KR101811641B1 - 콘크리트구조물 단면복구제와 이를 이용한 콘크리트구조물 표면보수 및 단면복구공법 - Google Patents

콘크리트구조물 단면복구제와 이를 이용한 콘크리트구조물 표면보수 및 단면복구공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중성화, 동해, 염해 등 콘크리트의 열화현상이 진행되어 구조체의 내하력 및 내구성이 저하되고 안전성이 떨어져 콘크리트구조물의 유지관리를 위한 열화된 부분에 모르타르로 도포하여, 염화칼슘에 무반응으로 알칼리 골재반응이 없어 도로 시설물의 염해 방지에 유리하고, 황산과 같은 강산성에도 화학적 반응이 없어, 하수처리장, 폐수처리장, 하수관로 보수 등에 유리하며, 치밀한 고분자 결합체로 공극이 없어 물이 스며들 수 없는 완벽한 수밀성 확보하며, 탄성수지의 탄성으로 인해 충격, 진동 흡수 및 균열발생을 억제하여 교량 등 거동하는 구조물에 유리하며, 완전 방수 실현으로 동해피해를 원천적으로 방지하고 자외선에 강하며 풍화에 의한 내마모성이 강한 콘크리트 단면복구제와 이를 이용한 콘크리트구조물 표면보수 및 단면복구공법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 콘크리트구조물 단면복구제는 규사 40∼60중량%, 칼슘설포알루미네이트(Calcium Sulfo Aluminate) 10∼25중량%, 포틀랜드시멘트 10∼25중량%, 유동화제 0.15∼5중량%, 경화지연제 0.05∼5중량%, 아크릴수지 0.5∼10중량%, 탄성수지 2∼10중량%로 이루어진 단면복구제 100중량부에 대하여, 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate) 10중량%; 부틸아크릴레이트(butyl acrylate) 10중량%; 리튬실리케이트 3중량%; 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate) 60중량%; 하이드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxyl ethyl methacrylate) 15중량%; 규산소다(Na2SiO2ㆍnH2O) 2중량%로 구성된 수지조성물 50중량부가 첨가 혼합되며, 상기 단면복구제 100중량부에 대하여 폴리실리콘 슬러지 75중량%와 염기성 무기질 20중량% 및 실리카흄 5중량%로 구성된 고화제 5중량부가 첨가 혼합됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 콘크리트구조물 단면복구제를 이용한 콘크리트구조물 표면보수 및 단면복구공법은 콘크리트구조물의 열화부를 치핑하는 단계; 상기 열화부의 철근의 녹을 제거하는 단계; 상기 철근의 녹 제거부분을 고압세척하는 단계; 상기 고압세척된 콘크리트구조물의 열화부에 규산염으로 이루어진 구체강화제를 도포하는 단계; 상기 구체강화제 표면에, 모르타르 80중량%와 라텍스분말 20중량%로 구성되며, 상기 모르타르는 (a) 제1바인더수지로서의 우레탄 아크릴레이트 수지 및 제2바인더수지로서의 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 구성하는 바인더수지 (b) 모래 및 (c) 충전제로 구성되고, 상기 우레탄 아크릴레이트 수지와 폴리메틸 메타크릴레이트 수지의 혼합 비율은 10~60 : 90~40 중량 비율로 구성되며, 상기 충전제는 탄산칼슘, 탈크(Talc) 또는 이들 모두로 구성되며, 상기 모르타르에 제3바인더수지로서 하이드록시 에틸 메타크릴레이트(Hydroxy ethyl methacrylate, HEMA) 수지를 추가하며, 상기 모래는 상이한 입경을 가진 모래 2종류 이상의 혼합으로 구성되거나, 상기 모래는 0.2∼0.4㎜ 범위의 입경을 가진 모래, 0.4∼0.8㎜ 범위의 입경을 가진 모래 또는 이들의 혼합으로 구성되며, 상기 모래는 염분이 포함되며, 상기 염분의 함량은 모래 100 중량부를 기준으로 1∼20 중량부로 구성되며, 상기 모르타르에 자갈을 추가하고, 상기 자갈의 입경은 2∼15㎜ 범위로 구성되며, 상기 탄산칼슘의 입경은 10∼80㎛ 범위로 구성되며, 상기 탈크의 입경은 50∼200㎛ 범위로 구성되는 프라이머코팅제를 도포하는 단계; 상기 프라이머코팅제 표면에, 규사 40∼60중량%, 칼슘설포알루미네이트(Calcium Sulfo Aluminate) 10∼25중량%, 포틀랜드시멘트 10∼25중량%, 유동화제 0.15∼5중량%, 경화지연제 0.05∼5중량%, 아크릴수지 0.5∼10중량%, 탄성수지 2∼10중량%로 이루어진 단면복구제 100중량부에 대하여, 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate) 10중량%; 부틸아크릴레이트(butyl acrylate) 10중량%; 리튬실리케이트 3중량%; 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate) 60중량%; 하이드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxyl ethyl methacrylate) 15중량%; 규산소다(Na2SiO2ㆍnH2O) 2중량%로 구성된 수지조성물 50중량부가 첨가 혼합되며, 상기 단면복구제 100중량부에 대하여 폴리실리콘 슬러지 75중량%와 염기성 무기질 20중량% 및 실리카흄 5중량%로 구성된 고화제 5중량부가 첨가 혼합된 단면복구제를 도포하는 단계; 상기 단면복구제의 표면에 모르타르 80중량%와 라텍스분말 20중량%로 구성되며, 상기 모르타르는 (a) 제1바인더수지로서의 우레탄 아크릴레이트 수지 및 제2바인더수지로서의 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 구성하는 바인더수지 (b) 모래 및 (c) 충전제로 구성되고, 상기 우레탄 아크릴레이트 수지와 폴리메틸 메타크릴레이트 수지의 혼합 비율은 10~60 : 90~40 중량 비율로 구성되며, 상기 충전제는 탄산칼슘, 탈크(Talc) 또는 이들 모두로 구성되며, 상기 모르타르에 제3바인더수지로서 하이드록시 에틸 메타크릴레이트(Hydroxy ethyl methacrylate, HEMA) 수지를 추가하며, 상기 모래는 상이한 입경을 가진 모래 2종류 이상의 혼합으로 구성되거나, 상기 모래는 0.2∼0.4㎜ 범위의 입경을 가진 모래, 0.4∼0.8㎜ 범위의 입경을 가진 모래 또는 이들의 혼합으로 구성되며, 상기 모래는 염분이 포함되며, 상기 염분의 함량은 모래 100 중량부를 기준으로 1∼20 중량부로 구성되며, 상기 모르타르에 자갈을 추가하고, 상기 자갈의 입경은 2∼15㎜ 범위로 구성되며, 상기 탄산칼슘의 입경은 10∼80㎛ 범위로 구성되며, 상기 탈크의 입경은 50∼200㎛ 범위로 구성되는 프라이머코팅제를 도포하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

콘크리트구조물 단면복구제와 이를 이용한 콘크리트구조물 표면보수 및 단면복구공법{Concrete repair material and cross sectional concrete surface repair and recovery method using the same}
본 발명은 콘크리트구조물 단면복구제와 이를 이용한 콘크리트구조물 표면보수 및 단면복구공법에 관한 것으로, 특히 중성화, 동해, 염해 등 콘크리트의 열화현상이 진행되어 구조체의 내하력 및 내구성이 저하되고 안전성이 떨어져 콘크리트구조물의 유지관리를 위한 열화된 부분에 단면복구제와 구체강화제를 도포하는 콘크리트구조물 단면복구제와 이를 이용한 콘크리트구조물 표면보수 및 단면복구공법에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트구조물은 환경적 요인과 사용재료의 내구성 저하 등 복합적인 영향으로 중성화, 동해, 염해 등 콘크리트의 열화현상이 진행되어 구조체의 내하력 및 내구성이 저하되고 안전성이 떨어져 콘크리트구조물의 유지관리를 위한 열화된 콘크리트의 단면복구 및 내구성능 향상을 위한 적절한 보수 및 보강이 요구되고 있는 실정이다.
콘크리트구조물의 보수 및 보강에 널리 이용되는 종래의 기술은 에폭시수지 모르타르와 폴리머시멘트 모르타르를 들 수 있다.
에폭시수지 모르타르는 주제와 경화제의 배합비에 따라 작업성 및 가사시간이 달라져 성능에 큰 영향을 미치고 경화시 온도 의존성이 높아 저온시에는 경화가 어려우며 열팽창계수가 콘크리트의 2~4배 정도 크기 때문에 고열·고온에 의한 변형량이 큰 단점이 있다.
또한, 폴리머 시멘트 모르타르는 에폭시수지 모르타르에 비하여 구체와의 일체화 특성은 우수하나 보수재료의 부착성 향상을 위하여 증점제를 첨가함으로써 스프레이 장비를 이용한 기계 시공시 운송호스 내부의 표면과 마찰력이 증대되어 호스가 막힘은 몰론 토출량이 적어져 시공속도가 저하되고 폴리머의 종류나 첨가량에 따라 흙손 바름 작업성이 나빠지고 타설 두께가 비교적 얇아 여러 번의 반복적인 시공이 필요하여 시공성의 개선이 요구된다.
등록특허 10-0846159(2008.07.08) 등록특허 10-0909997(2009.07.23) 등록특허 10-1105490(2012.01.05)
이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 중성화, 동해, 염해 등 콘크리트의 열화현상이 진행되어 구조체의 내하력 및 내구성이 저하되고 안전성이 떨어져 콘크리트구조물의 유지관리를 위한 열화된 부분에 단면복구제와 구체강화제를 도포하여, 염화칼슘에 무반응으로 알칼리 골재반응이 없어 도로 시설물의 염해 방지에 유리하고, 황산과 같은 강산성에도 화학적 반응이 없어, 하수처리장, 폐수처리장, 하수관로 보수 등에 유리하며, 치밀한 고분자 결합체로 공극이 없어 물이 스며들 수 없는 완벽한 수밀성 확보하며, 탄성수지의 탄성으로 인해 충격, 진동 흡수 및 균열발생을 억제하여 교량 등 거동하는 구조물에 유리하며, 완전 방수 실현으로 동해피해를 원천적으로 방지하고 자외선에 강하며 풍화에 의한 내마모성이 강한 콘크리트구조물 단면복구제와 이를 이용한 콘크리트구조물 표면보수 및 단면복구공법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 콘크리트구조물 단면복구제는 규사 40∼60중량%, 칼슘설포알루미네이트(Calcium Sulfo Aluminate) 10∼25중량%, 포틀랜드시멘트 10∼25중량%, 유동화제 0.15∼5중량%, 경화지연제 0.05∼5중량%, 아크릴수지 0.5∼10중량%, 탄성수지 2∼10중량%로 이루어진 단면복구제 100중량부에 대하여, 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate) 10중량%; 부틸아크릴레이트(butyl acrylate) 10중량%; 리튬실리케이트 3중량%; 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate) 60중량%; 하이드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxyl ethyl methacrylate) 15중량%; 규산소다(Na2SiO2ㆍnH2O) 2중량%로 구성된 수지조성물 50중량부가 첨가 혼합되며, 상기 단면복구제 100중량부에 대하여 폴리실리콘 슬러지 75중량%와 염기성 무기질 20중량% 및 실리카흄 5중량%로 구성된 고화제 5중량부가 첨가 혼합됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 콘크리트구조물 단면복구제를 이용한 콘크리트구조물 표면보수 및 단면복구공법은 콘크리트구조물의 열화부를 치핑하는 단계; 상기 열화부의 철근의 녹을 제거하는 단계; 상기 철근의 녹 제거부분을 고압세척하는 단계; 상기 고압세척된 콘크리트구조물의 열화부에 규산염으로 이루어진 구체강화제를 도포하는 단계; 상기 구체강화제 표면에, 모르타르 80중량%와 라텍스분말 20중량%로 구성되며, 상기 모르타르는 (a) 제1바인더수지로서의 우레탄 아크릴레이트 수지 및 제2바인더수지로서의 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 구성하는 바인더수지 (b) 모래 및 (c) 충전제로 구성되고, 상기 우레탄 아크릴레이트 수지와 폴리메틸 메타크릴레이트 수지의 혼합 비율은 10~60 : 90~40 중량 비율로 구성되며, 상기 충전제는 탄산칼슘, 탈크(Talc) 또는 이들 모두로 구성되며, 상기 모르타르에 제3바인더수지로서 하이드록시 에틸 메타크릴레이트(Hydroxy ethyl methacrylate, HEMA) 수지를 추가하며, 상기 모래는 상이한 입경을 가진 모래 2종류 이상의 혼합으로 구성되거나, 상기 모래는 0.2∼0.4㎜ 범위의 입경을 가진 모래, 0.4∼0.8㎜ 범위의 입경을 가진 모래 또는 이들의 혼합으로 구성되며, 상기 모래는 염분이 포함되며, 상기 염분의 함량은 모래 100 중량부를 기준으로 1∼20 중량부로 구성되며, 상기 모르타르에 자갈을 추가하고, 상기 자갈의 입경은 2∼15㎜ 범위로 구성되며, 상기 탄산칼슘의 입경은 10∼80㎛ 범위로 구성되며, 상기 탈크의 입경은 50∼200㎛ 범위로 구성되는 프라이머코팅제를 도포하는 단계; 상기 프라이머코팅제 표면에, 규사 40∼60중량%, 칼슘설포알루미네이트(Calcium Sulfo Aluminate) 10∼25중량%, 포틀랜드시멘트 10∼25중량%, 유동화제 0.15∼5중량%, 경화지연제 0.05∼5중량%, 아크릴수지 0.5∼10중량%, 탄성수지 2∼10중량%로 이루어진 단면복구제 100중량부에 대하여, 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate) 10중량%; 부틸아크릴레이트(butyl acrylate) 10중량%; 리튬실리케이트 3중량%; 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate) 60중량%; 하이드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxyl ethyl methacrylate) 15중량%; 규산소다(Na2SiO2ㆍnH2O) 2중량%로 구성된 수지조성물 50중량부가 첨가 혼합되며, 상기 단면복구제 100중량부에 대하여 폴리실리콘 슬러지 75중량%와 염기성 무기질 20중량% 및 실리카흄 5중량%로 구성된 고화제 5중량부가 첨가 혼합된 단면복구제를 도포하는 단계; 상기 단면복구제의 표면에 모르타르 80중량%와 라텍스분말 20중량%로 구성되며, 상기 모르타르는 (a) 제1바인더수지로서의 우레탄 아크릴레이트 수지 및 제2바인더수지로서의 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 구성하는 바인더수지 (b) 모래 및 (c) 충전제로 구성되고, 상기 우레탄 아크릴레이트 수지와 폴리메틸 메타크릴레이트 수지의 혼합 비율은 10~60 : 90~40 중량 비율로 구성되며, 상기 충전제는 탄산칼슘, 탈크(Talc) 또는 이들 모두로 구성되며, 상기 모르타르에 제3바인더수지로서 하이드록시 에틸 메타크릴레이트(Hydroxy ethyl methacrylate, HEMA) 수지를 추가하며, 상기 모래는 상이한 입경을 가진 모래 2종류 이상의 혼합으로 구성되거나, 상기 모래는 0.2∼0.4㎜ 범위의 입경을 가진 모래, 0.4∼0.8㎜ 범위의 입경을 가진 모래 또는 이들의 혼합으로 구성되며, 상기 모래는 염분이 포함되며, 상기 염분의 함량은 모래 100 중량부를 기준으로 1∼20 중량부로 구성되며, 상기 모르타르에 자갈을 추가하고, 상기 자갈의 입경은 2∼15㎜ 범위로 구성되며, 상기 탄산칼슘의 입경은 10∼80㎛ 범위로 구성되며, 상기 탈크의 입경은 50∼200㎛ 범위로 구성되는 프라이머코팅제를 도포하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 콘크리트구조물 단면복구제와 이를 이용한 콘크리트구조물 표면보수 및 단면복구공법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 미생물이 살 수 있도록 시멘트를 최소로 사용하는 친환경 재료이고, 내항균성의 수질정화 효과가 있으며, 무독성 및 인체 무해 수지 세라믹소재로 음이온 발생효과가 있으며, 난연성으로 외부에서 지속적으로 높은 열을 가하면 타기는 하나, 열원이 없어지면 16초 이내에 불이 꺼지고 저절로 타지 않는 장점이 있다.
둘째, 본 발명은 경화속도를 조절할 수 있는 시공 속경성 재료로서, 콘크리트구조물의 보수위치에 따른 경화속도 조절이 가능하고, 단면복구제와 구체강화제 배합 및 시공이 편리하며, 보수 및 재시공이 용이하며, -5℃∼+50℃의 사계절 시공이 가능하며, 현장의 요구조건에 맞게 적용이 가능하다.
특히, 본 발명은 단면복구제와 구체강화제를 주재료로 사용함으로써, 콘크리트구조물 표면 보수 및 단면복구 후 1시간 또는 1시간2일의 양생 시간의 조절이 가능함으로 도심지 긴급 보수 및 보강공사에 유리한 이점이 있다.
셋째, 본 발명은 종래의 고강도 콘크리트의 3배의 초고강성을 가지며, 공극 없는 3중 그물망의 강한 내구성이 있으며, 균열이 없는 일체형 슈퍼콘크리트이며, 외부충격 및 마모에 견디는 내마모성이 강하며, 크리프, 건조수축 및 균열방지가 탁월하다.
특히, 본 발명에 따른 모르타르는 분자 반응성 최소 98%의 고분자 결합 구조체로 공극이 없는 3중 그물망 형태를 유지하여 초고강도, 내마모성, 수밀성을 실현하고, 압축강도 80Mpa, 인장강도 6.22Mpa, 휨강도 15.5Mpa의 고강도재료이다.
넷째, 본 발명은 고기능 장수명의 내화학성 및 내구성(수밀성) 재료로서, 염화칼슘에 무반응으로 알칼리 골재반응이 없어 도로 시설물의 염해 방지에 유리하고, 황산과 같은 강산성에도 화학적 반응이 없어, 하수처리장, 폐수처리장, 하수관로 보수 등에 유리하며, 치밀한 고분자 결합체로 공극이 없어 물이 스며들 수 없는 완벽한 수밀성 확보하며, 탄성수지의 탄성으로 인해 충격, 진동 흡수 및 균열발생을 억제하여 교량 등 거동하는 구조물에 유리하며, 완전 방수 실현으로 동해피해를 원천적으로 방지하고 자외선에 강하며 풍화에 의한 내마모성이 강한 장점이 있다.
다섯째, 본 발명은 고기능 장수명의 고부착성 재료로서, 콘크리트구조물 단면보수 및 보강뿐만 아니라 기타 구조물에도 부착성이 우수하여 시공 후 들뜸 현상(Come off)이나 박리현상(Exfoliation)이 발생하지 않는 효과가 있다(부착강도 21.6kgf/㎤).
도 1은 본 발명에 따른 콘크리트구조물 표면보수 과정을 도시한 공정도,
도 2는 본 발명에 따른 콘크리트구조물 단면복구 과정을 도시한 공정도.
이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 단면복구제는 규사 40∼60중량%, 칼슘설포알루미네이트(Calcium Sulfo Aluminate) 10∼25중량%, 포틀랜드시멘트 10∼25중량%, 유동화제 0.15∼5중량%, 경화지연제 0.05∼5중량%, 아크릴수지 0.5∼10중량%, 탄성수지 2∼10중량%로 이루어진 단면복구제 100중량부에 대하여, 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate) 10중량%; 부틸아크릴레이트(butyl acrylate) 10중량%; 리튬실리케이트 3중량%; 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate) 60중량%; 하이드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxyl ethyl methacrylate) 15중량%; 규산소다(Na2SiO2ㆍnH2O) 2중량%로 구성된 수지조성물 50중량부가 첨가 혼합되며, 상기 단면복구제 100중량부에 대하여 폴리실리콘 슬러지 75중량%와 염기성 무기질 20중량% 및 실리카흄 5중량%로 구성된 고화제 5중량부가 첨가 혼합된다.
즉, 상기 본 발명에 따른 콘크리트 단면복구제는 규사, 칼슘설포알루미네이트(CSA, Calcium Sulfo Aluminate), 포틀랜드시멘트(OPC), 유동화제, 경화지연제, 아크릴수지, 탄성수지로 구성된 단면복구제에 수지조성물 및 고화제가 첨가 혼합된 것이다.
여기서, 상기 규사는 단면복구제에서 충전제의 역할을 하는 것으로, 입경에는 제한이 없으나, 5호 및 7호 규사를 혼합하여 사용한다.
상기 규사의 함량은 40∼60중량% 범위로 사용하는 것이 바람직하며, 40중량% 미만으로 사용할 경우에는 경화제의 수축을 억제하는 효과가 미미하여 건조수축량이 증대될 수 있고, 비경제적이며, 60%를 초과하여 사용할 경우에는 충전제 량이 과도해져 유동성 및 시공성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 칼슘설포알루미네이트(CSA)는 Al2O3 성분으로 10∼25중량% 사이의 것을 사용한다.
상기 칼슘설포알루미네이트(CSA)가 25중량%를 초과할 경우에는, 급격한 응결로 인해 작업시간 확보가 어렵고, 10중량% 미만을 사용할 경우에는 과팽창반응으로 인해 강도가 저하되기 때문이다.
그리고 상기 포틀랜트시멘트(OPC)는 석회질 원료와 점토질 원료를 적당한 비율로 혼합하여 미분쇄하고 약 1,450℃로 소성하여 얻어지는 클링커에 응결조절제로서, 석고를 가하여 미분쇄하여 만든 것으로서, 석회 즉, 생석회나 소석회 및 무수석고와 반응하며 포졸란(Pozzolan), 에트링자이트(Ettringite) 반응을 형성하여 콘크리트구조물을고화 안정화하는 역할을 수행한다.
이렇게 형성되는 수화물은 고강도 특성을 나타내며, 분말입도는 약 3,500∼4,200㎠/g 범위인 1종 보통 포틀랜트시멘트를 사용함이 바람직하며, 10∼25중량% 범위의 것을 사용한다.
또한, 상기 유동화제는 단면복구제의 유동성을 증가시키기 위한 것으로, 이는 예를 들어 나프탈렌 설폰산염계, 멜라민 설폰산염계 및 폴리칼본산계 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용하며, 0.15∼5중량% 범위 것을 사용한다.
그리고, 상기 경화지연제는 단면복구제의 혼합물이 급속히 경화되는 것을 방지하기 위한 것으로, 구연산나트륨, 구연산, 주석산칼륨, 주석산나트륨, 및 기타 등을 포함한다.
특히, 상기 구연산나트륨 0.05∼5중량%를 사용함이 바람직하다.
또한, 상기 아크릴수지는 단면복구제의 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다.
상기 아크릴수지는 0.5∼10중량% 범위의 것을 사용한다.
아크릴 수지의 함량이 0.5중량% 미만이면 강도 및 내구성 개선효과가 떨어질 수 있으며, 아크릴수지의 함량이 10중량%를 초과할 경우 강도 및 내구성 개선효과는 우수하나 경제적이지 못하다.
그리고, 상기 탄성수지는 단면복구제의 내화학성과 항균성을 향상시키기 위해 첨가하는 것으로, 단면복구제에 2∼10중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 단면복구제 100중량부에 대하여 고화제 5중량부가 첨가 혼합된다.
상기 고화제는 폴리실리콘 슬러지 75중량%와 염기성 무기질 20중량% 및 실리카흄 5중량%로 구성된다.
상기 염기성 무기질은 CaO 57.34중량%, SiO2 2.52중량%, Al2O3 1.44중량%, FeO3 0.67중량%, SO3 0.22중량%, MgO 37.34중량%, K2O 0.29중량%, F 0.18중량%로 구성된다.
상기 염기성 무기질은 CaO 94.68중량%, SiO2 2.52중량%, Al2O3 1.44중량%, FeO3 0.67중량%, SO3 0.22중량%, K2O 0.29중량%, F 0.18중량%로 구성된다.
상기 염기성 무기질은 SiO2 2.52중량%, Al2O3 1.44중량%, FeO3 0.67중량%, SO3 0.22중량%, MgO 94.68중량%, K2O 0.29중량%, F 0.18중량%로 구성된다.
상기 염기성 무기질은 경소 백운석으로 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 고화제는 폴리실리콘 슬러지와 염기성 무기질 및 실리카흄이 소정의 비율로 혼합하여 제조된 혼합물이다.
여기서, 상기 폴리실리콘 슬러지는 그 성상이 밝은 회색빛을 띄고 있으며, 75중량%를 배합한다.
상기한 폴리실리콘 슬러지는 다음과 같은 물리, 화학적 성질을 나타낸다.
폴리실리콘 슬러지 특성
물리적 특성
함수율(%) 밀도(g/㎤) 분말도(㎠/g) Cl이온(%) 강열감량(5)
61.5 1.95 7,122 2.77 19.1
화학적 특성
SiO2 Al2O3 CaO SO3 MgO P2O5 K2O Na2O
46.6 0.57 49.4 0.16 0.69 0.01 0.08 2.16
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 폴리실리콘 슬러지는 함수율 61.5%로 높은 함수율로 배출되며, 밀도가 낮고 가벼우며, 분말도가 7,122㎤/g로 미세한 분말 형태로서, 화학조성은 대부분 SiO2와 CaO로 조성되어 있고, 알칼리성분인 K2O와 Na2O가 미량 포함되어 있다.
또한, 본 발명의 폴리실리콘 슬러지 분말을 60℃에서 24시간 이상 건조시킨 후, 얻은 결정상은 CaCO3 로 이루어져 있으며, Na2O와 Cl의 화합물인 NaCl이 소량 포함되어 있다.
특히, 본 발명의 폴리실리콘 슬러지의 특징적 사항은 유리질 SiO2를 함유하고 있어, 포틀랜드시멘트와 반응시 포졸란 반응성을 나타내는 것으로 예측된다.
또한, 상기 염기성 무기질은 CaO, Al2O3, FeO3, SO3, MgO, K2O, F로 구성되어, 20중량%를 배합한다.
그리고, 상기 염기성 무기질은 경소 백운석으로 구성되어, 20중량%를 배합한다.
특히 상기 경소 백운석은 제철소 등에서 발생되는 슬러지를 통상의 방법으로 괴상화 처리한 다음 건조시킨 후, 800∼1,000℃의 온도에서 40∼80분 동안 소성하여 제조된다.
염기성 무기질의 화학적 특성Ⅰ
CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 SO3 MgO K2O F
57.34 2.52 1.44 0.67 0.22 37.34 0.29 0.18
염기성 무기질의 화학적 특성Ⅱ
CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 SO3 K2O F
94.68 2.52 1.44 0.67 0.22 0.29 0.18
한편, 실리카흄은 건식법으로 만들어진 실리카 미립자의 한 종류로서, 4염화규소, 클로로실란 등을 수소와 산소의 분위기에서 고온연소시켜 제조하며, 5중량%를 배합한다.
즉, 상기 실리카흄은 실리콘 메탈 또는 페로실리콘을 제조하는 과정에서 발생하는 미세 입자를 전기적 집진장치로 모아놓은 것이다.
여기서, 상기 실리카(SiO2)는 융해온도가 높기 때문에 상당히 고온에서 작업한다.
특히, 상기 실리콘 메탈은 원광석, 코크스, 우드칩을 함께 넣고 고온(약 2,000℃)으로 가열하여 순수한 실리콘 메탈을 얻는다.
이때 발생하는 입자(fume)을 모은 것이 실리카흄이다.
실리카흄의 화학적 특성
습윤량 비표면적 비중 SiO2 CaO Fe2O3 Al2O3 Na2O3 K2O MgO
0.1 20,000 2.05 92 1.2 2.4 1.3 0.1 1.2 0.4
고화제 배합비율(%)
폴리실리콘 슬러지 75%
염기성 무기질 20%
실리카흄 5%
고화제 중량(%)
SiO2 Al2O3 CaO SO3 MgO P2O5 K2O Na2O Fe2O3
% % % % % % % % %
46.6 34.95 0.57 0.43 49.11 37.095 0.16 0.12 0.69 0.52 0.01 0.01 0.08 0.06 2.16 1.62 0.67 0.5
2.52 0.5 1.44 0.29 57.2 11.4 0.22 0.04 37.2 7.44 0.29 0.06 0.18
92 4.6 1.3
 0.06 1.2 0.06 0.4 0.02 1.2 0.06 0.1 0.005 2.4
40.05 0.78 48.555 0.16 7.98 0.01 0.18 1.625 0.66
한편, 상기 단면복구제 100중량부에 대하여, 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate) 10중량%; 부틸아크릴레이트(butyl acrylate) 10중량%; 리튬실리케이트(SiO2) 3중량%; 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate) 60중량%; 하이드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxyl ethyl methacrylate) 15중량%; 규산소다(Na2SiO2ㆍnH2O) 2중량%로 구성된 수지조성물 50중량부가 첨가 혼합된다.
즉, 상기 수지조성물은 우레탄 아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 리튬실리케이트, 폴리메틸 메타크릴레이트, 하이드록시 에틸 메타크릴레이트, 규산소다로 구성된다.
여기서, 상기 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate)는 우레탄의 특성과 아크릴레이트의 특성을 모두 갖는 하이브리드(hybride) 수지이다.
이러한 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate)는 일반적으로 우레탄 프리폴리머(urethane prepolymer)와 하이드록시 알킬 아크릴레이트와의 중합반응에 의해서 제조된다.
우레탄 프리폴리머는 폴리올(polyol)과 이소시아네이트(isocyanate)의 중합 반응에 의해서 형성되며, 그 종류는 다양하다.
또, 상기 하이드록시 알킬 아크릴레이트의 예로는 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate), 2-하이드록시 에틸메타크릴레이트(2-hydroxyethylmethacrylate), n-부틸 아크릴레이트(n-butyl acrylate) 등이 있다.
여기서, 상기한 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate)의 제조는 아디프산(adipic acid) 약 20 중량부와 이소시아네이트(isocyanate) 약 25 중량부를 반응기에서 열중합하여 우레탄 프리폴리머(urethane prepolymer)를 제조하였다. 여기에, 메틸 메타크릴레이트 약 30 중량부, 2-하이드록시 에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyl ethyl methacrylate) 약 25 중량부 및 알코올 약 0.3 중량부를 첨가한 후 열중합하여 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate)를 제조한다.
또한, 상기 리튬실리케이트(SiO2)는 시멘트, 모르타르, 콘크리트, 칼슘실리케이트와 같은 시멘트 물질로 된 구조물의 표면강화제로서 사용된다.
리튬실리케이트(SiO2)는 콘크리트 표면 내부로 침투하여 콘크리트의 유리 알칼리성분들과 화학적 반응을 일으켜 콘크리트를 강화시킨다.
그리고, 상기 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate)는 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate)와 혼합 사용함으로써, 수지로 이루어진 구조물의 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 2-하이드록시 에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyl ethyl methacrylate)는 본 발명에서 우레탄 아크릴레이트와 폴리메틸 메타크릴레이트 수지 이외에, 블록의 강도 보강을 위해 수지로서 하이드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxyl ethyl methacrylateA) 을 추가적으로 사용할 수 있다.
한편, 상기 규산소다(Na2SiO2ㆍnH2O)는 규산의 나트륨염이라 한다.
조성(組成)에 따라 메타규산나트륨 NaSiO, 그 수화물인 오르토규산나트륨 NaSiO , 이규산나트륨 NaSiO 등 여러 가지가 있으나 보통은 메타규산나트륨을 말한다.
수화물(水和物)도 있으나 무수물은 석영과 탄산나트륨의 혼합물을 1,000℃로 가열 융해하여 고화(固化)시켜서 만든다.
메타규산나트륨은 물에 잘 녹으며 수용액은 가수분해하여 알칼리성이 된다.
따라서 희박한 수용액에서는 산을 사용하여 정량할 수 있다.
한편, 상기 수지조성물 100중량부에 대하여, 메틸 메타크릴레이트 25∼30 중량%; 폴리프로필렌 글리콜 아크릴레이트 25∼30 중량%; 부틸 아크릴레이트 5∼10 중량%; 폴리옥시프로필렌 글리세롤 트리에테르 4∼5 중량%; 리튬 실리케이트 0.1∼1 중량%; 계면활성제 1∼2 중량%; 폴리카본산계 유동화제 1∼2 중량%; 물 30∼38 중량%로 구성된 보조수지조성물 5중량부가 첨가혼합된다.
즉, 상기 보조수지조성물은 메틸 메타크릴레이트(Methyl Methacryl Acrylate) 25∼30 중량%; 폴리프로필렌 글리콜 아크릴레이트(Polypropylene Glycol Acrylate) 25∼30 중량%; 부틸 아크릴레이트(Butyl Acrylate) 5∼10 중량%; 폴리옥시프로필렌 글리세롤 트리에테르(polyoxypropylene glycerol triether) 4∼5 중량%; 리튬 실리케이트(Lithium Silicates) 0.1∼1 중량%; 계면활성제 1∼2 중량%; 폴리카본산계 유동화제 1∼2 중량%; 물 30∼38 중량%로 구성된다.
여기서, 상기 메틸 메타크릴레이트는 연성부여 및 점탄성을 개선하기 위해 사용된다.
상기 메틸 메타크릴레이트는 그 함량을 25∼30 중량%로 하는 것이 바람직하다.
상기 메틸 메타크릴레이트의 함량이 30중량%를 초과하면 연성 및 점탄성이 개선되나 점도가 낮아져 시공성이 떨어지고 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 메틸 메타크릴레이트의 함량이 25중량% 미만이면 연성 및 점탄성 개선 효과가 미약할 수 있다.
또한, 상기 폴리프로필렌 글리콜 아크릴레이트는 유기용제의 일종으로서 단량체 성부의 중합성을 충분히 향상시키면서 용제의 함량을 낮추기 위해 25∼30 중량%를 사용함이 바람직하다.
그리고, 상기 부틸 아크릴레이트의 함량을 5∼10 중량%로 제한한 이유는 콘크리트의 안정된 인장강도를 확보하기 위한 것으로, 종래의 콘크리트의 경우 콘크리트 포장 후, 재령 28일이 경과하면 강도가 18MPa인데 비하여 본 발명의 수용성 수지로 제조된 콘크리트는 1일 경과 시에 46.08MPa, 2일 경과 52.14MPa, 3일 경과시 57.88MPa으로 월등히 높은 것을 알 수 있다.
또한, 상기 폴리옥시프로필렌 글리세롤 트리에테르는 분산, 유화력이 강하고 계면 흡착도 우수하여 폴리우레탄 원료의 혼합을 용이하게 할 수 있다.
상기 폴리옥시프로필렌 글리세롤 트리에테르는 4∼5 중량%로 하는 것이 바람직하며, 상기 폴리옥시프로필렌 글리세롤 트리에테르가 4중량% 보다 적을 경우에는 점도가 낮아 수용성 수지 내 혼합이 어려울 수 있고, 상기 폴리옥시프로필렌 글리세롤 트리에테르가 5% 보다 클 경우에는 수용성 수지 내 기포가 다량으로 발생할 수 있다.
또한, 상기 리튬 실리케이트는 콘크리트 구조물에 침투하여 수산화칼슘과 반응하여 불용성 칼슘실리케이트 수화물을 형성할 수 있다.
리튬 실리케이트는 콘크리트의 조직을 보다 견고하게 하며, 콘크리트 구조물의 내구성능을 향상시키는 효과가 있다.
여기서, 상기 리튬 실리케이트는 0.1∼1 중량%로 함이 바람직하다.
그리고, 상기 계면활성제의 함량을 1∼2 중량%로 제한한 이유는 콘크리트의 경화를 촉진시키기 위한 것이다.
여기서, 상기한 계면활성제는 에톡실화된 노닐페닐이 대표적이다.
또한, 상기 폴리카본산계 유동화제는 120분 이상 유동성 확보, 고강도, 고유동 콘크리트에 적용, 슬럼프 플로우 손실 해결, 콘크리트 점성 슬럼프 유지, 자유 조절 가능, 사용량에 비례하여 높은 감수력 제공, 작업성 및 수밀성, 마감성 탁월, 안정된 압축강도 확보, 비교적 입형이 양호한 세척사, 망사, 하천사 사용시 작업성 및 블리딩 억제 효과 탁월, 안정된 공기포 연행을 통해 작업성 향상 및 동결 융해 저항성 증대, 친환경 재료로서 1∼2 중량%로 하는 것이 바람직하다.
특히, 폴리카본산계 유동화제로 폴리에틸렌 글리콜 술폰산 에테르 또는 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴산을 사용하는 것이 바람직하다.
특히, 상기 폴리카본산계 유동화제는 고밀도 배근 콘크리트, 자기 충전형 콘크리트, 대형 고층 구조물, 60n/㎟ 고강도 고유동 콘크리트용으로 사용된다.
한편, 상기 물은 청수를 사용함을 원칙으로 하며, 30∼38중량%가 바람직하다.
이하, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 콘크리트구조물 단면복구제를 이용한 콘크리트구조물 표면보수 및 단면복구공법에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 콘크리트구조물 표면보수 과정을 도시한 공정도이다.
이 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 콘크리트구조물 표면보수공법은 콘크리트구조물의 열화부를 치핑하는 단계;
상기 열화부의 철근의 녹을 제거하는 단계;
상기 철근의 녹 제거부분을 고압세척하는 단계;
상기 고압세척된 콘크리트구조물의 열화부에 규산염으로 이루어진 구체강화제를 도포하는 단계;
상기 구체강화제 표면에, 모르타르 80중량%와 라텍스분말 20중량%로 구성되며, 상기 모르타르는 (a) 제1바인더수지로서의 우레탄 아크릴레이트 수지 및 제2바인더수지로서의 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 구성하는 바인더수지 (b) 모래 및 (c) 충전제로 구성되고, 상기 우레탄 아크릴레이트 수지와 폴리메틸 메타크릴레이트 수지의 혼합 비율은 10~60 : 90~40 중량 비율로 구성되며, 상기 충전제는 탄산칼슘, 탈크(Talc) 또는 이들 모두로 구성되며, 상기 모르타르에 제3바인더수지로서 하이드록시 에틸 메타크릴레이트(Hydroxy ethyl methacrylate, HEMA) 수지를 추가하며, 상기 모래는 상이한 입경을 가진 모래 2종류 이상의 혼합으로 구성되거나, 상기 모래는 0.2∼0.4㎜ 범위의 입경을 가진 모래, 0.4∼0.8㎜ 범위의 입경을 가진 모래 또는 이들의 혼합으로 구성되며, 상기 모래는 염분이 포함되며, 상기 염분의 함량은 모래 100 중량부를 기준으로 1∼20 중량부로 구성되며, 상기 모르타르에 자갈을 추가하고, 상기 자갈의 입경은 2∼15㎜ 범위로 구성되며, 상기 탄산칼슘의 입경은 10∼80㎛ 범위로 구성되며, 상기 탈크의 입경은 50∼200㎛ 범위로 구성되는 프라이머코팅제를 도포하는 단계;
상기 프라이머코팅제 표면에, 규사 40∼60중량%, 칼슘설포알루미네이트(Calcium Sulfo Aluminate) 10∼25중량%, 포틀랜드시멘트 10∼25중량%, 유동화제 0.15∼5중량%, 경화지연제 0.05∼5중량%, 아크릴수지 0.5∼10중량%, 탄성수지 2∼10중량%로 이루어진 단면복구제 100중량부에 대하여, 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate) 10중량%; 부틸아크릴레이트(butyl acrylate) 10중량%; 리튬실리케이트 3중량%; 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate) 60중량%; 하이드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxyl ethyl methacrylate) 15중량%; 규산소다(Na2SiO2ㆍnH2O) 2중량%로 구성된 수지조성물 50중량부가 첨가 혼합되며, 상기 단면복구제 100중량부에 대하여 폴리실리콘 슬러지 75중량%와 염기성 무기질 20중량% 및 실리카흄 5중량%로 구성된 고화제 5중량부가 첨가 혼합된 단면복구제를 도포하는 단계;
상기 단면복구제의 표면에 모르타르 80중량%와 라텍스분말 20중량%로 구성되며, 상기 모르타르는 (a) 제1바인더수지로서의 우레탄 아크릴레이트 수지 및 제2바인더수지로서의 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 구성하는 바인더수지 (b) 모래 및 (c) 충전제로 구성되고, 상기 우레탄 아크릴레이트 수지와 폴리메틸 메타크릴레이트 수지의 혼합 비율은 10~60 : 90~40 중량 비율로 구성되며, 상기 충전제는 탄산칼슘, 탈크(Talc) 또는 이들 모두로 구성되며, 상기 모르타르에 제3바인더수지로서 하이드록시 에틸 메타크릴레이트(Hydroxy ethyl methacrylate, HEMA) 수지를 추가하며, 상기 모래는 상이한 입경을 가진 모래 2종류 이상의 혼합으로 구성되거나, 상기 모래는 0.2∼0.4㎜ 범위의 입경을 가진 모래, 0.4∼0.8㎜ 범위의 입경을 가진 모래 또는 이들의 혼합으로 구성되며, 상기 모래는 염분이 포함되며, 상기 염분의 함량은 모래 100 중량부를 기준으로 1∼20 중량부로 구성되며, 상기 모르타르에 자갈을 추가하고, 상기 자갈의 입경은 2∼15㎜ 범위로 구성되며, 상기 탄산칼슘의 입경은 10∼80㎛ 범위로 구성되며, 상기 탈크의 입경은 50∼200㎛ 범위로 구성되는 프라이머코팅제를 도포하는 단계로 이루어진다.
즉, 본 발명에 따른 콘크리트구조물 표면보수공법은 콘크리트구조물 치핑단계, 고압세척단계, 구체강화제 도포단계, 프라이머코팅제 도포단계를 순차적으로 시행하여 콘크리트구조물의 표면을 보수한다.
여기서, 상기 콘크리트구조물 치핑단계는 콘크리트구조물의 표면을 치핑한다.
즉, 콘크리트구조물의 열화 콘크리트의 치핑은 유압식 해머가 아닌 공압식 해머에 의하여 기존 콘크리트구조물에 미치는 충격을 최소화하여야하고 균일한 조도의 형성으로 접합력의 향상, 시공성, 경제성을 동시에 만족하여야 하는 상태에서 콘크리트 깨기(Breaking: 파괴)와 그라인더의 면고르기 등을 치핑(Chipping)과 혼용 적용하여 신구 콘크리트 접합을 시행토록 한다.
이어서, 상기 고압세척단계는 콘크리트구조물의 치핑부분을 냉온수 고압세척기로 깨끗이 세척한다.
이어서, 상기 구체강화제 도포단계는 고압세척된 콘크리트구조물의 열화부에 규산염으로 구성된 구체강화제를 도포한다.
여기서, 상기 규산염은 각종 규산의 수소가 금속 원자와 치환된 중성염의 총칭이며 한 개 또는 더 많은 규소 중심 원자가 음전하를 띤 리간드에 의해 둘러싸여 있는 음이온을 포함하는 화합물이다.
일반식 xMI 2O·ySiO2(M은 1가의 금속)이다. 자연계에서 다량으로 산출되며, 조암광물의 주성분으로서 지각의 대부분을 차지하고, 다른 천체에도 존재한다.
알루미늄염·철염·칼슘염·마그네슘염·알칼리염 등이 가장 많다.
일반적으로 녹는점이 낮고, 용해된 것이 냉각되면 유리를 형성하기 쉽다.
산·알칼리에는 용해되지 않으나, 플루오린산에 의해서 분해된다.
구조적으로는 [SiO4]4-의 정사면체가 단위이며, 이것이 규칙적으로 배열되고, 그 틈에 양이온이 들어가서 결정이 구성된다.
규소 양이온에는 네 개의 산소 원자가 강하게 결합되어 있다.
이들이 이루는 강한 결합은 대부분 공유결합이다.
규산염 음이온 내에서 산소는 네 개의 구 형태로서 가장 좁은 공간을 차지하도록 배열되어 있다.
네 개의 산소는 사면체의 꼭짓점에 해당하는 위치에 배열되어 있고, 비교적 크기가 작은 규소 양이온은 산소가 이루는 사면체의 중앙에 위치함으로써 규산염은 사면체의 형태로 이루어져 있다. 규산염은 거대이온 때문에 안전하다는 특징이 있다.
일상생활에서 흔히 이용되는 물질에는 규산염이 많이 포함되어 있는데, 요업의 주체인 유리·내화물·시멘트·도자기 등은 모두 규산염의 특수성을 이용한 것이다.
특히, 상기 구체강화제는 규산염 75중량%에 물 25중량%을 첨가하여 사용함이 바람직함을 밝혀둔다.
이어서, 상기 프라이머코팅제 도포단계는 구체강화제 표면에 모르타르 80중량%와 라텍스분말 20중량%로 구성된 프라이머코팅제를 도포한다.
여기서, 상기한 모르타르는 (a) 제1바인더수지로서의 우레탄 아크릴레이트 수지 및 제2바인더수지로서의 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 구성하는 바인더수지 (b) 모래 및 (c) 충전제로 구성되고, 상기 우레탄 아크릴레이트 수지와 폴리메틸 메타크릴레이트 수지의 혼합 비율은 10~60:90~40 중량 비율로 구성되며, 상기 충전제는 탄산칼슘, 탈크(Talc) 또는 이들 모두로 구성된다.
즉, 상기 모르타르는 바인더수지, 모래 및 충전제로 구성된다.
여기서, 상기 바인더수지는 제1바인더수지로서의 우레탄 아크릴레이트 수지 및 제2바인더수지로서의 폴리메틸 메타크릴레이트 수지로 구성되고, 상기 우레탄 아크릴레이트 수지와 폴리메틸 메타크릴레이트 수지의 혼합 비율은 10~60:90~40중량 비율로 구성되며, 상기 바인더수지에 제3바인더수지로서 하이드록시 에틸 메타크릴레이트(Hydroxy ethyl methacrylate, HEMA) 수지를 추가한다.
즉, 상기 우레탄 아크릴레이트 수지는 모르타르로 형성된 구체강화제에 내구력을 부여할 수 있다.
또한, 상기 우레탄 아크릴레이트 수지는 우레탄의 특성과 아크릴레이트의 특성을 모두 갖는 하이브리드수지이다.
이러한 우레탄 아크릴레이트 수지는 일반적으로 우레탄 프리폴리머(urethane prepolymer)와 하이드록시 알킬 아크릴레이트와의 중합반응에 의해서 제조된다.
상기 우레탄 프리폴리머는 폴리올(polyol)과 이소시아네이트(isocyanate)의 중합 반응에 의해서 형성되며, 그 종류는 다양하다.
또, 상기 하이드록시 알킬 아크릴레이트의 예로는 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate), 2-하이드록시 에틸메타크릴레이트(2-hydroxy ethylmethacrylate), n-부틸 아크릴레이트(n-butyl acrylate) 등이 있다.
이러한 우레탄 아크릴레이트 수지와 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 포함하는 바인더수지의 함량은 모르타르 조성물 100 중량부에 대하여 약 20∼60 중량부 범위로 구성됨이 바람직하다.
만약, 바인더수지의 함량이 20 중량부 미만이면 모래와 제대로 혼합되지 않아 모래 입자들을 제대로 결합시킬 수 없고, 바인더수지의 함량이 60중량부를 초과하면 경화 후, 블리딩 현상이 일어날 수 있다.
상기한 모르타르에서는 제1바인더수지인 우레탄 아크릴레이트 수지 이외에, 제2 바인더수지로서 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate) 수지로 구성할 수도 있다.
이때, 상기 제1바인더수지인 우레탄 아크릴레이트 수지와 제2바인더수지인 폴리메틸 메타크릴레이트 수지의 혼합비율은 약 10~60:90~40중량 비율로 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이렇게 폴리메틸 메타크릴레이트를 우레탄 아크릴레이트와 혼합 사용함으로써, 모르타르가 충전된 콘크리트 구조물의 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 모르타르에서는 우레탄 아크릴레이트 수지와 폴리메틸 메타크릴레이트 수지 이외에, 콘크리트구조물의 강도 보강을 위해 제3바인더수지로서 하이드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxyl ethyl methacrylate, HEMA) 수지 등을 추가로 사용할 수 있다.
그리고, 상기 모래는 상이한 입경을 가진 모래 2종류 이상의 혼합으로 구성되거나, 상기 모래는 0.2∼0.4㎜ 범위의 입경을 가진 모래, 0.4∼0.8㎜ 범위의 입경을 가진 모래 또는 이들의 혼합으로 구성된다.
특히, 상기 모래는 염분이 포함되며, 상기 염분의 함량은 모래 100 중량부를 기준으로 1∼20 중량부로 구성된다.
즉, 상기 모래는 그 입경이나 모래 입자의 거칠기에 따라 모르타르의 현장 작업시 작업성에도 영향을 미칠 수 있기 때문에, 모르타르가 사용되는 콘크리트구조물의 표면조건에 따라 적절한 입경이나 거칠기를 갖는 모래를 사용하는 것이 바람직하다.
특히, 본 발명에서는 모래 사이의 공극을 최대한 감소시키고, 모래 간의 맞물림 현상을 증대시켜 내구성을 증가시키기 위해, 입경이 상이한 모래 2종 이상을 혼합할 수 있다.
예컨대, 입경이 0.2∼0.4㎜ 범위인 모래와 입경이 0.4∼0.8㎜ 범위인 모래를, 1:1의 중량비율로 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 모래에 염분이 포함된 것을 사용할 수 있다.
왜냐하면, 모래 내 염분을 전술한 우레탄 아크릴레이트 수지가 흡수할 수 있기 때문에 도포층의 강도에 영향을 미치지 않는다.
다만, 이때 모래 내 염분의 함량은 모래 100 중량부를 기준으로 1∼20 중량부 범위로 구성함이 바람직하다.
또한, 상기 염분포함 모래는 아랍 및 아프리카 지역의 토양, 특히 사막지역의 모래를 사용할 수 있다.
특히, 아랍토양은 국내토양과 달리 SiO2와 CaCO3가 포함되며, 특히 SiO2가 많이 포함된 실리카 계열의 토양이다.
이러한 실리카 계열의 아랍토양, 특히 사막모래는 입자가 작아서 공극이 감소될 수 있어 콘크리트구조물의 강도가 증가될 수 있다.
예컨대, 상기한 사막모래의 입경은 약 1∼1000㎛, 바람직하게는 약 3∼50㎛일 수 있다.
이렇게 입경이 작은 사막 모래의 경우, 모래 사이의 공극이 적어 공극을 채우는 충전제가 적게 사용될 수 있고 또한 모래의 가격이 저렴하기 때문에, 콘크리트구조물의 도포시 비용이 감소될 수 있다.
상기 모래의 예로는 백사, 규사 등이 있다.
이 중 규사(silica sand)를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 규사는 석영의 알갱이로 이루어진 모래로, 산성암의 풍화로 인해 생기며, 그 화학조성은 주로 무수규산(無水硅酸) SiO2로 이루어져 있다.
이러한 모래가 모르타르 내에서 너무 많은 양이 포함될 경우, 최종 콘크리트구조물의 도포층의 공극이 증가하여 강도 저하를 초래할 수 있다.
이런 이유로, 상기 모래를 모르타르 100 중량부에 대하여 약 10∼78중량부 범위의 함량으로 포함하는 것이 적절하나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 상기 모래 이외에, 추가물질로서 자갈을 더 추가할 수 있다.
이때, 본 발명에서 사용되는 자갈의 종류나 입경은 특별히 제한되지 않는다.
다만, 자갈의 입경은 도포층의 강도에 영향을 미치는 공극률과 밀접한 관계가 있기 때문에, 약 2∼15㎜ 범위로 구성함이 바람직하다.
만약, 자갈의 입경이 2㎜ 미만인 경우에는 형성되는 도포층의 강도는 증가되지만 공극이 막혀서 투수성이 불량해질 수 있고, 자갈의 입경이 15㎜ 초과인 경우에는 형성되는 도포층의 투수성은 증가되지만 공극이 증가하여 강도가 감소될 수 있다.
다만, 도포층의 강도를 보완하기 위해서, 하기의 충전제, 예컨대 탈크나 탄산칼슘과 같은 미세 입자를 적절하게 배합하여 공극을 적절하게 감소시키는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 모르타르에서는 모래 입자들 사이에 형성되는 미세한 공극을 제거하는 충전제가 구성된다.
상기 충전제는 탄산칼슘, 탈크(Talc) 또는 이들 모두로 구성되고, 상기 탄산칼슘의 입경은 10∼80㎛ 범위로 구성되며, 상기 탈크의 입경은 50∼200㎛ 범위로 구성된다.
이와 같은 충전제에 의해서 미세 공극이 충전됨으로써, 형성되는 도포층의 강도가 높아질 수 있다.
이러한 충전제로는 탄산칼슘, 탈크와 같은 석분 등이 있다.
상기 탄산칼슘은 광물학적으로 방해석(CalCite), 즉 CaCO3를 주성분으로 형성된 광석으로서, CaO3 약 56 %, CO2 약 44%를 포함하고 있으며, Al2O3, SiO2, Fe2O3 등 미량의 불순물을 함유하고 있다.
상기 탄산칼슘은 단순 물리적 가공으로 제조되는 중질 탄산칼슘과 화학적 재결정에 의해 제조되는 경질 탄산칼슘으로 구분된다.
이 중 물리적 성질 및 가공성이 우수하며, 가격이 저렴한 중질 탄산칼슘을 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 탄산칼슘의 입경은 특별히 제한되지 않는다.
다만, 입경이 너무 큰 탄산칼슘을 사용할 경우, 모래 입자들 사이의 틈을 제대로 충전하지 못해 도포층의 공극이 증가해서 도포층의 강도가 낮아질 수 있다.
또한, 상기 틈에 탄산칼슘 대신 바인더수지가 충전됨으로써 다량의 바인더수지가 사용될 수 있고, 이로 인해 도포층의 제조시 비용이 높아질 수 있다.
따라서, 입경이 약 10∼80㎛ 범위인 탄산칼슘을 사용하는 것이 적절하다.
상기 탈크(Talc)는 물 분자를 함유하고 있는 규소와 마그네숨 분자가 결합하고 있는 함수규산마그네슘으로서, 그 화학조성은 Mg3Si4O3(OH)2이다.
이러한 탈크를 모래와 함께 혼합함으로써, 모래 입자들 사이에 존재하는 공극이 탈크에 의해 충전될 수 있어 도포층의 강도가 높아질 수 있다.
상기 탈크의 입경은 특별히 제한되지 않으나, 도포층의 강도 면을 고려하여 중간 정도의 입경을 갖는 탈크를 사용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 약 50∼200㎛ 범위인 탈크를 사용하는 것이 적절하다.
이와 같은 충전제의 함량은 모르타르 100 중량부에 대하여 약 2∼50 중량부인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
만약 충전제의 함량이 2 중량부 미만인 경우에는 모래 입자들 사이의 공극이 충전제에 의해 충전되지 못하여 도포층의 강도가 저하될 수 있다.
한편, 충전제의 함량이 50 중량부 초과인 경우에는 모래입자들 사이의 공극이 충전제에 의해서 너무 많이 막혀서 투수성이 불량해질 수 있다.
상기한 구성성분들 이외에, 본 발명의 모르타르에는 임의의 첨가제, 예컨대 경화촉진제, 표면조정제, 점성조절제, 증점제, 산화방지제, 자외선 방지제, 소포제, 고화재, 섬유보강재, 광물혼화재, 고성능감수제 등을 추가로 포함할 수 있다.
이들 첨가제는 당해 기술분야에서 공지된 양으로 모르타르에 첨가될 수 있다.
여기서, 모르타르는 제1바인더수지인 우레탄 아크릴레이트 수지, 경화제, 모래 및 충전제를 혼합함으로써 제조할 수 있음을 밝혀둔다.
이들 첨가제 중에서 고화재 화학원소 기준 및 시험결과는 아래 표 7, 8과 같다.

SiO2

Al2O3+Fe2O3
CaO+MgO
Na2+K2O
SO3

23% 이상
9% 이상
50% 이상
1% 이하
6% 이하
고화재 화학원소 기준(시방서)

SiO2

Al2O3+Fe2O3
CaO+MgO
Na2+K2O
SO3

25.20%
13.02%
57.67%
0.94%
1.94%
고화재 화학분석 시험결과(성적서)
또한, 상기 섬유보강재는 폴리프로필렌 화이버로 구성되고, 블록/모르터 1㎥ 속에 약 600∼850만개의 화이버가 입체적으로 분포되어 Micro Reinforcing 작용(세근 보강작용)을 해줌으로써 블록의 균열을 억제시킴과 동시에 충격, 파손, 마모, 투수, 부식 및 동해 등의 여러 가지 블록 성능 저해요인들에 대한 저항능력을 증대시켜 총체적으로 블록의 품질을 한단계 높이는 기능을 한다.

재질
Polypropyline

비중
0.91

인장강도(Mpa)
300 이상

인장신도(%)
25 이하

탄성계수(Mpa)
3,000 이상

용해점(℃)
160℃ 이상

내산성
아주 높음(불활성)

내알칼리성
아주 높음(불활성)
섬유보강재의 물성(Physical Properties)
또한, 고기능성(고인장강도, 고내구성, 고유동성)의 치밀한 블록을 만들기 위하여 광물혼화재인 고로슬래그와 실리카흄을 사용하고, 블록 혼합물의 20%와 5%의 중량비로 치환하여 사용한다.


비표면적
(㎠/g)

비중
활성도 지수
화학성분(%)

7일
28일
91일
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
SO3

L.O.I

5962
2.91
115
137
142
34.81
16.19
0.47
41.25
8.05
0.16
0.32
고로슬래그의 물리ㆍ화학적 성질


습윤량
(%)

비표면적
(㎠/g)

비중
화학성분(%)

SiO2

C
Fe2O3
Al2O3
Na2O3
K2O
MgO

0.1
20,000
2.05
92
1.2
2.4
1.3
0.1
1.2
0.4
실리카흄의 물리ㆍ화학적 성질

색상
주성분
고형분(%)
pH
비중
감수율(%)
블리딩량비(%)

암갈색
나프탈렌
설포네이트계
40±2
7.0±1.0
1.20±0.02
23
51
고성능감수제의 물리적 성질
한편, 상기한 모르타르 100중량%에 화강석 슬러지 35∼40중량%를 첨가하여 제조한다.
여기서, 상기한 화강석 슬러지는 화강석 절단시 발생된 분말에 물이 혼합된 것으로, 상기 화강석의 분말도는 6,000㎠/g 이상이다.
특히 상기 화강석은 석영과 운모, 그리고 장석(Na2O, Al2O3, 6SiO2)으로 이루어져 있다. 운모중 흑운모는 기가 방사되며 장석의 기는 아주 강하다.
약 10m이상 방사한다. 장석(Na2O,Al2O3,6SiO2 )은 Si 4면체 및 Al 4면체로 되어 있는 연쇄상 4면체로서, 각 Al이온에 대해 일당량의 Na 이온이 결합되는데, 이들 염기는 광물의 분쇄시 치환성이 된다.
따라서, 장석을 분쇄하면 염기 치환량이 증대하고, 습식 분쇄시에는 수중으로 배출된다. 장석은 일반 규사나 규석과 달리 원료의 성분 함량이 다르게 나타낸다.
규사의 경우는 SiO2 함량이 90±5%, Al2O3 함량이 5%미만인 반면, 장석은 SiO2 함량이 75∼85%, Al2O3 함량이 15∼25%정도로 수화시 C3A(알루미네이트)의 생성량과 생성율이 높아, 이러한 특성과 원리에 의해 화강석분말을 결합재(시멘트)와 혼합하면 초기강도가 증가되고, 장석의 팽창성에 의해 건조수축을 감소시킬 뿐만 아니라 균열의 발생을 현저히 감소시킬 수 있다.
특히, 상기 화강석을 가공하는 과정에서 나오는 폐기물 석분 및 석분 슬러지를 이용하거나 화강석을 채석하는 과정에서 나오는 화강석 폐기물 석분과 화강석을 채석하여 가공하는 과정에서 나오는 화강석 석분슬러지를 침전(침전 응결제: 수도용 황산 알루미늄, 고체 Al2O3 ; 17%)시켜 케이크 형태로 건조시켜 만든 화강석 분말을 이용한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 콘크리트구조물 단면복구 과정을 도시한 공정도이다.
이 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 콘크리트구조물 단면복구공법은 콘크리트구조물의 열화부를 치핑하는 단계; 상기 열화부의 철근의 녹을 제거하는 단계; 상기 철근의 녹 제거부분을 고압세척하는 단계; 상기 고압세척된 콘크리트구조물의 열화부에 구체강화제를 도포하는 단계; 상기 구체강화제 표면에 프라이머코팅제를 도포하는 단계; 상기 프라이머코팅제 표면에 단면복구제를 도포하는 단계; 상기 단면복구제 표면에 프라이머코팅제를 도포하는 단계로 이루어진다.
즉, 본 발명에 따른 콘크리트구조물 단면복구공법은 콘크리트구조물 치핑단계, 철근녹 제거단계, 고압세척단계, 구체강화제 도포단계, 프라이머코팅제 도포단계, 단면복구제 도포단계, 프라이머코팅제 도포단계를 순차적으로 시행하여 콘크리트구조물의 단면을 복구한다.
여기서, 상기 콘크리트구조물 치핑단계는 콘크리트구조물의 열화부를 치핑한다.
즉, 콘크리트구조물의 열화부 치핑은 유압식 해머가 아닌 공압식 해머에 의하여 기존 콘크리트구조물에 미치는 충격을 최소화하여야하고 균일한 조도의 형성으로 접합력의 향상, 시공성, 경제성을 동시에 만족하여야 하는 상태에서 콘크리트 깨기(Breaking: 파괴)와 그라인더의 면고르기 등을 Chipping(깎아내기, 쪼아내기)과 혼용 적용하여 신구 콘크리트 접합을 시행토록 한다.
이어서, 상기 철근녹 제거단계는 콘크리트구조물의 열화부를 치핑한 후, 열화부의 치핑된 부분의 철근의 녹을 와이어 브러시, 샌드 브라스트, 액체 호닝, 배럴연마 등을 사용하거나 산세, 전해산세, 화학연마, 전해연마 등을 사용하여 제거한다.
이어서, 상기 고압세척단계는 콘크리트구조물의 녹제거 및 치핑부분을 냉온수 고압세척기로 깨끗이 세척한다.
이어서, 상기 구체강화제 도포단계는 고압세척된 콘크리트구조물의 열화부에 규산염으로 구성된 구체강화제를 도포한다.
여기서, 상기 규산염은 각종 규산의 수소가 금속 원자와 치환된 중성염의 총칭이며 한 개 또는 더 많은 규소 중심 원자가 음전하를 띤 리간드에 의해 둘러싸여 있는 음이온을 포함하는 화합물이다.
일반식 xMI 2O·ySiO2(M은 1가의 금속)이다. 자연계에서 다량으로 산출되며, 조암광물의 주성분으로서 지각의 대부분을 차지하고, 다른 천체에도 존재한다. 알루미늄염·철염·칼슘염·마그네슘염·알칼리염 등이 가장 많다.
일반적으로 녹는점이 낮고, 용해된 것이 냉각되면 유리를 형성하기 쉽다. 산·알칼리에는 용해되지 않으나, 플루오린산에 의해서 분해된다.
구조적으로는 [SiO4]4-의 정사면체가 단위이며, 이것이 규칙적으로 배열되고, 그 틈에 양이온이 들어가서 결정이 구성된다. 규소 양이온에는 네 개의 산소 원자가 강하게 결합되어 있다. 이들이 이루는 강한 결합은 대부분 공유결합이다. 규산염 음이온 내에서 산소는 네 개의 구 형태로서 가장 좁은 공간을 차지하도록 배열되어 있다. 네 개의 산소는 사면체의 꼭짓점에 해당하는 위치에 배열되어 있고, 비교적 크기가 작은 규소 양이온은 산소가 이루는 사면체의 중앙에 위치함으로써 규산염은 사면체의 형태로 이루어져 있다. 규산염은 거대이온 때문에 안전하다는 특징이 있다. 일상생활에서 흔히 이용되는 물질에는 규산염이 많이 포함되어 있는데, 요업의 주체인 유리·내화물·시멘트·도자기 등은 모두 규산염의 특수성을 이용한 것이다.
특히, 상기 구체강화제는 규산염 75중량%에 물 25중량%을 첨가하여 사용함이 바람직함을 밝혀둔다.
이어서, 상기 프라이머코팅제 도포단계는 구체강화제 표면에 모르타르 80중량%와 라텍스분말 20중량%로 구성된 프라이머코팅제를 도포한다.
여기서, 상기한 모르타르는 (a) 제1바인더수지로서의 우레탄 아크릴레이트 수지 및 제2바인더수지로서의 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 구성하는 바인더수지 (b) 모래 및 (c) 충전제로 구성되고, 상기 우레탄 아크릴레이트 수지와 폴리메틸 메타크릴레이트 수지의 혼합 비율은 10~60:90~40 중량 비율로 구성되며, 상기 충전제는 탄산칼슘, 탈크(Talc) 또는 이들 모두로 구성된다.
즉, 상기 모르타르는 바인더수지, 모래 및 충전제로 구성된다.
여기서, 상기 바인더수지는 제1바인더수지로서의 우레탄 아크릴레이트 수지 및 제2바인더수지로서의 폴리메틸 메타크릴레이트 수지로 구성되고, 상기 우레탄 아크릴레이트 수지와 폴리메틸 메타크릴레이트 수지의 혼합 비율은 10~60:90~40중량 비율로 구성되며, 상기 바인더수지에 제3바인더수지로서 하이드록시 에틸 메타크릴레이트(Hydroxy ethyl methacrylate, HEMA) 수지를 추가한다.
즉, 상기 우레탄 아크릴레이트 수지는 모르타르로 형성된 구체강화제에 내구력을 부여할 수 있다.
또한, 상기 우레탄 아크릴레이트 수지는 우레탄의 특성과 아크릴레이트의 특성을 모두 갖는 하이브리드수지이다.
이러한 우레탄 아크릴레이트 수지는 일반적으로 우레탄 프리폴리머(urethane prepolymer)와 하이드록시 알킬 아크릴레이트와의 중합반응에 의해서 제조된다.
상기 우레탄 프리폴리머는 폴리올(polyol)과 이소시아네이트(isocyanate)의 중합 반응에 의해서 형성되며, 그 종류는 다양하다.
또, 상기 하이드록시 알킬 아크릴레이트의 예로는 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate), 2-하이드록시 에틸메타크릴레이트(2-hydroxy ethylmethacrylate), n-부틸 아크릴레이트(n-butyl acrylate) 등이 있다.
이러한 우레탄 아크릴레이트 수지와 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 포함하는 바인더수지의 함량은 모르타르 조성물 100 중량부에 대하여 약 20 ∼ 60 중량부 범위로 구성됨이 바람직하다.
만약, 바인더수지의 함량이 20 중량부 미만이면 모래와 제대로 혼합되지 않아 모래 입자들을 제대로 결합시킬 수 없고, 바인더수지의 함량이 60중량부를 초과하면 경화 후, 블리딩 현상이 일어날 수 있다.
상기한 모르타르에서는 제1바인더수지인 우레탄 아크릴레이트 수지 이외에, 제2 바인더수지로서 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate) 수지로 구성할 수도 있다.
이때, 상기 제1바인더수지인 우레탄 아크릴레이트 수지와 제2바인더수지인 폴리메틸 메타크릴레이트 수지의 혼합비율은 약 10~60:90~40중량 비율로 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이렇게 폴리메틸 메타크릴레이트를 우레탄 아크릴레이트와 혼합 사용함으로써, 모르타르가 충전된 콘크리트 구조물의 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 모르타르에서는 우레탄 아크릴레이트 수지와 폴리메틸 메타크릴레이트 수지 이외에, 콘크리트구조물의 강도 보강을 위해 제3바인더수지로서 하이드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxyl ethyl methacrylate, HEMA) 수지 등을 추가로 사용할 수 있다.
그리고, 상기 모래는 상이한 입경을 가진 모래 2종류 이상의 혼합으로 구성되거나, 상기 모래는 0.2 ∼ 0.4 범위의 입경을 가진 모래, 0.4 ∼ 0.8 범위의 입경을 가진 모래 또는 이들의 혼합으로 구성된다.
특히, 상기 모래는 염분이 포함되며, 상기 염분의 함량은 모래 100 중량부를 기준으로 1 ∼ 20 중량부로 구성된다.
즉, 상기 모래는 그 입경이나 모래 입자의 거칠기에 따라 모르타르의 현장 작업시 작업성에도 영향을 미칠 수 있기 때문에, 모르타르가 사용되는 콘크리트구조물의 표면조건에 따라 적절한 입경이나 거칠기를 갖는 모래를 사용하는 것이 바람직하다.
특히, 본 발명에서는 모래 사이의 공극을 최대한 감소시키고, 모래 간의 맞물림 현상을 증대시켜 내구성을 증가시키기 위해, 입경이 상이한 모래 2종 이상을 혼합할 수 있다.
예컨대, 입경이 0.2∼0.4㎜ 범위인 모래와 입경이 0.4∼0.8㎜ 범위인 모래를, 1:1의 중량비율로 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 모래에 염분이 포함된 것을 사용할 수 있다.
왜냐하면, 모래 내 염분을 전술한 우레탄 아크릴레이트 수지가 흡수할 수 있기 때문에 도포층의 강도에 영향을 미치지 않는다.
다만, 이때 모래 내 염분의 함량은 모래 100 중량부를 기준으로 1 ∼ 20 중량부 범위로 구성함이 바람직하다.
또한, 상기 염분포함 모래는 아랍 및 아프리카 지역(ex. 아랍에미레이트 연합 등)의 토양, 특히 사막지역의 모래를 사용할 수 있다.
특히, 아랍토양은 국내토양과 달리 SiO2와 CaCO3가 포함되며, 특히 SiO2가 많이 포함된 실리카 계열의 토양이다.
이러한 실리카 계열의 아랍토양, 특히 사막모래는 입자가 작아서 공극이 감소될 수 있어 콘크리트구조물의 강도가 증가될 수 있다.
예컨대, 상기한 사막모래의 입경은 약 1 ∼ 1000㎛, 바람직하게는 약 3 ∼ 50㎛일 수 있다. 이렇게 입경이 작은 사막 모래의 경우, 모래 사이의 공극이 적어 공극을 채우는 충전제가 적게 사용될 수 있고 또한 모래의 가격이 저렴하기 때문에, 콘크리트구조물의 도포시 비용이 감소될 수 있다.
상기 모래의 예로는 백사, 규사 등이 있다.
이 중 규사(silica sand)를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 규사는 석영의 알갱이로 이루어진 모래로, 산성암의 풍화로 인해 생기며, 그 화학조성은 주로 무수규산(無水硅酸) SiO2로 이루어져 있다.
이러한 모래가 모르타르 내에서 너무 많은 양이 포함될 경우, 최종 콘크리트구조물의 도포층의 공극이 증가하여 강도 저하를 초래할 수 있다.
이런 이유로, 상기 모래를 모르타르 100 중량부에 대하여 약 10 ∼ 78중량부 범위의 함량으로 포함하는 것이 적절하나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 상기 모래 이외에, 추가물질로서 자갈을 더 추가할 수 있다.
이때, 본 발명에서 사용되는 자갈의 종류나 입경은 특별히 제한되지 않는다.
다만, 자갈의 입경은 도포층의 강도에 영향을 미치는 공극률과 밀접한 관계가 있기 때문에, 약 2 ∼ 15㎜ 범위로 구성함이 바람직하다.
만약, 자갈의 입경이 2㎜ 미만인 경우에는 형성되는 도포층의 강도는 증가되지만 공극이 막혀서 투수성이 불량해질 수 있고, 자갈의 입경이 15㎜ 초과인 경우에는 형성되는 도포층의 투수성은 증가되지만 공극이 증가하여 강도가 감소될 수 있다.
다만, 도포층의 강도를 보완하기 위해서, 하기의 충전제, 예컨대 탈크나 탄산칼슘과 같은 미세 입자를 적절하게 배합하여 공극을 적절하게 감소시키는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 모르타르에서는 모래 입자들 사이에 형성되는 미세한 공극을 제거하는 충전제가 구성된다.
상기 충전제는 탄산칼슘, 탈크(Talc) 또는 이들 모두로 구성되고, 상기 탄산칼슘의 입경은 10∼80㎛ 범위로 구성되며, 상기 탈크의 입경은 50∼200㎛ 범위로 구성된다.
이와 같은 충전제에 의해서 미세 공극이 충전됨으로써, 형성되는 도포층의 강도가 높아질 수 있다.
이러한 충전제로는 탄산칼슘, 탈크와 같은 석분 등이 있다.
상기 탄산칼슘은 광물학적으로 방해석(CalCite), 즉 CaCO3를 주성분으로 형성된 광석으로서, CaO3 약 56 %, CO2 약 44%를 포함하고 있으며, Al2O3, SiO2, Fe2O3 등 미량의 불순물을 함유하고 있다.
상기 탄산칼슘은 단순 물리적 가공으로 제조되는 중질 탄산칼슘과 화학적 재결정에 의해 제조되는 경질 탄산칼슘으로 구분된다.
이 중 물리적 성질 및 가공성이 우수하며, 가격이 저렴한 중질 탄산칼슘을 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 탄산칼슘의 입경은 특별히 제한되지 않는다. 다만, 입경이 너무 큰 탄산칼슘을 사용할 경우, 모래 입자들 사이의 틈을 제대로 충전하지 못해 도포층의 공극이 증가해서 도포층의 강도가 낮아질 수 있다.
또한, 상기 틈에 탄산칼슘 대신 바인더수지가 충전됨으로써 다량의 바인더수지가 사용될 수 있고, 이로 인해 도포층의 제조시 비용이 높아질 수 있다.
따라서, 입경이 약 10∼80㎛ 범위인 탄산칼슘을 사용하는 것이 적절하다.
상기 탈크(Talc)는 물 분자를 함유하고 있는 규소와 마그네숨 분자가 결합하고 있는 함수규산마그네슘으로서, 그 화학조성은 Mg3Si4O3(OH)2이다.
이러한 탈크를 모래와 함께 혼합함으로써, 모래 입자들 사이에 존재하는 공극이 탈크에 의해 충전될 수 있어 도포층의 강도가 높아질 수 있다.
상기 탈크의 입경은 특별히 제한되지 않으나, 도포층의 강도 면을 고려하여 중간 정도의 입경을 갖는 탈크를 사용하는 것이 바람직하다.
예컨대, 약 50∼200㎛ 범위인 탈크를 사용하는 것이 적절하다.
이와 같은 충전제의 함량은 모르타르 100 중량부에 대하여 약 2∼50 중량부인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
만약 충전제의 함량이 2 중량부 미만인 경우에는 모래 입자들 사이의 공극이 충전제에 의해 충전되지 못하여 도포층의 강도가 저하될 수 있다.
한편, 충전제의 함량이 50 중량부 초과인 경우에는 모래입자들 사이의 공극이 충전제에 의해서 너무 많이 막혀서 투수성이 불량해질 수 있다.
상기한 구성성분들 이외에, 본 발명의 모르타르에는 임의의 첨가제, 예컨대 경화촉진제, 표면조정제, 점성조절제, 증점제, 산화방지제, 자외선 방지제, 소포제, 고화재, 섬유보강재, 광물혼화재, 고성능감수제 등을 추가로 포함할 수 있다.
이들 첨가제는 당해 기술분야에서 공지된 양으로 모르타르에 첨가될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 모르타르에서는 바인더수지와 경화제의 경화를 촉진시켜 모르타르의 치밀도를 개선하기 위해 경화촉진제를 추가할 수도 있다.
상기 경화촉진제로는 디메틸 아세트아미드(dimethyl acetamide, DMA) 등을 사용할 수 있다.
상기 경화촉진제는 우레탄 아크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여 4×10-4∼10×10-4 중량부 정도로 포함될 수 있다.
만약, 경화촉진제의 함량이 지나치게 적은 경우에는 모르타르의 경화가 작업조건에 따라 불충분하게 이루어져서 모르타르의 물성이 유지될 수 없으며, 함량이 지나치게 큰 경우에는 모르타르의 경화가 너무 급격히 일어나 모르타르의 수축이 발생될 수 있다.
상술한 성분들로 이루어진 우레탄 아크릴레이트 수지는 당 업계에서 알려진 통상적인 방법에 의해서 제조될 수 있다.
예컨대, 우레탄 아크릴레이트 수지는 제1바인더수지인 우레탄 아크릴레이트 수지, 경화제, 모래 및 충전제를 혼합함으로써 제조할 수 있다.
또한, 상기 섬유보강재는 폴리프로필렌 화이버로 구성되고, 블록/모르터 1㎥ 속에 약 600∼850만개의 화이버가 입체적으로 분포되어 Micro Reinforcing 작용(세근 보강작용)을 해줌으로써 블록의 균열을 억제시킴과 동시에 충격, 파손, 마모, 투수, 부식 및 동해 등의 여러 가지 블록 성능 저해요인들에 대한 저항능력을 증대시켜 총체적으로 블록의 품질을 한단계 높이는 기능을 한다.
그리고, 고기능성(고인장강도, 고내구성, 고유동성)의 치밀한 블록을 만들기 위하여 광물혼화재인 고로슬래그와 실리카흄을 사용하고, 블록 혼합물의 20%와 5%의 중량비로 치환하여 사용한다.
상술한 바와 같은 성분들로 이루어진 모르타르는 당 업계에서 알려진 통상적인 방법에 의해서 제조될 수 있다.
예컨대, 모르타르는 제1바인더수지인 우레탄 아크릴레이트 수지, 모래 및 충전제를 혼합함으로써 제조할 수 있음을 밝혀둔다.
이어서, 상기 단면복구제 도포단계는 프라이머코팅제 표면에 규사 40∼60중량%, 칼슘설포알루미네이트(CSA, Calcium Sulfo Aluminate) 10∼25중량%, 포틀랜드시멘트(OPC) 10∼25중량%, 유동화제 0.15∼5중량%, 경화지연제 0.05∼5중량%, 아크릴수지 0.5∼10중량%, 탄성수지 2∼10중량%로 구성된 단면복구제를 1∼2회 도포한다.
즉, 상기 단면복구제는 규사, 칼슘설포알루미네이트(CSA, Calcium Sulfo Aluminate), 포틀랜드시멘트(OPC), 유동화제, 경화지연제, 아크릴수지, 탄성수지로 구성된다.
여기서, 상기 규사는 단면복구제에서 충전제의 역할을 하는 것으로, 입경에는 제한이 없으나, 5호 및 7호 규사를 혼합하여 사용한다.
함량은 40∼60중량% 범위로 사용하는 것이 바람직하며, 40중량% 미만으로 사용할 경우에는 경화제의 수축을 억제하는 효과가 미미하여 건조수축량이 증대될 수 있고, 비경제적이며, 60%를 초과하여 사용할 경우에는 충전제량이 과도해져 유동성 및 시공성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 칼슘설포알루미네이트(CSA)는 Al2O3 성분으로 10∼25중량% 사이의 것을 사용한다.
상기 칼슘설포알루미네이트(CSA)는 25중량%를 초과할 경우에는, 급격한 응결로 인해 작업시간 확보가 어렵고, 10중량% 미만을 사용할 경우에는 과팽창반응으로 인해 강도가 저하되기 때문이다.
그리고 상기 포틀랜트시멘트(OPC)는 석회질 원료와 점토질 원료를 적당한 비율로 혼합하여 미분쇄하고 약 1,450℃로 소성하여 얻어지는 클링커에 응결조절제로서 석고를 가하여 미분쇄하여 만든 것으로서, 석회 즉, 생석회나 소석회 및 무수석고와 반응하며 포졸란(Pozzolan), 에트링자이트(Ettringite) 반응을 형성하여 연약지반을 고화 안정화하는 역할을 수행한다.
이렇게 형성되는 수화물은 고강도 특성을 나타내며, 분말입도는 약 3,500∼4,200㎠/g 범위인 1종 보통 포틀랜트시멘트를 사용함이 바람직하며, 10∼25중량% 범위의 것을 사용한다.
또한, 상기 유동화제는 단면복구제의 유동성을 증가시키기 위한 것으로, 이는 예를 들어 나프탈렌 설폰산염계, 멜라민 설폰산염계 및 폴리칼본산계 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용하며, 0.15∼5중량% 범위 것을 사용한다.
그리고, 상기 경화지연제는 단면복구제의 혼합물이 급속히 경화되는 것을 방지하기 위한 것으로, 구연산나트륨, 구연산, 주석산칼륨, 주석산나트륨, 및 기타 등을 포함한다.
특히, 상기 구연산나트륨 0.05∼5중량%를 사용함이 바람직하다.
또한, 상기 아크릴수지는 단면복구제의 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 아크릴수지는 0.5∼10중량% 범위의 것을 사용한다.
아크릴 수지의 함량이 0.5중량% 미만이면 강도 및 내구성 개선효과가 떨어질 수 있으며, 아크릴수지의 함량이 10중량%를 초과할 경우 강도 및 내구성 개선효과는 우수하나 경제적이지 못하다.
그리고, 상기 탄성수지는 단면복구제의 내화학성과 항균성을 향상시키기 위해 첨가하는 것으로, 단면복구제에 2∼10중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 단면복구제 100중량부에 대하여, 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate) 10중량%; 부틸아크릴레이트(butyl acrylate) 10중량%; 리튬실리케이트(SiO2) 3중량%; 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate) 60중량%; 하이드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxyl ethyl methacrylate) 15중량%; 규산소다(Na2SiO2ㆍnH2O) 2중량%로 구성된 수지조성물 50중량부가 첨가 혼합된다.
또한, 상기 수지조성물 100중량부에 대하여, 메틸 메타크릴레이트 25∼30 중량%; 폴리프로필렌 글리콜 아크릴레이트 25∼30 중량%; 부틸 아크릴레이트 5∼10 중량%; 폴리옥시프로필렌 글리세롤 트리에테르 4∼5 중량%; 리튬 실리케이트 0.1∼1 중량%; 계면활성제 1∼2 중량%; 폴리카본산계 유동화제 1∼2 중량%; 물 30∼38 중량%로 구성된 보조수지조성물 5중량부가 첨가혼합된다.
한편, 상기 단면복구제 100중량부에 대하여 고화제 5중량부가 첨가 혼합된다.
상기 고화제는 폴리실리콘 슬러지 75중량%와 염기성 무기질 20중량% 및 실리카흄 5중량%로 구성된다.
상기 염기성 무기질은 CaO 57.34중량%, SiO2 2.52중량%, Al2O3 1.44중량%, FeO3 0.67중량%, SO3 0.22중량%, MgO 37.34중량%, K2O 0.29중량%, F 0.18중량%로 구성된다.
상기 염기성 무기질은 CaO 94.68중량%, SiO2 2.52중량%, Al2O3 1.44중량%, FeO3 0.67중량%, SO3 0.22중량%, K2O 0.29중량%, F 0.18중량%로 구성된다.
상기 염기성 무기질은 SiO2 2.52중량%, Al2O3 1.44중량%, FeO3 0.67중량%, SO3 0.22중량%, MgO 94.68중량%, K2O 0.29중량%, F 0.18중량%로 구성된다.
상기 염기성 무기질은 경소 백운석으로 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 고화제는 폴리실리콘 슬러지와 염기성 무기질 및 실리카흄이 소정의 비율로 혼합하여 제조된 혼합물이다.
여기서, 상기 폴리실리콘 슬러지는 그 성상이 밝은 회색빛을 띄고 있으며, 75중량%를 배합한다.
본 발명의 폴리실리콘 슬러지는 함수율 61.5%로 높은 함수율로 배출되며, 밀도가 낮고 가벼우며, 분말도가 7,122㎤/g로 미세한 분말 형태로서, 화학조성은 대부분 SiO2와 CaO로 조성되어 있고, 알칼리성분인 K2O와 Na2O가 미량 포함되어 있다.
또한, 본 발명의 폴리실리콘 슬러지 분말을 60℃에서 24시간 이상 건조시킨 후, 얻은 결정상은 CaCO3 로 이루어져 있으며, Na2O와 Cl의 화합물인 NaCl이 소량 포함되어 있다.
특히, 본 발명의 폴리실리콘 슬러지의 특징적 사항은 유리질 SiO2를 함유하고 있어, 포틀랜드시멘트와 반응시 포졸란 반응성을 나타내는 것으로 예측된다.
또한, 상기 염기성 무기질은 CaO, Al2O3, FeO3, SO3, MgO, K2O, F로 구성되어, 20중량%를 배합한다.
그리고, 상기 염기성 무기질은 경소 백운석으로 구성되어, 20중량%를 배합한다.
특히, 상기 경소 백운석은 제철소 등에서 발생되는 슬러지를 통상의 방법으로 괴상화 처리한 다음 건조시킨 후, 800∼1,000℃의 온도에서 40∼80분 동안 소성하여 제조된다.
한편, 실리카흄은 건식법으로 만들어진 실리카 미립자의 한 종류로서, 4염화규소, 클로로실란 등을 수소와 산소의 분위기에서 고온연소시켜 제조하며, 5중량%를 배합한다.
즉, 상기 실리카흄은 실리콘 메탈 또는 페로실리콘을 제조하는 과정에서 발생하는 미세 입자를 전기적 집진장치로 모아놓은 것이다.
여기서, 상기 실리카(SiO2)는 융해온도가 높기 때문에 상당히 고온에서 작업한다.
특히, 상기 실리콘 메탈은 원광석, 코크스, 우드칩을 함께 넣고 고온(약 2,000℃)으로 가열하여 순수한 실리콘 메탈을 얻는다.
이때 발생하는 입자(fume)을 모은 것이 실리카흄이다.
이어서, 상기 프라이머코팅제 도포단계는 단면복구제 표면에 프라이머코팅제를 도포한다.
여기서, 상기 프라이머코팅제는 구체강화제 표면 도포단계에서 이미 설명하였으므로 더 이상의 설명은 생략하기로 함을 밝혀둔다.
한편, 상기와 같이 시공된 콘크리트구조물 표면에 광촉매가 일정 두께 도포된다.
상기 광촉매는 Ti[OCH(Cl3)2]4와, (CH3)2 CHOH로 제조한 TiO2졸(sol) 0.57㏖/ℓ, C8H20O4Si와 (CH3)CHOH로 제조된 SiO2졸(sol) 0.44㏖/ℓ, Zn(C2H3O2)2로부터 제조한 ZnO 졸(sol) 0.50㏖/ℓ에 Ag, Zn, Cu 중에서 선택된 1종 이상의 금속이온을 담지하여, 이를 중량대비 TiO2졸(sol) 50%, SiO2졸(sol) 40%, ZnO졸(sol) 9%와 Ag, Zn, Cu 중에서 선택된 1종 이상의 금속이온 1%의 비율로 복합 처리한 것이다.
상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 광촉매는 광촉매의 광화학 반응에 의해 콘크리트구조물에 부착된 오염물질 및 NOx, SOx, 악취가스 등의 분해/제거와 미생물에 대한 살균기능이 있다.
즉, 상기한 광촉매는 광촉매 활성을 결정성이 우수한 이산화티탄(TiO2) 초미립자를 형성하고, Ag, Zn, Cu 중 1종 이상의 금속이온을 담지함으로써 자외선의 조사에 의해 가전자대에서 여기되어 전도대로 여기된 전자들이 가전자대의 정공에 이른 시간 내에 재결합되는 것을 억제하여 광화학 반응의 활성점을 최대로 지속시킴으로써 적은 양의 자외선 에너지량에서 광화학 반응이 충분함은 물론 금속이온에 의한 악취물질의 분해와 미생물의 살균메커니즘에 의해 더욱 우수한 탈취효과, 방호효과 및 살균효과를 발현할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 콘크리트구조물 단면복구제를 이용한 표면보수 및 단면복구공법은 시멘트를 최소로 사용하는 친환경 소재이고, 내항균성의 수질정화 효과가 있으며, 자연친화적 소재로 미생물이 서식하며, 무독성 및 인체 무해 수지 세라믹소재로 음이온 발생효과가 있다.
특히 본 발명은 시멘트콘크리트에서 카드늄(Cd), 납(Pb), 수은(Hg), 육가크롬(Cr6+) 등 중금속 성분, 브롬(Br)과 염소(Cl) 등 할로겐 성분도 검출 안되는 것으로 밝혀졌다.
또한, 본 발명은 난연성으로 외부에서 지속적으로 높은 열을 가하면 타기는 하나, 열원이 없어지면 16초 이내에 불이 꺼지고 저절로 타지 않는 장점이 있다.
그리고, 본 발명은 콘크리트구조물의 보수위치에 따른 경화속도 조절이 가능하고, 모르타르 배합 및 시공이 편리하며, 보수 및 재시공이 용이하며, -5℃∼+50℃의 사계절 시공이 가능하며, 현장의 요구조건에 맞게 적용이 가능하다.
특히, 본 발명은 모르타르를 주재로 함으로써, 콘크리트구조물 표면 보수 및 단면복구 후 1시간 또는 1시간2일의 양생 시간의 조절이 가능함으로 도심지 긴급 보수 및 보강공사에 유리한 이점이 있다.
또한, 본 발명은 종래의 고강도 콘크리트의 3배의 초고강성을 가지며, 공극 없는 3중 그물망의 강한 내구성이 있으며, 균열이 없는 일체형 슈퍼콘크리트이며, 외부충격 및 마모에 견디는 내마모성이 강하며, 크리프, 건조수축 및 균열방지가 탁월하다.
특히, 본 발명에 따른 모르타르는 분자 반응성 최소 98%의 고분자 결합 구조체로 공극이 없는 3중 그물망 형태를 유지하여 초고강도, 내마모성, 수밀성을 실현하고, 압축강도 80Mpa, 인장강도 6.22Mpa, 휨강도 15.5Mpa의 고강도재료이다.
그리고, 본 발명은 고기능 장수명의 내화학성 및 내구성(수밀성) 재료이다.
즉, 본 발명은 염화칼슘에 무반응으로 알칼리 골재반응이 없어 도로 시설물의 염해 방지에 유리하고, 황산과 같은 강산성에도 화학적 반응이 없어, 하수처리장, 폐수처리장, 하수관로 보수 등에 유리하며, 치밀한 고분자 결합체로 공극이 없어 물이 스며들 수 없는 완벽한 수밀성 확보하며, 탄성수지의 탄성으로 인해 충격, 진동 흡수 및 균열발생을 억제하여 교량 등 거동하는 구조물에 유리하며, 완전 방수 실현으로 동해피해를 원천적으로 방지하고 자외선에 강하며 풍화에 의한 내마모성이 강한 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 콘크리트구조물 단면복구제를 이용한 콘크리트구조물 단면보수 및 보강뿐만 아니라 기타 구조물에도 부착성이 우수하여 시공 후 들뜸 현상(Come off)이나 박리현상(Exfoliation)이 발생하지 않는 효과가 있다(부착강도 21.6kgf/㎤).
본 발명의 명세서에 기재한 바람직한 실시예는 예시적인 것으로서 한정적인 것은 아니며, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 나타나 있고, 그들 특허청구범위의 의미중에 들어가는 모든 변형예는 본 발명에 포함되는 것이다.
A: 콘크리트구조물 표면보수
B: 콘크리트구조물 단면복구

Claims (7)

  1. 규사 40∼60중량%, 칼슘설포알루미네이트(Calcium Sulfo Aluminate) 10∼25중량%, 포틀랜드시멘트 10∼25중량%, 유동화제 0.15∼5중량%, 경화지연제 0.05∼5중량%, 아크릴수지 0.5∼10중량%, 탄성수지 2∼10중량%로 이루어진 단면복구제 100중량부에 대하여, 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate) 10중량%; 부틸아크릴레이트(butyl acrylate) 10중량%; 리튬실리케이트 3중량%; 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate) 60중량%; 하이드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxyl ethyl methacrylate) 15중량%; 규산소다(Na2SiO2ㆍnH2O) 2중량%로 구성된 수지조성물 50중량부가 첨가 혼합되며, 상기 단면복구제 100중량부에 대하여 폴리실리콘 슬러지 75중량%와 염기성 무기질 20중량% 및 실리카흄 5중량%로 구성된 고화제 5중량부가 첨가 혼합되고,
    상기 수지조성물 100중량부에 대하여, 메틸 메타크릴레이트 25∼30 중량%; 폴리프로필렌 글리콜 아크릴레이트 25∼30 중량%; 부틸 아크릴레이트 5∼10 중량%; 폴리옥시프로필렌 글리세롤 트리에테르 4∼5 중량%; 리튬 실리케이트 0.1∼1 중량%; 계면활성제 1∼2 중량%; 폴리카본산계 유동화제 1∼2 중량%; 물 30∼38 중량%로 구성된 보조수지조성물 5중량부가 첨가혼합됨을 특징으로 하는 콘크리트구조물 단면복구제.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 염기성 무기질은 CaO 57.34중량%, SiO2 2.52중량%, Al2O3 1.44중량%, FeO3 0.67중량%, SO3 0.22중량%, MgO 37.34중량%, K2O 0.29중량%, F 0.18중량%로 구성되거나,
    CaO 94.68중량%, SiO2 2.52중량%, Al2O3 1.44중량%, FeO3 0.67중량%, SO3 0.22중량%, K2O 0.29중량%, F 0.18중량%로 구성되거나,
    SiO2 2.52중량%, Al2O3 1.44중량%, FeO3 0.67중량%, SO3 0.22중량%, MgO 94.68중량%, K2O 0.29중량%, F 0.18중량%로 구성됨을 특징으로 하는 콘크리트구조물 단면복구제.
  4. 콘크리트구조물의 열화부를 치핑하는 단계;
    상기 열화부의 철근의 녹을 제거하는 단계;
    상기 철근의 녹 제거부분을 고압세척하는 단계;
    상기 고압세척된 콘크리트구조물의 열화부에 규산염으로 이루어진 구체강화제를 도포하는 단계;
    상기 구체강화제 표면에, 모르타르 80중량%와 라텍스분말 20중량%로 구성되며, 상기 모르타르는 (a) 제1바인더수지로서의 우레탄 아크릴레이트 수지 및 제2바인더수지로서의 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 구성하는 바인더수지 (b) 모래 및 (c) 충전제로 구성되고, 상기 우레탄 아크릴레이트 수지와 폴리메틸 메타크릴레이트 수지의 혼합 비율은 10~60 : 90~40 중량 비율로 구성되며, 상기 충전제는 탄산칼슘, 탈크(Talc) 또는 이들 모두로 구성되며, 상기 모르타르에 제3바인더수지로서 하이드록시 에틸 메타크릴레이트(Hydroxy ethyl methacrylate, HEMA) 수지를 추가하며, 상기 모래는 상이한 입경을 가진 모래 2종류 이상의 혼합으로 구성되거나, 상기 모래는 0.2∼0.4㎜ 범위의 입경을 가진 모래, 0.4∼0.8㎜ 범위의 입경을 가진 모래 또는 이들의 혼합으로 구성되며, 상기 모래는 염분이 포함되며, 상기 염분의 함량은 모래 100 중량부를 기준으로 1∼20 중량부로 구성되며, 상기 모르타르에 자갈을 추가하고, 상기 자갈의 입경은 2∼15㎜ 범위로 구성되며, 상기 탄산칼슘의 입경은 10∼80㎛ 범위로 구성되며, 상기 탈크의 입경은 50∼200㎛ 범위로 구성되는 프라이머코팅제를 도포하는 단계;
    상기 프라이머코팅제 표면에, 규사 40∼60중량%, 칼슘설포알루미네이트(Calcium Sulfo Aluminate) 10∼25중량%, 포틀랜드시멘트 10∼25중량%, 유동화제 0.15∼5중량%, 경화지연제 0.05∼5중량%, 아크릴수지 0.5∼10중량%, 탄성수지 2∼10중량%로 이루어진 단면복구제 100중량부에 대하여, 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate) 10중량%; 부틸아크릴레이트(butyl acrylate) 10중량%; 리튬실리케이트 3중량%; 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate) 60중량%; 하이드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxyl ethyl methacrylate) 15중량%; 규산소다(Na2SiO2ㆍnH2O) 2중량%로 구성된 수지조성물 50중량부가 첨가 혼합되며, 상기 단면복구제 100중량부에 대하여 폴리실리콘 슬러지 75중량%와 염기성 무기질 20중량% 및 실리카흄 5중량%로 구성된 고화제 5중량부가 첨가 혼합된 단면복구제를 도포하는 단계;
    상기 단면복구제의 표면에 모르타르 80중량%와 라텍스분말 20중량%로 구성되며, 상기 모르타르는 (a) 제1바인더수지로서의 우레탄 아크릴레이트 수지 및 제2바인더수지로서의 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 구성하는 바인더수지 (b) 모래 및 (c) 충전제로 구성되고, 상기 우레탄 아크릴레이트 수지와 폴리메틸 메타크릴레이트 수지의 혼합 비율은 10~60 : 90~40 중량 비율로 구성되며, 상기 충전제는 탄산칼슘, 탈크(Talc) 또는 이들 모두로 구성되며, 상기 모르타르에 제3바인더수지로서 하이드록시 에틸 메타크릴레이트(Hydroxy ethyl methacrylate, HEMA) 수지를 추가하며, 상기 모래는 상이한 입경을 가진 모래 2종류 이상의 혼합으로 구성되거나, 상기 모래는 0.2∼0.4㎜ 범위의 입경을 가진 모래, 0.4∼0.8㎜ 범위의 입경을 가진 모래 또는 이들의 혼합으로 구성되며, 상기 모래는 염분이 포함되며, 상기 염분의 함량은 모래 100 중량부를 기준으로 1∼20 중량부로 구성되며, 상기 모르타르에 자갈을 추가하고, 상기 자갈의 입경은 2∼15㎜ 범위로 구성되며, 상기 탄산칼슘의 입경은 10∼80㎛ 범위로 구성되며, 상기 탈크의 입경은 50∼200㎛ 범위로 구성되는 프라이머코팅제를 도포하는 단계로 이루어지고,
    상기 수지조성물 100중량부에 대하여, 메틸 메타크릴레이트 25∼30 중량%; 폴리프로필렌 글리콜 아크릴레이트 25∼30 중량%; 부틸 아크릴레이트 5∼10 중량%; 폴리옥시프로필렌 글리세롤 트리에테르 4∼5 중량%; 리튬 실리케이트 0.1∼1 중량%; 계면활성제 1∼2 중량%; 폴리카본산계 유동화제 1∼2 중량%; 물 30∼38 중량%로 구성된 보조수지조성물 5중량부가 첨가혼합됨을 특징으로 하는 콘크리트구조물 단면복구제를 이용한 콘크리트구조물 표면보수 및 단면복구공법.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 염기성 무기질은 CaO 57.34중량%, SiO2 2.52중량%, Al2O3 1.44중량%, FeO3 0.67중량%, SO3 0.22중량%, MgO 37.34중량%, K2O 0.29중량%, F 0.18중량%로 구성되거나,
    CaO 94.68중량%, SiO2 2.52중량%, Al2O3 1.44중량%, FeO3 0.67중량%, SO3 0.22중량%, K2O 0.29중량%, F 0.18중량%로 구성되거나,
    SiO2 2.52중량%, Al2O3 1.44중량%, FeO3 0.67중량%, SO3 0.22중량%, MgO 94.68중량%, K2O 0.29중량%, F 0.18중량%로 구성됨을 특징으로 하는 콘크리트구조물 단면복구제를 이용한 콘크리트구조물 표면보수 및 단면복구공법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 프라이머코팅제의 표면에 Ti[OCH(Cl3)2]4와, (CH3)2 CHOH로 제조한 TiO2졸(sol) 0.57㏖/ℓ, C8H20O4Si와 (CH3)CHOH로 제조된 SiO2졸(sol) 0.44㏖/ℓ, Zn(C2H3O2)2로부터 제조한 ZnO 졸(sol) 0.50㏖/ℓ에 Ag, Zn, Cu 중에서 선택된 1종 이상의 금속이온을 담지하여, 이를 중량대비 TiO2졸(sol) 50%, SiO2졸(sol) 40%, ZnO졸(sol) 9%와 Ag, Zn, Cu 중에서 선택된 1종 이상의 금속이온 1%의 비율로 복합 처리한 광촉매가 일정 두께 도포됨을 특징으로 하는 콘크리트구조물 단면복구제를 이용한 콘크리트구조물 표면보수 및 단면복구공법.


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