KR102506548B1

KR102506548B1 - 타설 초기 및 장기 팽창효과가 우수한 그라우팅용 팽창 모르타르

Info

Publication number: KR102506548B1
Application number: KR1020220043349A
Authority: KR
Inventors: 최원석
Original assignee: 브사렐건설 주식회사
Priority date: 2022-04-07
Filing date: 2022-04-07
Publication date: 2023-03-07
Anticipated expiration: 2042-04-07

Abstract

본 발명은, 구조물의 시공 및 보수에 사용하는 팽창 모르타르에 있어서, 상기 팽창 모르타르는 배합재료와 배합수를 포함하되, 상기 배합재료는, 시멘트; 결합재; 잔골재; 팽창재; 감수제; 소포제; 증점제; 수축저감제, 재유화형 분말수지 및 고성능유동화제를 포함하는 타설 초기 및 장기 팽창 효과가 우수한 팽창 모르타르에 관한 것이다.

Description

타설 초기 및 장기 팽창효과가 우수한 그라우팅용 팽창 모르타르{Expansion mortar with excellent initial and long-term expansion effect}

본 발명은, 토목구조물, 건축구조물의 시공 및 보수에 사용되는 팽창 모르타르에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 CSA 팽창재 및 무기 팽창재를 포함하는 팽창재를 사용하여 타설 초기 및 장기적으로 우수한 수축저감 효과를 발휘하고, 유동성, 충전성, 내구성, 부착강도가 우수한 팽창 모르타르에 관한 것이다.

콘크리트 구조물에 균열이 발생하면, 균열을 통해 수분, 탄산가스, 산성비 등이 침투하게 되고, 이로 인해 콘크리트의 중성화, 콘크리트의 부동태 피막 파괴에 의한 철근 부식 등이 발생하게 되며, 구조물의 내구성, 안전성, 미관 등에 악영향을 미치게 된다.

콘크리트 구조물의 균열은 수화열에 의한 온도균열, 소성수축에 의한 균열, 동결융해의 반복에 의한 균열, 알칼리-골재 반응에 의한 균열, 건조수축 균열 등에 의해 발생하게 된다.

특히 콘크리트나 모르타르는 타설 후 시간 경과에 따라 경화하면서 체적이 감소하게 되고, 이렇게 수축이 발생하게 되면, 단면이나 부착면이 감소하여, 단면에는 건조수축이 발생할 수 있고, 부착면은 불연속면이 될 수 있으며, 콘크리트 구조물 내부에 미세한 간극이 발생하게 되어 결국 구조물의 내구성 및 안전성이 저하되는 문제가 발생한다.

콘크리트에 발생하는 균열 중 콘크리트나 모르타르의 수축에 기인하는 균열이 큰 비중을 차지하므로, 콘크리트나 모르타르 타설 후 발생하는 수축을 효과적으로 저감시키는 것이 중요하다.

따라서 콘크리트나 모르타르 타설 후 발생하는 수축량을 예측하고, 이러한 수축을 저감, 보상하여 균열을 억제하기 위해 팽창제나 팽창재를 사용하게 된다.

종래에는 팽창제(팽창재)로, 금속분말계 팽창제, 칼슘 설포 알루미네이트계 팽창재, 이온 또는 비이온계 계면활성제로 구성된 수축저감제 등을 주로 사용하여 왔다.

그러나 종래의 금속분말계 팽창제의 경우 아주 적은 소량을 사용하므로, 콘크리트나 모르타르 내에서 균일하게 분산, 혼합되기가 어려웠고, 적절하게 균등분산이 되지 않을 경우에는 타설 초기에 부등수축 및 부등팽창이 발생하게 되는 문제가 있었다.

콘크리트, 모르타르의 수축은 타설 후 초기에 많이 발생하고, 이후 경화 과정을 거치면서 지속적으로 발생하기 때문에, 타설 초기의 수축뿐만 아니라 장기적인 수축을 모두 효율적으로 보상하여야 하는데, 종래의 칼슘 설포 알루미네이트계 팽창재는 타설 초기의 수축을 제대로 보상하지 못하는 문제가 있었다.

따라서 타설 초기뿐만 아니라 경화 과정을 통해 수축을 효율적으로 보상할 수 있도록 하고, 압축강도, 부착강도, 유동성, 자기충전성 등이 우수한 팽창 모르타르의 개발이 요구되었다.

일본 특허공보 특허제6568291호

본 발명은, 위와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위해, 타설 초기뿐만 아니라 장기적으로 발생하는 수축에 대해 효율적으로 보상할 수 있는 팽창 모르타르를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 위와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해, 압축강도, 부착강도, 유동성, 자기충전성 등이 우수한 팽창 모르타르를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 각종 토목구조물 및 건축구조물의 시공 및 공법뿐만 아니라 단면복구 등과 같은 구조물의 보수에 효과적으로 사용할 수 있고, 장기적인 내구성이 우수한 팽창 모르타르를 제공하고자 한다.

본 발명에서는, 구조물의 시공 및 보수에 사용하는 그라우팅용 팽창 모르타르에 있어서, 상기 팽창 모르타르는 배합재료와 배합수를 포함하되, 상기 배합재료는, 시멘트 30~40 중량%; 결합재 5~15 중량%; 잔골재 43~53 중량%; 팽창재 3~8 중량%; 감수제 0.1~1.8 중량%; 소포제 0.05~0.1 중량%; 증점제 0.01~0.5 중량%; 수축저감제 1.0~2.5 중량%; 재유화형 분말수지 7~15 중량%; 고성능유동화제 0.2~1.2 중량%를 포함하고, 상기 팽창재는 CSA 팽창재 및 무기 팽창재를 포함하되, CSA 팽창재 27~52 중량%, 무기 팽창재 48~73 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 타설 초기 및 장기 팽창 효과가 우수한 그라우팅용 팽창 모르타르를 제공한다.

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상기 결합재는 고로슬래그 미분말, 플라이애시 및 실리카 퓸 중 적어도 하나 이상이 포함된다.

상기 팽창 모르타르는, 상기 배합재료 100중량부를 기준으로 배합수 19~25중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 CSA 팽창재의 분말도는 2,000~3,000cm²/g이고, 상기 무기 팽창재의 분말도는 2,500~4,000cm²/g인 것을 특징으로 한다.

상기 잔골재는, 0.3~1.2mm 50~60중량%, 1.2~2.0mm 20~25중량%, 2.0~2.5mm 20~25중량%를 포함한다.

본 발명의 타설 초기 및 장기 팽창효과가 우수한 팽창 모르타르는 아래와 같은 효과를 가진다.

첫째, 본 발명의 팽창 모르타르는 타설 직후 초기 수축에 대한 보상 뿐만 아니라, 타설 이후 장기적으로 발생하는 수축에 대한 보상 성능이 우수하여, 모르타르에 발생할 수 있는 건조수축, 균열 등을 효율적으로 방지할 수 있다.

둘째, 기존 콘크리트 구조물, 강재 및 지반과의 부착강도가 높아, 기존 콘크리트 구조물의 단면복구, 소일네일링 공법, 사면보강, 강관다단 그라우팅 터널 시공, 차수벽 시공 등에 매우 유용하게 사용될 수 있다.

셋째, 본 발명을 이루는 조성물들의 유기적인 결합에 의해 팽창재에 의한 강도 저하가 거의 없으면서, 재료분리 저항성, 워커빌리티, 충전성, 유동성 및 내구성 등이 우수하다.

아래에서는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명은 지반그라우팅, 토목구조물, 건축구조물의 시공 및 보수(단면복구, 균열보수, 그라우팅)에 사용되는 모르타르에 관한 것으로, 구체적으로는 타설 초기뿐만 아니라 장기적인 팽창 효과가 우수한 팽창 모르타르에 관한 것이다.

본 발명의 팽창 모르타르는 배합재료에 배합수를 혼합하여 제조하되, 배합재료 100중량부를 기준으로 배합수 19~25중량부를 혼합하여 제조한다.

상기 배합재료는 시멘트; 결합재; 잔골재; 팽창재; 감수제; 소포제; 증점제, 수축저감제, 재유화형 분말수지 및 고성능유동화제를 포함한다.

구체적으로, 시멘트 30~40 중량%; 결합재 5~15 중량%; 잔골재 43~53 중량%; 팽창재 3~8 중량%; 감수제 0.1~1.8 중량%; 소포제 0.05~0.1 중량%; 증점제 0.01~0.5 중량%; 수축저감제 1.0~2.5 중량%; 재유화형 분말수지 7~15 중량%; 고성능유동화제 0.2~1.2 중량%를 포함한다. 배합재료에 포함되는 상기 구성들은 배합재료에 포함되는 전체 구성들과 서로 유기적으로 맞물려 작용하게 되고, 각 구성의 조성비는 다른 구성들과의 결합관계를 고려하여 결정된 것이다. 아래에서 상기 구성들에 대해 자세히 설명한다.

상기 시멘트는, 모르타르를 형성하는 기본적인 재료로서, 1종 보통 포틀랜드 시멘트를 사용할 수 있고, 시멘트의 분말도(비표면적)는 2800~3500 cm²/g이 바람직하다.

본 발명의 시멘트 조성비는, 배합재료에 포함되는 전체 구성들과 유기적으로 작용하게 되고, 시멘트의 조성비는 다른 구성들과의 결합관계를 고려하여 결정한다.

본 발명의 팽창 모르타르 배합재료의 전체 조성비에서, 시멘트의 양을 30중량% 미만으로 사용할 경우 모르타르 조직 간의 결합력이 약해 강도 및 내구성이 저하될 수 있고, 40중량%를 초과해서 사용할 경우 수화열에 의한 균열이 발생할 수 있고, 팽창재에 의한 수축보상 효과가 부족하게 된다.

상기 결합재는 고로슬래그 미분말, 플라이애시 및 실리카 퓸 등 포졸란 물질 중에서 적어도 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

포졸란 물질은 수화열을 감소시키고, 장기적으로 발현되는 잠재수경성에 의해 모르타르 내부의 조직을 치밀하게 형성시켜, 장기강도, 내구성, 수밀성, 내부식성 및 내화학성 등을 향상시키며, 알칼리-골재 반응을 억제시키고, 시멘트를 대체하는 만큼 이산화탄소 배출을 저감시키는 등의 효과를 발휘한다.

본 발명의 결합재 조성비는, 배합재료에 포함되는 전체 구성들과 유기적으로 작용하게 되고, 결합재의 조성비는 다른 구성들과의 결합관계를 고려하여 결정한다.

본 발명의 팽창 모르타르 배합재료의 전체 조성비에서 결합재의 양을 5~15중량%를 포함한다. 결합재의 양을 5중량% 미만으로 사용할 경우, 위와 같은 포졸란 물질의 효과를 얻기 힘들다.

따라서 본 발명의 배합재료 전체 조성비에서 결합재의 양을 5중량% 이상으로 하는 것이 바람직한데, 다만, 포졸란 물질에 의해 단위수량이 증가할 수 있고, 건조수축이 발생하는 문제가 발생할 수 있어, 본 발명에서는 수축저감제를 1.0~2.5중량% 포함하면서, 결합재의 양을 15중량% 이내로 함으로써 포졸란에 의한 효과를 극대화하면서, 포졸란에 의해 발생할 수 있는 건조수축을 방지하도록 한다.

아울러 위와 같은 포졸란의 효과를 얻기 위한 결합재의 분말도는 3000~5000 cm²/g이 바람직하다.

잔골재는 모르타르를 충전해주는 필러 역할을 수행하여 내구성, 강도를 높이기 위해 사용한다. 본 발명의 팽창 모르타르 배합재료의 전체 조성비에서 잔골재는 43~53중량%를 포함한다.

본 발명의 전체 배합재료 중 잔골재의 양이 43중량% 미만일 경우에는 균열이 발생할 우려가 있고, 53중량%를 초과하게 되면 결합력이 부족하거나 유동성을 확보하기 어려워질 수 있다.

상기 잔골재는 모래, 규사 등을 사용할 수 있고, 잔골재의 입경은 2.5mm 이하가 바람직하다.

보다 상세하게는, 0.3~1.2mm 50~60중량%, 1.2~2.0mm 20~25중량%, 2.0~2.5mm 20~25중량%로 혼합하는 것이 더욱 바람직하다. 잔골재의 최대입경이 2.5mm를 넘으면 유동성, 자기충전성에 문제가 생길 수 있고, 2.0~2.5mm의 비율이 20중량% 미만이 되면 내구성에 악영향을 줄 수 있다.

본 발명의 전체 배합재료 중 잔골재를 위와 같이 포함함으로써, 워커빌리티(workability), 충전성, 압축강도를 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에서는 타설 초기와 장기에 대한 효율적인 수축 보상을 확보하기 위해, CSA(calcium sulfo-aluminate) 팽창재와 무기 팽창재를 혼합한 팽창재를 사용한다. CSA 팽창재는 주로 장기적인 팽창 효과를 부여하고, 무기 팽창재는 주로 모르타르 타설 초기의 팽창 효과를 부여하여, 본 발명의 팽창재는 모르타르 타설 후 거의 전 기간에 대해 효과적인 팽창 효과를 발휘할 수 있게 한다.

본 발명의 팽창재 조성비는, 배합재료에 포함되는 전체 구성들과 유기적으로 작용하게 되고, 팽창재의 조성비는 다른 구성들과의 결합관계를 고려하여 결정한다.

본 발명의 팽창 모르타르 배합재료의 전체 조성비에서 팽창재의 양을 3~8중량%를 포함한다. 팽창재의 양을 3중량% 미만으로 사용할 경우, 모르타르의 수축을 제대로 보상하지 못하게 되고, 팽창재가 8중량%를 초과하게 되면, 과도한 팽창, 균열 발생 및 강도 저하 문제가 발생할 수 있다.

팽창재는 각기 그 기능을 발현하는 시기가 다르므로 재료의 선택 및 사용량의 선택을 제대로 사용하지 못할 경우, 균등하지 못한 분산으로 인한 부등수축, 부등팽창, 초기팽창 등으로 인하여 균열 및 탈락 등의 하자가 발생할 수 있는데, 본 발명에서는 CSA(calcium sulfo-aluminate) 팽창재와 무기 팽창재를 혼합하면서, 특별한 비율로 사용함으로써 초기 수축 및 장기 수축을 효과적으로 보상하고, 부등수축 및 부등팽창의 발생을 방지하게 된다.

구체적으로 초기 팽창 효과와 장기 팽창 효과가 효율적으로 발현되도록 하고, 모르타르의 내구성과 부착강도를 유지하기 위해, 본 발명의 팽창재는 CSA 팽창재 27~52중량%, 무기 팽창재 48~73중량%로 혼합하여 사용한다.

이때 CSA 팽창재가 27중량% 미만이 되면, 장기 수축에 대한 보상이 제대로 이루어지기 어렵고, 무기 팽창재가 48중량% 미만이 되면, 초기 수축에 대한 보상이 적절히 이루어지기 어렵다. 그리고 CSA 팽창재가 52중량%를 초과하게 되면, 초기 수축에 대한 보상이 제대로 이루어지기 어렵고, 무기 팽창재가 73중량%를 초과하게 되면, 초기 수축에 대한 보상이 과도하게 이루어지고, 장기 수축에 대한 보상이 제대로 이루어지기 어렵다.

CSA(calcium sulfo-aluminate) 팽창재는 장기적으로 에트린가이트(ettringite)를 생성함으로써 시멘트 수화 반응에 의해 수축되는 부분을 보상하게 된다.

무기 팽창재는 모르타르 내에서 물과 반응하여 수산화칼슘을 생성한다. 무기 팽창재의 팽창반응은 물과 무기계가 만나서 무기물질을 생성하는 과정에서 나타나는데, 모르타르 내에서 무기물질이 타설 초기에 생성됨으로써 건조수축 및 경화수축에 의한 체적의 감소를 방지하게 된다.

또한 본 발명의 무기 팽창재에 의해 균열에 대한 자기치유 효과를 얻을 수 있는데, 대기 중의 이산화탄소와 모르타르의 무기계 성분이 결합하여 석회성분이 형성되는 현상에 의해 자기치유 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 무기 팽창재는 CaO를 포함하는데, CaO는 무기 팽창재 중 35~75중량%를 포함하도록 하는 것이 바람직하다.

팽창재의 최대 입경은 300μm 이하가 바람직하다. 최대 입경이 300μm를 넘으면, 모르타르 표면에 미시적인 요철이 형성될 수 있다.

팽창재의 분말도는 다른 재료들과의 혼합 정도, 반응성, 팽창성능 및 경제성 등을 고려하여 결정하는데, CSA 팽창재의 분말도는 2,000~3,000cm²/g, 무기 팽창재의 분말도는 2,500~4,000cm²/g 이 바람직하다.

CSA 팽창재의 분말도 2,000cm²/g, 무기 팽창재의 분말도 2,500cm²/g 미만에서는 장기적인 안정성이 나빠질 우려가 있고, CSA 팽창재의 분말도 3,000cm²/g, 무기 팽창재의 분말도 4,000cm²/g 을 초과하면 팽창성능이 저하되는 경우가 있다.

본 발명에서는 단위수량을 감소하기 위해 감수제를 사용하고, 본 발명의 팽창 모르타르 배합재료의 전체 조성비에서 감수제의 양을 0.1~1.8 중량%를 포함한다. 본 발명의 모르타르 배합재료 전체 조성비에서 감수제의 양을 0.1중량% 미만으로 사용할 경우, 감수효과가 부족하고, 양호한 유동성을 얻기 어려우며, 감수제 1.8중량%를 초과하게 되면, 강도 저하 문제가 발생할 수 있다.

소포제는 시멘트, 결합재, 잔골재, 재유화형 분말수지 등을 혼합할 때 연행될 수 있는 기포를 감소시키고 모르타르의 압축강도, 휨강도 저하를 방지하기 위해 사용한다.

본 발명의 팽창 모르타르 배합재료의 전체 조성비에서 소포제의 양을 0.05~0.1중량%를 포함한다. 소포제의 양을 0.05중량% 미만으로 사용할 경우, 기포 감소 효과가 충분하지 못하고, 소포제 0.1중량%를 초과하게 되면, 강도와 내구성에 악영향을 미치게 된다.

증점제는 모르타르의 점성을 증가시키는 혼화제로 다른 구성들과 혼합하여 재료분리 저항성을 높이고, 모르타르의 내구성을 향상시키기 위해 사용한다.

본 발명의 팽창 모르타르 배합재료의 전체 조성비에서 증점제의 양을 0.01~0.5중량%를 포함한다. 본 발명의 모르타르 배합재료 전체 조성비에서 증점제의 양을 0.01중량% 미만으로 사용할 경우, 점성 증가 효과가 충분하지 못하고, 증점제 0.5중량%를 초과하게 되면, 점성이 과도하여 유동성, 충전성에 악영향을 줄 수 있다.

본 발명에서는, 모르타르의 건조수축을 저감시키고, 본 발명의 결합재에 의한 단위수량 증가를 감소시키기 위해 수축저감제를 사용한다.

본 발명의 팽창 모르타르 배합재료의 전체 조성비에서 수축저감제의 양을 1.0~2.5중량%를 포함한다. 본 발명의 모르타르 배합재료 전체 조성비에서 수축저감제의 양을 1.0중량% 미만으로 사용할 경우, 위와 같은 효과가 충분하지 못하고, 수축저감제 2.5중량%를 초과하게 되면, 불필요하게 비용이 상승할 뿐만 아니라, 굳지않은 모르타르의 유동성이 저하될 우려가 있다.

본 발명에서는, 모르타르 내부 조직을 치밀하게 하고, 강재 및 지반과의 부착력을 증대시키며, 모르타르의 내구성을 향상시키기 위해 재유화형 분말수지를 포함한다. 재유화형 분말수지는 시멘트와 미리 고르게 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 미리 혼합함으로써, 분말수지가 균일하게 분산하여 작용하도록 하여 모르타르 전체의 내구성, 부착강도, 압축강도 등을 고르게 향상시킬 수 있다.

본 발명의 팽창 모르타르 배합재료의 전체 조성비에서 재유화형 분말수지 7~15중량%를 포함한다. 본 발명의 모르타르 배합재료 전체 조성비에서 재유화형 분말수지의 양을 7중량% 미만으로 사용할 경우, 내구성이나 부착강도의 발현이 불충분할 수 있고, 재유화형 분말수지의 양이 15중량%를 초과하게 되면, 불필요하게 비용이 상승할 뿐만 아니라, 굳지 않은 모르타르의 유동성, 자기충전성이 저하될 우려가 있다.

본 발명에서는, 모르타르에 유동성과 감수 기능을 부여하기 위해 고성능유동화제를 사용한다. 고성능유동화제는 분산작용에 의해 단위수량을 감소시키고, 적은 배합수로도 작업성이 향상되도록 하여 모르타르의 내구성과 강도를 증진시킨다.

본 발명의 팽창 모르타르 배합재료의 전체 조성비에서 고성능유동화제의 양을 0.2~1.2중량%를 포함한다. 고성능유동화제의 양을 0.2중량% 미만으로 사용할 경우, 유동성 증대 및 감수효과가 부족하고, 고성능유동화제가 1.2중량%를 초과하게 되면, 재료분리가 발생할 수 있다.

위에서 설명한 비율에 따라 배합재료가 혼합, 제조될 수 있고, 본 발명의 팽창 모르타르는 상기 배합재료에 배합수를 혼합하여 제조하되, 배합재료 100중량부를 기준으로 배합수 19~25중량부를 혼합하여 제조한다.

배합수는 모르타르를 비비고, 타설할 때 필요로 하는 유동성을 부여하고, 시멘트와의 수화반응을 위해 사용한다.

위와 같이 배합된 배합재료 100중량부를 기준으로 배합수 19중량부 미만일 경우에는 필요로 하는 워커빌리티, 유동성 등을 확보하기 어렵고, 25중량부를 초과하는 경우에는 재료분리가 발생할 우려가 있고, 본 발명의 팽창재에도 불구하고 건조수축 및 균열이 발생할 수 있으며, 내구성, 압축강도, 부착강도 등에 악영향을 초래할 수 있다.

본 발명의 팽창 모르타르의 물리적 특성을 평가하기 위하여, 표 1(단위 : 중량%)과 같은 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2, 3의 배합을 실시하였다. 배합에 따른 재료적 특성을 검증하기 위해 5가지 모두에 대해 배합수를 동일하게 적용하였고, 5가지 배합 모두에 대해 배합재료 100중량부를 기준으로 배합수 22중량부를 혼합하였다. 시멘트는 5가지 모두 동일하게 1종 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였다.

구 분	실시예1	실시예2	비교예1	비교예2	비교예3
시멘트	30	34	44	42	42
고로슬래그 미분말	14	5	4	6	6
모래	43	43	50	43	43
CSA 팽창재	1.3	3	0	0	3
무기 팽창재	1.7	5	0	3	0
감수제	1.0	1.0	1.0	0.9	0.9
소포제	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
증점제	0.3	0.3	0	0.1	0.1
수축저감제	1.0	1.0	0.8	0.8	0.8
재유화형 분말수지	7	7	0	4	4
고성능유동화제	0.6	0.6	0.1	0.1	0.1
합	100	100	100	100	100

표 1에서, 실시예 1, 2는 본 발명에 의한 배합재료를 적용한 것이고, 비교예 1은 팽창재를 사용하지 않은 경우, 비교예 2는 팽창재로 CSA 팽창재만 사용한 경우, 비교예 3은 무기 팽창재만 사용한 경우이다.

KS F 2432(주입 모르타르의 컨시스턴시 시험방법) 및 KS F 4044(수경성 시멘트 무수축 그라우트)에 규정되어 있는 방법에 의해, 유하시험을 실시하고, 재령 7일 압축강도를 측정하였으며, 접착강도는 KS F 2476(폴리머 시멘트 모르타르의 시험 방법)에 규정된 방법에 의해 측정하였고, 팽창효과를 확인하기 위해, KS F 2424(모르타르 및 콘크리트의 길이 변화 시험 방법)에 규정되어 있는 방법에 의해 재령 4주의 길이변화율(‘-’는 수축, ‘+’는 팽창을 나타내는 것이다)을 측정하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

	유하시험 (초)	압축강도 (MPa)	접착강도 (MPa)	길이변화율 (%)
실시예 1	19.4	52.4	1.7	+0.13
실시예 2	20.2	53.4	1.9	+0.18
비교예 1	30.2	56.5	1.3	-0.19
비교예 2	32.4	53.5	1.4	-0.1
비교예 3	32.2	53.5	1.4	-0.08

KS F 2432(주입 모르타르의 컨시스턴시 시험방법)에 규정된 깔때기(상단부 내경 70mm, 하단부 내경 10mm, 높이 420mm, 유출관의 길이 30mm) 속에 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2, 3에 의해 반죽된 모르타르를 완전히 채우고, 모르타르의 유출이 멈출 때까지 소요된 시간을 스톱워치로 측정(단위 : 초)하여 모르타르의 컨시스턴시(consistency), 충전성을 확인하였다.

깔때기에 의한 유하 시험 결과, 실시예 1은 모르타르의 유출이 멈추는데 19.4초, 실시예 2는 20.2초가 소요되어, 비교예 1, 2, 3(평균 31.6초)에 비해 약 39% 정도 충전성능이 우수한 것을 확인하였다.

따라서 본 발명의 팽창 모르타르를 구조물 보수, 소일네일, 앵커 등의 그라우팅에 사용하는 경우, 그라우팅 주입압을 대폭 낮출 수 있고, 주입압을 가하지 않고, 중력에 의해 흘려 넣는 방식으로 주입하는 것도 가능해진다.

그라우팅시 주입압 절감 효과 및 주입압력 없이 그라우팅이 가능하도록 하는 이러한 특별한 효과는 본 발명의 배합재료에 포함된 구성들의 유기적인 결합 및 상호작용에 의해 유동성, 자기충전성 등이 향상된 결과로 얻을 수 있는 효과이다.

KS F 4044(수경성 시멘트 무수축 그라우트)에 규정된 방법으로 실시예 1, 2와 비교예 1, 2, 3에 대해 재령 7일 압축강도를 측정한 결과, 실시예 1, 2는 팽창재를 사용하지 않은 비교예 1과 비교하여 압축강도의 저하가 거의 없는 것을 확인할 수 있었다.

모르타르의 바람직한 접착강도(부착강도)는 1.5MPa 이상이고, 보다 바람직하게는 1.7MPa 이상이다. KS F 2476(폴리머 시멘트 모르타르의 시험 방법)에 규정된 방법에 의해 실시예 1, 2와 비교예 1, 2, 3에 대해 접착강도(부착강도)를 측정한 결과, 실시예 1의 경우 1.7MPa, 실시예 2의 경우 1.9MPa로 나와 부착강도가 양호함을 알 수 있었다.

KS F 2424(모르타르 및 콘크리트의 길이 변화 시험 방법)에 규정된 방법에 의해 실시예 1, 2와 비교예 1, 2, 3의 길이변화율을 측정한 결과, 실시예 1, 2는 모르타르의 수축이 발생하지 않고, 팽창하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 본 발명의 CSA 팽창재와 무기 팽창재 및 이들과 유기적으로 결합된 배합재료의 효율적인 작용에 의한 것이다.

팽창재를 사용하지 않은 비교예 1의 결과를 보면, 일정 부분 수축이 발생하는 것을 확인할 수 있었고, 비교예 2, 3에서는 어느 정도의 수축 보상을 얻을 수는 있었으나, 제대로 된 팽창효과를 얻기에는 부족하였다.

상기 시험결과값들로부터 본 발명의 팽창 모르타르는 유동성, 충전성이 우수하고, 강도 저하가 거의 없으며, 모르타르의 수축이 발생하지 않아, 지반 그라우팅, 다양한 토목구조물 및 건축구조물의 신축 및 보수에 활용될 수 있는 것을 확인할 수 있다.

본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

없음

Claims

구조물의 시공 및 보수에 사용하는 그라우팅용 팽창 모르타르에 있어서,
상기 팽창 모르타르는 배합재료와 배합수를 포함하되,
상기 배합재료는,
시멘트 30~40 중량%;
결합재 5~15 중량%;
잔골재 43~53 중량%;
팽창재 3~8 중량%;
감수제 0.1~1.8 중량%;
소포제 0.05~0.1 중량%;
증점제 0.01~0.5 중량%;
수축저감제 1.0~2.5 중량%;
재유화형 분말수지 7~15 중량%;
고성능유동화제 0.2~1.2 중량%를 포함하고,
상기 팽창재는 CSA 팽창재 및 무기 팽창재를 포함하되, CSA 팽창재 27~52 중량%, 무기 팽창재 48~73 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는
타설 초기 및 장기 팽창 효과가 우수한 그라우팅용 팽창 모르타르.
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제1항에 있어서,
상기 결합재는 고로슬래그 미분말, 플라이애시 및 실리카 퓸 중 적어도 하나 이상이 포함되는
타설 초기 및 장기 팽창 효과가 우수한 그라우팅용 팽창 모르타르.
제1항에 있어서,
상기 팽창 모르타르는, 상기 배합재료 100중량부를 기준으로 배합수 19~25중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
타설 초기 및 장기 팽창 효과가 우수한 그라우팅용 팽창 모르타르.
제1항에 있어서,
상기 CSA 팽창재의 분말도는 2,000~3,000cm²/g이고,
상기 무기 팽창재의 분말도는 2,500~4,000cm²/g인 것을 특징으로 하는
타설 초기 및 장기 팽창 효과가 우수한 그라우팅용 팽창 모르타르.
제1항, 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 잔골재는, 0.3~1.2mm 50~60중량%, 1.2~2.0mm 20~25중량%, 2.0~2.5mm 20~25중량%를 포함하는
타설 초기 및 장기 팽창 효과가 우수한 그라우팅용 팽창 모르타르.