KR101729475B1 - 콘크리트 구조물 표면 보호용 마감재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 표면보호공법 - Google Patents

콘크리트 구조물 표면 보호용 마감재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 표면보호공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 무기 결합재 5∼95중량%, 잔골재 1∼92중량%, 기능성 개선 혼화제 0.01∼50중량% 및 물 0.1~15중량%를 포함하며, 상기 기능성 개선 혼화제는 망상구조(self crosslink structure) 아크릴 에멀젼 40∼99중량%, 폴리디메틸실록산 0.1∼25중량%, 폴리옥시에틸렌라놀린 0.01∼20중량% 및 부틸고무 0.01∼15중량%를 포함하고, 상기 무기 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 20∼90중량%, 칼슘알루미네이트 0.1∼20중량%, 분말도가 4,000~8,000 cm2/g인 고로슬래그 미분말 0.1∼20중량%, 실리카 분말 0.1~20중량%, 천매암 분말 0.1~20중량%, 탈황석고 0.1∼20중량%, 일라이트 0.1~20중량% 및 질산칼슘 0.01∼10중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 표면 보호용 마감재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 표면보호공법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 우수한 강도특성과 내구성을 보유하여 공용기간 증가와 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있다. 또한, 재료 분리 저항성이 우수하고, 시공이 용이하고, 빠른 시간 내에 경화되어 시공기간이 단축되고 시공비의 절감과 보수기간의 단축이 가능하다.

Description

콘크리트 구조물 표면 보호용 마감재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 표면보호공법{FINISHING COMPOSITION FOR REPAIRING SURFACE OF CONCRETE STRUCTURE AND PROTECTING METHOD OF SURFACE OF CONCRETE STRUCTURE THEREWITH}
본 발명은 콘크리트 구조물 표면 보호용 마감재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 표면보호공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 재료 분리 저항성이 우수하여 시공이 용이하고, 빠른 시간 내에 경화되어 시공기간이 단축되고 시공비의 절감과 표면마감기간의 단축이 가능하며, 현장 적용성, 작업성, 균열저감, 염화물 침투 저항성, 중성화 저항성, 부착성, 동결융해저항성 및 방수성이 우수하여 콘크리트 구조물의 공용기간 증가, 유지보수비용 절감 및 시공성 향상을 구현할 수 있는 콘크리트 구조물 표면 보호용 마감재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 표면보호공법에 관한 것이다.
콘크리트 및 철근 콘크리트 구조물의 내구성에 큰 영향을 미치는 탄산화, 염해, 동결융해, 부식 등에 의한 표면부 및 심부의 열화로 인하여 균열을 비롯하여 마모, 처짐, 누수, 녹리, 박리, 박락 등이 대표적으로 발생한다. 더구나, 대부분의 구조물을 구성하는 요소들은 각각의 수명이 있기 때문에 시간이 경과하면서 자연히 성능이 저하하게 된다. 따라서 적절한 구조물의 보수에 의하여 구조물을 장기적으로 안전하게 유지관리할 필요가 있다.
현재 이에 대응하여 국내에서도 보수에 관련된 공사비가 급격히 증가하는 추세에 있다. 그러나 보수된 구조물이 사용기간 중에 제대로 성능을 발휘하지 못 하거나 현재 국내 보수재료에 대한 명확한 품질규준이 정립되어 있지 않아 보수재료 선정 시 많은 어려움을 겪고 있는 실정이다. 이러한 배경에서 볼 때 보수에 대한 불신을 해소시켜 보수된 구조물의 안정성 확보 및 보수성능에 관한 신뢰성 확보가 시급한 실정이다.
한편, 콘크리트 구조물 특히, 교량의 콘크리트 슬래브, 도로 노면, 도로 측구 , 교량 날개벽, 중앙분리벽, 지하구조물, 지수구조물, 해양구조물 등은 열화 등에 의해 콘크리트에 균열이 발생하여 시간이 지나게 되면 콘크리트의 압축강도와 철근의 인장강도가 점차 떨어지게 되고, 균열부위를 통해 노출된 콘크리트는 중성화 현상이 진행되어 철근 부식이 발생된다. 이러한 철근 부식현상이 심해지면 콘크리트 구조물이 결국은 붕괴될 수 있다. 이러한 부식이나 침식이 많이 발생되는 부위를 보수 및 보강하기 위한 보수공사에 사용되는 재료 및 공법에 대한 연구는 지속적으로 진행되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 재료분리 저항성이 우수하고, 시공이 용이하고, 빠른 시간 내에 경화되어 시공기간이 단축되고 시공비의 절감과 보수기간의 단축이 가능하며, 현장 적용성, 작업성, 염화물 침투 저항성, 중성화 저항성, 부착성 및 방수성이 우수하여 콘크리트 구조물의 공용기간 증가, 유지보수비용 절감 및 시공성 향상을 구현할 수 있는 균열저감, 동결융해저항성, 염해, 중성화 저항성이 우수한 콘크리트 구조물 표면 보호용 마감재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 표면보호공법을 제공함에 있다.
본 발명은, 무기 결합재 5∼95중량%, 잔골재 1∼92중량%, 기능성 개선 혼화제 0.01∼50중량% 및 물 0.1~15중량%를 포함하며, 상기 기능성 개선 혼화제는 망상구조(self crosslink structure) 아크릴 에멀젼 40∼99중량%, 폴리디메틸실록산 0.1∼25중량%, 폴리옥시에틸렌라놀린 0.01∼20중량% 및 부틸고무 0.01∼15중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 보호용 마감재 조성물을 제공한다.
상기 기능성 개선 혼화제는 유동성을 개선하기 위한 폴리카본산 유동화제 및 나프탈렌계 유동화제를 중량비로 1 : 0.1~0.9로 혼합한 혼합물을 0.01∼5중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기능성 개선 혼화제는 재료분리방지를 위하여 니트로셀롤로오스 0.01∼5중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기능성 개선 혼화제는 붓자국, 로울러자국, 오렌지필(orange peal), 분화구현상(cratering), 핀홀(pin hole), 색얼룩 등의 표면에 생기는 결함을 방지하기 위하여 셀롤로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butylate)를 0.001∼5중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기능성 개선 혼화제는 연행공기의 발생으로 인한 공기량의 증가를 감소시키기 위한 소포제 0.01∼5중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 무기 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 20∼90중량%, 칼슘알루미네이트 0.1∼20중량%, 분말도가 4,000~8,000 cm2/g인 고로슬래그 미분말 0.1∼20중량%, 실리카 분말 0.1~20중량%, 천매암 분말 0.1~20중량%, 탈황석고 0.1∼20중량%, 일라이트 0.1~20중량% 및 질산칼슘 0.01∼10중량%를 포함할 수 있다.
상기 무기 결합재는 시멘트에 의해 수축되는 것을 억제하기 위한 황산알루미늄나트륨 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무기 결합재는 시멘트 경화체의 내부 조직을 치밀하게 하여 수밀성 및 동결융해 저항성을 개선시키고 내구성을 증진시키기 위한 폴리카본산, 나프탈렌, 멜라민 및 리그닌 고성능 감수제 중에서 선택된 1종 이상의 물질 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무기 결합재는 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위한 지연제 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무기 결합재는 색상을 구현하고 미관을 개선하기 위한 안료 0.01~10 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 콘크리트 구조물의 불순물 또는 열화부위를 그라인더, 평삭기, 숏블라스터 등으로 치핑하여 제거하는 단계와, 치핑된 부위를 핸드 워터젯, 진공 흡입기 등으로 청소하는 단계와, 바탕 콘크리트 구조물과 상기 표면 보호용 마감재 조성물의 부착력을 개선하고, 물의 침투와 염소이온 침투를 억제하며, 내수성 및 방수성을 개선하기 위한 프라이머를 도포하는 단계와, 상기 표면 보호용 마감재 조성물을 붓, 롤러, 뿜칠 장비 등을 이용하여 도포하는 단계; 포설된 조성물상부에 염해 저항성, 중성화 저항성, 표면 경도 개선, 방수성, 내수성을 개선하기 위하여 표면 보호제를 도포하는 단계; 및 양생하는 단계를 포함하는 콘크리트 구조물 표면보호공법을 제공한다.
여기서, 상기 표면 보호제는 아크릴-우레탄, 무기질 표면 보호제, 실란계 침투강화제, 상기 기능성 개선 혼화제 중 어느 하나 이상을 포함한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 콘크리트 구조물 표면 보호용 마감재 조성물은 현장 적용성, 작업성, 염소이온 침투 저항성, 내구성, 부착성, 방수성, 지수성능 및 자기치유성이 우수하여 콘크리트 구조물의 공용기간 증가, 유지보수비용 절감 및 시공성 향상을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 표면 보호용 마감재 조성물은, 재료 분리 저항성이 우수하고, 시공이 용이하고, 빠른 시간 내에 경화되어 시공기간이 단축되고 시공비의 절감과 보수기간의 단축이 가능하다.
본 발명의 콘크리트 구조물 표면 보호용 마감재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 보수공법에 의하면, 표면 보호용 마감재 조성물이 속경성이고 높은 강도 및 내구성을 나타냄으로써, 시공기간을 단축하고, 구조물의 사용기간을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있으며, 우수한 강도특성과 내구성을 보유하여 공용기간 증가와 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
이하에서, 콘크리트 구조물이라 함은 일반적인 하수구조물, 지하구조물, 지수구조물, 도로 및 고속도로 뿐만 아니라 차량이 통행하는 시설 구조물(중앙 분리벽, 날개벽, 측구 콘크리트), 옹벽 구조물, 콘크리트 슬래브, 해양 구조물 등을 포함하는 콘크리트로 이루어진 모든 구조물의 의미로 사용한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 표면 보호용 마감재 조성물은 무기 결합재, 잔골재, 기능성 개선 혼화제 및 물을 포함한다.
상기 무기 결합재는 상기 표면 보호용 마감재 조성물에 5∼95중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 잔골재는 상기 표면 보호용 마감재 조성물에 1∼92중량% 함유되는 것이 바람직하다. 골재는 잔골재와 굵은골재로 구분되며, 이하에서 입경이 5mm 이하인 것을 잔골재라 한다. 상기 잔골재는 5호규사 : 7호규사를 중량비로 0.01~0.2 : 0.8:0.99로 혼입한 규사를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 기능성 개선 혼화제는 시멘트 모르타르 경화체의 내부에 필름을 형성하여 휨, 인장 및 부착강도를 향상시키고 작업성 및 내구성을 개선하며 고유동성(셀프 레벨링)을 갖게 하는 역할을 하며, 상기 표면 보호용 마감재 조성물에 0.01∼50중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 무기 결합재는, 조강 포틀랜드 시멘트 20∼90중량%, 칼슘알루미네이트 0.1∼20중량%, 분말도가 4,000~8,000 cm2/g인 고로슬래그 미분말 0.1∼20중량%, 실리카 분말 0.1~20중량%, 천매암 분말 0.1∼20중량%, 탈황석고 0.1∼20중량%, 일라이트 0.1~20중량% 및 질산칼슘 0.01∼10중량%를 포함할 수 있다.
상기 무기 결합재는 시멘트에 의해 수축되는 것을 억제하기 위한 황산알루미늄나트륨 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무기 결합재는 시멘트 경화체의 내부 조직을 치밀하게 하여 수밀성 및 동결융해 저항성을 개선시키고 내구성을 증진시키기 위한 폴리카본산, 나프탈렌, 멜라민 및 리그닌계 고성능 감수제 중에서 선택된 1종 이상의 물질 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무기 결합재는 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위한 지연제 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무기 결합재는 색상을 구현하고 미관을 개선하기 위한 안료 0.01~10 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 조강 포틀랜드 시멘트는 KS에 규정된 것을 사용하는 것이 바람직하며, 일반 시중에 유통되는 조강 포틀랜드 시멘트를 사용할 수 있다. 상기 조강 포틀랜드 시멘트는 상기 무기 결합재에 대하여 20∼90중량%를 함유되는 것이 바람직하다.
상기 칼슘알루미네이트는 초속경 재료로서 시멘트와 혼합할 때 수 일 혹은 수 십일에 얻어지는 일반 포틀랜드 시멘트의 압축강도를 수 시간 내에 얻을 수 있게 한다. 상기 칼슘알루미네이트는 상기 무기 결합재에 대하여 0.1∼20중량%를 함유되는 것이 바람직하다. 상기 칼슘알루미네이트의 함량이 0.1중량% 미만이면 초기 강도 발현 및 내구성능 발현이 미약할 수 있고, 그 함량이 20중량%를 초과하면 작업성 및 가격경쟁력이 저하될 수 있다.
상기 분말도가 4,000~8,000 cm2/g인 고로슬래그 미분말 및 실리카 분말은 잠재수경성 및 포졸란 물질로 시멘트 경화체의 장기강도를 증진시키며 시멘트 경화체의 수화조직을 치밀하게 하여 화학저항성과 내구성을 증대시키는 역할을 한다. 상기 분말도가 4,000~8,000 cm2/g인 고로슬래그 미분말 및 실리카 분말은 상기 무기 결합재에 대하여 각각 0.1∼20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 분말도가 4,000~8,000 cm2/g인 고로슬래그 미분말 및 실리카 분말의 함량이 0.2중량% 미만이면 장기강도 발현 및 내구성 개선효과가 저하되고, 그 함량이 40중량%를 초과하면 초기강도 발현이 지연될 수 있다.
상기 천매암 분말은 천연 포졸란 물질로 SiO2 함량이 70%이상이며, Al2O3 함량이 8%이상으로 장기강도 증진 및 내구성 개선뿐만 아니라 지수성능 및 자기치유성능을 증대시키는 역할을 한다. 상기 천매암 분말은 상기 무기 결합재에 대하여 0.1∼20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 천매암 분말의 함량이 0.1중량% 미만이면 장기강도 발현, 내구성, 지수성능 및 자기치유성능이 저하되고, 그 함량이 20중량%를 초과하면 작업성이 저하되고 초기강도 발현이 지연될 수 있다.
상기 질산칼슘은 흡습성이 우수하여 재료분리를 방지하기 위하여 사용한다. 상기 질산칼슘은 상기 무기 결합재에 대하여 0.01∼10중량%를 함유되는 것이 바람직하다. 상기 질산칼슘의 함량이 0.01중량% 미만이면 재료분리가 발생되기 쉬우며, 그 함량이 10중량%를 초과하면 작업성 및 강도발현이 저하될 수 있다.
상기 탈황석고는 건조수축에 의한 균열을 저감 및 강도 발현을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 탈황석고는 상기 무기 결합재에 대하여 0.1∼20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 탈황석고의 함량이 0.1중량% 미만이면 균열 저감 및 강도 발현 효과가 미약할 수 있고, 그 함량이 20중량%를 초과하면 작업성은 개선되나 강도 및 내수성이 저하될 수 있다.
상기 일라이트는 조성물의 항균 및 방오성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 일라이트는 상기 무기 결합재에 대하여 0.1∼20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 일라이트의 함량이 0.1중량% 미만이면 항균 및 방오성 개선 효과가 미약할 수 있고, 그 함량이 20중량%를 초과하면 항균 및 방오성은 개선되나, 작업성 및 경제성이 저하된다.
상기 황산알루미늄나트륨은 시멘트에 의해 수축되는 것을 억제하는 역할을 한다. 상기 황산알루미늄나트륨은 상기 무기 결합재에 대하여 0.01∼5중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 황산알루미늄나트륨의 함량이 0.01중량% 미만이면 시멘트에 의한 수축을 억제하는 효과가 미약할 수 있고, 그 함량이 5중량%를 초과하면 작업성이 저하될 수 있다.
상기 폴리카본산, 나프탈렌, 멜라민 및 리그닌계 고성능 감수제 중에서 선택된 1종 이상의 물질은 시멘트 경화체의 내부 조직을 치밀하게 하여 수밀성 및 동결융해 저항성을 개선시키고 내구성을 증진시킨다. 상기 폴리카본산, 나프탈렌, 멜라민 및 리그닌계 고성능 감수제 중에서 선택된 1종 이상의 물질은 상기 무기 결합재에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 지연제는 일정 시간 동안 작업성을 확보하기 위해 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위하여 사용되는 것으로서, 상기 무기 결합재에 대하여 0.01∼10중량%를 함유되는 것이 바람직하다. 지연제로는 일반적으로 잘 알려진 물질을 사용할 수 있는데, 예컨대 포도당, 글루코오스, 텍스트린, 덱스트란과 같은 당류, 글루콘산, 사과산, 구연산, 시트릭산(citric acid)과 같은 산류 또는 그의 염, 아미노카복실산 또는 그의 염, 포스폰산 또는 그의 유도체, 글리세린과 같은 다가알코올 등을 사용할 수 있다.
상기 안료는 색상을 구현하고 미관을 개선하기 위하여 사용하는 것으로서, 상기 무기 결합재에 대하여 0.01~10 중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 안료는 식별이 용이하도록 첨가되며, 보다 선명한 색상으로 식별이 용이하고 색상의 지속성이 향상될 수 있다. 상기 안료는 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬 (CrO3), 자색 산화철 및 흑색 산화철(카본 블랙) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 물질을 사용할 수 있으며, 이에 의해 적색, 녹색, 황색, 흑색, 청색, 흰색 등 다양한 색상을 구현할 수 있다.
상기 기능성 개선 혼화제는 시멘트 모르타르 경화체에 분산되면서 시멘트 모르타르 경화체의 내부에 필름을 형성하여 휨, 인장 및 부착강도를 향상시키고 보수성을 개선하여 중성화, 염화물 이온 침투, 동결융해 등의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 고유동성(셀프 레벨링)을 갖게 하는 역할을 한다.
상기 기능성 개선 혼화제는 망상구조(self crosslink structure) 아크릴 에멀젼 40∼99중량%, 폴리디메틸실록산 0.1∼25중량%, 폴리옥시에틸렌라놀린 0.01∼20중량% 및 부틸고무 0.01∼15중량%를 포함한다.
일반적으로 망상구조(self crosslink structure) 아크릴 에멀젼의 화학식은 MMA(methyl methacrylate) 베이스의 일반 아크릴 에멀젼과 동일하다. 하지만, 일반 아크릴 에멀젼이 수평 또는 선형 구조를 가지는 것에 비하여 망상구조 아크릴 에멀젼은 친환경 수계 강화 아크릴 액상 수지로서, 수직 및 수평으로 연결된 망상구조(self crosslink structure)를 가지는 특수한 구조의 아크릴 에멀젼이다. 이는 외부에서 사용할 때도 수중이나 및 동결시 재-용해되지 않으며, 햇빛에 장기 노출시에도 변형이 없고, 접착력, 내구성 및 압축강도가 일반 아크릴 에멀젼보다 우수한 특징을 가진다.
또한 일반 아크릴 에멀젼의 입자 크기는 약 150 nm 정도이나, 망상구조 아크릴 에멀젼의 입자 크기는 약 80 nm 정도로 작기 때문에, 침투성 및 혼화성이 우수하여 부착강도 개선 및 고강도를 발현할 수 있다.
이러한 망상구조 아크릴 에멀젼의 장점은 보수용 모르타르, 크랙 보수재, 미장 및 접착 모르타르의 강도, 부착력, 표면경도 및 내구성을 개선하거나 보강하는 용도로 적합하다. 또한, 망상구조에 기인하여 자외선(UV) 저항성과 내후성이 뛰어나기 때문에 건축 또는 토목의 내부 및 외부 시공시 사용가능하다.
본 발명에 따라, 상기 망상구조 아크릴 에멀젼은 상기 표면 보호용 마감재 조성물 내부에 폴리머 필름을 형성하여 유연성 증가, 휨 및 인장 강도 개선, 접착력 및 점착성 향상, UV 저항성 및 내후성 개선, 및 내구성을 개선시키는 등의 현저한 효과를 제공할 수 있다. 상기 망상구조 아크릴 에멀젼은 상기 기능성 개선 혼화제에 대하여 40∼99중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 망상구조 아크릴 에멀젼의 함량이 40중량% 미만이면 강도 및 내구성 개선효과가 저하되고, 그 함량이 99중량%를 초과하면 개선효과는 뚜렷하나 경제성이 떨어진다.
상기 폴리디메틸실록산은 연성, 내수성 및 내유성을 향상시키기 위하여 첨가한다. 상기 폴리디메틸실록산은 상기 기능성 개선 혼화제에 대하여 0.1∼25중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리디메틸실록산의 함량이 0.1중량% 미만이면 연성, 내수성 및 내유성이 저하되고, 그 함량이 25중량%를 초과하면 연성이 개선되나 재료분리 현상이 발생되기 쉽다.
상기 폴리옥시에틸렌라놀린은 분산성 및 재료분리방지를 위하여 사용한다. 상기 폴리옥시에틸렌라놀린은 상기 기능성 개선 혼화제에 대하여 0.01∼20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리옥시에틸렌라놀린의 함량이 0.01중량% 미만이면 분산성이 저하되고 재료분리방지효과가 미흡하게 되고, 그 함량이 20중량%를 초과하면 작업성은 좋아지나 강도가 저하된다.
상기 부틸고무는 인장강도, 내후성, 내오존성 및 내약품성을 개선하기 위하여 첨가한다. 상기 부틸고무는 상기 기능성 개선 혼화제에 대하여 0.01∼15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 부틸고무의 함량이 0.01중량% 미만이면 인장강도, 내후성 및 내약품성 개선효과가 미흡하고, 그 함량이 15중량%를 초과하면 점도가 높아져 작업성이 저하된다.
상기 기능성 개선 혼화제는 유동성을 개선하기 위한 폴리카본산 유동화제 및 나프탈렌계 유동화제를 중량비로 1 : 0.1~0.9로 혼합한 유동화제 혼합물을 0.01∼5중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기능성 개선 혼화제는 재료분리방지를 위하여 니트로셀롤로오스 0.01∼5중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기능성 개선 혼화제는 붓자국, 로울러자국, 오렌지필(orange peal), 분화구현상(cratering), 핀홀(pin hole), 색얼룩 등의 표면에 생기는 결함을 방지하기 위하여 셀롤로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butylate)를 0.001∼5중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기능성 개선 혼화제는 연행공기의 발생으로 인한 공기량의 증가를 감소시키기 위한 소포제 0.01∼5중량%를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 표면 보호용 마감재 조성물은 상기 무기 결합재 5~95중량% 및 상기 잔골재 1∼92중량%를 프리믹싱한 후 상기 기능성 개선 혼화제 0.01∼50중량% 및 상기 물 0.1~15중량%을 혼합하여 소정시간 (예를 들어 1~5분간)제조할 수 있다.
본 발명에 따른 콘크리트 구조물 표면 보호용 마감재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 표면보호공법은, 콘크리트 구조물의 불순물 또는 열화부위를 그라인더, 평삭기, 숏블라스터 등으로 치핑하여 제거하는 단계와, 치핑된 부위를 핸드 워터젯, 진공 흡입기 등으로 청소하는 단계와, 바탕 콘크리트 구조물과 표면 보호용 마감재 조성물의 부착력을 개선하고, 물의 침투와 염소이온 침투를 억제하며, 내수성 및 방수성을 개선하기 위한 프라이머를 도포하는 단계와, 상기 표면 보호용 마감재 조성물을 붓, 롤러, 뿜칠 장비 등을 이용하여 도포하는 단계; 포설된 상부에 염해 저항성, 중성화 저항성, 표면 경도 개선, 방수성, 내수성을 개선하기 위하여 표면 보호제를 도포하는 단계; 및 양생하는 단계를 포함한다.
상기 프라이머는 스티렌-부타디엔 라텍스, 폴리 아크릴 에스테르, 아크릴, 에틸 비닐 아세테이트, 메틸메타크릴레이트 및 상기 기능성 개선 혼화제 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 물질을 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 상기 표면 보호제는 아크릴-우레탄, 무기질 표면 보호제, 실란계 침투강화제, 상기 기능성 개선 혼화제 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 물질을 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서, 본 발명에 따른 표면 보호용 마감재 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
무기 결합재 50중량%와 잔골재 5중량%를 강제믹서에 투입하여 교반하고, 기능성 개선 혼화제 40중량% 및 물 5중량%를 더 혼합한 후 다시 2분간 교반하여 표면 보호용 마감재 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 무기 결합재는, 조강 포틀랜드 시멘트 50중량%, 칼슘알루미네이트 15중량%, 분말도가 4,000~8,000 cm2/g인 고로슬래그 미분말 10중량%, 실리카 분말 5중량%, 천매암 분말 5중량%, 질산칼슘 5중량%, 탈황석고 5중량%, 일라이트 3중량%, 황산알루미늄나트륨 0.5중량%, 구연산계 지연제 0.5중량%, 폴리카본산계 고성능 감수제 0.5중량% 및 안료 0.5 중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 기능성 개선 혼화제는 망상구조 아크릴 에멀젼 95중량%, 폴리디메틸실록산 1중량%, 폴리옥시에틸렌라놀린 1중량%, 부틸고무 1중량%, 실리콘계 소포제 0.5중량%, 유동화제 0.5중량%, 니트로셀롤로오스 0.5중량% 및 셀롤로오스 아세테이트 부틸레이트 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다.
이 때, 상기 유동화제는 폴리카본산계 유동화제 및 나프탈렌계 유동화제를 중량비로 1 : 0.2로 혼합한 유동화제 혼합물을 사용하였다.
<실시예 2>
무기 결합재 50중량%와 잔골재 5중량%를 강제믹서에 투입하여 교반하고, 기능성 개선 혼화제 40중량% 및 물 5중량%를 더 혼합한 후 다시 2분간 교반하여 표면 보호용 마감재 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 무기 결합재는, 조강 포틀랜드 시멘트 50중량%, 칼슘알루미네이트 15중량%, 분말도가 4,000~8,000 cm2/g인 고로슬래그 미분말 10중량%, 실리카 분말 5중량%, 천매암 분말 5중량%, 질산칼슘 5중량%, 탈황석고 5중량%, 일라이트 3중량%, 황산알루미늄나트륨 0.5중량%, 구연산계 지연제 0.5중량%, 폴리카본산계 고성능 감수제 0.5중량% 및 안료 0.5 중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 기능성 개선 혼화제는 망상구조 아크릴 에멀젼 89중량%, 폴리디메틸실록산 3중량%, 폴리옥시에틸렌라놀린 3중량%, 부틸고무 3중량%, 실리콘계 소포제 0.5중량%, 유동화제 0.5중량%, 니트로셀롤로오스 0.5중량% 및 셀롤로오스 아세테이트 부틸레이트 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다.
이 때, 상기 유동화제는 폴리카본산계 유동화제 및 나프탈렌계 유동화제를 중량비로 1 : 0.2로 혼합한 유동화제 혼합물을 사용하였다.
<실시예 3>
무기 결합재 50중량%와 잔골재 5중량%를 강제믹서에 투입하여 교반하고, 기능성 개선 혼화제 40중량% 및 물 5중량%를 더 혼합한 후 다시 2분간 교반하여 표면 보호용 마감재 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 무기 결합재는, 조강 포틀랜드 시멘트 50중량%, 칼슘알루미네이트 15중량%, 분말도가 4,000~8,000 cm2/g인 고로슬래그 미분말 10중량%, 실리카 분말 5중량%, 천매암 분말 5중량%, 질산칼슘 5중량%, 탈황석고 5중량%, 일라이트 3중량%, 황산알루미늄나트륨 0.5중량%, 구연산계 지연제 0.5중량%, 폴리카본산계 고성능 감수제 0.5중량% 및 안료 0.5 중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 기능성 개선 혼화제는 망상구조 아크릴 에멀젼 83중량%, 폴리디메틸실록산 5중량%, 폴리옥시에틸렌라놀린 5중량%, 부틸고무 5중량%, 실리콘계 소포제 0.5중량%, 유동화제 0.5중량%, 니트로셀롤로오스 0.5중량% 및 셀롤로오스 아세테이트 부틸레이트 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다.
이 때, 상기 유동화제는 폴리카본산계 유동화제 및 나프탈렌계 유동화제를 중량비로 1 : 0.2로 혼합한 유동화제 혼합물을 사용하였다.
상술한 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 표면 보호용 마감재 조성물의 물성과 비교하기 위하여, 현재 일반적으로 널리 사용되고 있는 마감재 조성물을 비교예 1 및 비교예 2로서 제시한다.
<비교예 1>
보통 포틀랜드 시멘트 50중량%와 잔골재 5중량%를 강제믹서에 투입하여 교반하고, 망상구조 아크릴 에멀젼 40중량% 및 물 5중량%를 더 혼합한 후 다시 2분간 교반하여 폴리머 마감재 조성물을 제조하였다.
<시험예 1> 시험용 공시체의 제작
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 제시한 배합에 따라 KS F 4936(콘크리트 보호용 도막재)에 의하여 제조하고, 치수 100×100mm(도막형성 후 겉모양), 100×100×100mm모르타르판(중성화깊이), 100×50mm모르타르판(염화물이온침투저항성), 150mm시험편(투습도), 150×40mm모르타르판(내투수성), 70×70×20mm모르타르판(부착강도) 및 230×90×6mm플랙시블판(중성화깊이)을 사용하여 시험체를 제작하였으며, 온도(20±2)℃, 습도(65±10)%로 양생하여 시험을 실시하였다.
<시험예 2> 도막형성후의 겉모양
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물의 도막형성 후의 겉모양을 아래의 표 1에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
표준양생 후 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
촉진내후성시험 후
온·냉반복시험 후
내알칼리성시험 후
내염수성시험 후
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물 모두 도막형성 후의 겉모양은 이상없이 나타났다.
<시험예 3> 중성화 깊이
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물의 중성화 깊이 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
중성화깊이
(mm)		 0.05 0.03 - 0.08
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물은 비교예 1에 따라 제조된 조성물과 비교하여 중성화 저항성이 매우 우수함을 알 수 있었다.
<시험예 4> 염화물 이온 침투 저항성
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물의 염화물 이온 침투 저항성 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
염화물이온
침투저항성
(Coulombs)		 280 220 180 320
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물은 비교예 1에 따라 제조된 조성물과 비교하여 매우 우수한 염화물 이온 침투 저항성을 나타내었다.
<시험예 5> 투습도
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1 에 따라 제조된 조성물의 투습도를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
투습도
(g/m2·℃)		 20 18 16 21
상기 표 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물은 비교예 1 에 따라 제조된 조성물과 비교하여 투습도가 낮게 나타났다.
<시험예 6> 부착강도
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1 에 의하여 제조된 조성물의 부착강도 시험을 수행하였고, 그 결과를 표 5에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
부착강도
(N/mm2)		 표준양생 후 1.4 1.5 1.55 1.2
촉진내후성시험 후 1.3 1.4 1.46 1.1
온·냉반복시험 후 1.32 1.41 1.46 1.1
내알칼리성시험 후 1.3 1.4 1.45 1.11
내염수성시험 후 1.31 1.43 1.45 1.1
위의 표 5에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3이 비교예 1에 비하여 높은 부착강도를 나타내는 것을 알 수 있었다.
<시험예 7> 균열대응성
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물의 균열대응성 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
균열대응성 -20℃ 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
20℃ 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
촉진내후성시험 후 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
상기 표 6에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물 모두 균열대응성에 대하여 이상없음을 알 수 있었다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (11)

  1. 콘크리트 구조물 표면 보호용 마감재 조성물로서,
    무기 결합재 50중량%, 잔골재 5중량%, 기능성 개선 혼화제 40중량% 및 물 5중량%를 포함하며,
    상기 기능성 개선 혼화제는 망상구조(self crosslink structure) 아크릴 에멀젼 83∼95중량%, 폴리디메틸실록산 1∼5중량%, 폴리옥시에틸렌라놀린 1∼5중량% 및 부틸고무 1∼5중량%, 폴리카본산 유동화제 및 나프탈렌계 유동화제를 중량비로 1 : 0.1~0.9로 혼합한 유동화제 0.01∼5중량%, 니트로셀롤로오스 0.01∼5중량%, 셀롤로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butylate)를 0.001∼5중량%을 포함하고,
    상기 무기 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 20∼90중량%, 칼슘알루미네이트 0.1∼20중량%, 분말도가 4,000~8,000 cm2/g인 고로슬래그 미분말 0.1∼20중량%, 실리카 분말 0.1~20중량%, 천매암 분말 0.1~20중량%, 탈황석고 0.1∼20중량%, 일라이트 0.1~20중량%, 질산칼슘 0.01∼10중량%, 황산알루미늄나트륨 0.01∼10중량%, 폴리카본산, 나프탈렌, 멜라민 및 리그닌 고성능 감수제 중에서 선택된 1종 이상의 물질 0.01∼10중량%, 지연제 0.01∼10중량%, 및 안료 0.01~10 중량%를 포함하는
    것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 표면 보호용 마감재 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 기재된 콘크리트 구조물 표면 보호용 마감재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 표면 보호 방법으로서,
    콘크리트 구조물의 불순물 또는 열화부위를 치핑하여 제거하는 단계와,
    치핑된 부위를 청소하는 단계와,
    바탕 콘크리트 구조물과 상기 표면 보호용 마감재 조성물의 부착력을 개선하고, 물의 침투와 염소이온 침투를 억제하며, 내수성 및 방수성을 개선하기 위한 프라이머를 도포하는 단계와,
    상기 표면 보호용 마감재 조성물을 도포하는 단계;
    포설된 조성물상부에 염해 저항성, 중성화 저항성, 표면 경도 개선, 방수성, 및 내수성을 개선하기 위하여 표면 보호제를 도포하는 단계; 및
    양생하는 단계를
    포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 표면보호공법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 표면 보호제는 아크릴-우레탄, 무기질 표면 보호제, 실란계 침투강화제, 상기 기능성 개선 혼화제 중 어느 하나 이상을 포함한 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 표면보호공법.
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