KR20090117259A

KR20090117259A - 전도성 시멘트 조성물 및 이를 이용한 방식방법

Info

Publication number: KR20090117259A
Application number: KR1020080043213A
Authority: KR
Inventors: 김준철
Original assignee: (주)콘스코
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2008-05-09
Publication date: 2009-11-12

Abstract

본 발명은 시멘트 조성물 내에 첨가하여 시멘트 조성물이 전도성을 띄게 할 수 있는 함수성 입자의 제조 방법과 이러한 함수성 입자를 첨가하여 전도성을 띄는 모르타르의 제조방법 그리고 이를 이용한 방식을 위한 시멘트 조성물의 시공방법에 관한 것으로 단면보수 및 방식용 시멘트 조성물과 이를 이용하여 부식된 철근의 배면까지 콘크리트를 제거하지 않고 간단하게 녹을 제거한 후 적용할 수 있는 단면 보수 및 방식공법을 제공한다.

전도성모르타르, 방식, 아연분말, 알루미늄분말 , 함습성 입자

Description

전도성 시멘트 조성물 및 이를 이용한 방식방법{CONDUCTIVE CEMENT COMPOSITION AND ANTICORROSIVE METHOD USING SAME}

본 발명은 시멘트 조성물 내에 항상 일정한 함수율을 지닐 수 있도록 하기 위하여 친수성의 무기입자 또는 유기입자들 중 적어도 하나 이상을 첨가하거나, 액상타입의 물질을 모르타르와 혼합하여 유기물질의 반응을 유도하여 결국 모르타르 내에서 친수성 겔 입자를 형성하게 하는 방법으로 친수성 겔이 입자 내에 높은 함습율을 지니게 되어 전해질 역할을 수행할 수 있는 시멘트 조성물 및 이러한 조성물에 알루미늄 또는 아연 분말을 첨가한 시멘트 조성물의 제조 방법과 이의 적용방법에 관한 것이다.

두 이종금속(dissimilar metal)은 전해질 속에서 전위차가 존재하게 되는데, 상대적으로 활성전위가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 전자가 이동하게 되므로 전위가 높은 금속이 부식되는 원리를 이용하여 부식을 방지하고자 하는 방법들이 개발되고 있으며, 하수관의 부식억제나 수중강관파일의 부식억제를 위하여 사용되고 있다. 이러한 갈바닉의 원리를 이용하여 콘크리트 구조물 내에 존재하는 철근의 부식을 억제 하고자 하는 방법들이 개발되었다.

콘크리트 구조물 내의 철근 부식 억제를 위하여 아연과 철근 사이의 전위차를 이용하게 되는데 아연과 철근의 자연 전위차에 의하여 양극(아연)과 음극(철근) 간의 방식전류가 발생하게 되고 여러 가지 철근이 부식되는 부식인자로 인해 철근이 전자를 방출하며 부식되려 하나, 아연이 전자를 공급함으로써 철근의 부식이 억제되는 원리를 이용한다. 이때 아연과 철근사이를 전선으로 연결해 주지만, 아연과 철근사이에는 반드시 전해질이 존재해야 한다. 수중에 위치하고 있는 토목구조물은 수중에서 공급되는 물에 의해 일정량의 함수율을 지니고 있지만, 직접적으로 물과 접하지 않은 콘크리트구조물이나 육상에 존재하는 콘크리트 구조물의 경우에는 콘크리트 구조물이 건조 상태로 존재하기 때문에 전해질로서의 역할을 수행할 수가 없어 아연이나 알루미늄과 철근간의 전위차를 이용한 부식방지 방법을 사용하기 힘들다.

신설된 콘크리트는 pH가 12 ~ 13 정도의 강알칼리성을 가지고 있다. 콘크리트의 강알칼리성으로 인해 콘크리트 내 철근은 부동태 피막(passive layer)이 형성되어 쉽게 부식되지 않는다. 그러나, 콘크리트는 다공성이기 때문에 간극수가 존재하며, 미세한 구멍으로 탄산가스, 이온 등의 이동으로 인해 콘크리트 내 철근은 부식된다. 특히, 철근 콘크리트 구조물이 놓여 있는 환경에 따라 철근의 부식 진행은 더욱 더 가속화될 수 있으며, 부식된 철근은 스폴링 현상에 의해 콘크리트 피복을 손상시킨다. 해양에 위치한 항만 콘크리트 구조물은 건습반복, 산소의 용이한 침투 등에 의해 콘크리트 내 철근의 부식이 가속화되었다. 그러나, 철근의 부식 메커니즘을 충분히 파악하지 못한 상태에서 손실된 단면 주위의 염화물과 철근의 녹을 등 을 완전히 제거하지 않고 단순히 단면복구를 실시함으로써 링 아노드 이펙트(Ring Anode Effect)와 같은 부식 가속화 현상이 유발되었다. 즉, 간단하게 보수된 단면은 철근을 더욱 부식시켜 재보수를 해야 하는 경제적 손실이 발생되었다.

최근 들어 콘크리트 내 철근의 부식 메커니즘에 대한 연구가 진행된 결과, 부식을 방지하기 위해 대표적으로 음극방식(cathodic protection)을 사용하고 있다. 이들 공법은 철근의 방식효과가 뛰어남에도 불구하고, 음극(cathode)인 철근과 양극(anode)인 금속의 전기적 연결이 필수적이며, 대부분 외부전원을 공급해야 하며, 설치비용이 아직 고가인 단점을 지니고 있다. 특히, 공용 중인 하수박스와 같은 구조물은 지중에 묻혀 있고, 생활하수가 발생시키는 유독가스로 인해 음극방식 적용은 무리가 있다.

그러나 본 발명은 하수박스와 같은 구조물의 단면보수 뿐 아니라 방식을 위해 대기 중의 수분을 흡수하는 전도성 시멘트 조성물 내에 아연 또는 알루미늄 분말을 함유시키고, 일반용 보수용 모르타르의 기본물성인 압축강도, 인장강도, 부착강도 등의 성능을 더욱 향상시킨 것이다. 전도성 모르타르 내에 함유된 아연분말 또는 알루미늄 분말은 희생양극(sacrificial anode)이 되어 철근의 부식을 방지한다.

대한민국 공고특허 2005-0009560은 각종 오폐수에 장기간 노출되어 내부 보수가 필요한 하수관로에 사용될 수 있도록 콘크리트로 제작된 하수관로와 물성이 비슷한 하수관로 보수용 모르타르의 조성물을 규정하고 있으나, 하수박스에서 흔히 발생되는 철근의 부식을 방지하기 위한 재료 및 공법에 대한 언급은 없다.

대한민국 공고특허10-2006-0008256은 댐, 저수지, 항만, 터널 및 교량 등의 콘크리트 구조물이 대기오염 가스체인 아황산, 아질산 등 여러 가지 요인으로 인하여 산화되면서 노화현상이 발생되는 것을 근본적으로 차단하는 모르타르에 관한 것인데, 다공성 물질인 콘크리트를 치밀하게 하여 콘크리트의 산화 및 염해방지를 위한 것이나 아연분말 등에 의한 방식효과에 대한 언급은 없다.

또한 일본공개특허 제2005-146319호에는 아연 입자를 함유한 시멘트계 조성물에 10중량% 이상의 탄소입자를 함유하는 기술이 기재되어 있으나, 이러한 구성은 아연입자와 탄소간의 전기적 소통은 달성할 수 있으나, 오히려 이들간의 전기적 소통에 의해 아연입자와 철근간의 전위가 발생하지 않게 되므로 목적으로 하는 방식효과를 달성할 수 없게 된다.

이러한 한계성을 극복하기 위하여 본 발명에서는 전기적 소통에 방해가 되지 않는 물질을 이용하여, 시멘트조성물이 항상 일정한 함수율 이상을 지닐 수 있게 하여 전해질 역할을 수행하도록 함으로써 전도성을 갖는 시멘트 조성물을 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 상기 조성물에 아연 또는 알루미늄 분말을 첨가함으로써 콘크리트 타설 시 사용되는 철근과 아연 또는 알루미늄 분말의 자연 전위차에 의하여 양극(아연 또는 알루미늄)과 음극(철근) 간의 방식전류가 발생하게 되고, 여러 가지 철근이 부식되는 부식인자로 인해 철근이 전자를 방출하며 부식되려 하나, 아연 또는 알루미늄 분말이 전자를 공급함으로써 철근의 부식이 억제되도록 하고자 한다. 즉, 전도성 시멘트 조성물 내의 아연 또는 알루미늄 분말이 모두 산화 될 때까지 콘크리트 구조물 내의 철근을 부식인자로부터 방식 할 수 있는 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 방식방법을 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 상기 조성물을 이용한 방식방법 및 이를 이용한 구조체를 제공하고자 한다. 즉, 부식에 의해 탈락된 콘크리트 단면의 일반적인 보수로 인해 발생되는 부식 가속화 현상으로 다시 단면이 탈락되는 현상과 철근의 녹을 완전히 제거하고 염화물 등을 없애기 위해 부식된 철근의 배면 25mm와 주변 단면을 제거해야만 하는 문제점을 해결하고자, 보수용 모르타르의 기본물성인 압축강도, 인장강도, 부착강도 등을 향상시키고, 희생양극으로 작용하는 아연분말 또는 알루미늄분말 및 전해질 역할을 하는 함수성 입자 겔을 분산시킨 전도성 모르타르를 이용하여 부식된 철근 주변 콘크리트 단면을 모두 다 제거할 필요가 없이 철근의 녹을 간단하게 제거하여 단면을 복구함으로써 단면보수 및 방식공법을 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 철근의 부식 방지를 위한 신설공사 및 콘크리트 구조물에 설치되는 난간과 같은 강재와 콘크리트와의 접속부에서 발생되는 강재의 부식을 방지하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 철근의 부식이 우려되는 콘크리트 구조물에 사용하기 위한 전도성 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 방식방법 및 복구방법에 관한 것으로, 시멘트 조성물의 수화반응 후 전해질 역할이 가능하도록 수분을 공급하는 함수제를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 시멘트 조성물에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 조성물에 아연 또는 알루미늄 분말을 더 첨가하여 전도성 시멘트 조성물 내의 아연 또는 알루미늄 분말이 모두 산화 될 때까지 콘크리트 구조물 내의 철근을 부식인자로부터 방식 하도록 하는 시멘트 조성물과 이를 이용한 방식방법 및 철근의 부식으로 인해 단면이 손실된 콘크리트 구조물의 단면복구하는 방법에 관한 것이다.

보다 구체적으로 철근의 부식을 방지하기 위하여 전위차가 발생할 수 있도록 시멘트 조성물 내에 알루미늄 또는 아연 분말을 함유하고, 또한 이들 간의 전류가 이동되기 위해서 시멘트가 전해질 역할을 하도록 함수성을 유지 할 수 있는 유기 또는 무기 입자를 함유한 전도성을 지닌 시멘트 조성물 및 이의 제조방법을 제공하 고자 한다. 본 발명에 따른 조성물은 전도성 시멘트 조성물 내의 아연 또는 알루미늄 분말이 모두 산화 될 때까지 콘크리트 구조물 내의 철근을 부식인자로부터 방식할 수 있는 특징이 있다.

본 발명의 전도성 시멘트 조성물은 두 가지 양태로 제조할 수 있다. 즉, 시멘트가 전해질 역할을 할 수 있도록 수분을 제공하기 위한 방법으로 분말상태의 친수성 고분자를 함수제로 첨가하거나, 또는 시멘트 모르타르 제조 시 모노머를 첨가하여 시멘트가 경화되는 과정에서 모노머가 반응되어 함수성 가교 겔을 형성할 수 있도록 한다.

먼저, 제 1 양태에 대하여 구체적으로 설명하면, 시멘트몰탈 20 ~ 98 중량%과 함수제 0.1 ~ 50 중량% 및 아연 분말 또는 알루미늄 분말 1 ~ 30 중량%를 포함한다.

상기 시멘트몰탈은 수화반응 후 일정한 강도를 유지하기 위하여 사용되는 것으로, 시멘트를 주성분으로 하고 첨가제가 포함된 통상의 시멘트 몰탈이라면 제한되지 않고 사용할 수 있으나, 시멘트 50 ~ 90 중량%, 알파형반수석고 0.1 ~ 30 중량%, 실리카퓸 0.1 ~ 20 중량%를 포함하여 사용하는 경우 보다 강도가 우수하고, 수축팽창율을 감소시킬 수 있게 된다. 또한, 상기 시멘트몰탈은 상기 성분들에 소포제, 규사, 고성능 감수제 등 통상적으로 사용되는 첨가제라면 제한되지 않고 사용할 수 있으며 이들의 함량은 각각 시멘트몰탈 전체 중량 중 0.1 ~ 30 중량% 범위로 사용한다.

상기 시멘트몰탈에서 시멘트의 함량이 50 중량% 미만이면 시멘트조성물 경화 반응 후 강도저하가 발생하고 90 중량%를 초과하는 경우에는 전도성이 저하된다.

상기 시멘트몰탈에서 알파형 반수석고는 수축팽창율을 감소시키기 위하여 사용되는 것으로, 팽창제의 역할을 수행하며 반수 석고나 무수석고에 비하여 안정적인 팽창제로 작용하여 시멘트 조성물의 건조균열을 방지한다. 알파형 반수석고는 일반 반수석고 또는 이수석고와는 달리 노천광 또는 지하광으로부터 채굴된 천연석고(CaSO₄2H₂O, 이수석고)를 열분해한 후 압력반응기로 습식 공정하에 제조되는 것으로, 베타형 반수석고, 이수석고 등에 비하여 수축팽창율을 감소시키는 효과가 우수하다. 이때 상기 알파형 반수석고는 0.1 ~ 30중량% 범위로 사용하는 것이 경제적이면서도 수축팽창율을 감소효과가 높다.

상기 시멘트몰탈에서 실키카퓸은 시멘트 조성물과 반응하여 높은 강도를 발현하기 위하여 사용되는 것으로, 0.1 중량% 미만으로 사용하면 강도의 증가가 미미하며, 20 중량%를 초과하는 경우 강도발현은 가능하지만 고가로 원자재 비용이 높아진다.

상기 소포제는 시멘트 조성물 혼화 시 발생하는 기포를 억제하기 위하여 사용되며, 고성능 감수제는 분말과의 계면장력을 줄여 낮은 점도를 유지하여 작업성을 향상시키는 역할을 한다.

본 발명에서 상기 함수제는 시멘트 조성물에 첨가 되어서 콘크리트 수화반응에 영향을 미치지 않고 일정한 함수율을 지닐 수 있어야 하며 물에 용해되지 않은 형태로 존재하는 것이 유리하며 아연이나 알루미늄과 철근 간의 전하의 이동에 방 해를 주는 물질이어서는 안 된다.

상기 함수제로는 무기 또는 유기 입자로 구분되어 첨가할 수 있으며, 무기입자로는 실리카 겔 또는 실리케이트 화합물이 사용 가능하다.

상기 유기입자로는 수용성 고분자를 분쇄하거나 또는 선택적으로 수용성 모노머를 겔 형태로 중합하여 사용할 수 있으며, 이러한 수용성 고분자로는 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide), 폴리에틸렌옥사이드(polyethyleneoxide) 또는 그 유도체와 경화체, 폴리아크릴릭에시드 (polyacrylicacid)또는 그 경화체, 폴리메타아크릴릭에시드(polymethacrylicacid) 또는 그 경화체 등이 가능하다. 이러한 물질들을 건조하여 분말화 한 후 시멘트 조성물에 직접 혼화하면 시멘트 조성물의 수화반응 후 일정한 함수율을 지니게 된다.

상기 수용성 모노머로는 아크릴아미드(polyacrylamide), N,N'-메틸렌비스아크릴아미드(N,N'-Methylenebisacrylamide), 2-히드록시에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate), 아크릴산(acrylic acid), 메타크릴산(methacrylic acid), 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol), 비닐피롤리돈(vinylpyrrolidone), 하이드록시에틸아크릴레이트(Hydroxyethylacrylate), 하이드록시에틸메타아크릴레이트(Hydroxyethylmethacrylate)에서 선택되는 어느 하나 이상의 친수성모노머를 라디칼중합개시제 존재 하에 중합하여 제조한 후, 분쇄하여 사용할 수 있다.

본 발명에서 함수제의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우 경화반응 후 함수성 입자가 지닐 수 있는 수분의 함량이 적어 전기저항 값이 너무 커서 전도성을 띄지 않 으며, 50 중량%를 초과하는 경우 수화반응의 지연 및 시멘트 조성물 혼화 시 혼화되는 물(혼화수) 량의 증가로 인하여 강도발현이 적다.

본 발명에서 상기 알루미늄 분말 또는 아연분말은 희생양극반응으로 철근 콘크리트 부식을 억제하기 위하여 사용되는 것으로, 1 중량% 미만으로 사용되는 경우 방식의 지속성이 극히 낮으며 30중량%를 초과하는 경우 시멘트 조성물의 강도발현이 되지 않는다.

상기 시멘트 조성물과 혼합되는 물의 양은 시멘트 조성물 전체 100 중량부 당 20 ~ 30 중량부로 사용되는 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 제 2 양태는 시멘트몰탈과 라디칼 개시제 및 라디칼 중합이 가능한 친수성모노머를 포함하여 시멘트 수화반응과 라디칼 반응이 동시에 진행되도록 하는 것이다.

보다 구체적으로, 상기 시멘트 조성물은 시멘트몰탈과 라디칼 개시제를 혼합한 분말조성물(A)과; 라디칼 중합이 가능한 친수성모노머를 물에 용해한 용액조성물(B);로 이루어지며, 상기 분말조성물(A)과 용액조성물(B)을 혼합하여 혼화하여 시멘트 수화반응과 라디칼 반응이 동시에 진행되도록 하는 것이 시공 시 편리하다.

이때 시멘트 조성물과 혼합되는 물의 양은 시멘트몰탈과 개시제 및 친수성모노머를 합한 함량 100 중량부 당 20 ~ 30 중량부로 사용되는 것이 바람직하며, 상기 물의 함량은 친수성 모노머를 용해시키기 위해 사용된 물의 함량을 포함한다.

상기 시멘트몰탈은 수화반응 후 일정한 강도를 유지하기 위하여 사용되는 것 으로, 시멘트를 주성분으로 하고 첨가제가 포함된 통상의 시멘트 몰탈이라면 제한되지 않고 사용할 수 있으나, 시멘트 50 ~ 90 중량%, 알파형반수석고 0.1 ~ 30 중량%, 실리카퓸 0.1 ~ 20 중량%를 포함하여 사용하는 경우 보다 강도가 우수하고, 수축팽창율을 감소시킬 수 있게 된다. 또한, 상기 시멘트몰탈은 상기 성분들에 소포제, 규사, 고성능 감수제 등 통상적으로 사용되는 첨가제라면 제한되지 않고 사용할 수 있으며 이들의 함량은 각각 시멘트몰탈 전체 중량 중 0.1 ~ 30 중량% 범위로 사용한다.

상기 시멘트몰탈에서 시멘트의 함량이 50 중량% 미만이면 시멘트조성물 경화반응 후 강도저하가 발생하고 90 중량%를 초과하는 경우에는 전도성이 저하된다.

상기 시멘트몰탈에서 실리카퓸은 시멘트 조성물과 반응하여 높은 강도를 발현하기 위하여 사용되는 것으로, 0.1 중량% 미만으로 사용하면 강도의 증가가 미미 하며, 20 중량%를 초과하는 경우 강도발현은 가능하지만 고가로 원자재 비용이 높아진다.

본 발명은 상기 시멘트몰탈에 분말형태의 라디칼 개시제를 첨가하여 미리 혼합을 하였다가, 친수성모노머를 물에 용해시킨 수용액과 혼합을 하여 수화반응과 동시에 라디칼 중합이 진행되도록 하여 경화 후 일정한 함수율의 보유가 가능하게 한다.

상기 라디칼 개시제는 암모늄 퍼설페이트(Ammonium persulfate) 또는 포타슘 퍼설페이트(potassium persulfate)와 같은 분말형태 라디칼 중합 개시제라면 제한 없이 사용 가능하다. 상기 라디칼 개시제는 모노머의 함량 100 중량부에 대하여 0.05 ~ 0.2 중량부로 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 분말조성물(A) 100중량부에 대하여 0.1 ~ 100중량부의 아연분말 또는 알루미늄분말을 더 추가하여 사용함으로써 전도성 및 철근의 방식 효과를 향상시킬 수 있다. 상기 아연분말 또는 알루미늄분말은 희생양극반응으로 철근 콘크리트 부식을 억제하기 위하여 사용된다.

또한, 상기 분말조성물(A) 100중량부에 대하여 중합속도조절제 0.1 ~ 20 중량%를 더 포함하여 저온에서도 중합이 가능하도록 할 수 있다. 상기 중합속도조절제는 레독스 촉매의 역할 수행이 가능한 SBS(sodium bisulfite), 트리에탄올아 민(triethanol amine), 트리에틸아민(triethylamine) 등이 사용가능하다.

상기 친수성 모노머로는 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴아마니드, 비닐피롤리돈, 히드록시에틸아크릴레이트, 히드록시에틸메타크릴레이트, 또는 라디칼 중합이 가능하도록 이중결합을 가지고 있고 관능기로서 NH₂ , NH, OH, COOH 등을 가진 모노머와 경화반응을 유도할 수 있도록 두 개 이상의 이중결합을 지닌 모노머, 예를 들자면 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드(N,N-methylene-bis-acrylamide)와 같은 모노머와의 혼합물을 물과 혼합한 형태로 사용한다. 보다 구체적으로 아크릴아미드(polyacrylamide), N,N'-메틸렌비스아크릴아미드(N,N'-Methylenebisacrylamide), 2-히드록시에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate), 아크릴산(acrylic acid), 메타크릴산(methacrylic acid), 비닐피롤리돈(vinylpyrrolidone), 하이드록시에틸아크릴레이트(Hydroxyethylacrylate), 하이드록시에틸메타아크릴레이트(Hydroxyethylmethacrylate)에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기 친수성 모노머는 전도성 시멘트 조성물 전체 중량 중 0.1 ~ 50 중량% 범위로 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 시멘트몰탈과 라디칼 개시제를 혼합한 분말조성물(A)과 라디칼 중합이 가능한 친수성모노머를 물에 용해한 용액조성물(B)를 혼화하면 시멘트 수화 반응과 라디칼 반응이 동시에 진행되어 친수성 고분자 입자는 시멘트 조성물 내에 분산되어 분포하게 되고 반응이 종결된 이후에는 일정이상의 함수율을 지니게 되어 전도성을 지닌 지멘트 조성물의 제조가 가능하다. 이때 분말조성물(A)와 용액 조성물(B)의 혼합량은 1 ~ 10 : 1 중량비로 혼합을 하는 경우 목적으로 하는 정도성 및 방식효과를 달성하기에 충분하다.

이하는 본 발명에 따른 시멘트 조성물을 이용한 단면 보수 및 방식공법에 대하여 설명한다. 본 발명에 따른 조성물을 사용하는 경우 부식된 철근의 배면까지 콘크리트를 제거하지 않고 간단하게 녹을 제거한 후 적용할 수 있다.

부식된 철근 표면의 녹을 제거하는 단계;

물을 이용하여 세척하는 단계;

상기 전도성 시멘트 조성물을 이용하여 단면을 보수하는 단계;

를 포함하여 간단한 방법으로 방식이 가능하게 된다.

일반적으로 염화물의 침투로 인해 콘크리트 내 철근은 부식과 함께 부피가 팽창하여 단면의 손실을 유발시키며, 손실된 단면의 노출면은 염화물을 완전히 제거하기 위해 부식된 철근 주변과 배면 25mm 정도까지 단면을 제거하고, 부식된 철근은 철근 본래의 색깔(near white)이 나올 때까지 녹을 제거한 후, 보수용 모르타르로 단면을 복구하는 과정을 거쳐야만 한다.

이러한 구성에 의해, 종래기술에 따른 콘크리트 내 철근 부식으로 인한 단면복구 시스템을 도 1과 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

염화물의 침투는 콘크리트(10) 내 철근(11)의 부식을 가속화시키며, 부식으로 인해 팽창된 철근(11)은 콘크리트 단면을 밀어내어 탈락시킨다.

콘크리트(10) 내 침투된 염화물 등을 완전히 제거하기 위해 부식된 철근(11) 주변과 배면의 단면(12)을 그라인더, 햄머드릴 등을 이용하여 정리된 단면(13)으로 염화물에 의해 오염된 콘크리트를 제거한다(S11).

철근(11)의 녹을 제거하되, 철의 본래 색깔(near white)이 나올 때까지 그라인더, 와이어 브러쉬 등으로 처리를 하여야 한다(S12).

염화물을 제거하기 위해 정리된 단면(13)과 철근(11)을 물세척하여 이물질을 제거한다(S13).

기존 콘크리트(10)와 보수용 모르타르(14)의 부착을 위해 정리된 단면(13)에 신구접착제를 도포할 수 있다(S14).

기존 콘크리트(10)에 보수용 모르타르(14)를 부착시켜 단면복구를 하고(S15), 양생이 끝난 모르타르(14) 위에 표면 방수재(15)를 도포하여 외부로부터의 부식인자 침투를 방지할 수 있다(S16).

모든 공정이 끝난 후, 보수용 모르타르(14)의 안정적인 양생을 도모한다(S17).

따라서, 본 발명은 전도성 모르타르에 아연분말을 함유시킴으로써 음극방식을 기대할 수 있기 때문에, 종래기술의 철근 녹 제거과정(S12) 대신 표면의 녹을 브러쉬 등으로 간단하게 처리하더라도 철근의 부식을 더 이상 진행시키지 않으며, 원활한 음극방식을 위해 종래기술의 신구접착제 도포과정(S14), 방수재 도포과정(S16)이 필요가 없다.

이러한 구성에 의해, 본 발명에 따른 콘크리트 내 철근 부식으로 인한 단면복구 시스템을 도 3과 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

콘크리트(10) 내 침투된 염화물 등을 완전히 제거할 필요 없이 콘크리트 조각 등을 처리하기 위해 철근(21) 주변의 단면(12)을 망치, 햄머드릴 등으로 정리한다(S21).

표면처리가 끝난 후, 철근(21)에 발생된 녹을 와이어 브러쉬 등으로 털어낸다(S22).

표면처리와 철근(21)의 녹제거에 의해 발생된 이물질을 제거하기 위하여 물세척을 실시하여 복구될 단면(12)를 정리한다(S23).

본 발명에서 아연분말을 함유한 전도성 모르타르(24)를 단면(12)에 충전시켜 단면복구를 실시한다(S24).

모든 공정이 끝난 후, 아연분말을 함유한 전도성 모르타르(24)가 안정적으로 양생될 수 있게 한다(S25).

본 발명의 공법은 부식환경의 철근 콘크리트 구조물에 모두 적용될 수 있으며, 종래의 단면보수 시스템과 달리 부식 가속화 현상이 발생되지 않으며, 철근 주변의 염화물 등을 없애기 위해 단면을 과도하게 제거할 필요가 없으며, 신구 접착제와 표면 방수재 등의 공정이 필요 없으며, 단면복구 뿐 아니라 음극방식 기능을 하게 된다.

상기 공법은 도 3과 4에 제시된 대표적인 공정 외에 철근 콘크리트 구조물의 환경 및 현장 조건에 따라 추가공정이 필요할 수 있다.

전술한 공법설명에서, 전도성 모르타르에 아연분말을 사용하였으나, 본 발명의 취지에서 벗어나지 않는 범위 내에서 환경에 따라 철근보다 자연전위가 더 낮은 금속인 알루미늄 등을 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 전도성 시멘트 조성물은 콘크리트 내 철근의 부식으로 인해 손실된 단면을 보수하기 위해 아연분말을 함유시킨 전도성 모르타르 조성물과 이를 이용하여 보수된 단면의 철근이 재부식되는 것을 방지할 수 있는 열화된 철근 콘크리트 구조물과 그 단면 보수 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명은 보수용 모르타르의 조성물과 이를 이용한 철근 콘크리트 구조물에 대하여 설치환경에 적합한 단면 보수 시스템을 제공함으로써, 철근 부식으로 인해 손실된 단면의 방식관리에 매우 효율적인 효과를 발휘할 수 있다.

이러한 전해질 시멘트 조성물은 전해질 역할을 수행해야만 하는 갈바닉 효과를 이용하여 철근의 부식을 억제하고자 하는 공법은 물론 정전기 발생을 억제하고자 하는 콘크리트 구조물 등에 적용이 가능하다.

본 발명에 따른 보수방법은 보수된 단면이 탈락되어 재 보수 할 필요가 없고, 단면복구 공정을 간소화시켜 공사비의 절감과 최적의 시기에 최소의 경비로 콘크리트 내 철근의 부식으로 손상된 단면을 복구하여 효율적으로 유지 및 관리할 수 있다.

이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 일 예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

공업용 실리카겔(SUNGEL, Silicagel-AB type)을 3-롤밀(3-roll mill)로 분쇄하여 평균입경이 50㎛인 미분화된 실리카겔 분말을 얻었다.

㈜콘크리닉에서 생산되는 보수용 몰탈(CAM-SR-400) 90중량%에 상기 실리카겔 분말을 10 중량% 투입하고, 상기 혼합물 100 중량부에 대하여 물 20 중량부를 혼합하였다.

상기 혼합물을 이용하여 가로, 세로, 높이가 5 × 5 × 5 cm의 큐빅 형태의 시편을 제조한 다음 자연상태에서 28일간을 방치한 후 80℃ 오븐에서 96시간동안 건조시켰다. 건조된 시편을 다시 자연상태에서 96시간동안 방치 한 후 시편의 전기 저항값을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

이때 저항값은 토양비저항계(NILSSON Model 400, 4-pin)로 측정하였으며, 5개 부분을 측정하여 이의 산술평균값을 취하였다.

[실시예 2]

분쇄형 교반 날개와 열원에 의하여 온도상승과 냉각수에 의하여 냉각이 가능한 이중자켓이 장착된 200Kg반응기(BIAOXIN, 한국)반응기내에 아크릴아마이드 분말(MITSUI, Japan) 95 Kg과 N,N-메틸렌-비스-아크릴아마이드(N,N-methylene-bis-acrylamide, MRC co. Ltd, Japan) 5Kg, 물 40 Kg, 트리에틸아민 (Triethylamine, Junsei, Japan) 0.5Kg을 혼합하고 온도를 60 ℃까지 상승시키고 30분간 교반하여 분말을 용해 시켰다. 여기에 미리 물 10kg에 1Kg의 암모늄퍼설페이트(Junsei,Japan)를 용해시킨 액상을 5시간에 걸쳐 투입하였다. 최대한 발열반응을 억제하기 위하여 반응기내 이중자켓으로 냉각수를 흘려보내 반응기 내부 온도가 85℃ 이하로 유지되도록 하였다. 암모늄퍼셀페이트가 투입되고 나서 2시간동안 반응을 지속하였다. 반응 후 반응기내에 분쇄형 교반날개에 의하여 부서짐이 가능한 고분자 겔이 형성되었으며, 분쇄형 교반날개를 이용 1200rpm으로 교반하여 분쇄된 고분자겔을 얻었다. 고형분 측정법에 의하여 이때 수율은 99.8% 였다.

이렇게 얻은 분말 상태를 150 ℃ 건조오븐에서 8 시간 건조하고, 3-롤밀(3-roll mill, 화신기계, 한국)로 분쇄하여 미분상태의 고분자겔을 얻었다. 이때 총 수율은 98.3%였다.

㈜콘크리닉에서 생산되는 보수용 몰탈(CAM-SR-400) 90중량%에 상기 미분상태의 고분자겔을 10 중량% 투입하고, 상기 혼합물 100 중량부에 대하여 물 20 중량부를 혼합하여 가로, 세로, 높이가 5 × 5 × 5 cm의 큐빅 형태의 시편을 제조한 다음 자연상태에서 28일간을 방치한 후 80℃ 오븐에서 96시간동안 건조시켰다. 건조된 시편을 다시 자연상태에서 96시간동안 방치 한 후 각 시편의 전기 저항값을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

[실시예 3]

실시예 2와 동일한 재료와 장비를 사용 하였으나 이때 아크릴아마이드 분말 60 Kg과 하이드록시 에틸메타 아크릴에이트(Junsei, Japan) 40Kg, N,N-메틸렌-비스 -아크릴아마이드(N,N-methylene-bis-acrylamide) 5Kg, 물 40 Kg, 트리에틸아민 0.5Kg을 혼합하고 온도를 60 ℃까지 상승시키고 30분간 교반하여 분말을 용해시켰다. 미리 물 10kg에 1Kg의 암모늄퍼설페이트를 용해시킨 액상을 5시간에 걸쳐 투입하였다. 반응 후 반응기내에 부서짐이 가능한 고분자 겔이 형성되었으며 분쇄형 교반날개를 이용 1200rpm으로 고속교반하여 함수상태의 고분자 겔을 얻었다. 이때 고형분으로 측정한 수율은 99.5% 였다. 제조예 2 와 같은 방식으로 건조된 분말을 제조하였다. 이때 총 수율은 98.5%였다.

[실시예 4]

실시예 2 와 동일한 원료와 장비를 사용하였으나 아크릴아마이드 분말 40 Kg 과 아크릴산(acrylic acid, LG화학 80%) 20Kg, 메타아크릴산(Methacrylic acid, 삼정화학) 20Kg 하이드록시 에틸메타 아크릴에이트(Hydroxyethylmethacrylate) 15Kg, N,N-메틸렌-비스-아크릴아마이드(N,N-methylene-bis-acrylamide) 5Kg, 물 40 Kg, 트리에틸아민 0.5Kg을 혼합하고 온도를 60 ℃까지 상승시키고 30분간 교반하여 분말을 용해 시켰다. 미리 물 10kg에 1Kg의 암모늄퍼설페이트(Ammoniumpersulfate)를 용해시킨 액상을 5시간에 걸쳐 투입하였다. 최대한 발열반응 억제하기 위하여 냉각수를 흘려보내면서 반응기 내부 온도가 85℃를 넘지 않게 유지하면서 반응하였다. 반응 후 반응기내에 부서짐이 가능한 고분자 겔이 형성되었으며 분쇄형 교반날개를 이용 1200 rpm 으로 고속교반하여 함수된 상태의 분말을 얻었다. 이렇게 얻은 함수분말을 제조예 2 와 같은 방식으로 건조된 분말을 제조하였다. 이때 총 수율은 98.5%였다.

[실시예 5]

일본 KURARAY사 폴리비닐알콜 PVA-217 10Kg을 반응기내로 투입하고 물 100kg을 투입한 후 아크릴산(acrylic acid) 60kg과 메타아크릴산(methacrylic acid) 25Kg, N,N-methylene-bis-acrylamide 5Kg 을 반응기 내부로 넣고 가성소다 8Kg 을 2시간에 걸쳐서 서서히 투입하였다. 반응기 내부온도가 60℃를 넘지 않도록 냉각을 시키면서 미리 물 10kg에 1Kg의 암모늄퍼설페이트를 용해시킨 액상을 5시간에 걸쳐 투입하였다.

반응 후 반응기내에 부서짐이 가능한 고분자 겔이 형성되었으며 분쇄형 교반날개를 이용 1200 rpm 으로 고속교반하여 함수된 상태의 분말을 얻었다. 이렇게 얻은 함수분말을 제조예 2 와 같은 방식으로 건조된 분말을 제조하였다. 이때 총 수율은 98.5%였다.

[실시예 6]

(주) 콘크리닉에서 생산한 알파형반수석고를 함유한 보수용몰탈(CONCLINIC, 상품명 CA-SR-400) 100 Kg에 포타슘 퍼설페이트(potassium persulfate) 150 g을 첨가하고 여기에 소듐 바이설페이트(sodium bisulfite) 75g 을 첨가하여 혼합하여 분말상태의 조성물 A를 제조하였다.

물 25Kg에 1.2Kg의 수산화나트륨(sodium hydroxide)을 첨가한 후 완전히 용해한 후 상온까지 냉각시킨 후 10Kg의 아크릴아마이드, 5Kg의 아크릴산, 3Kg의 N,N-메틸렌-비스-아크릴아마이드(N,N-methylene-bis-acrylamide)를 천천히 투입하여 완전히 수용액으로 용해시켜 수용성조성물 B를 제조하였다.

이렇게 제조한 조성물 A 100 kg과 조성물 B 15 kg 및 물 15kg을 혼합하여 시멘트 조성물을 제조하였다.

상기 조성물을 가로, 세로, 높이가 5 × 5 × 5 cm의 큐빅 형태의 시편을 제조한 다음 자연상태에서 28일간을 방치한 후 80℃ 오븐에서 96시간동안 건조시켰다. 건조된 시편을 다시 자연상태에서 96시간동안 방치 한 후 각 시편의 전기 저항값을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

상기 전도성 측정 시 대조구로써, 함수제가 포함되지 않은 (주) 콘크리닉에서 생산한 알파형반수석고를 함유한 보수용몰탈(CONCLINIC, 상품명 CA-SR-400) 100 Kg과 물 20kg을 혼합하여 동일한 방법으로 시편을 제작하여 전기 저항값을 측정하였다.

[표 1]

위 결과에서 알 수 있는 바와 같이 함수제를 함유하는 경우, 자연상태에서 흡수한 수분을 함유하면서 함수성입자를 함유하지 않은 대조구보다 훨씬 낮은 전기 저항성을 나타내었다. 이러한 결과로부터 함수성입자를 시멘트 조성물 내에 투입하게 되면 전도성을 나타내게 된다는 것을 확인하였다. 또한 실시예 6에서와 같이 일반적인 시멘트 조성물에 함수성을 지닐 수 있는 고분자겔 반응을 유도하여 제조한 경우도 함수성입자를 함유 한 것과 같은 효과를 나타내는 것을 알 수 있다.

[실시예 7]

위의 실험과 동일한 방법으로 실시예 2에서 제조된 입자의 함량을 변화시키면서 시편의 전기 저항값을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.

즉, ㈜콘크리닉에서 생산되는 보수용 몰탈(CAM-SR-400)에 상기 미분상태의 고분자겔을 각각 3 중량%, 10 중량%, 15 중량%, 20 중량%, 25중량% 투입하고, 상기 혼합물 100 중량부에 대하여 물 20 중량부를 혼합하여 가로, 세로, 높이가 5 × 5 × 5 cm의 큐빅 형태의 시편을 제조한 다음 자연상태에서 28일간을 방치한 후 80 ℃ 오븐에서 96시간동안 건조시켰다. 건조된 시편을 다시 자연상태에서 96시간동안 방치 한 후 각 시편의 전기 저항값을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

[표 2]

상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이 함수성 입자의 함량이 높아질수록 전기저항 값이 감소되어가는 것을 알 수 있으나 20 ~ 25중량% 사이의 전기저항 값의 감소율의 증가가 둔화되는 것으로 봐서 20중량%이상의 함수입자를 함유하는 경우 그 이상의 전기저항 값은 크게 감소하지 않는 것을 알 수 있다.

[실시예 8]

전도성 시멘트 조성물 제조

(주)콘크리닉에서 생산한 알파형반수석고를 함유한 보수용몰탈(CONCLINIC, 상품명 CA-SR-400) 60 중량%에, 실시예 2에서 제조한 고분자 함수성입자 분말 10 중량%, 아연분말((주)SBS, 제품명: UMP ,평균입경 4.40 마이크론, 순도 99.15 중량%) 30 중량%를 혼화하여 시멘트 조성물을 제조하고, 상기 조성물 100 중량부당 물 25 중량부를 혼합하여 전도성 시멘트 조성물을 제조하였다.

[실시예 9]

전도성 시멘트 조성물 제조

(주)콘크리닉에서 생산한 알파형반수석고를 함유한 보수용몰탈(CONCLINIC, 상품명 CA-SR-400) 70 중량%에, 실시예 2에서 제조한 고분자 함수성입자 분말 10 중량%, 아연분말((주)SBS, 제품명: UMP ,평균입경 4.40 마이크론, 순도 99.15 중량%) 20 중량%를 혼화하여 시멘트 조성물을 제조하고, 상기 조성물 100 중량부 당 물 25 중량부를 혼합하여 전도성 시멘트 조성물을 제조하였다.

[실시예 10]

전도성 시멘트 조성물 제조

(주)콘크리닉에서 생산한 알파형반수석고를 함유한 보수용몰탈(CONCLINIC, 상품명 CA-SR-400) 80 중량%에, 실시예 2에서 제조한 고분자 함수성입자 분말 10 중량%, 아연분말((주)SBS, 제품명: UMP ,평균입경 4.40 마이크론, 순도 99.15 중량%) 10 중량%를 혼화하여 시멘트 조성물을 제조하고, 상기 조성물 100 중량부 당 물 25 중량부를 혼합하여 전도성 시멘트 조성물을 제조하였다.

[실시예 11]

전도성 시멘트 조성물 제조

(주)콘크리닉에서 생산한 알파형반수석고를 함유한 보수용몰탈(CONCLINIC, 상품명 CA-SR-400) 85 중량%에, 실시예 2에서 제조한 고분자 함수성입자 분말 10 중량%, 아연분말((주)SBS, 제품명: UMP ,평균입경 4.40 마이크론, 순도 99.15 중량%) 5 중량%를 혼화하여 시멘트 조성물을 제조하고, 상기 조성물 100 중량부 당 물 25 중량부를 혼합하여 전도성 시멘트 조성물을 제조하였다.

[실시예 12]

전도성 시멘트 조성물 제조

(주) 콘크리닉에서 생산한 알파형반수석고를 함유한 보수용몰탈(CONCLINIC, 상품명 CA-SR-400) 100 Kg에 포타슘 퍼설페이트(potassium persulfate) 150 g을 첨가하고 여기에 소듐 바이설페이트(sodium bisulfite) 75g을 첨가하여 혼합하여 분말상태의 조성물 A를 제조하였다.

이렇게 제조한 조성물 A 100 kg과 B 15 kg 및 물 15kg을 혼합하여 전도성 시멘트 조성물을 제조하였다.

[실시예 13]

전도성 시멘트 조성물 제조

(주) 콘크리닉에서 생산한 알파형반수석고를 함유한 보수용몰탈(CONCLINIC, 상품명 CA-SR-400) 100 Kg에 포타슘 퍼설페이트(potassium persulfate) 150 g을 첨가하고 여기에 소듐 바이설페이트(sodium bisulfite) 75g 및 아연분말((주)SBS, 제품명: UMP ,평균입경 4.40 마이크론, 순도 99.15 중량%) 5 kg을 첨가하여 혼합하여 분말상태의 조성물 A를 제조하였다.

[비교예 1]

함수성입자를 함유하지 않고 아연분말만 함유한 경우

(주)콘크리닉에서 생산한 알파형반수석고를 함유한 보수용몰탈(CONCLINIC, 상품명 CA-SR-400) 60 중량%에, 아연분말((주)SBS, 제품명: UMP ,평균입경 4.40 마이크론, 순도 99.15 중량%) 40 중량%를 혼화하여 시멘트 조성물을 제조하고, 상기 조성물 100 중량부 당 물 25 중량부를 혼합하여 사용하였다.

[비교예 2]

함수성입자와 아연분말을 함유하지 않은 경우

(주)콘크리닉에서 생산한 알파형반수석고를 함유한 보수용몰탈(CONCLINIC, 상품명 CA-SR-400) 100 중량부에 물 25 중량부를 혼합하여 사용하였다.

[실험예 1]

상기 실시예 8 ~ 12 및 비교예 1, 2에 따른 조성물을 이용하여 다음과 같이 물성을 측정하여 하기 표 3에 나타내었다.

1) 응결시간 : KS F 2436의 측정방법에 따라 측정하였다.

2) 휨강도 : KS F 2476의 「폴리머 시멘트 모르타르의 강도시험 방법」에 준하여 평가하였다.

3) 압축강도 :KSF 2405의 측정방법에 따라 측정하였다.

4) 부착강도 :KS F 4716 「폴리머 시멘트 모르타르의 강도시험 방법」에 준하여 실시하였다.

5) 내충격성 :KS F 4041 의 6-10 충격 시험에 준하여 실시하였다.

6) 길이변화율 :KS F 2424 모르타르 및 콘크리트의 길이 변화 시험 방법에 따라 측정하였다.

7) 내마모성 :KS F 4041 의 6-12-1에 준하여 실시하였다.

[표 3]

[실험예 2]

다음과 같은 방법으로 철근 부식실험을 실시하였다.

각각의 실시예와 비교예의 시멘트조성물로 동일한 철근배근과 시험체 크기(가로× 세로× 높이가 30× 30× 18cm)를 가지도록 시험체를 1개씩 제작하여 28일간을 양생하고 철근부식실험을 진행하였다. 모르타르 타설 후 양생된 시험체는 40℃의 항온 조건에서 15% 염수를 사용하여 물고임(ponding)을 설치하여 6개월 간 상온에서 염화물 침투에 따른 부식시험을 수행하였다. 이때 물고임(ponding) 내에 15% 염화나트륨용액을 15시간 동안 담그고(Wet) 다시 9시간동안은 건조한 (Dry)상 태로 두어 부식을 최대한 가속하였다. 일일 1회 젖은 상태와 건조한 상태에서 부식전류를 측정하여 부식의 정도를 파악하였다. 시험결과는 하기 [표 4]와 같다.

[표 4]

시험체가 젖은 상태나 건조한 상태에서도 함수성입자를 함유하고 있는 경우에는 전도성을 띄고 있기 때문에 전해질로서의 역할 수행이 가능하므로 시멘트 조성물 내에 아연 분말을 함유하고 있는 경우에는 희생양극 전류가 발생하게 되어 철근의 부식을 억제하게 된다.

실시예 11에서 보듯이 180일 까지 실험을 진행하였는데 철근에서 초기부식이 발생되었는데 이는 아연분말의 농도가 실시예 8, 9, 10에 비하여 상대적으로 낮으므로 아연분말의 농도가 낮아 함유한 모든 아연을 다 소비하고 더 이상 방식전류를 발생할 수 없게 되어 부식이 발생 한 것으로 보이며, 아연분말만을 시멘트 조성물 내에 함유하고 있는 경우(비교예1) 젖은 상태에서는 시험체가 전해질로 역할이 가능하여 방식전류를 발생하지만 건조한 상태에서는 방식전류를 발생할 수 있는 염다리(salt bridge)를 형성할 수 없기 때문에 아연분말이 존재하더라도 부식이 진행되는 것을 알 수 있었다.

상기 실시예 1 ~ 6과 같이 함수입자만을 가진 경우는 시험체가 전해질 역할은 젖은 상태나 건조한 상태에서도 가능하지만 희생양극으로서 역할을 할 수 있는 금속이 존재 하지 않기 때문에 14일이 지난 후에는 부식이 발생하는 것을 알 수 있었다. 그러나 함수제로 사용된 고분자 입자가 시멘트조성물의 공극을 줄여 조직이 치밀하게 되기 때문에 함수성입자와 아연분말을 둘 다 함유하지 않은 경우인 비교예2에 비해서는 부식의 정도가 더디게 진행되었다.

[적용예]

경남 울산 소재 석탄부두 철근 부식이 진행된 교각에 아연분말을 포함한 전도성 모르타르로 단면보수를 시행하였다.

1. 콘크리트 손상부위의 표면처리

2. 부식전류 측정용 센서설치

3. 아연분말을 포함한 전도성 모르타르로 단면복구

4. 내부철근과 철근부식 센서 연결

5. 단면복구 후 구조물의 초기 부식전류값 측정

보수 전과 보수 후의 부식 전류의 측정 결과 값은 다음 표 5과 같다.

[표 5]

보수공사 3개월 후 보수된 교각의 부식전류량을 측정한 결과 부식이 진행되고 있지 않음을 알 수 있었다. 이러한 적용예를 통하여 해양에 위치한 각종 콘크리트 구조물 또는 하수관거, 하수암거, 교량, 교각 등 콘크리트 구조물의 철근부식이 우려되는 곳에 적용 또는 보수공법으로 적절함을 알 수 있었다.

도 1은 종래기술에 의한 콘크리트 단면 보수시스템을 나타낸 흐름도이고,

도 2는 종래기술에 의한 콘크리트 단면 보수시스템을 나타낸 단면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 콘크리트 단면 보수시스템을 나타낸 흐름도이고,

도 4는 본 발명에 따른 콘크리트 단면 보수시스템을 나타낸 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 콘크리트 구체 11, 21 : 부식된 철근

12 : 노출면 13 : 단면제거 후의 노출면

14 : 종래기술의 보수용 모르타르 15 : 표면 방수재

24 : 본 발명의 보수용 모르타르

Claims

철근의 부식을 방지하기 위한 시멘트 조성물로서,

실리카 겔 또는 실리케이트 화합물로부터 선택되는 어느 하나 이상의 무기입자; 또는 수용성고분자 또는 그의 유도체에서 선택되는 유기입자를 함수제로 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 시멘트 조성물.
제 1항에 있어서,

상기 전도성 시멘트 조성물은 시멘트몰탈 20 ~ 98 중량%, 함수제 0.1 ~ 50 중량% 및 아연 분말 또는 알루미늄 분말 1 ~ 30 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 시멘트 조성물.
제 1항에 있어서,

상기 유기입자는 아크릴아미드(polyacrylamide), N,N'-메틸렌비스아크릴아미드(N,N'-Methylenebisacrylamide), 2-히드록시에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate), 아크릴산(acrylic acid), 메타크릴산(methacrylic acid), 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol), 비닐피롤리돈(vinylpyrrolidone), 하이드록시에틸아크릴레이트(Hydroxyethylacrylate), 하이드록시에틸메타아크릴레이트(Hydroxyethylmethacrylate)에서 선택되는 어느 하나 이상의 친수성모노머를 라디칼중합개시제 존재 하에 중합하여 제조한 수용성 고분자를 분쇄한 분말인 것을 특징으로 하는 전도성 시멘트 조성물.
제 2항에 있어서,

상기 시멘트몰탈은 시멘트 50 ~ 90 중량%, 알파형반수석고 0.1 ~ 30 중량%, 실리카퓸 0.1 ~ 20 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 시멘트 조성물.
제 4항에 있어서,

상기 시멘트몰탈은 소포제, 규사, 고성능감수제에서 선택되는 어느 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 시멘트 조성물.
부식된 철근 표면의 녹을 제거하는 단계;

물을 이용하여 세척하는 단계;

제 1항 내지 제 5항에서 선택되는 어느 한 항의 전도성 시멘트 조성물을 이용하여 단면을 보수하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 방식방법.
제 1항 내지 제 5항에서 선택되는 어느 한 항의 전도성 시멘트 조성물을 이용한 콘크리트 구조물.
시멘트몰탈과 라디칼 개시제 및 라디칼 중합이 가능한 친수성모노머를 포함 하여 시멘트 수화반응과 라디칼 반응이 동시에 진행되는 것을 특징으로 하는 전도성 시멘트 조성물.
제 8항에 있어서,

상기 시멘트 조성물은 시멘트몰탈과 라디칼 개시제를 혼합한 분말조성물(A)과; 라디칼 중합이 가능한 친수성모노머를 물에 용해한 용액조성물(B);로 이루어지며, 상기 분말조성물(A)과 용액조성물(B)을 혼합하여 혼화하여 시멘트 수화반응과 라디칼 반응이 동시에 진행되는 것을 특징으로 하는 전도성 시멘트 조성물.
제 9항에 있어서,

상기 친수성 모노머는 전도성 시멘트 조성물 전체 중량 중 0.1 ~ 50 중량% 범위로 사용하는 것을 특징으로 하는 전도성 시멘트 조성물.
제 9항에 있어서,

상기 라디칼 개시제는 모노머의 함량 100 중량부에 대하여 0.05 ~ 0.2 중량부로 사용하는 것을 특징으로 하는 전도성 시멘트 조성물.
제 9항에 있어서,

상기 분말조성물(A) 100중량부에 대하여 0.1 ~ 100중량부의 아연분말 또는 알루미늄분말을 더 추가하는 것을 특징으로 하는 전도성 시멘트 조성물.
제 9항에 있어서,

상기 분말조성물(A) 100중량부에 대하여 중합속도조절제 0.1 ~ 20 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 시멘트 조성물.
제 9항에 있어서,

상기 친수성모노머는 아크릴아미드(polyacrylamide), N,N'-메틸렌비스아크릴아미드(N,N'-Methylenebisacrylamide), 2-히드록시에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate), 아크릴산(acrylic acid), 메타크릴산(methacrylic acid), 비닐피롤리돈(vinylpyrrolidone), 하이드록시에틸아크릴레이트(Hydroxyethylacrylate), 하이드록시에틸메타아크릴레이트(Hydroxyethylmethacrylate)에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전도성 시멘트 조성물.
제 9항에 있어서,

상기 시멘트몰탈은 시멘트 50 ~ 90 중량%, 알파형반수석고 0.1 ~ 30 중량%, 실리카퓸 0.1 ~ 20 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 시멘트 조성물.
제 15항에 있어서,

상기 시멘트몰탈은 소포제, 규사, 고성능감수제에서 선택되는 어느 하나 이 상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 시멘트 조성물.
부식된 철근 표면의 녹을 제거하는 단계;

물을 이용하여 세척하는 단계;

제 8항 내지 제 16항에서 선택되는 어느 한 항의 전도성 시멘트 조성물을 이용하여 단면을 보수하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 방식방법.
제 8항 내지 제 16항에서 선택되는 어느 한 항의 전도성 시멘트 조성물을 이용한 콘크리트 구조물.