KR101877888B1 - 섬유강화 복합체의 면보수와, 실란 중합체의 탄산화 및 염해 방지 보호층을 갖는 콘크리트 구조물의 내구성 증대 표면처리방법 - Google Patents

섬유강화 복합체의 면보수와, 실란 중합체의 탄산화 및 염해 방지 보호층을 갖는 콘크리트 구조물의 내구성 증대 표면처리방법 Download PDF

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Abstract

콘크리트 구조물에 보호 도막을 형성하여 콘크리트 구조물의 내구성 증대 표면처리방법이며, 이 방법은 제1단계로서 i) 변성 EVA 수지 5-20 중량%, 부착력 강화 시멘트 55-67 중량%, 규사 15-30 중량%, 폴리프로필렌 단섬유 0.1 내지 5 중량%, 현무암 단섬유 0.8-25 중량%를 포함하는 하도를 형성하는 단계 또는 ii)콘크리트 구조물의 표면에 포클랜드 시멘트(OPC), 45~65 중량부, 알루미나 시멘트 1.5~5 중량부, 규사 23~35 중량부, 무수석고 1.5~4중량부, 충전재 1~2.5 중량부, 현무암 단섬유 0.5~20 중량부, 폴리프로필렌 단섬유 0.1~10 중량부, 고성능 감수제 3~5 중량부, 실리카흄 3~6 중량부, 고로슬래그 미분말 15~23 중량부 및 재유화형 수지(redispersible resin) 1~5 중량부를 함유하는 주재와, 상기 주재 100 중량부에 대하여 티타늄디옥사이드 0.4~0.65 중량부, 유동화제 0.05~0.5 중량부를 포함하는 단면보수층을 형성하는 단계를 포함하며; 제2단계로서 아크릴 에멀젼 60~70 중량%, 포타슘 실리케이트 3~5 중량%, 실리코네이트 2~3 중량%, 메톡시 실란 2~3 중량%, 산화티탄(TiO2) 10~15중량%, 실리카흄 분말 3~5 중량%, 규조토 분말 5~9 중량%, 소포제 0.3~0.5 중량%, 분산제 0.3~0.5 중량% 및 증점제 1~2 중량%를 함유하는 중도를 형성하는 단계;를 포함하는 섬유강화 복합체의 면보수와 실란 중합체의 탄산화 및 염해 방지 보호층을 갖는 콘크리트 구조물의 내구성 증대 표면처리방법과 이 방법에 따라 내구성 증대 표면처리된 콘크리트 구조물이 제시된다.

Description

섬유강화 복합체의 면보수와, 실란 중합체의 탄산화 및 염해 방지 보호층을 갖는 콘크리트 구조물의 내구성 증대 표면처리방법{The surface treating method of concrete structure having section repair of fiber reinforced composite, and neutralization and salt damage preventing layer of silane polymer for improvement of durability}
본 발명은 콘크리트 구조물의 표면에 섬유강화 복합체의 면보수와, 실란 중합체의 탄산화 및 염해 방지 보호층을 형성하여 콘크리트 구조물의 내구성 증대 표면처리방법을 제시한다.
콘크리트는 경제성 및 내구성이 우수한 건설재료로서 강재와 더불어 콘크리트 구조물의 건설에 널리 사용되고 있다. 그러나 콘크리트는 인장강도와 휨강도가 작고, 균열이 발생하기 쉬운 본질적인 결함을 가지고 있으며, 또한 최근 고강도 콘크리트의 실용화에 따른 압축강도의 증가로 인해 콘크리트의 취성파괴(Brittle Failure)가 문제시되고 있다.
한 측면은 콘크리트 구조물의 내구성 증대 표면처리방법과 이 방법에 따라 내구성이 증대되도록 표면처리된 콘크리스트 구조물을 제공하는 것이다.
한 측면에 따라 콘크리트 구조물에 보호 도막을 형성하여 콘크리트 구조물의 내구성 증대 표면처리방법이며, 상기 표면처리 방법은 제1단계로서 i)콘크리트 구조물의 표면에 열화방지를 위한 층으로서 변성 EVA 수지 5-20 중량%, 부착력 강화 시멘트 55-67 중량%, 규사 15-30 중량%, 폴리프로필렌 단섬유 0.1 내지 5 중량%, 현무암 단섬유 0.8-25 중량%를 포함하는 하도를 형성하는 단계 또는 ii)콘크리트 구조물의 표면에 포틀랜드 시멘트(OPC), 45~65 중량부, 알루미나 시멘트 1.5~5 중량부, 규사 23~35 중량부, 무수석고 1.5~4 중량부, 충전재 1~2.5 중량부, 현무암 단섬유 0.5~20 중량부, 폴리프로필렌 단섬유 0.1~10 중량부, 고성능 감수제 3~5 중량부, 실리카흄 3~6 중량부, 고로슬래그 미분말 15~23 중량부 및 재유화형 수지(redispersible resin) 1~5 중량부를 함유하는 주재와, 상기 주재 100 중량부에 대하여 티타늄디옥사이드 0.4~0.65 중량부, 유동화제 0.05~0.5 중량부를 포함하는 단면보수층을 형성하는 단계를 포함하며; 제2단계로서 아크릴 에멀젼 60~70중량%, 포타슘 실리케이트 3~5 중량%, 실리코네이트 2~3 중량%, 메톡시 실란 2~3 중량%, 산화티탄(TiO2) 10~15 중량%, 실리카흄 분말 3~5 중량%, 규조토 분말 5~9 중량%, 소포제 0.3~0.5 중량%, 분산제 0.3~0.5 중량% 및 증점제 1~2 중량%를 함유하는 중도를 형성하는 단계; 를 포함하며, 상기 중도는 탄산화방지 및 염해방지를 위한 층으로서 층두께는 100 내지 150㎛인 섬유강화 복합체의 면보수와, 실란 중합체의 탄산화 및 염해 방지 보호층을 갖는 콘크리트 구조물의 내구성 증대 표면처리방법이 제공된다.
다른 측면에 따라 내구성 증대 표면처리된 보호도막을 갖는 섬유강화 복합체의 면보수와 실란 중합체의 탄산화 및 염해 방지 보호층을 갖는 콘크리트 구조물이 제공된다.
본 발명의 섬유강화 복합체의 면보수와 실란 중합체의 탄산화 및 염해 방지 보호층을 갖는 콘크리트 구조물은 내구성이 향상된다.
이하, 일구현예에 따른 섬유강화 복합체의 면보수와 실란 중합체의 탄산화 및 염해 방지 보호층을 갖는 콘크리트 구조물의 내구성 증대 표면처리방법 및 그 방법에 따라 표면처리된 콘크리트 구조물에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 콘크리트 구조물에 보호 도막을 형성하여 콘크리트 구조물의 내구성 증대 표면처리방법을 제공한다. 상기 표면처리 방법은 제1단계로서 i)콘크리트 구조물의 표면에 열화방지를 위한 층으로서 변성 EVA 수지 5-20 중량%, 부착력 강화 시멘트 55-67 중량%, 규사 15-30 중량%, 폴리프로필렌 단섬유 0.1 내지 5 중량%, 현무암 단섬유 0.8-25 중량%를 포함하는 하도를 형성하는 단계를 실시하거나 또는 ii)콘크리트 구조물의 표면에 포클랜드 시멘트(OPC), 45~65 중량부, 알루미나 시멘트 1.5~5 중량부, 규사 23~35 중량부, 무수석고 1.5~4중량부, 충전재 1~2.5 중량부, 현무암 단섬유 0.5~20 중량부, 폴리프로필렌 단섬유 0.1~10 중량부, 고성능 감수제 3~5 중량부, 실리카흄 3~6 중량부, 고로슬래그 미분말 15~23 중량부 및 재유화형 수지(redispersible resin) 1~5 중량부를 함유하는 주재와, 상기 주재 100 중량부에 대하여 티타늄디옥사이드 0.4~0.65 중량부, 유동화제 0.05~0.5 중량부를 포함하는 단면보수층을 형성하는 단계를 포함한다.
제2단계로서 탄산화방지 및 염해방지를 위한 층인 중도를 형성하는 단계를 실시한다. 중도는 층두께가 100 내지 150㎛이며, 중도는 아크릴 에멀젼 60~70 중량%, 포타슘 실리케이트 3~5 중량%, 실리코네이트 2~3 중량%, 메톡시실란 2~3 중량%, 산화티탄(TiO2) 10~15 중량%, 실리카흄 분말 3~5 중량%, 규조토 분말 5~9 중량%, 소포제 0.3~0.5 중량%, 분산제 0.3~0.5 중량% 및 증점제 1~2 중량%를 함유한다.
본 발명의 일구현예에 따른 콘크리트 구조물의 내구성 증대 표면처리방법은 후술하는 바와 같다.
먼저 콘크리트 구조물의 치핑 및 고압 물세척을 실시한다. 콘크리트 구조물 표면의 열화 부분을 제거한 후 접착력 증대를 위해 먼지 등 이물질을 고압수 세척기, 진공 청소기 등을 이용하여 완전하게 제거한다. 이 때 콘크리트 구조물이 모르타르의 수분을 급격히 흡수하는 것을 방지하기 위하여 작업 전에 하지면 콘크리트 표면이 포화 상태가 되도록 충분한 양의 물을 뿌려 적셔 둔다. 물을 뿌려 두는 것은 예를 들어, 24 시간 전에 실시할 수 있다. 그리고 작업 시작 1시간 전에 접착력 증대에 저해되 는 수분이나 먼지(레이턴스) 등을 고압 공기를 이용하여 제거한다. 하지면의 처리를 한 후 손상된 콘크리트, 시멘트 레이턴스, 부식성 물질, 먼지, 유제 및 기타 하지면과 보수 재료와의 접착력을 감소시키는 물질의 존재 여부를 확인하고 문제가 있을 경우 바로 적절한 조치를 취하여 준다. 아울러 접착력을 저하시키는 수막이 있는지 여부를 확인한 후 표면에 고압 공기를 분사한다. 이어서 상기 과정에 따라 이물질이 제거된 콘크리트 구조물 상부에 단면보수층을 형성한다. 단면 보수층을 형성한 이후에는 표면보호를 위한 중도를 1회 형성한다. 단면보수층은 포틀랜드 시멘트와 알루미나 시멘트, 고로슬래그 미분말을 혼합하여 제1혼합물을 생성하는 단계; 상기 제1혼합물에 알루미나 시멘트, 무수석고를 혼합하여 제2혼합물을 생성하는 단계; 상기 제2혼합물에 규사를 혼합하여 제3혼합물을 생성하는 단계; 상기 제3혼합물에 소포제, 재유화형수지 등 티타늄디옥사이드, 현무암 단섬유 및 폴리프로필렌 단섬유를 혼합하는 단계;를 실시하여 형성한다. 상술한한 단계에 따라 실시하여 섬유 복합체 단면보수 모르타르가 얻어진다.
현무암 섬유는 시멘트 구성 성분과 비슷하여 이질성이 적다는 장점을 가지고 있어 탄성계수 또한 우수하여 고강도 콘크리트 복합제로 특징을을 갖고 있어 높은 인장강도는 매트리스 균열발생 이후에도 균열부위에 섬유 가교능력이 향상되며 콘크리트와 유사한 밀도로 혼합 타설시 기타 다른 보강섬유에 비해 균일한 섬유 분산성을 확보 낮은 리바운드율을 가진다 또한 현무암 섬유 제조시 Al2O3, Si02 성분과 냉각되면서 멀라이트 형태로 결정화 되기 때문에 단일성분으로 있을 때보다 강알카리 환경에 우수하고 내화특성 또한 우수하여 화염에 노출시에도 현무암 섬유는 90% 수준의 인강강도를 가진다
현무암 섬유는 예를 들어 천연 현무암을 125℃ 이상의 고온에서 용해한 후 이를 섬유 형태로 성형물을 수득하고 결정화하여 얻는다. 현무암 섬유의 밀도는 2.7g/cm3이고, 인장탄성율은 84 내지 87GPa이고 사용가능온도는 -260 내지 560℃이다. 이러한 특성을 갖는 현무암 섬유는 다른 일반적인 섬유에 비하여 인장강도가 우수하고 탄성계수 및 인장탄성율이 매우 우수하다. 현무암 섬유의 길이는 3 내지 8mm이다.
섬유복합체 단면보수 모르타르에 상수 15-18중량% 가수하여 교반기로 충분히 교반한다 이때 초벌은7mm 이하로 흑손 또는 모르타르건을 사용하여 도포할수 있다. 단면보수층 형성시, 현무암 화이바와 폴리프로필렌 화이바(PP FIBER)를 같이 사용함으로써 셀롤로오스와 비교하여 유동성 및 분산 효과가 뛰어나 뭉침방지, 리바운드율 감소로 인하여 충분한 시공두께 및 품질을 기대할 수 있다
폴리프로필렌 단섬유는 구조용 합성섬유고분자 프라스틱 섬유보강재로 일반 마이크로 파이버(Micro fiber)와 같은 균열방지 효과뿐만 아니라 콘크리트 구조물의 휨인성 증진에 탁월한 효과를 가진 구조용 섬유보강재로서, 적은 양으로도 강섬유보다 우수한 휨성능을 발휘하고 강섬유의 최대 단점인 부식의 우려가 없어 고내구성의 콘크리트를 쉽게 만들 수 있다. 또한 표면의 기하학적 굴곡형상은 콘크리트와의 정착성을 향상시키고 일체화된 구조체를 만들어 에너지 흡수능력과 전단강도, 피로강도 등에 대하여 우수한 개선효과를 가져온다. 폴리프로필렌 단섬유의 길이는 30 내지 60mm이고 두께는 0.1 내지 1.0mm이다. 그리고 인장강도는 적어도 450Mpa이상이고 탄성계수는 적어도 5.6 Gpa 이상이다. 그리고 인장신도는 최대 15%이다. 이러한 폴리프로필렌 단섬유를 이용하면 콘크리트 및 모르터의 균열억제 및 기균열 확산 방지를 하는 균열 억제 기능을 갖고 있다. 그리고 휨인정이 증대되어 에너지 흡수능력이 뛰어나 우수한 휨인성 효과를 발휘한다. 그리고 녹발생에 대한 우려가 없어 고내수성의 콘트리트 제조가 가능하다. 그리고 강섬유에 비하여 적은 비용이 들고 취급이 쉽고 안전하여 시공성이 향상된다.
폴리프로필렌 단섬유는 망사형(Bundle)과 단사형이 있으며, 상기 망사형 섬유는 콘크리트 속에 고르게 분포되도록 섬유가 그물모양으로 형성되어 사용 권장량(900g/㎥)을 혼입하였을 경우, 600만개/㎥의 섬유가 콘크리트 내에 분포하고, 단사형 섬유는 섬유가 낱개로 짧은 형상을 가지며 사용 권장량(600g/㎥)을 콘크리트에 혼힙하였을 경우, 약 1억8천만개/㎥의 섬유가 콘크리트 내에 분포하며, 비표면적은 방사형 섬유보다 단사형 섬유가 약 10배 정도 크다. 본 발명에서는 폴리프로필렌 단섬유로서 망사형을 사용할 수 있고 단사형을 사용할 수 있고 이들 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 현무암 섬유 및 폴리프로필렌 섬유는 표면처리될 수 있다. 표면처리는 물리적인 처리, 및/또는 트위스트 가공을 할 수 있다. 이와 같이 표면처리된 현무암 섬유 및 폴리프로필렌 섬유를 이러한 섬유를 함유한 층의 부착력이 더 강화되면서 이러한 층을 갖는 구조물의 강성 및 내구성을 향상시킨다.
트위스트 가공은 예를 들어 70 내지 150℃의 가열된 2개의 롤러 사이를 섬유를 통과시키면 섬유의 물리적인 손상 없이 섬유의 방향성을 유지하면서 표면에 거칠기를 부여하는 공정을 통해서 표면처리될 수 있다. 이때 섬유의 패턴은 두 개의 롤러에 새겨진 패턴을 통해 생성되는데 서로 다른 무늬를 가지는 롤러를 상하로 설치하여 섬유의 앞뒤가 다른 인발거동을 하도록 할 수 있다.
트위스트 가공은 용융방사기법으로 제조되어 방사된 섬유가 가공장치의 투입구로 들어오게 되면 서로 반대방향으로 되는 모터가 크로스롤에 연결된 벨트를 돌리면서 5 내지 50㎜ 길이당 적어도 1번 이상 꼬아지게 된다. 구조용 합성섬유는 이 과정을 통해 소정 모양의 패턴을 갖는 단섬유가 소정의 길이로 연장 형성되며, 꼬임이 이루어지게 된다.
중도는 아크릴 에멀젼 중합체 및 알콕시 실란계 화합물을 혼합한 합성수용액을 제조하는 제1 단계와; 산화티탄(TiO2), 실리카흄 분말 및 규조토 분말로 이루어진 분체와 소포제,분산제 및 증점제로 이루어진 첨가제의 혼합물을 제조하는 제2 단계와; 상기 합성수용액 및 혼합물을 믹싱하는 제3 단계;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 알콕시 실란계 화합물은 예를 들어 포타슘실리게이트, 실리코네이트 및 메톡시실란중에서 선택된 하나 이상을 사용하며, 일구현예에 의하면 알콕시실란계 화합물로서 포타슘실리게이트, 실리코네이트 및 메톡시실란의 혼합물을 이용한다.
상기 제1 단계의 합성수용액은 아크릴 에멀젼 60~70중량%, 포타슘 실리케이트 3~5중량%, 실리코네이트 2~3중량%로 이루어지고, 상기 제2 단계에서의 혼합물은 메톡시 실란 2~3중량%, 산화티탄(TiO2) 10~15중량%, 실리카흄 분말 3~5중량%, 규조토 분말 5~9중량%, 소포제 0.3~0.5중량%, 분산제 0.3~0.5중량% 및 증점제 1~2중량%로 이루어진다.
단면보수층을 형성한 후, 상온(25℃)에서 2-3시간 이상의　 충분한 건조시간을 가진후 중도층을 도포한다 도포시 붓, 롤러, 에어리스 등을 사용하여 도포 할수잇으며 1회 적정시공두께는 습도막 두께 기준으로　 120-200㎛ 이하로 도포하는게 적정하다 중도층의 알콕시실란 커플링제와 10~30 nm 크기 의 금속 산화물을 포함하는 투명 수지 혼합물을 가수분해한 뒤 경화한 것을 세라믹 수지로 사용한다. 이때 트리메틸아민 등의 아민 촉매를 경화제로 사용할 수 있다. 내마모성을 위한 세라믹 입자로는 알루미나졸, 실리카 졸, 티타늄졸 등 다양한 종류를 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 일구현예에 따른 콘크리트 구조물의 내구성 증대 표면처리방법에 대하여 살펴 보면 다음과 같다.
콘크리트 구조물의 치핑 및 고압 물세척을 실시한다. 이어서 이물질이 제거된 콘크리트 구조물 상부에 바탕조정제를 도포하여 바탕조정층인 하도를 형성한다.
바탕조정재는 일액형 타잎의 분체로 전체 중량 기준으로 변성 EVA 수지 5~20 중량%와 부착력 강화 시멘트 55~67 중량% 및 규사 15~30 중량%, pp단섬유 0.1~5 중량%, 현무암 단섬유 3mm~8mm사이 0.8~25 중량%를 포함한다.
바탕조정층은 콘크리트 모체 표면에 또는 후술하는 콘크리트 구조물 표면 위에 형성된 단면 보수층 위에 공지의 방법을 써서, 예를 들어 에어리스, 모르타르 건, 흑손 으로 도포할 수 있다. 바탕조정층의 두께는 300~2000㎛정도인 것이 바람직하다. 특히 본 발명의 바탕조정층은 별도의 퍼티 작업이 없이도 콘크리트 모체면의 박리, 박락에의한 손상면을 복구하고 모체와 동일성분을 도포함으로써 일체화를 기하고 부착력 및 방수성이 우수하여 1차 열화방지막을 형성한다.
이어서 상기 하도 상부에 표면보호를 위한 중도를 1회 이상, 예를 들어 2회 실시하여 형성한다. 중도의 형성과정은 상술한 바와 같다.
그 후, 중도 상부에 오염방지를 위한 상도를 형성한다.
상도는 전체 상도 중량 기준으로 세라믹 수지 50~70 중량%, 아세트산부티르산셀룰로오스 15~25 중량% 및 상 전이 물질 10~25 중량%를 함유한다. 상도의 세라믹 수지로는 알콕시실란과 실란 커플링제와 10~30 nm 크기의 금속 산화물을 포함하는 투명 수지 혼합물을 가수분해한 뒤 경화한 것을 사용할 수 있다.
세라믹 수지는 투명한 수지에 금속 산화물 등의 세라믹 입자를 분산한 것으로서 표면의 경도를 향상시켜 준다. 세라믹의 수지로는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 투명 수지와 세라믹 입자의 분산물을 사용할 수 있다. 예를 들어 에폭시 수지와 멜라민 수지의 혼합 수지를 투명 수지로 사용하고 여기에 실란 커플링제를 사용하여 접착력을 향상시킨 것을 쓸 수 있다. 또는 중합이 가능한 아크릴기 등의 유기 작용기를 갖춘 유기알콕시실란을 투명 수지로 사용할 수도 있다. 본 발명의 한 구체적인 실시 형태에서는 알콕시실란 커플링제와 10~30 nm 크기의 금속 산화물을 포함하는 투명 수지 혼합물을 가수분해한 뒤 경화한 것을 세라믹 수지로 사용한다. 이 때 트리메틸아민 등의 아민 촉매를 경화제로 사용할 수 있다. 내마모성을 위한 세라믹 입자로는 알루미나졸, 실리카졸, 티타늄졸 등 다양한 종류를 사용할 수 있다.
상도는 마지막으로 피도포체에 도포된 도막 형성 도장재에 있어서, 상도층은 우수한 내오염성과 내마모성 등의 특징이 있다. 그리고 1회 적정도포량은 10-30㎛ 이하로 시공한다 시공시 가능하면 저압 스프레이를 통해 시공하며 붓, 롤러, 스프레이를 통해ㅔ서도 시공 가능하며 적정시공거리는 30-60㎝ 이내 거리에서 시공하는 것이 바람직하며, 시공후 24시간이내 비 또는 눈을 피해 시공한다
본 발명에서 변성 EVA 수지는 비닐아세테이트의 함량이 적어도 15 중량%이어야 한다.
실시예 1(하도/중도/상도)
제1단계로서 i)콘크리트 구조물의 표면에 열화방지를 위한 층으로서 변성 EVA 수지 10 중량%, 부착력 강화 시멘트 60중량%, 규사 20.7 중량%, 폴리프로필렌 단섬유 2.3 중량%, 현무암 단섬유 7 중량%를 포함하는 하도를 형성하였다. 여기에서 폴리프로필렌 단섬유와 현무암 단섬유의 혼합중량비는 약 1:3이었다. 현무암 섬유의 인장강도는 4200MPa, 밀도는 2.7g/cm3 MPa, 탄성계수는 93GPa 인장탄성율은 86GPa이었고, 폴리프로필렌 단섬유의 길이는 50mm, 두께는 0.5mm, 인장강도는 적어도 약 450Mpa이고 탄성계수는 약 5.6 Gpa, 인장신도는 약 15%이었다. 이어서 제2단계로서 아크릴 에멀젼 65 중량부, 포타슘 실리케이트 4 중량부, 실리코네이트 2.5 중량부로 이루어지고, 상기 제2 단계에서의 혼합물은 메톡시 실란 2.5 중량부, 산화티탄(TiO2) 12.5 중량부, 실리카흄 분말 4 중량부, 규조토 분말 7 중량부, 소포제 0.4 중량부, 분산제 0.4 중량부 및 증점제 1.5 중량부를 함유하는 중도를 약 120㎛의 두께로 형성하였다. 이어서, 제3단계로서 세라믹 수지 60 중량%, 아세트산부티르산셀룰로오스 17 중량% 및 상 전이 물질 23 중량%를 함유하는 상도를 약 15㎛의 두께로 형성하여 콘크리트 구조물의 표면에 내구성을 증대하는 표면처리를 실시하였다.
실시예 2(하도( 섬유강화복합체이용 )/중도/상도)
콘크리트 구조물의 표면에 포틀랜드 시멘트(OPC), 55 중량부, 알루미나 시멘트 3 중량부, 규사 24 중량부, 무수석고 3 중량부, 충전재 2 중량부, 현무암 단섬유 10 중량부, 폴리프로필렌 단섬유 5 중량부, 고성능 감수제 4 중량부, 실리카흄 4.5 중량부, 고로슬래그 미분말 20 중량부 및 재유화형 수지(redispersible resin) 13 중량부를 함유하는 주재와, 상기 주재 100 중량부에 대하여 티타늄디옥사이드 0.5 중량%, 유동화제 0.2 중량부를 포함하는 단면보수층을 형성하는 단계를 실시하여 콘크리트 표면 상부에 단면보수층을 형성하였다. 단면보수층 형성시 폴리프로필렌 단섬유와 현무암 단섬유의 혼합중량비는 약 1:3이었다.
제2단계로서 이어서 제2단계로서 아크릴 에멀젼 65 중량부, 포타슘 실리케이트 4 중량부, 실리코네이트 2.5 중량부로 이루어지고, 상기 제2 단계에서의 혼합물은 메톡시 실란 2.5 중량부, 산화티탄(TiO2) 12.5 중량부, 실리카흄 분말 4 중량부, 규조토 분말 7 중량부, 소포제 0.4 중량부, 분산제 0.4 중량부 및 증점제 1.5 중량부를 함유하는 중도를 약 120㎛의 두께로 형성하였다.
이어서, 제3단계로서 세라믹 수지 60 중량%, 아세트산부티르산셀룰로오스 17 중량% 및 상 전이 물질 23 중량%를 함유하는 상도를 약 15㎛의 두께로 형성하여 콘크리트 구조물의 표면에 내구성을 증대하는 표면처리를 실시하였다.
실시예 3-4
제1단계에서 폴리프로필렌 단섬유와 현무암 단섬유의 혼합중량비가 약 1:1 및 1:2로 각각 변화된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하였다.
실시예 5
제1단계에서 현무암 단섬유로서 인장강도가 4300MPa이고, 인장탄성율이 84GPa인 현무암 단섬유를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하였다.
실시예 6
제1단계에서 현무암 단섬유로서 인장강도가 4000MPa이고, 인장탄성율이 87GPa인 현무암 단섬유를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하였다.
실시예 7
제1단계에서 사용된 현무암 섬유 및 폴리프로필렌 섬유가 하기 단계에 따라 표면처리된 현무암 섬유 및 폴리프로필렌 섬유를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하였다.
공정1: 섬유 표면처리를 통한 무늬 형성
연신된 섬유의 원사인 필라멘트가 폴리머 매트릭스의 용융점 이하의 온도 70 ~ 150℃로 가열된 두 개의 롤러사이를 지나면서 물리적인 손상 없이 섬유의 방향성을 유지하면서 표면에 거칠기를 부여하는 공정을 통해 표면 처리되었다. 이때 섬유의 패턴은 두 개의 롤러에 새겨진 패턴을 통해 생성되는데 서로 다른 무늬를 가지는 롤러를 상하로 설치하여 섬유의 앞뒤가 다른 인발 거동을 하도록 할 수 있었다.
공정 2: 섬유의 꼬임(twist) 가공 공정
현무암 섬유 및 폴리프로필렌 섬유의 꼬임(twist) 가공을 하기 위한 공정으로서 트위스트 공정은 섬유에 인장강도 및 탄성계수와 같은 기계적인 성질을 부여하기 위해 연신공정 이후 실시되었다. 상기 섬유는 용융방사기법으로 제조되어 방사된 섬유가 가공장치의 투입구로 들어오게 되면 서로 반대방향으로 되는 모터(20)가 크로스롤에 연결된 벨트를 돌리면서 5 내지 50㎜ 길이당 적어도 1번 이상 꼬아지게 되었다. 구조용 합성섬유는 이 과정을 통해 소정 모양의 패턴을 갖는 단섬유가 소정의 길이로 연장 형성되며, 꼬임이 이루어지게 되었다.
비교예 1-2
제1단계에서 현무암 섬유와 폴리프로필렌 섬유 대신 섬유소 및 셀룰로오스를 각각 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하였다.
실시예 1 및 2에 따라 실시하여 콘크리트 구조물에 표면처리를 실시하는 경우, 비교예 1 및 2의 경우와 비교하여 각 층을 형성하는 조성물의 유동성 및 분산 효과가 우수하여 뭉침방지나 리바운드 율이 감소하여 목적하는 시공두께 및 품질을 용이하게 확보할 수 있다.
평가예 1
실시예 1-7 및 비교예 1-2에 따라 표면처리된 콘크리트 구조물에 대한 부착강도, 투습도, 내투수성, 중성화깊이, 염화물이온침투저항성을 하기 표 1에 나타난 방법에 따라 평가하였다. 각 특성의 평가 결과는 표 1 및 2와 같다.
구분 기준치 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
부착강도(N/㎟) 1.0 1.6 1.7 1.0 1.1
투습도(g/㎡ . day) 50 25 20 36 41
내투수성 투수되지 않음 이상 없음 이상 없음 이상없음 이상 없음
중성화깊이(mm) 1.0 이하 0.2 0.3 0.6 0.8
염화물이온침투저항성
(coulombs )		 1000 이하 120 165 678 598
표 1에 나타난 바와 같이 실시예 1-2에 따라 실시하면 비교예 1-2의 경우와 비교하여 내투수성은 동등한 수준을 나타내지만, 부착강도와 투습도가 개선되고 중성화깊이와 염화물 이온 침투에 대한 저항성이 개선된다는 것을 알 수 있었다.
평가예 2
실시예 3-7 및 비교예 1-2에 따라 표면처리된 콘크리트 구조물에 대한 부착강도, 투습도, 내투수성, 중성화깊이, 염화물이온침투저항성을 하기 표 1에 나타난 방법에 따라 평가하였다. 각 특성의 평가 결과는 표 2와 같다.
구분 기준치 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예
7		 비교예 1 비교예 2
부착강도(N/㎟) 1.0 1.6 1.7 1.65 1.72 1.78 1.0 1.1
투습도(g/㎡ . day) 50 25 21 20 22 24 36 41
내투수성 투수되지 않음 이상 없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상
없음		 이상
없음		 이상 없음
중성화깊이(mm) 1.0 이하 0.2 0.2 0.22 0.21 0.25 0.6 0.8
염화물이온침투저항성
(coulombs )		 1000 이하 120 182 130 140 150 678 598
표 2에 나타난 바와 같이 실시예 3-7에 따라 실시하면 비교예 1-2의 경우와 비교하여 내투수성은 동등한 수준을 나타내지만, 부착강도와 투습도가 개선되고 중성화깊이와 염화물 이온 침투에 대한 저항성이 개선된다는 것을 알 수 있었다.
평가예 3
실시예 2 및 비교예 1에 따라 표면처리된 콘크리트 구조물에 대하여 압축강도, 휨강도 및 부착강도를 KS F 4042방법에 따라 평가하여 하기 표 3에 나타내었다.
구분 기준치 실시예 2 비교예 1
압축강도(N/㎟)
(재령 28일)		 29.0 54 3.5
휨강도(N/㎟)
(재령 28일)		 6.0 12 8
부착강도(N/㎟)
(재령 28일)		 1.0 1.7 1.1
표 3에 나타난 바와 같이, 실시예 2에 따르면 비교예 1의 경우와 비교하여 압축강도, 휨강도 및 부착강도가 개선되는 것을 알 수 있었다.
이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 일구현예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 구현예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 콘크리트 구조물에 보호 도막을 형성하여 콘크리트 구조물의 내구성 증대 표면처리방법이며,
    상기 표면처리 방법은 제1단계로서 i)콘크리트 구조물의 표면에 열화방지를 위한 층으로서 변성 EVA 수지 5-20 중량%, 부착력 강화 시멘트 55-67 중량%, 규사 15-30 중량%, 폴리프로필렌 단섬유 0.1 내지 5 중량%, 현무암 단섬유 0.8-25 중량%를 포함하는 하도를 형성하는 단계 또는 ii)콘크리트 구조물의 표면에 포틀랜드 시멘트(OPC), 45~65 중량부, 알루미나 시멘트 1.5~5 중량부, 규사 23~35 중량부, 무수석고 1.5~4중량부, 충전재 1~2.5 중량부, 현무암 단섬유 0.5~20 중량부, 폴리프로필렌 단섬유 0.1~10 중량부, 고성능 감수제 3~5 중량부, 실리카흄 3~6 중량부, 고로슬래그 미분말 15~23 중량부 및 재유화형 수지(redispersible resin) 1~5 중량부를 함유하는 주재와, 상기 주재 100 중량부에 대하여 티타늄디옥사이드 0.4~0.65 중량부, 유동화제 0.05~0.5 중량부를 포함하는 단면보수층을 형성하는 단계를 포함하며;
    제2단계로서 아크릴 에멀젼 60~70중량%, 포타슘 실리케이트 3~5중량%, 실리코네이트 2~3 중량%, 메톡시 실란 2~3중량%, 산화티탄(TiO2) 10~15중량%, 실리카흄 분말 3~5중량%, 규조토 분말 5~9중량%, 소포제 0.3~0.5중량%, 분산제 0.3~0.5중량% 및 증점제1~2중량%를 함유하는 중도를 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 중도는 탄산화방지 및 염해방지를 위한 층으로서 층두께는 100 내지 150㎛이고,
    상기 제2단계를 실시한 후, 세라믹 수지 50~70 중량%, 아세트산부티르산셀룰로오스 15~25 중량% 및 상 전이 물질 10~25 중량%를 함유하는 상도를 형성하는 단계;를 더 포함하며, 상기 상도의 두께는 10 내지 20㎛의 층인 섬유강화 복합체의 면보수와 실란 중합체의 탄산화 및 염해 방지 보호층을 갖고, 상기 세라믹 수지는 알콕시실란과 실란 커플링제와 10~30 nm 크기의 금속 산화물을 포함하는 투명 수지 혼합물을 가수분해한 뒤 경화한 것이며,
    상기 i)하도를 형성하는 단계 및 ii) 단면보수층을 형성하는 단계에서, 현무암 단섬유와 폴리프로필렌 단섬유의 혼합중량비는 1:1 내지 1:3이고,
    상기 현무암 단섬유의 인장강도는 4000 내지 4300 MPa이고,
    상기 i)하도를 형성하는 단계 및 ii) 단면보수층을 형성하는 단계에서, 폴리프로필렌 단섬유의 인장강도는 450MPa 이상인 섬유강화 복합체의 면보수와 실란 중합체의 탄산화 및 염해 방지 보호층을 갖는 콘크리트 구조물의 내구성 증대 표면처리방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 i)하도를 형성하는 단계 및 ii) 단면보수층을 형성하는 단계에서, 현무암 단섬유의 밀도는 2.7g/cm3이고, 길이는 3 내지 8mm이고, 폴리프로필렌 단섬유의 길이는 30 내지 60mm이고, 두께는 0.1 내지 1.0mm인 콘크리트 구조물의 내구성 증대 표면처리방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 i)하도를 형성하는 단계 및 ii) 단면보수층을 형성하는 단계에서 현무암 단섬유 및 폴리프로필렌 단섬유는 물리적인 처리 및 트위스트 가공을 통하여 표면처리된 것인 콘크리트 구조물의 내구성 증대 표면처리방법.
  5. 제1항, 제3항 또는 제4항에 따라 내구성 증대 표면처리방법에 따라 제조된 보호도막을 갖는 섬유강화 복합체의 면보수와 실란 중합체의 탄산화 및 염해 방지 보호층을 갖는 콘크리트 구조물.
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