 이를 이용한 시공 방법(특히, 콘크리트면 보수 시공 방법)과 이에 이용되는 친환경 모르타르 분사 장치에 관한 것이다.
노후화가 진행된 콘크리트 구조물은 진동 및 외부 충격 등 외부 영향에 취약하여 쉽게 균열이 발생한다. 발생된 균열은 염화물과 탄산화물의 이동을 촉진시켜 복합 열화에 의한 철근 부식과 콘크리트 체척 팽창을 유발한다. 따라서, 콘크리트 열화로 인한 손상이나 열화된 단면의 복구를 위한 시공이 요구되며, 이러한 시공에 이용되는 재료를 단면 복구재라 한다. 단면 복구재는 복구 대상인 부분을 포함하는 기존 콘크리트에 대한 부착 성능 또는 일체화 성능이 가장 중요하다. 이에 따라 개발된 것이 폴리머를 혼입한 모르타르, 즉, 폴리머 모르타르이다.
한편, 근래 콘크리트 산업에 있어서는, CO2 배출량 감소 등 환경문제와 함께 부존자원의 고갈대책도 중요한 문제점으로 제기되어, 이를 동시에 해결하기 위하여 각종 산업부산물 또는 산업폐기물과 같은 순환자원을 콘크리트용 자원으로 재이용하는 방법이 연구되고 있다. 게다가, 최근에는 해양 생태 환경 파괴에 대한 심각성이 대두되면서 해안가 모래 채취가 제한되고 있으며, 이에 따라, 폴리머 모르타르에 들어가는 잔골재의 수급에 큰 차질이 있다.
이에 각종 산업부산물 또는 산업폐기물, 즉, 석탄재, 폐타이어, 폐합성수지, 폐주물사, 하,폐수 슬러지, 폐목재 등을 원료와 혼합해 대략 2000℃ 내외의 고온으로 가열하여, 악취 및 유해물질을 완전 분해하여, 모르타르용 순환 자원으로 이용하는 기술이 제안되었다.
하지만, 친환경 모르타르 제조에 있어서는 기존 재료에 치환되는 순환 재료들의 종류 및/또는 해당 순환 재료들이 염화물 이온 침투에 미치는 영향이나 휨 강도 등 폴리머 모르타르의 성능과의 관계에 대한 고려 없이 이루어져 왔기 때문에 좋은 품질의 친환경 모르타르를 얻기는 어려웠다. 또한, 폴리머 모르타르를 단면 복구를 위해 시공하는 기존 방법에 있어서, 기존 콘크리트 표면 손상이 심하고 복잡한 경우, 친환경 모르타르의 부착력을 높이기 어려웠다.
공개번호 10-2011-0132959 (2011년 12월 9일 공개)
본 발명이 해결하고가 하는 과제는 산업부산물 또는 산업폐기물로부터 얻어진순환 재료를 이용하면서도 품질 좋은 친환경 모르타르를 제조하는 기술을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 순환 재료를 이용하여 품질 좋은 친환경 모르타르를 얻고 그와 같이 얻어진 친환경 모르타르를 강한 부착력으로 기존 콘크리트면에 부착시킬 수 있는 시공 방법 및 이 시공 방법에서 유리하게 이용될 수 있는 친환경 모르타르 분사 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일측면에 따른 친환경 모르타르는 결합제 20 ~ 50 중량부와, 잔골재 40 내지 70 중량부와, 지연제(retarder) 0.1 중량부 내지 0.3 중량부와, 급결제 0.5 내지 1.5 중량부와, 혼화용 폴리머 디스퍼션을 포함하며, 상기 결합제는 100 중량 %에 대하여 포틀란트 시멘트 70 내지 90 중량 %와 고로 슬래그 미분말 10 내지 30 중량 %를 포함하며, 상기 혼화용 폴리머 디스퍼션은 SBR, EVA, PAE 또는 아크릴 에멀젼을 포함하며, 상기 급결제는 알루미나시멘트계 급결제, 비정질 알루미네이트계 급결제 또는 CSA(Calcium sulfo-aluminate)계 급결제를 포함하며, 상기 잔골재는 천연 잔골재 대비 페로니켈 슬래그 잔골재와 순환 잔골재 중 적어도 하나의 비율이 중량비 기준으로 1 : 1 내지 4 : 1이다.
본 발명의 일측면에 따라 전술한 친환경 폴리머 모르타르를 이용하여, 움푹하게 파인 손상 부위를 포함하는 콘크리트 시공면을 단면 복구하기 위한 콘크리트 단면 복구 시공 방법이 제공되며, 상기 시공 방법은, 단면 복구할 콘크리트 시공면을 바탕 처리하는 단계; 단면 복구할 콘크리트 시공면에 대하여 방청제를 도포하여 방청 처리하는 단계; 단면 복구할 콘크리트 시공면에 대하여 알칼리 회복제를 도포하는 단계; 단면 복구할 콘크리트 시공면에 대하여 프라이머를 도포하는 단계; 프라이머가 도포된 콘크리트 시공면에 청구항 1에 기재된 친환경 모르타르를 도포하는 단계; 및 친환경 모르타르 도포 후에 친환경 마감재를 도포하는 단계를 포함하며, 친환경 모르타르를 도포하는 단계 전에 부착력을 높이기 위해, 상기 콘크리트 시공면 상의 오목한 손상 부위에 복수개의 앵커를 체결하고, 금속 선재를 상기 복수개의 앵커들에 모두 연결하여 카오스 네트 구조를 형성한다.
본 발명의 일측면에 따라 친환경 모르타르를 콘크리트 시공면에 도포하기 위한 친환경 모르타르 분사 장치가 제공되며, 펌핑수단에 의해 친환경 모르타르가 압송, 공급되는 모르타르 공급관; 상기 모르타르 공급관의 전단에 결합되며, 에어컴프레서로부터 공급된 압축 공기를 친환경 모르타르를 전방으로 추진시키는 방향으로 공급하여, 친환경 모르타르에 분사 추진력을 가하는 에어 공급 노즐부; 상기 에어 공급 노즐부의 전단에 결합되며, 상기 에어 공급 노즐부를 통해 공급된 압축 공기에 의해 친환경 모르타르가 전방 외부로 분사되도록 하는 모르타르 분사 노즐을 포함하며, 상기 에어 공급 노즐부는, 상기 모르타르 공급관의 전단에 나사 결합되며, 제1 에어 공급 관로와 접속된 제1 환형 유로를 포함하는 제1 외부 에어 공급 노즐과, 상기 제1 외부 에어 공급 노즐의 내주 전방 측에 나사 결합되며, 상기 제1 환형 유로와 연결된 채 전방을 향해 일정 각도 경사지게 그리고 상기 에어 공급 노즐부의 중심축선에 대하여 회전 방향으로 일정 각도 경사지게 형성된 복수개의 제1 에어 공급홀이 형성되어, 친환경 모르타르를 일방향으로 회전시키면서 혼합하는 제1 내부 에어 공급 노즐과, 상기 제1 내부 에어 공급 노즐의 내주 전방에 나사 결합된 중간 연결관과, 상기 중간 연결관의 전단에 나사 결합되며, 제2 에어 공급 관로와 접속된 제2 환형 유로를 포함하는 제2 외부 에어 공급 노즐과, 상기 제2 외부 에어 공급 노즐의 내주 전방 측에 나사 결합되며, 상기 제2 환형 유로와 연결된 채 전방을 향해 일정 각도 경사지게 그리고 상기 에어 공급 노즐부의 중심축선에 대하여 상기 제1 에어 공급홀의 경사진 방향과 반대되는 회전 방향으로 일정 각도 경사지게 형성된 복수개의 제2 에어 공급홀이 형성되어, 친환경 모르타르를 전술한 회전 방향과 반대방향으로 회전시키면서 추진하여 혼합하는 제2 내부 에어 공급 노즐을 포함하며, 상기 모르타르 분사 노즐은 상기 제2 내부 에어 공급 노즐의 내주 전방에 나사 결합되며 상기 에어 공급 노즐부를 통해 전방으로 압송되어 온 친환경 모르타르를 전방으로 분사하며, 상기 제2 에어 공급 관로에는 급결제 인렛부가 측방향으로 결합되어, 알루미나시멘트계 급결제, 비정질 알루미네이트계 급결제 또는 CSA계 급결제를 친환경 모르타르에 혼합되도록 공급한다.
본 발명에 따르면, 재활용 가능한 순환 잔골재 또는 페로니켈 슬래그 잔골재를 포함하는 순환 재료를 이용하여 품질 좋은 친환경 모르타르를 얻고 그와 같이 얻어진 친환경 모르타르를 강한 부착력으로 콘크리트면에 부착시킬 수 있다는 장점을 갖는다.
도 1은 친환경 모르타르 도포 전에, 손상된 시공면에 대한 친환경 모르타르의 부착력을 높이기 위해, 설치되는 카오스 네트 구조를 설명하기 위한 도면이고,
도 2는 도 1에 구조를 대신해 적용될 수 있는 철근 배근 또는 카오스 네트 구조를 설명하기 위한 도면이고,
도 3은 친환경 모르타르 도포 시스템을 도시한 도면이고,
도 4은 친환경 모르타르 분사 장치의 일예를 도시한 단면도이고,
도 5은 도 4에 도시된 친환경 모르타르 분사 장치를 도시한 분해 단면도이고,
도 6은 내부 에어 공급 노즐의 형상을 설명하는 도면이고,
도 7는 적용 가능한 모르타르 분사 노즐의 다양한 형상을 나타낸 도면이고,
도 8은 친환경 모르타르 분사 장치의 최적 실시예를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 본 발명의 기술적 사상과 관계없는 부분의 설명은 생략하였다.
시공을 위해서는 먼저 친환경 모르타르가 준비되어야 한다. 본 발명에 따라 친환경 모르타르가 제조되어 준비되는데, 본 발명의 친환경 모르타르에 대해서는 이후에 보다 더 자세히 설명한다.
친환경 모르타르를 이용한 콘크리트 단면 복구 시공 방법은, 시공면 바탕 처리 단계와, 방청 처리 단계와, 알칼리 회복제 도포 단계와, 프라이머 도포 단계와, 친환경 모르타르 도포 단계와, 친환경 마감제 도포 단계를 포함한다.
시공면 바탕 처리 단계는 콘크리트 시공면을 정리하는 단계와 정리된 콘크리트 시공면을 치핑하는 단계와 치핑된 콘크리트 시공면을 고압수로 세척하는 단계를 포함한다. 여기에서 콘크리트 시공면을 정리하는 단계는 콘크리트 시공면에서 열화 부위와 손상 부위를 제거하고 세정하는 단계를 포함한다. 또한, 콘크리트 시공면을 치핑하는 단계는, 매끄러운 콘크리트 시공면을 공구나 기계를 이용하여 면 갈이 하여 거친 표면으로 만드는 단계로서, 프라이머 도포 단계 및 친환경 모르타르 도포 단계에서 콘크리트 시공면에 대한 프라이머 및 친환경 모르타르의 부착력을 높여준다.
철근 방청 처리 단계는, 콘크리트 손상에 의해 철근이 외부로 노출된 경우에만 수행하는 단계로서, 철근이 노출되어 있지 않다면 생략된다. 본 실시예에서, 철근 방청 처리 단계는 철근 노출 부위의 녹을 제거한 후 방청제를 도포한다.
알칼리 회복제 도포 단계는, 콘크리트 시공면에 알칼리 회복성을 높여주는 알칼리 회복제를 도포하는 단계이다. 알칼리 회복제 도포 단계는 필요에 따라 추가적으로 진행되는 단계로서 생략되거나 또는 다른 단계로 대체될 수 있다.
프라이머 도포 단계는 콘크리트 시공면과 친환경 모르타르에 의해 추가된 콘크리트 사이의 접착력을 높이기 위해 프라이머를 도포한다. 친환경 모르타르 충분한 접착력을 갖는 경우에는 프라이머 도포 단계가 생략될 수 있다.
친환경 모르타르 도포 단계는 미리 준비된 친환경 모르타르를 콘크리트 시공면에 도포하는 것을 포함한다. 친환경 모르타르의 도포 두께는 단면 손상부 깊이에 따라 적절히 이루어진다. 단면 복구가 필요하지 않는 곳의 표면 보수는 표면이 고르지 못한 부분, 기공 부분 등을 퍼티재 또는 미장용 모르타르를 발라 처리한다.
친환경 마감제는, 필요시 정수장 등 특수 시설 등의 콘크리트 시공면인 경우 도포되는 것으로서, 수질안전기준에 준하는 에폭시계 또는 세라믹계 등의 재료를 사용될 수 있다.
또한, 친환경 마감재로 설계에 따라 중성화방지제 또는 발수코팅제를 도포하여 마감할 수 있다.
한편, 콘크리트 구조물이 화재 등으로 인하여 가열되어 고온으로 상승하면 콘크리트 구조물의 표면이 박리하여 떨어지는 폭렬 현상이 발생한다. 이러한 폭렬 현상을 방지하기 위해, 친환경 모르타르에는 일정 온도(고온) 이상에서 기화하는 유기섬유, 바람직하게는, 폴리프로필렌 섬유 및/또는 셀룰로오스 섬유를 포함하는 유기섬유가 포함되는 것이 바람직하다.
이 유기섬유는 콘크리트 구조물이 화재 등으로 인하여 가열되어 고온으로 상승하면 일정 온도 이상에서 기화하여 미세한 다수의 공동을 콘크리트 구조물 내에 형성함과 동시에 그 다수의 공동들이 연결되게 한다. 따라서, 공동들이 외부와 연통되므로, 친환경 모르타르에 의해 형성된 콘크리트 내 수증기가 공동을 통해 외부로 배출되며, 따라서, 전술한 폭렬 현상이 방지 또는 억제될 수 있다.
친환경 모르타르를 도포함에 있어서, 손상된 시공면에 대한 친환경 모르타르의 부착력을 높이기 위해, 친환경 모르타르 도포 전에 오목한 손상 부위에 도 3에 도시된 것과 같은 카오스 네트 구조(90)를 형성하는 것이 바람직하다. 특히, 카오스 네트 구조(90)는 손상 부위에 대한 부착력 향상을 위해 본 발명의 발명자에 의해 새롭게 개발된 것으로서 도포되는 친환경 모르타르를 복잡한 3차원 구조로 잡아주어 부착력을 획기적으로 높이면서도 설치가 쉽다는 이점이 있다.
도 1에 도시된 바와 같이. 부착력 향상을 위한 카오스 네트 구조(90)는 기존 콘크리트 구조의 오목한 손상 부위(또는, 덴트)에 체결되는 복수개의 앵커(92; 92a, 92b)들과, 앵커(92)들에 차례로 연결되어 도 2에 도시된 것과 같은 네트 형상을 형성하는 금속 선재(94)로 이루어진다. 이때 복수개의 앵커(92)는 내측 앵커(92a)들과 외곽 앵커들(92b)로 이루어지고, 특히, 내측 앵커(92a)들 각각은 자신의 주변에 있는 적어도 4개 이상의 앵커들과 금속 선재(94)에 의해 연결되어 있다. 대안적으로 도 4에 도시된 것과 같은 철근 배근 구조(90')가 전술한 카오스 네트 구조를 대신하여 부착력 향상을 위한 구조로 이용될 수도 있다.
전술한 친환경 모르타르 도포 단계는 도 3 내지 도 8을 참조하여 설명되는 본 발명에 따른 친환경 모르타르 도포 시스템 및 이에 포함된 친환경 모르타르 분사 장치를 이용하여 이루어질 수 있다.
도 3은 친환경 모르타르 도포 시스템을 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 친환경 모르타르 도포 시스템(1)은 친환경 모르타르가 혼합되는 대형의 믹서(300)와, 친환경 모르타르를 분사하는 친환경 모르타르 분사 장치(100)와, 믹서(300)와 친환경 모르타르 분사 장치(100) 사이에 배치되어 믹서(300)에서 혼합된 친환경 모르타르를 친환경 모르타르 분사 장치(100)로 압송하는 압송펌프 수단(210, 220)과, 친환경 모르타르 분사 장치(100)가 소정 공기압 이상의 압력으로 친환경 모르타르를 분사할 수 있도록 압축 공기를 친환경 모르타르 분사 장치(100)에 공급하는 에어 컴프레서(500)를 포함한다.
압송펌프 수단(210, 220)은 믹서(300)에서 친환경 모르타르를 직접 받아 1차 압송하는 대용량 압송 펌프(210)과, 대용량 압송 펌프(210)에서 압송된 친환경 모르타르를 공급관을 통해 친환경 모르타르 분사 장치(100)에 직접 공급하는 소용량 압송 펌프(220)를 포함할 수 있다. 본 명세서에서, 친환경 모르타르 분사 장치(100)가 모르타르를 공급관을 포함하는 것으로 정의한다. 대용량 압송 펌프(210)와 소용량 압송 펌프(220)는 대용량 펌프카 및 소용량 펌프카에 구비된 것일 수 있다, 압송펌프 수단이 하나의 압송 펌프만을 포함하는 것도 고려될 수 있다. 또한, 차량에 구비되어 운반되는 대형의 믹서(200)를 돕거나 대신하여 현장에서 친환경 모르타르를 혼합하기 위한 현장 믹서(600)를 더 포함할 수 있다. 현장 믹서(600)는 상단이 개방된 믹서통(610)과 믹서통(610) 내에서 회전하여 친환경 모르타르를 교반하여 혼합하는 교반날개(620)를 포함한다. 친환경 모르타르 분사 장치(100)가 친환경 모르타르를 직접 콘크리트 시공면에 분사하는 것을 기본으로 하고, 필요한 경우, 현장 믹서(600)로 또는 별도에 장소에 분사한 후, 분사된 친환경 모르타르를 콘크리트 시공면에 도포할 수도 있다.
도 4는 본 발명에 따른 친환경 모르타르 분사 장치의 일예를 도시한 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 친환경 모르타르 분사 장치를 도시한 분해 단면도이고, 도 6은 내부 에어 공급 노즐의 형상을 설명하는 도면이고, 도 7은 적용 가능한 모르타르 분사 노즐의 다양한 형상을 나타낸 도면이다.
도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 친환경 모르타르 분사 장치(100)는 전술한 펌핑수단에 의해 친환경 모르타르가 압송, 공급되는 모르타르 공급관(110)과, 모르타르 공급관(110)의 전단에 결합되며, 전술한 에어컴프레서로부터 공급된 압축 공기를 친환경 모르타르를 전방으로 추진시키는 방향으로 공급하여, 친환경 모르타르에 분사 추진력을 가하는 에어 공급 노즐부(A)와, 에어 공급 노즐부(A)의 전단에 결합되며, 에어 공급 노즐부(A)를 통해 공급된 압축 공기에 의해 친환경 모르타르가 전방 외부로 분사되는 모르타르 분사 노즐(180)을 포함한다.
에어 공급 노즐부(A)는, 상기 모르타르 공급관(110)의 전단에 나사 결합되며, 에어 공급 관로(125)와 접속된 환형 유로(126)를 포함하는 외부 에어 공급 노즐(120)과, 상기 외부 에어 공급 노즐(120)의 내주 전방 측에 나사 결합되며, 상기 환형 유로(126)와 연결된 채 전방을 향해 일정 각도 경사지게 그리고 에어 공급 노즐부(A)의 중심축선에 대하여 소정 회전 방향(본 실시예에서는 우회전 방향)으로 일정 각도 경사지게 형성된 복수개의 에어 공급홀(131)이 형성된 내부 에어 공급 노즐(130)을 포함한다. 본 실시예에서는, 복수개의 에어 공급홀(131)이 전방을 향해 경사져 있고 우회전 방향으로 45도 경사져 있다.
또한, 모르타르 분사 노즐(180)은 내부 에어 공급 노즐(130)의 내주 전방에 나사 결합되며 에어 공급 노즐부(A)를 통해 전방으로 경사지게 공급된 고압의 에어로 압송되어 온 친환경 모르타르를 전방으로 분사한다. 모르타르 분사 노즐(180)은 에어 공급홀의 경사각에 상응하는 각도로 경사지게 전방으로 수렴하는 후방 분사홀(182)과 후방 분사홀(182)의 전단에서 일정 최소 직경으로 이루어진 전방 분사홀(184)로 이루어진 분사홀(182, 184)로 이루어진다. 전방 분사홀(184)에서 유로 단면적이 최소가 되므로 강한 유속으로 친환경 모르타르를 외부로 분사할 수 있다.
또한, 상기 에어 공급 관로(125) 중간에는 급결제 인렛부(102)가 측방향으로 결합된다. 급결제 인렛부(102)를 통해 친환경 모르타르의 응결, 경화를 촉진시키는 급결제가 공급된다. 친환경 모르타르의 이송 경로의 끝 부근에세 급결제가 공급되므로, 친환경 모르타르가 압송되는 과정에서는 영향을 주지 않으며, 분사되는 시점에 전술한 에어 공급홀들의 회전 방향으로 경사진 형상에 의해 친환경 모르타르와 잘 혼합된 후 분사될 수 있다.
도 7의 (a), (b) 및 (c)는 적용 가능한 모르타르 분사 노즐의 다양한 형상을 나타낸 것으로, 도 7의 (a)는 대구경 원형 분사홀(181)을 갖는 모르타르 분사 노즐(180)이고, 도 7의 (b)는 반원형 분사홀(181)을 갖는 모르타르 분사 노즐(180)이고, 도 7의 (c)는 소구경 분사홀(181)을 갖는 모르타르 분사 노즐(180)이다. 분사홀(181)은 전술한 후방 분사홀(182; 도 4 내지 도 6 참조) 및 전방 분사홀(184; 도 4 내지 도 6 참조)를 포함한다.
도 8은 본 발명에 따른 친환경 모르타르 분사 장치의 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 예에 따른 친환경 모르타르 분사 장치(100)는 전술한 펌핑수단에 의해 친환경 모르타르가 압송, 공급되는 모르타르 공급관(110)과, 모르타르 공급관(110)의 전단에 결합되며, 전술한 에어컴프레서로부터 공급된 압축 공기를 친환경 모르타르를 전방으로 추진시키는 방향으로 공급하여, 친환경 모르타르에 분사 추진력을 가하는 에어 공급 노즐부(A)와, 에어 공급 노즐부(A)의 전단에 결합되며, 에어 공급 노즐부(A)를 통해 공급된 압축 공기에 의해 친환경 모르타르가 전방 외부로 분사되는 모르타르 분사 노즐(180)을 포함한다.
에어 공급 노즐부(A)는, 상기 모르타르 공급관(110)의 전단에 나사 결합되며, 하나의 제1 에어 공급 관로(125a)와 접속된 제1 환형 유로(126a)를 포함하는 제1 외부 에어 공급 노즐(120a)과, 상기 제1 외부 에어 공급 노즐(120a)의 내주 전방 측에 나사 결합되며, 상기 제1 환형 유로(126a)와 연결된 채 전방을 향해 일정 각도 경사지게 그리고 에어 공급 노즐부(A)의 중심축선에 대하여 소정 회전 방향(본 실시예에서는 우회전 방향)으로 일정 각도 경사지게 형성된 복수개의 제1 에어 공급홀(131a)이 형성되어, 친환경 모르타르를 일방향으로 회전시키면서 추진하여 혼합하는 제1 내부 에어 공급 노즐(130a)과, 상기 제1 내부 에어 공급 노즐(130a)의 내주 전방에 나사 결합된 중간 연결관(140)과, 상기 중간 연결관(140)의 전단에 나사 결합되며, 제2 에어 공급 관로(125b)와 접속된 제2 환형 유로(126b)를 포함하는 제2 외부 에어 공급 노즐(120b)과, 상기 제2 외부 에어 공급 노즐(120b)의 내주 전방 측에 나사 결합되며, 상기 제2 환형 유로(126b)와 연결된 채 전방을 향해 일정 각도 경사지게 그리고 에어 공급 노즐부(A)의 중심축선에 대하여 소정 회전 방향(본 실시예에서는 좌회전 방향)으로 일정 각도 경사지게 형성된 복수개의 제2 에어 공급홀(131b)이 형성되어, 친환경 모르타르를 전술한 회전 방향과 반대방향으로 회전시키면서 추진하여 혼합하는 제2 내부 에어 공급 노즐(130b)을 포함한다. 본 실시예에서는, 복수개의 제1 에어 공급홀(131a)이 전방을 향해 경사져 있고 우회전 방향으로 45도 경사져 있다. 복수개의 제2 에어 공급홀(131b)이 전방을 향해 경사져 있고 좌회전 방향으로 45도 경사져 있다.
또한, 모르타르 분사 노즐(180)은 제2 내부 에어 공급 노즐(130b)의 내주 전방에 나사 결합되며 에어 공급 노즐부(A)를 통해 전방으로 경사지게 공급된 고압의 에어로 압송되어 온 친환경 모르타르를 전방으로 분사한다. 모르타르 분사 노즐(180)은 제2 에어 공급홀(131b)의 경사각에 상응하는 각도로 경사지게 전방으로 수렴하는 후방 분사홀(182)과 후방 분사홀(182)의 전단에서 일정 최소 직경으로 이루어진 전방 분사홀(184)로 이루어진 분사홀(182, 184)로 이루어진다. 전방 분사홀(184)에서 유로 단면적이 최소가 되므로 강한 유속으로 친환경 모르타르를 외부로 분사할 수 있다.
또한, 상기 제2 에어 공급 관로(125b) 중간에는 급결제 인렛부(102)가 측방향으로 결합된다. 급결제 인렛부(102)를 통해 친환경 모르타르의 응결, 경화를 촉진시키는 급결제가 공급된다. 친환경 모르타르의 이송 경로의 끝 부근에세 급결제가 공급되므로, 친환경 모르타르가 압송되는 과정에서는 영향을 주지 않으며, 분사되는 시점에 전술한 에어 공급홀들의 회전 방향으로 경사진 형상에 의해 친환경 모르타르와 잘 혼합된 후 분사될 수 있다.
전술한 친환경 모르타르 분사 장치는 4개의 제1 에어 공급홀(131a)이 호스 중심에서 앞쪽 15도 방향, 우회전 45도 각도로 좌우상하로 고압의 공기를 공급하여 친환경 모르타르를 리믹싱(재혼합)하며, 4개의 제1 에어 공급홀(131b)이 호스 중심에서 앞쪽 15도 방향, 우회전 45도 각도로 좌우상하로 고압의 공기를 공급하여, 친환경 모르타르를 더 리믹싱하여 분사 노즐(180)을 통해 분사되는 친환경 모르타르에 분사 추진력을 가한다. 급결제 인렛부(102)를 통해 공급된 급결제는 공기 공급 관로를 통해 필요시 투입됨으로써 급결제의 별도 투입으로 인한 노즐 막힘 현상을 노즐 막힘 형상 등을 억제할 수 있다. 호스 구조로 이루어진 제1 및 제2 에어 공급 관로(125a. 125b)에는 공기량 조절 밸브가 장착되어 공기량의 조절이 가능하도록 구성된다. 미도시되었지만 급결제 인렛부(102)와 연결된 호스 형태의 급결제 공급 관로에는 급결제 공급량을 조절하는 조절밸브가 장착된다. 상기 제1 내부 에어 공급 노즐(130a)과 상기 제2 내부 에어 공급 노즐(130b) 사이의 간격은 친환경 모르타르의 1차 우회전 믹싱이 충분히 이루어진 후 2차 좌회전 믹싱이 이루어지도록 5 ~ 20cm의 간격으로 이격된다. 모르타르 분사 노즐(180)에서 시공면까지의 거리는 대략 50cm인 것이 바람직하며, 시공면과 직각이 되도록, 친환경 모르타르의 분사가 이루어진다.
이제 본 발명에 따른 친환경 모르타르를 설명한다.
본 발명에 따른 친환경 모르타르는 결합제 20 ~ 50 중량부와, 잔골재 40 내지 70 중량부와, 지연제(retarder) 0.1 중량부 내지 0.3 중량부, 급결제 0.5 내지 1.5 중량부와, 유기섬유 0.5 내지 5 중량부와 혼화용 폴리머 디스퍼션 60 내지 110 중량부를 포함한다. 이에 더하여, 친환경 모르타르는 소석회 0.5 내지 1.0 중량부를 더 포함할 수 있다. 여기에서, 결합제는 100 중량 %에 대하여 포틀란트 시멘트 70 내지 90 중량 %와 고로 슬래그 미분말 10 내지 30 중량 %를 혼합하여 만들어진 것이 이용된다.
특히, 잔골재는 천연 잔골재의 일부를 고로 슬래그 잔골재, 전기로 산화 슬래그 잔골재, 동 슬래그 잔골재, 페로니켈 슬래그 잔골재, 용용 슬래그 잔골재, 순환 잔골재, 바텀애시 경량 잔골재 중 적어도 하나의 잔골재로 치환하여 준비된 것이 이용된다.
혼화용 폴리머 디스퍼션은 예컨대, SBR, EVA, PAE 또는 아크릴 에멀젼 등이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 아크릴 에멀젼 50 내지 65 중량 %, 소포재 0.5 내지 1.5 중량 %, 방부재 0.7 내지 1.8 중량 %와 잔량 물을 포함하도록 조성된 것일 수 있다. 또한, 지연제는 무수구연산 지연제가 사용될 수 있다. 급결제는 알루미나시멘트계 급결제, 비정질 알루미네이트계 급결제 및 CSA를 주성분으로 급결제가 사용될 수 있다. 시공 과정에서 급결제는 처음부터 혼합되지 않고 에어 공급 노즐부에 구비된 급결제 인렛부를 통해 에어 공급 노즐부에 들어가 혼합되는 것이 바람직하다.
다른 조건을 모두 동일하게 하고, 잔골재의 종류 및 혼합량에 따른 여러 성능 시험 결과, 잔골재의 일부를 치환하는 재활용 잔골재로 페로니켈 슬래그 잔골재 또는 순환 잔골재가 유리하다는 것을 확인할 수 있었다. 여기에서 순환 잔골재는 건설폐기물 중간처리과정에서 재생산된 잔골재를 말한다. 또한, 천연 잔골재 대비 페니켈 슬래그 잔골재 또는 순환 잔골재의 비율이 중량비 기준으로 1 : 1 내지 4 : 1이 되도록 혼합한 것이 유리하게 이용될 수 있다.
KS 표준에 따른 잔골재 체가름 시험 결과, 조립률 면에 있어서는 순환 잔골재는 어떠한 비율로 천연 잔골재와 혼합되어 사용되더라도 기준(KS 표준에 따른 기준)을 만족하였고, 페로니켈 슬래그 잔골재는 잔골재 전체 중량 대비 50 중량% 이하로 혼합되는 것이 조립률 면에서 유리한 것으로 나타났다.
응결 시험 테스트 결과, 천연 잔골재 대비 순환 잔골재의 치환율을 높일수록 응결이 빨라지는 것을 확인할 수 있다. 이에 대하여, 천연 잔골재 대비 페로니켈 슬래그 잔골재의 치환율을 높일수록 응결이 늦어지는 것을 확인할 수 있다. 그러나, 목표로 하는 응결시간을 모두 만족하므로, 응결 성능에는 문제가 없다는 결과가 도출되었다.
압축 강도 테스트 결과, 천연 잔골재만 포함하는 친환경 모르타르 대비, 페로니켈 슬래그 잔골재 또는 순환 잔골재로 천연 잔골재 일부를 치환한 잔골재를 포함하는 친환경 모르타르가 압축 강도 면에서 우수하다는 것을 확인할 수 있었다. 더 나아가, 페로니켈 슬래그 잔골재 또는 순환 잔골재의 치환율을 높일수록 압축강도는 증가한다. 이는 페로니켈 슬래그 잔골재 또는 순환 잔골재의 첨가에 따라, 콘크리트 조직 내 Co-매트릭스가 넓게 분포되는 것에 기인한다.
염소 이온 확산 테스트 결과, 페로니켈 슬래그 잔골재와 순환 잔골재의 치환율을 각각 높일수록 염소 이온 확산 계수가 감소하는 것으로 확인되었다.
110: 모르타르 공급관 A: 에어 공급 노즐부
120, 120a, 120b: 외부 에어 공급 노즐
130, 130a, 130b: 내부 에어 공급 노즐
140: 중간 연결관 180: 모르타르 분사관

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 친환경 모르타르를 이용하여, 움푹하게 파인 손상 부위를 포함하는 콘크리트 시공면을 단면 복구하기 위한 콘크리트 단면 복구 시공 방법으로서,
    단면 복구할 콘크리트 시공면을 바탕 처리하는 단계;
    단면 복구할 콘크리트 시공면에 대하여 방청제를 도포하여 방청 처리하는 단계;
    단면 복구할 콘크리트 시공면에 대하여 알칼리 회복제를 도포하는 단계;
    단면 복구할 콘크리트 시공면에 대하여 프라이머를 도포하는 단계;
    프라이머가 도포된 콘크리트 시공면에 친환경 모르타르 분사 장치를 이용하여 친환경 모르타르를 도포하는 단계; 및
    친환경 모르타르 도포 후에 친환경 마감재를 도포하는 단계를 포함하며,
    친환경 모르타르를 도포하는 단계 전에 부착력을 높이기 위해,
    상기 콘크리트 시공면 상의 오목한 손상 부위에 복수개의 앵커를 체결하고, 금속 선재를 상기 복수개의 앵커들에 모두 연결하여 카오스 네트 구조를 형성하는 것이며,
    상기 친환경 모르타르 분사 장치는,
    펌핑수단에 의해 친환경 모르타르가 압송, 공급되는 모르타르 공급관;
    상기 모르타르 공급관의 전단에 결합되며, 에어컴프레서로부터 공급된 압축 공기를 친환경 모르타르를 전방으로 추진시키는 방향으로 공급하여, 친환경 모르타르에 분사 추진력을 가하는 에어 공급 노즐부;
    상기 에어 공급 노즐부의 전단에 결합되며, 상기 에어 공급 노즐부를 통해 공급된 압축 공기에 의해 친환경 모르타르가 전방 외부로 분사되도록 하는 모르타르 분사 노즐을 포함하며,
    상기 에어 공급 노즐부는,
    상기 모르타르 공급관의 전단에 나사 결합되며, 제1 에어 공급 관로와 접속된 제1 환형 유로를 포함하는 제1 외부 에어 공급 노즐과,
    상기 제1 외부 에어 공급 노즐의 내주 전방 측에 나사 결합되며, 상기 제1 환형 유로와 연결된 채 전방을 향해 일정 각도 경사지게 그리고 상기 에어 공급 노즐부의 중심축선에 대하여 회전 방향으로 일정 각도 경사지게 형성된 복수개의 제1 에어 공급홀이 형성되어, 친환경 모르타르를 일방향으로 회전시키면서 혼합하는 제1 내부 에어 공급 노즐과,
    상기 제1 내부 에어 공급 노즐의 내주 전방에 나사 결합된 중간 연결관과, 상기 중간 연결관의 전단에 나사 결합되며, 제2 에어 공급 관로와 접속된 제2 환형 유로를 포함하는 제2 외부 에어 공급 노즐과,
    상기 제2 외부 에어 공급 노즐의 내주 전방 측에 나사 결합되며, 상기 제2 환형 유로와 연결된 채 전방을 향해 일정 각도 경사지게 그리고 상기 에어 공급 노즐부의 중심축선에 대하여 상기 제1 에어 공급홀의 경사진 방향과 반대되는 회전 방향으로 일정 각도 경사지게 형성된 복수개의 제2 에어 공급홀이 형성되어, 친환경 모르타르를 전술한 회전 방향과 반대방향으로 회전시키면서 추진하여 혼합하는 제2 내부 에어 공급 노즐을 포함하며,
    상기 모르타르 분사 노즐은 상기 제2 내부 에어 공급 노즐의 내주 전방에 나사 결합되며 상기 에어 공급 노즐부를 통해 전방으로 압송되어 온 친환경 모르타르를 전방으로 분사하며,
    상기 제2 에어 공급 관로에는 급결제 인렛부가 측방향으로 결합되어, 알루미나시멘트계 급결제, 비정질 알루미네이트계 급결제 또는 CSA계 급결제를 친환경 모르타르에 혼합되도록 공급하며,
    상기 친환경 모르타르는 결합제 20 ~ 50 중량부와, 잔골재 40 내지 70 중량부와, 지연제(retarder) 0.1 중량부 내지 0.3 중량부와, 급결제 0.5 내지 1.5 중량부와, 혼화용 폴리머 디스퍼션을 포함하며, 상기 결합제는 100 중량 %에 대하여 포틀란트 시멘트 70 내지 90 중량 %와 고로 슬래그 미분말 10 내지 30 중량 %를 포함하며, 상기 혼화용 폴리머 디스퍼션은 SBR, EVA, PAE 또는 아크릴 에멀젼을 포함하며, 상기 급결제는 알루미나시멘트계 급결제, 비정질 알루미네이트계 급결제 또는 CSA(Calcium sulfo-aluminate)계 급결제를 포함하며, 상기 잔골재는 천연 잔골재 대비 페로니켈 슬래그 잔골재와 순환 잔골재 중 적어도 하나의 비율이 중량비 기준으로 1 : 1 내지 4 : 1인 것을 특징으로 하는 콘크리트 단면 복구 시공 방법.
  3. 단면 복구할 콘크리트 시공면을 바탕 처리하는 단계; 단면 복구할 콘크리트 시공면에 대하여 방청제를 도포하여 방청 처리하는 단계; 단면 복구할 콘크리트 시공면에 대하여 알칼리 회복제를 도포하는 단계; 단면 복구할 콘크리트 시공면에 대하여 프라이머를 도포하는 단계; 프라이머가 도포된 콘크리트 시공면에 친환경 모르타르를 도포하는 단계; 및 친환경 모르타르 도포 후에 친환경 마감재를 도포하는 단계를 포함하는 콘크리트 단면 복구 시공 방법에서, 친환경 모르타르를 도포하는 단계에 이용되는 친환경 모르타르 분사 장치로서,
    펌핑수단에 의해 친환경 모르타르가 압송, 공급되는 모르타르 공급관;
    상기 모르타르 공급관의 전단에 결합되며, 에어컴프레서로부터 공급된 압축 공기를 친환경 모르타르를 전방으로 추진시키는 방향으로 공급하여, 친환경 모르타르에 분사 추진력을 가하는 에어 공급 노즐부;
    상기 에어 공급 노즐부의 전단에 결합되며, 상기 에어 공급 노즐부를 통해 공급된 압축 공기에 의해 친환경 모르타르가 전방 외부로 분사되도록 하는 모르타르 분사 노즐을 포함하며,
    상기 에어 공급 노즐부는,
    상기 모르타르 공급관의 전단에 나사 결합되며, 제1 에어 공급 관로와 접속된 제1 환형 유로를 포함하는 제1 외부 에어 공급 노즐과,
    상기 제1 외부 에어 공급 노즐의 내주 전방 측에 나사 결합되며, 상기 제1 환형 유로와 연결된 채 전방을 향해 일정 각도 경사지게 그리고 상기 에어 공급 노즐부의 중심축선에 대하여 회전 방향으로 일정 각도 경사지게 형성된 복수개의 제1 에어 공급홀이 형성되어, 친환경 모르타르를 일방향으로 회전시키면서 혼합하는 제1 내부 에어 공급 노즐과,
    상기 제1 내부 에어 공급 노즐의 내주 전방에 나사 결합된 중간 연결관과, 상기 중간 연결관의 전단에 나사 결합되며, 제2 에어 공급 관로와 접속된 제2 환형 유로를 포함하는 제2 외부 에어 공급 노즐과,
    상기 제2 외부 에어 공급 노즐의 내주 전방 측에 나사 결합되며, 상기 제2 환형 유로와 연결된 채 전방을 향해 일정 각도 경사지게 그리고 상기 에어 공급 노즐부의 중심축선에 대하여 상기 제1 에어 공급홀의 경사진 방향과 반대되는 회전 방향으로 일정 각도 경사지게 형성된 복수개의 제2 에어 공급홀이 형성되어, 친환경 모르타르를 전술한 회전 방향과 반대방향으로 회전시키면서 추진하여 혼합하는 제2 내부 에어 공급 노즐을 포함하며,
    상기 모르타르 분사 노즐은 상기 제2 내부 에어 공급 노즐의 내주 전방에 나사 결합되며 상기 에어 공급 노즐부를 통해 전방으로 압송되어 온 친환경 모르타르를 전방으로 분사하며,
    상기 제2 에어 공급 관로에는 급결제 인렛부가 측방향으로 결합되어, 알루미나시멘트계 급결제, 비정질 알루미네이트계 급결제 또는 CSA계 급결제를 친환경 모르타르에 혼합되도록 공급하는 것을 특징으로 하는 친환경 모르타르 분사 장치.
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