KR101557636B1

KR101557636B1 - 수분반응제 및 고탄성에폭시수지 마감에 의한 콘크리트 구조물의 복합탄성방수방식공법

Info

Publication number: KR101557636B1
Application number: KR1020140067367A
Authority: KR
Inventors: 이득현
Original assignee: 시에스티이앤씨(주); (주)노루페인트
Priority date: 2014-06-03
Filing date: 2014-06-03
Publication date: 2015-10-07

Abstract

고탄성 에폭시수지 마감에 의한 콘코리트 구조물의 재파손 방지 방수방식공법이 개시된다.
주요 구성은 신·구 콘크리트의 표면에 형성된 결함부 및 균열부를 V형 또는 U형으로 파취하여 자기치유보수재를 주입 및 충전지수하고 상기 콘크리트 결함부에 바탕조정용 모르타르층을 형성하고 상기 바탕조정용 모르타르층상에 표면마감수지층을 형성하여 콘코리트 구조물의 결함부를 방수방식처리하는 방법에 있어서, 상기 표면마감수지층이 고탄성 에폭시수지 마감재인 것을 특징으로 한다.

Description

수분반응제 및 고탄성에폭시수지 마감에 의한 콘크리트 구조물의 복합탄성방수방식공법{Repairing Method of Concrete Structures Using Self-healing High Perfomance Epoxy Materials}

본 발명은 콘크리트구조물의 거동과 균열 등에 의한 방수방식층이 파손되는 것을 방지하는 것으로, 신규 타설된 콘크리트구조물의 결함부나 사용중인 콘크리트구조물의 균열 등 결함부에 수분반응제(자기치유재)의 1차적 보강과 2차적 고탄성 에폭시수지 마감을 통해서 거동 및 균열부위의 재파손(누수)에 의해 발생하는 방수방식층 파손을 방지할 수 있는 수분반응제 및 고탄성에폭시수지 마감에 의한 콘크리트 구조물의 복합탄성방수방식공법에 관한 것이다.

콘크리트는 지구상에서 가장 널리 사용되고 있는 재료로, 토목 및 건축, 플랜트에 이르기까지 대부분의 구조물은 콘크리트를 사용하여 건설되고 있다. 콘크리트는 타설이나 성형 후 일정 기간이 지나면 그 성능이 점차 저하하고 노후화된다. 특히 콘크리트에 균열(crack)이 발생하면 콘크리트 내부에 유해한 외기나 수분, 화학 성분이 침투하여 콘크리트의 성능저하가 더욱 촉진된다. 나아가 콘크리트 내부에 침투한 수분, 염화물 이온 등에 의해 콘크리트 구조물 내부의 철근에 부식이 발생하여 추가적인 균열이 발생하거나 콘크리트가 탈락하는 현상이 일어나고, 또한 철근 부식에 의해 철근단면이 감소하여 성능이 저하됨으로써 종국에는 구조물이 붕괴하는 정도까지 이를 수 있다.

콘크리트 구조물에 손상이 있으면 콘크리트 구조물의 성능이 설계 연수에 미치지 못하므로, 콘크리트 구조물의 시공시 균열을 제어할 수 있는 방법이나 균열 내지 열화가 발생한 경우 보수 및 복구방법이 제안되고 있다. 균열제어방법은 균열발생을 저감할 수 있는 각종 섬유를 콘크리트에 혼입하여 타설하거나 와이어매시(Wire mesh)를 콘크리트 구조물 내부에 설치하는 방법이고, 보수 및 복구방법은 균열부나 열화부에 고분자 수지 등의 혼입으로 물리적 성능 및 내구성, 작업성 등이 다소 향상된 폴리머 시멘트계 보수재료를 바르는 방법이다. 그런데 기존의 균열제어기술은 콘크리트 구조물에 발생하는 균열을 완벽히 방지하지 못하므로 추가적인 보수가 필요하여 근본적인 대책이 될 수 없었으며, 보수 및 복구방법 또한 보수된 부분에서 추가적인 균열이 쉽게 발생하여 지속적인 유지관리가 필요한 단점이 있다.

이러한 점을 감안하여 특허 제10-1308084호(무기질 자기치유재를 이용한 콘크리트 구조물의 자기치유 보수 및 복구 공법)에서는 콘크리트 구조물의 손상부에 처리할 경우 스스로 복원하고 치유할 수 있는 자기치유 특성의 무기질 자기치유재를 이용하여 보수 및 복구 효과를 향상시킬 수 있는 새로운 보수 및 복구공법을 제시하고 있는데, 그 구성은 수용성 무기질계 겔화제, 알카리 설페이트, 알루민산나트륨, 수용성 실리카, 불소계 지연제를 포함하여 구성된 무기질 자기치유 혼화재가 혼입된 자기치유 시멘트 페이스트 또는 시멘트 모르타르를, 보수 및 복구 대상 부분에 처리하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하면 상기 자기치유시멘트 페이스트 또는 시멘트 모르타르가 콘크리트 구조물의 손상부에 처리할 경우 스스로 복원하고 치유하게 된다고 하고 있다.

또한 특허 제10-1351382호(자기치유 보수 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법)에서는 시멘트 10.0∼35.0 wt%, 플라이애쉬 4.9∼23.0 wt%, 벤토나이트 1.0∼2.0 wt%, PVA(폴리비닐알콜) 0.1∼0.4 wt%, 멜라민계 유동화제 0.09∼0.3 wt%, 나프탈렌계 유동화제 0.1∼0.3 wt%, 증점제 0.01∼0.1wt%, 골재 40.0 ~ 65.0wt%로 이루어진 자기치유 보수 모르타르 조성물을 제공하여 콘크리트 구조물에 발생하는 균열 부위에 외부 침입하는 열화인자를 차단하고 백화현상을 차단 또는 최소화함으로써 타설 후 보수 표면의 미관을 수려하게 유지할 수 있는 보수 공법을 제공하고 있다.

그런데, 상기 자기치유보수재에 의한 균열부위는 시간이 지남에 따라 콘크리트구조물의 외력 및 외수압 등에 의한 침하 및 거동 등이 발생하여 방수방식층이 파손이 발생하는 문제가 있게 된다.

본 발명은 상기의 점을 감안하여 안출된 것으로서 그 목적은 자기치유보수재에 의해 보수처리된 신·구 콘크리트 구조물의 결함부 및 균열보수부의 누수에 의한 콘크리트 표면의 재파손과 구조물의 거동에 의한 재파손을 방지하는 복합방수방식공법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 발명은 콘크리트 균열부(누수균열, 건/습식균열, 표면균열 등) 및 폼타이 장착부를 V형 또는 U형으로 파취하여 우레탄계, 에폭시계, 급결시멘트 등의 보수재와 자기치유보수재를 주입 및 충전하고 상기 콘크리트 균열부표면에 필요시 바탕조정용 모르타르층을 형성하고 상기 바탕조정용 모르타르층상에 표면마감수지층을 형성하여 콘코리트 구조물의 균열부를 방수방식처리하는 방법에 있어서, 상기 표면마감수지층이 고탄성 에폭시수지 마감재인 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 고탄성 에폭시수지 마감재층 하부에는 접착강화용 프라이머층이 더 형성될 수 있다.

여기서, 상기 고탄성 에폭시수지 마감재층은 주제수지(A)와 경화제수지(B)로 구성되는 이액형 고탄성 에폭시수지로서, 상기 주제수지(A)는 4,4-(1-메틸에틸리덴) 비스페놀 고분자 46 ~ 56 중량%, 카올린 분말 5 ~ 15 중량%, 이산화 티타늄 2 ~ 12 중량%, 벤질알콜 1 ~ 10 중량%, 탄소수 12 내지 14의 알킬 글리시딜 에테르 1 ~ 10 중량%, 자일렌 1 ~ 10 중량% 및 에탄올 0.1 ~ 10 중량%로 이루어진 것이고, 상기 경화제수지(B)는 폴리아민 55 ~ 65 중량%, 카올린 7 ~ 22 중량%, 4-(1,1-다이메틸에틸)페놀 5 ~ 15 중량%, 1,3-비스(아미노메틸)벤젠 5 ~ 15 중량%, 트리메틸-1,6-헥산디아민 1 ~ 11 중량%, 디메틸벤질 1 ~ 10 중량%, 테트라에틸렌펜타민 1 ~ 10 중량%, 벤질알콜 1 ~ 10 중량% 및 방향족 경질 나프타 용매 0.1 ~ 10 중량% 인것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 공법은 균열부에 주입된 자기치유보수재인 수분반응제에 의해 외부의 수분에 의해 침투 및 체적이 팽창되어 1차적으로 누수가 방지되고, 시간이 경과함에 따라 콘크리트구조물의 외력 및 외수압 등에 의한 침하 및 거동 등이 발생하여 방수방식층이 파손이 발생되더라도 고탄성 에폭시수지층에 의해 표면이 보호되어 추가적인 재파손을 방지하여 방수방식층을 유지하게 된다.

상기와 같은 본 발명의 공법은 결합부에 주입 및 충전된 자기치유보수재인 수분반응제에 의해 외부의 수분에 의해 침투 및 체적이 팽창되어 1차적으로 누수가 방지되고, 시간이 지남에 따라 콘크리트구조물의 외력 및 외수압 등에 의한 침하 및 거동 등이 발생하여 방수방식층이 파손이 발생하더라도 고탄성 에폭시수지층에 의해 표면이 보호되어 추가적인 재파손이 방지되어 방수방식층을 유지하는 효과가 있다.

도 1은 보수가 필요한 콘크리트 표면의 균열부를 본 발명의 방법에 따라 보수하는 과정을 도식적으로 도시한 도면이고,
도 2 및 3은 본 발명의 고탄성 에폭시수지 마감재층으로 사용되는 에폭시 수지도막의 시험편의 사진으로서,
도 2a는 실시예의 것(5mm, 2mm 전진)이고, 도 2b는 비교예의 것(2mm, 1mm 전진)이며,
도 3은 도 2의 측면사진으로서, 도 3a는 실시예의 것(2mm전진)이고, 도 3b(1mm 전진)는 비교예의 것이다

이하 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 보수가 필요한 콘크리트 표(1)면의 균열(2) 상태를 도식적으로 도시한 도면으로서, 균열부(2) 및 콘크리트 구조체의 형성시 사용한 폼타이(3) 장착부 부분에 누수가 발생하여 콘크리트 표면(1)에 백태(4)가 형성된 상태를 보여주고 있다.

본 발명은 상기 균열부(2) 및 폼타이(3)가 장착되어 매립된 부분에 균열 발생시 U자형(7)으로 파취하여 자기치유보수재(10)를 주입 및 충전지수한다.

상기 자기치유보수재(10)는 이 분야에서 잘 알려진 물질로서, 우레탄, 에폭시, 급결시멘트 또는 이들의 혼합물로서 이루어진 물질이다. 예시적으로 상기 자기치유보수재(10)로서 특허 제10-1308084호에는 시멘트 페이스트로서 시멘트 50~75중량%와 무기질 자기치유 혼화재 25~50중량%로 구성한 결합재, 결합재의 0.05~1중량%의 감수제, 결합재의 15~30중량%의 물을 포함하여 배합한 것이 제시되고 있다.

본 발명에 사용되는 상기 자기치유보수재(10)는 상기의 것을 포함하여 이 분야에서 잘 알려져 있는 것을 사용한다.

상기 자기치유보수재(10)를 균열부(2, 3)에 주입 및 충전지수한 후에는 상기 콘크리트 균열부표면에 바탕조정용 모르타르층(20)을 형성한다. 상기 바탕조정용 모르타르층(20)은 패이고 벗겨진 표면층을 매끄럽게 하기 위한 것이다. 예시적으로 상기 특허 제10-1308084호에는 시멘트 50~80중량%와 무기질 자기치유 혼화재20~50중량%로 구성한 결합재, 결합재의 30~70중량%의 잔골재, 결합재의 20~40중량%의 물을 포함하여 배합한 것을 도포한다고 제시하고 있다.

또한 현재 시중에서 사용되고 있는 자재로서 마페이사의 CR90 (Ceresit CR 90 Crystaliser-침투성 결정화 방수재)가 있는데, 이는 주입충전보수 및 조정도 가능한 자래로 사용되고 있다.

바탕조정용 모르타르층(20)을 형성한 후에는 표면마감수지층을 형성하여 콘코리트 구조물의 결함부 및 균열부를 방수방식처리하는데, 본 발명의 방법은 상기 표면마감수지층으로 고탄성 에폭시수지를 사용한 것을 특징으로 한다.

기존에 자기치유보수재(10), 바탕조정용 모르타르층(20) 및 표면마감층 구조에서는 사용기간이 경과함으로 인해 누수가 발생하면 상기 자기치유보수재(10)층이 침투 및 체적팽창하여 결함부 및 균열부를 더욱 조밀하게 채워지는 것에 의해 균열부의 메꿈이 이루어져 누수를 방지하게 되는데, 시간이 경과함에 따라 콘크리트구조물의 외력 및 외수압 등에 의한 침하 및 거동 등이 발생하여 방수방식층이 파손이 발생되는 경우에는 바탕조정용 모르타르층(20) 및 표면마감층이 파손되어 결합부(2, 3)에 메꾸어진 자기치유보수재(10)가 외부로 노출되어 재파손되는 경우가 있게된다.

따라서 바탕조정용 모르타르층(20)상에 형성되는 표면마감층은 고탄성의 수지층으로 하는 것이 요구되는데, 본 발명은 상기 표면마감층으로 고탄성 에폭시수지 마감재층을 사용한다.

상기 고탄성 에폭시수지 마감재층(40)은 주제수지(A)와 경화제수지(B)로 구성되는 이액형 고탄성 에폭시수지이다.

상기 주제수지(A)는 4,4-(1-메틸에틸리덴) 비스페놀 고분자 46 ~ 56 중량%, 카올린 분말 5 ~ 15 중량%, 이산화 티타늄 2 ~ 12 중량%, 벤질알콜 1 ~ 10 중량%, 탄소수 12 내지 14의 알킬 글리시딜 에테르 1 ~ 10 중량%, 자일렌 1 ~ 10 중량% 및 에탄올 0.1 ~ 10 중량%로 이루어진 것이고, 상기 경화제수지(B)는 폴리아민 55 ~ 65 중량%, 카올린 7 ~ 22 중량%, 4-(1,1-다이메틸에틸)페놀 5 ~ 15 중량%, 1,3-비스(아미노메틸)벤젠 5 ~ 15 중량%, 트리메틸-1,6-헥산디아민 1 ~ 11 중량%, 디메틸벤질 1 ~ 10 중량%, 테트라에틸렌펜타민 1 ~ 10 중량%, 벤질알콜 1 ~ 10 중량% 및 방향족 경질 나프타 용매 0.1 ~ 10 중량% 인것을 특징으로 한다.

실시예서 상기 주제수지(A)는 4,4-(1-메틸에틸리덴) 비스페놀 고분자 55 중량%, 카올린 분말 12 중량%, 이산화 티타늄 10 중량%, 벤질알콜 8 중량%, 탄소수 12 내지 14의 알킬 글리시딜 에테르 9중량%, 자일렌 3 중량% 및 에탄올 3 중량%로 이루어진 것이고, 상기 경화제수지(B)는 폴리아민 60 중량%, 카올린 8 중량%, 4-(1,1-다이메틸에틸)페놀 6 중량%, 1,3-비스(아미노메틸)벤젠 7 중량%, 트리메틸-1,6-헥산디아민 3 중량%, 디메틸벤질 7 중량%, 테트라에틸렌펜타민 2 중량%, 벤질알콜 3 중량% 및 방향족 경질 나프타 용매 4 중량% 인 것이 예시된다.

상기 고탄성 에폭시수지 마감재층(40)은 상기 주제수지(A)와 경화제수지(B)를 부피비 3:1로 혼합하여 콘크리트의 결함부(2,3)를 포함한 주변 콘크리트 표면 전체에 골고루 도포하여 형성한다. 이때, 도막의 두께는 0.2~0.3MM로 형성하며, 1회 이상 도포하여 전체도막두께는 약0.4~0.6MM 정도 형성하게 된다.

이렇게 형성된 전체 도막은 고탄성 에폭시 수지 마감재층에 의한 내굴곡성과 함께 우수한 내마모성 및 우수한 내수성, 내염수성, 내약품성을 발휘한다. 특히 내마모성은 시험 방법 ASTM D4060에 따라 마모감량을 측정시, 마모륜 CS-17, 누룸하중 1,000g, 마모회전 1,000회의 시험에 100mg이하의 우수한 마모감량을 발휘하게 된다.

이와 같이 최종도막의 기계적 물성인 고탄성 내굴곡성 및 내마모성과 화학적 물성인 내수성, 내염수성 및 내약품성이 결합하여 콘크리트 구조물의 우수한 방수, 방식 기능을 높이는데 기여한다.

한편, 상기 고탄성 에폭시수지 마감재층(40) 하부에는 에폭시 프라이머층(30)이 더 형성될 수 있다. 상업적으로 구득 가능한 것으로 노푸표 페인트사의 DHDC-7400P가 있다.

본 발명의 고탄성 에폭시수지 마감재층(40)의 탄성실험 .

본 발명의 고탄성 에폭시수지 마감재층(40)의 탄성을 시험하기 위해, 하기와 같은 조성으로 주제(A)와 경화제(B)를 제조하여 이 주제(A)와 경화제(B)를 혼합하여 경화시켜 건조도막을 형성한 뒤 "에릭슨 시험 KS B 0812"에 따라 시험하였다. 에릭슨 시험 KS B 0812는 도막(도장면)의 반대면에서 지름이 20mm인 구형의 펀치로 누름 하중을 가하여 도막에 박리 및 균열이 발생하는지를 확인하는 시험인데, 본 발명에 사용되는 고탄성 에폭시수지 마감재층(40)의 구성도막의 시험 결과는 표 1에 나타내었다. 비교예로서 일반적인 마감재층으로 사용되는 무용제 에폭시 도료(수지)와 비교하였다.

고탄성 에폭시수지 조성물

주제수지(A)

4,4-(1-메틸에틸리덴) 비스페놀 고분자 55 중량%, 카올린 분말 12 중량%, 이산화 티타늄 10 중량%, 벤질알콜 8 중량%, 탄소수 12 내지 14의 알킬 글리시딜 에테르 9중량%, 자일렌 3 중량% 및 에탄올 3 중량%.

상기 경화제수지(B)

폴리아민 60 중량%, 카올린 8 중량%, 4-(1,1-다이메틸에틸)페놀 6 중량%, 1,3-비스(아미노메틸)벤젠 7 중량%, 트리메틸-1,6-헥산디아민 3 중량%, 디메틸벤질 7 중량%, 테트라에틸렌펜타민 2 중량%, 벤질알콜 3 중량% 및 방향족 경질 나프타 용매 4 중량%.

건조도막의 형성

상기 주제(A)와 경화제(B)를 부피비 3:1로 혼합하여 상온에서 경화시켜 두께 0.4~0.6mm의 건조도막을 형성하였다.

시험결과

펀치가 도막면을 밀어낸 거리	실시예(고탄성 에폭시수지도막)	비교예(일반무용제 에폭시 도막)
1mm 전진	이상없음	Crack 발생
2mm 전진	이상없음	Crack 발생
5mm 전진	이상없음	-

도 2는 시험편의 사진으로서 도 2a는 실시예의 것(5mm, 2mm 전진)이고, 도 2b는 비교예의 것(2mm, 1mm 전진)이다. 또한 도 3은 도 2의 측면사진으로서, 도 3a는 실시예의 것(2mm전진)이고, 도 3b(1mm 전진)는 비교예의 것이다

상기의 시험에서 보는 바와 같이, 본 발명의 고탄성 에폭시수지 마감재층(40)을 형성하는 도막은 콘크리트 구조체의 결함부 및 균열부위의 자기치유보수재 처리 후 발생할 수 있는 부피 팽창 및 구조물 거동에 의한 견딤력이 매우 강하여 우수한 내구성을 발휘할 수가 있다고 판단된다.

상기와 같은 본 발명의 공법은 결합부에 주입 및 충전된 자기치유보수재인 수분반응제에 의해 외부의 수분에 의해 침투 및 체적이 팽창되어 1차적으로 누수가 방지되고, 시간이 경과함에 따라 설사 자기치유보수재가 수분에 의해 과도한 팽창 및 구조물 거동이 오르더라도 고탄성 에폭시 수지층에 의해 표면이 보호되어 추가적인 재파손이 방지되어 방수방식층을 유지하는 효과가 있다.

1: 콘크리트 표면. 2: 균열부.
3: 폼타이. 7: U자형홈(7)
10: 자기치유보수재.

Claims

콘크리트의 표면에 형성된 균열이 형성된 결함부를 V형 또는 U형으로 파취하여 자기치유보수재를 주입 및 충전지수하고 상기 콘크리트 결함부에 바탕조정용 모르타르층을 형성하고 상기 바탕조정용 모르타르층상에 표면마감수지층을 형성하여 콘코리트 구조물의 방수방식처리하는 방법에 있어서, 상기 표면마감수지층이 고탄성 에폭시수지 마감재이고,
상기 고탄성 에폭시수지 마감재층은 주제수지(A)와 경화제수지(B)로 구성되는 이액형 고탄성 에폭시수지로서, 상기 주제수지(A)는 4,4-(1-메틸에틸리덴) 비스페놀 고분자 46 ~ 56 중량%, 카올린 분말 5 ~ 15 중량%, 이산화 티타늄 2 ~ 12 중량%, 벤질알콜 1 ~ 10 중량%, 탄소수 12 내지 14의 알킬 글리시딜 에테르 1 ~ 10 중량%, 자일렌 1 ~ 10 중량% 및 에탄올 0.1 ~ 10 중량%로 이루어진 것이고, 상기 경화제수지(B)는 폴리아민 55 ~ 65 중량%, 카올린 7 ~ 22 중량%, 4-(1,1-다이메틸에틸)페놀 5 ~ 15 중량%, 1,3-비스(아미노메틸)벤젠 5 ~ 15 중량%, 트리메틸-1,6-헥산디아민 1 ~ 11 중량%, 디메틸벤질 1 ~ 10 중량%, 테트라에틸렌펜타민 1 ~ 10 중량%, 벤질알콜 1 ~ 10 중량% 및 방향족 경질 나프타 용매 0.1 ~ 10 중량%인 것을 상기 주제수지(A)와 경화제수지(B)를 부피비 3:1 혼합하여 된 것을 특징으로 하는 수분반응제 및 고탄성에폭시수지 마감에 의한 콘크리트 구조물의 복합탄성방수방식공법.
제 1항에 있어서, 상기 고탄성 에폭시수지 마감재층 하부에는 접착강화용 프라이머층이 더 형성됨을 특징으로 하는 수분반응제 및 고탄성에폭시수지 마감에 의한 콘크리트 구조물의 복합탄성방수방식공법.
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