KR20050032359A - 단면 주입용 저수축 그라우트 몰탈 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단면주입용 저수축 그라우트 몰탈 조성물에 관한 것으로, 시멘트 100wt%에 대하여 칼슘 설포 알루미네이트계 팽창재 7∼13wt%, 알루미늄파우더 0.02∼0.05wt%, 멜라민 설폰산염 또는 나프탈렌 설폰산염계 고성능 감수제 1.0∼5.0wt%, 저점도 증점제 0.3∼1.0wt%, 모래 3호사(2.36∼1.70㎜) 20∼40wt%, 모래 5호사(1.18∼0.60㎜) 20∼40wt%, 모래 6호사(0.60∼0.425㎜) 20∼40wt%, 코코아 버터(코코아분말에 버터를 함량 50wt% 이상되게 혼합한 것) 0.1∼5.0wt%를 혼합하여 이루어지며, 이와 같이 하면 칼슘 설포 알루미네이트계 증점제를 주로 사용하고 이와 동시에 알루미늄 파우더를 보조적으로 사용함에 따라 경화과정에서 생성된 미세한 침상 또는 봉상 결정의 고황산염 수화물이 팽창력을 발휘하여 경화체의 구조를 치밀하게 해주고 건조수축 및 경화수축을 최소화해 구조물의 균열을 방지할 수 있으며, 칼슘 설포 알루미네이트계 팽창재가 시멘트 및 물과 반응하여 수화물이 생성되기 전에 발생되는 균열을 알루미늄파우더를 통해 억제할 수 있어 각 증점제의 단점을 완벽하게 보완할 수 있고, 고성능 감수제의 첨가에 따라 유동성이 향상되어 몰탈의 흐름이 우수해지며, 저점도의 증점제를 통해 재료분리를 막음과 동시에 빠른 시간내에 안정되어 침하의 가능성이 최소화될 수 있고, 버터를 함유한 코코아분말을 첨가하게 되면 그라우트재 표면에 유막을 형성시켜 그라우트재가 경화되기 전까지 수분의 증발을 최대한 억제시킬 수 있어 균열을 최소화할 수 있는 것이다.

Description

단면 주입용 저수축 그라우트 몰탈 조성물{Low contraction grout mortar compound to pour into surface}
본 발명은 단면 주입용 저수축 그라우트 몰탈 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 그라우팅 몰탈의 건조 및 경화 수축을 최소화하여 수화 생성물로 인한 수축지점에서의 수분 휘발을 최소화함으로써 잉여수가 가급적 결합수로 작용할 수 있도록 조정해 줌과 동시에 침하를 최소화하도록 한 것이다.
주지하다시피, 그라우트는 그라우팅(grouting)이라고도 하며, 주입재를 자중이나 펌프를 이용해 충전하거나, 건축물의 균열부분 보수, 기초부분 ·기계대좌의 지지력을 보강할 목적으로 실시하게 된다.
이러한 그라우트용 몰탈로서 종래에는 우수한 유동성을 가지면서도 건조수축 및 침하되는 것을 방지하기 위하여 알루미늄 파우더를 이용하여 건조수축 및 침하를 보상하여 왔으나, 알루미늄 파우더를 과량 사용하게 되면 작업성 저하, 압축강도 저하, 내구성 저하 등의 문제점이 있고, 극소량 사용으로도 고팽창의 실현이 가능하여 계절에 따라 또는 사용온도에 따라 배합량을 달리해야 하는 등 많은 문제점이 있었다.
이를 보완하기 위해 시멘트계 팽창재인 칼슘 설포 알루미네이트계 및 석회계 제품을 이용하기도 하였으나 이러한 재료를 사용할 경우 작업성은 향상되나 이들 재료는 팽창량이 적어 그라우트 몰탈의 수축 및 침하를 충분히 보상할 수 없는 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 제안된 것으로, 알루미늄 파우더와 칼슘 설포 알루미네이트계 제품의 장점을 살리고, 여기에 몰탈 시공시 물과 기름의 분리 현상을 이용, 몰탈 표면에 유막을 형성시켜 수분의 휘발을 막아줌으로써 수분의 일탈로 인한 몰탈의 건조수축 및 침하를 저감시킬 수 있는 단면주입용 저수축 그라우트 몰탈 조성물을 제공하고자 하는 것이다.
이하, 본 발명을 제시된 실시예에 따라 상세히 설명한다.
본 발명은 시멘트 100wt%에 대하여 칼슘 설포 알루미네이트계 팽창재 7∼13wt%, 알루미늄파우더 0.02∼0.05wt%, 멜라민 설폰산염 또는 나프탈렌 설폰산염계 고성능 감수제 1.0∼5.0wt%, 저점도 증점제 0.3∼1.0wt%, 모래 3호사(2.36∼1.70㎜) 20∼40wt%, 모래 5호사(1.18∼0.60㎜) 20∼40wt%, 모래 6호사(0.60∼0.425㎜) 20∼40wt%를 혼합하여 이루어지며, 여기에 코코아 버터(코코아분말에 버터를 함량 50wt% 이상되게 혼합한 것) 0.1∼5.0wt%를 더 혼합하여 조성할 수도 있다.
이때, 칼슘 설포 알루미네이트계 팽창재는 일반적인 포틀랜드시멘트에 적당량 혼합하여 사용하면 경화과정에서 미세한 침상 또는 봉상 결정의 고황산염 수화물이 생성되며, 이 수화물이 팽창력을 발휘하여 경화체의 구조를 치밀하게 해주고 건조수축 및 경화수축을 최소화해 구조물의 균열을 방지할 수 있다. 이러한 칼슘 설포 알루미네이트계 팽창재의 사용량은 시멘트 사용량의 7∼13wt% 정도의 범위가 적당하다.
알루미늄파우더는 칼슘 설포 알루미네이트계 팽창재를 보조해주는 역할을 하는 팽창재로서, 칼슘 설포 알루미네이트계 팽창재가 시멘트 및 물과 반응하여 수화물이 생성되기 전에 발생되는 균열을 억제하기 위해 첨가되는 것이며, 너무 많은 량이 첨가될 경우 내구성이 저하되는 단점이 있어 그 사용량은 시멘트 사용량의 0.02∼0.05wt% 정도의 범위가 적당하다.
멜라민계 축합물을 주성분으로 하는 고성능 감수제는 콘크리트 및 몰탈 제조시 우수한 분산효과를 제공하여 낮은 물/시멘트비에서도 유동성이 우수한 콘크리트 및 몰탈 제조가 가능하게 하는 것으로, 적정사용량은 시멘트 사용량의 1.0∼5.0wt% 정도가 적당하다.
증점제는 물에 용해될 때 소정의 점도를 가지게 되는 성질이 있어 시멘트 및 모래가 물과 혼합될 때 각 재료에 점성을 주어 재료분리를 완전히 해결하고 소정의 점도로 인한 유동성 증대 역할 뿐 아니라 내구성 증진효과를 얻을 수 있는 것이며, 증점제는 주로 유기물인 셀룰로오스로 구성되어 있으므로 물에 용해되기 쉬워 작업이 간편하다. 적정사용량은 시멘트 사용량의 0.3∼1.0wt% 정도가 적당하다.
식물성 지방성분인 코코아 버터는 일반 유지에 비해 산화가 어려운 특성이 있어 장기적으로 변색/변질 등의 위험이 없으며, 일반유지는 고체(분말)상태에서는 고온에서 녹는데 반해 코코아 버터는 상온에서도 잘 녹는 성질을 가지고 있어 코코아 버터를 적용할 경우 그라우트재 표면에 유막을 형성시켜 그라우트재가 경화되기 전까지 수분의 증발을 최대한 억제시킴으로써 균열을 최소화할 수 있다. 이러한 코코아 버터는 시멘트 사용량 대비 0.1∼5.0wt% 정도로 첨가할 때 가장 효과적이다.
시멘트를 모래 및 물과 혼합할 때 의도하지 않은 공기가 연행되는 경우가 발생할 수도 있으며, 이러한 공기는 밀도를 변화시키고 강도를 저하시키는 원인이 되기도 한다. 또한 공기거품은 표면에 분화구나 핀홀과 같은 결점들을 남기기도 하므로 미량의 소포제를 첨가하여 균일하고 미세한 공기를 형성시킴으로써 작업성을 좋게 할 수도 있다.
이와 같이 조성된 단면주입용 저수축 그라우트 몰탈은 고성능 감수제의 첨가에 따라 유동성이 향상되어 몰탈의 흐름이 우수해지며, 저점도의 증점제를 통해 재료분리를 막음과 동시에 빠른 시간내에 안정되어 침하의 가능성이 최소화될 수 있으며, 칼슘 설포 알루미네이트계 증점제를 주로 사용하고 이와 동시에 알루미늄 파우더를 보조적으로 사용함에 따라 경화과정에서 생성된 미세한 침상 또는 봉상 결정의 고황산염 수화물이 팽창력을 발휘하여 경화체의 구조를 치밀하게 해주고 건조수축 및 경화수축을 최소화해 구조물의 균열을 방지할 수 있으며, 칼슘 설포 알루미네이트계 팽창재가 시멘트 및 물과 반응하여 수화물이 생성되기 전에 발생되는 균열을 알루미늄파우더를 통해 억제할 수 있어 각 증점제의 단점을 완벽하게 보완할 수 있다.
또한 슬러리의 표면장력을 낮추기 위해 알킬렌옥시드 중합물(폴리옥시알킬렌)류를 첨가하여 건조수축을 저감시킬 수도 있으며, 버터를 함유한 코코아분말을 첨가할 경우에는 그라우트재 표면에 유막을 형성시켜 그라우트재가 경화되기 전까지 수분의 증발을 최대한 억제시킴으로써 균열을 최소화할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예에 의거 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
아래의 표 1은 일반적인 포틀랜드 시멘트에 모래를 혼합한 몰탈과, 포틀랜드 시멘트와 모래에 각종 첨가제를 혼합한 본 발명에 따른 그라우트용 몰탈(실시예 1)과, 실시예 1에 코코아버터(코코아분말에 버터를 50wt%이상되게 혼합한 것)를 더 첨가한 그라우트용 몰탈(실시예 2)의 조성비를 나타낸 것이며, 표 2는 각 실시예 별 물성을 비교한 것이다.
구 분 배 합(중량부)
보통시멘트 칼슘설포 알루미네이트계 팽창재 알루미늄 파우더 코코아 버터 모래 고성능 감수제 저점도 증점제
3호사 5호사 6호사
플레인 100 - - - 20 20 20 - -
실시예 1 100 7 0.02 - 20 20 20 1.0 0.3
실시예 2 100 7 0.02 0.3 20 20 20 1.0 0.3
구 분 물 성
Flow (㎜) 팽창율 (%) 블리딩율 (%) 크랙상태 압축강도(kgf/㎠)
3일 7일 28일
플레인 165 -0.02 - 유 75 186 254
실시예 1 245 0.05 0 무 312 426 637
실시예 2 246 0.048 0 무 305 412 626
[물비 20.0% 기준]상기의 표 2와 같이 동일한 배합에 칼슘설포 알루미네이트계 팽창재를 사용한 실시예 1에서는 몰탈 Flow가 보통 시멘트 단독(플레인)의 몰탈 Flow보다 80㎜ 상회하는 수준으로 나타나며, 특히 팽창율이 0.05%로 나타나 건조수축이 저감되었음을 알 수 있으며, 블리딩율이 0%로 나타나 침하의 가능성이 최소화됨을 알 수 있다.
또한, 동일한 배합에 코코아 버터를 사용한 실시예 2에서도 몰탈 Flow가 보통 시멘트 단독(플레인)의 몰탈 Flow보다 81㎜ 상회하는 수준으로 나타나며, 특히 팽창율이 0.048%로 나타나 건조수축이 크게 저감되었고, 이 역시 블리딩율이 0%로 나타나 침하의 가능성이 전혀 없음을 알 수 있다.
여기서, 코코아 버터는 그라우트재의 표면에 유막을 형성하여 그라우트재가 경화되기 전까지의 수분 증발을 막아줌으로써 균열을 최소화할 수 있는 기능을 하는 것으로, 상기의 표 2에서는 코코아 버터를 사용하지 않은 실시예 1과 코코아 버터를 사용한 실시예 2의 물성적인 특성은 크게 달라지지 않은 것으로 나타나 있지만 실제 여러 가지 실험을 통해볼 때 코코아 버터를 사용하게 되면 사용하지 않은 것보다 균열에 있어 약 30∼50% 감소하는 결과를 나타내었다.
이와 같이, 본 발명에 따른 단면주입용 저수축 그라우트 몰탈은 물성에 있어 일반적인 시멘트 몰탈과는 비교되지 않으며, 특히 팽창률이 뛰어나고 블리딩율이 0%로서 침하의 가능성이 없어 그라우트 몰탈을 시공한 후 건조 및 경화 수축을 최소화할 수 있으며, 이러한 그라우트 몰탈에 코코아 버터를 더 적용하게 되면 몰탈 표면의 유막 형성을 통해 수축지점에서의 수분 휘발을 최소화할 수 있어 균열을 막아줄 수 있음을 알 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 칼슘 설포 알루미네이트계 증점제를 주로 사용하고 이와 동시에 알루미늄 파우더를 보조적으로 사용함에 따라 경화과정에서 생성된 미세한 침상 또는 봉상 결정의 고황산염 수화물이 팽창력을 발휘하여 경화체의 구조를 치밀하게 해주고 건조수축 및 경화수축을 최소화해 구조물의 균열을 방지할 수 있으며, 칼슘 설포 알루미네이트계 팽창재가 시멘트 및 물과 반응하여 수화물이 생성되기 전에 발생되는 균열을 알루미늄파우더를 통해 억제할 수 있어 각 증점제의 단점을 완벽하게 보완할 수 있고, 고성능 감수제의 첨가에 따라 유동성이 향상되어 몰탈의 흐름이 우수해지며, 저점도의 증점제를 통해 재료분리를 막음과 동시에 빠른 시간내에 안정되어 침하의 가능성이 최소화될 수 있는 것이다.
또한, 버터를 함유한 코코아분말을 첨가하게 되면 그라우트재 표면에 유막을 형성시켜 그라우트재가 경화되기 전까지 수분의 증발을 최대한 억제시킬 수 있어 균열을 최소화할 수 있는 매우 유용한 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

  1. 시멘트 100 wt%에 대하여 칼슘 설포 알루미네이트계 팽창재 7∼13wt%, 알루미늄파우더 0.02∼0.05wt%, 멜라민 설폰산염 또는 나프탈렌 설폰산염계 고성능 감수제 1.0∼5.0wt%, 저점도 증점제 0.3∼1.0wt%, 모래 3호사(2.36∼1.70㎜) 20∼40wt%, 모래 5호사(1.18∼0.60㎜) 20∼40wt%, 모래 6호사(0.60∼0.425㎜) 20∼40wt%를 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 단면 주입용 저수축 그라우트 몰탈 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시멘트 100wt%에 대하여 코코아 버터(코코아분말에 버터를 함량 50wt% 이상되게 혼합한 것) 0.1∼5.0wt%를 더 혼합하여서 된 것을 특징으로 하는 단면 주입용 저수축 그라우트 몰탈 조성물.
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KR101941861B1 (ko) 2017-07-31 2019-01-24 공주대학교 산학협력단 프리플레이스트 콘크리트용 그라우트 조성물 및 이를 이용한 프리플레이스트 콘크리트

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