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KR102284008B1 - 콘크리트 구조물의 보수보강 속경성 모르타르 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강 시공법 - Google Patents

콘크리트 구조물의 보수보강 속경성 모르타르 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강 시공법 Download PDF

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KR102284008B1
KR102284008B1 KR1020200008640A KR20200008640A KR102284008B1 KR 102284008 B1 KR102284008 B1 KR 102284008B1 KR 1020200008640 A KR1020200008640 A KR 1020200008640A KR 20200008640 A KR20200008640 A KR 20200008640A KR 102284008 B1 KR102284008 B1 KR 102284008B1
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웅진엔지니어링 주식회사
장용진
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Abstract

본 발명은 콘크리트 구조물의 보수보강 시공법 및 이에 사용되는 속경성 모르타르에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 콘크리트 내 철근 부식을 방지하여 유해 물질의 침투를 차단 또는 지연할 수 있으며, 노후 콘크리트와의 뛰어난 접착 성능 및 수밀성, 내염성, 방수성, 내식성, 내화학성, 중성화 방지, 항균성 등이 우수한 속경성 모르타르에 관한 것이며, 본 발명의 속경성 모르타르는 뿜칠이 용이한 바, 단면 복구 등의 보수, 보강 효율을 극대화 시킬 수 있다.

Description

콘크리트 구조물의 보수보강 속경성 모르타르 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강 시공법{Rapid hardening cement mortar for maintenance and reinforcement of concrete structure, and Repair and reinforcement construction method of concrete structure using the same}
본 발명은 콘크리트 구조물의 하자 발생 부위를 빠른 시일 내에 용이하게 보수하고, 우수한 방수성, 내구성을 가지도록 할 수 있는 보수보강용 속경성 모르타르, 이를 포함하는 모르타르 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강 시공법에 관한 것이다.
철근 콘크리트 구조물은 화학적 부식 환경, 알칼리 골재 반응, 염해 및 중성화에 의해 콘크리트 내부의 pH가 하락하게 되면 콘크리트 내부의 철근이 부식하게 되고, 철근의 부식은 철근의 팽창으로 이어져 결국 철근콘크리트 구조물에 심각한 손상이 발생할 수 있으므로, 구조물의 내구성 증진을 위해 단면복구나 표면보호와 같은 보수 수단이 요구된다.
특히 동절기 결빙에 의한 교통 통행의 원활을 기하기 위해 제설제인 염화나트륨, 염화칼슘을 살포하여 이 제설제에 노출된 콘크리트는 염화물과 동결융해 환경에 직접적으로 노출되어 있어 콘크리트 표면의 일부가 박리(Scaling) 되는 현상과 염화물 이온의 침투로 인한 철근 부식 등을 일으켜 표면손상의 가속화로 내구성이 급격히 저하되고 미관이 불량하게 되며, 구조물 표면의 박리 또는 초기 결함이나 균열의 발생은 열화 요인의 이동을 용이하게 하여 열화의 진행을 촉진시키므로 철근 콘크리트 구조물의 안정성 및 성능 확보를 위해서는 열화 초기에 보수를 실시하여 더 이상 열화의 진행을 억제하고 내구 성능을 향상시킬 필요가 발생한다.
종래의 콘크리트 구조물의 보수 보강을 위한 보수재는 주로 포틀랜드 시멘트계 모르타르나 폴리머 시멘트 모르타르 등을 사용하여 왔는데, 이러한 종래의 보수재는 기존 구조물의 열화를 억제하고 현재 이상의 내구 성능을 향상시키는 것을 목적으로 하여 강도를 높이거나 최초 시공 시 부착 성능을 향상시키는 것에만 초점을 맞춘 것이 대부분이므로 시공 후 얼마 되지 않아 표면이 다시 쉽게 손상되는 문제가 있었다.
일례를 들면, 대한민국 등록특허공보 제10-1407360호에는 콘크리트 발수제를 사용하여 콘크리트 내구성, 강화 및 콘크리트 단면을 복구하는 기술이 개시되어 있으나 상기 기술은 발수력의 한계를 보여 현장 적용이 어려울 뿐만 아니라 열 및 자외선 등에 의해 발수제가 분해되므로 장기적인 사용이 어려운 내구성이 떨어지는 문제점이 있고 발수제가 처리된 콘크리트 표면위에 2차적으로 시멘트계 단면복구제를 사용하여 보수할 경우에는 콘크리트 표면에 가한 친유성층이 형성되므로 부착이 용이하지 않은 문제점이 있다.
한국 등록특허번호 제10-1166792호(공고일 2012.07.26) 한국 등록특허번호 제10-1407360호(공고일 2014.06.17)
이에 본 발명자들은 상기 종래기술들의 문제점을 극복하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 모르타르 성분으로서 특정 시멘트를 혼합 사용하고, 특정 폴리머 수지 등을 최적 비율로 도입하면, 콘크리트 구조물의 손상 부위를 보수함에 있어 내구성과 접착 강도를 향상시키면서, 모르타르의 배합 및 타설이 용이하여 시공성 및 단면 복구 효율을 극대화시킬 수 있는 속경성 모르타르 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강 시공법을 제공하고자 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 콘크리트 구조물의 콘크리트 구조물의 보수보강용 속경성 모르타르는 혼합 시멘트, 폴리머 수지, 속경제, 팽창제, 포졸란반응 향상제, 유동화제, 강도증진제, 지연제, 공기연행제, 소포제, 증점제, 방수제 및 분말형 실리콘 발수제 및 규사를 포함하는 혼합물을 포함한다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 상기 속경성 모르타르는 혼합 시멘트 25 ~ 32 중량%, 폴리머 수지 0.5 ~ 2 중량%, 속경제 3 ~ 5 중량%, 팽창제 3 ~ 7 중량%, 포졸란 반응향상제 5 ~ 10 중량%, 유동화제 0.5 ~ 4 중량%, 강도증진
Figure 112021077813362-pat00001
5 ~ 15 중량%, 지연제 0.1 ~ 1.5 중량%, 공기연행제 0.05 ~ 1.00 중량%, 소포제 0.05 ~ 1.00 중량%, 증점제 0.01 ~ 1.00 중량%, 방수제 0.2 ~ 1.2 중량%, 분말형 실리콘 발수제 0.1 ~ 2 중량% 및 잔량의 규사를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 혼합 시멘트는 포틀랜드 시멘트, 5종 내황산염 시멘트 및 알루미나 시멘트를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 폴리머 수지는 EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer) 에멀젼 수지, 메틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체 수지, 메타크릴로나이트릴 및 에탄올을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 폴리머 수지는 EVA 에멀젼 수지 100 중량부에 대하여, 메틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체 수지 35 ~ 50 중량부, 메타크릴로나이트릴 0.1 ~ 3 중량부 및 에탄올 5 ~ 10 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 속경제는 마그네슘 시멘트, 트리칼슘 알루미네이트, 에틸렌초산비닐-염화비닐 공중합체 수지, 알긴산나트륨, 폴리에틸렌옥사이드, 아질산칼슘 및 석고를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 속경제는 마그네슘 시멘트 10 ~ 20 중량%, 트리칼슘 알루미네이트 15 ~ 25 중량%, 에틸렌초산비닐-염화비닐 공중합체 수지 7 ~ 15 중량%, 알긴산나트륨 2 ~ 5 중량%, 폴리에틸렌옥사이드 1 ~ 5 중량%, 아질산칼슘 0.1 ~ 2 중량% 및 잔량의 석고를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 강도증진제는 화이버(fiber) 및 미분말 충전재를 1 : 3 ~ 6 중량비를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 화이버는 셀룰로오스 단섬유 및 폴리에스테르 장섬유를 1 : 0.5 ~ 1.5 중량비로 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 콘크리트 구조물의 콘크리트 구조물의 보수보강용 속경성 모르타르는 상기 혼합물 및 물을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 앞서 설명한 속경성 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강 시공법에 관한 것으로서, 콘크리트 구조물 손상부를 치핑 및 세척하는 1단계; 치핑 및 세척된 부위를 프라이머 처리하는 2단계; 프라이머 처리한 부위를 속경성 모르타르를 도포하는 3단계; 및 모르타르 경화 전 미장 처리 및 양생하는 4단계;를 포함하는 공정을 수행하여 콘크리트 구조물을 보수 및/또는 보강 시공할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 1단계는 치핑 및 세척 후 콘크리트 구조물로부터 노출된 철근이 있는 경우, 철근의 녹을 제거하는 공정을 더 수행할 수도 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 2단계는 프라이머 처리 전 치핑 및 세척된 부위를 방청 처리를 더 수행할 수도 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 3단계의 상기 속경성 모르타르는 100 중량부에 대하여, 물 20 ~ 40 중량부를 포함하고, 상기 혼합물은 혼합 시멘트, 폴리머 수지, 속경제, 팽창제, 포졸란반응 향상제, 유동화제, 강도증진제, 지연제, 공기연행제, 소포제, 증점제, 방수제 및 분말형 실리콘 발수제 및 규사를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 속경성 모르타르는 콘크리트 내 철근 부식을 방지하여 유해 물질의 침투를 차단 또는 지연할 수 있으며, 노후 콘크리트와의 뛰어난 접착성능 및 수밀성, 내염성, 방수성, 내식성, 내화학성, 중성화 방지, 항균성 등이 우수하여 기존 콘크리트에 비하여 매우 뛰어난 높은 연성을 유지하는 효과를 갖는다. 그리고, 모르타르의 혼합 및 뿜칠이 용이한 바, 단면 복구 등의 보수, 보강 효율을 극대화 시킬 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 콘크리트 구조물의 보수보강 시공법은 콘크리트 구조물 손상부를 치핑 및 세척하는 1단계; 치핑 및 세척된 부위를 프라이머 처리하는 2단계; 프라이머 처리한 부위를 속경성 모르타르를 도포하는 3단계; 및 모르타르 경화 전 미장 처리 및 양생하는 4단계;를 포함하는 공정을 수행한다.
1단계는 콘크리트 구조물의 보수 및/또는 보강 부위를 확인 및 조사하여 보수 대상 부위를 확정한 후, 보수 대상 부위를 치핑한 다음, 치핑된 부위를 세척을 수행하는 단계이다. 이때, 치핑 및 세척 방법은 당업계의 일반적인 방법을 통해서 수행할 수 있으며, 일례들 들면, 콘크리트 구조물의 열화 부위 등을 평삭기, 숏블라스터, 그라인더 등을 이용하여 치핑을 수행하여 이물질을 제거한 다음, 치핑한 부위를 고압세척기를 이용하여 세척을 수행할 수 있다.
다음으로, 상기 2단계는 속경성 모르타르와 콘크리트 구조물과의 접착성 향상 등을 위해 프라이머 처리를 수행하는 것으로서, 2단계의 상기 프라이머는 당업계에서 사용하는 일반적인 시멘트 시공용 프라이머를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 방청 프라이머를 사용할 수 있다.
상기 방청 프라이머는 플라이애시 시멘트, 유리 아미노산, 칼슘 설포알루미네이트, 접착증진제, 동결방지제, 소포제 및 물을 포함할 수 있으며, 당업계에서 사용하는 일반적인 방법으로 세척된 부위에 도포(또는 코팅)처리할 수 있다
상기 방청 프라이머 성분 중 상기 플라이애시 시멘트는 콘크리트 구조물, 바람직하게는 철근 콘크리트 구조물의 손상 부위에 알칼리성 보호 피막을 형성시키고, 방청 프라이머의 강도를 증진시키는 역할을 하는 것으로서, 플라이애시 시멘트의 함량은 방청 프라이머 전체 중량 중 25 ~ 45 중량%, 바람직하게는 30 ~ 42 중량%, 더욱 바람직하게는 35 ~ 40 중량%로 포함하는 것이 좋다. 이때, 플라이애시 시멘트 함량이 25 중량% 미만이면 알칼리성 보호 피막 형성, 강도 증진 효과가 미비할 수 있고, 45 중량%를 초과하면 프라이머의 흐름성이 부족하여 작업성이 떨어지는 문제가 있을 수 있다.
상기 방청 프라이머 성분 중 상기 유리 아미노산은 콘크리트 내부에 존재하는 염소이온과 외부로부터 침투되는 염소이온을 고정시키고 표면에 보호 피막을 형성시킴으로써 염소이온이 콘크리트 내부의 철근에 접촉되어 철근이 부식되는 것을 방지하는 역할을 하는 것으로서, 상기 유리 아미노산은 아르기닌(arginine), 세린(serine) 및 히스티딘(histidine) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 유리 아미노산의 함량은 방청 프라이머 전체 중량 중 1 ~ 10 중량%, 바람직하게는 2 ~ 7 중량%, 더욱 바람직하게는 2.5 ~ 6.0 중량%이며, 이때, 유리 아미노산의 함량이 1 중량% 미만이면 염소이온 고정능이 미흡하여 이를 사용하는 효과가 미비할 수 있고, 10 중량%를 초과하면 방청 프라이머가 빨리 경화(응결)되어 작업성이 떨어지고, 경화(응결)된 프라이머 표면에 크랙이 발생하는 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
상기 방청 프라이머 성분 중 상기 칼슘 설포알루미네이트는 분말도 2,500 ~ 7,000cm2인 것을, 바람직하게는 2,500 ~ 5,000cm2인 것을 사용하는 것이 좋다. 칼슘 설포알루미에이트의 함량은 방청 프라이머 전체 중량 중 1 ~ 5 중량%, 바람직하게는 1.5 ~ 4.5 중량%, 더욱 바람직하게는 1.5 ~ 3.5 중량%로 사용하는 것이 좋으며, 그 함량이 5 중량%를 초과하면 유리 아미노산의 효과를 감소시킬 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
상기 방청 프라이머 성분 상기 접착 증진제는 방청 프라이머의 접착 성능을 증대시키는 역할을 하는 것으로서, 아크릴 수지, 아크릴-스타이렌 수지, 폴리아크릴산에스테르 수지 및 폴리비닐아세테이트 수지 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 하이드록시에틸아크릴레이트 수지, 하이드록시에틸메타크릴레이트 수지, 에틸헥사아크릴레이트 수지, 부틸아크릴레이트 수지 및 부틸메탈아크릴레이트 수지 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 하이드록시에틸아크릴레이트 및 하이드록시에틸메타크릴레이트 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 상기 방청 프라이머 성분 중 접착 증진제의 함량은 방청 프라이머 전체 중량 중 5 ~ 14 중량%, 바람직하게는 8 ~ 12 중량%이며, 이때, 접착 증진제의 함량이 5 중량% 미만이면 접착 증대 효과가 미비할 수 있고, 14 중량%를 초과하면 프라이머의 점도가 너무 높아지고, 끈적임이 너무 높아서 시공성이 떨어지는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
상기 방청 프라이머 성분 상기 동결방지제는 프라이머의 초기 강도 향상 및 동결온도를 낮추는 역할 하는 것으로서, 당업계에서 사용하는 일반적인 프라이머용 동결방지제를 사용할 수 있고, 바람직하게는 변성 나프탈렌 축합물 5 ~ 10 중량%, 아초산염 25 ~ 40 중량%, 칼륨인산염 5 ~ 20 중량% 및 잔량의 프로필 셀로솔브를 포함하는 것을 사용할 수 있다. 동결방지제의 함량은 방청 프라이머 전체 중량 중 0.5 ~ 2 중량%, 바람직하게는 0.5 ~ 1.7 중량%, 더욱 바람직하게는 0.7 ~ 1.5 중량%인 것이 좋다. 이때, 동결방지제 함량이 너무 과하면 프라이머와 속경성 모르타르와의 접착성을 감소시킬 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
상기 방청 프라이머 성분 중 상기 소포제는 프라이머 제조 및 시공시 발생하는 기포를 발생을 방지하기 위해 사용하며, 특별히 한정하지 않으며, 당업계에서 사용하는 일반적인 소포제를 사용할 수 있고, 등유, 파라핀, 미네랄오일, 에탄올합성오일 등과 같은 광유계 소포제; 동식물유, 피마자유와 이들의 알킬렌옥사이드 부가물 등과 같은 유지계 소포제; 올레인산, 스테아린산과 이들의 알킬렌옥사이드 부가물 등과 간은 지방산계 소포제; 글리세린모노리시놀레이트, 알케닐호박산 유동체, 솔비톨모노라울에이트, 솔비톨트리올레이트, 천연 왁스 등과 같은 지방산 에스테르계 소포제; 폴리옥시알킬렌류, (폴리)옥시알킬에테르류, 아세틸렌에테르류, (폴리)옥시알킬렌알킬인산에스테르류, (폴리)옥시알킬렌알킬아민류,(폴리)옥시알킬렌아미드 등과 같은 옥시알킬렌계 소포제; 옥틸알콜, 헥사데실알콜, 아세틸렌알콜, 글리콜류 등과 같은 알콜계 소포제; 아크릴레이트폴리아민 등과 같은 아미드계 소포제; 인산트리부틸, 나트륨옥틸포스페이트 등과 같은 인산에스테르계 소포제; 및 알루미늄스테아레이트, 칼슘올레이트 등과 같은 금속비누계 소포제; 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
그리고, 소포제의 함량은 방청 프라이머 전체 중량 중 0.05 ~ 0.7 중량%, 바람직하게는 0.10 ~ 0.50 중량%, 더욱 바람직하게는 0.20 ~ 0.40 중량%인 것이 좋다.
그리고, 물은 방청 프라이머 조성물들의 혼합을 위한 용매 역할 등을 하는 것으르서, 프라이머 전체 중량 중 시멘트, 유리 아미노산, 칼슘 설포알루미네이트, 접착증진제, 동결방지제, 소포제 외의 나머지 잔량을 사용할 수 있다.
본 발명의 콘크리트 구조물의 보수보강 시공법에 있어서, 2단계에서 상기 방청 프라이머가 아닌 일반적인 프라이머를 사용하는 경우, 프라이머 처리 전에 방청 효과를 부여하기 위한 방청 처리를 먼저 수행할 수도 있다. 방청 처리 수행 여부는 콘크리트 구조물의 환경에 따라 선택적이며, 당업계에서 사용하는 일반적인 방청제를 사용하여 수행할 수 있다.
다음으로 콘크리트 구조물의 보수보강 시공법에 있어서, 3단계는 프라이머 처리한 부위를 속경성 모르타르를 도포하는 공정을 수행하는 단계로서, 상기 속경성 모르타르는 혼합 시멘트, 폴리머 수지, 속경제, 팽창제, 포졸란반응 향상제, 유동화제, 강도증진제, 지연제, 공기연행제, 소포제, 증점제, 방수제 및 분말형 실리콘 발수제 및 규사를 포함하는 혼합물 100 중량부에 대하여, 물 20 ~ 40 중량부, 바람직하게는 물 25 ~ 40 중량부, 더욱 바람직하게는 물 25 ~ 35 중량부를 혼합하여 제조한 것을 사용할 수 있다.
모르타르의 상기 혼합물 성분 중 혼합 시멘트는 포틀랜드 시멘트(KS L 5201) 및 알루미나 시멘트(KS L5205)를 포함한다. 그리고, 상기 포틀랜드 시멘트로는 1종 보통 시멘트, 2종 중용열 시멘트, 3종 조강 시멘트, 4종 저열 시멘트 및 5종 내황산염 시멘트 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있고, 바람직하게는 1종 보통 시멘트 및 5종 내황산염 시멘트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 알루미나 시멘트로는 바람직하게는 3종 알루미나 시멘트를 사용하는 것이 보수보강 모르타르의 초기 압축강도 측면에서 좋다. 상기 1종 포틀랜드 시멘트, 5종 내황산염 시멘트 및 알루미나 시멘트 3종 사용시 이들의 혼합비는 1종 포틀랜드 시멘트, 5종 내황산염 시멘트 및 알루미나 시멘트를 1 : 0.1 ~ 0.4: 0.25 ~ 0.45 중량비로, 바람직하게는 1 : 0.15 ~ 0.35 : 0.30 ~ 0.38 중량비로 사용하는 것이 다른 조성과의 사용성, 모르타르의 기계적 물성, 내화학성 측면에서 유리하다.
그리고, 혼합 시멘트의 함량은 혼합물 전체 중량 중 25 ~ 32 중량%, 바람직하게는 26 ~ 30 중량%, 더욱 바람직하게는 26.5 ~ 29.0 중량%인 것이 좋으며, 이때, 혼합 시멘트 함량이 25 중량% 미만이면 모르타르 경화체가 충분한 기계적 물성을 확보하지 못할 수 있고, 32 중량%를 초과 사용하는 것은 비경제적이다.
또한, 모르타르의 상기 혼합물 성분 중 상기 폴리머 수지는 혼합물이 물과 혼합된 모르타르의 반죽질기(consistency) 확보에 필요한 요구단위수량을 저감시켜 수화에 필요한 물 이외의 잉여 수량을 저감시켜서 모르타르 경화체의 내부 조직을 치밀하게 하고, 모르타르 경화체의 내부에 필름을 형성하여 휨, 인장 및 부착 강도를 향상시키고 보수성을 개선하여 중성화, 염화물 이온 침투, 동결융해 등의 내구성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 폴리머 수지는 EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer) 에멀젼 수지 100 중량부에 대하여, 메틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체 수지 35 ~ 50 중량부, 메타크릴로나이트릴 0.1 ~ 3 중량부 및 에탄올 5 ~ 10 중량부를, 바람직하게는 EVA 에멀젼 수지 100 중량부에 대하여, 메틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체 수지 40 ~ 48 중량부, 메타크릴로나이트릴 0.2 ~ 1.5 중량부 및 에탄올 5 ~ 8 중량부를 포함한다.
그리고, 폴리머 수지의 함량은 혼합물 전체 중량 중 0.5 ~ 2 중량%, 바람직하게는 0.8 ~ 1.6 중량%, 더욱 바람직하게는 0.8 ~ 1.4 중량%인 것이 좋으며, 이때, 폴리머 수지 함량이 0.5 중량% 미만이면 폴리머 수지 사용으로 인한 모르타르 경화체의 휨강도, 인장강도 및 부착강도 향상 효과가 없을 수 있고, 2 중량%를 초과 사용하면 다른 조성물 간의 상용성 저하로 인해, 모르타르 경화체의 다른 물성이 오히려 떨어지는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
또한, 모르타르의 상기 혼합물 성분 중 상기 속경제는 상온에서도 빠르게 모르타르가 양생(경화)되도록 하기 위해 사용하는 것으로서, 마그네슘 시멘트 10 ~ 20 중량%, 트리칼슘 알루미네이트 15 ~ 25 중량%, 에틸렌초산비닐-염화비닐 공중합체 수지 7 ~ 15 중량%, 알긴산나트륨 2 ~ 5 중량%, 폴리에틸렌옥사이드 1 ~ 5 중량%, 아질산칼슘 0.1 ~ 2 중량% 및 잔량의 석고를 혼합 및 교반하여 제조한 것을, 바람직하게는 마그네슘 시멘트 15 ~ 20 중량%, 트리칼슘 알루미네이트 18 ~ 25 중량%, 에틸렌초산비닐-염화비닐 공중합체 수지 8 ~ 12 중량%, 알긴산나트륨 2 ~ 4 중량%, 폴리에틸렌옥사이드 1 ~ 3 중량%, 아질산칼슘 0.5 ~ 1.0 중량% 및 잔량의 석고를 혼합 및 교반하여 제조한 것을 사용할 수 있다.
그리고, 혼합물 내 속경제의 함량은 혼합물 전체 중량 중 3 ~ 5 중량%, 바람직하게는 3.5 ~ 4.5 중량%, 더욱 바람직하게는 3.6 ~ 4.4 중량%인 것이 좋으며, 혼합물 전체 중량 중 속경제의 함량이 3 중량% 미만이면 그 사용량이 적어서 이를 사용함으로 인한, 모르타르 경화 속도 증대 효과가 미비할 수 있고, 5 중량%를 초과하여 사용하면 모르타르 경화 시간이 너무 빨라서 경화 후 보수된 부위에 크랙이 발생하거나, 기계적 물성이 오히려 저하될 수 있다.
또한, 모르타르의 상기 혼합물 성분 중 상기 팽창제는 모르타르 양생시 시멘트의 체적이 급격하게 줄어들어 크랙이 생기는 것을 방지하기 위한 것으로서, 당업계에서 일반적으로 사용하는 것을 사용할 수 있으나, 바람직하게는 생석회(CaO), 알루미나클링커 분말(C3A), 아윈계클링커 분말(CSA), 무수석고(CaSO4), 이수석고(CaSO4·2H2O) 및 반수석고(CaSO4·1/2H2O) 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 알루미나 클링커 분말, 아윈계 클링커 분말, 이수석고 및 반수석고 중에서 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 좋다.
그리고, 팽창제 함량은 혼합물 전체 중량 중 3 ~ 7 중량%, 바람직하게는 4.0 ~ 6.5 중량%, 더욱 바람직하게는 4.5 ~ 6.0 중량%인 것이 좋다. 이때, 팽창제 함량이 3 중량% 미만이면 그 사용량이 너무 적어서 팽창제 사용으로 인한 효과를 볼 수 없고, 7 중량%를 초과하여 사용하면 팽창제 영향으로 인해 오히려 모르타르의 접착성, 부착성이 떨어지거나, 모르타르 양생 후, 콘크리트의 치밀도가 낮아져서 강도가 약해지는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
또한, 모르타르의 상기 혼합물 성분 중 상기 포졸란 반응 향상제는 모르타르의 포졸란 반응을 향상시켜서 장기 강도 발현 및 내구성 증진을 향상시키는 것으로서, 메타카올린을 사용할 수 있다.
그리고, 포졸란 반응 향상제 함량은 혼합물 전체 중량 중 5 ~ 10 중량%, 바람직하게는 5.5 ~ 8.5 중량%, 더욱 바람직하게는 6.0 ~ 8.0 중량%인 것이 좋다. 이때, 혼합물 전체 중량 중 포졸란 반응 향상제 함량이 5 중량% 미만이면 장기 강도 및 내구성 개선 효과가 미흡할 수 있고, 10 중량%를 초과하여 사용하면 모르타르의 속경성을 저하시키고, 조기 강도가 저하되는 문제가 있을 수 있다.
또한, 모르타르의 상기 혼합물 성분 중 상기 유동화제는 혼합물과 물을 혼합한 모르타르의 유동성을 증대시켜서, 모르타르 경화체의 내구성 및 수밀성을 증진시키고 작업성(시공성)을 용이하게 하기 위한 것으로, 당업계에서 사용하는 일반적인 유동화제를 사용할 수 있으며, 바람직한 일례를 들면, 폴리카르본산계 유동화제, 나프탈렌계 유동화제, 리그닌계 유동화제 및 멜라민계 유동화제 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 폴리카르본산계 유동화제를 사용할 수 있다.
상기 폴리카르본산계 유동화제로는 폴리(알킬렌 글리콜)모노아크릴레이트, 폴리(알킬렌 글리콜)모노메타크릴레이트, 무수말레인산 및 스티렌의 공중합체; 및 아크릴레이트 및 메타크릴레이트의 공중합체; 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 나프탈렌계 유동화제는 알킬아릴술폰산 및 활성지속 폴리머, 폴리알킬아일슬폰산염과 반응성고분자, 알킬아릴술폰산염고축합물, 슬폰산기카르복실기 함유 다원 폴리머, 알킬나프탈렌슬폰산염, 알킬아릴술폰산염 변성 리그닌 공축합물과 변성리그닌, 및 알킬아릴술포네이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 리그닌계 유동화제는 리그닌 설페이트 및 리그노 술폰산염 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 멜라민계 유동화제는 변성 메틸멜라민 축합물, 슬폰화 멜라민 고축합물 등을 포함할 수 있다.
그리고, 유동화제 함량은 혼합물 전체 중량 중 0.5 ~ 4.0 중량%, 바람직하게는 0.8 ~ 3.0 중량%, 더욱 바람직하게는 1.0 ~ 2.5 중량%인 것이 좋으며, 이때, 유동화제 함량이 0.5 중량% 미만이거나, 4 중량%를 초과하면 그 함량이 너무 적어서 오히려 너무 많아서 모르타르를 이용한 시공성이 떨어지는 문제가 있을 수 있고, 너무 많으면 몰탈 조성물들간 혼화성이 떨어지고 응결속도가 지연되는 문제가 있을 수 있다.
또한, 모르타르의 상기 혼합물 성분 중 상기 강도증진제는 화이버(fiber) 및 미분말 충전재를 1 : 3 ~ 6 중량비로, 바람직하게는 화이버 및 미분말 충전재를 1 : 3 ~ 5 중량비로, 더욱 바람직하게는 1 : 3.5 ~ 5.0 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다.
강도증진제 성분 중 상기 미분말 충전재는 미세한 석고와 슬래그로 이루어진 충전재로서, 모르타르 경화시, 미세공극을 충진하여 조직을 치밀화, 모르타르 경화체의 내구성 향상 및 황산염 또는 염화이온에 의한 화학적 침식에 의한 콘크리트 구조물을 보호하는 역할을 하며, 상기 미분말 충전재는 분말도가 5,000 ~ 10,000 cm2/g인 것을 사용하는 것이 모르타르의 내구성 향상면에서 바람직하다.
강도증진제 성분 중 상기 화이버는 표면에 수산기가 형성된 셀룰로오스 단섬유 및 폴리에스테르 장섬유 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 상기 셀룰로오스 단섬유 및 폴리에스테르 장섬유를 1 : 0.5 ~ 1.5 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 좋다.
표면에 수산기가 형성된 셀룰로오스 단섬유는 비교적 높은 0.10 ~ 0.15 cm2/g의 비표면적을 가지며 단위체적당 차지하는 섬유수가 많아 시멘트 복합체 내에서 미소균열을 억제하고 안정화하며, 섬유의 가교작용을 통하여 시멘트 복합체의 인성 및 충격에 저항할 수 있는 힘을 높여주는 등 모르타르 경화체의 역학적 성질을 개선시키는데 매우 효과적이다.
그리고, 폴리에스테르 장섬유(polyester filament yarn)는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 장섬유 및 PTT(폴리트리메틸렌테레프탈레이트) 장섬유 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 고강도 고탄성률의 성질이 있고 내열성이 매우 우수하며, 밀도가 높고 섬유 굵기가 미세하여 체적당 섬유수가 많아 분산성능이 우수하다. 폴리에스테르 장섬유는 직경은 10 ~ 20um, 길이는 6 ~ 15mm이고 밀도가 1.35 ~ 1.40인 것을 사용하는 것이 좋다.
그리고, 강도증진제 함량은 혼합물 전체 중량 중 5 ~ 15중량%, 바람직하게는 8 ~ 13 중량%, 더욱 바람직하게는 8.5 ~ 12.5 중량%인 것이 좋으며, 이때, 강도증진*의 함량이 5 중량% 미만이면 모르타르 경화체가 강도 증진 효과가 미비할 수 있고, 15 중량%를 초과 사용하면 상대적으로 다른 성분들의 함량이 적어져서 다른 물성이 저조해지는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
또한, 모르타르의 상기 혼합물 성분 중 상기 지연제는 작업시간 및/또는 강도발현 속도를 조절하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 타르타르산, 구연산, 글루콘산 등의 카르복시산 및 상기 카르복시산의 염 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
그리고, 지연제 함량은 혼합물 전체 중량 중 0.1 ~ 1.5중량%, 바람직하게는 0.50 ~ 1.25 중량%, 더욱 바람직하게는 0.70 ~ 1.20 중량%인 것이 좋으며, 지연제 함량이 0.1 중량% 미만이면 모르타르가 너무 빨리 경화되어 너무 빠른 시간 내 수축성이 너무 커져서 미세 크랙이 발생하고, 오히려 시공성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있고, 1.5 중량%를 초과하면 초기 양생 시간이 너무 지연되는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
또한, 모르타르의 상기 혼합물 성분 중 상기 공기연행제는 모르타르의 처짐 저항성 등의 작업성을 향상 및 모르타르 경화체 내부 및 표면에서 발생하는 미세기포 제거를 통한 미세공극 발생을 차단, 동결융해저항성 향상 등의 물성 향상 역할을 하며, 알파 올레핀 설포네이트 30 ~ 40 중량% 및 잔량의 석회석 미분말의 혼합물을 분쇄한 것을 사용할 수 있다.
그리고, 공기연행제 함량은 혼합물 전체 중량 중 0.05 ~ 1.00중량%, 바람직하게는 0.2 ~ 0.9 중량%, 더욱 바람직하게는 0.35 ~ 0.85 중량%인 것이 좋으며, 공기연행제의 함량이 0.05 중량% 미만이면 그 함량이 너무 적어서 이를 사용하는 효과를 볼 수 없고, 1.00 중량%를 초과하여 사용하는 것은 과다 사용으로 비경제적이다.
또한, 모르타르의 상기 혼합물 성분 중 상기 소포제는 연행공기의 발생으로 인한 공기량의 증가를 감소시키는 역할을 하며, 특별히 한정하지 않으며, 당업계에서 사용하는 일반적인 소포제를 사용할 수 있고, 바람직한 일례를 들면, 등유, 파라핀, 미네랄오일, 에탄올합성오일 등과 같은 광유계 소포제; 동식물유, 피마자유와 이들의 알킬렌옥사이드 부가물 등과 같은 유지계 소포제; 올레인산, 스테아린산과 이들의 알킬렌옥사이드 부가물 등과 간은 지방산계 소포제; 글리세린모노리시놀레이트, 알케닐호박산 유동체, 솔비톨모노라울에이트, 솔비톨트리올레이트, 천연 왁스 등과 같은 지방산 에스테르계 소포제; 폴리옥시알킬렌류, (폴리)옥시알킬에테르류, 아세틸렌에테르류, (폴리)옥시알킬렌알킬인산에스테르류, (폴리)옥시알킬렌알킬아민류, (폴리)옥시알킬렌아미드 등과 같은 옥시알킬렌계 소포제; 옥틸알콜, 헥사데실알콜, 아세틸렌알콜, 글리콜류 등과 같은 알콜계 소포제; 아크릴레이트폴리아민 등과 같은 아미드계 소포제; 인산트리부틸, 나트륨옥틸포스페이트 등과 같은 인산에스테르계 소포제; 및 알루미늄스테아레이트, 칼슘올레이트 등과 같은 금속비누계 소포제; 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
그리고, 소포제 함량은 혼합물 전체 중량 중 0.05 ~ 1.00중량%, 바람직하게는 0.1 ~ 0.7 중량%, 더욱 바람직하게는 0.15 ~ 0.50 중량%인 것이 좋으며, 소포제의 함량이 0.05 중량% 미만이면 그 함량이 너무 적어서 이를 사용하는 효과를 볼 수 없고, 1.00 중량%를 초과하여 사용하는 것은 과다 사용으로 비경제적이다.
또한, 모르타르의 상기 혼합물 성분 중 상기 증점제는 모르타르의 점도를 조절하는 역할을 하는 것으로서, 당업계에서 사용하는 일반적인 시멘트 모르타르용 증점제를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 셀롤로오스계 증점제를 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 하이드록시 에틸 셀룰로오스(HydroxyEthyl Cellulose)를 사용할 수 있다.
그리고, 증점제 함량은 혼합물 전체 중량 중 0.01 ~ 1.00중량%, 바람직하게는 0.1 ~ 0.5 중량%, 더욱 바람직하게는 0.15 ~ 0.40 중량%인 것이 좋으며, 증점제의 함량은 0.01 중량% 미만이면 그 사용량이 너무 적어서 모르타르의 점도 증대 효과가 없을 수 있고, 1.00 중량%를 초과하면 모르타르의 점도가 너무 높아져서 시공성이 크게 떨어지는 문제가 있을 수 있다.
또한, 모르타르의 상기 혼합물 성분 중 상기 방수제는 당업계에서 사용되는 일반적인 콘크리트용 방수제 소재를 사용할 수 있고, 바람직하게는 폴리이미노(1-옥소-1,6-헥산디일), 2,2-(1-메틸에틸리덴) 비스 (4,1-페닐렌옥시메틸렌), 메틸페녹시 메틸 및 물을 포함하는 침투성 방수제 또는 분말형 방수제를 사용할 수 있다.
상기 침투성 방수제는 폴리이미노(1-옥소-1,6-헥산디일) 14 ~ 16 중량%, 2,2-(1-메틸에틸리덴) 비스 (4,1-페닐렌옥시메틸렌) 18 ~ 22 중량%, 메틸페녹시 메틸 25 ~ 28 중량% 및 잔량의 물을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 분말형 방수제는 수압이나 화학적 침식으로부터 콘크리트 구조물을 보호하고 균열 발생으로 인한 누수시 Krystol의 작용으로 누수를 차단하는 자가치유능력을 보유한 영구적인 방수 방식 고성장형 유기화학 방수제(krystol internal membrane)을 사용될 수 있고, 투수율 감소, 염화물 침투 방지, 알칼리 골재 반응 방지, 동결융해방지, 중성화 방지 효과로 내구성 향상 효과가 있다.
그리고, 방수제 함량은 혼합물 전체 중량 중 0.2 ~ 1.2중량%, 바람직하게는 0.25 ~ 1.00 중량%, 더욱 바람직하게는 0.3 ~ 0.9 중량%인 것이 좋으며, 방수제의 함량이 0.2 중량% 미만이면 그 사용량이 너무 적어서 이를 사용한 효과가 미비할 수 있고, 1.2 중량%를 초과하여 사용하면 오히려 미세공극이 발생하여 공기연행제 및 소포제의 효과를 감소시키는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
또한, 모르타르의 상기 혼합물 성분 중 상기 분말형 실리콘 발수제는 물이 콘크리트 구조체 내부로 침투하여 발생하는 구조물의 열화를 방지하는 역할 및 항곰팡이 효과를 부여하는 역할을 하며, 일반적으로 산성비에 함유된 성분이 시멘트 수화물과 반응하여 콘크리트를 팽창시키고, 염해에 함유된 염소 이온(Cl－)은 시멘트 중의 수산화칼슘과 화학적 반응을 통하여 염화칼슘을 용출시켜 콘크리트의 조직을 다공화시킬 수 있는 바, 상기 분말형 실리콘 발수제를 사용하여 수분 침투 방지를 통해 콘크리트 내구성 향상을 꾀할 수 있다.
그리고, 분말형 실리콘 발수제 함량은 혼합물 전체 중량 중 0.1 ~ 2.0 중량%, 바람직하게는 0.3 ~ 1.5 중량%, 더욱 바람직하게는 0.35 ~ 1.20 중량%인 것이 좋으며, 분말형 실리콘 발수제의 함량이 0.1 중량% 미만이면 열화 방지 및 항곰팡이 효과가 미비할 수 있고, 2 중량%를 초과하여 사용하는 것은 비경제적이며, 포졸란 반응 향상제의 효과를 저해하여 모르타르 경화체의 장기 강도 내지 내구성 개선 효과를 감소시킬 수 있으므로, 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
또한, 모르타르의 상기 혼합물 성분 중 규사는 일반적인 모래를 사용할 수 있으며, 혼합물 전체 중량 중 혼합시멘트, 폴리머 수지, 속경제, 팽창제, 포졸란반응 향상제, 유동화제, 강도증진제(미분말충전재+화이버), 지연제, 공기연행제(AE 감수제), 소포제, 증점제, 방수제 및 분말형 실리콘 발수제를 제외한 나머지 잔량을 사용할 수 있다.
모르타르의 상기 혼합물은 필요에 따라, 앞서 설명한 성분들 외에 내중성화제, 방동제, 감수제 등의 첨가제를 더 포함할 수도 있다.
3단계에서 프라이머 처리된 표면 상부에 상기 속경성 모르타르를 뿜칠을 수행하여 도포할 수 있다.
상기 속경성 모르타르의 경화체는 KS F 2476에 의거하여 측정시, 압축강도가 1일 재령 기준 76 kgf/㎠ 이상, 7일 재령 기준 370 kgf/㎠ 이상, 28일 재령 기준 370 kgf/㎠ 이상을 만족하며, 바람직하게는 압축강도가 1일 재령 기준 80 ~ 90 kgf/㎠, 7일 재령 기준 380 ~ 455 kgf/㎠, 28일 재령 기준 450 ~ 580 kgf/㎠을 만족할 수있다.
또한, 상기 속경성 모르타르의 경화체는 KS F 2476에 의거하여 측정시, 휨강도가 7일 재령 기준 74 kgf/㎠ 이상, 28일 재령 기준 85 kgf/㎠ 이상을 만족하며, 바람직하게는 휨강도가 7일 재령 기준 76 ~ 85 kgf/㎠, 28일 재령 기준 86 ~ 98 kgf/㎠을 만족할 수 있다.
또한, 상기 속경성 모르타르의 경화체는 KS F 4716에 의거하여 측정시,, 부착강도가 7일 재령 기준 18.0 kgf/㎠ 이상, 28일 재령 기준 19.0 kgf/㎠ 이상을 만족하며, 바람직하게는 부착강도가 7일 재령 기준 18.5 ~ 20.0 kgf/㎠, 28일 재령 기준 19.5 ~ 22.5 kgf/㎠을 만족할 수 있다.
다음으로, 4단계는 3단계에서 도포된 모르타르를 미장 처리를 한 후, 양생하여 콘크리트 구조물을 보수 및/또는 보강 시공을 완료할 수 있다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
[실시예]
준비예 1 : 방청 프라이머의 제조
플라이애시 시멘트 37.8 중량%, 유리 아미노산인 아르기닌 3.4 중량%, 분말도 3,500 ~ 3,700 cm2인 칼슘 설포알루미네이트 2.8 중량%, 하이드록시에틸아크릴레이트 및 하이드록시에틸메타크릴레이트를 1 : 0.7 중량비로 혼합한 접착 증진제 10.5 중량%, 동결방지제 1.12 중량%, 지방산 에스테르계 소포제인 솔비톨모노라울에이트 0.25 중량% 및 잔량의 물을 혼합하여 방청 프라이머를 제조하였다.
상기 동결방지제는 변성 나프탈렌 축합물 7.7 중량%, 아초산염 32.5 중량%, 칼륨인산염 12.5 중량% 및 잔량의 프로필 셀로솔브를 포함한다.
실시예 1 : 속경성 모르타르의 제조
(1) 1종 포틀랜드 시멘트, 5종 내황산염 시멘트(제조사:한일시멘트) 및 알루미나 시멘트(제조사:fondu)를 1 : 0.25 : 0.34 중량비로 혼합한 혼합 시멘트를 제조하였다.
(2) EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer) 에멀젼 수지 100 중량부에 대하여, 메틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체 수지 45 중량부, 메타크릴로나이트릴 0.8 중량부 및 에탄올 6.8 중량부를 포함하는 폴리머 수지를 준비하였다.
(3) 마그네슘 시멘트 16 중량%, 트리칼슘 알루미네이트 19.3 중량%, 에틸렌초산비닐-염화비닐 공중합체 수지 10.5 중량%, 알긴산나트륨 3.4 중량%, 폴리에틸렌옥사이드 2.1 중량%, 아질산칼슘 1.3 중량% 및 잔량의 석고를 혼합 및 교반하여 속경제를 제조하였다.
(4) 화이버(fiber) 및 미분말 충전제(제조사:한일시멘트, 상품명:오메가2000)를 1 : 4 중량비로 혼합하여 강도증진제를 제조하였다. 이때, 상기 화이버는 표면에 수산기가 형성된 셀룰로오스 단섬유(비표면적 0.10 ~ 0.15 cm2/g)와 PTT(폴리트리메틸렌테레프탈레이트) 장섬유(직경 약 10 ~ 20um, 길이 약 6 ~ 15mm, 밀도 약 1.35 ~ 1.40)를 1 : 1 중량비로 혼합한 것을 사용하였다.
(5) 알파 올레핀 설파이트 35 중량% 및 잔량의 석회석 미분말을 혼합하여 혼합물을 제조한 후, 이를 분쇄하여 공기연행제를 제조하였다.
(6) 폴리이미노(1-옥소-1,6-헥산디일) 15 중량%, 2,2-(1-메틸에틸리덴) 비스 (4,1-페닐렌옥시메틸렌) 20 중량%, 메틸페녹시 메틸 26.5 중량% 및 잔량의 물을 포함하는 침투형 방수제를 준비하였다.
(7) 속경성 모르타르
상기 혼합 시멘트 27.5 중량%, 상기 폴리머 수지 1.2 중량%, 상기 속경제 4.0 중량%, 팽창제인 알루미나 클링커 분말 5.0 중량%, 포졸란 반응 향상제인 메타카올린 7.0 중량%, 리그닌 설페이트(리그닌계 유동화제) 1.7 중량%, 상기 강도증진제 10 중량%, 지연제인 글루콘산 1 중량%, 상기 공기연행제 0.50 중량%, 금속비누계 소포제인 알루미늄스테아레이트 0.30 중량%, 증점제인 하이드록시 에틸 셀룰로오스 0.40 중량%, 상기 침투형 방수제 0.55 중량%, 분말형 실리콘 발수제인 n-옥틸트리에톡시실란(noctyltriethoxysilane) 0.7 중량% 및 잔량의 규사((제조사:자연사, 상품명:4호 ~ 6호 혼합) 혼합하여 혼합물을 제조하였다.
다음으로, 상기 혼합물 100 중량부에 대하여 물 32 중량부를 혼합 및 교반하여 속경성 모르타르를 제조하였다.
실시예 2 ~ 7 및 비교예 1 ~ 7
상기 실시예 1과 동일한 조성을 사용하여 콘크리트 구조물 보수시공용 모르타르 조성물을 제조하되, 하기 표 1 ~ 표 2와 같은 조성을 가지도록 하여 실시예 2 ~ 7 및 비교예 1 ~ 7을 각각 실시하였다.
모르타르의
혼합물 조성
(중량%)		 실시예 1 실시예 2 실시예3 실시예4 실시예 5 실시예 6 실시예 7
혼합 시멘트 28.5 26 32 28.5 28.5 28.5 28.5
폴리머 수지 1.2 1.2 1.2 0.8 1.2 1.2 1.2
속경제 4.0 4.0 4.0 4.0 4.5 4.0 4.0
팽창제 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
포졸란 반응향상제 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 8.5 7.0
유동화제 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7
강도증진제 10 10 10 10 10 10 14.5
지연제 1 1 1 1 1 1 1
공기연행제 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
소포제 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
증점제 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
방수제 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55
분말형 실리콘 발수제 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
규사 나머지 잔량 나머지 잔량 나머지 잔량 나머지 잔량 나머지 잔량 나머지 잔량 나머지 잔량
모르타르의
혼합물 조성
(중량%)		 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7
혼합 시멘트 23 28.5 28.5 28.5 28.5 28.5 28.5
폴리머 수지 1.2 0.3 3.0 1.2 1.2 1.2 1.2
속경제 4.0 4.0 4.0 6.0 4.0 4.0 4.0
팽창제 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
포졸란 반응향상제 7.0 7.0 7.0 7.0 11.2 7.0 7.0
유동화제 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 4.5 1.7
강도증진제 10 10 10 10 10 10 16.5
지연제 1 1 1 1 1 1 1
공기연행제 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
소포제 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
증점제 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
방수제 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55
분말형 실리콘 발수제 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
규사 나머지 잔량 나머지 잔량 나머지 잔량 나머지 잔량 나머지 잔량 나머지 잔량 나머지 잔량
실험예 1 : 모르타르의 물성 측정 1
상기 표 1 ~ 표 2의 실시예 및 비교예의 속경성 모르타르의 물성을 하기와 같은 방법으로 측정하였고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
경화모르타르의 압축 및 휨강도에 대한 평가는 KS F 2476의 「폴리머 시멘트 모르타르의 강도시험 방법」에 준하여 평가하였고, 접착강도는 KS F 4716 「폴리머 시멘트 모르타르의 강도시험 방법」에 준하여 실시하였으며, 염소이온투과저항성은 ASTM C 1202에서 정하는 시험방법에 따라 시험을 실시하였다(표 3 참조).
실험항목 측 정 항 목 실 험 규 격
경화된 모르타르
물리적특성		 압축강도 KS F 2476
휨강도 KS F 2476
부착강도 KS F 4716
염소이온 침투저항성 ASTM C 1202
구분 압축강도
(kgf/㎠)		 휨강도
(kgf/㎠)		 부착강도
(kgf/㎠)		 염소이온
침투저항성
(Coulombs)
1일 7일 28일 7일 28일 7일 28일
실시예1 82 405 535 79 94 19.1 21.2 224
실시예2 80 379 489 76 89 18.5 19.9 210
실시예3 86 438 549 82 97 19.5 21.8 273
실시예4 80 384 510 78 91 18.8 20.4 236
실시예5 84 422 530 80 93 19.0 20.9 242
실시예6 82 424 548 78 95 19.3 21.2 219
실시예7 85 426 544 82 96 18.4 19.7 243
비교예1 72 318 393 71 80 16.4 17.7 409
비교예2 80 379 489 76 84 17.3 18.1 237
비교예 3 81 387 513 79 95 19.0 21.0 226
비교예 4 85 435 507 81 89 19.0 20.6 261
비교예 5 76 360 550 75 96 18.7 21.4 208
비교예 6 75 374 442 73 86 17.8 18.4 237
비교예 7 87 442 558 83 98 17.5 18.7 372
상기 표 4의 측정 결과를 살펴보면, 본 발명(실시예 1 ~ 실시예 7)의 속경성 모르타르의 경우, 압축강도, 휨강도 및 부착강도의 우수한 기계적 물성을 가지면서 우수한 염소이온 침투저항성을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
이에 반해, 속경성 모르타르 조성물 내 혼합 시멘트 함량이 25 중량% 미만인 비교예 1의 경우, 실시예 1 및 실시예 2와 비교할 때, 기계적 물성이 크게 감소할 뿐만 아니라 염소이온침투 저항성까지 상대적으로 좋지 않은 문제가 있음을 확인할 수 있다.
그리고, 모르타르 조성물 내 폴리머 수지 함량이 0.5 중량% 미만인 비교예 2의 경우, 실시예 4와 비교할 때, 휨강도 및 부착강도가 크게 낮아지는 문제가 있으며, 모르타르 조성물 내 폴리머 수지 함량이 0.5 중량% 미만인 비교예 3의 경우, 실시예 1과 비교할 때, 오히려 압축강도가 다소 낮아지고, 다른 물성 향상이 없는 문제가 있었다.
또한, 모르타르 조성물 내 속경제 함량이 4.5 중량%인 실시예 5의 경우, 초기 압축강도, 휨강도, 부착강도가 실시예 1과 비교할 때, 다소 우수한 결과를 보였는데, 모르타르 조성물 내 속경제 함량을 5 중량% 초과 사용한 비교예 4의 경우, 실시예 1 및 실시예 5와 비교할 때, 초기 압축강도, 휨강도 등은 우수하나, 미세 크랙이 발생하고, 이로 인해 압축강도 및 휨강도가 낮은 문제를 보였다.
또한, 모르타르 조성물 내 포졸란 반응 향상제 함량이 10 중량%를 초과한 비교예 5의 경우, 실시예 1 및 실시예 6과 비교할 때, 장기 압축강도, 휨강도는 우수하나, 조기 압축강도 및 휨강도가 낮은 문제가 있었다.
그리고, 유동화제를 4중량% 초과한 4.5 중량%를 사용한 비교예 6의 경우, 실시예 1과 비교할 때, 초기 압축강도, 휨강도 및 부착강도가 오히려 크게 저하되는 문제가 있었는데, 이는 모르타르 조성물간 혼화성이 떨어지고 응결속도가 지연된 결과로 판단된다.
또한, 강도증진제를 15 중량% 초과한 16.5 중량%를 사용한 비교예 7의 경우, 실시예 1 및 실시예 7과 비교할 때, 압축강도, 휨강도가 상대적으로 우수하나, 부착강도가 저하되고, 염소이온 침투 저항성이 떨어지는 결과를 보였다.
실험예 2 : 모르타르의 물성 측정 2
실시예 1, 실시예 4 및 비교예 2 ~ 3에서 제조한 속경성 모르타르의 동결융해 저항성을 KS F 2456에 의해 측정하였으며, 균열 저항성을 AASHTO PP34-98에 의해 측정하였고, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
구분 동결융해 저항성(%)
기준값:80% 이상		 동결융해 저항성(%)
기준값 : 56일까지 균열 없음
실시예1 94% 균열 없음
실시예4 90% 균열 없음
비교예2 81% 균열 없음
비교예 3 97% 균열 없음
상기 표 5의 동결융해 저항성을 살펴보면, 폴리머 수지를 0.5 중량% 이상으로 사용한 실시예 1, 실시예 4 및 비교예 3의 85% 이상의 동결융해 저항성을 가지는데 반해, 폴리머 수지를 0.5 중량% 미만으로 사용한 비교예 2의 경우, 실시예 4와 비교할 때, 동결융해 저항성이 급격하게 감소하는 문제가 있음을 확인할 수 있었다.
비교예 8
상기 실시예 1과 동일한 방법으로, 동일한 성분 및 성분 함량을 가지는 속경성 모르타르를 제조하되, 폴리머 수지로서 EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer) 에멀젼 수지 100 중량부에 대하여, 메틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체 수지 10 중량부, 메타크릴로나이트릴 1.1 중량부 및 에탄올 7.0 중량부를 포함하는 폴리머 수지를 사용하여 속경성 모르타르를 제조하였다.
실험예 3 : 모르타르의 물성 측정 3
실시예 1 및 비교예 8의 모르타르를 경화시킨 다음, KS F 4042 단면복구 모르타르 품질기준 시험방법에 준하여 평가를 수행하였으며, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
항 목 기준치 실시예 1 비교예 8
휨강도(N/㎟) 6.0 이상 9.0 8.9
압축강도(N/㎟) 20.0 이상 54.6 54.8
부착강도
(N/㎟)		 표준조건 1.0 이상 1.9 1.9
온냉
반복 후		 1.0 이상 1.7 1.6
내알칼리성 압축강도 20.0 N/㎟ 이상 45.2 41.8
중성화 저항성(mm) 2.0 이하 0.4 0.8
투수량(g) 20.0 이하 1.48 2.12
물흡수계수(㎏/㎡·h0.5) 0.5 이하 0.017 0.016
습기투과 저항성 (m) 2 m 이하 0.96 0.98
황산저항성(5% 용액, 중량변화율%) - 4.4 4.3
길이변화(%) ± 0.15 이하 -0.007 -0.023
상기 표 5의 실험결과를 살펴보면, 폴리머 수지 내 메타아크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체를 35 중량부 미만인 10 중량부로 포함하는 폴리머 수지를 사용한 비교예 8의 경우, 기계적 물성 차이는 그리 크지 않으나, 특히 내알칼리성 및 중성화 저항성이 저조한 문제가 있음을 확인할 수 있었다.
제조예 1 : 열화된 콘크리트 구조물 단면 보강보수 시공
콘크리트 구조물의 열화된 부위를 확인하여 보수 대상 부위를 확정하였다.
다음으로, 상기 보수 대상 부위를 숏블라스터 및 그라인더로 치핑을 수행하여 이물질을 제거한 다음, 고압 세척기로 세척하였다.
다음으로, 세척한 부위를 상기 준비예 1에서 제조한 방청 프라이머로 뿜칠하여 도포하였다.
다음으로, 상기 실시예 1의 속경성 프라이머를 뿜칠하여 도포한 후, 미장 처리한 후 양생시켜서 열화된 콘크리트 구조물 단면 보강보수 시공을 수행하였다.

Claims (10)

  1. 혼합 시멘트 25 ~ 32 중량%, 폴리머 수지 0.5 ~ 2 중량%, 속경제 3 ~ 5 중량%, 팽창제 3 ~ 7 중량%, 포졸란 반응향상제 5 ~ 10 중량%, 유동화제 0.5 ~ 4 중량%, 강도증진제 5 ~ 15 중량%, 지연제 0.1 ~ 1.5 중량%, 공기연행제 0.05 ~ 1.00 중량%, 소포제 0.05 ~ 1.00 중량%, 셀룰로오스계 증점제 0.01 ~ 1.00 중량%, 침투성 방수제 0.2 ~ 1.2 중량%, 분말형 실리콘 발수제 0.1 ~ 2 중량% 및 잔량의 규사를 포함하는 혼합물; 및 물;을 포함하고,
    상기 혼합물 100 중량부에 대하여, 물 20 ~ 40 중량부를 포함하며,
    상기 혼합 시멘트는 1종 포틀랜드 시멘트, 5종 내황산염 시멘트 및 알루미나 시멘트를 1 : 0.1 ~ 0.4 : 0.25 ~ 0.45 중량비로 포함하고,
    상기 폴리머 수지는 EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer) 에멀젼 수지 100 중량부에 대하여, 메틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체 수지 35 ~ 50 중량부, 메타크릴로나이트릴 0.1 ~ 3 중량부 및 에탄올 5 ~ 10 중량부를 포함하며,
    상기 속경제는 마그네슘 시멘트 10 ~ 20 중량%, 트리칼슘 알루미네이트 15 ~ 25 중량%, 에틸렌초산비닐-염화비닐 공중합체 수지 7 ~ 15 중량%, 알긴산나트륨 2 ~ 5 중량%, 폴리에틸렌옥사이드 1 ~ 5 중량%, 아질산칼슘 0.1 ~ 2 중량% 및 잔량의 석고를 포함하고,
    상기 강도증진제는 화이버(fiber) 및 분말도가 5,000 ~ 10,000 cm2/g인 미분말 충전재를 1 : 3 ~ 6 중량비를 포함하며,
    상기 화이버는 셀룰로오스 단섬유 및 폴리에스테르 장섬유를 1 : 0.5 ~ 1.5 중량비로 포함하고,
    상기 공기연행제는 알파 올레핀 설포네이트 30 ~ 40 중량% 및 잔량의 석회석 미분말의 혼합물을 분쇄한 분쇄물을 포함하며,
    상기 침투성 방수제는 폴리이미노(1-옥소-1,6-헥산디일) 14 ~ 16 중량%, 2,2-(1-메틸에틸리덴) 비스 (4,1-페닐렌옥시메틸렌) 18 ~ 22 중량%, 메틸페녹시 메틸 25 ~ 28 중량% 및 잔량의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수보강용 속경성 모르타르.
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  8. 콘크리트 구조물 손상부를 치핑 및 세척하는 1단계;
    치핑 및 세척된 부위를 프라이머 처리하는 2단계;
    프라이머 처리한 부위를 속경성 모르타르를 도포하는 3단계; 및
    모르타르 경화 전 미장 처리 및 양생하는 4단계;를 포함하며,
    상기 속경성 모르타르는
    혼합 시멘트 25 ~ 32 중량%, 폴리머 수지 0.5 ~ 2 중량%, 속경제 3 ~ 5 중량%, 팽창제 3 ~ 7 중량%, 포졸란 반응향상제 5 ~ 10 중량%, 유동화제 0.5 ~ 4 중량%, 강도증진제 5 ~ 15 중량%, 지연제 0.1 ~ 1.5 중량%, 공기연행제 0.05 ~ 1.00 중량%, 소포제 0.05 ~ 1.00 중량%, 셀룰로오스계 증점제 0.01 ~ 1.00 중량%, 침투성 방수제 0.2 ~ 1.2 중량%, 분말형 실리콘 발수제 0.1 ~ 2 중량% 및 잔량의 규사를 포함하는 혼합물; 및 물;을 포함하고,
    상기 혼합물 100 중량부에 대하여, 물 20 ~ 40 중량부를 포함하며,
    상기 혼합 시멘트는 1종 포틀랜드 시멘트, 5종 내황산염 시멘트 및 알루미나 시멘트를 1 : 0.1 ~ 0.4 : 0.25 ~ 0.45 중량비로 포함하고,
    상기 폴리머 수지는 EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer) 에멀젼 수지 100 중량부에 대하여, 메틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체 수지 35 ~ 50 중량부, 메타크릴로나이트릴 0.1 ~ 3 중량부 및 에탄올 5 ~ 10 중량부를 포함하며,
    상기 속경제는 마그네슘 시멘트 10 ~ 20 중량%, 트리칼슘 알루미네이트 15 ~ 25 중량%, 에틸렌초산비닐-염화비닐 공중합체 수지 7 ~ 15 중량%, 알긴산나트륨 2 ~ 5 중량%, 폴리에틸렌옥사이드 1 ~ 5 중량%, 아질산칼슘 0.1 ~ 2 중량% 및 잔량의 석고를 포함하고,
    상기 강도증진제는 화이버(fiber) 및 분말도가 5,000 ~ 10,000 cm2/g인 미분말 충전재를 1 : 3 ~ 6 중량비를 포함하며,
    상기 화이버는 셀룰로오스 단섬유 및 폴리에스테르 장섬유를 1 : 0.5 ~ 1.5 중량비로 포함하고,
    상기 공기연행제는 알파 올레핀 설포네이트 30 ~ 40 중량% 및 잔량의 석회석 미분말의 혼합물을 분쇄한 분쇄물을 포함하며,
    상기 침투성 방수제는 폴리이미노(1-옥소-1,6-헥산디일) 14 ~ 16 중량%, 2,2-(1-메틸에틸리덴) 비스 (4,1-페닐렌옥시메틸렌) 18 ~ 22 중량%, 메틸페녹시 메틸 25 ~ 28 중량% 및 잔량의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수보강 시공법.
  9. 제8항에 있어서, 1단계는 치핑 및 세척 후 콘크리트 구조물로부터 노출된 철근이 있는 경우, 철근의 녹을 제거하는 공정을 더 수행하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수보강 시공법.
  10. 제8항에 있어서, 2단계는 프라이머 처리 전 치핑 및 세척된 부위를 방청 처리를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수보강 시공법.
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