KR20220145109A - Mortar composition and concrete composition using organic-inorganic hybrid water-repellent - Google Patents

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Abstract

Disclosed are a mortar composition and a concrete composition using an organic-inorganic complex water repellent. The mortar composition of the present invention is a repair mortar composition used for repair work on deteriorated concrete structures, and includes cement, fine aggregate, an inorganic metal salt-based powder water repellent, and an organic silicon-based liquid water repellent. The concrete composition of the present invention is a concrete composition for expressing water repellency inside concrete, and includes cement, fine aggregate, coarse aggregate, an inorganic metal salt-based powder water repellent, and an organic silicon-based liquid water repellent. According to the present invention, the mortar composition and the concrete composition may prevent deterioration factors such as moisture from penetrating into concrete.

Description

유무기 복합 발수제를 이용한 모르타르 조성물 및 콘크리트 조성물{MORTAR COMPOSITION AND CONCRETE COMPOSITION USING ORGANIC-INORGANIC HYBRID WATER-REPELLENT}Mortar composition and concrete composition using organic-inorganic composite water repellent {MORTAR COMPOSITION AND CONCRETE COMPOSITION USING ORGANIC-INORGANIC HYBRID WATER-REPELLENT}

본 발명은 유무기 복합 발수제를 이용한 모르타르 조성물 및 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모르타르/콘크리트 조성물에 있어서 수분 등의 열화인자가 콘크리트의 내부로 침투하는 것을 방지하기 위한 발수성능을 확보하면서도 압축강도의 저하의 한계를 극복할 수 있는 유무기 복합 발수제에 관한 것이다.The present invention relates to a mortar composition and a concrete composition using an organic-inorganic composite water repellent agent, and more particularly, to a mortar/concrete composition, while securing water repellency to prevent a deterioration factor such as moisture from penetrating into the concrete while securing the compression It relates to an organic-inorganic composite water repellent that can overcome the limit of the decrease in strength.

철근콘크리트는 건축물 및 토목구조물에 가장 널리 사용되는 건설재료이다. 그러나, 콘크리트는 내부에 공극이 많은 다공성 구조이기 때문에 외부로부터 CO2, Cl- 등 다양한 열화인자들이 침투하기 쉽고, 이러한 열화인자들이 상시 콘크리트 내부로 침투하여 콘크리트의 pH저하에 의한 탄산화현상이나 철근주위의 염소이온 농도가 한계상태보다 높아 최종적으로 철근 부식에 의한 콘크리트 균열 발생으로 내력이 저하되는 심각한 내구성 저하 문제를 가지고 있다. 특히, Cl-와 같은 열화인자는 콘크리트 내부로 침투할 경우, 내부로 확산되는 침투 속도가 비교적 느리지만 수분에 의해 용해되어 이동하는 경우, 침투 속도가 급격히 증가하는 문제점을 가지고 있다.Reinforced concrete is the most widely used construction material for buildings and civil structures. However, since concrete has a porous structure with many voids inside, various deterioration factors such as CO 2 , Cl - easily penetrate from the outside. Since the concentration of chlorine ions is higher than the limit state, it has a serious durability degradation problem, in which the proof strength is lowered due to the occurrence of cracks in concrete due to corrosion of reinforcing bars. In particular, when a deterioration factor such as Cl penetrates into the concrete, the penetration rate of diffusion into the interior is relatively slow, but when dissolved and moved by moisture, the penetration rate rapidly increases.

따라서, 다공성의 콘크리트를 보호하기 위해 콘크리트 표면에 표면함침제 또는 발수제를 도포하는 방법이 널리 사용되고 있으며, 이러한 표면 도포 및 함침공법은 코팅공법과 달리 피막이 박리 또는 박락하는 문제점이 적어 최근에는 그 사용범위가 확대되고 있다. 그러나, 콘크리트 자체의 균열이나 박리로 인해 열화가 진행된 경우에는 함침 표면층이 손상되어 기대하는 내구성을 확보할 수가 없다. Therefore, in order to protect porous concrete, a method of applying a surface impregnation agent or a water repellent to the concrete surface is widely used, and this surface application and impregnation method has fewer problems in that the film peels off or peels off unlike the coating method. is expanding However, if the concrete itself deteriorates due to cracking or peeling, the impregnated surface layer is damaged, and the expected durability cannot be secured.

이러한 측면을 고려하여 최근에는, 다양한 발수재료들을 콘크리트나 모르타르 내부에 혼입하여 콘크리트 자체의 박리 또는 균열이 진행되어도 균열 내부에서도 발수성을 나타내게 하여, 콘크리트의 내구성을 증진시키는 연구가 진행되고 있다. 이와 관련하여 유기물인 실리콘계 액상형 발수제를 혼입하는 경우, 매우 높은 발수성능을 확보할 수 있으며 작업성이 개선되는 장점이 있지만, 많은 공기가 연행되며 압축강도가 크게 저하하는 단점이 있다. 반면, 무기물인 금속염계 분말형 발수제를 혼입하는 경우, 공기량을 감소시켜주며 소수성 재료임에도 불구하고 미세분말에 의해 압축강도의 저하가 수성 발수제에 비해 비교적 작은 장점이 있지만, 작업성이 저하되며 발수성능이 크지 않다는 단점이 있다. 이 중 압축강도 저하가 가장 큰 문제인데, 실제 유기물 실리콘계 발수제를 혼입하는 경우 발수성능이 우수하며 작업성도 증가 하였지만 압축강도는 약 30~40% 저하를 나타내며, 무기물 금속염계 발수제를 혼입하는 경우에도 공기량이 감소하고 발수성능의 발현을 나타내었지만, 역시 압축강도가 약 10~20% 저하되는 것으로 실험 결과 확인되었다.In consideration of this aspect, recently, various water repellent materials are mixed into concrete or mortar to show water repellency even inside cracks even when the concrete itself is peeled or cracked, and studies to improve the durability of concrete are being conducted. In this regard, when the silicone-based liquid water repellent, which is an organic material, is mixed, a very high water repellency performance can be secured and workability is improved, but there is a disadvantage in that a lot of air is entrained and the compressive strength is greatly reduced. On the other hand, when an inorganic metal salt-based powder-type water repellent is mixed, the amount of air is reduced and, although it is a hydrophobic material, the decrease in compressive strength due to the fine powder is relatively small compared to the water-based water repellent, but the workability is lowered and the water repellent performance is lowered. The downside is that it's not that big. Among these, the decrease in compressive strength is the biggest problem. When an organic silicone-based water repellent is actually mixed, the water repellency performance is excellent and the workability is increased, but the compressive strength is decreased by about 30-40%, and the amount of air is Although this decreased and showed the expression of water repellency, it was confirmed that the compressive strength was also decreased by about 10-20% as a result of the experiment.

아직까지 유기물인 실리콘계 액상형(수성) 발수제와 무기물인 금속염계 분말형 발수제를 동시에 사용하여, 각 재료의 장점과 단점을 이용하여 발수성능을 확보하면서 압축강도 저하의 한계를 극복하려는 연구가 진행되고 있지 않다.So far, research is in progress to overcome the limitations of compressive strength reduction while securing water repellency by using the advantages and disadvantages of each material by using both an organic silicone-based liquid (water-based) water repellent and an inorganic metal salt-based water repellent at the same time. not.

이에, 본 발명은 모르타르/콘크리트 조성물에 있어서 요구되는 발수성능을 확보하면서도 기존의 공기량 증가 및 압축강도 저하 등의 문제점을 해결하기 위하여, 유기물인 실리콘계 액상형 발수제와 무기물인 금속염계 분말형 발수제를 혼합하여 장점과 단점을 상호 보완하는 유무기 복합 발수제를 제안하고자 한다.Accordingly, the present invention provides a silicone-based liquid water repellent that is an organic material and an inorganic metal salt-based powder-type water repellent that is an organic material in order to solve the problems such as an increase in the amount of air and a decrease in compressive strength while securing the water repellency required for the mortar/concrete composition. We would like to propose an organic-inorganic composite water repellent that complements the strengths and weaknesses of each other.

관련 선행기술문헌으로는 일본등록특허공보 제4555066호(발명의 명칭: 콘크리트 구조물의 보수 공법, 공고일자: 2010년 09월 29일) 등이 있다.Related prior art documents include Japanese Patent No. 4555066 (Title of the Invention: Repair Method of Concrete Structure, Announcement Date: September 29, 2010) and the like.

본 발명의 목적은, 수분 등의 열화인자가 콘크리트의 내부로 침투하는 것을 방지하기 위한 발수성능을 확보하면서도 기존의 공기량 증가 및 압축강도 저하 등의 문제점을 해결할 수 있는 유무기 복합 발수제를 이용한 모르타르 조성물 및 콘크리트 조성물을 제공하는 것이다.An object of the present invention is a mortar composition using an organic-inorganic composite water repellent that can solve problems such as an increase in the amount of air and a decrease in compressive strength while securing water repellency to prevent a deterioration factor such as moisture from penetrating into the concrete. and to provide a concrete composition.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 열화가 발생한 콘크리트 구조물에 대한 보수 작업에 사용되는 보수 모르타르 조성물에 있어서, 시멘트, 잔골재, 무기물 금속염계 분말형 발수제 및 유기물 실리콘계 액상형 발수제를 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 복합 발수제를 이용한 모르타르 조성물에 의해 달성된다.The above object is, according to the present invention, in the repair mortar composition used for repair work for a concrete structure in which deterioration has occurred, cement, fine aggregate, inorganic metal salt-based powder-type water repellent, and organic silicon-based liquid water repellent. It is achieved by a mortar composition using the group composite water repellent.

또한, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 콘크리트 내부에서 발수성능을 발현시키기 위한 콘크리트 조성물에 있어서, 시멘트, 잔골재, 굵은골재, 무기물 금속염계 분말형 발수제 및 유기물 실리콘계 액상형 발수제를 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 복합 발수제를 이용한 콘크리트 조성물에 의해 달성된다.In addition, the above object is, according to the present invention, in the concrete composition for expressing water-repellent performance in concrete, cement, fine aggregate, coarse aggregate, inorganic metal salt-based powder-type water-repellent agent, and organic silicone-based liquid water-repellent agent, characterized in that it contains It is achieved by a concrete composition using an organic-inorganic composite water repellent.

여기서, 상기 무기물 금속염계 분말형 발수제는 스테아레이트 분말형 발수제로 제공되고, 상기 유기물 실리콘계 액상형 발수제는 실란-실록산 수성 발수제로 제공되는 것이 바람직하다.Here, the inorganic metal salt-based powder-type water repellent is preferably provided as a stearate powder-type water repellent, and the organic silicon-based liquid water repellent is preferably provided as a silane-siloxane aqueous water repellent.

바람직하게, 상기 스테라레이트 분말형 발수제는 칼슘 스테아레이트 및 징크 스테아레이트를 포함하되, 상기 칼슘 스테아레이트과 상기 징크 스테아레이트는 9.5~8.5 : 0.5~1.5 중량비율로 혼합될 수 있다.Preferably, the sterarate powder water repellent includes calcium stearate and zinc stearate, and the calcium stearate and the zinc stearate may be mixed in a weight ratio of 9.5 to 8.5: 0.5 to 1.5 by weight.

바람직하게, 상기 실란-실록산 수성 발수제의 고형분 함량은 40~60중량%일 수 있다.Preferably, the solid content of the silane-siloxane aqueous water repellent agent may be 40 to 60% by weight.

바람직하게, 상기 무기물 금속염계 분말형 발수제와 상기 유기물 실리콘계 액상형 발수제(고형분 기준)는 3~6 : 1 중량비율로 혼합될 수 있다.Preferably, the inorganic metal salt-based powder-type water repellent and the organic silicon-based liquid water repellent agent (based on solid content) may be mixed in a weight ratio of 3 to 6:1.

바람직하게, 상기 무기물 금속염계 분말형 발수제와 상기 유기물 실리콘계 액상형 발수제(고형분 기준)를 포함한 유무기 복합 발수제는 상기 시멘트 100중량%에 대하여 1~3중량%로 배합될 수 있다.Preferably, the organic-inorganic composite water repellent including the inorganic metal salt-based powder water repellent and the organic silicon-based liquid water repellent (based on solid content) may be blended in an amount of 1 to 3% by weight based on 100% by weight of the cement.

바람직하게, 상기 무기물 금속염계 분말형 발수제는 상기 시멘트와 건식비빔으로 혼합되고, 상기 유기물 실리콘계 액상형 발수제는 시멘트 페이스트 제작 후 상기 잔골재와 함께 혼입될 수 있다.Preferably, the inorganic metal salt-based powder-type water repellent is mixed with the cement and dry bibim, and the organic silicon-based liquid water repellent may be mixed together with the fine aggregate after the cement paste is manufactured.

본 발명은, 모르타르/콘크리트 조성물에 있어서 유기물인 실리콘계 액상형 발수제와 무기물인 금속염계 분말형 발수제를 혼합하여 사용하되, 유기물 실리콘케 액상형 발수제와 무기물 금속염계 분말형 발수제 각각의 바람직한 구성 성분 및 그 혼합비율을 제시함으로써, 열화인자가 콘크리트의 내부로 침투하는 것을 방지하기 위한 발수성능을 확보하면서도 기존의 발수제에서 발생하는 공기량 증가, 압축강도 저하 등의 문제점을 해결할 수 있다. In the present invention, in the mortar / concrete composition, an organic silicone-based liquid water repellent agent and an inorganic metal salt-based powder-type water repellent are mixed and used. By presenting this, it is possible to solve problems such as an increase in the amount of air and a decrease in compressive strength generated by the existing water repellents while securing the water repellency to prevent the deterioration factors from penetrating into the concrete.

도 1은 본 발명의 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에 따른 시험체에 대한 압축강도 실험결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 발수제 무혼입 모르타르 시험체 및 유기물 실리콘계 액상형 발수제를 혼입한 시험체의 SEM 이미지를 나타내며, 도 3은 유기물 실리콘계 액상형 발수제를 혼입한 시험체의 SEM&EDS 분석결과를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에 따른 시험체의 시간 경과에 따른 단위면적당 물 흡수량을 나타낸 그래프이다.
도 5는 발수제 무혼입 모르타르 시험체 및 무기물 금속염계 분말형 발수제를 혼입한 시험체의 표면을 500배 확대한 SEM 이미지를 나타내며, 도 6은 발수제 무혼입 모르타르 시험체 및 무기물 금속염계 분말형 발수제를 혼입한 시험체의 표면을 10,000배로 확대한 SEM 이미지를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에 따른 시험체에 대한 통과 전하량을 나타낸 그래프이다.
1 is a graph showing the compressive strength test results for the test specimens according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 of the present invention.
Figure 2 shows the SEM image of the water repellent-free mortar test body and the test body mixed with the organic silicone-based liquid water repellent agent, Figure 3 shows the SEM & EDS analysis results of the test body mixed with the organic silicone-based liquid water repellent agent.
4 is a graph showing the amount of water absorption per unit area over time of the test specimens according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 of the present invention.
5 shows a 500-fold magnified SEM image of the surface of the water repellent-free mortar test body and the inorganic metal salt-based powder-type water repellent mixed, and FIG. The SEM image of the surface of the magnified 10,000 times is shown.
7 is a graph showing the amount of passing charge for the test specimens according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 of the present invention.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. However, in describing the present invention, a description of a function or configuration already known will be omitted in order to clarify the gist of the present invention.

본 발명의 유무기 복합 발수제를 이용한 모르타르 조성물은, 열화가 발생한 콘크리트 구조물에 대한 보수 작업에 사용되는 보수 모르타르 조성물로서, 시멘트, 잔골재 및 유무기 복합 발수제를 포함하되, 여기서 유무기 복합 발수제는 무기물 금속염계 분말형 발수제 및 유기물 실리콘계 액상형 발수제로 제공된다.The mortar composition using the organic-inorganic composite water repellent of the present invention is a repair mortar composition used for repair work on a concrete structure in which deterioration has occurred, and includes cement, fine aggregate, and an organic/inorganic composite water repellent, wherein the organic/inorganic composite water repellent is an inorganic metal salt. It is provided as a powder-based water repellent and an organic silicone-based liquid water repellent.

또한, 본 발명의 유무기 복합 발수제를 이용한 콘크리트 조성물은, 콘크리트 내부에서 발수성능을 발현시키기 위한 콘크리트 조성물로서, 시멘트, 잔골재, 굵은골재 및 및 유무기 복합 발수제를 포함하되, 여기서 유무기 복합 발수제는 무기물 금속염계 분말형 발수제 및 유기물 실리콘계 액상형 발수제로 제공된다.In addition, the concrete composition using the organic-inorganic composite water repellent of the present invention is a concrete composition for expressing water-repellent performance inside concrete, and includes cement, fine aggregate, coarse aggregate, and organic-inorganic composite water repellent, wherein the organic/inorganic composite water repellent is It is provided as an inorganic metal salt-based powder-type water repellent and an organic silicone-based liquid water repellent.

즉, 본 발명의 모르타르 조성물과 본 발명의 콘크리트 조성물은 무기물 금속염계 분말형 발수제와 유기물 실리콘계 액상형 발수제로 제공되는 유무기 복합 발수제를 모르타르나 콘크리트 배합시 혼합하는 것을 특징으로 하고 있다. 이때, 무기물 금속염계 분말형 발수제는 시멘트와 건식비빔으로 혼합되고, 유기물 실리콘계 액상형 발수제는 시멘트 페이스트 제작 후 잔골재와 함께 또는 잔골재 및 굵은골재와 함께 혼입되는 것이 바람직하다.That is, the mortar composition of the present invention and the concrete composition of the present invention are characterized by mixing an inorganic metal salt-based powder-type water repellent agent and an organic-inorganic composite water repellent agent provided as an organic silicon-based liquid water repellent agent when mixing mortar or concrete. At this time, the inorganic metal salt-based powder-type water repellent is mixed with cement and dry bibim, and the organic silicon-based liquid water repellent is preferably mixed together with the fine aggregate or with the fine and coarse aggregate after the cement paste is manufactured.

본 발명에서 무기물 금속염계 분말형 발수제는 스테아레이트 분말형 발수제로 제공되고, 유기물 실리콘계 액상형 발수제는 실란-실록산 수성 발수제로 제공된다. 특히, 본 발명에서 스테라레이트 분말형 발수제는 칼슘 스테아레이트(Calcium stearate) 및 징크 스테아레이트(Zinc stearate)를 포함하되, 칼슘 스테아레이트과 징크 스테아레이트는 9.5~8.5 : 0.5~1.5 중량비율(더 바람직하게는 9 : 1 중량비율)로 혼합되는 것이 바람직하고, 실란-실록산 수성 발수제의 고형분 함량은 40~60중량%(가장 바람직하게는 50중량%)인 것이 바람직하다.In the present invention, the inorganic metal salt-based powder water repellent is provided as a stearate powder water repellent, and the organic silicon-based liquid water repellent is provided as a silane-siloxane aqueous water repellent. In particular, in the present invention, the stearate powder-type water repellent includes calcium stearate and zinc stearate, but calcium stearate and zinc stearate are 9.5-8.5: 0.5-1.5 weight ratio (more preferably Preferably, it is mixed in a ratio of 9: 1 by weight), and the solid content of the silane-siloxane aqueous water repellent is preferably 40 to 60% by weight (most preferably 50% by weight).

위와 같은 구성 성분을 갖는 무기물 금속염계 분말형 발수제(스테아레이트 분말형 발수제)와 유기물 실리콘계 액상형 발수제(실란-실록산 수성 발수제)는, 요구되는 충분한 발수성능을 확보하면서도 기존의 발수제에서 발생하는 공기량 증가, 압축강도 저하 등의 문제점을 해결하기 위해, 3~6 : 1 중량비율(더 바람직하게는 5 : 1 중량비율)로 혼합되는 것이 바람직한데, 이에 대한 상세한 설명은 본 발명의 실시예들과 그 실험 결과를 통해 후술하기로 한다. 이때, 유기물 실리콘계 액상형 발수제(실란-실록산 수성 발수제)의 중량비율은 배합수를 제외하고 고형분의 중량을 기준으로 한다.The inorganic metal salt-based powder-type water repellent (stearate powder-type water repellent) and the organic silicon-based liquid water repellent (silane-siloxane water-based water repellent) having the above components increase the amount of air generated by the existing water repellents while ensuring sufficient water repellency required, In order to solve problems such as lowering of compressive strength, it is preferable to mix in a 3-6: 1 weight ratio (more preferably 5: 1 weight ratio), and a detailed description thereof is provided in Examples of the present invention and its experiments The results will be described later. At this time, the weight ratio of the organic silicone-based liquid water repellent (silane-siloxane water repellent) is based on the weight of the solid content, excluding the mixing water.

그리고, 위와 같은 무기물 금속염계 분말형 발수제와 유기물 실리콘계 액상형 발수제(고형분 기준)를 포함한 유무기 복합 발수제는, 실험 결과에 따라 압축강도 저하와 발수성능의 변화가 비교적 크게 나타나는 것으로 확인된, 시멘트 100중량%에 대하여 1~3중량%(더 바람직하게는 2중량%)로 배합되는 것이 바람직하다.In addition, the organic-inorganic composite water repellent including the inorganic metal salt-based powder water repellent and the organic silicon liquid water repellent (solid content) as described above showed a relatively large decrease in compressive strength and a change in water repellency performance according to the experimental results. Cement 100 weight It is preferable to mix|blend in 1-3 weight% (more preferably 2 weight%) with respect to %.

한편, 본 발명에서 시멘트는 2,800cm2/g 이상의 분말도를 갖는 1종 보통 포틀랜드 시멘트로 제공되는 것이 바람직하다. 참고로, 잔골재와 굵은골재는 모르타르나 콘크리트에 있어서 일반적인 규격에 맞게 사용하면 된다.On the other hand, in the present invention, the cement is preferably provided as a type of ordinary Portland cement having a fineness of 2,800 cm 2 /g or more. For reference, fine aggregates and coarse aggregates can be used in accordance with general specifications for mortar or concrete.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들과 그 실험 결과를 설명함으로써, 본 발명의 구성 및 작용효과를 더 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며, 이하에서 개시되는 실시예들에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the configuration and effect of the present invention will be described in more detail by describing preferred embodiments of the present invention and the experimental results thereof. However, this is presented as a preferred example of the present invention, and the present invention is not limited or limited by the examples disclosed below.

1. 실험 개요1. Experiment Overview

<사용 재료><Material used>

본 실험에서 시멘트는 1종 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였으며, 잔골재는 KS L ISO 679 규격에 부합하는 표준사를 사용하였다.In this experiment, cement type 1 ordinary Portland cement was used, and for fine aggregate, standard yarn conforming to KS L ISO 679 was used.

본 실험에 사용된 유기물 실리콘계 액상형 발수제인 실란-실록산 수정 발수제의 특성 및 무기물 금속염계 분말형 발수제인 칼슘 스테아레이트와 징크 스테아레이트의 특성을 각각 [표 1] 및 [표 2]로 나타내었다. 실리콘계 실란-실론산은 유백색을 띄며 알칼리성을 가지고 있으며, 고형분이 50%이기 때문에 배합수에 대한 보정이 필요한 재료이다. 스테아레이트는 시멘트의 비해 낮은 밀도를 가지고 있는 미분말의 분체로서, 중성 또는 약알칼리성을 보유하고 있다.[Table 1] and [Table 2] show the characteristics of the organic silicon-based liquid water repellent, silane-siloxane modified water repellent, and the inorganic metal salt-based powder water repellent, calcium stearate and zinc stearate, used in this experiment, respectively. Silicone-based silane-silonic acid has a milky white color, has alkalinity, and has a solid content of 50%, so it is a material that needs correction for the mixing water. Stearate is a fine powder having a lower density than that of cement, and has neutral or weak alkalinity.

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

<실험 계획><Experiment plan>

[표 3]은 본 실험에 사용된 비교예 1 내지 3 및 실시예 1 내지 4에 따른 모르타르 배합표를 나타낸다.[Table 3] shows the mortar formulation table according to Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 to 4 used in this experiment.

Figure pat00003
Figure pat00003

본 실험에 있어서 실시예 1 내지 4는 본 발명에 따른 유무기 복합 발수제, 즉 무기물 금속염계 분말형 발수제(스테아레이트 분말형 발수제)와 유기물 실리콘계 액상형 발수제(실란-실록산 수성 발수제)를 모두 사용한 시멘트 모르타르 조성물로 제작된 시험체들로서, 여기서 무기물 금속염계 분말형 발수제와 유기물 실리콘계 액상형 발수제는 실시예 1(P3L1)의 경우 3 : 1 중량비율, 실시예 2(P4L1)의 경우 4 : 1 중량비율, 실시예 3(P5L1)의 경우 5 : 1 중량비율 및 실시예 4(P6L1)의 경우 6 : 1 중량비율을 갖는다.In this experiment, Examples 1 to 4 were cement mortars using both the organic-inorganic composite water repellent according to the present invention, that is, an inorganic metal salt-based powder water repellent (stearate powder type water repellent) and an organic silicone-based liquid water repellent agent (silane-siloxane water repellent). As test specimens made of the composition, wherein the inorganic metal salt-based powder-type water repellent agent and the organic silicone-based liquid water repellent agent were in Example 1 (P3L1) 3 : 1 weight ratio, Example 2 (P4L1) 4 : 1 weight ratio, Example 3 (P5L1) has a 5 : 1 weight ratio and Example 4 (P6L1) has a 6 : 1 weight ratio.

한편, 비교예 1(OPC)은 어떠한 발수제도 혼입하지 않고 1종 보통 포틀랜드 시멘트만 사용한 시멘트 모르타르 조성물로 제작된 시험체이고, 비교예 2(Powder)는 발수제로서 무기물 금속염계 분말형 발수제(스테아레이트 분말형 발수제)만 사용한 시멘트 모르타르 조성물로 제작된 시험체이며, 비교예 3(Liquid)은 발수제로서 유기물 실리콘계 액상형 발수제(실란-실록산 수성 발수제)만 사용한 시멘트 모르타르 조성물로 제작된 시험체이다.On the other hand, Comparative Example 1 (OPC) is a test specimen prepared with a cement mortar composition using only one type of ordinary Portland cement without mixing any water repellent agent, and Comparative Example 2 (Powder) is an inorganic metal salt-based powder water repellent (stearate powder) as a water repellent. A test specimen made of a cement mortar composition using only a water repellent type), and Comparative Example 3 (Liquid) is a test specimen made of a cement mortar composition using only an organic silicone-based liquid water repellent (silane-siloxane water repellent) as a water repellent.

유무기 복합 발수제를 혼입한 모르타르의 물리적 성능평가를 위해 플로우, 공기량, 압축강도 실험을 실시하였고, 발수 성능평가를 위해 물 흡수성과 염화물 침투 저항성 실험을 실시하였다. 실험에 사용된 유무기 복합 발수제는 기존문헌 및 예비실험결과 압축강도 저하와 발수성의 변화가 비교적 크게 나타난 시멘트 100중량% 대비 2중량%를 첨가하였고, 무기물 금속염계 분말형 발수제의 경우 예비실험을 통해 발수성능이 우수하며, 압축강도 저하가 가장 낮게 나타난 칼슘 스테아레이트(Ca) : 징크 스테아레이트(Zn) = 9 : 1 중량비율을 적용하였다. 또한, 유기물 실리콘계 액상형 발수제의 고형분이 50%인 것을 고려해 배합수의 양을 조절하였다. 유무기 복합 발수제의 혼합비율은 압축강도 저하를 고려하여, 압축강도를 크게 저하시키는 유기물 실리콘계 액상형 발수제(실란-실록산 수성 발수제)의 양을 조절하였다.Flow, air volume, and compressive strength tests were performed to evaluate the physical performance of the mortar mixed with organic/inorganic composite water repellent, and water absorption and chloride penetration resistance tests were performed to evaluate the water repellency performance. The organic/inorganic composite water repellent used in the experiment was added at 2 wt% compared to 100 wt% of cement, which showed relatively large changes in compressive strength and water repellency as a result of existing literature and preliminary experiments. Calcium stearate (Ca): zinc stearate (Zn) = 9: 1 weight ratio, which has excellent water repellency and showed the lowest decrease in compressive strength, was applied. In addition, considering that the solid content of the organic silicone-based liquid water repellent is 50%, the amount of mixing water was adjusted. The mixing ratio of the organic/inorganic composite water repellent was adjusted by considering the decrease in compressive strength, and the amount of the organic silicone-based liquid water repellent (silane-siloxane water repellent) that greatly reduces the compressive strength.

2. 실험 방법2. Experimental method

<굳지않은 모르타르의 시공 성능평가><Evaluation of construction performance of non-solidified mortar>

공기량 실험은 KS F 2421에 의거하여 진행하였다. 플로우 실험은 KS L 5105를 기준으로 진행하였으며, 물-결합재비(W/C) 50%, 발수제 무혼입 모르타르를 기준으로 200±5mm와 7±%를 목표성능범위로 설정하여 플로우 및 공기량 측정을 실시하였다. The air quantity test was conducted in accordance with KS F 2421. Flow experiment was conducted based on KS L 5105, and flow and air volume measurement were performed by setting 200±5mm and 7±% as target performance ranges based on water-binding material ratio (W/C) 50% and water repellent-free mortar. carried out.

<압축강도><Compressive strength>

KS L ISO 679를 기준으로 제작된 시험체를 탈형 후, 기건양생을 실시하였다. 3, 7, 14, 28일 재령에서 30Ton UTM을 이용하여 압축강도를 측정하였으며, 수준별 3개 공시체의 압축강도 측정 후, 평균 값을 압축강도로 산출하였다. 압축강도 실험은 50x50x50 입방형 몰드를 제작하여 수행되었다.After demolding the specimen manufactured according to KS L ISO 679, dry curing was performed. Compressive strength was measured using 30Ton UTM at the age of 3, 7, 14, and 28 days. After measuring the compressive strength of three specimens by level, the average value was calculated as the compressive strength. Compressive strength test was performed by fabricating a 50x50x50 cubic mold.

<흡수성><Absorbency>

28일 기건양생 후, 경화 된 시험체의 옆면에 에폭시를 코팅하고 24시간 대기중에 건조하였다. 건조 후 시험체의 무게를 측정한 후, 시험체를 약 10mm 깊이로 수중침지 후, 10, 30, 60, 360분 시간 경과에 따라 시험체의 무게를 측정하여 면적당 물 흡수율과 물 흡수계수를 도출하였다. 실험은 KS F 2609를 기준으로 실시하였으며, 4개 이상의 측정값을 통해 계산된 흡수계수가 선형관계이 있기 때문에, 360분에서 실험을 종료하였다.After air-drying for 28 days, epoxy was coated on the side of the cured specimen and dried in the air for 24 hours. After measuring the weight of the specimen after drying, the specimen was immersed in water to a depth of about 10 mm, and the weight of the specimen was measured over time for 10, 30, 60, and 360 minutes to derive the water absorption rate and water absorption coefficient per area. The experiment was conducted based on KS F 2609, and since the absorption coefficient calculated through four or more measured values has a linear relationship, the experiment was terminated at 360 minutes.

<염화물 침투 저항성(RCPT)><Chloride Penetration Resistance (RCPT)>

염화물 침투 저항성 실험(RCPT = Rapid Chloride Permeabillity Test) 절차는 다음과 같다. 먼저 기건상태에서 28일 경화된 Ø100×200 원형 공시체의 중앙으로부터 타설면과 바닥면으로 각각 50mm 두께로 절단한 후, 일방향으로 실험을 진행하기 위해, 절단된 시험체 옆면에 에폭시 코팅을 진행하였고, 24시간 상온에서 경화하였다. 에폭시가 경화된 시험체를 데시케이터에 넣고 133Pa 이하의 압력으로 3시간 동안 진공상태를 유지한 뒤 증류수를 데시케이터 안에 시험체가 모두 잠길 정도로 채우고 18±2 시간 동안 침지하였다. 침지 후, 시험체를 염화물 침투 저항성 셀에 넣어 조립한 후 3.0% 염화나트륨과 0.3N 수산화나트륨을 조립된 셀안에 넣어준다. 정압 전원 공급 장치에 셀을 연결하고 60v를 6시간동안 공급하고 초기부터 30분 단위로 전류값을 기록하여 아래의 [수학식 1]을 통해 통과전하량을 도출하였다.Chloride permeation resistance test (RCPT = Rapid Chloride Permeability Test) procedure is as follows. First, after cutting to a thickness of 50 mm from the center of a Ø100×200 round specimen cured for 28 days in dry conditions to the pouring surface and the bottom, respectively, in order to proceed with the experiment in one direction, epoxy coating was performed on the side of the cut specimen, 24 Time was cured at room temperature. The epoxy cured test specimen was placed in a desiccator, and the vacuum was maintained at a pressure of 133 Pa or less for 3 hours. After immersion, put the specimen in a chloride penetration resistant cell and assemble it, then put 3.0% sodium chloride and 0.3N sodium hydroxide into the assembled cell. The cell was connected to a constant voltage power supply, and 60v was supplied for 6 hours, and the current value was recorded every 30 minutes from the beginning to derive the amount of through-charge through [Equation 1] below.

Figure pat00004
Figure pat00004

위 [수학식 1]에서 Q는통과 전하량(C)이며, I0는 전압을 가한 직후의 전류(A)이다. It는 전압을 가한 후 t분 경과 후의 전류(A)를 나타낸다. 염화물 침투 저항성 실험은 KS F 2711을 기준으로 실시하였다.In [Equation 1] above, Q is the amount of passing charge (C), and I 0 is the current (A) immediately after the voltage is applied. I t represents the current (A) after t minutes have elapsed after voltage is applied. Chloride penetration resistance test was conducted based on KS F 2711.

3. 실험 결과 및 분석3. Experimental Results and Analysis

<발수제 혼입량에 따른 플로우와 공기량 변화><Change in flow and air volume according to the amount of water repellent mixed>

아래의 [표 4]는 본 발명의 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에 따른 모르타르에 대해 플로우와 공기량 실험결과를 나타낸다. 유기물 실리콘계 액상형 발수제(실란-실록산 수성 발수제)를 혼입한 비교예 3(Liquid)의 시험체를 제외한 모든 시험체(비교예 1, 2 및 실시예 1 내지 4)가 본 연구에서 목표성능범위로 설정했던 플로우 200±15mm와 공기량 7±1%를 충족하였다. 유기물 실리콘계 액상형 발수제의 경우 혼입 시 많은 공기를 내부로 연행시켜 작업성이 우수한 것으로 판단된다. 그러나, 무기물 금속염계 분말형 발수제(스테아레이트 분말형 발수제)를 혼입한 비교예 2(Powder)의 시험체는 금속염의 혼입량 증가 시 공기량 감소를 확인하였는데, 이는 금속염계 스테아레이트 첨가 시 모르타르 내부의 공극을 충전하는 것으로 판단된다.[Table 4] below shows the flow and air amount test results for the mortars according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 of the present invention. All specimens (Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 to 4) except for the specimen of Comparative Example 3 (Liquid) in which the organic silicone-based liquid water repellent (silane-siloxane aqueous water repellent) was mixed was set as the target performance range in this study. 200±15mm and air volume of 7±1% were satisfied. In the case of organic silicone-based liquid water repellent, it is judged to have excellent workability by entraining a lot of air inside when mixed. However, the test specimen of Comparative Example 2 (Powder), in which the inorganic metal salt-based powder-type water repellent (stearate powder-type water repellent) was mixed, confirmed a decrease in the amount of air when the amount of metal salt was increased, which closed the pores inside the mortar when the metal salt-based stearate was added. considered to be charging.

Figure pat00005
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<발수제 혼입량과 압축강도와의 관계><Relationship between mixing amount of water repellent and compressive strength>

도 1은 본 발명의 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에 따른 시험체에 대한 압축강도 실험결과를 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing the compressive strength test results for the test specimens according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 of the present invention.

모든 시험체에서 시간 경과에 따라 압축강도가 증진되었고, 발수제 무혼입 시험체(비교예 1)의 압축강도는 재령 초반인 3일과 7일 각각 30, 36MPa로 높은 압축강도를 발현하는 특성을 나타냈다. 발수제를 혼입한 시험체들의 경우(비교예 2, 3 및 실시예 1 내지 4)는 전반적으로 재령 14일 이후 강도 증진이 크게 증가하였다. Compressive strength was improved over time in all specimens, and the compressive strength of the specimen without water repellent agent (Comparative Example 1) was 30 and 36 MPa, respectively, at the early age of 3 days and 7 days, indicating a characteristic of expressing high compressive strength. In the case of the test specimens containing the water repellent agent (Comparative Examples 2 and 3 and Examples 1 to 4), overall strength enhancement was significantly increased after 14 days of age.

무기물 금속염계 분말형 발수제(비교예 2)의 경우 재령 14일까지는 낮은 압축강도를 보였지만, 재령 28일 경과 후 39.5MPa로 무혼입 모르타르 대비 97.5%의 높은 압축강도를 나타내었다. 유기물 실리콘계 액상형 발수제(비교예 3)는 재령 28일 압축강도가 24MPa로 무혼입 모르타르 대비 42%의 압축강도 저하를 확인하였다.In the case of the inorganic metal salt-based powder-type water repellent (Comparative Example 2), the compressive strength was low until 14 days of age, but after 28 days of age, it was 39.5 MPa, showing a high compressive strength of 97.5% compared to the non-mixed mortar. The organic silicone-based liquid water repellent (Comparative Example 3) had a compressive strength of 24 MPa at the age of 28 days, confirming a 42% decrease in compressive strength compared to an unmixed mortar.

유무기 복합 발수제를 혼입한 시험체(실시예 1 내지 4)는 재령일에 상관없이 유기물 실리콘계 액상형 발수제를 혼입한 시험체(비교예 3)보다 높은 압축강도를 보였는데, 재령 28일에 경우 약 38MPa로 비교예 3의 시험체 대비 높은 압축강도를 나타냈다. 구체적으로, 실시예 1(P5L1)은 38.5MPa로 무기물 금속염계 분말형 발수제를 혼입한 시험체인 비교예 2(Powder) 대비 약 2.5%의 압축강도 저하를 보였으며, 실시예 4(P6L1)의 경우, 압축강도가 39.5MPa로 비교예 2(Powder)와 동일한 압축강도를 확인하였는데, 이는 내부에 혼입되었던 실리콘계 액상형 발수제의 양이 감소하고, 금속염계 스테아레이트의 양이 증가하여, 공기량의 감소와 모르타르 내부에 스테아레이트가 충전재(filler)로써 충전되는 것으로 판단되며, 실시예 4(P6L1)의 경우, 혼입된 실리콘계 액상형 발수제가 극소량이기 때문에 압축강도 저하에 영향을 미치지 않는 것으로 사료된다.The test body containing the organic-inorganic composite water repellent agent (Examples 1 to 4) showed a higher compressive strength than the test body containing the organic silicone liquid water repellent agent (Comparative Example 3) regardless of age, and at 28 days of age, it was about 38 MPa. Compared to the test specimen of Comparative Example 3, it exhibited higher compressive strength. Specifically, Example 1 (P5L1) showed a decrease in compressive strength of about 2.5% compared to Comparative Example 2 (Powder), a test body containing an inorganic metal salt-based powder-type water repellent at 38.5 MPa, and in Example 4 (P6L1) , the compressive strength was 39.5 MPa, confirming the same compressive strength as in Comparative Example 2 (Powder), which decreased the amount of silicone-based liquid water repellent mixed therein, and increased the amount of metal salt-based stearate, resulting in a decrease in air volume and mortar It is judged that the stearate is filled inside as a filler, and in the case of Example 4 (P6L1), it is considered that it does not affect the decrease in compressive strength because the mixed silicone-based liquid water repellent is very small.

도 2는 발수제 무혼입 모르타르 시험체 및 유기물 실리콘계 액상형 발수제를 혼입한 시험체의 SEM 이미지를 나타내며, 도 3은 유기물 실리콘계 액상형 발수제를 혼입한 시험체의 SEM&EDS 분석결과를 나타낸다. Figure 2 shows the SEM image of the water repellent-free mortar test body and the test body mixed with the organic silicone-based liquid water repellent agent, Figure 3 shows the SEM & EDS analysis results of the test body mixed with the organic silicone-based liquid water repellent agent.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 발수제 무혼입 모르타르 시험체에 비해 유기물 실리콘계 액상형 발수제를 혼입한 시험체의 표면에 미세균열을 확인하였으며, 압축강도의 저하 원인으로 판단하였던 잔골재와 시멘트 페이스트의 접합면(ITZ) 분석결과, ITZ(The Interfacial Transition Zone)부분에 발수제 무혼입 모르타르 시험체 대비 Si가 약 6배 정도 높은 것으로 측정되었다. 이 두 가지 원인에 의해 압축강도가 크게 저하되는 것으로 판단된다.As shown in FIGS. 2 and 3, microcracks were confirmed on the surface of the test specimen containing the organic silicon-based liquid water repellent compared to the water repellent-free mortar specimen, and the bonding surface of fine aggregate and cement paste, which was judged to be the cause of the decrease in compressive strength. As a result of (ITZ) analysis, it was measured that the Si content in the ITZ (The Interfacial Transition Zone) part was about 6 times higher than that of the water repellent-free mortar test specimen. It is judged that the compressive strength is greatly reduced due to these two causes.

<발수제 혼입에 따른 단위면적당 물 흡수량 변화><Change in water absorption per unit area due to mixing of water repellent>

도 4는 본 발명의 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에 따른 시험체의 시간 경과에 따른 단위면적당 물 흡수량을 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing the amount of water absorption per unit area over time of the test specimens according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 of the present invention.

도 4를 참조하면, 발수제 무혼입 모르타르 시험체인 비교예 1(OPC)를 제외한 모든 시험체의 발수성능이 우수한 것으로 나타났다. 구체적으로, 비교예 1(OPC)의 경우 시간경과에 따라 지속적으로 면적당 물 흡수량이 증가하였으며, 6시간 경과 후 면적당 물 흡수량은 1.394kg/m2를 나타내었다. 무기물 금속염계 발수제를 혼입한 시험체인 비교예 2(Powder)의 경우 비교예 1(OPC)보다 92% 적은 0.12kg/m2이며, 유기물 실리콘계 액상형 발수제를 시험체인 비교예 3(Liquid)의 경우 물을 흡수하지 않는 것으로 나타났다.Referring to FIG. 4 , it was found that the water repellency performance of all the specimens except for Comparative Example 1 (OPC), which was a mortar-free mortar test body, was excellent. Specifically, in the case of Comparative Example 1 (OPC), the water absorption per area continuously increased over time, and after 6 hours, the water absorption per area was 1.394 kg/m 2 . In the case of Comparative Example 2 (Powder), which is a test body containing an inorganic metal salt-based water repellent, it is 0.12 kg/m 2 , which is 92% less than Comparative Example 1 (OPC). was not found to be absorbed.

그리고, 유무기 복합 발수제를 혼입한 시험체의 경우 실시예 4(P6L1) > 실시예 3(P5L1) > 실시예 2(P4L1) > 실시예 1(P3L1)의 순서로 면적당 물 흡수량이 많은 것으로 나타났는데, 이는 발수력이 뛰어난 유기물 실리콘계 액상형 발수제(실란-실록산 수성 발수제)의 양이 혼합비율에 따라 적어져 나타난 결과로 판단된다. 유무기 복합 발수제를 혼입한 시험체들 중 가장 발수성능이 낮은 실시예 4(P6L1)는 발수제 무혼입 모르타르 시험체인 비교예 1보다 95% 적은 0.072kg/m2를 나타내었으며, 무기물 금속염계 분말형 발수제를 혼입한 시험체인 비교예 2(Powder)보다 40% 적은 것을 확인하였다. 유무기 복합 발수제를 혼입한 시험체(실시예 1 내지 4) 모두 무기물 금속염계 분말형 발수제를 혼입한 시험체(비교예 2)보다 높은 발수성능을 나타냈다And, in the case of the test body incorporating the organic/inorganic composite water repellent agent, it was found that the water absorption per area was large in the order of Example 4 (P6L1) > Example 3 (P5L1) > Example 2 (P4L1) > Example 1 (P3L1). , This is considered to be the result of the decrease in the amount of the organic silicone-based liquid water repellent (silane-siloxane water repellent) with excellent water repellency according to the mixing ratio. Example 4 (P6L1), which had the lowest water-repellent performance among the specimens containing the organic-inorganic composite water repellent, showed 0.072 kg/m 2 , 95% less than Comparative Example 1, which is a mortar test without mixing of a water repellent, and showed an inorganic metal salt-based powder-type water repellent. It was confirmed that it was 40% less than that of Comparative Example 2 (Powder), which is a test body in which . All of the specimens containing the organic/inorganic composite water repellent agent (Examples 1 to 4) showed higher water repellency than the specimens containing the inorganic metal salt-based powder-type water repellent agent (Comparative Example 2).

아래의 [표 5]는 본 발명의 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에 따른 시험체의 시간경과에 따른 물 흡수계수를 나타낸다.[Table 5] below shows the water absorption coefficients over time of the test specimens according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 of the present invention.

Figure pat00006
Figure pat00006

위 [표 5]를 참조하면, 물 흡수계수 역시 발수제 무혼입 모르타르 시험체인 비교예 1(OPC)를 제외한 모든 시험체가 시간 경과에 상관없이 0에 수렴하는 것으로 나타났다. 구체적으로, 무기물 금속염계 분말형 발수제를 혼입한 시험체인 비교예 2(Powder)의 경우 약 0.06으로 일정한 물 흡수계수를 보였고, 유기물 실리콘계 액상형 발수제를 혼입한 시험체인 비교예 3(Liquid)의 경우 물 흡수계수가 0으로 나타났다.Referring to [Table 5] above, the water absorption coefficient was also found to converge to 0 regardless of the lapse of time for all specimens except Comparative Example 1 (OPC), which is a water repellent-free mortar test body. Specifically, Comparative Example 2 (Powder), a test body containing an inorganic metal salt-based powder-type water repellent, showed a constant water absorption coefficient of about 0.06, and Comparative Example 3 (Liquid), a test body containing an organic silicone-based liquid water repellent, showed water The absorption coefficient was found to be 0.

그리고, 유무기 복합 발수제를 혼입한 시험체들(실시예 1 내지 4)의 물 흡수계수 역시 면적당 물 흡수량과 같은 경향을 보였고 실시예 4(P6L1)의 경우, 다른 실시예들과 다르게 물 흡수계수가 약 0.03으로 약간의 흡수성능을 나타냈다. 따라서, 실시예 3(P5L1)의 비율(무기물 금속염계 분말형 발수제와 유기물 실리콘계 액상형 발수제의 혼합비율)이 유무기 복합 발수제의 최소한계로 판단된다.And, the water absorption coefficient of the test specimens (Examples 1 to 4) incorporating the organic/inorganic composite water repellent also showed the same tendency as the water absorption per area, and in the case of Example 4 (P6L1), the water absorption coefficient was different from other examples. About 0.03 showed some absorption performance. Therefore, the ratio of Example 3 (P5L1) (mixing ratio of the inorganic metal salt-based powder water repellent and the organic silicon-based liquid water repellent agent) is determined to be the minimum limit of the organic-inorganic composite water repellent agent.

도 5는 발수제 무혼입 모르타르 시험체 및 무기물 금속염계 분말형 발수제를 혼입한 시험체의 표면을 500배 확대한 SEM 이미지를 나타내며, 도 6은 발수제 무혼입 모르타르 시험체 및 무기물 금속염계 분말형 발수제를 혼입한 시험체의 표면을 10,000배로 확대한 SEM 이미지를 나타낸다.5 shows a 500-fold magnified SEM image of the surface of the water repellent-free mortar test body and the inorganic metal salt-based powder-type water repellent mixed, and FIG. The SEM image of the surface of the magnified 10,000 times is shown.

도 5 및 도 6을 참조하면, 발수제 무혼입 모르타르 시험체의 표면과 다르게 무기물 금속염계 분말형 발수제를 혼입한 시험체의 표면 전반에 걸쳐 왁스성 물질이 코팅된 것을 확인할 수 있었으며, 이를 10,000배 확대해본 결과, 시멘트 수화생성물 표면부에 왁스성 물질이 코팅된 것을 확인하였다. 시멘트 수화물 표면에 형성 된 코팅층에 의해 내외부에서 발수효과가 나타나는 것으로 판단되며, 발수력의 크기는 발수성이 강한 유기물 실리콘계 액상형 발수제(실란-실록산 수성 발수제) 시험체의 혼합비율에 의해 조정되며, 무기물 금속염계 분말형 발수제의 혼합비율이 증가할수록 발수력이 감소하는 것으로 사료된다. 5 and 6, it was confirmed that the waxy material was coated over the entire surface of the test body containing the inorganic metal salt-based powder-type water repellent differently from the surface of the water repellent-free mortar test body, and it was magnified 10,000 times. , it was confirmed that a waxy material was coated on the surface of the cement hydration product. It is judged that the water repellency effect is exhibited from the inside and the outside by the coating layer formed on the surface of the cement hydrate, and the size of the water repellency is adjusted by the mixing ratio of the organic silicone liquid water repellent (silane-siloxane water repellent) test specimen with strong water repellency. It is considered that the water repellency decreases as the mixing ratio of the powder water repellent increases.

<염화물 침투 저항성 실험 결과><Result of chloride penetration resistance test>

도 7은 본 발명의 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에 따른 시험체에 대한 통과 전하량을 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing the amount of passing charge for the test specimens according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 of the present invention.

도 7을 참조하면, 발수제 무혼입 모르타르 시험체인 비교예 1(OPC) 대비 모든 시험체에서의 통과 전하량이 발수제 혼입에 따라 감소하는 것으로 나타났다. 무기물 금속염계 분말형 발수제 혼입 시험체인 비교예 2(Powder)와 유기물 실리콘계 액상형 발수제 혼입 시험체인 비교예 3(Liquid)의 경우 비교예 1(OPC) 대비 48%, 56% 낮아진 약 7007과 5864 coulomb으로 나타났다.Referring to FIG. 7 , compared to Comparative Example 1 (OPC), which is a water repellent-free mortar test body, it was found that the amount of passing charge in all specimens decreased according to the incorporation of the water repellent agent. In the case of Comparative Example 2 (Powder), which is an inorganic metal salt-based powder-type water repellent mixing test body, and Comparative Example 3 (Liquid), which is an organic silicon-based liquid water repellent mixing test body, it was about 7007 and 5864 coulomb, which were 48% and 56% lower than Comparative Example 1 (OPC). appear.

그리고, 유무기 복합 발수제 혼입 시험체들인 실시예 1 내지 4의 경우, 평균 약 7300 coulomb으로 비교예 1(OPC) 대비 약 45% 낮게 나타났다. 특히, 실시예 1(P3L1)의 경우, 비교예 2(Powder)보다 3% 낮은 약 6807 coulomb으로 나타났다. 그러나 유무기 복합 발수제 혼입 시험체들인 실시예 1 내지 4의 경우, 유기물 실리콘계 액상형 발수제 혼입 시험체인 비교예 3(Liquid)와 동일한 물 흡수계수를 나타내어 낮은 통과 전하량을 예상했지만 실시예 2(P4L1) 및 실시예 3(P5L1)의 시험체의 경우 비교예 3(Liquid) 대비 20%, 30% 높은 약 7020, 7699 coulomb으로, 예상보다 높은 통과 전하량을 확인하였다. And, in the case of Examples 1 to 4, which are organic/inorganic composite water repellent mixing test specimens, it was about 45% lower than Comparative Example 1 (OPC) with an average of about 7300 coulomb. In particular, in the case of Example 1 (P3L1), it was shown to be about 6807 coulomb, which is 3% lower than that of Comparative Example 2 (Powder). However, in the case of Examples 1 to 4, which are organic/inorganic composite water repellent mixing test bodies, the same water absorption coefficient as Comparative Example 3 (Liquid), which is an organic silicon-based liquid water repellent mixing test body, was expected, and a low passing charge was expected, but Example 2 (P4L1) and implementation In the case of the test specimen of Example 3 (P5L1), about 7020 and 7699 coulomb, which were 20% and 30% higher than those of Comparative Example 3 (Liquid), it was confirmed that the amount of passing charge was higher than expected.

아래의 [표 6]은 본 발명의 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에 따른 시험체에 대해 염화물 침투 저항성 실험이 종료된 후, 질산은 용액을 분사해 나타난 염화물 침투 깊이의 평균을 나타낸다.[Table 6] below shows the average of the chloride penetration depth shown by spraying the silver nitrate solution after the chloride penetration resistance test was completed for the test specimens according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 of the present invention.

Figure pat00007
Figure pat00007

위 [표 6]을 참조하면, 염화물 침투 깊이도 발수제를 혼입한 시험체들이 전반적으로 낮은 염화물 침투 깊이를 나타내었다. 유기물 실리콘계 액상형 발수제 혼입 시험체인 비교예 3(Liquid)의 경우 21.77mm로 가장 낮은 침투깊이를 나타내었고, 무기물 금속염계 분말형 발수제 혼입 시험체인 비교예 2(Powder)의 경우는 그 보다 약 5mm 높은 26.47을 나타냈다.Referring to [Table 6] above, the chloride penetration depth also showed that the chloride penetration depth was generally low in the specimens containing the water repellent agent. In the case of Comparative Example 3 (Liquid), which is an organic silicon-based liquid water repellent mixing test body, it showed the lowest penetration depth of 21.77 mm, and in Comparative Example 2 (Powder), which is an inorganic metal salt powder type water repellent mixing test body, about 5 mm higher than that of 26.47 showed

그리고, 유무기 복합 발수제 혼입 시험체들인 실시예 1 내지 4의 경우, 실시예 2(P4L1)와 실시예 3(P5L1)이 각각 26.42, 27.25mm로 비교적 높은 침투 깊이를 나타내었는데, 이는 발수성 물질에 의한 시험체 내부의 미세공극과 내부의 화학반응에 의한 것으로 판단되며, 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.And, in the case of Examples 1 to 4, which are organic/inorganic composite water repellent mixing test specimens, Example 2 (P4L1) and Example 3 (P5L1) exhibited relatively high penetration depths of 26.42 and 27.25 mm, respectively, which were caused by the water repellent material. It is judged that it is caused by the micropores inside the specimen and the chemical reaction inside, and it is considered that additional research is needed.

4. 결론4. Conclusion

유기물 실리콘계 액상형 발수제(실란-실록산 수성 발수제)를 시멘트계 재료에 혼입한 경우의 공기량 증가 및 압축강도 저하 등의 문제점을 해결하기 위하여, 유무기 복합 발수제(무기물 금속염계 분말형 발수제와 유기물 실리콘계 액상형 발수제를 혼합)가 혼입된 모르타르를 대상으로 물리적 성능 및 발수성능을 평가한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.In order to solve problems such as an increase in air volume and a decrease in compressive strength when an organic silicone-based liquid water repellent (silane-siloxane water-based water repellent) is mixed with a cementitious material, an organic/inorganic composite water repellent (inorganic metal salt-based powder water repellent and organic silicone liquid water repellent) As a result of evaluating the physical performance and water repellency of the mortar mixed), the following conclusions were obtained.

1) 유기물 실리콘계 액상형 발수제 혼입 시험체인 비교예 3(Liquid)의 경우 재령 28일 모르타르 압축강도는 발수제 무혼입 시험체인 비교예 1(OPC) 대비 42%로 강도가 크게 저하하며, 이는 공기량 증가와 함께 잔골재의 천이대(ITZ)에서 실란-실록산 등의 소수성물질이 시멘트수화반응을 지연시킨 영향이라고 판단된다. 그러나, 무기물 금속염계 분말형 발수제 혼입 시험체인 비교예 2(Powder) 및 유무기 ㅂ복합 발수제 혼입 시험체들 중 실시예 3(P5L1)과 실시예 4(P6L1)의 경우 28일 압축강도는 비교예 1(OPC)와 비교하여 약 97%로서 압축강도 저하는 거의 없었다.1) In the case of Comparative Example 3 (Liquid), which is a test body containing an organic silicone liquid water repellent, the compressive strength of the mortar at 28 days of age is 42% compared to Comparative Example 1 (OPC), which is a test body without water repellent agent. It is considered that hydrophobic substances such as silane-siloxane delayed cement hydration reaction in the transition zone (ITZ) of fine aggregates. However, in Comparative Example 2 (Powder), which is an inorganic metal salt-based powder-type water repellent mixing test body, and Example 3 (P5L1) and Example 4 (P6L1) among the organic/inorganic composite water repellent mixing test bodies, the 28-day compressive strength was Comparative Example 1 (OPC) was about 97%, and there was little decrease in compressive strength.

2) 유기물 실리콘계 액상형 발수제(실란-실록산 수성 발수제)의 우수한 발수성능 때문에, 유기물 실리콘계 액상형 발수제를 혼입한 유무기 복합 발수제 시험체(실시예 1 내지 4)는 물흡수계수와 물흡수면적이 거의 0에 가까우며, 특히 본 실험의 범위에서는 무기물 금속염계 분말형 발수제와 유기물 실리콘계 액상형 발수제의 혼합비율 5 : 1 이하에서 모르타르의 발수성능이 매우 우수한 것으로 확인되었다.2) Due to the excellent water repellency performance of the organic silicone liquid water repellent (silane-siloxane water repellent), the organic/inorganic composite water repellent test specimens (Examples 1 to 4) containing the organic silicone liquid water repellent agent had a water absorption coefficient and water absorption area of almost 0. In particular, in the range of this experiment, it was confirmed that the water repellency performance of the mortar was very excellent at a mixing ratio of 5:1 or less of the inorganic metal salt-based powder-type water repellent and the organic silicon-based liquid water repellent agent.

3) 유기물 실리콘계 액상형 발수제 혼입 시험체인 비교예 3(Liquid)은 내부로 혼입 시 만은 연행공기를 동반하여 공기량과 플로우가 증가하였으나, 무기물 금속염계 분말형 발수제 혼입 시험체인 비교예 2(Powder)는 스테아레이트가 미세공극을 충진하여 공기량을 저하시키는 것으로 판단된다. 그리고 유무기 복합 발수제가 혼입된 실시예 1 내지 4는 비교예 3(Liquid)과 비교하여 플로우를 약 10%, 공기량을 약 50% 감소시키는 효과가 있었다.3) Comparative Example 3 (Liquid), which is an organic silicon-based liquid water repellent mixing test body, increased air volume and flow with entrained air when mixed inside, but Comparative Example 2 (Powder), an inorganic metal salt-based powder water repellent mixing test body, was stear It is determined that the rate fills the micropores and reduces the amount of air. And Examples 1 to 4 in which the organic/inorganic composite water repellent was mixed had the effect of reducing the flow by about 10% and the amount of air by about 50% compared to Comparative Example 3 (Liquid).

4) 유무기 복합 발수제 혼입 시험체들(실시예 1 내지 4)의 염화물 침투저항성을 나타내는 통과 전하량은 평균 7300 coulomb으로 비교예 1(OPC)의 13,432 couloumb에 비해 약 45% 낮게 나타났으며, 이는 유기물 실리콘계 액상형 발수제의 발수성능과 무기물 금속염계 분말형 발수제의 충진효과로 판단된다.4) The amount of passing charge indicating the chloride penetration resistance of the organic/inorganic composite water repellent mixing test specimens (Examples 1 to 4) was an average of 7300 coulomb, which was about 45% lower than that of 13,432 couloumb of Comparative Example 1 (OPC), which was lower than that of organic matter It is judged by the water-repellent performance of the silicone-based liquid water repellent and the filling effect of the inorganic metal salt-based powder water repellent.

5) 이상의 실험을 종합하면, 무기물 금속염계 분말형 발수제와 유기물 실리콘계 액상 발수제를 5 : 1의 비율로 혼입한 실시예 3(P5L1)에 따른 유무기 복합 발수제가 압축강도 저하 방지 및 발수 성능 확보를 위하여 가장 합리적이고 효과적이라고 판단된다.5) Summarizing the above experiments, the organic-inorganic composite water repellent according to Example 3 (P5L1), in which an inorganic metal salt-based powder water repellent and an organic silicon-based liquid water repellent were mixed in a ratio of 5: 1, prevented a decrease in compressive strength and secured water repellency performance. considered to be the most reasonable and effective for

결론적으로, 본 발명의 실시예들 및 그 시험 결과에 따르면, 모르타르/콘크리트 조성물에 있어서 유기물 실리콘계 액상형 발수제와 무기물 금속염계 분말형 발수제를 혼합하여 사용하되, 유기물 실리콘케 액상형 발수제는 실란-실록산 수성 발수제로, 무기물 금속염계 분말형 발수제는 칼슘 스테아레이트와 징크 스테아레이트를 혼합한 스테아레이트 분말형 발수제로 적용했을 때, 무기물 금속염계 분말형 발수제와 유기물 실리콘계 액상형 발수제(고형분 기준)를 3~6 : 1 중량비율(가장 바람직하게는 5 : 1 중량비율)로 혼합함으로서, 열화인자가 콘크리트의 내부로 침투하는 것을 방지하기 위한 발수성능을 확보하면서도 기존의 발수제에서 발생하는 공기량 증가, 압축강도 저하 등의 문제점을 해결할 수 있다. In conclusion, according to the examples of the present invention and the test results thereof, in the mortar/concrete composition, an organic silicon-based liquid water repellent and an inorganic metal salt-based powder water repellent are mixed and used, but the organic silicone liquid water repellent is a silane-siloxane water repellent agent. So, when the inorganic metal salt-based powder-type water repellent is applied as a stearate powder-type water repellent mixed with calcium stearate and zinc stearate, the inorganic metal salt-based powder-type water repellent and the organic silicon-based liquid water repellent (solid content) are 3 to 6: 1 By mixing in a weight ratio (most preferably 5: 1 weight ratio), the water repellency performance to prevent the deterioration factor from penetrating into the concrete is ensured, while increasing the amount of air generated from the existing water repellent agent, reducing the compressive strength, etc. can solve

본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, it should be said that such modifications or variations shall fall within the scope of the claims of the present invention.

Claims (10)

열화가 발생한 콘크리트 구조물에 대한 보수 작업에 사용되는 보수 모르타르 조성물에 있어서,
시멘트, 잔골재, 무기물 금속염계 분말형 발수제 및 유기물 실리콘계 액상형 발수제를 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 복합 발수제를 이용한 모르타르 조성물.
In the repair mortar composition used for repair work on a concrete structure in which deterioration has occurred,
A mortar composition using an organic-inorganic composite water repellent, comprising cement, fine aggregate, inorganic metal salt-based powder-type water repellent, and organic silicon-based liquid water repellent.
제1항에 있어서,
상기 무기물 금속염계 분말형 발수제는 스테아레이트 분말형 발수제로 제공되고,
상기 유기물 실리콘계 액상형 발수제는 실란-실록산 수성 발수제로 제공되는 것을 특징으로 하는 유무기 복합 발수제를 이용한 모르타르 조성물.
According to claim 1,
The inorganic metal salt-based powder-type water repellent is provided as a stearate powder-type water repellent,
The organic silicone-based liquid water repellent is a silane-siloxane mortar composition using an organic-inorganic composite water repellent, characterized in that provided as an aqueous water repellent.
제2항에 있어서,
상기 스테라레이트 분말형 발수제는 칼슘 스테아레이트 및 징크 스테아레이트를 포함하되, 상기 칼슘 스테아레이트과 상기 징크 스테아레이트는 9.5~8.5 : 0.5~1.5 중량비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 유무기 복합 발수제를 이용한 모르타르 조성물.
3. The method of claim 2,
The sterarate powder-type water repellent includes calcium stearate and zinc stearate, wherein the calcium stearate and the zinc stearate are mixed in a weight ratio of 9.5 to 8.5: 0.5 to 1.5 by weight. mortar composition.
제2항에 있어서,
상기 실란-실록산 수성 발수제의 고형분 함량은 40~60중량%인 것을 특징으로 하는 유무기 복합 발수제를 이용한 모르타르 조성물.
3. The method of claim 2,
The silane-siloxane mortar composition using an organic-inorganic composite water repellent, characterized in that the solid content of the aqueous water repellent is 40 to 60% by weight.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 무기물 금속염계 분말형 발수제와 상기 유기물 실리콘계 액상형 발수제(고형분 기준)는 3~6 : 1 중량비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 유무기 복합 발수제를 이용한 모르타르 조성물.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The inorganic metal salt-based powder-type water repellent agent and the organic silicon-based liquid water repellent agent (based on solid content) are 3 to 6: A mortar composition using an organic-inorganic composite water repellent, characterized in that it is mixed in a weight ratio.
제5항에 있어서,
상기 무기물 금속염계 분말형 발수제와 상기 유기물 실리콘계 액상형 발수제(고형분 기준)를 포함한 유무기 복합 발수제는 상기 시멘트 100중량%에 대하여 1~3중량%로 배합되는 것을 특징으로 하는 유무기 복합 발수제를 이용한 모르타르 조성물.
6. The method of claim 5,
The organic/inorganic composite water repellent comprising the inorganic metal salt-based powder water repellent and the organic silicon-based liquid water repellent (based on solid content) is blended in an amount of 1 to 3% by weight based on 100% by weight of the cement. Mortar using an organic/inorganic composite water repellent composition.
제6항에 있어서,
상기 무기물 금속염계 분말형 발수제는 상기 시멘트와 건식비빔으로 혼합되고,
상기 유기물 실리콘계 액상형 발수제는 시멘트 페이스트 제작 후 상기 잔골재와 함께 혼입되는 것을 특징으로 하는 유무기 복합 발수제를 이용한 모르타르 조성물.
7. The method of claim 6,
The inorganic metal salt-based powder-type water repellent is mixed with the cement and dry bibim,
The organic silicon-based liquid water repellent is a mortar composition using an organic-inorganic composite water repellent, characterized in that it is mixed with the fine aggregate after the cement paste is manufactured.
콘크리트 내부에서 발수성능을 발현시키기 위한 콘크리트 조성물에 있어서,
시멘트, 잔골재, 굵은골재, 무기물 금속염계 분말형 발수제 및 유기물 실리콘계 액상형 발수제를 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 복합 발수제를 이용한 콘크리트 조성물.
In the concrete composition for expressing the water repellency performance inside the concrete,
A concrete composition using an organic-inorganic composite water repellent, comprising cement, fine aggregate, coarse aggregate, inorganic metal salt-based powder-type water repellent, and organic silicon-based liquid water repellent.
제8항에 있어서,
상기 무기물 금속염계 분말형 발수제는 스테아레이트 분말형 발수제로 제공되고,
상기 유기물 실리콘계 액상형 발수제는 실란-실록산 수성 발수제로 제공되며,
상기 스테라레이트 분말형 발수제는 칼슘 스테아레이트 및 징크 스테아레이트를 포함하되, 상기 칼슘 스테아레이트과 상기 징크 스테아레이트는 9.5~8.5 : 0.5~1.5 중량비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 유무기 복합 발수제를 이용한 콘크리트 조성물.
9. The method of claim 8,
The inorganic metal salt-based powder-type water repellent is provided as a stearate powder-type water repellent,
The organic silicone-based liquid water repellent is provided as a silane-siloxane water repellent,
The sterarate powder-type water repellent includes calcium stearate and zinc stearate, wherein the calcium stearate and the zinc stearate are mixed in a weight ratio of 9.5 to 8.5: 0.5 to 1.5 by weight. concrete composition.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 무기물 금속염계 분말형 발수제와 상기 유기물 실리콘계 액상형 발수제(고형분 기준)는 3~6 : 1 중량비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 유무기 복합 발수제를 이용한 콘크리트 조성물.
10. The method according to claim 8 or 9,
The inorganic metal salt-based powder-type water repellent agent and the organic silicone-based liquid water repellent agent (based on solid content) are 3 to 6: Concrete composition using an organic-inorganic composite water repellent, characterized in that it is mixed in a weight ratio of 1.
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