KR102581530B1 - Composition for Concrete Surface Repair And Concrete Section Recovery And Method for Repairing Concrete Structures Using the Same - Google Patents

Composition for Concrete Surface Repair And Concrete Section Recovery And Method for Repairing Concrete Structures Using the Same Download PDF

Info

Publication number
KR102581530B1
KR102581530B1 KR1020230017381A KR20230017381A KR102581530B1 KR 102581530 B1 KR102581530 B1 KR 102581530B1 KR 1020230017381 A KR1020230017381 A KR 1020230017381A KR 20230017381 A KR20230017381 A KR 20230017381A KR 102581530 B1 KR102581530 B1 KR 102581530B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
concrete
parts
repair
concrete structure
Prior art date
Application number
KR1020230017381A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
윤양실
Original Assignee
주식회사 미래건설안전
윤양실
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 미래건설안전, 윤양실 filed Critical 주식회사 미래건설안전
Priority to KR1020230017381A priority Critical patent/KR102581530B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102581530B1 publication Critical patent/KR102581530B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5076Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with masses bonded by inorganic cements
    • C04B41/5085Calcium sulfate cements
    • C04B41/5087Anhydrite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/38Fibrous materials; Whiskers
    • C04B14/46Rock wool ; Ceramic or silicate fibres
    • C04B14/4618Oxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/0048Fibrous materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/02Treatment
    • C04B20/04Heat treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B22/00Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
    • C04B22/06Oxides, Hydroxides
    • C04B22/062Oxides, Hydroxides of the alkali or alkaline-earth metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/4596Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with fibrous materials or whiskers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5025Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with ceramic materials
    • C04B41/5031Alumina
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5072Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with oxides or hydroxides not covered by C04B41/5025
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5076Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with masses bonded by inorganic cements
    • C04B41/508Aluminous cements
    • C04B41/5081Calcium alumino sulfate cements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5076Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with masses bonded by inorganic cements
    • C04B41/5083Slag cements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/60After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only artificial stone
    • C04B41/61Coating or impregnation
    • C04B41/70Coating or impregnation for obtaining at least two superposed coatings having different compositions

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

본 발명은 시공 후 높은 압축강도를 가질 뿐만 아니라 우수한 내염해성을 갖는 콘크리트 표면보수 및 단면복구용 보수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 콘크리트 표면보수 및 단면복구용 보수재 조성물은, 고로슬래그 미분말과 칼슘설포알루미네이트(CSA), 석회, 무수석고(CaSO4), 칼슘알루미네이트 시멘트(CAC) 또는 포틀랜드 시멘트를 포함하는 고로슬래그 시멘트 및 폴리머를 포함하는 결합재; 및 상기 결합재 100중량부에 대해, 표면에 나노구조체가 형성된 산화마그네슘(MgO) 보강섬유 5~10중량부, 산화알루미늄(Al2O3) 분말 5~10중량부, 수산화나트륨과 물유리 및 물로 이루어진 3성분계 알칼리 활성화제 40~60중량부, 증점제 0.3~1.0중량부 및 충전재 10~20중량부를 포함할 수 있다. The present invention relates to a repair material composition for concrete surface repair and cross-sectional restoration that not only has high compressive strength after construction but also has excellent salt resistance, and a repair method for concrete structures using the same. The repair material for concrete surface repair and cross-sectional restoration according to the present invention The composition includes a binder containing blast furnace slag cement and polymer including blast furnace slag fine powder, calcium sulfoaluminate (CSA), lime, anhydrous gypsum (CaSO 4 ), calcium aluminate cement (CAC), or Portland cement; And for 100 parts by weight of the binder, 5 to 10 parts by weight of magnesium oxide (MgO) reinforcing fibers with nanostructures formed on the surface, 5 to 10 parts by weight of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) powder, sodium hydroxide, water glass and water. It may contain 40 to 60 parts by weight of a three-component alkaline activator, 0.3 to 1.0 parts by weight of a thickener, and 10 to 20 parts by weight of filler.

Description

콘크리트 표면보수 및 단면복구용 보수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수 방법{Composition for Concrete Surface Repair And Concrete Section Recovery And Method for Repairing Concrete Structures Using the Same}Repair material composition for concrete surface repair and section recovery and method for repairing concrete structures using the same {Composition for Concrete Surface Repair And Concrete Section Recovery And Method for Repairing Concrete Structures Using the Same}

본 발명은 콘크리트 표면보수 및 단면복구용 보수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고로슬래그 미분말에 칼슘설포알루미네이트(CSA), 석회, 무수석고(CaSO4), 칼슘알루미네이트 시멘트(CAC) 또는 포틀랜드 시멘트를 혼합하여 만들어진 고로슬래그 시멘트 및 폴리머를 결합재로 사용하고, 표면에 나노와이어가 형성된 산화마그네슘 보강섬유 및/또는 산화마그네슘 보강섬유를 포함하는 콘크리트 표면보수 및 단면복구용 보수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a repair material composition for concrete surface repair and cross-section restoration and a method for repairing concrete structures using the same, and more specifically, to a method of repairing concrete structures using the same. More specifically, the present invention relates to fine powder of blast furnace slag including calcium sulfoaluminate (CSA), lime, anhydrous gypsum (CaSO 4 ), and calcium. Concrete surface repair and cross-section restoration using blast furnace slag cement and polymer made by mixing aluminate cement (CAC) or Portland cement as a binder, and containing magnesium oxide reinforcing fibers and/or magnesium oxide reinforcing fibers with nanowires formed on the surface. It relates to a repair material composition and a method for repairing concrete structures using the same.

철근 콘크리트 구조물은 건설 후 염해나 중성화, 알칼리 골재 반응 등 화학적 부식 외에 물의 침투에 의한 철근의 부식 팽창 등으로 구조물이 열화되면서 장기적으로 내구성 및 사용성이 저하된다. 이러한 구조물의 열화가 계속 진행되면 결국 구조물의 붕괴를 초래할 위험성이 있기 때문에 지속적으로 관리하고 보수할 필요가 있다. After construction, the durability and usability of reinforced concrete structures deteriorate in the long term due to chemical corrosion such as salt damage, neutralization, and alkaline aggregate reaction, as well as corrosion and expansion of the reinforcing bars due to water infiltration. If the deterioration of these structures continues, there is a risk that the structure will eventually collapse, so there is a need for continuous management and repair.

구조물 표면의 박리 또는 초기 결함이나 균열의 발생은 열화 요인의 이동을 용이하게 하여 열화의 진행을 촉진시키므로 철근 콘크리트 구조물의 안전성 및 성능 확보를 위해서는 열화 초기에 보수 보강을 실시하여 더 이상의 열화 진행을 억제하고 내구성능을 향상시킬 필요가 있다.Delamination of the surface of a structure or the occurrence of initial defects or cracks facilitates the movement of deterioration factors and accelerates the progress of deterioration. Therefore, to ensure the safety and performance of reinforced concrete structures, repair and reinforcement are performed in the early stages of deterioration to suppress further deterioration. There is a need to improve durability.

따라서 콘크리트의 열화, 철근의 부식, 기타의 원인에 의해 구조물 단면의 박리나 박락 등의 열화 인자를 포함하는 콘크리트 부분을 제거한 후 단면을 원래의 성능 및 형태로 복원하기 위해 단면보수 재료를 충진하거나 뿜칠 시공을 하여 보수를 실시하는 것이 일반적이다.Therefore, after removing the concrete part containing deterioration factors such as delamination or peeling of the cross-section of the structure due to deterioration of concrete, corrosion of rebar, or other causes, filling or spraying cross-section repair material to restore the cross-section to its original performance and form. It is common to carry out repairs after construction.

일반적으로 콘크리트 단면보수 모르타르는 시멘트, 고로슬래그 미분말, 플라이애시, 메타카올린, 실리카퓸 등의 결합재와 우레탄수지, 아크릴수지 및 폴리에스테르 수지 등의 분말형 폴리머 수지, 유리분말 등의 충진재, 잔골재 외에 경화제, 유동화제, 증점제 등의 첨가제로 구성된다. 종래에는 통상 단면보수 모르타르에서 보통 포틀랜드 시멘트를 다량 사용하였는데 다만, 염소이온 침투저항성이 부족하여 일부 고로슬래그 미분말 3종(분말도 3,500~4,500㎠/g)과 플라이애시, 실리카퓸을 혼입하여 화학저항성, 장기강도를 확보하고 있다.In general, concrete section repair mortars are made of binders such as cement, blast furnace slag fine powder, fly ash, metakaolin, and silica fume, powdered polymer resins such as urethane resin, acrylic resin, and polyester resin, fillers such as glass powder, and fine aggregate, as well as hardeners. It consists of additives such as , fluidizer, and thickener. In the past, a large amount of Portland cement was used in section repair mortars, but due to its lack of chlorine ion penetration resistance, three types of blast furnace slag fine powder (powder degree 3,500~4,500㎠/g), fly ash, and silica fume were mixed to improve chemical resistance. , long-term strength is secured.

최근에는 시멘트의 중금속 용출 문제, 시멘트 소성공정에서의 이산화탄소 배출문제 등이 지적되면서 시멘트의 사용량을 줄이고자 하는 방안이 다양하게 연구되고 있으며, 콘크리트 단면보수 모르타르에도 시멘트 대체재로 고로슬래그의 활용 방안이 연구되고 있다. Recently, as the problem of heavy metal leaching from cement and the problem of carbon dioxide emissions from the cement firing process have been pointed out, various ways to reduce the amount of cement used have been researched, and ways to use blast furnace slag as a cement substitute for concrete cross-section repair mortar have also been researched. It is becoming.

고로슬래그 시멘트는 포틀랜드 시멘트(또는 클링커), 석고, 고로슬래그를 혼합하고 분쇄하여 제조되는데, 이렇게 제조된 고로슬래그 시멘트는 보통의 시멘트에 비하여 경화가 느리고 초기 강도가 약한 단점이 있었다.Blast furnace slag cement is manufactured by mixing and pulverizing Portland cement (or clinker), gypsum, and blast furnace slag. The blast furnace slag cement manufactured in this way has the disadvantage of slow hardening and low initial strength compared to ordinary cement.

또한, 종래의 고로슬래그 시멘트를 이용한 콘크리트 단면보수 조성물은 기존 콘크리트 구조물과의 완벽한 결합이 이루어지지 않으며, 이 두 재료 간의 부조화로 인하여 연결부위에 수분이 침투하는 현상이 발생하고 2차적인 파손이 유발된다. 또한, 계절 간의 기온 차가 심한 우리나라의 환경에서 열팽창계수의 차이로 인하여 계절별로 연결부위 간의 편차가 크다는 문제가 있다.In addition, the concrete section repair composition using conventional blast furnace slag cement does not perfectly bond with the existing concrete structure, and the mismatch between the two materials causes moisture to penetrate into the connection area, causing secondary damage. do. In addition, in Korea's environment where the temperature difference between seasons is large, there is a problem that there is a large difference between the connection parts by season due to the difference in thermal expansion coefficient.

또한, 종래의 콘크리트 단면보수 조성물은 염화물에 의한 철근부식 영향으로 콘크리트 구조물의 염해 및 열화 현상을 억제하기 어려운 문제도 있다. In addition, conventional concrete cross-sectional repair compositions have a problem in that it is difficult to suppress salt damage and deterioration of concrete structures due to the corrosion of reinforcing bars caused by chloride.

대한민국 등록특허 제10-1384788호Republic of Korea Patent No. 10-1384788 대한민국 등록특허 제10-1119893호Republic of Korea Patent No. 10-1119893 대한민국 등록특허 제10-2251021호Republic of Korea Patent No. 10-2251021 대한민국 등록특허 제10-2150666호Republic of Korea Patent No. 10-2150666

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 시공 후 높은 강도를 가질 뿐만 아니라 콘크리트 구조물과의 결합력 및 내염해성이 우수한 콘크리트 표면보수 및 단면복구용 보수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수 방법을 제공함에 있다.The present invention is to solve the above problems, and the object of the present invention is to provide a repair material composition for concrete surface repair and cross-sectional restoration that not only has high strength after construction but also has excellent bonding power with the concrete structure and salt resistance, and a concrete structure using the same. To provide a repair method.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 콘크리트 표면보수 및 단면복구용 보수재 조성물은, 고로슬래그 미분말과 칼슘설포알루미네이트(CSA), 석회, 무수석고(CaSO4), 칼슘알루미네이트 시멘트(CAC) 또는 포틀랜드 시멘트를 포함하는 고로슬래그 시멘트 및 폴리머를 포함하는 결합재; 및 상기 결합재 100중량부에 대해, 표면에 나노구조체가 형성된 산화마그네슘(MgO) 보강섬유 5~10중량부, 산화알루미늄(Al2O3) 분말 5~10중량부, 수산화나트륨과 물유리 및 물로 이루어진 3성분계 알칼리 활성화제 40~60중량부, 증점제 0.3~1.0중량부 및 충전재 10~20중량부;를 포함할 수 있다. The repair material composition for concrete surface repair and cross-sectional restoration according to the present invention to achieve the above object includes blast furnace slag fine powder, calcium sulfoaluminate (CSA), lime, anhydrous gypsum (CaSO 4 ), and calcium aluminate cement (CAC). or a binder containing blast furnace slag cement and polymer containing Portland cement; And for 100 parts by weight of the binder, 5 to 10 parts by weight of magnesium oxide (MgO) reinforcing fibers with nanostructures formed on the surface, 5 to 10 parts by weight of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) powder, sodium hydroxide, water glass and water. It may include 40 to 60 parts by weight of a three-component alkaline activator, 0.3 to 1.0 parts by weight of a thickener, and 10 to 20 parts by weight of a filler.

상기 산화마그네슘(MgO) 보강섬유는 길이가 5~20㎜이고 직경이 0.2~1.0㎜인 섬유 형태의 마그네슘 금속을 메탄올 또는 에탄올에 옥살산(oxalic acid)을 용해시킨 용액에 일정 시간 동안 침지하여, 표면에 마그네슘이온(Mg2+)과 C2O4 2- 이온의 반응에 의한 나노구조체를 형성한 후 300~500℃에서 열처리하는 과정을 통해 표면에 돌기 형태의 산화마그네슘(MgO) 나노구조체가 형성된 섬유로 된 것일 수 있다.The magnesium oxide (MgO) reinforcing fiber is made by immersing magnesium metal in the form of fibers with a length of 5 to 20 mm and a diameter of 0.2 to 1.0 mm in a solution of oxalic acid in methanol or ethanol for a certain period of time to form a surface. After forming a nanostructure by the reaction of magnesium ions (Mg 2+ ) and C 2 O 4 2- ions, a protrusion-shaped magnesium oxide (MgO) nanostructure is formed on the surface through heat treatment at 300-500°C. It may be made of fiber.

상기 산화마그네슘(MgO) 보강섬유는 결합재에 혼합되기 전에 700~1000℃의 온도에서 소성하여 전처리된 것일 수 있다. The magnesium oxide (MgO) reinforcing fiber may be pretreated by firing at a temperature of 700 to 1000°C before being mixed with the binder.

본 발명의 콘크리트 구조물의 보수 방법은, The repair method for concrete structures of the present invention is,

콘크리트 구조물의 손상 부위에 대하여 불순물, 레이턴스 또는 열화된 부위를 제거하는 제1단계;A first step of removing impurities, laitance or deteriorated areas from damaged areas of the concrete structure;

콘크리트 구조물에 프라이머를 도포하는 제2단계;The second step of applying primer to the concrete structure;

프라이머 도포된 상태의 콘크리트 구조물에 상기 보수재 조성물을 도포하거나 단면손상 시 손상 부위를 보수하는 제3단계; 및, A third step of applying the repair material composition to the concrete structure in a primer-applied state or repairing the damaged area in case of cross-sectional damage; and,

보수재 조성물을 도포하거나 단면손상 시 손상 부위를 보수한 부위의 표면에 내구성 개선 표면코팅제를 도포하는 제4단계;A fourth step of applying a repair material composition or applying a durability-improving surface coating agent to the surface of the damaged area in the event of cross-sectional damage;

를 포함할 수 있다.may include.

콘크리트 구조물의 표면에 대한 표면보수를 수행하는 경우, 상기 제1단계에서는 그라인딩으로 표면의 백태나 들뜸 등을 제거하고, 고압수 세척후 건조시킨 다음, 탄산화된 콘크리트에 침투성 알칼리 환원제를 도포하는 공정을 순차적으로 수행하고, When performing surface repairs on the surface of a concrete structure, in the first step, efflorescence or spalling on the surface is removed by grinding, washed with high-pressure water, dried, and then a penetrating alkali reducing agent is applied to the carbonated concrete. Performed sequentially,

콘크리트 구조물의 박리나 박락, 염해, 중성화 등으로 인한 콘크리트 구조물의 열화가 심하게 진행되어 단면복구를 수행하는 경우, 상기 제1단계에서는 치핑으로 열화부위를 제거하고, 고압수 세척을 통해 이물질을 제거하여 건조시킨 다음, 탄산화된 콘크리트에 침투성 알칼리 환원제를 도포하는 공정을 순차적으로 수행하며, When cross-sectional restoration is performed due to severe deterioration of the concrete structure due to delamination, spalling, salt damage, neutralization, etc. of the concrete structure, in the first step, the deteriorated area is removed by chipping and foreign substances are removed through high-pressure water washing. After drying, the process of applying a penetrating alkaline reducing agent to the carbonated concrete is sequentially performed.

상기 단면복구를 수행함에 있어 열화된 콘크리트 구조물 부위에 철근 노출이 있는 경우에는 철근 녹제거 및 철근방청제를 도포하는 작업을 추가로 수행할 수 있다.When performing the above-mentioned cross-sectional restoration, if reinforcing bars are exposed in the deteriorated concrete structure area, additional operations of removing rust of the reinforcing bars and applying a rust preventive to the reinforcing bars may be performed.

본 발명의 콘크리트 표면보수 및 단면복구용 보수재 조성물은, 결합재 및 알칼리 활성화제와 함께 혼합되는 산화마그네슘(MgO) 보강섬유가 압축강도를 대폭 증대시키는 작용을 함과 동시에, 산화마그네슘(MgO) 보강섬유와 산화알루미늄(Al2O3)의 반응에 의해 보수재 내에서 Mg-Al 결합구조를 가지는 하이드로탈사이트(Hydrotalcite) 생성이 촉진될 수 있으며, 보수재 내에서 생성된 하이드로탈사이트의 이온교환 효과로 염화물 침투를 효과적으로 억제할 수 있는 효과를 제공한다. In the repair material composition for concrete surface repair and cross-section restoration of the present invention, magnesium oxide (MgO) reinforcing fibers mixed with a binder and an alkali activator act to significantly increase compressive strength, and at the same time, magnesium oxide (MgO) reinforcing fibers The formation of hydrotalcite, which has a Mg-Al bonding structure, can be promoted within the repair material by the reaction between aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and the ion exchange effect of hydrotalcite produced within the repair material can produce chloride. Provides the effect of effectively suppressing infiltration.

또한, 포틀랜드 시멘트를 대부분 고로슬래그와 칼슘설포알루미네이트(CSA)를 첨가한 무시멘트로 치환함으로써 친환경적이며, 기존 제품보다 월등한 초기 및 후기강도를 발현하고, 제품 수화반응시 에트린자이트를 생성하여 기존 보수재 제품의 가장 큰 문제인 건조수축에 의한 균열 발생을 억제하며, 내구성을 극대화할 수 있는 효과도 있다.In addition, by replacing most Portland cement with cementless cement containing blast furnace slag and calcium sulfoaluminate (CSA), it is eco-friendly, exhibits superior initial and late strength compared to existing products, and generates ettringite during the product hydration reaction. This suppresses the occurrence of cracks due to drying shrinkage, which is the biggest problem with existing repair products, and has the effect of maximizing durability.

또한, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 보수 방법에서 사용되는 침투성 알칼리환원제는 중성화된 콘크리트에 침투하여 알칼리 회복성을 극대화하고 콘크리트의 표면 강도를 증진시키는 효과가 있다.In addition, the penetrating alkali reducing agent used in the repair method of concrete structures according to the present invention has the effect of penetrating into neutralized concrete, maximizing alkali recovery and improving the surface strength of concrete.

또한, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 보수 방법에서 사용되는 표면코팅제는 선형 구조인 아크릴 에멀션을 재가교화를 통해 3차원 망상 구조로 개질시켜 내화학성, 내마모도를 증진시킨 망상구조 아크릴 에멀션을 바인더로 사용하고, 서브 마이크로 크기의 입자를 가진 무기 충진재 및 각종 혼화제를 적용하여, 외부의 열화 환경에 대한 내구성을 더욱 증진시켰으며, 1액형으로 제조되어 사용 전 별도의 혼합 공정이 필요 없고, 건조시간 및 경화시간을 획기적으로 단축함으로써 공사 기간을 대폭 단축할 수 있는 효과도 있다.In addition, the surface coating agent used in the repair method of concrete structures according to the present invention uses a network acrylic emulsion as a binder, which improves chemical resistance and abrasion resistance by modifying the linear acrylic emulsion into a three-dimensional network structure through re-crosslinking. , inorganic fillers with submicron-sized particles and various admixtures are applied to further improve durability against external deterioration environments. Manufactured in a one-component form, no separate mixing process is required before use, and drying and curing times are reduced. There is also the effect of drastically shortening the construction period.

도 1은 본 발명에 따른 콘크리트 표면보수 및 단면복구용 보수재 조성물을 이용하여 콘크리트 구조물의 표면보수를 하는 방법을 설명하는 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 콘크리트 표면보수 및 단면복구용 보수재 조성물을 이용하여 콘크리트 구조물의 단면복구를 하는 방법을 설명하는 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따른 콘크리트 표면보수 및 단면복구용 보수재 조성물을 구성하는 산화마그네슘(MgO) 보강섬유를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 콘크리트 표면보수 및 단면복구용 보수재 조성물을 구성하는 산화마그네슘(MgO) 보강섬유의 나노구조체를 확대하여 나타낸 SEM 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 콘크리트 표면보수 및 단면복구용 보수재 조성물의 실시예 및 비교예에 대한 TD/DTG 결과를 나타낸 그래프이다.
Figure 1 is a flowchart explaining a method of surface repair of a concrete structure using a repair material composition for concrete surface repair and cross-section restoration according to the present invention.
Figure 2 is a flowchart explaining a method of cross-sectional restoration of a concrete structure using a repair material composition for concrete surface repair and cross-sectional restoration according to the present invention.
Figure 3 is a view showing magnesium oxide (MgO) reinforcing fibers constituting the repair material composition for concrete surface repair and cross-section restoration according to the present invention.
Figure 4 is an SEM photograph showing an enlarged nanostructure of magnesium oxide (MgO) reinforcing fibers constituting the repair material composition for concrete surface repair and cross-section restoration according to the present invention.
Figure 5 is a graph showing TD/DTG results for examples and comparative examples of the repair material composition for concrete surface repair and cross-section restoration according to the present invention.

본 발명의 실시예들에 의한 콘크리트 표면보수 및 단면복구용 보수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수 방법에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The repair material composition for concrete surface repair and cross-section restoration according to embodiments of the present invention and the repair method of concrete structures using the same will be described in detail. Since the present invention can be subject to various changes and can have various forms, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.

또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Additionally, terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. Meanwhile, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless clearly defined in the present application, should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense. No.

본 발명에 따른 콘크리트 표면보수 및 단면복구용 보수재 조성물은, 고로슬래그 미분말과 칼슘설포알루미네이트(CSA), 석회, 무수석고(CaSO4), 칼슘알루미네이트 시멘트(CAC)를 포함하는 고로슬래그 시멘트, 및 폴리머를 포함하는 결합재에 표면에 나노구조체가 형성된 산화마그네슘(MgO) 보강섬유와 산화알루미늄(Al2O3) 분말을 혼합하고, 여기에 알칼리 활성화제와 증점제, 충전재를 포함하는 조성으로 이루어져 콘크리트 구조물의 손상 부위에 도포될 수 있도록 한 것으로, 제품 수화반응시 에트린자이트(ettringite)를 생성하여 기존 제품의 가장 큰 문제인 건조수축에 의한 균열 발생을 억제하며 내구성을 극대화함과 동시에, 상기 산화마그네슘(MgO) 보강섬유와 산화알루미늄(Al2O3) 분말의 반응에 의해 보수재 내에서 하이드로탈사이트의 생성이 촉진될 수 있도록 한 것이다. The repair material composition for concrete surface repair and cross-section restoration according to the present invention includes blast furnace slag fine powder, calcium sulfoaluminate (CSA), lime, anhydrous gypsum (CaSO 4 ), and calcium aluminate cement (CAC); And a binder containing a polymer is mixed with magnesium oxide (MgO) reinforcing fibers with nanostructures formed on the surface and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) powder, and the composition includes an alkali activator, thickener, and filler to create concrete. It is designed to be applied to damaged areas of the structure. It generates ettringite during the product's hydration reaction, suppressing the occurrence of cracks due to drying shrinkage, which is the biggest problem with existing products, maximizing durability, and preventing the oxidation. The creation of hydrotalcite in the repair material can be promoted through the reaction between magnesium (MgO) reinforcing fibers and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) powder.

바람직하기로, 콘크리트 표면보수 및 단면복구용 보수재 조성물은, 고로슬래그 시멘트 및 폴리머를 포함하는 결합재 100중량부에 대해, 표면에 나노구조체가 형성된 산화마그네슘(MgO) 보강섬유는 5~10중량부, 산화알루미늄(Al2O3) 분말은 5~10중량부, 수산화나트륨과 물유리 및 물로 이루어진 3성분계 알칼리 활성화제는 40~60중량부, 증점제는 0.3~1.0중량부, 충전재는 10~20중량부를 혼합한 조성으로 이루어질 수 있다. Preferably, the repair material composition for concrete surface repair and cross-section restoration includes 5 to 10 parts by weight of magnesium oxide (MgO) reinforcing fibers with nanostructures formed on the surface, based on 100 parts by weight of the binder containing blast furnace slag cement and polymer, Aluminum oxide (Al 2 O 3 ) powder is 5 to 10 parts by weight, a three-component alkaline activator consisting of sodium hydroxide, water glass and water is 40 to 60 parts by weight, thickener is 0.3 to 1.0 parts by weight, and filler is 10 to 20 parts by weight. It may be composed of a mixed composition.

고로슬래그 시멘트는 중량 기준으로 고로슬래그를 최대 성분으로 포함하고 있으며, 수화반응을 통하여 에트린자이트(3CaO·Al2O3·CaSO4·2H2O)를 생성할 수 있도록 칼슘설포알루미네이트(CSA), 석회, 무수석고(CaSO4), 칼슘알루미네이트 시멘트(CAC)를 부가적인 성분으로 포함하고 있다. 이때 칼슘알루미네이트 시멘트(CAC)의 일부를 보통 포틀랜드 시멘트로 치환하여 사용할 수 있다. Blast furnace slag cement contains blast furnace slag as the largest component by weight, and contains calcium sulfoaluminate ( CSA), lime, anhydrous gypsum (CaSO 4 ), and calcium aluminate cement (CAC) are included as additional ingredients. At this time, part of the calcium aluminate cement (CAC) can be replaced with ordinary Portland cement.

고로슬래그 시멘트의 성분을 구체적으로 살펴보면, 고로슬래그 45~65중량%, 석회 5~8중량%, 무수석고 5~15중량%, 칼슘설포알루미네이트(CSA) 5~15중량%, 감수제 또는 고유동화제 0.3~2.5중량%, 및 잔부의 칼슘알루미네이트 시멘트(CAC)를 포함할 수 있다. Looking at the ingredients of blast furnace slag cement in detail, 45-65% by weight of blast furnace slag, 5-8% by weight of lime, 5-15% by weight of anhydrous gypsum, 5-15% by weight of calcium sulfoaluminate (CSA), water reducing agent or highly fluidized. It may contain 0.3 to 2.5% by weight, and the balance is calcium aluminate cement (CAC).

고로슬래그 시멘트의 수화 반응에 의해 생성되는 에트린자이트는 침상결정체로서 부피가 상당히 크기 때문에 수화 초기에 약간의 팽창성을 나타내며, 이로 인해 일반 포틀랜드 시멘트에서의 문제점인 침하현상이나 건조 수축이 거의 없는 우수한 특성을 갖는다. Ettringite, which is produced by the hydration reaction of blast furnace slag cement, is a needle-shaped crystal and has a fairly large volume, so it exhibits some expansion in the initial stage of hydration. As a result, it has excellent properties with almost no sinking or drying shrinkage, which are problems with general Portland cement. has

잠재 수경성인 고로슬래그는 자극제인 무수석고(CaSO4)나 소석회(Ca(OH)2) 또는 생석회(CaO)를 첨가하면 수화가 진행된다. 본 발명에서는 수화를 더욱 적극적으로 촉진시키기 위해 칼슘설포알루미네이트(CAS)를 첨가하여 경화를 촉진하고 초기강도를 대폭 증진시키도록 한다. 이때 칼슘설포알루미네이트(CAS)-석회-무수석고 혼합물은 고로슬래그의 강도 발현 촉진뿐만 아니라 수화 초기에 에트린자이트 수화물(3CaO·Al2O3·CaSO4·2H2O)을 생성하여 건조수축에 의한 균열 발생을 억제하게 된다.Potentially hydraulic blast furnace slag is hydrated by adding anhydrous gypsum (CaSO 4 ), slaked lime (Ca(OH) 2 ), or quicklime (CaO), which are stimulants. In the present invention, calcium sulfoaluminate (CAS) is added to promote hydration more actively to promote hardening and significantly increase initial strength. At this time, the calcium sulfoaluminate (CAS)-lime-anhydrous gypsum mixture not only promotes the development of strength of blast furnace slag, but also generates ettringite hydrate (3CaO·Al 2 O 3 ·CaSO 4 ·2H 2 O) in the early stages of hydration and drying. This suppresses the occurrence of cracks due to shrinkage.

상기 칼슘설포알루미네이트(4CaO·3Al2O3·SO3)는 CaO 성분으로서 석회석, Al2O3 성분으로서 보크사이트 또는 Al2O3 성분을 가진 무기재료, 및 SO3 성분으로서 석고를 포함하되, Cm(석회포화비 = C-0.7(F+T+S')/1.87S+0.55A)이 0.60 이상이고, A/S'(알루미나무수황산비)가 2.0~4.5 범위가 되도록 배합된 원료를 1,200~1,500℃의 온도에서 소성하여 제조된 것을 특징으로 한다. (여기서, C: CaO중량%, F: Fe2O3중량%, T: TiO2중량%, S': SO3중량%, S: SiO2중량%, A: Al2O3중량%임)The calcium sulfoaluminate (4CaO·3Al 2 O 3 ·SO 3 ) includes limestone as the CaO component, bauxite or an inorganic material with Al 2 O 3 as the Al 2 O 3 component, and gypsum as the SO 3 component. , raw materials mixed so that Cm (lime saturation ratio = C-0.7(F+T+S')/1.87S+0.55A) is more than 0.60 and A/S' (aluminum water sulfate ratio) is in the range of 2.0 to 4.5. It is characterized in that it is manufactured by firing at a temperature of 1,200 to 1,500 ° C. (Here, C: CaO2% by weight, F: Fe2O3% by weight, T: TiO2% by weight, S': SO3% by weight, S: SiO2% by weight, A: Al2O3% by weight)

또한, 고로슬래그 미분말은 알칼리 활성화제와 반응하여 역학적/물리적 특성이 우수한 지오폴리머를 생성한다. 지오폴리머는 아래와 같은 수화반응을 통해서 N-A-S-H를 생성하는데, 이 N-A-S-H는 C-S-H gel보다 내구성 측면에서 우수하다.Additionally, blast furnace slag fine powder reacts with an alkali activator to produce a geopolymer with excellent mechanical/physical properties. Geopolymer generates N-A-S-H through the following hydration reaction, and this N-A-S-H is superior to C-S-H gel in terms of durability.

SiO2, Al2O3 + alkali metal ion → 축합반응 → Alumino-silicate gel(N-A-S-H)SiO 2 , Al 2 O 3 + alkali metal ion → condensation reaction → Alumino-silicate gel (NASH)

고로슬래그를 활용한 알칼리활성 지오폴리머는 초기 반응속도가 매우 빠르며, 이는 수축 및 균열의 원인이 됨과 동시에 강도 저하를 야기할 수 있기 때문에 고로슬래그와 함께 폴리머를 소정의 중량비로 혼합하여 결합재로써 사용한다. Alkaline-activated geopolymer using blast furnace slag has a very fast initial reaction rate, which can cause shrinkage and cracking as well as a decrease in strength, so the polymer is mixed with blast furnace slag at a predetermined weight ratio and used as a binder. .

고로슬래그 미분말과 혼합되는 칼슘알루미네이트 시멘트(CAC)는 보통포틀랜드 시멘트(OPC)에 비하여 압축 및 부착강도가 더 우수할 뿐만 아니라 염소이온 침투저항성도 더 우수한 이점이 있다. 하지만 칼슘알루미네이트 시멘트(CAC)가 높은 온도와 습도에 노출되면 준안정성(metastable) 육각 알루미네이트 하이드레이트가 안정성(stable) 입방(cubic) 칼슘알루미네이트 하이드레이트로 유해하게 전환된다. 안정성 입방 칼슘알루미네이트 하이드레이트는 준안정성 육각 알루미네이트 하이드레이트에 비해 밀도가 높기 때문에 내부 수축이 일어나게 되며, 이러한 내부 수축은 다공성 미세구조 및 강도의 약화를 일으킬 수 있다. 이러한 유해한 전환으로 인하여 칼슘알루미네이트 시멘트(CAC)는 염화물 공격과 탄산화와 같은 다른 내구성 문제에 취약해질 수 있다. Calcium aluminate cement (CAC) mixed with blast furnace slag powder not only has superior compressive and adhesion strength compared to ordinary Portland cement (OPC), but also has superior chlorine ion penetration resistance. However, when calcium aluminate cement (CAC) is exposed to high temperatures and humidity, there is a detrimental conversion of metastable hexagonal aluminate hydrate to stable cubic calcium aluminate hydrate. Stable cubic calcium aluminate hydrate has a higher density than metastable hexagonal aluminate hydrate, so internal shrinkage occurs, and this internal shrinkage can cause porous microstructure and weakening of strength. These harmful conversions can make calcium aluminate cement (CAC) susceptible to chloride attack and other durability problems such as carbonation.

칼슘알루미네이트 시멘트(CAC)의 유해한 전환은 산화마그네슘(MgO) 보강섬유에 의해 억제될 수 있다. 산화마그네슘(MgO) 보강섬유는 보수재 조성물의 압축강도를 대폭 증가시킬 뿐만 아니라, 칼슘알루미네이트 시멘트(CAC)의 안정성 하이드레이트로의 전환을 억제하고, 준안정성 하이드레이트와 반응하여 하이드로탈사이트를 생성한다. 칼슘알루미네이트 시멘트(CAC)의 유해한 전환을 억제하고, 하이드로탈사이트를 생성하기 위한 산화마그네슘(MgO) 보강섬유의 배합비는 결합재 100중량부에 대해 5~10중량부로 혼합되는 것이 바람직한 것으로 확인되었다.The harmful conversion of calcium aluminate cement (CAC) can be inhibited by magnesium oxide (MgO) reinforcing fibers. Magnesium oxide (MgO) reinforcing fibers not only significantly increase the compressive strength of the repair composition, but also inhibit the conversion of calcium aluminate cement (CAC) into stable hydrates and react with metastable hydrates to produce hydrotalcite. It was confirmed that the mixing ratio of magnesium oxide (MgO) reinforcing fiber to suppress harmful conversion of calcium aluminate cement (CAC) and generate hydrotalcite is 5 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of binder.

폴리머는 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate, EVA)계, NR(Natural Rubber)계, NBR(Natural Rubber-Butadiene Rubber)계, SBR(Styrene-Butadiene Rubber)계 및 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl Acetate)계 수지에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 폴리머는 결합재 전체 중량의 0.5~1.5중량%로 혼합되는 것이 바람직하다. Polymers include ethylene vinyl acetate (EVA), NR (Natural Rubber), NBR (Natural Rubber-Butadiene Rubber), SBR (Styrene-Butadiene Rubber), and polyvinyl acetate. Any one selected or a mixture of two or more may be used. The polymer is preferably mixed in an amount of 0.5 to 1.5% by weight of the total weight of the binder.

산화마그네슘(MgO) 보강섬유(10)는 도 3 및 도 4에 도시한 것과 같이 소정의 길이를 갖는 섬유 형태의 마그네슘 금속의 표면에 무수한 돌기 형태 또는 섬유 형태의 산화마그네슘(MgO) 나노구조체(11)를 형성한 것으로, 산화알루미늄(Al2O3) 및 칼슘알루미네이트 시멘트(CAC)와의 반응에 의해 Mg-Al 결합 구조의 하이드로탈사이트를 생성한다. Magnesium oxide (MgO) reinforcing fibers (10) are magnesium oxide (MgO) nanostructures (11) in the form of numerous protrusions or fibers on the surface of magnesium metal in the form of fibers having a predetermined length, as shown in FIGS. 3 and 4. ), which produces hydrotalcite with a Mg-Al bonded structure through reaction with aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and calcium aluminate cement (CAC).

산화마그네슘(MgO) 보강섬유(10)는 길이가 5~20㎜이고 직경이 0.2~1.0㎜인 섬유 형태의 마그네슘 금속을, 메탄올 또는 에탄올에 옥살산(oxalic acid)을 용해시킨 용액에 일정 시간동안 침지하여 표면에 마그네슘이온(Mg2+)과 C2O4 2- 이온의 반응에 의한 나노구조체를 형성한 후 300~500℃에서 열처리하는 과정을 통해 표면에 돌기 형태 또는 섬유 형태의 산화마그네슘(MgO) 나노구조체가 형성된 것이다.Magnesium oxide (MgO) reinforcement fiber 10 is made by immersing magnesium metal in the form of fibers with a length of 5 to 20 mm and a diameter of 0.2 to 1.0 mm in a solution of oxalic acid dissolved in methanol or ethanol for a certain period of time. After forming a nanostructure by the reaction of magnesium ions (Mg 2+ ) and C 2 O 4 2- ions on the surface, magnesium oxide (MgO) in the form of protrusions or fibers is formed on the surface through heat treatment at 300-500°C. ) A nanostructure was formed.

좀 더 구체적으로, 1M의 옥살산(oxalic acid)을 메탄올 또는 에탄올 용매에 용해시킨 용액에 섬유 형태의 마그네슘 금속을 침지하고, 교반한 후 대략 25~30℃의 온도에서 1시간~4시간 동안 유지하면, 용액 내의 수소이온이 마그네슘 표면에서 격렬히 반응한 결과 마그네슘을 Mg2+ 이온으로 산화시킴과 동시에 수소 기체로 환원된다. 계속적으로 용출된 Mg2+ 이온은 용액 내의 C2O4 2- 이온과 결합하여 표면에 침전되면서 마그네슘 옥살레이트 나노구조체를 형성한다. More specifically, when magnesium metal in the form of fiber is immersed in a solution of 1M oxalic acid dissolved in methanol or ethanol solvent, stirred, and maintained at a temperature of approximately 25 to 30°C for 1 to 4 hours. As a result of the hydrogen ions in the solution reacting violently on the surface of magnesium, magnesium is oxidized to Mg 2+ ions and simultaneously reduced to hydrogen gas. The continuously eluted Mg2+ ions combine with C 2 O 4 2- ions in the solution and precipitate on the surface, forming a magnesium oxalate nanostructure.

이와 같이 표면에 마그네슘 옥살레이트 나노구조체가 형성된 섬유 형태의 마그네슘 금속을 300~500℃의 온도 범위에서 열처리하면, 산화마그네슘(MgO) 나노구조체(11)가 형성된 산화마그네슘(MgO) 보강섬유(10)가 완성된다. When the magnesium metal in the form of a fiber with magnesium oxalate nanostructures formed on its surface is heat-treated at a temperature range of 300 to 500°C, the magnesium oxide (MgO) nanostructures (11) are formed on the magnesium oxide (MgO) reinforcing fibers (10). is completed.

상기 산화마그네슘(MgO) 보강섬유(10)는 그 표면에 형성된 무수한 돌기 형태 또는 섬유 형태의 산화마그네슘(MgO) 나노구조체(11)로 인해 분말 상의 산화마그네슘(MgO)에 비하여 하이드로탈사이트 생성이 더욱 활발하게 진행될 수 있는 이점이 있다. The magnesium oxide (MgO) reinforcing fiber 10 produces more hydrotalcite than powder-like magnesium oxide (MgO) due to the numerous protrusive or fiber-shaped magnesium oxide (MgO) nanostructures 11 formed on its surface. There is an advantage to being able to proceed actively.

산화마그네슘(MgO) 보강섬유(10)와 산화알루미늄(Al2O3)의 혼입으로 보수재 조성물 내부에서 생성된 Mg-Al 결합구조의 하이드로탈사이트는 이온교환 효과로 인해 모르타르 내부에서 염소이온 확산을 저감시키고, 이로써 콘크리트 구조물의 철근 부식을 방지하여 안전성을 높이는 효과를 제공할 수 있다. Hydrotalcite with a Mg-Al bonded structure created inside the repair material composition by mixing magnesium oxide (MgO) reinforcing fibers (10) and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) prevents the diffusion of chlorine ions inside the mortar due to the ion exchange effect. This can provide the effect of increasing safety by preventing corrosion of reinforcing bars in concrete structures.

상기 산화마그네슘(MgO) 보강섬유의 반응성을 더욱 높이기 위하여, 상기 산화마그네슘(MgO) 보강섬유는 상기 결합재에 혼합하기 전에 700~1000℃의 온도에서 소성하여 전처리하는 것이 더욱 바람직하다. 700~1000℃의 온도에서 소성한 상기 산화마그네슘(MgO) 보강섬유는 소성하지 않은 산화마그네슘(MgO) 보강섬유 및, 1000℃를 넘는 고온에 소성한 상기 산화마그네슘(MgO) 보강섬유보다 반응성이 더욱 커서 하이드로탈사이트 생성 반응을 더욱 활발하게 일으키며, 수축 저감의 효과가 있는 것으로 확인되었다. In order to further increase the reactivity of the magnesium oxide (MgO) reinforcing fibers, it is more preferable to pre-treat the magnesium oxide (MgO) reinforcing fibers by firing them at a temperature of 700 to 1000°C before mixing them with the binder. The magnesium oxide (MgO) reinforcing fibers fired at a temperature of 700 to 1000°C are more reactive than the unfired magnesium oxide (MgO) reinforcing fibers and the magnesium oxide (MgO) reinforcing fibers fired at a high temperature exceeding 1000°C. It was confirmed that it causes the hydrotalcite production reaction more actively and is effective in reducing shrinkage.

산화알루미늄(Al2O3) 분말은 순도 95% 이상의 분말로 된 것이 적합하다.Aluminum oxide (Al 2 O 3 ) powder with a purity of 95% or more is suitable.

알칼리 활성화제는 결합재에 혼합되어 보수재를 생성하게 되는데, 알칼리 활성화제는 수산화나트륨과 물유리 및 물로 이루어진 3성분계 알칼리 활성화제를 사용할 수 있으며, 결합재 100중량부에 대해 40~60중량부로 혼합될 수 있다. The alkaline activator is mixed with the binder to create a repair material. The alkaline activator can be a three-component alkaline activator consisting of sodium hydroxide, water glass, and water, and can be mixed at 40 to 60 parts by weight for 100 parts by weight of the binder. .

증점제는 에틸셀룰로스계, 메틸셀룰로스계, 아크릴계 중 1종 이상을 사용할 수 있으며, 결합재 100중량부에 대해 0.3~1.0중량부로 사용될 수 있다. The thickener may be one or more of ethylcellulose-based, methylcellulose-based, and acrylic-based, and may be used in an amount of 0.3 to 1.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder.

충전재는 규산지르코늄(ZrSiO4) 분말을 사용할 수 있다. 규산지르코늄(ZrSiO4)은 열팽창계수가 적으며 소결체에서 탄성률, 굴절장력은 규산염 세라믹 중에서 가장 우수하다. 규산지르코늄(ZrSiO4) 분말을 포함하는 충전재는 결합재 및 알칼리 활성화제와 함께 혼합되면서 상온 환경에서 보수재가 높은 압축강도를 갖도록 하며, 콘크리트의 균열 보수나 단면복구의 주입 공법과 충전 공법에 적용 시 가사시간을 늘리고, 주입성 및 충전성을 향상시키는 작용을 한다. Zirconium silicate (ZrSiO 4 ) powder can be used as the filler. Zirconium silicate (ZrSiO 4 ) has a low thermal expansion coefficient, and the elastic modulus and refractive tension in the sintered body are the best among silicate ceramics. Filler containing zirconium silicate (ZrSiO 4 ) powder is mixed with binder and alkali activator to ensure that the repair material has high compressive strength in a room temperature environment, and when applied to injection and filling methods for crack repair or cross-section restoration of concrete, It increases the time and improves injectability and filling properties.

상술한 것과 같은 콘크리트 표면보수 및 단면복구용 보수재 조성물을 이용하여 콘크리트 구조물의 표면보수 및 단면복구를 하는 방법을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다. A method of performing surface repair and cross-section restoration of a concrete structure using the above-described repair material composition for concrete surface repair and cross-section restoration will be described with reference to FIGS. 1 and 2 as follows.

먼저 콘크리트 구조물의 손상 부위에 대하여 불순물, 레이턴스 또는 열화된 부위를 제거하는 제1단계(S110, S210); 콘크리트 구조물에 프라이머를 도포하는 제2단계(S120, S220); 프라이머가 도포된 상태의 콘크리트 구조물에 상기 보수재 조성물을 도포하거나 단면손상 시 손상 부위를 보수하는 제3단계(S130, S230); 및 보수재 조성물을 도포하거나 단면손상 시 손상 부위를 보수한 부위의 표면에 내구성 개선 표면코팅제를 도포하는 제4단계(S140, S240)의 시공 순서로 순차 진행된다. First, a first step (S110, S210) of removing impurities, laitance, or deteriorated areas from damaged areas of the concrete structure; The second step of applying primer to the concrete structure (S120, S220); A third step (S130, S230) of applying the repair material composition to the concrete structure to which the primer has been applied or repairing the damaged area in case of cross-sectional damage; And it proceeds sequentially in the construction order of the fourth step (S140, S240), which involves applying a repair material composition or applying a durability-improving surface coating agent to the surface of the damaged area in the event of cross-sectional damage.

콘크리트 구조물의 표면에 백태나 들뜸 등이 발생하여 표면보수를 수행하는 경우, 도 1에 도시한 것과 같이 제1단계(S110)에서는 그라인딩으로 표면의 백태나 들뜸 등을 제거하고(S111), 고압수 세척후 건조시킨 다음(S112), 탄산화된 콘크리트에 침투성 알칼리 환원제를 도포하여 콘크리트의 알칼리성을 회복시키는 과정으로 진행될 수 있다(S113). When surface repair is performed because efflorescence or heaving occurs on the surface of a concrete structure, as shown in FIG. 1, in the first step (S110), efflorescence or heaving, etc. on the surface is removed by grinding (S111), and high-pressure water is used to remove the surface. After washing and drying (S112), a penetrating alkali reducing agent can be applied to the carbonated concrete to restore the alkalinity of the concrete (S113).

콘크리트 구조물의 표면보수를 수행하는 경우에는 콘크리트 구조물에 상기 보수재 조성물을 도포하거나 단면손상 시 손상 부위를 보수하는 단계(S130)를 생략할 수도 있다.When performing surface repair of a concrete structure, the step (S130) of applying the repair material composition to the concrete structure or repairing the damaged area in case of cross-sectional damage may be omitted.

그리고 콘크리트 구조물의 박리나 박락, 염해, 중성화 등 콘크리트 구조물의 열화가 심하게 진행되어 단면복구를 수행하는 경우, 도 2에 도시한 것과 같이 제1단계(S210)에서는 치핑으로 열화부위를 제거하고(S211), 고압수 세척을 통해 이물질을 제거하여 건조시킨 다음(S213), 탄산화된 콘크리트에 침투성 알칼리 환원제를 도포하여 콘크리트의 알칼리성을 회복시키도록 한다(S215). In the case where cross-sectional restoration is performed due to severe deterioration of the concrete structure, such as delamination, spalling, salt damage, or neutralization of the concrete structure, as shown in FIG. 2, in the first step (S210), the deteriorated area is removed by chipping (S211). ), foreign substances are removed through high-pressure water washing and dried (S213), and then a penetrating alkaline reducing agent is applied to the carbonated concrete to restore the alkalinity of the concrete (S215).

열화된 콘크리트 구조물 부위에 철근 노출이 있을 경우에는 철근 녹제거(S212) 및 철근 방청제를 도포하는 작업(S214)을 추가로 수행한다. If there is exposed reinforcing steel in the deteriorated concrete structure, additional work is performed to remove rust from the reinforcing bars (S212) and apply a rust preventive to the reinforcing bars (S214).

상기 침투성 알칼리 환원제는, 바인더로서 수용성 규산염 무기화합물 10~50중량%에 희석제로 증류수 10~50중량%를 첨가하고 30℃ 온도를 유지하며 150~200rpm으로 60분간 교반하여 가수분해하는 단계; 전단계에서 가수분해된 혼합물에 리튬 화합물 20~50중량%를 적하하고, 30℃ 온도를 유지하며, 150~200rpm으로 30분간 교반하는 단계; 전단계에서 리튬 화합물이 혼합된 혼합물에 졸 상태의 금속 산화물 10~50중량%를 적하하고, 50℃ 온도를 유지하며, 150~200rpm으로 60분간 교반하는 단계; 전단계에서 금속 산화물이 혼합된 혼합물을 50℃ 온도를 유지하며, 150~200rpm으로 교반한 상태에서 실란 커플링제 5~20중량%를 30분에 걸쳐 서서히 적하하고, 2시간 동안 교반하는 단계; 전단계에서 실란 커플링제가 혼합된 혼합물에 습윤제를 0.1~5중량% 첨가하여, 10분간 교반하는 단계를 통해 완성할 수 있다.The permeable alkaline reducing agent is hydrolyzed by adding 10 to 50% by weight of distilled water as a diluent to 10 to 50% by weight of a water-soluble silicate inorganic compound as a binder and stirring at 150 to 200 rpm for 60 minutes while maintaining the temperature at 30°C; Dropping 20 to 50% by weight of a lithium compound into the mixture hydrolyzed in the previous step, maintaining the temperature at 30°C, and stirring at 150 to 200 rpm for 30 minutes; Adding 10 to 50% by weight of sol-state metal oxide dropwise to the mixture of the lithium compound in the previous step, maintaining the temperature at 50°C, and stirring at 150 to 200 rpm for 60 minutes; Maintaining the temperature of the mixture of metal oxides in the previous step at 50°C and stirring at 150 to 200 rpm, slowly adding 5 to 20% by weight of a silane coupling agent dropwise over 30 minutes and stirring for 2 hours; It can be completed by adding 0.1 to 5% by weight of a wetting agent to the mixture of the silane coupling agent in the previous step and stirring for 10 minutes.

이러한 침투성 알칼리 환원제는 중성화된 콘크리트에 침투하여 알칼리 회복성을 극대화하고 콘크리트의 표면 강도를 증진시키게 된다.This penetrating alkali reducing agent penetrates into neutralized concrete to maximize alkali recovery and improve the surface strength of concrete.

상기 제2단계에서 사용하는 프라이머는, 바인더로서 수용성 규산염 무기화합물 10~50중량%에 희석제로 증류수 10~50중량%, 시멘트 또는 콘크리트의 표면에 침투 반응하여 강한 결합을 형성하는 특성에 의해 중성화 방지, 표면 강화를 수행하는 리튬 화합물 20~50중량%, 조성물의 내수성을 증진시키고, 조성물의 경화시간을 단축시키며, 콘크리트 표면의 내화학성을 증진시키기 위한 졸 상태의 금속 산화물 10~50중량%, 침투력을 증진시키고 상기 화합물의 양호한 분산을 유도하기 위한 실란 커플링제 5~20중량%, 습윤제 0.1~5중량%로 이루어질 수 있다.The primer used in the second step contains 10 to 50% by weight of a water-soluble silicate inorganic compound as a binder and 10 to 50% by weight of distilled water as a diluent, and prevents neutralization by penetrating and reacting on the surface of cement or concrete to form a strong bond. , 20 to 50% by weight of lithium compound to strengthen the surface, 10 to 50% by weight of metal oxide in sol state to improve the water resistance of the composition, shorten the curing time of the composition, and improve the chemical resistance of the concrete surface, penetration power. It may be comprised of 5 to 20% by weight of a silane coupling agent and 0.1 to 5% by weight of a wetting agent to enhance and induce good dispersion of the compound.

상기 프라이머에서, 수용성 규산염 무기화합물은 비중 1.38, SiO2/Na2O 몰비 3.10~3.30의 물성을 가진 규산 나트륨, 비중 1.30, SiO2/K2O 몰비 3.3~3.6의 물성을 가진 규산 칼륨 중 1종 또는 그 이상의 혼합물로 이루어진 것을 사용하며, 리튬 화합물은 비중 1.15~1.20, SiO2/Li2O 몰비 4.5~5.0의 물성을 가진 리튬실리케이트, 99% 이상의 순도를 가진 아질산 리튬 1종 또는 그 이상의 혼합물로 이루어진 것을 사용하며, 금속 산화물은 10~20nm의 입자 크기의 수분산 형태를 보이는 실리카 졸, 알루미나 졸, 산화티탄 졸, 지르코니아 졸 중 1종 또는 그 이상의 혼합물로 이루어진 것을 사용하며, 실란 커플링제는 유기 금속 알콕시 실란 화합물로서 MPTMS(3-Methacryloxypropyltrimethoxysilane), GPTMS(3-Glycidoxypropyltrimethoxysilane), APTES( 3-Aminopropyltriethoxysilane), Acryloxypropyltrimethoxysilane, Vinyltriethoxysilane, (Methacryloxymethyl)phenyldimethylsilane 중 1종 또는 그 이상의 혼합물로 이루어진 것을 사용한다.In the primer, the water-soluble silicate inorganic compound is one or more of sodium silicate with a specific gravity of 1.38 and a SiO2/Na2O molar ratio of 3.10 to 3.30, and potassium silicate with a specific gravity of 1.30 and a SiO2/K2O molar ratio of 3.3 to 3.6. The lithium compound is composed of lithium silicate with a specific gravity of 1.15 to 1.20 and a SiO2/Li2O molar ratio of 4.5 to 5.0, and one or more mixtures of lithium nitrite with a purity of 99% or more. The metal oxide is used. A water-dispersed silica sol, alumina sol, titanium oxide sol, or zirconia sol with a particle size of 10 to 20 nm is used, or a mixture of one or more of them is used, and the silane coupling agent is an organometallic alkoxy silane compound called MPTMS (3 -Methacryloxypropyltrimethoxysilane), GPTMS (3-Glycidoxypropyltrimethoxysilane), APTES (3-Aminopropyltriethoxysilane), Acryloxypropyltrimethoxysilane, Vinyltriethoxysilane, (Methacryloxymethyl)phenyldimethylsilane, or a mixture of more than one is used.

상기 제3단계에서 보수재 조성물을 표면보수 용도로 사용할 경우에는 보수재 조성물을 그대로 콘크리트 표면에 도포할 수 있다. 하지만 보수재 조성물을 단면복구 용도로 사용할 경우에는, 보수재 조성물에 물과 잔골재를 소정량 배합하여 보수재 모르타르로 만들어서 단면손상 부위를 보수할 수 있다.When using the repair material composition for surface repair purposes in the third step, the repair material composition can be applied as is to the concrete surface. However, when the repair material composition is used for cross-sectional restoration, the cross-sectional damage can be repaired by mixing a predetermined amount of water and fine aggregate into the repair material composition to make a repair material mortar.

상기 제4단계에서 사용하는 내구성 개선 표면코팅제는, 에멀션 수지 20~70중량%에 희석제로 증류수 10~30중량%, 무기 충진재와의 크로스링킹, 침투성, 내화학성, 내마모성 증진을 위해 유기 금속 알콕시 실란 화합물 10~20중량%, 촉매로서 질산(HNO3) 0.5~5중량%, pH조절제로서 암모니아(NH4OH, 28%) 0.5~5중량%, 분산제로서 폴리인산나트륨 0.5~5중량%, 무기 충진재로서 아나타제 타입의 이산화티탄 분말 5~40중량%, 발색제로서 산화철(Fe3O4) 안료 1~5중량%, 증점제 0.5~5중량%, 습윤 분산제 0.1~5중량%, 소포제 0.5~5중량%로 이루어진 유·무기 복합 1액형의 표면코팅제를 사용한다.The durability improvement surface coating used in the fourth step is 20 to 70% by weight of emulsion resin, 10 to 30% by weight of distilled water as a diluent, and organic metal alkoxy silane to improve crosslinking with inorganic fillers, permeability, chemical resistance, and wear resistance. 10-20% by weight of compound, 0.5-5% by weight of nitric acid (HNO3) as a catalyst, 0.5-5% by weight of ammonia (NH4OH, 28%) as a pH adjuster, 0.5-5% by weight of sodium polyphosphate as a dispersant, anatase as an inorganic filler Organic/inorganic consisting of 5 to 40% by weight of titanium dioxide powder, 1 to 5% by weight of iron oxide (Fe3O4) pigment as a coloring agent, 0.5 to 5% by weight of thickener, 0.1 to 5% by weight of wetting dispersant, and 0.5 to 5% by weight of antifoaming agent. Use a complex one-component surface coating agent.

이같은 내구성 개선 표면코팅제로 사용되는 유·무기 복합 1액형의 표면코팅제에서 에멀션 수지는, 고형분이 40~50중량%, pH 8~10, 점도 1,000~3,000, 유리전이온도(Tg) -10℃의 특성을 가진 음이온성이며, 상기 유기 금속 알콕시 실란 화합물은 유기 금속 알콕시 실란 화합물로서 MPTMS(3-Methacryloxypropyltrimethoxysilane), GPTMS(3-Glycidoxypropyltrimethoxysilane), APTES( 3-Aminopropyltriethoxysilane), Acryloxypropyltrimethoxysilane, Vinyltriethoxysilane, (Methacryloxymethyl)phenyldimethylsilane 중 1종 또는 그 이상의 혼합물이며, 상기 증점제는 에틸셀룰로스계, 메틸셀룰로스계, 아크릴계 중 1종인 것이 바람직하다.In the one-component organic-inorganic composite surface coating used as such a durability improvement surface coating, the emulsion resin has a solid content of 40 to 50% by weight, a pH of 8 to 10, a viscosity of 1,000 to 3,000, and a glass transition temperature (Tg) of -10°C. It is anionic in nature, and the organometallic alkoxy silane compound is an organometallic alkoxy silane compound, which includes MPTMS (3-Methacryloxypropyltrimethoxysilane), GPTMS (3-Glycidoxypropyltrimethoxysilane), APTES (3-Aminopropyltriethoxysilane), Acryloxypropyltrimethoxysilane, Vinyltriethoxysilane, and (Methacryloxymethyl)phenyldimethylsilane. It is a mixture of one or more types, and the thickener is preferably one of ethylcellulose-based, methylcellulose-based, and acrylic-based.

상기 콘크리트 내구성 개선 표면코팅제는 선형 구조인 아크릴 에멀션을 재가교화를 통해 3차원 망상 구조로 개질시켜 내화학성, 내마모도를 증진시킨 망상구조 아크릴 에멀션을 바인더로 사용하고, 서브 마이크로 크기의 입자를 가진 무기 충진재 및 각종 혼화제를 적용함으로써, 외부의 열화 환경에 대한 내구성을 더욱 증진시켰다. 그리고 1액형으로 제조하기 때문에 사용 전 별도의 혼합 공정이 필요 없고 건조시간 및 완전 경화시간을 획기적으로 단축함으로써 공사 기간을 대폭 단축할 수 있다.The concrete durability improvement surface coating agent uses a network acrylic emulsion as a binder, which improves chemical resistance and abrasion resistance by modifying the linear acrylic emulsion into a three-dimensional network structure through re-crosslinking, and is an inorganic filler with submicron-sized particles. And by applying various admixtures, durability against external deterioration environments was further improved. And because it is manufactured in a one-component form, there is no need for a separate mixing process before use, and the construction period can be significantly shortened by dramatically shortening the drying time and complete curing time.

여기서 내구성 개선 표면코팅제로 사용되는 유·무기 복합 1액형의 표면코팅제는, 아크릴 에멀션 수지 20~70중량%에 증류수 10~30중량%를 첨가하고, 30℃ 온도를 유지하며, 200~250rpm으로 10분간 교반하는 단계; 전단계에서 증류수가 혼합된 혼합물에 유기 금속 알콕시 실란 2종 이상의 혼합물 10~20중량%를 1시간에 걸쳐 적하하고, 50℃ 온도를 유지하며, 100~150rpm으로 1시간 동안 교반하여, 축합반응을 일으키는 단계; 전단계에서 유기 금속 알콕시 실란 2종 이상의 혼합물이 혼합된 혼합물에 질산 0.5~5중량%를 적하하고, 50℃ 온도를 유지하며, 100~150rpm으로 2시간 동안 교반하여 축합반응을 완료하는 단계; 전단계에서 질산이 혼합된 혼합물에 암모니아수 0.5~5중량%를 적하하고, 30℃ 온도를 유지하며, 100~150rpm으로 2시간 동안 교반하여 pH를 조절하는 단계; 전단계에서 암모니아수가 혼합된 혼합물에 폴리인산나트륨 0.5~5중량% 첨가하여, 100~150rpm으로 상온으로 자연 냉각시까지 교반하여 안정화하는 단계; 전단계에서 폴리인산나트륨이 혼합된 혼합물에 이산화티탄 분말 5~40중량%, 산화철(Fe3O4) 안료 1~5중량%, 하드록시프로필메틸셀룰로스(HPMC) 0.5~5중량%, 습윤 분산제 0.1~5중량%, 소포제 0.5~5중량%를 호모 믹서를 이용하여 2,000rpm으로 30분간 혼합하는 단계;를 거쳐 제조할 수 있다.Here, the organic-inorganic composite one-component surface coating agent used as a durability improvement surface coating agent is made by adding 10 to 30% by weight of distilled water to 20 to 70% by weight of acrylic emulsion resin, maintaining the temperature at 30°C, and applying 10 to 10% at 200 to 250 rpm. Stirring for a minute; 10 to 20% by weight of a mixture of two or more organometallic alkoxy silanes was added dropwise over 1 hour to the mixture of distilled water in the previous step, maintained at 50°C, and stirred at 100 to 150 rpm for 1 hour to cause a condensation reaction. step; Adding 0.5 to 5% by weight of nitric acid dropwise to the mixture of two or more types of organometallic alkoxy silanes in the previous step, maintaining the temperature at 50°C, and stirring at 100 to 150 rpm for 2 hours to complete the condensation reaction; Adding 0.5 to 5% by weight of ammonia water dropwise to the mixture of nitric acid in the previous step, maintaining the temperature at 30°C, and stirring at 100 to 150 rpm for 2 hours to adjust the pH; Stabilizing by adding 0.5 to 5% by weight of sodium polyphosphate to the mixture of ammonia water in the previous step and stirring at 100 to 150 rpm until natural cooling to room temperature; In the previous step, add 5 to 40% by weight of titanium dioxide powder, 1 to 5% by weight of iron oxide (Fe3O4) pigment, 0.5 to 5% by weight of hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), and 0.1 to 5% by weight of wet dispersant. %, and 0.5 to 5% by weight of antifoaming agent, using a homomixer at 2,000 rpm for 30 minutes.

이러한 본 발명의 콘크리트 표면보수 및 단면복구용 보수재 조성물은, 결합재 및 알칼리 활성화제와 함께 혼합되는 산화마그네슘(MgO) 보강섬유가 압축강도를 대폭 증대시키는 작용을 함과 동시에, 산화마그네슘(MgO) 보강섬유와 산화알루미늄(Al2O3)의 반응에 의해 보수재 내에서 Mg-Al 결합구조를 가지는 하이드로탈사이트(Hydrotalcite) 생성이 촉진될 수 있으며, 보수재 내에서 생성된 하이드로탈사이트의 이온교환 효과로 염화물 침투를 효과적으로 억제할 수 있다. In the repair material composition for concrete surface repair and cross-section restoration of the present invention, magnesium oxide (MgO) reinforcing fibers mixed with a binder and an alkali activator act to significantly increase compressive strength, and at the same time, magnesium oxide (MgO) reinforcement The reaction between fiber and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) can promote the formation of hydrotalcite, which has a Mg-Al bonding structure, within the repair material. The ion exchange effect of hydrotalcite produced within the repair material can promote It can effectively inhibit chloride penetration.

특히 산화마그네슘(MgO) 보강섬유가 결합재 100중량부에 대해 5~10중량부로 혼합되어 칼슘알루미네이트 시멘트(CAC)의 안정성 하이드레이트로의 유해한 전환을 억제하고, 준안정성 하이드레이트와 반응하여 하이드로탈사이트를 생성하여, 내부 수축에 의한 다공성 미세구조 및 강도의 약화를 방지할 수 있는 이점도 있다. In particular, magnesium oxide (MgO) reinforcing fibers are mixed at 5 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the binder to suppress the harmful conversion of calcium aluminate cement (CAC) into stable hydrates and react with metastable hydrates to form hydrotalcite. There is also the advantage of preventing weakening of the porous microstructure and strength due to internal shrinkage.

실시예Example

고로슬래그 시멘트
(g)
blast furnace slag cement
(g)
폴리머(g)Polymer (g) 포틀랜드 시멘트(g)Portland cement (g) 산화마그네슘 보강섬유(g)Magnesium oxide reinforcing fiber (g) 산화알루미늄(g)Aluminum oxide (g) 충전재(g)Filler (g) 알칼리 활성화제(g)Alkaline activator (g) 증점제(g)
Thickener (g)
실시예 1Example 1 990990 1010 -- 5050 100100 100100 500500 55 실시예 2Example 2 990990 1010 -- 100100 100100 100100 500500 55 비교예 1Comparative Example 1 1010 990990 00 00 100100 500500 55

표 1에 기재한 것과 같은 배합량(g)으로 표면보수 및 단면복구용 보수재 조성물을 혼합한 후, 표면보수 및 단면복구용 보수재 조성물을 몰드에 타설하고 상온에서 양생하여 시편을 제작하였다. 표 1에서 사용한 고로슬래그 시멘트는 고로슬래그 미분말 60중량%, 석회 5중량%, 무수석고 10중량%, 칼슘설포알루미네이트(CSA) 15중량%, 감수제 1.0중량%, 및 칼슘알루미네이트 시멘트(CAC) 9중량%의 배합비로 혼합되었다. 그리고 폴리머는 에틸렌비닐아세테이트계 수지를 사용하였으며, 산화마그네슘 보강섬유는 700℃에서 소성하여 전처리한 것을 사용하였다. 도 4에 도시한 것과 같이, 상기 실시예 1과 2 및 비교예 1에 대한 TD/DTG 결과, 산화마그네슘 및 산화알루미늄을 함께 혼입한 실시예 1의 경우 하이드로탈사이트의 생성량은 비교예 1과 비교하여 약간 증가하였으나, 실시예 2의 경우에는 하이드로탈사이트의 생성량이 대폭 증가한 것으로 확인할 수 있었다.After mixing the repair material composition for surface repair and cross-sectional restoration in the mixing amount (g) as shown in Table 1, the repair material composition for surface repair and cross-sectional restoration was poured into a mold and cured at room temperature to prepare a specimen. The blast furnace slag cement used in Table 1 is 60% by weight of blast furnace slag fine powder, 5% by weight of lime, 10% by weight of anhydrous gypsum, 15% by weight of calcium sulfoaluminate (CSA), 1.0% by weight of water reducing agent, and calcium aluminate cement (CAC). It was mixed at a mixing ratio of 9% by weight. Additionally, ethylene vinyl acetate-based resin was used as the polymer, and magnesium oxide reinforcing fiber was pretreated by firing at 700°C. As shown in Figure 4, as a result of TD/DTG for Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, the amount of hydrotalcite produced in Example 1 in which magnesium oxide and aluminum oxide were mixed together was compared to Comparative Example 1. However, in the case of Example 2, it was confirmed that the amount of hydrotalcite produced was significantly increased.

또한 아래의 표 2에 나타낸 것과 같이 압축강도 및 염소이온 침투성 시험결과, 실시예 1 및 2는 비교예 1보다 압축강도는 증가하고, 염소이온 침투저항성은 현저히 향상된 것을 확인할 수 있다. In addition, as shown in Table 2 below, the compressive strength and chlorine ion permeability test results showed that Examples 1 and 2 had increased compressive strength and significantly improved chlorine ion penetration resistance compared to Comparative Example 1.

구분division 압축강도(MPa)Compressive strength (MPa) 염소이온침투저항성(Coulomb)Chlorine ion penetration resistance (Coulomb) 실시예 1Example 1 61.261.2 285285 실시예 2Example 2 63.363.3 198198 비교예 1Comparative Example 1 58.458.4 902902

이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.In the above, the present invention has been described in detail with reference to examples, but those skilled in the art will be able to make various substitutions, additions, and modifications without departing from the technical spirit described above. It is natural, and such modified embodiments should also be understood as falling within the scope of protection of the present invention as defined by the patent claims attached below.

10 : 산화마그네슘(MgO) 보강섬유
11 : 산화마그네슘(MgO) 나노구조체
10: Magnesium oxide (MgO) reinforcement fiber
11: Magnesium oxide (MgO) nanostructure

Claims (5)

고로슬래그 미분말과 칼슘설포알루미네이트(CSA), 석회, 무수석고(CaSO4), 칼슘알루미네이트 시멘트(CAC)를 포함하는 고로슬래그 시멘트 및 폴리머를 포함하는 결합재; 및,
상기 결합재 100중량부에 대해, 표면에 나노구조체가 형성된 산화마그네슘(MgO) 보강섬유 5~10중량부, 산화알루미늄(Al2O3) 분말 5~10중량부, 수산화나트륨과 물유리 및 물로 이루어진 3성분계 알칼리 활성화제 40~60중량부, 증점제 0.3~1.0중량부, 및 충전재 10~20중량부;
를 포함하고,
상기 산화마그네슘(MgO) 보강섬유는 길이가 5~20㎜이고, 직경이 0.2~1.0㎜인 섬유 형태의 마그네슘 금속을 메탄올 또는 에탄올에 옥살산(oxalic acid)을 용해시킨 용액에 일정 시간동안 침지하여, 표면에 마그네슘이온(Mg2+)과 C2O4 2- 이온의 반응에 의한 나노구조체를 형성한 후 300~500℃에서 열처리하는 과정을 통해 표면에 돌기 형태의 산화마그네슘(MgO) 나노구조체가 형성된 섬유로 이루어지며,
상기 산화마그네슘(MgO) 보강섬유는 결합재에 혼합되기 전에 700~1000℃의 온도에서 소성하여 전처리된 것인 콘크리트 표면보수 및 단면복구용 보수재 조성물.
A binder containing blast furnace slag cement and polymer including blast furnace slag fine powder, calcium sulfoaluminate (CSA), lime, anhydrous gypsum (CaSO 4 ), and calcium aluminate cement (CAC); and,
For 100 parts by weight of the binder, 5 to 10 parts by weight of magnesium oxide (MgO) reinforcing fiber with a nanostructure formed on the surface, 5 to 10 parts by weight of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) powder, 3 consisting of sodium hydroxide, water glass and water. 40 to 60 parts by weight of an alkali activator, 0.3 to 1.0 parts by weight of a thickener, and 10 to 20 parts by weight of a filler;
Including,
The magnesium oxide (MgO) reinforcing fiber is made by immersing magnesium metal in the form of fibers with a length of 5 to 20 mm and a diameter of 0.2 to 1.0 mm in a solution of oxalic acid dissolved in methanol or ethanol for a certain period of time, After forming a nanostructure by the reaction of magnesium ions (Mg 2+ ) and C 2 O 4 2- ions on the surface, a protrusion-shaped magnesium oxide (MgO) nanostructure is formed on the surface through heat treatment at 300~500℃. It is made up of formed fibers,
A repair material composition for concrete surface repair and cross-section restoration, wherein the magnesium oxide (MgO) reinforcing fiber is pretreated by firing at a temperature of 700 to 1000°C before being mixed with the binder.
삭제delete 삭제delete 콘크리트 구조물의 손상 부위에 대하여 불순물, 레이턴스 또는 열화된 부위를 제거하는 제1단계;
콘크리트 구조물에 프라이머를 도포하는 제2단계;
프라이머 도포된 상태의 콘크리트 구조물에 제1항에 따른 보수재 조성물을 도포하거나 단면손상 시 손상 부위를 보수하는 제3단계; 및,
상기 보수재 조성물을 도포하거나 단면손상 시 손상 부위를 보수한 부위의 표면에 내구성 개선 표면코팅제를 도포하는 제4단계;
를 포함하는 콘크리트 구조물의 보수 방법.
A first step of removing impurities, laitance or deteriorated areas from damaged areas of the concrete structure;
The second step of applying primer to the concrete structure;
A third step of applying the repair material composition according to paragraph 1 to the concrete structure in the primer-applied state or repairing the damaged area in case of cross-sectional damage; and,
A fourth step of applying the repair material composition or applying a durability improvement surface coating agent to the surface of the repaired area when the cross-section is damaged;
A repair method for a concrete structure including.
제4항에 있어서, 콘크리트 구조물의 표면에 대한 표면보수를 수행하는 경우, 상기 제1단계에서는 그라인딩으로 표면의 백태나 들뜸 등을 제거하고, 고압수 세척후 건조시킨 다음, 탄산화된 콘크리트에 침투성 알칼리 환원제를 도포하는 공정을 순차적으로 수행하고,
콘크리트 구조물의 박리나 박락, 염해, 중성화 등으로 인한 콘크리트 구조물의 열화가 심하게 진행되어 단면복구를 수행하는 경우, 상기 제1단계에서는 치핑으로 열화부위를 제거하고, 고압수 세척을 통해 이물질을 제거하여 건조시킨 다음, 탄산화된 콘크리트에 침투성 알칼리 환원제를 도포하는 공정을 순차적으로 수행하며,
상기 단면복구를 수행하는 경우 열화된 콘크리트 구조물 부위에 철근 노출이 있는 경우에는 철근 녹제거 및 철근방청제를 도포하는 작업을 추가로 수행하는 콘크리트 구조물의 보수 방법.
According to claim 4, when surface repair is performed on the surface of a concrete structure, in the first step, efflorescence or loosening of the surface is removed by grinding, washed with high pressure water and dried, and then a penetrating alkali is applied to the carbonated concrete. The process of applying the reducing agent is performed sequentially,
When cross-sectional restoration is performed due to severe deterioration of the concrete structure due to delamination, spalling, salt damage, neutralization, etc. of the concrete structure, in the first step, the deteriorated area is removed by chipping and foreign substances are removed through high-pressure water washing. After drying, the process of applying a penetrating alkaline reducing agent to the carbonated concrete is sequentially performed.
A method of repairing a concrete structure in which, when performing the cross-section restoration, if there is exposed reinforcing steel in the deteriorated concrete structure area, the work of removing rusting the reinforcing steel and applying a rust preventive to the reinforcing steel is additionally performed.
KR1020230017381A 2023-02-09 2023-02-09 Composition for Concrete Surface Repair And Concrete Section Recovery And Method for Repairing Concrete Structures Using the Same KR102581530B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230017381A KR102581530B1 (en) 2023-02-09 2023-02-09 Composition for Concrete Surface Repair And Concrete Section Recovery And Method for Repairing Concrete Structures Using the Same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230017381A KR102581530B1 (en) 2023-02-09 2023-02-09 Composition for Concrete Surface Repair And Concrete Section Recovery And Method for Repairing Concrete Structures Using the Same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102581530B1 true KR102581530B1 (en) 2023-09-26

Family

ID=88190851

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230017381A KR102581530B1 (en) 2023-02-09 2023-02-09 Composition for Concrete Surface Repair And Concrete Section Recovery And Method for Repairing Concrete Structures Using the Same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102581530B1 (en)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101119893B1 (en) 2011-11-25 2012-02-29 지엘기술 주식회사 High-strength fibrous inorganic polymer mortar and method repair or supplementary concrete
KR101384788B1 (en) 2013-06-14 2014-04-14 동운건설 주식회사 High-strength inorganic polymer mortar and method repair or supplementary concrete pipe
KR101893060B1 (en) * 2018-03-06 2018-08-29 (주)엠디비산업 Mortar composition for repairing and reinforcing concrete structure, and method of repairing and reinforcing concrete structure using the same
KR101942425B1 (en) * 2018-04-04 2019-01-29 화인미셀공업(주) Environmentally friendly polymer mortar composition for repairing concrete structure without portland cement and method for repairing concrete structure using the same
KR101973717B1 (en) * 2018-03-27 2019-04-29 한국과학기술원 Fire Resistance Concrete Composition
KR102150666B1 (en) 2018-12-07 2020-09-01 (주)다음기술단 Mortar composition for repairing concrete structure and repairing method of concrete structure thereof
KR102218239B1 (en) * 2020-04-24 2021-02-23 (주)고려씨엔씨 Modified ceramic polymer mortar composition and method of repairing and reinforcing cross section of concrete structure using the same
KR102251021B1 (en) 2020-11-05 2021-05-13 주식회사 위드엠텍 Crack-reducing Polymer Mortar Composition for Repair Section
KR102414798B1 (en) * 2021-08-24 2022-06-29 손혁준 Crack reducing salt resistance mortar composition having excellent thixotropy and repairing and reinforcing method using the same

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101119893B1 (en) 2011-11-25 2012-02-29 지엘기술 주식회사 High-strength fibrous inorganic polymer mortar and method repair or supplementary concrete
KR101384788B1 (en) 2013-06-14 2014-04-14 동운건설 주식회사 High-strength inorganic polymer mortar and method repair or supplementary concrete pipe
KR101893060B1 (en) * 2018-03-06 2018-08-29 (주)엠디비산업 Mortar composition for repairing and reinforcing concrete structure, and method of repairing and reinforcing concrete structure using the same
KR101973717B1 (en) * 2018-03-27 2019-04-29 한국과학기술원 Fire Resistance Concrete Composition
KR101942425B1 (en) * 2018-04-04 2019-01-29 화인미셀공업(주) Environmentally friendly polymer mortar composition for repairing concrete structure without portland cement and method for repairing concrete structure using the same
KR102150666B1 (en) 2018-12-07 2020-09-01 (주)다음기술단 Mortar composition for repairing concrete structure and repairing method of concrete structure thereof
KR102218239B1 (en) * 2020-04-24 2021-02-23 (주)고려씨엔씨 Modified ceramic polymer mortar composition and method of repairing and reinforcing cross section of concrete structure using the same
KR102251021B1 (en) 2020-11-05 2021-05-13 주식회사 위드엠텍 Crack-reducing Polymer Mortar Composition for Repair Section
KR102414798B1 (en) * 2021-08-24 2022-06-29 손혁준 Crack reducing salt resistance mortar composition having excellent thixotropy and repairing and reinforcing method using the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
이병건 외, '마그네슘 금속으로부터의 산화마그네슘 나노와이어 제조', Appl. Chem. Eng., Vol. 22, No. 5, October 2011, 514-517. 1부.* *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101681596B1 (en) Mortar composition of improving chemical resistance and durability for repairing and reinforcing concrete structures , and method of repairing and reinforcing concrete structures using the same
KR101724062B1 (en) Mortar composition for inhibiting in-depth fine crack of damaged concrete structure and for repairing and reinforcing concrete structures, and method of repairing and reinforcing concrete structures using the same
KR101141347B1 (en) Eco-friendly geopolymer mortar compound for restoring cross section and method for repairing cross section of concrete controlling corrosion, salt-attack and neutralization and using the same
KR102023414B1 (en) Mortar composition for repairing, reinforcing and enhancing earthquake-proof property of concrete structure, and construction method of repair and reinforcement of concrete using the same
KR101674923B1 (en) Repairing method of concrete structure using high-strength polymer mortar and fireproof mortar
KR101608018B1 (en) Method of repairing and protecting surface of concrete structure
KR101942425B1 (en) Environmentally friendly polymer mortar composition for repairing concrete structure without portland cement and method for repairing concrete structure using the same
KR101608015B1 (en) Method of repairing and reinforcing cross section of concrete structure using fast hardening mortar
KR101492233B1 (en) Preparation method of mortar composition with chemically resistant and fireproof properties, mortar composition with chemically resistant and fireproof properties prepared by the same, and construction method of concrete structure with fireproof properties using the same
KR101941179B1 (en) Composition for repairing and reinforcing concrete structure comprising high strength mortar, and method of repairing and reinforcing concrete structures using the same
KR101205546B1 (en) High-strength fibrous inorganic polymer mortar and method repair or supplementary concrete
KR101959437B1 (en) Eco-Friendly Mortar Composition for Repair Section and Constructing Methods Using Thereof
KR102196634B1 (en) Mortar composition for repairing concrete structures with excellent chemical resistance and durability and seismic performance, and the method for repairing and reinforcing concrete structures using the same
KR101700133B1 (en) Mortar composition for repairing and reinforcing concrete structures, and method of repairing and reinforcing concrete structures using the same
KR101567851B1 (en) KR powder containing an environmentally friendly polymer mortar and concrete repair section reinforcement method using the same
KR101119893B1 (en) High-strength fibrous inorganic polymer mortar and method repair or supplementary concrete
KR102373902B1 (en) Concrete mortar for repairing cross-section of concrete structure having sulfate and salt resistance and the method of repairing cross-section of concrete structure using the same
KR101472485B1 (en) Geo-polymer mortar cement composition using the same construction methods
KR102054434B1 (en) Eco-Friendly Mortar Composite for Repair Section Comprising Function of Preventing Neutralization and Saltdamage and Constructing Methods Using Thereof
KR102178145B1 (en) Mortar Composition for Repair Section and Constructing Methods Using Thereof
KR100879882B1 (en) Restoring concrete structures by using strengthening agency, eco-friendly repair mortar and epoxy paint
KR101357799B1 (en) Quick-setting high-durable mortar composition, floor structure comprising the same, and method of construction thereof
KR100921448B1 (en) Section repair in the degradation part and means of reinforcement work of reinforced concrete structure
KR102363726B1 (en) Concrete mortar for repairing cross-section of concrete structure having sulfate resistance and antibacterial function and the method of repairing cross-section of concrete structure using the same
KR101963579B1 (en) High Early Strength Concrete Composition and Constructing Methods using Thereof

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant