KR102167716B1 - 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 균열이 없고 광택을 띠며 내약품성 및 내마모성이 우수한 유면이 형성되어 유기물 부착이 억제되고 유지 및 청소가 용이하며, 항균력이 우수해 세균 번식이 억제되는 방수타일을 제조하고, 제조한 방수타일을 이용하여 간단한 공정으로 단시간 내에 콘크리트 구조물의 표면을 처리할 수 있게 함으로써 콘크리트 구조물 표면의 방수성, 강도 등 다양한 성능을 향상시킬 수 있는 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리방법을 제공한다.

Description

상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리방법{Surface treatment method of concrete structure for water and sewage}

본 발명은 상하수도용 콘크리트 구조물 표면의 시공성, 방수성, 강도 등 다양한 성능을 향상시키기 위해 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리방법에 관한 것이다.

일반적으로 상하수도를 통해 공급되는 물을 저장하기 위한 저수조, 물에 공기를 공급하기 위한 포기조 등 다양한 콘크리트 구조물이 사용되고 있다.

이와 같이 물과 지속적으로 접촉하는 콘크리트 구조물의 경우, 물에 의해 콘크리트의 중성화가 가속화되어 피막 콘크리트 들뜸 현상 및 균열이 발생하고, 콘크리트에 포함된 유해한 성분들이 물에 녹아 나와 물을 오염시키는 등의 문제가 있다.

또한, 하수 및 오,폐수 처리 등에 이용되는 콘크리트 구조물의 경우 화학약품, 염분 등으로 인해 콘크리트 구조물의 부식이 빠르게 진행되는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해서 콘크리트 구조물의 표면을 처리하는 다양한 방법이 제시되고 있으며, 그 중에서 대한민국 특허 등록번호 10-1111572호에서는 콘크리트 구조물의 표면에 단열 및 방수 기능을 하는 패널을 부착함으로써, 콘크리트 표면을 보호하는 방법을 개시하고 있으나, 전술한 단열 및 방수 기능을 가지는 패널을 사용할 경우에는 패널과 패널 사이의 이음새 부분으로 물이 침투되어 패널과 콘크리트 구조물 사이에 물이 스며들어 콘크리트의 중성화를 가속화하여 콘크리트 구조물의 유해한 성분들이 물에 녹아 나와 담수된 물을 오염시킬 수 있다.

또한, 이음새로 스며든 물에 의해 구조적으로 불안정하게되어 패널이 분리되고 들뜨는 등의 문제가 발생할 수 있다.

국내 특허 등록번호 10-1111572호

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 균열이 없고 광택을 띠며 내약품성 및 내마모성이 우수한 유면이 형성되어 유기물 부착이 억제되고 유지 및 청소가 용이하며, 항균력이 우수해 세균 번식이 억제되는 방수타일을 제조하고, 제조한 방수타일을 이용하여 간단한 공정으로 단시간 내에 콘크리트 구조물의 표면을 처리할 수 있게 함으로써 콘크리트 구조물 표면의 방수성, 강도 등 다양한 성능을 향상시킬 수 있는 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리방법으로, 콘크리트 구조물의 표면에 부착 시공할 수 있는 방수타일을 제공하는 제1단계; 상기 방수타일을 부착하기 위한 콘크리트 구조물의 표면을 전처리하는 제2단계; 콘크리트 구조물의 표면에 방수타일을 접착할 수 있도록 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물을 도포하는 제3단계; 및 도포된 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 표면에 방수타일들을 부착한 후, 도포된 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물을 완전 경화시킴으로써 콘크리트 구조물의 표면 처리를 완료하는 제4단계;를 포함하고, 상기 방수타일은: 장석 37~43 중량%, 석회석 11~16 중량%, 산화아연 1~5 중량%, 프리트 8~12 중량%, 고령토 2~6 중량%, 수산화알루미나 1~4 중량%, 규석 3~12 중량%, 지르코늄실리케이트 7~11 중량%, 안료 2~8 중량% 및 항균제 2~7 중량%를 400 메시 이하의 크기로 건식 분쇄한 혼합물 100중량부에 대하여 물 50~60 중량부를 투입하여 교반한 다음, 교반된 물질을 250~325 메시의 크기로 습식 분쇄하고, 습식 분쇄된 물질을 유약으로서 자기질 타일에 시유하며, 유약이 시유된 자기질 타일을 건조하고, 건조된 자기질 타일을 섭씨 1160~1180 온도로 소성시켜 제조하고, 상기 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물은: 규사 30~45 중량%, 분말수지 3~10 중량%, 항균제 0.5~1.2 중량%, 백색시멘트 35~45 중량%, 소수성 첨가제 1~2.5 중량%, 증점제 0.3~1.5 중량%, 셀룰로오스 섬유 1~5 중량% 및 경화촉진제 1~5 중량%의 혼합물 100 중량부에 물을 25~35 중량부의 비율로 교반하여 제조하되, 60~100 메시의 입자크기를 갖는 규사, 분말수지, 및 항균제와 200~400 메시의 입자크기를 갖는 백색시멘트, 소수성 첨가제, 증점제, 셀룰로오스 섬유 및 경화촉진제가 물에 분산되어 혼합된 물질이고,상기 백색시멘트, 소수성 첨가제, 증점제, 셀룰로오스 섬유 및 경화촉진제의 200~400 메시 크기의 입자들은 상기 규사, 분말수지, 및 항균제의 60~100 메시 크기의 입자들 간의 공극에 삽입되며, 상기 방수제 성능을 갖는 도포 접착제에 함유되는 방수제는, 100~1000 나노미터의 입자크기를 갖는 실리카 분산용액 65~90 중량%, 나트륨 실리케이트 3~10 중량%, 알루미나 화합물 3~10 중량%, 황산나트륨 1~3 중량% 및 물 3~12 중량%의 조성비로 혼합된 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 분말수지는 아크릴, 메타아크릴, 폴리우레탄, 에틸렌 초산비닐 공중합체 중 적어도 하나 이상을 포함하는 재유화형 분말 및 라텍스, 실리콘, 페타이어 고무 중 적어도 하나 이상을 포함하는 탄성 분말을 포함하되, 상기 탄성분말은 상기 재유화형 분말 100 중량부에 대해 50~70 중량부로 혼합되는 것이 바람직하다.

상기 소수성 첨가제는 마그네슘 스테아레이트, 칼슘스테아레이트, 징크스테아레이트, 알루미늄 스테아레이트 중 적어도 하나 이상 혼합되고, 상기 증점제는 메틸셀룰로오스, 카르복실메틸셀룰로오스, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌옥사이드 중 적어도 하나 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.

상기 방수타일들의 사이에 형성되는 줄눈에 요입되도록 요입홈을 형성하고, 요입홈에 타일줄눈제를 투입하여 도포하는 제5단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 타일줄눈제의 도포는: 상기 요입홈의 깊이를 방수타일의 바닥면을 기준으로 하여 1~2cm 의 범위를 갖도록 도포된 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물에 홈을 형성하도록 형성하며, 상기 요입홈에 타일줄눈제를 충진하기 전에 상기 요입홈의 내측으로 니들을 위치시킨 후 상기 니들을 통하여 열풍을 인가함으로써 상기 요입홈 주위를 급속 건조시킨 다음 타일줄눈제를 충진하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리방법에 의하면, 항균력이 우수해 세균 번식이 억제되는 방수타일을 제조하고, 제조한 방수타일을 이용하여 콘크리트 구조물의 표면에 부착함으로써 간단한 공정으로 단시간 내에 콘크리트 구조물의 표면을 처리할 수 있게 하여, 콘크리트 구조물 표면의 방수성, 강도 등 다양한 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리방법에 대한 블록도이고,
도 2는 본 발명에 따른 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리방법에 의해 시공된 구조를 나타낸 도면이다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

첨부된 도 1은 본 발명에 따른 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리방법에 대한 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리방법에 의해 시공된 구조를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리방법은, 콘크리트 구조물의 표면에 부착 시공할 수 있는 방수타일(102)을 제공하는 제1단계(S10)와, 상기 방수타일(102)을 부착하기 위한 콘크리트 구조물(100)의 표면을 전처리하는 제2단계(S20)와, 콘크리트 구조물(100)의 표면에 방수타일(102)을 접착할 수 있도록 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물을 도포하는 제3단계(S30)와, 도포된 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 표면에 방수타일(102)들을 부착한 후, 도포된 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물을 완전 경화시킴으로써 콘크리트 구조물(100)의 표면 처리를 완료하는 제4단계(S40)를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 제1단계(S10)는, 방수타일(102)에 시유되어 내약품성, 내마모성 및 항균성이 우수하고 타일의 표면에 광택을 부여하는 방수타일 유약이 시유된 방수타일을 제조하여 제공하는 단계로써, 타일 표면에 유약을 바르는 시유 작업이 한 번만 시행되어도 안료의 색상이 뚜렷히 발색된다.

타일의 표면에 광택 및 매끄러운 표면을 부여하고 경도를 증가시키며 내약품성이 우수한 방수타일에 관한 것으로 타일 표면에 유약을 바르는 시유 작업이 한 번만 시행되어도 안료의 색상이 뚜렷히 발색된다.

방수타일(102)에 시유되는 타일 유약은 장석, 석회석, 산화아연, 프리트, 고령토, 수산화알루미나, 규석, 지르코늄실리케이트, 안료 및 항균제를 장석 37~43 중량%, 석회석 11~16 중량%, 산화아연 1~5 중량%, 프리트 8~12 중량%, 고령토 2~6 중량%, 수산화알루미나 1~4 중량%, 규석 3~12 중량%, 지르코늄실리케이트 7~11 중량%, 안료 2~8 중량% 및 항균제 2~7 중량%와 물을 포함하는 것이 바람직하다.

장석[(K,Na,Ca,Ba)(Al,Si)4O8]은 칼륨, 나트륨, 바륨 등을 함유한 알루미늄 규산염 광물로 방수타일에 시유되는 타일 유약의 주요 구성 성분으로 타일의 표면에 시유되어 강도 및 내마모성을 좋게 하는 원료이다. 장석은 물에 녹지 않는 불용해성 물질이며 용융점이 1200℃ 이상의 고온이나 후술하는 프리트와 함께 섞어주면 용융되는 온도범위가 넓어져 1200℃보다 낮은 온도에서도 용융이 가능하다. 장석의 함량은 타일 유약의 37~43 중량%로 하는 것이 바람직하다. 만약 그 함량이 37 중량% 미만이면 유약의 점도가 떨어지고 유면이 일정한 두께로 균일하게 형성되지 않으며 타일 유면의 강도가 약해져 내마모성이 떨어진다. 장석의 함량이 43 중량% 를 초과하는 경우에는 유약의 점도가 상승하여 유약의 시유 작업이 어렵고, 시유된 유약의 경화 속도도 빨라져 타일 유면이 일정 두께로 형성되지 못하므로 본 발명에서 제시한 범위에 유의하여 장석의 함량을 설계한다.

석회석은 탄산칼슘(CaCO3)이 주성분인 수성암의 일종으로 천연 상태의 석회석은 물에 녹지 않는 불용성 물질이다. 석회석은 장석과 더불어 유약의 주요 구성 성분으로 유약의 강도 및 내마모성을 상승시키고 산, 알칼리 저항성을 증가시켜 내약품성을 높이고 광택과 유연성에 영향을 준다. 석회석은 물에 녹지 않는 불용해성 물질이며 1100℃이상의 용융점을 가지고 있으나 후술하는 프리트와 함께 섞어주면 용융되는 온도범위가 넓어져 1100℃보다 낮은 온도에서도 용융이 가능하다.

석회석의 함량은 타일 유약의 11~16 중량%로 하는 것이 바람직하다. 만약 그 함량이 11 중량% 미만이면 유약의 강도 및 내구성이 떨어지고 산 또는 알칼리에 저항하는 내약품성도 감소한다. 이와 반대로 16 중량%를 초과하는 경우에는 유약의 탁도가 높아져서 안료의 색상이 뚜렷하게 발색되지 않으므로 본 발명에서 제시한 범위에 유의하여 석회석의 함량을 설계한다.

산화아연[ZnO]은 산소와 아연의 화합물인 백색 분말로 아연화 또는 아연백이라고도 불린다. 산화아연은 유약 내에서 타 성분들을 용매에 분산시키기 위한 유탁제(乳濁劑:용매에 잘 녹지 않는 물질을 용매에 잘 분산시키기 위해 넣는 물질)로 사용되어 장석, 석회석, 프리트, 고령토, 수산화알루미나, 규석, 지르코늄실리케이트, 안료 및 항균제와 함께 물에 혼합될 때 각각의 성분들이 물에 고르게 분산될 수 있도록 한다. 또한 산화아연은 유약의 열팽창 계수를 낮추어 유면에 균열이 발생되지 않도록 하고 광택을 띠게 한다.

산화아연의 함량은 타일 유약의 1~5 중량%로 하는 것이 바람직한데 만약 그 함량이 1 중량% 미만이면 장석, 석회석, 산화아연, 프리트, 고령토, 수산화알루미나, 규석, 지르코늄실리케이트, 안료 및 항균제의 성분들이 물에 고르게 분산되지 못해 타일 유약의 물성이 균질하지 못하고, 이러한 타일 유약이 시유된 타일 유면은 잔금과 같은 균열이 발생하고 광택을 띠지 않는다. 이와 반대로 5 중량% 를 초과하는 경우 유약의 탁도가 과도하게 높아져 안료의 색상이 뚜렷하게 발색되지 못하고, 타일 유약 내에 산화아연 간의 결정이 생성될 수 있으므로 본 발명에서 제시한 범위에 유의하여 산화아연의 함량을 설계한다.

프리트(Frit)는 유리질의 분말로 일반적으로 무색이며 부착력이 거의 없는 성분이므로 유약 시유 시 발색이나 융착력에 관여하지 않으나, 타 성분들의 용융제로 사용되어 원료의 독성 물질을 저감하거나 수용성 원료를 불용성으로 만들고 유약에 포함되는 각각의 성분들이 균질하게 섞일 수 있도록 한다. 프리트는 연프리트(납프리트), 붕산프리트, 연붕산프리트, 소다프리트 등이 있는데 전문가가 아닌 이상 직접 만들어 사용하기 어려우므로 구입해서 사용하는 경우가 많으며 유약의 용도에 따라 작업자에 의해 선택되어진다. 본 발명의 실시예에서는 연프리트(납프리트), 붕산프리트, 연붕산프리트, 소다프리트 중 어느 하나를 선택하여 사용한다.

프리트는 전술한 바와 같이 타 성분들의 용융제로 사용되는 성분으로 타일 유약에 포함되는 장석, 석회석 등의 고체를 용융시키기 위해 8~14 중량% 포함된다. 본 발명에서 제시한 프리트의 함량 범위는 장석, 석회석 등을 포함하는 타 고체 성분들을 용융시키기에 매우 적은 양이지만, 방수타일의 제조방법에서 시행되는 일련의 과정에 의해 8~14 중량%의 함량으로도 타 성분들을 충분히 용융시켜 균질한 상태의 유약을 형성할 수 있게 한다.

프리트의 함량은 타일 유약의 8~12 중량%로 하는 것이 바람직하다. 만약 그 함량이 8 중량% 미만이면 유약에 포함된 구성 성분들이 전량 용융되지 못해 균질한 유약이 생성되지 않고 일부 성분들은 침전을 형성할 수도 있다.

이와 반대로 프리트의 함량이 12 중량%를 초과하는 포함된 유약의 경우에는 타일 유면에 유약 시유 및 소성 과정에서 기포 또는 핀홀(pin hole; 바늘 끝으로 찌른 모양의 작은 구멍)이 발생하거나 유약의 끓어서 울퉁불퉁한 유면이 생길 수 있으므로 본 발명에서 제시한 범위에 유의하여 프리트의 함량을 설계한다.

고령토는 카올린(Kaolin)이라고도 하며 주성분은 카올리나이트(Al2O3,2SiO2,2H2O)와 할로이사이트(Al2O3,SiO2,4H2O)이다. 고령토는 점도가 높아 유약의 점성을 조절해 유약이 타일의 표면에서 흘러내리지 않고 소성경화 시 들뜨지 않게 경화할 수 있도록 해준다. 또한 유약의 내화도(내화물에 열을 가했을 때 그 초기 상태를 유지할 수 있는 내열성의 한계를 나타내는 정도)를 높이고 가소성(외력에 의해 형태가 변한 물체가 외력이 없어져도 원래의 형태로 돌아오지 않는 성질)을 부여하여 유약이 시유된 타일이 고온에서 소성될 때 유약에 포함된 액체 성분이 기화하여 기포 또는 핀홀이 발생하는 것을 방지하고, 유약이 끓음으로 인한 울퉁불퉁한 유면이 생기지 않도록 한다.

고령토의 함량은 타일 유약의 2~6 중량% 로 하는 것이 바람직하다. 만약 그 함량이 2 중량% 미만이면 유약의 점성이 떨어져 타일 표면에 유약이 흘러내려 유약의 두께가 일정하지 못하고 소성 경화 시 기포 또는 핀홀 등의 불량이 생길 수 있다. 이와 반대로 6 중량%를 초과하는 경우 유약의 점성이 높아져 유약을 바르는 시유 작업이 수월하지 않고, 건조 수축(습기를 포함한 구멍이 많은 물체가 건조되면서 수축되는 것)이 발생해 유면이 일정 두께로 고르게 시유되지 못한다.

수산화알루미나(ATH;Alumina Trihydrate)는 백색 분말 형태로 다양한 분야에서 광범위하게 사용되는 방염제의 하나로 소성 시의 고온을 견디게 한다. 더 자세히 설명하면 수산화알루미나는 후술하는 규석과 결합하여 침상(針狀)의 뮬라이트(3Al2O3,2SiO2;실리카,알루미나계의 내화물로서 1800℃이상의 온도에 견딤) 결정을 만드는데, 뮬라이트 결정은 약 1800℃ 이상의 온도에 견디는 물질로서 고온에서 소성되는 타일의 유면에 불이 붙는 것을 방지하고, 전술한 고령토와 함께 작용하여 소성 시 타일 유약이 타일 표면에서 끓거나 부풀어오르지 않고 기포, 핀홀, 균열 등의 불량 없이 경화될 수 있도록 한다.

수산화알루미나의 함량은 타일 유약의 1~4 중량% 로 하는 것이 바람직하다. 만약 그 함량이 1 중량% 미만이면 소성 시 타일 유면에서 유약에 불이 붙거나 끓음 현상이 발생하여 울퉁불퉁한 유면이 형성될 수 있고, 4 중량%를 초과하는 경우에는 유탁제로 사용되는 1~5 중량% 함량의 산화아연에 의해 고르게 분산되지 못해 균질한 유약이 만들어지지 못하고 수산화알루미나와 규석에 의한 침상의 뮬라이트 결정이 과도하게 생성되어 안료의 발색을 방해할 수 있으므로 본 발명에서 제시한 범위에 유의하여 수산화알루미나의 함량을 설계한다.

규석(SiO2)은 유리를 형성하는 광물로서 타일 유약의 중추적인 성분으로 사용되며 타일 유면이 광택을 띌 수 있도록 해준다. 규석의 용융점은 약 1700℃로 전술한 프리트에 의해 용융 범위를 넓혀 용융점을 낮출 필요가 있다. 만약 프리트 없이 규석이 포함된 유약을 타일에 시유하여 소성한다면 약 1700℃ 부근의 소성 온도가 필요하고, 소성 시 유약이 시유된 유면은 찌그러지거나 균열이 생길 수 있다. 규석의 함량은 타일 유약의 3~8 중량%로 하는 것이 바람직하다. 만약 그 함량이 3 중량% 미만이면 전술한 수산화알루미나와 반응하여 생성되는 뮬라이트 결정이 소량 생성되어 소성 시 타일 유면에 기포, 핀홀, 균열 등의 불량이 발생하고 타일 유면의 광택이 떨어지고, 이와 반대로 12 중량%를 초과하는 경우에는 수산화알루미나와 규석에 의한 침상의 뮬라이트 결정이 과도하게 생성되어 안료의 발색을 방해할 수 있으므로 본 발명에서 제시한 범위에 유의하여 규석의 함량을 설계한다.

규석은 유리의 주원료가 되는 광물로서 타일 유면에 광택을 부여한다. 규석은 전술한 바와 같이 수산화알루미나와 뮬라이트 결정을 생성하여 고온의 소성 과정을 견딜 수 있도록 하지만 수산화알루미나와 반응하지 않은 규석의 일부는 타일 유면이 유리와 같은 광택을 띌 수 있도록 한다. 따라서 규석과 결합하여 뮬라이트 결정을 생성하는 수산화알루미나의 함량은 규석보다 적어야 하며 그 함량은 규석 100 중량부에 대해 33~50 중량부이어야 한다. 규석 100 중량부에 대한 수산화알루미나의 함량이 33 중량부 미만이면 규석과 수산화알루미나가 반응하여 생성된 뮬라이트 결정의 함량이 적어져 소성 과정 시 고온의 온도를 견디지 못하고 타일 유면에 균열, 기포 및 핀홀 등의 불량이 발생할 수 있고, 수산화알루미나의 함량이 50 중량부를 초과하면 수산화알루미나와 반응하는 규석의 양이 증가하여 광택 부여에 관여하는 규석의 양이 줄어들어 타일 유면의 광택이 떨어지게 되므로 본 발명에서 제시한 범위에 유의하여 규석 및 수산화알루미나의 함량을 설계한다.

지르코늄실리케이트(ZrSiO4)는 유약의 백색도를 증가시켜 유면에 발색되는 안료의 색상을 안정화시킨다. 즉, 지르코늄실리케이트는 타일 유약에서 흰색의 도화지와 같은 역할을 해주어 안료의 색상이 타 성분들에 방해받지 않고 뚜렷하게 발색될 수 있도록 한다. 지르코늄실리케이트 외에도 지르코팩스, 산화주석 등을 사용할 수도 있지만 가격대비 색상 안정화 효과가 뛰어난 지르코늄실리케이트를 사용함으로써 유약 제조 단가를 낮출 수 있다.

지르코늄실리케이트의 함량은 타일 유약의 7~11 중량% 로 하는 것이 바람직하다. 만약 그 함량이 7 중량% 미만이면 유약이 시유된 타일 유면의 색상이 뚜렷하지 못하고 유면의 색상 농도가 동일하지 못하며 얼룩이 생기는 등의 불량이 발생할 수 있고, 이와 반대로 11 중량%를 초과하는 경우 유면이 유약의 탁도가 높아져 안료의 색상 발현을 방해할 수 있으므로 본 발명에서 제시한 범위에 유의하여 지르코늄실리케이트의 함량을 설계한다.

안료는 수색(水色)과 유사 또는 동일한 색상이 발색될 수 있도록 청색(blue) 계열을 사용한다. 먼셀표 색계를 기준으로 연두(GY), 녹색(G), 청록(BG), 파랑(B), 남색(PB)에 해당되는 색상들을 조합하여 청색을 띠는 색상을 제조하여 사용할 수도 있으며 국산안료 중 H-500, H-120 색상의 세라믹 안료를 구매하여 사용할 수도 있다.

안료는 방수타일의 표면에 1차 시유만으로도 뚜렷히 발색될 수 있도록 250~325(mesh)메시의 미세한 크기로 분쇄되어 사용된다. 또한 안료를 비롯한 타일 유약에 포함되는 각각의 성분들 모두 250~325 메시로 분쇄됨으로써 균질한 타일 유약이 형성되도록 한다.

안료의 함량은 2~8 중량% 로 하는 것이 바람직하다. 만약 그 함량이 2 중량% 미만이면 안료의 색상이 뚜렷하게 발색되지 않고 8 중량% 를 초과하면 산화아연 또는 수산화알루미나와 반응하여 결정이 형성되거나 다른 색상이 발현될 수 있으므로 본 발명에서 제시한 범위에 유의하여 안료의 함량을 설계한다.

안료는 타 성분들의 함량이 조금만 변화하여도 먼셀표 색계에서 개시한 색상을 벗어날 수 있다. 예를 들어 색계 표 기준으로 파랑(B) 색상의 안료를 사용하여도 산화아연, 수산화알루미나, 지르코늄실리케이트의 함량이 전술한 함량을 벗어나면 탁도가 상승하거나 타 성분들간의 결정이 생겨 파랑(B)의 범위를 벗어나 다른 색상으로 발색될 수도 있으므로 안료의 함량 뿐만 아니라 안료의 발색에 관여하는 전술한 각각의 성분들의 함량에 유의하도록 한다.

항균제는 이산화티탄(TiO2), 나노실버 중 어느 하나 이상이 첨가된다. 광촉매의 하나인 이산화티탄은 수분을 수산화기와 활성산소로 분해해 이들의 강력한 산화작용을 통해 무기물 또는 유기물을 분해하는 물질로 항균, 탈취 및 방오 기능을 한다. 나노실버는 강한 살균력과 항균성을 갖도록 나노기술로 만든 은(Ag)이다. 은이 어떻게 살균 및 항균 작용을 하는지에 대해서는 명확하게 규명되지 않았으나 은의 Ag+가 세균의 황, 질소, 산소를 가진분자와 강하게 결합해 분해시킴으로써 세균 번식을 억제하는 것으로 알려져 있다.

항균제는 유약이 시유된 타일 유면에 발생할 수 있는 세균을 최소화시켜 항균력을 높일 수 있으며 그 함량은 2~7 중량%로 하는 것이 바람직하다. 만약 그 함량이 2 중량% 미만이면 시간 경과에 따라 번식하는 세균의 양이 증가하여 항균력이 떨어지고 7 중량%를 초과하는 경우에는 항균제로 포함되는 나노실버, 이산화티탄 중 적어도 하나 이상을 포함하여 제조된 방수타일의 제조 비용이 높아져 경제성이 떨어지므로 본 발명에서 제시한 범위에 유의하여 항균제의 함량을 설계한다.

이하, 제1단계(S10)에 의한 방수타일의 제조방법을 설명한다.

먼저, 전술한 성분들을 포함하는 방수타일 유약이 시유될 자기질 타일(ceramic tile)을 준비한다. 자기질 타일은 세라믹재 전체를 말하지만 본 발명의 실시예에서는 도토(陶土;석영, 운모 등의 풍화물로 고령토질의 점토) 또는 장석(長石)의 분말을 사용한다.

도토 또는 장석을 분쇄기에 투입하고 파쇄해 분말 형태로 만든다. 도토 또는 장석은 분쇄기의 공급관을 통해 작업자에 의해 투입될 수도 있고 도토 또는 장석이 담긴 용기를 분쇄기의 공급관으로 기울일 수 있는 장치에 의해 투입될 수도 있다. 분쇄기에서 파쇄된 도토 또는 장석은 입자의 크기가 43㎛ 이하의 크기일 때 파쇄를 멈춘다.

분말 형태로 파쇄된 도토 또는 장석에는 적당량의 물을 첨가하여 충분히 반죽한 다음 0.1~3cm 두께의 판넬 형태로 성형하고 100~300℃의 온도에서 3~12시간 건조시킨 다음 800~1100℃의 온도에서 0.5~5시간 동안 소성하여 자기질 타일을 만든다. 자기질 타일은 전술한 바와 같은 과정을 통해 제작될 수도 있고 시판되는 자기질 타일을 구매하여 사용할 수도 있다.

이하 건식분쇄단계, 혼합 및 교반단계, 습식분쇄단계 및 유약토출단계는 자기질 타일에 시유되는 유약을 제조하는 일련의 단계들이다.

건식분쇄단계에서는 장석, 석회석, 산화아연, 프리트, 고령토, 수산화알루미나, 규석, 지르코늄실리케이트 및 항균제를 분쇄기에 투입하고 건식 분쇄하여 분말 상태로 만든다. 유약을 제조하기 위해 투입되는 장석, 석회석, 산화아연, 프리트, 고령토, 수산화알루미나, 규석, 지르코늄실리케이트 및 항균제는 광물 또는 고체 상태의 입자들로 각각의 성분들은 분쇄기의 공급관을 통해 작업자에 의해 투입될 수도 있고 각각의 성분들이 담긴 용기를 분쇄기의 공급관으로 기울일 수 있는 장치에 의해 투입될 수도 있다. 분쇄기에서 분쇄된 각각의 성분들은 입도측정기 또는 체(sieve)로 측정하여 입자의 크기가 400 메시 이하의 크기일 때 분쇄를 멈춘다. 분쇄된 각각의 성분들은 각각 다른 용기에 담아 섞이지 않도록 유의한다. 각각의 성분들은 전술한 바와 같은 과정을 통해 분쇄되어 사용될 수도 있고 시판되는 분말 상태의 것을 구매하여 사용할 수도 있다.

안료는 국내안료 중 H-500, H-120의 파랑색(Blue) 계열의 색상을 갖는 액체 상태의 세라믹 안료를 구매하여 사용함으로써 별도의 분쇄가 시행되지 않는다. H-500, H-120의 파랑색(Blue) 계열의 색상을 갖는 세라믹 안료가 아니더라도 먼셀표 색계를 기준으로 연두(GY), 녹색(G), 청록(BG), 파랑(B), 남색(PB)에 해당되는 색상들을 조합하여 파랑색 계열의 색상을 띠는 안료를 사용할 수 있다. 그러나 안료의 형태가 400메시 이하의 크기를 벗어나는 고체 상태일 경우 반드시 건식 분쇄하여 분말 상태로 만들어 사용하도록 한다.

건식분쇄단계에서 각각의 성분들을 분말 상태로 분쇄하는 것은 이하 시행되는 혼합 및 교반단계에서 각각의 성분들을 혼합하였을 때 입도 차이에 의해 분리됨이 없이 균일하게 섞일 수 있도록 하고 습식분쇄단계를 통해 분쇄를 한 번 더 시행함으로써 더욱 균일한 유약이 형성될 수 있도록 한다.

더 자세히 설명하면 장석, 석회석, 산화아연, 프리트, 고령토, 수산화알루미나, 규석, 지르코늄실리케이트 및 항균제는 400 메시 이하의 크기로 분쇄되어 물에 혼합 및 교반 시 400 메시 이하의 미세한 크기의 입자들이 뭉치지 않고 분산되어 균일한 물성을 띠는 액체 또는 크림 상태의 슬립(slip)이 형성될 수 있도록 한다. 또한 더 작은 크기로 분쇄되는 습식분쇄단계 이전에 슬립 상태로 만들고 습식분쇄의 분쇄단계를 한 번 더 시행함으로써 더욱 균일한 슬립 상태의 물질을 형성할 수 있다. 슬립은 전술한 바와 같이 장석, 석회석, 산화아연, 프리트, 고령토, 수산화알루미나, 규석, 지르코늄실리케이트 및 항균제가 분쇄되고 물에 혼합, 교반된 액체 또는 크림 상태의 물질로서 이하 슬립으로 통칭하도록 하겠다.

혼합 및 교반단계에서는 건식분쇄단계에서 분쇄된 각각의 성분들을 장석 37~43 중량%, 석회석 11~16 중량%, 산화아연 1~5 중량%, 프리트 8~12 중량%, 고령토 2~6 중량%, 수산화알루미나 1~4 중량%, 규석 3~12 중량%, 지르코늄실리케이트 7~11 중량%, 안료 2~8 중량% 및 항균제 2~7 중량%로 교반기에 투입하여 혼합한다. 이 때 전술한 혼합물 100 중량부에 대하여 50~60중량부의 물을 교반기에 더 투입하고 교반을 수행한다.

교반은 교반기 내부에 장착된 나선형상으로 이루어진 나선 날개가 회전하면서 이루어지게 된다. 교반은 1회에 30~40분씩 5회 반복하여 시행하는데 각 1회 교반이 끝난 후 장석, 석회석, 산화아연, 프리트, 고령토, 수산화알루미나, 규석, 지르코늄실리케이트, 안료 및 항균제가 물에 용해 또는 혼합되어 슬립 상태가 되면 교반을 마친다. 교반 횟수는 5회에 제한하지 않으며 5회 교반 후에도 용해 또는 혼합되지 않은 분말이 육안으로 확인되면 5회를 초과하여 시행할 수도 있다.

물은 장석, 석회석, 산화아연, 프리트, 고령토, 수산화알루미나, 규석, 지르코늄실리케이트, 안료 및 항균제의 용매로 사용되어 프리트 및 산화아연과 함께 타일 유약의 성분들이 용융 및 용해되고 분산됨으로써 슬립 상태의 유약을 제조하기 위해 투입된다. 이 때 물의 비율은 전술한 바와 같이 장석, 석회석, 산화아연, 프리트, 고령토, 수산화알루미나, 규석, 지르코늄실리케이트, 안료 및 항균제를 포함하는 혼합물 100 중량부에 대해 50~60 중량부로, 이는 슬립 상태의 유약이 이하 분무법을 사용하는 시유 작업에 영향을 주지 않는 범위 내에서 제시하였다.

물의 비율이 50 중량부 미만이면 타일 유약에 침전이 생겨 균질한 유약이 형성되지 못하고 60 중량부를 초과하면 타일 유약의 물성이 묽어져 시유 시 유약이 타일 표면에서 흘러내려 일정한 두께의 유면이 형성되지 못하므로 전술한 범위에 유의하도록 한다.

습식분쇄단계에서는 혼합 및 교반단계에서 혼합되고 교반된 슬립 상태의 물질을 산화알루미늄 볼(ball)을 분쇄 매체로 사용하는 볼 밀(ballmill)에서 6~12시간 습식분쇄하여 일정한 입도 및 균질한 물성을 갖게 한다. 6~12시간 경과 후 습식 분쇄된 슬립 상태의 물질이 250~325 메시의 크기로 분쇄되면 분쇄를 멈추고 분쇄된 슬립 상태의 물질을 유약으로서 토출한다.

건식분쇄단계, 습식분쇄단계의 두 번의 분쇄를 통해 최종적으로 250~325 메시의 미세한 크기로 분쇄된 타일 유약은 균질한 물성을 띠어 유약 시유 시 타일 표면에 1차 시유만으로도 유약에 포함된 안료의 색상이 뚜렷하게 발색된다. 또한 안료의 색상이 뚜렷하고 얼룩짐없이 발색될 수 있도록 산화아연, 수산화알루미나, 지르코늄실리케이트, 프리트 등의 성분들이 포함되어 안료의 발색을 보조하고 있어 1차의 시유 작업만으로도 안료의 색상이 뚜렷하게 발색될 수 있도록 한다. 특히 프리트는 타일 유약에 8~12 중량%로 소량 포함되지만 전술한 바와 같은 두 번의 분쇄를 통해 장석, 석회석, 산화아연, 고령토, 수산화알루미나, 규석, 지르코늄실리케이트, 안료 및 항균제가 250~325 메시의 미세한 크기로 분쇄되므로 8~12 중량%의 프리트로도 타 성분들을 전량 용융시켜 균일한 물성을 띠는 유약이 제조될 수 있도록 한다.

250~325 메시 크기의 미세하고 균일한 크기로 분쇄된 유약의 입자들은 타일 표면에 시유되어 입자들간에 미세한 공극을 형성한다. 그러나 250~325메시의 크기를 초과하는 보다 큰 입자들이 섞여 있거나 또는 보다 큰 입자들만을 포함한 유약은 본 발명에서 제시한 각각의 성분들의 비율로 제조되더라도 입자들간에 공극의 크기가 제각각이며 250~325 메시의 크기로 분쇄된 유약의 입자들 간의 공극보다 큰 공극을 형성한다. 즉, 보다 큰 공극에 의해 안료의 색상을 나타내는 파장의 빛을 충분히 반사하지 못하고 굴절 또는 산란시켜 안료의 색상이 뚜렷하게 발색되지 못한다. 따라서 1차 시유만으로 안료를 뚜렷하게 발색시키기 위해 250~325 메시의 크기로 분쇄하여 보다 균일하고 미세한 입자들이 타일 표면에 시유됨으로써 안료의 색상을 나타내는 빛의 파장이 충분히 반사되어 뚜렷히 발색되도록 하였다.

이와 반대로 250~325 메시의 크기보다 더 작은 크기로 분쇄할 수도 있으나 보다 작은 크기의 입자들은 타일 유면에 과도하게 밀집해 탁도가 상승되므로 발색에 방해가 될 수 있다.

유약토출단계에서는 건식분쇄단계, 혼합 및 교반단계, 습식분쇄단계의 일련의 과정을 거쳐 최종적으로 250~325메시의 크기의 입도를 가지며 균일하게 교반된 슬립 상태의 물질을 유약으로 토출한다. 유약입자의 측정은 입도측정기 또는 체(sieve)에 의해 수행되며 분쇄가 완료된 유약은 볼 밀에 연결된 토출관으로 흘러나와 자동으로 토출된다.

시유단계에서는 타일준비단계에서 얻어진 자기질 타일의 표면에 교반 및 분쇄단계에서 형성된 슬립 상태의 유약을 분무하여 시유한다. 유약은 소형 콤프레서, 에어브러쉬 등의 기기를 사용하여 자기질 타일의 표면에 분무한다. 전술한 유약을 형성하는 일련의 단계에서 형성된 유약은 250~325메시 크기의 일정한 입도를 갖는 균질한 슬립 상태로 형성되어 분무법에 의해 자기질 타일의 표면에 시유된다. 전술한 바와 같은 유약은 시유 시 미세한 입자로 분무되어 유약이 흐르지 않고 균일하게 시유될 수 있도록 한다. 또한 복수 개의 분무노즐을 갖춘 분무 기기에 의해 시유됨으로 분무 노즐의 방향 전환에 따라 유약 시유 작업이 수월하고 간편하게 이루어질 수 있다.

건조단계에서는 유약이 시유된 타일을 상온의 햇빛이 비치지 않는 장소에서 4~72시간 건조시킨다. 최소 4시간 이상의 건조시간이 지나면 소성단계로 진행가능하나 계절적 온도 차이 및 습도에 따라 유약이 시유된 타일의 유면에서 습기가 충분히 제거될 수 있도록 최대 72시간 건조한다. 건조를 충분히 시키지 않고 이하 소성단계 시행 시 유약이 시유된 타일의 유면은 고온의 소성 과정 중에서 기포가 생기거나 갈라지는 등의 문제가 발생할 수 있으므로 소성 시행 전 반드시 4~72시간 건조하도록 한다.

소성단계에서는 건조된 타일을 길이 80m인 터널형의 소성가마에 투입하고 1160~1180℃의 온도로 30~60분 소성하여 타일 유약을 타일 표면에 융착시켜 방수타일을 완성한다. 전술한 단계를 거쳐 제조된 방수타일은 내화재로 사용되는 고령토 및 1800℃의 온도에서도 견딜 수 있는 뮬라이트 결정을 포함한 타일 유약이 시유되어 1180℃범위를 초과하는 고온에서도 소성 가능하나 1180℃ 이상의 온도에서는 방수타일이 깨지거나 안료의 색상이 변화하는 등의 불량이 발생될 수 있고 1160℃ 미만의 온도에서는 타일 유약이 타일 표면으로부터 들뜨는 불량이 발생하거나 딱딱하게 경화하지 못해 내마모성이 떨어질 수 있으므로 1160~1180℃의 소성 온도에 유의하도록 한다.

또한 타일 유약에 포함되는 장석, 석회석 등의 일부 광물들은 1200℃이상의 용융점을 가져 소성 시 타일 표면에 융착되기 위해 1200℃ 이상의 온도가 필요하지만 전술한 바와 같이 타일 유약 내에 프리트가 포함되어 장석, 석회석 등의 광물들이 일정 온도 하강하여 용융될 수 있도록 하였다. 그러나 1200℃ 이상에서 용융되는 장석, 석회석 등의 일부 광물들이 프리트에 의해 일정 온도 하강하여 용융되더라도 100℃ 이상의 온도 하강은 불가능하므로 1200℃ 부근의 1160~1180℃의 온도범위에 유의하여 소성을 진행하도록 한다.

30~60분 가량의 소성 후 소성가마가 80℃ 이하로 식으면 방수타일을 토출한다. 소성가마에서 소성되는 방수타일은 소성 가마에서 소성되고 서서히 냉각시킨다. 만일 소성이 완료된 방수타일을 소성 직후 바로 소성가마에서 꺼내게 되면 방수타일은 급격한 온도 변화를 겪게 되어 깨지게 된다. 또한 작업자에 의해 소성가마에서 꺼내어지는 경우에는 소성 직후의 고온으로 작업자가 부상을 입을 수도 있으므로 반드시 소성 후 80℃ 이하로 식을 때까지 기다린 후 방수타일을 꺼냄으로써, 방수타일을 제조한다.

상기 제2단계(S20)는, 콘크리트 구조물의 표면을 전처리하는 단계로서, 콘크리트 구조물 표면의 이물질을 제거하고, 피막 콘크리트 들뜸과 균열에 의한 콘크리트 손상을 복구하며, 콘크리트 구조물을 그라인딩하여 표면을 고르게 하는 작업이다.

이러한 제2단계(S20)에서는 대표적으로 콘크리트 구조물 표면의 이물질을 제거하고, 피막 콘크리트 들뜸과 균열에 의한 콘크리트 손상을 복구하며, 콘크리트 구조물을 그라인딩하여 표면을 고르게 한다. 또한, 콘크리트 표면의 중성화된 부분을 제거하는 과정이 실시될 수 있으며 작업자의 판단에 따라 하나 또는 하나 이상의 전처리가 실시될 수 있다.

먼저, 콘크리트 구조물의 표면의 이물질 제거는 빗자루, 청소기, 세척기 등의 별도의 도구 또는 장비를 이용하여 콘크리트 구조물의 이물질을 긁거나 털어서 제거할 수 있으며, 이물질제거제를 도포 또는 분무함으로써 먼지, 레이턴스, 잔여 시멘트, 각질, 녹 등의 이물질을 제거할 수 있다.

콘크리트는 노후화 및 주변 환경 요인으로 인해 손상이 발생될 수 있고, 대표적으로 콘크리트 구조물의 벽면에 홈이 파이거나 균열 등의 손상이 발생될 수 있다. 이러한 경우에는 모르타르, 시멘트, 탄성실링제 등을 손상 부위에 적용하여 손상부위를 복구한다. 콘크리트 손상과 손상 부위의 복구 작업 등으로 인해 표면이 매끄럽지 못할 경우에는 연마기, 그라인더 등을 이용하여 표면을 그라인딩한다. 다만, 콘크리트 구조물의 표면이 지나치게 그라인딩되어 과도하게 매끄러운 경우에는 콘크리트 구조물의 표면과 콘크리트 구조물의 표면에 도포될 타일의 접착제에 이용 가능한 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 결합력이 낮아지는 문제가 있을 수 있으므로 표면이 일정수준의 거칠기로 유지되는 범위 내에서 그라인딩해야하며 이는 콘크리트 구조물의 용도 및 작업장 상황에 따른 작업자의 판단으로 결정될 수 있다.

또한, 신설 콘크리트 구조물의 경우 콘크리트는 강한 알칼리성 상태로 pH 가 12~14로 유지되나, 노후되거나 손상된 콘크리트 구조물의 경우 콘크리트 공극에 위치한 알칼리성의 수산화칼슘이 콘크리트의 공극 또는 손상 부위로 스며든 이산화탄소와 반응하여 p.H 가 8.5~10 정도로 낮아지는 중성화가 진행될 수 있다. 콘크리트의 중성화가 진행될 경우에는 콘크리트 구조물에 삽입되어 있는 철근이 녹슬게 되고, 콘크리트 구조물의 체적팽창률이 최대 25 배까지 늘어나게 되어 콘크리트 구조물의 균열과 피막 콘크리트가 들뜨는 현상이 발생되어 내구성과 강도가 떨어지는 문제가 있다.

따라서, 중성화가 진행된 콘크리트 구조물의 경우에는 충분한 방수 효과를 기대하기 어렵기 때문에 고압수 분사를 실시하여 중성화가 진행된 콘크리트 부위를 제거한다. 강한 압력과 빠른 속도로 분사되는 물을 이용한 고압수 분사는 표면의 이물질을 제거하고 표면을 그라인딩하는 동시에 콘크리트의 중성화를 제거함으로써 콘크리트 구조물 표면을 전처리한다. 고압수 분사는 물을 대신하여 염기성 수용액을 이용하여 실시될 수 있으며, 염기성 용액을 사용하여 고압수 분사를 실시할 경우에는 중성화된 콘크리트 구조물의 pH를 증가시켜 중성화된 부위를 강한 알칼리 상태로 회복시킬 수 있다.

이러한 제2단계(S20)는 전술한 방법들에 국한되지 않으며, 콘크리트 구조물의 표면을 시공이 가능한 상태로 회복시키기 위한 다양한 방법들이 제2단계(S20)의 전처리공정에서 실시될 수 있다.

한편, 신설의 콘크리트 구조물은 콘크리트의 중성화와 노후에 따른 균열과 부식 등의 손상이 거의 없기 때문에, 필수적으로 제2단계(S20)의 전처리를 실시할 필요는 없으나 현장 상황에 따른 작업자의 판단 하에 실시될 수 있다.

전처리된 콘크리트 구조물의 표면에는 방수제를 도포하여 방수층을 형성할 수 있다.

상기 제3단계(S30)는, 콘크리트 구조물(100)의 표면에 방수타일을 부착할 수 있는 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물을 도포하는 공정으로, 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물은 규사, 분말수지, 항균제, 백색시멘트, 소수성 첨가제, 증점제, 셀루로오스 섬유, 및 경화촉진제로 구성될 수 있고, 여기에 방수제가 함유되어 구성될 수 있다. 즉, 방수제는 실리카 분산용액, 나트륨 실리케이트, 알루미나 화합물, 황산나트륨, 및 물로 구성될 수 있다.

방수제는 100~1000 나노미터의 입자크기를 갖는 실리카 분산용액, 나트륨 실리케이트, 알루미나 화합물, 황산나트륨 및 물이 실리카 분산용액 65~90 중량%, 나트륨 실리케이트 3~10 중량%, 알루미나 화합물 3~10 중량%, 황산나트륨 1~3 중량% 및 물 3~12 중량%의 조성비로 혼합된 물질일 수 있다.

방수제가 함유된 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물을 콘크리트 구조물(100)의 표면에 도포함으로써 콘크리트 구조물의 표면에 방수층을 형성하면서 타일의 접착을 가능하게 한다. 즉, 방수제 성분이 콘크리트 표면의 공극에 침투하여 공극을 메움으로써 내부조직을 치밀하게 하여 콘크리트의 강도를 향상시킨다.

실리카 분산용액의 경우 콘크리트 공극에 침투되어, 시멘트와 물이 혼합되면서 생성된 수산화칼슘(Ca(OH)²)과 반응하여 칼슘실리케이트수화물(C-S-H)을 형성하는 포졸란 반응하며, 포졸란 반응은 단독으로는 물과 반응하여 경화하는 성질이 없는 물질이 석회와 수중에서 반응하여 경화하는 반응을 말한다. 실리카는 수산화칼슘과 상온에서 서서히 반응하여 불용성 화합물을 만들고, 생성된 불용성 화합물은 콘크리트의 공극을 메움으로써 내부조직을 치밀하게 하여 콘크리트의 강도를 향상시키며, 치밀해진 내부조직은 물의 침투을 막아 방수성을 향상시킨다.

실리카 분산용액은 100~1000 나노크기의 입자크기를 갖는 실리케이트 규산염 광물 10~80 중량%를 물 20~90 중량% 와 혼합한 현탁액이다. 실리케이트 규산염 광물의 총 중량에 대해 실리카는 75~99 중량%로 함유될 수 있고, 75 중량% 미만일 경우에는 콘크리트의 강도 향상 효과가 적어지는 문제가 발생할 수 있다.

방수제의 총 중량에 대해 실리카 분산용액은 65~90 중량%로 사용될 수 있고, 실리카 분산용액이 65 중량% 미만일 경우에는 콘크리트의 공극으로 실리카가 충분히 침투되지 못하여 콘크리트 구조물의 강도와 방수성이 낮을 수 있으며, 실리카 분산용액이 90 중량%를 초과할 경우에는 투입량 대비 콘크리트 구조물의 강도와 방수성 향상이 크지 않기 때문에 경제성이 떨어지는 문제가 있을 수 있다.

나트륨 실리케이트는 100~1000 나노미터의 입자크기를 갖는 것을 사용하며, 100~1000 나노미터의 입자크기를 갖는 나트륨 실리케이트는 콘크리트 공극에 침투되어 내부조직을 치밀하게 하여 콘크리트 구조물의 강도를 높이고, 물의 침투를 막아 방수성을 향상시킨다. 또한, 나트륨 실리케이트는 pH 의 변동을 최소화할 수 있기 때문에 콘크리트 구조물에 적용되어 pH 완충제 역할을 한다. 예를 들어, 콘크리트 구조물이 강한 알칼리 상태를 유지하지 못하고 다양한 원인에 의해 pH 가 낮아지는 중성화가 진행될 경우 나트륨 실리케이트와 같은 완충제의 작용으로 기존의 pH 가 유지되어 중성화를 방지할 수 있다. 특히, 콘크리트의 중성화가 진행될 경우 콘크리트 구조물이 약해짐에 따라 부식과 균열 등의 손상이 발생될 수 있기 때문에 pH 유지는 더욱 중요하다.

방수제의 총 중량에 대해 나트륨 실리케이트는 3~10 중량%로 사용될 수 있으며 나트륨 실리케이트가 3 중량% 미만일 경우에는 콘크리트의 내부조직이 충분히 치밀하지 못하게 되어 콘크리트 구조물의 강도와 방수성이 낮고 pH 의 유지가 어려울 수 있으며, 나트륨 실리케이트가 10 중량%를 초과할 경우에는 작업성이 떨어지는 문제가 있을 수 있다.

알루미나 화합물은 콘크리트 공극에 침투되어 시멘트와 물이 혼합되면서 생성된 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 반응함으로써 칼슘알루미늄수화물(3CaO,Al2O3,6H2O)을 생성하며, 생성된 칼슘알루미늄수화물은 비 표면적이 큰 다공성의 수화물로서 염소 이온을 흡착하여 염으로 고정화함으로써 염분에 의한 콘크리트 부식을 차단하여 내염성을 높인다.

또한, 본 발명에서 알루미나 화합물은 100~1000 나노미터의 입자크기를 갖는 것을 사용하여 콘크리트 공극 내로 침투할 수 있도록 한다.

방수제의 총 중량에 대해 알루미나 화합물은 3~10 중량%로 사용될 수 있으며 알루미나 화합물이 3 중량% 미만일 경우에는 콘크리트의 내부조직이 충분히 치밀하지 못하게 되어 콘크리트 구조물의 강도 및 방수성이 낮고 칼슘알루미늄수화물의 생성량이 적어 내염성이 떨어질 수 있으며, 알루미나 화합물이 10 중량%를 초과할 경우에는 경제성이 떨어지고 과도하게 생성된 칼슘알루미늄수화물에 의해 칼슘알루미늄수화물을 제외한 성분들의 효과가 떨어질 수 있다.

황산나트륨은 전술한 실리카 성분의 콘크리트 공극으로 쉽게 침투될 수 있도록 하며, 황산나트륨은 100~1000 나노미터의 입자크기를 갖는다. 방수제의 총 중량에 대해 황산나트륨은 1~3 중량%로 사용될 수 있으며 황산나트륨이 1 중량% 미만일 경우에는 실리카가 콘크리트 공극으로 침투되기 어려울 수 있으며, 황산나트륨이 3 중량%를 초과할 경우에는 실리카를 제외한 성분들의 콘크리트 공극으로 침투되기 어려워지는 문제가 있을 수 있다.

물은 전술한 성분들을 혼합시켜주며 혼합된 성분들은 물과 함께 이동하여 콘크리트의 공극으로 침투됨으로 전술한 성분들과 물을 반드시 혼합하여 사용한다. 물은 이온교환수, 증류수 등이 사용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

방수제의 총 중량에 대해 물은 3~12 중량%로 사용될 수 있으며 물이 3 중량% 미만일 경우에는 전술한 성분들의 균일하게 혼합되지 못하여 콘크리트의 공극으로 침투되기 어려울 수 있으며, 물이 12 중량%를 초과할 경우에는 방수제의 농도가 묽어져 사용성이 떨어질 수 있다.

전술한 바와 같이, 방수제는 콘크리트 구조물에 스며들고 방수제의 100~1000 나노미터의 입자 크기를 갖는 성분들은 콘크리트 구조물의 공극에 침투되어 내부조직을 치밀하게 하여 콘크리트 구조물의 강도를 향상시키고, 치밀해진 내부조직과 각 성분들에 의해 물의 침투를 막아 방수성을 향상시킴으로써 콘크리트 구조물의 표면에 방수층을 형성할 수 있다.

또한, 전술한 성분들의 입자크기가 1000 나노미터를 초과할 경우에는 콘크리트의 미세 공극에 성분들이 침투되기 어려워 방수제의 효과가 떨어질 수 있으므로 유의하여야 한다. 방수제는 전술된 바와 같은 성분들의 혼합물로 제한되는 것은 아니며 방수 효과를 향상시킬 수 있는 별도의 성분들이 추가 될 수 있다.

콘크리트 구조물은 주로 시멘트와 물이 반응하여 굳어지는 수화반응을 이용하여 제조되며, 콘크리트 구조물은 다양한 입자크기를 갖는 성분들의 혼합 및 수분의 증발 등으로 형성된 미세한 공극을 가진다. 콘크리트 구조물의 공극은 주로 100~1000 나노미터의 미세한 크기를 갖으나, 콘크리트 구조물에 형성된 다수의 공극을 방치할 경우에는 공극을 통해 물과 공기가 침투하여 콘크리트의 균열, 부식 등의 손상이 발생하고, 중성화가 진행되는 문제가 발생될 수 있기 때문에 본 발명에서는 전술한 바와 같이 방수제가 함유된 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물을 도포함으로써 공극을 메운다.

100~1000 나노미터의 입자크기를 갖는 성분들과 물이 혼합되어 있는 방수제가 콘크리트 구조물의 표면에 적용되면, 100~1000 나노미터의 입자크기를 갖는 성분들이 물과 함께 콘크리트의 공극에 침투되어 공극을 메움으로써 내부조직을 치밀하게 한다. 치밀해진 내부조직은 균열, 부식 등 콘크리트 구조물의 손상을 방지하여 내구성과 강도를 높이며, 물의 침투를 막아 방수성을 향상시킨다.

더 상세히 설명하면, 방수제에 함유된 실리카 분산용액은 콘크리트에 함유된 수산화칼슘과 반응하여 불용성의 화합물을 생성한다. 생성된 불용성 화합물들은 콘크리트 구조물의 공극을 메워 내부조직을 치밀하게 하고, 치밀해진 내부조직은 균열, 부식 등 콘크리트 구조물의 손상을 방지하여 내구성과 방수성을 향상시킨다. 또한, 방수제에 함유된 알루미나 화합물은 콘크리트에 함유된 수산화칼슘과 반응하여 칼슘알루미늄수화물을 생성하며, 칼슘알루미늄수화물은 염을 흡착하여 제거하는 능력이 뛰어나 염분에 의한 콘크리트의 손상을 방지하여 내염성을 높인다.

전술한 방수제가 함유된 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물은 60~100 메시의 입자크기를 갖는 규사, 분말수지 및 항균제와 200~400 메시의 입자크기를 갖는 백색시멘트, 소수성 첨가제, 증점, 셀룰로오스 섬유 및 경화촉진제가 규사 30~45 중량%, 분말수지 3~10 중량%, 항균제 0.5~1.2 중량%, 백색시멘트 35~45 중량%, 소수성 첨가제 1~2.5 중량%, 증점제 0.3~1.5 중량%, 셀룰로오스 섬유 1~5 중량% 및 경화촉진제 1~5 중량%로 혼합된 혼합물 100 중량부에 물이 25~35 중량부의 비율로 교반됨으로써 제조된다.

규사는 전술한 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 경화 속도와 접착력에 영향을 주며, 본 발명에서는 60~100 메시의 입자크기를 갖는 규사를 사용함으로써 타일 시공 후 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물이 균열없이 경화할 수 있도록 하고 타일 간의 좁은 줄눈홈에 충진되어 치밀하게 결합할 수 있도록 한다. 규사의 입자크기가 100 메시 미만일 경우에는 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 점도가 떨어져 접착력이 약해지고, 타일의 탈락 등의 문제가 있을 수 있으며, 60 메시를 초과할 경우에는 방수에 문제가 있을 수 있다.

본 발명에서 사용하는 규사는 타일의 접착제에 이용 가능한 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 총 중량에 대해 30~45 중량%로 사용될 수 있으며 규사가 30 중량% 미만일 경우에는 접착력이 저하되고 경화속도가 느려져 타일 부착 시 타일이 미끄러지는 문제가 발생될 수 있고, 규사가 45 중량% 를 초과할 경우에는 경화 속도가 빨라 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 유연성과 작업성이 떨어질 수 있다. 특히, 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 유연성이 떨어지는 경우 균열 및 줄눈 탈락 등의 문제가 발생할 수 있으므로 본 발명에서 제시한 범위에 유의하도록 한다.

분말수지는 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물에 유연성 및 탄성을 부여하고 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물 간의 성분들의 결합제 역할을 하며 아크릴, 메타아크릴, 폴리우레탄, 에틸렌 초산비닐공중합 중 적어도 하나를 포함하는 재유화형 분말과 라텍스, 실리콘, 폐타이어 고무 중 적어도 하나를 포함하는 탄성분말을 혼합하여 사용한다. 본 발명에서는 60~100 메시의 입자 크기를 갖는 분말수지를 사용하며, 60~100 메시의 입자크기를 갖는 분말수지는 후술할 200~400 메시의 입자 크기를 갖는 성분들과 혼합되어 입자들 간에 유연성과 탄성을 부여하며, 유연성 및 탄성을 부여해 온도 변화 및 내충격에 견딜 수 있도록 한다.

분말 수지의 크기가 100 메시 미만인 경우, 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물은 점도가 떨어져 접착력이 약해지고 유연성이 떨어져 내충격 및 온도변화에 의한 균열이 생길수 있고, 60 메시를 초과할 경우에는 방수에 문제가 있을 수 있다.

분말 수지에 포함되는 재유화형 분말은 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물 내의 타 성분들과 혼합되어 백색시멘트와 셀룰로오스 섬유들 간의 결합제 역할을 하며 시멘트와 물의 혼합 시 발생되는 수화열에 의한 균열을 방지하여 콘크리트의 수명을 연장한다. 또한, 재유화형 분말은 방수 성능을 향상시키며, 타일의 접착에 이용 가능한 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물에 포함되는 백색시멘트의 수화 작용 중에 생성된 수화물과 반응하여 모노릭 네트워크(Monolithic network)를 형성함으로써 균열을 방지하고 인장력 과 화학 저항성을 향상시킨다.

분말수지에 포함되는 탄성 분말은 라텍스, 실리콘, 폐타이어 고무 중에서 선택될 수 있으며, 탄성분말은 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물 내에서 콘크리트 구조물에 가해질 수 있는 충격, 진동 및 구조물 내부의 열변형, 비틀림 등의 변형에 유동적으로 반응하여 충격 및 변형에 저항함으로써 타일과 줄눈의 들뜸 및 탈락을 최소화 한다.

재유화형 분말 및 탄성분말을 포함하는 분말수지는 재유화형 분말 100 중량부에 대해 50~70 중량부의 탄성 분말을 혼합하여 사용하고, 재유화형 분말 100 중량부에 대해 탄성분말이 50 중량부 미만일 경우에는 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 유연성이 떨어져 온도변화 및 내충격에 견디는 성능이 떨어질 수 있으며, 탄성분말이 70 중량부를 초과할 경우에는 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 접착력 및 강도가 떨어질 수 있으므로 재유화형 분말과 탄성 분말의 조성비율은 본 발명에서 제시한 범위에 유의하도록 한다.

본 발명에서 사용하는 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 총 중량에 대해 3~10 중량%로 사용될 수 있으며 분말수지가 3 중량% 미만일 경우에는 콘크리트 구조물의 열 변형, 온도 변화 및 내충격에 의한 유연성을 갖기 어려울 수 있으며, 분말수지가 10 중량%를 초과할 경우에는 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 강도와 접착력이 낮아질 수 있다.

항균제는 은(Ag), 구리(Cu), 망간(Mn), 아연(Zn) 중 적어도 하나를 포함하는 무기물과 알콜, 알데히드, 아미드, 이미다졸, 아졸, 할로겐 중 적어도 하나를 포함하는 유기물을 혼합하여 사용함으로써 더 높은 항균 효과를 얻도록 한다.

더 상세히 설명하면 은, 구리, 망간, 아연과 같은 무기물은 박테리아, 조류, 곰팡이 등 일부 생물체에는 독성을 나타내지만 인체에는 독성이 거의 없고, 공기 또는 물과 쉽게 반응하지 않는 안정한 상태의 물질로서 항균 효과가 오랫동안 지속될 수 있도록 한다. 또한, 알콜, 알데히드, 아미드, 이마졸, 아졸, 할로겐과 같은 유기물은 물에 녹아 나오면서 항균 효과를 보이며, 복수 개의 타일 사이에 노출되어 줄눈제로 사용되는 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물에 포함된 유기물은 물과 접촉하여 녹아 나오며 항균 작용을 한다. 다만, 물에 녹아 나옴으로써 항균 효과를 내는 유기물은 초기 항균 효과는 좋으나 지속력이 떨어지는 문제가 있으므로 본 발명에서는 초기 항균 효과가 좋은 유기물과 항균 효과가 오래 지속되는 무기물을 혼합하여 사용함으로써 우수한 항균효과를 오랫동안 지속되도록 한다.

본 발명에서 항균제는 60~100 메시의 입자크기를 갖는 것을 사용하며, 60~100 메시의 입자크기를 갖는 항균제를 사용함으로써 타일 접착에 용이하며, 물과 접촉하는 경우 유기물이 수월하게 녹아 나와 강력한 항균 작용을 하도록 한다. 또한, 본 발명에서 60~100 메시의 입자 크기를 갖는 항균제를 사용하며, 항균제의 입자크기가 100 메시 미만일 경우에는 시간 당 물에 녹아 나오는 유기물의 양이 증가하여 항균 효과 대비 소실되는 항균제의 양이 증가할 수 있으며, 항균제의 입자크기가 60 메시를 초과할 경우에는 항균제의 양이 감소하여 전체적인 항균 효과가 떨어질 수 있다.

무기물 및 유기물을 포함하는 항균제는 무기물 100 중량부에 대해 25~35 중량부의 유기물을 혼합하여 사용하며, 무기물 100 중량부에 대해 유기물이 25 중량부 미만일 경우에는 초기 항균 효과가 떨어질 수 있으며, 35 중량부를 초과할 경우에는 초기 항균 효과는 높으나 지속력이 떨어짐에 따라 콘크리트 구조물의 수명이 짧아질 수 있다.

본 발명에서 사용되는 항균제는 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 총 중량에 대해 0.5~1.2 중량%로 사용될 수 있으며 항균제가 0.5 중량% 미만일 경우에는 항균제에 의한 항균 효과가 낮을 수 있으며, 항균제가 1.2 중량%를 초과할 경우에는 항균제 투입량 대비 항균 효과가 낮아 경제성이 떨어질 수 있다.

백색시멘트는 접착제의 기초 성분으로서 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물에 포함된 물과 수화반응하여 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물을 응결, 강화시켜 접착력을 향상시킨다. 타일의 접착에 이용 가능한 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물 중에서 백색시멘트는 물과 혼합되면서 수산화칼슘을 생성하고 이때의 pH 값은 12~14 이다. 강한 알칼리 상태에서 수산화물은 콘크리트의 부식을 방지하고 물의 침투를 막아 방수하고 수산화물에 의해 강한 알칼리 상태를 유지할 수 있어 콘크리트 구조물의 중성화를 방지한다.

또한, 본 발명에서는 200~400 메시의 입자크기를 갖는 백색시멘트를 사용하며, 백색시멘트의 입자크기가 400 메시 미만일 경우에는 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 접착력이 떨어질 수 있고, 입자크기가 200 메시를 초과할 경우에는 줄눈제로의 사용이 어려워 별도의 줄눈제 충진 공정을 필요로 할 수 있으므로 입자크기에 유의하여야 한다.

본 발명에서 사용되는 백색시멘트는 타일의 접착제에 이용 가능한 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 총 중량에 대해 35~45 중량%로 사용될 수 있으며 백색시멘트가 35 중량% 미만일 경우에는 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 접착력이 떨어질 수 있으며, 백색시멘트가 45 중량%를 초과할 경우에는 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 강도가 높아져 탄성분말에 의한 탄성효과가 떨어지고, 온도 및 외부 압력에 의한 유연성이 저하될 수 있다. 특히, 유연성이 저하될 경우 균열 및 부식이 빠르게 진행되어 콘크리트 구조물 사이로 물과 공기가 스며들어 콘크리트의 중성화가 발생될 수 있으므로 본 발명에서 제시한 범위에 유의하도록 한다.

본 발명의 실시예에서는 백색시멘트로 1종 보통 포틀랜드 시멘트 KL S 5201과 1종 보통 포틀랜드 시멘트 KL S5204 중 어느 하나를 사용하였으나 실시예에서 제시한 포틀랜드 시멘트에 제한되지 않으며 수조에 사용되는 용도를 고려하여 미관상 청결함을 줄 수 있는 백색의 시멘트는 제한 없이 사용될 수 있다.

소수성 첨가제는 타일의 접착제에 이용 가능한 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물에 물이 스며들지 않도록 방수성을 부여하여 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물이 경화된 후에 물이 스며 들지 않도록 해주며, 마그네슘스테아레이트, 칼슘스테아레이트, 징크스테아레이트, 알루미늄스테아레이트 중 적어도 하나를 사용한다. 본 발명에서 소수성 첨가제는 방수성 이외에 접착력, 강도 등의 주요 효과에 크게 기여하지 않으므로 입자크기에 별도로 제한을 두지는 않으나, 타일의 접착제에 이용 가능한 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물이 미세한 입자들이 균일하게 혼합된 상태를 가질 수 있도록 백색시멘트와 동일하게 200~400 메시의 입자크기를 갖는 것을 사용한다.

본 발명에서 사용되는 소수성 첨가제는 타일의 접착에 이용 가능한 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 총 중량에 대해 1~2.5 중량%로 사용될 수 있으며 소수성 첨가제가 1 중량% 미만일 경우에는 방수성이 떨어져 경화된 후에도 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물에 물이 스며들어 타일이 탈락될 수 있으며, 소수성 첨가제가 2.5 중량%를 초과할 경우에는 백색시멘트와 물의 혼합을 방해하여 균일한 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 형성이 어려울 수 있다.

증점제는 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 점성을 증가시키기 위해 첨가하며 메틸셀룰로오스, 카르복실메틸셀룰로오스, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌옥사이드 중 적어도 하나를 포함하고, 본 발명에서 증점제는 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 점성을 증가시키는 기능 이외에 접착력, 강도 등의 효과에 크게 영향을 미치지 않아 입자크기에 제한을 두지는 않으나, 타일의 접착에 이용 가능한 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물이 미세한 입자들이 균일하게 혼합된 상태를 가질 수 있도록 백색시멘트와 동일하게 200~400 메시의 입자크기를 갖는 것을 사용한다.

본 발명에서 사용되는 증점제는 타일의 접착에 이용 가능한 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 총 중량에 대해 0.3~1.5 중량%로 사용될 수 있으며 증점제가 0.3 증량% 미만일 경우에는 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 점도가 떨어지고 경화 속도가 빨라짐에 따라 작업성이 떨어질 수 있으며, 증점제가 1.5 중량%를 초과할 경우에는 점도가 지나치게 높아져 타일 부착 작업이 어려울 수 있다.

셀룰로오스 섬유는 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물 내에서 시멘트와 혼합되어 결합하면서 균열을 방지하고 타일이 미끄러지지 않도록 한다. 본 발명에서 셀룰로오스 섬유는 1~5 중량%로 소량 첨가되지만 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물 내에서 접착력, 점도 등에 관여함으로 200~400 메시의 입자크기를 갖는 것을 사용하며, 셀룰로오스 섬유의 입자크기가 400 메시 미만일 경우에는 접착력이 떨어져 타일이 미끄러질 수 있으며, 200 메시를 초과할 경우에는 줄눈홈에 충진되기 어렵고 줄눈 탈락 등의 불량이 발생할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 셀룰로오스 섬유는 1~5 중량%로 사용될 수 있으며 셀룰로오스 섬유가 1 중량% 미만일 경우에는 접착력이 떨어져 콘크리트 구조물의 표면을 처리할 시에 타일 탈락 등의 문제가 발생할 수 있으며, 5 중량%를 초과할 경우에는 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 물성이 거칠어지고 경화속도가 빨라져 작업성이 떨어질 수 있다.

경화촉진제는 타일 부착 시에 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 경화를 촉진하여 타일이 시공된 후 경화되기 전까지 시행되는 후기 공정으로 인한 충격과 진동에 의해 발생될 수 있는 타일과 줄눈의 들뜸 및 균열을 방지하며, 본 발명에서 경화촉진제는 칼슘설퍼알루미네이트, 소듐티오시아네이트, 칼슘나이트레이트 중에서 적어도 하나를 포함한다. 또한, 본 발명에서 경화촉진제는 경화를 촉진하지만 접착력, 강도 등의 효과에 크게 기여하지 않아 입자크기에 제한을 두지는 않으나, 타일의 접착에 이용 가능한 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 미세한 입자들이 균일하게 혼합된 상태를 가질 수 있도록 백색시멘트와 동일하게 200~400 메시의 입자크기를 갖는 것을 사용한다.

본 발명에서 사용되는 경화촉진제는 1~5 중량%로 사용될 수 있으며 경화촉진제가 1 중량% 미만일 경우에는 타일과 줄눈의 탈락 및 들뜸과 같은 문제가 있을 수 있으며, 5 중량%를 초과할 경우에는 빠르게 경화됨에 따라 작업성이 떨어지는 문제가 있을 수 있다.

물은 타일의 접착에 이용 가능한 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 기초 성분으로 규사, 분말수지, 항균제, 백색시멘트, 소수성 첨가제, 증점제, 셀룰로오스 섬유, 및 경화촉진제를 포함하는 혼합물 100 중량부에 대해 25~35 중량부가 혼합 및 교반되어 액체 상태의 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물이 형성되도록 한다.

규사, 분말수지, 항균제, 백색시멘트, 소수성 첨가제, 증점제, 셀룰로오스 섬유, 및 경화촉진제를 포함하는 혼합물 100 중량부에 대해 물이 25 중량부 미만일 경우에는 혼합물의 교반 시 균질한 물성을 갖는 액체 상태의 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물이 생성될 수 없고 시멘트와 반응하는 물의 양이 상대적으로 적어 수화 반응에 의한 응결 현상에 의해 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 경화가 빠르게 일어나 작업성이 떨어질 수 있으며, 물이 35 중량부를 초과할 경우에는 경화속도가 느려지고 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물이 묽어짐에 따라 작업성이 떨어지는 문제가 있을 수 있으므로 본 발명에서 제시한 범위에 유의하도록 한다.

전술한 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물에는 고로 슬래그가 더 첨가될 수도 있다. 고로 슬래그는 염해 요인이 많은 환경적 요인에서 염화물 이온, 이산화탄소의 투과를 억제해 염해를 방지하여 방청성을 높이고 콘크리트 구조물의 열변형을 방지하기 위한 것으로 분말 상태의 고로 슬래그를 11~18 중량% 더 첨가할 수 있다. 고로 슬래그 분말이 첨가되면 백색시멘트 또는 규사의 사용을 일정량 줄일 수 있으나, 백색시멘트 또는 규사의 감소에 의해 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물에 점성이 떨어질 수 있으므로 백색시멘트 또는 규사 각각의 감소량이 10 중량%를 초과하지 않도록 유의한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 고로 슬래그는 200~400 메시의 입자크기를 갖는 것을 사용하며, 고로 슬래그의 입자크기가 400 메시 미만일 경우에는 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 접착력이 떨어져 타일과 줄눈의 들뜸 및 탈락 현상이 발생할 수 있으며, 200 메시를 초과할 경우에는 방수에 문제가 있을 수 있다.

본 발명에서 사용되는 고로 슬래그는 타일의 접착에 이용 가능한 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 총 중량에 대해 11~18 중량%로 사용될 수 있으며 고로 슬래그가 11 중량% 미만일 경우에는 염에 대한 내염성이 낮을 수 있으며, 18 중량%를 초과할 경우에는 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 탄성력 및 접착력이 떨어져 타일 들뜸 및 탈락 현상 등의 문제가 있을 수 있다.

전술한 바와 같이, 60~100 메시의 입자크기를 갖는 규사, 분말수지 및 항균제와 200~400 메시의 입자크기를 갖는 백색시멘트, 소수성 첨가제, 증점, 셀룰로오스 섬유 및 경화촉진제가 규사 30~45 중량%, 분말수지 3~10 중량%, 항균제 0.5~1.2 중량%, 백색시멘트 35~45 중량%, 소수성 첨가제 1~2.5 중량%, 증점제 0.3~1.5 중량%, 셀룰로오스 섬유 1~5 중량% 및 경화촉진제 1~5 중량%로 혼합된 혼합물 100 중량부에 물이 25~35 중량부의 비율로 교반됨으로써 제조된 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물은 타일의 접착에 이용가능하기 때문에 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면에 각 타일을 결합시키는 접착제로서의 역할을 하여, 보다 간단한 공정으로 단시간 내에 콘크리트 구조물의 표면을 처리할 수 있다.

또한, 백색시멘트, 소수성 첨가제, 증점제, 셀룰로오스 섬유 및 경화촉진제의 200~400 메시크기의 입자들은 규사, 분말수지, 및 항균제의 60~100 메시크기의 입자들 간의 공극에 삽입되어 서로 결합됨으로써 타일의 접착에 이용 가능한 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물이 치밀하고 균일한 물성을 지니게된다. 따라서, 복수 개의타일 사이에 노출된 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물에 물이 침투하기가 어렵게 되어 복수 개의 타일 사이에 노출되어 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물이 오랜 기간 동안 물과 지속적으로 접촉하게 되더라도 열화되지 않게 되며 우수한 내구성을 갖는다.

타일의 접착에 이용 가능한 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물은 작업자가 룰러, 도포기 등의 도포 장치 또는 도구를 사용하여 콘크리트 구조물의 표면에 도포할 수 있으며, 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물을 균일하게 도포하여 방수타일의 내면에 골고루 닿을 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 타일의 접착에 이용 가능한 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물은 200~400 메시의 입자크기를 갖는 백색시멘트, 소수성 첨가제, 증점제, 셀룰로오스 섬유 및 경화촉진제가 60~100 메시의 입자크기를 갖는 규사, 분말수지, 및 항균제 입자들 간의 공극에 삽입되어 미세한 입자들이 균일하게 혼합되며, 간단한 공정으로 콘크리트 구조물의 표면을 처리함으로써 공정 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 서로 다른 크기의 입자들이 균일하게 혼합되어 있으며 물의 침투를 막는 소수성 첨가제 및 재유화형 분말 등의 영향으로 방수성을 가지게 되어 콘크리트 구조물의 표면에 방수층을 형성할 수 있다.

제4단계(S40)는, 도포된 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 표면에 복수 개의 방수타일(102)들을 부착하여 콘크리트 구조물(100)의 표면 처리를 완료하는 작업이다. 도포된 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물에 타일을 부착할 시에 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물은 방수타일을 결합시키는 접착제 역할을 한다.

이때, 제3단계(S30)에서 도포된 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물이 과도하게 경화된 경후에는 오히려 점도가 떨어져 타일과의 접착력이 떨어질 수 있으므로 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물 도포 후 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 흘러내리지 않고 높은 점도를 가진 상태에서 타일을 부착할 수 있도록 하고, 복수 개의 타일 사이에 노출되는 부위(줄눈)의 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물을 완전경화시킴으로써 콘크리트 구조물의 표면 처리를 완료한다.

또한, 부착된 방수타일들의 사이에 형성되는 줄눈에는 타일줄눈제(104)를 투입하여 도포하는 제5단계(S50)를 더 포함으로써 상기 방수타일(102)의 줄눈을 방수 처리하할 수 있다. 예를 들어, 방수타일들의 사이에 형성되는 줄눈에 요입되도록 요입홈(101)을 형성하고, 상기 요입홈(101)에 타일줄눈제(104)를 투입하여 상기 타일줄눈제(104)가 상기 요입홈에 흡수되도록 채워 충짐함으로써 방수타일의 표면과 동일한 면을 이루도록 도포하여 줄눈의 완전 방수를 가능하게 한다.

요입홈(101)은 회전되는 휠커터(미도시)에 의하여 형성될 수 있고, 상기 요입홈(101)의 깊이는 상기 타일의 바닥면을 기준으로 하여 1~2cm 의 범위를 갖도록 도포된 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물에 홈을 형성하도록 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 타일줄눈제의 충진 공간을 확보하기 위해 방수타일(102)의 사이 줄눈에 요입홈(101)을 형성하는 것이 바람직하다.

요입홈(101)에 타일줄눈제(104)를 충진하기 전에는 상기 요입홈(101)의 내측으로 니들(미도시)을 위치시킨 후 상기 니들을 통하여 열풍을 인가함으로써 상기 요입홈(101) 주위를 급속 건조시킨 다음 타일줄눈제를 충진하는 것이 바람직하다.

타일줄눈제는 무기질계 접착제로써, 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 (Diglycidyl ether of bisphenol A) 48~50 중량%와, 비스 4, 하이드록시 시클로헥실 프로판 디글리시딜에테르 (BIS 4,HYDROXY CYCLOHEXYL PROPANE DIGLYCIDYLETHER) 10~12 중량%와, 실리카 (Silica) 20~22 중량%와, 모디파이드 벤젠 디메탄아민 어덕트 (Modified Benzene dimethaneamine adduct) 10~12 중량%와, 모디파이드 폴리아민 어덕트 (Modified Polyamine adduct) 5.6~5.9 중량%와, 3-메타아크릴옥시프로필트리에톡시실란 (3-Methacryloxypropyltriethoxysilane) 0.3~0.6 중량%를 포함하도록 구성될 수 있다.

이러한 구성요소를 모두 섞어 고르게 교반된 상태에서 타일의 사이에 형성되는 줄눈에 요입홈(101)을 형성한 후, 급속 건조시키고 채워지도록 충진하도록 도포한다.

상기 타일줄눈제는 무기성분에 의해 접착력이 향상됨은 물론 수중 및 습윤 상태에서의 부착성능이 강화되어 방수타일의 사이에 보다 강력하게 접착되면서도 방수타일의 사이 줄눈으로 수분이 침투되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 도포된 타일줄눈제의 상부측에 세라믹 코팅제를 코팅할 수 있다. 세라믹 코팅제는, 콜로이드 규산 바인더 45~60 중량%, 실리카 분말 5~20 중량%, 무기안료 5~20 중량%, 알콕사이드 화합물 10~30 중량%, 용매 10~30 중량% 및 첨가제 1~10 중량%를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 콜로이드 규산 바인더 45~50 중량%, 실리카 분말 8~13 중량%, 무기안료 8~13 중량%, 알콕사이드 화합물 15~20 중량%, 용매 15~20 중량% 및 첨가제 3~8 중량%를 포함할 수 있다.

세라믹 코팅제의 성분을 자세히 살펴보면, 콜로이드 규산 바인더는 세라믹 코팅제 도막을 형성하는 주요 결합재 기능을 수행하는 콜로이드성 규산염을 말하며, 예를 들어 규산염으로서 규산나트륨, 규산칼슘, 규산칼륨, 규산알루미나 등이 사용될 수 있다. 콜로이드 규산 바인더의 함량이 45 중량% 미만일 경우 슬립성 및 코팅도막의 강도가 저하되고, 60 중량%를 초과할 경우 쉽게 겔(gel)화 되는 문제점이 있다.

실리카 분말은 세라믹 코팅제 도막의 내열성 강화, 경도 향상, 크랙 방지 및 점도 조절의 기능을 하며, 함량이 5 중량% 미만일 경우 상기한 효과가 미미하고, 20 중량%를 초과할 경우 광택 및 접착력이 저하되고, 도막 표면이 거칠게 되며, 세라믹 코팅제의 점도를 상승시켜 작업성이 저하되는 문제점이 있다.

무기안료는 세라믹 코팅제의 색상과 외관에 관여하며, 함량이 5 중량% 미만일 경우 색감 및 은폐력이 저하되고, 20 중량%를 초과할 경우 광택 및 내스크래치성이 저하되는 문제점이 있다.

알콕사이드 화합물은 세라믹 코팅제의 슬립성 및 반응성에 영향을 미치며, 함량이 10 중량% 미만일 경우 반응성이 저하되고, 30 중량%를 초과할 경우 코팅제로서의 물성이 저하될 수 있다.

용매는 세라믹 코팅제의 작업성 및 도막의 두께를 조절하는 역할을 하며, 함량이 10 중량% 미만일 경우 스프레이 작업성에 부정적인 영향을 미치고, 30중량%를 초과할 경우 도막의 두께가 얇아져서 코팅제로서의 물성이 저하될 수 있다.

첨가제는 세라믹 코팅제의 슬립성 보강, 도막의 레벨링성 및 무기안료의 분산을 포함하는 코팅제의 기능적인 면을 보강하기 위해 상기한 범위에 포함되는 함량을 사용하는 것이 바람직하다.

전술한 세라믹 코팅제가 도포되면 경도, 내열성, 내오염성, 내세척성, 내마모성, 내수성, 내용제성 및 발수성이 매우 우수한 특성이 있어, 줄눈제를 보호할 수 있는 기능도 갖는다.

본 발명에 따르면, 간단한 공정으로 단시간 내에 콘크리트 구조물의 표면을 처리할 수 있을 뿐만 아니라 방수성, 강도 등 다양한 성능을 향상시킬 수 있는 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리방법이다.

이상에서와 같은 기술적 구성에 의해 본 발명의 기술적 과제가 달성되는 것이며, 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 여기에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능한 것임은 물론이다.

100 - 콘크리트 구조물 101 - 요입홈
102 - 방수타일 108 - 타일줄눈제

Claims (5)

1. 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리방법에 있어서,
   콘크리트 구조물의 표면에 부착 시공할 수 있는 방수타일을 제공하는 제1단계;
   상기 방수타일을 부착하기 위한 콘크리트 구조물의 표면을 전처리하는 제2단계;
   콘크리트 구조물의 표면에 방수타일을 접착할 수 있도록 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물을 도포하는 제3단계;
   도포된 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물의 표면에 방수타일들을 부착한 후, 도포된 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물을 완전 경화시킴으로써 콘크리트 구조물의 표면 처리를 완료하는 제4단계; 및
   상기 방수타일들의 사이에 형성되는 줄눈에 요입되도록 요입홈을 형성하고, 요입홈에 타일줄눈제를 투입하여 도포하는 제5단계;를 포함하고,
   상기 방수타일은:
   장석 37~43 중량%, 석회석 11~16 중량%, 산화아연 1~5 중량%, 프리트 8~12 중량%, 고령토 2~6 중량%, 수산화알루미나 1~4 중량%, 규석 3~12 중량%, 지르코늄실리케이트 7~11 중량%, 안료 2~8 중량% 및 항균제 2~7 중량%를 400 메시 이하의 크기로 건식 분쇄한 혼합물 100중량부에 대하여 물 50~60 중량부를 투입하여 교반한 다음, 교반된 물질을 250~325 메시의 크기로 습식 분쇄하고, 습식 분쇄된 물질을 유약으로서 자기질 타일에 시유하며, 유약이 시유된 자기질 타일을 건조하고, 건조된 자기질 타일을 섭씨 1160~1180 온도로 소성시켜 제조하고,
   상기 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물은;
   규사 30~45 중량%, 분말수지 3~10 중량%, 항균제 0.5~1.2 중량%, 백색시멘트 35~45 중량%, 소수성 첨가제 1~2.5 중량%, 증점제 0.3~1.5 중량%, 셀룰로오스 섬유 1~5 중량% 및 경화촉진제 1~5 중량%의 혼합물 100 중량부에 물을 25~35 중량부의 비율로 교반하여 제조하되,
   60~100 메시의 입자크기를 갖는 규사, 분말수지, 및 항균제와 200~400 메시의 입자크기를 갖는 백색시멘트, 소수성 첨가제, 증점제, 셀룰로오스 섬유 및 경화촉진제가 물에 분산되어 혼합된 물질이고,
   상기 백색시멘트, 소수성 첨가제, 증점제, 셀룰로오스 섬유 및 경화촉진제의 200~400 메시 크기의 입자들은 상기 규사, 분말수지, 및 항균제의 60~100 메시 크기의 입자들 간의 공극에 삽입되며,
   상기 방수제 성능을 갖는 도포 접착제에 함유되는 방수제는, 100~1000 나노미터의 입자크기를 갖는 실리카 분산용액 65~90 중량%, 나트륨 실리케이트 3~10 중량%, 알루미나 화합물 3~10 중량%, 황산나트륨 1~3 중량% 및 물 3~12 중량%의 조성비로 혼합된 물질로 이루어지고,
   상기 타일줄눈제는 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르(Diglycidyl ether of bisphenol A) 48~50 중량%와, 비스 4, 하이드록시 시클로헥실 프로판 디글리시딜에테르(BIS 4,HYDROXY CYCLOHEXYL PROPANE DIGLYCIDYLETHER) 10~12 중량%와, 실리카 (Silica)20~22 중량%와, 모디파이드 벤젠 디메탄아민 어덕트(Modified Benzene dimethaneamine adduct) 10~12 중량%와, 모디파이드 폴리아민 어덕트(Modified Polyamine adduct) 5.6~5.9 중량%와, 3-메타아크릴옥시프로필트리에톡시실란(3-Methacryloxypropyltriethoxysilane) 0.3~0.6 중량%를 포함하며,
   도포된 타일줄눈제의 상부측에 세라믹 코팅제를 코팅하는 단계를 더 포함하고,
   상기 세라믹 코팅제는, 콜로이드 규산 바인더 45~60 중량%, 실리카 분말 5~20 중량%, 무기안료 5~20 중량%, 알콕사이드 화합물 10~30 중량%, 용매 10~30 중량% 및 첨가제 1~10 중량%를 포함하며,
   상기 타일줄눈제의 도포는:
   상기 요입홈의 깊이를 방수타일의 바닥면을 기준으로 하여 1~2cm 의 범위를 갖도록 도포된 방수제 성능을 갖는 도포 접착제 조성물에 홈을 형성하도록 형성하며, 상기 요입홈에 타일줄눈제를 충진하기 전에 상기 요입홈의 내측으로 니들을 위치시킨 후 상기 니들을 통하여 열풍을 인가함으로써 상기 요입홈 주위를 급속 건조시킨 다음 타일줄눈제를 충진하는 것을 특징으로 하는 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 분말수지는 아크릴, 메타아크릴, 폴리우레탄, 에틸렌 초산비닐 공중합체 중 적어도 하나 이상을 포함하는 재유화형 분말 및 라텍스, 실리콘, 페타이어 고무 중 적어도 하나 이상을 포함하는 탄성 분말을 포함하되,
   상기 탄성분말은 상기 재유화형 분말 100 중량부에 대해 50~70 중량부로 혼합되는 것을 특징으로 하는 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리방법.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 소수성 첨가제는 마그네슘 스테아레이트, 칼슘스테아레이트, 징크스테아레이트, 알루미늄 스테아레이트 중 적어도 하나 이상 혼합되고,
   상기 증점제는 메틸셀룰로오스, 카르복실메틸셀룰로오스, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌옥사이드 중 적어도 하나 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리방법.
   
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