KR20040026844A - 무기계 폴리머 몰탈 조성물 및 그를 이용한 콘크리트 보수및 보강방법 - Google Patents

무기계 폴리머 몰탈 조성물 및 그를 이용한 콘크리트 보수및 보강방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무기계 폴리머 몰탈 조성물 및 그를 이용한 콘크리트 보수 보강방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 간편하게 제조하여 사용할 수 있으면서도 콘크리트의 보수 보강에 따른 높은 강도를 유지함과 동시에 내구성과 작업성이 탁월한 무기계 폴리머 몰탈 조성물 및 그를 이용한 콘크리트 보수 및 보강방법에 관한 것이다.
입도 160mesh 분산제 0.05~0.1 중량%에 150mesh 폴리머 수지(분말) 0.5~1 중량% 혼합하고, 혼합된 조성물에 150mesh 수산화칼슘(CaOH) 25.5~43.5 중량%와 300mesh 실리카 퓸(Silica Fume)1.3~2 중량%와 200mesh 수산화칼륨(K2OH) 5.9~35 중량%를 혼합한 후, 5호사 산화규소(SiO2) 36.35~45 중량%를 혼합하고, 혼합된 조성물에 200mesh 산화칼슘(CaO) 25.5~43.5 중량%를 혼합하되, 물 15~20 중량%를 전체 조성물에 혼합하여 콘크리트 표면에 시공되는 것을 특징으로 한다.

Description

무기계 폴리머 몰탈 조성물 및 그를 이용한 콘크리트 보수 및 보강방법{Polymer mortar and method repair or supplementary concrete}
본 발명은 무기계 폴리머 몰탈 조성물 및 그를 이용한 콘크리트 보수 보강방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 간편하게 제조하여 사용할 수 있으면서도 콘크리트의 보수 보강에 따른 높은 강도를 유지함과 동시에 내구성과 작업성이 탁월한 무기계 폴리머 몰탈 조성물 및 그를 이용한 콘크리트 보수 및 보강방법에 관한 것이다.
일반적으로, 건축구조물을 설립하기 위해 사용되는 콘크리트는 건축된지 일정기간이 경과하게 되면 건축물이 노화되어 콘크리트가 건축물에서 점차 박리 및탈락이 이루어져 건축물은 점차 붕괴하게 되는데, 이를 보수 및 보강하여 건축물의 수명을 연장하기 위해서는 통상적으로 유기계몰탈을 이용한 보수공법을 적용하게 된다.
상기 유기계몰탈은 3성분형(resin+, hardener+, aggregeat)으로서, 경화시간이 빠르고, 접착력이 우수하며, 압축강도와 굴곡강도, 인장강도가 우수한 장점이 있다. 반면에 이에 대한 단점도 있다. 즉, 습윤면에는 사용이 불가능하며, 콘크리트 모체와의 탄성계수, 열팽창계수가 달라 발수성을 방해하여 단기간내에 탈락이 발생할 수 있다. 또한 대량 타설시 모체에 영향을 미쳐 모체 파괴로 인한 대량 타설이 불가능하며, 가사시간의 짧음으로 인한 작업성의 저하, 인체에 해로운 가스발생, 자외선에 의한 변색 등을 예로 들 수 있다.
이같은 문제점으로 인해 최근에는 상기 유기계 몰탈의 단점을 비교적 보완한 유.무기계 몰탈이 사용되고 있다. 상기 유.무기계 혼합형 몰탈은 2성분형으로서, 무기계 분말과 유기계 수지를 혼합한 형태로 제작된다. 상기 유.무기계 몰탈의 장점은 습윤면에 시공이 가능하고, 높은 압축강도, 휨강도가 가능하며, 경화시간이 빨라 긴급타설이 용이하다. 반면에, 유.무기의 혼용으로 콘크리트 모체와의 탄성계수, 열팽창계수가 달라 내구성이 떨어지며, 가사시간이 짧아 작업성이 떨어지고, 대 단면 복구에 따른 어려움이 있었다. 또한 혼합수지가 ph 7이하여서 철근부식의 우려가 있을 뿐만 아니라, 인체에 해로운 포롬알데이드 기체가 발생하여 밀폐된 공간에서는 질식의 우려가 있으며, 유기물의 자외선 노출로 인해 변형되어 콘크리트 모체로부터 탈락이 발생하게 되는 문제점이 있다.
즉, 상기 콘크리트가 모체로부터 탈락되는 이유는 콘크리트 모체와 수축 및 팽창, 탄성률이 상이함으로 발생하게 되는 것이며, 이는 현재 콘크리트의 보수 및 보강에 필요한 적절한 조성물이 구비되지 않은 상태로 이루어지게 됨에 따라, 철저한 보수 및 보강이 이루어지지 않게 되는 것이다.
다시말해, 상기 유.무기계 몰탈은 소량의 무기물을 첨가하여 무기계인 콘크리트와 일부가 동일한 상태로 조성함으로써, 콘크리트의 모체와 견고한 부착력을 유지하도록 사용되고 있기는 하나, 유기물적 특성이 강함에 따라 콘크리트와 견고한 결합상태를 유지할 수 없게 되는 것이다. 뿐만 아니라 작업성에서도 2가지(무기계 분말+, 유기계 수지)를 혼합하여 사용하게 됨에 따라, 작업성이 떨어져 상기 콘크리트의 보수 및 보강은 제대로 이루어지지 않게 되는 문제점이 있었던 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 콘크리트와 동일한 성분인 무기계 조성물을 이용하여 콘크리트를 보수 및 보강함에 따라, 상기 콘크리트가 보다 견고하게 부착되어 높은 강도를 유지함과 동시에 내구성이 탁월한 무기계 폴리머 몰탈 조성물 및 그를 이용한 콘크리트 보수 및 보강방법을 제공하는데 주된 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적으로는 시공이 간편하고, 인체에 유해하지 않으며 신속한 시공이 이루어질 수 있도록 하는데 있다.
도 1은 발명의 시공순서를 도시한 순서도.
<도면 각 주요 부분에 대한 부호의 설명>
S100: 표면처리, S200: 누수부위 급결지수처리, S300: 고압물세척/포수, S400: 녹제거/방청처리, S500: 알카리성 회복처리, S600: 방수및 저착증강과표면처리, S700: 콘크리트 접착제, S800: 보수몰탈 시공, S900: 표면처리.
이와 같은 목적을 효과적으로 달성하기 위해 본 발명은, 입도 160mesh 분산제 0.05~0.1 중량%에 150mesh 폴리머 수지(분말) 0.5~1 중량% 혼합하고, 혼합된 조성물에 150mesh 수산화칼슘(CaOH) 25.5~43.5 중량%와 300mesh 실리카 퓸(Silica Fume)1.3~2 중량%와 200mesh 수산화칼륨(K2OH) 5.9~35 중량%를 혼합한 후, 5호사 산화규소(SiO2) 36.35~45 중량%를 혼합하고, 혼합된 조성물에 200mesh 산화칼슘(CaO) 25.5~43.5 중량%를 혼합하되, 물 15~20 중량%를 전체 조성물에 혼합하여 콘크리트 표면에 시공되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서는, 현장타설용으로 시공되는 콘크리트의 보수 및 보강 방법에 있어서: 콘크리트의 표면을 그라이더,브레이커,햄머 등을 이용하여 표면처리하는 단계; 상기 표면처리된 콘크리트 표면에서 누수부위 및 급결 지수처리를 요하는 부분을 신속하게 경화시키도록 프롬시멘트를 도포하는 단계; 상기 콘크리트 표면에 고압살수기를 이용하여 고압물세척 및 포수하는 단계; 상기 고압물세척 및 포수처리 후, 녹제거 및 방청처리리를 하는 단계; 상기 녹제거 및 방청처리된 표면에 전기 화학반응으로 인한 철근 산화를 방지하기 위하여 알카리성으로 회복처리 하는 단계; 상기 알카리성 회복처리 이후 방수 및 접착증강과 표면처리를 하는 단계; 콘크리트 접착제를 표면처리 이후 콘크리트 표면에 도포하는 단계; 도포된 접착제 표면으로 무기계 폴리머 몰탈 조성물을 물과 함께 혼합하여 시공하는 단계; 시공된 콘크리트 표면에 중성화 및 염해방지를 위한 표면처리가 이루어지는 단계; 를 포함하여 구비되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 발명의 시공순서를 도시한 순서도이다.
본 발명의 무기계 몰탈 조성물은 건축물의 노화 및 자연내력에 의해 콘크리트 표면에 균열 및 박리 탈락 현상이 발생되는 곳에 시공되는 것으로서, 시공되는 순서를 보면, 먼저 콘크리트의 보수할 면을 그라이더 및 브레이커, 햄머 등을 사용하여 표면처리(S100)하게 된다. 표면처리된 콘크리트 모체에는 프롬시멘트를 흙손 등을 사용하여 누수부위 및 급결지수 처리(S200)하게 된다. 참고로 상기 프롬시멘트는 초속경, 초기 고강도, 무수축, 미세립자, 해수 응결 및 내화학성의 특성을 가진 천연시멘트이다.
상기 프롬시멘트를 도포한 후에는 고압살수기를 사용하여 콘크리트의 잔여 부위를 고압물세척/포수(S300)하게 된다. 상기 고압물세척/포수 후에는 최근 해사의 사용으로 인한 철근 부식과 산성비, 대기오염 등으로 철근의 부식이 심화되고 있는 것을 방지하기 위하여 콘크리트 모체의 철근 등에 수지 피막을 녹제거/방청처리(S400) 과정을 통해 수반하게 된다.
상기 녹제거/방청처리의 과정을 수반하게 되면, 표 1에서와 같이 콘크리트의 구조물과의 완벽한 일체성을 기할 수 있으며, 철재면에도 부착력이 강하며 콘크리트와의 접착력도 증가되는 것을 알 수 있다.
상기 녹제거 및 방청처리된 표면에는 전기 화학반응으로 인한 철근 산화 방지와 중성화된 콘크리트의 알카리성 회복을 위하여 침투형 방청제를 이용해 알카리성 회복처리(S500)가 이루어진다. 상기 침투형 방청제는 무기형 이온물질로서, ph 11 이고, 색상은 암갈색을 띈다. 상기 알카리성 회복처리는 건축토목 공사현장의 철근, H빔, I형강, 강관 파일 등에 주로 사용되며, 그 밖에도 콘크리트 몰탈 타설 전과 내부 철근 부식 방지의 목적시 및 중성화된 노후 콘크리트의 재생시에 사용된다.
상기 알카리성 회복처리가 이루어지면, 그 이후 작업으로 침투성 무기질 폴리머 방수재를 이용하여 방수 및 접착증강과 표면처리(S600)가 이루어진다.
상기 침투성 무기질 폴리머 방수재는 주로 콘크리트크랙 및 표면보수용으로 사용되며, 이 밖에도 콘크리트 중성화, 염해방지 표면피복용, 콘크리트의 내 외부 방수재, 외벽 견출용, 유기물과의 접착시공에 의한 단열 방화공사용 피복재, 조형용 혼화제 등으로 사용되는 것을 도포한다. 분말은 시멘트계 및 화학첨가제가 혼합된 회색 분말이며, 사용량은 분말시 혼합수와 100: 40~70의 비율로 혼합하여 사용한다. 상기 침투성 무기질 폴리머 방수재를 이용한 시험결과를 보면 표 2와 같다.
상기 방수 및 접착증강과 표면처리가 이루어지면, 콘크리트 표면에는 콘크리트 접착제(S700)가 도포된다. 상기 콘크리트 접착제는 기존 콘크리트와 새로운 콘크리트를 접착하기 위해 도포되는 것으로서, 그 용도는 콘크리트 구조물의 보수/보강, 크랙의 충진 및 보수, 타일, 벽돌, 대리석, 금속, 유리블록, 실리콘 등의 접착시와 몰탈의 접착증강제, 조형용 접착제와 같이 견고한 접착력을 갖는 것을 선별하여 사용하는 것이 바람직하겠다.
상기 도포된 콘크리트 접착제 표면으로는 무기계 폴리머 몰탈 조성물이 물과 함께 혼합되어 시공(S800)된다. 상기 무기계 폴리머 몰탈 조성물(이하, "라파콘" 이라 한다.)은 수용성 고분자 폴리머를 이용한 무기계 폴리머몰탈로서, 1성분형으로 물만 첨가하여 사용이 가능하고, 스프레이 기계화 사공이 용이하여 대규모 보수에도 접합하도록 되어 있다. 상기 라파콘의 특징은 고강도, 우수한 작업성, 화학저항성, 조강성, 우수한 부착력, 낮은 리바운드율, 우수한 방수성, 균열발생이 없으며, 우수한 중성화 저항성, 낮은 길이 변화율, 무독성, 동결융해 저항성, 염소이온 침투 저항성 등이 있으며, 그 용도는 토목 구조물 보수 보강과 건축구조물 보수보강, 해양구조물 보수보강, 특수구조물 보수보강 등에 사용된다.
이같은 라파콘의 조성물을 보면, 입도 160mesh 분산제 0.7 중량%에 150mesh 폴리머 수지(분말) 0.5 중량% 혼합하게 된다. 이때, 상기 분산제는 0.05~0.1 중량% 내에서 함량을 조절할 수 있으며, 상기 폴리머 수지도 0.3~1 중량% 내로 제한하여 최적화된 성분으로 조성하여 사용할 수 있다.
상기 분산제와 폴리머 수지를 혼합한 후에는 혼합된 조성물에 150mesh 수산화칼슘(CaOH) 분말 2 중량%와 300mesh 실리카 퓸(Silica Fume) 분말 1.65 중량%를 혼합하고 200mesh 수산화칼륨(K2OH) 분말 20.45 중량%를 혼합하게 된다. 이때, 상기 수산화칼슘은 사전적 의미로 볼 때, 소석이라고도 하고 백색 분말로 비중은 2.24이며, 상기 실리카 퓸은 실리콘이나 페로실리콘 등의 규소합금을 전기로에서 제조할 때 배출가스에 섞여 부유하여 발생하는 초미립자 부산물을 말하는 것으로서, 규소합금 제조를 위한 원료로 규석, 석탄, 목편, 철가구 등과 환원제인 코크스를 전기로에 투입하여 약 2000℃의 고온으로 페로실리콘을 제조하는 도중에 중간생성물인 SiO가 가스화되고 이것이 공기에 의해 산화하여 SiO2되며, 이것이 공기에 의해 산화함에 따라, SiO2로 되고 다시 응축하여 초미립자로 생성된다.
상기 수산화칼륨은 가성칼륨이라고도 하는데, 오래 전부터 탄산칼륨을 석회유와 반응시키는 가성(加成)화법이 이용되어 대량으로 생산되었으나, 현재는 염화칼륨수용액을 전기분해하여서 얻는다. 녹는점 360.4℃, 끓는점 1,320℃, 비중 2.055이다.
상기 수산화칼슘과 실리카퓸, 수산화칼슘이 혼합된 후에는 5호사 산화규소(SiO2) 41 중량%를 혼합하고, 혼합된 조성물에 200mesh 산화칼슘 분말 34.5 중량%를 혼합하게 된다.
상기 산화규소는 첨가되는 양을 36.35~45 중량% 사이에서 원자재 수급에 따라 선택적으로 조절하여 첨가할 수 있음은 물론이며, 산화칼슘 또한 25.5~43.5 중량% 이내에서 조절하여 첨가할 수 있음은 물론이다.
이와같이 여러가지 조성물에 의해 라파콘이 조성되고, 상기 라파콘은 일정비율의 물과 혼합하여 콘크리트 표면에 시공된다. 이때, 전체 조성물과 물은 100: 15~20의 비율로 혼합하고 스프레이 및 흙칼 등을 이용하여 시공하게 된다.
무기계 폴리머 몰탈 조성물이 시공된 후에는 콘크리트 표면에 중성화 및 염해방지를 위한 표면처리(S900)가 이루어진다. 상기 표면처리는 콘크리트가 양호한 분산작용으로 균일한 강도를 유지시켜 균열이 없도록 하기 위한 것으로, 수축팽창에 의한 박리의 방지 및 방수성과, 저항성, 보수기간의 단축과 같은 여러가지 특징적인 부분을 부가적으로 갖기 위해 이루어진다.
이와 같은 조성물 및 방법으로 본 발명이 이루어지게 됨에 따라, 무기계 폴리머 몰탈 조성물의 우수함, 시공방법에 따른 콘크리트의 보수 및 보강의 편리함과 더불어 특히 내구성이 현저하게 나아지는 현상을 검사해 본 결과 표 3과 같이 알수 있었다.
표 3에서와 같이 상기 무기계 폴리머 몰탈 조성물을 이용한 콘크리트의 보수 및 보강은 특히, 압축강도와 휨강도, 부착강도, 응결시간 등에서 특히 우수하였으며, 그 밖에도 여러가지 성능적 우수함을 알 수 있었다.
따라서, 무기계로 조성된 콘크리트와 동일한 성분계를 유지하여 보다 조성물과 콘크리트 모체가 보다 견고한 부착상태를 유지하게 됨에 따라, 건축구조물의 수명을 연장시킬 수 있게 되는 것이다.
본 고안에 따른 무기계 폴리머 몰탈 조성물 및 그를 이용한 콘크리트 보수 및 보강 방법은 콘크리트와 동일한 성분인 무기계 조성물을 이용하여 콘크리트를 보수 및 보강함에 따라, 상기 콘크리트가 보다 견고하게 부착되어 높은 강도를 유지함과 동시에 내구성이 탁월하고, 시공이 간편하며, 신속한 시공이 이루어질 수 있어 사용자에게 매우 큰 만족감을 줄 수 있는 유용한 발명인 것이다.

Claims (2)

  1. 입도 160mesh 분산제 0.05~0.1 중량%에 150mesh 폴리머 수지(분말) 0.5~1 중량% 혼합하고, 혼합된 조성물에 150mesh 수산화칼슘(CaOH) 25.5~43.5 중량%와 300mesh 실리카 퓸(Silica Fume)1.3~2 중량%와 200mesh 수산화칼륨(K2OH) 5.9~35 중량%를 혼합한 후, 5호사 산화규소(SiO2) 36.35~45 중량%를 혼합하고, 혼합된 조성물에 200mesh 산화칼슘(CaO) 25.5~43.5 중량%를 혼합하되, 물 15~20 중량%를 전체 조성물에 혼합하여 콘크리트 표면에 시공되는 것을 특징으로 하는 무기계 폴리머 몰탈 조성물.
  2. 현장타설용으로 시공되는 콘크리트의 보수 및 보강 방법에 있어서:
    콘크리트의 표면을 그라이더,브레이커,햄머 등을 이용하여 표면처리하는 단계(S100);
    상기 표면처리된 콘크리트 표면에서 누수부위 및 급결 지수처리를 요하는 부분을 신속하게 경화시키도록 프롬시멘트를 도포하는 단계(S200);
    상기 콘크리트 표면에 고압살수기를 이용하여 고압물세척 및 포수하는 단계(S300);
    상기 고압물세척 및 포수처리 후, 녹제거 및 방청처리리를 하는 단계(S400);
    상기 녹제거 및 방청처리된 표면에 전기 화학반응으로 인한 철근 산화를 방지하기 위하여 알카리성으로 회복처리 하는 단계(S500);
    상기 알카리성 회복처리 후 방수 및 접착증강과 표면처리를 하는 단계(S600);
    콘크리트 접착제를 표면처리 후 콘크리트 표면에 도포하는 단계(S700);
    도포된 접착제 표면으로 무기계 폴리머 몰탈 조성물을 물과 함께 혼합하여 시공하는 단계(S800);
    시공된 콘크리트 표면에 중성화 및 염해방지를 위한 표면처리가 이루어지는 단계(S900); 를 포함하여 구비되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 보수 및 보강방법.
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