KR101596816B1 - 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물을 적용하여 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면을 처리하는 방법 - Google Patents

타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물을 적용하여 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면을 처리하는 방법 Download PDF

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Abstract

타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물을 적용하여 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면을 처리하는 방법에 관한 것으로 콘크리트 구조물의 표면에 액상의 방수제를 도포하는 방수제적용단계, 도포된 방수제의 표면에 규사 30 ~ 45 중량%, 분말수지 3 ~ 10 중량%, 항균제 0.5 ~ 1.2 중량%, 백색시멘트 35 ~ 45 중량%, 소수성 첨가제 1 ~ 2.5 중량%, 증점제 0.3 ~ 1.5 중량%, 셀룰로오스 섬유 1 ~ 5 중량% 및 경화촉진제 1 ~ 5 중량%의 혼합물 100 중량부에 물이 25 ~ 35 중량부의 비율로 투입 교반됨으로써 제조된 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 액상의 조성물을 도포하는 조성물적용단계, 및 도포된 조성물의 표면에 복수 개의 타일을 부착함으로써 간단한 공정으로 단시간 내에 콘크리트 구조물의 표면을 처리하는 방법을 제공한다.

Description

타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물을 적용하여 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면을 처리하는 방법 {Method of treating concrete structure for water and sewage applying adhesive of tile also used as joint filler}
상하수도용 콘크리트 구조물의 표면의 시공성, 방수성, 강도 등 다양한 성능을 향상시키기 위해 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면을 처리하는 방법에 관한 것이다.
상하수도를 통해 공급되는 물을 저장하기 위한 저수조, 물에 공기를 공급하기 위한 포기조 등 다양한 콘크리트 구조물이 사용되고 있다. 이와 같이 물과 지속적으로 접촉하는 콘크리트 구조물의 경우, 물에 의해 콘크리트의 중성화가 가속화되어 피막 콘크리트 들뜸 현상 및 균열이 발생하고, 콘크리트에 포함된 유해한 성분들이 물에 녹아 나와 물을 오염시키는 등의 문제가 있다. 또한, 하수 및 오·폐수 처리 등에 이용되는 콘크리트 구조물의 경우 화학약품, 염분 등으로 인해 콘크리트 구조물의 부식이 빠르게 진행되는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서 콘크리트 구조물의 표면을 처리하는 다양한 방법이 제시되고 있으며, 그 중에서 대한민국 등록특허 제1-111572호에서는 콘크리트 구조물의 표면에 단열 및 방수 기능을 하는 패널을 부착함으로써 콘크리트 표면을 보호하는 방법을 개시하고 있으나, 전술한 단열 및 방수 기능을 가지는 패널을 사용할 경우에는 패널과 패널 사이의 이음새 부분으로 물이 침투되어 패널과 콘크리트 구조물 사이에 물이 스며들어 콘크리트의 중성화를 가속화하여 콘크리트 구조물의 유해한 성분들이 물에 녹아 나와 담수된 물을 오염시킬 수 있다. 또한, 이음새로 스며든 물에 의해 구조적으로 불안정하게되어 패널이 분리되고 들뜨는 등의 문제가 발생할 수 있다.
전술한 등록특허와 같이 패널을 이용한 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 대한민국 등록특허 제10-1379486호에는 콘크리트 벽면에 방수제 및 프라이머를 적용하여 방수층을 형성하고 접착제를 도포한 뒤 타일을 부착하는 방법이 개시되어 있다. 전술한 등록특허에는 표면처리단계, 프라이머 도포단계, 코너 및 모서리 보강단계, 벽체면 표면조정 및 제 1 방수층 형성단계, 바닥면 표면조장 및 제 1 방수층 형성 단계 등을 포함하여 총 11 단계의 방수층 형성 및 타일 부착 방법이 개시되어 있으나, 방수층 형성 및 타일 부착을 위한 공정이 매우 복잡하며 콘크리트 구조물의 표면을 처리하는데 긴 시간이 소요된다는 문제점이 있다.
타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물을 적용함으로써 간단한 공정으로 단시간 내에 콘크리트 구조물의 표면을 처리할 수 있을 뿐만 아니라 콘크리트 구조물의 표면의 방수성, 강도 등 다양한 성능을 향상시킬 수 있는 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면을 처리하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 측면에 따라 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물을 적용하여 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면을 처리하는 방법은 콘크리트 구조물의 표면에 액상의 방수제를 도포함으로써 상기 콘크리트 구조물 표면에 1차 방수층을 형성하는 방수제적용단계, 상기 도포된 방수제의 표면에 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 액상의 조성물을 도포함으로써 상기 콘크리트 구조물 표면에 2차 방수층을 형성하는 조성물적용단계, 및 상기 도포된 조성물의 표면에 복수 개의 타일을 부착함으로써 상기 콘크리트 구조물의 표면 처리를 완료하는 타일부착단계를 포함한다.
상기 액상의 조성물은 규사 30 ~ 45 중량%, 분말수지 3 ~ 10 중량%, 항균제 0.5 ~ 1.2 중량%, 백색시멘트 35 ~ 45 중량%, 소수성 첨가제 1 ~ 2.5 중량%, 증점제 0.3 ~ 1.5 중량%, 셀룰로오스 섬유 1 ~ 5 중량% 및 경화촉진제 1 ~ 5 중량%의 혼합물 100 중량부에 물이 25 ~ 35 중량부의 비율로 교반됨으로써 제조되고, 상기 도포된 방수제와 상기 각 타일 사이에 은닉된 조성물은 상기 도포된 방수제와 상기 각 타일을 결합시키는 접착제로서의 역할을 하고, 상기 복수 개의 타일 사이에 노출된 조성물은 상기 복수 개의 타일 사이의 줄눈재로서의 역할을 한다.
상기 방수제적용단계는 상기 도포된 방수제를 상기 액상의 방수제의 완전경화시간보다 짧은 시간 동안 양생함으로써 상기 도포된 방수제를 반경화시키고, 상기 조성물적용단계는 상기 반경화된 방수제에 상기 액상의 조성물을 도포하고, 상기 타일부착단계는 상기 도포된 조성물의 표면에 복수 개의 타일을 부착하고 상기 도포된 방수제와 상기 도포된 조성물을 완전경화시킴으로써 상기 콘크리트 구조물의 표면 처리를 완료할 수 있다.
상기 액상의 조성물은 60 ~ 100 메시의 입자크기를 갖는 규사, 분말수지, 및 항균제와 200 ~ 400 메시의 입자크기를 갖는 백색시멘트, 소수성 첨가제, 증점제, 셀룰로오스 섬유 및 경화촉진제가 물에 분산되어 혼합된 액상의 물질이고, 상기 백색시멘트, 소수성 첨가제, 증점제, 셀룰로오스 섬유 및 경화촉진제의 200 ~ 400 메시 크기의 입자들은 상기 규사, 분말수지, 및 항균제의 60 ~ 100 메시 크기의 입자들 간의 공극에 삽입될 수 있다.
상기 액상의 방수제는 100 ~ 1000 나노미터의 입자크기를 갖는 성분들이 물에 분산되어 혼합된 액상의 물질이고, 상기 반경화된 방수제의 표면의 100 ~ 1000 나노미터의 입자크기를 갖는 돌기들이 상기 액상의 조성물의 200 ~ 400 메시 크기의 입자들이 상기 60 ~ 100 메시 크기의 입자들 간의 공극에 삽입됨으로써 형성되는 200 ~ 400 메시 크기의 입자들과 60 ~ 100 메시 크기의 입자들간의 틈새에 침투될 수 있다.
상기 분말수지는 아크릴, 메타아크릴, 폴리우레탄, 에틸렌 초산비닐 공중합체 중 적어도 하나 이상을 포함하는 재유화형 분말 및 라텍스, 실리콘, 페타이어 고무 중 적어도 하나 이상을 포함하는 탄성 분말을 포함하고, 상기 탄성분말은 상기 재유화형 분말 100 중량부에 대해 50 ~ 70 중량부로 혼합될 수 있다. 상기 소수성 첨가제는 마그네슘 스테아레이트, 칼슘스테아레이트, 징크스테아레이트, 알루미늄 스테아레이트 중 적어도 하나 이상 혼합될 수 있다.
상기 증점제는 메틸셀룰로오스, 카르복실메틸셀룰로오스, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌옥사이드 중 적어도 하나 이상의 혼합물일 수 있다. 상기 경화촉진제는 칼슘설퍼알루미네이트, 소듐티오시아네이트, 칼슘나이트레이트 중 적어도 하나 이상의 혼합물일 수 있다. 상기 액상의 조성물은 고로 슬래그 분말 11 ~ 18 중량%를 더 포함할 수 있다.
규사 30 ~ 45 중량%, 분말수지 3 ~ 10 중량%, 항균제 0.5 ~ 1.2 중량%, 백색시멘트 35 ~ 45 중량%, 소수성 첨가제 1 ~ 2.5 중량%, 증점제 0.3 ~ 1.5 중량%, 셀룰로오스 섬유 1 ~ 5 중량% 및 경화촉진제 1 ~ 5 중량%의 혼합물 100 중량부에 물이 25 ~ 35 중량부의 비율로 교반됨으로써 제조되는 액상의 조성물은 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능하기 때문에 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면에 도포된 방수제와 각 타일 사이에서는 방수제와 각 타일을 결합시키는 접착제로서의 역할을 하고, 복수 개의 타일 사이에서는 복수 개의 타일 사이의 줄눈재로서의 역할을 할 수 있어 기존의 콘크리트 구조물의 표면 처리 공정 중 타일 사이의 줄눈재를 충진하는 공정이 생략될 수 있다. 이에 따라, 보다 간단한 공정으로 단시간 내에 콘크리트 구조물의 표면을 처리할 수 있다.
또한, 콘크리트 구조물의 표면에 액상의 방수제를 도포함으로써 상기 콘크리트 구조물 표면에 1차 방수층을 형성하고, 방수제의 표면에 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 액상의 조성물을 도포함으로써 상기 콘크리트 구조물 표면에 2차 방수층을 형성하여 콘크리트 구조물의 표면을 이중 방수함으로써 산성, 알칼리성, 내염성의 유체의 침투에 따라 발생하는 피막 콘크리트의 들뜸 현상과 균열 등의 손상을 방지하고, 콘크리트 구조물 표면의 균열 부위를 통해 침투된 유체와 기체에 의한 콘크리트 구조물의 중성화를 방지할 수 있다.
또한, 콘크리트 구조물의 표면에 도포된 방수제를 완전경화시간보다 짧은 시간 동안 양생함으로써 도포된 방수제를 반경화시키고, 이와 같이 반경화된 방수제에 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 액상의 조성물을 도포함으로써 방수제의 향상된 점성에 의해 방수제와 액상의 조성물 간의 결합력이 향상될 수 있을 뿐만 아니라 이와 같이 도포된 방수제와 조성물을 동시에 완전경화시킴으로써 콘크리트 구조물의 표면 처리를 완료할 수 있기 때문에 방수제의 완전경화 후에 타일 접착제를 도포하는 기존 공정에 비해 보다 단시간 내에 콘크리트 구조물의 표면 처리를 완료할 수 있다.
또한, 백색시멘트, 소수성 첨가제, 증점제, 셀룰로오스 섬유 및 경화촉진제의 200 ~ 400 메시 크기의 입자들은 규사, 분말수지, 및 항균제의 60 ~ 100 메시 크기의 입자들 간의 공극에 삽입되어 서로 결합됨으로써 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물이 치밀하고 균일한 물성을 지니게 된다. 결과적으로, 복수 개의 타일 사이에 노출된 조성물에 물이 침투하기가 어렵게 되어 복수 개의 타일 사이에 노출되어 줄눈재의 역할을 하는 조성물이 오랜 기간 동안 물과 지속적으로 접촉하게 되더라도 열화되지 않게 되며 우수한 내구성의 줄눈재를 제공할 수 있다.
또한, 액상의 조성물의 200 ~ 400 메시 크기의 입자들이 60 ~ 100 메시 크기의 입자들 간의 공극에 삽입되면 200 ~ 400 메시 크기의 입자들과 60 ~ 100 메시 크기의 입자들간에는 매우 미세한 틈새가 형성되고 이러한 틈새에 반경화된 방수제의 표면의 100 ~ 1000 나노미터의 입자크기를 갖는 돌기들이 침투됨으로써 방수제와 액상의 조성물 사이의 접촉 면적이 증가되어 이들간의 결합력이 대폭 향상될 수 있을 뿐만 아니라 방수제와 액상의 조성물의 접촉 부위가 치밀하고 균일한 물성을 지니게 된다. 결과적으로, 방수제와 접착제가 분리되어 타일이 떨어지는 종래의 문제점이 해결되어 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면에 대한 타일의 부착력이 향상될 수 있을 뿐만 아니라 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면의 강도가 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면을 처리하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명은 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물을 적용함으로써 간단한 공정으로 단시간 내에 콘크리트 구조물의 표면을 처리할 수 있을 뿐만 아니라 콘크리트 구조물의 표면의 방수성, 강도 등 다양한 성능을 향상시킬 수 있는 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면을 처리하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따라 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면을 처리하는 방법은 액상의 방수제와 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물을 적용하여 실시된다. 액상의 방수제는 실리카 분산용액, 나트륨 실리케이트, 알루미나 화합물, 황산나트륨, 및 물로 구성될 수 있으며, 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물은 규사, 분말수지, 항균제, 백색시멘트, 소수성 첨가제, 증점제, 셀루로오스 섬유, 및 경화촉진제로 구성될 수 있다. 전술한 성분들의 성질과 용도에 대한 자세한 설명은 후술하도록 하겠다.
콘크리트 구조물의 표면에 적용되는 액상의 방수제는 100 ~ 1000 나노미터의 입자크기를 갖는 실리카 분산용액, 나트륨 실리케이트, 알루미나 화합물, 황산나트륨 및 물이 실리카 분산용액 65 ~ 90 중량%, 나트륨 실리케이트 3 ~ 10 중량%, 알루미나 화합물 3 ~ 10 중량%, 황산나트륨 1 ~ 3 중량% 및 물 3 ~ 12 중량%의 조성비로 혼합된 액상 상태의 물질일 수 있다. 콘크리트 구조물의 표면에 액상의 방수제를 도포함으로써 콘크리트 구조물 표면에 1차 방수층을 형성하고, 액상의 방수제는 콘크리트의 표면의 공극에 침투하여 공극을 메움으로써 내부조직을 치밀하게 하여 콘크리트의 강도를 향상시킨다.
실리카 분산용액의 경우 콘크리트 공극에 침투되어, 시멘트와 물이 혼합되면서 생성된 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 반응하여 칼슘실리케이트수화물(C-S-H)을 형성하는 포졸란 반응하며, 포졸란 반응은 단독으로는 물과 반응하여 경화하는 성질이 없는 물질이 석회와 수중에서 반응하여 경화하는 반응을 말한다. 실리카는 수산화칼슘과 상온에서 서서히 반응하여 불용성 화합물을 만들고, 생성된 불용성 화합물은 콘크리트의 공극을 메움으로써 내부조직을 치밀하게 하여 콘크리트의 강도를 향상시키며, 치밀해진 내부조직은 물의 침투을 막아 방수성을 향상시킨다.
실리카 분산용액은 100 ~ 1000 나노크기의 입자크기를 갖는 실리케이트 규산염 광물 10 ~ 80 중량%를 물 20 ~ 90 중량% 와 혼합한 현탁액이다. 실리케이트 규산염 광물의 총 중량에 대해 실리카는 75 ~ 99 중량%로 함유될 수 있고, 75 중량% 미만일 경우에는 콘크리트의 강도 향상 효과가 적어지는 문제가 발생할 수 있다.
액상의 방수제의 총 중량에 대해 실리카 분산용액은 65 ~ 90 중량%로 사용될 수 있고, 실리카 분산용액이 65 중량% 미만일 경우에는 콘크리트의 공극으로 실리카가 충분히 침투되지 못하여 콘크리트 구조물의 강도와 방수성이 낮을 수 있으며, 실리카 분산용액이 90 중량%를 초과할 경우에는 투입량 대비 콘크리트 구조물의 강도와 방수성 향상이 크지 않기 때문에 경제성이 떨어지는 문제가 있을 수 있다.
나트륨 실리케이트는 100 ~ 1000 나노미터의 입자크기를 갖는 것을 사용하며, 100 ~ 1000 나노미터의 입자크기를 갖는 나트륨 실리케이트는 콘크리트 공극에 침투되어 내부조직을 치밀하게 하여 콘크리트 구조물의 강도를 높이고, 물의 침투를 막아 방수성을 향상시킨다. 또한, 나트륨 실리케이트는 pH 의 변동을 최소화할 수 있기 때문에 콘크리트 구조물에 적용되어 pH 완충제 역할을 한다. 예를 들어, 콘크리트 구조물이 강한 알칼리 상태를 유지하지 못하고 다양한 원인에 의해 pH 가 낮아지는 중성화가 진행될 경우 나트륨 실리케이트와 같은 완충제의 작용으로 기존의 pH 가 유지되어 중성화를 방지할 수 있다. 특히, 콘크리트의 중성화가 진행될 경우 콘크리트 구조물이 약해짐에 따라 부식과 균열 등의 손상이 발생될 수 있기 때문에 pH 유지는 더욱 중요하다.
액상의 방수제의 총 중량에 대해 나트륨 실리케이트는 3 ~ 10 중량%로 사용될 수 있으며 나트륨 실리케이트가 3 중량% 미만일 경우에는 콘크리트의 내부조직이 충분히 치밀하지 못하게 되어 콘크리트 구조물의 강도와 방수성이 낮고 pH 의 유지가 어려울 수 있으며, 나트륨 실리케이트가 10 중량%를 초과할 경우에는 작업성이 떨어지는 문제가 있을 수 있다.
알루미나 화합물은 콘크리트 공극에 침투되어 시멘트와 물이 혼합되면서 생성된 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 반응함으로써 칼슘알루미늄수화물(3CaO,Al2O3,6H2O)을 생성하며, 생성된 칼슘알루미늄수화물은 비 표면적이 큰 다공성의 수화물로서 염소 이온을 흡착하여 염으로 고정화함으로써 염분에 의한 콘크리트 부식을 차단하여 내염성을 높인다. 또한, 본 발명에서 알루미나 화합물은 100 ~ 1000 나노미터의 입자크기를 갖는 것을 사용하여 콘크리트 공극 내로 침투할 수 있도록 한다.
액상의 방수제의 총 중량에 대해 알루미나 화합물은 3 ~ 10 중량%로 사용될 수 있으며 알루미나 화합물이 3 중량% 미만일 경우에는 콘크리트의 내부조직이 충분히 치밀하지 못하게 되어 콘크리트 구조물의 강도 및 방수성이 낮고 칼슘알루미늄수화물의 생성량이 적어 내염성이 떨어질 수 있으며, 알루미나 화합물이 10 중량%를 초과할 경우에는 경제성이 떨어지고 과도하게 생성된 칼슘알루미늄수화물에 의해 칼슘알루미늄수화물을 제외한 성분들의 효과가 떨어질 수 있다.
황산나트륨은 전술한 실리카 성분의 콘크리트 공극으로 쉽게 침투될 수 있도록 하며, 황산나트륨은 100 ~ 1000 나노미터의 입자크기를 갖는다. 액상의 방수제의 총 중량에 대해 황산나트륨은 1 ~ 3 중량%로 사용될 수 있으며 황산나트륨이 1 중량% 미만일 경우에는 실리카가 콘크리트 공극으로 침투되기 어려울 수 있으며, 황산나트륨이 3 중량%를 초과할 경우에는 실리카를 제외한 성분들의 콘크리트 공극으로 침투되기 어려워지는 문제가 있을 수 있다.
물은 전술한 성분들을 혼합시켜주며 혼합된 성분들은 물과 함께 이동하여 콘크리트의 공극으로 침투됨으로 전술한 성분들과 물을 반드시 혼합하여 사용한다. 물은 이온교환수, 증류수 등이 사용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 액상의 방수제의 총 중량에 대해 물은 3 ~ 12 중량%로 사용될 수 있으며 물이 3 중량% 미만일 경우에는 전술한 성분들의 균일하게 혼합되지 못하여 콘크리트의 공극으로 침투되기 어려울 수 있으며, 물이 12 중량%를 초과할 경우에는 액상의 방수제의 농도가 묽어져 사용성이 떨어질 수 있다.
전술한 바와 같이, 액상의 방수제는 콘크리트 구조물에 스며들고 액상의 방수제의 100 ~ 1000 나노미터의 입자크기를 갖는 성분들은 콘크리트 구조물의 공극에 침투되어 내부조직을 치밀하게 하여 콘크리트 구조물의 강도를 향상시키고, 치밀해진 내부조직과 각 성분들에 의해 물의 침투을 막아 방수성을 향상시킴으로써 콘크리트 구조물을 1차 방수한다. 또한, 전술한 성분들의 입자크기가 1000 나노미터를 초과할 경우에는 콘크리트의 미세 공극에 성분들이 침투되기 어려워 방수제의 효과가 떨어질 수 있으므로 유의하여야 한다. 액상의 방수제는 전술된 바와 같은 성분들의 혼합물로 제한되는 것은 아니며 방수 효과를 향상시킬 수 있는 별도의 성분들이 추가 될 수 있다.
콘크리트 구조물의 표면에 적용되며, 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물은 60 ~ 100 메시의 입자크기를 갖는 규사, 분말수지 및 항균제와 200 ~ 400 메시의 입자크기를 갖는 백색시멘트, 소수성 첨가제, 증점, 셀룰로오스 섬유 및 경화촉진제가 규사 30 ~ 45 중량%, 분말수지 3 ~ 10 중량%, 항균제 0.5 ~ 1.2 중량%, 백색시멘트 35 ~ 45 중량%, 소수성 첨가제 1 ~ 2.5 중량%, 증점제 0.3 ~ 1.5 중량%, 셀룰로오스 섬유 1 ~ 5 중량% 및 경화촉진제 1 ~ 5 중량%로 혼합된 혼합물 100 중량부에 물이 25 ~ 35 중량부의 비율로 교반됨으로써 제조된다.
규사는 전술한 조성물의 경화 속도와 접착력에 영향을 주며, 본 발명에서는 60 ~ 100 메시의 입자크기를 갖는 규사를 사용함으로써 타일 시공 후 조성물이 균열없이 경화할 수 있도록 하고 타일 간의 좁은 줄눈홈에 충진되어 치밀하게 결합할 수 있도록 한다. 규사의 입자크기가 100 메시 미만일 경우에는 조성물의 점도가 떨어져 접착력이 약해지고, 타일의 탈락 등의 문제가 있을 수 있으며, 60 메시를 초과할 경우에는 타일의 접착제로는 사용이 가능하나 줄눈재로의 사용이 어려워 별도의 줄눈재 충진 공정을 필요로 하여 콘크리트 구조물의 표면 처리 시간이 길어질 수 있다.
본 발명에서 사용하는 규사는 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물의 총 중량에 대해 30 ~ 45 중량%로 사용될 수 있으며 규사가 30 중량% 미만일 경우에는 접착력이 저하되고 경화속도가 느려져 타일 부착 시 타일이 미끄러지는 문제가 발생될 수 있고, 규사가 45 중량% 를 초과할 경우에는 경화 속도가 빨라 조성물의 유연성과 작업성이 떨어질 수 있다. 특히, 조성물의 유연성이 떨어지는 경우 균열 및 줄눈 탈락 등의 문제가 발생할 수 있으므로 본 발명에서 제시한 범위에 유의하도록 한다.
분말수지는 조성물에 유연성 및 탄성을 부여하고 조성물 간의 성분들의 결합제 역할을 하며 아크릴, 메타아크릴, 폴리우레탄, 에틸렌 초산비닐공중합 중 적어도 하나를 포함하는 재유화형 분말과 라텍스, 실리콘, 폐타이어 고무 중 적어도 하나를 포함하는 탄성분말을 혼합하여 사용한다. 본 발명에서는 60 ~ 100 메시의 입자크기를 갖는 분말수지를 사용하며, 60 ~ 100 메시의 입자크기를 갖는 분말수지는 후술할 200 ~ 400 메시의 입자크기를 갖는 성분들과 혼합되어 입자들 간에 유연성과 탄성을 부여하며, 전술한 분말수지가 혼합된 조성물은 타일 간의 좁은 줄눈홈에 충진되어 줄눈에 유연성 및 탄성을 부여해 온도 변화 및 내충격에 견딜 수 있도록 한다.
분말 수지의 크기가 100 메시 미만인 경우에는 조성물은 점도가 떨어져 접착력이 약해지고 유연성이 떨어져 내충격 및 온도변화에 의한 균열이 생길수 있으며, 분말 수지의 크기가 60 메시를 초과할 경우에는 타일의 접착제로는 사용 가능하나 줄눈재로 사용할 시에 줄눈 탈락 등의 불량이 발생할 수 있다.
분말 수지에 포함되는 재유화형 분말은 조성물 내의 타 성분들과 혼합되어 백색시멘트와 셀룰로오스 섬유들 간의 결합제 역할을 하며 시멘트와 물의 혼합 시 발생되는 수화열에 의한 균열을 방지하여 콘크리트의 수명을 연장한다. 또한, 재유화형 분말은 방수제와 혼합되어 방수 성능을 향상시키며, 후술하게 될 본 발명의 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물에 포함되는 백색시멘트의 수화 작용 중에 생성된 수화물과 반응하여 모노릭 네트워크(Monolithic network)를 형성함으로써 균열을 방지하고 인장력 과 화학 저항성을 향상시킨다.
분말수지에 포함되는 탄성 분말은 라텍스, 실리콘, 폐타이어 고무 중에서 선택될 수 있으며, 탄성분말은 조성물 내에서 콘크리트 구조물에 가해질 수 있는 충격, 진동 및 구조물 내부의 열변형, 비틀림 등의 변형에 유동적으로 반응하여 충격 및 변형에 저항함으로써 타일과 줄눈의 들뜸 및 탈락을 최소화 한다.
재유화형 분말 및 탄성분말을 포함하는 분말수지는 재유화형 분말 100 중량부에 대해 50 ~ 70 중량부의 탄성 분말을 혼합하여 사용하고, 재유화형 분말 100 중량부에 대해 탄성분말이 50 중량부 미만일 경우에는 조성물의 유연성이 떨어져 온도변화 및 내충격에 견디는 성능이 떨어질 수 있으며, 탄성분말이 70 중량부를 초과할 경우에는 조성물의 접착력 및 강도가 떨어질 수 있으므로 재유화형 분말과 탄성 분말의 조성비율은 본 발명에서 제시한 범위에 유의하도록 한다.
본 발명에서 사용하는 분말수지는 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물의 총 중량에 대해 3 ~ 10 중량%로 사용될 수 있으며 분말수지가 3 중량% 미만일 경우에는 콘크리트 구조물의 열 변형, 온도 변화 및 내충격에 의한 유연성을 갖기 어려울 수 있으며, 분말수지가 10 중량%를 초과할 경우에는 조성물의 강도와 접착력이 낮아질 수 있다.
항균제는 은(Ag), 구리(Cu), 망간(Mn), 아연(Zn) 중 적어도 하나를 포함하는 무기물과 알콜, 알데히드, 아미드, 이미다졸, 아졸, 할로겐 중 적어도 하나를 포함하는 유기물을 혼합하여 사용함으로써 더 높은 항균 효과를 얻도록 한다.
더 상세히 설명하면 은, 구리, 망간, 아연과 같은 무기물은 박테리아, 조류, 곰팡이 등 일부 생물체에는 독성을 나타내지만 인체에는 독성이 거의 없고, 공기 또는 물과 쉽게 반응하지 않는 안정한 상태의 물질로서 항균 효과가 오랫동안 지속될 수 있도록 한다. 또한, 알콜, 알데히드, 아미드, 이마졸, 아졸, 할로겐과 같은 유기물은 물에 녹아 나오면서 항균 효과를 보이며, 복수 개의 타일 사이에 노출되어 줄눈재로 사용되는 조성물에 포함된 유기물은 물과 접촉하여 녹아 나오며 항균 작용을 한다. 다만, 물에 녹아 나옴으로써 항균 효과를 내는 유기물은 초기 항균 효과는 좋으나 지속력이 떨어지는 문제가 있으므로 본 발명에서는 초기 항균 효과가 좋은 유기물과 항균 효과가 오래 지속되는 무기물을 혼합하여 사용함으로써 우수한 항균효과를 오랫동안 지속되도록 한다.
본 발명에서 항균제는 60 ~ 100 메시의 입자크기를 갖는 것을 사용하며, 60 ~ 100 메시의 입자크기를 갖는 항균제를 사용함으로써 타일 적착제 뿐만 아니라 줄눈재로 충진되어 사용될수 있도록 하고, 물과 접촉하는 줄눈으로부터 유기물이 수월하게 녹아 나와 강력한 항균 작용을 하도록 한다. 또한, 본 발명에서 60 ~ 100 메시의 입자크기를 갖는 항균제를 사용하며, 항균제의 입자크기가 100 메시 미만일 경우에는 시간 당 물에 녹아 나오는 유기물의 양이 증가하여 항균 효과 대비 소실되는 항균제의 양이 증가할 수 있으며, 항균제의 입자크기가 60 메시를 초과할 경우에는 줄눈홈에 충진될 수 있는 항균제의 양이 감소하여 전체적인 항균 효과가 떨어질 수 있다.
무기물 및 유기물을 포함하는 항균제는 무기물 100 중량부에 대해 25 ~ 35 중량부의 유기물을 혼합하여 사용하며, 무기물 100 중량부에 대해 유기물이 25 중량부 미만일 경우에는 초기 항균 효과가 떨어질 수 있으며, 35 중량부를 초과할 경우에는 초기 항균 효과는 높으나 지속력이 떨어짐에 따라 콘크리트 구조물의 수명이 짧아질 수 있다.
본 발명에서 사용되는 항균제는 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물의 총 중량에 대해 0.5 ~ 1.2 중량%로 사용될 수 있으며 항균제가 0.5 중량% 미만일 경우에는 항균제에 의한 항균 효과가 낮을 수 있으며, 항균제가 1.2 중량%를 초과할 경우에는 항균제 투입량 대비 항균 효과가 낮아 경제성이 떨어질 수 있다.
백색시멘트는 접착제의 기초 성분으로서 조성물에 포함된 물과 수화반응하여 조성물을 응결, 강화시켜 접착력을 향상시킨다. 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물 중에서 백색시멘트는 물과 혼합되면서 수산화칼슘을 생성하고 이때의 pH 값은 12 ~ 14 이다. 강한 알칼리 상태에서 수산화물은 콘크리트의 부식을 방지하고 물의 침투를 막아 방수하고 수산화물에 의해 강한 알칼리 상태를 유지할 수 있어 콘크리트 구조물의 중성화를 방지하며, 백색시멘트가 물과 혼합되면서 생성된 수산화칼슘은 방수제의 실리카 분산용액과 반응하여 불용성 화합물을 생성하여 방수제와 조성물 간의 내부조직을 치밀하게 하여 방수제와 조성물간의 결합력을 높여 준다. 특히, 방수제와 조성물간의 결합력이 높아지면 콘크리트 구조물에 대한 타일의 부착력이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에서는 200 ~ 400 메시의 입자크기를 갖는 백색시멘트를 사용하며, 백색시멘트의 입자크기가 400 메시 미만일 경우에는 조성물의 접착력이 떨어질 수 있고, 입자크기가 200 메시를 초과할 경우에는 줄눈재로의 사용이 어려워 별도의 줄눈재 충진 공정을 필요로 할 수 있으므로 입자크기에 유의하여야 한다.
본 발명에서 사용되는 백색시멘트는 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물의 총 중량에 대해 35 ~ 45 중량%로 사용될 수 있으며 백색시멘트가 35 중량% 미만일 경우에는 조성물의 접착력이 떨어질 수 있으며, 백색시멘트가 45 중량%를 초과할 경우에는 조성물의 강도가 높아져 탄성분말에 의한 탄성효과가 떨어지고, 온도 및 외부 압력에 의한 유연성이 저하될 수 있다. 특히, 유연성이 저하될 경우 균열 및 부식이 빠르게 진행되어 콘크리트 구조물 사이로 물과 공기가 스며들어 콘크리트의 중성화가 발생될 수 있으므로 본 발명에서 제시한 범위에 유의하도록 한다.
본 발명의 실시예에서는 백색시멘트로 1종 보통 포틀랜드 시멘트 KL S 5201과 1종 보통 포틀랜드 시멘트 KL S 5204 중 어느 하나를 사용하였으나 실시예에서 제시한 포틀랜드 시멘트에 제한되지 않으며 수조에 사용되는 용도를 고려하여 미관상 청결함을 줄 수 있는 백색의 시멘트는 제한 없이 사용될 수 있다.
소수성 첨가제는 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물에 물이 스며들지 않도록 방수성을 부여하여 조성물이 경화된 후에 물이 스며 들지 않도록 해주며, 마그네슘스테아레이트, 칼슘스테아레이트, 징크스테아레이트, 알루미늄스테아레이트 중 적어도 하나를 사용한다. 본 발명에서 소수성 첨가제는 방수성 이외에 접착력, 강도 등의 주요 효과에 크게 기여하지 않으므로 입자크기에 별도로 제한을 두지는 않으나, 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물이 미세한 입자들이 균일하게 혼합된 상태를 가질 수 있도록 백색시멘트와 동일하게 200 ~ 400 메시의 입자크기를 갖는 것을 사용한다.
본 발명에서 사용되는 소수성 첨가제는 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물의 총 중량에 대해 1 ~ 2.5 중량%로 사용될 수 있으며 소수성 첨가제가 1 중량% 미만일 경우에는 방수성이 떨어져 경화된 후에도 조성물에 물이 스며들어 타일이 탈락될 수 있으며, 소수성 첨가제가 2.5 중량%를 초과할 경우에는 백색시멘트와 물의 혼합을 방해하여 균일한 조성물의 형성이 어려울 수 있다.
증점제는 조성물의 점성을 증가시키기 위해 첨가하며 메틸셀룰로오스, 카르복실메틸셀룰로오스, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌옥사이드 중 적어도 하나를 포함하고, 본 발명에서 증점제는 조성물의 점성을 증가시키는 기능 이외에 접착력, 강도 등의 효과에 크게 영향을 미치지 않아 입자크기에 제한을 두지는 않으나, 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물이 미세한 입자들이 균일하게 혼합된 상태를 가질 수 있도록 백색시멘트와 동일하게 200 ~ 400 메시의 입자크기를 갖는 것을 사용한다.
본 발명에서 사용되는 증점제는 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물의 총 중량에 대해 0.3 ~ 1.5 중량%로 사용될 수 있으며 증점제가 0.3 증량% 미만일 경우에는 조성물의 점도가 떨어지고 경화 속도가 빨라짐에 따라 작업성이 떨어질 수 있으며, 증점제가 1.5 중량%를 초과할 경우에는 점도가 지나치게 높아져 타일 부착 작업이 어려울 수 있다.
셀룰로오스 섬유는 조성물 내에서 시멘트와 혼합되어 결합하면서 균열을 방지하고 타일이 미끄러지지 않도록 한다. 본 발명에서 셀룰로오스 섬유는 1 ~ 5 중량%로 소량 첨가되지만 조성물 내에서 접착력, 점도 등에 관여함으로 200 ~ 400 메시의 입자크기를 갖는 것을 사용하며, 셀룰로오스 섬유의 입자크기가 400 메시 미만일 경우에는 접착력이 떨어져 타일이 미끄러질 수 있으며, 200 메시를 초과할 경우에는 줄눈홈에 충진되기 어렵고 줄눈 탈락 등의 불량이 발생할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 셀룰로오스 섬유는 1 ~ 5 중량%로 사용될 수 있으며 셀룰로오스 섬유가 1 중량% 미만일 경우에는 접착력이 떨어져 콘크리트 구조물의 표면을 처리할 시에 타일 탈락 등의 문제가 발생할 수 있으며, 5 중량%를 초과할 경우에는 조성물의 물성이 거칠어지고 경화속도가 빨라져 작업성이 떨어질 수 있다.
경화촉진제는 타일 부착 시에 조성물의 경화를 촉진하여 타일이 시공된 후 경화되기 전까지 시행되는 후기 공정으로 인한 충격과 진동에 의해 발생될 수 있는 타일과 줄눈의 들뜸 및 균열을 방지하며, 본 발명에서 경화촉진제는 칼슘설퍼알루미네이트, 소듐티오시아네이트, 칼슘나이트레이트 중에서 적어도 하나를 포함한다. 또한, 본 발명에서 경화촉진제는 경화를 촉진하지만 접착력, 강도 등의 효과에 크게 기여하지 않아 입자크기에 제한을 두지는 않으나, 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물의 미세한 입자들이 균일하게 혼합된 상태를 가질 수 있도록 백색시멘트와 동일하게 200 ~ 400 메시의 입자크기를 갖는 것을 사용한다.
본 발명에서 사용되는 경화촉진제는 1 ~ 5 중량%로 사용될 수 있으며 경화촉진제가 1 중량% 미만일 경우에는 타일과 줄눈의 탈락 및 들뜸과 같은 문제가 있을 수 있으며, 5 중량%를 초과할 경우에는 빠르게 경화됨에 따라 작업성이 떨어지는 문제가 있을 수 있다.
물은 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물의 기초 성분으로 규사, 분말수지, 항균제, 백색시멘트, 소수성 첨가제, 증점제, 셀룰로오스 섬유, 및 경화촉진제를 포함하는 혼합물 100 중량부에 대해 25 ~ 35 중량부가 혼합 및 교반되어 액체 상태의 조성물이 형성되도록 한다.
규사, 분말수지, 항균제, 백색시멘트, 소수성 첨가제, 증점제, 셀룰로오스 섬유, 및 경화촉진제를 포함하는 혼합물 100 중량부에 대해 물이 25 중량부 미만일 경우에는 혼합물의 교반 시 균질한 물성을 갖는 액체 상태의 조성물이 생성될 수 없고 시멘트와 반응하는 물의 양이 상대적으로 적어 수화 반응에 의한 응결 현상에 의해 조성물의 경화가 빠르게 일어나 작업성이 떨어질 수 있으며, 물이 35 중량부를 초과할 경우에는 경화속도가 느려지고 조성물이 묽어짐에 따라 작업성이 떨어지는 문제가 있을 수 있으므로 본 발명에서 제시한 범위에 유의하도록 한다.
전술한 조성물에는 고로 슬래그가 더 첨가될 수도 있다. 고로 슬래그는 염해 요인이 많은 환경적 요인에서 염화물 이온, 이산화탄소의 투과를 억제해 염해를 방지하여 방청성을 높이고 콘크리트 구조물의 열변형을 방지하기 위한 것으로 분말 상태의 고로 슬래그를 11 ~ 18 중량% 더 첨가할 수 있다. 고로 슬래그 분말이 첨가되면 백색시멘트 또는 규사의 사용을 일정량 줄일 수 있으나, 백색시멘트 또는 규사의 감소에 의해 조성물에 점성이 떨어질 수 있으므로 백색시멘트 또는 규사 각각의 감소량이 10 중량%를 초과하지 않도록 유의한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 고로 슬래그는 200 ~ 400 메시의 입자크기를 갖는 것을 사용하며, 고로 슬래그의 입자크기가 400 메시 미만일 경우에는 조성물의 접착력이 떨어져 타일과 줄눈의 들뜸 및 탈락 현상이 발생할 수 있으며, 200 메시를 초과할 경우에는 줄눈재로서의 사용이 어려워 줄눈재를 도포하는 공정이 별도로 추가 되어야하는 문제가 있을 수 있다.
본 발명에서 사용되는 고로 슬래그는 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물의 총 중량에 대해 11 ~ 18 중량%로 사용될 수 있으며 고로 슬래그가 11 중량% 미만일 경우에는 염에 대한 내염성이 낮을 수 있으며, 18 중량%를 초과할 경우에는 조성물의 탄성력 및 접착력이 떨어져 타일 들뜸 및 탈락 현상 등의 문제가 있을 수 있다.
전술한 바와 같이, 60 ~ 100 메시의 입자크기를 갖는 규사, 분말수지 및 항균제와 200 ~ 400 메시의 입자크기를 갖는 백색시멘트, 소수성 첨가제, 증점, 셀룰로오스 섬유 및 경화촉진제가 규사 30 ~ 45 중량%, 분말수지 3 ~ 10 중량%, 항균제 0.5 ~ 1.2 중량%, 백색시멘트 35 ~ 45 중량%, 소수성 첨가제 1 ~ 2.5 중량%, 증점제 0.3 ~ 1.5 중량%, 셀룰로오스 섬유 1 ~ 5 중량% 및 경화촉진제 1 ~ 5 중량%로 혼합된 혼합물 100 중량부에 물이 25 ~ 35 중량부의 비율로 교반됨으로써 제조된 조성물은 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용가능하기 때문에 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면에 도포된 방수제와 각 타일 사이에서는 방수제와 각 타일을 결합시키는 접착제로서의 역할을 하고, 복수 개의 타일 사이에서는 복수 개의 타일 사이의 줄눈재로서의 역할을 할 수 있어 기존의 콘크리트 구조물의 표면 처리 공정 중 타일 사이의 줄눈재를 충진하는 공정이 생략될 수 있다. 이에 따라, 보다 간단한 공정으로 단시간 내에 콘크리트 구조물의 표면을 처리할 수 있다.
또한, 백색시멘트, 소수성 첨가제, 증점제, 셀룰로오스 섬유 및 경화촉진제의 200 ~ 400 메시크기의 입자들은 규사, 분말수지, 및 항균제의 60 ~ 100 메시크기의 입자들 간의 공극에 삽입되어 서로 결합됨으로써 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물이 치밀하고 균일한 물성을 지니게된다. 따라서, 복수 개의타일 사이에 노출된 조성물에 물이 침투하기가 어렵게 되어 복수 개의 타일 사이에 노출되어 줄눈재 역할을 하는 조성물이 오랜 기간 동안 물과 지속적으로 접촉하게 되더라도 열화되지 않게 되며 우수한 내구성의 줄눈재를 제공할 수 있다.
또한, 전술한 액상의 방수제를 콘크리트 구조물의 표면에 적용함으로써 1차 방수층을 형성하고, 액상의 방수제의 100 ~ 1000 나노미터의 입자크기를 갖는 성분들은 액상의 조성물의 200 ~ 400 메시의 입자크기를 갖는 성분들이 60 ~ 100 메시의 입자크기를 갖는 성분들이 혼합되어 형성된 공극에 침투되어 방수제와 조성물 사이의 내부조직을 치밀하게 하여 방수제와 조성물 간의 결합력을 높인다. 또한, 치밀해진 내부 조직은 콘크리트의 균열을 방지하여 물과 공기의 침투를 최소화하여 콘크리트 구조물의 중성화를 방지한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면을 처리하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면을 처리하는 방법은 다음과 같은 단계들로 구성된다.
전처리단계(10)에서는 후술할 방수제적용단계(20)를 실시하기 전에 콘크리트 구조물 표면의 이물질을 제거하고, 피막 콘크리트 들뜸과 균열에 의한 콘크리트 손상을 복구하며, 콘크리트 구조물을 그라인딩하여 표면을 고르게 한다. 또한, 콘크리트 표면의 중성화된 부분을 제거함으로써 콘크리트 구조물의 표면을 전처리한다. 전술한 바와 같은 전처리를 실시함으로써 콘크리트 구조물의 표면을 전처리하는 동시에 후술할 방수제적용단계(20)에서 적용되는 액상의 방수제의 100 ~ 1000 나노미터의 입자크기를 갖는 성분들이 콘크리트 공극으로 충분히 삽입될 수 있도록 하여 방수 효과를 높인다.
전처리단계(10)에서는 대표적으로 콘크리트 구조물 표면의 이물질을 제거하고, 피막 콘크리트 들뜸과 균열에 의한 콘크리트 손상을 복구하며, 콘크리트 구조물을 그라인딩하여 표면을 고르게 한다. 또한, 콘크리트 표면의 중성화된 부분을 제거하는 과정이 실시될 수 있으며 작업자의 판단에 따라 하나 또는 하나 이상의 전처리가 실시될 수 있다.
먼저, 콘크리트 구조물의 표면의 이물질 제거는 빗자루, 청소기, 세척기 등의 별도의 도구 또는 장비를 이용하여 콘크리트 구조물의 이물질을 긁거나 털어서 제거할 수 있으며, 이물질제거제를 도포 또는 분무함으로써 먼지, 레이턴스, 잔여 시멘트, 각질, 녹 등의 이물질을 제거할 수 있다.
콘크리트는 노후화 및 주변 환경 요인으로 인해 손상이 발생될 수 있고, 대표적으로 콘크리트 구조물의 벽면에 홈이 파이거나 균열 등의 손상이 발생될 수 있다. 이러한 경우에는 모르타르, 시멘트, 탄성실링제 등을 손상 부위에 적용하여 손상부위를 복구한 뒤 방수제를 적용할 수 있도록 한다. 콘크리트 손상과 손상 부위의 복구 작업 등으로 인해 표면이 매끄럽지 못할 경우에는 연마기, 그라인더 등을 이용하여 표면을 그라인딩함으로써 후술할 방수제적용단계(20)에서 도포되는 방수제에 포함된 100 ~ 1000 나노미터의 입자크기를 갖는 성분들이 콘크리트 공극으로 침투되기 쉽게하여 방수 효과를 높이도록 한다. 다만, 콘크리트 구조물의 표면이 지나치게 그라인딩되어 과도하게 매끄러운 경우에는 콘크리트 구조물의 표면과 콘크리트 구조물의 표면에 도포될 방수제, 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물의 결합력이 낮아지는 문제가 있을 수 있으므로 표면이 일정수준의 거칠기로 유지되는 범위 내에서 그라인딩해야하며 이는 콘크리트 구조물의 용도 및 작업장 상황에 따른 작업자의 판단으로 결정될 수 있다.
또한, 신설 콘크리트 구조물의 경우 콘크리트는 강한 알칼리성 상태로 pH 가 12 ~ 14로 유지되나, 노후되거나 손상된 콘크리트 구조물의 경우 콘크리트 공극에 위치한 알칼리성의 수산화칼슘이 콘크리트의 공극 또는 손상 부위로 스며든 이산화탄소와 반응하여 pH 가 8.5 ~ 10 정도로 낮아지는 중성화가 진행될 수 있다. 콘크리트의 중성화가 진행될 경우에는 콘크리트 구조물에 삽입되어 있는 철근이 녹슬게 되고, 콘크리트 구조물의 체적팽창률이 최대 2.5 배까지 늘어나게 되어 콘크리트 구조물의 균열과 피막 콘크리트가 들뜨는 현상이 발생되어 내구성과 강도가 떨어지는 문제가 있다.
따라서, 중성화가 진행된 콘크리트 구조물에 방수제를 적용할 경우에는 충분한 방수 효과를 기대하기 어렵기 때문에 고압수 분사를 실시하여 중성화가 진행된 콘크리트 부위를 제거한다. 강한 압력과 빠른 속도로 분사되는 물을 이용한 고압수 분사는 표면의 이물질을 제거하고 표면을 그라인딩하는 동시에 콘크리트의 중성화를 제거함으로써 콘크리트 구조물 표면을 전처리한다. 고압수 분사는 물을 대신하여 염기성 수용액을 이용하여 실시될 수 있으며, 염기성 용액을 사용하여 고압수 분사를 실시할 경우에는 중성화된 콘크리트 구조물의 pH를 증가시켜 중성화된 부위를 강한 알칼리 상태로 회복시킬 수 있다.
전술한 바와 같은 전처리가 실시될 수 있는 전처리단계(10)는 기존의 콘크리트 구조물의 표면을 전처리하여 후술할 방수제적용단계(20) 적용되는 방수제에 포함된 100 ~ 1000 나노미터의 입자크기를 갖는 성분들이 콘크리트 공극으로 침투되기 쉽게 하여 내부조직을 치밀하게 하고, 치밀해진 내부조직은 콘크리트 구조물의 강도와 방수성을 동시에 향상시킨다. 전처리단계(10)는 전술한 방법들에 국한되지 않으며, 콘크리트 구조물의 표면을 시공이 가능한 상태로 회복시키기 위한 다양한 방법들이 전처리단계(10)에서 실시될 수 있다.
한편, 신설의 콘크리트 구조물은 콘크리트의 중성화와 노후에 따른 균열과 부식 등의 손상이 거의 없기 때문에, 필수적으로 전처리단계(10)를 실시할 필요는 없으나 현장 상황에 따른 작업자의 판단 하에 실시될 수 있다.
방수제적용단계(20)에서는 전처리단계(10)에서 표면이 전처리된 콘크리트 구조물 또는 신설 콘크리트 구조물의 표면에 액상의 방수제를 도포하여 콘크리트 구조물 표면에 1차 방수층을 형성한다. 액상의 방수제는 예를 들어, 분무기, 룰러 등의 도구를 이용하여 분무 또는 도포될 수 있고, 액상의 방수제가 콘크리트 표면에 도포 또는 분무되면 액상의 방수제에 포함된 100 ~ 1000 나노미터의 입자크기를 갖는 성분들이 물과 함께 콘크리트의 공극에 침투되어 공극을 메움으로써 내부조직을 치밀하게 한다.
콘크리트 구조물은 주로 시멘트와 물이 반응하여 굳어지는 수화반응을 이용하여 제조되며, 콘크리트 구조물은 다양한 입자크기를 갖는 성분들의 혼합 및 수분의 증발 등으로 형성된 미세한 공극을 가진다. 콘크리트 구조물의 공극은 주로 100 ~ 1000 나노미터의 미세한 크기를 갖으나, 콘크리트 구조물에 형성된 다수의 공극을 방치할 경우에는 공극을 통해 물과 공기가 침투하여 콘크리트의 균열, 부식 등의 손상이 발생하고, 중성화가 진행되는 문제가 발생될 수 있기 때문에 본 발명에서는 전술한 바와 같이 액상의 방수제를 도포 또는 분무함으로써 공극을 메운다.
100 ~ 1000 나노미터의 입자크기를 갖는 성분들과 물이 혼합되어 있는 액상의 방수제가 콘크리트 구조물의 표면에 적용되면, 100 ~ 1000 나노미터의 입자크기를 갖는 성분들이 물과 함께 콘크리트의 공극에 침투되어 공극을 메움으로써 내부조직을 치밀하게 한다. 치밀해진 내부조직은 균열, 부식 등 콘크리트 구조물의 손상을 방지하여 내구성과 강도를 높이며, 물의 침투를 막아 방수성을 향상시킨다.
더 상세히 설명하면, 액상의 방수제에 함유된 실리카 분산용액은 콘크리트에 함유된 수산화칼슘과 반응하여 불용성의 화합물을 생성한다. 생성된 불용성 화합물들은 콘크리트 구조물의 공극을 메워 내부조직을 치밀하게 하고, 치밀해진 내부조직은 균열, 부식 등 콘크리트 구조물의 손상을 방지하여 내구성과 방수성을 향상시킨다. 또한, 액상의 방수제에 함유된 알루미나 화합물은 콘크리트에 함유된 수산화칼슘과 반응하여 칼슘알루미늄수화물을 생성하며, 칼슘알루미늄수화물은 염을 흡착하여 제거하는 능력이 뛰어나 염분에 의한 콘크리트의 손상을 방지하여 내염성을 높인다. 특히, 콘크리트 구조물의 균열과 부식에 의해 형성된 틈새로 이산화탄소를 비롯한 공기와 산성 또는 중성의 유체가 침투될 경우 콘크리트의 중성화가 가속화 될 수 있으므로 액상의 방수제를 이용하여 내부조직을 치밀하게 하는 과정은 반드시 실시되어야 한다.
액상의 방수제가 콘크리트 구조물에 침투될 때, 콘크리트 구조물 표면에 수분함량이 높을수록 액상의 방수제의 100 ~ 1000 나노미터의 입자크기를 갖는 성분들이 콘크리트 구조물의 내부까지 더욱 깊고 균일하게 침투될 수 있으므로 콘크리트 구조물 표면이 높은 수분함량을 갖는 상태에서 액상의 방수제를 도포할 수 있도록 한다. 예를 들어, 신설 콘크리트 구조물의 경우에는 콘크리트가 완전경화되기 전에 액상의 방수제를 도포 또는 분무할 수 있고, 기존 콘크리트 구조물의 경우에는 작업자의 판단에 따라 콘크리트 구조물의 표면에 물을 분사하여 콘크리트 구조물 표면의 수분함량을 높일 수 있다. 특히, 콘크리트 구조물 표면에 수분함량이 높을수록 액상의 방수제가 콘크리트 구조물 내부에 더욱 깊고 균일하게 침투되어 콘크리트의 강도와 방수성을 동시에 향상시킬 수 있다.
방수제적용단계(20)에서 방수제의 도포 또는 분무는 적어도 1회 실시되며, 작업장의 조건과 콘크리트 구조물의 용도에 따른 작업자의 판단하에 수회 반복되어 실시될 수 있다. 수회 실시할 경우에는 일정한 시간 간격을 두고 방수제를 도포 또는 분무하며 예를 들어, 방수제를 1회 도포 또는 분무 후에 20 ~ 40 분 정도의 시간 간격을 두고 추가로 도포 또는 분무 할 수 있으며 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물과의 결합력을 향상시키기 위해 이 때의 방수제는 반경화된 상태일 수 있다.
조성물적용단계(30)에서는 방수제적용단계(20)에서 도포된 방수제의 표면에 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 액상의 조성물을 도포하여 타일의 접착제와 줄눈재로 이용함과 동시에 서로 다른 입자 크기를 갖는 성분들이 혼합되어 형성된 조성물에 의해 2차 방수층을 형성할 수 있다. 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물은 작업자가 룰러, 도포기 등의 도포 장치 또는 도구를 사용하여 방수제적용단계(20)에서 도포된 방수제의 표면에 도포할 수 있으며, 조성물을 균일하게 도포하여 후술할 타일부착단계(40)에서 조성물이 타일 내면에 골고루 닿을 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물은 200 ~ 400 메시의 입자크기를 갖는 백색시멘트, 소수성 첨가제, 증점제, 셀룰로오스 섬유 및 경화촉진제가 60 ~ 100 메시의 입자크기를 갖는 규사, 분말수지, 및 항균제 입자들 간의 공극에 삽입되어 미세한 입자들이 균일하게 혼합됨으로써 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능하기 때문에 줄눈재 추가 공정이 생략된 간단한 공정으로 콘크리트 구조물의 표면을 처리함으로써 공정 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 서로 다른 크기의 입자들이 균일하게 혼합되어 있으며 물의 침투를 막는 소수성 첨가제 및 재유화형 분말 등의 영향으로 방수성을 가지게 되어 액상의 방수제에 의해 형성된 1차 방수층의 표면에 조성물에 의한 2차 방수층을 형성할 수 있다.
도포된 방수제의 100 ~ 1000 나노미터의 입자크기를 갖는 성분들이 조성물의 60 ~ 100 메시의 크기를 갖는 성분과 200 ~ 400 메시의 크기를 갖는 성분이 혼합되면 형성된 공극에 삽입되어 물리적으로 결합함으로써 내부조직을 치밀하게 한다. 이로 인해 콘크리트 구조물의 방수성과 방수제와 조성물 간의 결합력을 향상시킬 수 있다. 특히, 조성물에 포함된 백색시멘트와 물이 혼합되면서 생성된 수산화칼슘과 방수제의 실리카 분산용액의 반응으로 생성된 불용성 화합물은 콘크리트의 공극을 메우고, 조성물에 포함된 백색시멘트와 물이 혼합되면서 생성된 수산화칼슘과 방수제의 알루미늄 화합물이 반응하여 칼슘알루미늄수화물을 생성하여 내염성을 향상시키는 화학적 결합이 형성될 수 있다. 전술한 물리적 결합과 화학적 결합에 의해 콘크리트 구조물의 방수성과 방수제와 조성물의 결합력을 향상시킬 수 있다.
또한, 방수제적용단계(20)에서 도포된 방수제를 액상의 방수제의 완전경화시간보다 짧은 시간 동안 양생함으로써 반경화시키고, 조성물적용단계(30)에서는 반경화된 방수제의 표면에 조성물을 도포함으로써 방수제와 조성물 간의 결합력을 더욱 향상시킨다. 액상의 조성물의 200 ~ 400 메시의 크기를 갖는 입자들이 60 ~ 100 메시의 크기를 갖는 입자들 간의 공극에 삽입되면 200 ~ 400 메시 크기의 입자들과 60 ~ 100 메시 크기의 입자들 간에는 매우 미세한 틈새가 형성되고 이러한 틈새에 반경화된 방수제의 표면의 100 ~ 1000 나노미터의 입자크기를 갖는 돌기들이 침투됨으로써 방수제와 액상의 조성물 사이의 접촉 면적이 증가하게 되어 이들 간의 결합력이 향상된다. 결과적으로, 방수제와 접착제가 분리되어 타일이 떨어지는 종래의 문제점이 해결되어 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면에 대한 타일의 착력이 향상됨에 따라 콘크리트 구조물의 표면 강도가 향상된다.
본 발명에서는 방수제적용단계(20)에서 액상의 방수제를 적용하여 1차 방수층을 형성하고, 조성물적용단계(30)에서 1차 방수층 표면에 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물을 적용함으로써 2차 방수층을 형성하여 콘크리트 구조물을 이중 방수한다. 이중 방수층을 형성하여 콘크리트 구조물을 방수함으로써 콘크리트 구조물의 부식, 염해, 및 중성화 등을 방지하여 콘크리트 구조물의 수명을 길게한다.
타일부착단계(40)에서는 도포된 조성물의 표면에 복수 개의 타일을 부착하여 콘크리트 구조물의 표면 처리를 완료한다. 조성물적용단계(30)에서 도포된 조성물에 타일을 부착할 시에 각 타일 사이에 은닉된 조성물은 방수제적용단계(20)에서 도포된 방수제와 타일을 결합시키는 접착제 역할을 하고, 복수 개의 타일 사이에 노출된 조성물은 타일의 줄눈재 역할을 함으로써, 타일의 줄눈에 줄눈재를 충진하는 공정은 생략 가능하다. 조성물적용단계(30)에서 도포된 조성물이 과도하게 경화된 경후에는 오히려 점도가 떨어져 타일과의 접착력이 떨어질 수 있으므로 조성물 도포 후 조성물의 흘러내리지 않고 높은 점도를 가진 상태에서 타일을 부착할 수 있도록 하고, 도포된 방수제와 타일 사이에 도포되어 접착제 역할을 하는 조성물과 복수 개의 타일 사이에 노출되어 줄눈재 역할을 하는 조성물을 완전경화시킴으로써 콘크리트 구조물의 표면 처리를 완료한다.
복수 개의 타일 사이에 과량의 조성물이 노출된 경우에는 별도의 공정을 통해 표면을 다듬는 과정이 추가 될 수 있고, 본 발명에 따른 타일은 사각형, 삼각형, 원형 등 다양한 형태를 가질 수 있다.
이하 실시예, 비교예, 및 실험예를 통하여 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물을 적용하여 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면을 처리하는 방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.
<실시예1>
전술한 본 발명의 실시예에 따라 다음과 같이 콘크리트 구조물의 표면을 처리하였다. 이하 생략된 내용이 있더라도 전술된 실시예의 내용을 따른다. 먼저, 다음과 같이 방수제와 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물을 제조한다. 방수제는 약 300 나노미터의 입자크기를 갖는 실리카의 함량이 75 중량 % 인 실리케이트 규산염 광물을 물과 혼합한 실리카 분산용액 80 중량% 와 각각 약 300 나노미터의 입자크기를 갖는 나트륨 실리케이트 5 중량%, 알루미나 화합물 5 중량%, 황산나트륨 2 중량%, 물 8 중량% 를 혼합하여 제조한다. 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물은 80 메시의 입자크기를 갖는 규사 40 중량%, 에틸렌 초산비닐 공중합체 4 중량%, 라텍스 분말 3 중량%, 은 0.75 중량%, 아미드 0.25 중량% 와 300 메시의 입자크기를 갖는 포틀랜드 시멘트 40 중량%, 징크스테아레이트 2 중량%, 메틸셀룰로오스 1 중량%, 셀룰로오스 섬유 4 중량%, 소듐티오시아네이트 5 중량% 의 혼합물 100 중량부 대비 물은 30 중량부를 혼합하여 제조한다.
콘크리트 구조물의 표면 처리를 위해서 먼저, 이물질제거제를 물과 1 : 1 비율로 희석시킨 희석액을 콘크리트 구조물의 표면에 분무한 뒤에 고압수를 분사하여 이물질을 제거하였다. 이 후 콘크리트 구조물 표면의 수분이 증발하기 전에 미리 제조한 방수제를 분무기를 이용하여 분사하여 도포하였다. 다음으로 30 분 정도 방수제를 건조하여 반경화된 방수제의 표면에 미리 제조한 조성물을 룰러를 이용하여 조성물이 균일한 두께를 가지도록 도포하였다. 마지막으로 준비된 타일을 도포된 조성물에 부착한 뒤 일정시간 동안 건조함으로써 콘크리트 구조물의 표면을 처리하였다.
<실시예2>
전술한 본 발명의 실시예에 따라 다음과 같이 콘크리트 구조물의 표면을 처리하였다. 이하 생략된 내용이 있더라도 전술된 실시예의 내용을 따른다. 먼저, 다음과 같이 방수제와 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물을 제조한다. 방수제는 약 300 나노미터의 입자크기를 갖는 실리카의 함량이 75 중량 % 인 실리케이트 규산염 광물을 물과 혼합한 실리카 분산용액 80 중량% 와 각각 약 300 나노미터의 입자크기를 갖는 나트륨 실리케이트 5 중량%, 알루미나 화합물 5 중량%, 황산나트륨 2 중량%, 물 8 중량% 를 혼합하여 제조한다. 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물은 80 메시의 입자크기를 갖는 규사 32 중량%, 에틸렌 초산비닐 공중합체 4 중량%, 폐타이어 고무 분말 3 중량%, 은 0.75 중량%, 아미드 0.25 중량% 와 300 메시의 입자크기를 갖는 포틀랜드 시멘트 40 중량%, 징크스테아레이트 2 중량%, 메틸셀룰로오스 1 중량%, 셀룰로오스 섬유 2 중량%, 소듐티오시아네이트 2 중량%, 고로 슬래그 13 중량% 의 혼합물 100 중량부 대비 물은 30 중량부를 혼합하여 제조한다.
콘크리트 구조물의 표면 처리를 위해서 먼저, 이물질제거제를 물과 1 : 1 비율로 희석시킨 희석액을 콘크리트 구조물의 표면에 분무한 뒤에 고압수를 분사하여 이물질을 제거하였다. 이 후 콘크리트 구조물 표면의 수분이 증발하기 전에 미리 제조한 방수제를 분무기를 이용하여 분사하여 도포하였다. 다음으로 30 분 정도 방수제를 건조하여 반경화된 방수제의 표면에 미리 제조한 조성물을 룰러를 이용하여 조성물이 균일한 두께를 가지도록 도포하였다. 마지막으로 준비된 타일을 도포된 조성물에 부착한 뒤 일정시간 동안 건조함으로써 콘크리트 구조물의 표면을 처리하였다.
<비교예1>
전술한 본 발명의 실시예에 따라 다음과 같이 콘크리트 구조물의 표면을 처리하였다. 이하 생략된 내용이 있더라도 전술된 실시예의 내용을 따른다. 먼저, 다음과 같이 방수제와 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물을 제조한다. 방수제는 약 1500 나노미터의 입자크기를 갖는 실리카의 함량이 75 중량 % 인 실리케이트 규산염 광물을 물과 혼합한 실리카 분산용액 80 중량% 와 각각 약 1500 나노미터의 입자크기를 갖는 나트륨 실리케이트 5 중량%, 알루미나 화합물 5 중량%, 황산나트륨 2 중량%, 물 8 중량% 를 혼합하여 제조한다. 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물은 80 메시의 입자크기를 갖는 규사 40 중량%, 에틸렌 초산비닐 공중합체 4 중량%, 라텍스 분말 3 중량%, 은 0.75 중량%, 아미드 0.25 중량%, 포틀랜드 시멘트 40 중량%, 징크스테아레이트 2 중량%, 메틸셀룰로오스 1 중량%, 셀룰로오스 섬유 4 중량%, 소듐티오시아네이트 5 중량% 의 혼합물 100 중량부 대비 물은 30 중량부를 혼합하여 제조한다. 전술한 조성비로 제조된 액상의 방수제와 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물을 이용한 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리 방법은 실시예 1의 내용을 따른다.
<비교예2>
전술한 본 발명의 실시예에 따라 다음과 같이 콘크리트 구조물의 표면을 처리하였다. 이하 생략된 내용이 있더라도 전술된 실시예의 내용을 따른다. 먼저, 다음과 같이 방수제와 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물을 제조한다. 방수제는 약 300 나노미터의 입자크기를 갖는 실리카의 함량이 75 중량 % 인 실리케이트 규산염 광물을 물과 혼합한 실리카 분산용액 80 중량% 와 각각 약 300 나노미터의 입자크기를 갖는 나트륨 실리케이트 5 중량%, 알루미나 화합물 5 중량%, 황산나트륨 2 중량%, 물 8 중량% 를 혼합하여 제조한다. 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물은 80 메시의 입자크기를 갖는 규사 40 중량%, 에틸렌 초산비닐 공중합체 4 중량%, 라텍스 분말 4.5 중량%, 은 0.75 중량%, 아미드 0.25 중량% 와 300 메시의 입자크기를 갖는 포틀랜드 시멘트 41 중량%, 징크스테아레이트 4 중량%, 메틸셀룰로오스 2 중량%, 셀룰로오스 섬유 0.5 중량%, 소듐티오시아네이트 3 중량% 의 혼합물 100 중량부 대비 물은 30 중량부를 혼합하여 제조한다. 전술한 조성비로 제조된 액상의 방수제와 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물을 이용한 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리 방법은 실시예 1의 내용을 따른다.
<비교예3>
전술한 본 발명의 실시예에 따라 다음과 같이 콘크리트 구조물의 표면을 처리하였다. 이하 생략된 내용이 있더라도 전술된 실시예의 내용을 따른다. 먼저, 다음과 같이 방수제와 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물을 제조한다. 방수제는 약 300 나노미터의 입자크기를 갖는 실리카의 함량이 75 중량 % 인 실리케이트 규산염 광물을 물과 혼합한 실리카 분산용액 80 중량% 와 각각 약 300 나노미터의 입자크기를 갖는 나트륨 실리케이트 5 중량%, 알루미나 화합물 5 중량%, 황산나트륨 2 중량%, 물 8 중량% 를 혼합하여 제조한다. 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물은 80 메시의 입자크기를 갖는 규사 35 중량%, 에틸렌 초산비닐 공중합체 4.9 중량%, 라텍스 분말 1 중량%, 은 1 중량%, 아미드 0.1 중량% 와 300 메시의 입자크기를 갖는 포틀랜드 시멘트 40 중량%, 징크스테아레이트 2 중량%, 메틸셀룰로오스 1 중량%, 셀룰로오스 섬유 7 중량%, 소듐티오시아네이트 3 중량%, 고로 슬래그 5 중량% 의 혼합물 100 중량부 대비 물은 30 중량부를 혼합하여 제조한다. 전술한 조성비로 제조된 액상의 방수제와 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물을 이용한 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리 방법은 실시예 1의 내용을 따른다.
<비교예4>
전술한 본 발명의 실시예에 따라 다음과 같이 콘크리트 구조물의 표면을 처리하였다. 이하 생략된 내용이 있더라도 전술된 실시예의 내용을 따른다. 먼저, 다음과 같이 방수제와 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물을 제조한다. 방수제는 약 300 나노미터의 입자크기를 갖는 실리카의 함량이 75 중량 % 인 실리케이트 규산염 광물을 물과 혼합한 실리카 분산용액 80 중량% 와 각각 약 300 나노미터의 입자크기를 갖는 나트륨 실리케이트 5 중량%, 알루미나 화합물 5 중량%, 황산나트륨 2 중량%, 물 8 중량% 를 혼합하여 제조한다. 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물은 80 메시의 입자크기를 갖는 규사 30 중량%, 에틸렌 초산비닐 공중합체 4.5 중량%, 페타이어 고무 분말 3 중량%, 아미드 1.5 중량% 와 300 메시의 입자크기를 갖는 포틀랜드 시멘트 38 중량%, 징크스테아레이트 2 중량%, 메틸셀룰로오스 1 중량%, 셀룰로오스 섬유 3 중량%, 소듐티오시아네이트 3 중량%, 고로 슬래그 13 중량% 의 혼합물 100 중량부 대비 물은 30 중량부를 혼합하여 제조한다. 전술한 조성비로 제조된 액상의 방수제와 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물을 이용한 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리 방법은 실시예 1의 내용을 따른다.
<시험예1>
시험예 1에서는 실시예 1, 2와 비교예 1, 2, 3에서 제조된 액상의 방수제와 조성물을 적용하여 표면이 처리된 콘크리트 구조물의 물리적 특성을 비교하기 위해 압축강도를 비교하는 시험을 수행하였다.
압축강도는 KSF 2405 시험 규정에 의거하여 평가되었으며, 공시체(재질의 역학적인 시험을 하기 위하여 일정한 규격에 따라 만들어진 시험재료)는 20 ㅁ 3 ℃에서 재령(재료가 만들어지고부터의 경과 일수) 후 28일 동안 양생된 것을 사용하였다. 압축강도를 측정할 시에, 공시체에 매초당 1.5 ~ 3.5 kg/cm2 이내의 일정한 속도로 하중을 가하였으며, 공시체가 파괴될 때까지 가압하였다. 전술한 바와 같은 방법으로 5 ~ 10 회 반복하여 평균값을 아래의 표 1에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3
압축 강도(kg/cm2) 120 124 90 85 92
표 1의 경과를 통해 실시예 1, 2에 따른 방법으로 콘크리트 구조물의 표면을 처리한 경우 비교예 1 내지 3에 따른 방법으로 콘크리트 구조물의 표면을 처리한 경우에 비해 압축 강도가 더 높은 것을 확인할 수 있다.
<시험예2>
시험예 2에서는 실시예 1, 2와 비교예 1, 2, 3에서 제조된 액상의 방수제와 조성물을 적용하여 표면이 처리된 콘크리트 구조물의 방수성을 비교하는 시험을 수행하였다. 먼저, 흡수율은 KS L 1592 7.5 에 의거해 공시체를 제작하고 공시체의 무게를 0.1 g(A)하고, 500mL 비커에 물을 채워 60 ℃ 까지 가열한 후 공시체를 넣고 정상온도까지 냉각 시킨다. 22 시간이 지난 후 공시체를 꺼내어 물기를 제거한 후 0.1 g 까지 무게를 측정(B)하고 흡수율(%)=(B-A)/AX100 식의 결과가 KS L 1592 7.5 의 10 % 이하에 해당하는지 확인하였다.
내산성, 내알칼리성, 내수성은 콘크리트 구조물에 담수되는 유체가 산성, 알칼리, 중성일 때 콘크리트 구조물의 표면의 변화를 확인하기 위한 것으로, 23 ㅁ 2 ℃ 조건에서 저수조 형태의 콘크리트 구조물에 5% 황산용액(산성), 5% 수산화나트륨 용액(알칼리성), 증류수(중성)를 7일 동안 각각 담수한 뒤 콘크리트 구조물의 표면 상태를 측정하였다. 또한, 내염성을 확인하기 위해 10 % 염화나트륨(NaCl) 용액으로 전술한 방법과 같이 시험을 실시하였다. 여기에서, 내산성은 구조물이 높은 산도에 견디는 성질을 말하고, 내알칼리성은 알칼리 수용액 및 알칼리 증기 등 알칼리에 견디는 성질을 말하며, 내수성은 물과 접촉해도 젖거나 물이 배지 않는 성질을 말한다.
내산성 내알칼리성 내수성 내염성 흡수율
실시예 1 양호 양호 양호 양호 1.8
실시예 2 양호 양호 양호 양호 1.5
비교예 1 균열
및 줄눈 탈락		 균열, 일부 줄눈 탈락, 및 기포발생 균열
및 기포발생		 균열 8
비교예 2 미세한 균열 균열
및 기포 발생		 줄눈 균열 균열 및 기포발생 11
비교예 3 균열 및 기포 발생 균열
및 기포발생		 줄눈 균열 균열 8.5
표 2의 결과를 보면 실시예 1, 2에 따른 방법으로 표면이 처리된 콘크리트 구조물의 경우 흡수율 시험에서는 비교예 1,2,3 에 비해 약 1 % 정도 높은 흡수율을 보였다.
내산성, 내알칼리성, 내수성 시험에서는 실시예 1, 2 에 따라 표면이 처리된 콘크리트 구조물의 경우 산성, 알칼리성, 중성, 내염성 유체에서 모두 타일과 줄눈의 균열, 탈락 등의 문제없는 양호한 상태를 보인다. 반면에 비교예 1, 2, 3 에 따라 표면이 처리된 콘크리트 구조물의 경우 일부 타일과 줄눈에 균열이 발생하고 기포가 발생되는 문제가 발생하였다. 이는 성분들의 입자 크기 및 조성비를 본 발명에서 제시한 범위와 다르게 설계함으로써 방수성, 내염성, 및 내화학성이 떨어졌다고 판단되며 특히, 줄눈의 균열과 탈락 등의 문제가 모두 공통되게 나타남으로써 비교예 1, 2, 3 에 제시된 조성비로 제조된 조성물은 타일의 접착제로서는 가능하나 줄눈재로서 적합하지 않은 것으로 판단된다.
<시험예3>
시험예 3에서는 실시예 1, 2와 비교예 1, 2, 3에서 제조된 액상의 방수제와 조성물을 적용하여 표면이 처리된 콘크리트 구조물의 중성화 유도에 대한 시험을 시행하였다. 중성화 유도는 KS F 2405-01 및 KS F 4936-03 에 의거하여 시행하였으며 40 ℃의 온도, 40 %의 습도, 10 %의 CO2 로 유지되는 조건에서 21 일간 중성화 유도를 실시하였으며, 중성화 유도 시험에 대한 결과를 아래의 표 3에 나타내었다.
중성화 유도
3 일 차 14 일 차 21 일 차
실시예 1 양호 양호 양호
실시예 2 양호 양호 양호
비교예 1 양호 미세한 줄눈 균열 줄눈홈 및 타일이 시공된 부위의 균열, 기포 발생
비교예 2 양호 미세한 줄눈 균열 줄눈 균열
비교예 3 양호 미세한 줄눈 균열 줄눈 균열
실시예 1, 2 에 따른 방법으로 표면이 처리된 콘크리트 구조물의 경우 중성화 유도 시험에서 양호한 상태를 나타내는 반면에 비교예 1, 2, 3 에 따른 방법으로 표면이 처리된 콘크리트 구조물의 경우 줄눈 균열과 기포 발생 등의 문제가 발생하였다. 중성화 유도를 실시하고 3 일이 지난 후에는 상태가 모두 양호하였으나 중성화를 실시하고 14 일 이후부터는 콘크리트 구조물에서 미세한 균열들이 관찰 되었다. 따라서, 실시예 1, 2 에 따라 콘크리트 구조물의 표면을 처리할 경우에 중성화를 방지할 수 있다고 판단된다.
<시험예4>
시험예 4에서는 실시예 1, 2와 비교예 2 내지 4 에서 제조된 액상의 방수제와 조성물을 적용하여 표면이 처리된 콘크리트 구조물의 항균성에 대한 시험을 시행하였으며, 비교예 4 의 경우는 항균제로 유기물 만을 사용하였다. 실시예 1, 2와 비교예 2 내지 4에 따라 표면이 처리된 콘크리트 구조물에서 대장균(Escherichia coil ATCC 25922)과 녹농균(Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442)을 배양하였으며 1일(24시간)이 지난 후 TZHSZMFLXM 구조물의 표면에서 채취한 세균의 양을 측정하였다. 또한, 항균제로 유기물과 무기물을 혼합하여서 사용할 경우의 항균지속 효과를 확인하기 위해 7일이 경과 후 세균을 채취하여 세균의 양을 측정하였다. 전술한 시험 방법은 KICM-FIR-1003의 시험방법과 동일하게 실시하였으며 CFU(conoly forming unit)은 농도 단위이며 40p 는 0.04mL를 의미한다.
균 종류 시료 초기 농도
(CFU/40p)		 1일 경과
(CFU/40p)		 세균감소율(%) 7일 경과(CF/40p)


대장균		 실시예 1 425 25 94.1 23
실시예 2 430 30 93.0 25
비교예 2 423 2902 - -
비교예3 420 2899 - -
비교예 4 390 28 93.4 30


녹농균		 실시예 1 430 24 94.4 23
실시예 2 435 11 97.4 11
비교예 2 420 3010 - -
비교예 3 457 2958 - -
비교예 4 405 20 95.3 23
표 4 의 결과를 보면 본 발명에서 제시한 범위 내의 항균제를 포함한 실시예 1, 2 및 비교예 4 는 1일 경과 후 대장균과 녹농균 모두 90 % 이상 감소되어 항균효과를 확인할 수 있었다. 향균력의 지속 효과를 확인하기 위해 7일이 경과한 후에 세균량을 비교한 결과, 실시예 1, 2 는 1일 경과 후 측정한 세균의 양보다 조금씩 감소한 반면에 비교예 4 는 1 일 경과 후 측정한 세균의 양보다 조금씩 늘어났음을 확인하였다. 따라서, 무기물과 유기물을 동시에 사용할 경우 더 높은 항균 지속력이 더 우수하다고 판단된다.
이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예, 비교예, 및 실험예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명은 실시예, 비교예. 및 시험예를 통하여 구체적으로 설명하였으나 이는 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니며 단지 본 발명을 예증하여 설명하기 위한 것이다. 따라서, 본 발명은 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 자명할 것이다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라, 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 전처리단계
20 : 방수제적용단계
30 : 조성물적용단계
40 : 타일부착단계

Claims (9)

  1. 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물을 적용하여 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면을 처리하는 방법에 있어서,
    콘크리트 구조물의 표면에 액상의 방수제를 도포함으로써 상기 콘크리트 구조물 표면에 1차 방수층을 형성하는 방수제적용단계;
    상기 도포된 방수제의 표면에 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 액상의 조성물을 도포함으로써 상기 콘크리트 구조물 표면에 2차 방수층을 형성하는 조성물적용단계; 및
    상기 도포된 조성물의 표면에 복수 개의 타일을 부착함으로써 상기 콘크리트 구조물의 표면 처리를 완료하는 타일부착단계를 포함하고,
    상기 액상의 조성물은 규사 30 ~ 45 중량%, 분말수지 3 ~ 10 중량%, 항균제 0.5 ~ 1.2 중량%, 백색시멘트 35 ~ 45 중량%, 소수성 첨가제 1 ~ 2.5 중량%, 증점제 0.3 ~ 1.5 중량%, 셀룰로오스 섬유 1 ~ 5 중량% 및 경화촉진제 1 ~ 5 중량%의 혼합물 100 중량부에 물이 25 ~ 35 중량부의 비율로 교반됨으로써 제조되고,
    상기 도포된 방수제와 상기 각 타일 사이에 은닉된 조성물은 상기 도포된 방수제와 상기 각 타일을 결합시키는 접착제로서의 역할을 하고, 상기 복수 개의 타일 사이에 노출된 조성물은 상기 복수 개의 타일 사이의 줄눈재로서의 역할을 하고,
    상기 방수제적용단계는 상기 도포된 방수제를 상기 액상의 방수제의 완전경화시간보다 짧은 시간 동안 양생함으로써 상기 도포된 방수제를 반경화시키고,
    상기 조성물적용단계는 상기 반경화된 방수제에 상기 액상의 조성물을 도포하고,
    상기 타일부착단계는 상기 도포된 조성물의 표면에 복수 개의 타일을 부착하고 상기 도포된 방수제와 상기 도포된 조성물을 완전경화시킴으로써 상기 콘크리트 구조물의 표면 처리를 완료하고,
    상기 액상의 조성물은 60 ~ 100 메시의 입자크기를 갖는 규사, 분말수지, 및 항균제와 200 ~ 400 메시의 입자크기를 갖는 백색시멘트, 소수성 첨가제, 증점제, 셀룰로오스 섬유 및 경화촉진제가 물에 분산되어 혼합된 액상의 물질이고,
    상기 백색시멘트, 소수성 첨가제, 증점제, 셀룰로오스 섬유 및 경화촉진제의 200 ~ 400 메시 크기의 입자들은 상기 규사, 분말수지, 및 항균제의 60 ~ 100 메시 크기의 입자들 간의 공극에 삽입되는 것을 특징으로 하는 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물을 적용하여 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면을 처리하는 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 액상의 방수제는 100 ~ 1000 나노미터의 입자크기를 갖는 성분들이 물에 분산되어 혼합된 액상의 물질이고,
    상기 반경화된 방수제의 표면의 100 ~ 1000 나노미터의 입자크기를 갖는 돌기들이 상기 액상의 조성물의 200 ~ 400 메시 크기의 입자들이 상기 60 ~ 100 메시 크기의 입자들 간의 공극에 삽입됨으로써 형성되는 200 ~ 400 메시 크기의 입자들과 60 ~ 100 메시 크기의 입자들간의 틈새에 침투되는 것을 특징으로 하는 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물을 적용하여 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면을 처리하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 분말수지는 아크릴, 메타아크릴, 폴리우레탄, 에틸렌 초산비닐 공중합체 중 적어도 하나 이상을 포함하는 재유화형 분말 및 라텍스, 실리콘, 페타이어 고무 중 적어도 하나 이상을 포함하는 탄성 분말을 포함하고,
    상기 탄성분말은 상기 재유화형 분말 100 중량부에 대해 50 ~ 70 중량부로 혼합되는 것을 특징으로 하는 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물을 적용하여 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면을 처리하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 소수성 첨가제는 마그네슘 스테아레이트, 칼슘스테아레이트, 징크스테아레이트, 알루미늄 스테아레이트 중 적어도 하나 이상 혼합되는 것을 특징으로 하는 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물을 적용하여 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면을 처리하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 증점제는 메틸셀룰로오스, 카르복실메틸셀룰로오스, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌옥사이드 중 적어도 하나 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물을 적용하여 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면을 처리하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 경화촉진제는 칼슘설퍼알루미네이트, 소듐티오시아네이트, 칼슘나이트레이트 중 적어도 하나 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물을 적용하여 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면을 처리하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 액상의 조성물은 고로 슬래그 분말 11 ~ 18 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물을 적용하여 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면을 처리하는 방법.
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