KR20200127566A - 이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유한 고내구성 모르타르 및 방청 프라이머를 이용한 철근콘크리트 구조물의 보수공법 - Google Patents

이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유한 고내구성 모르타르 및 방청 프라이머를 이용한 철근콘크리트 구조물의 보수공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하수암거를 포함한 각종 철근콘크리트 구조물의 표면보수 및 단면복구의 과정에서 이용하는 보수공법에 관한 것으로서,
상기 철근콘크리트 구조물의 보수 공사를 시행하는 과정에서 보수면의 범위를 설정한 후, 표면 손실에 따른 보수가 필요하다고 판정하는 표면보수공정 및 단면 손실에 따른 단면복구와 표면 보수가 필요하다고 판정하는 단면복구공정으로 구분함은 물론, 상기 표면보수공정 및 상기 단면복구공정에 상기 고내구성 모르타르와 상기 방청제 겸용 프라이머를 적용함으로써,
상기 고내구성 모르타르 및 상기 방청제 겸용 프라이머를 사용하여 황산염, 염해 및 탄산화에 의하여 내구성이 저하될 우려가 있는 철근콘크리트 구조물의 수명을 연장시킴은 물론 상기 철근콘크리트 구조물의 보수 및 시공에 따른 작업공정이 단순화되어 경제성을 확보할 수 있도록 한 것이다.

Description

이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유한 고내구성 모르타르 및 방청 프라이머를 이용한 철근콘크리트 구조물의 보수공법{Repair method of concrete structure using high durable mortar and anti-corrosion primer containing ion exchange resin and anion fixing inhibitor component}
본 발명은 철근콘크리트 구조물의 표면보수 및 단면복구의 과정에서 이용하는 보수공법에 관한 것으로, 특히 상기 철근콘크리트 구조물의 보수공사시 보수면의 범위를 설정한 후 표면 손실에 따른 보수가 필요하다고 판정하는 경우 또는 단면 손실에 따른 단면복구 및 표면 보수가 필요하다고 판정되는 경우를 구분하여 보수함은 물론, 상기 철근콘크리트 구조물의 보수과정에서 고내구성 모르타르 및 방청제 겸용 프라이머를 적용할 수 있도록 한 이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유한 고내구성 모르타르 및 방청 프라이머를 이용한 철근콘크리트 구조물의 보수공법에 관한 것이다.
일반적으로, 철근콘크리트조 구조물은 반영구적이라고 생각되어 왔으나 실제로 사용년수 경과 후 철근 콘크리트 구조물의 열화현상을 살펴보면 콘크리트 탄산화, 콘크리트 균열, 콘크리트 표면열화 등이 발생하고 있다.
이러한 열화현상은 환경에 따라 황산이온, 염소이온 등의 철근 부식 반응 요인들의 침투를 야기시키고 철근부식에 따른 구조물의 내력저하를 초래하고 경우에 따라서는 구조물의 안전성에 심각한 영향을 끼치는 경우도 있다. 따라서 구조물 환경에 따른 내구성 향상을 위한 철근콘크리트 구조물의 보수 대책이 필요하며 모르타르 보수공법이 널리 알려져 있다. 상기 모르타르 보수공법은 산업기반시설 및 상업시설, 일반 건축물의 보수 및 복구공사의 분야에 적용되고 있으며, 특히 하수암거, 수로 등과 같은 대형 사회 기반 시설물의 경우 지상 도로 하부 등의 지하에 매설된 상시 가용 시설물로서, 시설물 노후화에 따른 보수 공사에 있어 신속함과 고도의 내구성을 갖는 재료가 도입된 보수공법이 필요하다.
특히, 상기 하수암거 등의 대형 관로 시설물의 보수 공사에 있어, 관로 시설물의 특성상 유수의 흐름을 중단시키기 어려운 환경에서 기존의 보수공법은 관로 내 물돌리기를 실시하면서 시공되는데, 이때 시공면의 잔존수분으로 인하여 시공이음부가 발생하고 이로인한 품질의 저하, 시공성 저하, 공사비 증가가 발생하는 문제점이 있는 실정이다. 또한 시공 이후 기본 보수공법에서의 사용재료는 열화원인을 1차적으로 차단하는데 목적이 있어, 장기내구성 확보에 한계가 있는 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-1740239호 대한민국 등록특허 제10-1674470호 대한민국 등록특허 제10-1002144호
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상기 철근콘크리트 구조물의 보수공사시 보수면의 범위를 설정한 후 표면 손실에 따른 보수가 필요하다고 판정하는 경우 또는 단면 손실에 따른 단면복구 및 표면 보수가 필요하다고 판정되는 경우를 구분하여 보수함은 물론, 상기 철근콘크리트 구조물의 보수과정에서 고내구성 모르타르 및 방청제 겸용 프라이머를 적용할 수 있도록 한 이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유한 고내구성 모르타르 및 방청 프라이머를 이용한 철근콘크리트 구조물의 보수공법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은; 철근콘크리트 구조물의 보수 공사시 보수면의 범위를 설정한 후, 표면 손실에 따른 보수가 필요하다고 판정하는 표면보수공정 및 단면 손실에 따른 단면복구와 표면 보수가 필요하다고 판정하는 단면복구공정으로 구분하여 처리하도록 한 이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유한 고내구성 모르타르 및 방청 프라이머를 이용한 철근콘크리트 구조물의 보수공법으로서,
상기 표면보수공정은, 장비를 이용한 치핑과 고압세척을 실시하는 제1단계와, 시공면의 이물질 및 수분을 최대한 제거하는 제2단계, 음이온고정 방청성분을 함유한 접착성 방청 프라이머를 도포하는 제3단계, 및 이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유하여 콘크리트 내부로 침투하는 음이온과 반응하여 차단하는 고내구성 표면피복모르타르를 시공하는 제4단계를 포함하고,
상기 단면복구공정은, 장비를 이용한 치핑과 고압세척을 실시하는 제1단계, 시공면의 이물질 및 수분을 최대한 제거하는 제2단계와, 음이온고정 방청성분을 함유한 접착성 방청 프라이머를 도포하는 제3단계, 이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유하여 콘크리트 내부로 침투하는 음이온과 반응하여 콘크리트 내부 철근의 부식을 방지하는 고내구성 단면복구모르타르를 시공하는 제4단계; 및 이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유하여 콘크리트 내부로 침투하는 음이온과 반응하여 차단하는 고내구성 표면피복모르타르를 시공하는 제5단계를 포함하는 것을 특징적 구성으로 한다.
이상과 같이, 본 발명은 적어도 다음의 효과를 포함한다.
첫째, 상기 철근콘크리트 구조물의 보수공사 과정에서 상기 보수면의 범위를 설정하고 표면 손실에 따른 보수가 필요하다고 판정하는 경우 또는 단면 손실에 따른 단면복구 및 표면 보수가 필요하다고 판정되는 경우를 구분하여 보수 또는 복구함으로써 상기 구조물의 보수공정을 단순화하여 경제성을 확보할 수 있다.
둘째, 상기 방청제 겸용 프라이머 및 고내구성 모르타르를 적용하여, 상기 철근콘크리트 구조물의 보수공사 과정에서 상기 구조물내로 침투하는 황산이온과 염소이온과 중탄산이온을 고정하여 열화원인을 제거함으로써, 상기 구조물의 냐구성이나 강도가 향상되어 유지 및 보수작업에 따른 신뢰성이 향상된다.
따라서, 상기 철근콘크리트 구조물 내로 침투하는 황산이온, 염화이온, 중탄산이온을 특수시멘트를 활용하여 조직의 치밀함으로써 침투를 차단하는 1차적 방법과 이온반응소재를 활용하여 열화이온을 고정함으로써 2차적으로 열화원인을 제거함으로써, 상기 철근콘크리트 구조물을 보호할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 철근콘크리트 구조물의 보수공법의 개념도,
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 보수공법은, 철근콘크리트 구조물의 보수 공사시 보수면의 범위를 설정한 후, 표면 손실에 따른 보수가 필요하다고 판정하는 표면보수공정(10) 및 단면 손실에 따른 단면복구와 표면 보수가 필요하다고 판정하는 단면복구공정(20)으로 구분하여 처리하도록 한 이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유한 고내구성 모르타르 및 방청 프라이머를 이용한 철근콘크리트 구조물의 보수공법으로서,
상기 표면보수공정(10)은, 장비를 이용한 치핑과 고압세척을 실시하는 제1단계(11)와; 시공면의 이물질 및 수분을 최대한 제거하는 제2단계(12); 음이온고정 방청성분을 함유한 접착성 방청 프라이머를 도포하는 제3단계(13); 및 이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유하여 콘크리트 내부로 침투하는 음이온과 반응하여 차단하는 고내구성 표면피복모르타르를 시공하는 제4단계(14)를 포함하고,
상기 단면복구공정(20)은, 장비를 이용한 치핑과 고압세척을 실시하는 제1단계(21)와; 시공면의 이물질 및 수분을 최대한 제거하는 제2단계(22); 음이온고정 방청성분을 함유한 접착성 방청 프라이머를 도포하는 제3단계(23); 이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유하여 콘크리트 내부로 침투하는 음이온과 반응하여 콘크리트 내부 철근의 부식을 방지하는 고내구성 단면복구모르타르를 시공하는 제4단계(24); 및 이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유하여 콘크리트 내부로 침투하는 음이온과 반응하여 차단하는 고내구성 표면피복모르타르를 시공하는 제5단계(25)를 포함하는 것을 특징적 구성으로 한다.
이때, 상기 표면보수공정(10)은 상기 철근콘크리트 구조물의 보수공사시 표면 손실에 따른 보수가 필요하다고 판정하는 경우에 적용하는 공정이고, 상기 단면복구공정(20)은 상기 철근콘크리트 구조물의 보수공사시 단면 손실에 따른 단면복구 및 표면 보수가 필요하다고 판정하는 경우에 적용하는 공정이다.
또한, 상기 표면보수공정(10)에 적용되는 표면피복모르타르와 상기 단면복구공정(20)에 적용되는 단면복구모르타르는 실질적으로 동일한 성분비 및 함량비를 갖고 있음을 첨언한다.
이하, 상기 표면보수공정(10)을 설명한다.
상기 표면보수공정(10)은 총 4단계로 구분되며, 상기 철근콘크리트 시공면의 갈라진 틈이나 표면의 결정이나 이물질을 제거하는 치핑 및 상기 치핑에 의해 형성되는 각종 이물질을 고압세척하는 제1단계(11)와, 상기 시공면에 함유되어 있는 각종 이물질이나 수분을 최대한도로 제거하는 제2단계(12), 상기 시공면에 세척 음이온고정 방청성분을 함유한 접착성 방청 프라이머를 도포하는 제3단계(13); 및 상기 방청 프라이머의 도포면에 이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유하여 콘크리트 내부로 침투하는 음이온과 반응하여 차단하는 고내구성 표면피복모르타르를 시공하는 제4단계(14)를 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 제1단계(11)는 상기 철근콘크리트 구조물의 부식이나 손상으로 틈새가 발생하거나 상기 틈새에 이물질이 형성되거나 상기 구조물의 표면에 결정이 형성되는 경우에 세척기를 이용하여 제거하는 단계이다.
그리고, 상기 제2단계(12)는 상기 제1단계(11)의 세척과정에서 묻은 수분이나 이물질을 제거하여 접착력을 증대하는 단계이다.
그리고, 상기 제3단계(13)는 상기 제1,2단계(11,12)를 거쳐 이물질이나 수분이 제거된 시공면에 상기 접착성 방청 프라이머(이하, 방청 프라이머라고 함)를 도포하는 단계로서, 상기 방청 프라이머로서 황산 이온과 염소 이온과의 흡착반응으로 방청성을 갖음은 물론 상기 철근콘크리트 및 모르타르 조성물과의 접착력을 보완하는 소재를 적용하는 경우 본원의 기술범주에 속한다.
상기 방청 프라이머는, 비닐클로라이드/아크릴레이트 중합체 28∼32 중량부 - 수용성 라텍스수지 3∼5 중량부 - 감마아미노낙산 및 수산화칼륨을 포함하는 음이온고정 방청성분 5∼7 중량부 - 잔량의 물을 혼합하여 구성함이 바람직하다.
상기 비닐클로라이드/아크릴레이트 중합체는 상기 방청 프라이머의 강도나 내구성을 개선하기 위하여 혼입한 성분으로서, 그 함량이 28 중량부 미만일 경우에는 무기질간의 결합력이나 부착력 및 내구성 개선의 효과가 미약할 수 있고, 그 함량이 32 중량부를 초과하는 경우 더 이상의 부착력 및 내구성 개선 효과를 기대할 수 없어, 상기 방청 프라이머 100중량부에 대하여 28∼32 중량부로 한정하였다.
상기 수용성 라텍스수지는 입자가 곱고 오염이 잘되지 않고 은폐력이 우수한 특징이 있으므로 점도를 고려하여 혼입한 성분으로서, 그 함량이 3중량부 미만인 경우 원하는 경화시간을 얻을 수 없고, 그 함량이 5중량부 이상인 경우 점도증대로 인해 타설시 문제가 있으므로, 상기 방청 프라이머 100중량부에 대하여 3∼5 중량부로 한정하였다.
상기 음이온고정 방청성분은 상기 시공면에 도막을 형성하여 보호할 목적으로 혼입한 성분으로서, 상기 방청 프라이머의 수밀성이나 부식방지나 염해방지를 고려하여 그 함량을 5∼7 중량부로 한정하였다.
상기 물은 상기 비닐클로라이드/아크릴레이트 중합체와 상기 수용성 라텍스수지와 상기 음이온고정 방청성분을 제외한 상기 방청 프라이머의 잔량이다.
그리고, 상기 제4단계(14)는 상기 방청 프라이머가 도포된 시공면에 표면피복모르타르(이하, 모르타르 조성물이라 함)를 시공하는 단계로서, 일반 포틀랜드 시멘트 4∼6 중량부 - 칼슘알루미네이트시멘트 15∼25 중량부 - 강도발현제 8∼9 중량부 - 강도보강제 12∼18 중량부 - 분말형 이온교환수지 0.7 중량부 - 감마아미노낙산 및 수산화칼륨을 포함하는 음이온고정 방청성분 0.8 중량부 - 잔량의 규사를 혼합하여 구성한다.
상기 강도발현제는, 상기 모르타르 조성물의 급결성 및 수경성 확보를 위하여 혼입되는 성분으로서, 상기 모르타르 조성물 100 중량부에 대하여, 무수석고 6.0∼6.5 중량부 - 메타카올린 2.0∼2.5 중량부이며, 상기 무수석고와 상기 메타카올린 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 의미한다.
상기 강도보강제는, 상기 모르타르 조성물의 강도 및 내구성의 확보를 위하여 혼입되는 성분으로서, 상기 모르타르 조성물 100 중량부에 대하여, 고로슬래그 10∼15 중량부 - 증점제 0.04 중량부 - 수용성 라텍스수지 3∼5 중량부 - 응결촉진제 0.06 중량부 - 소포제 0.4 중량부이며, 상기 고로슬래그와 상기 수용성 라텍스수지를 포함한 구성요소 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 의미한다.
상기 일반 포틀랜드 시멘트는 상기 모르타르 조성물의 기본 재료로 널리 이용되는 공지기술이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하고, 상기 모르타르 조성물 100중량부에 대하여 4∼6 중량부가 바람직하다.
상기 칼슘알루미네이트시멘트는 상기 모르타르 조성물의 저온에서도 안정된 강도발현을 위해 혼입한 시멘트의 한 종류로서, 상기 모르타르 조성물 100중량부에 대하여 15∼25 중량부가 바람직하다.
상기 무수석고는 상기 시멘트의 강도 발현을 위하여 사용되는 통상적인 자극제로서, 분말형태의 천연무수석고가 바람직하며, 상기 모르타르 조성물 100중량부에 대하여 6.0∼6.5 중량부가 바람직하다.
상기 메타카올린은 상기 모르타르 조성물의 조기강도를 높이는 역할을 수행하는 것으로서, 포졸란 반응에 의해 모르타르 조성물의 조기 강도 발현을 유도함은 물론 모르타르 조성물의 압축강도 및 내구성을 향상시키며, 상기 모르타르 조성물 100중량부에 대하여 2.0∼2.5 중량부가 바람직하다.
상기 고로슬래그는 상기 모르타르 조성물의 조기강도를 높이는 역할을 수행하는 것으로서, 상기 시멘트의 충진율을 높이며, 상기 모르타르 조성물 100중량부에 대하여 10∼15 중량부가 바람직하다.
상기 증점제는 상기 모르타르 조성물의 손실이 없도록 점착력 및 응집력을 증대하는 것으로서, 상기 모르타르 조성물의 점착력 및 응집력을 증대하지만 유동성을 저하하는 단점이 있으므로, 상기 모르타르 조성물 100중량부에 대하여 0.04 중량부로 한정하여 혼입하엿다.
상기 수용성 라텍스수지는 상기 모르타르 조성물에 혼입되어 수지막을 형성하는 것으로서, 상기 모르타르 조성물의 모세공극을 메워주어 치밀성 및 부착 강도를 증가시키며, 상기 모르타르 조성물 100중량부에 대하여 1.9∼2.1 중량부가 바람직하다.
상기 응결촉진제는 상기 모르타르 조성물의 경화과정에서 응결을 촉진하는 혼화제로서, 상기 모르타르 조성물의 응결시간 및 강도발현 시간을 고려하여, 상기 모르타르 조성물 100중량부에 대하여 0.06중량부가 바람직하다.
상기 소포제는 상기 모르타르 조성물을 물과 혼합하는 과정에서 발생하는 기포를 파쇄 및 억제하는 성분으로서, 상기 모르타르 타설시 입자 사이사이의 기공을 적게 하여 치밀한 조직을 형성하는 특징이 있으며, 상기 모르타르 조성물 100중량부에 대하여 0.4 중량부가 바람직하다.
상기 분말형 이온교환수지는 상기 모르타르 조성물의 모세공급을 충실히 메워주어 수지막을 형성하여 열화요인을 제거하는 성분으로서, 상기 모르타르 조성물 100중량부에 대하여 0.7 중량부가 바람직하다.
상기 방청성분은 수산화칼슘이나 감마 아미노낙산을 일정비유로 혼합한 분말을 의미하는 것으로서, 상기 모르타르 조성물 100중량부에 대하여 0.8 중량부를 혼입함이 바람직하다. 이때 상기 방청성분에 상기 감마 아미노낙산과 상기 수산화칼륨을 모두 포함하려는 경우 1 : 2의 비율로 혼합함이 바람직하다.
상기 규사는 상기 일반 포틀랜드 시멘트를 포함한 상기 모르타르 조성물의 잔량을 의미하며, 상기 규사는 입자크기가 규정치보다 클 경우 유동성이 저하시킬 우려가 있고 규정치보다 작을 경우 작업성을 저하시키므로, 그 입자크기가 0.4∼0.05 ㎜인 것이 바람직하다.
이하, 상기 단면복구공정(20)을 설명한다.
상기 단면복구공정(20)은 총 5단계로 구분되며, 상기 철근콘크리트 시공면의 갈라진 틈이나 표면의 결정이나 이물질을 제거하는 치핑 및 상기 치핑에 의해 형성되는 각종 이물질을 고압세척하는 제1단계(21)와, 상기 시공면에 함유되어 있는 이물질이나 수분을 최대한 제거하는 제2단계(22)와, 상기 시공면에 세척 음이온고정 방청성분을 함유한 접착성 방청 프라이머를 도포하는 제3단계(23)와, 상기 방청 프라이머가 도포된 상기 시공면에 이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유하여 콘크리트 내부로 침투하는 음이온과 반응하여 콘크리트 내부 철근의 부식을 방지하는 고내구성 단면복구모르타르를 시공하는 제4단계(24), 및 상기 표면피복모르타르가 시공된 상기 시공면에 이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유하여 콘크리트 내부로 침투하는 음이온과 반응하여 차단하는 고내구성 표면피복모르타르를 시공하는 제5단계(25)를 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 제1단계(21)는 상기 철근콘크리트 구조물의 부식이나 손상으로 틈새가 발생하거나 상기 틈새에 이물질이 형성되거나 상기 구조물의 표면에 결정이 형성되는 경우에 세척기를 이용하여 제거하는 단계이다.
그리고, 상기 제2단계(22)는 상기 제1단계(21)의 세척과정에서 묻은 수분이나 이물질을 제거하여 접착력을 증대하는 단계이다.
그리고, 상기 제3단계(23)는 상기 제1,2단계(21,22)를 거쳐 이물질이나 수분이 제거된 시공면에 상기 접착성 방청 프라이머(이하, 방청 프라이머라고 함)를 도포하는 단계로서, 상기 방청 프라이머로서 황산 이온과 염소 이온과의 흡착반응으로 방청성을 갖음은 물론 상기 철근콘크리트 및 모르타르 조성물과의 접착력을 보완하는 소재를 적용하는 경우 본원의 기술범주에 속한다.
상기 방청 프라이머는, 비닐클로라이드/아크릴레이트 중합체 28∼32 중량부 - 수용성 라텍스수지 3∼5 중량부 - 감마아미노낙산 및 수산화칼륨을 포함하는 음이온고정 방청성분 5∼7 중량부 - 잔량의 물을 혼합하여 구성함이 바람직하다.
상기 비닐클로라이드/아크릴레이트 중합체는 상기 방청 프라이머의 강도나 내구성을 개선하기 위하여 혼입한 성분으로서, 그 함량이 28 중량부 미만일 경우에는 무기질간의 결합력이나 부착력 및 내구성 개선의 효과가 미약할 수 있고, 그 함량이 32 중량부를 초과하는 경우 더 이상의 부착력 및 내구성 개선 효과를 기대할 수 없어, 상기 방청 프라이머 100중량부에 대하여 28∼32 중량부로 한정하였다.
상기 수용성 라텍스수지는 입자가 곱고 오염이 잘되지 않고 은폐력이 우수한 특징이 있으므로 점도를 고려하여 혼입한 성분으로서, 그 함량이 3중량부 미만인 경우 원하는 경화시간을 얻을 수 없고, 그 함량이 5중량부 이상인 경우 점도증대로 인해 타설시 문제가 있으므로, 상기 방청 프라이머 100중량부에 대하여 3∼5 중량부로 한정하였다.
상기 감마아미노낙산 및 수산화칼륨을 포함하는 음이온고정 방청성분은 상기 시공면에 도막을 형성하여 보호할 목적으로 혼입한 성분으로서, 상기 방청 프라이머의 수밀성이나 부식방지나 염해방지를 고려하여 그 함량을 5∼7 중량부로 한정하였다.
상기 물은 상기 비닐클로라이드/아크릴레이트 중합체와 상기 수용성 라텍스수지와 상기 음이온고정 방청성분을 제외한 상기 방청 프라이머의 잔량이다.
그리고, 상기 제4단계(24)는 상기 방청 프라이머가 도포된 상기 시공면에 표면피복모르타르(이하, 모르타르 조성물이라 함)를 시공하는 단계로서, 일반 포틀랜드 시멘트 4∼6 중량부 - 칼슘알루미네이트시멘트 15∼25 중량부 - 강도발현제 8∼9 중량부 - 강도보강제 12∼18 중량부 - 분말형 이온교환수지 0.7 중량부 - 감마아미노낙산 및 수산화칼륨을 포함하는 음이온고정 방청성분 0.8 중량부 - 잔량의 규사를 혼합하여 구성한다.
상기 강도발현제는, 상기 모르타르 조성물의 급결성 및 수경성 확보를 위하여 혼입되는 성분으로서, 상기 모르타르 조성물 100 중량부에 대하여, 무수석고 6.0∼6.5 중량부 - 메타카올린 2.0∼2.5 중량부이며, 상기 무수석고와 상기 메타카올린 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 의미한다.
상기 강도보강제는, 상기 모르타르 조성물의 강도 및 내구성의 확보를 위하여 혼입되는 성분으로서, 상기 모르타르 조성물 100 중량부에 대하여, 고로슬래그 10∼15 중량부 - 증점제 0.04 중량부 - 수용성 라텍스수지 3∼5 중량부 - 응결촉진제 0.06 중량부 - 소포제 0.4 중량부이며, 상기 고로슬래그와 상기 수용성 라텍스수지를 포함한 구성요소 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 의미한다.
상기 일반 포틀랜드 시멘트는 상기 모르타르 조성물의 기본 재료로 널리 이용되는 공지기술이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하고, 상기 모르타르 조성물 100중량부에 대하여 4∼6 중량부가 바람직하다.
상기 칼슘알루미네이트시멘트는 상기 모르타르 조성물의 저온에서도 안정된 강도발현을 위해 혼입한 시멘트의 한 종류로서, 상기 모르타르 조성물 100중량부에 대하여 15∼25 중량부가 바람직하다.
상기 무수석고는 상기 시멘트의 강도 발현을 위하여 사용되는 통상적인 자극제로서, 분말형태의 천연무수석고가 바람직하며, 상기 모르타르 조성물 100중량부에 대하여 6.0∼6.5 중량부가 바람직하다.
상기 메타카올린은 상기 모르타르 조성물의 조기강도를 높이는 역할을 수행하는 것으로서, 포졸란 반응으로 모르타르 조성물의 조기 강도 발현을 유도함은 물론 모르타르 조성물의 압축강도 및 내구성을 향상시키며, 상기 모르타르 조성물 100중량부에 대하여 2.0∼2.5 중량부가 바람직하다.
상기 고로슬래그는 상기 모르타르 조성물의 조기강도를 높이는 역할을 수행하는 것으로서, 상기 시멘트의 충진율을 높이며, 상기 모르타르 조성물 100중량부에 대하여 10∼15 중량부가 바람직하다.
상기 증점제는 상기 모르타르 조성물의 손실이 없도록 점착력 및 응집력을 증대하는 것으로서, 상기 모르타르 조성물의 점착력 및 응집력을 증대하지만 유동성을 저하하는 단점이 있으므로, 상기 모르타르 조성물 100중량부에 대하여 0.04 중량부로 한정하여 혼입하엿다.
상기 수용성 라텍스수지는 상기 모르타르 조성물에 혼입되어 수지막을 형성하는 것으로서, 상기 모르타르 조성물의 모세공극을 메워주어 치밀성 및 부착 강도를 증가시키며, 상기 모르타르 조성물 100중량부에 대하여 1.9∼2.1 중량부가 바람직하다.
상기 응결촉진제는 상기 모르타르 조성물의 경화과정에서 응결을 촉진하는 혼화제로서, 상기 모르타르 조성물의 응결시간 및 강도발현 시간을 고려하여, 상기 모르타르 조성물 100중량부에 대하여 0.06중량부가 바람직하다.
상기 소포제는 상기 모르타르 조성물을 물과 혼합하는 과정에서 발생하는 기포를 파쇄 및 억제하는 성분으로서, 상기 모르타르 타설시 입자 사이사이의 기공을 적게 하여 치밀한 조직을 형성하는 특징이 있으며, 상기 모르타르 조성물 100중량부에 대하여 0.4 중량부가 바람직하다.
상기 분말형 이온교환수지는 상기 모르타르 조성물의 모세공급을 충실히 메워주어 수지막을 형성하여 열화요인을 제거하는 성분으로서, 상기 모르타르 조성물 100중량부에 대하여 0.7 중량부가 바람직하다.
상기 방청성분은 수산화칼슘이나 감마 아미노낙산을 일정 비율로 혼합한 분말을 의미하는 것으로서, 상기 모르타르 조성물 100중량부에 대하여 0.8 중량부를 혼입함이 바람직하다. 이때, 상기 방청성분에 감마아미노낙산분말과 수산화칼륨을 모두 포함하려는 경우 1 : 2의 비율로 혼합함이 바람직하다.
상기 규사는 상기 일반 포틀랜드 시멘트를 포함한 상기 모르타르 조성물의 잔량을 의미하며, 상기 규사는 입자크기가 규정치보다 클 경우 유동성이 저하시킬 우려가 있고 규정치보다 작을 경우 작업성을 저하시키므로, 그 입자크기가 0.4∼0.05 ㎜인 것이 바람직하다.
상기 제5단계(25)는 상기 단면복구모르타르가 시공된 상기 시공면에 상기 표면피복모르타르를 시공하는 단계로서, 상기 단면복구모르타르와 상기 표면피복모르타르는 실질적으로 동일하므로 이에 대한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.
항목 시험결과
28일 휨강도 (N/㎟) 7.6
3일 압축강도 (N/㎟) 35.4 (기중) 31.2 (수중)
28일 압축강도 (N/㎟) 45.8 (기중) 40.4 (수중)
28일 부착강도 (N/㎟) 2.2 (모르타르) 2.8 (모르타르+프라이머)
내알칼리성 (N/㎟) 43.6
중성화저항성(mm) 1.2
투수량(g) 5.3
물흡수계수(kg/m2h0.5) 0.33
염화물 침투 저항성(coulombs) 426
길이변화율 (%) -0.05
먼저, 본 발명에 따른 철근콘크리트 구조물에 적용되는 상기 표면보수공정(10) 및 상기 단면복구공정(20)의 바람직한 실시예는 KS F 4042에 준하여 실시하였으며, 상기 KS F 4042에 의한 시험결과를 다음과 같다.
또한, 본 발명에 따른 방청 프라이머를 구성함에 있어서, 상기 방청 프라이머 100중량부에 대하여, 비닐클로라이드/아크릴레이트 중합체 30 중량부 - 수용성 라텍스수지 4 중량부 - 감마아미노낙산 및 수산화칼륨을 포함하는 음이온고정 방청성분 6 중량부 - 물 60 중량부를 혼합하여 구성하였다.
또한, 본 발명에 따른 모르타르 조성물을 구성함에 있어서, 상기 모르타르 100중량부에 대하여, 일반 포틀랜드 시멘트 5 중량부 - 칼슘알루미네이트시멘트 20 중량부 - 무수석고 6.2 중량부 - 메타카올린 2.2 중량부 - 고로슬래그 12 중량부 - 증점제 0.04 중량부 - 수용성 라텍스수지 4 중량부 - 응결촉진제 0.06 중량부 - 소포제 0.4 중량부 - 규사 50.5 중량부 - 분말형 이온교환수지 0.7 중량부 - 감마아미노낙산 및 수산화칼륨을 포함하는 음이온고정 방청성분 0.8 중량부를 혼합하여 구성하였다.
한편, 상기 철근콘크리트의 시공면을 고압 세척하고 수분을 최대한 제거한 상태에서, 상기 방청 프라이머 및 상기 모르타르 조성물을 순차적으로 시공한 결과, 표 1에서와 같은 시험결과를 얻을 수 있었다.
표 1에서와 같이, 상기 시공면의 휨강도나 압축강도나 부착강도를 포함한 시험값이 KS 4042의 기준에 부합하였으며, 특히 상기 철근콘크리트 시공면은 기준 이상의 우수한 강도성능을 확보할 수 있었다.
즉, 상기 하수암거와 같은 고습한 환경에서의 강도성능을 확인한 결과, 기준 이상의 우수한 결과가 나타났으며, 상기 시공면이 내구성능을 확인한 결과, 중성화저항성, 내알칼리성, 염화물 침투 저항성 등이 매우 우수하였다.
특히, 상기 모르타르 조성물은 우수한 기본물성 확보 및 특수시멘트와 라텍스수지로 1차적으로 유해이온 침투저항성을 향상시키고, 상기 유기계 이온교환수지와 상기 방청 프라이머가 황산이온이나 염소이온과의 흡착반응을 통해 유해이온을 고정하여 2차적으로 차단하는 특성을 갖는 것으로 판단된다.
또한, 본 발명에 따른 상기 철근콘크리트와 상기 모르타르 조성물 간의 부착강도를 확인한 결과, 상기 모르타르 조성물만 시공한 경우 보다 상기 방청 프라이머를 시공한 후 상기 모르타르 조성물을 시공한 경우에 부착강도가 더 우수하게 나타났고, 이로 인해 산업상 이용가능성이 높음을 알 수 있었다.
즉, 상기 방청 프라이머는 황산이온이나 염소이온과의 흡착반응으로 방청성을 갖는 소재로서, 상기 철근콘크리트 구조물 및 상기 모르타르 조성물의의 접착력을 보강하는 기능을 수행하는 소재임을 알 수 있었다.
또한, 상기 방청 프라이머는 공지의 프라이머와 방청제의 역할을 겸용하는 특징이 있으므로, 상기 방청 프라이머에 의해 기존 프라이머와 방청제 시공의 2단계 공정을 1단계로 줄일 수 있는 것으로 확인되었다.
따라서, 상기 방청 프라이머에 의해 시공공정을 간소화하여 경제성을 확보하는 장점을 더 제공할 수 있는 것이다.

Claims (11)

  1. 철근콘크리트 구조물의 보수 공사시 보수면의 범위를 설정한 후, 표면 손실에 따른 보수가 필요하다고 판정하는 표면보수공정 및 단면 손실에 따른 단면복구와 표면 보수가 필요하다고 판정하는 단면복구공정으로 구분하여 처리하도록 한 이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유한 고내구성 모르타르 및 방청 프라이머를 이용한 철근콘크리트 구조물의 보수공법으로서,
    상기 표면보수공정은,
    장비를 이용한 치핑과 고압세척을 실시하는 제1단계와; 시공면의 이물질 및 수분을 최대한 제거하는 제2단계; 음이온고정 방청성분을 함유한 접착성 방청 프라이머를 도포하는 제3단계; 및 이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유하여 콘크리트 내부로 침투하는 음이온과 반응하여 차단하는 고내구성 표면피복모르타르를 시공하는 제4단계를 포함하고,
    상기 단면복구공정은,
    장비를 이용한 치핑과 고압세척을 실시하는 제1단계와; 시공면의 이물질 및 수분을 최대한 제거하는 제2단계; 음이온고정 방청성분을 함유한 접착성 방청 프라이머를 도포하는 제3단계; 이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유하여 콘크리트 내부로 침투하는 음이온과 반응하여 콘크리트 내부 철근의 부식을 방지하는 고내구성 단면복구모르타르를 시공하는 제4단계; 및 이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유하여 콘크리트 내부로 침투하는 음이온과 반응하여 차단하는 고내구성 표면피복모르타르를 시공하는 제5단계를 포함하는, 이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유한 고내구성 모르타르 및 방청 프라이머를 이용한 철근콘크리트 구조물의 보수공법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 방청 프라이머는,
    비닐클로라이드/아크릴레이트 중합체 28∼32 중량부 - 수용성 라텍스수지 3∼5 중량부 - 감마아미노낙산 및 수산화칼륨을 포함하는 음이온고정 방청성분 5∼7 중량부 - 잔량의 물을 혼합한, 이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유한 고내구성 모르타르 및 방청 프라이머를 이용한 철근콘크리트 구조물의 보수공법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 음이온고정 방청성분은,
    상기 감마아미노낙산과 상기 수산화칼륨을 1 : 2의 비율로 혼합한, 이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유한 고내구성 모르타르 및 방청 프라이머를 이용한 철근콘크리트 구조물의 보수공법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 표면피복모르타르는,
    일반 포틀랜드 시멘트 4∼6 중량부 - 칼슘알루미네이트시멘트 15∼25 중량부 - 강도발현제 8∼9 중량부 - 강도보강제 12∼18 중량부 - 분말형 이온교환수지 0.7 중량부 - 감마아미노낙산 및 수산화칼륨을 포함하는 음이온고정 방청성분 0.8 중량부 - 잔량의 규사를 혼합한, 이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유한 고내구성 모르타르 및 방청 프라이머를 이용한 철근콘크리트 구조물의 보수공법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 강도발현제는,
    무수석고, 메타카오린 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물인, 이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유한 고내구성 모르타르 및 방청 프라이머를 이용한 철근콘크리트 구조물의 보수공법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 강도보강제는,
    고로슬래그, 증점제, 수용성 라텍스수지, 응결촉진제, 소포제 중 적어도 어느 하나 또는 이들의 혼합물인, 이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유한 고내구성 모르타르 및 방청 프라이머를 이용한 철근콘크리트 구조물의 보수공법.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 음이온고정 방청성분은,
    상기 감마아미노낙산과 상기 수산화칼륨을 1 : 2의 비율로 혼합한, 이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유한 고내구성 모르타르 및 방청 프라이머를 이용한 철근콘크리트 구조물의 보수공법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 단면복구모르타르는,
    일반 포틀랜드 시멘트 4∼6 중량부 - 칼슘알루미네이트시멘트 15∼25 중량부 - 강도발현제 8∼9 중량부 - 강도보강제 12∼18 중량부 - 분말형 이온교환수지 0.7 중량부 - 감마아미노낙산 및 수산화칼륨을 포함하는 음이온고정 방청성분 0.8 중량부 - 잔량의 규사를 혼합한, 이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유한 고내구성 모르타르 및 방청 프라이머를 이용한 철근콘크리트 구조물의 보수공법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 강도발현제는,
    무수석고, 메타카오린 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물인, 이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유한 고내구성 모르타르 및 방청 프라이머를 이용한 철근콘크리트 구조물의 보수공법.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 강도보강제는,
    고로슬래그, 증점제, 수용성 라텍스수지, 응결촉진제, 소포제 중 적어도 어느 하나 또는 이들의 혼합물인, 이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유한 고내구성 모르타르 및 방청 프라이머를 이용한 철근콘크리트 구조물의 보수공법.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 음이온고정 방청성분은,
    상기 감마아미노낙산과 상기 수산화칼륨을 1 : 2의 비율로 혼합한, 이온교환수지와 음이온고정 방청성분을 함유한 고내구성 모르타르 및 방청 프라이머를 이용한 철근콘크리트 구조물의 보수공법.
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CN115403291A (zh) * 2022-06-30 2022-11-29 武汉三源特种建材有限责任公司 一种海港混凝土抗蚀增强剂及其制备方法

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