KR101737000B1 - 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 콘크리트구조물의 표면에서 노후화된 노후화부를 바탕 정리하고 세척하는 단계; 상기 바탕 정리 및 세척을 마친 부분에 알카리회복제를 도포하는 단계; 상기 알카리회복제의 도포층 상에 모르타르를 도포하여 표면을 마감하는 단계; 상기 모르타르 상에 프라이머를 도포하는 단계; 및 상기 프라이머의 도포층 상에 친환경 도료 조성물을 도포하는 단계;를 포함하고, 상기 친환경 도료 조성물은, 세라믹분말, 에폭시수지, 우레탄수지, 난연ABS수지, 산화나트륨, 이산화규소, 디메틸폴리실록산, 탄산칼슘 및 수산화알루미늄의 혼합물로 이루어지는, 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 신구 접착면에서의 탈락이나 표면의 열화를 최소화하여 재보수 우려를 줄일 수 있고, 염분에 대한 내부식성, 내균열성, 내굴곡성, 내화학성이 우수하도록 하며, 나아가서 내충격성 및 내마모성이 뛰어나도록 하고, 이로 인해 열화 발생을 억제할 수 있으며, 보수면에 대한 내구성을 증대시킬 수 있다.

Description

열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법{Method for repairing section of deteriorated concrete structure}
본 발명은 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 신구 접착면에서의 탈락이나 표면의 열화를 최소화하여 재보수 우려를 줄일 수 있고, 보수면에 대한 내구성을 증대시킬 수 있는 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법에 관한 것이다.
일반적으로, 콘크리트구조물을 이루는 주재료인 콘크리트는 시멘트, 굵은 골재, 잔골재, 혼화재, 혼화제 등으로 구성되어, 다른 건설자재(철근)와는 달리 재료의 구성성분이 다양하며, 서로 다른 이질의 물성들이 서로 합쳐져서 이루어진다. 이러한 콘크리트는 품질과 밀접한 관계가 있으며, 배합비, 타설방법, 양생법 등에 따라서 달라지는데, 품질이 좋은 경우 경제적이고, 반영구적이기 때문에 오래전부터 건축 및 토목재료에 널리 사용되고 있다.
그러나, 콘크리트는 품질이 낮거나, 외부로부터 열악한 환경에 노출되는 경우, 급속하게 파손되는 경향이 있다. 예컨대, 해안에 노출된 콘크리트 구조물은 해수가 가지고 있는 염소이온이 콘크리트 내에 침투함으로써 철근에 있는 부동태피막이 없어지면서 부식을 일으키게 되고, 오염이 심한 대기에 노출된 콘크리트는 외부로부터 탄산가스가 침입하여 시멘트 수화물과 작용하여 콘크리트 표면을 중성화시켜서 결국에는 철근을 부식시키게 된다. 그 이외에도 공장의 폐수 및 생활하수 등에 의하여 황산가스 및 박테리아 등이 콘크리트 내에 침투하고, 이것이 철근 부식 및 콘크리트 열화의 직접적인 원인이 된다.
이와 같은 원인들에 의하여, 콘크리트 내부의 철근이 부식하면, 부피가 팽창하여 콘크리트 구조물의 균열 및 단면탈락을 유도한다. 그리고 외부로부터 침입한 여러 가지 열화인자에 의하여 콘크리트가 팽창하고, 결국에는 단면이 탈락하여 구조물이 원래 가지고 있는 성능을 충분히 발휘하지 못하게 됨으로써 붕괴의 원인이 될 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 콘크리트 단면복구공법이 개발되어 적용되고 있는데, 이와 관련된 종래 기술로는 한국등록특허 제10-0643524호의 "단면복구용 모르타르 및 이를 이용한 단면복구방법"이 제시된 바 있는데, 이는 포틀랜트 시멘트 및 기타 첨가제를 포함하는 무기분체와 모래를, 다음 화학식 1로 표시되는 올가노알콕시 실란 또는 다음 화학식 2로 표시되는 올가노카르복시 실란 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 실란화합물 1~30중량%; 수용성 규산리튬, 수용성 규산칼륨 및 수용성 규산나트륨 중 선택된 적어도 하나 이상의 규산염 화합물 0.5~20중량%; 및 알칼리성 수용액에 용해되는 산화아연, 산화 알루미늄, 산화 안티몬 및 산화 텅스텐 중 선택된 적어도 하나 이상의 금속 산화물 0.5~15중량%를 함유하며, pH 11 내지 12인 모르타르 제조용 수용액 단독 또는 물과의 혼합 용액으로 배합한 모르타르이다. 여기서 화학식 1은 (R1)nSi(OR2)4 - n이며, 상기 식에서, R1은 직쇄상 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 아릴기 또는 비닐기이고, R2는 탄소수 1 내지 5의 알킬이며, n은 1~3의 정수이다. 또한 화학식 2는 (R1)nSi(O(O=C)R2)4 - n이며, 상기 식에서, R1, R2 및 n은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
또한 다른 종래 기술로는 한국등록특허 제10-0552347호의 "열화된 철근콘크리트 구조물 및 그 방식보수／보강 시스템"이 제시된 바 있는데, 이는 콘크리트 손상부에 부식감시센서를 설치하는 단계와; 상기 콘크리트 손상부를 제1모르타르로 패칭하여 보수하는 단계와; 보수된 콘크리트 부재의 둘레영역에 철근의 부식을 방지하는 방식부재를 설치하는 단계와; 상기 방식부재의 주위공간에 제2모르타르를 주입하는 단계와; 상기 철근과 상기 방식부재를 연결하고, 상기 철근과 상기 부식감시센서를 연결하는 연결단자함을 마련하는 단계를 포함한다.
그러나, 이와 같은 종래 기술들은 시간이 지남에 따라 신구 접착면에서의 탈락이나 표면의 열화 등으로 인해 재보수의 우려가 존재하였다.
상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 신구 접착면에서의 탈락이나 표면의 열화를 최소화하여 재보수 우려를 줄이고, 염분에 대한 내부식성, 내균열성, 내굴곡성, 내화학성이 우수하도록 하며, 나아가서 내충격성 및 내마모성이 뛰어나도록 하고, 이로 인해 열화 발생을 억제하며, 보수면에 대한 내구성을 증대시키는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시례에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일측면에 따르면, 콘크리트구조물의 표면에서 노후화된 노후화부를 바탕 정리하고 세척하는 단계; 상기 바탕 정리 및 세척을 마친 부분에 알카리회복제를 도포하는 단계; 상기 알카리회복제의 도포층 상에 모르타르를 도포하여 표면을 마감하는 단계; 상기 모르타르 상에 프라이머를 도포하는 단계; 및 상기 프라이머의 도포층 상에 친환경 도료 조성물을 도포하는 단계;를 포함하고, 상기 친환경 도료 조성물은, 세라믹분말, 에폭시수지, 우레탄수지, 난연ABS수지, 산화나트륨, 이산화규소, 디메틸폴리실록산, 탄산칼슘 및 수산화알루미늄의 혼합물로 이루어지는, 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 콘크리트구조물의 표면에서 단면 결손이 발생한 결함부를 바탕 정리하고 세척하는 단계; 상기 바탕 정리 및 세척을 마친 부분에 알카리회복제를 도포하는 단계; 상기 알카리회복제의 도포층 상에 보강메쉬를 부착함과 아울러, 상기 보강메쉬에 모르타르를 도포하여 단면부족 부위를 복구하는 단계; 상기 모르타르 상에 프라이머를 도포하는 단계; 및 상기 프라이머의 도포층 상에 친환경 도료 조성물을 도포하는 단계;를 포함하고, 상기 친환경 도료 조성물은, 세라믹분말, 에폭시수지, 우레탄수지, 난연ABS수지, 산화나트륨, 이산화규소, 디메틸폴리실록산, 탄산칼슘 및 수산화알루미늄의 혼합물로 이루어지는, 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 콘크리트구조물의 표면에서 철근이 노출된 결함부를 바탕 정리하고 세척하는 단계; 상기 노출된 철근에 발생된 녹을 제거함과 아울러, 상기 철근에 방청제를 도포하는 단계; 상기 바탕 정리 및 세척을 마친 부분에 알카리회복제를 도포하는 단계; 상기 알카리회복제의 도포층 상에 보강메쉬를 부착함과 아울러, 상기 보강메쉬에 모르타르를 도포하여 단면부족 부위를 복구하는 단계; 상기 모르타르 상에 프라이머를 도포하는 단계; 및 상기 프라이머의 도포층 상에 친환경 도료 조성물을 도포하는 단계;를 포함하고, 상기 친환경 도료 조성물은, 세라믹분말, 에폭시수지, 우레탄수지, 난연ABS수지, 산화나트륨, 이산화규소, 디메틸폴리실록산, 탄산칼슘 및 수산화알루미늄의 혼합물로 이루어지는, 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법이 제공된다.
상기 혼합물은, 상기 세라믹분말이 0.1~100 ㎛ 입자 크기를 가지고, 상기 세라믹분말 5~15중량%, 상기 에폭시수지 40~55중량%, 상기 우레탄수지 7~25중량%, 상기 난연ABS수지 5~8중량%, 상기 산화나트륨 0.5~1중량%, 상기 이산화규소 1.5~5중량%, 상기 디메틸폴리실록산 0.1~1중량%, 상기 탄산칼슘 3~8중량% 및 상기 수산화알루미늄 0.1~1중량%의 혼합으로 이루어질 수 있다.
상기 혼합물에 카본나노튜브분말, 티타늄분말 및 에폭시수지를 추가로 혼합하되, 상기 혼합물 : 카본나노튜브분말 : 티타늄분말 : 에폭시수지의 중량비율이 100 : 1~5 : 1~5 : 5~50일 수 있다.
상기 혼합물에 산청토를 소성하여 분쇄한 산청토 소성분말, 페트라이트분말과 점토를 혼합한 내열토, 토르말린분말 및 에폭시수지를 추가로 혼합하되, 상기 혼합물 : 산청토 소성분말 : 내열토 : 토르말린분말 : 에폭시수지의 중량비율이 100 : 1~5 : 1~5 : 1~3 : 5~50일 수 있다.
상기 보강메쉬는, 카본와이어의 다발이 씨줄과 날줄로 직조되어 메쉬 구조를 이루고, 상기 씨줄과 상기 날줄이 수지에 함침되어, 카본와이어가 서로 부착됨과 아울러, 외측이 수지로 코팅될 수 있다.
본 발명에 따른 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법에 의하면, 신구 접착면에서의 탈락이나 표면의 열화를 최소화하여 재보수 우려를 줄일 수 있고, 염분에 대한 내부식성, 내균열성, 내굴곡성, 내화학성이 우수하도록 하며, 나아가서 내충격성 및 내마모성이 뛰어나도록 하고, 이로 인해 열화 발생을 억제할 수 있으며, 보수면에 대한 내구성을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시례에 따른 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시례에 따른 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시례에 따른 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법에서 보강메쉬의 일부를 확대하여 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시례에 따른 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법을 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시례를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시례에 따른 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시례에 따른 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법은 콘크리트구조물의 표면에서 노후화된 노후화부(1)를 바탕 정리하고 세척하는 단계와, 바탕 정리 및 세척을 마친 부분(11)에 알카리회복제(12)를 도포하는 단계와, 알카리회복제(12)의 도포층 상에 모르타르(13)를 도포하여 표면을 마감하는 단계와, 모르타르(13) 상에 프라이머(14)를 도포하는 단계와, 프라이머(14)의 도포층 상에 친환경 도료 조성물(15)을 도포하는 단계를 포함할 수 있다.
노후화부(1)를 바탕 정리하고 세척하는 단계는, 노후화부(1)를 그라인딩에 의해 바탕 정리하고, 고압수의 분사에 의해 세척을 수행하며, 세척된 부분에 대한 건조를 수행할 수 있다.
알카리회복제(12)를 도포하는 단계는, 알카리회복제의 도포에 의해 중성화된 콘크리트의 알카리성을 회복하도록 하여, 콘크리트의 강화와 유해물질의 차단 등으로 인해 콘크리트의 내구성 및 내하력을 확보할 수 있도록 한다.
모르타르(13)를 도포하는 단계는, 일례로 폴리머 모르타르 또는 다른 예로서 모르타르 혼합용 수용액으로 배합한 모르타르를 사용하여, 그라인딩된 부분의 단면 복구를 수행하도록 한다.
프라이머(14)를 도포하는 단계에서, 프라이머는 예컨대 징크계열의 프라이머가 사용될 수 있고, 방청도료일 수 있으며, 접착성분을 가지고서 하도로서의 역할을 수행할 수 있다.
친환경 도료 조성물(15)을 도포하는 단계는, 일례로 본 실시례에서처럼 친환경 도료 조성물(15)을 프라이머(14)의 도포층 상에 중도로서 도포하여 내구성이 뛰어난 층을 형성하도록 할 수 있고, 이렇게 형성된 친환경 도료 조성물(15)의 도포층 상에 상도로서, 발수성 표면 보호제(16)를 도포할 수 있다. 또한 본 실시례와 달리 다른 예로서, 친환경 도료 조성물(15)을 프라이머(14)의 도포층 상에 2회에 걸쳐서 중도와 상도로서 도포하거나, 본 실시례와 달리 또 다른 예로서, 프라이머(14)의 도포층 상에 무기질 방수성 표면 보호제를 중도로서 도포한 다음, 본 발명에 따른 친환경 도료 조성물을 상도로서 도포하여 표면 마감을 수행할 수도 있다.
친환경 도료 조성물(15)은 세라믹분말, 에폭시수지, 우레탄수지, 난연ABS수지, 산화나트륨, 이산화규소, 디메틸폴리실록산, 탄산칼슘 및 수산화알루미늄의 혼합물로 이루어질 수 있다. 여기서, 세라믹분말이 0.1~100 ㎛ 입자 크기를 가지고, 세라믹분말 5~15중량%, 에폭시수지 40~55중량%, 우레탄수지 7~25중량%, 난연ABS수지 5~8중량%, 산화나트륨 0.5~1중량%, 이산화규소 1.5~5중량%, 디메틸폴리실록산 0.1~1중량%, 탄산칼슘 3~8중량% 및 수산화알루미늄 0.1~1중량%의 혼합으로 이루어질 수 있다.
세라믹분말은 상기의 혼합물에 대해서 내마모성 및 내구성을 향상시키도록 하고, Al2O3, SiO2, TiO2, ZrO2, AlN, Si3N4, Ti3N4, Zr3N4, Al4C3, SiC, TiC, ZrC, AlB, Si3B4, Ti3B4, Zr3B4를 사용할 수 있으며, 그 중에는 산화물이 이용될 수 있으며, 일례로 Al2O3가 이용될 수 있다. 세라믹분말은 0.1~100 ㎛ 입자 크기를 가지고, 혼합물의 전체 100중량% 중에서 5~15중량%로 포함될 수 있다. 그 이유는 세라믹분말이 0.1 ㎛ 미만의 입자 크기를 가지는 경우 내구성 및 내마모성 향상에 기여하지 못하고, 100 ㎛ 초과의 입자 크기를 가지는 경우 혼합물에서의 분산 효율이 저하될 뿐만 아니라, 마찰 등에 의해 혼합물로부터 원하지 않게 분리될 수 있으며, 5중량% 미만인 경우 내구성 증대에 기여하지 못하고, 15중량% 초과인 경우 도포에 적합한 점도를 유지하기 어렵다. 또한 상기한 바와 같은 세라믹분말의 입자 크기 범위는 이하 모든 구성물의 분말에 대한 입자 크기에 모두 적용될 수 있다.
에폭시수지는 혼합물의 전체 100중량% 중에서 40~55중량%로 포함될 수 있다. 그 이유는 에폭시수지의 함량이 40중량% 미만인 경우, 우레탄수지의 함량을 고려할 때 콘크리트구조물 및 강구조물과 상기의 혼합물간 접착성이 저하되고, 55중량%를 초과하는 경우 우레탄수지의 함량을 고려할 때 에폭시수지 및 우레탄수지를 제외한 다른 성분들의 함량이 상대적으로 줄어들게 되어 본 발명의 원하는 특성을 충분하게 발휘하지 못한다.
우레탄수지는 내구성, 내식성 뿐만 아니라, 뛰어난 연신율로 인해 상기의 혼합물이 쉽게 벗겨지지 않도록 하는데, 혼합물의 전체 100중량% 중에서 7~25중량%로 포함될 수 있다. 그 이유는 우레탄수지의 함량이 7중량% 미만인 경우 연신율이 작아 원하는 효과를 기대하기 어렵고, 25중량% 초과인 경우 연신율의 증가가 기대치만큼 향상되지 못하므로 비효율적이다.
난연ABS수지는 혼합물의 전체 100중량% 중에서 5~8중량%로 포함될 수 있다. 난연ABS수지는 석유에서 추출한 화학물질을 혼합하여 만든 산업용 플라스틱 소재로서 불에 타지 않는 기능을 가지도록 한다. 난연ABS수지는 예컨대 ABS수지에 자기 소화성을 부여하여 난연성을 높인 스타이렌 수지로서, 인장강도와 굴곡강도가 뛰어나고, 광택성이 좋으며, 충격과 약품에 견디는 성질이 우수한 장점을 가지며, 인장강도와 굴곡강도가 뛰어나서 박막으로서 뛰어난 내구성을 가진다. 여기서, 난연성ABS수지의 함량이 5중량% 미만인 경우 콘크리트구조물 및 강구조물에 대한 강도 향상과 난연성의 효과를 기대하기 어려우며, 8중량% 초과인 경우 초과되는 함량에 비례하여 난연성과 강도가 향상되지 않아 비효율적이다.
산화나트륨은 혼합물의 전체 100중량% 중에서 0.5~1중량%로 포함될 수 있다. 또한 이산화규소는 혼합물의 전체 100중량% 중에서 1.5~5중량%로 포함될 수 있다. 그 이유는 산화나트륨과 이산화규소는 서로 반응하여 규산소다를 형성하는데, 이때 산화나트륨 대 이산화규소는 1:3~5의 중량비율을 이룰 수 있다. 여기서, 이산화규소는 내투수성을 증대시키는데, 산화나트륨과 이산화규소의 중량비율이 1:3~5의 범위를 벗어나게 되면, 두 물질이 효과적으로 규산소다를 형성하지 못하게 된다. 산화나트륨은 그 함량이 0.5중량% 미만이거나 이산화규소의 함량이 1.5중량% 미만인 경우, 내투수성을 제대로 발휘할 수 없고, 산화나트륨의 함량이 1중량%를 초과하거나 이산화규소의 함량이 5중량%를 초과하는 경우, 초과하는 함량만큼 내투수성의 효과가 향상되지 않아 비효율적이다.
디메틸폴리실록산은 혼합물의 전체 100중량% 중에서 0.1~1중량%로 포함될 수있다. 디메틸폴리실록산은 콘크리트구조물 및 강구조물의 도료에서 기포를 제거하는데, 기포로 인한 도장면의 불량발생을 미연에 방지할 수 있다. 디메틸폴리실록산의 함량은 0.1중량% 미만일 경우 기포제거 기능이 현저히 저하되고, 1중량%를 초과하는 경우 초과하는 함량만큼 기포발생의 효과가 향상되지 않아 비효율적이다.
탄산칼슘은 혼합물의 전체 100중량% 중에서 3~8중량%로 포함될 수 있다. 탄산칼슘은 충진재로서 역할을 하며, 도료의 충진률을 향상시키고, 수축에 대한 저항성이 우수하여 도료의 수축으로 인한 뒤틀림 현상이 극히 적으며, 높은 비율의 충진이 가능하여 도료의 강도 향상에 기여한다. 탄산칼슘의 함량이 3중량% 미만일 경우 충진이 충분히 이루어지지 않아 강도 향상을 발휘하기 어렵고, 8중량%를 초과하는 경우 도료의 팽창 메카니즘이 작용함에 따라 강도의 저하를 초래할 수 있다.
수산화알루미늄은 혼합물의 전체 100중량% 중에서 0.1~1중량%로 포함될 수 있다. 수산화알루미늄은 도료가 자외선에 노출되었을 때, 변색되는 현상을 방지하는데, 0.1중량% 미만일 경우 자외선에 노출되었을시 도료의 색이 변할 가능성이 있으며, 1중량%를 초과하는 경우 변색 현상의 방지력 증대에 기여하지 못하여 비효율적이다.
상기의 혼합물에는 카본나노튜브분말, 티타늄분말 및 에폭시수지를 추가로 혼합될 수 있는데, 이때 상기의 혼합물 : 카본나노튜브분말 : 티타늄분말 : 에폭시수지의 중량비율이 100 : 1~5 : 1~5 : 5~50일 수 있다.
카본나노튜브분말은 완충재로서 역할을 하며, 이로 인해 충격 등으로 인한 파손이나 깨짐 등을 방지할 수 있는데, 상기의 혼합물 중량을 100으로 할 때, 1~5%의 중량으로 포함될 수 있다. 여기에서 카본나노튜브분말의 함량이 1%의 중량 미만인 경우 완충력이 미비하고, 5%의 중량 초과인 경우 과도한 완충력으로 인해 내구성에 안좋은 영향을 미칠 수 있다.
티타늄분말은 내구성, 내마모성, 내열성 및 내부식성 등의 증대에 기여하고, 상기의 혼합물 중량을 100으로 할 때 1~5%의 중량으로 포함될 수 있다. 여기에서 티타늄분말의 함량은 1%의 중량 미만인 경우 내구성 및 내마모성 등의 증대에 미비하고, 5%의 중량 초과인 경우 점성, 접착력, 연신율 등의 도료 특성 향상에 제대로 기여하지 못한다.
에폭시수지는 상기의 혼합물 중량을 100으로 할 때 5~50%의 중량으로 포함될 수 있는데, 그 함량이 5%의 중량 미만인 경우, 원하는 접착성을 얻기 어려우며, 50%의 중량 초과인 경우 다른 성분들의 함량이 상대적으로 줄어들게 되어 원하는 특성을 제대로 발휘하기 어렵다.
상기의 혼합물에는 산청토를 소성하여 분쇄한 산청토 소성분말, 페트라이트분말과 점토를 혼합한 내열토, 토르말린분말 및 에폭시수지를 추가로 혼합될 수 있는데, 이때 상기의 혼합물 : 산청토 소성분말 : 내열토 : 토르말린분말 : 에폭시수지의 중량비율이 100 : 1~5 : 1~5 : 1~3 : 5~50일 수 있다.
산청토 소성분말은 경상도 산청 지역에서 생산되는 산청토를 1,200~1,260도씨에서 소성시킨 다음, 분쇄기에 의해 분말화한 것으로서, 열에 강하여 내화재로서의 기능을 수행할 수 있고, 뛰어난 내마모성과 내구성을 가지며, 불연성 등이 우수하다. 산청토 소성분말은 혼합물 중량을 100으로 할 때 1~5%의 중량으로 포함될 수 있는데, 그 함량이 1%의 중량 미만인 경우, 원하는 강도, 불연성, 내마모성을 얻기 어렵고, 5%의 중량을 초과하는 경우 점성, 접착력, 연신율 등의 도료 특성 향상에 제대로 기여하지 못한다.
내열토는 내열성을 가지며, 예컨대 페트라이트분말과 점토를 1 : 1~10의 중량비율로 혼합한 것으로서, 상기의 혼합물 중량을 100으로 할 때 1~5%의 중량으로 포함될 수 있다. 여기서 내열토의 함량이 1%의 중량 미만인 경우, 원하는 내열성을 가지지 못하며, 5%의 중량 초과인 경우, 점성, 접착력, 연신율 등의 도료 특성 향상에 기여하지 못한다.
토르말린분말은 음이온 발생과 원적외선 방사에 의해 청정 기능을 제공하고, 상기의 혼합물 중량을 100으로 할 때 1~3%중량으로 포함될 수 있다. 여기서 토르말린분말의 함량이 1%의 중량 미만인 경우, 원하는 음이온 발생 등의 기능을 제대로 수행하지 못하고, 3%의 중량 초과인 경우, 점성, 접착력, 연신율 등의 도료 특성 향상에 기여하지 못한다.
에폭시수지는 상기의 혼합물 중량을 100으로 할 때 5~50의 중량으로 포함될 수 있는데, 그 함량이 5%의 중량 미만인 경우, 원하는 접착성을 얻기 어려우며, 50%의 중량 초과인 경우 다른 성분들의 함량이 상대적으로 줄어들게 되어 원하는 특성을 발휘하기 어렵다.
실시례 1 내지 실시례 3
본 발명에 따른 콘크리트구조물 및 강구조물의 내구성 증진을 위한 친환경 도료 조성물의 실시례 1 내지 실시례 3에 대한 조성물을 아래의 표 1에 나타낸 바와 같은 함량을 가지도록 제조하였다. 여기서 실시례 2는 실시례 1에 해당하는 혼합물의 100중량%를 기준으로, 카본나노튜브분말, 티타늄분말 및 에폭시수지(1차 추가분)를 해당하는 중량%만큼 추가하였고, 실시례 3은 실시례 1에 해당하는 혼합물 100중량%를 기준으로, 카본나노튜브분말, 티타늄분말, 에폭시수지(1차 추가분), 산청토 소성분말, 내열토, 토르말린분말 및 에폭시수지(2차 추가분)를 해당하는 중량%만큼 추가하였다.
조성물 실시례1 실시례2 실시례3
혼합물 세라믹분말 9중량% 12중량% 15중량%
에폭시수지 55중량% 51중량% 45중량%
우레탄수지 14중량% 20중량% 25중량%
난연ABS수지 8중량% 7중량% 6중량%
산화나트륨 0.6중량% 1중량% 1중량%
이산화규소 5중량% 3중량% 3중량%
디메틸폴리실록산 0.2중량% 0.5중량% 1중량%
탄산칼슘 8중량% 5중량% 3중량%
수산환알루미늄 0.2중량% 0.5중량% 1중량%
합계 100중량% 100중량% 100중량%
카본나노튜브분말 0 5중량% 1중량%
티타늄분말 0 5중량% 1중량%
에폭시수지(1차 추가분) 0 50중량% 5중량%
산청토 소성분말 0 0 5중량%
내열토 0 0 5중량%
토르말린분말 0 0 3중량%
에폭시수지(2차 추가분) 0 0 50중량%
비교례 1 및 비교례 2
비교례 1은 에폭시 100중량%이고, 비교례 2는 도료를 도포하지 않도록 무처리한 것을 의미한다.
실험례 1(염해방지성능실험)
염소이온 침투 저항성을 시험하기 위하여 재령 28일이 된 모르타르를 5cm 두께로 절단한 시험편 5개를 마련되하고, 이중에서 제 1 시험편에 실시례 1에 따른 친환경 도료 조성물과, 제 2 시험편에 실시례 2에 따른 친환경 도료 조성물과, 제 3 시험편에 실시례 3에 따른 친환경 도료 조성물을 각각 도포하였고, 제 4 시험편에 비교례 1에 따른 도료를 도포하였으며, 제 5 시험편에 도료를 도포하지 않았다.
이러한 제 1 내지 제 5 시험편들에 확산셀을 구성하여, 60V의 직류전원을 6시간동안 통전한 조건에서 매 30분마다 측정한 전류를 시간에 대해 적분하여 구한 통과전하량은 아래의 표 2와 같다.
구분 통과전하량(Coulomb)
제 1 시험편(실시례 1의 도료 도포) -
제 2 시험편(실시례 2의 도료 도포) -
제 3 시험편(실시례 3의 도료 도포) -
제 4 시험편(비교례 1의 도료 도포) 500
제 5 시험편(비교례 2에 따른 무처리) 3,600
위의 표 2에서와 같이, 본 발명에 따른 콘크리트구조물 및 강구조물의 내구성 증진을 위한 친환경 도료 조성물에 따른 도료 조성물인 실시례 1 내지 실시례 3을 각각 도포한 제 1 내지 제 3 시험편에서는 통과 전하량이 측정되지 않았으며, 이를 통해 본 발명에 따른 콘크리트구조물 및 강구조물의 내구성 증진을 위한 친환경 도료 조성물이 도포된 콘크리트구조물 및 강구조물의 피막은 염소이온 침투저항성이 비교례 1 및 2의 제 4 및 제 5 시험편보다 우수함을 확인할 수 있다.
실험례 2(균열 대응성 시험)
균열 대응성 시험을 위하여, 아래의 표 3에서와 같이, 8개의 시험편을 제작하였다.
구분 제작방법
제 6 시험편 재령이 28일된 모르타르 일면에 실시례 1에 따른 도료 조성물을 기포가 없도록 균일하게 도포한 후, 7일간 양생하여 제작하였다.
제 7 시험편 철재시편 한면에 실시례 1에 따른 도료 조성물을 기포가 없도록 균일하게 도포한 후 7일간 양생하여 제작하였다.
제 8 시험편 재령이 28일된 모르타르 일면에 실시례 2에 따른 도료 조성물을 기포가 없도록 균일하게 도포한 후, 7일간 양생하여 제작하였다.
제 9 시험편 철재시편 한면에 실시례 2에 따른 도료 조성물을 기포가 없도록 균일하게 도포한 후 7일간 양생하여 제작하였다.
제 10 시험편 재령이 28일된 모르타르 일면에 실시례 3에 따른 도료 조성물을 기포가 없도록 균일하게 도포한 후, 7일간 양생하여 제작하였다.
제 11 시험편 철재시편 한면에 실시례 3에 따른 도료 조성물을 기포가 없도록 균일하게 도포한 후 7일간 양생하여 제작하였다.
제 12 시험편 재령이 28일된 모르타르 일면에 비교례 1에 따른 도료 조성물을 기포가 없도록 균일하게 도포한 후, 7일간 양생하여 제작하였다.
제 13 시험편 철재시편 한면에 비교례 1에 따른 도료 조성물을 기포가 없도록 균일하게 도포한 후 7일간 양생하여 제작하였다.
이와 같이 제작된 제 6 내지 제 13 시험편들을 온도 -20±2℃ 및 20±2℃에서 1시간 이상 보관하고, 건축용피막재료의 바탕불연속부에서의 내피로성 시험방법 인 KSF2620 4.의 A형으로 하되. 홈 깊이는 4mm로 하여 2등분한 다음, 인장시험기를 이용하여 각 시험편들을 5mm/min으로 신장한 후, 육안으로 각 시험편들에 잔갈림 또는 파단이 발생되었는지를 확인하였으며, 그 확인결과는 아래의 표 4에서와 같이 나타내었다.
구분 균열 발생 여부
제 6 시험편 이상 없음
제 7 시험편 이상 없음
제 8 시험편 이상 없음
제 9 시험편 이상 없음
제 10 시험편 이상 없음
제 11 시험편 이상 없음
제 12 시험편 균열 발생
제 13 시험편 균열 발생
위 표 4에서와 같이, 본 발명에 따른 친환경 도료 조성물이 도포된 시험편들(제 6 내지 제 11 시험편)은 모르타르나 철재에 관계없이 모두 잔갈림이나 파단 등의 균열이 발생하지 않음을 확인하였다.
실험례 3(내굴곡성/휨강도 평가)
본 발명에 따른 친환경 도료 조성물의 내굴곡성을 시험하기 위하여 철재시편 각각에 실시례 1 내지 실시례 3에 따른 친환경 도료 조성물을 이용하여 각각 피막을 성형시킨 후, 콘크리트구조물에서는 발생할 수 없는 극단의 조건인 Φ10mm 환봉에 상기의 철재시편을 120°로 굴곡한 후, KSM5000 시험방법에 따라 내굴곡성/휨강도 시험을 실시하였다.
시험결과, 상기와 같은 극단의 조건에도 불구하고, 본 발명에 따른 친환경 도료 조성물에 의해 형성된 피막은 이상이 없는 것으로 나타났으며, 충분한 내굴곡성 및 휨강도를 가지고 있음을 확인할 수 있었다.
실험례 4(내약품성 시험)
실시례 1 내지 실시례 3에 따른 친환경 도료 조성물을 사용하여 철재시편에 피막을 각각 형성한 후, 이러한 철재시편들을 아래의 표 5에 나타낸 약품에 각각 168시간씩 담구어 그 표면을 육안으로 관찰하였다.
시험항목 시험결과
산 25%염산 168시간 이상 없음
30%황산 168시간 이상 없음
알카리 25%암모니아수 168시간 이상 없음
30%가성소다 168시간 이상 없음
염류 염화나트름포화용액 168시간 이상 없음
염화칼슘포화용액 168시간 이상 없음
석유류 공업용 2호 휘발유 168시간 이상 없음
위의 표 5에서와 같이, 본 발명에 따른 친환경 도료 조성물이 도포된 시편들은 산, 알카리, 염류, 석유류의 모든 약품에 일정 시간(168시간) 동안 노출되더라도, 그 표면이 벗겨지거나 녹아내리는 등의 표면변화 및 색상변화는 발생하지 않음을 확인하였다. 만일, 내약품성이 약한 제품을 사용할 경우, 도료가 녹아내리거나 그 표면이 벗겨질 경우 도료로 인한 환경오염이 발생하게 되는데, 본 발명에 따른 친환경 도료 조성물은 내약품성이 우수하여 친환경적이라고 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시례에 따른 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시례에 따른 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법은, 콘크리트구조물의 표면에서 단면 결손이 발생한 결함부(2)를 바탕 정리하고 세척하는 단계와, 바탕 정리와 세척을 마친 부분(21)에 알카리회복제(22)를 도포하는 단계와, 알카리회복제(22)의 도포층 상에 보강메쉬(23)를 부착함과 아울러, 보강메쉬(23)에 모르타르(24)를 도포하여 단면부족 부위를 복구하는 단계와, 모르타르(24) 상에 프라이머(25)를 도포하는 단계와, 프라이머(25)의 도포층 상에 친환경 도료 조성물(26)을 도포하는 단계를 포함할 수 있으며, 본 발명의 제 1 실시례에 따른 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법과 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.
결함부(2)를 바탕 정리하고 세척하는 단계는, 콘크리트 표면의 열화, 중성화, 들뜬 부위 등에 해당하는 결함부(2)를 치핑(chipping)에 의해 콘크리트 조각을 제거하고, 이러한 부위의 레이턴스를 제거한 후, 고압수의 분사에 의해 세척을 수행하며, 세척된 부분에 대한 건조를 수행할 수 있다.
친환경 도료 조성물(26)을 도포하는 단계는, 일례로 본 실시례에서처럼 친환경 도료 조성물(26)을 프라이머(25)의 도포층 상에 중도로서 도포하여 내구성이 뛰어난 층을 형성하도록 할 수 있고, 이렇게 형성된 친환경 도료 조성물(26)의 도포층 상에 상도로서, 발수성 표면 보호제(27)를 도포할 수 있다. 또한 본 실시례와 달리 다른 예로서, 친환경 도료 조성물(26)을 프라이머(25)의 도포층 상에 2회에 걸쳐서 중도와 상도로서 도포하거나, 본 실시례와 달리 또 다른 예로서, 프라이머(25)의 도포층 상에 무기질 방수성 표면 보호제를 중도로서 도포한 다음, 본 발명에 따른 친환경 도료 조성물을 상도로서 도포하여 표면 마감을 수행할 수도 있다.
친환경 도료 조성물(26)은 본 발명의 제 1 실시례에 따른 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법에서, 친환경 도료 조성물(15)과 마찬가지로, 세라믹분말, 에폭시수지, 우레탄수지, 난연ABS수지, 산화나트륨, 이산화규소, 디메틸폴리실록산, 탄산칼슘 및 수산화알루미늄의 혼합물로 이루어질 수 있는데, 친환경 도료 조성물(26)에 대해서는 본 발명의 제 1 실시례에 따른 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법에서 상세히 설명하였으므로 그 설명을 생략하기로 한다.
도 3을 참조하면, 보강메쉬(23)는 예컨대 금속제의 와이어메쉬, 황마나 실리카 등의 메쉬로 이루어질 수 있고, 알카리회복제(22)의 도포층 상에 못이나 스크루 또는 접착제 등에 의해 부착될 수 있으며, 일례로 본 실시례에서처럼 카본와이어의 다발이 씨줄(23a)과 날줄(23b)로 직조되어 메쉬 구조를 이룰 수 있고, 씨줄(23a)과 날줄(23b)이 수지(23c)에 함침되어, 카본와이어가 서로 부착됨과 아울러, 외측이 수지(23c)로 코팅될 수 있다. 이러한 보강메쉬(23)로 인해 콘크리트의 수축을 보상함과 아울러, 필요한 강도를 확보함으로써 내구성 증대에 기여할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시례에 따른 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시례에 따른 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법은, 콘크리트구조물의 표면에서 철근(4)이 노출된 결함부(3)를 바탕 정리하고 세척하는 단계와, 노출된 철근(4)에 발생된 녹을 샌딩 등에 의해 제거함과 아울러, 철근(4)에 방청제(32)를 도포하는 단계와, 바탕 정리 및 세척을 마친 부분(31)에 알카리회복제(33)를 도포하는 단계와, 알카리회복제(33)의 도포층 상에 보강메쉬(34)를 부착함과 아울러, 보강메쉬(34)에 모르타르(35)를 도포하여 단면부족 부위를 복구하는 단계와, 모르타르(35) 상에 프라이머(36)를 도포하는 단계와, 프라이머(36)의 도포층 상에 친환경 도료 조성물(37)을 도포하는 단계를 포함할 수 있는데, 본 발명의 제 1 실시례에 따른 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법과 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.
결함부(3)를 바탕 정리하고 세척하는 단계는, 콘크리트 표면의 열화, 중성화, 들뜬 부위 등에 해당하는 결함부(3)를 치핑(chipping)에 의해 콘크리트 조각을 제거하고, 이러한 부위의 레이턴스를 제거한 후, 고압수의 분사에 의해 세척을 수행하며, 세척된 부분에 대한 건조를 수행할 수 있다.
친환경 도료 조성물(37)을 도포하는 단계는, 일례로 본 실시례에서처럼 친환경 도료 조성물(37)을 프라이머(36)의 도포층 상에 중도로서 도포하여 내구성이 뛰어난 층을 형성하도록 할 수 있고, 이렇게 형성된 친환경 도료 조성물(37)의 도포층 상에 상도로서, 발수성 표면 보호제(38)를 도포할 수 있다. 또한 본 실시례와 달리 다른 예로서, 친환경 도료 조성물(37)을 프라이머(36)의 도포층 상에 2회에 걸쳐서 중도와 상도로서 도포하거나, 본 실시례와 달리 또 다른 예로서, 프라이머(36)의 도포층 상에 무기질 방수성 표면 보호제를 중도로서 도포한 다음, 본 발명에 따른 친환경 도료 조성물을 상도로서 도포하여 표면 마감을 수행할 수도 있다.
친환경 도료 조성물(37)은 본 발명의 제 1 실시례에 따른 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법에서, 친환경 도료 조성물(15)과 마찬가지로, 세라믹분말, 에폭시수지, 우레탄수지, 난연ABS수지, 산화나트륨, 이산화규소, 디메틸폴리실록산, 탄산칼슘 및 수산화알루미늄의 혼합물로 이루어질 수 있는데, 친환경 도료 조성물(37)에 대해서는 본 발명의 제 1 실시례에 따른 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법에서 상세히 설명하였으므로 그 설명을 생략하기로 한다. 또한 보강메쉬(34)는 본 발명의 제 2 실시례에 따른 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법의 보강메쉬(23)와 동일하므로, 그 설명을 생략하기로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법에 따르면, 신구 접착면에서의 탈락이나 표면의 열화를 최소화하여 재보수 우려를 줄일 수 있고, 염분에 대한 내부식성, 내균열성, 내굴곡성, 내화학성이 우수하도록 하며, 나아가서 내충격성 및 내마모성이 뛰어나도록 하고, 이로 인해 열화 발생을 억제할 수 있으며, 보수면에 대한 내구성을 증대시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시례에 한정되어서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1 : 노후화부 2 : 결함부
3 : (철근 노출) 결함부 4 : 철근
11,21,31 : 바탕 정리 및 세척을 마친 부분
12,22,33 : 알카리회복제 13,24,35 : 모르타르
14,25,36 : 프라이머 15,26,37 : 친환경 도료 조성물
16,27,38 : 발수성 표면 보호제 23,34 : 보강메쉬
23a : 씨줄(카본와이어의 다발) 23b : 날줄(카본와이어의 다발)
23c : 수지 32 : 방청제

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 콘크리트구조물의 표면에서 철근이 노출된 결함부를 바탕 정리하고 세척하는 단계;
    상기 노출된 철근에 발생된 녹을 제거함과 아울러, 상기 철근에 방청제를 도포하는 단계;
    상기 바탕 정리 및 세척을 마친 부분에 알카리회복제를 도포하는 단계;
    상기 알카리회복제의 도포층 상에 보강메쉬를 부착함과 아울러, 상기 보강메쉬에 모르타르를 도포하여 단면부족 부위를 복구하는 단계;
    상기 모르타르 상에 프라이머를 도포하는 단계; 및
    상기 프라이머의 도포층 상에 친환경 도료 조성물을 도포하는 단계;를 포함하고,
    상기 친환경 도료 조성물은,
    세라믹분말, 에폭시수지, 우레탄수지, 난연ABS수지, 산화나트륨, 이산화규소, 디메틸폴리실록산, 탄산칼슘 및 수산화알루미늄의 혼합물로 이루어지고,
    상기 혼합물은,
    상기 세라믹분말이 0.1~100 ㎛ 입자 크기를 가지고, 상기 세라믹분말 5~15중량%, 상기 에폭시수지 40~55중량%, 상기 우레탄수지 7~25중량%, 상기 난연ABS수지 5~8중량%, 상기 산화나트륨 0.5~1중량%, 상기 이산화규소 1.5~5중량%, 상기 디메틸폴리실록산 0.1~1중량%, 상기 탄산칼슘 3~8중량% 및 상기 수산화알루미늄 0.1~1중량%의 혼합으로 이루어지는, 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법.
  4. 삭제
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 혼합물에 카본나노튜브분말, 티타늄분말 및 에폭시수지를 추가로 혼합하되, 상기 혼합물 : 카본나노튜브분말 : 티타늄분말 : 에폭시수지의 중량비율이 100 : 1~5 : 1~5 : 5~50인, 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 혼합물에 산청토를 소성하여 분쇄한 산청토 소성분말, 페트라이트분말과 점토를 혼합한 내열토, 토르말린분말 및 에폭시수지를 추가로 혼합하되, 상기 혼합물 : 산청토 소성분말 : 내열토 : 토르말린분말 : 에폭시수지의 중량비율이 100 : 1~5 : 1~5 : 1~3 : 5~50인, 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 보강메쉬는,
    카본와이어의 다발이 씨줄과 날줄로 직조되어 메쉬 구조를 이루고, 상기 씨줄과 상기 날줄이 수지에 함침되어, 카본와이어가 서로 부착됨과 아울러, 외측이 수지로 코팅되는, 열화된 콘크리트구조물의 단면 보수 공법.
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