KR102598009B1 - 내구성이 우수한 경관 구조물의 조성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 콘크리트 구조체의 표면에 착색제를 도포하여 경관 구조물을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 시공면의 이물질과 열화부위를 제거하고 정리하는 표면 정리단계, 상기 표면 정리단계 이후 콘크리트 조성물을 포설하여 부착하는 콘크리트 포설 단계, 상기 콘크리트 포설 단계 이후 자연암석 모양의 윤곽이 나타나게 조각하여 콘크리트 조각면을 시공하는 콘크리트 조각면 시공단계, 상기 콘크리트 조각면의 수축 균열을 방지하기 위하여 습윤양생을 하는 습윤양생 단계, 상기 습윤양생 단계 후 자연암석의 표면 질감을 나타내기 위하여 착색제 조성물을 도포하는 단계를 포함하며, 상기 착색제 조성물은 물 40~60중량%, 실리케이트 20~30중량%, 섬유 보강재 5~10중량%, 콜로이달실리카 5~10중량%, 메타크릴산메틸에스테르 5~10중량%, 안료 1~5중량%, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드 1~3중량% 및 폴리디메틸실록산 0.1~1중량%를 포함하는 것인, 경관 구조물의 제조 방법을 제공한다.

Description

내구성이 우수한 경관 구조물의 조성 방법{MANUFACTURING METHOD OF DURABLE LANDSCAPE STRUCTURE}
본 발명은 내구성이 우수한 경관 구조물의 조성 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 콘크리트 구조체의 표면에 착색제를 도포하여 내구성이 우수한 경관 구조물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
최근, 근린공원, 놀이공원, 신도시 등에서 친환경적인 요소를 도입하기 위한 사업의 일환으로 자연과 유사한 경관 구조물, 예를 들어 인공 폭포, 인공 암벽 등을 설치하는 사례가 늘고 있다.
경관 구조물의 기초가 되는 부분은 콘크리트를 사용하여 제조하고 있으나, 콘크리트는 그 특유의 색으로 인하여 자연 경관과 유사한 색상 등 다양한 색상으로 변경할 필요가 있다.
콘크리트 구조체의 색상을 변경하기 위해, 콘크리트 표면에 착색제를 도포하여 색상을 입히는 기술(예를 들어, 대한민국 등록특허 10-0963484호) 및 콘크리트 조성물에 안료를 첨가하는 기술(예를 들어, 대한민국 등록특허 10-1989511호)가 있다.
콘크리트 표면에 착색제를 도포하는 기술은 콘크리트 조성물에 안료를 첨가하는 기술에 비해 착색제의 양이 상대적으로 적게 사용될 수 있다는 장점이 있으나, 착색제가 표면에서 떨어지는 경우 콘크리트 색상이 보이게 되어 내구성이 다소 열악하다는 단점이 있다.
따라서, 콘크리트 표면에 착색제를 도포하여 경관 구조물을 제조하는 방법에 있어서, 착색제가 콘크리트로부터 쉽게 탈락되지 않아 내구성이 우수한 경관 구조물을 제조하는 방법에 대한 연구가 진행되고 있다.
대한민국 등록특허 10-096384호 대한민국 등록특허 10-1989511호
본 발명은, 콘크리트 구조체의 표면에 착색제를 도포하여 경관 구조물을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 개시의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 개시의 실시 예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 개시의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명은, 시공면의 이물질과 열화부위를 제거하고 정리하는 표면 정리단계, 상기 표면 정리단계 이후 콘크리트 조성물을 포설하여 부착하는 콘크리트 포설 단계, 상기 콘크리트 포설 단계 이후 자연암석 모양의 윤곽이 나타나게 조각하여 콘크리트 조각면을 시공하는 콘크리트 조각면 시공단계, 상기 콘크리트 조각면의 수축 균열을 방지하기 위하여 습윤양생을 하는 습윤양생 단계, 상기 습윤양생 단계 후 자연암석의 표면 질감을 나타내기 위하여 착색제 조성물을 도포하는 단계를 포함하며, 상기 착색제 조성물은 물 40~60중량%, 실리케이트 20~30중량%, 섬유 보강재 5~10중량%, 콜로이달실리카 5~10중량%, 메타크릴산메틸에스테르 5~10중량%, 안료 1~5중량%, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드 1~3중량% 및 폴리디메틸실록산 0.1~1중량%를 포함하는 것인, 경관 구조물의 제조 방법을 제공한다.
상기 안료는 이산화티탄, 황산바륨, 황화아연, 스트론튬 옐로우, 코발트블루, 코발트바이올렛, 산화철, 수산화철, 산화크롬, 나트륨알루미노실리케이트, 산화티탄, 프탈로시아닌블루, 아조피그먼트 및 톨루이딘레드로부터 선택되는 것일 수 있다.
상기 섬유 보강재는 폴리프로필렌(PP) 섬유, 폴리비닐알코올(PVA) 섬유, 나일론 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 보강섬유 50~80 중량% 및 옥수수 천연섬유 20~50 중량%로 이루어지는 것이다.
상기 콘크리트 조성물은 포틀랜드 시멘트 10~20중량%, 물 5~10중량%, 잔골재 30~40중량%, 굵은골재 30~45중량%를 포함하는 것일 수 있다.
상기 옥수수 천연섬유는 옥수수 줄기를 알칼리 조건에서 펄프화시키는 단계; 상기 펄프화된 옥수수 섬유를 옥토시놀 0.1~5 중량%, 아이소소바이드 1~10 중량% 및 에틸 알코올 85~98 중량%를 포함하는 분산액에 혼합 및 숙성하는 단계; 및 상기 숙성이 완료된 옥수수 섬유를 건조 및 분쇄하는 단계;에 의해 제조되는 것일 수 있다.
상기 분산액은 폴리옥시에틸렌알킬에테르 0.1~5중량%, 폴리퍼플루오로술폰산 0.01~3중량%, 메틸트리메톡시실란 0.01~3중량% 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 0.01~0.5중량%를 추가로 포함할 수 있다. 상기 제조방법에 의해 제조된 옥수수 천연섬유는 섬유 보강재에 사용될 경우 보존 안정성 및 부착성 향상 효과를 부여한다.
본 발명에 따르면, 콘크리트 구조체의 표면에 특정 조성의 착색제를 도포하여 경관 구조물을 제조하여, 보존 안정성, 내구성 및 부착성이 우수한 경관 구조물을 제공할 수 있다.
본 발명은 시공면의 이물질과 열화부위를 제거하고 정리하는 표면 정리단계, 상기 표면 정리단계 이후 콘크리트 조성물을 포설하여 부착하는 콘크리트 포설 단계, 상기 콘크리트 포설 단계 이후 자연암석 모양의 윤곽이 나타나게 콘크리트 조각면을 시공하는 콘크리트 조각면 시공단계, 상기 콘크리트 조각면의 수축 균열을 방지하기 위하여 습윤양생을 하는 습윤양생 단계, 상기 습윤양생 단계 후 자연암석의 표면 질감을 나타내기 위하여 착색제 조성물을 도포하는 단계를 포함하며, 상기 착색제 조성물은 물 40~60중량%, 실리케이트 20~30중량%, 섬유 보강재 5~10중량%, 콜로이달실리카 5~10중량%, 메타크릴산메틸에스테르 5~10중량%, 안료 1~5중량%, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드 1~3중량% 및 폴리디메틸실록산 0.1~1중량%를 포함하는 것인, 경관 구조물의 제조 방법을 제공한다.
이하에서는 상기 각 단계에 대해 상세히 설명한다.
표면 정리단계는, 시공면의 이물질과 열화부위를 제거하고 정리하는 단계이다. 상기 시공면은 이미 콘크리트 조성물이 도포 및 경화된 콘크리트 구조물의 표면일 수 있으며, 아직 콘크리트 조성물이 도포되기 전의 어떠한 구조물, 예를 들어 암벽, 토지, 콘크리트 구조물이 아닌 인공 구조물 등의 표면일 수 있다.
콘크리트 포설 단계는, 표면 정리단계 이후 콘크리트 조성물을 포설하여 부착하는 단계이다. 콘크리트 조성물의 부착성 및 결속력을 강화하기 위해, 철근이나 와이어메쉬 등을 함께 설치할 수 있다. 본 단계에서 사용되는 콘크리트 조성물은 콘크리트 구조물을 형성할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면 포틀랜드 시멘트 10~20중량%, 물 5~10중량%, 잔골재 30~40중량%, 굵은골재 30~45중량%를 포함하는 것일 수 있다.
콘크리트 조각면 시공단계는, 콘크리트 포설단계 이후 콘크리트 조각면을 시공하는 단계이다. 콘크리트 조성물이 포설된 면을 미장으로 마무리하고, 자연암석 모양의 윤곽이 나타나게 조각한다.
습윤양생 단계는 콘크리트 조각면의 수축 균열을 방지하기 위해 콘크리트 조각면에 비닐, 양생포 등을 덮어 2주~4주 동안 충분히 양생시킨다.
착색제 조성물을 도포하는 단계는 습윤양생 단계 후 자연암석의 표면 질감을 나타내기 위하여 착색제 조성물을 도포한다.
상기 착색제 조성물은 물 40~60중량%, 실리케이트 20~30중량%, 섬유 보강재 5~10중량%, 콜로이달실리카 5~10중량%, 메타크릴산메틸에스테르 5~10중량%, 안료 1~5중량%, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드 1~3중량% 및 폴리디메틸실록산 0.1~1중량%를 포함하는 것이다.
상기 안료는 다양한 색상을 발현할 수 있는 무기계 안료이면 특별히 한정되지 않으며, 이산화티탄, 황산바륨, 황화아연, 스트론튬 옐로우, 코발트블루, 코발트바이올렛, 산화철, 수산화철, 산화크롬, 나트륨알루미노실리케이트, 산화티탄, 프탈로시아닌블루, 아조피그먼트 및 톨루이딘레드로부터 선택되는 것일 수 있다. 착색제 조성물 100중량% 중 1~5중량%로 포함된다.
실리케이트는 콘크리트와 반응하여 내구력을 지니고, 화학물질에 대한 안정성이 높고, 표면의 광택을 제공한다. 이는 높은 경도를 유지해야 하는 콘크리트 표면의 특성상 없어서는 안 될 중요한 요소이다. 이로 인하여 콘크리트 표면은 강화된 속성을 지닌다. 착색제 조성물 100중량% 중 20~30중량%로 포함된다.
섬유 보강재는 착색제 조성물의 내구성을 높이는 소재로서, 제조된 경관 구조물을 장시간 방치하여도 부분적으로 탈락되는 현상을 방지한다. 섬유 보강재는 폴리프로필렌(PP) 섬유, 폴리비닐알코올(PVA) 섬유, 나일론 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 보강섬유 50~80 중량% 및 옥수수 천연섬유 20~50 중량%로 이루어지는 것이다. 상기 옥수수 천연섬유는 옥수수 줄기를 알칼리 조건에서 펄프화시키는 단계; 상기 펄프화된 옥수수 섬유를 옥토시놀 0.1~5 중량%, 아이소소바이드 1~10 중량% 및 에틸 알코올 85~98 중량%를 포함하는 분산액에 혼합 및 숙성하는 단계; 및 상기 숙성이 완료된 옥수수 섬유를 건조 및 분쇄하는 단계;에 의해 제조되는 것이다. 착색제 조성물 100중량% 중 5~10중량%로 포함된다.
상기 분산액은 폴리옥시에틸렌알킬에테르 0.1~5중량%, 폴리퍼플루오로술폰산 0.01~3중량%, 메틸트리메톡시실란 0.01~3중량% 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 0.01~0.5중량%를 추가로 포함한다.
상기 옥수수 천연섬유를 사용하여 친환경적일 뿐만 아니라, 옥수수 천연섬유와 보강섬유의 조합에 의해 착색제 조성물의 내구성이 보다 우수해진다.
콜로이달실리카는 콜로이드 상태의 SiO2 입자로서, 반투막 조건에서 통과하지 못하는 10-7 ~10-5mm의 크기를 갖는다. 이는 점착성을 높이고, 얼룩을 방지하며, 광택유지를 돕고, 제습의 기능을 한다. 또한, 화학적으로 인체에 무해하며 환경 친화적이기도 하다. 콘크리트 내부에 깊숙이 침투하여 Ca[OH]2와 반응 후 알칼리성을 유지하여 화학적 안정을 이루며, Si-O-Si 결합을 이룬다. 착색제 조성물 100중량% 중 5~10중량%로 포함된다.
메타크릴산에스테르는 산과 알칼리성에 강한 내성을 지니며, 난연성으로 화재에 의한 사고를 미연에 방지할 수 있는 장점이 있고, 인체에 무해하므로 시공 시 유독가스로 인한 현장재해가 발생하지 않아 친환경적이다. 착색제 조성물 100중량% 중 5~10중량%로 포함된다.
테트라에틸암모늄 하이드록사이드는 착색제 조성물 중 섬유 보강재의 분산성을 높인다. 테트라에틸암모늄 하이드록사이드에 의해 섬유 보강재가 착색제 조성물 중에 골고루 분산되며, 골고루 분산된 섬유 보강재에 의해 형성된 경관 구조물의 표면에 난반사가 일어나게 되어 눈부심을 방지할 수 있고, 자연암석과 보다 유사한 질감을 나타내게 된다. 착색제 조성물 100중량% 중 1~3중량%로 포함된다.
폴리디메틸실록산은 5~300cps 점도를 가지며 특이한 계면적 특성으로 인하여 분산력을 높여주는 계면활성제로서의 역할을 할 뿐만 아니라 소포제로서의 역할도 한다. 착색제 조성물 100중량% 중 0.1~1중량%로 포함된다.
상기 착색제 조성물은 상기 물, 실리케이트, 섬유 보강재, 콜로이달실리카, 메타크릴산메틸에스테르, 안료, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드 및 폴리디메틸실록산의 조합에 의해 별도의 코팅제를 착색제 조성물 도포 전후에 시공하지 않더라도, 착색제의 내구성 및 부착성이 우수하여 장기간 방치 후에도 착색제 조성물이 탈락되지 않는다.
이하 본원을 실시예 및 실험예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예 및 시험예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본원의 범위가 이들 실시예 및 시험예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
시공면의 표면을 정리하고, 포틀랜드 시멘트 15중량%, 물 10중량%, 잔골재 35중량%, 굵은골재 40중량%를 포함하는 콘크리트 조성물을 포설한 후, 미장을 이용하여 콘크리트 조각면을 시공하고, 20일간 양생한 이후 착색제 조성물을 도포하였다. 도포된 착색제 조성물의 조성은 다음 표 1에 나타낸다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5
실리케이트 25 25 25 25 25 25 25 25
섬유 보강재 5 8 10 5 10 0 2 15
콜로이달실리카 5 5 5 5 5 5 5 5
메타크릴산메틸에스테르 10 10 10 10 10 10 10 10
안료 3 3 3 3 3 3 3 3
테트라에틸암모늄 하이드록사이드 3 3 3 0 0 3 3 3
폴리디메틸실록산 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
물 나머지
상기 섬유 보강재는 폴리프로필렌 섬유 및 나일론 섬유 50중량%와 옥수수 천연섬유 50중량%를 포함하는 것이다.[시험예]
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5의 착색제 조성물을 각각 약 1m2 도포하고, 도포 직후 및 상온에서 60일 방치후 외관, 보존 안정성, 색상을 평가하였다. 도포 직후 평가 이후에, 표면을 긁고, 30일 방치하는 동안 종종 물을 뿌리는 방식으로 가혹한 환경에서 방치하였다.
외관은 자연 암석의 표면과 유사한 질감을 갖는지 여부, 도포된 표면이 전체적으로 고른 수준으로 도포되었는지 여부를 중심으로 육안 평가하였다. 보존 안정성은 60일 이후에도 도포된 착색제 조성물이 탈락되었는지 여부를 육안 평가하였다. 색상은 안료의 색깔이 선명하고, 변색이 없는지 여부를 육안 평가하였다.
평가 기준은 다음과 같다.
우수 : 자연 암석의 표면과 질감이 매우 유사하고 전체적으로 매우 균일하게 도포됨, 60일 이후에도 탈락된 착색제가 없음, 색깔이 선명하고 변색이 전혀 없음
양호 : 자연 암석의 표면과 질감이 유사하고 전체적으로 균일하게 도포됨, 60일 이후에 탈락되거나 상처가 생긴 부분이 5개 이하, 색깔이 선명하고 변색이 없음
보통 : 자연 암석의 표면과 질감이 유사하지 않고, 불균일하게 도포되었으나 사용 가능한 수준임, 60일 이후에 탈락되거나 상처가 생긴 부분이 10개 이하, 색깔이 약간 흐려졌으나 사용 가능한 수준임,
불량 : 자연 암석의 표면과 질감이 매우 유사하지 않고, 불균일하게 도포되어 사용 어려운 수준임, 60일 이후에 탈락되거나 상처가 생긴 부분이 면적의 절반 이상, 색깔이 흐리고, 도포 직후의 색의 변색이 매우 심함.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5
외관 직후 우수 우수 우수 불량 불량 불량 불량 보통
30일후 우수 우수 우수 불량 불량 불량 불량 보통
보존 안정성 30일후 우수 우수 우수 보통 보통 불량 보통 양호
색상 직후 우수 우수 우수 우수 우수 우수 우수 우수
30일후 우수 우수 우수 양호 양호 양호 양호 양호
실시예 1 내지 3의 조성물은 도포 직후 및 30일 이후에도 외관, 보존 안정성 및 색상이 우수하였다. 비교예 1 및 2의 조성물은 섬유 보강재가 균일하게 위치하지 않고 일부 위치에 밀집해서 존재하였으며, 섬유 보강재가 존재하지 않는 위치에서 조성물의 탈락이 일부 발생하였다.
비교예 3의 조성물은 섬유 보강재가 존재하지 않아 매끄럽게 형성되어 자연 암석의 질감과 유사하지 않았으며, 전체적으로 탈락한 부분이 면적의 절반 이상에서 발생하였다.
비교예 4의 조성물은 섬유 보강재가 적게 존재하여 자연 암석의 질감과 유사하지 않았으며, 상대적으로 보존안정성이 열악했다. 비교예 5의 조성물은 섬유 보강재가 지나치게 많이 존재하여 섬유 보강재가 외관상으로 너무 많이 드러나고, 불균일하게 도포되었다.
[추가 실시예 및 실험예]
상기 실시예 3의 착색제 조성물에 있어서, 섬유 보강재의 구성을 다음 표와 같이 변경하여 실험을 진행하였다.
구분 실시예 4 실시예 5 비교예 6 비교예 7
폴리프로필렌 섬유 25 35 25 35
나일론 섬유 25 45 25 45
옥수수 섬유 50 30 0 15
마 섬유 0 0 50 15
외관 직후 우수 우수 보통 양호
30일후 우수 우수 보통 보통
보존 안정성 우수 우수 보통 보통
실시예 4 및 5의 착색제 조성물은 도포 직후 및 30일 이후에도 외관 및 보존 안정성이 우수하였다.비교예 6 및 7에서 옥수수 섬유 대신 마 섬유를 사용하거나 마 섬유를 혼합하여 사용한 경우, 상대적으로 실시예 4 및 5보다 외관, 보존 안정성 측면에서 열악하였다. 비교예 6에서 특히 섬유가 분산되지 않고 불균일하게 도포되었으나, 비교예 7은 비교예 6에 비해 섬유가 분산되고 균일하게 도포된 점을 고려하면, 옥수수 섬유가 분산제로서 사용된 테트라에틸암모늄 하이드록사이드에 의한 분산 효과가 우수한 것으로 판단된다.

Claims (6)

  1. 시공면의 이물질과 열화부위를 제거하고 정리하는 표면 정리단계,
    상기 표면 정리단계 이후 콘크리트 조성물을 포설하여 부착하는 콘크리트 포설 단계,
    상기 콘크리트 포설 단계 이후 자연암석 모양의 윤곽이 나타나게 조각하여 콘크리트 조각면을 시공하는 콘크리트 조각면 시공단계,
    상기 콘크리트 조각면의 수축 균열을 방지하기 위하여 습윤양생을 하는 습윤양생 단계,
    상기 습윤양생 단계 후 자연암석의 표면 질감을 나타내기 위하여 착색제 조성물을 도포하는 단계를 포함하며,
    상기 착색제 조성물은 물 40~60중량%, 실리케이트 20~30중량%, 섬유 보강재 5~10중량%, 콜로이달실리카 5~10중량%, 메타크릴산메틸에스테르 5~10중량%, 안료 1~5중량%, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드 1~3중량% 및 폴리디메틸실록산 0.1~1중량%를 포함하는 것이며,
    상기 섬유 보강재는 폴리프로필렌(PP) 섬유, 폴리비닐알코올(PVA) 섬유, 나일론 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 보강섬유 50~80 중량% 및 옥수수 천연섬유 20~50 중량%로 이루어지는 것이고,
    상기 옥수수 천연섬유는 옥수수 줄기를 알칼리 조건에서 펄프화시키는 단계;
    상기 펄프화된 옥수수 섬유를 옥토시놀 0.1~5 중량%, 아이소소바이드 1~10 중량% 및 에틸 알코올 85~98 중량%를 포함하는 분산액에 혼합 및 숙성하는 단계; 및
    상기 숙성이 완료된 옥수수 섬유를 건조 및 분쇄하는 단계;에 의해 제조되는 것이며,
    상기 분산액은 폴리옥시에틸렌알킬에테르 0.1~5중량%, 폴리퍼플루오로술폰산 0.01~3중량%, 메틸트리메톡시실란 0.01~3중량% 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 0.01~0.5중량%를 추가로 포함하는 것인, 경관 구조물의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안료는 이산화티탄, 황산바륨, 황화아연, 스트론튬 옐로우, 코발트블루, 코발트바이올렛, 산화철, 수산화철, 산화크롬, 나트륨알루미노실리케이트, 산화티탄, 프탈로시아닌블루, 아조피그먼트 및 톨루이딘레드로부터 선택되는 것인, 경관 구조물의 제조 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 콘크리트 조성물은 포틀랜드 시멘트 10~20중량%, 물 5~10중량%, 잔골재 30~40중량%, 굵은골재 30~45중량%를 포함하는 것인, 경관 구조물의 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
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