KR100944512B1 - 중성화, 염해 및 화학침식 방지를 위한 무기계 콘크리트 표면 처리제 및 그의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중성화, 염해 및 화학침식 방지를 위한 무기계 콘크리트 표면 처리제 및 그의 시공방법에 관한것으로서 콘크리트 구조체와 유사한 무기계 페이스트를 이용하여 콘크리트 구조체에 대한 접착력을 증가시키고, 콘크리트 구조체의 장기적 내구성 유지와 안전성 및 자연색의 미관을 장기간 유지하도록 하는 시공 시스템을 목적으로 한다.

기존 유기계 표면처리제와 달리 구조체와 성질이 같은 형태로 결합되어 있으며, 또한 기존의 무기계 표면처리제의 도포성보다 뛰어난 표면도포성으로 2회 이하의 도포로서 기능을 발휘할 수 있다. 본 시공시스템에 의해 시공된 처리제는 통기성을 가짐으로써 외부로 부터의 열화 요인을 방지하고, 외부 오염물질로부터 표면상태를 장기간 깨끗하게 유지하기 위한 것으로서, 시스템의 구성은 표면처리 후 원시스템 방식으로 시공하는 공법이다. 기존의 시공시스템에 비해 시공성이 우수하고 작업 안정성, 시공속도, 경제성 등이 탁월하다.

본 발명에 의한 무기계 콘크리트 표면 처리제는, 무기계 분말 100중량부에 대하여 SBR계 수지 100~150중량부, 고분자 수지 20~100중량부, 각섬석 1~20중량부, 발수제 1~10중량부, 증점제 3~10중량부가 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

표면처리제, 무기계 분말, 아크릴 수지, 열화, 원시스템 방식

Description

중성화, 염해 및 화학침식 방지를 위한 무기계 콘크리트 표면 처리제 및 그의 시공방법{inorganic concrete surface treatment agent construction method for neutralization, salt damage and chemical erosion prevention}

본 발명은 무기계 콘크리트 표면 처리제 및 그의 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 콘크리트 구조체와 유사한 무기계 페이스트를 이용하여 콘크리트 구조체에 대한 접착력을 증가하고, 콘크리트 구조체의 장기적 내구성 유지와 안전성 및 자연색의 미관을 장기간 유지할 수 있도록 한 무기계 콘크리트 표면 처리제 및 그의 시공방법에 관한 것이다.

콘크리트를 이용한 토목구조물은 국가의 기반시설물로서 국가경제에서 중요한 역할을 담당하고 있다. 따라서 이들 콘크리트 구조체는 장기간 유지, 관리가 가 능하여야 한다. 그러나 이들 콘크리트 구조체는 열악한 물리적, 화학적인 환경조건에 의하여 시공 후 점진적인 열화의 현상이 발생하고 있으며, 이로 인하여 목표연도의 중간 기간에 대대적인 보수 또는 재시공이 불가피하여 경제적으로 막대한 손실을 초래하고 있다. 즉, 종래의 콘크리트 구조체는 콘크리트의 강도만을 중요시하 고, 열화로 인하여 성능이 저하되면 그 때마다 성능 개선 공사를 되풀이하고 있는 실정이다.

따라서, 콘크리트 구조체에는 기존의 역할과 성능을 유지하면서 목표기간동안 존속시킬 수 있는 보호장치가 처음부터 필요하고, 이러한 보호 장치가 영구적이고 방식성능이 있는 재료에 의한 표면처리 공법이다.

일반적으로 표면처리제의 필수조건은 첫째, 어떠한 환경 하에서도 장기간 박리가 되지 말아야 하고, 둘째 부식인자의 침투를 차단할 수 있는 성능이 있어야 한다. 이러한 두 가지의 조건을 성취하려면 다음 요건을 갖추어야 한다.

1) 콘크리트가 pH12∼13의 강알칼리성이기 때문에, 콘크리트와 친화력을 위하여 pH10 전후의 알칼리성 도료이어야 한다.

2) 콘크리트와 수축 팽창의 차가 근사하여야 한다.

3) 교각, 우물통, 급배수지, 하수도, 하수처리장 등은 항상 물에 잠겨있으므로 장기간 물에 견딜 수 있는 내수성이 강한 도료이어야 한다.

4) 콘크리트 표면의 다공질 속으로 스며들어야 한다.

5) 물과 가스의 차단 능력이 있어야 한다.

6) 작업 환경, 시기에 관계없이 작업이 가능하여야 한다. 예컨대, 온도 0℃ 이하에서도, 표면 수분률 8% 이상에서도 작업이 가능하여야 한다.

7) 구조물은 항상 물과 접하므로 인간과 자연 환경을 파괴하는 환경호르몬인 화학물질이 함유되어서는 안된다(에폭시 계통은 비스페놀 A가 함유).

8) 미관도 중요시되므로 장기간 변퇴색이 되지 않아야 한다.

상기에서 보는 바와 같이, 콘크리트는 철구조물과 달리 표면처리가 까다롭다.

철구조물에는 대부분의 도료가 방식성능에 관계없이 접착성능이 비교적 우수한 반면, 콘크리트에는 방식성능이 우수한 도료라 할지라도 접착성능에 문제가 많아 단기간에 박리되어 열화방지의 효과가 없어진다.

그러나, 콘크리트 구조체에 도포하는 종래의 공법은 다음과 같은 근본적인 문제점이 있어 그 개선이 요구되고 있다.

즉, 종래 도료는 pH가 5∼7의 중산성 도료이기 때문에 pH 12.5∼13의 강알카리성 콘크리트와는 친화력이 없어 일시적인 접착성은 우수하나 단기간에 박리되며, 조성되는 주요 자재인 수지가 단일수지로 되어 있어 특정한 물성을 가질 수 있을 뿐 목적하는 성능을 발휘하기 위한 여러 가지 기능성을 부여할 수 없고, 내후성이 약하여 변퇴색과 도막의 조기 열화가 발생하며, 콘크리트 표면의 다공질 속으로 스며들지 못하여 접착면적이 부족한 문제점이 있다.

또한, 종래 도료는 콘크리트와의 수축 팽창률이 커 박리와 크랙이 발생하기 쉽고, 일정한 배위결합에 의하여 조성되기 때문에 도막의 체질이 약하며, 콘크리트의 표면 수분율과 대기온도의 정도에 따라 적정 기준이하에서 도포할 경우, 하자가 발생하는 등의 문제점이 있다.

본 발명은 기존 공법 및 제품들의 문제점을 해결하고자 한 것으로서, 기존공 법 방식인 하도재 → 중도재 → 상도재 시공방법의 단점과 제품의 성능적 문제의 해결을 위한 공법이다.

그리고, 본 발명은 원 시스템 방식으로 시공의 용이성, 공기단축, 비용절감, 친환경성, 작업안정성 등의 장점이 있으며, 제품은 무기계 수성재료로서 구조체와의 일체성이 높아 장기내구성 및 하자보수 등에 유리한 면이 있다.

또한, 본 발명의 방식은 구조물의 전처리 과정 후 작업공정이 한번에 이루어지는 공법으로 표면도포재의 새로운 패러다임을 이루게 될 것이다.

그리고, 구조체의 장기내구성 유지를 위한 물성인 통기성, 내수성, 내알카리성, 부착성, 중성화 억제성, 내후성 등의 기능이 뛰어나며, 콘크리트 구조체의 열화 요인인 염해 및 화학적 침식으로부터 콘크리트 구조체를 보호하기 위해 콘크리트 구조체와 유사한 무기계 페이스트를 이용하여 콘크리트 구조체에 대한 접착력을 증가하고, 콘크리트 구조체의 장기적 내구성 유지와 안전성 및 자연색의 미관을 장기간 유지할 수 있도록 한 무기계 콘크리트 표면 처리제를 무기계 콘크리트 표면 처리제 및 그의 시공방법을 제공하는 것이다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 무기계 콘크리트 표면 처리제는, 무기계 분말, SBR계 수지, 고분자 수지, 각섬석, 발수제, 증점제가 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명은 콘크리트 구조체의 표면을 다색으로 표현하기 위한 색소가 더 혼합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 무기계 콘크리트 표면 처리제에 의하면, 콘크리트 구조체와 물성이 유사한 무기계 분말을 이용하여 콘크리트 구조체의 특성을 그대로 이용할 수 있으므로 수축팽창의 차이가 작아 열에 의한 균열을 방지할 수 있고, 콘크리트 구조체에 대한 침투성이 우수하여 콘크리트 구조체에 견실하게 접착될 수 있다. 따라서, 동결융해, 중성화, 염화물침투(염해), 화학적 침식, 철근부식, 알칼리골재반응, 방수, 방식, 항균 등 각종 열화요인으로부터 콘크리트 구조체를 장기간 보호 유지할 수 있다.

그리고, 콘크리트 구조체의 백색도 및 은폐력 향상을 통하여 미관적으로 우수한 기능을 발휘하며, 1액형으로 시공이 용이하다.

또한, VOC(휘발성유기화합물:Volatile Organic Compounds)가 발생되지 않으며, VOC를 흡수하여 인체에 무해하고 도포 후 무반사 발광이 되어 지하차도 등 어두운 곳에서는 밝기가 증가되어 빛 효율이 높고 자연색을 유지할 수 있는 등의 효과가 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 부호 설명을 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제어하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 작업 공정을 계략적으로 나타낸 작업 공정도이며, 도 2는 본 발명의 요부인 표면처리재 코팅부를 발췌하여 확대한 상태의 단면도이다.

본 발명에 의한 무기계 콘크리트 표면 처리제는, 도 1과 같이 무기계 분말, SBR계 수지, 고분자 수지, 각섬석, 발수제, 증점제가 혼합되어 이루어진다.

여기서, 무기계 분말은 탄산칼슘, 탈크, 티탄 등의 분말이 사용된다.

상기 탄산칼슘은 시멘트의 주원료, 산화칼슘의 원료, 제철·건축재료 등의 각종 중화제(中和劑)로 사용된다.

상기 탈크는 일명 활석이라고 하는 것으로, 무색 내지 회색의 분말이고 Mg3H2(SiO3)4의 분자식을 가지며, 용도는 고무, 의약, 도금, 살충제, 난연제, 충전제 등 아주 광범위하게 사용된다.

상기 티탄은 산화티탄으로, 착색력과 은폐력이 백색 안료 중에서 가장 크고, 내산성(耐酸性), 내알칼리성, 내광성(耐光性), 내열성 등이 크며 사용량이 가장 많다. 도료, 고무, 인쇄잉크, 제지, 인견, 합성수지, 그림물감, 화장품, 법랑(琺瑯) 등 그 용도가 다양하다.

기존의 유기계 제품들은 기본 페이스트가 모두 유기계로 이루어져 있었으나, 본 발명은 무기계 분말을 사용하여 제품의 특성(제품이 사용될 기존 구체가 콘크리트면이므로 시공시 기존 구체화의 일체성 및 유지관리가 용이하며, 장기적인 내구성이 무엇보다 증대되는 장점이 있으며, 본 재료 3가지는 모두 마이크로 단위 이상의 고분말이다.

여기서 무기계 분말은 탄산칼슘, 탈크 및 티탄이 혼합되어 사용되며, 예를 들어 중량비로 탄산칼슘 : 탈크 : 티탄이 21~24 : 34~38 : 38~44, 바람직하게는 탄산칼슘 : 탈크 : 티탄이 22 : 36 : 42 비율로 혼합될 수 있다.

본 발명의 무기계 표면처리재의 주기능이 은폐력이다. 은폐력이란 구조체에 표면처리제가 잘 도포 되고 색상적 특성을 잘 드러내게 하는 것을 말한다. 본 발명에서 탄산칼슘, 티탄, 탈크를 위의 배합비로 구성한 이유는 분체간 즉 각각의 분체가 가지는 성질로 인하여 수십번의 실험을 통하여 찾아낸 적정 배합비이며, 이를 지키지 않는 배합비에서는 은폐력 기능을 상실하는 것으로 나타났다. 위의 배합비가 본 발명에서는 최적의 배합비임을 반증하는 것이다. 특히 티탄과 탄산칼슘의 배합비는 더욱더 철저히 지켜야 할 것이다. 이유로는 탄산칼슘과 티탄이 서로 상쇄 효과(장단점을 동시에 내포하고 있음)가 있어 사용에 있어 주의가 요구된다.

한편, 상기 SBR(styrene-butadiene rubber)계 수지는 스티렌(styrene)과 부타디엔(butadiene)을 혼성·중합하여 만든 고무로 부나에스(Buna-S), 지아르에스(GR-S) 라고도 하며, 줄여서 SBR이라고 한다. 스티렌과 부타디엔의 질량비를 25:75로 하여 만들며, 전체 합성고무의 80%를 차지한다. 천연고무에 비하여 가격이 싸고, 품질이 고르며, 일정한 가황속도를 갖는다. 열에 강하고 쉽게 마모되지 않으 며 잘 변질되지 않는다.

그리고, 상기 고분자 수지(Styrene-Acrylic polymer)는 아크릴계 수지로서 ABS 수지에서 부타디엔 성분을 빼고, 대신 불포화결합을 하지 않는 고무 성분을 합성해 만든 수지이며, ABS의 약한 내후성을 보완하기 위해 개발되어 내후성이 뛰어날 뿐 아니라, 탄성(彈性) 영향과 난연성(難燃性)도 부여된다.

여기서, 고분자 수지는 수성도료의 백색도와 은폐력향상을 위해 개발된 불투명 고분자로서 평균입자경이 0.4 - 0.5 um의 미세입자이다. 불투명 고분자 수지(Opaque polymer)는 Styrene-Acrylic polymer 껍질(shell)과 내부공간으로 구성되어 있으며, 에멀젼(Emulsion)상태에서는 내부공간이 물로서 채워져 있으나 도막이 건조시에는 내부공간의 물은 빠져나가고 공기로 대체되어 입자내부에 내부기공을 가지게 된다. 입자 내부에 생긴 이 기공은 도막의 은폐력 향상에 기여하게 되는데, 이것은 입자에 입사된 빛이 기공을 통과하며 효과적으로 산란되어 도막의 은폐력을 증가시킬 수 있다.

또한, SBR계 수지의 사용량을 100~150으로 제한한 이유는 100이하의 경우는 수지가 가지는 고유의 성질이 부착력 및 물성 증대가 어렵게 되어 시공성 및 내구성이 발현되지 않기 때문이며, 150이상의 경우는 수지의 과사용으로 인하여 시공성과 관련된 물성이 점도 및 점착성이 떨어지는 단점이 있기 때문이다. 따라서 위의 범위 사용량을 지킴으로서 시공성 및 내구성이 안정된 제품을 만들 수 있다.

고분자 수지도 상기와 같은 이유에 의해 20~100중량부가 혼합되는 것이다.

상기 각섬석은 칼슘 ·나트륨 ·칼륨 ·마그네슘 ·철(Ⅱ) ·철(Ⅲ) ·알루 미늄 ·수산기 ·플루오르 등을 함유하는 규산염이며, 원적외선, 항균력 및 음이온을 방출하여 환경 친화적인 제품으로 알려져 있으며, 80~120㎛ 바람직하게 100㎛의 입도로 이루어진다. 각섬석은 원적외선 방사 등을 위하여 무기계 분말 100중량부에 대하여 1~20중량부가 혼합된다.

상기 발수제는 콘크리트 구조체에 침투하여 건조된 후 콘크리트 구조체 내의 수분이나 치수 변화를 방지하기 위하여 사용되며, 시중에서 판매되고 있는 액상 제품이 사용되고, 무기계 분말 100중량부에 대하여 1중량부 이하가 혼합되면 기능을 수행하지 못하고 10중량부이상이면 과도한 양에 의한 변질이 우려되고 수분이나 치수 변화 방지에 큰 차이가 없기 때문에 무기계 분말 100중량부에 대하여 1~10중량부가 혼합된다.

다.

상기 증점제는 본 발명 표면 처리제의 점도를 조절하기 위한 것이며, 무기계 분말 100중량부에 대해 3중량부 이하가 혼합되면 점도가 약하여 콘크리트 구조체 표면에 막을 형성하지 못하고 10중량부 이상이면 작업성(workability)이 저하되고 콘크리트 구조체 내부에 침투하지 못한다. 증점제는 시중에서 판매되고 있는 액상 제품이 사용된다.

본 발명은 콘크리트 구조체에 색상을 부여하기 위하여 색소가 더 첨가될 수 있다.

한편, 색소는 분말이나 액상 모두 사용 가능하며, 무기계 분말 100중량부에 대하여 5~20중량부 혼합될 수 있다. 색소는 혼합량에 따라 콘크리트 구조체의 채도 가 달라질 것이며, 5중량부 이하이면 색상을 표현하기 어려워 콘크리트 색상이 보여지고, 20중량부 이상 혼합되어도 큰 차이가 없을 것이므로 5~20중량부 혼합된다.

이상의 조성으로 이루어진 본 발명에 의한 무기계 콘크리트 표면 처리제와 기존 유기계 표면 처리제는 다음과 같은 차이가 있다.

구분	기존 유기계 표면 처리제	본 발명 무기계 표면 처리제
친환경성	없음	원적외선, 탈취 및 정화작용, 통기성, 항균성
접착구조	용제 휘발에 의해 도막이 형성되는 자연 건조형의 단순한 수지 접착력에 의해 접착 구조로 콘크리트와의 부착력이 미흡	수성으로 조성된 친수성 재료로 무기계 콘크리트와의 접착력이 우수
내오염성	공기마찰에 의한 정전기 발생을 억제할 수 있는 장치가 결여되어 있어 먼지가 쉽게 낀다.	재료조성물의 하나인 미세한 다공질 입자의 소재에 의한 정전기 발생억제기능에 의해 이물질 및 변색에 영향 없음
습윤면 부착성	유기용제로 조성된 유성재료로서, 친수성의 무기계 콘크리트 습윤며에 부착이 곤란하다.	수성으로 조성된 친수성 재료로 무기계 콘크리트 습윤면에서의 부착이 가능
작업성	초기공정부터 마감종료공정까지 모두 유기용제로 조성된 재료를 역시 혼합 유기용제인 신너로 희석 사용하므로서 작업시 중독 및 화재 위험이 있음	수성으로 된 재료를 사용 : 작업 안정성 개선
내충격성	단순한 수지 접착력에 의해 형성된 도막으로 외부 충격에 의해 도막이 손상될 경우 손상부위가 확대될 수 있음.	수성으로 조성된 친수성 재료 사용 : 콘크리트 표면과 일체화로 형성 외부충격에 손상확대 최소화.

본 발명에 의한 무기계 콘크리트 표면 처리제의 구체적인 실시예를 설명한다.

1. 조성비

가. 실시예 1

구 분	무기계 분말	물	SBR계 수지	아크릴계 수지	각섬석	발수제	증점제
혼합량(g)	100	83	125	40	2	5	6

여기서, 무기계 분말은 탄산칼슘, 탈크 및 티탄이 혼합되어 사용되며, 예를 들어 중량비로 탄산칼슘 : 탈크 : 티탄이 21~24 : 34~38 : 38~44, 바람직하게는 탄산칼슘 : 탈크 : 티탄이 22 : 36 : 42 비율로 혼합될 수 있다.

나. 실시예 2

구 분	무기계 분말	물	SBR계 수지	아크릴계 수지	각섬석	발수제	증점제	색소
혼합량(g)	100	83	125	40	2	5	6	10

여기서, 무기계 분말은 탄산칼슘, 탈크 및 티탄이 혼합되어 사용되며, 예를 들어 중량비로 탄산칼슘 : 탈크 : 티탄이 21~24 : 34~38 : 38~44, 바람직하게는 탄산칼슘 : 탈크 : 티탄이 22 : 36 : 42 비율로 혼합될 수 있다.

다. 비교예 1

입경 100㎛의 나노 실리카 분말을 사용하여 제조된 R1사의 표면 처리제(리폼시스템사의 G&W-MC)를 제조하였다.

라. 비교예 2

특수 무기질계 미립시멘트를 주성분으로 제조된 R2사의 제품(리플래시기술의 RH방식피복재)을 제조하였다.

2. 시험방법

시험체를 7일간 표준양생 후 KS F 4936『콘크리트 표면 보호용 도막재』의 시험 방법에 따라 부착강도, 내투수성, 도막형성후의 겉모양(내후성), 중성화 깊이, 염화물이온 침투저항성을 물흡수계수시험은 KS F 4919, 내마모성은 KS F 2429, 신장율은 KS F 4919로 시험하여 측정하였다.

시험항목	품질기준	시험방법
1.부착강도	1.0N/㎟이상	KS F 4936
2.인장강도&신장율	1.0N/㎟이상, 50%이상 (자체기준 : 10%이상)	KS F 4919
3.내마모성	1.5g 이하(자체기준)	KS F 2429 KS F 4936
4.흡수량	2.0g 이하	KS F 4919
5.투습도	50g 이하	KS F 4936
6.도막형성 후의 겉모양(내후성)	주름, 잔갈림, 핀홀, 변형 및 벗겨짐이 생기지 않을 것	KS F 4936
7.중성화 촉진 시험(30일)	10㎜이하	KS F 4936
8.염화물 이온 차단성	1,000이하	KS F 4936

<실험 예 1 부착강도>

1) 시험체의 제작

70×70×20mm의 시험용 모르터 밑판을 연마한 면에 붓 또는 롤러를 이용하여 기포가 없도록 균일하게 도포한 후 표준양생 조건하에서 7일간 양생한 후 도막재가 도포된 표면에 40mm×40mm의 상부 인장용 지그(강철제)를 접착제로 부착한 후 접착면이 충분히 경화되면 시험체의 지그주변을 따라 도막재의 밑판에 닿을 때까지 홈을 내고, 시험 온도에서 1시간 이상 방치한 후 하부 인장용 지그(강철제)와 강철제 받침판을 사용하여 시험체면에 대하여 연직 방향으로 인장력을 가하여 최대 인장 하중을 구한다.

<시험 예 2 인장강도 & 신장율>

1) 시험체의 제작

금속 및 플라스틱 밑판에 시료를 흘려 넣어 기포가 없도록 균일하게 마무리한 후 표준양생조건하에서 7일간 양생한 후 평틀로부터 탈형한다. 탈형한 후 도막을 뒤집어서 계속적으로 7일간 양생한다. 그 후 경화한 도막에서 시험편을 채취한다. 시험편의 크기, 모양은 아령형 1호형(KS M 6518)으로 제작하고 시료의 두께는 KS M 6518 기준에 따라 정한 것을 제공한다.

2) 시험방법

시험편을 표준 상태에 1시간 이상 방치한 후 인장시험기에 흘림 간격이 60mm(눈금간 거리는 40mm가 되도록 시험편 표면에 표시한다.)가 되도록 시험편을 물림부에 물린 후 100mm/min의 인장속도로 시험편이 파단될 때까지 인장한다.

<실험 예 3 내마모성>

1) 시험 방법(콘크리트의 마모 저항 시험방법)

시험편의 질량을 달고 노즐축에 직각으로 그리고 노즐 끝에서 7.5±0.2cm 되는 거리에 고정 시키고, 분사로 1분 동안 쏘인다. 이러한 방법을 8곳 이상의 다른 점에도 반복한다. 시험편을 다시 2시간 물속에 담가서 깨끗하게 씻고 질량을 단다.

<실험 예 4 흡수량>

1) 시험체의 제작

70×70×20mm 밑판에 시료를 솔, 롤러 등으로 평탄하게 도포한 후 표준양생조건하에서 14일간 양생한다. 그 후 방수재 도포면을 제외한 4측면을 에폭시, 수지, 실리콘계 실링재 등으로 완전히 밀봉한 것을 시험체로 한다.

2) 시험방법

먼저 시험체의 질량을 계량해서 이것을 시험 전 질량으로 한다. 20±2℃로 조정한 물 속에 약 10mm 정도의 깊이까지 침적시킨다. 24시간 후 시험체를 물속에서 RJ내어 표면에 뭍은 물을 5종 B의 거름종이로 약 10초 동안 가볍게 닦아내어 그 때의 질량을 측정한다.

<실험 예 5 투습도>

1) 시험체 제작 표의 시험체를 제작하여 형틀에 시료를 기포가 없도록 흘려 넣어 도막을 균일한 두께로 마무리한다. 7일간 양생한 후 형틀로부터 탈형한다. 탈형한 후 도막을 뒤집어서 다시 계속적으로 7일간 양생시킨 것을 시험편으로 한다. 시험편의 크기는 지름 150mm의 원형으로 제작하고 온도 23±2℃, 상대 습도 50±10%에서 항량시킨 것을 시험편으로 한다.

2) 시험방법

a) 두께 측정기는 0.01mm의 눈금을 가진 평활하고 지름 5 mm의 원형 가압면이 있는 것이어야 한다. 두께 측정기의 가압 하중은 0.785 N을 원칙으로 하고, 측정 범위 안에서 ±15% 이상 변화하지 않아야 한다.

b) 두께의 측정은 시험편의 중앙을 중심으로 지름 100mm 원을 그리고, 그 안에 정사각형 격자를 표시하여 9개 부위를 0.01mm 까지 측정하고, 측정값 중 최고값과 최저값을 제외한 7개의 측정값을 평균하여 도막 두께로 한다.

3) 측정

a) 시험편을 설치한 용기를 온도(23±2)℃ 및 상대 습도(50±2)%로 설정한 항온 항습조 내에 두고, 적당한 시간 간격으로 용기를 꺼내어 용기의 질량 증가를 측정하고 시험편의 투습량을 구한다.

b) 모든 시험은 블랭크 용기의 질량 증감을 측정하고 a)에서 구한 투습량에서 가감하여 보정한다.

c) 측정 간격은 시험편 투습량의 증가가 0.01g에서 10g의 범위가 되는 시간으로 한다. 이 측정한 용기의 질량과 이 직전에 측정한 용기 질량의 차에서 1시간당 환산한 질량의 증가량을 구한다. 이 증가량을 연속하여 5회 이상 측정하고, 2시간(48시간) 이상 시험 용기의 질량이 일정하게 증가하면 시험을 종료한다.

<실험 예 6 도막형성 후의 겉모양(내후성)>

1) 시험편 제작

시험 형틀(350×450mm)에 시료를 기포가 없도록 흘려넣어 도막을 균일한 두께로 마무리한다. 그 후 표준양생조건하에서 7일간 양생한 후, 형틀로부터 탈형하여 도막을 뒤집어서 다시 7일간 양생시킨 것을 표준양생 시험편으로 하여 시험편의 크기는 100×100mm로 한다.

2) 평가방법

도막 형성 후의 겉모양의 평가는 표준양생 시험편을 기준으로 도막 표면에 주름, 잔갈림, 핀홀, 변형, 벗겨짐 및 변색 등의 현상이 나타났는지의 유무를 육안으로 관찰한다.

<실험 예 7 중성화 촉진시험(30일)>

100×100×100mm 시험용 밑판에 시료를 도포하고 7일간 양생한다. 양생 종료 1일 전에 공시체의 4측면 및 밑면을 에폭시 수지로 밀봉하고, 에폭시 수지를 24시간 경화시킨다. 온도(20±2)℃, 상대습도(65±10)%, CO2 농도 5.0%로 고정된 중성화 시험기에 넣은 후 28일 동안 중성화시킨다. 그 후 꺼내어 단면을 절단하고 전단면에 1% 페놀프탈렌인 용액을 분무하여 적색으로 변하지 않는 부분을 중성화 부분이라고 한다. 중성화된 부분을 1측면 3곳의 깊이를 버니어캘리퍼스를 이용하여 0.1mm까지 측정한다. 측정한 3곳의 평균값을 공시체 1개의 중성화깊이라 하고, 시험체 3개의 평균값으로 하여 소수점이하 첫째 자리에서 끝맺음한다.

위의 표에 나타낸 시험용 밑판에 제품에 표시된 방법으로 도막재를 도포하고 7일간 양생한다. 양생 종료 1일 전에 공시체의 4측면 및 밑면을 에폭시 수지로 밀봉하고, 에폭시 수지를 24시간 경화시킨다. 온도 20±2℃, 상대 습도 65±10%, CO2 농도 5.0%로 고정된 중성화 시험기에 넣은 후 28일 동안 중성화시킨다. 그 후 꺼내어 절단하고 절단면에 1% 페놀프탈레인 용액을 분무하여 적색으로 변하지 않는 부분을 중성화 부분이라고 한다.

<실험 예 8 염화물이온 침투저항성>

1) 시험체 제작 시험체는 표의 시험체 규격에 따라 도막재를 기포가 없도록 균일하게 도호한 후 7일간 동일한 양생조건으로 양생한 시험체로 한다.

2) 시험방법 염화물 이온 침투 저항성 시험은 KS F 2711「전기 전도도에 의 한 콘크리트의 염소이온 침투 저항성 시험 방법」의 규정에 따르며, 시험체 장착시 도막재의 도포면이 염화나트륨 수용액에 접하도록 하고, 5개 시험체에 대하여 측정값 중 최고값과 최저값을 제외한 3개의 평균값으로 한다.

3. 내구성 시험 결과

시험항목	품질기준	단위	실험결과				시험방법
			실시예1	실시예2	비교예1	비교예2
1.부착강도	1.0N/㎟이상	N/㎟	1.85	1.86	1.73	1.5	KS F 4936
2.인장강도 &신장율	1.0N/㎟이상, 50%이상(자체기준 : 10% 이상)	%	22	22	20	16	KS F 4919
3.내마모성	1.5g 이하(자체기준)	g	1.15	1.09	1.32	1.34	KS F 2429 KS F 4936
4.흡수량	2.0g 이하	g				0	KS F 4919
5.투습도	50 이하	g/㎡day	5	5.5	7	0	KS F 4936
6.도막형성후의 겉모양 (내후성)	주름,잔갈림,핀홀, 변형 및 벗겨짐이 생기지 않을 것	-	이상 없음	이상 없음	이상 없음	이상 없음	KS F 4936
7.중성화 촉진시험(30일)	10㎜이하	mm	0.5	0.5	0.5	0.6	KS F 4936
8.염화물 이온차단성	1,000이하	Coulomb	270	280	365	644	KS F 4936

부착강도 : 일반적으로 방식재(표면 도포제)의 기준강도는 1.0N/㎟이며, 부착강도는 제품의 성능발현에 중요한 요소로 작용 된다. 본 발명의 실시예의 부착강도수치는 타사에 비해 10~20%정도 높은 수치를 보이는 것을 확인할 수 있다.

신장율 : 내구성이 높으면서 구조체의 거동이나 외부 변동에 대한 대응정도가 좋아야 우수한 표면 처리제라고 할 수 있다. 따라서 신장율이 크면서 내구성이 우수한 제품이 좋은 제품인 것이다.

내마모성 : 내구성 평가의 중요요소로서 표면의 마모도가 낮을수록 외부저항성 및 열화에 강함을 나타낸다. 본 발명의 실시예는 마모도가 높아 내구성이 우수한 것으로 판단된다.

흡수량 : 본 제품의 주요 성능 중 하나인 통기성 확보를 위한 결과로써 타사 제품의 경우 통기성 확보가 전혀 되지 않는 제품도 있었으며, 본 제품은 통기성 확보가 되는 것으로 판단된다.

투습도 : 흡수량과 마찬가지로 통기성 확보를 위해서는 물은 차단하면서 습기는 방출할수 있는 성능을 가져야 한다. 본 제품은 타사 제품에 비하여 통기성능이 우수한 것으로 판단된다.

도막형성 후의 겉모양(내후성) : 도막 표면에 주름, 잔갈림, 핀홀, 변형, 벗겨짐 및 변색 등의 현상을 관찰하였으나, 실험된 재료들 모두 이상없음의 결과를 얻을 수 있어 육안상 평가는 비슷한 성능을 보이는 것을 알 수 있었다.

중성화 깊이 : 염화물이온침투저항성과 마찬가지로 중성화는 콘크리트 구조체의 열화 정도를 나타내는 척도이며 중성화 정도가 적을수록 열화의 정도가 적은것을 의미하므로 본 데이터와 같이 본 발명의 실시예가 유사 제품에 비해 우수한 것으로 판단된다.

염화물이온침투저항성 : 콘크리트 구조체의 열화를 방지하는 근본적인 목적이기도 하며, 특히 해안지역에서는 더욱더 중요한 요소라고 생각되어지며 본 발명의 실시예는 타 회사에 비해 저항성이 높아 염화물에 의한 저항성이 우수한 것으로 판단된다.

4. 현장시공

도 2와 같이 무기계 콘크리트 표면 처리제를 지하철, 지하보도, 차도, 터널의 콘크리트 시설물과,

교각, 교량, 도로, 철도, 해상, 해양항만의 콘크리트 구조물과,

토목, 건축의 콘크리트 구조물과,

염해, 중성화 방지, 상·하수도의 콘크리트 구조물 표면에 0.05~2mm의 두께로 도포하여 코팅막을 형성하였다.

이와 같은 무기계 콘크리트 표면 처리제에 의하면, 콘크리트 구조체와 물성이 유사한 무기계 분말을 이용하여 콘크리트 구조체의 특성을 그대로 이용할 수 있으므로 수축팽창의 차이가 작아 열에 의한 균열을 방지할 수 있고, 콘크리트 구조체에 대한 침투성이 우수하여 콘크리트 구조체에 견실하게 접착될 수 있다. 따라서, 동결융해, 중성화, 염화물침투,화학침식, 철근부식, 알칼리골재반응, 방수, 방식, 항균 등 각종 열화요인으로부터 콘크리트 구조체를 장기간 보호 유지할 수 있다.

그리고, 콘크리트 구조체의 백색도 및 은폐력 향상을 통하여 미관적으로 우수한 기능을 발휘하며, 1액형으로 시공이 용이하다.

또한, VOC(휘발성유기화합물:Volatile Organic Compounds)가 발생되지 않으며, VOC를 흡수하여 인체에 무해하고 도포 후 무반사 발광이 되어 지하차도 등 어두운 곳에서는 밝기가 증가되어 빛 효율이 높고 자연색을 유지할 수 있는 등의 효과가 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들도 결합 된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허등록청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 작업 공정을 계략적으로 나타낸 작업 공정도.

도 2는 본 발명의 요부인 표면처리재 코팅부를 발췌하여 확대한 상태의 단면도.

Claims (4)

1. 삭제
2. 무기계 분말 100중량부에 대하여 물 80~83중량부, SBR계 수지 100~150중량부, 고분자 수지 20~100중량부, 각섬석 1~20중량부, 발수제 1~10중량부, 증점제 3~10중량부가 혼합되어 이루어지는 무기계 콘크리트 표면 처리제에 있어서,

   상기 무기계 분말은 중량비로 탄산칼슘 : 탈크 : 티탄이 21~24 : 34~38 : 38~44 비율로 혼합되어 이루어지며, 상기 고분자 수지는 Styrene-Acrylic polymer 껍질(shell)과 내부기공을 가지는 미세입자의 불투명 고분자 수지인 것을 특징으로 하는 무기계 콘크리트 표면 처리제.
3. 삭제
4. 지하철, 지하보도, 차도, 터널의 콘크리트 시설물, 교각, 교량, 도로, 철도, 해상, 해양항만의 콘크리트 구조물, 토목, 건축의 콘크리트 구조물, 염해, 중성화 방지, 상·하수도의 콘크리트 구조물 표면에 0.05~2mm의 두께로 제2항에 따른 무기계 콘크리트 표면처리제를 도포하여 코팅막을 구비하는 것을 특징으로 하는 무기계 콘크리트 표면처리제를 이용한 시공방법.

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