KR102590809B1 - 페로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 수중 콘크리트 구조물 보수보강공법 - Google Patents

페로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 수중 콘크리트 구조물 보수보강공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 페로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 수중 콘크리트 구조물 보수보강공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 페로니켈슬래그 잔골재 및 폐가넷 잔골재와 EVA분말수지 및 아크릴 재유화수지를 사용하여 염해저항성, 황산염저항성, 압축강도 및 부착강도를 향상시켜 수중 콘크리트 구조물의 보수 보강 효과를 장기간 유지할 수 있고, 초속경성이 우수하여 단시간에 수중 보수 보강 공사를 안정적으로 완료할 수 있어 경제성이 우수하며 수중 불분리성에 의하여 환경 오염 및 품질 저하 문제를 해결할 수 있는 페로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 수중 콘크리트 구조물 보수보강공법에 관한 것이다.

Description

페로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 수중 콘크리트 구조물 보수보강공법{Ultra rapid hardening and water inseparable mortar composition comprising industrial by-products aggregates of ferronickel slag and waste garnet, and the method of repairing and reinforcing underwater concrete structures using the same}
본 발명은 페로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 수중 콘크리트 구조물 보수보강공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 페로니켈슬래그 잔골재 및 폐가넷 잔골재와 EVA분말수지 및 아크릴 재유화수지를 사용하여 염해저항성, 황산염저항성, 압축강도 및 부착강도를 향상시켜 수중 콘크리트 구조물의 보수 보강 효과를 장기간 유지할 수 있고, 초속경성이 우수하여 단시간에 수중 보수 보강 공사를 안정적으로 완료할 수 있어 경제성이 우수하며 수중 불분리성에 의하여 환경 오염 및 품질 저하 문제를 해결할 수 있는 페로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 수중 콘크리트 구조물 보수보강공법에 관한 것이다.
일반적으로, 하수맨홀, 하수암거 등의 하수 및 폐수 구조물이나, 우수 배수 구조물, 교량 콘크리트 슬래브, 도로 배수 측구, 교량 하부, 교각, 해양 구조물 등의 수중 콘크리트는 시간이 지날수록 열화에 의해 콘크리트에 균열이 발생할 수 있고, 콘크리트의 압축강도 및 철근의 인장강도가 점차 떨어질 수 있으며, 상기 균열 부위를 통해 노출된 콘크리트는 염소이온 침투, 동결융해, 중성화 현상이 용이하게 진행되어 철근의 부식이 발생하게 되는 문제점이 있다.
뿐만 아니라, 콘크리트 구조물이 해양 환경에 오랜 기간 노출되는 해양구조물은 해수(해풍)의 작용에 의하여 콘크리트가 침식되고 철근이 부식을 일으키며 체적 팽창에 의해 콘크리트가 균열 및 박리를 일으킴으로써, 결과적으로 콘크리트 구조물의 성능이 저하되게 된다.
특히, 하수관이나 폐수처리 콘크리트 구조물은 황산염 환원 박테리아(sulfate-reducing bacteria)에 의한 황화수소가스 발생과 황산화 박테리아(sulfur-oxidizing bacteria)에 의한 부식문제가 빈번히 발생되고 있다.
즉, 상기 황산염 환원 박테리아는 산소가 거의 없거나 전혀 없는 곳에 서식하는 혐기성 미생물로, 황 화합물을 황화수소(H2S)로 변환시켜 악취를 발생시키고, 콘크리트 및 기타 재료를 부식시키며, 상기 황 산화 박테리아는 산소가 있는 환경에서만 서식하는 호기성 미생물로, 콘크리트 부식을 일으킨다.
이에 따라, 상기와 같은 수중콘크리트 구조물의 열화가 계속 진행되면 결국 구조물의 붕괴를 초래할 위험성이 있기 때문에 지속적으로 보수하고 관리할 필요가 있는데, 상기 수중콘크리트 구조물의 열화부위, 철근 또는 강재 부식부위 및 기타의 원인에 의해 구조물 단면의 박리나 탈락된 부위를 제거한 후 단면을 원래의 성능 및 형태로 복원하기 위해 단면 복구 재료를 충진하거나 뿜칠 시공을 하여 보수보강을 실시하는 것이 일반적이다
상기 수중콘크리트 구조물의 보수보강 공법은 크게 세가지로 나눌 수 있으며, 첫번째 공법은 물막이 공사를 하여 물을 제거한 상태로 콘크리트 표면처리를 하고 조강 시멘트몰탈을 타설하여 보강하는 공법으로 이러한 공법을 채용할 경우에는 신구 콘크리트 계면 간의 접착력이 불량하고, 공사기간이 길며, 시공비가 고가인 단점이 있다.
두번째 공법으로서 탄소섬유나 유리섬유에 수중 경화 에폭시를 적층하여 수중에서 수중콘크리트 구조물에 피복하여 보강하는 공법으로 이러한 공법은 심한 요철이 있는 경우에는 피복을 완전히 부착시킬 수 없어 부분적으로 미부착 부분이 발생되고, 이러한 미부착 부위에서 콘크리트 구조물의 피도면과 상기 피복의 수축팽창율이 서로 상이하여 크랙 또는 들뜸 현상이 발생하여 보수보강에 실패할 가능성이 매우 높다.
세번째 공법은 인조사나 골재를 수중 에폭시수지와 혼합하여 수중몰탈 시공하는 공법으로 이는 수중 에폭시 수지에 규사나 골재를 혼입하여 미장하거나 구상인 인조사를 혼입하여 압출투입하는 공법으로서, 이 공법 역시 두께가 어느 정도 이상인 경우 계면에서의 수축, 팽창으로 인해 박리현상 및 크랙이 발생되는 문제점고 함께 수중몰탈이 수중에서 분리되는 치명적인 문제점이 있었다.
이에 따라, 최근에는 수중 콘크리트 구조물을 보수보강하기 위하여 속경성, 수중불분리성 및 고유동성 등의 물성이 보강된 수중 불분리 모르타르가 개발되고 있는데, 종래 개발된 수중 불분리성 모르타르를 이용한 수중 콘크리트 보수공법을 살펴 보면, 한국등록특허 10-1911313(등록일자 2018년10월18일)에 콘크리트 구조물 바닥 보수·보강을 위한 수중 불분리 시멘트 모르타르 조성물로서, 무기계 결합재 3∼70중량%, 잔골재 10∼95중량%, 기능성 개선제 001∼30중량% 및 물 1∼45중량%를 포함하며, 상기 기능성 개선제는 에틸렌-아크릴산 공중합체 35∼98중량%, 폴리비닐아세탈 1∼30중량%, 시아노아크릴레이트 0.1∼25중량%, 에틸렌-비닐알코올 공중합체 0.1∼25중량%, γ-메르캅토프로필트리메톡시실란 0.01∼20중량%, 아질산형 하이드로 칼루마이트 0.01∼10중량%, 질산셀룰로오스(nitro-cellulose) 0.01∼10중량%, 친수성 나일론섬유, 폴리비닐클로라이드(PVC) 섬유, 폴리에틸렌(PE) 섬유, 폴리프로필렌(PP) 섬유 중 어느 하나 또는 혼합한 친수성 섬유를 0.01∼10중량%, 감수제 0.01∼10중량% 및 지연제 0.01∼10중량%를 포함하고, 상기 무기계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 5∼90중량%, 트리 칼슘알루미네이트 시멘트 5∼45중량%, 고로슬래
그 미분말 4∼40중량%, 석고 0.1∼20중량%, 카올린 0.1∼20중량%, 벤토나이트 01∼20중량%, 소듐마그네슘실리케이트 0.01∼15중량%, 파인 세라믹 0.01∼15중량%, 퍼플루오로알킬에틸아크릴레이트 0.01∼10중량%, 에틸디글리콜아크릴레이트 0.01∼10중량%, 감수제 001∼10중량% 및 소포제 001∼10중량%를 포함하며, 상기 잔골재는 4호 규사와 6호 규사가 중량비 1:0.1~0.6로 혼합된 실리카질 규사 70∼99중량% 및 마그네사이트 0.1∼30중량%를 포함하고, KS L 5220에 따른 플로우(mm)(비타격시의 흐름성)는 195 ~ 207이고, KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)의한 압축강도(MPa)는 기중 3일에 330 ~ 366, 기중 28일에 570 ~ 602, 수중 3일에 318 ~ 346, 수중 28일에 545 ~ 580이고, 휨강도(MPa)는 기중 3일에 65 ~ 78, 기중 28일에 111 ~ 130, 수중 3일에 56 ~ 72, 수중 28일에 103 ~ 120이고, 부착강도(N/mm2)는 기중 3일에 17 ~ 19, 기중 28일에 23 ~ 26, 수중 3일에 15 ~ 17, 수중 28일에 215 ~ 25이고, 길이변화율(%)은 0.015 ~ 0.033이고, 염화물이온침투저항성 (Coulombs)은 490 ~ 650이고, 중성화 깊이(mm)는 0.2 ~ 0.5이고, 동결융해 저항성 시험에 따른 내구성 지수는 93 ~ 94인것을 특징으로 하는 수중 불분리 시멘트 모르타르 조성물이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1927403(등록일자 2018년12월04일)에는 수중 불분리형 고강도 콘크리트 보수용 모르타르 전체 100 중량%에 대하여, 페로몰리브덴 슬래그 및 시멘트를 함유하는 바인더 36 내지 44 중량%; 페로몰리브덴 재생골재 및 인조 규사를 함유하고, 잔골재 조립율(FM)이 28 내지 32인 규사 50 내지 60 중량%; 재유화형 분말수지 05 내지 5 중량%; 소포제 0.05 내지 2 중량%; 폴리프로필렌 파이버 0.04 내지 1 중량%; 및 무수석고, 팽창제, 유동화제 및 무기 증점제로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상을 포함하는 첨가제 0.1 내지 10 중량%;를 포함하고, 상기 페로몰리브덴 슬래그는 상기 바인더 전체 100 중량%에 대하여 10 내지 40 중량%로 포함되며, 상기 페로몰리브덴 재생골재는 상기 규사 전체 100 중량%에 대하여 70 내지 78 중량%로 포함되는, 수중 불분리형 고강도 콘크리트 보수용 모르타르가 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1995844(등록일자 2019년06월27일)에는 결합재 100 중량부, 규사 100~200 중량부, 보강섬유 05~10 중량부, 폴리머 10 ~ 50 중량부, 수축방지제 0.5~20 중량부, 실리카 흄 3~7 중량부, 클링커 0.5 내지 10 중량부, 플라스터 0.5 내지 10 중량부, 알파형 반수석고 0.5 내지 10 중량부, 플라이애쉬 0.01 내지 5 중량부, 레드머드 0.1 내지 5 중량부, 하소포졸라나 0.01 내지 10 중량부, 마이크로실리카 0.01 내지 10 중량부, 소포제 0.1~10 중량부, 팽창제 5~10 중량부, 경화촉진제 0.1~10 중량부, 유동화제 0.2~20 중량부 및 증점제 혼합물 2 ~ 20 중량부를 포함하여 구성되는 수중 콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물로서, 상기 결합재는 조강 시멘트 20 ~ 50 중량%, 포틀랜트 시멘트 30 ~ 60 중량% 및 알루미나 시멘트 10 ~ 50 중량%를 포함하여 이루어지며, 상기 보강섬유는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 및 아르보셀 섬유의 혼합물로 이루어지고, 상기 폴리머는 EVA(Ethylene-vinyl acetate) 수지 20~50 중량% 및 아크릴계 재유화 수지 50~80 중량%를 포함하여 이루어지며, 상기 아크릴계 재유화 수지는 아크릴계 중합체 80~90중량% 및 가교 가능한 작용기를 가지는 단량체 10~20중량%로 이루어진 전체 단량체 100중량부; 반응성 음이온 유화제 및 비이온 유화제 0.1~5중량부; 중합개시제 0.01~1중량부; 및 물 45~50중량부를 포함하는 프리에멀젼을 중합반응하여 얻어진 아크릴 에멀젼 중합물인 것을 특징으로 하되, 상기 가교 가능한 작용기를 가지는 단량체는 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 아크릴로 니트릴, 아세토아세틱 에틸 메타아크릴레이트, 디비닐벤젠, 에틸렌 글리콜 다이메타 아크릴레이트, 부탄디올 다이메타 아크릴레이트, 싸이클로 헥실 메타아크릴레이트 및 3-클로로-2-하이드록시프로필 메타아크릴레이트 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하며, 상기 증점제는 셀룰로오스계 증점제 및 아크릴계 증점제의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 수중 콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-2124771(등록일자 2020년06월15일)에는 습윤 상태나 수중에서 콘크리트 구조물의 표면 보호를 위한 시공이 용이한 고기능성 친환경 모르타르 조성물로서, 수중경화성 결합재 5 내지 90 중량%, 잔골재 8 내지 85 중량% 및 물 1 내지 30 중량%를 포함하고; 상기 수중경화성 결합재는 분말도가 3,500 내지 9,000 cm2/g인 미립도 포틀랜드 시멘트 25 내지 90 중량%, 알루미나 시멘트 1 내지 50 중량%, 비트리파이드 1 내지 40 중량%, 규조토 1 내지 20 중량%, 니티놀(Nitinol) 0.01 내지 10 중량%, 마그네시아 0.01 내지 10 중량%, 카본 세라믹스 0.01 내지 10 중량%, 다이크롬산나트륨 0.01 내지 10 중량%, 폴리에틸렌초산비닐-염화비닐리덴 공중합체 0.01 내지 15 중량%, 스티렌-메틸메타크릴레이트-부타디엔 공중합체 0.01 내지 15 중량% 및 폴리-n-부틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 0.01 내지 15 중량%를 포함하는 것이고; 상기 잔골재는 실리카질 규사 70 내지 99 중량% 및 셀라이트 1 내지 30 중량%를 포함하는 것이고; 상기 카본 세라믹스는 카본과; 상기 카본 표면에 화학적으로 결합되거나 물리적으로 흡착되어 있는, 하이드록시기, 카르복실기, 실란커플링제, 지르코니아 커플링제, 타이터네이트 커플링제 및 N-알킬이나 N,N-디알킬아미드기를 가지는 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 작용기나 커플링제와; 상기 작용기나 커플링제를 매개로 카본에 결합, 코팅되어 있는, 산화마그네슘(MgO), 산화알루미늄(Al2O3), 산화아연(ZnO), 산화지르코늄(ZrO2), 실리카(SiO2) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 세라믹을 포함하는 것이고; 상기 마그네시아는 1450 ℃ 이상에서 소성시켜 활성도(Activity)를 낮춘 사소마그네시아(dead burnt magnesia)와; 500 내지 1000℃ 범위에서 소성시킨 경소마그네시아 혹은 활성 마그네시아를 1:1 중량비율로 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 고기능성 친환경 모르타르 조성물이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-2107607(등록일자 2020년04월28일)에는 결합재 100 중량부, 규사 100~200 중량부, 보강섬유 05~10 중량부, 폴리머 10 ~ 50 중량부, 수축방지제 0.5~20 중량부, 실리카 흄 3~7 중량부, 클링커 0.5 내지 10 중량부, 플라스터 0.5 내지 10 중량부, 알파형 반수석고 0.5 내지 10 중량부, 플라이애쉬 0.01 내지 5 중량부, 소포제 0.1~10 중량부, 팽창제 5~10 중량부, 경화촉진제 0.1~10 중량부, 유동화제 0.2~20 중량부, 증점제 혼합물 2 ~ 20 중량부, 감수제 0.1~05 중량부 및 유리분말을 가공 처리한 다공성 골재 1~5 중량부를 포함하여 구성되는 수중 콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물로서, 상기 결합재는 슬래그 시멘트 20 ~ 50 중량%, 포틀랜트 시멘트 30 ~ 60 중량% 및 알루미나 시멘트 10 ~ 50 중량%를 포함하여 이루어지며, 상기 보강섬유는 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 및 아르보셀 섬유의 혼합물로 이루어지고, 상기 폴리머는 EVA(Ethylene-vinyl acetate) 수지와 아크릴계 재유화 수지의 혼합물로 이루어지며, 상기 증점제는 셀룰로오스계 증점제 및 아크릴계 증점제의 혼합물로 이루어지고, 상기 수축방지제는 네오펜틸글리콜로 이루어지며, 상기 경화촉진제는 염화칼슘, 규산나트륨, 규산칼슘, 황산나트륨, 황산칼슘, 염화리튬 및 황산리튬 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물로 이루어지고, 상기 유리분말을 가공 처리한 다공성 골재는 수용성 수지를 스프레이 방식으로 유리분말 분쇄물에 도포하고 반죽한 후 킬른에서 소성하여 얻어진 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르조성물이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-2173957(등록일자 2020년10월29일)에는 고황산염 시멘트 400~510 중량%; 산화칼슘 40~60 중량%, 칼슘알루미네이트 시멘트 05~20 중량%; 하소 마그네슘 10~20 중량%; 수산화알루미늄 10~20 중량%; 수산화리튬 0.5~20 중량% 및 규사 380~500 중량%를 포함하는 기재 조성물; 및 상기 기재 조성물 100 중량부에 대하여 30~50 중량부의 미생물 흡착 복합재를 포함하며, 상기 미생물 흡착 복합재는 흡착재에 흡착된 내산성 미생물을 포함하고, 상기 흡착재는 팽창질석, 규조토 및 고흡수성 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종이며, 상기 내산성 미생물은 로도블라스터스 아시도필러스(Rhodoblastus acidophilus)를 포함하는 콘크리트 구조물 보수보강용 모르타르 조성물이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-2219375(등록일자 2021년02월17일)에는 속경성 시멘트 100중량부, 섬유 0.025~0.1중량부, 활성실리카(active silica), 스테아린산 아연(Zinc Stearate), EVA(Ethylene-Vinyl Acetate Copolymer) 재유화형 분말수지 및 감수제로 이루어진 방수제 2.25~6중량부 및 유동화제 0.225~0.9중량부로 이루어진 속경성 시멘트 혼합재 6.65~11중량부; 골재 33.5~39.5중량부; 지연제 0.0225~0.048중량부; AE혼화제 0.0025~0.007중량부; SB-라텍스(Styene Butadiene Latex) 27.5~42중량부, 스타이렌-아크릴 에멀젼(Styrene-acryl Emulsion) 7.35~22.3중량부, 소포제 0.05~0.25중량부, 습윤제 0.1~0.45중량부로 이루어진 라텍스 결합재 1.75~3.25중량부; 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate) 5중량부, 부틸 아크릴레이트(butyl acrylate) 5중량부, 리튬실리케이트(Li2O3Si) 1.5중량부, 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate) 30중량부, 2-하이드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxyl ethyl methacrylate) 7.5중량부, 규산소다(Na2SiO3ㆍnH2O) 1중량부로 이루어진 수지조성물 1.475~2.75중량부로 구성되고, 상기 수지조성물 100중량부에 대하여 수지도료를 10중량부를 혼합하되, 상기 수지도료는 메틸 메타크릴레이트(Methyl Methacrylate) 수지 20∼32중량부, 부틸 아크릴레이트(Buthyl Acrylate) 수지 10∼12중량부, 노니페놀(Nony phenol) 0.5∼1.5중량부, 고유동화제 0.5∼1.5중량부 및 첨가제7∼15중량부로 구성되는 주재료 수지조성물 100중량부에 대하여, 메틸 메타크릴레이트(Methyl Methacrylate) 수지 12.5∼15중량부; 폴리프로필렌 글리콜아크릴레이트 수지 12.5∼15중량부; 부틸 아크릴레이트(Buthyl Acrylate) 수지 2.5∼5중량부; 폴리옥시플로필렌글리세롤 트리에테르 2∼2.5중량부; 리튬 실리케이트 0.05∼0.5중량부; 계면활성제 0.5∼1중량부; 폴리카본산계 유동화제 0.5∼1중량부; 물 15∼19중량부로 구성되는 부재료 수지조성물 50중량부가 혼합하여 구성됨을 특징으로 하는 수중 불분리성 시멘트 모르타르 조성물이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-2272882(등록일자 2021년06월29일)에는 대상 구조물의 열화부위를 치핑하는 단계(S 1); 상기 열화부위의 철근의 녹을 제거하는 단계(S 2); 상기 철근의 녹 제거부분을 고압수로 고압 세척하는 단계(S 3); 상기 고압 세척된 구조물의 열화부위 표면에 프라이머를 도포하는 단계(S 4); 상기 프라이머 상에, 시멘트 100중량부, 잔골재 12.5~50중량부, 칼슘 아르미노 페라이트계 팽창제 0.375~3.75중량부, 알킬아릴술폰산염과 알킬암모늄염을 함유하는 분말상 증점제 0.0375~0.125중량부, 폴리카르복실산계 감수제 0.0125~0.075중량부, 실리콘계 소포제 0.0025~0.025중량부, 폴리에스테르계 소포제 0.0005~0.025중량부, 알루미늄 분말, 질소가스 발포물질, 과산화 물질 중 어느 하나로 이루어지는 가스발포물질 0.00025~0.0015중량부, Ti[OCH(Cl3)2]4와 (CH3)2 CHOH를 1:1 중량비로 하여 제조된 초미립자 이산화티타늄졸 90중량부; C8H20O4Si,(CH3)CHOH를 1:1 중량비로 하여 제조된 실리카졸 70중량부; Zn(C2H3O2)2로 제조된 산화아연졸 15중량부; Ag,Zn, Cu 중 1종 이상의 금속이온 2중량부로 이루어지는 시멘트 혼합물 100중량부와; 상기 시멘트 혼합물 100중량부에 대하여, 메틸 메타크릴레이트(Methyl Methacrylate) 수지 40~64 중량%, 부틸 아크릴레이트(Buthyl Acrylate) 수지 20~24 중량%, 노니페놀(Nony phenol) 1~3 중량%, 고유동화제 1~3 중량% 및 첨가제14~30 중량% 로 이루어지는 방수제 조성물 10중량부와; 상기 시멘트 혼합물 100중량부에 대하여, 메틸 메타크릴레이트(Methyl Methacrylate) 수지 25~30 중량%; 폴리프로필렌 글리콜 아크릴레이트 수지 25~30중량%; 부틸 아크릴레이트(Buthyl Acrylate) 수지 5~10 중량%; 폴리옥시플로필렌 글리세롤 트리에테르 4~5 중량%; 리튬 실리케이트 0.1~1 중량%; 계면활성제 1~2 중량%; 폴리카본산계 유동화제 1~2 중량%; 물 30~38 중량%로 이루어지는 마감재 5중량부와; 상기 시멘트 혼합물 100중량부에 대하여, 코팅필름 5중량부가 첨가혼합되되, 상기 코팅필름은 일정한 길이 및 폭을 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephtalate ; PET) 필름과; 상기 필름에 실크스크린 인쇄되는 에멀젼(emulsion)으로 구성되고, 상기 PET 필름은 두께가 125㎛으로 구성되며, 상기 에멀젼은 UM수지 100 중량부에 산화아연(ZnO) 40중량부, 백색고화제 30중량부, 감수제 2중량부, 소포제 1중량부, 분산제 1중량부로 구성된 수중 불분리성 폴리머 시멘트 모르타르를 혼합하여 일정두께 및 소정의 형상으로 바탕재를 도포하는 단계(S 5); 상기 바탕재 상에 마감재를 도포하는 단계(S 6)로 이루어짐을 특징으로 하는 수중 불분리성 폴리머 시멘트 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물 보수보강공법이 공지되어 있다.
그러나, 상기 종래 개발된 수중 불분리 모르타르들은 염해저항성, 중성화저항성, 황산염 부식저항성 등 열화저항에 필요한 재료들이 결여되어 있고, 다만, 내산성 미생물을 이용하는 기술이 있기는 하나, 미생물의 장기간 생존 등의 문제로 실효성이 떨어질 뿐만 아니라, 상기 특허기술들 중의 대부분의 성분은 알 수 없는 성분 또는 필요없는 성분들이 대부분으로 특허만 받기 위한 목적일 뿐 실제로 사용할 수 없는 실효성 또는 실현가능성이 없는 기술들이므로, 현실적으로 염해저항성, 내산성, 중성화 저항성 등의 콘크리트 열화 저항성능이 우수한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물의 개발이 시급한 실정이다..
[특허문헌 001] 한국등록특허 10-1911313(등록일자 2018년10월18일) [특허문헌 002] 한국등록특허 10-1927403(등록일자 2018년12월04일) [특허문헌 003] 한국등록특허 10-1995844(등록일자 2019년06월27일) [특허문헌 004] 한국등록특허 10-2124771(등록일자 2020년06월15일) [특허문헌 005] 한국등록특허 10-2107607(등록일자 2020년04월28일) [특허문헌 006] 한국등록특허 10-2173957(등록일자 2020년10월29일) [특허문헌 007] 한국등록특허 10-2219375(등록일자 2021년02월17일) [특허문헌 008] 한국등록특허 10-2272882(등록일자 2021년06월29일)
본 발명은 상기 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 페로니켈슬래그 잔골재 및 폐가넷 잔골재와 EVA분말수지 및 아크릴 재유화수지를 사용하여 염해저항성, 황산염저항성, 압축강도 및 부착강도를 향상시켜 수중 콘크리트 구조물의 보수 보강 효과를 장기간 유지할 수 있고, 초속경성이 우수하여 단시간에 수중 보수 보강 공사를 안정적으로 완료할 수 있어 경제성이 우수하며 수중 불분리성에 의하여 환경 오염 및 품질 저하 문제를 해결할 수 있는 페로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물 및 이를 이용한 수중 콘크리트 구조물 보수보강공법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 보통포틀랜드시멘트 380~420kg과; 천연규사 5호사 140~160kg 및 천연규사 6호사 400~420kg과; 규사 6호사 규격의 폐가넷 잔골재 100~110kg 및 규사 7호사 규격의 폐가넷 잔골재 35~40kg과; CSA(Calcium Sulfo Aluminate ; 3CaO·3Al2O3·CaSO4) 8~10kg과; 이수석고분말 12~15kg과; EVA(Ethylene-vinyl acetate) 재유화 분말수지 및 아크릴계 재유화 분말수지가 1:1 중량비로 혼합된 혼합수지 25~35kg과; 보강섬유 0.5~5kg과; 증점제 0.5~3kg과; 유동화제 0.5~2kg와; 경화촉진제 0.3~3kg와: 소포제 0.1~2kg와; 물;을 포함하여 조성되는 모르타르 조성물 중, 상기 천연규사 5호사 140~160kg 및 천연규사 6호사 400~420kg 각각의 25~75중량%를 해당 규격의 페로니켈슬래그 잔골재로 대체하여 조성되는 페로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 모르타르 조성물은 상기 OPC(Ordinary Portland Cement)와 혼합 경화시 치밀한 조직으로 경화되어 염화물이온 및 황산염이온을 고정하는 프리델씨염(3CaO·Al2O3·CaCl2·10H20) 수화물을 생성하여 염해저항성 및 황산염저항성을 나타내는 고로슬래그분말 20~70kg을 더 추가하여 혼합 사용하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 모르타르 조성물은 상기 고로슬래그분말의 염해저항성 및 황산염저항성 보조재로서 규산나트륨분말, 질산나트륨분말 및 황산알루미늄분말이 1 : 1 : 1 중량비로 혼합된 분말을 상기 고로슬래그분말의 2~10중량%를 더 추가하여 혼합 사용하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 모르타르 조성물은 모르타르 조성물의 조직 및 표면의 공극을 채우며 치밀하게 하여 동결융해저항성 및 균열저항성을 향상시키기 위한 나노탄산칼슘 0.5-5kg을 더 추가하여 혼합 사용하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 폐가넷 잔골재는 모르타르 경화시 경화조직내 공극을 채워 모르타르의 강도를 향상시키기 위하여 연마재용 가넷슬러지 또는 워터젯 커팅용 가넷슬러지로부터 회수되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 보강섬유는 0.5-10mm길이의 강섬유, 탄소섬유, 유리섬유, 나일론섬유, 폴리프로필렌섬유, PVA섬유, 셀룰로오스섬유, PET섬유 및 이들의 혼합 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 증점제는 물과 접촉하는 환경에 있는 경우 상기 페로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물이 물에 씻겨 내려가 분리되는 것을 방지하여 수중 타설을 가능하게 하는 것으로 셀룰로오스계 증점제, 아크릴계 증점제, 점도가 7,500~10,000 cP인 폴리에틸렌글리콜로부터 선택되는 1종 이상 사용하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 유동화제는 상기 증점제 사용에 따른 저하된 작업성을 보완하기 위하여 상기 증점제와 함께 사용하는 것으로 설포네이티드멜라민포름알데히드(sulfonated melamine formaldehyde)를 사용하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 경화촉진제는 모르타르의 경화를 촉진하여 초기 강도를 발현토록 하는 것으로, CaCl2(염화칼슘), Na2CO3(탄산나트륨), Al(OH)3(수산화알루미늄) 및 NaAlO2(알루민산나트륨)을 포함하는 염화물; 알카리 탄산염; 알카리 알루민산염;으로부터 선택되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 소포제는 모르타르 내의 기공을 제거하여 모르타르의 강도를 향상시키는 것으로, 고급알콜류, 비수용성 알콜류, 인산에스테르계, 실리콘계로부터 선택되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 본 발명은, 수중에 설치된 콘크리트 구조물의 보수 보강 대상부위를 브레이커로 파쇄 및 치핑하고, 레이턴스 및 이물질을 그라인더, 샌드블라스터, 고압수세척기, 워터젯으로부터 선택되는 방법으로 제거하여 전처리하는 단계; 상기 전처리된 보수 보강 대상부위에 상기 페로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물을 거푸집, 미장 또는 숏크리트방식으로 충전 시공하는 단계; 상기 충전된 페로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물을 경화하는 단계;를 포함하는 수중 콘크리트 구조물 보수보강공법을 과제의 해결수단으로 한다.
본 발명의 페로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 불분리성 수중 모르타르 조성물 및 이를 이용한 수중 콘크리트 구조물 보수보강공법은 페로니켈슬래그 잔골재 및 폐가넷 잔골재와 EVA분말수지 및 아크릴 재유화수지를 사용하여 염해저항성, 황산염저항성, 압축강도 및 부착강도를 향상시켜 수중 콘크리트 구조물의 보수 보강 효과를 장기간 유지할 수 있고, 초속경성이 우수하여 단시간에 수중 보수 보강 공사를 안정적으로 완료할 수 있어 경제성이 우수하며 수중 불분리성에 의하여 환경 오염 및 품질 저하 문제를 해결할 수 있는 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 모르타르 조성물의 경화 후 휨 강도와 압축 강도 측정결과
도 2는 본 발명의 모르타르 조성물의 경화 후 부착강도
도 3은 본 발명의 모르타르 조성물의 경화 후 염화물이온 침투 저항성
도 4는 본 발명의 모르타르 조성물의 경화 후 내화학성시험
도 5는 본 발명의 모르타르 조성물의 경화 후 수중 불분리성 시험
이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예 및/또는 도면을 통하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예 및/또는 도면에 한정되지 않는다.
우선, 본 발명의 페로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물은, 보통포틀랜드시멘트 380~420kg과; 천연규사 5호사 140~160kg 및 천연규사 6호사 400~420kg과; 규사 6호사 규격의 폐가넷 잔골재 100~110kg 및 규사 7호사 규격의 폐가넷 잔골재 35~40kg과; CSA(Calcium Sulfo Aluminate ; 3CaO·3Al2O3·CaSO4) 8~10kg과; 이수석고분말 12~15kg과; EVA(Ethylene-vinyl acetate) 재유화 분말수지 및 아크릴계 재유화 분말수지가 1:1 중량비로 혼합된 혼합수지 25~35kg과; 보강섬유 0.5~5kg과; 증점제 0.5~3kg과; 유동화제 0.5~2kg와; 경화촉진제 0.3~3kg와: 소포제 0.1~2kg와; 물;을 포함하여 조성되는 모르타르 조성물 중, 상기 천연규사 5호사 140~160kg 및 천연규사 6호사 400~420kg 각각의 25~75중량%를 해당 규격의 페로니켈슬래그 잔골재로 대체하여 조성되는 것을 특징적 구성으로 한다.
이때, 상기 보통포틀랜드시멘트(OPC ; Ordinary Portland Cement)는 주성분인 석회, 실리카, 알루미나 및 산화철을 함유하는 원료를 적당한 비율로 충분히 혼합하고, 그 일부가 용융하여 소결된 클링커에 석고를 첨가해 분말로 한 것이며, 오늘날 쓰이고 있는 보통 시멘트 형태이며, 전 세계적으로 콘크리트, 모르타르, 그라우트 등의 기본 재료로 널리 쓰인다
특히, 본 발명에서 특징적 구성으로서, 상기 페로니켈슬래그 잔골재는 상기 천연규사 5호사 140~160kg 및 천연규사 6호사 400~420kg 각각의 25~75중량%을 대체사용하는 것으로, 즉, 규사 5호사 규격의 페로니켈슬래그 잔골재 35~120kg 및 규사 6호사 규격의 페로니켈슬래그 잔골재 100~315kg을 사용할 경우, 나머지 상기 천연규사 5호사를 20~125kg 및 천연규사 6호사 85~320kg를 사용한다.
여기서, 상기 천연규사는 5호사(1.6-0.8mm) 및 6호사(0.8-0.3mm)의 혼합규사를 사용하며, 이때, 상기와 같이 혼합규사를 사용하게 되면 굵은 골재 및 다소 잔골재의 혼합 작용으로 인해 기계적 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있다.
일반적으로, 천연 잔골재는 지속적으로 천연자원에 의해 환경 파괴에 대한 문제를 가지고 있어 수급 및 사용에 대한 어려움이 있고, 천연 잔골재를 대체하는 산업부산물로서 페로니켈슬래그 잔골재를 대체 사용할 수 있으며, 이때 상기 페로니켈슬래그 잔골재는 제강슬래그처럼 팽창에 문제가 되는 프리 석회 및 마그네슘이 존재하지 않아 팽창에 대한 안정성이 있는 것으로 보고되고 있으며, 특히 입자별로 규사 5, 6호사, 즉 0.3~1.6mm는 연마사로 많이 사용되고 있으므로 본 발명에서는 이를 천연규사의 대체제로 사용한다.
이때, 상기 페로니켈슬래그 잔골재는 일반 슬래그에 비해 높은 경도를 가지고 있어 연마사로 사용이 가능한 것이고, 또한 일반 골재와 비슷한 밀도인 2.9-3.1의 가지고 있어 제강 슬래그에 비해 비중이 낮아 재료 분리가 일어나지 않으므로 콘크리트용 잔골재로 사용이 가능하다.
한편, 본 발명에서 상기 규사 6호사 규격의 폐가넷 잔골재 및 규사 7호사 규격의 폐가넷 잔골재는 모르타르 경화시 경화조직내 공극을 채워 모르타르의 강도를 향상시키기 위하여 연마재용 가넷슬러지 또는 워터젯 커팅용 가넷슬러지로부터 회수되는 것으로 상기 천연규사 및 페로니켈슬래그 입자크기보다 동일하거나 작은 규사 6호사 및 규사 7호사 규격을 사용한다.
특히, 가넷은 규산염광물로서 다양한 성분으로 구성되고 규사를 포함하는 잔골재보다 높은 비중 3.4~3.9g/cm, 모스(MOHS)경도 6.0~8.0을 나타내므로 다음 [표 1]에 나타난 성분과 같이, 샌드블라스팅 등의 연마재용으로 사용되거나, 또는 다음 [표 2]에 나타난 성분과 같이, 워터젯 커팅용으로 사용되므로, 본 발명에서는 상기 가넷의 높은 경도 및 비중에 의한 모르타르의 강도를 향상시키기 위하여 연마재용 가넷슬러지 또는 워터젯 커팅용 가넷슬러지로부터 회수되는 것을 사용한다.
상기 CSA(Calcium Sulfo Aluminate ; 3CaO·3Al2O3·CaSO4)는 수축보상, 고강도, 예를 들면 높은 압축강도와 휨강도 및 초속경을 부여하기 위한 물질로서, 수화하여 에트링자이트(ettringite)를 생성하며, 비표면적이 4,000 내지 8,000㎠/g 인 것이 바람직하다.
본 발명의 또다른 측면으로서, 상기 모르타르 조성물은 상기 OPC(Ordinary Portland Cement)와 혼합 경화시 치밀한 조직으로 경화되어 염화물이온 및 황산염이온을 고정하는 프리델씨염(3CaO·Al2O3·CaCl2·10H20) 수화물을 생성하여 염해저항성 및 황산염저항성을 나타내는 고로슬래그분말 20~70kg을 더 추가하여 혼합 사용한다.
이때, 상기 고로슬래그분말은, 잠재수경성을 가지고 있으며, 그 자체로 경화하는 성질은 미약하지만, OPC(Ordinary Portland Cement)와 혼합할 경우 수산화칼슘이나 황산염의 작용에 의해 경화가 촉진되고 시멘트만으로는 얻을 수 없는 우수한 콘크리트의 특성을 얻을 수 있다.
여기서, 고로슬래그분말의 잠재수경성은 수산화기를 포함하는 알칼리시제가 소석회, 황산염 등의 자극을 받으면 박막이 파괴되며 이온이 용출됨에 따라 경화되는 특징을 의미한다.
특히, 일반적으로 상기 고로슬래그분말의 전체 성분 중 약 30중량%가 이산화규소로 구성되며, 보통포틀랜드시멘트[OPC(Ordinary Portland Cement)]와 비교하여 산화칼슘의 함유량이 상대적으로 적고, 이산화규소 및 산화알루미늄이 각각 약 10중량% 정도 더 함유됨에 따라, 상기 고로슬래그분말이 보통포틀랜드시멘트[OPC(Ordinary Portland Cement)]와 혼합 경화시 치밀한 조직으로 경화되어 염화물이온의 침투를 억제하며, 산화알루미늄 성분이 작용하여 염화물이온을 고정하는 프리델씨염(3CaO·Al2O3·CaCl2·10H20) 수화물을 생성하여 염해저항성 및 황산염저항성을 향상시킨다.
아울러, 선택적으로, 상기 고로슬래그분말의 염해저항성 및 황산염저항성 보조재로서 규산나트륨분말, 질산나트륨분말 및 황산알루미늄분말이 1 : 1 : 1 중량비로 혼합된 분말을 상기 고로슬래그분말의 2~10중량%를 더 추가하여 혼합 사용하여 염해저항성 및 황산염저항성을 증대시킬 수 있다.
이때, 상기 규산나트륨분말은 보통포틀랜드시멘트[OPC(Ordinary Portland Cement)]와 혼합되어 수경성 경화시 콘크리트의 표면 경화조직의 치밀화에 의해 외부 열화요인에 대한 저항성을 확보하고 장기 압축강도를 증진하며, 일반 콘크리트에 비해 초기 재령 강도는 낮으나 실리카의 포졸란 작용에 의해 재령 28일 이후 장기강도가 증진된다.
또한, 상기 질산나트륨분말과 황산알루미늄분말은 OPC(Ordinary Portland Cement)와 혼합되어 수경성 경화시 염소이온 및 황산염이온 고정화, 응집화 및 방청효과에 의해 염소 이온과 황산염 이온의 침투저항성을 향상시키고, 콘크리트에 배근된 철근의 부식 억제제로서 작용한다.
또한, 상기 모르타르 조성물은 모르타르 조성물의 조직 및 표면의 공극을 채우며 치밀하게 하여 동결융해저항성 및 균열저항성을 향상시키기 위한 나노탄산칼슘 0.5-5kg을 더 추가하여 혼합 사용하는 것이 바람직하다.
상기 이수석고분말은 황산칼슘 이수화물(CaSO4·2H2O)로서, 상기 보통포틀랜드시멘트 및 CSA(Calcium Sulfo Aluminate ; 3CaO·3Al2O3·CaSO4)의 응결지연제로 사용되어 모르타르의 장기강도를 나타내도록 함과 동시에 조직을 치밀하게 하여 콘크리트의 균열을 방지하고 콘크리트의 수축을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 그 자체가 안정한 황산염이므로 황산염저항성을 나타낸다.
한편, 본 발명에서, EVA(Ethylene-vinyl acetate) 재유화 분말수지 및 아크릴계 재유화 분말수지가 1:1 중량비로 혼합된 혼합수지를 보강 폴리머로 사용하는 것이 또 다른 특징이다.
여기서 상기 보강 폴리머는 모르타르 조성물의 경화 전 상태에서는 유동성을 증가시키고 작업성을 개선시키는 역할을 하며, 모르타르 조성물의 경화 후 상태에서는 표면 부착력 증가, 응집력 증가, 굴곡 강도 증가, 굴곡성 증진 및 방수력 증대 등의 효과를 발휘한다.
즉, 상기 EVA(Ethylene-vinyl acetate) 재유화 분말수지는 EVA계 공중합 폴리머 에멀젼을 스프레이 건조한 분산물질로서 입자가 100 μm로 분산되었다가 물에 재분산하게 되면 1 μm의 안정한 액상수지가 되는 것으로, 방수성, 내구성, 전기절연성, 내유성 등이 우수하며, 시멘트-모르타르에 혼합할 경우 경화과정에서 모르타르 속의 작은 공극과 모세구조를 성장형 유기화학 접착성분으로 채워져 물의 이동을 차단시켜 내부 공극을 감소시킨다.
또한, 잔골재와의 부착성을 향상시켜 내구성 향상에 기여하며, 작업성에 있어서도 상기 EVA(Ethylene-vinyl acetate) 재유화 분말수지에 함유된 계면활성제의 분산효과와 공기량 증가로 인해 시공성이 향상된다.
상기 아크릴계 재유화 분말수지는 모르타르 조성물의 방수 및 접착력을 증가시키기 위한 것으로 아크릴계 중합체 80~90중량% 및 가교 가능한 작용기를 가지는 단량체 10~20중량%로 이루어진 전체 단량체 100중량부; 반응성 음이온 유화제 및 비이온 유화제 0.1~5중량부; 중합개시제 0.01~1중량부; 및 물 45~50중량부를 포함하는 프리에멀젼을 중합반응하여 얻어진 아크릴 에멀젼 중합물을 분말화한 것이다.
구체적으로 상기 아크릴계 중합체는 메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate), 에틸아크릴레이트(ethyl acrylate), 부틸아크릴레이트(butyl acrylate), 2-에틸헥실아크릴레이트(2-ethylhexylacrylate) 및 2-하이드록시헥실아크릴레이트(2-hydroxy hexylacrylate), 아크릴로나이트릴(acrilonitrile), 디메틸아미노에틸메타아크릴레이트(dimethylaminoethylmethacrylate), 아세토아세틱에틸 메타아크릴레이트(acetoacetoxyethyl methacrylate), 디비닐벤젠(divinyl benzene), 에틸렌클리콜다이메타크릴레이트(ethylene glycoldimethacrylate), 부탄디올다이메타크릴레이트(buthanediol dimethacrylate), 싸이클로헥실메타크릴레이트(cyclo hexyl metharylate, 3-클로로-2-하이드록시프로필메타크릴레이트(3-chloro-2-hydroxy-propylmethacrylate) 등의 공중합체를 사용할 수 있다.
상기 가교 가능한 작용기를 가지는 단량체는 아크릴계 공중합체와 가교가능한 단량체로서 불포화 카본산인 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레인산 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으며, 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 아크릴로 니트릴, 아세토아세틱 에틸 메타아크릴레이트(acetoacetoxy ethyl methacrylate), 디비닐벤젠, 에틸렌글리콜다이메타크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate), 부탄디올다이메타크릴레이트(buthanediol dimethacrylate), 싸이클로헥실메타크릴레이트(cyclo hexyl metharylate), 3-클로로-2-하이드록시프로필 메타크릴레이트(3-chloro-2-hydroxypropyl methacrylate, Topolene M) 등의 단량체를 사용할 수 있다.
상기 반응성 음이온 유화제는 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르황산암모늄을 사용할 수 있으며, 비이온 유화제로는 알킬폴리에톡시 아크릴레이트(alkyl polyethoxy acrylate), 알킬폴리에톡시 타크릴레이트(alkyl polyethoxy methacrylate), 아릴폴리에톡시아크릴레이트(aryl polyethoxy acrylate), 아릴폴리에톡시메타크릴레이트(aryl polyethoxy methacrylate) 등을 사용할 수 있다.
상기 중합개시제는 과황산암모늄(ammonium persulphate, APS), 과황산칼륨(potassium persulfate, [0041] KPS), 과황산나트륨(sodium persulfate, SPS), 술포키실산염, t-부틸히드로퍼옥사이드 등을 사용할 수 있다.
이때, 상기 아크릴계 재유화 분말수지는 반응성 음이온 유화제 및 비이온 유화제를 아크릴계 공중합체 및 가교 가능한 작용기를 가지는 단량체 및 물과 혼합하여 프리 에멀젼 상태로 제조한 후 온도는 약 70~90℃로 유지하면서 상기 프리에멀젼 중 최대 약 10 중량% 정도를 초기 중합 반응시킨다. 이어서 반응물에 잔량의 프리에멀젼과 중합개시제를 약 5~10 시간에 걸쳐 투여하여 연속 중합 반응시킨 후 약 30~90 분 동안 숙성시킨다. 이후 약 60℃ 정도에서 후반응을 거친 후 냉각함으로써 아크릴계 재유화 수지를 제조할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 모르타르 조성물에 EVA(Ethylene-vinyl acetate) 재유화 분말수지 및 아크릴계 재유화 분말수지가 1:1 중량비로 혼합된 혼합수지를 사용하게 되면, 모르타르 조성물의 경화 전 상태에서는 유동성을 증가시키고 작업성을 개선시키는 역할을 하며, 모르타르 조성물의 경화 후 상태에서는 표면 부착력 증가, 응집력 증가, 굴곡 강도 증가, 굴곡성 증진 및 방수력 증대, 휨강도, 인장강도 및 부착강도, 건조수축 저항성, 기계적 물성이 향상되며, 내약품성, 동결융해저항성을 포함하는 내구성을 향상시킬 수 있다.
상기 보강섬유는 0.5-10mm길이의 강섬유, 탄소섬유, 유리섬유, 나일론섬유, 폴리프로필렌섬유, PVA섬유, 셀룰로오스섬유, PET섬유 및 이들의 혼합 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 증점제는 물과 접촉하는 환경에 있는 경우 상기 폐로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물이 물에 씻겨 내려가 분리되는 것을 방지하여 수중 타설을 가능하게 하는 것으로 셀룰로오스계 증점제, 아크릴계 증점제, 점도가 7,500~10,000 cP인 폴리에틸렌글리콜로부터 선택되는 1종 이상 사용하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 증점제는 상기 사용량 범위 미만 사용하는 경우에는 수중에서의 타설이 불가능해질 수 있으며, 상기 사용량 범위를 초과하는 경우에는 작업성이 지나치게 저하될 수 있다.
반면에, 상기와 같이, 수중 타설을 위하여 증점제를 사용하는 경우에는 작업성이 저하된다는 문제점이 있으므로 상기 증점제 사용에 따른 저하된 작업성을 보완하기 위하여 증점제와 함께 유동화제를 사용한다.
본 발명에서, 상기 유동화제는 설포네이티드 멜라민 포름알데히드(sulfonated melamine formaldehyde)를 사용하며, 이때, 상기 유동화제 함량이 상기 사용범위 미만이면 증점제 사용에 따른 저하된 작업성을 보완하기 어렵고, 초과하면 모르타르 조성물의 유동성이 크게 높아져 모르타르가 흘러내리게 된다.
상기 경화촉진제는 모르타르의 경화를 촉진하여 초기 강도를 발현토록 하는 것으로, CaCl2(염화칼슘), Na2CO3(탄산나트륨), Al(OH)3(수산화알루미늄) 및 NaAlO2(알루민산나트륨)을 포함하는 염화물; 알카리 탄산염; 알카리 알루민산염;으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
상기 소포제는 모르타르 내의 기공을 제거하여 모르타르의 강도를 향상시키는 것으로, 고급알콜류, 비수용성 알콜류, 인산에스테르계, 실리콘계로부터 선택되는 것이 바람직하다..
또한, 본 발명은, 수중에 설치된 콘크리트 구조물의 보수 보강 대상부위를 브레이커로 파쇄 및 치핑하고, 레이턴스 및 이물질을 그라인더, 샌드블라스터, 고압수세척기, 워터젯으로부터 선택되는 방법으로 제거하여 전처리하는 단계; 상기 전처리된 보수 보강 대상부위에 상기 페로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물을 거푸집, 미장 또는 숏크리트방식으로 충전 시공하는 단계; 상기 충전된 폐로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물을 경화하는 단계;를 포함하는 방법에 따라 페로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물을 이용하여 수중 콘크리트 구조물을 보수 보강할 수 있다.
[본 발명의 페로니켈슬래그 잔골재 준비]
다음 [표 3]에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 사용된 페로니켈슬래그 잔골재(이하, FNS)의 물리적 특성을 골재의 입자 크기별로 분류하여 나타내었다. KS F 2527 콘크리트용 골재의 기준과 비교할 경우 기준에 만족하는 것으로 확인이 되었으며, 일반 천연 골재에 비해 흡수율이 낮고 단위용적질량 및 밀도가 높은 것을 알 수 있다. 또한 골재 입자 크기별로 보면, 거의 유사하게 나타나고 있으나 입자가 작아질수록 밀도가 낮게 나타낸 것으로 이런 이유는 파분쇄 공정에서 균열 및 공극으로 인한 것으로 판단된다.
다음 [표 4]에 나타난 바와 같이, FNS 잔골재의 주성분은 MgO 및 SiO2가 대부분을 차지하고 있으며, MgO가 약 35%으로 높게 함유되어 있으며, 다음 [표 5]에 나타난 바와 같이, XRD 분석결과 팽창 가능성이 있는 Free-MaO는 존재하지 않았고, Forsterite(2MgO.SiO2) 및 Enstatite(MgO.SiO2) 등의 복합산화물 형태로 고형화되어 있어 화학적으로 안정화되어 있음을 알 수 있다.
[본 발명의 페로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물의 제조]
다음 [표 6]와 같이, 모르타르의 배합으로 W/DM(모르타르 총중량 대비 배합수의 비) 23%의 모르타르를 기준으로 한 후, 천연규사에 대해 FNS대체율 0, 25, 50, 75, 100%로 실험을 실시하였다.
[본 발명의 모르타르 조성물의 성능평가]
상기 [실시예 2]의 FNS대체율에 따른 모르타르의 경화 성상으로 KS F 4042 콘크리트 구조물 보수 폴리머 시멘트 모르타르에 준하여 압축강도, 휨강도, 부착강도를 시험하였다.
1. 휨 강도와 압축 강도
휨강도 및 압축강도 재령 28일에 대해 휨강도는 6N/mm2 이상을 만족해야 하며 압축강도는 20N/mm2 이상을 만족해야 하는 바, FNS 대체율에 따른 측정 분석 결과 [도 1]에 나타난 바와 같이, 대체율 0, 25, 50, 75, 100%에 대해 품질 기준에 대해 만족하는 것으로 나타났으며, 특히 압축강도는 품질 기준에 비해 2배 이상으로 나타나 강도에 대한 안정성을 갖는 것으로 확인되었다. 휨강도와 압축강도는 대체율이 0, 25, 50, 75%까지 증가하는 것으로 나타났으나, 100%에서는 강도가 저하디는 것으로 나타났다. 휨강도에서는 대체울 100%에 대해 0%에 비해 높게 나타나고 있으나 압축강도는 그와 반대로 0%에 비해 낮게 나타났다. 이러한 경향은 100%에서는 일부 재료 분리가 발생되어 강도 저하가 발생된 것으로 판단된다.
2. 부착강도
FNS 대체율에 따른 부착강도는 표준 상태(Standard condtion)와 온,냉 반복 후(After heating and cooling)에 대한 부착강도에 대해 1.0N/mm2 이상을 만족해야 한다. 표준 조건의 시험방법은 표준 상태(온도 20±3℃, 습도 80% 이상의 상태에서 24시간 양생시킨 후 탈형한 후 6일 동안 (20±2℃)의 물속에서 양생하고 이후 양생실에서 28일 양생시킨 상태)에서 1시간 이상 놓아 둔 공시체를 하부 인장용 지그(강철제) 및 강철제 받침판을 사용해서 시료면에 대해 수직 방향으로 인장력을 가해 최대 인장 하중을 구한다. 또한 온,냉 반복 후에 대한 시험 방법은 공시체를 물 속에 18시간 침지시킨 후 꺼내어 즉시 (-20±3)℃의 항온챔버 내에서 3시간 냉각시킨 후 (50±3)℃의 항온 챔버 내에서 3시간 가열하였다. 이 조작을 10회 반복하고, 양생실에서 2시간 가만히 놓아 둔 후 표면 상태를 확인한 후에 부착강도를 실시하였다. 이상의 조건을 통하여 실시된 부착강도를 측정한 결과, [도 2]에 나타난 바와 같이, FNS 대체율과는 상관없이 기준에 만족하는 것으로 나타났다. FNS 대체율이 0, 25, 50, 75%까지는 조건 상태와 상관없이 강도가 향상되는 것으로 나타났으며, 100%에서는 강도가 저하되는 것으로 낱났다. 이런 강도 저하가 발생된 것은 휨 및 압축강도와 유사하게 대체율 100%에서 재료 분리로 판단된다.
3. 염화물이온 침투 저항성
FNS 대체율에 따른 모르타르의 염화물이온 침투 저항성 시험방법은 공시편 윗면에 닿고 있는 시험셀을 3.0%NaCl 용액으로 채우고, 이 부분을 전원 공급 장치의 음극부에 연결하였다. 시험셀의 반대편에는 0.3N NaOH 용액을채우고 전원 공급 장치의 양극부에 연결시켰다. 리드선을 시험셀의 바나나 플러그에 연결하고 전원 공급 장치와 데이터 측정 장치를 연결하여 측정하였다. 전원 공급 장치를 켜고 (60.0±0.1)V에 맞춘 다음, 초기 전류값을 기록한다. 시험편, 시험셀과 용액의 시험 시작 온도는 전원 공급 장치를 켤 때의 온도이며, (20～25)℃로 하여 시험을 실시하였다. 최소 30분마다 전류를 측정하고 기록하여 변화된 셀에 대해 기록하여 그 평균값으로 실험을 실시하였다. 염화물 침투저항성의 품질기준은 1000쿨롱이하로 제시하고 있다. [도 3]에 나타난 바와 같이, 염화물침투 저항성 시험 결과로 1000 coulomb이하의 범위에 만족하는 것으로 나타났으며, 전반적으로 FNS 대체율이 증가함에 따라 염화물 침투 저항성이 감소하는 것으로 확인이 되었다. FNS대체율 0, 25, 50, 75%에서는 감소하는 것으로 나타났으나 100%에서는 다시 증가하는 것으로 나타났다. 가장 낮은 염화물 침투저항성을 가지는 FNS 대체율은 75%로 637쿨롱을 가지는 것으로 나타났으며 이는 대체율 0%에 비해 68쿨롱이 감소된 것이다.
4. 내화학성 시험
모르타르에 대한 내화학성 시험은 KS F 4042에 제시되지 않아 SPS-KWWA-M 210-2053(2018) 하수도용 폴리에스테르 수지 콘크리트 맨홀에 준하여 실험을 실시하였다. 시험용 공시체의 치수 100mm의 정육면체로 제조한 후 공시체가 경화되면 24시간 이상 상온에서 방치한다. 내산성 시험으로 산성 용액은 0.5mol/L 황산 용액을 준비하고 알칼리 용액은 1.0mol/L 수산화나트륨 용액을 준비하였다. 시험 용액에 침지 전후의 건조 질량을 이용하여 산성 용액과 알칼리 용액에서의 질량 변화율에 따른 시험 결과를 제시하였다. [도 4]에 도시한 바와 같이, 내화학성 시험에 대한 결과로 ±0.25g이내의 범위에 만족하는 것으로 나타났으며, 전반적으로 대체율이 증가함에 따라 질량변화율이 감소하는 것으로 확인이 되었다. 또한, 재령별에 따른 질량변화율이 감소하는 것은 시멘트 수화물에 의한 공극이 감소하는 것으로 예측이 되며, 대체율이 증가함에 따라서도 공극이 감소되었기 때문으로 판단된다.
이상 살펴본 바와 같이, FNS 대체율에 따른 재령별 특성은 대체율 25 내지 75%에서 강도 및 성능이 증가하는 것으로 나타났으므로, 본 발명의 폐로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물은,상기 천연규사 5호사 140~160kg 및 천연규사 6호사 400~420kg 각각의 25~75중량%를 해당 규격의 페로니켈슬래그 잔골재로 대체하여 조성되는 우수함을 알 수 있다.
[본 발명의 모르타르 조성물의 수중 불분리성 시험]
본 발명의 모르타르 조성물을 비이커의 수중에 천천히 부은 결과 [도 5]에나타난 바와 같이, 모르타르 조성물이 씻겨 나가거나 분리되지 않고 그대로 유지되고 있어 수중 타설이 가능함을 알 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및/또는 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및/또는 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 보통포틀랜드시멘트 380~420kg과; 천연규사 5호사 140~160kg 및 천연규사 6호사 400~420kg과; 규사 6호사 규격의 폐가넷 잔골재 100~110kg 및 규사 7호사 규격의 폐가넷 잔골재 35~40kg과; CSA(Calcium Sulfo Aluminate ; 3CaO·3Al2O3·CaSO4) 8~10kg과; 이수석고분말 12~15kg과; EVA(Ethylene-vinyl acetate) 재유화 분말수지 및 아크릴계 재유화 분말수지가 1:1 중량비로 혼합된 혼합수지 25~35kg과; 보강섬유 0.5~5kg과; 증점제 0.5~3kg과; 유동화제 0.5~2kg와; 경화촉진제 0.3~3kg와: 소포제 0.1~2kg와; 물;을 포함하여 조성되는 모르타르 조성물 중, 상기 천연규사 5호사 140~160kg 및 천연규사 6호사 400~420kg 각각의 25~75중량%를 해당 규격의 페로니켈슬래그 잔골재로 대체하여 조성되며,
    상기 EVA(Ethylene-vinyl acetate) 재유화 분말수지는 EVA계 공중합 폴리머 에멀젼을 스프레이 건조한 분산물질로서 입자가 100 μm로 분산되었다가 물에 재분산하게 되면 1 μm의 안정한 액상수지가 되는 것을 사용하고,
    상기 아크릴계 재유화 분말수지는 모르타르 조성물의 방수 및 접착력을 증가시키기 위한 것으로, 메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate), 에틸아크릴레이트(ethyl acrylate), 부틸아크릴레이트(butyl acrylate), 2-에틸헥실아크릴레이트(2-ethylhexylacrylate), 2-하이드록시헥실아크릴레이트(2-hydroxy hexylacrylate), 아크릴로나이트릴(acrilonitrile), 디메틸아미노에틸메타아크릴레이트(dimethylaminoethylmethacrylate), 아세토아세틱에틸메타아크릴레이트(acetoacetoxyethyl methacrylate), 디비닐벤젠(divinyl benzene), 에틸렌클리콜다이메타크릴레이트(ethylene glycoldimethacrylate), 부탄디올다이메타크릴레이트(buthanediol dimethacrylate), 싸이클로헥실메타크릴레이트(cyclo hexyl metharylate, 3-클로로-2-하이드록시프로필메타크릴레이트(3-chloro-2-hydroxy-propylmethacrylate)로부터 선택되는 아크릴계 중합체 80~90중량% 및 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레인산, 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 아크릴로니트릴, 아세토아세틱에틸메타아크릴레이트(acetoacetoxy ethyl methacrylate), 디비닐벤젠, 에틸렌글리콜다이메타크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate), 부탄디올다이메타크릴레이트(buthanediol dimethacrylate), 싸이클로헥실메타크릴레이트(cyclo hexyl metharylate), 3-클로로-2-하이드록시프로필메타크릴레이트(3-chloro-2-hydroxypropyl methacrylate)로부터 선택되는 가교 가능한 작용기를 가지는 단량체 10~20중량%로 이루어진 전체 단량체 100중량부; 폴리옥시에틸렌노닐페닐 에테르황산암모늄 반응성 음이온 유화제 및 알킬폴리에톡시아크릴레이트(alkyl polyethoxy acrylate), 알킬폴리에톡시 타크릴레이트(alkyl polyethoxy methacrylate), 아릴폴리에톡시아크릴레이트(aryl polyethoxy acrylate), 아릴폴리에톡시메타크릴레이트(aryl polyethoxy methacrylate)로부터 선택되는 비이온 유화제 0.1~5중량부; 과황산암모늄(ammonium persulphate, APS), 과황산칼륨(potassium persulfate, KPS), 과황산나트륨(sodium persulfate, SPS), 술포키실산염, t-부틸히드로퍼옥사이드로부터 선택되는 중합개시제 0.01~1중량부; 및 물 45~50중량부를 포함하는 프리에멀젼을 중합반응하여 얻어진 아크릴 에멀젼 중합물을 분말화한 것을 사용하는 페로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물로서,
    상기 증점제는 물과 접촉하는 환경에 있는 경우 상기 페로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물이 물에 씻겨 내려가 분리되는 것을 방지하여 수중 타설을 가능하게 하는 것으로 셀룰로오스계 증점제, 아크릴계 증점제, 점도가 7,500~10,000 cP인 폴리에틸렌글리콜로부터 선택되는 1종 이상인 것이고,
    상기 유동화제는 상기 증점제 사용에 따른 저하된 작업성을 보완하기 위하여 상기 증점제와 함께 사용하는 것으로 설포네이티드멜라민포름알데히드(sulfonated melamine formaldehyde)인 것이며,
    상기 경화촉진제는 모르타르의 경화를 촉진하여 초기 강도를 발현토록 하는 것으로, CaCl2(염화칼슘), Na2CO3(탄산나트륨), Al(OH)3(수산화알루미늄) 및 NaAlO2(알루민산나트륨)을 포함하는 염화물; 알카리 탄산염; 알카리 알루민산염;으로부터 선택되는 것이고,
    상기 소포제는 모르타르 내의 기공을 제거하여 모르타르의 강도를 향상시키는 것으로, 고급알콜류, 비수용성 알콜류, 인산에스테르계, 실리콘계로부터 선택되며,
    상기 페로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물은 모르타르 조성물의 조직 및 표면의 공극을 채우며 치밀하게 하여 동결융해저항성 및 균열저항성을 향상시키기 위한 나노탄산칼슘 0.5-5kg을 혼합 사용하는 것을 특징으로 하는 페로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모르타르 조성물은 상기 보통포틀랜드시멘트와 혼합 경화시 치밀한 조직으로 경화되어 염화물이온 및 황산염이온을 고정하는 프리델씨염(3CaO·Al2O3·CaCl2·10H20) 수화물을 생성하여 염해저항성 및 황산염저항성을 나타내는 고로슬래그분말 20~70kg을 더 추가하여 혼합 사용하는 것을 특징으로 하는 페로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물
  3. 제2항에 있어서,
    상기 모르타르 조성물은 상기 고로슬래그분말의 염해저항성 및 황산염저항성 보조재로서 규산나트륨분말, 질산나트륨분말 및 황산알루미늄분말이 1 : 1 : 1 중량비로 혼합된 분말을 상기 고로슬래그분말의 2~10중량%를 더 추가하여 혼합 사용하는 것을 특징으로 하는 페로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폐가넷 잔골재는 모르타르 경화시 경화조직내 공극을 채워 모르타르의 강도를 향상시키기 위하여 연마재용 가넷슬러지 또는 워터젯 커팅용 가넷슬러지로부터 회수되는 것을 특징으로 하는 페로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보강섬유는 0.5-10mm길이의 강섬유, 탄소섬유, 유리섬유, 나일론섬유, 폴리프로필렌섬유, PVA섬유, 셀룰로오스섬유, PET섬유 및 이들의 혼합 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 페로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 수중에 설치된 콘크리트 구조물의 보수 보강 대상부위를 브레이커로 파쇄 및 치핑하고, 레이턴스 및 이물질을 그라인더, 샌드블라스터, 고압수세척기, 워터젯으로부터 선택되는 방법으로 제거하여 전처리하는 단계; 상기 전처리된 보수 보강 대상부위에 제1항 내지 제3항, 제5항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 페로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물을 거푸집, 미장 또는 숏크리트방식으로 충전 시공하는 단계; 상기 충전된 페로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물을 경화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 페로니켈슬래그 및 폐가넷 산업부산물 잔골재를 이용한 초속경 수중 불분리성 모르타르 조성물을 이용한 수중 콘크리트 구조물 보수보강공법
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Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140012232A (ko) * 2012-07-19 2014-02-03 한국건설기술연구원 고유동 수중불분리 콘크리트용 혼화제 및 이를 첨가한 고유동 수중불분리 콘크리트 조성물
KR101911313B1 (ko) 2018-02-28 2018-10-25 주식회사 대호이엔씨 콘크리트 구조물 바닥 보수·보강용 수중 불분리 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법
KR101927403B1 (ko) 2018-07-04 2018-12-10 거야건설 주식회사 수중 불분리형 고강도 콘크리트 보수용 모르타르
KR101995844B1 (ko) 2018-12-14 2019-07-04 이동우 수중 콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 수중 콘크리트 구조물의 보수 보강 공법
KR102107607B1 (ko) 2020-01-13 2020-05-07 (주)우진건설 셀룰로오스계 및 아크릴계 증점제, 분말형 고유동화제, 섬유를 함유한 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물 및 이를 이용한 단면 보수 보강 공법
KR102124771B1 (ko) 2019-12-13 2020-06-22 김봉기 습윤 상태나 수중에서 콘크리트 구조물의 표면 보호를 위한 시공이 용이한 고기능성 친환경 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강 공법
KR102164561B1 (ko) * 2020-01-10 2020-10-13 콘스타 주식회사 시멘트 조성물 및 수중 불분리 콘크리트 보수용 몰탈 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수방법
KR102173957B1 (ko) 2020-02-11 2020-11-05 콘스타주식회사 내산 기능을 가진 미생물과 고황산염 시멘트를 이용한 콘크리트 구조물 보수보강용 수중 불분리 모르타르 조성물 및 이를 이용한 시공방법
KR102219375B1 (ko) 2020-07-14 2021-02-25 (주)한국대상안전 수중 불분리성 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 수중구조물 보수보강공법
KR102272882B1 (ko) 2020-12-11 2021-07-06 주식회사 금탑건설 수중 불분리성 폴리머 시멘트 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물 보수보강공법
KR102362416B1 (ko) * 2021-10-08 2022-02-15 주식회사 한강이앤씨 도로 측구 콘크리트 및 도로 노면 파손부의 단면보수보강용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 시공방법
KR102373902B1 (ko) * 2021-05-26 2022-03-16 주식회사 한강이앤씨 황산염저항성과 염해저항성을 갖는 콘크리트 단면복구 모르타르 및 이를 이용한 콘크리트 단면복구 시공공법
KR102383895B1 (ko) * 2021-10-29 2022-04-11 주식회사 플랜이엔씨 재생 섬유를 이용한 보수용 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140012232A (ko) * 2012-07-19 2014-02-03 한국건설기술연구원 고유동 수중불분리 콘크리트용 혼화제 및 이를 첨가한 고유동 수중불분리 콘크리트 조성물
KR101911313B1 (ko) 2018-02-28 2018-10-25 주식회사 대호이엔씨 콘크리트 구조물 바닥 보수·보강용 수중 불분리 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법
KR101927403B1 (ko) 2018-07-04 2018-12-10 거야건설 주식회사 수중 불분리형 고강도 콘크리트 보수용 모르타르
KR101995844B1 (ko) 2018-12-14 2019-07-04 이동우 수중 콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 수중 콘크리트 구조물의 보수 보강 공법
KR102124771B1 (ko) 2019-12-13 2020-06-22 김봉기 습윤 상태나 수중에서 콘크리트 구조물의 표면 보호를 위한 시공이 용이한 고기능성 친환경 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강 공법
KR102164561B1 (ko) * 2020-01-10 2020-10-13 콘스타 주식회사 시멘트 조성물 및 수중 불분리 콘크리트 보수용 몰탈 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수방법
KR102107607B1 (ko) 2020-01-13 2020-05-07 (주)우진건설 셀룰로오스계 및 아크릴계 증점제, 분말형 고유동화제, 섬유를 함유한 수중 불분리성 친환경 폴리머 모르타르 조성물 및 이를 이용한 단면 보수 보강 공법
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KR102383895B1 (ko) * 2021-10-29 2022-04-11 주식회사 플랜이엔씨 재생 섬유를 이용한 보수용 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법

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