KR101744067B1

KR101744067B1 - 균열과 파임으로 열화된 고층 건축물 및 아파트 외벽의 보수공법

Info

Publication number: KR101744067B1
Application number: KR1020170019268A
Authority: KR
Inventors: 임명수; 김영근; 채우병
Original assignee: (주)피엠씨
Priority date: 2017-02-13
Filing date: 2017-02-13
Publication date: 2017-06-07

Abstract

본 발명은 고층 건축물과 아파트의 외벽이 열화에 의해 박리/박락이 발생하였거나 단면이 손상된 층간 조인트 부위에 적용하는 단면 복구용 모르타르 조성물; 및 부착강도, 균열 추종성(신장율), 인장강도, 저온굴곡저항성, 상도 적합성, 내수성, 내알칼리성이 우수한 건축물 외벽용 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물을 이용하여 균열과 파임으로 열화된 고층 건축물과 아파트 외벽 보수시 밧줄공(rope craftman)이 위험한 고공작업에 노출되는 횟수를 대폭 절감시켜 안전사고의 위험에 대한 노출을 줄이고 경제적으로 보수하는 공법을 제공할 수 있다.

Description

균열과 파임으로 열화된 고층 건축물 및 아파트 외벽의 보수공법 {Repair method of tall building and apartment’s exterior wall having crack and pitting}

본 발명은 고층 건축물과 아파트의 외벽이 열화에 의해 박리/박락이 발생하였거나 단면이 손상된 층간 조인트 부위에 대한 보수공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가사시간과 부착강도가 개선된 단면 복구용 모르타르 조성물과 부착강도 및 단면수축과 분산 안정성 등이 개선된 탄성 퍼티재 조성물을 이용하여 별도의 프라이머 공정이 생략됨으로써 밧줄공(rope craftman)이 위험한 고공작업에 노출되는 횟수를 대폭 절감시켜 안전사고의 위험에 대한 노출을 줄이고 균열과 파임으로 열화된 고층 건축물 및 아파트 외벽을 보수하는 공법에 관한 것이다.

빌딩 및 아파트와 같은 건축물은 대부분 콘크리트 구조물에 해당하며, 여기서 콘크리트는 물, 시멘트, 모래, 자갈 등의 골재를 구성성분으로 하며, 시멘트와 물이 반응하여 굳어지는 수화 반응을 이용하여 건물, 교량, 터널 등의 건축 구조물을 형성하는데 이용된다.

콘크리트의 내구성 저하는 수분에 의한 영향을 많이 받으며, 물은 콘크리트를 열화시키는 매개체 역할을 하며 용존되어 있는 황산염, 질산염, 탄산염, 산성비 등은 콘크리트 구조물의 손상을 가속화할 수 있다. 콘크리트가 경화되는 과정인 수화 반응에서 콘크리트 내부에 공극이 형성되는 것은 필연적인데, 이러한 내부 공극은 콘크리트 구조물에 수분이 침투하는 경로가 된다. 내부 공극을 통하여 수분이 침투하면 동결 융해 등에 의하여 미세균열을 발생시킬 수 있고, 미세균열 부분이 점점 패일 경우 동시에 철근 등을 부식시키면서 콘크리트 구조물의 수명에도 큰 영향을 미칠 수 있다.

일반적으로 건설구조물의 대부분을 차지하고 있는 철근콘크리트 구조물은 재령 경과에 따라 구조물 자체가 노후화되며, 4계절이 뚜렷한 국내 환경 온도변화에 따른 수축·팽창에 의한 균열과 박리·박락, 해안에 인접한 건축물은 비래염분이 콘크리트에 침투되면서 철근에 조성된 부동태 피막이 소실(파괴)되어 철근의 부식을 야기하게 되며, 콘크리트 표면은 오염된 대기 중에 장기간 노출되면서 탄산가스와 시멘트 수화물이 반응하여 중성화됨으로써 철근 부식의 원인이 된다. 이때 철근 부식은 철근의 체적 팽창을 유발하여 콘크리트의 균열 및 단면 탈락으로 건축물의 내구성이 저하됨에 따라 유지관리 차원에서 주기적으로 보수·보강을 하여야 한다.

상기와 같은 열화현상 등에 대한 종래의 아파트 외벽 보수공법에서 단면복구 공법으로는, 건축물 외벽 콘크리트의 박리/박락된 부분을 철거하고 청소 후 그 부위에 프라이머 처리 후 고분자 수지를 혼입한 폴리머 모르타르를 충전하여 단면을 복구하는 공법과 미세 균열이 발생한 부위에는 퍼티재를 도포하는 공법이 주로 이루어지고 있다.

한편, 아파트 및 고층 콘크리트 건축물 보수공사의 경우에는 밧줄공이 한 가닥 밧줄에 의지한 채 고공작업을 하는 위험한 공정을 수반하게 된다. 그러나 고층 콘크리트 건축물을 대상으로 실시하는 단면 복구 공법에 주로 사용되고 있는 기존의 단면 복구용 모르타르들은 공기 단축을 목적으로 하는 토목 구조물의 특성에 맞추어져 있어 가사시간이 짧다는 문제점이 있으며, 균열 보수용 퍼티재의 경우에는 양생되는 과정에서 단면수축이 발생하여 2-3회 반복작업을 해야 하는 문제점이 있다.

위와 같은 가사시간이 짧은 기존의 단면 모르타르는 밧줄공이 한 라인에서 고공 작업을 반복함으로서 안전사고에 대한 노출빈도가 높아질 뿐 아니라 작업 효율성과 이에 따른 경제성에서도 문제가 되고 있는 실정이다.

또한, 가사시간이 짧은 기존의 단면 복구용 모르타르를 이용한 단면복구공법은 프라이머 처리과정을 필수적으로 동반하게 되는데, 이 또한 밧줄공이 한 라인에서 고공 작업을 반복함으로서 안전사고에 대한 노출빈도가 높아질 뿐만 아니라 작업 효율성과 이에 따른 경제성에서도 문제가 되고 있는 실정이다.

또한, 상기와 같은 기존의 탄성 퍼티재는 퍼티재 자체의 부착강도가 미흡한 관계로 인하여 프라이머 도포 단계를 반드시 거쳐야 하고, 경화 과정에서 단면수축이 발생하기 때문에 2∼3회 반복작업이 시행되는데, 이 또한 밧줄공이 한 라인에서 고공 작업을 반복함으로서 안전사고에 대한 노출빈도가 높아질 뿐만 아니라 작업 효율성과 이에 따른 경제성에서도 문제가 되고 있는 실정이다.

상기와 같은 사유로, 고층 건축물 및 아파트 등의 단면복구 공사는 고공작업을 하는 위험한 공정이기 때문에 밧줄공들한테 발생할 수 있는 안전사고를 예방하기 위해서는 로프 작업의 공정을 최대한 단축시키는 것을 필수요건으로 한다.

이를 위해서는 밧줄공의 반복공정을 단축시켜 경제적 효과와 안전사고의 위험에 대한 노출빈도를 줄일 수 있는 고층 건축물 및 아파트 외벽 전용의 특화된 보수공법이 절대적으로 필요하나, 다음에 제시한 관련 선행문헌들을 참조하더라도 이같은 밧줄공의 공정을 단축시키고 경제적 효과와 안전사고의 위험에 대한 노출빈도를 줄일 수 있는 보수공법에 대하여는 아직까지 찾아볼 수 없는 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-1031067호는 균열부위 전처리단계를 거친 외벽의 손상정도에 따라, 크실렌: 70~80중량%, 폴리올레핀수지: 20~30중량%로 구성된 제1조성물 또는 에멀젼: 10~20중량%, 에틸렌글리콜: 1~1.5중량%, 습윤제: 0.5~1중량% 및 잔부 수용액으로 구성된 제2조성물 중 어느 하나를 선택하여 도포하는 노출철근 방청 및 하도제 도포단계를 포함하며, 노출철근 방청 및 하도제 도포단계에서, 중성화로 인해 균열이 발생한 외벽표면 및 부식된 노출철근이 있는 경우에는, 제1조성물을 사용하고, 외벽 표면 상태는 양호하나 파손부위가 있는 경우에는 제2조성물을 사용하는 아파트의 외벽 방수 및 도장을 위한 균열피막 보수방법에 대한 내용이 기재되어 있다. 대한민국 등록특허 제10-1434527호는 발수기능을 발휘하는 프라이머 도포방법 및 아파트 등 건물벽체의 균열메움재 도포시 빗물이 스며들지 않는 방향의 도포방법을 제시하며 창문틀 주변 공간에 대한 효과적인 우레탄폼 공급을 통한 창틀 주변 누수 시공 방법을 포함하는 아파트 등 건물벽체 균열보수 및 창틀 주변의 방수공사 방법에 대한 내용이 기재되어 있다. 대한민국 등록특허 제10-1468017호는 보수 및 보강이 이루어질 건물 외벽 균열부위 내에 방수재료를 채우는 단계, 상기 방수재료가 채워진 외벽 균열부위 상에 방수재료를 도포하는 단계 및 상기 도포된 방수재료 상에 섬유시트 양면에 연질합성수지시트가 합지된 보강시트를 부착시키는 단계를 포함하는 건물 외벽 보수 및 보강 공법에 대한 내용이 기재되어 있다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 가사시간과 부착강도가 개선된 모르타르 조성물과 물성 및 분산 안정성과 경화과정에서의 단면손상 문제 등이 개선된 고탄성 퍼티재 조성물을 이용하여 별도의 프라이머 공정이 생략됨으로써 밧줄공이 위험한 고공작업에 노출되는 횟수를 대폭 절감시켜 안전사고의 위험에 대한 노출빈도를 줄이면서 균열과 파임으로 열화된 고층 건축물 및 아파트 외벽을 보수하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 건축물 외벽의 미세균열부위에 적용하는 표면처리공법용 탄성퍼티재가 경화과정에서 균열부 오버랩 부위의 단면결손을 극소화하여 밧줄공의 작업공정을 단축함으로써 안전사고 발생의 위험성을 감소시키는 고층 건축물 및 아파트 외벽에 대한 보수 공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 캡슐화제로 표면이 개질된 마이크로 파우더를 혼입함에 따라, 기존 콘크리트면의 시멘트 성분과 화학적으로 반응하여 바탕면과 강한 부착강도를 발현하는 고탄성 퍼티재를 이용함으로써 프라이머 도장 공정이 생략 가능한 고층 건축물 및 아파트 외벽에 대한 보수 공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 캡슐화제로 표면이 개질된 마이크로 파우더를 혼입함에 따라, 조성물 내부에 구성된 이질재 간의 결합력을 강화시켜 저온(-18℃ 이하)에서도 강력한 굴곡저항성을 발현하는 고탄성 퍼티재를 이용한 고층 건축물 및 아파트 외벽에 대한 보수 공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 캡슐화제로 표면이 개질된 마이크로 파우더를 혼입함에 따라, 콘크리트 모체의 거동에 따른 균열부위의 변화를 추종하는 균열추종성으로 표면에 균열을 유발하지 않는 높은 신장율을 발현하는 고탄성 퍼티재를 이용한 고층 건축물 및 아파트 외벽에 대한 보수 공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 단면복구용 모르타르는 캡슐화제로 캡슐화된 순환골재를 통상의 세골재와 일부 치환함에 따라, 기존 콘크리트면의 시멘트 성분과 화학적으로 반응하여 기존 바탕면과 일체화되는 특성으로 고도의 부착강도가 발현된다. 이에 따라 별도의 프라이머 공정이 생략됨으로써 밧줄공의 위험공정 노출빈도를 최소화하여 안전사고를 예방하여 주는 고층 건축물 및 아파트 외벽의 보수 공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 폐콘크리트를 재생하여 흡수율 및 골재의 크기를 조절한 고품질의 순환골재를 사용함으로서 천연자원의 보존 및 환경파괴를 억제함과 동시에 밧줄공의 위험공정 노출을 최소화하여 안전사고를 예방하는 고층 건축물 및 아파트 외벽의 보수공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 구현예에 따르면, 순환골재, 습윤안정제 및 캡슐화제를 포함하는 것으로, 상기 순환골재가 상기 캡슐화제로 캡슐화된 것을 포함하여 가사시간과 부착강도가 최적화된 고층 건축물 및 아파트 외벽의 단면복구용 모르타르 조성물과 캡슐화제로 캡슐화된 무기질 충전재를 함유하고 물성 및 분산 안정성 등이 개선된 탄성 퍼티재 조성물을 이용하여 별도의 프라이머 공정이 생략됨으로써 밧줄공이 위험한 고공작업에 노출되는 횟수를 대폭 절감시켜 안전사고의 위험에 대한 노출빈도를 줄일 수 있는 고층 건축물 및 아파트 외벽을 보수하는 공법을 제공한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 균열 및 파임으로 열화된 고층 건축물 및 아파트 외벽의 보수 공법에 있어서, 상기 균열 부위와 파임 부위별로 서로 다른 바탕면 처리를 수행하는 단계; 상기 바탕면 처리된 건축물 외벽의 파임 부위와 균열 부위를 단면 복구 및 균열 보수하는 단계로서 프라이머 도포를 생략한 상태로, i) 상기 바탕면 처리된 건축물 외벽의 파임 부위에 단면복구용 모르타르 조성물을 직접 충전하고 경화시켜 단면을 복구한 다음 경화된 모르타르 조성물의 표면에 퍼티재 조성물을 도포하고, ii) 상기 바탕면 처리된 건축물 외벽의 균열 부위에 퍼티재 조성물을 직접 충전 및 도포하는 단계; 및 상기 단면 복구 및 균열 보수된 표면에 외부용 수성페인트를 도장하여 마감하는 단계;를 포함하고,

상기 모르타르 조성물은,

캡슐화 대상 순환골재를 선별하고 흡착 수분을 제거하고, 하기 화학식 1로부터 비중이 1 이상인 실리콘 화합물과 비중이 1 미만인 실리콘 화합물을 선택하고, 각각 산 해교제 하에 pH 3 ~ 4의 범위로 가수분해 반응하여 반응물을 수득하고,

[화학식 1]

(식 중, R₁ 내지 R₄중 적어도 하나는 치환기를 갖거나 갖지 않으며 그 말단이 아미노기, 에폭시기, 비닐기, 알릴기, 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기, 스타이렌기 및 메르캅토기 중 선택된 경화기를 갖는 작용기이고, 그 나머지는 수소 원자, 알킬기 및 아릴기 중에서 선택되고, n은 1 내지 4의 정수이다.),

상기 반응물에 상기 흡착 수분을 제거한 캡슐화 대상 순환골재를 투입하여 캡슐화 처리된 순환골재를 제조하고, 상기 캡슐화 처리된 순환골재를, 비중이 3 이상인 수경성시멘트 30 ~ 45중량%, 입경이 0.7~1.2mm이고 비중이 2.5 이상인 순환골재 15 ~ 20중량%, 입경이 0.35~0.7mm이고 비중이 2.5 이상인 순환골재 10 ~ 20중량%, 입경이 0.1~0.35mm이고 비중이 2.5 이상인 순환골재 10 ~ 20중량%, 비중이 2.8 이상인 팽창재 1.0 ~ 3.0중량%, 비중이 0.8 이하인 재유화형분말수지 1.0 ~ 3.0중량%, 비중이 2.9 이상인 응결지연제 0.1 ~ 1.0중량%, 비중이 0.8 이하인 유동화제 0.1~ 1.0중량%, 비중이 0.6 이상인 증점제 0.01 ~ 1.0중량%, 비중이 1.2 이상인 섬유보강재 0.01 ~ 0.5중량% 및 비중이 1 이하인 습윤안정제 0.01 ~ 0.5중량%로 구성된 베이스 기재 100 중량부에 대하여, 2 내지 10 중량부 범위 내로 포함시켜 제조하고,

상기 퍼티재 조성물은,

캡슐화 대상 무기질 충전재를 탄산칼슘, 뵘석 및 규회석으로 이루어진 군에서 하나 이상 선별한 후에 흡착 수분을 제거하고, 상기 화학식 1로부터 비중이 1 이상인 실리콘 화합물을 선택하고, 산 해교제 하에 pH 3 ~ 4의 범위로 가수분해 반응하여 반응물을 수득하고, 상기 반응물에 상기 흡착 수분을 제거한 캡슐화 대상 무기질 충전재를 투입하여 캡슐화 처리된 무기질 충전재를 제조하고, 상기 캡슐화 처리된 무기질 충전재 3 ~ 10중량%; 코-폴리머 바인더 20 ~ 45중량%; 경질탄산칼슘, 중질탄산칼슘, 황산바륨, 벤토나이트 및 규사로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 무기질 충전재 40 ~ 60중량% 및 증점제, 증점안정제, pH 조절제, 가소제, 소포제, 방부제 및 분산제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 기능성 첨가제 1~ 5중량%를 배합하여 제조한 것을 특징으로 하는 균열과 파임으로 열화된 고층 건축물 및 아파트 외벽의 보수 공법을 제공한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 파임 부위에 대한 바탕면 처리는 해당 부위를 치핑하고 노출된 철근의 녹을 제거하는 단계와, 상기 치핑된 건축물의 외벽에 물을 분사한 다음 건조시키는 단계로 구성되는 파임 부위에 대한 바탕면 처리 단계로 구성되고, 상기 균열 부위에 대한 바탕면 처리는 해당 부위에서 이물질을 제거하는 단계로 구성되는 것일 수 있다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 모르타르 조성물은 상기 베이스 기재 100 중량부에 대하여, 소디움 글루코네이트, 타르타르산 및 이들의 혼합물이 0.05 ~ 2 중량부 범위 내로 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 산 해교제는 아세트산, 질산, 황산, 염산, 불산, 붕산, 붕사, 옥살산, 인산, 에탄올 및 메탄올로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 보수 공법은 아래의 효과를 가진다.

1. 고층 건축물과 아파트의 외벽이 열화에 의해 박리/박락이 발생하였거나 단면이 손상된 층간 조인트 부위에 적용하는 90분 이상의 가사시간이 유지되는 단면 복구용 모르타르 조성물 및 부착강도, 균열추종성(신장율), 인장강도, 저온굴곡저항성, 상도적합성, 내수성, 내알칼리성이 우수한 건축물 외벽용 균열보수용 고탄성 퍼티재 조성물을 이용하여 밧줄공의 위험공정 노출빈도를 최소화하여 안전사고를 예방하면서 균열과 파임으로 열화된 건축물 외벽의 보수 공법을 효율적으로 제공할 수 있다.

2. 상기 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물에는 캡슐화제로 캡슐화 처리된 무기질 충전재를 포함하여 처짐 방지, 입자들의 안정성 향상뿐 아니라 보습 효과의 지속성, 부착 강도의 증진 등의 물리적 강도 향상 및 양생과정에서의 단면축소 억제와 윤활 특성에 의한 작업성 개선의 효과를 나타내며 용기 내의 분산된 입자들의 안정성을 향상시킬 수 있다.

3. 상기 단면 복구용 모르타르 조성물에는 캡슐화제로 캡슐화된 순환골재가 첨가됨에 따라, 기존 콘크리트면의 시멘트 성분과 화학적으로 반응하여 소지면과 일체화되는 특성으로 고도의 부착강도가 발현된다. 이에 따라 별도의 프라이머 공정이 생략됨으로써 밧줄공의 위험공정 노출빈도를 최소화하여 안전사고를 예방하여 주는 고층 건축물 및 아파트 외벽의 보수 공법을 제공하는 효과가 있다.

4. 상기 단면복구용 모르타르 조성물에는 폐콘크리트를 재생하여 흡수율 및 골재의 크기를 조절한 고품질의 순환골재를 사용함으로서 천연자원의 보존 및 환경파괴를 억제하는 효과가 있다.

5. 상기 복수의 조성물은 개선된 가사 시간과 부착 강도, 및 물성의 개선에 따라 프라이머 공정의 생략으로 밧줄공의 공정을 단축하여 안전사고에 대한 노출을 줄이면서 고층 건축물 및 아파트 외벽을 효과적으로 보수할 수 있다.

도 1은 본 발명의 균열과 파임(패임)으로 열화된 건축물 외벽의 보수 공법을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 보수 대상 부위의 상태에 따라 파임 부위와 균열부위별 상이한 처리를 순서대로 도시한 것이다.
도 3은 상기 도 2의 S1 단계로서 S1-1 단계와 S1-2 단계 이후 S2 단계로서 실시예 1-1의 모르타르 조성물을 충전 및 경화하여 패인 단면을 복구한 다음, S3 단계로서 실시예 2-1의 고탄성 퍼티재 조성물을 도포하여 균열 보수가 완료된 현장 사진이다.
도 4는 상기 도 2의 S1 단계로서 S1-3 단계 직후 S3-1 단계로서 실시예 2-1의 고탄성 퍼티재 조성물을 도포하여 균열 보수가 완료된 현장 사진이다.

본 발명의 균열 및 파임(패임)으로 열화된 고층 건축물 및 아파트 외벽의 보수 공법에 있어서, 상기 균열 부위와 파임 부위별로 서로 다른 바탕면 처리를 수행하는 단계; 상기 바탕면 처리된 건축물 외벽의 파임 부위와 균열 부위를 단면 복구 및 균열 보수하는 단계로서 프라이머 도포를 생략한 상태로, i) 상기 바탕면 처리된 건축물 외벽의 파임 부위에 모르타르 조성물을 직접 충전하고 경화시켜 단면을 복구한 다음 경화된 모르타르 조성물의 표면에 퍼티재 조성물을 도포하고, ii) 상기 바탕면 처리된 건축물 외벽의 균열 부위에 퍼티재 조성물을 직접 충전 및 도포하는 단계; 및 상기 단면 복구 및 균열 보수된 표면에 외부용 수성페인트를 도장하여 마감하는 단계;를 포함하고,

상기 모르타르 조성물은,

[화학식 1]

상기 퍼티재 조성물은,

도 1은 본 발명의 균열과 파임으로 열화된 고층 건축물 및 아파트 외벽의 보수 공법을 개략적으로 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 균열과 파임으로 열화된 건축물 외벽의 보수공법은 균열 부위와 파임 부위별 상이한 바탕면 처리 단계(S1), 상기 바탕면 처리된 건축물 외벽의 파임 부위에 모르타르 충전(S2), 퍼티재 도포(S3), 페인트 도장 마감(S4)을 포함하고, 상기 바탕면 처리된 건축물 외벽의 균열부위에 퍼티재 도포(S3), 페인트 도장 마감(S4)을 포함한다. 상기 단계들은 순차적으로 진행되는 것이 바람직하고, 각 단계는 서로 다른 메커니즘에 의하여 프라이머 도포 단계를 생략함에도 불구하고 개선된 부착강도를 제공하고 가사 시간과 분산 안정성 등이 발현되는 기능을 한다.

도 1에 개시한 첫 번째 S1 단계를 살펴보면, 보수 대상물의 바탕면 처리 단계에 해당한다. 상기 보수 대상의 상태에 따라 바탕면 처리 단계와 이후 시공 단계가 서로 상이한 것으로, 일례로, 상기 보수 대상이 단면손상부위(파임 부위)인 경우 상기 바탕면 처리는 도 2에 제시한 S1-1 단계와 S1-2 단계를 순차적으로 수행하는 것이 바람직하다.

도 2를 참조하면, 상기 S1-1 단계는 치핑 및 녹 제거 단계에 해당한다. 치핑 및 녹 제거는 통상적으로 수행하는 다양한 방법을 적용할 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다. 일례로, 치핑은 유압식 해머가 아닌 공압식 해머에 의하여 기존 콘크리트 구조물에 미치는 충격을 최소화하고 균일한 표면조도의 형성으로 부착강도의 향상, 시공성, 경제성을 동시에 만족하여야 하는 상태에서 콘크리트 깨기(Breaking: 파괴)와 그라인더의 면고르기 등을 치핑(Chipping)과 혼용 적용하여 기존면과 단면복구용 모르타르의 접합을 수행토록 한다. 이어서, 상기 철근녹 제거단계는 콘크리트구조물의 열화부를 치핑한 후, 열화부의 치핑된 부분의 철근의 녹을 와이어 브러시, 샌드 브라스트, 액체 호닝, 배럴연마 등을 사용하거나 산세, 전해산세, 화학연마, 전해연마 등을 사용하여 제거한다.

구체적인 예로, 이하의 가 내지 마 항목들을 순차적으로 수행하거나 혹은 현장 작업에서 필요한 것으로 선별한 항목들을 적용할 수 있다.

가. 바탕면의 탈락 부위와 레이턴스는 해머드릴 등으로 완전히 제거한다.

나. 바탕면의 먼지, 모래 등 각종 이물질은 철저히 제거한다.

다. 바탕면의 요철이 심한 부위는 그라인더 등으로 처리하여 고성능 다목적 보수용 모르타르 조성물의 접착성이 저해되지 않도록 조치한다.

라. 청소된 바탕면에 고압세척기를 사용하여 고압세척을 시행하여 이물질을 완전히 제거한 후 습윤 상태를 유지한다.

마. 구조적인 균열부위에는 균열부위를 따라 폭 10mm, 깊이 10∼15mm 정도의 U형 또는 V형의 컷팅을 한다. 이 때 컷팅 부위의 콘크리트 가루 등을 브러시와 압축공기 등을 사용하여 제거한다.

도 2를 참조하면, 상기 S1-2 단계는, 물 분사 및 건조 단계에 해당한다. 또한 고층 건물에 사용하는 것과 같은 살수 및 건조 단계를 적용할 수 있다. 일례로 고압세척단계는 콘크리트구조물의 녹 제거 및 치핑부분을 냉온수 고압세척기로 깨끗이 세척한 다음 건조한다.

다른 예로, 상기 보수 대상이 균열 부위인 경우 상기 바탕면 처리는 도 2에 제시한 S1-3 단계를 수행하는 것이 바람직하다.

도 2를 참조하면, 상기 S1-3 단계는 이하의 ㄱ 내지 ㄷ 항목들을 순차적으로 수행하거나 혹은 현장 작업에서 필요한 것으로 선별한 항목들을 적용할 수 있다.

ㄱ. 시공면의 균열 폭 및 누수관계 등을 관찰한다.

ㄴ. 시공면의 열화된 도막, 먼지 및 각종 불순물을 헤라 및 철솔 등으로 철저히 제거하며, 박리 우려가 있는 구 도막도 완전히 제거한다.

ㄷ. 필요시 고압 수세척으로 불순물 및 들뜬 구 도막을 완전히 제거한다.

도 1에 개시한 두 번째 S2 단계는 상기 바탕면 처리된 건축물 외벽의 파임 부위에 모르타르를 다음 a) 내지 d) 항목들을 순차적으로 수행하거나 혹은 현장 작업에서 필요한 것으로 선별한 항목들을 적용할 수 있다. 이때 사용하는 모르타르는 이 분야에 공지된 다양한 종류를 적용할 수 있으나, 90분 이상의 가사시간과 부착 강도를 제공할 수 있는 것으로 확인된 모르타르 조성물을 사용하는 것이 바람직하다.

a) 배합된 모르타르를 충전부위 개소에 미장에 사용되는 기구들을 사용하여 미장과 동일한 방법으로 시공한다. 일례로, 모르타르는 후술하는 방법에 따라 제조된 모르타르 조성물을 파우더 20 kg과 음용수 2.6 내지 3 kg의 무게 비율로 혼합하여 단위수량 13~15%인 것을 제조하여 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 파우더를 음용수와 혼합한 다음 전동 믹서기 등을 이용하여 3분 이상 균질하게 되도록 교반하는 과정을 포함하는 것이 좋다.

b) 충전하고자 하는 개소의 깊이에 따라 완전히 충진하되, 1회에 최대깊이 50mm까지 충전할 수 있으며, 보다 깊을 경우에는 1~3회에 걸쳐 충전한다.

c) 충전이 완료된 부분은 미장공구 등으로 표면을 미려하게 마감한다.

d) 철근이 노출되거나 부식된 부위에는 밀실한 충전 작업을 실시한다.

이후, 하절기에는 최소 24시간, 동절기에는 최소 48시간 동안 양생하는 것이 바람직하다.

그런 다음 통상적인 과정에 따라 육안으로 모르타르의 처짐 현상이나 균열 발생, 표면 굴곡의 발생 여부를 확인하고, 결함부분이 발견되면 해당부위에 즉시 보완 시공한다.

이어서 품질관리시험 및 유압식 부착력 장비를 이용하여 KS F 4042에서 규정하고 있는 부착강도 1.5N/㎟ 이상이 되는지 시험하게 된다. 만약 측정값이 기준치이하 일 때 부착력을 저하시키는 원인을 찾아내고 시정조치 후 재시공한다.

그런 다음 도 1에 개시한 세 번째 S3 단계로서 고탄성 퍼티재를 다음 a 내지 b 항목들 중에서 필요한 항목을 적용할 수 있다. 이때 고탄성 퍼티재는 이 분야에 공지된 다양한 종류를 사용할 수 있으나, 개선된 부착강도, 균열추종성(신장율), 인장강도, 저온굴곡저항성, 상도적합성, 내수성, 내알칼리성 및 양생과정에서 단면수축이 최소화되는 특성 등을 부여할 수 있는 것으로 확인된 고탄성 퍼티재 조성물을 사용하는 것이 바람직하다.

a. 미세균열 부위에는 고무헤라 등으로 균열 및 층간 조인트 부위가 완전히 밀봉되도록 고탄성 퍼티를 충전한다. 일례로, 고탄성 퍼티는 균열폭이 2.0mm 이하인 경우에는 1회에 최소 성막 두께를 1.0 mm 이상 시공할 수 있고, 균열폭이 2.0mm 이상인 부위와 층간 조인트 부위에는 최소 성막 두께가 2~3mm 이상이 되도록 2회 이상 시공할 수 있다.

b. 상기 S2 단계에서 모르타르가 시공된 부위에는 특히 시공 후 최소 48시간 경과한 시점(상온기준)에서 상기 방법으로 평균 0.5mm 두께, 혹은 최소 막 두께가 0.5mm가 되도록 밀실하면서도 평탄하게 퍼티 작업한다.

이후, 시공 후 최소 24시간 동안 시공 면을 손상 없이 유지하여 양생시키는 것이 바람직하다.

그런 다음 통상적인 과정에 따라 육안으로 퍼티의 처짐 현상이나 갈라짐, 표면 굴곡의 발생 여부를 확인하고, 결함부분이 발견되면 해당부위에 즉시 보완 시공한다.

나아가, 도 1에 개시한 세 번째 S3 단계는 균열 부위 포함 고탄성 퍼티재를 적용하는 단계일 수 있다. 즉, 상기 바탕면 처리된 건축물 외벽의 균열 부위에 고탄성 퍼티재를 적용할 수 있는 것으로, 도 2를 참조하면, S1-3 단계는 바탕면 처리된 미세균열 부위에(S2 단계를 생략한 채) 고탄성 퍼티를 충전하는 단계에 해당한다.

일례로, 상기 미세균열부위에 고무헤라 등으로 균열 및 층간 조인트 부위가 완전히 밀봉되도록 고탄성 퍼티를 충전한다. 상기 고탄성 퍼티는 균열폭이 2.0mm 이하인 경우에는 1회에 최소 성막 두께를 1.0 mm 이상 시공할 수 있고, 균열폭이 2.0mm 이상인 부위와 층간 조인트 부위에는 최소 성막 두께가 2~3mm 이상이 되도록 2회 이상 시공할 수 있다. 상기 고탄성 퍼티재는 이 분야에 공지된 다양한 종류를 사용할 수 있으나, 프라이머 도포가 생략되는 개선된 부착강도, 균열추종성(신장율), 인장강도, 저온굴곡저항성, 상도적합성, 내수성, 내알칼리성 및 양생과정에서 단면축소가 최소화되는 특성 등을 부여할 수 있는 것으로 확인된 고탄성 퍼티재 조성물을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 고탄성 퍼티의 충전 후 양생한 다음 품질 관리 및 보완 시공을 수행할 수 있다.

도 1의 네 번째 S4 단계는 페인트 도장 마감 단계에 해당한다. 페인트로는 친환경적인 재료로 각광받는 수성 페인트를 사용하는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니며, 방수 재질의 페인트를 사용하거나 혹은 방수재 후처리를 수행할 수도 있다.

상기 S1 단계 내지 S2 단계에 앞서 단면 복구용 모르타르 조성물을 제조하는 단계가 포함되고, 상기 S1 단계 내지 S3 단계에 앞서 균열 보수용 퍼티재 조성물을 제조하는 단계가 포함되나, 이들의 제조 순서는 이에 제한되는 것은 아니며, 특히 모르타르 조성물의 경우 가사 시간을 고려하여 필요에 따라 제조 순서를 조절하는 것이 바람직하다.

단면 복구용 모르타르 조성물의 제조 단계는 다음과 같다. 단면복구용 모르타르 조성물은 캡슐화 대상 순환골재를 선별하고 흡착 수분을 제거하는 단계; 하기 화학식 1로부터 비중이 1 이상인 실리콘 화합물과 비중이 1 미만인 실리콘 화합물을 선택하고, 각각 산 해교제 하에 pH 3 ~ 4의 범위로 가수분해 반응하여 반응물을 수득하는 단계,

[화학식 1]

(식 중, R₁ 내지 R₄중 적어도 하나는 치환기를 갖거나 갖지 않으며 그 말단이 아미노기, 에폭시기, 비닐기, 알릴기, 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기, 스타이렌기 및 메르캅토기 중 선택된 경화기를 갖는 작용기이고, 그 나머지는 수소 원자, 알킬기 및 아릴기 중에서 선택되고, n은 1 내지 4의 정수이다.); 상기 반응물에 상기 흡착 수분을 제거한 캡슐화 대상 순환골재를 투입하여 캡슐화 처리된 순환골재를 제조하는 단계; 및 상기 캡슐화 처리된 순환골재를, 비중이 3 이상인 수경성시멘트 30 ~ 45중량%, 입경이 0.7~1.2mm이고 비중이 2.5 이상인 순환골재 15 ~ 20중량%, 입경이 0.35~0.7mm이고 비중이 2.5 이상인 순환골재 10 ~ 20중량%, 입경이 0.1~0.35mm이고 비중이 2.5 이상인 순환골재 10 ~ 20중량%, 비중이 2.8 이상인 팽창재 1.0 ~ 3.0중량%, 비중이 0.8 이하인 재유화형분말수지 1.0 ~ 3.0중량%, 비중이 2.9 이상인 응결지연제 0.1 ~ 1.0중량%, 비중이 0.8 이하인 유동화제 0.1~ 1.0중량%, 비중이 0.6 이상인 증점제 0.01 ~ 1.0중량%, 비중이 1.2 이상인 섬유보강재 0.01 ~ 0.5중량% 및 비중이 1 이하인 습윤안정제 0.01 ~ 0.5중량%로 구성된 베이스 기재 100 중량부에 대하여, 2 내지 10 중량부 범위 내로 포함시키는 단계에 의해 제공된다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 순환골재, 습윤안정제 및 캡슐화제를 포함하는 것으로, 상기 순환골재가 상기 캡슐화제로 캡슐화된 것을 포함하여 가사시간과 부착강도가 최적화된 고층 건축물 및 아파트 외벽의 단면복구용 모르타르 조성물을 제공한다.

본 발명에서 사용하는 용어 "순환골재"는 골재의 형태로 있는 것을 재활용하여 다시 사용하는 재생 골재와는 상이한 개념으로, 골재가 다른 것과 결합되어 있는 것을 재활용하여 다시 사용하는 골재를 의미한다. 일례로, 구조물을 건축하는데 사용된 콘크리트는 골재와 시멘트 등이 혼합된 인공재료로서, 이를 잘게 부수고 분리해서 골재만을 모아 재사용하는 것을 순환골재라고 할 수 있다.

상기 순환골재는 일례로 입경이 0.7~1.2mm이고 비중이 2.5 이상인 순환골재(이하 국토교통부 순환골재 품질기준 중 입도 규격에 해당하는 5호로 칭함), 입경이 0.35~0.7mm이고 비중이 2.5 이상인 순환골재(이하 상동 6호로 칭함) 및 입경이 0.1~0.35mm이고 비중이 2.5 이상인 순환골재(이하 상동 7호로 칭함)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다. 본 발명에서 상기 입경은 순환골재 분말이 상기 입경 범위 내에 모두 포함되는 것을 지칭한다. 더욱 바람직하게는 상기 각각의 순환골재를 KS F 2504에 의거하여 측정한 절대건조밀도(density in oven-dry condition of aggregate)가 0.0022g/㎣ 이상이고 흡수율은 0.5% 이하인 것이 좋다. 상기 순환골재의 군에서 캡슐화제로 캡슐화시킬 대상물은 하나 혹은 복수의 것을 선택할 수 있으나, 물성 저하가 없는 범위에서 경제성(비용)을 고려하여 하나를 선택하는 것이 바람직하다.

선별된 순환골재에서 흡착 수분을 제거하는 단계는 통상적인 절차로 수행될 수 있으며, 일례로 150℃ 이상의 오븐을 사용하여 1시간 이상 건조한 다음 상온까지 냉각할 수 있다.

상기 캡슐화제는 하기 화학식 1로 표현되고 1 이상의 비중을 갖는 실리콘 화합물과 하기 화학식 1로 표현되고 1 미만의 비중을 갖는 실리콘 화합물을 포함할 수 있다.

[화학식 1]

식 중, R₁ 내지 R₄중 적어도 하나는 치환기를 갖거나 갖지 않으며 그 말단이 아미노기, 에폭시기, 비닐기, 알릴기, 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기, 스타이렌기 및 메르캅토기 중 선택된 경화기를 갖는 작용기이고, 그 나머지는 수소 원자, 알킬기 및 아릴기 중에서 선택되고, n은 1 내지 4의 정수이다.

일례로, 상기 R₂는 아미노기, 에폭시기, 아크릴기, 비닐기 또는 메르캅토기 중 선택된 경화기를 갖는 작용기일 수 있다.

일례로, 상기 R₁, R₃, R₄는 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 에틸기 혹은 프로필기 중 선택된 작용기일 수 있다.

일례로, 상기 n은 1 내지 3의 정수일 수 있다.

본 발명의 모르타르 조성물에 사용되는 실리콘 화합물은 비중이 1 이상인 실리콘 화합물과 비중이 1 미만인 실리콘 화합물을 혼용하는 것이 본 발명의 목적으로 하는 가사시간을 늘리고 부착 강도에 악영향을 미치지 않으면서 내수성과 내후성을 제공할 수 있어 바람직하다.

더욱 바람직하게는 상기 화학식 1로 표현되고 비중이 1~1.5인 실리콘 화합물과 상기 화학식 1로 표현되고 비중이 0.5~0.99인 화합물인 실리콘 화합물을 선택하는 것이 좋다. 구체적인 예로, 비중이 1.07이고, 분자량이 236.34 g/mol인 γ-글리시독시프로필트리메톡시실란(GPTMS)과, 비중이 0.946이고, 분자량이 221.27 g/mol인 3-아미노프로필메틸트리에톡시실란(APTES)를 선택하여 혼용하는 것이 바람직하다.

상기 화학식 1로 표현되는 실리콘 화합물은 이에 한정하는 것은 아니나, γ-아미노프로필트리메톡시실란(APMS:γ-Aminopropyltrimethoxysilane), γ-아미노프로필트리에톡시실란(APES:γ-Aminopropyltriethoxysilane), γ-글리시딜프로필트리메톡시실란(GPS:γ-Glycidylpropyltrimethoxysilane), 디메틸디메톡시실란(DDMS: dimethyl-dimethoxysilane), 비닐메톡시실란(VS:Vinylmethoxysilane), γ-멜캅토프로필트리메톡시실란(MGPS:γ-Mercaptopropyltrimethoxysilane), γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(MPS:γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilane), γ-아미노프로필메틸-디에톡시실란(APDES:γ-AminoPropylmethyl-Diethoxysilane), γ-아미노프로필메틸-트리에톡시실란(APTES:γ-Aminopropylmethyltriethoxysilane), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(GPTMS, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane), 3-글리시독시프로필트리에톡시실란(GPTES:3-Glycidoxypropyltriethoxysilane), 3-아미노프로필트리메톡시실란(APTMS: 3-aminopropyltrimethoxysilane) 및 3-아미노프로필트리에톡시실란(APTES:3-aminopropyltriethoxysilane)로 이루어진 군에서 비중에 따라 하나 혹은 복수의 것을 선택할 수 있다.

상기 비중이 1 이상인 실리콘 화합물과 상기 비중이 1 미만인 실리콘 화합물은 1:1~1:2의 중량비, 1:1~1:1.5의 중량비, 혹은 1:1의 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 추후 순환골재의 표면과 결합한 상태로 순환골재를 캡슐화시키는데 충분한 축합 효과를 제공할 수 있어 바람직하다.

상기 화학식 1로 나타내는 실리콘 화합물은 가수분해 반응물의 형태로 캡슐화제로서 사용하는데, 가수분해 과정에서 산 해교제(pH 조절제)를 사용하는 것이 좋다. 상기 산 해교제는, 바람직하게 아세트산, 질산, 황산, 염산, 불산, 붕산, 붕사, 옥살산, 인산, 에탄올 및 메탄올로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용하는 것이 좋다. 또한 비중에 따라 서로 다른 산 해교제를 선택할 수 있으며, 일례로, 비중이 1 이상인 실리콘 화합물에 대하여는 산 해교제로 제시된 종류 중에서 산성도가 상대적으로 약한 아세트산 등을 선택할 수 있고, 비중이 1 미만인 실리콘 화합물에 대하여는 산 해교제로 제시된 종류 중에서 산성도가 상대적으로 높은 옥살산 등을 선택할 수 있다.

상기 가수분해 반응은 pH 3~4의 범위에서 수행할 수 있다. 일례로 상기 실리콘 화합물은 pH 3~4의 범위에서 가수분해하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 상기 비중이 1 이상인 실리콘 화합물은 pH 4.5∼5.0의 범위에서 가수분해 반응시키고, 상기 비중이 1 미만인 실리콘 화합물은 pH 3.5∼4.0의 범위에서 가수분해 반응시키는 것이 좋다. 상기 pH 범위 이하에서는 가수분해 촉진 효과가 미흡하고, pH 범위를 초과한 시점부터는 급격한 가수분해 반응으로 가수분해한 화합물이 겔화되는 단점이 있다.

상기 가수분해 반응의 결과물로서 제공되는 캡슐화제는 분자 내에 유기 기능성기와 결합할 수 있는 반응기 및 무기질 재료와 결합할 수 있는 반응기를 동시에 갖기 때문에 이종 소재 간의 결합력과 시공면과의 부착력을 극대화시킬 수 있고, 이에 수반되는 기계적 강도, 내수성, 내후성의 특성을 향상시키는데 중요한 역할을 할 수 있으며, 이와 같은 캡슐화제의 특성에 따라, 프라이머 도포 공정을 제외하고 가사시간을 최적화할 수 있는 고층 건축물 및 아파트 외벽 단면복구용 모르타르 조성물을 제공할 수 있다. 상기 가수분해 반응의 결과물로는 일례로 R₂-Si(OH)n 구조를 형성하고 이로부터 무기질 재료(순환골재)의 표면에 Si-O-Si 결합을 갖는 유기피막을 캡슐로서 형성할 수 있다.

상기 캡슐화제, 특히 복합교반 반응물과 순환골재의 배합량은 일례로 1:1이하의 중량비, 바람직하게는 1:0.5∼1의 중량비인 것이 캡슐화 효율을 고려할 때 바람직하다.

상기 캡슐화제로 캡슐화된 순환골재는 120 ℃ 오븐에서 15분 건조시켜 항량으로 만든 후에 무게를 측정하여 환산한 건조 비중이 2.0 이상인 것으로, 콘크리트 구조물의 단면복구용 모르타르 조성물로서 사용하기에 바람직하다. 더욱 바람직하게는 상기 건조 비중이 2.0 ~ 2.5 범위 내일 수 있다.

상기 습윤안정제는, 본 발명의 조성물인 단면복구용 모르타르의 가사시간을 조절하기 위해 선택되는 비중이 1 이하의 글리콜계로서, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 다이에틸렌글리콜, 트라이에틸렌글리콜, 다이프로필렌글리콜, 헥실렌글리콜, 뷰틸렌글리콜 및 이들의 무수물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 혹은 복수의 것을 선택하는 것이 바람직하다. 일례로, 인체에 무해한 글리콜계 화합물을 사용하는 것이 보다 바람직한 것으로, 예를 들어 pH 7.0±0.1 및 순도 98±1.0% 이상의 특성을 나타내는 메틸화 트라이메틸렌 글리콜류를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 메틸화 트라이메틸렌 글리콜류로는 이에 국한되는 것은 아니나, l-메틸-1,3-프로판디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 1,1-다이메틸-1,3-프로판디올, 1,2-다이메틸-1,3-프로판디올, 1,3-디메틸-1,3-프로판디올, 2,2-다이메틸-1,3-프로판디올, 1,1,2-트라이메틸-1,3-프로판디올, 1,1,3-트라이메틸-1,3-프로판디올, 1,2,2-트라이메틸-1,3-프로판디올, 1,2,3-트라이메틸-1,3-프로판디올, l,1,2,2-테트라메틸-1,3-프로판디올, 1,1,3,3-테트라메틸-1,3-프로판디올, 1,2,3,3-테트라메틸-1,3-프로판디올, 1,1,2,2,3-펜타메틸-1,3-프로판디올, 1,1,2,3,3-펜타메틸-1,3-프로판디올 및 헥사메틸-1,8-프로판디올 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 캡슐화제로 캡슐화된 순환골재는, 비중이 3 이상인 수경성시멘트 30 ~ 45중량%, 입경이 0.7~1.2mm이고 비중이 2.5 이상인 순환골재 15 ~ 20중량%, 입경이 0.35~0.7mm이고 비중이 2.5 이상인 순환골재 10 ~ 20중량%, 입경이 0.1~0.35mm이고 비중이 2.5 이상인 순환골재 10 ~ 20중량%, 비중이 2.8 이상인 팽창재 1.0 ~ 3.0중량%, 비중이 0.8 이하인 재유화형분말수지 1.0 ~ 3.0중량%, 비중이 2.9 이상인 응결지연제 0.1 ~ 1.0중량%, 비중이 0.8 이하인 유동화제 0.1~ 1.0중량%, 비중이 0.6 이상인 증점제 0.01 ~ 1.0중량%, 비중이 1.2 이상인 섬유보강재 0.01 ~ 0.5중량% 및 비중이 1 이하인 습윤안정제 0.01 ~ 0.5중량%로 구성된 베이스 기재 100 중량부에 대하여, 2 내지 10 중량부 범위 내로 포함될 수 있다. 상기 함량이 2 중량부 미만에서는 목적으로 하는 부착강도 증진의 효과가 미미하며, 10 중량부를 초과하면 부착강도 상승에 뚜렷한 효과가 없으며, 원가 상승에 의한 제조비용이 증가하는 단점이 있다.

상기 수경성시멘트(비중 3이상)는 그 종류가 특별히 제한되지는 않으나, 보다 구체적으로는 분말도가 3,000∼3,500㎠/g 범위 내에 해당하는 보통 포틀랜드시멘트, 백색 포틀랜드시멘트, 알루미나시멘트, 조강포틀랜드시멘트로 이루어진 군에서 KS규격을 만족하는 것 중 선택되는 하나 혹은 복수의 것을 선택할 수 있다. 이 때, 수경성 시멘트는 전체중량에 대하여 30 ~ 45중량% 함유되는 것이 바람직한데, 수경성 시멘트 함유량이 30중량% 미만이면 압축강도가 저하되는 단점이 있으며, 40중량%를 초과하면 반죽질기가 저하되어 작업성에 불편을 초래하고 경화과정에서 균열을 초래하는 단점이 있다.

상기 순환골재(캡슐화제로 캡슐화되지 않은 것을 지칭하며, 비중 2.5이상)는 전체 중량에 대하여 35~ 60중량% 함유되는 것이 바람직한데, 더욱 바람직하게는 절대건조밀도가 0.0022g/㎣ 이상이고, 흡수율은 0.5% 이하인 것으로서 입경이 각각 0.7∼1.2mm(5호), 0.35∼0.7mm(6호), 0.1∼0.35mm(7호)로 이루어진 군에서, 전체 조성물 100 중량%에 대하여 순환골재(5호)를 15 ~ 20중량%의 양으로, 순환골재(6호)를 10 ~ 20중량%의 양으로, 순환골재(7호)를 10 ~ 20중량%의 양으로 혼합하여 사용하는 것이 좋다. 참고로, 단일 입경의 순환골재만 선택할 경우에는 조립율이 좋지 않아 물리적 강도의 저하 및 경화 과정에서 균열을 유발하는 문제가 있기 때문이다.

상기 팽창재(비중 2.8 이상)는 본 발명을 통한 모르타르의 수축에 의한 균열을 저감하기 위한 목적으로 통상 공지된 것을 사용할 수 있다. 일례로, 분말도 3,700㎠/g 이고 비중 2.86인 CSA계 팽창재(Calsium-Sulpo-Aluminate)를 선택할 수 있다. 이 때 CSA계 팽창재는 전체중량에 대하여 1.0∼3.0중량% 함유되는 것이 바람직한데, 팽창재의 함유량이 1.0중량% 미만인 경우에는 수축저감의 효과가 미소하며, 3.0중량%를 초과하면 오히려 과팽창에 의해 균열발생 및 단면탈락이 유발되는 단점이 있다.

상기 재유화형 분말수지(비중 0.8 이하)는 모르타르의 부착강도, 휨 강도 및 내수성 증진을 위한 목적으로 사용하는 것으로서, 폴리비닐아세테이트[poly(vinyl acetate)], 에틸렌비닐아세테이트(ethylene vinyl acetate), 스티렌-부타디엔(styrene butadiene), 스티렌-아크릴레이트(styrene acrylate) 공중합으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 혹은 복수의 것을 선택할 수 있다.

이 때 재유화형분말수지는 전체 중량에 대하여 1.0∼3.0중량% 함유되는 것이 바람직한데, 함유량이 1.0중량% 미만일 경우에는 부착강도, 휨 강도 및 내수성 증진을 위한 효과가 매우 미흡하며, 3.0중량%를 초과할 경우에는 점도의 상승과 재료분리 및 가격 상승에 의한 경제성이 저하되는 단점이 있다. 더욱 바람직하게는 평균입자 사이즈 100㎛, 비중 0.5, Tg값 16℃인 폴리비닐아세테이트를 사용할 수 있다.

상기 응결지연제(비중 2.9 이상)는, 본 발명의 조성물인 단면복구용 모르타르의 응결시간을 조절하기 위해 선택되는 것으로서, 천연석고, 무수석고, 이수석고, 티탄석고로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다.

이 때 응결지연제는 전체 중량에 대하여 0.1∼1.0중량%을 함유하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 분자량 136.0±5이고 비중 2.95±0.05인 백색 무수석고를 사용하는 것이 좋다. 이 때, 응결지연제의 함유량이 0.1중량% 미만인 경우에는 응결지연 효과가 미소하며, 1.0중량%를 초과할 경우에는 응결지연에 의한 처짐현상과 강도발현이 매우 늦어지는 단점이 있다.

상기 유동화제(비중 0.8 이하)는, 배합수의 첨가량 저감에 따른 강도상승의 효과와 동시에 작업성 개선을 목적으로 선택되는 것으로서, 폴리카르본산계(polycarboxylate), 멜라민계(melamine type), 나프탈렌계(naphthalene type)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 혹은 복수의 것을 선택할 수 있다. 이때 pH가 5±1.5이고 연갈색 미분말의 폴리카르본산계 고성능 AE 감수제가 바람직한 것으로, 상기 유동화제는 전체 중량에 대하여 0.01∼1.0중량%, 더욱 바람직하게는 0.1∼0.5중량%를 함유하는 것이 바람직하다. 유동화제의 함유량이 0.1중량% 미만인 경우에는 배합수 첨가의 증가로 강도저하 및 작업성 개선의 효과가 미소한 단점이 있고, 0.5중량%를 초과하는 경우에는 본 발명의 단면 복구용 모르타르 조성물의 유동성이 급격히 증가함에 따라 작업시 처짐현상이 발생하는 단점이 있다.

상기 증점제(비중 0.6 이상)는 본 발명의 조성물인 단면 복구용 모르타르 시공시 처짐현상을 방지하면서 1회 단면복구 시공시 두께를 최소 50mm까지 가능하게 하기 위한 것으로서 그 종류는 특별히 한정하지는 않으나, 메틸 셀룰로오스계, 폴리비닐 아세테이트계로 이루어진 군에서 하나 혹은 복수의 것을 선택하여 사용할 수 있다. 상기 증점제는 전체 중량에 대하여 0.01∼1.0중량%를 함유되는 것이 바람직하다. 증점제의 함유량이 0.01중량% 미만인 경우에는 재료분리 및 처짐현상 억제 효과가 미흡하며, 1.0중량%를 초과하는 경우에는 점도 상승으로 작업성이 곤란해지는 문제가 있다.

상기 섬유보강재(비중 1.2 이상)는 본 발명의 조성물인 단면복구용 모르타르의 경화과정에서 발생하는 소성수축 및 건조수축의 결함을 보완하기 위하여 섬유보강재를 분산시켜 인장강도와 균열에 대한 저항성을 높여 내구성을 향상시키기 위해 선택되는 것으로서, 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 나이론화이버(nylon fiber) 및 천연셀룰로오즈로 이루어진 군에서 하나 혹은 복수의 것을 선택하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 비중 1.2±0.1, 인장강도 700 Mpa 이상, 탄성계수 4,000Mpa 이상, 섬유길이 3∼19mm, 인장신도 25% 이하인 나이론 화이버를 선택하는 것이 바람직하다. 상기 나이론 화이버의 섬유길이는 3mm인 것이 더욱 바람직하다.

이 때, 섬유보강재는 본 발명의 조성물 전체 중량에 대하여 0.01∼0.5중량%, 더욱 바람직하게는 0.05∼0.1중량% 함유하는 것이 바람직하다. 섬유보강재의 함유량이 0.05중량% 미만인 경우에는 인장성능 개선의 효과가 미소하고, 0.1중량%를 초과하는 경우에는 제조과정과 공사 현장에서 교반 작업시 뭉침 현상이 발생하는 단점이 있다.

상기 습윤안정제(비중 1 이하)는 알킬기 및/또는 알킬렌기를 갖고, 상기 알킬기와 알킬렌기의 탄소수가 각각 2 내지 10인 글리콜계 화합물일 수 있고, pH 7.0±0.1 및 순도 98±1.0% 범위내인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 글리콜계 화합물은 본 발명의 조성물 전체 중량에 대하여 0.01∼0.5중량%, 더욱 바람직하게는 0.05∼0.1중량% 함유하는 것이 바람직하다. 글리콜계 화합물의 함량이 0.05중량% 미만인 경우에는 가사시간의 연장 효과가 미흡하고, 0.1중량%를 초과하는 경우에는 지나친 응결지연 및 강도 발현이 늦어지는 단점이 있다.

본 발명의 단면복구용 모르타르 조성물은 비중이 1 이상인 부착 보조제를 더 포함할 수 있다. 상기 부착 보조제는 일례로 소디움 글루코네이트(비중 1.789), 타르타르산(비중 1.7598) 또는 이들의 혼합물을 상기 베이스 기재 100 중량부에 대하여 0.05 ~ 2 중량부 범위 내로 사용될 수 있다. 이 범위 내에서 부착 강도를 개선하면서 가사 시간 또한 길게 유지하는 상승 효과를 제공할 수 있다.

상기 소디움 글루코네이트와 타르타르산의 혼합비는 일례로 소디움 글루코네이트와 타르타르산이 1:1~3의 중량비일 수 있다.

본 발명의 단면복구용 모르타르 조성물은 필요에 따라 알루미늄 지르코늄 포스포실리케이트, 알루미늄 실리케이트, 돌로마이트, 규조토, 규불화염, 플루오린 실리케이트, 아질산칼륨, 인산칼륨과 같은 무기물, 혹은 트리에폭시실란계 방청재과 같은 유기물을 상기 베이스 기재 100 중량부에 대하여 0.05 ~ 1 중량부 범위 내로 사용될 수 있다. 이 범위 내에서 부착 강도와 가사 시간에 악영향을 미치지 않으면서 항균/항곰팡이 성능을 부여할 수 있다.

보수균열용 퍼티재 조성물의 제조 단계는 다음과 같다.

캡슐화 대상 무기질 충전재를 탄산칼슘, 뵘석 및 규회석로 이루어진 군에서 하나 이상 선별하고 흡착 수분을 제거하는 단계; 하기 화학식 1로부터 비중이 1 이상인 실리콘 화합물을 선택하고, 산 해교제 하에 pH 3 ~ 4의 범위로 가수분해 반응하여 반응물을 수득하는 단계,

[화학식 1]

(식 중, R₁ 내지 R₄중 적어도 하나는 치환기를 갖거나 갖지 않으며 그 말단이 아미노기, 에폭시기, 비닐기, 알릴기, 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기, 스타이렌기 및 메르캅토기 중 선택된 경화기를 갖는 작용기이고, 그 나머지는 수소 원자, 알킬기 및 아릴기 중에서 선택되고, n은 1 내지 4의 정수이다.); 상기 반응물에 상기 흡착 수분을 제거한 캡슐화 대상 무기질 충전재를 투입하여 캡슐화 처리된 무기질 충전재를 제조하는 단계; 상기 캡슐화 처리된 무기질 충전재 3 ~ 10중량%; 코-폴리머 바인더 20 ~ 45중량%; 경질탄산칼슘, 중질탄산칼슘, 황산바륨, 벤토나이트 및 규사로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 무기질 충전재 40 ~ 60중량% 및 증점제, 증점안정제, pH 조절제, 가소제, 소포제, 방부제 및 분산제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 기능성 첨가제 1~ 5중량%를 배합하는 단계로 제공될 수 있다.

상기 캡슐화제로 캡슐화 처리될 무기질 충전재는, 바람직하게 탄산칼슘, 뵘석 및 규회석으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 무기질 충전재의 표면을 캡슐화시킨 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 평균 입경 400 메쉬 이상인 탄산칼슘, 뵘석 및 규회석으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 무기질 충전재의 표면을 캡슐화제로 캡슐화시킨 것이 좋고, 가장 바람직하게는 캡슐화제로 캡슐화된 평균 입경이 6 ~ 12 ㎛, pH 8.0 ~ 10.0, 비중 2.8 ~ 2.92, 분자량 340 ~ 350인 규회석인 것이 좋다.

선별된 무기물 충전재에서 흡착 수분을 제거하는 단계는 통상적인 절차로 수행될 수 있으며, 일례로 100℃ 이상의 오븐을 사용하여 1시간 이상 건조한 다음 상온까지 냉각할 수 있다. 한편, 캡슐화제는 비중이 1 미만인 것을 제외하고는 상술한 것과 중첩되므로, 이하 구체적인 기재는 생략한다.

본 발명의 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물은 캡슐화제로 캡슐화된 무기질 충전재 외에 코-폴리머 바인더, 무기질 충전재, 기능성 첨가제를 더욱 함유하는 것이 좋은데, 바람직하게는 코-폴리머 바인더 20 ~ 45중량%, 무기질 충전재 40 ~ 60중량%, 캡슐화제로 캡슐화된 무기질 충전재 3 ~ 10중량% 및 기능성 첨가제 1 ~ 5중량%을 포함하는 것이 좋다.

상기 코-폴리머 바인더는, 전체 중량에 대하여 20 ~ 45중량% 함유되는 것이 바람직하다. 20중량% 미만이면 부착강도, 균열추종성 내수성 및 내화학성(내알칼리성)이 저하되는 단점이 있으며, 45중량%를 초과하면 점도가 높아져 작업성에 불편을 초래하고 제조비용의 상승으로 경제성의 저하를 초래하는 단점이 있다.

상기 무기질 충전재는, 조성물 전체 중량에 대하여 40 ~ 60중량% 함유되는 것이 바람직하다. 40중량% 미만인 경우에는 적정한 두께의 도막 형성이 어렵고, 코-폴리머 바인더의 함량이 높아져 건조 및 경화시간이 지연될 뿐만 아니라 경제성이 저하되는 단점이 있다. 또한, 60중량%를 초과하는 경우에는 재료의 혼합성과 점도상승에 의한 작업성의 저하 및 물리·화학적 성능이 저하되는 단점이 있다.

상기 캡슐화제로 캡슐화된 무기질 충전재는, 조성물 전체 중량 중 3 ~ 10중량% 함유되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1 ~ 5중량% 함유되는 것이다. 3중량% 미만이면 코-폴리머 바인더와 무기질 충전재 간의 결합력이 미흡할 뿐만 아니라 이질 재료 간 및 바탕면과의 부착력 증대 효과가 미흡하며, 10중량%를 초과하면 점도가 급격히 상승하여 작업성이 저하됨과 동시에 경제성이 저하되는 단점이 있다.

상기 기능성 첨가제는, 조성물 전체 중량에 대하여 1 ~ 5중량% 함유되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.25 ~ 5중량% 함유되는 것이다.

한편, 본 발명의 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물에 있어서, 상기 코-폴리머(Co-polymer) 바인더는, 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물의 초기 접착성 및 경화촉진을 유도하는 역할을 한다.

상기 코-폴리머 바인더는, 바람직하게 히드록시에틸아크릴레이트(hydroxyethyl acrylate), 히드록시에틸메타아크릴레이트(hydroxyethyl methacrylate), 에틸헥사아크릴레이트(ethylhexaacrylate), n-부틸아크릴레이트(n-butyl acrylate) 및 부틸메타아크릴레이트(n-butyl methacrylate)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 좋다.

이때, 코-폴리머 바인더는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용하는 것을 사용할 수 있으나, 고형분의 함량 55 ~ 85중량%, pH 6.5 ~ 8.5, 점도 100 ~ 300 cps, 입자 직경 0.05 ~ 0.2 ㎛ 범위에 해당하는 것을 선택하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 높은 고형분의 코-폴리머 바인더는 본 발명의 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물의 물리적 특성(균열추종성, 접착강도, 내수성 및 내화학성(내알칼리성))을 더욱 우수하게 한다.

또한, 상기 무기질 충전재는, 본 발명의 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물의 적정 입경을 유지하여 건조시간을 단축시키고, 표면의 평활성을 확보하여 미려한 표면 질감을 확보하는 역할을 한다.

상기 무기질 충전재는, 바람직하게 경질탄산칼슘, 중질탄산칼슘, 황산바륨, 벤토나이트 및 규사로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 평균 입경 325 ~ 400 메쉬, 진비중 2.5 ~ 2.7, 경도 2 ~ 4의 경질탄산칼슘을 사용하는 것이 좋다. 상기 무기질 충전재의 평균 입경이 325 메쉬 미만인 경우에는 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물의 경화 후 표면이 거칠어져 수성페인트 등의 마감면이 저하되는 단점이 있으며, 400 메쉬를 초과하는 경우에는 효과에 비해 원자재 비용 상승으로 경제성이 저하되는 단점이 있다.

또한, 상기 기능성 첨가제는 바람직하게 증점제, 증점안정제, pH 조절제, 가소제, 소포제, 방부제 및 분산제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 좋다.

상기 증점제는 본 발명의 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물의 저장 중 침강 방지 및 작업시 처짐 현상을 방지하면서 일정한 도막 두께를 용이하게 한다. 상기 증점제는 바람직하게 셀룰로오스 에테르계인 히드록시에틸셀룰로오스(Hydroxy ethyl cellulose), 소수성기가 치환된 히드록시에틸셀룰로오스(Hydroxy ethyl cellulose), 히드록시프로필메틸셀룰로오스(Hydroxy propyl methyl cellulose) 및 히드록시에틸메틸셀룰로오스(Hydroxy methyl ethyl cellulose)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

더욱 바람직하게는 점도가 10,000 ~ 15,000 cps이면서, 히드록시알킬기 치환도가 45 ~ 75%인 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시알킬기 치환도가 45 ~ 75%이면서 소수성기의 치환도가 0.1 ~ 0.3%인 히드록시에틸셀룰로오스 중 선택되는 하나 이상인 것이 좋다.

또한, 상기 증점제는 조성물의 전체 중량 대하여 0.1 ~ 3.0중량% 함유되는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 1.0 ~ 2.0중량% 범위로 포함하는 것이 좋다. 0.1중량% 미만인 경우에는 재료분리 및 처짐 현상 억제 효과가 매우 미흡하며, 3.0중량%를 초과하는 경우에는 점도의 급격한 상승으로 작업성이 곤란해지는 단점이 있다.

상기 증점안정제는 증점제의 기능을 더욱 향상시켜 주면서 본 발명의 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물의 처짐 방지, 입자들의 안정성 향상뿐만 아니라 보습 효과의 지속성, 부착 강도의 증진 등의 물리적 강도 향상 및 윤활 특성에 의한 작업성 개선의 효과를 나타내며 용기 내의 분산된 입자들의 안정성을 향상시켜 준다.

상기 증점안정제는 바람직하게 전분질계 및 무기질계로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 비중 2.2 ~ 2.5, 점도(brookfield) 3,000 ~ 3,500 cps, pH 9 ~ 9.5, 평균 입경 325 ~ 400 메쉬인 규산알루미늄계 무기질 증점안정제를 사용하는 것이 좋다.

또한, 상기 증점안정제는 조성물 전체 중량에 대하여 0.05 ~ 0.5중량% 함유되는 것이 바람직하다. 0.05중량% 미만인 경우에는 증점안정제의 첨가 효과가 매우 미흡하고, 0.5중량%를 초과하는 경우에는 점도가 지나치게 높아질 뿐만 아니라 건조시간이 매우 지연되는 단점이 있다.

상기 pH 조절제는 본 발명의 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물의 산도를 조절한다. 상기 pH 조절제는 바람직하게 암모니아 무수물(anhydrous ammonia), 암모늄 포스페이트(ammonium phosphate), 디메틸 에탄올 아민(dimethyl ethanolamine), 포름산(formic acid), 탄산수소나트륨(sodium bicarbonate) 및 트리에틸 아민(triethyl amine)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 비중 1.0 ~ 1.1, pH 12 ~ 13, 점도 500 ~ 550 mPa·s의 특성을 나타내는 암모니아 무수물계 pH 조절제를 사용하는 것이 좋다.

또한, 상기 pH 조절제는 본 발명의 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물 전체 중량에 대하여 0.01 ~ 0.2중량% 함유되는 것이 좋고, 더욱 바람직하게는 0.1 ~ 0.15중량% 함유되는 것이 좋다. 0.01중량% 미만인 경우에는 산도 조절의 효과가 매우 미흡하고, 0.2중량%를 초과하는 경우에는 내수성이 저하되는 단점이 있다.

상기 가소제는, 조막의 역할을 함으로서 작업시 본 발명의 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물을 고르게 펼쳐준다. 상기 가소제는 바람직하게 디옥틸아디페이트(DOA: Dioctyl Adipate), 디옥틸테레프탈레이트(DOTP: Dioctyl terephthalate), 디-N-옥틸프탈레이트(DnOP: Di-N-octylphthalate), 디(2-에틸헥실)프탈레이트(DEHP: Di(2-ethylhexyl)phthalate), 디이소닐프탈레이트(DINP: Diisononyl phthalate), 디소데실 프탈레이트(DIDP: Diisodecyl Phthalate), 디부틸프탈레이트(DBP: Dibutyl phthalate) 및 벤질부틸프탈레이트(BBP: Benzyl butyl phthalate)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것이 좋다.

더욱 바람직하게는 비중 0.9 ~ 0.95, 굴절률 1.4 ~ 1.5, 에스텔가 300 ~ 350, 산가 0.03 ~ 0.05, 가열감량 0.1 ~ 0.2%인 DOA를 사용하는 것이 좋다.

또한, 상기 가소제는 조성물 전체 중량에 대하여 0.01 ~ 0.4중량% 함유되는 것이 좋고, 더욱 바람직하게는 0.2 ~ 0.3중량% 함유되는 것이 좋다. 0.01중량% 미만인 경우에는 조막형성의 효과가 미흡하며, 0.4중량%를 초과하는 경우에는 부착력이 저하되는 단점이 있다.

상기 소포제는 미세기포의 제거 및 시공과정에서 내부 함유된 기포가 신속히 표면으로 빠져나와 표면을 균일하고 평활하게 구현하기 위해서 사용한다. 상기 소포제는 바람직하게 광물유계, 실리카실리콘계 및 변성실리콘계로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 pH 5.0 ~ 5.5, 비중 0.8 ~ 0.9, 유효성분 100%, 비이온성의 특성을 나타내는 광물유계의 소포제를 사용하는 것이 좋다.

또한, 상기 소포제는 조성물 전체 중량에 대하여 바람직하게는 0.1 ~ 0.4중량%, 더욱 바람직하게는 0.2 ~ 0.3중량% 함유되는 것이 좋다. 0.1중량% 미만인 경우에는 기포 제거의 효과가 미흡하며, 0.4중량%를 초과하는 경우에는 부착력과 표면 강도의 급격한 저하 및 건조가 매우 지연되는 단점이 있다.

상기 방부제는 하절기 온도와 습도의 영향으로 미생물에 의해 조성물이 부패되어 변질되는 것을 방지한다. 상기 방부제는 바람직하게 메탄티올(methanethiol), 에탄티올(ethanethiol), 펜탄티올(pentanethiol), 이소티아졸(isothiazol), 살리실산(salicylate), 시스테인(cysteine), 2-머캅토에탄올(2-mercaptoethanol) 및 트랜스글루타미나제(transglutaminase)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 pH 8.0 ~ 9.5, 비중 1.02 ~ 1.04, 점도 5.0 ~ 5.5 mPas인 이소티아졸계 방부제를 사용하는 것이 좋다.

또한, 상기 방부제는 조성물 전체 중량에 대하여 바람직하게는 0.05 ~ 0.2중량% 함유되는 것이 좋다. 0.05 중량% 미만인 경우에는 부패 방지 등의 효과가 매우 미흡하고, 0.2중량%를 초과하는 경우에는 부착력 및 기타 물성의 저하가 나타나는 단점이 있다.

상기 분산제는 본 발명의 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물 제조 과정 중에 조성물의 입자(고형분)를 고르게 분산시키는 기능을 발휘한다. 상기 분산제는 바람직하게 구연산나트륨(sodium citrate), 무수말레인산소듐염(sodium salt of a maleic anhydride), 카르복실산 고분자전해질의 소듐염(sodium salt of a carboxylate polyelectrolyte), 스테아르산 칼슘(Calcium Stearate), 아연 스테아레이트(Zinc Stearate) 및 디메틸디스테아릴 암모늄염(dimethyldistearyl ammonium chloride)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 비중 1.0 ~ 1.2, pH 10 ~ 11, 고형분 23 ~ 27%, 점도 100 ~ 150cps의 특성을 나타내는 무수말레인산소듐염 분산제를 사용하는 것이 좋다.

또한, 상기 분산제는 조성물 전체 중량에 대하여 바람직하게 0.01 ~ 0.3중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 ~ 0.2중량% 함유하는 것이 좋다. 0.01중량% 미만인 경우에는 분산의 효과가 미흡하고, 0.3중량%를 초과하는 경우에는 재료분리 및 내수성의 저하와 처짐현상이 나타나는 단점이 있다.

상기의 보수 방법에서 제시된 단계에서 단면복구용 모르타르의 가사시간이 90분 이상 유지되기 때문에 1회 비빔작업으로 고공 작업에서 동일 라인에서의 반복작업을 억제하므로 밧줄공들의 안전사고 발생을 억제하여 주는 기능을 한다.

상기의 보수 방법에서 제시된 각 단계는 서로 다른 메커니즘에 의하여 프라이머 도포 단계를 생략함에도 불구하고 개선된 부착강도를 제공하고 가사 시간과 분산 안정성 등이 발현되는 기능을 한다.

또한, 본 발명은 초고강성을 가지며, 공극 없는 3중 그물망의 강한 내구성이 있으며, 외부충격 및 마모에 견디는 내마모성이 강하며, 크리프, 건조수축 및 균열방지가 탁월하다.

그리고 본 발명은 콘크리트구조물의 보수위치에 따른 경화속도 조절을 배합수의 첨가량 변화에 따라 가능하고, 모르타르 배합 및 시공이 편리하며, 보수 및 재시공이 용이하며, 5℃ 이하 및 35℃ 이상인 경우를 제외하고는 모두 시공이 가능하며, 현장의 요구조건에 맞게 적용이 가능하다.

이하 실시예를 이용하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명을 이에 한정하는 의미는 아니다.

<제조예 1:모르타르 조성물 제조>

제조예 1-1: 캡슐화제로 캡슐화된 순환골재 제조

수경성 혼합물에 혼입시 결합재와 충전재간의 결합력과 수밀성 확보 및 콘크리트 구조물 바탕면에서 부착강도 증진의 효과를 나타내기 위하여 순환골재의 캡슐화 처리를 아래와 같은 절차로 실시하였다.

1단계로, 전구체로서 입경 0.1∼0.35mm(5호, 6호, 7호) 범위의 순환골재에 함유된 수분을 제거하기 위해 180℃ 오븐에서 3시간 건조 후 상온까지 냉각시켜 흡착 수분을 제거하였다.

2단계로, 상온에서 아세트산과 정제수의 비율을 80 : 20(v/v%)으로 하여 300ml 만든 후 호모게나이져로 교반하면서 아세트산을 첨가하여 pH가 4∼4.5 범위를 유지하면서 조절한 용매를 500 round flask에 옮긴 후 유리마개로 막고 300 rpm 으로 15분간 교반하였다. 교반이 끝난 후 상기 화학식 1의 제1 실리콘 화합물로서 선택된 γ-글리시독시프로필트리메톡시실란 (GPTMS, 비중 1.07)을 30.90g 혼입한 후 90℃에서 6시간 동안 300rpm으로 교반하여 가수분해를 촉진시키고 이후 5단계에서 투입될 순환골재 표면과 축합반응(Si-O-M)을 수행하기 위한 실라놀기(Si-OH)를 생성하였다.

3단계로, 상온에서 옥살산(oxalic)과 정제수의 비율을 90 : 10(v/v%)으로 하여 300ml 만든 후 호모게나이져로 교반하면서 옥살산을 첨가하여 pH가 3.5∼4.0 범위가 되도록 유지시켜 조절한 용매를 500 round flask에 옮긴 후 유리마개로 막고 300 rpm 으로 30분간 교반하였다. 교반이 끝난 후 상기 화학식 2의 제2 실리콘 화합물로서 선택된 γ-아미노프로필메틸-트리에톡시실란(APTES, 비중 0.946)을 30.90g 혼입한 후 반응에서 발생하는 온도를 유지시켜 6시간 동안 300rpm으로 교반하여 가수분해를 촉진시키고 이후 5단계에서 투입될 순환골재 표면과 축합반응(Si-O-M)을 수행할 수 있는 실라놀기(Si-OH)를 생성하였다.

4단계로, 상기 2단계의 축합 반응물에 상기 3 단계의 축합 반응물을 300rpm으로 교반하면서 1:1 중량비로 투입하여 복합 교반 반응물을 수득하였다.

5단계로, 상기 4단계에서 수득한 복합 교반 반응물 6.0g에 상기 1단계에서 준비된 흡착 수분을 제거한 순환골재 6.0g을 투입 후 300 rpm으로 2시간동안 교반하였다.

6단계로, 상기 5단계에서 표면이 개질된 순환골재를 원심분리기를 이용하여 30분 동안 원심분리 후 상청액은 폐기한 후 에탄올을 사용하여 2회 세척하였다. 그 후, 재차 원심분리한 후 120℃의 오븐에서 15분 동안 건조시켜 캡슐화제로 캡슐화된 순환골재를 수차례에 걸쳐 수득하고, 무게를 측정하여 환산한 건조 비중이 2.4 이었다.

제조예 1-2: 캡슐화 처리된 순환골재 미포함 단면 복구용 모르타르 조성물

수경성시멘트 43중량%, 순환골재(5호) 11중량%, 순환골재(6호) 20중량%, 순환골재(7호) 20중량%, 팽창재 2.0중량%, 재유화형분말수지 1.5중량%, 응결지연제 0.5중량%, 유동화제 0.5중량%, 증점제 1.0중량%, 섬유보강재 0.2중량%, 프로필렌글리콜 0.3중량% 비율의 조성물을 표준으로 한 비교용 단면 모르타르 조성물을 제조하였으며, 이는 캡슐화제로 캡슐화된 순환골재의 첨가량을 제외한 것이며, 그 내용은 하기 표 1에 나타내었다.

성 분	중량%
수경성시멘트(비중 3 이상)	43
순환 잔골재(5호, 비중 2.5 이상)	11
순환 잔골재(6호, 비중 2.5 이상)	20
순환 잔골재(7호, 비중 2.5 이상)	20
팽창재(CSA, 비중 2.8 이상)	2
재유화형분말수지(폴리비닐아세테이트, 비중 0.8 이하)	1.5
응결지연제(무수석고, 비중 2.9 이상)	0.5
유동화제(폴리카르본산계 AE 감수제, 비중 0.8 이하)	0.5
증점제(폴리비닐아세테이트, 비중 0.6 이상)	1.0
섬유보강재(나이론 화이바*, 비중 1.2 이상)	0.2
습윤안정제(프로필렌글리콜**, 비중 1 이하)	0.3
소계	100

* 나이론 화이바:　비중 1.2±0.1, 인장강도 700 Mpa 이상, 탄성계수 4,000Mpa 이상, 섬유길이 3∼19mm, 인장신도 25% 이하

** 프로필렌글리콜: 비중 0.5, pH 7.0±0.1 및 순도 98±1.0% 이상

[실시예 1-1 ~ 1-5 및 비교예 1-1]

상기 제조예 1-2에 따른 표 1의 비교용 모르타르 조성물(이하 비교예 1이라 칭함) 100 중량부에 상기 제조예 1-1을 통하여 제조한 캡슐화제로 캡슐화 처리된 순환골재의 첨가량을 2중량부 구간부터 10중량부 구간까지 2중량부 간격의 5수준으로 변화시켜 가사시간을 최적화한 고층 건축물 및 아파트 외벽의 단면복구용 모르타르 조성물을 제조하였다. 해당 조성비를 하기 표 2에 나타내었다.

구분	실시예1-1	실시예1-2	실시예1-3	실시예1-4	실시예1-5	비교예1
제조예 2의 비교용 모르타르 (중량부)	100
캡슐화제로 캡슐화 처리된 순환골재 (중량부)	2	4	6	8	10	-

[실험예 1-1 (모르타르 조성물의 물성 시험)]

상기 실시예 1-1 ~ 1-5 및 비교예 1에서 제조한 각각의 모르타르 조성물 중 캡슐화제로 캡슐화 처리된 순환골재의 첨가량 변화에 따라 물성에 미치는 영향을 살펴보도록, 휨 강도, 압축강도, 부착강도, 내알칼리성, 중성화 저항성, 투수량, 물 흡수계수, 습기투과저항성, 염화물이온침투저항성, 길이변화율은 한국산업표준 KS F 4042 시험방법에 따라 각각의 시험을 실시하였으며, 가사시간은 한국산업표준 KS F 4041 시험방법에 따른 응결시간 측정을 실시하였다. 이 때 배합수의 첨가비는 모르타르 총 중량 대비 15 중량%로 고정하였다.

<시험항목 1-응결시간>

상기 실시예 1-1 내지 1-5와 비교예 1에서 제조한 각각의 조성물을 대상으로 한국산업표준 KS F 4041 시험방법에 따라 응결시간(초결) 시험을 실시하였으며, 그 결과는 하기 표 3에 나타냈다.

구분	실시예1-1	실시예1-2	실시예1-3	실시예1-4	실시예1-5	비교예1
응결(초결) 단위(시간:분)	1:43	1:40	1:46	1:43	1:45	1:57

시험결과, 상기 표 3에서 확인되는 바와 같이, 실시예 1-1 내지 1-5 및 비교예 1 모두가 본 발명의 해결하고자 하는 과제인 90분 이상의 가사시간(응결:초결)을 만족시키는 것을 확인하였다.

단, 캡슐화제로 캡슐화 처리한 순환골재의 첨가량 변화에 따라 다소간 가사시간이 단축되는 현상이 있으나, 본 발명의 목적인 충분한 가사시간은 만족시키고 있음을 알 수 있다.

<시험항목 2-휨 강도>

상기 실시예 1-1 내지 1-5와 비교예 1에서 제조한 각각의 조성물을 대상으로 한국산업표준 KS F 4042 시험방법에 따라 휨강도 시험을 실시하였으며, 그 결과는 하기 표 4에 나타냈다.

구분	실시예1-1	실시예1-2	실시예1-3	실시예1-4	실시예1-5	비교예1	품질기준 (KS F 4042)
단위(N/㎟)	11.1	11.7	12.1	13.4	14.2	8.3	6.0 이상

시험결과, 상기 표 4에서 확인되는 바와 같이, 실시예 1-1 내지 1-5는 캡슐화제로 캡슐화 처리한 순환골재의 첨가량 증가에 따라 휨강도가 상승하는 것이 확인되었고, 비교예 1 뿐만 아니라 KS F 4042의 규정된 품질기준에 비해서도 높은 결과치를 나타내고 있다. 이는 본 발명에서 캡슐화제로 캡슐화 처리한 순환골재의 첨가는 휨 강도 상승에 영향을 미치고 있음을 나타낸 것이라고 판단된다.

<시험항목 3-압축강도>

상기 실시예 1-1 내지 1-5와 비교예 1에서 제조한 각각의 조성물을 대상으로 한국산업표준 KS F 4042 시험방법에 따라 압축강도 시험을 실시하였으며, 그 결과는 하기 표 5에 나타냈다.

구분	실시예1-1	실시예1-2	실시예1-3	실시예1-4	실시예1-5	비교예1	품질기준 (KS F 4042)
단위(N/㎟)	63.7	65.3	68.1	71.6	78.3	61.5	20.0 이상

시험결과, 상기 표 5에서 확인되는 바와 같이, 실시예 1-1 내지 1-5는 캡슐화제로 캡슐화 처리한 순환골재의 첨가량 증가에 따라 압축강도가 상승하는 것이 확인되었고, 비교예 1 혹은 KS F 4042의 규정된 품질기준에 비해서도 높은 결과치를 나타내고 있다. 이는 본 발명에서 캡슐화제로 캡슐화 처리한 순환골재의 첨가는 압축강도 상승에 영향을 미치고 있음을 나타낸 것이라고 판단된다.

<시험항목 4-부착강도>

상기 실시예 1-1 내지 1-5와 비교예 1에서 제조한 각각의 조성물을 대상으로 한국산업표준 KS F 4042 시험방법에 따라 표준조건에서의 부착강도 시험을 실시하였으며, 그 결과는 하기 표 6에 나타냈다.

구분	실시예1-1	실시예1-2	실시예1-3	실시예1-4	실시예1-5	비교예1	품질기준 (KS F 4042)
단위(N/㎟)	1.5	1.7	2.0	2.3	2.3	1.2	1.0 이상

시험결과, 상기 표 6에서 확인되는 바와 같이, 실시예 1-1 내지 1-5는 캡슐화제로 캡슐화 처리한 순환골재의 첨가량 증가에 따라 부착강도가 상승하는 것이 확인되었고, 비교예 1 혹은 KS F 4042의 규정된 품질기준에 비해서도 높은 결과치를 나타내고 있다. 이는 본 발명의 캡슐화제로 캡슐화 처리한 순환골재의 첨가는 압축강도 상승에 영향을 미치고 있음을 나타낸 것이라고 판단된다.

단, 실시예 1-4와 실시예 1-5에 나타난 결과치는 캡슐화제로 캡슐화 처리한 순환골재의 첨가량이 일정 함량을 초과할 경우에는 부착강도 상승효과가 거의 없음을 나타내 주고 있다.

<시험항목 5-내알칼리성>

상기 실시예 1-1 내지 1-5와 비교예 1에서 제조한 각각의 조성물을 대상으로 한국산업표준 KS F 4042 시험방법에 따라 내알칼리성 시험을 실시하였으며, 그 결과는 하기 표 7에 나타냈다.

구분	실시예1-1	실시예1-2	실시예1-3	실시예1-4	실시예1-5	비교예1	품질기준 (KS F 4042)
단위(N/㎟)	45.7	49.3	53.9	59.1	67.8	42.5	압축강도 20.0 이상

시험결과, 상기 표 7에서 확인되는 바와 같이, 실시예 1-1 내지 1-5는 캡슐화제로 캡슐화 처리된 순환골재의 첨가량 증가에 따라 내알칼리성이 급격히 상승하는 것이 확인되었고, 비교예 1 또는 KS F 4042의 규정된 품질기준에 비해서도 매우 높은 결과치를 나타내고 있다. 이는 본 발명의 캡슐화제로 캡슐화 처리된 순환골재의 첨가는 내알칼리성 성능 향상에 영향을 미치고 있음을 나타낸 것이라고 판단된다.

<시험항목 6-중성화저항성>

상기 실시예 1-1 내지 1-5와 비교예 1에서 제조한 각각의 조성물을 대상으로 한국산업표준 KS F 4042 시험방법에 따라 중성화저항성 시험을 실시하였으며, 그 결과치는 하기 표 8에 나타냈다.

구분	실시예1-1	실시예1-2	실시예1-3	실시예1-4	실시예1-5	비교예1	품질기준 (KS F 4042)
단위(mm)	1.5	1.3	1.1	0.8	0.8	1.8	2.0 이하

시험결과, 상기 표 8에서 확인되는 바와 같이, 실시예 1-1 내지 1-5는 캡슐화제로 캡슐화 처리한 순환골재의 첨가량 증가에 따라 중성화저항성의 결과치가 상승하는 것이 확인되었고, 비교예 1 또는 KS F 4042의 규정된 품질기준을 만족하는 것으로 나타났다. 이는 본 발명의 캡슐화제로 캡슐화 처리된 순환골재의 첨가는 중성화저항성 성능 상승에 많은 영향을 미치고 있음을 나타낸 것이라고 판단된다.

단, 실시예 1-4와 실시예 1-5에 나타난 결과치로 보았을 때, 캡슐화제로 캡슐화 처리된 순환골재의 첨가량이 일정 함량을 초과할 경우에는 특이한 현상이 없음을 나타내 주고 있다.

<시험항목 7-투수량>

상기 실시예 1-1 내지 1-5와 비교예 1에서 제조한 각각의 조성물을 대상으로 한국산업표준 KS F 4042 시험방법에 따라 투수량 시험을 실시하였으며, 그 결과치는 하기 표 9에 나타냈다.

구분	실시예1-1	실시예1-2	실시예1-3	실시예1-4	실시예1-5	비교예1	품질기준 (KS F 4042)
단위(g)	2.8	1.6	1.1	0.8	0.8	5.3	20.0 이하

시험결과, 상기 표 9에서 확인되는 바와 같이, 실시예 1-1 내지 1-5는 캡슐화제로 캡슐화 처리된 순환골재의 첨가량 증가에 따라 투수량 결과치가 낮게 나타는 것이 확인되었고, 비교예 1 또는 KS F 4042의 규정된 품질기준을 만족하는 것으로 나타났다. 이는 본 발명의 캡슐화제로 캡슐화 처리된 순환골재의 첨가는 투수를 억제하는 성능에 영향을 미치고 있음을 나타낸 것이라고 판단된다.

<시험항목 8-물 흡수 계수>

상기 실시예 1-1 내지 1-5와 비교예 1에서 제조한 각각의 조성물을 대상으로 한국산업표준 KS F 4042 시험방법에 따라 물 흡수 계수 시험을 실시하였으며, 그 결과치는 하기 표 10에 나타냈다.

구분	실시예1-1	실시예1-2	실시예1-3	실시예1-4	실시예1-5	비교예1	품질기준 (KS F4042)
단위 (kg/㎡·h^0.5)	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.3	0.5 이하

시험결과, 상기 표 10에서 확인되는 바와 같이, 실시예 1-1 내지 1-5는 캡슐화제로 캡슐화된 순환골재의 첨가량 증가에 따라 물 흡수 계수의 변화에서 특별히 변별력이 없는 것으로 확인되었으나, 비교예 1의 결과보다는 양호하게 나타남과 동시에 KS F 4042의 품질기준은 만족시키는 것으로 나타났다.

<시험항목 9-습기투과 저항성(S _d )>

상기 실시예 1-1 내지 1-5와 비교예 1에서 제조한 각각의 조성물을 대상으로 한국산업표준 KS F 4042 시험방법에 따라 습기투과 저항성 시험을 실시하였으며, 그 결과치는 하기 표 11에 나타냈다.

구분	실시예1-1	실시예1-2	실시예1-3	실시예1-4	실시예1-5	비교예1	품질기준 (KS F 4042)
단위(m)	1.1	1.1	1.1	1.1	1.1	1.3	2 이하

시험결과, 상기 표 11에서 확인되는 바와 같이, 실시예 1-1 내지 1-5는 캡슐화제로 캡슐화 처리된 순환골재의 첨가량 증가에 따라 습기투과저항성 결과치 변화에서 특별히 변별력이 없는 것으로 확인되었으나, 비교예 1의 결과보다는 양호하게 나타남과 동시에 KS F 4042의 품질기준은 만족시키는 것으로 나타났다.

<시험항목 10-염화물 이온 침투저항성>

상기 실시예 1-1 내지 1-5와 비교예 1에서 제조한 각각의 조성물을 대상으로 한국산업표준 KS F 4042 시험방법에 따라 염화물 이온 침투저항성 시험을 실시하였으며, 그 결과치는 하기 표 12에 나타냈다.

구분	실시예1-1	실시예1-2	실시예1-3	실시예1-4	실시예1-5	비교예1	품질기준 (KS F 4042)
단위 (Coulombs)	603	587	523	509	483	724	1000 이하

시험결과, 상기 표 12에서 확인되는 바와 같이, 실시예 1-1 내지 1-5는 캡슐화제로 캡슐화 처리된 순환골재의 첨가량 증가에 따라 염화물 이온 침투저항성의 성능이 향상되는 것이 확인되었고, 비교예 1 또는 KS F 4042의 품질기준에 비해서도 매우 높은 결과치를 나타내고 있다. 이는 본 발명의 캡슐화제로 캡슐화 처리된 순환골재의 첨가는 염화물 이온의 침투를 억제하는데 영향을 미치고 있음을 나타낸 것이라고 판단된다.

<시험항목 11-길이 변화율>

상기 실시예 1-1 내지 1-5와 비교예 1에서 제조한 각각의 조성물을 대상으로 한국산업표준 KS F 4042 시험방법에 따라 길이 변화율 시험을 실시하였으며, 그 결과치는 하기 표 13에 나타냈다.

구분	실시예1-1	실시예1-2	실시예1-3	실시예1-4	실시예1-5	비교예1	품질기준 (KS F 4042)
단위(%)	- 0.13	- 0.10	- 0.07	- 0.05	- 0.05	+0.05	±0.15 이내

시험결과, 상기 표 13에서 확인되는 바와 같이, 실시예 1-1 내지 1-5는 캡슐화제로 캡슐화 처리된 순환골재의 첨가량 증가에 따라 길이변화율에서 미소한 수축이 있는 것으로 확인되었고, 비교예 1은 미소한 팽창이 있는 것으로 나타났으나, 모두 KS F 4042의 품질기준을 만족시키는 것으로 나타났다. 이는 본 발명의 캡슐화제로 캡슐화 처리된 순환골재의 첨가는 모르타르의 길이변화율에 영향을 미치고 있음을 나타낸 것이라고 판단된다.

참고예 1

상기 표 2의 실시예 1-1에 소듐 글루코네이트 1 중량부를 추가한 것을 제외하고는 동일한 공정을 반복하여 조성물을 제조하였다. 수득된 조성물에 대하여 앞서 제시한 시험항목 1~11의 응결시간, 휨강도, 압축강도, 부착강도, 내알칼리성, 중성화저항성, 투수량, 물 흡수 계수, 습기투과 저항성, 염화물 이온 침투저항성, 길이 변화율을 동일한 방식으로 측정하였다.

그 결과 응결(초결)은 1:58(시간:분)이었고, 휨강도(N/㎟)는 11.3이었고, 압축강도(N/㎟)는 64.4이었고, 부착강도(N/㎟)는 2.5이었고, 내알칼리성(N/㎟)은 47.4이었고, 중성화저항성(mm)은 1.4이었고, 투수량(g)은 2.2이었고, 물 흡수계수(kg/㎡·h^0.5)는 0.1이었고, 습기투과 저항성(m)은 1.1이었으며, 염화물 이온침투저항성(Coulombs)은 593이었으며, 길이 변화율(%)은 -0.11이었다.

시험결과 확인된 바와 같이, 참고예 1의 경우 앞서 제시한 실시예 1-1 내지 1-5보다 가사시간과 부착시간에 있어 특히 개선된 상승 효과를 확인하였다.

제조예 2: 탄성 퍼티재 조성물 제조

제조예 2-1: 캡슐화제로 캡슐화된 규회석 제조

코-폴리머 바인더와 충전재간의 결합력과 시공 바탕면에서 부착강도 증진의 효과가 발휘되도록, 하기 1단계 내지 3단계를 포함하여 규회석(wollastonite)의 표면을 개질하였다.

1단계: 전구체로서 규회석 표면에 있는 수분을 제거하였다. 이를 위해 130℃ 오븐에서 3시간 동안 건조시킨 후, 상온까지 냉각시켜 규회석 표면에 흡착되어 있던 수분을 제거하였다.

2단계: 상온에서 95% 에탄올과 정제수의 비율을 80 : 20 (v/v%)으로 하여 300 ㎖ 제조 후, 마그네틱 교반기로 교반하면서 아세트산을 첨가하여 pH 3.0 ~ 3.5 범위를 유지시키면서 조절한 용매를 500 둥근 플라스크(round flask)에 옮긴 후 유리마개로 막고 300 rpm으로 30분간 교반하였다. 교반이 끝난 후, γ-아미노프로필트리메톡시실란(APS: γ-Aminopropyltrimethoxysilane, 비중이 1.019)을 30 g 혼입한 후, 80℃에서 6시간 동안 300 rpm으로 교반하면서 가수분해를 촉진시키고 축합반응을 유도한 후에 상기 1단계에서 준비된 규회석 6.0 g을 넣고 300 rpm으로 캡슐화 처리하였다.

3단계: 상기 2단계에서 캡슐화 처리된 규회석을 원심분리기를 이용하여 3,000 rpm에서 30분 동안 원심분리 후 상청액을 폐기하였다. 그 후, 2단계에서 제조한 가수분해 전의 용매를 사용해서 3회 세척 후 순수 에탄올을 사용하여 2회 더 세척하였다. 그 후, 원심분리한 다음 오븐에서 180℃ 조건에서 1시간 건조 후, 진공오븐에서 상온 조건하에 24시간 동안 건조시켜 표면이 개질된 규회석을 수차례에 걸쳐 수득하였다.

실시예 2-1 내지 2-3, 비교예 2: 균열 보수용 탄성 퍼티재 조성물의 제조

하기 표 14와 같이 코-폴리머 바인더와 기능성 첨가제 조합군의 첨가비율은 고정하고, 무기질 충전재와 캡슐화제로 캡슐화된 무기질 충전재의 첨가비를 조절하여 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물을 제조하였다.

성 분	실시예 2-1	실시예 2-2	실시예 2-3	비교예 2
코-폴리머 바인더 (아크릴레이트계)	35	35	35	35
무기질 충전재 (경질탄산칼슘)	55	53	51	51
캡슐화제로 캡슐화된 무기질 충전재 (캡슐화된 규회석)	5	7	9	-
캡슐화제로 캡슐화하지 않은 무기질 충전재 (규회석)	-	-	-	9
증점제(히드록시에틸셀룰로스)	3	3	3	3
증점안정제(규산알루미튬계)	0.5	0.5	0.5	0.5
pH조절제(암모니아무수물)	0.2	0.2	0.2	0.2
가소제(DOA)	0.5	0.5	0.5	0.5
소포제(광물유계)	0.4	0.4	0.4	0.4
방부제(이소티아졸계)	0.2	0.2	0.2	0.2
분산제(무수알레인산소듐염계)	0.2	0.2	0.2	0.2
총계	100	100	100	100

실험예 2-1 (탄성 퍼티재의 물성 시험)

본 발명의 캡슐화제로 캡슐화된 무기질 충전재를 포함하는 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물의 물리적 성능(부착강도, 인장강도, 신장율, 상도적합성, 내수성, 내알칼리성)을 확인하기 위해 LH 전문시방서 '45510 도장공사-탄성퍼티'와 한국산업표준 KS F 3211, KS F 6010 시험방법에 따른 각각의 시험을 실시하였다.

<시험항목 12-부착강도>

상기 실시예 2-1 내지 2-3과 비교예 2에서 제조한 각각의 조성물을 대상으로 한국산업표준 KS M 6010 시험방법에 따라 재령 14일이 되는 시점에서 부착강도 시험을 실시하였다. 그 결과는 하기 표 15와 같았다.

시험방법	단위	실시예 2-1	실시예 2-2	실시예 2-3	비교예3	품질기준 (KS M 6010)
KS M 6010	N/㎠	160	185	210	95	49 이상

실험결과, 상기 표 15에서 확인되는 바와 같이, 실시예 2-1 내지 2-3, 비교예 2의 조성물 모두 품질기준을 만족하고, 실시예 2-1 내지 2-3의 조성물은 캡슐화된 무기질 충전재의 혼입량 증가에 따라 부착강도가 증가하며, 비교예에 비하여 매우 높은 결과치를 나타냄을 확인할 수 있었다.

상기와 같은 결과로부터, 본 발명의 조성물에 첨가된 캡슐화된 무기질 충전재가 부착강도 상승에 많은 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다.

<시험항목 13-인장강도>

상기 실시예 2-1 내지 2-3과 비교예 2에서 제조한 각각의 조성물을 대상으로 한국산업표준 KS F 3211 시험방법에 따라 재령 14일이 되는 시점에서 인장강도 시험을 실시하였다. 그 결과는 하기 표 16에 나타내었다.

시험방법	단위	실시예 2-1	실시예 2-2	실시예 2-3	비교예2	품질기준 (LH 전문시방서)
KS F 3211	N/㎠	153	172	194	92	49 이상

실험결과, 상기 표 16에서 확인되는 바와 같이, 실시예 2-1 내지 2-3, 비교예 2의 조성물 모두 LH 전문시방서 품질기준을 만족하고, 실시예 2-1 내지 2-3의 조성물은 캡슐화된 무기질 충전재의 혼입량 증가에 따라 인장강도가 증가하며, 비교예에 비하여 매우 높은 결과치를 나타냄을 확인할 수 있었다.

상기와 같은 결과로부터, 본 발명의 조성물에 첨가된 캡슐화된 무기질 충전재가 인장강도 상승에 많은 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다.

<시험항목 14-신장율>

상기 실시예 2-1 내지 2-3과 비교예 2에서 제조한 각각의 조성물을 대상으로 한국산업표준 KS F 3211 시험방법에 따라 재령 7일이 되는 시점에서 신장율 시험을 실시하였다. 그 결과는 하기 표 17에 나타내었다.

시험방법	단위	실시예 2-1	실시예 2-2	실시예 2-3	비교예2	품질기준 (LH 전문시방서)
KS F 3211	%	321	376	452	210	100 이상

실험결과, 상기 표 17에서 확인되는 바와 같이, 실시예 2-1 내지 2-3, 비교예 2의 조성물 모두 LH 전문시방서 품질기준을 만족하고, 실시예 2-1 내지 2-3의 조성물은 표면이 캡슐화된 무기질 충전재의 혼입량 증가에 따라 신장율이 증가하며, 비교예에 비하여 매우 높은 결과치를 나타냄을 확인할 수 있었다.

상기와 같은 결과로부터, 본 발명의 조성물에 첨가된 표면이 캡슐화된 무기질 충전재가 신장율 상승에 많은 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다.

<시험항목 15-상도적합성>

상기 실시예 2-1 내지 2-3과 비교예 2에서 제조한 각각의 조성물을 대상으로 한국산업표준 KS M 6010 시험방법에 따라 재령 14일이 되는 시점에서 상도 적합성 시험을 실시하였다. 그 결과는 하기 표 18에 나타내었다.

시험방법	단위	실시예 2-1	실시예 2-2	실시예 2-3	비교예 2	품질기준 (KS M 6010)
KS M 6010	^-	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음	이상 없을 것

실험결과, 상기 표 18에서 확인되는 바와 같이, 실시예 2-1 내지 2-3, 비교예 2의 조성물 모두 상도 적합성에 이상이 없어, 모두 품질기준을 만족하고 있음을 확인할 수 있었다.

<시험항목 16-내수성>

상기 실시예 2-1 내지 2-3과 비교예 2에서 제조한 각각의 조성물을 대상으로 한국산업표준 KS M 6010 시험방법에 따라 재령 14일이 되는 시점에서 물에 30일 침지하여 도막의 상태를 확인하였다. 그 결과는 하기 표 19에 나타내었다. 단, KS M 6010에서는 24시간 침지 후 이상이 없을 것을 품질기준으로 하고 있다.

시험방법	단위	실시예 2-1	실시예 2-2	실시예 2-3	비교예2	품질기준 (KS M 6010)
KS M 6010	^-	이상없음	이상없음	이상없음	부풀음 현상	물에 24시간 침지하여 이상이 없을 것

실험결과, 상기 표 19에서 확인되는 바와 같이, 실시예 2-1 내지 2-3의 조성물은 물에 30일 침지하였음에도 불구하고 표면에 이상이 없는 반면, 비교예 2의 조성물은 재령 14일이 경과한 시점에서 표면에 수포가 발생한 것을 확인할 수 있었다.

상기와 같은 결과는 본 발명의 조성물에 포함된 표면이 캡슐화된 무기질 충전재의 첨가가 내수성을 강화시키는데 많은 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다.

<시험항목 17-내알칼리성>

상기 실시예 2-1 내지 2-3과 비교예 2에서 제조한 각각의 조성물을 대상으로 한국산업표준 KS M 6010 시험방법에 따라 재령 14일이 되는 시점에서 수산화칼슘 포화 용액에 30일 침지하여 도막의 상태를 확인하였다. 그 결과는 하기 표 20에 나타내었다. 단, KS M 6010에서는 24시간 침지 후 이상이 없을 것을 품질기준으로 하고 있다.

시험방법	단위	실시예 2-1	실시예 2-2	실시예 2-3	비교예 2	품질기준 (KS M 6010)
KS M 6010	^-	이상없음	이상없음	이상없음	부풀음 현상	수산화칼슘 포화용액에 24시간 침지하여 이상이 없을 것

실험결과, 상기 표 20에서 확인되는 바와 같이, 실시예 2-1 내지 2-3의 조성물은 수산화칼슘 포화용액에 30일 침지하였음에도 불구하고 표면에 이상이 없는 반면, 비교예 2의 조성물은 재령 14일 경과시점에서 표면에 수포가 발생한 것을 확인할 수 있었다.

상기와 같은 결과는, 본 발명의 조성물에 포함된 표면이 캡슐화된 무기질 충전재의 첨가가 내알칼리성을 강화시키는데 많은 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다.

<적용예 1: 파임 부위에 대한 시공>

본 발명의 균열 부위와 파임 부위별 상이한 바탕면 처리 및 시공 처리 사례를 도시한 도 2 중 좌측 흐름 순서에 따라 파임 부위에 대한 보수 공법을 다음과 같이 수행하였다.

구체적으로, 도 2의 S1-1 단계로서 해당 파임 부위에 다음 가 내지 마 항목들을 순차 적용하고 바탕면 처리를 수행하였다:

가. 바탕면의 탈락 부위와 레이턴스는 해머드릴 등으로 완전히 제거하였다.

나. 바탕면의 먼지, 모래 등 각종 이물질은 철저히 제거하였다.

다. 바탕면의 요철이 심한 부위는 그라인더 등으로 처리하여 고성능 다목적 보수용 모르타르 조성물의 접착성이 저해되지 않도록 조치하였다.

라. 청소된 바탕면에 고압세척기를 사용하여 고압세척을 시행하여 이물질을 완전히 제거한 후 습윤 상태를 유지하였다.

마. 구조적인 균열부위에는 균열부위를 따라 폭 10mm, 깊이 10∼15mm 정도의 U형 또는 V형의 컷팅을 하였다. 이 때 컷팅 부위의 콘크리트 가루 등을 브러시와 압축공기 등을 사용하여 제거하였다.

그런 다음 도 2의 S1-2 단계로서, 고압살수를 수행하여 표면을 습윤화한 다음 건조시켰다.

이어서, 도 2의 S2 단계로서, 상기 바탕면 처리된 건축물 외벽의 파임 부위에 실시예 1-1의 모르타르 조성물을 다음 a) 내지 d) 항목들에 따라 순차 적용하여 충전 및 경화하여 패인 단면을 복구하였다.

a) 배합된 모르타르를 충전부위 개소에 미장에 사용되는 기구들을 사용하여 미장과 동일한 방법으로 시공하였다. 일례로, 배합된 모르타르는 후술하는 방법에 따라 제조된 모르타르 조성물을 파우더 20 kg과 음용수 2.6 내지 3 kg의 무게 비율로 혼합하여 단위수량 13∼15%인 것을 제조하여 사용하였다. 이때 파우더를 음용수와 혼합한 다음 전동 믹서기 등을 이용하여 3분 이상 균질하게 교반시켜 사용하였다.

b) 충전하고자 하는 개소의 깊이에 따라 완전히 충진하되, 1회에 최대깊이 50mm까지 충전하였으며, 보다 깊을 경우에는 1~3회에 걸쳐 충전하였다.

c) 충전이 완료된 부분은 미장공구 등으로 표면을 미려하게 마감하였다.

d) 철근이 노출되거나 부식된 부위에는 밀실한 충전 작업을 실시하였다.

이후, 하절기에는 최소 24시간, 동절기에는 최소 48시간 동안 양생시켰다.

그런 다음 통상적인 과정에 따라 육안으로 모르타르의 처짐 현상이나 균열 발생, 표면 굴곡의 발생 여부를 확인하고, 결함부분이 발견되면 해당부위에 즉시 보완 시공하였다.

이어서 품질관리시험 및 유압식 부착력 장비를 이용하여 KS F 4042에서 규정하고 있는 부착강도 1.5N/㎟ 이상이 되는지 시험하였다. 만약 측정값이 기준치이하 일 때 부착력을 저하시키는 원인을 찾아내고 시정조치 후 재시공하였다.

그런 다음 도 2의 S3 단계로서, 앞서 실시예 2-1에서 제조한 고탄성 퍼티재 조성물을 다음 a 내지 b 항목들 중에서 필요한 항목을 적용하여 해당 부위에 도포하고 균열을 보수하였다:

a. 미세균열 부위에는 고무헤라 등으로 균열 및 층간 조인트 부위가 완전히 밀봉되도록 고탄성 퍼티를 충전하였다. 일례로, 고탄성 퍼티는 균열폭이 2.0mm 미만인 경우에는 최소 성막 두께를 1mm 이상으로 시공하였고, 균열폭 2.0mm 이상인 부위와 층간 조인트 부위에는 최소 성막 두께가 2~3mm 이상이 되도록 2회 이상 시공하였다.

b. 상술한 S2 단계에 따른 모르타르 시공부위에는 특히 시공 후 최소 48시간 경과한 시점(상온기준)에 상기 방법으로 평균 0.5mm 두께, 혹은 최소 성막 두께가 0.5mm가 되도록 밀실하면서도 평탄하게 퍼티 작업하였다.

이후, 시공 후 최소 24시간 동안 시공 면을 손상 없이 유지하여 양생시켰다. 그런 다음 통상적인 과정에 따라 육안으로 퍼티의 처짐 현상이나 갈라짐, 표면 굴곡의 발생 여부를 확인하고, 결함부분이 발견되면 해당부위에 즉시 보완 시공하였다.

필요에 따라, 도 1과 도 2의 S4 단계로서 제시한 페인트 시공 단계를 포함할 수 있다. 그 결과, 도 3의 현장 사진에서 보듯이, 단면 복구와 균열보수가 효과적으로 완료된 결과물을 확인할 수 있다.

<적용예 2: 균열 부위에 대한 시공>

본 발명의 균열 부위와 파임 부위별 상이한 바탕면 처리 및 시공 처리 사례를 도시한 도 2 중 우측 흐름 순서에 따라 균열 부위에 대한 보수 공법을 다음과 같이 수행하였다.

구체적으로, 도 2의 S1-3 단계로서 해당 균열 보수 부위에 다음 ㄱ 내지 ㄷ 항목들을 순차 적용하고 바탕면 처리를 수행하였다:

ㄱ. 시공면의 균열 폭 및 누수관계 등을 관찰한다.

이어서, 도 2의 S3-2 단계로서 실시예 2-1에서 제조한 고탄성 퍼티재 조성물을 미세균열 부위에 고무헤라 등으로 균열 및 층간 조인트 부위가 완전히 밀봉되도록 고탄성 퍼티를 충전하였다. 상기 고탄성 퍼티는 균열폭이 2.0mm 미만인 경우에는 최소 성막 두께를 1mm 이상으로 시공하였고, 균열폭 2.0mm 이상인 부위와 층간 조인트 부위에는 최소 성막 두께가 2~3mm 이상이 되도록 2회 이상 시공하였다.

필요에 따라, 도 1과 도 2의 S4 단계로서 제시한 페인트 시공 단계를 포함할 수 있다. 그 결과, 도 4의 현장 사진에서 보듯이, 균열보수가 효과적으로 완료된 결과물을 확인할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 일 구현예를 이용하여 설명한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

균열 및 파임으로 열화된 고층 건축물 및 아파트 외벽의 보수 공법에 있어서, 상기 균열 부위와 파임 부위별로 서로 다른 바탕면 처리를 수행하는 단계;
상기 바탕면 처리된 건축물 외벽의 파임 부위와 균열 부위를 단면 복구 및 균열 보수하는 단계로서 프라이머 도포를 생략한 상태로, ⅰ) 상기 바탕면 처리된 건축물 외벽의 파임 부위에 모르타르 조성물을 직접 충전하고 경화시켜 단면을 복구한 다음 경화된 모르타르 조성물의 표면에 퍼티재 조성물을 도포하고, ⅱ) 상기 바탕면 처리된 건축물 외벽의 균열 부위에 퍼티재 조성물을 직접 충전 및 도포하는 단계; 및
상기 단면 복구 및 균열 보수된 표면에 외부용 수성페인트를 도장하여 마감하는 단계;를 포함하고,
상기 모르타르 조성물은,
캡슐화 대상 순환골재를 선별하고 흡착 수분을 제거하고, 하기 화학식 1로부터 비중이 1 이상인 실리콘 화합물과 비중이 1 미만인 실리콘 화합물을 선택하고, 각각 산 해교제 하에 pH 3 ~ 4의 범위로 가수분해 반응하여 반응물을 수득하고,
[화학식 1]

(식 중, R₁ 내지 R₄중 적어도 하나는 치환기를 갖거나 갖지 않으며 그 말단이 아미노기, 에폭시기, 비닐기, 알릴기, 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기, 스타이렌기 및 메르캅토기 중 선택된 경화기를 갖는 작용기이고, 그 나머지는 수소 원자, 알킬기 및 아릴기 중에서 선택되고, n은 1 내지 4의 정수이다.),
상기 반응물에 상기 흡착 수분을 제거한 캡슐화 대상 순환골재를 투입하여 캡슐화 처리된 순환골재를 제조하고, 상기 캡슐화 처리된 순환골재를, 비중이 3 이상인 수경성시멘트 30 ~ 45중량%, 입경이 0.7~1.2mm이고 비중이 2.5 이상인 순환골재 15 ~ 20중량%, 입경이 0.35~0.7mm이고 비중이 2.5 이상인 순환골재 10 ~ 20중량%, 입경이 0.1~0.35mm이고 비중이 2.5 이상인 순환골재 10 ~ 20중량%, 비중이 2.8 이상인 팽창재 1.0 ~ 3.0중량%, 비중이 0.8 이하인 재유화형분말수지 1.0 ~ 3.0중량%, 비중이 2.9 이상인 응결지연제 0.1 ~ 1.0중량%, 비중이 0.8 이하인 유동화제 0.1~ 1.0중량%, 비중이 0.6 이상인 증점제 0.01 ~ 1.0중량%, 비중이 1.2 이상인 섬유보강재 0.01 ~ 0.5중량% 및 비중이 1 이하인 습윤안정제 0.01 ~ 0.5중량%로 구성된 베이스 기재 100 중량부에 대하여, 2 내지 10 중량부 범위 내로 포함시켜 제조하고,
상기 퍼티재 조성물은,
캡슐화 대상 무기질 충전재를 탄산칼슘, 뵘석 및 규회석으로 이루어진 군에서 하나 이상 선별한 후에 흡착 수분을 제거하고, 상기 화학식 1로부터 비중이 1 이상인 실리콘 화합물을 선택하고, 산 해교제 하에 pH 3 ~ 4의 범위로 가수분해 반응하여 반응물을 수득하고, 상기 반응물에 상기 흡착 수분을 제거한 캡슐화 대상 무기질 충전재를 투입하여 캡슐화 처리된 무기질 충전재를 제조하고, 상기 캡슐화 처리된 무기질 충전재 3 ~ 10중량%; 코-폴리머 바인더 20 ~ 45중량%; 경질탄산칼슘, 중질탄산칼슘, 황산바륨, 벤토나이트 및 규사로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 무기질 충전재 40 ~ 60중량% 및 증점제, 증점안정제, pH 조절제, 가소제, 소포제, 방부제 및 분산제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 기능성 첨가제 1~ 5중량%를 배합하여 제조한 것을 특징으로 하는 균열과 파임으로 열화된 고층 건축물 및 아파트 외벽의 보수 공법.
청구항 1에 있어서,
상기 파임 부위에 대한 바탕면 처리는, 해당 부위를 치핑하고 노출된 철근의 녹을 제거하는 단계와, 상기 치핑된 건축물의 외벽에 물을 분사한 다음 건조시키는 단계로 구성되는 파임 부위에 대한 바탕면 처리 단계로 구성되고,
상기 균열 부위에 대한 바탕면 처리는 해당 부위에서 이물질을 제거하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 열화된 고층 건축물 및 아파트 외벽의 보수 공법.
청구항 1에 있어서,
상기 모르타르 조성물은 상기 베이스 기재 100 중량부에 대하여, 소디움 글루코네이트, 타르타르산 및 이들의 혼합물이 0.05 ~ 2 중량부 범위 내로 더 포함되는 것을 특징으로 하는 고층 건축물 및 아파트 외벽의 보수 공법.
청구항 1에 있어서,
상기 산 해교제는 아세트산, 질산, 황산, 염산, 불산, 붕산, 붕사, 옥살산, 인산, 에탄올 및 메탄올로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 고층 건축물 및 아파트 외벽의 보수 공법.