KR20060082828A

KR20060082828A - 폐유리 미분말을 이용한 보수용 모르타르의 제조방법

Info

Publication number: KR20060082828A
Application number: KR1020060044908A
Authority: KR
Inventors: 최연왕
Original assignee: 최연왕; (주)넥트
Priority date: 2006-05-19
Filing date: 2006-05-19
Publication date: 2006-07-19

Abstract

본 발명은 현재 매립에 의존하고 있는 산업폐기물인 폐유리 미분말을 초유동 자기충전 보수모르타르의 혼화재료로 활용하여 2차적인 환경오염을 줄이는 동시에 철근콘크리트 구조물의 보수재료로 보수모르타르를 제조하는데 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 폐유리 미분말의 입도분석, SEM 분석, 화학·물리적인 특성을 분석한 결과 보수모르타르의 혼화재료로 적용 가능하였다. 폐유리 미분말을 활용한 보수모르타르의 압축강도 65±5MPa, 플로우값 250±10mm를 목표로하는 초유동 자기충전 보수모르타르의 배합설계를 하였으며, 배합설계의 순서는 목표강도를 만족하는 배합으로 플로우 값을 조정하였다. 또한 응결시간, 겉보기점도, 평균점도 및 압축강도를 측정하여 목표하는 값을 만족하는 초유동 자기충전 보수모르타르를 제조하는 방법이다.

초유동 자기충전, 폐유리, 폐유리 미분말, 보수모르타르, 거푸집 보수공법

Description

폐유리 미분말을 이용한 보수용 모르타르의 제조방법{The production method of repair mortar using waste glass powder}

도 1은 본 발명의 페유리 미분말 SEM 분석 그림이다.

도 2는 본 발명의 폐유리 미분말과 시멘트의 누적입도 분포 곡선을 나타낸 그림이다.

도 3은 본 발명의 폐유리 미분말 혼합률에 따른 플로우와의 관계를 나타낸 그림이다.

도 4는 본 발명의 폐유리 미분말 혼합률에 따른 응결특성과의 관계를 나타낸 그림이다.

도 5는 본 발명의 폐유리 미분말 혼합률에 따른 평균점도와의 관계를 나타낸 그림이다.

도 6은 본 발명의 폐유리 미분말 혼합률에 따른 압축강도와의 관계를 나타낸 그림이다.

본 발명은 폐유리 미분말을 보수모르타르의 혼화재료로 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 무다짐, 무진동으로 보수하고자 하는 부분을 채울 수 있는 초유동 자기충전 보수모르타르의 제조방법이며, 높은 강도와 높은 내구성을 갖도록 하는 보수모르타르에 관한 것이다.

일반 보수모르타르의 경우 뿜어붙이기가 사용되고 있으나 거푸집을 이용하는 보수방법으로는 복개천의 노후 콘크리트 구조물 보수방법(등록특허 10-04003397)과 같이 특수한 경우에 적용되고 있으나 일반적인 보수방법으로 사용할 경우 보다 높은 품질의 보수를 할 수 있을 것으로 예상된다. 뿜어붙이기 보수공법에 관한 모르타르의 특허는 (등록특허 10-0412339, 공개특허 10-2005-0032358, 공개특허 10-2005-0032359, 등록특허 10-0405022)등 많은 특허가 있지만 거푸집을 이용한 자기충전형 보수모르타르에 대한 특허는 전무한 실정이다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 개선하기 위하여 거푸집 보수공법에 초유동 자기충전형 보수모르타르를 적용하므로써 보수모르타르의 품질 및 성능 향상과 산업폐기물인 폐유리 미분말을 재활용할 수 있는데 그 목적이 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 무진동, 무다짐으로 플로우 250±10mm를 만족하는 보수모르타르를 제조하는 방법이다.

배합설계의 방법은 고성능감수제(나프탈렌계)를 사용하여 1차적인 목표 플로우에 근접하는 감수제량을 산정한 후 미세한 조정은 잔골재 용적비를 변화시켜 조절하였으며, 목표강도는 65MPa±5의 범위를 만족하는 강도를 배합설계 하기 위하여 물-분체 용적비를 변화시키는 시스템으로 구성되어 있다.

본 발명의 초유동 자기충전 보수모르타르의 구성성분은 시멘트 17~23%, SiO₂가 71% CaO가 14%인 폐유리 미분말을 5, 10 및 15% 혼합하여 산업폐기물인 폐유리 미분말을 사용하였다. 잔골재로서 규사를 #3, #5, #6번 규사를 각각 27%, 46%, 27%를 혼합하여 조립룰 2.85로 조절하여 사용하였다. 보수 모르타르로서 철근 부식을 방지하기 위한 방청제와 점성확보 및 인장강도 증가를 위하여 폴리머와 섬유를 각각 사용하였다. 콘크리트 고성능 감수제로 주로 사용되는 폴리칼 본산계가 아닌 제품화를 위하여 분말형 나프탈렌계 고성능 감수제를 사용하였다.

이하에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하였다.

표 1은 시멘트와 유리 미분말을 비교하기 위하여 각각 물리 화학적 분석을 실시한 결과 폐유리 미분말은 SiO2가 71.31%, CaO가 14.39%로 약 85%가량을 두 성분이 구성하고 있는 것으로 분석되었다. 이러한 결과 폐유리 미분말을 보수모르타르의 혼화재료로 사용이 가능하다.

Items Types	SiO2 (%)	Al2O3 (%)	Fe2O3 (%)	CaO (%)	Na2O (%)	K2O (%)	MgO (%)	SO3 (%)	L.O.I	Surface area (㎠/g)	Density (g/㎤)
OPC	21.60	6.00	3.10	61.40	0.26	-	3.40	2.50	0.03	3,539	3.15
WG	71.31	2.08	0.60	14.39	4.73	2.07	1.05	0.19	-	2,954	2.53

도 1은 폐유리 미분말의 SEM사진으로서 500배와 3000배를 확대 분석한 결과 폐유리 미분말의 입형은 재활용 공정에서 파쇄 및 분쇄됨에 따라 대부분이 모서리가 각이진 판상 및 침상구조의 형태로 존재하였으며, 입자 표면을 확대 촬영한 3000배 그림의 결과 유리질의 특성상 표면은 매끈한 것으로 관찰되었다.

도 2는 폐유리 미분말과 시멘트의 누적입도 분포 곡선을 분석한 결과 폐유리 미분말과 시멘트는 비슷한 입도분포를 보이고 있으며, 시멘트의 경우 평균입경(D₅₀) 14㎛인데 반해 폐유리 미분말은 16㎛로 시멘트보다 다소 큰 평균입경을 가지고 있었다. 또한 10㎛이하의 입경은 시멘트가 다소 많이 존재하는 것으로 분석되었다.

도 3은 페유리 미분말을 혼합률 0, 5, 10 및 15%로 혼합한 모르타르의 플로우 값을 측정한 결과이다. 폐유리 미분말의 혼합률이 5% 증가함에 따라 평균 1.5%의 플로우가 감소되었으며, 최대 15% 혼합한 경우 약 4.6% 감소하였다. 그러나 15%를 제외한 10% 미만의 혼합률에서 목표 플로우 250±10mm를 모두 만족하였으며, 이러한 원인은 폐유리 미분말의 입형이 모서리가 각이진 판상 및 침상의 형태로 구성되어 유동이 하락하는 것으로 판단된다.

도 4는 폐유리 미분말을 시멘트에 대하여 4수준(0, 5, 10 및 15%)으로 혼합하여 제조한 보수 모르타르의 응결시간을 나타낸 것이다. 폐유리 미분말의 혼합률이 증가함에 따라 초결 및 종결 시간이 비례적으로 지연되었으며, 폐유리 미분말을 최대 15% 혼합한 경우 초결은 최대 12%, 종결은 최대 15%의 응결지연 현상이 나타났다. 이러한 원인은 폐유리 미분말이 무반응성 분체로서 혼합률이 증가함에 따라 시멘트 페이스트의 양이 감소되어 발생한 것으로 판단된다.

도 5는 폐유리 미분말의 혼합률에 따른 평균점도를 측정하여 정리한 것이다. 그 결과 폐유리 미분말의 혼합률이 증가할 수록 평균점도가 비례적으로 감소하였다. 이러한 원인은 폐유리 미분말의 입자 표면이 유리질의 특성 표면이 매끈한 것이 원인이라 판단되며, 각이진 판상 및 침상구조로 이루어져 페이스트의 유동성 및 점성이 감소된 것으로 판단된다.

도 6은 폐유리 미분말의 혼합률에 따른 보수모르타르의 압축강도를 나타낸 것이다. 그 결과 기준 모르타르와 비교하여 페유리 미분말을 5% 혼합한 경우 11%의 강도 감소가 나타났으며, 10% 혼합한 경우 16%, 15%혼합한 경우 18.5%의 강도 감소가 나타났다. 이러한 결과로 폐유리 미분말은 강도증가에 영향을 미치지 못하는 무반응성 분체로 판단되며, 폐유리 미분말의 혼합률이 5% 증가함에 따라 평균 약 6% 정도 비례적으로 감소하였으며, 최대 15% 혼합한 경우 18.5%의 강도 감소가 나타났다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 기술하였으나, 이는 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 실질적인 범위는 상술된 실시예에 의해 한정 되어져서는 안되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 청구범위와 균등한 구성에 의해 정해져야 함이 타당하다.

본 발명의 폐유리 미분말을 혼화재료로 사용한 초유동 자기충전 보수모르타르의 제조방법은 거푸집 보수공법에 적합한 방법이며, 산업부산물인 폐유리 미분말을 효과적으로 재활용할 수 있는 효과가 있다. 또한 소요의 강도를 만족하는 범위 내에서 단위 시멘트량을 줄일 수 있는 경제적인 효과가 있다.

본 발명은 거푸집 보수공법에 적용 함으로서 재료의 리바운드 및 비산량이 없이 시공과정에서 인명의 피해 및 환경오염을 방지할 수 있으며, 주변 먼지가 붙지 않아 부착성능이 우수하다. 또한 우천시에도 시공할 수 있는 장점이 있다.

Claims

현재 재활용되지 못하고 매립에 의존하는 산업폐기물인 폐유리 미분말을 거푸집 공법에 적용 가능한 초유동 자기충전 보수모르타르의 혼화재료로 사용하는 제조방법