KR20200108954A - 복합열화 저항성능을 향상시킨 친환경 보수재 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산화마그네슘, 인산염, PVA섬유, 지연제, 순환골재를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합열화 저항성능을 향상시킨 친환경 보수재 조성물에 관한 것이다.

Description

복합열화 저항성능을 향상시킨 친환경 보수재 조성물{Magnesia comosites with hydrophobicity for repairing concrete structures for having resistance to multiple deterioration}

본 발명은 콘크리트를 재료로 사용한 도로 등의 시설물이 동결융해, 제설제에 의한 염해 등 복합열화에 의해 콘크리트이 탈락, 파손 등이 발생하였을 때 보수재에 관한 것이다.

일반적으로 콘크리트 구조물은 높은 내구성에도 불구하고 시간경과에 따른 열화현상에 의해 구조적 문제점이 도출된다. 이러한 열화현상은 다양하게 나타나고 있으나 콘크리트 물성자체가 갖고 있는 건조수축, 온도수축 등에 의해 균열부위가 발생하며, 이러한 구조물의 균열부위에서 콘크리트의 중성화가 촉진됨과 동시에 콘크리트 부분에서 열화현상이 복합적으로 발생되어 구조물 표면이 박리, 박락의 현상을 보이는 문제가 있다.

이에 이러한 콘크리트 구조물에서는 시간의 경과에 따라 열화현상, 외부하중의 변화와 같은 구조적인 문제 등에 의해 보수/보강이 필연적이며 이러한 보수/보강을 위한 다양한 보수재가 제시되고 있다.

일예로 대한민국 특허등록 제635464호에서는 10~39.5중량%의 시멘트; 30~35중량%의 세골재; 10~15중량%의 플라이애시; 5~10중량%의 세라믹 재질이며, 비중이 0.8~1이고, 입경이 60~150μm인 경량비드; 3~5중량%의 CSA팽창재; 2~5중량%의 실리카흄; 0.2~0.5중량%의 유동화제; 10~19.5중량%의 물; 및 전체 체적의 1~3%의 각각의 길이가 8 내지 12mm인 PVA 보강섬유;를 포함하는 섬유로 보강된 모르타르를 제시하고 있다.

그런데 상기 기술은 내화학성 저하에 의한 열화, 물의 침투에 의한 열화 등 복합적인 열화에 대한 충분한 저항성을 확보하기 어려운 문제가 있다.

대한민국 특허등록 제635464호

이에 본 발명에서는 조기경화에 의한 시공성이 확보되면서도 복합적인 열화에 대한 저항성이 향상되며 이에 더하여 재생골재가 적용되도록 하여 친환경적인 보수재를 제공하고자 함이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 복합열화 저항성능을 향상시킨 친환경 보수재 조성물(이하 "본 발명의 조성물"이라함)은 산화마그네슘, 인산염, PVA섬유, 지연제, 순환골재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 소수성 혼화제가 더 배합됨을 특징으로 한다.

하나의 예로 전체 100중량부에 대해 산화마그네슘 10 내지 20중량부, 인산염 20 내지 40중량부, PVA섬유 1 내지 10중량부, 지연제 3 내지 10중량부, 잔골재 5 내지 10중량부, 순환골재 5 내지 15중량부, 소수성 혼화제 0.25 내지 0.5중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 산화마그네슘은 경소 마그네시아인 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 인산염은 인산칼륨인 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 지연제는 붕산, 붕사, 무구수연산 중 하나 이상인 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 PVA섬유는 길이가 3 내지 12mm이고, 직경이 0.01 내지 0.1mm인 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 소수성 혼화제는 탈이온수 100중량부에 대해 폴리메틸하이드로 실록산 20 내지 30중량부, 폴리비닐알코올 1 내지 10중량부, 메타카올린 0.1 내지 0.5중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편 본 발명은 상기 조성물을 사용하여 이루어지는 보수공법에 대해서도 개시한다.

상술한 본 발명의 조성물은 단기간에 강도가 확보되고 상온에서도 경화가 이루어져 시공성이 우수하며, 기존의 표준사와 일반 잔골재를 순환잔골재로 대체하여 친환경적이고, 페이스트를 밀실화 하고 소수성을 가지도록 하는 등에 의해 복합적인 열화에 대한 저항성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 보수재가 포설된 상태를 나타내는 예.
도 2는 본 발명의 보수재의 일 예를 도시한 측단면도.

이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 조성물(1)은 도 1에서 보는 바와 같이 구조물(2) 보수부위(21)에 포설되며 산화마그네슘, 인산염, PVA섬유, 지연제, 순환골재, 소수성 혼화제를 포함하는 것을 특징으로 한다. 도 1에서는 본 발명의 조성물(1)이 구조물(2) 보수부위(21)에 포설되어 보수가 이루어진 상태를 나타내고 있다.

바람직하게 본 발명의 조성물은, 전체 100중량부에 대해 산화마그네슘 10 내지 20중량부, 인산염 20 내지 40중량부, PVA섬유 1 내지 10중량부, 지연제 3 내지 10중량부, 잔골재 5 내지 10중량부, 순환골재 5 내지 15중량부, 소수성 혼화제 0.25 내지 0.5중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 산화마그네슘은 순도 90% 이상을 만족하며 저온(1,400℃)에서 소성하여 제조한 경소 마그네시아인 것이 타당하다. 산화마그네슘은 10중량부 미만을 사용하게 되면 조기강도의 확보가 어렵고 20중량부를 초과하는 경우 경제성이 저하되고 급결에 따른 지연제의 추가, 균열의 문제 등이 있어 상기와 같은 범위로 한정하여 배합하는 것이다.

상기 인산염은 산화마그네슘과 결합되어 모재인 콘크리트와 부착 안정성이 우수하게 되는 것이며 양호한 마감이 가능하여 시공성이 우수하게 되고 저온에서도 강도발현이 양호하게 되는 것이다.

인산염은 인산칼륨을 적용되는 것이 바람직하며, 인산칼륨의 중량비 M/P(마그네시아/인산칼륨)는 0.8 이하인 것이 타당하다.

인산염은 20중량부 미만으로 배합되는 경우 산화마그네슘과 반응에 의해 마그네슘 하이드로겐 포스페이드, 마그네슘 포타슘 포스페이드, 하이드로탈사이트 등의 반응생성들의 생성량이 감소하여 강도저하를 유발하는 문제가 있으며, 40중량부를 초과하는 경우 과도한 인산염의 사용으로 미반응 인산기의 하천유입 등에 의해 부영양화 등 환경오염의 문제를 유발할 수 있어 상기와 같이 한정을 하는 것이다.

상기 PVA섬유는 조기경화에 따른 균열에 대한 저항성을 향상시키기 위한 구성으로서 바람직하게는 길이가 3 내지 12mm이고, 직경이 0.01 내지 0.1mm인 것이 타당하다.

PVA섬유가 1 중량부 미만으로 함유되는 경우 가교작용을 충분히 기대할 수 없고, 10중량부를 초과하는 경우 섬유간 엉킴 등에 의해 충분한 분산을 확보할 수 없어 균일한 물성발현이 불가한 문제가 있으므로 상기와 같이 한정하는 것이다.

상기 지연제는 특별히 한정하지 않으나, 바람직하게 붕산, 붕사, 무구수연산 중 하나 이상인 것을 사용하는 것이 타당하다.

상기 지연제는 상기 배합범위를 벗어나게 배합되면 지연제가 강도발현에 영향을 주어 조기강도 발현이 어렵거나 장기강도가 낮아 구조적 건전성을 저하시키는 문제가 발생될 수 있어 상기와 같이 한정하는 것이 타당하다.

상기 잔골재는 KS F2527을 만족하는 골재를 사용하며, 순환골재는 순환골재 품질기준(국토교통부공고 제2017-1711호)에서 규정한 용도별 품질기준에 적합하여야 한다.

이와 같이 본 발명은 기존의 보수재에 표준사, 잔골재를 일부 순환골재로 대체함으로써 자원의 재활용을 통한 친환경성을 높이게 되는 것이다.

상기 소수성 혼화제는 페이스트를 소수화 하여 부식, 동결융해 등에 대한 저항성을 향상시키도록 하는 것으로 이러한 소수성 혼화제의 첨가에 의해 복합적인 열화에 대한 저항성을 향상시키도록 하는 것이다.

상기 소수성 혼화제는 바람직하게 탈이온수 100중량부에 대해 폴리메틸하이드로 실록산 20 내지 30중량부, 폴리비닐알코올 1 내지 10중량부, 메타카올린 0.1 내지 0.5중량부를 포함토록 하는 것이 타당하다.

한편 본 발명에서는 도 2에서 보는 바와 같이 구조물(2)의 보수부위(21)에 본 발명의 조성물(이하, 주조성물(11)이라함)이 타설되기 전에 프라이머 조성물(12)이 도포되도록 하는 예를 도시하고 있다. 즉 본 발명의 조성물(1)은 주조성물(11)과 프라이머 조성물(12)을 포함하도록 하는 것이다. 주조성물(11)은 상기에서 언급한 바와 동일하다.

바람직하게 프라이머 조성물(12)에는 산화마그네슘 100중량부에 대해 방청제 10 내지 20중량부, 질석분말 10 내지 30중량부, 코코넛 오일지방산 0.5 내지 5중량부, 인산염나트륨 0.2 내지 3중량부로 배합되도록 하는 것이 타당하다.

상기 프라이머 조성물(12)은 보수부위(21)에 있어 단면정리 즉 열화부 치핑, 철근 녹제거 등이 이루어진 후에 노출된 단면 및 철근에 도포하도록 하는 것으로 보수부위(21)의 복구를 위한 주조성물(11) 간에 부착력을 향상시키면서 단면정리에 의해서도 남아 있을 수 있는 부식포인트, 수분 등이 주조성물(11)에 직접적으로 노출되는 것을 차단하여 복구단면의 열화를 방지토록 하기 위한 것이다.

상기 프라이머 조성물(12)의 경우도 주재로 산화마그네슘이 사용되는데 이는 상기 주조성물(11)에서 기 설명한 바와 같으므로 그 상세 설명은 생략한다.

상기 방청제는 단면정리에도 불구 철근에 남아 있는 미세녹에 의해 부식의 확장을 방지하기 위한 것이다.

그런데 방청제만을 첨가하는 경우 철근에 남아 있는 미세녹에 대한 부식저항성을 향상시킬 수는 있으나 방청제의 과다첨가에 의해 물성을 저하시킬 수 있는 문제가 있으며 단면정리를 거쳤으나 철근에는 표면에 미세공극이 존재하여 이러한 미세공극에 수분이 함유된 상태로 존재하는 경우가 있는데 이렇게 철근공극에 존재하는 수분의 경우도 결국에는 철근의 부식을 야기시키는 문제가 있다.

이에 본 발명의 프라이머 조성물(12)에는 질석분말이 첨가되도록 하는 것이다.

상기 질석분말을 첨가하는 이유는 질석분말이 철근공극에 존재하는 수분을 흡수하여 철근에서의 방청성을 향상시킴과 동시에 수분이 흡수된 질석분말은 팽창을 하게 되어 프라이머 조성물(12)의 경화과정에서 수축에 의한 균열을 제어하기 위한 것이다.

따라서 질석분말은 철근의 공극에 존재하는 수분을 흡수하여 자체적으로 팽창이 되고 이러한 팽창은 페이스트를 팽창시킴으로써 균열저항성을 향상시키도록 하는 것이다.

상기 인산염나트륨은 프라이머 조성물(12)이 보수부위(21)의 도포면에 밀실하게 도포되도록 하기 위한 것으로 도포면은 노출되는 철근, 다수의 미세균열(C)이 존재하여 밀실한 충진이 용이하지 않은 바, 상기 인산염나트륨은 친수기와 소수기를 동시에 가지고 있는 계면활성구조로 계면장력을 감소시키고, 습윤을 가속화하며, 확산력을 증가시키는 역할을 함으로써 프라이머 조성물(12)의 균일하고 밀실한 도포가 이루어지도록 하여 프라이머 조성물(12)의 기능으로서 부착력향상, 열화방지 등이 배가되도록 하는 것이다.

또한 프라이머 조성물(12)에는 코코넛 오일지방산이 더 배합되도록 하는 바, 상기에서 언급한 바와 같이 조기에 경화가 이루어지도록 함으로써 조기에 겔화가 이루어지는 경우 당연히 보수부위(21)의 미세균열(C)에 밀실한 충진이 이루어지지 않아 미세균열(C)에 존재하게 되는 공기층에 의해 향후 중성화 등 내구성 저하요인으로 작용될 수 있다. 이에 프라이머 조성물(12)에는 코코넛 오일지방산이 상기 조성들에 더 배가되도록 하여 조기에 겔화가 되는 것을 방지토록 하는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않음은 물론이며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 기술적 지식을 가진 자에 의해 상기 기재된 내용으로부터 다양한 수정 및 변형이 가능할 수 있음은 물론이다.

11 : 주조성물 12 : 프라이머 조성물
21 : 보수부위

Claims (9)

1. 산화마그네슘, 인산염, PVA섬유,지연제, 순환골재를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합열화 저항성능을 향상시킨 친환경 보수재 조성물.
   
2. 제 1항에 있어서,
   소수성 혼화제가 더 배합됨을 특징으로 하는 복합열화 저항성능을 향상시킨 친환경 보수재 조성물.
   
3. 제 2항에 있어서,
   전체 100중량부에 대해 산화마그네슘 10 내지 20중량부, 인산염 20 내지 40중량부, PVA섬유 1 내지 10중량부, 지연제 3 내지 10중량부, 잔골재 5 내지 10중량부, 순환골재 5 내지 15중량부, 소수성 혼화제 0.25 내지 0.5중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합열화 저항성능을 향상시킨 친환경 보수재 조성물.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 산화마그네슘은 경소 마그네시아인 것을 특징으로 하는 복합열화 저항성능을 향상시킨 친환경 보수재 조성물.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 인산염은 인산칼륨인 것을 특징으로 하는 복합열화 저항성능을 향상시킨 친환경 보수재 조성물.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 지연제는 붕산, 붕사, 무구수연산 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 복합열화 저항성능을 향상시킨 친환경 보수재 조성물.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 PVA섬유는 길이가 3 내지 12mm이고, 직경이 0.01 내지 0.1mm인 것을 특징으로 하는 복합열화 저항성능을 향상시킨 친환경 보수재 조성물.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 소수성 혼화제는 탈이온수 100중량부에 대해 폴리메틸하이드로 실록산 20 내지 30중량부, 폴리비닐알코올 1 내지 10중량부, 메타카올린 0.1 내지 0.5중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합열화 저항성능을 향상시킨 친환경 보수재 조성물.
   
9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항의 복합열화 저항성능을 향상시킨 친환경 보수재 조성물을 사용하여 이루어지는 보수공법.

Images