KR101402284B1

KR101402284B1 - 콘크리트 구조물에 대한 중성화 및 항균 염해 방지와 성능개선을 위한　보호 코팅 공법

Info

Publication number: KR101402284B1
Application number: KR1020140013979A
Authority: KR
Inventors: 윤종철; 설재숙
Original assignee: 윤종철; 씨엘엠건설(주); 씨엘엠테크(주)
Priority date: 2014-02-07
Filing date: 2014-02-07
Publication date: 2014-07-08

Abstract

본 발명은 중성화 및 염해 등에 의하여 강성 및 내구성이 저하되는 것을 방지하기 위하여 신규 및 기존 콘크리트 구조물의 표면에 적용될 수 있는 중성화 및 염해 방지 및 성능을 개선시키기 위한 보호 코팅제용 조성물 및 이를 적용한 시공방법에 관한 것으로, 상기 코팅제용 조성물은 변성아크릴실리콘에멀젼수지 37 내지 60중량%; 충전제 28 내지 35중량%; 체질안료 5 내지 10중량%; 표면조절제 0.05 내지 0.2중량%; 크랙방지제 0.5 내지 1.5중량%; 광확산제 0.4 내지 2중량%; 및 혼화제 0.05 내지 5중량%; 및 물 5 내지 15중량%를 포함하며, 상기 조성물로 도포된 코팅층 외부에서 침투하는 이산화탄소, 산성비, 염해성분, 수분 등의 열화인자를 근본적으로 차단하여 구조물의 중성화 및 염해에 의한 열화를 방지하여 내구 성능을 개선시킬 수 있다.

Description

콘크리트 구조물에 대한 중성화 및 항균 염해 방지와 성능개선을 위한　보호 코팅 공법{Method for Protecting Surface of Concrete Structure Against neutralization and Salt Damage and Improving Properties of Concrete Structure}

본 발명은 중성화 및 염해 등에 의하여 강성 및 내구성이 저하되는 것을 방지하기 위하여 신규 및 기존 콘크리트 구조물의 표면에 적용될 수 있는 중성화 및 염해 방지, 항균 및 광학적 확산 특성을 가진 결정 구조의 안료를 사용하여 아름다운 색조의 성능을 개선시키기 위한 상온 습기 경화형 수계 1액형 환경친화적인 침투 표면보호 코팅제용 조성물을 적용한 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로, 콘크리트 구조물은 장기간에 걸쳐 산성비, CO₂가스, 오존, 대기오염, 태양열, 동절기 염화칼슘 사용 등의 외부 환경에 의해 열화되어 콘크리트 구조물은 성능과 내구성이 현저히 저하된다.

콘크리트 구조물의 열화의 주된 원인 중 하나는 탄산화에 의한 중성화이다. 콘크리트 탄산화란 최초 양생 후 대기 중의 이산화탄소와 직접 반응하거나 수분과 결합하여 팽창 반응하는 형태를 통해 콘크리트의 결합강도를 유지하는 바인더를 탄산화시킴으로 내부 철근 주위의 급격한 이온변화로 부식을 증대시켜 크랙 및 박리, 박락으로 급속하게 구조체 강도를 진행시키는 현상을 말한다.

콘크리트의 탄산화는 콘크리트 표면으로부터 서서히 탄화가 진행되어 철근의 보호피막을 파괴시킨다. 이와 같이 콘크리트가 알칼리성을 소실하게 되면 방청력을 상실하여 내부에 매입된 철근을 녹슬게 한다. 철근이 부식되면 부식생성물에 의하여 2 내지 10배 정도의 체적 팽창이 생겨 피복 콘크리트를 파괴하고 철근을 따라 균열이 발생하게 된다. 심한 경우 콘크리트를 박리 탈락시켜 철근이 노출되어 콘크리트 구조물의 내구성이 손상된다.

콘크리트 구조물의 열화의 주된 원인 중 하나는 염해이다. 염해는 주로 해수에서 유산염을 포함한 염분이 콘크리트의 모세관 공극으로 침투해서 콘크리트 성분에 팽창 결정을 만듬과 동시에 철근이 녹슬어 팽창함으로써 콘크리트 구조물을 손상시키는 것이 원인이다. 피해 현상은 해상이나 해안에 인접한 구조물에서 많이 나타나며, 추운 산간지방과 도심지역에서는 제설용 염화칼슘 및 자동차 매연으로의 영향을 받아 구조물이 손상되기도 한다.

이와 같이 콘크리트의 중성화 및 염해 등은 콘크리트 표면의 공극이나 균열을 통하여 내부로 침투되어 일어나는 현상이다.

따라서, 기존의 열화가 진행되고 있는 콘크리트 구조물의 경우 균열의 폭이 클수록 열화의 진행속도가 빠르게 되기 때문에 표면 보호가 필요하다.

또한, 신설된 콘크리트 구조물도 그 표면에는 수화반응시 수화생성물이 불충분하여 무수히 많은 미세공극이 형성되게 된다. 또한 미세공극과 마찬가지로 이때 미세균열도 발생하게 되는데 미세균열은 건조수축과 수화열로 인한 수분 증발로 발생된다.

이런 콘크리트 구조물의 표면에 생긴 미세공극 및 미세균열은 열화를 촉진시키는 통로이다. 따라서, 신설된 콘크리트 구조물의 표면에는 표면 보호가 요구된다.

이에 본 발명자들은 콘크리트 구조물의 표면 보호를 위해 사용될 수 있는 코팅제용 조성물에 대한 연구를 진행하면서, 알콕시 실란을 가수분해하여 실라놀이 에멜젼의 히드록시기와 반응 실리콘을 폴리머로 콜드-블랜드(cold-blend)한 유·무기 복합수지를 주된 성분으로 한 침투 표면보호 코팅제용 조성물을 콘크리트 구조물의 표면에 코팅하는 경우 중성화 및 항균, 염해로 열화에 대한 저항성인 내구성과 광범위한 환경조건하에서 물질이 견디는 내후성 같은 성능을 개선시킬 수 있음을 밝히고, 본 발명을 완성하였다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 콘크리트 구조물의 표면 보호를 위하여 중성화 및 항균 염해를 방지하면서 성능을 개선시킬 수 있는 침투 표면보호제 코팅용 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 콘크리트 구조물의 표면 보호를 위하여 중성화 및 항균 염해를 방지하면서 성능을 개선시킬 수 있는 침투 표면보호제 코팅용 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호를 위한 시공방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 변성아크릴실리콘에멀젼수지 37 내지 60중량%; 충전제 28 내지 35중량%; 체질안료 5 내지 10중량%; 표면조절제 0.05 내지 0.2중량%; 크랙방지제 0.5 내지 1.5중량%; 광확산제 0.4 내지 2중량%; 혼화제 0.05 내지 5중량%; 및 물 5 내지 15중량%를 포함하는 콘크리트 구조물의 중성화 및 항균 염해방지 및 성능개선 침투 표면보호 코팅제용 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 조성물에서, 상기 변성아크릴실리콘에멀젼수지는 알콕시 실란을 가수분해하여 실라놀이 에멜젼의 히드록시기와 반응 실리콘을 폴리머로 콜드-블랜드(cold-blend)한 유·무기 복합수지시킨 것이다.

상기 조성물에서, 상기 표면조절제는 모노하이드릭류 알콜이고, 상기 광확산제는 칼슘카보네이트와 칼슘포스페이트를 화합하여 열처리시킨 결정성 물질인 것이 바람직하다.

상기 크랙방지제는 천연 셀룰로스 섬유인 것이 바람직하다.

상기 혼화제로는 습윤제, 분산제, 소포제, 탈포제 및 증점제로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하며, 이들은 소량 사용하므로 물에 선 투입후 완전 혼합하여 충전제, 체질안료 및 수지 순으로 넣어 교반될 수 있다.

또한, 상기 또 다른 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 콘크리트 구조물의 표면을 고압세척하는 단계; 상기 세척된 콘크리트 구조물의 표면에 세라믹 프라이머를 도포하는 단계; 상기 세라믹 프라이머가 도포된 콘크리트 구조물에 상기 언급된 중성화 및 염해방지 및 성능개선 침투 표면보호코팅제용 조성물을 도포하는 단계; 상기 표면보호 코팅제용 조성물로 도포된 상기 콘크리트 구조물을 양생하는 단계를 포함하는 콘크리트 구조물 표면보호를 위한 시공방법을 제공한다.

본 발명에 따른 시공방법에 있어서, 상기 콘크리트 구조물의면 상태에 따라 바탕면에 고압세척(300bag이상 사용)과 동시에 면갈이 또는 치핑으로 이루어진 군에서 일종 선택된 것으로 표면처리되는 것이 바람직하고, 또한, 세라믹 프라이머를 도포하기 전에 구체보호재, 공극부퍼티몰탈 및 바탕조정제로 이루어진 군에서 일종 이상 선택된 것을 도포하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 세라믹 프라이머는 콘크리트 구조물에 2회 이상 도포(1차도포 깊숙이 이온 침투 2차도포 표면 코팅막 형성)되는 것이 바람직하며, 이것은 금속 이온과 반응하여 불용성 물질을 생성시켜 공극을 충진하는 개질실리케이트를 주성분으로 한 무기계 액화세라믹인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 표면보호제 코팅용 조성물은 콘크리트 신·구 구조물의 보호 목적으로 그의 표면에 도포되어 외부에서 침투하는 이산화탄소, 산성비, 염해성분, 수분 등의 열화인자를 근본적으로 차단하여 구조물의 중성화 및 염해에 의한 열화를 방지하여 내구 성능을 개선시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따라 콘크리트 구조물의 표면에 침투 표면보호 코팅제용 조성물로 시공하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따라 기존 콘크리트 구조물의 표면에 침투 표면보호 코팅제용 조성물로 시공된 것을 나타낸 입체도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구현예에 따라 기존 콘크리트 구조물의 표면에 침투 표면보호 코팅제용 조성물로 시공된 것을 나타낸 입체도이다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명은 철근 콘크리트 신·구 구조물의 표면 보호를 목적으로 코팅제용 조성물를 도포하여 외부에서 침투하는 이산화탄소, 산성비, 염해성분, 수분 등의 열화인자를 근본적으로 차단하여 구조물의 내구 성능(중성화, 염해) 저하를 방지하는 콘크리트 구조물 표면보호공법에 관한 것이다.

상기 표면보호 코팅제용 조성물에는 변성아크릴실리콘에멀젼수지 37 내지 60중량%; 충전제 28 내지 35중량%; 체질안료 5 내지 10중량%; 표면조절제 0.05 내지 0.2중량%; 크랙방지제 0.5 내지 1.5중량%; 광확산제 0.4 내지 2중량%; 혼화제 0.05 내지 5중량%; 및 물 5 내지 15중량%를 포함한다.

상기 변성아크릴실리콘에멀젼수지는 아크릴에멀젼수지에 실리콘수지를 중합반응시킨 것으로, 구체적으로 알콕시 실란을 가수분해해서 실라놀이 에멜젼의 히드록시기와 반응하여 실리콘을 폴리머로 콜드-블랜드한 유·무기 복합수지인 것으로 아크릴에멀젼 수지의 취약성을 보완하여 내수성, 내오염성, 가스투과성(통기성), 우수한 내후성, 내열성을 갖는 우수한 바인더이다. 상기 변성아크릴실리콘에멀젼수지는 상기 코팅제용 조성물 전체 중량에 기초하여 37 내지 60 중량%의 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다. 37중량% 미만으로 사용되는 경우, 부착력이 저하되며, 내수성에도 좋지 않은 영향을 주는 문제가 생길 수 있으며, 60중량%를 초과하여 사용하는 경우 자외선의 노출에 의해 내후성 및 가스투과성이 저하되는 문제가 생길 수 있다.

상기 변성아크릴실리콘에멀젼 수지는 다음과 같은 방법을 통해 합성될 수 있다: 반응기(kettle)에 용매로서 하기 표 1에 제시된 1번을 투입하고, 서서히 가열(heating) 및 교반(RPM 150~250)하여 80℃±2℃에서 한시간 유지시킨 후 2번을 혼합하고, 보조탱크에 넣어 반응기에 3시간에 걸쳐 균일하게 적하(dropping)하며 내용물에 변화를 주시한다. 이어서, 전량투입이 완료되면 85℃±2℃에 3번을 투입하여 한시간 유지시킨 후 온도를 90℃±2℃까지 상승시켜 30분간 유지시킨 후 100℃까지 상승시켜 30분간 숙성시킨다. 그 후 미반응 생성물에 노르말헥산을 투입하여 침전시켜면서 냉각수(cooling water)를 사용하여 반응기 내부온도를 강압건조시킨 후 4번을 투입하여 무색 투명한 점성이 있는 액상, 변성아크릴실리콘에멀젼 수지를 얻는다.

순서	항목	품명
1	-	Azobisisobutyronitrile(AIBN) 크실렌 화학식: C₆H₄(CH₃)₂
2	아크릴 모노머	Methyl methacrylate(MMA) 화학식: C₅H₈O₂ n-butyl acrylate(BA) Acrylic acid(AA) 화학식: CH₂=CHCOOH n-butyl methacrylate(BMA) 2-ethylhexoic Acid(2-EHA, 옥틸산)
	실리콘 모노머	3-methacryoxypropyl trimethoxysilane(MPTS)
	개시제	2·2- azobisisobutyronitrile(AIBN)
	수분흡수제	Methyltrimethoxysilane(MTS)
3	-	Azobisisobutyronitrile(AIBN) 자일렌
4	플로우개량제	Silicone glycol 공중합체
	UV흡수제	Benzotriazole 유도체
	UV안정제	HALS(Tinuvin-292)
	경화촉진제	HALS(Tinuvin-292)

※실리콘: 아크릴수지 비율은 3:7이다.(성분조성비 표 1 수지 48%에 대한 비율임)

상기 충전제(fine calcuim carbonate powder)는 입자의 크기가 45㎛인 체에 잔량이 0.06% 이내이며, 탄산염 함량이 98% 이상인 CaCO₃인 것이 바람직하며, 이는 은폐력이 우수하다는 장점을 갖는다. 상기 충전제는 상기 코팅제용 조성물 전체 중량에 기초하여 28 내지 35중량%의 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다. 28중량% 미만으로 사용되는 경우, 착색력 및 도막 두께가 얇게 나와 부착력이 저하되고 내약품성이 저하되는 문제가 생길 수 있으며, 35중량%를 초과하여 사용하는 경우 중량 상승으로 층 분리가 발생하면 침전으로 이어져 겔화로 저장성이 떨어지며 가장 중요한 부착력 및 내약품성의 문제가 생길 수 있다.

상기 체질안료(body pigment)는 흰색으로 만들기 위해 사용하거나, 유색안료와 섞어서 색조를 바꾸거나 은폐력을 주기 위해 사용하는 안료로서, 산화티타늄, 아연화(亞鉛華: 산화아연), 리토폰(lithopone), 연백(鉛白), 형광안료 등이 사용될 수 있다. 상기 체질안료는 상기 코팅제용 조성물 전체 중량에 기초하여 5 내지 10중량%의 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다. 5중량% 미만으로 사용되는 경우, 은폐력이 없어 색상을 내고자 하는 색을 만들 수가 없는 문제가 생길 수 있으며, 10중량%를 초과하여 사용하는 경우 도막이 두꺼워져 부착력, 광택감소, 내화학성, 작업성의 문제가 생길 수 있다.

상기 표면조절제(Glide and flow additives)는 코팅제의 흐름성과 미끄럼성 및 표면경도를 향상시키기 위해 사용되며, 크레이터링(cratering, 표면분화구)과 색분리를 방지하기 위해서 사용되며, 구체적으로 표면활성제의 합성물, 예를 들어 모노하이드릭류 알콜이 사용될 수 있다. 또한, 상기 표면조절제는 코팅제용 조성물 전체 중량에 기초하여 0.05 내지 0.2중량%의 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다. 0.05중량% 미만으로 사용되는 경우, 다양한 비중을 가진 안료들이 용해 내지는 혼합되어 서로 수지를 이용해서 고리모양으로 잡아주고 있는데 일정한 시간이 지나면 미 용해체가 비중에 의해서 분리하려고 하는 성질을 고리사슬화 하면서 안료에 모난부위를 유연하게 하여 유동성 및 표면경도를 저하시키는 문제가 생길 수 있으며, 0.2중량%를 초과하여 사용하는 경우 과 유동성으로 인한 흐름성 및 미끄럼성의 문제가 생길 수 있다.

상기 크랙방지제(noncrack additive)는 코팅제의 건조속도에 따라 표면에 발생될 수 있는 크랙을 미연에 방지하는 위해 사용되는 것으로, 예를 들면 천연 셀룰로오스 섬유(natural cellulose fiber)가 사용될 수 있다. 또한, 상기 크랙방지제는 상기 코팅제용 조성물 전체 중량에 기초하여 0.5 내지 1.5중량%의 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다. 0.5중량% 미만으로 사용되는 경우, 재료분리, 윤활성, 응집력이 문제가 생길 수 있으며, 1.5중량%를 초과하여 사용하는 경우 작업시간 확보 및 수분증발을 억제하지 못하여 크랙을 방조하는 문제가 생길 수 있다.

상기 광확산제(lumi pearl)는 산화티탄만 사용시에는 광학적 성질인 굴절률이 크고 광흡수성이 작아서 광산란 능력이 높아 강한 확산반사로 인한 차단성이 강하여 광의 투과율을 저하하게 되는데 광확산제를 사용시 굴절율이 작고 확산투과 광율을 높일 수 있다. 이에 따라 중앙분리대, 교각, 터널, 지하철 등 에라이트가 조사 되었을 시에 광확산성이 뛰어나 전면이 균일하게 확산되게 하여 조도를 높이는 효과를 주기 위해 사용되며, 구체적으로 무기염 칼슘카보네이트(Calcium Carbonate)을 열처리시킨 불투명화제 결정성 물질이 사용될 수 있다. 아울러, 상기 광확산제는 상기 코팅제용 조성물 전체 중량에 기초하여 0.4 내지 2중량%의 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다. 상기 범위 미만으로 사용시에는 확산투과 광율이 적으며, 상기 범위를 초과하여 사용시에는 그 효과면에서 차이가 없으며 고가의 첨가제여서 경제적 잇점이 없다.

상기 혼화제로는 습윤제, 분산제, 소포제, 탈포제 및 증점제로 이루어진 군에서 일종 이상 선택되어 사용되는 것이 바람직하다. 또한, 이들은 소량 사용하므로 물에 선 투입 후 완전 혼합하여 수지, 충전제, 체질안료 순으로 넣어 교반될 수 있다.

상기 습윤제로는 특히 소지습윤제(Substrate wetting additives)가 사용될 수 있으며, 상기 소지습윤제는 낮은 표면장력을 가진 표면에 균일하게 습윤 될 수 있는 습윤성을 부여하며 건조도막의 주름현상과 부착불량을 방지하기 위해 사용되며, 구체적으로 에틸렌 옥사이드논이온(Ethylene oxide nonion) 계면활성제가 사용될 수 있다. 이는 코팅제 조성물 전체 중량에 기초하여 0.05 내지 0.4중량%의 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다.

상기 분산제로는 특히 안료습윤분산제(wetting and dispersing additives)가 사용될 수 있으며, 상기 안료습윤분산제는 안료를 함유한 코팅제의 안료의 침전방지 및 색분리를 방지하는 것으로, 구체적으로 저분자량 폴리카르복실릭산 폴리머의 알킬암모늄염이 사용될 수 있다. 이는 코팅제조성물 전체 중량에 기초하여 0.1 내지 0.2중량%의 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다.

상기 소포제(deformer)는 습윤제, 유화제, 보호콜로이드에 의해 발생되는 기포를 제거하는 기능을 가지는 물질로, 불소실리콘(폴리실록산의 용액)이 사용될 수 있지만, 과량 사용시에는 흐름성에 방해를 주어 코팅제 표면에 crater(표면분화구)가 발생할 수 있다. 따라서, 이는 코팅제조성물 전체 중량에 기초하여 0.2 내지 0.3 중량%의 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다.

상기 탈포제(deaerator)는 고점도 또는 고 고형(high solid)코팅제 및 에어리스 스프레이 적용 코팅제에서 핀홀과 공기 유입을 방지하기 위해 사용되며, 구체적으로 탈포제로는 수계 도료용 소포제의 성분으로서는 고급지방산 아마이드, 고분자량의 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol), 지방산 저급 알콜에테르, 폴리프로필렌 글리콜(polypropylene glycol), 고급지방산의 에스테르 아미드, 유기린산 에스테르, 고급지방산의 금속석검, 톨유(tall oil), 디메틸폴리실록산(dimethyl polysiloxane), 플루오닉(pluronic)형 비이온 활성제, 소수성실리카 등이 사용되며, 캐리어(carrier) 성분으로서 광물유와 저급알콜이 사용될 수 있다. 이는 코팅제 조성물 전체 중량에 기초하여 0.1 내지 0.2 중량%의 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다.

상기 증점제는 콜로이드 용액, 고분자 용액 등에 가하여 이들의 점도를 증진시켜, 틱소트로피성을 부여하기 위해 사용될 수 있으며, 구체적으로 폴리우레탄계 증점제가 사용될 수 있다. 상기 증점제는 코팅제 조성물 전체 중량에 기초하여 0.1 내지 0.2 중량%의 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다.

상기 증점제로, 특히 무기증점제가 사용될 수 있으며, 상기 무기증점제는 물을 함유하고 있는 제품의 성형 조제로서 점도조절, 침강방지, 새깅(sagging) 방지, 층분리 방지, 흐름성 개선, 강도를 증진하며 유, 무기계 증점제의 대체 및 보완하는 기능이 있으며, 쉐어(shear)가 없는 상태에서는 고점도를 나타내고 쉐어(shear)가 있는 상태에서는 점도가 급격히 저하되며 다시 쉐어를 제거하면 가역적으로 점도를 증가시킨다. 상기 무기증점제로는 셀룰로오스 껌이 사용될 수 있으며, 상기 무기증점제는 코팅제 조성물 전체 중량에 기초하여 0.5 내지 3 중량%의 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다.

마지막으로 물(water)은 상기 성분들을 혼합시키기 위하여 사용되며 조성물 전체 중량에 기초하여 5 내지 15중량%의 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다.

본 발명은 또한 기존 및신규 콘크리트 구조물의 표면 보호를 위해 상기 언급된 코팅제용 조성물을 이용하여 기존 및 신규 콘크리트 구조물을 시공하는 공법이 제공될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 기존 및 신규 콘크리트 구조물의 표면 보호를 위한 시공 과정을 나타낸 흐름도이고, 도 2 및 3은 본 발명의 일실시예에 따라 콘크리트 구조물의 표면 보호를 위해 구조물의 표면에 코팅제용 조성물이 시공된 것을 나타낸 입체도이다.

도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명에 따른 시공방법은 콘크리트 구조물(100)의표면을 세척하는 단계(S11); 상기 세척된 콘크리트 구조물의 표면에 세라믹 프라이머(110)를 도포하는 단계(S12); 상기 세라믹 프라이머(110)가 도포된 콘크리트 구조물 상에 코팅제용 조성물(120)를 도포하는 단계(S13); 및 상기 코팅제용 조성물이 도포된 콘크리트 구조물을 양생하는 단계(S14)를 포함한다.

상기 콘크리트 구조물의 표면 보호를 위한 공법에 있어서, 상기 콘크리트 구조물(100)은 신규 또는 기존의 콘크리트 구조물일 수 있으며, 예를 들면 교각이나 기둥일 수 있다. 특히, 해풍, 파도, 조풍, 파랑 및 부유물질 등에 의한 물리적인 작용 및 해수중의 이온에 의한 화학적 침식작용을 요하는 다목적 내해수성해안, 해양 항만 수리구조물일 수 있다.

상기 콘크리트 구조물(100)의 표면을 고압세척하는 단계(S11)에서, 고압살수기를 이용하여 고압물 세척과 같은 방법을 통해 기존 및 신규 콘크리트 구조물의 표면의 분진 및 이물질을 깨끗이 제거하는 것이다. 특히 기존 콘크리트구조물의 경우 물을 살수하여 내부는 포화되고 표면은 건조한 상태가 되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 콘크리트 구조물(100)의 표면을 세척하기 전에 콘크리트 구조물의 중성화되어 있는 표면을 그라인더, 브레이커 등을 사용하여 제거함으로 정리하는 단계를 거치는 것이 바람직하다. 또한, 면갈이 또는 치핑과 같은 방법으로 표면처리할 수 있다.

이어서, 세척된 콘크리트 구조물(100)의 표면에 세라믹 프라이머(110)를 도포하는 단계(S12)가 진행된다.

여기서, 세라믹 프라이머(110)는 콘크리트 구조물 수밀성에 따라 표면 공극 내부에 10 내지 20mm 침투하여 공극을 밀실하게 팽창 충진 함으로써 기존 구조물의 강도, 내수성, 내마모성 등의 내구성을 개선함과 동시에 알칼리회복에 의한 중성화방지 및 신구콘크리트의 부착강도를 증진시킬 수 있는 무기계 침투성 구조체 개질제이다.

상기 세라믹 프라이머(110)은 콘크리트 구조물의 내부에 깊숙이 침투하여 불용성 결정체를 형성함으로써 강도가 높아지고 내마모성을 좋아지게 하며, 콘크리트 구조물의 조직이 치밀해져 산성비, 습기, 염분 등에 노출된 환경에 표면 변화를 억제시켜 구조물 수명을 연장한다. 또한, 공극을 메워줌으로서 중성화, 동결융해에 대한 저항성을 향상시킬 수 있다. 이와 같은 역할을 하는 상기 세라믹 프라이머로는 개질실리케이트를 주성분으로 하는 극 저점도의 무기계 액화세라믹이 사용될 수 있다.

상기 세라믹 프라이머(110)의 시공은 대단위 면적일 경우 스프레이건을 사용하여 도포를 하는 것이 편리하며, 소규모 면적일 경우 붓, 롤러 등을 사용하여 시공할 수도 있다. 또한, 일반적으로 2회 도포를 표준으로 하며 하지면의 흡수도가 높거나 알칼리도가 많이 떨어진 경우에는 1회차 과량 도포하여 이온의 침투가 깊이 될 수 있도록 시공한다. 또한, 시공시 바탕면에는 이물질, 분진, 먼지 등이 없는 청결한 상태여야 하며 충분히 건조된 상태에서 도포해야 약액이 구조체 깊숙이 침투할 수 있다.

상기 세라믹 프라이머(110)을 도포하기 전에 구체보호재, 공극부퍼티몰탈, 또는 도 3에 나타난 바와 같이 바탕 조정재(130)를 더 도포하는 것이 바람직하다.

상기 구체보호재는 기존 콘크리트 구조물체 보호를 위한 시공인 경우에 사용되는 것이 바람직하며, 이들은 콘크리트 구조물 표면 공극을 따라 내부에 침투하여 Ca, Mg, Al 이온과 반응, 불용성 규산 칼슘과 콜로이드 규산 물질을 생성시켜 공극을 밀실하게 충진 함으로써 기존 구조물의 강도, 내수성, 내마모성 등의 내구성을 개선하여 백화현상 및 열화를 근본적으로 방지하는 무기계 침투성 구조체 개질제이다. 이들은 공극을 수밀하게 메워줌으로서 중성화, 동결융해, 강도증진에 대한 저항성을 향상시킬 수 있다. 상기 구체보호재 시공은 붓이나 분무기를 이용할 수 있다.

상기 공극부 퍼티몰탈은 신규 콘크리트 구조물의 표면 보호를 위한 시공인 경우에 사용되는 것이 바람직하며, 이들은 콘크리트의 모체에 입자가 깊이 삽입하여 표면조직의 기공을 막아 자체강도를 강화시켜주는 전처리용 시멘트 풀로 접착강도 및 내구성을 개선시킨다. 이들의 시공은 헤라 또는 스크래퍼를 이용할 수 있다. 마찬가지로 상기 공극부 퍼티몰탈 또한 현장 여건에 적합한 자재를 사용되는 것이 사용될 수 있다.

상기 바탕 조정재(130)은 콘크리트 구조물에 장기간 걸쳐 산성비, CO₂가스, 오존, 대기오염, 태양열, 동절기 사용 염화칼슘 등의 외부 환경으로 인한 구조물의 손상(곰보, 핀홀, 결손 등) 부위에 도포하여 시멘트와 물, 특수혼화제의 수화반응시 발생하는 결정체가 구조물의 공극을 침투 및 안착함으로 콘크리트 구조물를 유해물로부터 보호하고 내구년한을 증대시켜 줌과 동시에 굴곡이 있는 바탕면을 평탄하게 만들어 주는 3성분계의 자재, 포틀랜드시멘트 약 6에, 제철소의 슬래그 3에, 화력발전소 플라이애쉬 1비율로 혼합된 시멘트를 사용할 수 있다. 이것은 단시간내에 고강도 발현, 저온에서도 발현 및 수밀성, 내화성(450도에 상당시간 가열한 후에야 비로소 내부 조직이 붕괴)내구성이 우수하고 제품 생산시 재분산성수지를 공장에서 균등하게 혼합하여 현장에서 물(용해력이 가장 큼)을 투입 교반하면 무기질 접착재로 용해되어 부착력이 우수해진다.

이들은 염화물에 대한 침투저항성이 우수(비산재를 치환한 3성분계의 제조)하고, 콘크리트와 동질의 성질을 가진 자재로 도포되어 무해하고 무독성이며 부착력이 우수하다. 또한, 방청력이 우수하여 구조체의 철근을 보호하고 중성화를 지연시키고, 3성분계 입자들이 시멘트 페이스트화(반고체)하여 공극을 밀실하게 메워준다.

상기 바탕 조정재(130)은 물과 혼합시 반죽을 충분히 해야하며, 사용시 자주 거듭 비비기를 해야하며, 사용도중 반죽이 되었을 때 물을 추가하여 되비비기를 하지 않는 것이 바람직하다.

이어서, 상기 세라믹 프라이머(110)가 도포된 기존 및 신규 콘크리트 구조물에 코팅제용 조성물(120)를 시공한다(S13). 여기서 상기 코팅제용 조성물(120)은 로라 및 콤프레샤를 이용한 에어레스건 방식으로 도포하여 코팅층을 형성하고, 형성된 코팅층은 80 마이크론 내지 120 마이크론의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 80 마이크론 미만 도포 시 외부 환경조건에 취약하며 120 마이크론 초과 도포시 현장 대기온도, 풍속에 따라 피막의 주름 및 크랙발생, 건조지연 발생한다.

여기서, 상기 코팅제용 조성물(120)는 변성아크릴실리콘에멀젼수지 37 내지 60중량%; 충전제 28 내지 35중량%; 체질안료 5 내지 10중량%; 표면조절제 0.05 내지 0.2중량%; 크랙방지제 0.5 내지 1.5중량%; 광확산제 0.4 내지 2중량%; 혼화제 0.1 내지 15중량%; 및 물 10 내지 15중량%를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 코팅제용 조성물(120)에 대한 각 성분은 상기 설명된 바와 같다. 상기와 같은 조성을 갖는 코팅제용 조성물은 기존 및 신규콘크리트의 표면에 도포되어 중성화 방지 성능, 내화학성, 방청성, 방수성, 항균성, 내염성, 유해가스 저항성 등을 개선시켜 콘크리트 구조물의 지속적이고 영구적인 열화현상을 방지하고 내구성을 향상시켜주며 우수한 방수성능으로 인해 백화현상 등을 막아준다

여기서, 상기 코팅제용 조성물(120)은 핸드믹서기로 충분히 혼합한 후 콤푸레샤을 이용한 에어리스 건이나 로라로 도포될 수 있다.

이어서, 상기 코팅제용 조성물(120)이 도포된 콘크리트 구조물을 양생하는 단계(S14)가 진행된다. 여기서 양생은 초기경화가 시작된 후 1일 이상 양생시킨다. 시공 완료 후 동해, 비, 수압, 외부 충격으로부터 시공면을 보호해야 한다. 동절기에 양생시 대기온도 5℃ 이상 유지시키는 것이 바람직하다.

이하, 실시예를 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예로 구속되는 것은 아니다.

실시예 1

다음의 표 2에 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 표면 보호를 위한 코팅제용조성물을 구성하는 성분과 조성비를 나타내었다.

성분	조성	비고
변성아크릴실리콘 에멀젼수지	48%	3차원 실로키산 가교(Si-O-Si) 실리콘 분자구조
충전제	25%	CaCO3,325메쉬이상
체질안료	10%	무기형광켑슐안료
표면조절제	0.2%	모노하이드릭류 알코올
크랙방지제	0.6%	슬포숙신산 에스테르염 이염기계
광확산제	1.1%	메틸실세스퀴옥산
습윤제	0.6%	에멀젼수지에노닐페놀 FREE 합성 화합물
분산제	1.0%	폴리카르본산계
소포제	0.2%	불소실리콘(폴리실록산의 용액)
탈포제	0.5%	Polyether siloxane
증점제	0.8%	셀룰로오스 껌
물	12%
합계	100중량%

상기 표 2에 기재된 코팅제용 조성물로 도포된 코팅층에 대한 물성에 대해 평가하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

항 목		단 위	규 격	시험방법	시험결과
도막 형성 후의 겉모양	표준 양생 후	-	주름, 잔갈림, 핀홀, 변형 및 벗겨짐이 생기지 않을 것	KS F 4936	이상없음
	내알칼리성 시험 후
	내염수성 시험 후
중성화 깊이		mm	1.0이하	KS F 4936	0.85
염화물 이온 침투 저항성		Coulombs	1,000이하	KS F 4936	924
투 습 도		g/m²?day	50.0이하	KS F 4936	38
내투수성		-	투수되지 않을 것	KS F 4936	이상없음
부착강도	표준 양생 후	N/mm²	1.0이상	KS F 4936	1.79
	온?냉 반복 시험 후
균열 대응성	20?	-	잔갈림 및 파단되지 않을 것	KS F 4936	이상없음
내세척성		회	1000 이상	KS M 5000 -2009	이상없음
내오염성		-		LH전문시방서 (32700)	이상없음

상기한 바와 같은 특성을 갖는 본 발명에 따른 코팅제용 조성물로 형성된 코팅층은 콘크리트 구조물에 높은 부착강도로 부착되며, 염화물등 유해물 침투저항성이 우수하고, 중성화에 대한 저항성이 우수하고, 유해화학성분 저항성 우수하고, 통기성 및 방수성이 우수(구조체 내부의 수분이 외부로 증발하여 팽창압력이 동일)함을 확인할 수 있었다.

100: 콘크리트 구조물
110: 세라믹 프라이머
120: 코팅제용 조성물
130: 바탕 조정재

Claims

변성아크릴실리콘에멀젼수지 37 내지 60중량%;
충전제 28 내지 35중량%;
체질안료 5 내지 10중량%;
표면조절제 0.05 내지 0.2중량%;
크랙방지제 0.5 내지 1.5중량%;
광확산제 0.4 내지 2중량%;
혼화제 0.05 내지 5중량%; 및
물 5 내지 15중량%를 포함하고,
상기 표면조절제는 모노하이드릭류 알콜이고, 상기 광확산제는 칼슘카보네이트와 칼슘포스페이트를 화합하여 열처리시킨 결정성 물질이고, 상기 크랙방지제는 천연 셀룰로스 섬유인 보호코팅제용 조성물.
제1항에 있어서,
상기 변성아크릴실리콘에멀젼수지는 알콕시 실란을 가수분해해서 실라놀이 에멜젼의 히드록시기와 반응하여 실리콘을 폴리머로 콜드-블랜드한 유·무기 복합수지인 보호코팅제용 조성물.
삭제
제1항에 있어서,
상기 혼화제로는 습윤제, 분산제, 소포제, 탈포제 및 증점제로 이루어진 군에서 선택되는 것인 보호코팅제용 조성물.
콘크리트 구조물의 바탕면에 세라믹 프라이머를 도포하는 단계;
상기 세라믹 프라이머가 도포된 콘크리트 구조물에 제1항, 제2항, 제4항 중 어느 하나의 항에 따른 중성화 및 염해방지 및 미관개선 보호코팅제용 조성물을 도포하는 단계; 및
상기 보호코팅제용 조성물로 도포된 상기 콘크리트 구조물을 양생하는 단계를 포함하는 콘크리트 구조물 표면보호를 위한 시공방법.
제5항에 있어서,
상기 콘크리트 구조물의 바탕면에 세라믹 프라이머를 도포하기 전에 바탕조정제를 도포하는 단계를 더 포함하는 콘크리트 구조물 표면보호를 위한 시공방법.
제5항에 있어서,
상기 세라믹 프라이머는 콘크리트 구조물 표면 공극을 따라 내부에 침투하여 금속 이온과 반응하여 불용성 물질을 생성시켜 공극을 충진하는 개질실리케이트를 주성분으로 한 무기계 액화세라믹인 콘크리트 구조물 표면보호를 위한 시공방법.