KR101669093B1 - 콘크리트 중성화 방지용 세라믹 코팅제 조성물 및 그 제조방법 및 이를 이용한 시공방법 - Google Patents
콘크리트 중성화 방지용 세라믹 코팅제 조성물 및 그 제조방법 및 이를 이용한 시공방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 콘크리트 구조물의 표면을 친화력이 높은 무기계이면서 현실적으로 시공이 가능한 점도를 유지하면서 효과면에서도 중성화 방지, 염해와 동결융해 등 외부의 환경을 차단하는 기능 및 저장기간이 충분한 세라믹 불연재료로 마감함으로써, 화재시 유독가스를 배출하지 않으면서 콘크리트 등의 표면에 코팅되어 충분한 도막을 형성하여 외부의 다양한 열화 환경 조건에서도 장기간 우수한 내구성을 갖으면서, 열화인자를 효과적으로 차단하는 콘크리트 중성화 방지 세라믹 코팅제 조성물과 그 제조방법 및 시공방법을 제공하고자 한다.
Description
본 발명은 콘크리트 중성화 방지용 세라믹 코팅제 조성물 및 그 제조방법 및 시공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실란화합물과, 발수제, 알코올용매, 점증제, 콜로이드 실리카, 정제수, 경화방지제를 포함하는 액상 형태의 바인더 조성물에 세라믹 충진제를 투입, 교반하여 혼합조성물을 형성한 다음 상기 혼합조성물에 추가로 유동성 조정제를 투입, 교반하여 세라믹 코팅제 조성물을 형성하고, 이를 콘크리트 표면에 시공함으로써, 콘크리트 표면의 내구성 강화 및 내수성, 내후성, 내마모성을 증대시켜 구조물의 수명을 연장하는 한편 무기계 세라믹의 장점인 불연재료로서 화재의 확산을 지연 및 예방하여 인명과 재산 피해를 최소화하고, 특히 지하차도나 터널 등에 화재 발생시 유독가스 발생이 적으므로 대피 할 수 있는 시간을 확보하여 안전사고 발생을 억제할 수 있는 콘크리트 중성화 방지용 세라믹 코팅제 조성물 및 그 제조방법 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트 구조물은 시멘트를 주재로 한 구조물로서 물과 수화반응을 하는 수경성 재료이다. 또한 콘크리트 특성상 초기 양생과정에서 많은 미세균열이 발생되며, 양생후 이 미세한 균열사이로 물이 침투하여 동결.융해의 반복으로 인해 내구성이 현저히 떨어져 구조물의 수명이 단축된다.
이러한 콘크리트 구조물은 시간이 경과함에 따라 콘크리트 수화물인 Ca(OH)2와 공기 중의 이산화탄소가 반응하여 CaCO3을 생성하기 때문에 콘크리트의 pH가 8~10으로 변화한다. 이를 콘크리트의 중성화 또는 열화라고 한다. 열화가 진행되면 철근이 부식되고 콘크리트의 내부 균열을 발생시키며 콘크리트 자체의 물리적 성능이 떨어진다. 이를 방치하는 경우 구조물 전체에 위험을 초래하게 된다.
상기와 같은 콘크리트 구조물 열화의 원인으로는 염해, 알카리 골재반응, 중성화 등이 있다.
여기서, 염해(Chloride attack)는 염분에 의해 콘크리트 속의 강재가 부식되고 그것에 의해 콘크리트에 균열, 탈락이 생기는 현상이다. 대책으로는 철근의 부식원인이 되는 환경으로부터 열화인자인 산소, 물, 염분을 차단하는 효과가 있는 도료를 적용하는 것이다.
상기 알카리 골재반응(Alkali-aggregate reaction)은 시멘트에 포함된 알카리 성분과 골재의 실리카와 물이 반응하여 생성된 물유리(Na2H2SiO4)가 팽창을 일으켜 콘크리트의 균열, 붕괴가 발생하는 현상이다. 이를 방지하기 위한 대책으로는 외부 환경으로부터 물의 침입을 차단하는 기능 및 콘크리트 내부에 존재하는 물을 적당하게 발산시키는 기능을 갖춘 도료를 적용하는 것이다.
상기 중성화(Carbonation)는 콘크리트에 사용된 시멘트가 경화하는 과정에서 수화하여 수산화칼슘을 생성하는 것이다. 수산화칼슘은 pH 12~13의 강알카리성으로 대기 중의 약산성을 나타내는 탄산가스와 반응하여 탄산칼슘을 생성한다. 탄산칼슘의 pH는 8.5~10을 나타낸다. 강알카리성을 나타내는 콘크리트의 pH가 저하되는 것을 중성화라 하며, 중성화에 수반하여 콘크리트 속의 철근이 부식됨에 따라 체적이 팽창하고, 콘크리트의 균열, 탈락으로 이어진다. 대책으로는 열화인자인 탄산가스를 외부로부터 차단시키는 도료가 적용되어야 한다.
즉, 무기물질로 이루어진 콘크리트는 다양한 환경요소, 특히 염소성분 또는 수분에 의해 내구성이 약해지거나 온도나 습도의 변화 등에 의해 빠르게 열화되는 등 그의 사용 수명이 급속도로 단축되고 있다. 콘크리트 구조물의 열화 요인으로는 염해(Chloride attack), 알카리 골재반응(Alkali-aggregate reaction), 중성화(Carbonation), 동결 융해 등이 있으며 이런 현상은 콘크리트 구조물에서 조성물이 불균일하게 분포된 곳에서 더욱 쉽게 발생하게 된다. 따라서 콘크리트 열화를 방지하기 위해서는 상기 수분 및 외부 유해물질의 침투를 근본적으로 차단해야 한다.
상기의 문제점을 해결하기 위해 종래 콘크리트 구조물의 중성화 염해방지용 도료는 주로 금속분말과 접착제로 이루어진 것과 세라믹계 방식도료가 주종을 이루고 있다.
그러나, 기존 무기계 세라믹 코팅제 조성물은 수개월을 견디지 못하고 경화되어 대량생산 시 저장이 곤란하다는 문제가 있으며, 점도가 낮아 시공시에 수성도료나 유성도료보다 도포가 어렵다는 문제점이 있다.
더불어, 환경적인 측면에서는 산업공해와 자동차 배기가스로 인해 이산화탄소의 배출이 급격히 증가되어 외부로부터는 대기오염과 산성비 및 각종 유기물 등이 영향을 주며, 동절기에 제설용으로 뿌리는 염화칼슘등 복합적인 원인이 가중되어 시간이 경과하면서 내.외부로부터 콘크리트 구조물의 중성화와 구조물 내부의 철근 부식을 촉진시킨다. 철근이 부식하면 구조물의 균열을 가속화시켜 결국은 구조물의 수명을 단축시키는 역할을 한다.
이에 따라 콘크리트 및 이를 이용한 구조물의 내구성 향상을 위해 다각적인 방법이 모색되고 있다. 그 일환으로 구조물 표면을 도장하는 방법으로 유기계 도료를 이용하고 있는데 유기계 재료는 콘크리트 구조체에 부착력은 우수하나 통기성이 부족하고 온도변화에 따른 수축, 팽창이 반복되는 동안 쉽게 탈락 되는 문제점이 있다. 즉, 무기계인 콘크리트 바탕면에 이질 재료인 유기계 재료로 도장시 물성이 달라짐으로써, 일정 시간 경과한 후 박리현상이 발생되며, 내구성이 현저히 떨어지고 초기의 부착력을 유지하지 못한다.
한편, 최근에는 콘크리트 구조물과의 부착력을 증대시키기 위하여 수지를 배합한 도료가 많이 개발되었으나, 수지성분이 내후성이 약하여 변색,퇴색이 거듭될수록 도막의 열화를 가져오며, 콘크리트 표면의 다공질속으로 스며들지 못하여 접착력이 떨어진다. 접착력을 강화시키기 위해 수지를 다량 사용함으로써, 유해물질 배출이라는 환경문제를 유발할 수가 있게 된다.
이와 같이 기존의 마감 도장재나 코팅제가 콘크리트 구조물의 중성화를 효과적으로 방지하지 못하고 있으며, 상기 마감 도장재가 수지를 포함한 일반적인 도료나 또는 유사 도료로 지하차도나 터널 내부에 마감하였을 경우 화재 발생시 유독가스를 다량 배출하므로 인명피해를 확대시킨다. 이는 화상의 직접적인 피해보다도 화재공간에서 화재가 빠른 속도로 확산될 경우 신속하게 대피하지 못하여 유독가스로 인해 질식사를 하는 확률이 더 높다는 통계가 있다.
그러므로, 일반적인 콘크리트 구조물은 물론 대중이 이용하는 교통시설인 지하차도나 장대길이 터널 등의 마감재를 불연재료로 사용해야 한다는 주장이 설득력을 얻고 있는 추세이다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 콘크리트 구조물의 표면을 친화력이 높은 무기계이면서 현실적으로 시공이 가능한 점도를 유지하면서 효과면에서도 중성화 방지, 염해와 동결융해 등 외부의 환경을 차단하는 기능 및 저장기간이 충분한 세라믹 불연재료로 마감함으로써, 화재시 유독가스를 배출하지 않으면서 콘크리트 등의 표면에 코팅되어 충분한 도막을 형성하여 외부의 다양한 열화 환경 조건에서도 장기간 우수한 내구성을 갖으면서, 열화인자를 효과적으로 차단하는 콘크리트 중성화 방지 세라믹 코팅제 조성물과 그 제조방법 및 시공방법을 제공하고자 안출된 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 콘크리트의 토목, 건축 구조물에 적용 시 견고한 도막으로 인해 내열성, 내후성, 내마모성 및 오염방지 효과가 증대되어 구조물의 내구성을 향상시키고, 견고한 도막은 구조물을 보호하여 콘크리트 열화를 막고, 점성이 향상되어 은폐력이 향상되고 콘크리트에 치밀하게 도포됨으로써, 도막이 견고하게 되어 도포 후 시일이 경과해도 도막의 박리현상이 없기 때문에 시공 후 품질이 균일하고 비숙련자도 범용적인 시공이 가능하므로 하자발생을 최소화할 수 있으며, 종래의 무기계 세라믹 코팅제의 불안정한 저장성을 극복하여 장기간 제품의 보존이 가능하여 대량생산과 유통성을 개선할 수 있는 콘크리트 중성화 방지용 세라믹 코팅제 조성물로서, 실란화합물 30~40중량%, 발수제 5~10중량%, 알코올용매 5~10중량%, 점증제 0.5~3.5중량%, 콜로이드 실리카 10~20중량%, 정제수 10~20중량%, 경화방지제 10~20 중량%를 포함하는 액상의 바인더 조성물에 세라믹 충진제 19.4~29.4중량%를 투입, 교반하여 혼합조성물을 형성한 다음 상기 혼합조성물에 유동성 조정제 0.1~0.5중량%를 투입, 교반해서 형성하되, 상기 실란화합물은 메틸트리메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라메톡시실란 및 에틸트리에톡시실란으로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 1종 이상이 투입되고, 상기 발수제는 옥틸트리에톡시실란이며, 상기 알코올용매는 이소프로필알코올, 에탄올, 메탄올, 이소부틸알코올로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 1종 이상이 투입되고, 상기 점증제는 하이드록시프로필셀룰로오즈, 하이드록시에틸셀룰로오즈, 메틸셀룰로오즈로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 1종 이상이 투입되며, 상기 정제수는 이온교환수이고, 상기 경화방지제는 노말부탄올이며, 상기 세라믹 충진제는 탄산칼슘, 이산화티타늄, 산화알루미나, 탈크, 운모, 황산바륨, 셀라이트로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상이 투입되는 것을 특징으로 한다.
또한, (a) 메틸트리메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라메톡시실란 및 에틸트리에톡시실란으로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 1종 이상의 실란화합물 30~40중량%와 발수제인 옥틸트리에톡시실란 5~10중량%를 혼합기에 투입, 교반하고, 이소프로필알코올, 에탄올, 메탄올, 이소부틸알코올로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 1종 이상의 알코올용매 5~10중량%를 투입, 교반하는 단계; (b) 하이드록시프로필셀룰로오즈, 하이드록시에틸셀룰로오즈, 메틸셀룰로오즈로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 1종 이상의 점증제 0.5~3.5중량%를 투입, 교반하여 점도를 조절하는 단계; (c) 콜로이드 실리카 10~20중량%, 정제수인 이온교환수 10~20중량%를 투입, 교반하는 단계; (d) 경화방지제인 노말부탄올 10~20중량% 투입, 교반하여 바인더 조성물을 형성하는 단계; (e) 상기 바인더 조성물에 탄산칼슘, 이산화티타늄, 산화알루미나, 탈크, 운모, 황산바륨, 셀라이트로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상의 세라믹 충진제 19.4~29.4중량%를 추가로 투입, 교반하여 혼합조성물을 형성하는 단계; 및 (f) 상기 혼합조성물에 유동성 조정제 0.1~0.5중량%를 추가로 투입, 교반하여 세라믹 코팅제 조성물을 완성하는 단계;를 포함하여서 된 것을 특징으로 한다.
또한, 양생된 콘크리트 구조물의 표면에 부착되어 있는 이물질(laitance)를 철저하게 제거하는 공정; 실란화합물 30~40중량%와 발수제 5~10중량%를 혼합기에 투입, 교반하고, 알코올용매 5~10중량%를 투입, 교반하고, 점증제 0.5~3.5중량%를 투입, 교반하여 점도를 조절하며, 콜로이드 실리카 10~20중량%, 정제수 10~20중량%를 투입, 교반하고, 경화방지제 10~20중량% 투입, 교반하여 형성된 바인더 조성물을 상기 콘크리트 구조물의 표면에 일정 두께로 도포하여 바탕층을 형성하는 공정; 상기 실란화합물 30~40중량%와 발수제 5~10중량%를 혼합기에 투입, 교반하고, 알코올용매 5~10중량%를 투입, 교반하고, 점증제 0.5~3.5중량%를 투입, 교반하여 점도를 조절하며, 콜로이드 실리카 10~20중량%, 정제수 10~20중량%를 투입, 교반하고, 경화방지제 10~20중량% 투입, 교반하여 형성된 바인더 조성물에 세라믹 충진제 19.4~29.4중량%를 추가로 투입, 교반하여 형성된 혼합조성물에 유동성 조정제 0.1~0.5중량%를 추가로 투입, 교반하여 형성하되, 상기 실란화합물은 메틸트리메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라메톡시실란 및 에틸트리에톡시실란으로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 1종 이상이 투입되고, 상기 발수제는 옥틸트리에톡시실란이며, 상기 알코올용매는 이소프로필알코올, 에탄올, 메탄올, 이소부틸알코올로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 1종 이상이 투입되고, 상기 점증제는 하이드록시프로필셀룰로오즈, 하이드록시에틸셀룰로오즈, 메틸셀룰로오즈로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 1종 이상이 투입되며, 상기 정제수는 이온교환수이고, 상기 경화방지제는 노말부탄올이며, 상기 세라믹 충진제는 탄산칼슘, 이산화티타늄, 산화알루미나, 탈크, 운모, 황산바륨, 셀라이트로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상이 투입되어 형성된 세라믹 코팅제 조성물을 상기 바탕층의 표면에 1차 내지 3차에 걸쳐 일정 두께로 도포하여 코팅층을 형성하는 공정;으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 콘크리트 중성화 방지용 세라믹 코팅제 조성물 및 그 제조방법 및 이를 이용한 시공방법을 제공함으로써, 콘크리트의 토목, 건축 구조물에 적용 시 견고한 도막으로 인해 내열성, 내후성, 내마모성 및 오염방지 효과가 증대되어 구조물의 내구성을 향상시키고, 견고한 도막은 구조물을 보호하여 콘크리트 열화를 막는데 효과가 있다.
또한, 일반적인 세라믹 코팅제가 낮은 점성이었던 것에 반해 점성이 향상되어 은폐력이 향상되고 콘크리트에 치밀하게 도포됨으로써, 도막이 견고하게 되어 도포 후 시일이 경과해도 도막의 박리현상이 없기 때문에 시공 후 품질이 균일하고 비숙련자도 범용적인 시공이 가능하므로 하자발생을 최소화할 수 있어 소비자로부터 제품에 대한 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 종래의 무기계 세라믹 코팅제의 불안정한 저장성을 극복하여 장기간 제품의 보존이 가능하여 대량생산과 유통성을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 세라믹 코팅제 조성물을 제조하는 공정도.
도 2는 본 발명에 따른 세라믹 코팅제 조성물을 이용한 시공 공정도.
도 3은 본 발명에 따른 세라믹 코팅제 조성물이 시공된 콘크리트 구조물의 단면 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 세라믹 코팅제 조성물을 이용한 시공 공정도.
도 3은 본 발명에 따른 세라믹 코팅제 조성물이 시공된 콘크리트 구조물의 단면 예시도.
이하, 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명한다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다.
본 발명의 콘크리트 중성화 방지 세라믹 코팅제 조성물은 실란화합물 30~40 중량%, 발수제 5~10중량%, 알코올용매 5~10 중량%, 점증제 0.5~3.5중량%, 콜로이드 실리카 10~30중량%, 정제수 10~20중량%, 경화방지제 10~20중량%를 포함하는 액상의 바인더 조성물에 세라믹 충진제 19.4~29.4중량%를 투입, 교반하여 혼합조성물을 형성한 다음 상기 혼합조성물에 유동성 조정제 0.1~0.5중량%를 투입, 교반하여서 형성된다.
상기 실란화합물은 메틸트리메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라메톡시실란 및 에틸트리에톡시실란으로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 1종 이상이 투입됨이 바람직하며, 상기 실란화랍물의 투입량은 30~40중량% 범위 내에서 투입되어야 하는바, 상기 실란화합물이 30중량% 이하일 경우에는 물성의 변화가 발생하고, 40중량% 이상일 경우에는 혼합성 및 도포성이 저하된다.
상기 발수제는 옥틸트리에톡시실란을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 실란 계열의 다양한 발수제의 사용이 가능한데, 상기 발수제의 투입량은 5~10중량% 범위 내에서 투입되어야 하는바, 5중량% 이하일 경우에는 발수성이 저하되고, 10중량% 이상일 경우에는 혼합성 및 도포성이 저하된다.
상기 알코올용매는 이소프로필알코올, 에탄올, 메탄올, 이소부틸알코올로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 1종 이상이 투입되는 것이 바람직하며, 상기 알코올용매의 투입량은 5~10중량% 범위 내에서 투입되어야 하는바, 5중량% 이하일 경우에는 용매작용이 저하되고, 10중량% 이상일 경우에는 물성의 변화가 발생하게 된다.
상기 점증제는 하이드록시프로필셀룰로오즈, 하이드록시에틸셀룰로오즈, 메틸셀룰로오즈로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 1종 이상이 투입되는 것이 바람직하며, 상기 점증제의 투입량은 0.5~3.5중량% 범위 내에서 투입되어야 하는바, 0.5중량% 이하일 경우에는 점도가 낮아 도포시 흐름현상으로 인해 일정한 도막의 두께가 형성되지 않아, 시공이 어려우며, 하자 발생의 요인이 되고, 3.5중량% 이상일 경우 물성의 변화로 저장성의 안정을 기할 수 없고 유동성이 부족하여 시공이 어려워질 수 있다.
상기 콜로이드 실리카(colloidal silica)는 고형분 30~40중량%가 바람직하며, 상기 콜로이드 실리카의 투입량은 10~20중량% 범위 내에서 투입되어야 하는바, 10중량% 이하인 경우에는 반응력이 크게 저하되며, 20중량% 이상인 경우에는 물성의 변화로 인해 혼합성과 도포성이 저하된다.
상기 정제수는 화학적 물리적 반응을 방지하기 위해서 일반적인 물보다는 이온교환수를 사용함이 바람직하고, 상기 정제수의 투입량은 10~20중량% 범위 내에서 투입되어야 하는바, 10중량% 미안인 경우에는 침전되는 문제점이 있고, 20중량% 이상인 경우에는 층분리가 발생하게 된다.
상기 경화방지제는 노말부탄올을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일반적으로 용제의 증발 속도가 도막의 건조와 직접적인 영향이 있으므로 용제의 종류, 용제를 추가하는 비율, 제조하는 방법에 따라 도막의 건조와 제품의 저장성에 중대한 역할을 하게 되는데, 그동안 실리카졸이 일정 온도, 습도, 압력 하에서 용매가 증발되면서 실리카겔화가 급속도로 진행되는 것이 종래의 문제점이었음은 공지된 바이다.
따라서, 상기 경화방지제로 사용되는 노말부탄올의 투입량은 10~20중량% 범위 내에서 투입되어야 하는바, 10중량% 이하인 경우에는 조성물의 점도 조절이 미흡하여 흐름성이 저하되어 도막의 두께를 확보할 수는 있으나, 건조 시간이 장시간이 소요되고, 20중량% 이상인 경우에는 건조 시간은 단축되나 조성물의 점도가 낮아져서 코팅제가 균일하게 도포되지 않을 수 있으므로 균일한 도막의 두께를 확보하기가 어렵고 강도가 약해진다.
이와 같이 상기 경화방지제의 적절한 투입량으로 반응속도를 제어하여 상기의 겔화 진행을 지연시키는 것이 본 발명에서 필요한 조건이며, 코팅이 습기상태에서 마를 때 백화현상을 방지하는 작용으로 도포막의 흐름성을 향상시키고, 가장 적절한 점도 안정성을 유지하며, 도막의 건조와 가사시간 연장 및 저장성을 극대화할 수 있게 되는 것이다.
상기 세라믹 충진제는 내구성 강화 및 색상과 용도의 조절이 가능하도록 하는 것으로서, 탄산칼슘, 이산화티타늄, 산화알루미나, 탈크, 운모, 황산바륨, 셀라이트로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상이 투입되는 것이 바람직하며, 상기 세라믹 충진제의 투입량은 19.4~29.4중량% 범위 내에서 투입되어야 하는바, 19.4중량% 미만인 경우에는 내구성이 저하되고, 29.4중량% 이상인 경우에는 혼합성 및 시공성이 저하된다.
상기 유동성 조정제는 유동성을 향상시켜 안료의 침강을 방지하도록 하기 위해 투입되는 것으로, 여기서 유동성 조정제는 유동성이 우수한 'BYK Additives&Instruments(회사명), http://www.byk.com(홈페이지), BYK410 또는 BYK420(제품명)'을 사용함이 바람직하나, 이와 동일 또는 유사한 성분 및 유동성을 갖는 다른 첨가제의 사용도 무방하다.
상기 유동성 조정제의 투입량은 0.1~0.5중량% 범위 내에서 투입되어야 하는바, 0.1중량% 이하인 경우에는 안료의 침강을 방지할 수 없고, 0.5중량% 이상인 경우에는 물성의 변화로 인해 시공성이 저하된다.
이와 같이 구비되는 원료들을 혼합기(도시하지 않음)에 투입, 교반하여 본 발명의 세라믹 코팅제 조성물을 제조하게 되는바, 도 1을 참조하여 세라믹 코팅제 조성물의 제조방법을 구체적으로 설명하면,
먼저, (a) 실란화합물 30~40중량%와 발수제 5~10중량%를 혼합기에 투입, 교반하고, 알코올용매 5~10중량%를 투입, 교반하는 단계;
(b) 점증제 0.5~3.5중량%를 투입, 교반하여 점도를 조절하는 단계;
(c) 콜로이드 실리카 10~20중량%, 정제수 10~20중량%를 투입, 교반하는 단계;
(d) 경화방지제 10~20중량% 투입, 교반하여 바인더 조성물을 형성하는 단계;
(e) 상기 바인더 조성물에 세라믹 충진제 19.4~29.4중량%를 추가로 투입, 교반하여 혼합조성물을 형성하는 단계; 및
(f) 상기 혼합조성물에 유동성 조정제 0.1~0.5중량%를 추가로 투입, 교반하여 세라믹 코팅제 조성물을 완성하는 단계;로 이루어진다.
상기한 제조방법에 의해 제조된 본 발명에 따른 세라믹 코팅제 조성물을 콘크리트 구조물의 표면에 도포할 경우, 시공할 수 있는 적절한 점도의 향상으로 스프레이, 롤라, 붓 등 모든 도구의 사용이 가능하도록 개선되었다. 따라서 스프레이 시공이 어려운 작업 공간과 조밀한 현장을 롤러나 붓으로 보완할 수 있다. 즉 현장에 맞게 모든 시공 도구를 활용하여 도포할 수 있는 장점이 있어 시공성 및 생산성이 크게 향상된다.
또한, 적절한 점도로 콘크리트 구조물의 표면에 치밀하게 도포됨으로써, 은폐력은 물론이거니와 도포 후 기간이 경과 되어도 자외선에 의한 변색이 없고 탈락, 박리 현상이 없어진다. 또한 콘크리트 표면에 발수기능이 있는 세라믹을 코팅하여 수분을 차단함으로서 내수성, 내후성 및 내마모성을 높여 콘크리트의 중성화를 억제하고, 염해를 차단하여 구조물의 내구연한을 연장할 수 있게 되는 것이다.
또한, 상기와 같이 제조된 세라믹 코팅제 조성물은 경화방지제에 의해 유통기한을 연장하여 저장성 및 유통성을 향상시켜 대량생산이 가능함에 따라 가격경쟁력을 높일 수 있다.
또한, 주제와 경화제로 구분된 2액형의 기존 제품과는 달리 1액형의 세라믹 코팅제 조성물로 제조, 공급하여 시공현장에서 임의배합으로 인한 물성의 변화가 없도록 함으로써, 시공의 안정성과 작업의 효율성을 크게 향상시킬 수 있다.
한편, 상기와 같은 제조방법에 의해 완성된 본 발명에 따른 세라믹 코팅제 조성물을 이용한 시공방법은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 먼저, 양생된 콘크리트 구조물의 표면에 부착되어 있는 이물질(laitance)를 철저하게 제거하는 공정;
실란화합물 30~40중량%와 발수제 5~10중량%를 혼합기에 투입, 교반하고, 알코올용매 5~10중량%를 투입, 교반하고, 점증제 0.5~3.5 중량%를 투입, 교반하여 점도를 조절하며, 콜로이드 실리카 10~20중량%, 정제수 10~20중량%를 투입, 교반하고, 경화방지제 10~20중량% 투입, 교반하여 형성된 바인더 조성물을 상기 콘크리트 구조물의 표면에 일정 두께로 도포하여 바탕층(10)을 형성하는 공정;
상기 실란화합물 30~40중량%와 발수제 5~10중량%를 혼합기에 투입, 교반하고, 알코올용매 5~10중량%를 투입, 교반하고, 점증제 0.5~3.5중량%를 투입, 교반하여 점도를 조절하며, 콜로이드 실리카 10~20중량%, 정제수 10~20중량%를 투입, 교반하고, 경화방지제 10~20중량% 투입, 교반하여 형성된 바인더 조성물에 세라믹 충진제 19.4~29.4중량%를 추가로 투입, 교반하여 형성된 혼합조성물에 유동성 조정제 0.1~0.5중량%를 추가로 투입, 교반하여 형성된 세라믹 코팅제 조성물을 상기 바탕층(10)의 표면에 1차 내지 3차에 걸쳐 일정 두께로 도포하여 코팅층(20)을 형성하는 공정;으로 이루어진다.
또한, 상기 코팅층(20)의 표면에 상기의 제조방법에 의해 형성된 상기 세라믹 코팅제 조성물을 일정 두께로 도포하여 보호층(30)을 형성하는 공정;을 더 포함하여 이중으로 코팅처리가 되게 하되, 상기 세라믹 코팅제 조성물에 안료를 첨가하여 콘크리트 구조물의 표면에 코팅을 할 수 있도록 함이 바람직하나, 상기 콘크리트 구조물의 상태 및 주변환경에 따라 반복적으로 도포할 수도 있다.
상기와 같은 세라믹 코팅제 조성물을 콘크리트 보호용 도막재 기준으로 시험한 결과는 표 1과 같다.
또한, 콘크리트 구조물의 중성화에 영향을 미치는 염수분무에 대해 시험한 결과는 표 2와 같다.
또한, 세라믹 코팅제 조성물에 대해 불연재료를 시험한 결과는 표 3과 같다.
상기 시험 결과에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 세라믹 코팅제 조성물은 투습도, 내투수성, 부착강도, 균열 대응성 등에서 매우 우수함을 알 수 있는바, 일반 콘크리트 구조물의 중성화 방지 및 동결 융해 차단 등의 용도로 사용할 수 있고, 지하차도나 터널 등 토목구조물의 경우 콘크리트 열화 방지 용도로 사용될 수 있으며, 해안 콘크리트 구조물의 경우 내염해 용도로 사용되고, 학교, 유치원, 관공서 등 다중이용시설과 건축물의 내외장 마감재 용도로 광범위하게 적용될 수 있는 산업상 이용가능성이 매우 높은 발명인 것이다.
이상에서 설명된 본 발명의 콘크리트 중성화 방지용 세라믹 코팅제 조성물 및 그 제조방법 및 이를 이용한 시공방법의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10 : 바탕층 20 : 코팅층
30 : 보호층
30 : 보호층
Claims (11)
- 콘크리트의 토목, 건축 구조물에 적용 시 견고한 도막으로 인해 내열성, 내후성, 내마모성 및 오염방지 효과가 증대되어 구조물의 내구성을 향상시키고, 견고한 도막은 구조물을 보호하여 콘크리트 열화를 막고, 점성이 향상되어 은폐력이 향상되고 콘크리트에 치밀하게 도포됨으로써, 도막이 견고하게 되어 도포 후 시일이 경과해도 도막의 박리현상이 없기 때문에 시공 후 품질이 균일하고 비숙련자도 범용적인 시공이 가능하므로 하자발생을 최소화할 수 있으며, 종래의 무기계 세라믹 코팅제의 불안정한 저장성을 극복하여 장기간 제품의 보존이 가능하여 대량생산과 유통성을 개선할 수 있는 콘크리트 중성화 방지용 세라믹 코팅제 조성물로서,
실란화합물 30~40중량%, 발수제 5~10중량%, 알코올용매 5~10중량%, 점증제 0.5~3.5중량%, 콜로이드 실리카 10~20중량%, 정제수 10~20중량%, 경화방지제 10~20 중량%를 포함하는 액상의 바인더 조성물에 세라믹 충진제 19.4~29.4중량%를 투입, 교반하여 혼합조성물을 형성한 다음 상기 혼합조성물에 유동성 조정제 0.1~0.5중량%를 투입, 교반해서 형성하되,
상기 실란화합물은 메틸트리메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라메톡시실란 및 에틸트리에톡시실란으로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 1종 이상이 투입되고, 상기 발수제는 옥틸트리에톡시실란이며, 상기 알코올용매는 이소프로필알코올, 에탄올, 메탄올, 이소부틸알코올로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 1종 이상이 투입되고, 상기 점증제는 하이드록시프로필셀룰로오즈, 하이드록시에틸셀룰로오즈, 메틸셀룰로오즈로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 1종 이상이 투입되며, 상기 정제수는 이온교환수이고, 상기 경화방지제는 노말부탄올이며, 상기 세라믹 충진제는 탄산칼슘, 이산화티타늄, 산화알루미나, 탈크, 운모, 황산바륨, 셀라이트로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상이 투입되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 중성화 방지용 세라믹 코팅제 조성물. - 삭제
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- (a) 메틸트리메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라메톡시실란 및 에틸트리에톡시실란으로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 1종 이상의 실란화합물 30~40중량%와 발수제인 옥틸트리에톡시실란 5~10중량%를 혼합기에 투입, 교반하고, 이소프로필알코올, 에탄올, 메탄올, 이소부틸알코올로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 1종 이상의 알코올용매 5~10중량%를 투입, 교반하는 단계;
(b) 하이드록시프로필셀룰로오즈, 하이드록시에틸셀룰로오즈, 메틸셀룰로오즈로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 1종 이상의 점증제 0.5~3.5중량%를 투입, 교반하여 점도를 조절하는 단계;
(c) 콜로이드 실리카 10~20중량%, 정제수인 이온교환수 10~20중량%를 투입, 교반하는 단계;
(d) 경화방지제인 노말부탄올 10~20중량% 투입, 교반하여 바인더 조성물을 형성하는 단계;
(e) 상기 바인더 조성물에 탄산칼슘, 이산화티타늄, 산화알루미나, 탈크, 운모, 황산바륨, 셀라이트로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상의 세라믹 충진제 19.4~29.4중량%를 추가로 투입, 교반하여 혼합조성물을 형성하는 단계; 및
(f) 상기 혼합조성물에 유동성 조정제 0.1~0.5중량%를 추가로 투입, 교반하여 세라믹 코팅제 조성물을 완성하는 단계;를 포함하여서 된 것을 특징으로 하는 콘크리트 중성화 방지용 세라믹 코팅제 조성물의 제조방법. - 양생된 콘크리트 구조물의 표면에 부착되어 있는 이물질(laitance)를 철저하게 제거하는 공정;
실란화합물 30~40중량%와 발수제 5~10중량%를 혼합기에 투입, 교반하고, 알코올용매 5~10중량%를 투입, 교반하고, 점증제 0.5~3.5중량%를 투입, 교반하여 점도를 조절하며, 콜로이드 실리카 10~20중량%, 정제수 10~20중량%를 투입, 교반하고, 경화방지제 10~20중량% 투입, 교반하여 형성된 바인더 조성물을 상기 콘크리트 구조물의 표면에 일정 두께로 도포하여 바탕층을 형성하는 공정;
상기 실란화합물 30~40중량%와 발수제 5~10중량%를 혼합기에 투입, 교반하고, 알코올용매 5~10중량%를 투입, 교반하고, 점증제 0.5~3.5중량%를 투입, 교반하여 점도를 조절하며, 콜로이드 실리카 10~20중량%, 정제수 10~20중량%를 투입, 교반하고, 경화방지제 10~20중량% 투입, 교반하여 형성된 바인더 조성물에 세라믹 충진제 19.4~29.4중량%를 추가로 투입, 교반하여 형성된 혼합조성물에 유동성 조정제 0.1~0.5중량%를 추가로 투입, 교반하여 형성하되, 상기 실란화합물은 메틸트리메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라메톡시실란 및 에틸트리에톡시실란으로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 1종 이상이 투입되고, 상기 발수제는 옥틸트리에톡시실란이며, 상기 알코올용매는 이소프로필알코올, 에탄올, 메탄올, 이소부틸알코올로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 1종 이상이 투입되고, 상기 점증제는 하이드록시프로필셀룰로오즈, 하이드록시에틸셀룰로오즈, 메틸셀룰로오즈로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 1종 이상이 투입되며, 상기 정제수는 이온교환수이고, 상기 경화방지제는 노말부탄올이며, 상기 세라믹 충진제는 탄산칼슘, 이산화티타늄, 산화알루미나, 탈크, 운모, 황산바륨, 셀라이트로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상이 투입되어 형성된 세라믹 코팅제 조성물을 상기 바탕층의 표면에 1차 내지 3차에 걸쳐 일정 두께로 도포하여 코팅층을 형성하는 공정;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 중성화 방지용 세라믹 코팅제 조성물을 이용한 시공방법.
- 제 10항에 있어서,
상기 코팅층의 표면에 청구항 9의 제조방법에 의해 형성된 세라믹 코팅제 조성물을 일정 두께로 도포하여 보호층을 형성하는 공정;을 더 포함하여 이중으로 코팅처리가 되게 하되, 상기 세라믹 코팅제 조성물에 안료를 첨가하여 콘크리트 구조물의 표면에 코팅을 할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 콘크리트 중성화 방지용 세라믹 코팅제 조성물을 이용한 시공방법.
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