KR101497983B1 - 노출 콘크리트 패널의 제조방법 - Google Patents

노출 콘크리트 패널의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 노출 콘크리트 패널 표면에 미려한 외관을 표현하면서 얇은 두께로 제조하여도 건축물 외장재로서 충분한 강도를 갖도록 하는 노출 콘크리트 패널의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 방법으로 제조된 노출 콘크리트 패널은 압축강도 및 휨강도 등 물리적 물성이 우수하므로 패널을 얇게 제작하는 것이 가능하고, 패널 표면에 투명코팅제를 도포하여 표면에서의 광택발현이 우수하므로 별도의 마감작업을 하지 않아도 매끄럽고 미려한 외관을 표현할 수 있으며, 콘크리트 혼합물에 투명코팅제와 결합하는 콘크리트용 고분자 및 섬유상 잔섬유를 가지는 규산염 광물이 첨가되어 노출 콘크리트 패널 표면에 도포된 투명코팅제의 도막이 패널 표면과 견고히 결합되어 쉽게 박리되지 않으므로 장기간 사용하여도 코팅상태가 그대로 유지된다.

Description

노출 콘크리트 패널의 제조방법{Method for Manufacturing Exposed Concrete Panel}
본 발명은 표면에 광택이 발현되도록 하면서 강도가 우수한 노출 콘크리트 패널의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 건축물의 내외장재로서 건축물의 외적 미려함과 단열을 위하여 다양한 건축재가 사용되고 있으며, 외벽 마감재로는 천연화강석을 주로 사용하여 왔다.
그러나 천연화강석을 사용하는 경우 자연에서 채석하므로 자연훼손이 불가피하여 환경파괴의 원인을 제공할 뿐만 아니라, 천연화강석을 건축물의 외장마감재로 사용함으로써 건축물에 많은 하중을 주고 철근과 시멘트를 과도하게 사용하여 골조 구성 원가가 높아지며, 또한 별도로 내·외벽에 단열을 하여야 하는 등의 문제가 있다.
이에 따라 최근 전원주택이나 미술관 등 외적 미감을 중시하는 건물에는 건물 벽체의 마감재로 노출 콘크리트 패널(exposed concrete panel)의 사용이 증가하고 있는데, 이러한 노출 콘크리트 패널은 콘크리트의 속성 그대로를 마감으로 사용하여 모던한 느낌을 강조하거나 최대한 자연미를 살릴 수 있고 우수한 조소성(彫塑性)을 갖는다는 점에서 조형적인 건물에 적합하며, 적절한 유지관리가 수행될 경우 우수한 내구성을 갖는 재료이다.
일반적으로 노출 콘크리트 공법은 건축물을 구성하는 기본 골조재인 콘크리트 물성을 그대로 드러나게 하는 마감기법으로서 골조가 되는 콘크리트를 더욱 정밀하게 타설해 거푸집이 탈형된 콘크리트면 그대로 마감으로 대체되며, 철근 또는 와이어 메시 등을 활용하여 자유로운 형태를 표현할 수 있기 때문에 조형적인 건축물에 적합하고 작은 공간의 시각적 확장성뿐만 아니라 큰 구조물을 이음매 없이 하나로 성형해 낼 수 있는 장점이 있다.
또한, 표면이 깔끔하게 마감된 콘크리트 패널은 강도, 내구성이 우수할 뿐만 아니라 외관도 수려하여 주거 및 생활공간 건축물의 기본특성 외에 도시계획과 맞물려 조형적인 예술성이 강조되고 있는 요즘 건축물 외장재로서 각광을 받고 있다.
그런데 현장 타설에 의해 이와 같은 콘크리트 패널을 형성하는 경우, 거푸집과 결합한 부분의 흔적, 골재의 분리 등으로 인하여 표면의 마감이 깔끔하게 되기 어려워 별도의 마감작업이 필요한데, 이를 위해서는 많은 노력과 비용이 소요되므로 현재 콘크리트 외장재로서 많이 사용되지 못하는 실정이다.
따라서 외장재로서 우수한 외관을 가지기 위하여 표면이 깔끔하게 마감된 콘크리트 패널을 얻기 위한 프리캐스트(precast) 공법이 제안되어 있으며, 이는 현장 직접 타설이 아닌 다른 장소나 공장에서 미리 제작된 콘크리트 패널을 종래의 건축물 골격이 되는 콘크리트나 철골의 내·외벽에 마감재로 붙이는 공법이다.
이와 같이 프리캐스트에 의해 제조된 콘크리트 패널, 즉 노출 콘크리트 패널은 얇은 두께로 제조되어 시공성을 만족시키면서 강도가 높아야 하는데, 외장재로 사용되는 노출 콘크리트 패널이 두껍게 제조되는 경우 무게가 과도하여 시공성이 좋지 않게 되고 면적에 비해 얇은 두께로 제조될 경우 패널의 강도를 취약하게 하는 요인이 된다.
또한, 노출 콘크리트 패널 제조시 통상 패널형상의 주형 틀, 즉 거푸집을 먼저 제조한 후 거푸집 내부에 콘크리트를 채우고 양생시키는 방법으로 제조되며, 거푸집은 콘크리트 표면과 밀착되는 합판과, 합판의 후면에 부착되어 합판을 보강해 주는 프레임으로 구성된다.
그런데 상기 목재 거푸집과 프레임은 콘크리트 양생 후 해체할 때 손상되는 경우가 많아서 반복 사용할 수 있는 수명이 짧기 때문에 근래에는 상기 목재 프레임을 철재 또는 알루미늄으로 대체한 금속 거푸집이 사용되기도 하나, 거푸집을 철재 또는 알루미늄으로 대체할 경우에는 그 중량이 과다하여 취급하기 어려운 문제가 있다.
또한, 목재인 합판은 그 특성상 수분을 잘 흡수하기 때문에 콘크리트 양생 과정 중 콘크리트 내부의 수분을 흡수하여 양생된 콘크리트 표면을 거칠게 하고, 양생 중인 콘크리트가 매끄럽지 못한 합판 표면에 고착되어 콘크리트 양생 후 거푸집 분리시 콘크리트 일부가 합판 표면에 떨어져 나옴으로써 노출 콘크리트 패널 표면이 손상되는 문제가 있다.
상기와 같은 목재 합판의 단점을 해결하기 위하여 석유 피치를 합판의 표면에 코팅하여 사용하기도 하나, 석유 피치가 콘크리트 표면에 묻고 방수 효과도 떨어질 뿐 아니라 내구성 측면에서도 만족할 만한 효과를 기대하기 어렵다.
또한, 합판의 표면에 콘크리트 이형제를 피복하거나 합성수지 시트(sheet)를 부착하거나 또는 우레탄 도료층을 형성시키는 방법이 제안되었으나 내구성에 있어서 현저한 개선을 이루지는 못하였으며, 특히 상기 우레탄 도료의 경우에는 종래의 아크릴 또는 페놀수지 도료 등에 비하여 콘크리트 표면으로부터의 박리성이 우수하고 콘크리트의 표면상태가 양호하여 많이 사용되었으나, 도료가 합판에 흡수되거나 수분을 함유한 합판에 우레탄 도료를 도포시 합판의 수분에 의해 도막 형성이 불량하게 되는 문제가 있다.
상기와 같이, 양생된 콘크리트 표면을 매끄럽게 하는 동시에 거푸집을 재활용하기 위하여 합판의 표면에 각종 합성수지 피복층을 형성하는 방법은 피복층이 콘크리트와의 마찰과 압력에 의해 손상되거나 눌림과 같은 변형이 일어나지 않을 정도의 경도를 가져야 하나, 합성수지 피복층은 경도가 강해질수록 취성이 증가하여 거푸집 해체시 상기 코팅층이 쉽게 깨어져 재활용이 어렵다는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 한국등록특허공보 제1105881호에는 페놀수지, 페놀 노블락계 에폭시 및 아세톤을 혼합한 코팅재를 목재 거푸집의 타설면 표면에 도포하고 상기 타설면을 프레스하면서 상기 타설면의 반대쪽에서 흡입력을 발생시켜 상기 코팅재가 상기 목재 거푸집의 내부에 함침되면서 타설면의 표면에 코팅층을 형성하도록 한 다음 건조하는 목재 거푸집 판넬 제조방법이 개시되어 있다.
상기 발명은 코팅재가 타설판의 표면에 코팅됨과 아울러 목재 타설판의 내부에 함침되어 코팅층의 결속력이 증대됨에 따라 거푸집 패널의 탈형시 코팅층이 박리되지 않고 콘크리트가 코팅층 표면에 고착되지 않으므로 목재 거푸집 패널을 반복 재사용할 수 있은 효과를 제공한다.
그런데 상기 방법은 제조된 콘크리트 판넬 표면이 매끄럽지 못하고 거칠어서 건축물 외장재로 사용하기에 적합하지 못하고 얇은 두께로 제조될 경우 패널의 강도가 약한 단점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 한국공개특허공보 제2002-0093676호에는 불포화 폴리에스테르 수지, 밀드 화이버, 안료, 경화제 및 소포제를 혼합한 조성물을 거푸집 판넬을 구성하는 목재 합판의 표면에 도포하여 조성물 층을 형성하고 상기 조성물 층의 표면에 필름을 적층한 다음 로울링하여 조성물 층과 필름 사이의 기포를 제거하면서 조성물 층과 필름을 밀착시킨 후 경화시켜 코팅층을 형성하며, 상기 코팅층 표면으로부터 필름을 분리하는 거푸집 판넬 표면 코팅층 형성 방법이 개시되어 있다.
상기 발명은 거푸집 판넬을 구성하는 목재 합판의 표면에 콘크리트 표면에 대한 박리성이 우수하며 내구성이 뛰어난 코팅층을 형성하여 거푸집 판넬의 재사용 회수를 증가시키며, 코팅층 표면이 매끄러울 뿐만 아니라 방수성이 뛰어나서 양생 중인 콘크리트로부터 수분을 흡수하지 않아서 콘크리트의 표면 품질을 거칠지 않고 평활하게 하는 효과를 제공한다.
그러나 상기 발명은 거푸집 판넬이 양생 중에 수분을 흡수하지 않아서 제조되는 콘크리트 패널의 강도가 저하되므로 콘크리트 패널이 얇은 두께로 제조될 경우 건물외장재로서의 강도를 충족시키지 못하는 문제가 있다.
이를 해결하기 위하여, 한국등록특허공보 제1187320호에는 노출 콘크리트 패널용 조성물에 탄소원 첨가제(흑연 및 탄소섬유)를 첨가하고 가열, 증기양생 및 탈형함으로써 압축강도, 단열성, 전자파 차폐 및 방음 효과를 향상시키고 패널의 두께를 얇게 제조할 수 있도록 한 건축외장재용 노출 콘크리트 패널 및 이의 제조방법에 관한 발명이 개시되어 있다.
상기 발명은 패널의 강도향상은 만족시킬 수는 있으나, 패널 표면을 매끄럽게 처리하지 못하여 건축물 외장재로 사용할 경우 미려한 외간을 표현하는데에는 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 노출 콘크리트 패널 표면에 미려한 외관을 표현하면서 얇은 두께로 제조하여도 건축물 외장재로서 충분한 강도를 갖도록 하는 노출 콘크리트 패널의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 시멘트 18~25 중량부, 모래 20~25 중량부, 고로슬래그 분말 15~20 중량부, 자갈 10~15 중량부, 합성고무, 아크릴수지 및 에폭시수지로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 고분자 3~5 중량부, 섬유상의 잔섬유를 가지는 규산염 광물 3~5 중량부 및 물 13~18 중량부를 혼합하여 콘크리트 혼합물을 제조하는 단계; 상기 콘크리트 혼합물을 아크릴로니트릴 스티렌 공중합체, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리메틸메타크릴레이트 또는 불소수지로 이루어진 합성수지 소재의 거푸집에 넣고 성형하는 단계; 상기 성형된 콘크리트를 탈형하고 콘크리트 표면에 불소수지, 아크릴수지 또는 실리콘수지로 이루어진 투명코팅제를 도포하는 단계; 및 상기 투명코팅제가 도포된 콘크리트를 비닐로 감싼 다음 보온덮개를 덮고 5~25 ℃에서 간헐적으로 살수하면서 5~10 일간 양생하는 단계;를 포함하는 노출 콘크리트 패널의 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 시멘트는 포틀랜드시멘트:백시멘트=12~16:6~9 중량비로 혼합된 것이 바람직하다.
또한, 상기 모래의 입경은 0.05~1.00 ㎜이고, 고로슬래그 분말의 입경은 150 ㎛ 미만이며, 자갈의 입경은 5~15 ㎜인 것이 바람직하다.
또한, 상기 합성고무는 스티렌 부타디엔 고무, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무 또는 폴리클로로프렌인 것이 더욱 바람직하다.
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본 발명에 따른 방법으로 제조된 노출 콘크리트 패널은 압축강도 및 휨강도 등 물리적 물성이 우수하므로 패널을 얇게 제작하는 것이 가능하고, 패널 표면에 투명코팅제를 도포하여 표면에서의 광택발현이 우수하므로 별도의 마감작업을 하지 않아도 매끄럽고 미려한 외관을 표현할 수 있다.
또한, 콘크리트 혼합물에 투명코팅제와 결합하는 콘크리트용 고분자 및 섬유상 잔섬유를 가지는 규산염 광물이 첨가되어 노출 콘크리트 패널 표면에 도포된 투명코팅제의 도막이 패널 표면과 견고히 결합되어 쉽게 박리되지 않으므로 장기간 사용하여도 코팅상태가 그대로 유지된다.
또한, 콘크리트 혼합물을 합성수지 소재의 거푸집에서 성형한 후 탈형하여 비닐과 보온덮개로 감싸서 양생하므로 패널 표면이 매끄럽게 제조되면서 거푸집을 반복사용할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 노출 콘크리트 패널 제조방법은 먼저 시멘트 18~25 중량부, 모래 20~25 중량부, 고로슬래그 분말 15~20 중량부, 자갈 10~15 중량부 및 물 13~18 중량부를 혼합한 콘크리트 혼합물을 합성수지 소재의 거푸집에 넣고 성형한다.
노출 콘크리트 패널의 색상을 밝게 하기 위하여 상기 시멘트에 백시멘트가 포함될 수 있으며, 예를 들어 포틀랜드시멘트:백시멘트=12~16:6~9 중량비로 혼합될 수 있다.
상기 콘크리트 혼합물 중 시멘트가 18 중량부 미만이면 혼합물의 각 재료 간의 접착력이 저하되어 노출 콘크리트 패널이 파손되기 쉽고, 25 중량부를 초과하면 제조원가가 상승하고 양생 중 수분을 주어 습윤 양생하는데에 따른 제조기간이 길어지며, 시멘트는 비중이 높아서 제품 경량화가 어려울 뿐더러 혼합물의 각 입자들과 기포의 움직임이 둔화되어 결국 강도가 저하된다.
상기 모래는 0.05~1.00 ㎜의 입자크기를 가지는 것이 노출 콘크리트 패널의 표면을 매끄럽게 하는 면에서 바람직하며, 모래가 20 중량부 미만으로 혼합되면 노출 콘크리트 패널의 밀도, 마모저항성, 수밀성, 내구성 등이 감소하고 상대적으로 시멘트의 함량이 증가하여 건조수축 및 수화열을 증가시켜 균열이 발생할 수 있으며, 블리딩(bleeding)이 증가하여 제품의 마감성이 저하되고, 25 중량부를 초과할 경우 콘크리트 혼합물의 공기량 감소로 인하여 작업성이 떨어지고 건조수축이 증가하여 콘크리트의 응결시간을 단축시키므로 시공성에 악영향을 미치게 된다.
고로슬래그 분말은 잠재 수경성을 갖고 있기 때문에 수산화칼슘 또는 황산염의 작용에 의한 수화열에 따른 온도상승을 억제하고 알칼리실리카 반응을 억제하며, 황산염 및 해수에 대한 화학저항성과 염화물 또는 산소의 침투저항성을 향상시키는 역할을 한다.
고로슬래그 분말의 입자크기는 150 ㎛ 미만이 바람직하고 고로슬래그 분말의 혼합량이 상기 범위를 벗어날 경우 초기강도가 저하하고 중성화 진행이 빨라지며, 양생 온도에 따라서 강도가 변하는 문제가 있다.
상기 자갈은 5~15 ㎜의 지름을 가지는 것이 바람직하며, 10 중량부 미만으로 첨가될 경우 콘크리트의 강도가 약해지고 15 중량부를 초과할 경우 노출 콘크리트 패널의 두께가 두꺼워지고 무거워져서 이동성 및 시공성이 저하되는 문제가 있다.
그런데 건설재료로 널리 사용되는 시멘트 콘크리트는 결합제가 시멘트 수화물로서 긴 경화시간, 작은 인장강도, 높은 건조수축, 낮은 내약품성 등의 결점을 갖고 있어서 시멘트 콘크리트를 노출 패널로 제조하고자 할 경우 작업성과 성형성이 불량한 문제가 있어왔다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 상기 콘크리트 혼합물에 콘크리트용 고분자를 첨가하여 콘크리트의 물성을 개선하는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 합성고무(synthetic rubber), 아크릴수지(acrylic resin), 에폭시수지(epoxy resin) 중에서 1 종 또는 2 종 이상을 첨가할 수 있다.
상기 합성고무로는 스티렌 부타디엔 고무(styrene butadiene rubber), 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(acrylonitrile butadiene rubber) 또는 폴리클로로프렌(polychloroprene)이 바람직하고, 이들은 고무가 지니는 유연성, 탄성, 접착성 등이 우수하여 콘크리트 혼합물의 인장강도, 휨강도, 내마모성, 방수성 등을 개선하는 효과를 제공한다.
상기 아크릴수지는 옥외내구성, 내수성, 내약품성, 밀착성이 우수하고 시멘트의 표면경화를 촉진하며, 여타 재료와의 접착성을 향상시키고, 상기 에폭시수지는 접착성, 내약품성, 도막의 밀착성이 우수한 재료이다.
상기 콘크리트용 고분자는 상기 콘크리트 혼합물에 3~5 중량부 첨가될 수 있으며, 3 중량부 미만이면 인장강도, 휨강도, 접착성, 내약품성, 내마모성, 내충격성, 방수성 등의 제반물성 개선효과가 작고 5 중량부를 초과하면 표면경도가 낮아진다.
또한, 강도를 좀더 향상시키기 위하여 상기 콘크리트 혼합물에 규산염 광물 3~5 중량부를 첨가할 수 있으며, 규산염 광물 중 섬유상의 잔섬유를 많이 가지는 종류가 좀더 바람직하고 이러한 잔섬유에 의해 시멘트와의 부착력이 향상되어 강도를 증가시킬 수 있다.
상기 거푸집은 합성수지 소재로 제조되는데, 합성수지 소재의 거푸집은 목재 거푸집에 비하여 반복 사용하여도 손상되지 않아서 수명이 길고 수분을 흡수하지 않아서 거푸집 표면에 콘크리트가 부착되는 것이 억제되어 노출 콘크리트 패널 표면이 매끄러운 형상을 유지할 수 있으며, 금속 거푸집에 비하여 가벼워서 취급이 용이하고 거푸집 표면에 콘크리트 이형제를 피복하거나 합성수지 시트를 부착하거나 또는 도료층을 형성시키지 않아도 성형된 콘크리트의 탈형이 용이하게 이루어진다.
상기 합성수지 소재로서 아크릴로니트릴 스티렌 공중합체(acrylonitrile styrene copolymer), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체(acrylonitrile butadiene styrene copolymer), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 불소수지(flouride resin) 등이 소재의 경량성, 콘크리트와의 이형성 및 견고성 면에서 바람직하다.
또한, 상기 거푸집 모서리를 직각이 아닌 둥근 형태로 제작하여 성형된 콘크리트의 탈형시 모서리 부위가 떨어지지 않도록 하는 것이 바람직하다.
다음은 상기 성형된 콘크리트를 탈형하여 비닐로 감싼 다음 그 위에 보온덮개를 덮고 5~25 ℃에서 5~10 일간 양생한다.
상기 비닐은 양생하는 동안 콘크리트의 수분증발을 억제하여 습도를 유지할 수 있도록 하고 상기 보온덮개는 일광의 직사광선을 막고 외기온도의 변화를 둔화시키며 습도를 유지하여 시멘트의 수화작용을 촉진하는 역할을 한다.
양생하는 동안 보온덮개에 간헐적으로(2~4 일 간격) 살수(撒水)하여 습도를 유지하고 콘크리트 표면으로부터의 급격한 수분증발을 방지함으로써 노출 콘크리트 패널의 강도를 충분히 확보하고 표면의 건조수축에 따른 균열을 방지한다.
노출 콘크리트 패널은 콘크리트가 외부에 노출되므로 콘크리트에 포함된 시멘트의 독성과 강알칼리가 외부로 쉽게 발산되고, 이러한 발산물들은 인체에 유해한 영향을 미친다.
이러한 문제를 방지하기 위하여 콘크리트의 노출된 표면을 코팅하는 마감처리가 필요한데, 이러한 마감처리는 콘크리트의 외관과 질감을 그대로 유지하면서 이루어져야만 노출 콘크리트 패널의 모던한 느낌, 자연미, 조소성을 살릴 수 있다.
이를 위하여 상기 콘크리트 표면에 투명코팅제를 도포하는데, 상기 투명코팅제로는 불소수지, 아크릴수지, 실리콘수지(silicone resin) 등이 바람직하고 이를 물에 용해시켜 붓, 스프레이, 롤러 등을 이용하여 노출 콘크리트 패널 표면에 도포한다.
상기 수지종류는 노출 콘크리트 패널 표면에 광택을 부여하는 효과와 함께 발수기능이 있어서 비와 눈에 의하여 노출 콘크리트 패널 표면이 열화되는 것을 방지하며, 통상 노출 콘크리트는 통공에 의한 통기가 원활하므로 단열효과가 낮다는 단점이 있으나 투명코팅제의 도포는 통기를 차단하므로 단열효과를 향상시키는 이점도 있다.
또한, 노출 콘크리트 패널 성형시 콘크리트 혼합물에 콘크리트용 고분자를 첨가하여 성형할 경우, 노출 콘크리트 패널 내부의 콘크리트용 고분자와 외부에 도포되는 투명코팅제가 서로 결합되어 외부에 형성되는 도포막이 노출 콘크리트 패널 표면에 견고히 접착될 수 있다.
상기 투명코팅제의 도포는 노출 콘크리트 패널의 양생 전, 양생 중 또는 양생 후에 도포할 수 있으나, 콘크리트용 고분자와 투명코팅제가 좀더 결합하도록 하기 위하여는 노출 콘크리트 패널을 양생하기 전에 투명코팅제를 도포하는 것이 바람직하다.
본 발명의 콘크리트용 고분자들은 접착력을 가지고 있어서 콘크리트의 양생 전에 투명코팅제를 도포하면 콘크리트 고분자와 투명코팅제가 경화되기 전에 서로 결합될 수 있으며, 콘크리트가 양생하는 과정에는 시멘트의 수화반응에 의한 수화열이 발생하고 상기 수화열에 의해 콘크리트용 고분자와 투명코팅제가 반응하여 좀더 견고히 결합될 수 있어서, 노출 콘크리트 패널 표면에 형성되는 도막이 패널 표면으로부터 분리·이탈되지 않는다.
또한, 노출 콘크리트 패널 성형시 콘크리트 혼합물에 규산염 광물이 첨가될 경우 규산염 광물의 섬유상 잔섬유와 투명코팅제가 좀더 견고히 결합될 수 있어서 표면 도막의 분리·이탈을 좀더 방지할 수 있다.
상기와 같이 제조된 노출 콘크리트 패널은 강도를 충분히 확보할 수 있어서 얇게 제작이 가능하고 표면에 투명코팅제가 도포되어 패널 표면이 광택을 발현하여 미려한 건물 외장을 표현할 수 있으며, 장기간 사용하여도 광택의 발현이 지속적으로 유지될 수 있다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예, 비교예 및 시험예에 의거하여 좀더 상세하게 설명한다.
단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환 및 균등한 타 실시예로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
<실시예 1~4 및 비교예 1, 2>
하기 표 1의 비율로 콘크리트 혼합물을 제조하여 충분히 혼합한 다음, 아크릴로니트릴 스티렌 공중합체 수지로 제조된 거푸집에 넣고 진동기로 진동을 가하여 기포와 공극을 제거하였다.
이를 미장 마감하고 1 일간 정치하여 형태를 유지할 수 있도록 성형한 후 탈형하고 미장 마감된 면에 불소수지, 아크릴수지 또는 실리콘수지를 도포하여 도막이 형성되도록 한 다음 비닐로 감싸고 그 위에 보온덮개를 덮었다.
20 ℃의 기온에서 3 일 간격으로 보온덮개 위에 물을 살포하여 7 일간 양생하였으며, 상기와 같이 제조된 노출 콘크리트 패널의 두께는 25 ㎜이었다.
콘크리트 혼합물(㎏) 도막
포틀랜드 시멘트 모래 고로슬래그 자갈 물 에폭시수지주1 ) 제올라이트
실시예 1 210 220 170 120 150 - - 폴리테트라플루오로에틸렌
실시예 2 210 220 170 120 150 40 - 폴리비닐리덴플루오라이드
실시예 3 210 220 170 120 150 - 40 폴리메틸메타크릴레이트
실시예 4 210 220 170 120 150 40 40 폴리디메틸실록산
비교예 1 210 220 - 120 150 - - 폴리테트라플루오로에틸렌
비교예 2 210 220 170 120 150 - - -
주1) 비스페놀 A와 에피클로로히드린을 반응시킨 범용 에폭시수지
<비교예 3>
시멘트 210 ㎏, 모래 220 ㎏, 고로슬래그 분말 170 ㎏, 자갈 120 ㎏ 및 물 150 ㎏을 혼합하여 콘크리트 혼합물을 제조하고 충분히 혼합한 다음, 아크릴로니트릴 스티렌 공중합체 수지로 제조된 거푸집에 넣고 진동기로 진동을 가하여 기포와 공극을 제거하였다.
이를 미장 마감하고 1 일 후 미장 마감된 면에 폴리테트라플루오로에틸렌 수지를 도포한 다음 20 ℃의 기온에서 3 일 간격으로 물을 살포하여 7 일간 양생한 다음 탈형하였으며, 이때 노출 콘크리트 패널의 두께는 25 ㎜이었다.
<시험예 1> 강도 측정
상기 실시예 1~4 및 비교예 1~3에서 제조된 노출 콘크리트 패널의 압축강도 및 휨강도를 한국공업규격의 시험방법에 의거 시험하였으며, 3 회 반복 측정하여 그 평균값을 하기 표 2에 나타내었다.
압축강도 및 휨강도 측정결과
압축강도(㎫)주1) 휨강도(N/㎟)주2)
실시예 1 25.3 17.4
실시예 2 33.7 18.1
실시예 3 28.1 21.3
실시예 4 35.9 23.0
비교예 1 18.8 16.7
비교예 2 24.6 17.2
비교예 3 22.4 16.9
주1) KS F 2405
주2) KS F 2273
상기 표 2의 결과를 보면, 콘크리트 혼합물에 에폭시수지를 첨가한 실시예 2가 이를 첨가하지 않은 실시예 1 보다 압축강도가 많이 향상되었고 콘크리트 혼합물에 규산염 광물을 첨가한 실시예 3은 휨강도가 대폭 향상되었으며, 에폭시수지와 규산염 광물을 모두 첨가한 실시예 4는 압축강도와 휨강도 모두 우수함을 알 수 있다.
고로슬래그가 혼합되지 않은 비교예 1의 경우 압축강도와 휨강도가 모두 저하되었으며, 노출 콘크리트 패널 표면에 투명코팅제를 도포하지 않은 비교예 2와 비닐과 보온덮개로 감싸지 않고 양생한 비교예 3의 경우 강도가 약간 저하되었음을 알 수 있다.
<시험예 2> 표면 도막의 박리시험
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 노출 콘크리트 패널을 끓는 물에서 4 시간 삶은 다음 60±3 ℃에서 20 시간 건조하고 다시 끓는 물에서 4 시간 삶은 다음 60±3 ℃에서 3 시간 건조한 후 투명코팅제의 도막층이 콘크리트로부터 박리된 부분의 길이를 측정하였다.
하기의 식에 의거 박리율을 계산하고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었으며, 비교예 2의 경우 도막층이 없으므로 시험에서 제외하였다.
박리율(%)=(박리된 도막층 길이/도막층 전체길이)×100
표면 도막의 박리시험결과
박리율(%)
실시예 1 12
실시예 2 8
실시예 3 7
실시예 4 3
비교예 1 15
비교예 3 23
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 에폭시수지 또는/및 규산염 광물을 첨가한 실시예 2 내지 실시예 4에서 박리율이 대폭 감소하였고 비닐과 보온덮개로 감싸지 않고 양생한 비교예 3에서 많이 박리가 진행되었음을 알 수 있다.
이는 콘크리트 혼합물에 함유된 에폭시수지가 양생과정에서 도막의 투명코팅제와 반응하여 노출 콘크리트 패널 표면에 밀착결합되고, 또한 투명코팅제가 규산염 광물의 섬유상 잔섬유와 견고히 결합되어 나타난 결과로 판단된다.
<시험예 3> 광택도 측정
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 노출 콘크리트 패널의 광택도를 ASTM D 523의 규정에 의거 3 회 반복 시험하고 그 평균값을 하기 표 4에 나타내었다.
광택도 측정결과
광택도
실시예 1 23.6
실시예 2 23.8
실시예 3 23.1
실시예 4 23.5
비교예 1 24.0
비교예 2 8.3
비교예 3 19.7
상기 표 4에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예의 광택도는 서로 유의적인 차이가 없었으나, 노출 콘크리트 패널 표면에 투명코팅제를 도포하지 않은 비교예 2의 광택도가 매우 낮았고 비닐과 보온덮개로 감싸지 않고 양생한 비교예 3은 광택이 약간 저하된 것으로 나타났다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 노출 콘크리트 패널은 압축강도 및 휨강도 등 물리적 물성이 우수하므로 패널을 얇게 제작하는 것이 가능하고, 패널 표면에 투명코팅제를 도포하여 표면에서의 광택발현이 우수하므로 별도의 마감작업을 하지 않아도 매끄럽고 미려한 외관을 표현할 수 있으며, 또한 콘크리트 혼합물에 투명코팅제와 결합하는 콘크리트용 고분자 및 섬유상 잔섬유를 가지는 규산염 광물이 첨가되어 노출 콘크리트 패널 표면에 도포된 투명코팅제의 도막이 패널 표면과 견고히 결합되어 쉽게 박리되지 않으므로 장기간 사용하여도 코팅상태가 그대로 유지된다.

Claims (10)

  1. 시멘트 18~25 중량부, 모래 20~25 중량부, 고로슬래그 분말 15~20 중량부, 자갈 10~15 중량부, 합성고무, 아크릴수지 및 에폭시수지로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 고분자 3~5 중량부, 섬유상의 잔섬유를 가지는 규산염 광물 3~5 중량부 및 물 13~18 중량부를 혼합하여 콘크리트 혼합물을 제조하는 단계;
    상기 콘크리트 혼합물을 아크릴로니트릴 스티렌 공중합체, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리메틸메타크릴레이트 또는 불소수지로 이루어진 합성수지 소재의 거푸집에 넣고 성형하는 단계;
    상기 성형된 콘크리트를 탈형하고 콘크리트 표면에 불소수지, 아크릴수지 또는 실리콘수지로 이루어진 투명코팅제를 도포하는 단계; 및
    상기 투명코팅제가 도포된 콘크리트를 비닐로 감싼 다음 보온덮개를 덮고 5~25 ℃에서 간헐적으로 살수하면서 5~10 일간 양생하는 단계;를 포함하는 노출 콘크리트 패널의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 시멘트는 포틀랜드시멘트:백시멘트=12~16:6~9 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는 노출 콘크리트 패널의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 모래의 입경은 0.05~1.00 ㎜이고, 고로슬래그 분말의 입경은 150 ㎛ 미만이며, 자갈의 입경은 5~15 ㎜인 것을 특징으로 하는 노출 콘크리트 패널의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 합성고무는 스티렌 부타디엔 고무, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무 또는 폴리클로로프렌인 것을 특징으로 하는 노출 콘크리트 패널의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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