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KR102600358B1 - 자가치유소재를 활용한 그라우트재 조성물 및 이를 이용한 시공방법 - Google Patents

자가치유소재를 활용한 그라우트재 조성물 및 이를 이용한 시공방법 Download PDF

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KR102600358B1
KR102600358B1 KR1020230042817A KR20230042817A KR102600358B1 KR 102600358 B1 KR102600358 B1 KR 102600358B1 KR 1020230042817 A KR1020230042817 A KR 1020230042817A KR 20230042817 A KR20230042817 A KR 20230042817A KR 102600358 B1 KR102600358 B1 KR 102600358B1
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이재남
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주식회사 에스엔투
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Abstract

본 발명은 그라우팅 대상에 도포되어 프라이머층을 형성하며, 아크릴수지, 실록산, 아민화합물, 유화제, 지방산에스테르를 포함하는 프라이머 조성물; 상기 프라이머층에 타설되어 그라우트층을 형성하며, 시멘트, 칼슘알루미네이트, 칼슘설퍼알루미네이트, 셀룰로오스에테르, 유화제, 지방산에스테르를 포함하는 베이스 조성물;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자가치유소재를 활용한 그라우트재 조성물에 관한 것이다.

Description

자가치유소재를 활용한 그라우트재 조성물 및 이를 이용한 시공방법{Grout material composition using self-healing material and construction method using the same}
본 발명은 자가치유에 의한 균열저항성이 확보되고, 양호한 충전성 및 고유동성이 확보되며, 조기강도가 발현되고, 박리방지나 치수안정성이 확보될 수 있으며, 방청성을 향상시킬 수 있는 그라우트재 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.
그라우트란 어원상 원래 『어떤 물질의 충진』이란 의미이나 현재 건축, 토목, 세라믹스에서 이용되는 응용의 목적에 따라 다양한 의미로 이해되고 있다. 각종 교량의 기계기초 및 건축의 철골은 물론 Hydroelectric plants, petrochemical plants, Fossil fuel power plants, Nuclear power plants 등 각종 기계설비의 설치를 위한 수단으로서 무수축 그라우트재가 다양하게 사용되고 있다.
포틀랜드시멘트는 필연적으로 수화경화 후 수축을 동반하므로 콘크리트 구조물의 물성하락을 일으키는 원인이 될 수 있다.
특히, 기계기초 등에 보통포틀랜드시멘트를 타설하면 시멘트 경화체의 수축현상이 발생되어 기계기초와 시멘트 경화체가 일체화되지 못함으로써 기계 가동 중 기초가 흔들리거나 균형이 뒤틀리는 사태가 발생하여 구조물의 열화 및 정밀도 저하, 생산량 감소 등 막대한 손실을 유발하게 된다.
따라서 이러한 곳에는 양호한 유동성을 나타내어 협소한 기계기초 하부에 밀실하게 충진되고, 경화 후에 수축하지 않아 기계 plate와 일체화가 요구되며, 구조물의 경화체가 고강도 특성을 나타내어 기계 가동 중 파생되는 진동이나 충격을 흡수할 수 있는 그라우트재가 사용되고 있다.
일반적으로 사용되는 그라우트재의 용도는 각종 Anchor 및 Bolt의 고정, 고속철도 및 각종 도로교량의 이음부와 받침부, 터빈·발전소 등의 기계설비 기초공사, 원자로 차폐벽 등 구조물과 각종기계 설치 등을 일체화시킬 목적으로 사용된다.
종래기술의 일 예로 대한민국 특허등록 제10-1840470호의 경우 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여, 입경이 0.01mm∼5mm 이하로 조정되고 CaO 함량이 15∼70중량%이고 SO3 함량이 3～30중량%인 순환 유동층 보일러 바텀애시 0.5∼1,000중량부와, CaO 함량이 15∼60중량%이고 SO3 함량이 3～20중량%인 순환 유동층 보일러 플라이애시 0.5∼1,000중량부와, Na2O 함량이 10∼50중량%이고 SO3 함량이 10∼50중량%인 제철소 탈황공정에서 부산물로 발생되는 망초 0.1∼500중량부를 포함하며, 상기 순환 유동층 보일러 바텀애시는 석탄을 연료로 하는 순환 유동층 보일러에서 석회석과 혼소하여 로내 탈황하는 방식의 보일러 하부에서 발생되는 것을 특징으로 하는 중금속 용출이 없는 친환경 지반 그라우트재를 제시하고 있다.
그런데 상기 기술의 경우 압축강도면에서는 유리하나 균열저항성을 충분히 확보할 수 없으며, 작업성이 저하되어 밀실한 충진을 기대할 수 없는 문제가 있고, 친수안정성 등을 충분히 기대할 수 없는 문제가 있다.
대한민국 특허등록 제10-1840470호
이에 본 발명에서는 그라우트재에 균열저항성이 확보되고, 조강성이 확보되면서도 작업성이 확보되며, 친수안정성을 향상시킨 그라우트재 조성물 및 이를 이용한 시공방법을 제공하고자 함이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자가치유소재를 활용한 그라우트재 조성물(이하, “본 발명의 조성물”이라함)은, 그라우팅 대상에 도포되어 프라이머층을 형성하며, 아크릴수지, 실록산, 아민화합물, 유화제, 지방산에스테르를 포함하는 프라이머 조성물; 및 상기 프라이머층에 타설되어 그라우트층을 형성하며, 시멘트, 칼슘알루미네이트, 칼슘설퍼알루미네이트, 셀룰로오스에테르, 유화제, 지방산에스테르 및 자기치유소재를 포함하는 베이스 조성물;을 포함하되, 상기 자가치유소재는, 균열을 치유하기 위한 자가치유조성물로 구성되는 코어재 또는 다공성 물질에 자가치유조성물이 함침된 코어재와, 상기 코어재 외주연에 도포되는 코팅층을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
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하나의 예로 상기 베이스 조성물에는, 폴리머수지가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
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하나의 예로 상기 코어재는 자가치유조성물 100중량부에 대해 다공성물질 5 내지 50중량부, 부틸렌글라이콜 0.1 내지 3중량부가 포함되도록 혼합하여 제조됨을 특징으로 한다.
하나의 예로 상기 베이스 조성물에는, 방청제가 더 포함되되, 상기 방청제에는 알카리금속염이 포함되는 것을 특징으로 한다.
하나의 예로 상기 방청제에는 중탄산칼슘이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
하나의 예로 상기 방청제에는 황산아연이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
하나의 예로 상기 방청제에는 레드머드가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
하나의 예로 상기 베이스 조성물에는, 이소스테아르산 및 폴리락트산이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
하나의 예로 폴리우레탄 수지를 포함하는 탄성그라우트 조성물이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
한편 본 발명에서는 상기 조성물을 이용한 시공방법에 대해서도 개시한다.
하나의 예로 신축이음부 하면에 방수재를 설치하는 단계(S10); 및 신축이음부에 상기 자가치유소재를 활용한 그라우트재 조성물을 타설하는 단계(S20);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 본 발명의 조성물 및 시공방법은 균열저항성이 확보되고, 양호한 충전성 및 고유동성이 확보되며, 조기강도가 발현되고, 박리방지나 치수안정성이 확보될 수 있으며, 방청성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 시공방법의 일예를 도시한 도면이다.
도 2 내지 5는 본 발명의 공법에 적용되는 조성물에 대한 시험성적서이다.
이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 조성물은, 그라우팅 대상에 도포되어 프라이머층을 형성하며, 아크릴수지, 실록산, 아민화합물, 유화제, 지방산에스테르를 포함하는 프라이머 조성물; 상기 프라이머층에 타설되어 그라우트층을 형성하며, 시멘트, 칼슘알루미네이트, 칼슘설퍼알루미네이트, 셀룰로오스에테르, 유화제, 지방산에스테르를 포함하는 베이스 조성물;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 그라우팅 대상은 그 한정이 없으나 예로 신축이음부가 될 수 있다.
상기 프라이머 조성물에는 아크릴수지를 주제로 하여 첨가제가 포함되는데, 상기 첨가제에는 실록산(Siloxane)이 포함되는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 아크릴수지 100중량부에 대해 실록산 30 내지 80중량부, 아민화합물 0.1 내지 3중량부, 유화제 0.1 내지 1중량부, 지방산에스테르 0.1 내지 1중량부 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 실록산은 시멘트 콘크리트 경화체 내부의 Micro Pore에 침투하여 시멘트 수화반응에 의해 생성된 수산화칼슘(Calcium Hydroxide)과 반응하여 Calcium Silicate Hydrate(C-S-H)를 형성함으로 시멘트 콘크리트 내부의 조직을 치밀하게 하고 강도를 향상시킴과 동시에 수밀성을 향상시키게 되는 것이다.
상기 유화제는 음이온계로 침투력을 향상시키기 위한 에톡시레이티드알킬아민으로 구성됨이 바람직하다.
상기 지방산에스테르는 에틸렌 산화물로 배합수의 표면장력을 낮추어 침투력 증대 및 재료의 수축을 억제시키는 것을 특징으로 한다.
상기 베이스 조성물에는 시멘트, 칼슘알루미네이트, 칼슘설퍼알루미네이트, 셀룰로오스에테르, 유화제, 지방산에스테르를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 조성에 의해 형성되는 것이 도 1에서 도시되는 일반그라우트 조성물이고, 이하에서 설명하는 바와 같이 상기 조성들에 더하여 자가치유소재가 더 첨가된 것이 자가치유그라우트 조성물이다.
즉 상기 베이스 조성물은 도 1에 도시되고 있는 일반그라우트 조성물과 자가치유그라우트 조성물을 포함하는 개념이다.
상기 시멘트는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 보통, 조강(早强) 및 초조강 등의 각종 포틀랜드 시멘트나 이들 포틀랜드 시멘트에 플라이애시 혹은 고로슬래그를 첨가한 각종 혼합시멘트 등이 적용될 수 있다.
상기 칼슘알루미네이트는 속경재로서 기능을 하는 것으로, 상기 칼슘알루미네이트는 칼시아를 함유하는 원료와 알루미나를 함유하는 원료 등을 혼합하고 킬른(kiln) 소성이나 전기로 용융 등의 열처리를 하여 얻어지는, CaO와 Al2O3를 주성분으로 하는 수화활성을 갖는 물질의 총칭이다.
구체적으로는, 3CaO·Al2O3(C3A), 12CaO·7Al2O3(C12A7) 및 CaO·2Al2O3(CA2) 등의 결정질의 칼슘알루미네이트, 이들에 대응하는 조성의 비정질의 칼슘알루미네이트이다. 그중에서도 비정질의 칼슘알루미네이트로 CaO와 Al2O3의 몰비(C/A)가 1.0∼2.0인 것이 바람직하다.
상기 칼슘알루미네이트는 바람직하게 시멘트 100부에 대하여 5∼60중량부가 바람직하다. 또한 입도는 블레인 비표면적은 5000∼7000㎠/g인 것이 바람직하다.
상기 칼슘설퍼알루미네이트는 팽창재로서 수화반응에서 에트린자이트를 생성하는 것이나, 유리석회(CaO)를 주성분으로 하고, 수화반응에서 Ca(OH)2를 생성시키는 것 등을 들 수 있다.
상기 팽창재는 시멘트 100중량부에 대하여 3 내지 20중량부가 배합됨이 바람직하다. 입도는 5000∼7000㎠/g이 바람직하다.
상기 베이스 조성물은 평탄부나 경사부 등 다양한 장소에서 적용될 수 있는 바, 평탄부의 시공에 있어서는 주입성만을 고려하면 되지만, 구배가 있는 경사부에서는 처짐이 발생하여 균일하게 충전되지 않는 경우가 있다.
이에 본 발명의 조성물에는 이러한 처짐을 억제하기 위하여 셀룰로오스에테르가 배합되도록 하는 것이다.
본 발명에서 사용하는 셀룰로오스에테르는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 물에 신속하게 분산되는 한편, 즉시 점성을 상승시키는 일이 없고, 시멘트 속의 알칼리와 반응하면 점성이 상승하는 성질을 가진 것이 바람직하고, 구체적으로는 메틸셀룰로오스나 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 등을 주성분으로 한 것이 적용될 수 있다.
상기 셀룰로오스에테르는 시멘트 100중량부에 대하여 0.001∼0.01중량부가 배합됨이 타당하다.
상기 유화제는 음이온계로 침투력을 향상시키기 위한 에톡시레이티드알킬아민으로 구성됨을 특징으로 하는 바, 바람직하게 시멘트 100중량부에 대해 0.01 내지 0.1중량부로 배합토록 하는 것이 타당하다.
상기 지방산에스테르는 에틸렌 산화물로 배합수의 표면장력을 낮추어 침투력 증대 및 재료의 수축을 억제시키는 것을 특징으로 하는 바, 바람직하게 시멘트 100중량부에 대해 0.01 내지 0.1중량부로 배합토록 하는 것이 타당하다.
상기 베이스 조성물에는 방청제가 더 포함되도록 할 수 있다. 바람직하게 상기 방청제는 시멘트 100중량부에 대해 0.01 내지 0.5중량부로 배합됨이 타당하다.
상기 방청제에는 알카리금속염이 포함되는 것을 특징으로 한다.
일반적으로 양극형 무기염계 아질산칼슘 또는 아질산나트륨을 방청제로 주로 이용하나, 본 발명에서는 상기 알카리금속염이 방청제에 포함되도록 함으로써 전기화학적 부식반응을 차단하여 보다 우수한 방청 효과를 나타낼 수 있도록 하는 것이다.
한편 상기 알카리금속염은 양극억제제로서 억제제의 양이 부족할 경우 양극의 전체 표면을 덮을 수 없어 소양극-대음극의 위험한 현상이 발생하여 심한 공식을 일으킬 수 있다. 이럴 경우 억제제는 제 역할을 못할 뿐만 아니라 오히려 부식을 촉진시키게 된다.
이에 본 발명에서는 상기 방청제에 중탄산칼슘 또는 황산아연이 더 포함되는 예를 제시한다.
상기 중탄산칼슘 또는 황산아연은 음극억제제로서 기능을 수행하는 바, 음극 표면에서 수소이온과 반응하여 석출된 화합물이 음극영역을 차단하여 고립시킴으로써 화학적 반응을 방해하는 것이다.
상기 중탄산칼슘(Ca(HCO3)2) 또는 황산아연(ZnSO4)은 음극 표면에 각각 CaCO3 또는 Zn(OH)2로 구성된 확산장벽층을 형성하게 되고 따라서 부식속도를 크게 감소시키도록 하는 것이다.
즉 본 발명의 조성물에 있어 상기 방청제는 수산화칼슘 및 질산칼슘을 포함하는 알카리금속염에 철근부동태피막 증착을 강화시키는 중탄산칼슘 또는 황산아연이 첨가된 분말형 혼화제로서, 알카리금속염에 의해 철근표면을 부동태화 하고, 분체의 불확실한 분산성에 따른 양극억제제의 방청성능 저하의 원인을 보완하기 위하여 중탄산칼슘 또는 황산아연이 음극억제 및 흡착형 부식억제제의 기능이 발현되도록 하여 확산장벽층 및 금속이온과 안정한 수용성 킬레이트 피막을 형성시켜 더욱 견고한 철근방청성을 기대할 수 있게 되는 것이다.
바람직하게 상기 방청제는 알카리금속염 100중량부에 대해 중탄산칼슘 10 내지 50중량부, 황산아연 10 내지 50중량부가 포함되도록 배합됨이 타당하다.
그런데 방청제에 상기 황산아연만을 첨가하는 경우 pH가 낮아져 중성화에 노출될 수 있는 문제가 있고, 아연은 시멘트 조성물 중의 알칼리성분과 반응시 미세한 수소가스를 발생시켜 공극형성에 의한 강도저하, 표면 공극형성에 의한 표면마감제 등과의 들뜸현상 등을 초래하게 될 수 있다.
이에 본 발명에서는 황산아연에 더하여 레드머드가 더 혼합되도록 하는 것이다.
상기 레드머드는 보오크사이트로부터 알루미나를 제조하기 위한 베이어(Bayer) 공정에 따라 부산물로 생성되는 미립자를 건조 가공하여 수득된 다공성의 알칼리성 물질이다.
상기 레드머드 미립자는 베이어 공정중의 침출 반응에 의해 보오크사이트로부터 알루미늄 이온이 빠져나가고 미립의 기공이 형성된다. 또한 기공 및 표면 중에는 알칼리성 물질이 함유된다.
이와 같은 특성에 의해 방청제에 황산아연의 첨가에 의한 음극억제제의 기능이 확보되도록 하면서 황산아연에 의해 배합과정에서 발생될 수 있는 수소가스를 제거하여 수소가스에 의해 공극형성에 의한 강도저하, 균열발생 등의 문제를 제어토록 함과 동시에 pH저하를 제어하여 중성화 저항성을 향상시키도록 하는 것이다.
바람직하게 황산아연 및 레드머드는 중량비로 (9:1) 내지 (9.5:0.5)로 혼합되는 것이 타당하다.
또한 본 발명의 베이스 조성물에는 이소스테아르산 및 폴리락트산이 더 포함되는 예가 제시된다.
상기 이소스테아르산은 저온환경에서 조기강도가 발현되도록 하기 위한 것으로 특히 동절기에도 도로 등의 긴급을 요하는 공사에도 그 적용성을 높일 수 있게 되는 것이다.
그런데 이소스테아르산만을 첨가하는 경우 저온환경에서 조강성은 확보되나 충진성, 유동성이 저하되어 시공방해요소로 작용될 수 있는 바, 이에 본 발명에서는 이소스테아르산에 더하여 폴리락트산이 더 첨가되도록 하는 예를 제시하고 있다.
상기 폴리락트산은 저온에서 성형성이 발현되도록 하는 장점이 있는 바, 상기 폴리락트산의 수평균 분자량(Mw)은 50,000 내지 100,000인 것일 수 있다. 또한 폴리락트산은 디-락타이드(D-Lactide) 및 엘-락타이드(L-Lactide)로부터 유래된 모노머로부터 중합되어 제조되므로 디-락타이드(D-Lactide) 및 엘-락타이드(L-Lactide)의 함량을 자유롭게 조절할 수 있어, 용도에 따라 각각의 성분 함량 조절이 가능하다.
바람직하게는 시멘트 100중량부에 대해 이소아스테르산 0.1 내지 1중량부, 폴리락트산 0.01 내지 0.5중량부로 배합되도록 하는 것이 타당하다.
한편 본 발명에서는 상기에서 언급한 조성외에도 자가치유소재가 더 첨가되도록 할 수 있는데, 상기 자가치유소재의 첨가에 의해 균열이 발생되는 경우 자가치유소재가 균열로 침투된 물과 반응하여 발생된 균열을 메우도록 하는 바, 이와 같이 자가치유소재에 의한 자가치유에 대한 작동기작은 공지의 작동기작으로 그 상세 설명은 생략한다.
본 발명에서는 자가치유소재의 예로 균열을 치유하기 위한 자가치유조성물로 구성되는 코어재와 상기 코어재 외주연에 도포되는 코팅층을 포함하여 구성되는 예를 제시한다.
상기 자가치유조성물은 다양한 공지의 기본 베이스재료와 첨가재료로 구성될 수 있는 바, 예로 마이크로 시멘트와 점도증진제, 마그네시아와 알루미늄파우더, 포틀랜드시멘트와 CSA계 팽창제, 초속경시멘트와 규산염분말 등으로 구성될 수 있다.
또한 상기 코어재는 액상 또는 고상으로 이루어질 수 있는데, 액상의 경우 예로 물, 규산염, 불소계계면활성제가 포함되어 구성되어질 수 있다.
상기 코팅층은 폴리머, 세라믹 등 다양한 재질이 사용될 수 있는 바, 시멘트 복합재료와 직접 혼합되기 때문에 시멘트 복합재료의 구성재료 및 혼합기에 대하여 마찰 및 전단 등의 압력이 가해지므로 손실량을 최소화할 수 있게 다단으로 코팅이 되도록 하는 것이 타당하다.
또한 본 발명에서는 자가치유소재의 다른 예로 다공성 물질에 자가치유조성물이 함침된 코어재와 상기 코어재 외주연에 도포되는 코팅층을 포함하는 예를 제시하고 있다. 이 경우 자가치유조성물은 액상으로 구성하되, 상기에서 기 언급한 바와 같이 물, 규산염, 불소계계면활성제가 포함되어 구성되어질 수 있다.
여기서 다공성 물질은 그 종류를 한정하지 않는 바, 예로 황토, 탄산칼슘, 팽창질석, 우레탄 등이 적용될 수 있다.
본 실시예의 경우도 코팅층은 폴리머, 세라믹 등 다양한 재질이 사용될 수 있는 바, 타 재료와 혼합시 마찰 및 전단 등의 압력이 가해지므로 손실량을 최소화할 수 있게 다단으로 코팅이 되도록 하는 것이 타당하다.
본 실시예는 다공성물질에 자가치유조성물이 함침된 상태로 배합되도록 함으로써 자가치유조성물의 균일한 배합이 이루어지도록 하는 것에 더하여 충진된 반응물과 균열부분 등 계면에서 발생되는 건조수축에 의한 2차 균열이 제어되도록 하는 것이다.
즉 자가치유소재에 의한 자가치유 작용시 균열발생부분에서 수분과 반응하여 균열부분을 반응물이 충진되도록 하는데, 반응후 균열부분과 충진된 반응물의 계면에서 건조수축에 의해 2차 균열이 발생될 수 있다.
이에 본 실시예에서는 코어재가 다공질 물질을 베이스로 함으로써 뛰어난 수분 흡수력과 보습력을 지니도록 하여 계면에서 발생되는 균열을 제어토록 하는 것이다.
또한 본 발명에서는 이러한 작동기작을 배가시키기 위해 상기 코어재는 자가치유조성물 100중량부에 대해 다공성물질 5 내지 50중량부, 부틸렌글라이콜 0.1 내지 3중량부가 포함되도록 혼합하여 제조되는 예를 제시하고 있다. 즉 자가치유조성물에 다공성 물질을 침지시 부틸렌글라이콜이 더 첨가되도록 하는 것이다.
이렇게 부틸렌글라이콜이 더 첨가되도록 하는 이유는 자가치유조성물이 고정된 다공성 물질의 기공 또는 표면에 부틸렌글라이콜 성분이 함유되도록 함으로써 보수성을 배가시켜 계면에서 균열제어능을 배가시키기 위한 것이다.
바람직하게 상기 자가치유소재는 시멘트 100중량부에 대해 0.1 내지 10중량부가 배합됨이 타당하다.
한편 상기 베이스 조성물에는, 폴리머수지가 더 포함되는 예가 제시된다. 페이스트에 탄성을 부과함으로써 균열저항성, 충격저항성을 향상시키도록 하는 것이다.
여기서 폴리머수지는 그 종류를 한정하지 않으며, 예로 폴리우레탄(polyurethane), 에폭시(epoxy), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐수지, 불포화폴리에스터수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 등에서 하나 또는 둘이상의 혼합물이 적용될 수 있다.
바람직하게 상기 폴리머수지는 시멘트 100중량부에 대해 5 내지 20중량부로 배합됨이 타당하다.
이러한 베이스 조성물은 시멘트, 칼슘알루미네이트, 칼슘설퍼알루미네이트, 셀룰로오스에테르, 방청제, 기타 혼화제에 모래와 물을 혼합하여 제조한다. 본 발명의 조성물은 시멘트/세골재 비는 통상 1/0.5∼1/3의 범위가 바람직하지만 기온이나 수온 등의 외적 요인이나 요구되는 목표 연도에 의해 조정될 수 있음은 당연하다.
한편 본 발명에서는 상기 베이스조성물의 상부에 폴리우레탄 수지를 포함하는 탄성그라우트 조성물이 더 포함되는 예가 제시된다.
상기 폴리우레탄 수지는 다양한 공지의 물질이 적용될 수 있으며, 예로 이소시아네이트(MDI), 폴리올(폴리에테르계 폴리올)이 적용될 수 있고, 상기 폴리우레탄 수지외에 골재로서 규사 및 충진제로서 슬래그파우더가 더 포함되도록 할 수 있다.
바람직하게 이소시아네이트 100중량부에 대해 폴리올 80 내지 120중량부, 규사 200 내지 500중량부, 슬래그파우더 30 내지 50중량부가 배합되도록 하는 것이 타당하다.
이하에서는 실험 예에 의해 본 발명에 대해 설명한다.
<프라이머 조성물에 대한 시험>
프라이머 조성물의 유효성분은 100중량부를 기준으로 7중량부이며, 사용량은 0.3 kg/m2으로 적용하여 시료를 제작하였으며, 각각의 실험결과가 도 2 및 하기 표 1에 도시되고 있다.
<베이스 조성물에 대한 시험>
하기에서 보는 바와 같이 각각 시료를 제작하였으며, 그 실험결과가 표 2에 도시되고 있다. 또한 하기 실시예 1에 대한 시험성적서가 도 3에 도시되고 있으며, 하기 실시예 7에 대한 시험성적서가 도 4에 도시되고 있다.
<실시예 1>
시멘트 100중량부에 대해 칼슘알루미네이트 20중량부, 칼슘설퍼알루미네이트 10중량부, 셀룰로오스에테르 0.01중량부, 에톡시레이티드알킬아민 0.01중량부, 지방산에스테르 0.01중량부, 방청제 0.5중량부가 포함되도록 배합하여 시료를 제조하되, 상기 방청제는 알카리금속염이 사용되었다.
<실시예 2>
시멘트 100중량부에 대해 칼슘알루미네이트 20중량부, 칼슘설퍼알루미네이트 10중량부, 셀룰로오스에테르 0.01중량부, 에톡시레이티드알킬아민 0.01중량부, 지방산에스테르 0.01중량부, 방청제 0.5중량부가 포함되도록 배합하여 시료를 제조하되, 상기 방청제는 알카리금속염 100중량부에 대해 중탄산칼슘 10중량부, 황산아연이 10중량부가 포함되도록 하였다.
<실시예 3>
시멘트 100중량부에 대해 칼슘알루미네이트 20중량부, 칼슘설퍼알루미네이트 10중량부, 셀룰로오스에테르 0.01중량부, 에톡시레이티드알킬아민 0.01중량부, 지방산에스테르 0.01중량부, 방청제 0.5중량부가 포함되도록 배합하여 시료를 제조하되, 상기 방청제는 알카리금속염 100중량부에 대해 중탄산칼슘 10중량부, 황산아연 및 레드머드 혼합물 10중량부(중량비로 9:1)가 포함되도록 하였다.
<실시예 4>
시멘트 100중량부에 대해 칼슘알루미네이트 20중량부, 칼슘설퍼알루미네이트 10중량부, 셀룰로오스에테르 0.01중량부, 에톡시레이티드알킬아민 0.01중량부, 지방산에스테르 0.01중량부, 방청제 0.5중량부, 이소아스테르산 0.1중량부가 포함되도록 배합하여 시료를 제조하되, 상기 방청제는 알카리금속염 100중량부에 대해 중탄산칼슘 10중량부, 황산아연 및 레드머드 혼합물 10중량부(중량비로 9:1)가 포함되도록 하였다.
<실시예 5>
시멘트 100중량부에 대해 칼슘알루미네이트 20중량부, 칼슘설퍼알루미네이트 10중량부, 셀룰로오스에테르 0.01중량부, 에톡시레이티드알킬아민 0.01중량부, 지방산에스테르 0.01중량부, 방청제 0.5중량부, 이소아스테르산 0.1중량부, 폴리락트산 0.01중량부가 포함되도록 배합하여 시료를 제조하되, 상기 방청제는 알카리금속염 100중량부에 대해 중탄산칼슘 10중량부, 황산아연 및 레드머드 혼합물 10중량부(중량비로 9:1)가 포함되도록 하였다.
<실시예 6>
실시예 1과 동일하게 배합하되, 폴리우레탄 5중량부가 더 배합되도록 하였다.
<실시예 7>
실시예 1과 동일하게 배합하되, 자가치유소재 10중량부가 더 배합되도록 하였다. 여기서 자가치유소재는 코어재와 코팅층으로 구성되며, 코어재는 물 100중량부에 대해 규산염 50중량부, 불소계 계면활성제 1중량부를 포함하는 자가치유조성물 100중량부에 대해 팽창질석 50중량부를 침지시켜 제조되도록 하였다.
<실시예 8>
실시예 7과 동일하게 배합하되, 자가치유조성물 100중량부에 대해 팽창질석 50중량부를 침지시 부틸렌글라이콜 1중량부가 첨가되도록 하였다.
구분 4시간 압축강도
(MPa)		 7일
치수변화율
(X10-6)		 방청율
(%)		 유동성 Flow(㎜) 저온 유동성(0℃)
상온 저온
(0℃)		 초기 60분 초기 60분
실시예 1 23.3 13.1 +470 91 216 193 - -
실시예 2 20.2 13.3 +380 94 219 195 - -
실시예 3 21.8 13.0 +480 98 218 193 192 163
실시예 4 21.5 18.7 +460 98 218 196 187 149
실시예 5 22.1 18.6 +470 99 221 201 203 184
실시예 6 21.3 13.2 +490 97 212 188 - -
실시예 7 22.6 13.2 +470 92 216 194 - -
실시예 8 22.1 13.3 +480 94 215 193 - -
실시예 2의 경우가 강도면에서 가장 낮은 결과가 도출되는 바, 이는 방청효율을 높이기 위해 방청제에 알카리금속염에 더하여 중탄산칼슘 및 황산아연이 더 첨가되도록 하여 방청효율은 향상되었으나, 황산아연에 의한 가스생성으로 균열, 공극의 발생에 의해 강도가 다소 저하된 것을 알 수 있으며, 이에 실시예 3에서 보는 바와 같이 방청제에 레드머드가 더 첨가되도록 하여 이를 보완하고 있는 것을 알 수 있다.
또한 실시예 3의 경우가 레드머드의 첨가에 의해 균열이 제어됨에 따라 방청성면에서도 실시예 2보다 더욱 유리한 결과를 도출하는 것을 알 수 있다.
또한 저온에서 압축강도가 실시예 4 및 실시예 5의 경우가 가장 양호한 결과가 도출되는 것을 알 수 있는데, 이는 이소아스테르산의 첨가에 의한 조강성 확보에 기인한 것으로 판단된다.
한편 실시예 4의 경우보다 실시예 5의 경우가 저온 작업성면에서 유리한 것을 알 수 있는데, 이는 실시예 4가 이소아스테르산의 첨가에 의해 조강성이 확보됨에 따라 작업성이 저하(실시예 3보다도 저하)되는 것을 폴리락트산의 더 첨가에 의해 저온에서 작업성이 확보되도록 함에 기인한 것으로 판단된다.
한편 균열저항성 및 방청율에서 보면 실시예 1보다 실시예 6이 더 향상됨을 알 수 있는데 이는 실시예 6에 폴리우레탄이 더 첨가되어 페이스트에 탄성이 부과됨에 의한 것으로 판단된다. 단 실시예 6의 경우는 다소 작업성면에서 실시예 1보다 불리한 효과가 발현되는 것을 알 수 있다.
<탄성그라우트 조성물에 대한 시험>
상기 탄성그라우트 조성물은 이소시아네이트 100중량부에 대해 폴리올 100중량부, 규사 400중량부, 슬래그파우더 30중량부가 포함되도록 배합하여 제작하였으며, 사용량은 0.3kg/m2으로 적용하여 시료를 제작하였고, 각각의 실험결과가 하기 도 5 및 표 3에 도시되고 있다.
한편 본 발명의 시공방법은 상기 조성물을 이용한 시공방법에 대한 것이다.
본 발명의 조성물을 이용한 시공방법은 다양한 분양에 적용될 수 있는데, 예로 양호한 충전성이나 고유동성이 요구되는 프리팩트 콘크리트 공법, 기계기초로의 충전, 강판보강용 충전 등에 적용될 수 있으며, 시공시간에 제약이 있는 공사, 예를 들면 도로 등의 긴급을 요하는 공사 등에 적용될 수 있다.
일예가 도 1에 도시되고 있는 바, 도 1에서는 신축이음부 하면에 방수재를 설치하는 단계(S10); 신축이음부에 상기 조성물을 타설하는 단계(S20);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
S10단계에는 도면번호가 도시된 바는 없으나 신축이음부에 있어 슬래브 간 조인트에 유공관을 설치하고, 신축이음부 하면 즉 슬래브 간 조인트 부분의 상면에 탄성재질의 방수재를 설치하는 단계를 갖는다.
그 다음으로 S20단계에는 상기에서 언급한 본 발명의 조성물을 신축이음부에 타설토록 하는 것이다. 즉 도면에서 보는 바와 같이 슬래브 간 조인트와 아스콘층 간의 조인트를 포함하는 신축이음부에 상기 본 발명의 조성물을 타설토록 하는 것이다.
즉 본 발명은 도 1에서 보는 바와 같이 (A) 프라이머 조성물 도포 - 일반그라우트 조성물 - 마감, (B) 프라이머 조성물 도포 - 자가치유그라우트 조성물 - 마감, (C) 프라이머 조성물 도포 - 일반그라우트 조성물 - 탄성그라우트 조성물 - 마감, (D) 프라이머 조성물 도포 - 자가치유그라우트 조성물- 탄성그라우트 조성물 - 마감으로 시공이 이루어질 수 있는 것이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않음은 물론이며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 기술적 지식을 가진 자에 의해 상기 기재된 내용으로부터 다양한 수정 및 변형이 가능할 수 있음은 물론이다.

Claims (14)

  1. 그라우팅 대상에 도포되어 프라이머층을 형성하며, 아크릴수지, 실록산, 아민화합물, 유화제, 지방산에스테르를 포함하는 프라이머 조성물; 및
    상기 프라이머층에 타설되어 그라우트층을 형성하며, 시멘트, 칼슘알루미네이트, 칼슘설퍼알루미네이트, 셀룰로오스에테르, 유화제, 지방산에스테르 및 자가치유소재를 포함하는 베이스 조성물;을 포함하되,
    상기 자가치유소재는,
    균열을 치유하기 위한 자가치유조성물로 구성되는 코어재 또는 다공성 물질에 자가치유조성물이 함침된 코어재와, 상기 코어재 외주연에 도포되는 코팅층을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 자가치유소재를 활용한 그라우트재 조성물.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스 조성물에는, 폴리머수지가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 자가치유소재를 활용한 그라우트재 조성물.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 코어재가 다공성 물질에 자가치유조성물이 함침된 코어재일 경우,
    상기 코어재는 자가치유조성물 100중량부에 대해 다공성물질 5 내지 50중량부, 부틸렌글라이콜 0.1 내지 3중량부가 포함되도록 혼합하여 제조됨을 특징으로 하는 자가치유소재를 활용한 그라우트재 조성물.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스 조성물에는, 방청제가 더 포함되되, 상기 방청제에는 알카리금속염이 포함되는 것을 특징으로 하는 자가치유소재를 활용한 그라우트재 조성물.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 방청제에는 중탄산칼슘이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 자가치유소재를 활용한 그라우트재 조성물.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 방청제에는 황산아연이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 자가치유소재를 활용한 그라우트재 조성물.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 방청제에는 레드머드가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 자가치유소재를 활용한 그라우트재 조성물.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스 조성물에는, 이소스테아르산 및 폴리락트산이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 자가치유소재를 활용한 그라우트재 조성물.
  12. 제 1항에 있어서,
    폴리우레탄 수지를 포함하는 탄성그라우트 조성물이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 자가치유소재를 활용한 그라우트재 조성물.
  13. 제 1항, 제 3항, 제 6항 내지 제 12항 중 어느 한 항의 자가치유소재를 활용한 그라우트재 조성물을 이용한 시공방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    신축이음부 하면에 방수재를 설치하는 단계(S10); 및
    신축이음부에 상기 자가치유소재를 활용한 그라우트재 조성물을 타설하는 단계(S20);을 포함하는 것을 특징으로 하는 자가치유소재를 활용한 그라우트재 조성물을 이용한 시공방법.
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