KR102494250B1 - 내오존 시트를 이용한 구조물 표면의 방수 방식 공법 - Google Patents

내오존 시트를 이용한 구조물 표면의 방수 방식 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내오존 시트를 이용한 구조물 표면의 방수 방식 공법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 단일층의 구성으로만으로도 방식과 방수 외에 내오존성과 부착성이 뛰어나고, 물리적 성능을 향상시킬 뿐만 아니라, 복합층으로 형성시 각기 성능에 대한 배가를 통해 내오존 성능 및 물리적 성능을 향상시킬 수 있는 구조물 표면의 방수 방식 공법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 내오존 시트를 이용한 방수 방식 공법에 따르면, 단일층의 구성으로만으로도 방식과 방수 외에 내오존성과 부착성이 뛰어나고, 물리적 성능을 향상시킬 뿐만 아니라, 복합층으로 형성시 각기 성능에 대한 배가를 통해 내오존 성능 및 물리적 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있으며, 구조물의 자기 치유 성능을 확보할 수 있도록 함으로써 콘크리트 구조물을 장수명화할 수 있고 공극을 고밀도화함으로써 방수 효과를 증대시킬 수 있는 동시에 해안 또는 해양 구조물의 경우는 염해 방지 특성을 강화하고, 내산성을 향상시켜 구조물을 안정적으로 보호할 수 있는 효과가 있다. 또한, 표면의 상태에 따라 방수 성능을 갖춘 모르타르를 이용하여 표면을 정리함으로써 내오존 시트의 적용을 원활하게 할 수 있으며, 따라서 표면의 특성을 향상시키고 내오존 성능을 더욱 효과적으로 발휘될 수 있도록 할 수 있고, 필요시 탑코팅층을 형성함으로써 방수성, 내화학성, 내수성 등 표면 보호 성능을 향상시킬 수 있는 효과도 있다.

Description

내오존 시트를 이용한 구조물 표면의 방수 방식 공법 {Waterproofing and anti-corrosion method of structure surface using ozone-resistant sheet}
본 발명은 내오존 시트를 이용한 구조물 표면의 방수 방식 공법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 단일층의 구성으로만으로도 방식과 방수 외에 내오존성과 부착성이 뛰어나고, 물리적 성능을 향상시킬 뿐만 아니라, 복합층으로 형성시 각기 성능에 대한 배가를 통해 내오존 성능 및 물리적 성능을 향상시킬 수 있는 구조물 표면의 방수 방식 공법에 관한 것이다.
고도 정수 처리 시설은 일반적인 정수 처리로는 제거가 곤란한 오염물질을 제거하여 더욱 깨끗하고 안전한 수돗물을 공급하기 위한 정수 처리 시설을 말한다.
고도 정수 처리장 등의 상수도 구조물에서는, 탈색처리, 살균처리 등에 오존이 폭 넓게 사용되고 있다. 오존은 강력한 산화력을 갖기 때문에 상기한 각종 용도에 사용되어 탁월한 효과를 나타낸다. 그러나 한편으로 오존은 콘크리트나 철재 또는 고분자재료 등으로 만들어진 오존처리 시설물을 단기간에 산화, 부식시키기 때문에 오존처리 시설물은 방수 및 방식 기능 외에 내오존성 향상을 위한 대책이 절실히 요구되고 있다.
이와 관련된 기술들을 살펴보면, 먼저 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2017-0035333(2017.03.21)호 "방식성능이 향상된 해상 구조물의 시공방법(Construction method of offshore structure with anticorrosion improved performance)"은 해상을 중심으로 건설되는 풍력발전을 위한 해상 풍력 발전 구조물의 방식성능을 향상시킴으로써, 상기 해상 풍력 발전 구조물의 사용수명을 증대시키고, 이에 따른 유지보수 비용을 절감할 수 있는 방식성능이 향상된 해상풍력 구조물의 시공방법에 관한 기술분야가 개시된다. 또한, 본 발명은 가혹한 외부 환경에 지속적으로 노출되는 해상풍력 구조물에 아연(Zn), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr) 또는 이들의 합금을 포함하는 선재를 용사코팅하여 용사 코팅층을 형성하고, 복수의 실란을 배합한 봉공 처리제를 사용하여 봉공 처리 함으로써, 방식성능이 향상된 효과와 이에 따른 해상풍력 구조물의 사용수명을 증대시킬 수 있는 효과를 얻는 기술을 제안한다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2011-0012258 (2011.02.11)호 "방식성능 시험용 해수 순환수조(THE FABRICATION OF CIRCULATING SEAWATER BATH FOR ANTI-CORROSION PROPERTIES TEST)"는 방식성능 시험에 사용되는 해수 순환수조의 부식을 예방하고, 무거운 시험편의 이동을 용이하게 하며, 해수의 순환을 원활하게 하여 해수의 시험온도를 일정하게 유지함으로써 실제 사용 환경과 유사한 부식 데이터를 제공해주기 위한 방식성능 시험용 해수 순환수조에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은, 내측에 해수가 저수되는 침적조와; 상기 침적조의 상측에 설치되어 시험편을 침적조의 외측에서 해수가 저수된 침적조의 내측으로 이송하는 시험편 이송부와; 상기 침적조의 일측에 설치되어 저수된 해수를 강제 순환시키는 해수 순환부;를 포함하여 구성된 기술을 제안한다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2017-0095384(2017.07.27)호 "에너지 절감형 탄성 방수도료 조성물, 에너지 절감형 탄성 방수도막 및 에너지 절감형 복합 방수공법(ENERGY SAVE OF ELASTIC WATERPROOF PAINT COMPOSITION, ENERGY SAVE OF ELASTIC WATERPROOF LAYER AND MULTI CONSTRUCTION METHOD)"은 에너지 절감형 탄성 방수도료 조성물에 있어서 도료 조성물 총량을 기준으로 할 때 수용성 우레탄- 아크릭 에멀젼수지 15 내지 50 중량%, 고무계 라텍스 바인더 수지 20 내지 35 중량%, 차열 안료 1 내지 15 중량%, 중공폴리머 0.3 내지 5 중량%, 충진안료 5 내지 40 중량% 및 첨가제와 물 10 내지 20 중량% 포함하는 에너지 절감형 탄성 방수도료 조성물을 제안한다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2018-0094943(2018.08.14)호 "고내구성의 콘크리트 구조물용 에폭시계 방수도료 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 도장공법(Epoxy base waterproof paint composition for concrete structure with high durability and surface coating method of concrete structure facility using thereof)"은 에폭시계 방수도료 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물과 수처리 시설 구조물의 표면 도장공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도료 소재내 중도층의 기계적 물성과 화학적 물성을 향상시켜 콘크리트 구조물의 방수방식 기능을 완벽하게 수행할 수 있는 에폭시 도료 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물과 수처리 시설 구조물의 표면 도장공법을 제안한다.
그러나 이러한 종래의 기술들은 주로 방식 및 방수 기능에 집중된 기술들로서, 방식과 방수 외에 내온존성과 부착성이 뛰어나고, 물리적 성능을 함께 향상시킬 수 있는 기술에 관해서는 제시하지 못하는 한계가 있다.
대한민국 특허출원 출원번호 제10-2017-0035333(2017.03.21)호 "방식성능이 향상된 해상 구조물의 시공방법(Construction method of offshore structure with anticorrosion improved performance)" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2011-0012258 (2011.02.11)호 "방식성능 시험용 해수 순환수조(THE FABRICATION OF CIRCULATING SEAWATER BATH FOR ANTI-CORROSION PROPERTIES TEST)" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2017-0095384(2017.07.27)호 "에너지 절감형 탄성 방수도료 조성물, 에너지 절감형 탄성 방수도막 및 에너지 절감형 복합 방수공법(ENERGY SAVE OF ELASTIC WATERPROOF PAINT COMPOSITION, ENERGY SAVE OF ELASTIC WATERPROOF LAYER AND MULTI CONSTRUCTION METHOD)" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2018-0094943(2018.08.14)호 "고내구성의 콘크리트 구조물용 에폭시계 방수도료 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 도장공법(Epoxy base waterproof paint composition for concrete structure with high durability and surface coating method of concrete structure facility using thereof)"
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단일층의 구성으로만으로도 방식과 방수 외에 내오존성과 부착성이 뛰어나고, 물리적 성능을 향상시킬 뿐만 아니라, 복합층으로 형성시 각기 성능에 대한 배가를 통해 내오존 성능 및 물리적 성능을 향상시킬 수 있는 구조물 표면의 방수 방식 공법을 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은
(1) 구조물 표면에 탄산나노버블수를 처리하여 표면 보호 공정을 수행하는 단계;
(2) 표면 면처리를 수행하고 구조물의 상태에 따라 방수 모르타르를 표면에 도포하는 단계;
(3) 상기 표면에 구조물의 상태에 따라 도막 방수재를 도포하여 도막방수층을 형성하는 단계; 및
(4) 상기 도막방수층에 내오존 시트를 적층하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 내오존 시트를 이용한 구조물 표면의 방수 방식 공법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (1)의 탄산나노버블수는 이산화탄소를 물 및 알코올의 혼합액에 용해시켜 나노 사이즈로 버블로 처리한 탄산나노버블수로서 전체 중량 100 중량부를 기준으로 산화칼슘(CaO)이 0.01~1.0 중량부가 용해된 것을 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (1)의 탄산나노버블수를 처리하는 공정에 있어서 물과 알코올은 각각 100:0.1~100의 중량비율로 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (1)의 탄산나노버블수를 처리하는 공정에 있어서 상기 탄산나노버블수는 pH가 4~6.5로 조절된 것을 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (2)의 방수 모르타르는 속경시멘트 20~50 중량%, 포틀랜드 시멘트 30~60 중량%, 알파형반수석고 5~30 중량% 및 아질산 파우더 0.1~5.0 중량%를 혼합하여 결합제를 제조한 후 상기 결합제에 충전재 및 골재를 혼합하여 제조된 모르타르 조성물을 물과 혼합하여 도포하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄산나노버블수를 처리하는 공정에 있어서 물과 알코올은 각각 100:0.1~100의 중량비율로 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄산나노버블수를 처리하는 공정에 있어서 상기 탄산나노버블수는 pH가 4~6.5로 조절된 것을 사용하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 아질산 파우더는 비표면적이 1,000 내지 8,000 cm2/g인 것을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (4)의 내오존 시트는 내오존 고분자계 시트 또는 스테인레스 시트를 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (4)의 내오존 시트는 금속 박막 시트 또는 섬유시트를 사용하며 일면이 내오존 특성을 갖는 세라믹 도료가 코팅된 내오존 도료층이 형성된 것을 사용하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 세라믹 도료는 불소변성수지 100 중량부에 수용성 개질 라텍스 5 내지 10 중량부, 알콕시 실란 가수분해물 1 내지 10 중량부, 실리코네이트계 액상 성분 0.1 내지 5 중량부, 개시제 0.05 내지 5 중량부, 유화제 0.05 내지 5 중량부를 포함하는 액상수지성분과
탄산칼슘, 탈크, 클레이, 실리카, 산성백토 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상으로 구성된 세라믹 성분을 포함하여 구성되며,
상기 액상수지성분 및 세라믹 성분은 100 : 100~500의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 세라믹 도료를 도포하는 것은 시트 표면에 페인팅, 롤링 또는 스프레이 방법을 이용하여 도포하고 경화시킬 수 있다.
또한, 상기 불소변성수지는 중량평균분자량 1000~50,000을 갖는 불소수지 및 중량평균분자량 5,000~100,000을 갖는 아크릴 우레탄 수지의 혼합으로 구성되며 상기 불소수지 및 상기 아크릴 우레탄 수지는 100 : 100~150의 중량비율로 혼합될 수 있다.
또한, 상기 수용성 개질 라텍스는 아크릴 수지 10~20 중량비, SBR(Styrene-Butadiene rubber) 고무 10~20 중량부, 하이드록실 아크릴레이트 모노머 0.1~5 중량부, 불포화 폴리에스테르 수지 15~30 중량비, 갈산 0.1~5 중량부, 금속 양이온 1~10 중량비, 알루미늄염화물 0.1~1.0 중량부, 분산제 0.5~5 중량비 및 물 40~70 중량비의 비율로 포함되어 구성될 수 있다.
또한, 상기 실리코네이트계 액상 성분은 칼륨메틸실리코네이트 0.1 내지 5 중량비, 3-아이오도-2-프로피닐-N-부틸 카바메이트 0.1 내지 5 중량비, 에폭시계 바인더 수지 0.1 내지 10 중량비 및 플루오르(F)기를 함유한 무기계 폴리머 0.1 내지 5 중량비의 비율로 포함될 수 있다.
또한, 상기 세라믹 도료는 도데실페놀, 벤질알콜, 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르(Propylene glycol monomethylether) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 비반응성 희석제 5~20 중량부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (4)의 내오존 시트는 열융착 또는 용접의 방법으로 상기 도막방수층 상에 적층되며, 상기 내오존 시트 상호 간의 접합부는 열융착 또는 용접의 방법으로 접합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (4) 단계 이후, 아크릴우레탄계 또는 실록산계 탑코팅제를 추가로 코팅하여 탑코팅층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 내오존 시트를 이용한 구조물 표면의 방수 방식 공법에 따르면, 단일층의 구성으로만으로도 방식과 방수 외에 내오존성과 부착성이 뛰어나고, 물리적 성능을 향상시킬 뿐만 아니라, 복합층으로 형성시 각기 성능에 대한 배가를 통해 내오존 성능 및 물리적 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 내오존 시트를 이용한 구조물 표면의 방수 방식 공법에 따르면, 구조물의 자기 치유 성능을 확보할 수 있도록 함으로써 콘크리트 구조물을 장수명화할 수 있고 공극을 고밀도화함으로써 방수 효과를 증대시킬 수 있는 동시에 해안 또는 해양 구조물의 경우는 염해 방지 특성을 강화하고, 내산성을 향상시켜 구조물을 안정적으로 보호할 수 있는 효과가 있다.
또한, 표면의 상태에 따라 방수 성능을 갖춘 모르타르를 이용하여 표면을 정리함으로써 내오존 시트의 적용을 원활하게 할 수 있으며, 따라서 표면의 특성을 향상시키고 내오존 성능을 더욱 효과적으로 발휘될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 필요시 탑코팅층을 형성함으로써 방수성, 내화학성, 내수성 등 표면 보호 성능을 향상시킬 수 있는 효과도 있다.
이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명에서는 수처리 시설로 사용되는 콘크리트 구조물의 내오존 특성을 향상시키는 동시에 방수 방식 성능을 향상시킬 수 있는 방법을 제공한다.
먼저 콘크리트 구조물의 표면에 시트로 처리하기 위하여 표면을 정리하는 단계를 거치는데, 이 단계는 콘크리트 구조물 표면의 이물질 및 레이턴스(laitance)를 제거하기 위한 것으로 샌드페이퍼 폴리싱 또는 그라인딩 등과 같은 과정을 진행하고 고압 살수기 등을 이용하여 콘크리트 구조물 표면의 분진 및 먼지 등을 제거할 수 있다.
상기 표면이 정리된 표면에 본 발명에 따른 탄산나노버블수를 처리하여 표면 보호 공정을 수행한다.
표면 보호 공정은 자기 치유 공정이라고도 하며, 본 자기 치유 공정은 하기의 특성을 갖는다. 즉, 이산화탄소를 물 및 알코올의 혼합액에 용해시켜 나노 사이즈의 버블로 처리한 탄산나노버블수를 사용할 수 있다.
상기 탄산나노버블수는 나노 사이즈의 버블로 이루어지는데 콘크리트 구조물의 미세 균열의 내부 깊숙한 부위까지 침투가 가능하므로 그곳에 존재하는 칼슘 이온(콘크리트 구조물에서 분리된 칼슘 이온 포함)과 반응하여 탄산칼슘 결정체를 형성한다.
이때 상기 탄산나노버블수를 제조하는 방법은 기존의 버블수 제조장치를 이용할 수 있으며, 물 및 알코올과 이산화탄소를 혼합하고 고속으로 회전하는 버블수 제조장치를 이용하여 제조할 수 있다. 상기 물과 알코올(예: 에탄올)은 각각 100:1~100 의 중량비율로 혼합되는 것이 바람직하다. 또한, 이때 산화칼슘(CaO)를 미량 추가하는 것이 바람직하며, 구체적으로는 상기 얻어지는 탄산나노버블수 전체 중량 100 중량부를 기준으로 산화칼슘을 0.01~1.0의 중량부로 투입하여 탄산나노버블수를 제조할 수 있다.
이와 같이 투입되는 산화칼슘은 미량으로 포함되므로 탄산 이온과의 반응은 거의 발생되지 않으며, 칼슘 이온을 형성하여 버블수에 혼합되므로 미세 균열의 내부 깊숙한 부위까지 전달되어 탄산칼슘 결정체를 형성하는데 기여할 수 있다. 또한, 칼슘 이온과 탄산 이온의 반응속도를 증대시켜 온도 조건에 관계없이 자기 치유 후의 탄산칼슘 결정체의 생성을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 탄산나노버블수는 미량 혼합되는 산화칼슘과의 반응을 억제하는 것이 바람직한데, 이를위해 pH가 4~6.5의 범위로 조절되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 탄산나노버블수는 내부에서 충분한 반응이 이루어질 수 있는 시간동안 처리되는 것이 바람직하며, 미세균열 부위가 침적될 정도로 처리되는 것이 바람직하다. 구체적으로는 1~6시간 동안 처리되는 것이 바람직하다.
상기 탄산나노버블수를 처리함에 따라 콘크리트의 미세 균열 부위에 CaCO3 혼합 결정체가 형성되며 이에 의해 시멘트 입자의 재수화 및 CaCO3의 석출로 인해 균열 부위가 충전되는 자기 치유 현상이 일어날 수 있다.
이후, 정리된 콘크리트 구조물 위에 프라이머를 도포함으로써, 콘크리트 구조물의 내구성 및 내수성을 더 향상시킬 수 있다. 본 발명에서 사용되는 프라이머는 수용성 고무화 아스팔트 프라이머일 수 있으며, 보통 콘크리트 재로 형성되는 콘크리트 구조물이 습기가 많은 지역에 형성되는 경우를 대비하여 수용성 고무화 아스팔트 프라이머를 도포하거나, 시공 대상물의 상태에 따라 수용성 고무화 아스팔트에 시멘트 및 내오존성, 내후성, 내열노화성을 갖는 EPDM 고무를 수용성 고무화 아스팔트 100 중량부에 대해서 시멘트 12 내지 15 중량부, EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer) 고무 25 내지 27 중량부를 혼합하여 도포할 수 있다.
이어서, 상기 구조물의 상태에 따라 방수 모르타르를 표면에 도포한다. 즉, 구축으로서 방수 모르타르의 처리가 필요한 경우는 표면에 방수 모르타르를 도포하나, 신축의 경우는 방수 모르타르를 표면에 도포하지 않아도 된다.
상기 방수 모르타르는 속경성, 방수성 및 강도 확보를 위해 하기의 조성으로 구성된 모르타르 조성물을 사용한다.
즉, 속경시멘트 20~50 중량%, 포틀랜드 시멘트 30~60 중량%, 알파형반수석고 5~30 중량% 및 아질산 파우더 0.1~5.0 중량%를 혼합하여 결합제를 제조한 후 상기 결합제에 충전재 및 골재를 혼합하여 제조된 보수용 모르타르 조성물을 물과 혼합하여 도포한다.
구체적으로 상기 속경시멘트는 슬래그 함유 혼합물 20 ~ 50 중량부 및 인산부산이수석고 20 ~ 40 중량부를 포함하여 이루어진 것으로서, 상기 슬래그 함유 혼합물은 비표면적이 4,000 내지 7,000 cm2/g인 고로슬래그 40 내지 80 중량%, 석회 10 내지 30 중량%, 배열탈황석고 5 내지 45 중량%로 구성된 혼합물을 진동밀에서 혼합 분쇄하는 메카노케미컬 활성화 처리된 혼합물인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 얻어진 속경시멘트에 알파형반수석고를 혼합하여 사용한다.
즉, 상기 속경시멘트만 사용하는 경우 경화 시간이 빨라 초기 수축이 발생하므로, 수화 속도가 속경시멘트와 유사하고 팽창성이 있는 알파형반수석고를 혼합하여 사용함으로써 이들 간의 보완 효과로 인해 속경시멘트만 사용하는 경우에 비하여 경화 수축이 감소될 수 있다. 따라서 초기 균열을 방지하고 초기 강도가 속경시멘트를 단독으로 사용한 경우에 비해 더욱 향상되는 결과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에서는 철근 보호를 위해 아질산 파우더를 혼합하여 사용한다.
아질산 파우더는 구체적으로 아질산 리튬, 아질산 칼륨, 아질산 칼슘 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 비표면적이 1,000 내지 8,000 cm2/g인 것을 사용하는 것이 선호된다.
상기 아질산 파우더는 시멘트 안에 포함되는 C3A 와의 수화 반응을 촉진시키고 에트린자이트의 생성량을 증가시키므로 모르타르의 초기 강도를 강화하는데 기여한다. 또한, 상기 아질산 파우더는 내부의 철근을 보호하는 역할을 하므로, 치핑 이후에 철근 방청제를 별도로 도포하는 과정을 생략할 수 있다.
상기 아질산 파우더는 결합제 중에 0.1~5.0 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 사용량이 0.1 중량% 미만이면 수화 촉진 및 철근 보호 효과가 떨어지고 5.0 중량%를 초과하면 모르타르의 유동성이 저하되어 시공성이 나빠질 수 있다.
본 발명은 속경시멘트 20~50 중량%, 포틀랜드 시멘트 30~60 중량%, 알파형반수석고 5~30 중량% 및 아질산 파우더 0.1~5.0 중량%를 혼합하여 결합제를 제조한 후 상기 결합제에 충전재 및 골재를 혼합하여 제조된 보수용 모르타르 조성물을 물과 혼합하여 사용한다.
또한, 필요에 따라 상기 결합재 100 중량부에 대하여, 분산제 0.1 ~ 10 중량부, 소포제 0.01 ~ 3 중량부, 지연제 0.01 ~ 10 중량부에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 방법으로 제조된 속경시멘트는 CaO의 공급원인 시멘트, CaSO4의 공급원인 인산부산석고 및 철근 보호효과가 있는 아질산 파우더를 상기 혼합비율로 혼합하여 사용함에 따라, 칼슘설포알루미네이트와 칼슘알루미네이트를 형성한다. 상기 칼슘설포알루미네이트는 물과 혼합되면 수화반응에 의해 주로 에트린자이트(ettringite) 또는 수산화칼슘 등을 생성하여 수화를 촉진시키는 작용을 한다. 또한 수화반응에 의하여 생성된 침상결정의 에트린자이트는 시멘트 모르타르 및 콘크리트의 미세 공극을 충진하여 강도를 발현시키거나 팽창시키는 역할을 하므로 강도가 우수하며 경화속도가 빠른 모르타르를 제조할 수 있다. 상기 칼슘알루미네이트는 CaO와 Al2O3를 주성분으로 하는 수화활성을 갖는 물질의 총칭이다. 구체적으로는, 상기 칼슘알루미네이트는 물과 반응하여 여러 가지 칼슘알루미네이트 수화물을 형성하는데 반응초기에 빠르게 이루어지므로 속경성을 나타내는 모르타르 조성물을 제조할 수 있다.
본 발명에서 상기 속경시멘트는 전체 결합재 성분 중 20 ~ 50 중량%를 사용하는 것이 바람직하다. 20 중량% 미만일 경우 모르타르 강도가 저하되고 빠른 경화시간을 얻을 수 없으며, 50 중량%를 초과하는 경우 빠른 경화특성을 얻을 수 있으나 알파형 반수석고와의 상호작용으로 인한 과팽창으로 균열이 발생할 수 있다.
본 발명에서 상기 결합재 성분 중 포틀랜트 시멘트는 모르타르의 후기강도 발현을 위하여 사용되는 것으로, 1종 포틀랜트 시멘트를 사용하는 것이 바람직하며, 전체 결합재 성분 중 30 ~ 60 중량%를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 결합재 성분 중 알파형반수석고는 속경성 시멘트와 수화 초기에 상호 반응하여 모르타르의 초기강도와 팽창을 발현하는 에트린자이트를 다량 생성시켜 우수한 압축강도 및 수축에 의한 균열을 방지하는 역할을 하기 위하여 사용되는 것으로, 전체 결합재 성분 중 5 ~ 30 중량%를 사용하는 것이 바람직하다. 5 중량% 미만일 경우 모르타르의 속경성이나 팽창성을 발현하기 어려우며, 30 중량% 초과인 경우에는 과팽창에 의한 균열과 원재료 가격의 상승을 초래할 수 있다.
본 발명에서 상기 속경시멘트, 포틀랜트 시멘트, 알파형반수석고, 아질산 파우더로 이루어진 상기 결합재는 콘크리트 구조물의 보수용 모르타르 조성물 중 20 ~ 50 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 20 중량% 미만으로 사용하는 경우 초기 강도 저하 및 접착력 저하되고, 50 중량%를 초과하는 경우 사용 시 빠른 경화 및 높은 수화열 발생으로 초기 균열이 발생될 수 있다.
본 발명에서 상기 충전재는 석회석, 석분, 탈크에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으며, 그 함량은 5 ~ 20 중량% 범위로 사용하는 것이 바람직하다. 5 중량% 미만인 경우 경화체의 수축을 억제하는 효과가 미미하여 건조수축량이 증대될 우려가 있으며, 20 중량%를 초과하는 경우에는 충전재량이 과도해져 유동성 및 시공성이 저하될 수 있다.
상기 골재는 규사가 적합하며, 규사의 입도는 0.2㎜~2.5㎜인 것이 서로 분리되지 않고 접착성이 좋은 모르타르를 제조하기에 적합하므로 바람직하다. 상기 골재는 모르타르에 대한 작업성을 고려하여 전체 모르타르에 대하여 40∼70중량%의 비율을 가지는 것이 바람직하다.
본 단계에서 상기 방수 모르타르를 도포 시 1회 이상 반복 시공하는 경우 대상면과의 접착성을 위해 치핑된 단면의 최외 표면을 연마하여 거칠게 마감하는 것이 바람직하다. 상기 도포하는 단계는 스프레이 또는 흙손을 이용하여 1차 타설 시 5 ~ 15mm, 2차 및 3차 타설시 20 ~ 50mm, 최종 타설 시 5 ~ 15mm로 시공 및 미장하는 것이 바람직하나 상기 두께는 치핑된 콘크리트의 두께에 따라 변경 가능하다.
이어서, 상기 콘크리트 구조물 표면에 구조물의 상태에 따라 도막 방수재를 도포하여 도막방수층을 형성시킬 수 있다.
즉, 구축으로서 도막 방수재의 처리가 필요한 경우는 표면에 도막 방수재를 도포하나, 신축의 경우는 도막 방수재를 도포하지 않아도 된다.
상기 도막 방수재는 그 위에 놓여질 내오존 시트를 접착시키는 접착제로서의 기능을 가질 수 있으며, 별도의 접착제를 이용하여 내오존 시트를 접착시킬 수도 있다. 이때 사용되는 접착제로는 폴리머시멘트계 접척제로서 에폭시 수지계 접착제 또는 아크릴 수지계 접착제를 사용할 수 있다.
이어서, 본 발명에 따른 내오존 시트를 적층한다.
상기 내오존 시트는 내오존 고분자계 시트 또는 스테인레스 시트를 사용할 수 있다.
또한, 상기 내오존 시트는 금속 박막 시트 또는 섬유시트(아라미드 섬유시트, 탄소섬유 시트, 유리섬유 시트, 고분자 시트 등)이며 타면은 내오존 특성을 갖는 세라믹 도료가 코팅된 내오존 도료층이 형성된 것을 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 내오존 시트는 금속 박막 시트와 내오존 도료층으로 이루어지며, 금속 박막 시트는 금속 박막 시트에 대한 연신 오븐에 의한 가열 방식 연신을 수행함으로써, 연신 전후의 면적 비율이 1.2 내지 1.4 배가 되도록 하며, 가로축 연신, 세로축 연신, MD 방향 연신 중 하나에 의한 연신이 수행되는 것이 바람직하다.
이후, 연신된 금속 박막 시트에 대한 연신 후 열안정화 과정 사이에 복수의 이송 롤러에 의해 제공되는 장력을 이용한 금속 박막 시트에 대한 연성화와 함께 니들 스플릿(needle split) 방식에 의한 메쉬(mesh) 공정에 따라 다이아몬드 격자 구조를 얻을 수 있다. 여기서 니들 스플릿 방식은 격자형의 니들이 외주면을 따라 형성된 니들 스플릿 롤러의 상향을 금속 박막 시트가 지나가도록 하며, 이때 니들 스플릿 롤러는 다중 이송 롤러로 진입하기 위한 진입단에 형성됨으로써, 연신 오븐에서 나오는 금속 박막 시트에 대한 다수의 이송 롤러에 끌어당기는 장력이 인가된 상태에서 연신된 금속 박막 시트에 대한 다이아몬드 격자 형성을 위해 회전되는 니들 스플릿 롤러의 회전에 의한 메쉬 공정이 수행됨으로써, 장력과 회전에 따른 타이밍을 이용한 규칙성 있고 균일한 다이아몬드 격자 구조가 형성될 수 있다. 이때, 상술한 장력을 이용함으로써, 니들 스플릿 롤러는 외주면의 격자형의 니들에 의한 드래그 타입펀칭(Drag type punching)을 수행할 수 있다.
이와 같이 형성된 금속 박막 시트에 대해서 펀칭된 격자 무늬 상에 수산화 알루미늄 충진재를 충진하고, 콘크리트 구조물에 대한 내오존성과 방수 및 방식성을 콘크리트층과 맞닿은 최하부 상에서 향상시킴과 동시에 다이아몬드 격자 구조를 갖는 금속 박막 시트는 접착제로 작용하는 도막방수층과 자신의 상부에 얹어지는 내오존 도료층 사이를 사이를 일체화를 쉽게하여 도막방수층, 금속 박막 시트, 내오존 도료층 중 하나가 분리되지 않는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 상기 금속 박막 시트 상부에 합지된 형태로 내오존 도료층이 제공되며, 내오존 도료층을 구성하는 금속 박막 시트 사이의 면에 난연성 실리콘접착액을 도포하고, 열처리하여 접착 결합시켜서 제조될 수 있다.
이와 같이 금속 박막 시트는, 대상에 해당하는 콘크리트에 대한 방습기능과 함께, 하부에서 스며드는 습기의 배출 기능을 통해 방식 기능 또한 부여할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 내오존 시트의 내오존 도료층을 형성하기 위해서는 도료 조성물인 내오존 도료층 조성물을 도포하는 과정을 실시한다.
본 발명에서 상기 내오존 도료 조성물은 내오존 특성을 갖는 세라믹 도료를 사용하는 것을 특징으로 하며, 상기 내오존 특성을 갖는 세라믹 도료는 다음의 조성을 갖는다. 즉,
불소변성수지 100 중량부에 수용성 개질 라텍스 5 내지 10 중량부, 알콕시 실란 가수분해물 1 내지 10 중량부, 실리코네이트계 액상 성분 0.1 내지 5 중량부, 개시제 0.05 내지 5 중량부, 유화제 0.05 내지 5 중량부를 포함하는 액상수지성분과 탄산칼슘, 탈크, 클레이, 실리카, 산성백토 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상으로 구성된 세라믹 성분을 포함하여 구성되며, 상기 액상수지성분 및 세라믹 성분은 100 : 100~500의 중량비로 포함하여 구성된다.
본 발명에서 상기 불소변성수지는 불소수지와 아크릴우레탄 수지의 혼합으로 구성되는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 불소수지는 분자 중에 하기의 화학식 1과 같이 불소(F) 분자를 2개 함유한 열가소성, 결정성 고분자인 불화 비닐리덴 수지(PVdF, Poly-Vinyliden di-Fluoride)로서, 불화 비닐리덴은 수지의 분자량이 상당히 크고 내용제성이 우수하여 상온에서 용제에 쉽게 용해하지 않는 안정한 구조를 지니는 특징이 있다.
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따라서 본 발명에서는 불소수지가 내후성, 자외선차단성, 내오존성, 약품성 등 도료의 기본 물성을 좌우하는 주수지이므로 별도의 변경이 없이 사용할 수 있으며, 장기간의 외부 노출에 의해서도 색 안정성이 우수하며 내구력이 우수하도록 하는 특성이 있다.
본 발명에서는 상기 불소수지를 중량평균분자량 1,000~50,000을 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 아크릴 우레탄 수지는 아크릴폴리올을 주제로 하는 아크릴우레탄 100 중량부를 기준으로 용매로서 에탄올이 130 중량부, 폴리이소시아네이트 경화제(아크리탄 경화제)가 12 내지 13 중량부가 되는 비율로 균일하게 교반·혼합하여 형성된 아크릴우레탄 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 구체적으로는 중량평균분자량이 5,000~100,000인 아크릴 우레탄 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 불소변성수지를 구성하는 불소수지와 아크릴 우레탄 수지는 각각 100 : 100~150의 중량비율로 혼합되는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 수용성 개질 라텍스는 합성수지계 에멀젼 라텍스로서, 구체적으로는 아크릴 수지 10~20 중량비, SBR(Styrene-Butadiene rubber) 고무 10~20 중량부, 하이드록실 아크릴레이트 모노머 0.1~5 중량부, 불포화 폴리에스테르 수지 15~30 중량비, 갈산 0.1~5 중량부, 금속 양이온 1~10 중량비, 분산제 0.5~5 중량비, 알루미늄염화물 0.1~1.0 중량부 및 물 40~70 중량비의 비율로 포함되어 구성되는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 아크릴 수지는 2-하이드록시에틸메타크릴산(2-HEMA : 2-hydroxyethyl methacrylate), 메타크릴산메틸(MMA : methyl methacrylate), n-부틸 아크릴레이트(n-BA : n-butyl acrylate) 및 아크릴산(AAc : acrylic acid) 중 선택된 어느 하나의 아크릴레이트 단량체 및 음이온 또는 비이온 유화제 및 개시제를 첨가하여 합성된 폴리 아크릴레이트 하이브리드 에멀젼을 사용할 수 있다. 상기 아크릴 수지는 건조가 빠르고 외부 폭로조건에서도 우수한 내후성, 내구성, 자외선안정성을 나타내며 수용성으로 이루어져 있어 친환경적이다.
상기 SBR 고무는 탄성을 유지하기 위해 고형분이 50% 이상인 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 표면에서 부식을 방지하는 역할을 하는 동시에 용매에 분산되어 있는 형태를 하고 있으며, 용액 상태에서 상기 갈산을 분산 및 용해시켜 갈산의 효과를 증대시키도록 하는 역할을 하기도 한다. 상기 용매로는 에틸렌 글리콜계의 2가 알코올을 사용할 수 있다.
상기 하이드록실 아크릴레이트 모노머는 가교밀도를 향상시켜 망목상 상태를 증대시키는 역할을 하여 물성을 향상시키는 기능을 한다. 이러한 하이드록실 아크릴레이트 모노머로는 하이드록실 에틸아크릴레이트, 하이드록실 프로필아크릴레이트, 하이드록실 에틸메틸아크릴레이트 등을 사용할 수 있다.
상기 불포화 폴리에스테르는 산과 글리콜류 화합물의 축합 중합에 의해 형성되는 것으로서, 예를 들어 푸마르산과 디에틸렌글리콜의 반응에 의해 형성되는 산가 18~20mg/KOH의 범위에 드는 것을 사용할 수 있다. 상기 불포화 폴리에스테르는 도료의 내후성, 내광성, 내스크래치성을 강화하는 역할을 한다.
상기 갈산은 탄닌을 산 또는 알칼리 가수분해하여 얻어지는 페놀카르복시산으로 C7H6O5·H2O의 분자식을 갖는 화합물로서, 표면의 방청, 방수성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 금속 양이온은 내부 1차 및 2차 도료와의 결합성을 강화하는 역할을 하며, 구체적인 예로서는 Ca2+, Mg2+, Zn2+, Cu2+, Fe2+ 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
상기 알루미늄염화물은 산과 수산화알루미늄의 반응에 의해 형성되는 것으로서, 도료의 내화학성을 향상시키며 내오존 성능을 강화시키는 역할을 한다.
상기 분산제는 수용성 라텍스의 혼합시 액상 내에서 내부 성분을 고르게 분산시켜 균일한 도막을 형성하기 위한 것으로, 본 발명에서는 비이온 타입의 폴리옥시알킬렌형 계면활성제 또는 음이온 타입의 폴리카르복실염계 계면활성제 중 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 알콕시 실란 가수분해물은 졸-겔 공정을 통해 실란을 실리카겔 형상으로 형성하고, 이와 같이 얻어진 실리카겔의 세공중에 메타크릴산 메틸을 넣은 후 이를 중합 및 가수분해하여 얻어진 것을 사용할 수 있다. 본 발명에서 상기 메타크릴산 메틸의 함량은 알콕시 실란 함량 100 중량부를 기준으로 0.5~5 중량부의 범위로 포함될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 실리코네이트계 액상 성분은 칼륨메틸실리코네이트 0.1~5 중량비, 3-아이오도-2-프로피닐-N-부틸 카바메이트 0.1~5 중량비, 에폭시계 바인더 수지 0.1~10 중량비 및 플루오르(F)기를 함유한 무기계 폴리머 0.1~5 중량비의 비율로 포함하여 구성된다.
본 발명에서 상기 칼륨메틸실리코네이트는 본 발명에 따른 도료 조성물의 표면 강화 성분을 콘크리트 구조물 내부로 침투시켜 주는 역할을 함과 동시에 발수성을 증대시키는 역할을 한다. 본 발명에서 상기 칼륨메틸실리코네이트는 상기 실리코네이트계 액상 성분 중에 0.1~5 중량비의 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 칼륨메틸실리코네이트의 함량이 0.1 중량비 미만이면 표면 강화 효과 및 발수 효과가 미미하고, 5 중량비를 초과하면 상용성이 문제될 수 있다. 본 발명에서 상기 칼륨메틸실리코네이트는 고형분 함량이 30~40 중량%이고 pH 12~14인 것을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명에서 상기 3-아이오도-2-프로피닐-N-부틸 카바메이트는 본 발명에 따른 도료 조성물에 사용될 경우 콘크리트의 각종 유해 성분들이 외부로 용출되는 것을 방지하여 환경 오염을 유발하는 것을 방지하는 효과가 있다. 본 발명에서 상기 3-아이오도-2-프로피닐-N-부틸 카바메이트는 상기 실리코네이트계 액상 성분 중에 0.1~5 중량비의 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 3-아이오도-2-프로피닐-N-부틸 카바메이트의 함량이 0.1 중량비 미만이면 콘크리트의 각종 유해 성분들의 외부 용출을 방지하는 효과가 떨어지고, 5 중량비를 초과하면 상용성이 문제될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 에폭시계 바인더 수지는 조성물의 각 성분들 간의 결합력을 증진시키며 콘크리트 내부의 기계적 강도 및 수밀성을 높이는 역할을 한다.
본 발명에서 상기 에폭시계 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 그 함량은 상기 실리코네이트계 액상 성분 중에 0.1~10 중량비의 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 상기 플로오르(F)기를 함유한 무기계 폴리머는 본 발명에 따른 도료 조성물이 도포된 후 표면이 산성 조건에 노출될 경우 내산 특성을 강화시켜 산에 의한 콘크리트의 부식을 방지하는 역할을 한다. 본 발명에서 상기 플로오르(F)기를 함유한 무기계 폴리머는 알루미노 실리케이트와 플루오르 알칼리 실리케이트가 50~65:35~50의 중량비로 혼합된 혼합물로 구성된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 알루미노 실리케이트의 함량이 상기 범위보다 적을 경우에는 강도 저하의 문제가 있으며, 상기 범위를 초과할 경우에는 코팅제의 겉마름 현상으로 인해 크랙이 발생할 수 있다.
본 발명에서 상기 플로오르(F)기를 함유한 무기계 폴리머는 상기 실리코네이트계 액상 성분 중에 0.1~5 중량비의 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.1 중량비 미만이면 내산 강화 효과가 미미하며, 5 중량비를 초과하면 상용성이 문제될 수 있다.
본 발명에서 상기 개시제로는 t-부틸퍼옥시벤조에이드, 벤조일퍼옥사이드, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 쿠멘히드로퍼옥사이드, t-부틸아세테이프, 또는 2,5-디메틸헥실-2,5-디퍼옥시벤조에이트 등이 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 개시제는 0.05 내지 5.0 중량부의 범위로 사용되는 것이 바람직한데, 상기 개시제의 함량이 0.05 중량부 미만인 경우는 수지 및 모노머의 중합 개시반응이 저하되어 결국 코팅제의 강도 특성이 낮아지는 문제가 있으며, 5.0 중량부를 초과하는 경우는 중합반응의 효율적 제어가 어려운 문제가 있다.
본 발명에서 상기 유화제는 본 발명에 따른 구조물용 도료 조성물에 물을 첨가하는 경우 도료가 물과 용이하게 혼합되도록 하는 역할을 한다. 본 발명에서 상기 유화제로는 글리세린지방산에스테르, 솔비탄지방산에스테르, 또는 폴리글리세린지방산에스테르 등이 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 유화제는 0.05 내지 5.0 중량부의 범위로 사용되는 것이 바람직한데, 상기 유화제의 함량이 0.05중량부 미만인 경우는 도료를 물과 혼합하는 경우 물과 용이하게 혼합되기 어려운 문제가 있고, 5 중량부를 초과하는 경우는 강도 및 부착성능이 발휘되기 어려운 문제가 있다.
본 발명에서 상기 액상수지성분과 혼합되어 사용되는 세라믹 성분은 탄산칼슘, 탈크, 클레이, 실리카, 산성백토를 포함하는 그룹에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 액상수지성분과 상기 세라믹 성분은 각각 100 : 100~500 중량비율로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 내오존 도료 조성물은 증점제, 가소제, 희석제, 난연제, 자외선 차단제 및 잠재성경화제를 더 포함할 수 있다.
상기 증점제는 실리카, 흄실리카, 벤토나이트, 클레이, 아마이드, 셀룰로오스로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상 혼합한 것을 사용할 수 있다.
상기 가소제는 디이소데실프탈레이트디이소노닐프탈레이트, 디옥틸프탈레이트, 디부틸프탈레이트, 디옥틸아디페이트로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상 혼합한 것을 사용할 수 있다.
상기 희석제는 내오존 도료 조성물에 대한 수지의 점도를 감소시키기 위하여 스티렌을 사용하거나, 크리프(creep)에 악영향이 없이 내오존 도료 조성물 도포 후의 작용 시간을 연장하도록, 내오존 도료 조성물용으로 유용한 폴리머 반응성 희석제로서 기능이 있는 저분자량, 폴리머 수반응성(moisture reactive) 조성물을 활용할 수 있다.
상기 난연제는 몰리브덴산 안티몬, 산화몰리브덴, 수산화마그네슘, 수산화알미늄 중 어느 하나 또는 2종 이상 혼합한 것을 사용할 수 있다. 특히 수산화알미늄(Al(OH)3)은 경화된 내오존 도료 조성물에 열이 가해져서 200℃ 이상이 되면 미세 다공질이 무수히 많은 활성알루미나로 변화되어 흡착 성능을 가지게 되므로 연소시 발생하는 다이옥신, 염화수소가스(HCl) 등 유해 물질을 흡착하며 열 분해시 흡열 반응을 하여 냉각 효과도 있고 불연성으로서 내수, 내산성이 우수하다. 또한 상기 난연제들을 병용 사용하여 난연 효과의 향상을 가져올 수 있다.
상기 자외선차단제는 25 내지 내지 38㎚의 분체의 평균입도를 갖는 이산화티탄(TiO2) 12 내지 29 중량부에 대해서 산화아연(ZnO2) 23 내지 32 중량부를 혼합한 뒤, 혼합물에 감마아미노에틸렌아미노프로필트리메톡시실란의 실란계 화합물 12 내지 15 중량부를 혼합하여 점착성을 부여하고, 혼합 용액에 pH 7 내지 8의 실리콘 오일 2 내지 5 중량부, 계면활성제 3 내지 5 중량부를 혼입하여 12℃ 내지 18℃에서 30분 내지 45분간 교반하여 표면을 개질하여 얻어진 자외선차단제를 사용할 수 있다. 이때, 이산화티탄(TiO2)의 평입도가 25㎚ 이하면 UV-B(290-320nm)의 영역이 효과적으로 차단되며, 이산화티탄(TiO2)의 평입도가 38 nm 이상이면 UV-B(290-320nm)의 영역이 효과적으로 차단될 수 있다. 또한, 실리콘 오일이 pH 7 이하이면서 산성인 경우에는 자외선 차단제의 점착성이 떨어지는 문제가 발생하므로, 실리콘 오일 및 계면활성제는 광촉매의 활성 저해를 방지하고, 접착제 도포에 발생하기 쉬운 기포의 생성을 막아주며, 계면활성제는 폴리옥시에틸렌노닐페놀에테르와 같이 일반적으로 사용되는 계면활성제인 것이 바람직하다.
상기 잠재성경화제는 옥사졸리딘, 케타진, 알디민, 케티민, 알디민-케티민을 포함하는 그룹에서 1차 또는 2차 아민이 잠재된 성질을 갖고 있는 물질 중 어느 하나 또는 2종 이상 혼합한 것을 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 내오존 특성을 갖는 세라믹 도료는 소포제, 분산제, 양이온성 습윤제, 레벨링제, 표면장력 저하제, 수축저감제, 표면유동성 조절제, 지연제, 항균제 및 무기안료로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 첨가제 0.1~5 중량부를 추가로 포함할 수 있다.
상기와 같은 조성으로 얻어지는 내오존 특성을 갖는 세라믹 도료는 상기 시트 표면에 페인팅, 롤링 또는 스프레이 등의 방법을 이용하여 도포하고 경화시킴으로써 내오존 시트의 제조가 완성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 (4)단계의 내오존 시트는 열융착 또는 용접의 방법으로 상기 도막방수층 상에 적층 및 접합될 수 있다.
이때 상기 내오존 시트는 복수개의 내오존 시트가 사용될 경우, 이들 상호 간의 접합부는 열융착 또는 용접의 방법으로 접합될 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 상기 (4) 단계 이후, 탑코팅제를 추가로 코팅할 수 있으며, 상기 탑코팅제로는 아크릴우레탄계 또는 실록산계 탑코팅제를 사용할 수 있다.
이상, 본 발명에 따른 내오존 시트를 이용한 구조물 표면의 방수 방식 공법에 관하여 상세히 설명하였다. 이하에서는 본 발명을 실시예예 의거하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1
수처리 구조물 표면의 레이탄스 등을 정리하고, 탄산나노버블수를 처리하여 표면 보호 공정을 수행하였다. 상기 탄산나노버블수는 이산화탄소를 물 및 알코올이 각각 100:100의 비율로 혼합된 혼합액에 용해시켜 나노사이즈로 버블 처리하여 얻어진 것으로서 산화칼슘 약 0.5 중량부를 용해하여 제조한 것을 사용하였다.
이어서, 금속 박막 시트의 일면은 내오존 특성을 갖는 세라믹 도료를 코팅하여 내오존 시트를 제조하였다.
이때, 상기 내오존 특성을 갖는 세라믹 도료는 하기의 방법을 사용하여 제조하였다. 즉, 불소변성수지(불소수지(중량평균분자량 약 25,000) 및 아크릴우레탄 수지(중량평균분자량 약 50,000)의 100:100 혼합물) 100 중량부에 아크릴수지(15 중량비) SBR 고무(15 중량비), 불포화 폴리에스테르 수지(20 중량비), 하이드록실 아크릴레이트 모노머(1 중량비), 금속 양이온(3 중량비), 알루미늄염화물(0.2 중량비) 및 분산제(1 중량비)를 혼합하고 물(60 중량비)을 혼합하여 얻은 수용성 개질 라텍스 8 중량부를 혼합하였다. 이어서, 칼륨메틸실리코네이트 1 중량비, 3-아이오도-2-프로피닐-N-부틸 카바메이트 2 중량비, 에폭시 바인더 수지 5 중량비 및 플루오르(F)기를 함유한 무기계 폴리머(알루미노 실리케이트와 플루오르 알칼리 실리케이트가 60:40의 중량비로 혼합된 혼합물) 1 중량비의 비율로 혼합하여 얻어진 실리코네이트계 액상 성분 3 중량부, 알콕시 실란 가수분해물 5 중량부, 개시제 1 중량부 및 유화제 2 중량부를 혼합하여 액상수지성분을 얻고, 탈크, 클레이 및 산성백토의 혼합물로 이루어진 세라믹 성분을 제조하여 상기 액상수지성분 100 중량부와 상기 세라믹 성분 200 중량부를 혼합하여 도료 조성물을 제조하였다. 이렇게 제조된 내오존 특성을 갖는 세라믹 도료를 금속 박막 시트의 일면에 코팅하여 내오존 시트를 제조하였다.
비교예 1
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 상기 내오존 특성을 갖는 세라믹 도료 대신에 SBR 라텍스 수지 35 중량부, 세라믹 성분 50 중량부, 자외선차단제 0.5 중량부를 혼합하고, 여기에 분산제, 수축저감제, 지연제, 무기안료, 충진제 등의 첨가제를 일정량 혼합하여 도료 조성물을 제조한 후 이를 금속 박막 시트의 일면에 코팅하여 시트를 제조하였다.
비교예 2
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 상기 내오존 특성을 갖는 세라믹 도료 대신에 아크릴계 라텍스 수지 35 중량부, 세라믹 성분 50 중량부, 자외선차단제 0.5 중량부를 혼합하고, 여기에 분산제, 수축저감제, 지연제, 무기안료, 충진제 등의 첨가제를 일정량 혼합하여 도료 조성물을 제조한 후 이를 금속 박막 시트의 일면에 코팅하여 시트를 제조하였다.
비교예 3
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 상기 내오존 특성을 갖는 세라믹 도료 대신에 스티렌모노머 30 중량부, t-부틸퍼옥시벤조에이드 5 중량부 및 글리세린지방산에스테르 5 중량부를 혼합하고 여기에 세라믹 성분 50 중량부, 자외선차단제 0.5 중량부를 혼합하고, 여기에 분산제, 수축저감제, 지연제, 무기안료, 충진제 등의 첨가제를 일정량 혼합하여 도료 조성물을 제조한 후 이를 금속 박막 시트의 일면에 코팅하여 시트를 제조하였다.
1. 방수, 방식 성능 실험
상기 실시예 및 비교예에 따른 시트를 이용하여 ASTM F-1249의 방법에 의해 투습도를 측정하고, KSM ISO 11997-1의 방법에 의거하여 염화물 이온 침투 저항성 및 복합 사이클 내식 저항성을 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
투습도(g/m2, day) 염화물이온 침투저항성(coulombs) 복합사이클
내식저항성(600hr, %)
실시예 0.24 0.0 0.0
비교예 1 6.0 12.0 5.8
비교예 2 5.0 11.0 4.6
비교예 3 7.1 14.0 6.2
표 1의 결과로부터 본 발명에 따른 내오존 시트를 사용하여 상하수도 수처리 콘크리트 구조물 표면을 시공할 경우 방수 및 방식 성능이 매우 우수한 것에 비해, 비교예에 따른 시트의 경우는 비교적 그 성능이 떨어지는 것을 확인할 수 있다.
2. 기계적 성능 평가
1) 내후성 평가
ASTM G 155에 따라 400시간 측정하였다.
2) 표면 경도 평가
KS D 6711에 따라 연필경도를 측정하였다.
3) 내수성 평가
90℃ 열수에서 연속으로 표면 변형(균열, 블리스터 등)이 일어나는 시간을 측정하였다.
상기 평가 결과를 표 2에 나타내었다.
내후성(백색) 표면경도 내수성
실시예 △E11 4H 920hr
비교예 1 △E16 2H 510hr
비교예 2 △E14 3H 600hr
비교예 3 △E15 3H 710hr
상기 표 2에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 내오존 시트를 사용하여 콘크리트 구조물 표면을 시공할 경우 비교예의 경우에 비하여 내후성, 표면 경도 및 내수성이 현저하게 우수함을 확인할 수 있다.
3. 도막 균일성 및 표면 균열 평가
상기 실시예 및 비교예에 의한 시트에 대한 도막 형성 후 1개월 경과 후에 도막의 균일성 및 표면 균열 발생 여부를 육안으로 평가하여 최상의 경우는 ◎, 우수한 정도는 ○, 보통의 경우는 △, 열악한 경우는 X로 평가하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
도막 균일성 표면 균열
실시예 ◎ ◎
비교예 1 △ ○
비교예 2 × ×
비교예 3 × ×
표 3의 결과로부터 본 발명에 따른 내오존 도료 조성물을 사용하여 제조된 시트를 이용하여 구조물 표면을 시공할 경우 도막 균일성이 우수하고 표면 균열도 발생하지 않는데 비해, 비교예에 따른 시트의 경우는 도막 균일성이 비교적 떨어지고 표면 균열도 일부 발생되는 것을 확인할 수 있었다.
4. 내오존 성능을 갖는 시트의 성능평가
(1) 성능평가 계획
본 발명의 내오존 성능을 갖는 도료를 사용하여 제조된 내오존 시트의 성능평가를 위하여 우선 본 발명의 내오존 시트의 도료 건조 도막 두께가 0.5㎜ 이상이 되도록 시험체인 모르타르판과 유리판에 도포하고, 온도 24±1℃, 습도 55±3%의 항온 항습기에서 5일간 양생하였다.
그리고 상기 시험체들을 용존 오존농도 7±05ppm, 수중 온도 15±5℃인 오존 열화 시험기의 오존 처리조 내부에서 300 시간 동안 정치하여 오존 처리한 후 성능평가를 실시하였다.
(2) 시험방법
오존처리 전 시험체의 질량을 소수점 1째자리까지 측정이 가능한 저울을 사용하여 측정하고, 오존처리 후 증류수를 사용하여 세척 후 60 ℃ 챔버에서 24 시간 이상 건조시켜 질량이 변화하지 않는 것을 확인 후 표준조건에서 30분간 보관하고 질량감소량을 오존처리전과 동일한 방법으로 측정하며, 시험결과는 다음의 식으로 질량감소량을 구한다.
질량감소량(g/m2) = 〔오존처리 전 시험체 질량(g) - 오존처리 후 시험체 질량(g)〕 / 시험체면적(m2)
상기 실시예 및 비교예에 의한 도막 형성 후 질량감소량을 저울로 측정하여 질량감소량이 임계치 0.05g/m2 미만인 최상의 경우는 ◎, 0.05g/m2 이상 0.1g/m2 미만인 우수한 정도는 ○, 0.1g/m2 이상 1g/m2 미만의 보통의 경우는 △, 1 g/m2 이상의 열악한 경우는 X로 평가하여 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
질량감소량
실시예 ◎
비교예 1 △
비교예 2 △
비교예 3 ×
이상의 실험 결과로부터 본 발명에 따른 내오존 도료 조성물을 사용하여 형성된 내오존 시트는 피도체인 콘크리트 구조물에 대한 내오존성, 방수 및 방식성이 뛰어할 뿐만 아니라, 부착성이 뛰어나고, 내구성, 내후성, 내수성 등의 물성도 우수하며, 아울러 도막 형성의 균일성과 표면 균열 발생 방지 성능도 매우 우수하다는 것을 확인할 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (16)

  1. (1) 구조물 표면에 탄산나노버블수를 처리하여 표면 보호 공정을 수행하는 단계;
    (2) 표면 면처리를 수행하고 방수 모르타르를 표면에 도포하는 단계;
    (3) 상기 표면에 도막 방수재를 도포하여 도막방수층을 형성하는 단계; 및
    (4) 상기 도막방수층에 내오존 시트를 적층하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,
    상기 (4)의 내오존 시트는 금속 박막 시트 또는 섬유시트를 사용하며 일면이 내오존 특성을 갖는 세라믹 도료가 코팅된 내오존 도료층이 형성된 것을 사용하되,
    상기 세라믹 도료는 불소변성수지 100 중량부에 수용성 개질 라텍스 5 내지 10 중량부, 알콕시 실란 가수분해물 1 내지 10 중량부, 실리코네이트계 액상 성분 0.1 내지 5 중량부, 개시제 0.05 내지 5 중량부, 유화제 0.05 내지 5 중량부를 포함하는 액상수지성분과
    탄산칼슘, 탈크, 클레이, 실리카, 산성백토 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상으로 구성된 세라믹 성분을 포함하여 구성되며,
    상기 액상수지성분 및 세라믹 성분은 100 : 100~500의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 내오존 시트를 이용한 구조물 표면의 방수 방식 공법.
  2. 청구항 1에서 상기 (1)의 탄산나노버블수는 이산화탄소를 물 및 알코올의 혼합액에 용해시켜 나노 사이즈로 버블로 처리한 탄산나노버블수로서 전체 중량 100 중량부를 기준으로 산화칼슘(CaO)이 0.01~1.0 중량부가 용해된 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 내오존 시트를 이용한 구조물 표면의 방수 방식 공법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 (1)의 탄산나노버블수를 처리하는 공정에 있어서 물과 알코올은 각각 100:0.1~100의 중량비율로 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 내오존 시트를 이용한 구조물 표면의 방수 방식 공법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 (1)의 탄산나노버블수를 처리하는 공정에 있어서 상기 탄산나노버블수는 pH가 4~6.5로 조절된 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 내오존 시트를 이용한 구조물 표면의 방수 방식 공법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 (2)의 방수 모르타르는 속경시멘트 20~50 중량%, 포틀랜드 시멘트 30~60 중량%, 알파형반수석고 5~30 중량% 및 아질산 파우더 0.1~5.0 중량%를 혼합하여 결합제를 제조한 후 상기 결합제에 충전재 및 골재를 혼합하여 제조된 모르타르 조성물을 물과 혼합하여 도포하는 것을 특징으로 하는 내오존 시트를 이용한 구조물 표면의 방수 방식 공법.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 아질산 파우더는 비표면적이 1,000 내지 8,000 cm2/g인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 내오존 시트를 이용한 구조물 표면의 방수 방식 공법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 세라믹 도료를 코팅하는 것은 시트 표면에 페인팅, 롤링 또는 스프레이 방법을 이용하여 도포하고 경화시키는 것을 특징으로 하는 내오존 시트를 이용한 구조물 표면의 방수 방식 공법.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 불소변성수지는 중량평균분자량 1000~50,000을 갖는 불소수지 및 중량평균분자량 5,000~100,000을 갖는 아크릴 우레탄 수지의 혼합으로 구성되며 상기 불소수지 및 상기 아크릴 우레탄 수지는 100 : 100~150의 중량비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 내오존 시트를 이용한 구조물 표면의 방수 방식 공법.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 수용성 개질 라텍스는 아크릴 수지 10~20 중량비, SBR(Styrene-Butadiene rubber) 고무 10~20 중량부, 하이드록실 아크릴레이트 모노머 0.1~5 중량부, 불포화 폴리에스테르 수지 15~30 중량비, 갈산 0.1~5 중량부, 금속 양이온 1~10 중량비, 알루미늄염화물 0.1~1.0 중량부, 분산제 0.5~5 중량비 및 물 40~70 중량비의 비율로 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 내오존 시트를 이용한 구조물 표면의 방수 방식 공법.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 실리코네이트계 액상 성분은 칼륨메틸실리코네이트 0.1 내지 5 중량비, 3-아이오도-2-프로피닐-N-부틸 카바메이트 0.1 내지 5 중량비, 에폭시계 바인더 수지 0.1 내지 10 중량비 및 플루오르(F)기를 함유한 무기계 폴리머 0.1 내지 5 중량비의 비율로 포함하는 것을 특징으로 하는 내오존 시트를 이용한 구조물 표면의 방수 방식 공법.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 세라믹 도료는 도데실페놀, 벤질알콜, 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르(Propylene glycol monomethylether) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 비반응성 희석제 5~20 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내오존 시트를 이용한 구조물 표면의 방수 방식 공법.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 (4)의 내오존 시트는 열융착 또는 용접의 방법으로 상기 도막방수층 상에 적층되며, 상기 내오존 시트 상호 간의 접합부는 열융착 또는 용접의 방법으로 접합되는 것을 특징으로 하는 내오존 시트를 이용한 구조물 표면의 방수 방식 공법.
  16. 청구항 1에 있어서, 상기 (4)단계 이후, 아크릴우레탄계 또는 실록산계 탑코팅제를 추가로 코팅하여 탑코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 내오존 시트를 이용한 구조물 표면의 방수 방식 공법.
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대한민국 특허출원 출원번호 제10-2017-0095384(2017.07.27)호 "에너지 절감형 탄성 방수도료 조성물, 에너지 절감형 탄성 방수도막 및 에너지 절감형 복합 방수공법(ENERGY SAVE OF ELASTIC WATERPROOF PAINT COMPOSITION, ENERGY SAVE OF ELASTIC WATERPROOF LAYER AND MULTI CONSTRUCTION METHOD)"
대한민국 특허출원 출원번호 제10-2018-0094943(2018.08.14)호 "고내구성의 콘크리트 구조물용 에폭시계 방수도료 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 도장공법(Epoxy base waterproof paint composition for concrete structure with high durability and surface coating method of concrete structure facility using thereof)"

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