KR20050053220A - 세피오라이트를 이용한 콘크리트 보수 및 보강용 폴리머몰탈과 그 제조방법 - Google Patents

세피오라이트를 이용한 콘크리트 보수 및 보강용 폴리머몰탈과 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세피오라이트를 이용한 콘크리트 보수 및 보강용 폴리머 몰탈과 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 콘크리트 보수 및 보강용 폴리머 몰탈은 시멘트 35-55%, 규사 45-65%, 알루미나시멘트 2-7%, 무수석고 2-6%, 세피오라이트 0.1-3%, EVA수분산성 분말수지 1-3%, 소포제 0.1-2%, 폴리프로필렌 섬유 0.1-2%, 나프탈렌계 유동화제 0.1-3%를 포함한 구조를 갖는다. 또한, 본 발명의 콘크리트 보수 및 보강용 폴리머 몰탈은 시멘트 35-55%, 규사 45-65%, 알루미나시멘트 2-7%, 무수석고 2-6%, 세피오라이트 0.1-3%, 소포제 0.1-2%, 폴리프로필렌 섬유 0.1-2%, 나프탈렌계 유동화제 0.1-3%를 포함하고 상기 혼합물에 아크릴계 폴리머 수지 4-10%가 첨가된 구조를 갖는다. 본 발명에 의한 콘크리트 보수 및 보강용 폴리머 몰탈에 따르면 무기계 증점제인 세피오라이트를 사용함으로써 시멘트수화 반응시 수화물결정체를 생성하여 콘크리트의 내구성, 수밀성 및 고강도성을 향상시키고 균열을 억제할 수 있으며, 상기 세피오라이트에 의해 콘크리트의 시공부착력이 향상되어 리바운드량을 대폭 줄이고 호스의 막힘을 최소화함은 물론, 세피오라이트의 흡습성 및 유동성의 발현에 의해 시공속도를 상승시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 상기 아크릴계 폴리머 수지는 내염성, 내산성, 내알칼리성, 중성화 저항성 등의 내화학성을 향상시킨다.

Description

세피오라이트를 이용한 콘크리트 보수 및 보강용 폴리머 몰탈과 그 제조방법{polymer moltal for mending and reinforcement using sepiolite and manufacturing method thereof}
본 발명은 콘크리트 구조물의 수직 또는 수평의 면처리를 위한 보수 및 보강에 사용되는 폴리머 몰탈과 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무기계 증점제인 세피오라이트를 이용하여 시멘트와의 혼합도는 향상시키되, 내부에 함유되는 공기의 양은 감소시켜 양질의 제품을 얻을 수 있도록 한 콘크리트 보수 및 보강용 폴리머 몰탈과 그 제조방법에 관한 것이다.
콘크리트는 도로, 교량, 터널, 건물 등 현존하는 대부분의 건축분야에 널리 사용되는 물질로서, 강도와 내구성이 기존의 건축자재에 비해 매우 우수한 성질을 갖는 물질이다.
그러나, 반영구적이라 여겨졌던 콘크리트 구조물이 최근 들어 CO2 등에 의한 중성화 또는 산성화 등 오염된 주변환경으로 의한 단점이 나타나고 있는 바, 특히 도로의 경우 통과하는 화물차량의 과중한 무게 등으로 인해 내구성 및 내하력이 저하되어 안전성이 크게 떨어지고, 이에 콘크리트 구조물에 대한 사고예방 및 보수관리 차원에서 열화된 콘크리트의 단면복구 및 물리화학적인 표면구조강화 등 적절한 보수 및 보강이 요구되었다.
종래에는 이러한 콘크리트의 보수 및 보강에 콘크리트 구조물과 동일한 재질의 시멘트 몰탈 혹은 에폭시 수지를 이용하였으나, 상기 몰탈 혹은 에폭시 수지는 시공시 부착력이 사용자의 기대치에 현저히 미치지 못하는 등 여러 문제점을 내포하였다.
또한, 콘크리트 구조물 보수 및 보강용 폴리머 조성물의 경우, 유기계 메칠셀룰로스의 증점제를 사용함으로서 시공시 호스내부의 표면과 마찰력이 증대되어 호스가 막힘으로써 토출량과 시공속도가 현저히 저하되고, 미장시 끌림현상에 의한 랜더링 불량의 직접적인 원인이 됨은 물론, 시공시 잦은 균열이 발생되거나 시공후 일정 시간 경과 후 보수 보강용 폴리머 몰탈이 하부로 처지는 현상이 발생되며, 환경이 열악한 장소에서의 보수 보강용 몰탈 시공시 호스의 길이를 길게 할 경우 호스내에서의 재료 분리와 호스 내부 표면과의 마찰열로 인한 막힘 현상은 더욱 가중되어 시공시간이 길어지는 등의 문제점을 야기하였다.
또한, 시공시 1회 타설 두께가 비교적 얇은 편이어서 여러 번의 반복적인 시공이 요구되는 바, 이는 시공시간 및 이에 따른 인력의 증가로 이어져 경제적인 비용을 증가시켰다.
또한, 시멘트와 혼합시 내부에 함유되는 공기의 양이 많아져 양질의 콘크리트 시공이 어려우며, 특히 항만, 댐, 정수장, 폐수장 등 보다 우수한 내화학성이 요구되는 공사에는 상기 설명한 방법으로는 보수 및 보강시 사용자의 품질수준을 만족시키기 곤란하였다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 여러 가지 문제점을 개선하기 위해 이루어진 것으로서, 시공부착력은 향상시키되, 리바운드량 및 시공균열의 발생을 감소시키고, 몰탈 하부의 처짐 현상 및 호스의 막힘 현상을 방지하도록 구성된 세피오라이트를 이용한 콘크리트 보수 및 보강용 폴리머 몰탈의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 1회 타설 두께가 커 시공기간을 단축할 수 있음은 물론, 시멘트와의 혼합도는 향상하되 내부 함유 공기량을 감소시켜 양질의 콘크리트 시공이 가능토록 한 세피오라이트를 이용한 콘크리트 보수 및 보강용 폴리머 몰탈을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 내염성, 내산성, 내알카리성, 및 중성화 저항성 등의 내화학성이 향상되도록 한 세피오라이트를 이용한 콘크리트 보수 및 보강용 폴리머 몰탈과 그 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 세피오라이트를 이용한 콘크리트 보수 및 보강용 폴리머 몰탈의 제조방법은, 시멘트 35-55%, 규사 45-65%, 알루미나시멘트 2-7%, 무수석고 2-6%, 세피오라이트 0.1-3%, EVA수분산성 분말수지 1-3%, 소포제 0.1-2%, 폴리프로필렌 섬유 0.1-2%, 및 나프탈렌계 유동화제 0.1-3%를 균일 혼합한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 세피오라이트를 이용한 콘크리트 보수 및 보강용 폴리머 몰탈은, 시멘트 35-55%, 규사 45-65%, 알루미나시멘트 2-7%, 무수석고 2-6%, 세피오라이트 0.1-3%, EVA수분산성 분말수지 1-3%, 소포제 0.1-2%, 폴리프로필렌 섬유 0.1-2%, 및 나프탈렌계 유동화제 0.1-3%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 세피오라이트를 이용한 콘크리트 보수 및 보강용 폴리머 몰탈의 제조방법은, 시멘트 35-55%, 규사 45-65%, 알루미나시멘트 2-7%, 무수석고 2-6%, 세피오라이트 0.1-3%, 소포제 0.1-2%, 폴리프로필렌 섬유 0.1-2%, 및 나프탈렌계 유동화제 0.1-3%를 균일 혼합하고, 그 혼합물에 아크릴계 폴리머 수지 4-10%를 첨가한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 세피오라이트를 이용한 콘크리트 보수 및 보강용 폴리머 몰탈은, 시멘트 35-55%, 규사 45-65%, 알루미나시멘트 2-7%, 무수석고 2-6%, 세피오라이트 0.1-3%, 소포제 0.1-2%, 폴리프로필렌 섬유 0.1-2%, 및 나프탈렌계 유동화제 0.1-3%를 포함하고, 아크릴계 폴리머 수지 4-10%가 첨가된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 콘크리트 보수 및 보강용 폴리머 몰탈과 그 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 폴리머 몰탈은 시멘트 35-55%와, 규사 45-65%와, 수축, 팽창에 대한 안정성을 향상시키고, 건조 및 소성 수축에 의한 들뜸이나 박리현상에 의한 균열 발생을 방지하도록 포함되는 알루미나시멘트 2-7%와, 무수석고 2-6%와, 세피오라이트(sepiolite) 0.1-3%와, 내염성, 내산성 및 내알카리성과 공기 중의 이산화탄소에 의한 중성화 저항성을 향상시키도록 3차원적 망상구조를 갖는 공중합(Co-Matrix)를 형성하여 구조적으로 시멘트 수화생성물의 주위에 에멀젼 막(emulsion film)을 생성하는 EVA수분산성 분말수지 1-3%와, 소포제 0.1-2%와, 보수몰탈 시공시 발생되는 크랙을 방지하도록 함침되는 폴리프로필렌 섬유(poly-prophylene fiber) 0.1-2%와, 나프탈렌계(naphtalene) 유동화제 0.1-3%를 대기상태에서 균일하게 혼합한 1액형으로 구성된다.
또한, 본 발명의 폴리머 몰탈은 상기 1액형에서 EVA수분산성 분말수지가 제외되고 시멘트 35-55%와, 규사 45-65%와, 수축, 팽창에 대한 안정성을 향상시키고, 건조 및 소성 수축에 의한 들뜸이나 박리현상에 의한 균열 발생을 방지하도록 포함되는 알루미나시멘트 2-7%와, 무수석고 2-6%와, 세피오라이트(sepiolite) 0.1-3%와, 보수몰탈 시공시 발생되는 크랙을 방지하도록 함침되는 폴리프로필렌 섬유(poly-prophylene fiber) 0.1-2%와, 나프탈렌계(naphtalene) 유동화제 0.1-3%를 대기상태에서 균일하게 혼합한 2액형으로 구성된다.
이때, 상기 1액형의 경우 상기 혼합물 조성에 물만을 첨가하여 사용하고, 상기 2액형의 경우 아크릴계 폴리머 수지액 4-10%와, 물을 함께 첨가하여 사용하게 된다.
상기 세피오라이트는 화학식 Sil2 Mg8 O30 (OH)4 (OH2)4 8H2O(CAS 63800-37-3)로 표기되는 마그네슘 실리케이트 수화물로서, 중심부에 불연속적으로 형성된 팔면체의 마그네슘 원자층에 두 개의 사면체 실리케이트 층이 산소원자로 연결되는 구조를 갖는다.
또한, 그 구조 내부에는 수직측으로 관통하도록 모세관(Zeolite Channels)이 포함되며, 상기 모세관은 표면에 노출되고 다양한 모양이나 크기의 망상구조로 구성된다. 따라서, 세피오라이트는 점토 중에서 가장 큰 표면적(320㎟/g N B.E.T)을 가지게 되고, 세피오라이트의 입자들은 미세한 섬유상 구조특성을 나타내게 된다.
즉, 상기 세피오라이트는 초기 생성시 상기 입자의 형상으로 인해 치밀구조가 아닌 겉보기 비중이 낮고, 세공성이 많은 구조로 형성된다.
또한, 입자의 수직측에 따라 굉장히 많은 실라놀(Silanol:Si-OH)기가 5Å 간격으로 모서리 위에 위치하며, 구조내부에는 직접적으로 흡착작용을 하여 측면에 세피오라이트의 흡수성을 부여하도록 Mg원자와 동위 공결합된 물분자로 구성된 제2군의 활성중심부가 형성된다.
이 같은 세피오라이트의 구조적 특징은 본 발명의 혼합물에 있어서, 살오름성(thickening) 및 의가소성(pseudoplastic)의 향상에 의해 콘크리트 충전 보수 기능이 강화되도록 콘크리트 구조물과의 접착력을 향상시킴은 물론, 시멘트 몰탈에서의 요변성(thixotrophy)을 향상시키게 된다.
또한, 상기 세피오라이트 입자의 침상구조는 시멘트몰탈의 미장작업시 랜더링의 품질을 향상시킴과 동시에 미장균열의 발생을 억제하도록 유동성과 흡착성을 제공한다.
또한, 상기 아크릴계 폴리머수지는 경화 과정에서 자착성과 접착성을 갖는 폴리머 필름을 형성하여 시멘트 경화체와 골재를 견고하게 결합하는 역할을 한다. 특히, 폴리머의 에멀젼막은 콘크리트 철근의 표면을 도포하여 철근의 부식에 대한 억제력을 강화시키고, 노후된 콘크리트 표면에 존재하는 모세관 공극에 폴리머 시멘트 페이스트를 침투시켜 모체와의 접착력을 증대시키는 효과가 있다.
한편, 상기 알루미나시멘트의 최종 수화물인 C3AH6(3CaO.Al2O3.6H 2O)는 구조적으로 염해 저항성과 화학저항성이 향상되도록 낮은 다공률을 형성하여 수밀성을 유도하고, 이는 동결융해에 대해서도 우수한 특성이 된다.
한편, 상기 제작된 폴리머몰탈을 이용하여 콘크리트를 보수 및 보강하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저 콘크리트 표면의 먼지, 기름, 페인트 등의 오염물질을 제거한 후 박리, 박락된 콘크리트 면은 깍아서 면처리를 하고, 움푹 파인 부분은 평탄작업을 하며, 매끄러운 부분은 그라인딩하여 몰탈과 접촉하는 비표면적을 넓히고, 노출되어 부식된 철근은 방청처리를 한 후 고압 물청소를 실시한다.
이후, 본 발명의 폴리머몰탈 분말의 15-17%의 물을 먼저 투입하되, 작업용도에 맞는 반죽질기를 맞추기 이중 90%의 물은 혼합용기에 투입한 후 폴리머몰탈 1포(20kg)를 첨가하여 전동믹서를 이용하여 완전한 반죽이 되도록 약 5분 정도 혼합하며, 나머지 10%는 반죽질기를 조절하도록 물을 서서히 투입하는 것이다.
이때, 시공전 콘크리트의 표면은 습윤한 상태를 유지하되, 고여 있는 물이 있는 경우 제거해주는 것이 바람직하며, 노출된 철근은 몰탈의 수축, 시공, 접착력에 영향을 주므로 시공하는 동안 단단히 고정시켜야 한다.
1회 시공할 수 있는 최고두께는 50mm이며, 시공횟수가 많을 경우 다음 시공면과의 접착력 강화를 위해 표면을 거칠게 처리한다.
특히, 마감시엔 흙손이나 스폰지 등을 이용 고르게 면처리를 하고, 수직표면에 처짐이 발생하는 경우 제거한 후 감소된 두께로 재시공한다.
한편, 시공시 시공두께는 7-200mm가 되도록 하되, 리바운드량은 3% 이하를 유지하도록 하며, 시공온도는 5-30℃, 포당(20kg) 시공면적은 10mm×1m2/1bag(20kg)를 유지하는 것이 바람직하다.
(실시예)
· 숏크리트 이송용량: 0.8~1M3/H
· 믹서 용량: 200L, 믹서 분당 회전수(RPM): 58
· 호스 내경: 38mm
· 분말 사용량: 1회 믹싱당 150kg(10회)
· 분말 사용 배합비(무게중량비 kg)
1액형의 경우, 분말 : 물 = 200 : 32~35
2액형의 경우, 분말 : 아크릴계 폴리머 수지액(물혼합액) = 200 : 32~35
· 컴프레셔 공기압: 7kgf/cm2
· 숏크리트 토출압: 15~20 kgf/cm2
1차 (호스길이 50M) 2차 (호스길이 100M)
막힘여부 시공두께 시공시간 리바운드 막힘여부 시공두께 시공시간 리바운드
1액형 없음 50mm 5~6분 3% 이하 없음 20mm 7~9분 3% 이하
2액형 없음 50mm 5~6분 3% 이하 없음 20mm 7~9분 3% 이하
시험항목 단위 시험방법 1액형 결과치 2액형 결과치
압축강도(3일) N/㎟ KSF 2476 25.6 26.1
압축강도(7일) N/㎟ 41.3 41.8
압축강도(28일) N/㎟ 51.4 51.0
접착강도(28일) N/㎟ KSF 2476 2.72 2.7
휨강도(28일) N/㎟ KSF 2476 12.6 13.0
길이변화율 % KSF 2476 0.02 0.02
내화학성 5% H2SO4 KTKF 001 - 88%
10% Na2SO4 102%
10% CaCl2 96%
상기 실시예에서 알 수 있는 바와 같이 분말과 물비 또는 분말과 폴리머 수지액비가 32~35인 것은 호스가 짧을 경우 물비 또는 폴리머 수지액비가 줄어들고, 호스가 길 경우엔 물비 또는 폴리머 수지액비가 늘어나는 것을 나타낸다.
또한, 호스의 길이를 50m 이상으로 할 경우 종래의 제품의 경우 호스 관내에 재료분리 또는 마찰열로 인한 호스 막힘이 발생되어 작업시간에 지장을 초래하였으나 본 발명은 재료분리 및 마찰열로 인한 호스 막힘이 없고 리바운드량이 적으며 시공 두께도 종래의 제품보다 월등한 것임을 알 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 콘크리트 보수 및 보강용 폴리머 몰탈과 그 제조방법에 따르면 무기계 증점제인 세피오라이트를 사용함으로써 시멘트수화 반응시 수화물결정체를 생성하여 콘크리트의 내구성, 수밀성 및 고강도성을 향상시키고 균열을 억제할 수 있는 효과가 있다.
또한, EVA계 폴리머 및 알루미나시멘트를 포함하거나 아크릴계 폴리머 수지액을 첨가함으로써 내염성, 내산성, 내알카리성 및 중성화 저항성 등의 내화학성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 세피오라이트에 의해 콘크리트의 시공부착력이 향상되어 리바운드량을 대폭 줄이고 호스의 막힘을 방지할 수 있음은 물론, 세피오라이트의 흡습성 및 유동성의 발현에 의해 시공속도를 기존 제품에 비해 상승시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 시멘트 35-55%, 규사 45-65%, 알루미나시멘트 2-7%, 무수석고 2-6%, 세피오라이트 0.1-3%, EVA수분산성 분말수지 1-3%, 소포제 0.1-2%, 폴리프로필렌 섬유 0.1-2%, 및 나프탈렌계 유동화제 0.1-3%를 균일 혼합한 것을 특징으로 하는 세피오라이트를 이용한 콘크리트 보수 및 보강용 폴리머 몰탈의 제조방법.
  2. 제1항의 방법으로 제조한 세피오라이트를 이용한 콘크리트 보수 및 보강용 폴리머 몰탈.
  3. 시멘트 35-55%, 규사 45-65%, 알루미나시멘트 2-7%, 무수석고 2-6%, 세피오라이트 0.1-3%, 소포제 0.1-2%, 폴리프로필렌 섬유 0.1-2%, 및 나프탈렌계 유동화제 0.1-3%를 균일 혼합하고, 그 혼합물에 아크릴계 폴리머 수지 4-10%를 첨가한 것을 특징으로 하는 세피오라이트를 이용한 콘크리트 보수 및 보강용 폴리머 몰탈의 제조방법.
  4. 제4항의 방법으로 제조한 세피오라이트를 이용한 콘크리트 보수 및 보강용 폴리머 몰탈.
KR1020030086850A 2003-12-02 2003-12-02 세피오라이트를 이용한 콘크리트 보수 및 보강용 폴리머 몰탈 KR100578385B1 (ko)

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