KR20230126291A - 항균 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법 - Google Patents
항균 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법 Download PDFInfo
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Abstract
개시된 내용은 노후된 콘크리트 구조물에 압축강도, 휨강도, 접착강도, 중성화 저항성 및 항균성이 우수한 모르타르가 적용되어 콘크리트의 물성을 개선하고,또한, 부식된 철근의 두께 및 내하력을 보강할 수 있으며, 보수 후에도 철근의 부식을 방지할 수 있으며, 또한, 내산성이 우수한 표면보호제가 적용되어 내산성 및 내부식성을 나타내는 콘크리트 구조물을 제공하는 탁월한 효과를 나타내는 항균 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 관한 것이다.
개시된 내용은 콘크리트 바탕면을 샌드블라스터로 처리하는 바탕면처리단계;
상기 바탕면처리단계를 통해 처리된 콘크리트 바탕면을 고압수로 세척하는 세척단계; 상기 세척단계를 통해 세척된 콘크리트 바탕면에 계면접착강화제를 도포하는 계면접착강화제도포단계; 상기 계면접착강화제도포단계를 통해 계면접착강화제가 도포된 콘크리트 바탕면에 단면복구용 항균 모르타르를 도포하는 항균모르타르도포단계; 및 상기 항균모르타르도포단계를 통해 도포된 상기 항균 모르타르의 표면에 표면보호제를 도포하는 표면보호제도포단계;를 포함하는, 항균 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법을 일 실시예로 제시한다.
개시된 내용은 콘크리트 바탕면을 샌드블라스터로 처리하는 바탕면처리단계;
상기 바탕면처리단계를 통해 처리된 콘크리트 바탕면을 고압수로 세척하는 세척단계; 상기 세척단계를 통해 세척된 콘크리트 바탕면에 계면접착강화제를 도포하는 계면접착강화제도포단계; 상기 계면접착강화제도포단계를 통해 계면접착강화제가 도포된 콘크리트 바탕면에 단면복구용 항균 모르타르를 도포하는 항균모르타르도포단계; 및 상기 항균모르타르도포단계를 통해 도포된 상기 항균 모르타르의 표면에 표면보호제를 도포하는 표면보호제도포단계;를 포함하는, 항균 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법을 일 실시예로 제시한다.
Description
개시된 내용은 항균 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 관한 것이다.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 식별항목에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 식별항목에 기재된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.
우리나라 구조물의 대부분은 70∼80년대를 전후로 경제발전 계획에 따라 콘크리트 구조물이 들어서기 시작하였다. 이러한 대부분의 구조물들은 환경적, 시공불량, 천연골재 고갈로 인한 부적합한 재료의 사용으로 인하여 30년 이상이 지난 지금 콘크리트 열화로 인한 문제가 끊임없이 발생하고 있다.
통상적으로, 포틀랜드 시멘트를 사용한 콘크리트는 열화에 대하여 상당한 취약성을 가진다. 콘크리트 열화는 상당 부분이 화학적인 반응에 의해 발생되는 것으로 염해, 중성화로 조기 열화가 큰 문제로 대두되고 있다.
이러한 콘크리트 열화를 방지하기 위해 많은 보수재, 보강제 및 혼화재료들이 개발되고 있지만, 재료원가 및 재료성능에 대한 부작용으로 실제 공사에 적용하는데 한계가 있다.
근래 들어와 콘크리트 구조물의 열화에 대한 성능을 향상시키기 위해 개질된 유황을 사용하고 있다. 유황의 사용방법은 크게 두 가지로 구분할 수 있다. 첫 번째로 일반 유황과 필러(고로슬래그, 플라이 애쉬, 실리카 퓸등)를 혼합한 다음 높은 열을 가하여 유황콘크리트를 제조하는 방법과 두 번째로 디시클로 펜타디엔(dicyclopentadiene; DCDP)과 같은 개질제를 이용하여 개질하여 융점을 떨어뜨려 개질유황을 제조한 다음 이 유황을 콘크리트 건배합시 골재와 함께 배합한 뒤 시멘트와 물을 투입하여 사용하는 방법으로 구별할 수 있다.
상기와 같은 개질유황 콘크리트는 동결융해 저항성, 염해, 중성화에 대해 우수한 내구성을 가지고 있지만, 높은 용융온도 제어기술, 콘크리트 타설 후 골재나 거푸집 예열 문제 및 화제 취약성 그리고 심한 악취로 인하여 그 적용 범위가 한정되어 있으며, 현재 기술로서 개질 유황 콘크리트는 지중, 해중, 수중에서만 사용해야 하므로 그 적용범위가 한정되어 있는 실정이며, 범용적인 건설용 재료로서의 확대 사용 개선이 시급한 실정이다.
한편, 국내 대부분의 하수시설물이 20 내지 30년이 경과 됨에 따라 하수시설 및 복개구조물 등에서 각종 열화현상이 급격히 진전되어 내구성 및 구조적 문제를 야기할 뿐만 아니라, 시민생활에도 큰 위험성을 내재하고 있으며, 이에 따라 최근 국가에서 추진하고 있는 종합적인 하수관거정비사업의 일환인 하수도시설의 보수 및 보강이 국가·사회적 관심사로 대두되고 있다.
이러한 하수시설의 열화현상은 대부분 생화학적 부식에 기인한 것으로, 황산염 환원세균의 활동에 의해 하수 혹은 오니 중에서 황화물이 생성되기 쉬운 환경, 하수 혹은 오니의 흘러내림이나 교반 등에 의해 액상부로부터 기상부로 황화수소가스가 방산되기 쉽고, 기상부가 밀폐되어 있지 않은 구조, H2S 가스농도, 기온, 습도, 영양염류의 공급 등에 관해서 유황산화세균이 활동하기 쉬운(황산이 생성되기 쉬운) 환경의 전체적 조건을 만족하는 하수 혹은 오니가 존재하는 시설에서 주로 발생된다.
내산성이 요구되는 하수시설물 등은 항상 수분을 함유(습윤환경이고, 누수 등에 의해 물이 유출되는 개소가 대부분)하고 있어 보수 후 들뜸, 부풀음, 박리 등이 쉽게 발생되는 문제가 있다. 또한, 건조부위는 자외선에 노출된 부분이 많아 도료의 자외선 열화로 인해 장기적 내산성 유지가 곤란한 문제점이 있었다.
개시된 발명은 노후된 콘크리트 구조물에 압축강도, 휨강도, 접착강도, 중성화 저항성 및 항균성이 우수한 모르타르가 적용되어 콘크리트의 물성을 개선하고,또한, 부식된 철근의 두께 및 내하력을 보강할 수 있으며, 보수 후에도 철근의 부식을 방지할 수 있으며, 또한, 내산성이 우수한 표면보호제가 적용되어 내산성 및 내부식성을 나타내는 콘크리트 구조물을 제공하는 탁월한 효과를 나타내는 항균 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법을 제공하고자 한다.
또한 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.
개시된 내용은 콘크리트 바탕면을 샌드블라스터로 처리하는 바탕면처리단계; 상기 바탕면처리단계를 통해 처리된 콘크리트 바탕면을 고압수로 세척하는 세척단계; 상기 세척단계를 통해 세척된 콘크리트 바탕면에 계면접착강화제를 도포하는 계면접착강화제도포단계; 상기 계면접착강화제도포단계를 통해 계면접착강화제가 도포된 콘크리트 바탕면에 단면복구용 항균 모르타르를 도포하는 항균모르타르도포단계; 및 상기 항균모르타르도포단계를 통해 도포된 상기 항균 모르타르의 표면에 표면보호제를 도포하는 표면보호제도포단계;를 포함하는, 항균 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법을 일 실시예로 제시한다.
또한 개시된 내용은 콘크리트 바탕면을 샌드블라스터로 처리하는 바탕면처리단계; 노출된 철근의 녹을 제거하는 녹제거단계; 상기 바탕면처리단계를 통해 처리된 콘크리트 바탕면 및 상기 녹제거단계를 통해 처리된 철근을 고압수로 세척하는 세척단계; 상기 세척된 철근에 자석가루를 부착하는 자석가루부착단계; 상기 자석가루부착단계를 통해 자석가루가 부착된 철근에 부식방지제를 도포하는 부식방지제도포단계; 상기 세척단계를 통해 세척된 콘크리트 바탕면 및 상기 철근에 계면접착강화제를 도포하는 계면접착강화제도포단계; 상기 계면접착강화제도포단계를 통해 계면접착강화제가 도포된 콘크리트 바탕면 및 상기 철근에 단면복구용 항균 모르타르를 도포하는 항균모르타르도포단계; 및 상기 항균모르타르도포단계를 통해 도포된 상기 항균 모르타르의 표면에 표면보호제를 도포하는 표면보호제도포단계;를 포함하는, 항균 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법을 또 다른 일 실시예로 제시한다.
개시된 내용의 특징에 따르면, 상기 항균 모르타르는 시멘트 혼합물, 유황수용액이 함유된 배합수, 항균 물질, 세라믹 분말, 폐구리전선 분말, 모래 및 혼화제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
개시된 내용의 일 실시예에 따른 항균 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 의하면, 노후된 콘크리트 구조물에 압축강도, 휨강도, 접착강도, 중성화 저항성 및 항균성이 우수한 모르타르가 적용되어 콘크리트의 물성이 개선되는 장점이 있다.
또한, 부식된 철근의 두께 및 내하력을 보강할 수 있으며, 보수 후에도 철근의 부식을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 내산성이 우수한 표면보호제가 적용되어 내산성 및 내부식성을 나타내는 콘크리트 구조물을 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 항균 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 명세서에 개시된 또다른 일 실시예에 따른 항균 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 명세서에 개시된 또다른 일 실시예에 따른 항균 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 개시된 내용의 바람직한 실시예의 구성 및 작용효과에 대하여 살펴본다. 참고로, 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다. 또한 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략하기로 한다.
개시된 항균 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법의 일 실시예(도 1 참조)는, 콘크리트 바탕면을 샌드블라스터로 처리하는 바탕면처리단계(S101); 상기 바탕면처리단계를 통해 처리된 콘크리트 바탕면을 고압수로 세척하는 세척단계(S103); 상기 세척단계를 통해 세척된 콘크리트 바탕면에 계면접착강화제를 도포하는 계면접착강화제도포단계(S105); 상기 계면접착강화제도포단계를 통해 계면접착강화제가 도포된 콘크리트 바탕면에 단면복구용 항균 모르타르를 도포하는 항균모르타르도포단계(S107); 및 상기 항균모르타르도포단계를 통해 도포된 상기 항균 모르타르의 표면에 표면보호제를 도포하는 표면보호제도포단계(S109);를 포함한다.
상기 바탕면처리단계(S101)는 콘크리트 바탕면을 샌드블라스터로 처리하는 단계로, 부식이나 산화로 인해 손상된 콘크리트 구조물의 표면을 샌드블라스터로 처리하여 평탄화처리하는 단계이다. 상기와 같이 샌드 블라스터로 처리된 콘크리트 구조물의 표면은 손상부위나 이물질이 제거되며 완만한 표면을 갖도록 평탄화된다.
상기 세척단계(S103)는 상기 바탕면처리단계를 통해 처리된 바탕면을 고압수로 세척하는 단계로, 상기 세척단계를 통해 처리된 콘크리트 구조물의 바탕면을 고압수로 세척하게 되면 콘크리트 구조물의 표면에 잔존하던 각종이물질이 제거되어 상기 항균모르타르도포단계를 통해 도포되는 항균모르타르와 콘크리트 구조물이 견고하게 접착될 수 있다.
상기 계면접착강화제도포단계(S105)는 콘크리트와 항균 모르타르 간의 계면에 접착을 극대화하여 항균 모르타르의 박리를 최소화하고, 콘크리트에 차단막을 형성하여 콘크리트 열화의 주된 원인인 수분, 염분으로부터 보호하며, 콘크리트 구조물의 내구성을 장기간 유지하는 기능을 부여하는 단계이다. 또한 상기 세척단계 후의 습윤한 상태인 바탕면 및 철근에 별도의 건조단계 없이도 계면 접착력을 강화할 수 있는 기능을 부여하는 단계이다. 상기 계면접착강화제를 세척된 콘크리트 구조물의 바탕면에 도포하는데, 이 때 고무헤라, 붓, 롤러 등의 수공구 또는 에어브러쉬, 스프레이건등의 에어공구를 이용하여 균일하게 도포한다.
상기 계면접착강화제는 수용성 아크릴 중합체, 계면활성제, 항균 물질, 물 및 첨가제를 포함하며, 수용성 아크릴 중합체 100 중량부에 대하여 계면활성제는 0.1 내지 2 중량부, 항균 물질은 0.1 내지 5 중량부, 물 90 내지 110 중량부 및 첨가제 1 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 수용성 아크릴 중합체는 접착물질로 사용되는 경우 내후성 및 내열성이 우수하며, 유해물질을 발생시키지 않으면서도 용제형 중합체와 유사한 물성을 발휘하는 중합체에 해당한다. 일반적으로 아크릴레이트 모노머와 다양한 작용기를 가지는 관능성 단량체를 합성하여 제조가 가능하다.
상기 계면활성제는 계면접착강화제의 표면장력을 감소시켜 효과적으로 콘크리트에 침투할 수 있도록 하는 기능을 가지는 것으로, 그 종류로는 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제 및 비이온성 계면활성제가 있으며, 당업계에서 사용하는 것이라면 종류에 제한없이 어느것이든 사용할 수 있다. 침투성과 습윤성 측면에서 비이온성 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 비이온성 계면활성제로는 폴리옥시에칠렌형(Polyoxyethylene (POE) type), 다가알코올에스테르형(Polyhydric alcohol ester type) 및 에칠렌옥사이드프로펠렌옥사이드 블록 폴리머(Ethyleneoxide-propyleneoxide block polymers) 등을 사용할 수 있다. 상기 계면활성제는 상기 수용성 아크릴 중합체 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 2 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 계면접착강화제의 표면장력이 증가하여 콘크리트에 우수하게 침투하기 어려우며, 2 중량부를 초과하여 포함되면 계면접착강화제의 건조속도가 느려지게 된다.
상기 항균 물질은 상기 계면접착강화제 자체에 항균력과 항곰팡이 특성을 부여하여 계면접착강화제 주변의 유해성분의 서식을 원천 차단하기 위하여 넣는 물질에 해당한다. 나아가 염분에 의한 철근 콘크리트의 부식 피해를 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 상기 항균 물질은 당업계에서 사용하는 것이라면 어느 것이든 사용할 수 있으며, 예를 들면, 유기항균 물질에 해당하는 합성 항균 물질이나 천연 항균 물질, 무기항균 물질 또는 미생물을 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 무기항균 물질로는 은계 무기항균 물질, 아연계 무기항균 물질, 구리계 무기항균 물질, 제올라이트, 인산칼슘, 인산지르코늄 또는 실리카겔을 사용할 수 있다. 또한 상기 천연항균 물질로는 피톤치드 추출물, 삼백초 추출물, 구절초 추출물 또는 마조람 추출물 등을 사용할 수 있으며, 특히 항균력의 측면에서 마조람 추출물인 것이 바람직하다. 상기 미생물로는 호기성균, 혐기성균, 분해균 및 합성균으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 구체적으로는 유산균군, 효모균군, 방선균군, 사상균군, 광합성세균 등이 사용될 수 있다.
상기 항균 물질은 수용성 아크릴 중합체 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 항균 기능이 낮다는 문제가 있으며, 5 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 계면접착강화제의 접착력 등의 물성이 낮아질 수 있다는 문제가 있다.
상기 항균 물질은 상기 계면접착강화제 뿐만 아니라 본 명세서에 개시된 (후술될) 항균모르타르 및 표면보호제에도 공통적으로 포함되는 물질이다. 항균 물질이 계면접착강화제, 항균모르타르 및 표면보호제 모두에 포함됨으로써, 콘크리트 구조물의 항균력과 항곰팡이 특성이 종래 기술에 비해 비약적으로 발전될 수 있는 효과가 있다.
상기 첨가제로는 안정제, 보습제, 조막제, 분산제, 소포제로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 이 외에도 부여하고자 하는 추가적인 기능에 따라 통상의 기술자가 적절한 것을 추가적으로 선택할 수 있다.
또한 상기 수용성 아크릴 중합체 100 중량부를 기준으로 상기 첨가제는 1 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하나, 첨가제를 통해 계면접착강화제에 부여하고자 하는 추가적 특징에 따라 그 함량부를 적절히 조절할 수 있다.
상기 항균모르타르도포단계(S107)는 상기 세척단계를 통해 세척된 바탕면에 단면복구용 항균 모르타르를 도포하는 단계로, 상기 세척단계를 통해 세척된 콘크리트 구조물의 표면에 형성된 손상부위에 항균 모르타르를 도포하되, 항균 모르타르가 도포된 부분이 기존의 콘크리트 구보물과의 이질감을 나타내지 않도록 평탄화될 수 있는 적정량을 도포하는 것이 바람직하다.
상기 항균 모르타르는 시멘트 혼합물, 유황수용액이 함유된 배합수, 항균 물질, 세라믹 분말, 폐구리전선 분말, 모래 및 혼화제를 포함하며, 시멘트혼합물 100 중량부, 유황수용액이 함유된 배합수 10 내지 20 중량부, 항균물질 0.1 내지 10 중량부, 세라믹 분말 0.1 내지 10 중량부, 폐구리전선 분말 0.1 내지 5 중량부, 모래 180 내지 220 중량부 및 혼화제 5 내지 10 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 시멘트 혼합물은 상기 항균 모르타르를 구성하는 각 성분을 결속시키는 바인더의 역할을 하는데, 포틀랜드 시멘트 90 중량% 및 플라이 애시 10 중량%로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 유황수용액이 함유된 배합수는 10 내지 20 중량부가 함유되며, 정제수 100 중량부에 질량농도가 30 내지 40%이고 완전한 수용성을 나타내는 상태로 개질된 유황수용액 50 내지 60 중량부를 혼합하여 제조된 것을 사용하는 것이 바람직한데, 완전한 수용성을 나타내는 유황수용액은 모르타르 조성물에 유황성분이 고르게 분포하여 유황성분을 별도로 녹이거나 모르타르에 분산시키기 위한 작업을 생략해도 되므로, 공정의 효율성을 향상시킬 뿐만 아니라, 유황수용액은 모르타르에 함유되면 동결융해 저항성, 염해, 중성화에 대해 우수한 내구성을 나타내며, 항균 모르타르 압축강도, 휨강도 및 접착강도를 증가시키며 우수한 항균성능을 나타내는 모르타르를 제공할 수 있다.
상기와 같은 효과를 나타내는 유황수용액은 유황 25kg, 수산화나트륨 20kg, 메타크릴산메틸 수지 1.25kg을 개량하여 건배합을 실시하며, 이후 배합수 50ℓ를 투입하고, 배합수 투입 후 수산화나트륨과 배합수가 서로 반응하면서 심한 발열을 발생시키며 이로 인해 유황을 용융시켜 유황, 수산화나트륨, 메타크릴산메틸 수지가 서로 유기적으로 혼합되어 제조된다.
또한, 유황과 수산화나트륨 만을 발열반응시켜 사용할 수도 있는데, 이렇게 개발된 유황수용액은 원액실로 이송관을 통해 보내지며 일부 찌꺼기가 남아있을 수 있으므로 불순물 필터를 설치하여 순수 수용성 유황원액만 흘러갈 수 있도록 한다. 모아진 수용성 유황원액은 사용자의 사용 농도에 따라 원액을 그대로 사용하거나 아니면 희석실로 다시 보내져 희석율(1:1∼1:9)에 따라 희석수로 희석하는 과정을 통해 제조된다.
상기 유황수용액의 함유된 배합수의 함량이 10 내지 20 중량부 미만이거나 유황수용액의 질량농도가 30% 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 유황수용액의 함량이 20 중량부를 초과하거나 유황수용액의 질량농도가 40%를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 제조비용을 증가시키고, 항균 모르타르의 물성을 저하시키게 된다.
상기 항균 물질은 상기에서 상세하게 설명한대로, 계면접착강화제 뿐만 아니라 항균모르타르에도 포함시킴으로써 항균기능을 극대화하기 위한 목적으로 첨가된다. 상기 항균 물질은 시멘트혼합물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우는 항균 기능이 낮다는 문제가 있으며, 10 중량부 초과로 포함되는 경우는 항균모르타르의 물성이 저하될 수 있다는 문제점이 있다.
상기 세라믹 분말은 유리질계로 물에 대한 흡수율이 낮고 1000℃ 이상에서 소성하여 견고한 피막층을 형성하게 되어 표면강도가 높고 표면에 미세한 돌기가 형성되어서 시멘트혼합물과의 접착면적이 증대되어서 표면접착강도가 우수하여 압축강도저하, 휨강도저하, 내투수성 저하등의 물성저하를 방지할 수 있으며 입형이 구형으로 기계시공 시 볼베어링 효과로 호스에서의 압손실을 최소화하여 펌핑성을 향상시키며, 균열을 억제하며, 박리를 억제하는 효과가 있다. 상기 세라믹 분말은 시멘트혼합물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우는 상기에서 설명한 효과가 다소 미미하다는 문제점이 있으며, 10 중량부 초과로 포함되는 경우는 항균모르타르의 물성이 저하될 수 있다는 문제점이 있다.
상기 폐구리전선 분말은 항균모르타르의 기계적인 내구성을 향상시키면서도, 현장에서 버려지는 폐구리전선을 재사용함으로써 경제적이라는 이점이 있다. 구체적으로 상기 폐구리전선 분말은 버려지는 폐구리전선을 볼 밀(ball mill) 등으로 분쇄하여 사용할 수 있다. 상기 폐구리전선 분말은 시멘트혼합물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 경제성이 다소 낮으며, 5 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 항균모르타르의 물성을 저하시킬 수 있다는 문제가 있다.
상기 모래는 180 내지 220 중량부가 함유되며, 모르타르 조성물의 기계적강도를 향상시키는 골재의 역할을 하는데, #3의 입자크기를 갖는 모래가 10%, #5의 입자크기를 갖는 모래가 27% 및 #6의 입자크기를 갖는 모래가 63%로 혼합되는 것이 바람직하다.
상기 혼화제는 5 내지 10 중량부가 함유되며, 개시된 항균 모르타르의 다양한 물성을 개선하는 역할을 하는데, 아크릴 분말 100 중량부, 수축저감제 30 내지 35 중량부, 감수제 5 내지 8 중량부 및 폴리프로필렌 섬유 3 내지 6 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 아크릴분말과 폴리프로필렌 섬유는 모르타르의 압축강도 및 인장강도를 개선하며, 상기 수축저감제는 모르타르의 수축을 감소시키며, 상기 감수제는 모르타르의 작업성을 개선하는 역할을 하는데, 상기 수축저감제와 상기 감수제는 모르타르 조성물에 사용되는 것이면 특별히 한정되지 않고 어떠한 것이든 사용가능하다. 상기 혼화제의 함량이 5 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 혼화제의 함량이 10 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 모르타르의 물성이 저하될 수 있다.
상기 표면보호제도포단계(S109)는 상기 항균모르타르도포단계를 통해 도포된 모르타르의 표면에 표면보호제를 도포하는 단계로, 상기 항균모르타르도포단계를 통해 항균 모르타르가 도포된 콘크리트 구조물의 표면에 내산성 및 내부식성이 우수한 표면보호제를 200 내지 400㎛의 두께로 도포하는 단계다.
상기 표면보호제는 바인더수지 100 중량부, 나노실리카 15 내지 45 중량부, 항균 물질 0.1 내지 10 중량부 및 반응촉진제 15 내지 35 중량부로 포함되는 것일 수 있다.
상기 바인더수지는 상기 표면보호제를 구성하는 각 성분을 결속시키는 역할을 하는데, 수분산성 폴리우레탄, 수분산성 아크릴레이트 및 수분산성 우레아로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 수분산성 폴리우레탄 변성폴리에스테르 폴리올 20 ~ 30 중량%, 우레탄 반응 촉매제 0.01 ~ 0.5 중량%, 디이소시아네이트 5 ~ 15 중량%, 디메틸올 프로피오닉산(dimethylol propionic acid) 0.5 ~ 5 중량%, 용제 5 ~ 20 중량%, 중화제 0.5 ~ 5 중량%, 사슬연장제 0.5 ~ 10 중량% 및 물 30 ~ 60 중량%를 포함한다. 상기 디이소시아네이트는 히드록시메틸디이소시아네이트(HMDI;hydroxy methyl Diisocyanate), 이소포론디이소시아네티으(IPDI ; isoporone diisocyanate), 톨루엔디이소시아네이트(TDI ; toluene diisocyanate 등이 사용될 수 있으며, 중화제로는 디메칠프로파닉액시드, 트리에틸아민, 폴리에틸렌글리콜 등이 사용될 수 있다.
또한, 사슬연장제로는 하이드라진, 에틸렌디아민, 디메틸아민 등이 사용될 수 있다. 용제로는 n-메틸-2-피롤리돈(n-methyl-2-pyrrolidone), 디메틸포름아미드(Dimethylformamide), 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone) 등이 사용될 수 있다.
상기의 수분산폴리우레탄 이외에 바인더로서 수분산성 아크릴수지 또는 수분산성 우레아수지를 대신 사용할 수 있다. 또한, 상기의 수분산성 폴리우레탄수지는 변성 폴리에스터폴리올(Polyester polyol)을 사용하여 접착력 및 내수성을 증대시켰다.
상기 항균 물질은 상기에서 상세하게 설명한대로, 계면접착강화제 및 항균모르타르 뿐만 아니라 상기 표면보호제에도 포함시킴으로써 항균기능을 극대화하기 위한 목적으로 첨가된다. 상기 항균 물질은 바인더수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우는 항균 기능이 낮다는 문제가 있으며, 10 중량부 초과로 포함되는 경우는 표면보호제의 물성이 저하될 수 있다는 문제점이 있다.
상기 나노실리카는 15 내지 45 중량부가 함유되며, 표면보호제의 내산성, 내후성, 내구성, 내수성을 개선하기 위하여 사용되는 것으로, 수분산된 나노사이즈의 실리카를 사용하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는 10 내지 30nm 크기의 수분산된 실리카를 사용한다. 이러한 예로는 (주)ENBkorea 제조사의 SSAL-30 등이 있다. 상기 나노실리카의 함량이 15 중량부 미만이면, 표면보호제의 내산성, 내후성, 내구성 및 내수성 개선 효과가 저하되고, 상기 나노실리카의 함량이 45 중량부를 초과하게 되면 표면보호제 접착력이 저하된다.
상기 반응촉진제는 15 내지 35 중량부가 함유되며, 내산성 및 속경성을 발휘하는 Si-O-Al-O 중합체의 생성을 촉진하는 역할을 하는데, SiO2 또는 Al2O3 등이 많이 함유된 제지애시에 고로슬래그미분말 또는 메타카올린을 혼합하여 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 반응촉진제의 함량이 15 중량부 미만이면 Si-O-Al-O 중합체의 생성량이 감소하여 표면보호제의 내산성, 속경성, 친환경성 및 장기내구성이 저하될 수 있으며, 상기 반응촉진제의 함량이 35 중량부를 초과하게 되면 표면보호제의 수밀성 및 물질투과저항성이 저하될 수 있다.
개시된 항균 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법의 또다른 일 실시예(도 2 참조)는, 철근 콘크리트에서 철근이 드러나는 경우에 사용되는 공법으로, 콘크리트 바탕면을 샌드블라스터로 처리하는 바탕면처리단계(S201); 노출된 철근의 녹을 제거하는 녹제거단계(S203); 상기 바탕면처리단계를 통해 처리된 콘크리트 바탕면 및 상기 녹제거단계를 통해 처리된 철근을 고압수로 세척하는 세척단계(S205); 상기 세척된 철근에 자석가루를 부착하는 자석가루부착단계(S207); 상기 자석가루부착단계를 통해 자석가루가 부착된 철근에 부식방지제를 도포하는 부식방지제도포단계(S209); 상기 세척단계를 통해 세척된 콘크리트 바탕면 및 상기 철근에 계면접착강화제를 도포하는 계면접착강화제도포단계(S211); 상기 계면접착강화제도포단계를 통해 계면접착강화제가 도포된 콘크리트 바탕면 및 상기 철근에 단면복구용 항균 모르타르를 도포하는 항균모르타르도포단계(S213); 및 상기 항균모르타르도포단계를 통해 도포된 상기 항균 모르타르의 표면에 표면보호제를 도포하는 표면보호제도포단계(S215);를 포함한다.
상기 바탕면처리단계(S201)는 상기에서 상세하게 설명한 바와 동일하다.
상기 녹제거단계(S203)는 철근에 생성된 녹을 제거하는 단계로, 와이어 브러시, 워터젯, 워터샌드젯 및 기타 적절한 방법으로 녹을 제거할 수 있으며, 화학 약품을 사용하지 않는 것이 바람직하다.
상기 세척단계(S205)는 상기 바탕면처리단계를 통해 처리된 바탕면 및 상기 녹제거단계를 통해 처리된 철근을 고압수로 세척하는 단계로, 상기 세척단계를 통해 처리된 콘크리트 구조물의 바탕면 및 상기 녹제거단계를 통해 처리된 철근을 고압수로 세척하게 되면 콘크리트 구조물의 표면에 잔존하던 각종이물질이 제거되어 상기 항균모르타르도포단계를 통해 도포되는 항균모르타르와 콘크리트 구조물이 견고하게 접착될 수 있다.
상기 자석가루부착단계(S207)는 녹이 제거되어 단면적이 줄어든 철근의 두께 및 내하력을 보강하고자 하는 단계이다. 구체적으로 자석가루를 철근의 표면에 부착하게 되면, 자력에 의해 자석가루가 불규칙적으로 부착됨으로써 철근의 표면에 미세한 돌기가 다수 형성되고, 이에 따라 시멘트혼합물과의 접착면적이 증대되어 항균모르타르와의 접착력이 더욱 증대된다는 장점이 있다.
상기 부식방지제도포단계(S209)는 자석가루가 부착되어 보강된 철근에 추가적인 부식을 방지하고자 부식방지제를 도포하여 중성화 및 염해를 막는 단계에 해당한다. 상기 부식방지제는 콘크리트 중의 염화물에 의한 철근의 부식을 억제하는 목적으로 사용된다. 관련하여 철근의 부식은 일종의 전기화학반응으로 음극 및 양극반응으로 분류되며 양반응이 동시에 병행하여 진행됨으로써 반응을 지연 또는 정지시킴으로써 부식 억제성을 발휘하게 된다. 예로 알루미늄페이스트, 광명단, 징크 크로메이트, 염기성 크롬산 염, 산화아연 및 인산칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하며, 제조시 무기충전제와 같이 투입하여 분산하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 계면접착강화제도포단계(S211)는 상기에서 설명한 계면접착강화제도포단계(S105)와 동일하며, 다만 상기 계면접착강화제도포단계(S211)에서는 세척된 콘크리트 구조물의 바탕면 뿐만 아니라 상기 자석가루부착단계 및 부식방지제도포단계를 거친 철근에도 추가적으로 계면접착강화제를 도포한다는 점에만 차이가 존재한다.
상기 항균모르타르도포단계(S213)는 상기에서 설명한 항균모르타르도포단계(S107)와 동일하며, 다만 상기 항균모르타르도포단계(S213)에서는 계면접착강화제가 도포된 콘크리트 바탕면 뿐만 아니라 상기 계면접착강화제도포단계(S211)에서 계면접착강화제가 도포된 상기 철근에도 추가적으로 항균모르타르를 도포한다는 점에만 차이가 존재한다.
상기 표면보호제도포단계(S215)는 상기 표면보호제도포단계(S109)와 동일하게 상기 항균모르타르도포단계(S213)를 통해 도포된 상기 항균 모르타르의 표면에 표면보호제를 도포하는 단계이다.
이하에서는, 개시된 항균 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 적용되는 항균 모르타르의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.
<실시예 1>
시멘트혼합물(포틀랜드 시멘트 90g 및 플라애쉬 10g) 100 중량부, 배합수(물 9ml, 질량농도가 35%인 유황수용액 5ml) 15 중량부, 마조람 추출물 5 중량부, 세라믹 분말 5 중량부, 폐구리전선 분말 2 중량부, 모래 200 중량부, 혼화제(수축저감제 2 중량부, 감수제 0.4 중량부, 아크릴분말 6 중량부 및 폴리프로필렌 섬유 0.2 중량부) 8.6 중량부를 혼합하고 10리터의 모르타르 믹서를 이용하여 1분간 저속으로 교반하고, 그 후엔 2분간 고속으로 비빔하여 항균 모르타르를 제조하였다.
상기 실시예 1을 통해 제조된 항균 모르타르의 압축강도, 휨강도, 부착강도, 황산침지후 질량감소율, 침지 후 부착강도 및 중성화 깊이를 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.
[단, 항균 모르타르의 압축강도, 휨강도 및 부착강도는 상기 실시예 1을 통해 제조된 항균 모르타르를 몰드에 타설하고 24시간 후에 몰드로부터 분리하고, 재령 28일까지 20±3℃와 RH 80±10%의 습도 조건에서 습윤양생하여 시편을 제조한 후에 측정하였으며,
제조된 시편의 압축강도, 휨강도 및 부착강도는 는 KS F 4042의 측정방법을 이용하였다.
또한, 황산침지 후 질량감소율(%)은 재령 28일간 습윤양생한 시편(φ100×200mm)에 대하여 질량농도가 10%인 H2SO4 수용액에 침지하여 28일, 56일, 91일 경과 후 질량변화를 측정하였다.
질량감소율(%) = {(침지 전 중량 - 침지 후 중량)×100 ÷ 침지 전 중량)
또한, 침지 후 부착강도는 재령 28일간 습윤양생한 시편에 대하여 질량농도가 10% H2SO4 수용액에 28일간 침지 후 부착강도를 측정하였다. 부착강도는 상기와 동일한 방법(KS F 4042)으로 측정하였다.
또한, 중성화 깊이(mm)는 재령 28일간 습윤양생한 시편(100×100×100mm)에 대하여 촉진중성화 환경(CO2 5%, RH 60±10%)에 28일간 존치시킨 후 페놀프탈렌인 용액을 분무하여 중성화 깊이를 측정하였다 (KS F 4042 참조).]
<표 1>
위에 표 1에 나타낸 것처럼, 개시된 실시예 1을 통해 제조된 항균 모르타르 조성물은 유황수용액 및 항균 물질이 함유되어 항균성을 나타낼 뿐만 아니라, 우수한 기계적 강도와 내산성능을 나타내는 것을 알 수 있다.
따라서, 개시된 항균 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법은 콘크리트 구조물에 압축강도, 휨강도 및 접착강도가 우수한 모르타르가 적용되어 콘크리트의 물성을 개선하며, 중성화 저항성 및 항균성이 향상된 콘크리트 구조물을 제공하며, 내산성이 우수한 표면보호제가 적용되어 내산성 및 내부식성을 나타내는 콘크리트 구조물을 제공한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
S101 ; 바탕면처리단계
S103 ; 세척단계
S105 ; 계면접착강화제도포단계
S107 ; 항균모르타르도포단계
S109 ; 표면보호제도포단계
S201 ; 바탕면처리단계
S203 ; 녹제거단계
S205 ; 세척단계
S207 ; 자석가루부착단계
S209 ; 부식방지제도포단계
S211 ; 계면접착강화제도포단계
S213 ; 항균모르타르도포단계
S215 ; 표면보호제도포단계
S103 ; 세척단계
S105 ; 계면접착강화제도포단계
S107 ; 항균모르타르도포단계
S109 ; 표면보호제도포단계
S201 ; 바탕면처리단계
S203 ; 녹제거단계
S205 ; 세척단계
S207 ; 자석가루부착단계
S209 ; 부식방지제도포단계
S211 ; 계면접착강화제도포단계
S213 ; 항균모르타르도포단계
S215 ; 표면보호제도포단계
Claims (9)
- 콘크리트 바탕면을 샌드블라스터로 처리하는 바탕면처리단계;
상기 바탕면처리단계를 통해 처리된 콘크리트 바탕면을 고압수로 세척하는 세척단계;
상기 세척단계를 통해 세척된 콘크리트 바탕면에 계면접착강화제를 도포하는 계면접착강화제도포단계;
상기 계면접착강화제도포단계를 통해 계면접착강화제가 도포된 콘크리트 바탕면에 단면복구용 항균 모르타르를 도포하는 항균모르타르도포단계; 및
상기 항균모르타르도포단계를 통해 도포된 상기 항균 모르타르의 표면에 표면보호제를 도포하는 표면보호제도포단계;를 포함하는, 항균 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법.
- 콘크리트 바탕면을 샌드블라스터로 처리하는 바탕면처리단계;
노출된 철근의 녹을 제거하는 녹제거단계;
상기 바탕면처리단계를 통해 처리된 콘크리트 바탕면 및 상기 녹제거단계를 통해 처리된 철근을 고압수로 세척하는 세척단계;
상기 세척된 철근에 자석가루를 부착하는 자석가루부착단계;
상기 자석가루부착단계를 통해 자석가루가 부착된 철근에 부식방지제를 도포하는 부식방지제도포단계;
상기 세척단계를 통해 세척된 콘크리트 바탕면 및 상기 철근에 계면접착강화제를 도포하는 계면접착강화제도포단계;
상기 계면접착강화제도포단계를 통해 계면접착강화제가 도포된 콘크리트 바탕면 및 상기 철근에 단면복구용 항균 모르타르를 도포하는 항균모르타르도포단계; 및
상기 항균모르타르도포단계를 통해 도포된 상기 항균 모르타르의 표면에 표면보호제를 도포하는 표면보호제도포단계;를 포함하는, 항균 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법.
- 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 항균 모르타르는 시멘트 혼합물, 유황수용액이 함유된 배합수, 항균 물질, 세라믹 분말, 폐구리전선 분말, 모래 및 혼화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 항균 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법.
- 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 항균 모르타르는 시멘트혼합물 100 중량부, 유황수용액이 함유된 배합수 10 내지 20 중량부, 항균 물질 0.1 내지 10 중량부, 세라믹 분말 0.1 내지 10 중량부, 폐구리전선 분말 0.1 내지 5 중량부, 모래 180 내지 220 중량부 및 혼화제 5 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 항균 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법.
- 청구항 3에 있어서,
상기 유황수용액은 질량농도가 30 내지 40%인 것을 특징으로 하는 항균 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법.
- 청구항 3에 있어서,
상기 혼화제는 아크릴 분말 100 중량부, 수축저감제 30 내지 35 중량부, 감수제 5 내지 8 중량부 및 폴리프로필렌 섬유 3 내지 6 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 항균 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법.
- 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 표면보호제는 바인더수지 100 중량부, 나노실리카 15 내지 45 중량부, 항균 물질 0.1 내지 10 중량부 및 반응촉진제 15 내지 35 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 항균 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법.
- 청구항 7에 있어서,
상기 바인더수지는 수분산성 폴리우레탄, 수분산성 아크릴레이트 및 수분산성 우레아로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 항균 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법.
- 청구항 7에 있어서,
상기 반응촉진제는 제지애시에 고로슬래그미분말 또는 메타카올린을 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 항균 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법.
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2022
- 2022-02-22 KR KR1020220022958A patent/KR102652036B1/ko active IP Right Grant
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