KR101921667B1 - 콘크리트 구조물 보호용 친환경 표면 보호제 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 표면 보호 코팅 방법 - Google Patents

콘크리트 구조물 보호용 친환경 표면 보호제 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 표면 보호 코팅 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 분체 결합재 10∼98중량%, 성능 개질제 1∼65중량% 및 물 1~25중량%를 포함하며, 상기 성능 개질제는 메틸메타크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체 30∼99중량%, 에폭시 에스테르 수지 0.1∼25중량%, 메틸아크릴레이트-초산비닐 공중합체 0.01∼25중량%, 메틸아크릴레이트-아크릴로니트릴 공중합체 0.01~20중량% 및 에틸렌-프로필렌 공중합체 0.01∼20중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보호용 친환경 표면 보호제 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 표면 보호 코팅 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 작업성, 염소이온 침투 저항성, 내구성, 부착성, 방수성, 지수성능 및 자기 치유성이 우수하여 콘크리트 구조물의 공용기간 증가, 유지보수비용 절감 및 시공성 향상을 구현할 수 있다. 또한, 본 발명의 친환경 표면 보호제 조성물은, 피착물이 습윤 상태에서도 시공이 가능하고 우수한 접착력을 나타내 기존 유기계 수지에서처럼 건조할 필요가 없어 시공기간을 단축할 수 있어 비용 절감효과를 얻을 수 있다.

Description

콘크리트 구조물 보호용 친환경 표면 보호제 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 표면 보호 코팅 방법{ECO-FRIENDLY SURFACE PROTECTING COMPOSITION FOR PROTECTING CONCRETE STRUCTURE AND COATING METHOD FOR PROTECTING SURFACE OF CONCRETE STRUCTURE THEREWITH}
본 발명은 콘크리트 구조물 보호용 친환경 표면 보호제 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 표면 보호 코팅 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시공이 용이하여 내식성, 난연성, 자외선 저항성, 염화물 침투 저항성, 중성화 저항성, 부착성, 동결융해저항성 및 방수성이 우수하여 콘크리트 구조물의 공용기간 증가, 유지보수비용 절감 및 시공성 향상을 구현할 수 있는 콘크리트 구조물 보호용 친환경 표면 보호제 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 표면 보호 코팅 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 철근콘크리트 구조물이나 발전소 및 화학시설물, 하수관거, 폐수처리장등의 시설물은 산성 가스나 직접적인 산성폐수에 접촉됨으로써 구조물의 노후화가 더 빨리 진행되고 있다. 또한, 외부로 확인할 수 있는 시설물뿐만 아니라 지하매설 시설물이나 수중구조물에 있어서도 노후화가 진행되고 있다. 이러한 산성 환경 하에 노출된 콘크리트 구조물의 열화단면을 보수하기 위한 여러 가지 재료 및 공법이 개발 적용되어지고 있으나 현재까지도 산성 환경에 대한 내구성능이 부족한 상황이다. 더욱이 정수장이나 배수지의 콘크리트 구조물은 염소, 오존 등으로 물을 정수하기 때문에 이러한 물질에 노출되어 열화가 촉진된다.
수로, 수로터널, 정수장, 배수지 등의 콘크리트 구조물의 표면을 도막공법을 이용하여 보호하고 있다.
상기 도막공법에는 일반적으로 에폭시계, 우레탄계, 폴리우레아 및 아크릴계 수지 도료 등과 같은 유기계 성분으로 이루어진 도료가 주로 사용되는데, 유기계 성분으로 이루어진 도료의 경우는 가공성이 좋고 접착성 및 유연성이 우수하다는 장점이 있으나, 도막을 형성하는 유기물이 자외선, 오존이나 수분에 의한 열화가 쉽게 발생하여 내구성이 저하되며, 내열성이 낮고 기름과 같은 유기물질이 혼입되어 오염되기 쉬운 문제점이 있다. 또한, 상기 유기계 성분의 도막재는 콘크리트의 표면 함수량이 5%이상에서는 경화가 이루어지지 않아 표면을 완전 건조하여야 하기 때문에 시공기간이 길어지고 콘크리트와의 열팽창계수가 상이하여 일체 거동이 어려워 장기간에 걸쳐 박리·박락이 발생하기 쉬운 문제점을 가지고 있다.
대한민국 등록특허 제10-1547882호(2015년 08월 28일 공고) 대한민국 등록특허 제10-1714547호(2017년 03월 22일 공고)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 내식성, 난연성, 자외선 저항성, 염화물 침투 저항성, 중성화 저항성, 부착성 및 방수성이 우수하여 콘크리트 구조물의 공용기간 증가, 유지보수비용 절감 및 시공성 향상을 구현할 수 있는 동결융해저항성, 염해, 중성화 저항성이 우수한 콘크리트 구조물 보호용 친환경 표면 보호제 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 표면 보호 코팅 방법을 제공함에 있다.
본 발명은, 분체 결합재 10∼98중량%, 성능 개질제 1∼65중량% 및 물 1~25중량%를 포함하며, 상기 성능 개질제는 메틸메타크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체 30∼99중량%, 에폭시 에스테르 수지 0.1∼25중량%, 메틸아크릴레이트-초산비닐 공중합체 0.01∼25중량%, 메틸아크릴레이트-아크릴로니트릴 공중합체 0.01~20중량% 및 에틸렌-프로필렌 공중합체 0.01∼20중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 표면 보호제 조성물을 제공한다.
상기 성능 개질제는 유동성을 개선하기 위한 폴리카본산 유동화제 및 나프탈렌계 유동화제를 중량비로 1 : 0.05~0.5로 혼합한 혼합물을 0.01∼10중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 성능 개질제는 탄성, 내유성, 내용매성을 개선하기 위하여 폴리에틸렌글리콜 0.01∼10중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 성능 개질제는 붓자국, 로울러자국, 오렌지필(orange peal), 분화구현상(cratering), 핀홀(pin hole), 색얼룩 등의 표면에 생기는 결함을 방지하기 위하여 부틴디올(butindiol을 0.001∼10중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 성능 개질제는 내마모성, 내한성 및 내구성능을 개선하기 위하여 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체를 0.001~10중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 성능 개질제는 연행공기의 발생으로 인한 공기량의 증가를 감소시키기 위한 소포제 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 분체 결합재는 알루미나 시멘트 5∼90중량%, 분말도가 4,000 cm2/g이상인 고로슬래그 미분말 5∼30중량%, 맥반석 분말 0.1~20중량%, 견운모 분말 0.1~20중량%, 중공형 실리카 0.1∼20중량%, 실리카질 규사 0.1~20중량%, 벤토나이트 0.01~10중량% 및 탄산마그네슘 0.01∼10중량%를 포함할 수 있다.
상기 분체 결합재는 시멘트에 의해 수축되는 것을 억제하기 위한 폴리프로필렌글리콜 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 분체 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 분체 결합재는 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위한 지연제 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 분체 결합재는 색상을 구현하고 미관을 개선하기 위한 안료 0.01~10 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 콘크리트 구조물의 레이턴스, 불순물 또는 열화부위를 그라인더, 평삭기, 연마기, 숏블라스터 등으로 치핑하여 제거하는 단계와, 치핑된 부위를 핸드 워터젯, 진공 흡입기 등으로 청소하는 단계와, 바탕 콘크리트 구조물과 상기 친환경 표면 보호제 조성물의 부착력을 개선하고, 물의 침투와 염소이온 침투를 억제하며, 내수성 및 방수성을 개선하기 위한 표면 보호제를 도포하는 단계와, 상기 친환경 표면 보호제 조성물을 붓, 롤러, 에어리스 등을 이용하여 살포하는 단계; 살포된 상기 친환경 표면 보호제 조성물 상부에 염해 저항성, 중성화 저항성, 표면 경도 개선, 방수성, 내수성을 개선하기 위하여 표면 강화제를 도포하는 단계; 및 양생하는 단계를 포함하는 콘크리트 구조물 표면 보호 코팅 방법을 제공한다.
여기서, 상기 표면 보호제는 상기 성능 개질제를 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 표면 강화제는 아크릴-우레탄, 실리카 무기질 표면 강화제, 실란계 침투강화제, 상기 성능 개질제 중 어느 하나 이상을 포함한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 콘크리트 구조물 친환경 표면 보호제 조성물은 작업성, 염소이온 침투 저항성, 내구성, 부착성, 방수성, 지수성능 및 자기 치유성이 우수하여 콘크리트 구조물의 공용기간 증가, 유지보수비용 절감 및 시공성 향상을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 친환경 표면 보호제 조성물은, 피착물이 습윤 상태에서도 시공이 가능하고 우수한 접착력을 나타내 기존 유기계 수지에서처럼 건조할 필요가 없어 시공기간을 단축할 수 있어 비용 절감효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 콘크리트 구조물 보호용 친환경 표면 보호제 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 표면 보호 코팅 방법에 의하면, 친환경 표면 보호제 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 수로, 수로 터널, 정수장, 배수지, 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 친환경 표면 보호제 조성물은 분체 결합재, 성능 개질제 및 물을 포함한다.
상기 분체 결합재는 상기 친환경 표면보호제 조성물에 10∼98중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 성능 개질제는 시멘트 경화체의 내부에 필름을 형성하여 휨, 인장 및 부착강도를 향상시키고 작업성 및 내구성을 개선하며 고유동성(셀프 레벨링)을 갖게 하는 역할을 하며, 상기 친환경 표면 보호제 조성물에 1∼65중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 분체 결합재는, 알루미나 시멘트 5∼90중량%, 분말도가 4,000 cm2/g이상인 고로슬래그 미분말 5∼30중량%, 맥반석 분말 0.1~20중량%, 견운모 분말 0.1~20중량%, 중공형 실리카 0.1∼20중량%, 실리카질 규사 0.1~20중량%, 벤토나이트 0.01~10중량% 및 탄산마그네슘 0.01∼10중량%를 포함할 수 있다.
상기 분체 결합재는 시멘트에 의해 수축되는 것을 억제하기 위한 폴리프로필렌글리콜 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 분체 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 분체 결합재는 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위한 지연제 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 분체 결합재는 색상을 구현하고 미관을 개선하기 위한 안료 0.01~10 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 알루미나 시멘트는 초속경 재료로서 시멘트와 혼합할 때 수 일 혹은 수 십일에 얻어지는 일반 포틀랜드 시멘트의 압축강도를 수 시간 내에 얻을 수 있게 한다. 상기 알루미나 시멘트는 상기 분체 결합재에 대하여 5∼90중량%를 함유되는 것이 바람직하다. 상기 알루미나 시멘트의 함량이 5중량% 미만이면 초기 강도 발현 및 내구성능 발현이 미약할 수 있고, 그 함량이 90중량%를 초과하면 작업성 및 가격경쟁력이 저하될 수 있다.
상기 분말도가 4,000 cm2/g 이상인 고로슬래그 미분말은 잠재수경성 물질로 시멘트 경화체의 장기강도를 증진시키며 시멘트 경화체의 수화조직을 치밀하게 하여 화학저항성과 내구성을 증대시키는 역할을 한다. 상기 고로슬래그 미분말은 상기 분체 결합재에 대하여 5∼30중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 고로슬래그 미분말의 함량이 5중량% 미만이면 장기강도 발현, 내구성 개선효과가 저하되고, 그 함량이 30중량%를 초과하면 초기강도 발현이 지연될 수 있다.
상기 맥반석 분말은 다공질의 특성으로 오염물질, 잡균 등을 흡착·분해하여 제거하고, 산 및 염기에 의한 부식을 방지하기 위하여 사용된다. 상기 맥반석 분말은 상기 분체 결합재에 대하여 0.1∼20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 맥반석 분말의 함량이 0.1중량% 미만이면 성능 개선효과가 저하되고, 그 함량이 20중량%를 초과하면 성능은 개선되나 초기강도 발현이 지연될 수 있다.
상기 견운모 분말은 천연 포졸란 물질로 장기강도 증진 및 내구성 개선 뿐만 아니라 방수성능 및 자기치유성능을 증대시키는 역할을 한다. 상기 견운모 분말은 상기 분체 결합재에 대하여 0.1∼20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 견운모 분말의 함량이 0.1중량% 미만이면 장기강도 발현, 내구성, 방수성능 및 자기치유성능이 저하되고, 그 함량이 20중량%를 초과하면 작업성이 저하되고 초기강도 발현이 지연될 수 있다.
상기 중공형 실리카는 장기 강도 및 내구성 개선뿐만 아니라 흡착성능을 개선시켜 내식성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 중공형 실리카는 상기 분체 결합재에 대하여 0.1∼20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 중공형 실리카의 함량이 0.1중량% 미만이면 장기강도 발현, 내구성, 내식성이 저하되고, 그 함량이 20중량%를 초과하면 작업성이 저하되고 초기강도 발현이 지연될 수 있다.
상기 실리카질 규사는 상기 분말 결합재에 대하여 0.1~20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 잔골재는 6호규사 : 7호규사를 중량비로 0.1~0.4 : 1로 혼합한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 벤토나이트는 조성물의 재료분리 방지를 위하여 사용한다. 상기 벤토나이트는 상기 분체 결합재에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 벤토나이트의 함량이 0.01중량% 미만이면 재료분리현상이 발생하기 쉽고, 그 함량이 10중량%를 초과하면 점도가 높아져 작업성이 저하된다.
상기 탄산 마그네슘은 흡습성으로 습윤 경화성 및 재료분리 방지성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 탄산 마그네슘은 상기 분체 결합재에 대하여 0.01∼10중량%를 함유되는 것이 바람직하다. 상기 탄산 마그네슘의 함량이 0.01중량% 미만이면 재료분리가 발생되기 쉬우며, 그 함량이 10중량%를 초과하면 작업성 및 강도발현이 저하될 수 있다.
상기 폴리프로필렌글리콜은 시멘트에 의해 수축되는 것을 억제하는 역할을 한다. 상기 폴리프로필렌글리콜은 상기 분체 결합재에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리프로필렌글리콜의 함량이 0.01중량% 미만이면 시멘트에 의한 수축을 억제하는 효과가 미약할 수 있고, 그 함량이 10중량%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 분체 결합재에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 지연제는 일정시간 동안 작업성을 확보하기 위해 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위하여 사용되는 것으로서, 상기 분체 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, 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 지연제는 시트릭산 : 글루콘산을 0.5~0.95 : 0.05~0.5의 비율로 혼합된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 안료는 색상을 구현하고 미관을 개선하기 위하여 사용하는 것으로서, 상기 분체 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 성능 개질제는 시멘트 경화체에 분산되면서 시멘트 경화체의 내부에 필름을 형성하여 휨, 인장 및 부착강도를 향상시키고 보수성을 개선하여 중성화, 염화물 이온침투, 동결융해 등의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 고유동성(셀프 레벨링)을 갖게 하는 역할을 한다.
상기 성능 개질제는 메틸메타크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체 30∼99중량%, 에폭시 에스테르 수지 0.1∼25중량%, 메틸아크릴레이트-초산비닐 공중합체 0.01∼25중량%, 메틸아크릴레이트-아크릴로니트릴 공중합체 0.01~20중량% 및 에틸렌-프로필렌 공중합체 0.01∼20중량%를 포함한다.
상기 메틸메타크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체는 상기 친환경 표면보호제 조성물 내부에 폴리머 필름을 형성하여 휨, 인장 및 부착강도를 증진시킬 뿐만 아니라 폴리머 필름막으로 인하여 내구성을 개선시킨다. 상기 메틸메타크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체은 상기 성능 개질제에 대하여 30∼99중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 메틸메타크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체의 함량이 30중량% 미만이면 강도 및 내구성 개선효과가 저하되고, 그 함량이 99중량%를 초과하면 개선효과는 뚜렷하나 경제성이 떨어진다.
상기 에폭시 에스테르 수지는 건조성, 도막경도, 내황변성, 열연화성을 향상시키기 위하여 첨가한다. 상기 에폭시 에스테르 수지은 상기 성능 개질제에 대하여 0.1∼25중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 에폭시 에스테르 수지의 함량이 0.1중량% 미만이면 성능이 저하되고, 그 함량이 25중량%를 초과하면 성능은 개선되나 작업성이 저하된다.
상기 메틸아크릴레이트-초산비닐 공중합체는 분산성 및 재료분리방지를 위하여 사용한다. 상기 메틸아크릴레이트-초산비닐 공중합체는 상기 성능 개질제에 대하여 0.01∼25중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 메틸아크릴레이트-초산비닐 공중합체의 함량이 0.01중량% 미만이면 분산성이 저하되고 재료분리방지효과가 미흡하게 되고, 그 함량이 30중량%를 초과하면 작업성은 좋아지나 강도가 저하된다.
상기 메틸아크릴레이트-아크릴로니트릴 공중합체는 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 메틸아크릴레이트-아크릴로니트릴 공중합체는 상기 성능 개질제에 대하여 0.01∼20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 메틸아크릴레이트-아크릴로니트릴 공중합체의 함량이 0.01중량% 미만이면 강도 및 내구성 개선효과가 미흡하게 되고, 그 함량이 20중량%를 초과하면 성능은 개선되나 재료분리가 발생할 수 있다.
상기 에틸렌-프로필렌 공중합체는 접착력, 내후성, 내오존성 및 내약품성을 개선하기 위하여 첨가한다. 상기 에틸렌-프로필렌 공중합체는 상기 성능 개질제에 대하여 0.01∼20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 에틸렌-프로필렌 공중합체의 함량이 0.01중량% 미만이면 접착력, 내후성 및 내약품성 개선효과가 미흡하고, 그 함량이 20중량%를 초과하면 점도가 높아져 작업성이 저하된다.
상기 성능 개질제는 유동성을 개선하기 위한 폴리카본산 유동화제 및 나프탈렌계 유동화제를 중량비로 1 : 0.05~0.5로 혼합한 유동화제를 0.01∼10중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 성능 개질제는 재료분리방지를 위하여 폴리에틸렌글리콜 0.01∼10중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 성능 개질제는 붓자국, 로울러자국, 오렌지필(orange peal), 분화구현상(cratering), 핀홀(pin hole), 색얼룩 등의 표면에 생기는 결함을 방지하기 위하여 부틴디올(butindiol)을 0.001∼10중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 성능 개질제는 내마모성, 내한성 및 내구성능을 개선하기 위하여 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체를 0.001~10중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 성능 개질제는 연행공기의 발생으로 인한 공기량의 증가를 감소시키기 위한 소포제 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 친환경 표면 보호제 조성물은 상기 분체 결합재 10∼98중량%, 성능 개질제 1∼65중량% 및 물 1~25중량%을 혼합하여 소정시간 (예를 들어 1~5분간) 동안 교반하여 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보호용 친환경 표면 보호제 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 표면 보호 코팅 방법은, 콘크리트 구조물의 레이턴스, 불순물 또는 열화부위를 그라인더, 평삭기, 연마기, 숏블라스터 등으로 치핑하여 제거하는 단계와, 치핑된 부위를 핸드 워터젯, 진공 흡입기 등으로 청소하는 단계와, 바탕 콘크리트 구조물과 상기 친환경 표면 보호제 조성물의 부착력을 개선하고, 물의 침투와 염소이온 침투를 억제하며, 내수성 및 방수성을 개선하기 위한 표면 보호제를 도포하는 단계와, 상기 친환경 표면 보호제 조성물을 붓, 롤러, 에어리스 등을 이용하여 살포하는 단계; 살포된 상기 친환경 표면 보호제 조성물 상부에 염해 저항성, 중성화 저항성, 표면 경도 개선, 방수성, 내수성을 개선하기 위하여 표면 강화제를 도포하는 단계; 및 양생하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 표면 보호제는 상기 성능 개질제를 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 표면 강화제는 아크릴-우레탄, 실리카 무기질 표면 강화제, 실란계 침투강화제, 상기 성능 개질제 중 어느 하나 이상을 포함한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
이하에서, 본 발명에 따른 친환경 표면 보호제 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
분체 결합재 55중량%, 성능 개질제 40중량% 및 물 5중량%를 강제식 믹서로 2분간 교반하여 친환경 표면 보호제 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 분체 결합재는, 알루미나 시멘트 50중량%, 고로슬래그 미분말 10중량%, 맥반석 분말 10중량%, 견운모 분말 10중량%, 중공형 실리카 5중량%, 실리카질 규사 5중량%, 벤토나이트 5중량%, 탄산 마그네슘 3중량%, 폴리프로필렌글리콜 0.5중량%, 지연제 0.5중량%, 폴리카본산계 고성능 감수제 0.5중량% 및 안료 0.5 중량%를 혼합하여 사용하였다. 이 때, 상기 지연제는 시트릭산을 사용하였다.
상기 성능 개질제는 메틸메타크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체 91중량%, 에폭시 에스테르 수지 2중량%, 메틸아크릴레이트-초산비닐 공중합체 1중량%, 메틸아크릴레이트-아크릴로니트릴 공중합체 1중량%, 에틸렌-프로필렌 공중합체 1중량%, 폴리에틸렌글리콜 1중량%, 부틴디올(butindiol) 1중량%, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 1중량%, 실리콘계 소포제 0.5중량%, 유동화제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다.
이 때, 상기 유동화제는 폴리카본산계 유동화제 및 나프탈렌계 유동화제를 중량비로 1 : 0.2로 혼합한 혼합물을 사용하였다.
<실시예 2>
분체 결합재 55중량%, 성능 개질제 40중량% 및 물 5중량%를 강제식 믹서로 2분간 교반하여 친환경 표면 보호제 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 분체 결합재는, 알루미나 시멘트 50중량%, 고로슬래그 미분말 10중량%, 맥반석 분말 10중량%, 견운모 분말 10중량%, 중공형 실리카 5중량%, 실리카질 규사 5중량%, 벤토나이트 5중량%, 탄산 마그네슘 3중량%, 폴리프로필렌글리콜 0.5중량%, 지연제 0.5중량%, 폴리카본산계 고성능 감수제 0.5중량% 및 안료 0.5 중량%를 혼합하여 사용하였다. 이 때, 상기 지연제는 시트릭산을 사용하였다.
상기 성능 개질제는 메틸메타크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체 84중량%, 에폭시 에스테르 수지 3중량%, 메틸아크릴레이트-초산비닐 공중합체 2중량%, 메틸아크릴레이트-아크릴로니트릴 공중합체 2중량%, 에틸렌-프로필렌 공중합체 2중량%, 폴리에틸렌글리콜 2중량%, 부틴디올(butindiol) 2중량%, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 2중량%, 실리콘계 소포제 0.5중량%, 유동화제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다.
이 때, 상기 유동화제는 폴리카본산계 유동화제 및 나프탈렌계 유동화제를 중량비로 1 : 0.2로 혼합한 혼합물을 사용하였다.
<실시예 3>
분체 결합재 55중량%, 성능 개질제 40중량% 및 물 5중량%를 강제식 믹서로 2분간 교반하여 친환경 표면 보호제 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 분체 결합재는, 알루미나 시멘트 50중량%, 고로슬래그 미분말 10중량%, 맥반석 분말 10중량%, 견운모 분말 10중량%, 중공형 실리카 5중량%, 실리카질 규사 5중량%, 벤토나이트 5중량%, 탄산 마그네슘 3중량%, 폴리프로필렌글리콜 0.5중량%, 지연제 0.5중량%, 폴리카본산계 고성능 감수제 0.5중량% 및 안료 0.5 중량%를 혼합하여 사용하였다. 이 때, 상기 지연제는 시트릭산을 사용하였다.
상기 성능 개질제는 메틸메타크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체 77중량%, 에폭시 에스테르 수지 4중량%, 메틸아크릴레이트-초산비닐 공중합체 3중량%, 메틸아크릴레이트-아크릴로니트릴 공중합체 3중량%, 에틸렌-프로필렌 공중합체 3중량%, 폴리에틸렌글리콜 3중량%, 부틴디올(butindiol) 3중량%, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 3중량%, 실리콘계 소포제 0.5중량%, 유동화제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다.
이 때, 상기 유동화제는 폴리카본산계 유동화제 및 나프탈렌계 유동화제를 중량비로 1 : 0.2로 혼합한 혼합물을 사용하였다.
상술한 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 친환경 표면 보호제 조성물의 물성과 비교하기 위하여, 현재 일반적으로 널리 사용되고 있는 마감재 조성물을 비교예 1로서 제시한다.
<비교예 1>
보통 포틀랜드 시멘트 55중량%, 메틸메타크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체 40중량% 및 물 5중량%를 강제식 믹서로 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)을 사용하여 시험체를 제작하였으며, 온도(20±2)℃, 습도(65±10)%로 양생하여 시험을 실시하였다. 또한, KS F 4919 (시멘트계 폴리머 혼입 방수재)에 의하여 인장성능, 내투수성 및 내알칼리성 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 이상 없이 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)		 0.02 0.01 - 0.04
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)		 140 100 80 200
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/m2ㅇ℃)		 18 16 15 20
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 1.5 1.6 1.75 1.3
촉진내후성시험 후 1.4 1.5 1.6 1.15
온·냉반복시험 후 1.4 1.48 1.55 1.13
내알칼리성시험 후 1.4 1.46 1.54 1.14
내염수성시험 후 1.4 1.45 1.53 1.13
위의 표 5에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3이 비교예 1에 비하여 높은 부착강도를 나타내는 것을 알 수 있었다.
<시험예 7> 인장성능
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물의 인장성능 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
균열대응성 인장강도(N/mm2) 1.3 1.4 1.5 1.1
신장률(%) 56 61 68 51
상기 표 6에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 조성물보다 인장성능이 우수함을 알 수 있었다.
<시험예 7> 내투수성
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1 에 따라 제조된 조성물의 내투수성을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
내투수성 투수안됨 투수안됨 투수안됨 투수안됨
상기 표 7에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1 에 따라 제조된 조성물 모두 내투수성이 우수함을 알 수 있었다.
<시험예 8> 내알칼리성
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1 에 따라 제조된 조성물의 내알칼리성을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 8에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
내알칼리성 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
상기 표 8에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1 에 따라 제조된 조성물 모두 내알칼리성이 우수함을 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 (4)

  1. 콘크리트 구조물 보호용 친환경 표면 보호제 조성물로서,
    분체 결합재 10∼98중량%, 성능 개질제 1∼65중량% 및 물 1~25중량%를 포함하며,
    상기 성능 개질제는 메틸메타크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체 30∼99중량%, 에폭시 에스테르 수지 0.1∼25중량%, 메틸아크릴레이트-초산비닐 공중합체 0.01∼25중량%, 메틸아크릴레이트-아크릴로니트릴 공중합체 0.01~20중량%, 에틸렌-프로필렌 공중합체 0.01∼20중량%, 유동화제 0.01∼10중량%, 폴리에틸렌글리콜 0.01∼10중량%, 부틴디올(butindiol) 0.001∼10중량%, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 0.001~10중량%, 및 소포제 0.01∼10중량%를 포함하고,
    상기 분체 결합재는 알루미나 시멘트 5∼90중량%, 분말도가 4,000 cm2/g이상인 고로슬래그 미분말 5∼30중량%, 맥반석 분말 0.1~20중량%, 견운모 분말 0.1~20중량%, 중공형 실리카 0.1∼20중량%, 실리카질 규사 0.1~20중량%, 벤토나이트 0.01~10중량%, 탄산 마그네슘 0.01∼10중량%, 폴리프로필렌글리콜 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 포함하고,
    KS F 4936(콘크리트 보호용 도막재) 기준에 따라 제조한 시험체에 대하여 KS F 4919 (시멘트계 폴리머 혼입 방수재)에 의하여 인장성능, 내투수성 및 내알칼리성 시험을 한 결과, 부착강도(N/mm2)는 표준 양생 후 1.5 ~ 1.75이고, 촉진 내후성 시험 후 1.4 ~ 1.6이며, 온·냉 반복 시험 후 1.4 ~ 1.55, 내알칼리성 시험 후 1.4 ~ 1.54, 내염수성 시험 후 1.4 ~ 1.53이고; 중성화깊이(mm)는 0.01~0.02이고; 염화물이온침투저항성(Coulombs)은 80 ~ 140이고; 투습도(g/m2·℃)는 15~18이고; 인장강도(N/mm2)는 1.3 ~ 1.5이고, 신장률(%)은 56~68인
    것을 특징으로 하는 친환경 표면 보호제 조성물.
  2. 제 1항에 기재된 친환경 표면 보호제 조성물을 이용하는 콘크리트 구조물 표면 보호 코팅 방법으로서,
    콘크리트 구조물 바탕면의 레이턴스, 불순물 또는 열화부위를 그라인더, 평삭기, 연마기, 또는 숏블라스터를 이용하여 치핑하여 제거하고, 치핑된 부위를 청소하는 단계;
    청소된 콘크리트 구조물 바탕면과 상기 친환경 표면 보호제 조성물의 부착력을 개선하고, 물의 침투와 염소이온 침투를 억제하며, 내수성 및 방수성을 개선하기 위한 표면 보호제를 도포하는 단계;
    도포된 상기 표면 보호제 상부에 상기 친환경 표면 보호제 조성물을 살포하는 단계;
    살포된 상기 친환경 표면 보호제 조성물 상부에 염해 저항성, 중성화 저항성, 표면 경도 개선, 방수성, 내수성을 개선하기 위하여 표면 강화제를 도포하는 단계; 및
    양생하는 단계를
    포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 표면 보호 코팅 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 표면 보호제는 상기 친환경 표면 보호제 조성물의 성능 개질제를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 표면 보호 코팅 방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 표면 강화제는 아크릴-우레탄, 실리카 무기질 표면 강화제, 실란계 침투강화제, 상기 성능 개질제 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 표면 보호 코팅 방법.
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