KR101325558B1 - 폴리머 시멘트 및 아크릴 코팅제를 이용한 콘크리트 구조물의 보수 및 보강공법 - Google Patents

폴리머 시멘트 및 아크릴 코팅제를 이용한 콘크리트 구조물의 보수 및 보강공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘크리트 구조물의 보수 및 보강을 위한 것으로, 분말 형태의 라텍스를 적용한 폴리머 시멘트와 분말 형태의 라텍스를 적용한 프라이머 및 코팅제를 동시에 시공하여, 본 발명은 콘크리트 구조물 표면에 폴리머 시멘트와 코팅제를 동시에 사용하여 콘크리트와의 부착력 및 표면 코팅을 동시에 수행하여 작업성 및 보수 및 보강 효율성을 향상시킬 수 있고, 폴리머 시멘트와 아크릴 코팅제용 프라이머 및 아크릴 코팅제에 분말 형태의 라텍스 시스템을 적용하여 콘크리트 구조물 내에서 진행하고 있거나 또는 진행 예정인 크랙에 대한 저항성을 향상시킬 수 있으며, 수용성 실리콘 아크릴 수지를 적용함으로써 부착력 향상과 더불어 코팅표면에 이물질의 부착하는 현상을 방지하여 건전한 상태의 시공면을 유지할 수 있는 폴리머 시멘트 및 아크릴 코팅제를 이용한 콘크리트 구조물의 보수 및 보강공법에 관한 것이다.

Description

폴리머 시멘트 및 아크릴 코팅제를 이용한 콘크리트 구조물의 보수 및 보강공법{Reinforcing method of Concrete Structure by Using Polymer Cement and acrylic coating system}
본 발명은 콘크리트 구조물의 보수 및 보강을 위한 것으로, 더욱 구체적으로는, 폴리머 시멘트와 아크릴 코팅제를 동시에 적용하여 시공 효율성을 향상시킬 수 있는 폴리머 시멘트 및 아크릴 코팅제를 이용한 콘크리트 구조물의 보수 및 보강공법에 관한 것이다.
콘크리트구조물의 내구성 예를들면 교량, 냉각탑, 빌딩, 및 기타 구조물의 장기적인 내구성은 콘크리트구조물의 품질과 철근을 둘러싼 콘크리트 피복두께에 의해 결정된다. 콘크리트구조물의 열화를 초래하는 수많은 원인들이 존재한다. 콘크리트구조물의 탄산화는 콘크리트와 철근의 경계면에서 콘크리트의 높은 pH를 감소시켜 철근부식을 초래한다. 이러한 부식은 제설용 염분, 염화물 혹은 물속에 존재하는 황산염의 침투에 의해 더 가속된다. 철근의 산화는 산화철이 형성되고, 부식으로 인한 부피가 팽창함에 따라 콘크리트에서 인장력을 야기시켜 콘크리트의 균열과 콘크리트 파괴가 일어나게 된다. 콘크리트의 취성적인 성질(특성)은 종종 건조 수축과 하중부담으로 인해 균열이 발생한다. 균열은 물, 이산화탄소 및 산소가 철근으로 침투하게 만들며 종래에는 철근부식이 일어난다. 철근의 부식을 방지하고 콘크리트 구조물의 전반적인 장기 내구성을 개선하기 위해 여러 가지 방법이 사용되고 있다.
즉, 대한민국 등록특허 제10-0847375호(2008.07.14), 대한민국 등록특허 제10-1301736호(2013.08.23)호와 같이 시멘트에 폴리머를 혼합한 폴리머 시멘트를 이용하여 콘크리트 구조물을 보수 및 보강하거나, 또는 대한민국 등록특허 제10-0879779호(2009.01.14)호와 같이 프라이머 및 코팅제를 통해 표면에 도막을 형성하는 방법 등이 통상적으로 이용되고 있는 실정이다.
하지만, 상기에 폴리머 시멘트를 이용하는 방법은 콘크리트 구조물과 동일한 재질을 이용해 부착성이 향상되는 효과를 얻을 수 있지만, 소량의 개질 폴리머의 사용으로 인해 큰 효과를 얻기 힘들고, 특히, 별도의 표면처리를 통해 열화를 방지하여야 하는 등의 문제가 있다.
그리고 코팅제를 이용하는 방법은 표면 처리가 동시에 이루어지는 효과는 있으나, 콘크리트 구조물과의 부착시 콘크리트 구조물에서 발생하는 수화현상에 의해 박리되는 현상이 잦아 수시로 보수를 해줘야 하는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 폴리머 시멘트 및 아크릴 코팅제를 이용한 콘크리트 구조물의 보수 및 보강공법은 라텍스 시스템의 적용으로 콘크리트 구조물의 변화에 따른 저항성을 향상시킬 수 있는 폴리머 시멘트 및 아크릴 코팅제를 이용한 콘크리트 구조물의 보수 및 보강공법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 폴리머 시멘트와 아크릴 코팅제의 동시 적용으로 콘크리트 구조물의 보수 및 보강 시공의 효율성을 향상시키는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 수용성 실리콘 아크릴 수지를 적용하여 코팅 표면에 이물질의 부착되는 현상을 방지해 콘크리트 구조물 표면을 항상 건전한 상태로 유지시키는데 그 목적이 있다.
본 발명은 콘크리트 구조물 표면에 폴리머 시멘트와 코팅제를 동시에 사용하여 콘크리트와의 부착력 및 표면 코팅을 동시에 수행하여 작업성 및 보수 및 보강 효율성을 향상시킬 수 있다.
또한, 폴리머 시멘트와 아크릴 코팅제용 프라이머 및 아크릴 코팅제에 분말 형태의 라텍스 시스템을 적용하여 콘크리트 구조물 내에서 진행하고 있거나 또는 진행 예정인 크랙에 대한 저항성을 향상시킬 수 있다.
그리고 수용성 실리콘 아크릴 수지를 적용함으로써 부착력 향상과 더불어 코팅표면에 이물질의 부착하는 현상을 방지하여 건전한 상태의 시공면을 유지할 수 있는 유용한 발명이다.
이하에서는 본 발명의 구성에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
우선, 본 발명은 콘크리트 구조물 표면에 도포하는 폴리머 시멘트와 상기 폴리머 시멘트 표면에 도포하는 프라이머를 포함하는 아크릴 코팅제로 구성되어 있다.
1. 시멘트
본 발명에서의 폴리머 시멘트는 1액형 형태로 구성되어 있는데, 그 세부적인 성분비는 알루미네이트 시멘트 22 ∼ 52중량%, 실리카 모래 25 ∼ 56중량%, 시드 중합체와 코어 중합체 및 그라프트 쉘 중합체를 포함하여 구성되는 분말형태의 라텍스 9 ∼ 18중량%, 분말 소포제 0.02 ∼ 0.07중량%, 물 9 ∼ 16중량%를 포함하여 구성되어 있다.
상기 알루미네이트 시멘트는 칼슘 실리카로 이루어진 포틀랜트 시멘트와 비교하여 화학적으로 유사하기에 많은 비교를 한다.
상기 포틀랜트 시멘트와 알루미네이트 시멘트를 비교하였을 때에 알루미네이트 시멘트의 낮은 수분함유량으로 인해 다공성과 투수성이 낮아 콘크리트 구조물의 보호 및 방수성능이 더욱 뛰어나다.
상기와 같은 높은 내화학성 및 낮은 다공성 및 저 투수성으로 인해, 황화수소에 노출되어 있는 콘크리트 구조물에 장기간 내화학성 및 방수성을 부여하게 된다.
이러한, 알루미네이트 시멘트는 실리카 모래와 대략 1:1 또는 1:2의 비율로 혼합하여 사용하게 된다.
여기서, 상기 실리카 모래를 너무 많이 사용하게 되면 강도가 낮아지고 투수성이 높아지는 문제점이 발생하고, 반대로, 알루미네이트 시멘트의 사용이 많으면 수축균열 및 작업성의 문제와 더불어 시공단가가 높아지기 때문에 이를 감안하여 적절한 비율로 혼합하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에서는 상기 알루미네이트 시멘트를 개질시키기 위해 분말 형태의 라텍스를 사용한다.
상기 분말 형태의 라텍스는, 시드 중합체와 코어 중합체 및 그라프트 쉘 중합체로 이루어져 있다.
이를 상세히 살펴보면,
분말 형태의 라텍스 전체 100중량%를 기준으로 방향족 비닐 화합물, 비닐 시안 화합물, 메틸메타크릴레이트 군으로부터 선택된 1종 이상의 단량체 0.8 ∼ 12.3중량%, 가교제 0.05 ∼ 0.40중량%, 그라프팅제 0.01 ∼ 0.50중량%를 포함하는 시드 중합체와,
분말 형태의 라텍스 전체 100중량%를 기준으로, 알킬 아크릴레이트 단량체 19.5 ∼ 63.7중량%, 가교제 0.1 ∼ 1.0중량%, 그라프팅제 0.05 ∼ 0.50중량%, 계면활성제 0.05 ∼ 2.00중량%를 포함하는 코어 중합체와,
분말 형태의 라텍스 전체 100중량%를 기준으로, 방향족 비닐 화합물 17.7 ∼ 58.9중량%, 비닐 시안 화합물 9.5 ∼ 28.8중량%, 반응형 계면활성제 0.05 ∼ 2.00중량%를 포함하는 그라프트 쉘 중합체로 이루어져 있으며, 이때에, 분말 형태의 라텍스의 수분 함량은 0.04%이고, 분말밀도는 0.5g/㎠이다.
상기와 같은 본 발명에서의 분말 형태의 라텍스를 구성하고 있는 시드 성분은 본 발명에 사용되는 시드 성분은 유리 전이 온도가 최소한 60℃ 이상인 경질 중합체 형성 단량체로 이루어져 있으며, 방향족 비닐 화합물, 비닐 시안 화합물, 메틸메타크릴레이트로부터 유도된 단위를 함유한 화합물을 단독 또는 2종 이상의 단량체를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 시드를 구성하고 있는 성분들의 임계치 미만 또는 초과할 경우에는 원하는 인장강도가 낮아지는 문제가 있다.
또한, 코어 성분은 유리 전이 온도가 0℃ 미만인 적절한 유형의 가교된 알킬 아크릴레이트 중합체이다. 가교된 알킬 아크릴레이트 중합체는 바람직하게는 유리 전이 온도가 -20℃ 미만, 특히 -30℃ 미만이어야 한다. 알킬 아크릴레이트 중합체의 유리 전이 온도는 예를 들어 DSC 방법에 의해 측정될 수 있다.
본 발명에 사용되는 상기 알킬 아크릴레이트 단량체는 알킬 부분에 2 내지 8개의 탄소원자, 바람직하게는 4 내지 8개의 탄소원자를 갖는 알킬 아크릴레이트로서 부틸 아크릴레이트와 에틸 헥실 아크릴레이트가 특히 적당하다.
이러한 코어를 구성하는 성분들이 임계치 미만일 경우에는 고무 함량이 낮아져 유연성이 저하되고, 임계치를 초과하게 될 경우 쉘의 함량이 낮아져 고무가 뭉치게 되어 상용성이 저하되는 문제가 있다.
본 발명에 사용되는 방향족 비닐 화합물은 스티렌 모노머 유도체를 사용하는 것이 바람직하며, 그 예로 스티렌, α-메틸스티렌, 파라 메틸스티렌 또는 비닐톨루엔 등을 사용할 수 있다. 또한 본 발명에 사용되는 비닐 시안 화합물은 아크릴로니트릴 또는 메타크릴로니트릴 등을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 제조된 건조 분말과 용융 혼련 가능한 경질 매트릭스는 유리전이 온도가 최소한 60℃ 이상인 경질 중합체 형성 단랑체로 이루어져 있으며, 방향족 비닐 화합물, 비닐 시안 화합물, 메틸메타크릴레이트로부터 유도된 단위를 함유한 화합물, 폴리카보네이트 중합체를 형성할 수 있는 화합물 등을 단독, 또는 2종 이상의 단량체를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 사용되는 반응형 계면활성제는 중합중 단량체와 반응 가능한 2중 결합을 가지고 있는 계면활성제이며, 구체적으로는 아릴기를 포함하는 이온 및 비이온계 반응형 계면활성제, 아크로일기를 포함하는 이온 및 비이온계 반응형 계면활성제, 프로페닐기를 포함하는 이온 및 비이온계 반응형 계면활성제 등이 있다. 반응형 계면활성제를 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용하는 것이 가능하다.
상기 반응형 계면활성제로, 알킬 알릴 설포 숙신산의 나트륨 또는 칼륨 염(sodium or potassium salt of alkyl allyl sulfosuccinic acid), 메타아크로일 옥시 폴리옥시알킬렌 젖산의 나트륨 또는 칼륨 염(sodium or potassium salt of methacryloyl oxy polyoxy alkylene lactic acid), 폴리옥시에틸렌 알킬프로페닐페닐 에테르(Polyoxyethylene alkyl(propenyl)phenyl ether), 및 폴리옥시에틸렌 알킬프로페닐페닐 에테르 암모늄 설페이트(Polyoxyethylene alkyl(propenyl)phenyl ether ammonium sulfate) 중 적어도 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기와 같은 분말 형태의 라텍스는 분말밀도가 높고 수분 함량이 낮기 때문에 인장강도 및 열에 대한 안정성이 우수하게 된다.
따라서, 라텍스 입자 간의 간극이 좁아 수밀성이 향상되고, 특히, 콘크리트 구조물 내에서 수분이 발생하더도 매우 안정적이며, 높은 인장강도에 의해 균열 형성시 파손이 발생하지 않는다.
특히, 상기에서 언급한 유리전이온도는 통상적으로 고분자 물질에서 발생하는 상태변환을 말하는 것으로, 일반적인 고체상태의 저분자의 경우 열을 가하게 되면 고체에서 액체로 상태변환이 이루어지지만, 고체상태의 고분자의 경우 분자간의 연결고리가 탈락하는 현상으로 인해 고무와 같이 재질이 부드러워지는 현상을 의미한다.
즉, 본 발명에서의 분말 형태의 라텍스는 유리전이온도가 상대적으로 낮기 때문에 콘크리트 구조물이 균열 등의 변화가 발생하더라도 유연하게 대처할 수 있게 된다.
한편, 부말 소포제는 폴리머 시멘트 혼합물의 배합시 발생하는 공기량을 줄일도록 사용된다.
여기서, 본 발명에서의 폴리머 시멘트에는 나노 미립자 0.3 ∼ 0.6중량%를 더 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 나노 미립자는 알루미네이트 시멘트의 미세 다공성의 중요 충진재로서, 넓은 표면적을 형성하기 때문에 수화작용으로 인해 조직을 매우 조밀하게 형성하여 투수성을 감소시키고 내화학성 및 편리한 작업성, 요변성을 도와주고 천정이나 벽체에 시공시 처짐이 발생하지 않도록 작용하게 되며, 이러한, 나노 미립자는 콜로이드 실리카 또는 실리카 흄을 이용하는 것이 바람직하다.
특히, 상기 나노 미립자의 성분배합에 있어서 임계치 이하로 혼합하게 되면 아무런 역할을 수행할 수 없게 되고, 임계치를 초과하여 사용하게 되면 요변성이 저하되고 또한, 다량의 물을 필요로 하게 되어 강도가 낮아지고 투수성이 향상됨으로써, 내화학성이 감소하는 현상이 발생하게 된다.
또한, 본 발명에서는 인성 및 인장강도 개선을 위해 섬유계열의 마이크로 화이버를 더 포함할 수 있고, 물의 양을 줄여주기 위해 고성능 감수제를 더 포함하여 구성할 수도 있다.
또한, 상기 폴리머 시멘트에는 칼슘 설포 알루미네이트 계열 또는 칼슘 알루미네이트 계열 중 어느 하나의 속경제 1.5 ∼ 3.0중량%를 더 포함할 수 있으며, 폴리머 시멘트의 양생시 체적의 변화를 줄이기 위한 팽창제 0.5 ∼ 1.0중량%를 더 포함하여 구성할 수도 있다.
2. 코팅제
상기 코팅제는 폴리머 시멘트 표면에 도포하는 프라이머와 상기 프라이머 상측에 도포하는 아크릴 코팅제로 구성된다.
(가) 아크릴 코팅제용 프라이머
상기 아크릴 코팅제용 프라이머는 상술한 폴리머 시멘트 표면 위에 도포하여 접착성 및 유연성을 부여한 형태로 이루어져 있다.
그 세부 구성에 대해 살펴보면, 물 22.4 ∼ 25.3중량%, 부식억제제 0.33 ∼ 0.41중량%, 습윤제 0.10 ∼ 0.16중량%, pH조정제 0.22 ∼ 0.28중량%, 증점제 0.54 ∼ 0.60중량%, 소포제 0.66 ∼ 0.72중량%, 이산화 티타늄 안료 5.7 ∼ 5.8중량%, 충진제 50.11 ∼ 53.21중량%, 시드 중합체와 코어 중합체 및 그라프트 쉘 중합체를 포함하여 구성되는 분말형태의 라텍스 13.6 ∼ 15.3중량%, 에틸렌 글리콜 2.23 ∼ 3.00중량%를 포함하여 이루어져 있다.
우선, 부식억제제는 곰팡이나 이끼의 형성을 방지하기 위한 곰팡이 방지제로서 이용한다.
다음으로, 습윤제는 아크릴 코팅제용 프라이머의 건조를 막을 수 있도록 포함하여 사용한다.
이는, 수용성으로 이루어진 아크릴 코팅제용 프라이머의 건조가 빠르게 진행되었을 경우 폴리머 시멘트 표면에 도포된 이후에 필름막이 형성되어 통기성이 저하되는 문제점이 발생하게 되는데, 본 발명에서는 상기와 같은 습윤제의 사용으로 얇은 필름막 형성을 억제하여 통기성을 형성함으로써 이러한 문제점을 극복할 수 있게 된다.
다음으로, pH조정제는 폴리머 시멘트 표면의 pH를 조정할 수 있도록 작용하게 된다.
다음으로, 증점제는 아크릴 코팅제용 프라이머의 점도를 증가시키기 위한 것으로 일반적인 사항이기에 상세한 설명은 생략하도록 한다.
다음으로, 소포제는 거품발생을 억제하기 위한 것으로, 다양한 재질을 이용할 수 있으나 본 발명에서는 무수 이소프로필 알코올을 혼합하여 사용한다.
다음으로, 이산화 티타늄 안료는 색상을 부여하기 위한 것으로, 특히 자외선 차단효과가 있고, 이물질의 자가청소기능 및 박테리아의 저항성을 부여하기 위해 이용된다.
다음으로, 충진제는 강도 및 내구성을 증가시켜주기 위해 이용된다.
다음으로, 분말 형태의 라텍스는 분말 형태의 라텍스 전체 100중량%를 기준으로 방향족 비닐 화합물, 비닐 시안 화합물, 메틸메타크릴레이트 군으로부터 선택된 1종 이상의 단량체 0.8 ∼ 12.3중량%, 가교제 0.05 ∼ 0.40중량%, 그라프팅제 0.01 ∼ 0.50중량%를 포함하는 시드 중합체와,
분말 형태의 라텍스 전체 100중량%를 기준으로, 알킬 아크릴레이트 단량체 19.5 ∼ 63.7중량%, 가교제 0.1 ∼ 1.0중량%, 그라프팅제 0.05 ∼ 0.50중량%, 계면활성제 0.05 ∼ 2.00중량%를 포함하는 코어 중합체와,
분말 형태의 라텍스 전체 100중량%를 기준으로, 방향족 비닐 화합물 17.7 ∼ 58.9중량%, 비닐 시안 화합물 9.5 ∼ 28.8중량%, 반응형 계면활성제 0.05 ∼ 2.00중량%로 이루어진 그라프트 쉘 중합체를 포함하여 이루어져 있으며, 이때에, 분말 형태의 라텍스의 수분 함량은 0.04%이고, 분말밀도는 0.5g/㎠이다.
이러한, 분말 형태의 라텍스는 폴리머 형태로서 적은 물에서도 분산이 원활히 이루어지고, 특히, 분말밀도가 높기 때문에, 폴리머 시멘트 표면에 도포시 폴리머 시멘트 공극으로 유입되어 강한 접착력을 형성할 수 있게 된다.
특히, 상기 아크릴 코팅제용 프라미어와 폴리머 시멘트에는 동일한 사양의 분말 형태의 라텍스가 포함되어 있기 때문에 상호 간의 접착력이 우수해짐은 물론, 아키를 코팅제용 프라이머에도 유연성을 부여하여 콘크리트 구조물의 보수 및 보강 이후 크랙 등과 같은 변형에 유연하게 대처할 수 있게 된다.
다음으로, 에틸렌 글리콜은 프라이머의 건조시 코팅표면에 껍질과 같은 불필요한 표층이 생기는 것을 줄이기 위해 이용되며, 특히 물의 증발속도를 저하시키기 위해 이용한다.
(나) 코팅제
본 발명에서의 아크릴 코팅제는 아크릴 코팅제용 프라이머가 도포된 표면 전체에 시드 중합체와 코어 중합체 및 그라프트 쉘 중합체를 포함하여 구성되는 분말형태의 라텍스 25 ∼ 27중량%, 수용성 실리콘 아크릴 수지 8.4 ∼ 13.0중량%, 물 7 ∼ 12중량%, 충진제 41 ∼ 43중량%, 부식억제제 0.2 ∼ 0.6중량%, 증점제 0.3 ∼ 1.0중량%, 소포제 1.0 ∼ 1.6중량%, 습윤제 0.1 ∼ 0.3중량%, 이산화 티타늄 안료 7 ∼ 8중량%를 포함하여 구성된다.
상기 아크릴 코팅제의 분말 형태의 라텍스는 폴리머 시멘트 및 아크릴 코팅제용 프라이머에서 이미 설명한 성분과 동일하게 구성되어 있어 유연성 확보 및 접착성, 인장강도 향상 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.
다음으로, 수용성 실리콘 아크릴 수지는 수용성 실리콘 수지 60 ∼ 70중량%, 물 10 ∼ 20중량%, 폴리프로필렌 비드 1 ∼ 10중량%, 경화제 10 ∼ 20중량%로 이루어져 있다.
상기 수용성 실리콘 수지는 이물질의 부착 방지력 및 폴리머 시멘트와의 부착성, 내후성이 우수한 성분으로서 임계치 미만으로 혼합하였을 경우 상술한 효과를 얻을 수 없고, 임계치를 초과하였을 경우에는 물의 사용량이 증가하는 문제점이 있다.
다음으로, 폴리프로필렌 비드는 표면적을 조정하여 표면이 매끄럽게 되도록 함으로써 이물질 부착에 대한 방지력을 향상시키기 위해 첨가한다.
다음으로, 경화제는 유기 수소 폴리실록산 경화제로 유기 수소의 결합으로 인해 도막 성능을 향상시켜 표면 마찰력이 작은 소재에도 잘 부착될 수 있도록 작용한다.
따라서, 개질된 폴리머 시멘트 및 그 표면에 도포되어 있는 아크릴 코팅제용 프라이머와의 접착시 라텍스 간의 접착력 이외에 추가로 접착력을 향상시킬 수 있도록 작용하게 된다.
이러한, 경화제는 임계치 미만으로 혼합하였을 경우 도막형성이 제대로 이루어지 않아 부착성 및 내후성이 약해지는 문제점이 있고, 임계치를 초과하였을 경우 아크릴 코팅제의 건조가 더디게 진행되는 문제점이 있다.
한편, 상기 수용성 실리콘 수지는 2단계에 걸쳐서 제조가 이루어지게 된다.
우선, 실리콘 아크릴레이트 모노머 20 ∼ 43중량%, 아크릴레이트 모노머 33 ∼ 60중량%, 유기용제 10 ∼ 20중량%, 개시제 0.5 ∼ 5중량%를 혼합하여 실리콘 변성아크릴 수지를 얻을 수 있게 된다.
이때에, 상기 실리콘 아크릴레이트 모노머는 실리콘 말단기에 아크릴레이트가 있어 수지합성이 가능한 성분으로서, 임계치 미만일 경우에는 이물질 부착방지성이 불량하게 되고, 임계치를 초과하게 되면 아크릴 코팅제용 프라이머 및 폴리머 시멘트와의 부착성이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 아크릴레이트 모노머는 실리콘 아크릴레이트 모노머와 개시제의 드롭핑시 필요한 성분으로 성분들 간의 부착성을 향상시키고, 건조성, 내후성이 우수한 성분으로 임계치 미만으로 혼합하였을 경우 도막형성이 불량하게 이루어지고, 임계치를 초과하여 혼합하게 되면 이물질 부착 방지력이 약해지는 문제점이 있다.
이러한, 아크릴레이트 모노머는 메틸메타크릴레이트, 하이드록실 에틸메타크릴레이트, 시크로헥실 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트 중 선택된 어느 하나의 성분으로 이루어짐이 바람직하다.
또한, 유기용제는 상기 성분들을 혼합하기 위해 액상으로 만들기 위한 것으로 본 발명에서는 아세트산염 부틸, 크실렌 중 선택된 어느 하나의 성분으로 구성된다.
아울러, 개시제는 과산화벤조일 75%, 경화제인 아조이소부틸로나이트릴 중 선택된 어느 하나의 성분 중 어느 하나의 성분으로 구성된다.
한편, 상기와 같은 성분으로 이루어진 실리콘 변성아크릴 수지를 수용화 하는 단계를 거쳐 수용성 실리콘 수지가 된다.
상기 수용성 실리콘 수지는 실리콘 변성아크릴 수지 40 ∼ 70중량%, 유화제 2 ∼ 3중량%, 물 28 ∼ 57중량%를 혼합하여 형성할 수 있다.
특히, 상기와 같이 실리콘 변성아크릴 수지를 수용화시켜 수용성 실리콘 수지를 제조할 때에 물의 임계치 미만으로 혼합하였을 경우 점도가 높아 수용성 실리콘 수지의 제작 후 점도 조정이 힘든 문제점이 있고, 임계치를 초과하게 되었을 경우에는 점도가 너무 낮아지는 문제점이 있다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 수용성 실리콘 아크릴수지는 폴리머 시멘트에 부착시 수용성 실리콘 수지에 의해 폴리머 시멘트와의 접착성을 향상시키고, 외부의 이물질의 부착력은 저하시키도록 작용하게 되어 코팅면이 항상 건전한 상태를 유지하도록 작용하게 된다.
특히, 상기 폴리프로피렌 비드에 의해 아크릴 코팅제용 프라이머 및 개질된 폴리머 시멘트 표면과의 접착력이 향상되는 효과를 얻을 수 있게 된다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 폴리머 시멘트 및 아크릴 코팅제를 이용한 시공방법을 살펴보면 다음과 같다.
강도가 약한 콘크리트들을 제거하고, 오염물질, 그리스, 먼지, 레이턴스, 풍화된 곳을 샌드 블라스팅, 쇼트 블라스팅, 고압 세척을 통해 바탕청소를 한 후 철근에 발생한 녹을 제거한 상태에서 방청제를 2회 코팅 및 팻칭모르타르로 바탕면의 평탄작업을 한다.
그런 후, 알루미네이트 시멘트 22 ∼ 52중량%, 실리카 모래 25 ∼ 56중량%, 분말형태의 라텍스 9 ∼ 18중량%, 분말 소포제 0.02 ∼ 0.07중량%, 물 9 ∼ 16중량%를 포함하는 폴리머 시멘트 혼합물을 믹싱기와 같은 교반기를 이용하여 혼합하여 배합한 후, 상기 배합이 완료된 1액형 폴리머 시멘트 혼합물을 바탕정리가 완료된 콘크리트 구조물의 바탕면에 코팅한다.
그런 후, 상기 폴리머 시멘트 표면에 페인트롤러 또는 페인트 스프레이 장치를 이용하여 물 22.4 ∼ 25.3중량%, 부식억제제 0.33 ∼ 0.41중량%, 습윤제 0.10 ∼ 0.16중량%, pH조정제 0.22 ∼ 0.28중량%, 증점제 0.54 ∼ 0.60중량%, 소포제 0.66 ∼ 0.72중량%, 이산화 티타늄 안료 5.7 ∼ 5.8중량%, 충진제 50.11 ∼ 53.21중량%, 분말형태의 라텍스 13.6 ∼ 15.3중량%, 에틸렌 글리콜 2.23 ∼ 3.00중량%를 포함하는 아크릴 코팅제용 프라이머를 도포하는 도포하고, 그 위에 분말형태의 라텍스 25 ∼ 27중량%, 수용성 실리콘 아크릴 수지 8.4 ∼ 13.0중량%, 물 7 ∼ 12중량%, 충진제 41 ∼ 43중량%, 부식억제제 0.2 ∼ 0.6중량%, 증점제 0.3 ∼ 1.0중량%, 소포제 1.0 ∼ 1.6중량%, 습윤제 0.1 ∼ 0.3중량%, 이산화 티타늄 안료 7 ∼ 8중량%를 포함하는 아크릴 코팅제를 도포하는 아크릴 코팅제를 코팅하여 모든 시공을 완료하게 된다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명은 폴리머 시멘트와 아크릴 코팅제를 동시에 적용함으로써 콘크리트 구조물의 보수 및 보강 효과를 더욱 향상시키게 된다.
또한, 폴리머 시멘트와 아크릴 코팅제용 프라이머 및 아크릴 코팅제에 분말 형태의 라텍스를 적용하여 콘크리트 구조물의 크랙 등의 변화시 유연하게 대처할 수 있고, 특히, 아크릴 코팅제에 수용성 실리콘 아크릴 수지를 도입하여 코팅된 표면에 이물질이 부착되는 것을 방지하여 항상 건전한 면을 유지할 수 있도록 작용하게 된다.
상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 대해 기재한 것이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적인 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태로 변경하여 실시할 수 있음을 명시한다.

Claims (8)

  1. 열화가 발생되어 강도가 약한 콘크리트들을 제거하고, 오염물질, 그리스, 먼지, 레이턴스, 풍화된 곳을 샌드 블라스팅, 쇼트 블라스팅, 고압 세척을 통해 바탕청소를 한 후 철근에 발생한 녹을 제거한 상태에서 방청제를 2회 코팅 및 팻칭모르타르로 바탕면 평탄작업을 하는 바탕정리단계;
    알루미네이트 시멘트 22 ∼ 52중량%, 실리카 모래 25 ∼ 56중량%, 분말형태의 라텍스 9 ∼ 18중량%, 분말 소포제 0.02 ∼ 0.07중량%, 물 9 ∼ 16중량%를 포함하는 폴리머 시멘트 혼합물을 믹싱기와 같은 교반기를 이용하여 혼합하는 폴리머 시멘트 제조단계;
    상기 배합이 완료된 폴리머 시멘트 혼합물을 바탕정리가 완료된 콘크리트 구조물의 바탕면에 코팅하여 폴리머 시멘트 시공을 완료하는 폴리머 시멘트 시공 완료단계;
    상기 폴리머 시멘트 표면에 페인트롤러 또는 페인트 스프레이 장치를 이용하여 물 22.4 ∼ 25.3중량%, 부식억제제 0.33 ∼ 0.41중량%, 습윤제 0.10 ∼ 0.16중량%, pH조정제 0.22 ∼ 0.28중량%, 증점제 0.54 ∼ 0.60중량%, 소포제 0.66 ∼ 0.72중량%, 이산화 티타늄 안료 5.7 ∼ 5.8중량%, 충진제 50.11 ∼ 53.21중량%, 분말형태의 라텍스 13.6 ∼ 15.3중량%, 에틸렌 글리콜 2.23 ∼ 3.00중량%를 포함하는 아크릴 코팅제용 프라이머를 도포하는 도포단계;
    상기 아크릴 코팅제용 프라이머가 도포된 표면 전체에 분말형태의 라텍스 25 ∼ 27중량%, 수용성 실리콘 아크릴 수지 8.4 ∼ 13.0중량%, 물 7 ∼ 12중량%, 충진제 41 ∼ 43중량%, 부식억제제 0.2 ∼ 0.6중량%, 증점제 0.3 ∼ 1.0중량%, 소포제 1.0 ∼ 1.6중량%, 습윤제 0.1 ∼ 0.3중량%, 이산화 티타늄 안료 7 ∼ 8중량%를 포함하는 아크릴 코팅제를 도포하는 아크릴 코팅제 시공 완료단계;로 이루어진 것에 특징이 있는 폴리머 시멘트 및 아크릴 코팅제를 이용한 콘크리트 구조물의 보수 및 보강공법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 폴리머 시멘트 제조단계에서 폴리머 시멘트에는 칼슘 설포 알루미네이트 계열 또는 칼슘 알루미네이트 계열의 속경제 1.5 ∼ 3중량%, 팽창제 0.5 ∼ 1중량%가 더 포함되어 구성되는 것에 특징이 있는 폴리머 시멘트 및 아크릴 코팅제를 이용한 콘크리트 구조물의 보수 및 보강공법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 폴리머 시멘트와 아크릴 코팅제용 프라이머 및 아크릴 코팅제에 포함되어 있는 분말형태의 라텍스는,
    분말 형태의 라텍스 전체 100중량%를 기준으로
    방향족 비닐 화합물, 비닐 시안 화합물, 메틸메타크릴레이트 군으로부터 선택된 1종 이상의 단량체 0.8 ∼ 12.3중량%, 가교제 0.05 ∼ 0.40중량%, 그라프팅제 0.01 ∼ 0.50중량%를 포함하는 시드중합체와,
    분말 형태의 라텍스 전체 100중량%를 기준으로,
    알킬 아크릴레이트 단량체 19.5 ∼ 63.7중량%, 가교제 0.1 ∼ 1.0중량%, 그라프팅제 0.05 ∼ 0.50중량%, 계면활성제 0.05 ∼ 2.00중량%를 포함하는 코어 중합체와,
    분말 형태의 라텍스 전체 100중량%를 기준으로,
    방향족 비닐 화합물 17.7 ∼ 58.9중량%, 비닐 시안 화합물 9.5 ∼ 28.8중량%, 반응형 계면활성제 0.05 ∼ 2.00중량%를 포함하는 그라프트 쉘 중합체로 이루어진 것에 특징이 있는 폴리머 시멘트 및 아크릴 코팅제를 이용한 콘크리트 구조물의 보수 및 보강공법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 분말형태 라텍스의 시드중합체를 구성하는 방향족 비닐 화합물은 스테린, α-메틸스티렌, 파라 메틸스티렌, 비닐톨루엔군 중 선택된 어느 하나 이상으로 이루어진 것에 특징이 있는 폴리머 시멘트 및 아크릴 코팅제를 이용한 콘크리트 구조물의 보수 및 보강공법.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 분말형태 라텍스의 코어 중합체를 구성하는 알킬 아크릴레이트는 부틸 아크릴레이트 또는 에틸 헥실 아크릴레이트 중 어느 하나인 것에 특징이 있는 폴리머 시멘트 및 아크릴 코팅제를 이용한 콘크리트 구조물의 보수 및 보강공법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 수용성 실리콘 아크릴 수지는,
    수용성 실리콘 수지 60 ∼ 70중량%, 물 10 ∼ 20중량%, 폴리프로필렌 비드 1 ∼ 10중량%, 경화제 10 ∼ 20중량%로 이루어진 것에 특징이 있는 폴리머 시멘트 및 아크릴 코팅제를 이용한 콘크리트 구조물의 보수 및 보강공법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 수용성 실리콘 아크릴 수지의 수용성 실리콘 수지는,
    실리콘 아크릴레이트 모노머, 아크릴레이트 모노머, 유기용제, 개시제로 이루어진 실리콘 변성아크릴 수지 40 ∼ 70중량%, 유화제 2 ∼ 3중량%, 물 28 ∼ 57중량%로 이루어져 실리콘 변성아크릴 수지를 수용화시킨 것에 특징이 있는 폴리머 시멘트 및 아크릴 코팅제를 이용한 콘크리트 구조물의 보수 및 보강공법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 변성아크릴 수지의 아크릴레이트 모노머는 메틸메타크릴레이트, 하이드록실 에틸메타크릴레이트, 시크로헥실 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트 중 선택된 어느 하나의 성분으로 이루어진 것에 특징이 있는 폴리머 시멘트 및 아크릴 코팅제를 이용한 콘크리트 구조물의 보수 및 보강공법.
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