KR101337346B1 - 콘크리트 구조물의 바닥 마감재 조성물 및 그 제조방법과 이를 이용한 콘크리트 바닥마감 시공방법 - Google Patents

콘크리트 구조물의 바닥 마감재 조성물 및 그 제조방법과 이를 이용한 콘크리트 바닥마감 시공방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101337346B1
KR101337346B1 KR1020130077731A KR20130077731A KR101337346B1 KR 101337346 B1 KR101337346 B1 KR 101337346B1 KR 1020130077731 A KR1020130077731 A KR 1020130077731A KR 20130077731 A KR20130077731 A KR 20130077731A KR 101337346 B1 KR101337346 B1 KR 101337346B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
concrete
composition
weight
modified
potassium silicate
Prior art date
Application number
KR1020130077731A
Other languages
English (en)
Inventor
호 강
김영기
Original Assignee
김영기
일산기업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김영기, 일산기업 주식회사 filed Critical 김영기
Priority to KR1020130077731A priority Critical patent/KR101337346B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101337346B1 publication Critical patent/KR101337346B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D1/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances
    • C09D1/02—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances alkali metal silicates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5024—Silicates
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04F—FINISHING WORK ON BUILDINGS, e.g. STAIRS, FLOORS
    • E04F15/00—Flooring
    • E04F15/12—Flooring or floor layers made of masses in situ, e.g. seamless magnesite floors, terrazzo gypsum floors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/60—Flooring materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Floor Finish (AREA)

Abstract

본 발명은 콘크리트 구조물의 바닥 마감재 조성물 및 그 제조방법과 이를 이용한 콘크리트 바닥마감 시공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 콘크리트 바닥에 도포하면 구성 성분 중 일부는 바닥 표층부의 공극을 통해 내부로 침투하여 강인한 조직을 형성하는 한편, 나머지 성분은 도포된 조성물의 액상 중에서 자연스러운 상등분리가 일어나 콘크리트 표면층에서 내수성과 내오염성 등을 나타내는 별개의 조직을 형성하면서 표면을 보호하는 조성물과 그 조성물의 제조방법 및 그 조성물을 이용한 콘크리트 바닥마감 시공방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 바닥 마감재 조성물은 변성포타슘실리케이트 50~80중량%, 리튬알루미노실리케이트 5~20중량%, 마이크로 실리카 1~5중량%, 실란크림 1~10중량%, 실록사이드변성에멀전 5~25중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 콘크리트 구조물의 수밀성이 높아져 백화현상이 감소되고, 중성화가 방지되며, 콘크리트 표층의 평활성, 내마모성, 내약품성, 방진성이 향상되고, 콘크리트 내부로 침투되는 수분 등이 차단되어 구조물의 내구성이 크게 향상되는 콘크리트 구조물의 바닥 마감재 조성물 및 그 제조방법과 이를 이용한 콘크리트 바닥마감 시공방법을 제공하는 효과를 가진다.

Description

콘크리트 구조물의 바닥 마감재 조성물 및 그 제조방법과 이를 이용한 콘크리트 바닥마감 시공방법 {Flooring coating composition for concreate structure, method of manufacturing theirof and flooring coating method}
본 발명은 콘크리트 구조물의 바닥 마감재 조성물 및 그 제조방법과 이를 이용한 콘크리트 바닥마감 시공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 콘크리트 바닥에 도포하면 구성 성분 중 일부는 바닥 표층부의 공극을 통해 내부로 침투하여 결정화(crystallizing)를 포함한 각종 무기화학반응에 의하여 강인한 조직을 형성하여 콘크리트 구조물의 압축강도, 결합강도(bond strength), 내마모성, 내화학성을 극대화하는 한편, 구성 성분 중 일부는 콘크리트 표면층에서 내수성과 내오염성 등을 나타내는 별개의 조직을 형성하면서 표면을 보호하는, 이른바 콘크리트 바닥에 대하여 이중적 보호구조와 보호기능을 나타내도록 한 콘크리트 구조물의 바닥 마감재 조성물과 그 조성물의 제조방법 및 그 조성물을 이용한 콘크리트 바닥마감 시공방법에 관한 것이다.
포틀랜드 시멘트가 수화할 때 포틀랜다이트[portlandite; Ca(OH)2]와 에트링가이트(ettringite)가 생긴다. 포틀랜다이트[Ca(OH)2]는 콘크리트 내부의 수분에 의하여 콘크리트 표면으로 이동하고 공기중의 이산화탄소와 반응하여 탄산칼슘을 만들며 이 탄산칼슘은 콘크리트 표면에 백태로 남아 백화현상(efflorescence)을 일으킨다.
그리고, 에트링가이트(ettringite)는 시멘트의 구성 화합물인 알루미네이트[3CaO·Al2O3]와 석고[CaSO4·2H2O]가 반응하여 이루어진 침상결정체의 광물[ calcium sulfoaluminate; Ca6Al2(SO4)3(OH)12·26H2O]로서, 에트링가이트(ettringite)가 많으면 콘크리트 구조물이 부풀어 올라 붕괴의 원인이 되기도 하며, 또한 에트링가이트(ettringite)는 외부로부터 침투한 수분에 의하여 아주 서서히 용해하여 콘크리트의 내구성을 저하시키는 요인이 되기도 한다.
이러한, 콘크리트의 마이크로 구조에 대한 개념도를 도 1에 나타내었다.
경화한 콘크리트에는 크기가 다른 공극들이 존재한다. 겔공극(gel pore)은 규산칼슘수화물[nCaO-SiO2-H2O(이하 'C-S-H'라 함)] 사이의 공극으로 1~5nm 크기이고, 모세관공극(capillary voids)은 규산칼슘수화물(C-S-H)과 포틀랜다이트[Ca(OH)2] 사이의 공극으로 10nm~1μm 크기이며, 연행공극(air bubbles and voids)은 혼화제에 의해 연행된 공극과 콘크리트 배합시 포함된 기포를 포함한 것으로 1μm 이상의 크기이고, 열린 기공(open pore)은 콘크리트 표층부의 기공을 말한다.
이들 공극에 시멘트가 수화할 때 생성된 포틀랜다이트[Ca(OH)2]와 에트링가이트(ettringite)가 존재하며, 포틀랜다이트[Ca(OH)2]와 에트링가이트 (ettringite)가 콘크리트 구조물의 내구성 등에 미치는 나쁜 영향은 위에서 언급한 바와 같다.
콘크리트 표면에서 내부로 이어지는 공극, 특히 연행공극과 열린 기공을 통하여 외부의 물(빗물, 이슬, 해수 등)이 쉽게 스며드는데 이로써 콘크리트 구조물의 표층부는 함수율이 높게 되며, 이 물이 결빙되면 얼음의 부피팽창에 의하여 콘크리트 구조물에 파열이 생긴다.
또한, 이들 외부의 물에는 탄산이온(CO3 -2)과 염소이온(Cl-)이 함유되어 있으므로 철근의 부식, 콘크리트 중성화의 원인이 되어 콘크리트 구조물의 열화현상을 가속하는 주요 원인이 된다.
이러한 원인들에 의하여 콘크리트 바닥은 경화된 후 일정기간이 지나면 백화현상, 탈색 및 분진화가 진행되는데 이를 방지하기 위하여 콘크리트 바닥마감재가 사용된다.
콘크리트 바닥마감재는 그 주성분의 종류(유기성 물질, 무기성 물질), 콘크리트 구조물의 표층부에 있는 공극의 방수 및 충전방법, 콘크리트 구조물 표면에서의 발수방법에 따라 다양한 마감재 종류와 그에 따른 다양한 마감공법이 존재하게 된다.
그동안 널리 사용되어 왔던 유기질 콘크리트 바닥마감재는 에폭시·우레탄 등으로 만들어졌으며, 이들은 질감의 우수성, 다양한 색상의 구현, 균열 발생빈도의 저하, 속건성(速乾性), 시공 후 유지관리의 용이성 등 많은 장점을 갖고 있다.
그러나, 이들 유기질 바닥마감재는 시공시 휘발성유기화합물(VOCs)인 벤젠· 톨루엔·크실렌 등 피부접촉이나 호흡기 흡입을 통해 신경계에 장애를 일으키는 발암물질을 다량 방출하며, 이들 유기질 마감재로 시공된 콘크리트는 재활용시 과다한 분리비용과 엄청난 환경부하를 감수해야 한다.
그뿐 아니라 유기질 합성수지의 경우, 대부분 100℃ 미만의 열변형온도를 갖는 가열성 플라스틱이며 화재발생시 인화성이 강하고 연소시 발생하는 유독가스는 인명살상의 재앙을 유발한다.
아울러, 유기질 바닥마감재를 콘크리트 바닥에 도포하면 합성수지 경화반응에 의하여 만들어진 피막이 콘크리트 표면에 접착 내지 밀착하는 구조를 가지는데, 이 피막은 콘크리트와는 다른 탄성계수·수축팽창율을 가지므로 콘크리트 표면으로부터 쉽게 박리되어 버린다.
또한, 이 피막은 통기성이 없으므로 콘크리트 내부로 침투된 수분의 수압으로 인하여 피막이 들뜨게 되며, 그 들뜬 공간을 통하여 침투한 수분 등에 의하여 콘크리트 층의 중성화와 철근의 부식이 보다 빠르게 진행된다.
이에 선진국에서는 유기질 콘크리트 마감공법이 사라지고 친환경적인 무기질 마감공법이 일반화된 지 오래이며 우리나라에서도 환경오염에 대한 관심이 고조됨에 따라 친환경적 콘크리트 바닥마감재가 각광을 받고 있는 추세이다.
친환경적 콘크리트 마감재로서 무기질 콘크리트 바닥마감재는 폴리머 시멘트 모르타르(polymer cement mortar), 분말하드너, 액상하드너 등이 있으며 하드너(hardner)는 콘크리트 표면강화제로 정의된다.
폴리머 시멘트 모르타르(polymer cement mortar)는 라텍스계·에멀전계 폴리머와 시멘트의 결합재로서 폴리머/시멘트비가 5중량% 이상인 것이 사용된다. 탄성계수·변형률이 콘크리트와 비슷하여 내구성이 향상되는 장점이 있지만, 기존 콘크리트 구조체 위에 시공하는 것이므로 외부충격 등에 의하여 균열·박리 등이 일어날 수 있다.
분말하드너는 시멘트, 내마모성이 뛰어난 인조규사·금강사·강철가루 등의 미립자, 무기안료가 혼합된 분말이며, 콘크리트가 경화되기 전 수분이 어느 정도 있을 때 골고루 뿌려 피니셔(finisher)로써 마감한다. 마감 시 분진발생이 많으며 작업자의 시공능력에 따라 품질이 달라지는 단점이 있다.
액상하드너는 일명 액체침투식 하드너로서 이들 침투성 함침제로는 실란계·실리케이트계가 있으며, 실리케이트계 침투성 함침제는 콘크리트 표층부의 공극을 통해 용이하게 콘크리트 내부에 침투하여 콘크리트 내부에 있는 포틀랜다이트[Ca(OH)2], 에트링가이트(ettringite)와 반응하여 불용성의 규산칼슘수화물(C-S-H)을 만들며, 이 규산칼슘수화물(C-S-H)이 공극에 많이 생길수록 콘크리트 구조물의 조직이 치밀해져 물·이산화탄소(CO2)·염소이온(Cl-) 등의 열화인자의 침투가 방지되고 콘크리트 표층의 평활성·내마모성·내약품성·방진성이 향상된다.
또한 실리케이트계 함침제의 규산염[M2SiO3 ·nH2O]과 포틀랜다이트[Ca(OH)2]의 반응에서 불용성의 규산칼슘 수화물(C-S-H)과 함께 생기는 금속수산화물(MOH)은 염기성이므로 중성화(carbonation)된 콘크리트의 알칼리 회복에 기여한다(여기서 M은 알카리금속을 의미한다).
일반적으로 규산염[M2SiO3 ·nH2O]은 같은 농도에서 SiO2/M2O의 몰비가 높아지면 분자량이 큰 폴리규산이나 콜로이드상의 미셀(micelle)이 증가하기 때문에 점도가 상승하는데 포타슘실리케이트[K2SiO3 ·nH2O]가 소듐실리케이트[Na2SiO3·nH2O]보다, 나아가 리튬실리케이트[Li2SiO3·nH2O]가 포타슘실리케이트[K2SiO3·nH2O]보다 높은 몰비에서도 점도가 낮아 유동성이 좋다.
상기한 규산염[M2SiO3 ·nH2O] 중에서는 안정성이 높고 피막의 내수성이 우수하여 백화현상이 적은 리튬실리케이트[Li2SiO3 ·nH2O]와 포타슘실리케이트[K2SiO3 ·nH2O]가 많이 사용되며 이들은 주로 건조한 콘크리트 표면에 사용된다.
그 중에서도 SiO2/M2O의 몰비가 높으면서도 유동성이 우수하고 건조한 콘크리트 표층부의 공극에 잘 침투할 수 있으며 백화현상에 강하고 내열성이 있는 포타슘실리케이트[K2SiO3·nH2O]를 무기질 바인더로 많이 사용하고 있다.
그러나 콘크리트 표층부로 스며든 포타슘실리케이트[K2SiO3·nH2O]가 불용성 의 규산칼슘 수화물(C-S-H)로 되기까지는 상당기간이 요하며, 이 기간 내에 수분을 만나면 수용성인 포타슘실리케이트[K2SiO3 ·nH2O]는 쉽게 물에 녹아버리는 단점을 가지고 있다.
본 발명은 종래기술에 의한 실리케이트계 액상 하드너, 특히 포타슘실리케이트[K2SiO3·nH2O]계 액상 하드너가 안고 있는 상기의 단점을 해결하기 위하여, 불용성 규산칼슘 수화물(C-S-H)의 형성기간을 단축시키고, 불용성 규산칼슘 수화물(C-S-H)을 형성하기 전에 수분을 만나도 잘 용해되지 않도록 포타슘실리케이트[K2SiO3 ·nH2O]를 개질한 변성포타슘실리케이트를 콘크리트 바닥마감재 조성물에 포함시킴과 동시에, 콘크리트 바닥마감재 조성물의 일부 성분이 도포된 조성물의 액상 중에서 자연스러운 상등분리가 일어나도록 실란크림과 실록사이드변성에멀전을 사용함으로써, 상기 변성포타슘실리케이트를 포함한 조성물의 일부 성분은 바닥 표층부의 공극을 통해 내부로 침투하여 결정화(crystallizing)를 포함한 각종 무기화학반응에 의하여 강인한 조직을 형성하여 콘크리트 구조물의 압축강도, 결합강도(bond strength), 내마모성, 내화학성을 극대화하는 한편, 상기 실란크림과 실록사이드변성에멀전은 콘크리트 표면층에서 내수성과 내오염성 등을 나타내는 별개의 보호조직을 형성하면서 콘크리트 표면보호를 극대화하는, 이른바 콘크리트 바닥에 대하여 이중적 보호구조와 보호기능을 나타내도록 한 콘크리트 구조물의 바닥 마감재 조성물과 그 조성물의 제조방법 및 그 조성물을 이용한 콘크리트 바닥마감 시공방법을 제공하는데에 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 콘크리드 바닥마감재가 시공후에도 콘크리트 표면에서 박리되지 않으며, 콘크리트 구조물의 수밀성을 높여 백화현상(efflorescence)을 감소시키고, 중성화(carbonation)를 방지함으로써 콘크리트 표층의 평활성, 내마모성, 내약품성, 방진성을 향상시키며, 콘크리트 내부로 침투되는 수분 등을 차단하여 구조물의 내구성을 크게 향상시킬 수 있는 콘크리트 구조물의 바닥 마감재 조성물과 그 조성물의 제조방법 및 그 조성물을 이용한 콘크리트 바닥마감 시공방법을 제공하는데에 그 다른 목적이 있다.
또한 본 발명은 불연성 내지 난연성을 갖는 동시에, 시공의 청결성·안전성·용이성에 의한 시공비의 절감을 도모하며, 통기성 확보에 의하여 바닥마감재의 박리·들뜸·열화가 없는 콘크리트 구조물의 바닥 마감재 조성물과 그 조성물의 제조방법 및 그 조성물을 이용한 콘크리트 바닥마감 시공방법을 제공하는데에 그 또다른 목적이 있다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 변성포타슘실리케이트 50~80중량%, 리튬알루미노실리케이트 5~20중량%, 마이크로 실리카 1~5중량%, 실란크림 1~10중량%, 실록사이드변성에멀전 5~25중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 바닥 마감재 조성물을 제공한다.
여기서, 상기 변성포타슘실리케이트, 리튬알루미노실리케이트, 마이크로 실리카는 콘크리트 표층부의 공극을 통해 내부로 침투하여 콘크리트 내의 알카리염과 반응하여 불용성염을 만들고, 상기 실란크림, 실록사이드변성에멀전은 도포된 조성물의 액상 중에서 자연스러운 상등분리가 일어나 콘크리트 표면의 칼슘 이온과 결합하여 콘크리트 표면에 밀착함과 동시에 발수성을 나타내는 기능을 가진다.
또한, 상기 변성포타슘실리케이트는, 물에 소석회를 30~40중량% 첨가한 소석회수를 포타슘실리케이트에 10~15중량% 가하고, 이것을 5~10중량%의 폴리비닐 아세테이트로 개질시켜 조성한다.
또한, 상기 리튬알루미노실리케이트는 산화알루미늄, 규산소다 및 리튬이 각각 20~30중량%, 10~20중량%, 10~20중량%, 잔부 물로 이루어진 것을 사용한다.
또한, 상기 실란크림은 실리콘오일을 수용화시켜 수분산 안정화를 이룬 것으로 고형분이 80중량% 이상인 것을 사용한다.
또한, 상기 실록사이드변성에멀전은 실록사이드[(CH3)3SiONa]와 아크릴계 폴리머의 에멀전이 커플링을 이루도록 조성한 하이브리드 에멀전인 것을 사용한다.
또한, 본 발명은 변성포타슘실리케이트에 리튬알루미노실리케이트를 소량씩 첨가하며 2,000~3,000rpm의 회전속도로 교반하여 조성물 A를 제조하는 단계; 실란크림을 실록사이드변성에멀전에 첨가하여 조성물 B를 제조하는 단계; 및 상기 조성물 B와 마이크로 실리카를 조성물 A에 소량씩 투입하면서 2,000~3,000rpm의 회전속도로 교반하여 최종 조성물을 제조하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 바닥 마감재 조성물의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 콘크리트 바닥면의 이물질, 레이턴스 등을 말끔히 제거하는 단계; 바닥 마감재 조성물을 0.3kg/m2로 도포하는 단계; 및 24시간 경과 후 0.2kg/m2로 재도포하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 바닥마감 시공방법을 제공한다.
본 발명은 불용성 규산칼슘 수화물(C-S-H)의 형성기간을 단축시키고, 불용성 규산칼슘 수화물(C-S-H)을 형성하기 전에 수분을 만나도 잘 용해되지 않도록 포타슘실리케이트를 개질한 변성포타슘실리케이트를 콘크리트 바닥마감재 조성물에 포함시킴과 동시에, 콘크리트 바닥마감재 조성물의 일부 성분이 도포된 조성물의 액상 중에서 자연스러운 상등분리가 일어나도록 실란크림과 실록사이드변성에멀전을 사용함으로써, 변성포타슘실리케이트를 포함한 일부 성분은 바닥 표층부의 공극을 통해 내부로 침투하여 결정화(crystallizing)를 포함한 각종 무기화학반응에 의하여 강인한 조직을 형성하여 콘크리트 구조물의 압축강도, 결합강도(bond strength), 내마모성, 내화학성을 극대화하는 한편, 실란크림과 실록사이드변성에멀전은 콘크리트 표면층에서 내수성과 내오염성 등을 나타내는 별개의 보호조직을 형성하면서 콘크리트 표면보호를 극대화하는, 이른바 콘크리트 바닥에 대하여 이중적 보호구조와 보호기능을 나타내게 되고, 이러한 이중적 보호기능에 의하여 콘크리트 구조물의 수밀성이 높아져 백화현상(efflorescence)이 감소되고, 중성화(carbonation)가 방지되며, 콘크리트 표층의 평활성, 내마모성, 내약품성, 방진성이 향상되고, 콘크리트 내부로 침투되는 수분 등이 차단되어 구조물의 내구성이 크게 향상되는 콘크리트 구조물의 바닥 마감재 조성물 및 그 제조방법과 이를 이용한 콘크리트 바닥마감 시공방법을 제공하는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 불연성 내지 난연성을 갖는 동시에, 시공의 청결성·안전성·용이성에 의한 시공비의 절감을 도모하며, 통기성 확보에 의하여 바닥마감재의 박리·들뜸·열화가 없으며, 시공 후 반영구적인 내구성, 유지보수의 용이 등에 의한 경제성을 갖는 콘크리트 구조물의 바닥 마감재 조성물 및 그 제조방법과 이를 이용한 콘크리트 바닥마감 시공방법을 제공하는 효과를 가진다.
도 1은 콘크리트의 마이크로 구조를 나타낸 개념도이고,
도 2는 본 발명에 따른 조성물로 처리하지 아니한 콘크리트 시편의 절단면을 주사 현미경으로 관찰한 SEM 사진이며,
도 3은 본 발명에 따른 조성물로 처리하지 아니한 콘크리트 시편의 절단면에서 주사 현미경으로 관찰된 에트링가이트의 SEM 사진이고,
도 4는 본 발명에 따른 조성물로 처리한 콘크리트 시편의 절단면을 주사 현미경으로 관찰한 SEM 사진이며,
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 조성물의 성분 중 실란크림과 실록사이드변성에멀전으로만 구성된 조성물을 콘크리트 표면에 처리한 후 조성물의 콘크리트 침투 깊이(1mm, 2mm, 3mm)에 따른 콘크리트 내부의 구조 변화를 주사 현미경으로 관찰한 SEM 사진이고,
도 8은 본 발명에 따른 조성물로 처리된 콘크리트의 표면으로부터 0.5mm 깊이 부분의 시편을 관찰한 SEM 사진이며,
도 9는 콘크리트 표면에 대한 본 발명에 따른 조성물의 처리가 시편의 압축강도에 미치는 영향을 나타내는 그래프이고,
도 10은 콘크리트 표면에 대한 본 발명에 따른 조성물의 처리가 시편의 물(수분)의 흡수율에 미치는 영향을 나타내는 그래프이며,
도 11은 콘크리트 표면에 대한 본 발명에 따른 조성물의 처리가 시편의 마모율에 미치는 영향을 나타내는 그래프이고,
도 12는 콘크리트 표면에 대하여 본 발명에 따른 조성물로 처리하였을 때 시편의 내산성 변화를 나타내는 사진이며,
도 13은 콘크리트 표면에 대한 본 발명에 따른 조성물의 처리가 시편의 통기성에 미치는 영향을 나타내는 사진이고,
도 14는 콘크리트 시편을 통과하는 이산화탄소(CO2)가스의 농도분포를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 콘크리트 바닥 마감재 조성물은 a) 변성포타슘실리케이트 50~80중량%, b) 리튬알루미노실리케이트 5~20중량%, c) 마이크로 실리카 1~5중량%, d) 실란크림 1~10중량%, e) 실록사이드변성에멀전 5~25중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 콘크리트 바닥 마감재 조성물에 있어서, 그 구성성분인 변성포타슘실리케이트, 리튬알루미노실리케이트, 마이크로 실리카는 콘크리트 표층부의 공극을 통해 내부로 침투하여 결정화(crystallizing)를 포함한 각종 반응으로 강인한 조직을 형성한다.
즉, 변성포타슘실리케이트는 콘크리트 내부의 포틀랜다이트[Ca(OH)2] 및 에트링가이트(ettringite)와 반응하여 불용성의 규산칼슘 수화물(C-S-H)을 만들며, 리튬알루미노실리케이트는 상기 불용성의 규산칼슘 수화물(C-S-H)과 반응하여 불용성의 알루미늄칼슘 수화물(C-A-H)을 만들며, 특히 불용성의 알루미늄칼슘 수화물(C-A-H)은 콘크리트에 침투한 염소이온(Cl-)·탄산이온(CO3 2 -)·황산이온(SO4 2-)을 고정함으로써 콘크리트의 내염성·내산성을 증진시킨다.
그리고, 입자 크기가 나노단위인 마이크로 실리카는 콘크리트 구조물의 모세관 공극까지 침투하여 불용성의 규산칼슘 수화물(C-S-H)을 만들며, 충전제로서 공극을 채우는 역할까지 하여 물, 염소이온 등의 출입을 차단시켜준다. 이로 말미암아 콘크리트 구조물의 압축강도, 결합강도(bond strength), 내마모성, 내화학성을 극대화할 수 있다.
그리고 실란크림, 실록사이드변성에멀전은 유사 용도로 나온 시중의 콘크리트 바닥마감제 조성물들과는 달리, 도포된 조성물 액상 중에서 자연스런 상등분리가 일어나며, 실란크림, 실록사이드변성에멀전의 실리카는 콘크리트 표면의 칼슘이온과 결합함으로써 콘크리트 표면에 밀착하며, 실란크림, 실록사이드변성에멀전의 메틸기에 의하여 발수성을 나타낸다. 이 발수성에 의하여 콘크리트 구조물의 내수성, 내오염성을 극대화할 수 있다.
본 발명에 따른 콘크리트 바닥 마감재 조성물의 구성 성분에 대하여 설명하면 다음과 같다.
(A) 변성포타슘실리케이트
본 발명에 따른 콘크리트 바닥 마감재 조성물에서는 일반 포타슘실리케이트가 콘크리트 표층부로부터 스며들어 불용성의 규산칼슘 수화물(C-S-H)로 되기까지 상당기간을 요하며 이 기간 내에 물에 닿으면 쉽게 녹아버리는 단점을 개선함과 아울러 백화방지, 불용성 규산칼슘 수화물(C-S-H)의 조직 강화 및 에트링가이트의 형성 억제에 도움을 주기 위하여 일반 포타슘실리케이트를 개질시킨 변성포타슘실리케이트를 사용한다.
본 발명에 따른 변성포타슘실리케이트는 물에 소석회를 30~40중량% 가한 소석회수를 포타슘실리케이트에 10~15중량% 가한 후, 알칼리도를 조정하여 내수성을 증대시키고 제반 화학적 안정도를 높이기 위하여 상기 소석회수를 가한 포타슘실리케이트를 5~10중량%의 폴리비닐 아세테이트로 개질시켜 조성한다.
(B) 리튬알루미노실리케이트
리튬알루미노실리케이트는 콘크리트 표면으로부터 침투하여 콘크리트 내부에 있는 포틀랜다이트[Ca(OH)2]와 포졸란 반응(alkali-silica reaction, ASR)에 의하여 불용성의 규산칼슘 수화물(C-S-H)과 알루미늄칼슘 수화물(C-A-H)을 생성하고, 이 불용성의 규산칼슘 수화물(C-S-H)과 알루미늄칼슘 수화물(C-A-H)은 콘크리트 내부의 공극을 채워 콘크리트의 수밀성을 향상시킴으로써 콘크리트 구조물의 압축강도를 높이며 내구성을 증대시킨다.
또한, 리튬알루미노실리케이트에 있는 알루미네이트[aluminate; Al(OH)4 -]는 포틀랜다이트[Ca(OH)2] 및 물과 반응하여 다양한 알루미늄칼슘 수화물(C-A-H) [예컨대, C4AH13, C3AH6]을 생성하며, 실리카와도 결합하여 불용성의 알루미늄칼슘규소 수화물(C2ASH8)을 생성한다.
그리고, 이들 알루미늄칼슘 수화물(C-A-H)은 황산이온(SO4 2 -), 탄산
이온(CO3 2 -), 염소이온(Cl-)과 결합하는데, 황산이온(SO4 2-)과 결합하여 AFm [aluminate ferrite monosulfate; C2ASH12]과 AFt [aluminate ferrite trisulfate; C3AS3H30-32]를 만들며, 염소이온(Cl-)과 결합하여 Friedel's salt [calcium chloroaluminate; 3CaO·Al2O3·CaCl2·10H2O]를 만든다.
즉, 알루미늄칼슘 수화물(C-A-H)은 콘크리트에 침투한 황산이온(SO4 2 -), 탄산이온(CO3 2 -), 염소이온(Cl-)을 고정시킴으로써 콘크리트의 내염성·내산성을 증진시키는 역할을 한다.
본 발명에 따른 콘크리트 바닥 마감재 조성물에서는 산화알루미늄, 규산소다 및 리튬이 각각 20~30중량%, 10~20중량%, 10~20중량%, 잔부 물(H20)로 이루어진 리튬알루미노실리케이트를 사용한다.
(C) 마이크로 실리카
마이크로 실리카(microsilica)는 실리카 퓸(silica fume)이라 불리며, 전기 아크로(electric arc furnace)에서 실리콘(Si)을 제조하거나, 페로실리콘(ferrosilicon; FeSi) 합금을 제조할 때 생기는 부산물이다. 초미립 구형으로 직경은 1μm보다 작으며 평균크기는 150nm이다. 비결정질 실리카(SiO2)의 함량은 85~97%, 비표면적은 15000~30000m2/kg이다.
이러한 초미립 분말도에 의하여 콘크리트 구조물의 모세관 공극까지 침투할 수 있으며, 고함량 실리카는 콘크리트 내부의 수산화칼슘과의 포졸란 반응에 의하여 콘크리트의 압축강도, 결합강도(bond strength), 내마모성을 극대화한다.
콘크리트 내부의 물은 마이크로 실리카의 매우 넓은 표면적을 물먹게 하여 콘크리트 표면으로의 블리딩(bleeding)을 감소시킨다. 또한 마이크로 실리카는 공극을 채움으로써 콘크리트 내부의 물이 표면으로 나가는 것을 막으며, 염소 이온 등이 콘크리트 내부로 들어오는 것을 막는다. 이처럼 마이크로 실리카는 충전제(filler) 및 평활화제(leveler)로서의 기능을 가진다.
그리고, 마이크로 실리카의 함량이 많을수록 점도는 크지며, 침투성 함침제는 점도가 작을수록 깊이 침투하므로 마이크로 실리카의 함량은 가급적 적어야 한다.
본 발명에 따른 콘크리트 바닥 마감재 조성물에서는 입자의 크기가 2~10㎛인마이크로 실리카를 사용하며, 실리카 졸의 일차입자 표면에 존재하는 실라놀기(Si-OH)에 지속적으로 산을 첨가시켜 탈수, 축합반응을 촉진, Si-O-Si의 네트워크를 형성하여 다공성의 3차원 망상구조를 가지는 입자를 더욱 미분화하여 얻은 것으로서, 입자의 크기가 2~10 ㎛인 것을 사용 시 조성물의 점도 조정 및 레벨링 역할이 우수하다.
(D) 실란크림
실리콘 오일은 실록산의 중합체이며, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)을 그 예로 들 수 있다. 폴리디메틸실록산(PDMS)은 곁사슬이 메틸기인 실록산(siloxane; ...Si-O-Si-O-Si...)의 중합체로서 메틸기는 4가(價)의 Si원자에 결합되며 2가인 O원자는 실록산 주사슬을 형성한다. 이 메틸기가 소수성을 발현함으로써 콘크리트 표층부에서 발수가 일어난다.
본 발명에 따른 콘크리트 바닥 마감재 조성물에 사용되는 실란크림은 실리콘오일을 에탄올로써 수용화시켜 수분산 안정화를 이룬 것으로 고형분이 80% 이상인 것을 사용한다.
(E) 실록사이드변성에멀전
콘크리트 표층부에서 발수하려면 공극에 소수성 화합물을 도포함으로써 가능하다. 소수성 화합물로는 실란(silane, SiH4)과 실록산(siloxane)이 가장 일반적으로 사용되고 있다. 실록사이드(siloxide)는 실란 성분을 수용화시키면서 가수분해하여 만들어진 실라놀(silanol, Si-O-H)을 탈수소화시킴으로써 얻어지거나, 염기 존재하에서 실록산(siloxane)의 분해에 의하여 R3SiOSiR3 + 2NaOH → 2R3SiONa + H2O 의 반응식에 의하여 만들어진다.
실록사이드의 분자식은 R3SiOM이며 R은 유기화합물, M은 금속 양이온이다. 여기서, R3SiO-는 금속이온의 리간드(ligand)로 작용하며 금속알콕사이드(metal alkoxide)와 유사한 착체(complex)를 만든다.
트리페닐실록사이드(triphenylsiloxide)는 금속착체를 생성하는데 유용한 유도체이다.
본 발명에 따른 콘크리트 바닥 마감재 조성물에 사용되는 실록사이드변성에멀전은 실록사이드[(CH3)3SiONa]와 아크릴계 폴리머의 에멀전이 커플링을 이루도록 조성한 하이브리드 에멀전으로서, 콘크리트 구조물의 구성성분과 수소결합에 의하여 흡착 내지 밀착하여지며, 실록사이드의 메틸기에 의하여 강력한 발수성을 갖게 된다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이는 다만 예시하여 제시되는 것으로 이에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
< 본 발명에 따른 바닥 마감재 조성물의 제조>
본 발명의 일실시예에 따른 콘크리트 바닥 마감재 조성물은 변성포타슘실리케이트 65중량%, 리튬알루미노실리케이트 18중량%, 마이크로 실리카 2중량%, 실란크림 5중량%, 실록사이드변성에멀전 10중량%을 함유하도록 하였으며,
변성포타슘실리케이트에 리튬알루미노실리케이트를 소량씩 첨가하며 2,000~3,000rpm의 회전속도로써 교반하여 조성물 A를 제조하는 제1단계; 실란크림을 실록사이드변성에멀전에 첨가하여 조성물 B를 제조하는 제2단계; 및 조성물 B와 마이크로 실리카를 조성물 A에 소량씩 투입하면서 2,000~3,000rpm의 회전속도로 교반하는 제3단계;에 의하여 본 발명에 따른 바닥 마감재 조성물을 제조하였다.
<시편의 제작>
실험에 사용한 시편의 제작은 모르타르(Mortar) 시멘트 4kg에 물 700ml를 혼합하여 사용하였는데, 일정기간 양생시킨 후 일정크기 조각의 시편을 제작하여 사용하였다. 시편제작을 위해 혼합된 시멘트는 7, 14, 21, 28일의 기간에 걸쳐서 자연상태에서 양생하였다.
본 발명에 따른 바닥 마감재 조성물의 사용 효과를 확인하기 위하여 모르타르 시멘트의 양생 후 몰드를 탈착하고, 양생된 모르타르 시멘트의 표면에 묻어있는 이물질, 레이턴스를 말끔히 제거하는 제1단계; 상기 표면에 본 발명에 따른 조성물을 0.3kg/m2로 도포하는 제2단계; 및 24시간 경과 후 다시 그 표면에 0.2kg/m2로 재도포하는 제3단계로 이루어지는 본 발명에 따른 바닥 마감재 조성물의 시공과정을 거쳤다.
<시편의 물성 측정>
본 발명에 따른 조성물로 표면처리한 시편과 표면처리하지 않은 시편을 비교하여 물성을 측정하였으며 각 물성시험별 시편의 크기와 양생기간을 다음 표 1에 나타내었다.
시험 항목 시 편 양생 기간
조직 관찰(SEM) 1.5 x 1.5 x 1.5cm 7일
압축강도 측정 2.5 x 2.5 x 2.5cm 7, 14, 21, 28일
흡수율 10.7(ID)cm x 5(h)cm 7, 14, 21, 28일
마모율 3.7(ID)cm x 2.5(h)cm 7, 28일
내산성 3.7(ID)cm x 2.5(h)cm 28일
통기성 3.7(ID)cm x 2.5(h)cm 28일
각 시편의 내부 미세 구조를 분석하기 위하여 시편 표면과 단면을 주사 현미경을 사용하여 관찰하였는데, SEM 사진은 JEOL LTD사의 JSM-6300모델의 주사 전자현미경을 이용하여 실험을 하였다.
각 시편의 압축강도는 Instron사의 4484모델의 만능재료시험기(A)를 사용하여 측정하였다.
각 시편의 흡수율 측정시험은 각 시편의 옆면을 에폭시 수지로 도포하여 물이 밑면을 통해서만 흡수가 이루어지도록 하였고 물에 2cm의 깊이로 담가 24시간 후에 과흡수된 물을 제거한 다음 시편의 무게 분율 변화를 측정하여 산출하였다.
각 시편의 마모율 실험은 그라인더를 2000rpm의 속도로 고정시켜 시편의 표면에 그라인더를 접촉시킨 후 일정한 힘을 가하여 시편의 표면이 그라인더에 의해 마모되는 정도를 실험하였는데, 시편 마모율의 측정시간은 20초 간격으로 각각 3개의 시편을 사용하여 20, 40, 60, 80초 별로 4회 측정하였다.
각 시편의 내산성 실험은 3.48N 농도(부피농도로 10 vol%)의 황산 수용액을 만든 후 이 용액 600마이크로 리터를 각 시편에 떨어뜨린 후 24시간 후에 시편을 잘라 단면에 황산 수용액의 침투여부를 관찰하였다. 황산 수용액의 시편 단면 침투 여부는 시편의 절단된 단면에 페놀프탈레인 지시약을 200마이크로 리터 가한 후 단면의 색깔 변화에 의하여 측정하였다.
각 시편의 통기성은 시편의 옆면을 에폭시 수지로 도포하여 시편을 물속에 담근 후 시편의 윗면을 통해 나오는 기포방울의 양을 관찰하여 측정하였다. 한편, 콘크리트 시편의 통기성을 정량적으로 측정하기 위하여 본 발명에 따른 조성물이 도포된 시편과 도포되지 않은 시편을 통과하는 CO2 가스의 농도를 비교하였는데 CO2 가스의 농도 측정은 온라인 가스분석장치(Guaedcard)를 사용하였다.
[실험예 1] 시편의 미세구조 관찰
본 실험에 사용한 콘크리트 시편의 일반적인 미세구조를 관찰하기 위하여 시편을 수직으로 절단하여 그 단면을 주사 현미경으로 관찰한 이미지를 도 2에 나타내었다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이 콘크리트 시편의 내부 구조는 수산화 칼슘 성분(A)과 에트링가이트(B) 그리고 C-S-H(C) 성분 구조들이 산재하여 있는 것을 알 수 있다. 또한 콘크리트의 조직이 치밀하여 못하며, 많은 공극이 존재하는 것을 알 수 있다. 이와 같은 공극들을 통하여 물과 같은 액체 성분이 콘크리트 내부로 침투하며 또한 CO2 가스 등의 기체 성분도 침투하는 것으로 생각된다.
특히, 콘크리트의 내구성을 크게 저하시키는 에트링가이트의 구조와 모양을 도 3에 나타내었는데, 에트링가이트는 콘크리트 구조물의 성능을 유지하는데 기여하기 보다는 손쉽게 크랙(crack)이 갈 수 있는 부분으로 알려져 있다.
본 발명에 따른 조성물로 콘크리트 시편을 표면처리 하였을 때, 이 조성물이 콘크리트 조직에 확산침투하여 콘크리트 내부의 미세조직을 변화시킨 결과를 도 4의 SEM 사진에 나타내었다.
도 4에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 조성물을 사용하여 표면처리한 콘크리트 시편의 단면을 보면 표면처리하지 않은 시편에 산재하였던 공극이 상당히 줄어 들었을 뿐만 아니라 내부조직이 더 치밀해져 있음을 알 수 있다. 도 4에서 중앙부분의 크랙은 시편을 만드는 과정에서 생성된 것이므로 콘크리트의 물성과는 무관한 것이다. 본 발명에 따른 조성물로 콘크리트 표면을 처리하면 콘크리트 표면에서 조성물과 콘크리트 혼합물이 화학반응을 하여 콘크리트 표면에 대략 30~50㎛ 정도의 아주 단단한 층을 형성하여 콘크리트 내부의 보호막을 형성함을 알 수 있다. 본 발명에 따른 조성물로 콘크리트 표면을 처리하였을 때 표면부근에서 볼 수 있는 도 4와 같은 미세조직은 본 발명에 따른 조성물의 성분 중 실란크림과 실록사이드변성에멀전에 의해 생성된 구조로 볼 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 조성물의 일부 성분인 실란크림과 실록사이드변성에멀전으로만 구성된 조성물로 콘크리트 표면을 처리한 후 조성물의 콘크리트 침투 깊이에 따른 콘크리트 내부의 구조 변화를 관찰하기 위하여 콘크리트 단면의 깊이에 따른 시편의 SEM 사진을 도 5~7에 나타내었다. 즉, 도 5는 조성물 처리 후 28일되는 날에 콘크리트 표면으로부터 1mm 깊이에서 시편을 만들어 SEM 사진을 찍은 것으로, 사진에서 볼 수 있듯이 공극 주변의 콘크리트 수화물과 조성물이 반응하여 군데군데 콘크리트 내부 공극이 경화되어 있는 것을 볼 수 있다. 이와 같은 콘크리트 내부의 공극은 그 표면이 매끄럽고 수분과의 접촉각이 커서 수분이나 CO2 가스 등이 그 표면에 머무는 것을 막아주나 그 직경이 상대적으로 크다는 단점이 있다.
도 6은 콘크리트 표면으로부터 2mm 깊이의 시편으로, 표면처리된 콘크리트 표면으로부터 1mm 깊이에 비하여 경화된 공극이 줄어든 것을 볼 수 있는데, 이는 조성물이 콘크리트 내부에 확산되어 침투되는 양이 표면으로부터 1mm의 깊이에 비하여 줄어들었기 때문으로 생각된다.
도 7은 표면처리된 콘크리트 표면으로부터 3mm 깊이의 시편으로 1mm나 2mm 깊이의 경우보다 경화된 공극이 더 많이 줄어든 것을 볼 수 있다.
이와 같은 콘크리트 내부의 경화된 공극은 본 발명에 따른 조성물 중에 포함된 변성포타슘실리케이트, 리튬알루미노실리케이트, 마이크로 실리카에 의해 더이상 큰 공극으로 유지되지 않고, 직경의 크기가 작은 많은 모세관의 형태로 변화하게 되는데, 본 발명에 따른 조성물로 처리된 콘크리트의 표면으로부터 0.5mm 깊이 부분의 시편을 관찰한 도 8로부터 이러한 사실을 확인할 수 있다. 즉, 콘크리트 내부의 경화된 공극은 크기가 매우 작은 많은 모세관으로 변화하게 되고 그 표면이 매끄럽고 수분과의 접촉각이 커서 콘크리트 내부로 물이나 CO2 가스 등의 유입이 억제되는 결과를 가져온다고 생각된다. 또한, 콘크리트 내부의 수분들은 이 모세관을 통해 발수되는 결과도 가져온다고 생각된다.
콘크리트 표면에 대한 본 발명에 따른 조성물의 처리가 시편의 압축강도에 미치는 영향을 도 9에 나타내었다. 그림에서 볼 수 있듯이 콘크리트 시편을 조성물로 처리하였을 때가 처리하지 않은 시편에 비해 압축강도가 증가하는 것을 알 수 있다. 이는 조성물이 콘크리트 표면에 흡수되어 콘크리트의 공극을 경화시키며 콘크리트 구체들간의 결합력을 증가시켜 내부구조가 더욱 치밀해졌기 때문이라고 할 수 있다.
또한, 콘크리트의 양생일이 길어질수록 모든 경우에 콘크리트의 압축강도는 증가하였으나 조성물로 처리한 시편이 처리하지 않은 시편에 비하여 압축강도의 증가폭이 더 큼을 알 수 있다. 이는 양생시간이 증가함에 따라 조성물과 콘크리트간의 반응이 증가하여 결과적으로 압축강도가 증가한다고 할 수 있다. 조성물로 콘크리트 표면을 처리한 경우 압축강도를 30% 정도 증가시킬 수 있었다.
콘크리트 표면에 대한 본 발명에 따른 조성물의 처리가 콘크리트 시편의 물(수분)의 흡수율에 미치는 영향을 도 10에 나타내었다. 그림에서 볼 수 있듯이 조성물로 콘크리트 표면을 처리하지 않은 경우에는 콘크리트 양생기간이 길어짐에 따라 물(수분)의 흡수율이 점점 증가하는 것을 볼 수 있는데, 이는 콘크리트의 양생기간이 길어짐에 따라 콘크리트 내부의 공극이 증가하기 때문이라 할 수 있다. 그러나, 조성물로 표면을 처리한 경우에는 콘크리트의 양생기간이 길어짐에 따라 물(수분)의 흡수율은 점점 감소하는 것을 알 수 있다. 이는 앞에서도 설명하였듯이, 조성물이 콘크리트 내부로 확산하여 침투됨으로써 공극의 표면을 경화시키고 공극의 크기를 줄여서 많은 모세관과 같은 작은 공극들을 만들어 주기 때문으로 생각된다.
콘크리트 표면에 대한 본 발명에 따른 조성물의 처리가 시편의 마모율에 미치는 영향을 도 11에 나타내었다. 이 그림에서 알 수 있듯이 콘크리트 시편을 표면처리하였을 때가 표면처리하지 않았을 때에 비하여 마모율이 92~95% 정도 크게 감소하는 것을 알 수 있다. 이는 액상 첨가제로 콘크리트 표면을 처리하게 되면 콘크리트의 표면에서 콘크리트 수화물과 조성물의 화학반응에 의해 표면의 결정성이 증가하여 표면의 강도와 경도를 증가시킴으로써 마모율이 감소되는 것이라 생각할 수 있다. 이는 도 4에서 볼 수 있듯이 콘크리트 표면에 30~50㎛의 보호층이 형성되기때문이기도 하다.
콘크리트 표면에 대한 본 발명에 따른 조성물을 처리하였을 때 시편의 내산성 변화를 도 12에 나타내었다. 도 12(A)는 조성물을 표면처리한 시멘트와 표면처리하지 않은 시멘트 표면에 각각 황산용액을 떨어뜨리고 나서 1시간 후의 사진인데, 시멘트 표면을 처리하지 않은 경우에는 콘크리트가 황산용액과 반응하여 황산용액이 콘크리트 내부로 모두 흡수되었으며 표면에서는 반응이 일어나 표면의 색이 변화한 반면, 표면을 조성물로 처리한 경우에는 콘크리트 표면에서 콘크리트와 반응을 하지않은 황산용액이 흡수되지 않은채 그대로 남아있는 것을 볼 수 있다. 이와 같은 콘크리트 시편에 황산용액이 얼마나 흡수되었는지를 관찰하기 위하여 절단면에 페놀프탈레인 용액을 떨어뜨려 살펴본 콘크리트와 산과의 반응정도를 도 12(B)에 나타내었다. 도 12(B)에서 볼 수 있듯이 표면을 처리한 시편이 처리하지 않은 시편에 비해 선홍색이 선명한 것을 볼 수 있는데, 이는 조성물로 표면처리한 시편이 내산성이 강하여 황산용액과 반응하지 않았기 때문이라고 할 수 있다.
콘크리트 표면에 대한 본 발명에 따른 조성물의 처리가 시편의 통기성에 미치는 영향을 도 13에 나타내었다. 도 13에서 볼 수 있듯이 콘크리트 표면을 처리하지 않은 시편(A)과 처리한 시편(B)을 각각 물속에 담갔을 때 두 시편에서 모두 공기방울이 생기는 것을 볼 수 있다. 따라서 두 시편 모두 통기성이 있다고 말할 수 있으나 도 14에 나타낸 통과 가스의 농도분포를 보면 본 발명에 따른 조성물로 표면처리한 콘크리트 시편이 표면처리하지 않은 시편에 비해서 시편을 통과하는 CO2 가스의 농도가 35% 정도 낮은 것을 알 수 있다. 이는 콘크리트 표면을 조성물로 처리한 경우 콘크리트의 표면과 내부에서 공극의 크기가 크게 감소하기 때문에 시편을 통과하는 기체의 농도가 낮은 것이라 할 수 있다.
본 발명에 따른 콘크리트 바닥마감 공법에 관하여 설명하면 다음과 같다.
콘크리트 양생과정에서 비중이 가벼운 시멘트 미립분 등은 수분과 함께 표면에 떠오르게 된다. 이러한 블리딩(bleeding) 현상에 의하여 콘크리트 표면에 레이턴스(laitance)를 만든다든지, 굵은 골재의 아래 면에 미소한 공극을 만든다. 이러한 레이턴스(laitance)는 부착력이 약하고 수밀성(水密性)도 나쁘기 때문에 박리의 원인이 되므로 반드시 이 표면층을 제거하고 표면을 연마한 다음 바닥 마감재를 도포하여야 한다.
본 발명에 따른 바닥 마감재 조성물을 이용한 콘크리트 바닥마감 시공방법은 콘크리트 바탕면에 묻어있는 이물질, 레이턴스(laitance)를 말끔히 제거하는 제1단계; 본 발명에 따른 바닥 마감재 조성물을 0.3kg/m2로 도포하는 제2단계; 및 24시간 경과 후, 본 발명에 따른 바닥 마감재 조성물을 0.2kg/m2로 재도포하는 제3단계;에 의하여 이루어질 수 있다.

Claims (8)

  1. 변성포타슘실리케이트 50~80중량%, 리튬알루미노실리케이트 5~20중량%, 마이크로 실리카 1~5중량%, 실란크림 1~10중량%, 실록사이드변성에멀전 5~25중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 바닥 마감재 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 변성포타슘실리케이트, 리튬알루미노실리케이트, 마이크로 실리카는 콘크리트 표층부의 공극을 통해 내부로 침투하여 콘크리트 내의 알카리염과 반응하여 불용성염을 만들고, 상기 실란크림, 실록사이드변성에멀전은 도포된 조성물의 액상 중에서 자연스러운 상등분리가 일어나 콘크리트 표면의 칼슘 이온과 결합하여 콘크리트 표면에 밀착함과 동시에 발수성을 나타내는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 바닥 마감재 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 변성포타슘실리케이트는, 물에 소석회를 30~40중량% 첨가한 소석회수를 포타슘실리케이트에 10~15중량% 가하고, 이것을 5~10중량%의 폴리비닐 아세테이트로 개질시켜 조성한 변성화합물인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 바닥 마감재 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 리튬알루미노실리케이트는 산화알루미늄, 규산소다 및 리튬이 각각 20~30중량%, 10~20중량%, 10~20중량%, 잔부 물로 이루어진 것임을 특징으로 하는
    콘크리트 구조물의 바닥 마감재 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 실란크림은 실리콘오일을 수용화시켜 수분산 안정화를 이룬 것으로 고형분이 80중량% 이상인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 바닥 마감재 조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 실록사이드변성에멀전은 실록사이드[(CH3)3SiONa]와 아크릴계 폴리머의 에멀전이 커플링을 이루도록 조성한 하이브리드 에멀전인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 바닥 마감재 조성물.
  7. 변성포타슘실리케이트에 리튬알루미노실리케이트를 소량씩 첨가하며 2,000~3,000rpm의 회전속도로 교반하여 조성물 A를 제조하는 단계; 실란크림을 실록사이드변성에멀전에 첨가하여 조성물 B를 제조하는 단계; 및 상기 조성물 B와 마이크로 실리카를 조성물 A에 소량씩 투입하면서 2,000~3,000rpm의 회전속도로 교반하여 최종 조성물을 제조하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 제 1항 조성물의 제조방법.
  8. 콘크리트 바탕면의 이물질, 레이턴스를 말끔히 제거하는 단계; 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 조성물을 0.3kg/m2로 도포하는 단계; 및 24시간 경과 후 0.2kg/m2로 재도포하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 바닥마감 시공방법.
KR1020130077731A 2013-07-03 2013-07-03 콘크리트 구조물의 바닥 마감재 조성물 및 그 제조방법과 이를 이용한 콘크리트 바닥마감 시공방법 KR101337346B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130077731A KR101337346B1 (ko) 2013-07-03 2013-07-03 콘크리트 구조물의 바닥 마감재 조성물 및 그 제조방법과 이를 이용한 콘크리트 바닥마감 시공방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130077731A KR101337346B1 (ko) 2013-07-03 2013-07-03 콘크리트 구조물의 바닥 마감재 조성물 및 그 제조방법과 이를 이용한 콘크리트 바닥마감 시공방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101337346B1 true KR101337346B1 (ko) 2013-12-06

Family

ID=49987366

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130077731A KR101337346B1 (ko) 2013-07-03 2013-07-03 콘크리트 구조물의 바닥 마감재 조성물 및 그 제조방법과 이를 이용한 콘크리트 바닥마감 시공방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101337346B1 (ko)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160111782A (ko) 2015-03-17 2016-09-27 최연근 주차장 경사램프인 콘크리트 바닥면 마감재 조성물 및 이를 이용한 주차장 경사램프인 콘크리트 바닥면 마감 시공 방법
KR101882846B1 (ko) * 2018-03-30 2018-08-27 주식회사 새길건설산업 콘크리트 바닥 균열 보수용 무기질 바인더 및 이를 이용한 바닥 균열 보수방법
KR101936762B1 (ko) * 2018-04-30 2019-04-03 (주)씨앤씨엔지니어링 단부 잭업(Jack-Up)에 의해 향상된 인장저항성능을 가지는 강합성 라멘교 및 그 시공방법
KR101978096B1 (ko) * 2018-10-24 2019-08-29 유용희 공장바닥 콘크리트 면층 크랙 방지 방법
CN111704817A (zh) * 2020-07-31 2020-09-25 荆州斯米克新材料有限公司 一种耐水透气型水性无机涂料及其制作方法
KR102175592B1 (ko) * 2020-01-09 2020-11-09 (주)다이아몬드 수용성 난연 콘크리트 바닥 마감재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 바닥의 마감 시공방법
KR102379056B1 (ko) 2022-02-23 2022-03-28 주식회사 라온피플인더스트리 친환경 폴리머 모르타르 바닥재 조성물 및 이를 이용한 바닥재 시공방법
KR102419127B1 (ko) 2022-06-21 2022-07-08 김태훈 침투형 바탕조정재 조성물 및 초속경 라텍스 개질 시멘트계 바닥재 조성물을 이용한 콘크리트 바닥마감 시공방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020182334A1 (en) * 1999-08-05 2002-12-05 Christian Marzolin Process for treating architectural material
KR100963484B1 (ko) * 2009-11-03 2010-06-14 신성종합건축사사무소(주) 무기계 콘크리트 표면 강화 및 착색 조성물

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020182334A1 (en) * 1999-08-05 2002-12-05 Christian Marzolin Process for treating architectural material
KR100963484B1 (ko) * 2009-11-03 2010-06-14 신성종합건축사사무소(주) 무기계 콘크리트 표면 강화 및 착색 조성물

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160111782A (ko) 2015-03-17 2016-09-27 최연근 주차장 경사램프인 콘크리트 바닥면 마감재 조성물 및 이를 이용한 주차장 경사램프인 콘크리트 바닥면 마감 시공 방법
KR101882846B1 (ko) * 2018-03-30 2018-08-27 주식회사 새길건설산업 콘크리트 바닥 균열 보수용 무기질 바인더 및 이를 이용한 바닥 균열 보수방법
KR101936762B1 (ko) * 2018-04-30 2019-04-03 (주)씨앤씨엔지니어링 단부 잭업(Jack-Up)에 의해 향상된 인장저항성능을 가지는 강합성 라멘교 및 그 시공방법
KR101978096B1 (ko) * 2018-10-24 2019-08-29 유용희 공장바닥 콘크리트 면층 크랙 방지 방법
KR102175592B1 (ko) * 2020-01-09 2020-11-09 (주)다이아몬드 수용성 난연 콘크리트 바닥 마감재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 바닥의 마감 시공방법
CN111704817A (zh) * 2020-07-31 2020-09-25 荆州斯米克新材料有限公司 一种耐水透气型水性无机涂料及其制作方法
KR102379056B1 (ko) 2022-02-23 2022-03-28 주식회사 라온피플인더스트리 친환경 폴리머 모르타르 바닥재 조성물 및 이를 이용한 바닥재 시공방법
KR102419127B1 (ko) 2022-06-21 2022-07-08 김태훈 침투형 바탕조정재 조성물 및 초속경 라텍스 개질 시멘트계 바닥재 조성물을 이용한 콘크리트 바닥마감 시공방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101337346B1 (ko) 콘크리트 구조물의 바닥 마감재 조성물 및 그 제조방법과 이를 이용한 콘크리트 바닥마감 시공방법
WO2012091688A1 (ru) Гидрофобизирующая композиция
KR101142035B1 (ko) 구조물 표면을 수분산성 세라믹도료로 표면처리하는 방법
KR101740500B1 (ko) 내화학성이 우수한 콘크리트 구조물용 보수보강재 및 보수공법
Pasupathy et al. Effect of hydrophobic surface-modified fine aggregates on efflorescence control in geopolymer
KR101644037B1 (ko) 해조류를 이용한 규산질계 분말형 도포 방수제 조성물 및 이를 이용한 시공방법
Shi et al. Efficacy and mechanism of graphene oxide modified silane emulsions on waterproof performance of foamed concrete
WO2013123181A1 (en) Concrete compositions and methods of making
KR101033652B1 (ko) 액상형 구체 방수재의 제조방법 및 이를 이용한 콘크리트 조성물
WO2005071033A2 (en) Method of production of polysilicate binder for adhesives and coatings, polysilicate binder, adhesive composition for adhesives and coating on its basis
Borsoi et al. Effect of nanostructured lime-based and silica-based products on the consolidation of historical renders
CN103333559A (zh) 一种水性透明混凝土防水防碳化涂料及其制备方法
Sánchez et al. Studying the bulk hydrophobization of cement mortars by the combination of alkylalkoxysilane admixture and fluoropolymer-functionalized aggregate
CN114616217B (zh) 无机聚合物及其在复合材料中的用途
Cechova The effect of linseed oil on the properties of lime-based restoration mortars
KR20100064765A (ko) 콘크리트 구조물의 표면보호재로서 레이들 슬래그 결정성장반응을 이용한 마감재 조성물
KR20020058948A (ko) 침투성 물 흡수 방지제 조성물 및 그의 제조방법과 이를이용한 복합 방수시공방법
KR100838242B1 (ko) 침투식 함침재와 수성계 피복재의 조성물 및 이를 이용한콘크리트 바닥마감 공법
WO2023023508A1 (en) Nano-modified waterproof sealer compositions and methods for concrete preservation
KR100694473B1 (ko) 콘크리트 구조물의 내구성 향상을 위한 구체강화물질 및이의 제조방법
Tosun et al. Effectiveness of alkyl alkoxy silane treatment in mitigating alkali-silica reaction
Li et al. Effects of nanomaterials on engineering performance of a potassium methyl siliconate–based sealer for cementitious composite
González-Coneo et al. Water-soluble fluorosilane supplemented with fumed silica as admixture for producing hydrophobic concrete: Effects on cement hydration, mechanical properties and water protection properties
KR101644008B1 (ko) 소수성 폴리머로 개질된 지오폴리머 및 이를 이용한 고기능 하이브리드 건축용 마감재
KR20130059750A (ko) 방수용 시멘트 조성물 및 이의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161123

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170922

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181107

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200113

Year of fee payment: 7