KR100473730B1 - 우레아고분자수지를 이용한 콘크리트구조체의방수시공방법 및 콘크리트구조체의 표면방수구조. - Google Patents

Abstract

콘크리트 구조체의 방수방법 및 방수구조가 개시된다.

콘크리트 구조체의 방수방법은 상기 콘크리트구조체의 표면을 평활하게 하는 제1공정과 상기 콘크리트구조체의 표면에 상기 표면에 접착성질이 있는 프라이머를 코팅하는 제2공정과 고분자수지가 코팅된 방수시트를 상기 프라이머층상에 부착시키는 제3공정과 상기 방수시트상에 우레아고분자수지를 코팅하는 제4공정을 포함하여서 이루어지되, 쇼아에이경도계로 측정한 경도가 상기 방수시트는 40 ~ 60이고, 상기 우레아고분자수지층은 90 이상인 것을 특징으로 한다.

이에 의하면, 하부도막과 상부도막을 형성함에 있어서 각 층이 기능하기에 적합한 경도의 재료를 도입함으로써 콘크리트 구조체의 상하부에서 전달되는 외력을 흡수하여 콘크리트표면 또는 방수도막 상부에로 까지 전달되지 못하도록 하는 효과가 있게 된다.

Description

우레아고분자수지를 이용한 콘크리트구조체의 방수시공방법 및 콘크리트구조체의 표면방수구조.{Sealing method and construction}

본 발명은 폴리우레아수지를 이용한 콘크리트구조체의 방수시공방법 및 콘크리트구조체의 표면방수구조에 관한 것으로 더욱 상세히는 방수가 필요한 콘크리트구조체의 표면에 경도가 서로 상이한 수지를 도포하여 콘크리트구조체의 크랙이 상부에 도포된 방수수지체에 전달되지 않도록 하여 영구적인 방수효과를 얻도록 하는 폴리우레아수지를 이용한 콘크리트 콘크리트구조체의 방수시공방법 및 콘크리트구조체의 표면방수구조에 관한 것이다.

일반적으로 콘크리트는 압축강도가 좋고, 신축성, 내산성, 내알칼리성, 내약품성, 자외선에 잘 견디는 특성이 있으나 사용기간이 경과함에 따라 유기물, 산, 알칼리, 무기염류 등의 불순물이 포함된 물질에 의해 강도가 저하되고, 누수(漏水)가 생기며, 부식이 심할 경우에는 매설된 철근까지도 부식되어 구조물의 내구성이 더욱 저하된다. 콘크리트 구조물은 기본적으로 어느 정도의 수밀성을 갖으나, 양생할 때 불규칙적으로 발생되는 미세균열 및 이음부분의 작업불량, 그리고 외부로부터 전달되는 외력에 의한 갈라짐 등으로 구조체 내외부로 금이 생기고 이를 통한 누수는 크랙을 더욱 심화시켜 구조체의 기능을 손상시키게 된다.

이러한 콘크리트 구조체의 방수공법으로는 고분자수지를 이용한 코팅이 종래부터 널리 이용되고 있다. 방수용으로 이용되는 수지로는 고무계수지, 폴리우레탄수지, 폴이우레아수지, 에폭시수지 등이 이용된다.

일반적으로 우레탄고분자는 폴리올 또는 폴리올을 기초로하는 화합물과 이소시아네이트의 반응으로 얻어진다. 상기 반응에서는 적정한 촉매와 경화제가 첨가되는 것이 일반적이다. 우레아고분자는 일반적으로 폴리아민 또는 폴리아민 베이스 화합물과 이소시아네이트와의 반응으로 얻어지며 아민과 이소시아네이트의 반응은 충분히 빠르기 때문에 촉매는 불필요하다. 코팅재료로서 우레탄고분자는 내수성, 내약품성, 하지재료에 대한 마모성 및 광택특성이 양호하다. 따라서 우레탄고분자는 코팅재료로서 널리 사용되어지고 있다.

우레아고분자는 일반적으로 우레탄고분자보다는 내마모성이 더 좋다. 이는 우레아 결합에 존재하는 카르보닐기(c=o)의 추가적인 탄소와 질소원자의 결합에 기인한다. 또한 우레아 고분자 화합물은 우레탄 고분자 화합물보다는 내열성이 더 강하고 입체적으로 더 안정하다. 또한 폴리우레아수지는 압축강도가 좋고, 신축성, 내산성, 내알칼리성, 내약품성, 자외선에 잘 견디는 특성이 있고, 환경오염이 없으며 온도의 영향을 전혀 받지 않으므로 겨울철에도 시공이 가능한 장점이 있다. 그러나 폴리올보다는 폴리아민이 비싸기 때문에 우레아 고분자는 대응하는 우레탄 고분자보다는 더 비싸다. 때문에 이러한 고비용의 방수재료인 우레아 고분자는 용도가 제한적이다. 또한 우레아고분자수지는 통상 고압압축충돌분무에 의해 사용되어지는바, 통상 설계치수보다 과도하게 시공하게 되는 경우가 많아 고가의 재료를 낭비하게 되고 결과적으로 공사비를 상승시키게 된다. 따라서 내압축성, 신축성, 내산성, 내알칼리성, 내약품성, 자외선에 잘 견디는 특성이 있는 우레아고분자수지를 적절히, 기능이 잘 발휘되도록 사용할 필요가 있다.

한편, 방수시공은 콘크리트구조체의 내부에서 발생한 크랙이 외부의 표면에 까지 전달되어 외표면에 생긴 크랙으로(부터) 물이 누수 또는 침투되는 것을 방지하는 것인데, 방수도막은 되도록이면 상기 크랙으로부터 영향을 받지 않아야 한다. 즉, 콘크리트에 균열이 발생하더라도 콘크리트의 표면에 형성된 방수피막에 의해 누수나 물이 침투하는 현상이 발생하지 않아야 하는 것이다. 그러나 종래의 방수피막은 콘크리트 구조체의 표면에 발생된 크랙이 그대로 방수도막에도 전달되어 방수피막의 기능을 제대로 달성하지 못하였다.

본 발명은 기존의 방수재료로서 사용되던 고분자수지와 우레아고분자수지의 장점을 최대한 활용한 콘크리트 구조체의 방수방법 및 표면방수구조를 제공하는데 있다.

본 발명은 또한 고비용의 재료이지만 방수재로서의 여러가지 물성이 우수한 우레아수지를 방수피막을 형성함에 있어 적절한 위치에 배치시켜 최상의 방수기능을 달성될 수 있는 콘크리트 구조체의 방수방법 및 표면방수구조를 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 콘크리트 구조체의 방수방법은 물성이 우수하지만 고비용의 재료인 우레아고분자수지를 다른 재료와 적절히 혼합사용하여 경제적이면서 효율적인 방수피막을 형성한다.

구체적으로 본 발명의 1관점에 따른 콘크리트 구조체의 방수방법은 콘크리트구조체의 표면을 평활하게 하는 제1공정과 상기 콘크리트구조체의 표면에 상기 표면에 접착성질이 있는 프라이머를 코팅하는 제2공정과 고분자수지가 코팅된 방수시트를 상기 프라이머층상에 부착시키는 제3공정과 상기 방수시트상에 우레아고분자수지를 코팅하는 제4공정을 포함하여서 이루어지되, 쇼아에이(SHORE A)경도계로 측정한 경도가 상기 방수시트는 40 ~ 60이고, 상기 우레아고분자수지층은 90 이상인 것을 특징으로 하는 콘크리트구조체의 방수시공방법이다.

이에 의하면, 미리 제작하여 준비한 방수시트를 시공하고자 하는 콘크리트면에 대해 부착시키고 현장에서는 상기 방수시트상에 우레아수지코팅만을 행해서 우수한 방수도막을 얻을 수 있으며, 표면으로부터의 이격거리에 따라 적절한 도막층을 형성하여 하부에서 발생 전달되는 또는 상부에서부터 전달되는 외력이 콘크리트 표면으로 전달이 되지 않도록 하여 우수한 방수도막을 얻을 수 있게 된다. 즉, 콘크리트의 표면으로부터 가까운 곳의 층에는 경도가 낮은 방수시트를 형성하여 하부로부터 또는 콘크리트로 전달되는 크랙(외력)이 상부도막(콘크리트)으로까지 번지지 않도록 하고, 상부에는 표면이 가져야하는 경도를 보장하기 위해 하부 도막보다는 높은 경도로 또한 물성이 우수한 우레아고분자수지를 사용하는 것이다. 다만, 하부도막(방수시트층)과 상부도막(우레아고분자수지층)의 경도는 쇼아에이(SHORE A)경도계로 측정한 경도가 상기 방수시트는 40 ~ 60이고, 상기 우레아고분자수지층은 90 이상인 것이어야 한다. 상기 방수시트층은 부직포 또는 철재망의 상하부에 고분자수지를 코팅한 것이나 고무-아스팔트시트층일 수 있으며 이들은 시중에서 용이하게 구득가능한 재료이다.

본 발명의 명세서에서 사용되는 우레아고분자수지는 우레아결합만을 가지고 있는 우레아고분자수지는 물론, 우레탄결합 및 우레아결합을 공유하고 있는 고분자수지 또한 포함된다. 실제로 우레아고분자수지는 분자내에 우레탄결합 및 우레아결합을 공유하고 있는 것(우레아 하이브리드 수지)을 포함하는 의미로 사용되는 경우가 많다.

또한 본 발명의 방수방법은 상기 방수시트층이 우레탄고분자수지층으로 대체될 수 있다. 하부도막이 우레탄고분자수지층으로 대체된 콘크리트구조체의 방수방법은 콘크리트구조체의 표면을 평활하게 하는 제1공정과 상기 콘크리트구조체의 표면에 상기 표면에 접착성질이 있는 프라이머를 코팅하는 제2공정 상기 프라이머층상에 우레탄고분자수지를 코팅하는 제3공정과 상기 우레탄고분자수지상에 우레아고분자수지를 코팅하는 제4공정을 포함하여서 이루어지되, 쇼아에이경도계로 측정한 경도가 상기 우레탄고분자수지는 40 ~ 60이고, 상기 우레아고분자수지층은 90 이상인 것을 특징으로 하는 콘크리트구조체의 방수시공방법으로 표현가능하다.

이에 의하면 기존에 방수재료로 많이 사용되던 우레탄고분자수지를 하도로 하고 그 위에 물성이 우수한 우레아고분자수지를 코팅하여 콘크리트로부터 또는 콘크리트로 전달되는 외력을 흡수하도록 한 것이다.

또한 상기의 방법에서 프라이머는 1액형 용제형 우레탄 프라이머, 2액형 용제형 에폭시 프라이머, 2액형 수용성 에폭시 프라이머 또는 2액형 용제형 우레탄 프라이머일 수 있으며 이들은 시중에서 용이하게 구득가능하다.

본 발명의 다른 관점에서 콘크리트구조체의 표면방수구조가 제시된다. 본 발명의 콘크리트 구조체의 표면방수구조는 콘크리트구조체의 표면상부에 부착되는 프라이머층과 상기 프라이머층상에 부착되는 고분자수지가 코팅된 방수시트층과 상기 방수시트상에 코팅되는 우레아고분자수지층을 포함하여서 이루어지되 쇼아에이경도계로 측정한 경도가 상기 방수시트층은 40 ~ 60이고 상기 우레아고분자수지층은 90 이상인 것을 특징으로 한다.

또한 콘크리트구조체의 표면방수구조는 콘크리트구조체의 표면상부에 부착되는 프라이머층과 상기 프라이머층상에 코팅되는 우레탄고분자수지층과 상기 우레탄고분자수지층상에 코팅되는 우레아고분자수지층을 포함하여서 이루어지되 쇼아에이경도계로 측정한 경도가 상기 우레탄고분자수지층은 40 ~ 60이고, 상기 우레아고분자수지층은 90 이상인 것을 특징으로 하는 콘크리트구조체의 표면방수구조이다.

이러한 본 발명의 콘크리트구조체의 표면방수구조는 콘크리트구조체로부터 또는 콘크리트구조체로 전달되는 외력을 콘크리트표면 또는 상부도막으로 전달되지 않도록 하여 내부 및 외부에서 발생한 크랙이 그 반대편으로 전달되지 못하도록 하여 효율적인 방수기능을 유지하도록 한다.

이하 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1a 는 방수시트층을 포함하는 방수구조도이고, 도 1b는 도 1a의 단면도이고, 도 2는 하부도막이 우레탄고분자수지인 경우의 단면도이다.

본 발명의 방법은 방수처리를 하고자하는 콘크리트 표면(1)을 평활하게 하는 제1공정을 포함한다. 이는 그 위에 프라이머층(2)의 형성을 위한 것인데, 표면에 수분을 제거하는 일도 병행된다.

다음으로 상기 콘크리트구조체(1)의 표면에 접착성질이 있는 프라이머(2)를 코팅하는 제2공정을 포함한다. 프라이머층(2)은 제3공정의 재료에 접착성을 증가시키기 위한 것이다. 여기서 프라이머는 1액형 용제형 우레탄 프라이머, 2액형 용제형 에폭시 프라이머, 2액형 수용성 에폭시 프라이머 또는 2액형 용제형 우레탄 프라이머일 수 있다.

1액형 용제형 우레탄 프라이머는 지방족 또는 방향족 이소시아네이트류, 폴리에테르 폴리올류, 용제 및 기타 첨가제를 사용하여 반응시키며, 이소시아네이트에는 예를 들면 이소프렌디이소시아네이트, 톨루엔디이소시아네티으 등이 있다. 또한 폴리에테르 폴리올에는 폴리테트라메틸렌글라이콜, 폴리프로필렌글라이콜 등이 있다. 시중에서 구즉 가능한 1액형 용제형 우레탄 프라이머로는 국도화학(주)에서 제조하여 판매하는 UP-990이 있다.

2액형 용제형 에폭시 프라이머는 주제인 에폭시수지와 경화제인 폴리아미드수지로 구성되는데, 일반적으로 주제는 콘크리트와의 밀착성 향상을 위해 비스페놀에이형 액상 에폭시 수지와 건조시간 단축 및 가소성 부여를 위해 비스페놀에이형의 고형 에폭시 수지를 혼합하여 사용되며, 국도화학(주)에서 제조하여 판매하는 YD-128(비스페놀에이형 액상 에폭시), YD-011(비스페놀에이형 고형 에폭시 수지), G-5022(폴리아미드수지) 및 KH-500(메타크실렌디아민 변성물)을 사용하여 제조할 수 있다.

다음으로 2액형 수용성 에폭시 프라이머는 분자내 2개의 에폭시기를 함유하는 에폭시 수지를 비이온성 유화제를 첨가하여 물을 용매로 강제 유화시킨 에폭시 에멀젼 수지를 주제로 하고, 폴리알킬렌옥사이드 화합물과 아민기가 하나 이상인 아민과의 반응으로 얻어지는 수용성 화합물을 경화제로 한 수지일 수 있으며, 국도화학(주)에서 제조하여 판매하는 EM-101-50(주제)과 KH-700(경화제)를 사용할 수 있다.

2액형 용제형 우레탄 프라이머는 폴리 에테르 폴리올과 토일렌디이소시아네이트의 반응물에 용제로 점도 조절을 한 화합물을 주제로 하고, 폴리 에테르 폴리올, 3.3 -Dichloro- 4.4′diaminodiphenylmethane 및 용제의 혼합물을 경화제로 하는 혼합물이다.

프라이머층(2)은 콘크리트구조체(1)의 표면의 경도, 습도, 균일성 등에 따라 적절한 것을 사용하고 코팅두께는 보통 0.2 ~0.3kg/m²이다. 프라이머의 적용과 함께 표면의 균열이나 벽체와 바닥의 이음매 등은 우레탄 씰란트 등의 실링재로 메꾸어 시공한다.

프라이머층(2)을 형성한 후에는 하도도막(3, 30, 방수시트층 또는 우레탄고분자수지층)을 형성한다. 방수시트층(3)은 부직포 또는 유리섬유의 상하부면에 고무계수지, 우레탄 수지 등의 고분자 수지를 입힌 것이나 고무-아스팔트시트로 미리 준비한 것을 현장에서 접착제를 사용하여 시공한다. 또한 우레탄고분자수지층(30)의 경우에는 현장에서 롤라를 이용하여 기포가 생기지 않도록 하면서 도포한다. 이러한 하도도막층(3, 30)의 두께는 1.5 ~2mm정도가 된다. 여기서 하도도막(방수시트층 또는 우레탄고분자수지층)의 경도는 경화상태의 경도가 쇼아에이 경도계로 측정해서 40 ~ 60이어야 한다. 이는 상하부로부터 전달되는 외력을 흡수하기에 족한 정도의 경도이고, 또한 상부도막인 우레안고분자수지층(4)의 경도보다는 낮게 형성할 필요가 있기 때문에 설정된 경도값이다.

다음으로 본 발명의 방법은 하부도막위에는 우레아고분자수지(4)를 코팅하는 제4공정을 포함한다. 우레아고분자수지층(4)의 두께는 요구되는 도막물성에 따라 차이가 나나 보통은 0.6 ~2.4kg/m²(0.5 ~ 2mm)정도가 된다. 이러한 우레아고분자수지층(4)은 경화상태의 경도가 쇼아에이경도계로 측정하여 90 이상이어야 하는데, 표면으로 기능하기에 족한 정도의 경도와 하부도막과의 경도차이를 감안한 값이다.

이하에서는 본 발명의 실험예를 설명하도록 한다.

콘크리트를 대신하여 두개의 직사각형 합판(11)을 맞대어 놓고 도면 3a에서와 같이, 프라이머(VARO-BP,주식회사 헵스켐 제품, 1액형 우레탄 프라이머)(22)를 도포하고 그 위에 우레탄수지(VARO-70BR, 주식회사 헵스켐 제품)(33), 우레아-우레탄하이브리드 수지(HSC-A90P/R, 주식회사 헵스켐 제품)(44)를 스프레이 코팅하였다. 도 3b는 제작된 시험편의 전면 및 측면의 사진이다.

상기와 같이 제작된 시험편을 인장강도 측정기(UTM, Hounsfield HTE-50K)를 이용하여 합판의 양쪽을 잡아 당겨 파열되는 형태를 관찰하였는데, 도 3c는 상도 도막의 파열전의 상태의 사진이다.

사진에서 보는 바와 같이, 하도도막(우레탄 코팅층)은 파열되었으나 상도도막(우레아고분자코팅층)은 신장된 상태를 유지하는 것을 알 수 있다. 이는 경도가 낮으며 신율이 더 좋은 우레탄(신율: 400 ~ 600)이 경도가 더 높고 신율이 작은 우레아(사용된 소재의 신율: 300) 보다 더 먼저 파열되는 현상인데, 콘크리트 구조체로부터 전달되는 크랙이 상부도막으로까지 번져서 표면으로까지 크랙이 발전되는 것이 방지될 수 있다는 개념을 보여주는 결과이다. 즉 신율과 경도가 동일한 우레탄고분자수지를 하도 및 상도에 동일하게 코팅하여 동일한 시험을 했다면 상도도막도 하도도막과 함께 신장되다가 파단되었을 것이고, 이는 콘크리트구조체로부터의 크랙이 상도도막으로 그대로 전달되어 누수가 발생될 수 있는 것을 시사해 주는 것이다.

이상 설명한 본 발명에 의하면 하부도막과 상부도막을 형성함에 있어서 각 층이 기능하기에 적합한 경도의 재료를 도입함으로써 콘크리트 구조체의 상하부에서 전달되는 외력을 흡수하여 콘크리트표면 또는 방수도막 상부에로 까지 전달되지 못하도록 하는 효과가 있게 된다.

또한 물성이 우수하지만 고비용인 재료를 최상층에 최소한의 양으로 배치하고 하부도막에는 우레아 수지보다는 저렴한 재료를 사용함으로써 경제적으로 고성능의 콘크리트 방수도막을 얻는 효과가 있다.

도 1a 는 방수시트층을 포함하는 방수구조도이고,

도 1b는 도 1a의 단면도이고,

도 2는 하부도막이 우레탄고분자수지인 경우의 단면도이다.

Claims (5)

1. 콘크리트 구조체의 방수방법에 있어서,

   상기 콘크리트구조체의 표면을 평활하게 하는 제1공정;

   상기 콘크리트구조체의 표면에 상기 표면에 접착성질이 있는 프라이머를 코팅하는 제2공정;

   고분자수지가 코팅된 방수시트를 상기 프라이머층상에 부착시키는 제3공정; 및

   상기 방수시트상에 우레아고분자수지를 코팅하는 제4공정을 포함하여서 이루어지되,

   쇼아에이경도계로 측정한 경도가 상기 방수시트는 40 ~ 60이고, 상기 우레아고분자수지층은 90 이상인 것을 특징으로 하는 콘크리트구조체의 방수시공방법.
2. 콘크리트구조체의 방수방법에 있어서,

   상기 콘크리트구조체의 표면을 평활하게 하는 제1공정;

   상기 콘크리트구조체의 표면에 상기 표면에 접착성질이 있는 프라이머를 코팅하는 제2공정;

   상기 프라이머층상에 우레탄고분자수지를 코팅하는 제3공정; 및

   상기 우레탄고분자수지상에 우레아고분자수지를 코팅하는 제4공정을 포함하여서 이루어지되,

   쇼아에이경도계로 측정한 경도가 상기 우레탄고분자수지는 40 ~ 60이고, 상기 우레아고분자수지층은 90 이상인 것을 특징으로 하는 콘크리트구조체의 방수시공방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 프라이머는 1액형 용제형 우레탄 프라이머, 2액형 용제형 에폭시 프라이머, 2액형 수용성 에폭시 프라이머 또는 2액형 용제형 우레탄 프라이머인 것을 특징으로 하는 콘크리트구조체의 방수시공방법.
4. 콘크리트구조체의 표면방수구조에 있어서,

   상기 콘크리트구조체의 표면상부에 부착되는 프라이머층과,

   상기 프라이머층상에 부착되는 고분자수지가 코팅된 방수시트층과,

   상기 방수시트상에 코팅되는 우레아고분자수지층을 포함하여서 이루어지되,

   쇼아에이경도계로 측정한 경도가 상기 방수시트층은 40 ~ 60이고, 상기 우레아고분자수지층은 90 이상인 것을 특징으로 하는 콘크리트구조체의 표면방수구조.
5. 콘크리트구조체의 표면방수구조에 있어서,

   상기 콘크리트구조체의 표면상부에 부착되는 프라이머층과,

   상기 프라이머층상에 코팅되는 우레탄고분자수지층과,

   상기 우레탄고분자수지층상에 코팅되는 우레아고분자수지층을 포함하여서 이루어지되,

   쇼아에이경도계로 측정한 경도가 상기 우레탄고분자수지층은 40 ~ 60이고, 상기 우레아고분자수지층은 90 이상인 것을 특징으로 하는 콘크리트구조체의 표면방수구조.