KR102601921B1 - 콘크리트 구조물 외벽 균열 보수용 탄성 퍼티 조성물및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수 공법 - Google Patents
콘크리트 구조물 외벽 균열 보수용 탄성 퍼티 조성물및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수 공법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 콘크리트 구조물 외벽 균열 보수용 탄성 퍼티 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수 공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 콘크리트 구조물의 외벽에 발생하는 균열을 보수하기 위해 속경성, 강도 및 접착력이 우수한 퍼티 조성물을 이용하여 균열 부분을 보수 시공함으로써 시공이 간편하고 장기 내구성을 향상시켜 콘크리트 구조물의 보수 효과를 장기간 유지시킬 수 있는 균열 보수용 탄성 퍼티 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 균열 및 단락 보수 공법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 콘크리트 구조물 외벽 균열 보수용 탄성 퍼티 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수 공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 콘크리트 구조물의 외벽에 발생하는 균열을 보수하기 위해 속경성, 강도 및 접착력이 우수한 퍼티 조성물을 이용하여 균열 부분을 보수 시공함으로써 시공이 간편하고 장기 내구성을 향상시켜 콘크리트 구조물의 보수 효과를 장기간 유지시킬 수 있는 균열 보수용 탄성 퍼티 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 균열 및 단락 보수 공법에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트는 현재 고강도 고유동성을 선호하는 추세이다. 하지만 이러한 고강도 고유성 구조물은 균열제어가 매우 중요하며 관리에 어려움이 있는 실정이다.
또한, 콘크리트 구조물의 보수 보강시에도 구조물과 동질 재료인 시멘트, 모래와 첨가 재료를 혼합한 모르타르계 또는 시멘트계 방수공법이 일반적으로 많이 사용되며 선호되는 추세이나, 이러한 종래의 공법에서의 문제점은 초기 균열 발생으로, 그 원인으로는 시공 초기에 수분 증발에 의한 건조 수축, 콘크리트 구조물의 수축 팽창, 겨울철 콘크리트 내부 수분의 수축 팽창에 의한 동결 융해, 외부 충격 및 진동, 방수 재료의 문제 등을 들 수 있다.
특히 모르타르가 소성 상태에 있을 때 급격한 수분증발로 수축현상이 발생하며 이러한 수축현상은 건조되지 않은 모르타르의 내부 구속으로 표면 인장력이 발생하여 균열과 단락 유발을 발생시킨다. 이러한 소성 균열 또는 단락이 한번 발생하면 그 자리에 머물지 않고 계속 발전이 되는 취성 균열 현상이 일어나는 것이 가장 큰 문제점이다.
이렇게 균열이나 단락이 한번 발생하게 되면 균열의 진행 및 확산으로 인해 구조물의 안전성이 저해될 수 있으므로 즉각적인 보수 시공이 요구되는데, 종래에는 주로 에폭시, 우레탄 등의 용해력이 강한 용제가 포함되어 있는 균열 보수용 퍼티 조성물을 사용하였다.
그러나 종래의 균열 보수용 퍼티 조성물은 균열 보수 이후에도 열화 현상이 발생하고 이에 따라 내구성이 저하되는 문제가 있었으며 방수 효과가 미흡하여 콘크리트의 중성화를 유발시켜 내부 철근을 부식시키고, 균열 보수 시공 후 그 상부에 도포되는 수성 페인트와의 접착력이 약하여 보수 효과가 장기간 유지되지 못하는 한계가 있었다.
따라서 콘크리트 구조물과 동질 재료인 동시에 균열 저항성을 향상시키고 균열이 발생하더라도 더 이상 균열 발생 발전이 없으며, 콘크리트 구조물과 동질화된 접착성, 방수성, 작업성, 보강성, 장기적인 내구성, 시공 편리성 등의 증진 특성을 갖는 퍼티 재료에 대한 요구가 점차 확대되고 있는 상황이다.
종래에도 균열 보수용 퍼티 조성물을 이용하여 콘크리트 구조물을 보수 시공하는 기술에 관하여 개시하고 있다.
예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-2278540호는 아크릴 에멀젼, 탄산칼슘, 소포제, 분산제, 방부제, 가소제, 증점제, Zn-Oxide, 천연단섬유 및 탄성보강제를 포함하는 저온 저항 탄성 퍼티재 조성물을 개시한다. 이 기술에서는 퍼티재 조성물을 빈틈없이 충진시키는데 크랙 충진 볼록이 구비된 충진헤라를 이용하여 퍼티재 조성물이 콘크리트 외벽 크랙에 밀실하게 충진되어 보수 품질이 우수하게 유지될 수 있는 기술에 관하여 개시한다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-2072939호는 고점도 고탄성 크랙 보수용 퍼티재를 이용한 아파트 외벽 보수 공법에 관한 것으로서, 퍼티재로서 수용성으로 이루어진 조성물을 사용함으로써 친환경적이고 전체 조성물의 우수한 신축성으로 인해 연동 진동 및 기후 변화에 따른 변형시에도 접착력이 저하되지 않아 방수성이 우수하며, 부착강도, 크랙 추종성(신장율), 인장강도가 크게 향상되며, 친환경적인 아크릴계 크랙 보수용 탄성 퍼티재를 사용함으로써 친환경적이고 경제성이 향상될 수 있다는 점을 개시하고 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-2025182호는 아크릴 에멀젼 및 폴리아크릴우레탄에멀젼 수지를 포함하는 방수퍼티조성물 및 이를 이용한 퍼티 시공방법에 관하여 개시하며, 수지로서 아크릴 에멀젼과 더불어 폴리아크릴우레탄에멀전 수지를 혼합 사용함으로써 방수성, 부착성, 인장강도, 인영강도, 신장율 등의 특성을 개선할 수 있고 작업성, 내수성, 내알칼리성이 우수하여 내외부 크랙에 대한 적용성이 우수하다는 점을 개시하고 있다.
그러나, 종래의 기술들은 콘크리트 구조물과 동질화된 접착성, 방수성, 작업성, 보강성, 장기적인 내구성, 시공 편리성 등의 면에서 개선의 필요성이 있으며, 특히 외벽에 시공시 자외선에 의한 열화에 대해 저항성이 떨어지므로 보수 효과가 장기간 유지되기 어렵고 구조물의 수명이 단축될 수 있는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 보다 상세하게는 콘크리트 구조물의 외벽에 발생하는 균열을 보수하기 위해 속경성, 강도 및 접착력이 우수한 퍼티 조성물을 이용하여 균열 부분을 보수 시공함으로써 시공이 간편하고 장기 내구성을 향상시켜 콘크리트 구조물의 보수 효과를 장기간 유지시킬 수 있는 동시에 구조물의 수명을 장기간 유지시킬 수 있는 콘크리트 구조물의 균열 및 단락 보수 공법에 관한 기술을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 구현예는
아크릴 에멀젼 100 중량부에 대하여 콜로이달 실리카 1~5 중량부, 소듐 실리케이트 0.5~2.0 중량부, 실란 커플링제 0.05~1.0 중량부, 무기충전제 10~50 중량부, 섬유분말 1~10 중량부, 음이온계 계면활성제 0.05~1.0 중량부, 소포제 0.1~3.0 중량부, 유동화제 0.5~3.0 중량부, pH 조절제 0.5~5 중량부, 습윤제 0.1~1.0 중량부, 건조지연제 0.1~2.0 중량부, 내한 가소제 0.5~3.0 중량부를 포함하는 콘크리트 구조물 외벽 균열 보수용 탄성 퍼티 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 콜로이달 실리카는 평균 입경이 30~50 nm인 실리카 성분 20~40 중량% 및 물 60~80 중량%를 포함하여 구성되고, 상기 소듐 실리케이트는 평균 입경이 5~10 nm이며, 상기 실란은 평균 입경이 0.1~3 nm인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 pH 조절제는 칼륨메틸 실리코네이트를 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 다른 구현예는
(a) 콘크리트 구조물의 균열 부위 표면을 처리하고 이물질과 열화 부분을 제거하는 표면 처리 단계;
(b) 상기 표면 처리된 콘크리트 구조물에 본 발명에 따른 상기 콘크리트 구조물 외벽 균열 보수용 탄성 퍼티 조성물을 도포하는 퍼티 도포 단계; 및
(c) 상기 퍼티 조성물이 경화된 후 표면을 표면 처리 도료를 이용하여 마감처리하는 마감처리단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 외벽 균열 보수 공법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (a)의 표면 처리 단계 및 상기 (b)의 퍼티 도포 단계 사이에, 균열 부위에 침윤 강화 프라이머를 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 침윤 강화 프라이머를 도포하는 단계 이후에 제거된 열화 부분을 복구하기 위하여 단면 복구용 모르타르 보수재를 시공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (b)의 퍼티 도포 단계 및 (c)의 마감처리단계 사이에, 상기 퍼티 조성물이 경화하기 전에 균열 폭이 5mm 이상인 경우, 균열 부위에 섬유보강시트를 부착하는 시트부착단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명인 콘크리트 구조물 균열 보수 공법에 따르면, 콘크리트 구조물 모재와의 부착성과 장기 내구성이 우수하고, 특히 내화학성, 방수성, 내자외선 성능 등의 특성도 우수하여 콘크리트 구조물의 균열 및 단락부 보수 보강 효과가 장기간 유지될 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면 기존 콘크리트의 중성화된 부분을 알칼리 회복하는 것이 가능하며, 불규칙한 콘크리트 구조물 속의 공극을 밀실하게 채워줄 수 있는 퍼티재를 이용해 노후화된 콘크리트 구조물에 적용함으로써 중성화 부분을 회복하고 동시에 콘크리트 모체 자체의 구조를 강화할 수 있는 효과도 있다.
또한, 콘크리트 구조물에 대한 접착성 뿐만 아니라 콘크리트의 단면에 적용되는 보수용 폴리머 모르타르 및 표면 보호제와의 부착력을 향상시킴으로써 콘크리트의 수명을 연장시킬 수 있고, 콘크리트의 공극을 고밀도화시킴으로써 방수 효과를 증대시키는 동시에, 염해 방지 특성과 내산성을 향상시켜 콘크리트를 보호함으로써 보수 효과를 증진시킬 수 있는 장점이 있다.
이에 따라 콘크리트 구조물를 장수명화할 수 있고, 콘크리트의 공극을 고밀도화시킴으로써 방수 효과를 증대시키는 동시에, 해안 또는 해양 구조물의 경우는 염해 방지 특성을 강화하고, 내산성을 향상시켜 콘크리트를 보호할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 외벽 균열 보수용 탄성 퍼티 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수 공법에 대하여 더욱 구체적으로 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 외벽 균열 보수용 탄성 퍼티 조성물은 아크릴 에멀젼 100 중량부에 대하여 콜로이달 실리카 1~5 중량부, 소듐 실리케이트 0.5~2.0 중량부, 실란 커플링제 0.05~1.0 중량부, 무기충전제 10~50 중량부, 섬유분말 1~10 중량부, 음이온계 계면활성제 0.05~1.0 중량부, 소포제 0.1~3.0 중량부, 유동화제 0.5~3.0 중량부, pH 조절제 0.5~5 중량부, 습윤제 0.1~1.0 중량부, 건조지연제 0.1~2.0 중량부, 내한 가소제 0.5~3.0 중량부를 포함하하여 구성된다.
본 발명에서 상기 아크릴 에멀젼은 퍼티 조성물의 주제로서 퍼티 조성물이 접착력과 탄성을 가지도록 하는 역할을 하며, 내구성도 강화하는 역할을 한다.
또한, 상기 아크릴 에멀젼은 퍼티 조성물의 방수성을 향상시키고 균열 부위에 습기가 침투하는 것을 막아 균열 부위가 확장되는 것을 억제하고 재균열 가능성도 줄이며 철근 부식도 방지할 수 있도록 하는 역할은 한다.
본 발명에서 상기 아크릴 에멀젼은 아크릴 수지가 단독으로 사용될 수도 있으며, 폴리아크릴우레탄 수지가 혼합된 형태로 사용될 수도 있다.
이때, 상기 혼합된 형태인 경우에는 아크릴 수지는 인장강도를 향상시키며, 폴리아크릴우레탄 수지는 신율을 향상시키는 역할을 함으로써 탄성 물성의 효과를 강화하는 역할을 한다.
본 발명에서 상기 콜로이달 실리카는 30~50nm 평균 입경의 실리카 입자를 포함하는 실리카 졸을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 30~50nm 사이즈의 실리카 입자 성분 20~40 중량%와 물 60~80 중량%를 포함하여 구성되는 실리카 졸을 사용할 수 있다. 상기 콜로이달 실리카는 본 발명의 퍼티 조성물 중에 입자 사이즈가 비교적 큰 재료로 콘크리트 표면과의 작용에 의해 그 접착력을 강화하는 역할을 하고, 후속으로 도포되는 단면 복구 모르타르와의 중계 접착을 강화하는 역할을 한다.
본 발명에서 상기 소듐 실리케이트는 5~10nm의 평균 입경을 갖는 것을 사용할 수 있다. 상기 소듐 실리케이트의 사용량은 0.5~2.0 중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 0.5 중량부 미만이면 콘크리트 균열 부위로의 침투 깊이가 적을 수 있고, 2.0 중량부를 초과하면 오히려 이형 효과로 콘크리트 표면 및 후속되는 단면복구 모르타르와의 접착력이 떨어질 수 있다.
본 발명에서 상기 실란은 유기물인 아크릴 에멀젼과 무기물인 무기충전제의 혼합을 유도하는 기능을 하는 것으로서, 트리알콕시실란계, 디알콕시실란계를 사용할 수 있으며, 실란 입자는 평균 입경이 0.1~3nm인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 그 사용량은 0.05~1.0 중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 0.05 중량부 미만이면 효과가 떨어지고, 1.0 중량부를 초과하면 경제성이 떨어지고 소듐 실리케이트와 같이 이형 효과로 접착력이 저하될 수 있다.
본 발명에서 상기 무기충전제는 퍼티 조성물에 내구성을 증대시키는 역할을 하며, 예를 들어 탄산칼슘, 수산화알루미늄, 규사, 슬래그, 플라이애시, 시멘트 등이 사용될 수 있다.
본 발명에서 상기 섬유분말은 퍼티 조성물에 탄성과 내구성을 부여하는 역할을 하고 보강시트를 사용할 경우에는 시트와의 접착력을 강화하는 역할을 하며, 셀룰로오스계 천연 섬유 또는 유리섬유, 탄소섬유, 합성섬유(나일론, PE, PP 등), 탄소나노튜브 등을 사용할 수 있다. 상기 섬유분말의 평균 길이는 0.3~2mm가 바람직하다. 상기 섬유분말의 평균 길이가 0.3mm보다 작으면 무기충전제 등과 혼합되어 서로 응집됨으로써 탄성과 내구성을 증대시키기 어려우며, 2.0mm를 초과하면 교반이 어렵고 도포 작업이 어렵게 되는 문제가 있다.
본 발명에서 상기 음이온계 계면활성제는 수지의 콜로이드 상태를 유지하는 역할을 하는 것으로서, 음이온계 폴리머 계면활성제를 0.05~1.0 중량부의 범위로 사용하는 것이 바람직하다. 그 사용량이 0.1 중량부 미만이면 콜로이드 효과가 떨어지고, 1 중량부를 초과하면 효과 대비 과첨가로 인한 원가 상승으로 경제성이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명에서 상기 소포제는 기포 발생을 억제하는 것으로서 통상의 비이온성 O/W 에멀젼 등의 상용화된 제품을 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 유동화제는 작업성과 내구성을 증대하는 역할을 하는 것으로서, 상용화된 제품을 0.5~3.0 중량부의 범위에서 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 pH 조절제는 칼륨메틸 실리코네이트를 사용할 수 있으며, 그 사용량은 0.5~5 중량부의 범위로 첨가하여 중성화된 콘크리트 알카리 표면 복구 성능을 발휘하도록 할 수 있고, 및 저장안정성을 높여줄 수 있다. 상기 pH 조절제의 사용량이 0.5 중량부 미만이면 알카리 표면 복구제로서의 기능이 떨어지고, 5 중량부를 초과하면 비용 증가 및 높은 pH로 인해 저장안정성도 떨어질 수 있다.
본 발명에서 상기 습윤제 및 건조지연제는 퍼티 조성물의 작업성을 향상시키는 역할을 하는 것으로서, 상용화된 제품을 사용할 수 있으며, 습윤제는 0.1~1.0 중량부의 범위에서 사용될 수 있고 건조지연제는 0.1~2.0 중량부의 범위에서 사용될 수 있다.
본 발명에서 상기 내한 가소제는 저온 상태에서의 유동성을 향상시켜 작업성이 발휘되도록 하는 역할을 하며 인장 강동를 향상시키는 역할을 하는 것으로서, 본 발명에서는 프탈레이트계, 아디프산계, 말레인산계 가소제를 사용할 수 있으며, 구체적인 예로서는 DOA(Di-2-ethyl adipate) 또는 DOTP(Diocthyl terephthalate)를 사용할 수 있다.
기타, 첨가제로서 분산제 및 방부제, 촉진제 등을 사용할 수 있으며, 그 사용량은 분산제 0.05~0.3 중량부, 방부제 0.01~1 중량부, 촉진제 0.01~1.0 중량부의 범위로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 콘크리트 구조물 외벽 균열 보수용 탄성 퍼티 조성물은 무기충전제, 콜로이달 실리카, 소듐 실리케이트, 실란 커플링제를 적당량의 물과 함께 교반기에 넣고 약 200 rpm의 속도로 고르게 교반한 후 아크릴 에멀젼과 섬유분말, 음이온계 계면활성제, 소포제, 유동화제, pH조절제, 습윤제, 건조지연제 및 내한 가소제를 추가로 넣고 약 1~2시간 동안 같은 속도로 교반하여 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 콘크리트 구조물 외벽 균열 보수용 탄성 퍼티 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 외벽에 발생한 균열이나 단락을 보수하는 공법은 하기와 같다. 즉,
(a) 콘크리트 구조물의 균열 부위 표면을 처리하고 이물질과 열화 부분을 제거하는 표면 처리 단계;
(b) 상기 표면 처리된 콘크리트 구조물에 본 발명에 따른 상기 콘크리트 구조물 외벽 균열 보수용 탄성 퍼티 조성물을 도포하는 퍼티 도포 단계; 및
(c) 상기 퍼티 조성물이 경화된 후 표면을 표면 처리 도료를 이용하여 마감처리하는 마감처리단계;를 포함하여 구성된다.
먼저, 표면 처리하는 단계는 콘크리트의 균열 또는 단락 부위와 구조재에 대한 보수를 위한 전처리 공정으로서, 균열 부위의 표면을 처리하고 이물질을 제거하는 단계이며, 균열 부위가 비교적 클 경우에는 전용의 수공구 또는 전동공구를 이용하는 치핑(chipping) 작업을 통해 균열 또는 콘크리트 단락(또는 박락) 및 철근 노출 부위의 팽창 콘크리트나 돌출 콘크리트, 노출 철근, 불량 도막 등에 대한 표면 처리작업을 실시하고, 레이턴스(laitance)나 분진 및 잔존 유기용제를 제거하여 균열 또는 콘크리트 박락 부위의 접착력을 증진시키기 위한 공정이다.
이어서 상기 표면 처리된 콘크리트 구조물에 본 발명에 따른 상기 콘크리트 구조물 외벽 균열 보수용 탄성 퍼티 조성물을 도포한다.
이때, 상기 탄성 퍼티 조성물을 도포하는 방법은 롤러, 스프레이, 붓 등을 이용해 균열 부위에 퍼티 조성물을 도포하고 헤라 등을 이용해 메우는 작업을 수행할 수 있다.
본 발명에서는 표면 처리 단계 이후에 탄성 퍼티 조성물을 도포하기에 앞서 균열 부위에 프라이머를 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 프라이머는 퍼티 조성물의 균열 부위로의 접착력을 강화하는 역할을 하며, 침윤강화 프라이머를 사용함으로써 구조물이 중성화된 구조물인 인경 알칼리 회복을 유도할 수 있고 공극 부위를 밀실하게 채운 상태에서 구조물을 강화할 수 있는 효과가 있다.
이때 상기 침윤강화 프라이머는 구체적으로, 콜로이달 실리카 15~25 중량부, 소듐 실리케이트 5~10 중량부, 실란 커플링제 0.1~1 중량부, 알콜계 용매 1~3 중량부, 음이온계 계면활성제 0.1~1 중량부, 소포제 0.05~0.3 중량부, 분산제 0.05~0.3 중량부, pH 조절제 0.5~5 중량부, 방부제 0.1~1 중량부 및 물 50~70 중량부를 포함하여 구성된 조성물을 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 침윤강화 프라이머를 구성하는 성분들은 상기 본 발명에 따른 탄성 퍼티 조성물에 사용되는 성분들 중 일부와 유사한 성분을 사용할 수 있으며 이에 관해서는 중복 설명을 생략한다.
본 발명에 따른 침윤강화 프라이머를 이루는 성분 중 상기 알콜계 용매로는 예를 들어 벤질 알콜을 사용할 수 있으며, 그 사용량은 1~3 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 그 사용량이 1 중량부 미만이면 콜로이탈 실리카, 소듐 실리케이트, 실란의 혼합 안정성이 떨어지며, 3 중량부를 초과하면 층분리가 발생할 수 있다.
본 발명에서, 프라이머로서 상기 침윤강화 프라이머를 사용할 경우 다양한 입경을 갖는 성분을 포함하는 침윤 강화 프라이머를 이용하여 기존 콘크리트의 중성화된 부분을 알칼리 회복하는 것이 가능하며, 불규칙한 콘크리트 구조물 속의 공극을 밀실하게 채워줄 수 있는 침윤 성능이 탁월한 실리카졸을 포함하는 침윤 강화 프라이머를 이용하여 노후화된 콘크리트 구조물에 적용함으로써 중성화 부분을 회복하고 동시에 콘크리트 모체 자체의 구조를 강화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에서 상기 콘크리트 구조물의 표면 단락 부위가 비교적 큰 경우에는 상기 프라이머 도포 단계 이후에 제거된 열화 부분을 복구하기 위하여 단면 복구용 모르타르 보수재를 사용하여 시공할 수 있다. 본 발명에 상기 단면 복구용 모르타르 보수재는 속경성이면서 고강도, 고내후성을 갖는 폴리머 모르타르 조성물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 단면 복구용 폴리머 모르타르 조성물로서는 패각으로부터 얻어지는 수산화칼슘 나노 추출물과 이산화탄소의 반응에 의해 형성된 탄산칼슘과 재생 모르타르를 물과 혼합하여 얻어진 친환경 복합 재생 폴리머 모르타르 조성물을 사용할 수 있으며, 상기 재생 모르타르는 속경시멘트 20~50 중량%, 포틀랜드 시멘트 30~60 중량%, 석고 5~30 중량% 및 칼슘 아질산염 0.1~5.0 중량%를 혼합하여 얻어진 결합제에 충전재 및 재생 골재를 혼합하여 제조된 고강도 보수용 모르타르를 사용할 수 있다.
이어서 상기 퍼티 조성물이 경화된 후에 표면을 표면 처리 도료를 이용하여 마감처리한다.
이때 상기 표면 처리 도료는 내후성이 우수한 유색 도료를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 (b)의 퍼티 도포 단계 및 (c)의 마감처리단계 사이에, 상기 퍼티 조성물이 경화하기 전에 균열 폭이 일정 너비 이상인 경우, 예를 ㄷ들어 균열 폭이 5mm 이상인 경우, 균열 부위에 균열에 섬유보강시트를 부착하는 시트부착단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 섬유보강시트를 부착함에 있어서 퍼티 도포 후에 그 표면에 섬유 레진을 하도 도포하고, 섬유보강시트를 부착한 후 그 위에 다시 섬유 레진을 상도 도포하는 것을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기 섬유보강시트를 이용하여 시공을 진행할 경우 보강 후 구조물의 중량에 의한 영향을 덜 받고 외부 영향에 의한 부식이나 열화 현상이 없으며 수지의 방수 효과가 뛰어난 장점이 있다.
이때, 상기 섬유 레진은 아크릴계 섬유로 이루어진 레진 도막재를 사용할 수 있으며, 구체적으로는 아크릴 섬유, 칼슘카보네이트 이산화티탄늄, 증점제, 습윤제, pH조절제, 셀룰로오즈를 포함하는 조성물을 혼합 교반하여 조성한 도막재 조성물을 보수보강이 완료된 콘크리트 균열 부위 또는 단락 부위에 도포한 후 건조시켜 형성할 수 있다.
이하에서는 본 발명을 실시예예 의거하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
(실시예 1)
콘크리트 구조물의 균열 부위 표면처리 공정은 일반적인 방법(표면 그라인딩, 이물질 제거 등)에 의해 실시하였다. 상기 표면처리된 균열 부위에 하기의 조성을 갖는 탄성 퍼티 조성물을 스프레이를 이용하여 얇고 고르게 도포하였다.
아크릴 에멀젼 100 중량부에 대하여 콜로이달 실리카(평균 입경 약 40nm인 실리카 성분 30중량% 및 물 70중량%로 이루어짐) 3 중량부, 소듐 실리케이트(평균입경 약 8nm) 1 중량부, 실란 커플링제(평균입경 약 1.0nm) 0.2 중량부, 무기충전제(탄산칼슘) 30 중량부, 섬유분말(평균길이 0.5mm인 셀룰로오스계 섬유분말) 5 중량부, 음이온계 계면활성제 0.5 중량부, 소포제, 유동화제 각 0.5 중량부, pH 조절제 3 중량부, 습윤제 0.5 중량부, 건조지연제 0.5 중량부 및 내한 가소제(DOTP) 1.5 중량부
이후, 표면 마감도료를 이용하여 마감함으로써 보수 시공을 완료하였다.
(실시예 2)
콘크리트 구조물의 균열 부위 표면처리 공정은 일반적인 방법에 의해 실시하였다. 상기 표면처리된 균열 부위에 하기의 조성을 갖는 탄성 퍼티 조성물을 스프레이를 이용하여 얇고 고르게 도포하였다.
아크릴 에멀젼 100 중량부에 대하여 콜로이달 실리카(평균 입경 약 40nm인 실리카 성분 30중량% 및 물 70중량%로 이루어짐) 3 중량부, 소듐 실리케이트(평균입경 약 8nm) 1 중량부, 실란 커플링제(평균입경 약 1.0nm) 0.2 중량부, 무기충전제(탄산칼슘) 30 중량부, 섬유분말(평균길이 0.5mm인 셀룰로오스계 섬유분말) 5 중량부, 음이온계 계면활성제 0.5 중량부, 소포제, 유동화제 각 0.5 중량부, pH 조절제 3 중량부, 습윤제 0.5 중량부, 건조지연제 0.5 중량부 및 내한 가소제(DOTP) 1.5 중량부
아크릴계 섬유를 포함하는 레진 도막재를 이용하여 섬유 레진을 하도 도포하고, 탄소섬유 보강시트를 부착한 후, 상기 섬유 레진을 상도 도포하여 탄성 보수 도막을 형성하였으며, 마지막으로 표면 마감도료를 이용하여 마감함으로써 보수 시공을 완료하였다.
(실시예 3)
콘크리트 구조물의 균열 부위 표면처리 공정은 일반적인 방법(단락 부위 치핑 및 이물질 제거)에 의해 실시하였다.
상기 표면 처리된 부위에 침윤 강화 프라이머를 도포하고 일정 시간 에이징하였다. 이때 사용된 침윤강화 프라이머는 하기 조성과 같다.
콜로이달 실리카(평균 입경 약 40nm인 실리카 성분 30중량% 및 물 70중량%로 이루어짐) 20 중량부, 소듐 실리케이트(평균입경 약 8nm) 6 중량부, 실란 커플링제(평균입경 약 1.0nm) 0.5 중량부, 벤질알콜 용매 3 중량부, 음이온계 계면활성제 0.5 중량부, 실리콘계 소포제, 분산제 각 0.25 중량부, pH 조절제 3 중량부, 방부제 0.5 중량부, 물 66 중량부
상기 침윤강화 프라이머가 도포된 표면에 하기의 조성을 갖는 탄성 퍼티 조성물을 스프레이를 이용하여 얇고 고르게 도포하였다.
아크릴 에멀젼 100 중량부에 대하여 콜로이달 실리카(평균 입경 약 40nm인 실리카 성분 30중량% 및 물 70중량%로 이루어짐) 3 중량부, 소듐 실리케이트(평균입경 약 8nm) 1 중량부, 실란 커플링제(평균입경 약 1.0nm) 0.2 중량부, 무기충전제(탄산칼슘) 30 중량부, 섬유분말(평균길이 0.5mm인 셀룰로오스계 섬유분말) 5 중량부, 음이온계 계면활성제 0.5 중량부, 소포제, 유동화제 각 0.5 중량부, pH 조절제 3 중량부, 습윤제 0.5 중량부, 건조지연제 0.5 중량부 및 내한 가소제(DOTP) 1.5 중량부
아크릴계 섬유를 포함하는 레진 도막재를 이용하여 섬유 레진을 하도 도포하고, 탄소섬유 보강시트를 부착한 후, 상기 섬유 레진을 상도 도포하여 탄성 보수 도막을 형성하였으며, 마지막으로 표면 마감도료를 이용하여 마감함으로써 보수 시공을 완료하였다.
[성능 평가]
상기 실시예 1 내지 3에서 얻어지는 샘플을 이용하여 하기 표의 시험법에 따라 부착강도, 인장강도, 신장율, 내수성, 내알칼리성을 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
| 항목 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 시험방법 |
| 부착강도(MPa) | 165 | 169 | 179 | KSM 6518:2016 |
| 인장강도(MPa) | 175 | 185 | 199 | KSM 6518:2016 |
| 신장율(%) | 520 | 510 | 490 | KSF 3211:2015 |
| 내수성 | 이상무 | 이상무 | 이상무 | KSM 6010 |
| 내알칼리성 | 이상무 | 이상무 | 이상무 | KSM 6010 |
상기 표 1에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 탄성 퍼티 조성물을 사용하여 콘크리트 구조물의 균열 부위 보수 시공을 할 경우, 물성이 현저하게 우수하며, 부착 강도가 현저히 우수할 뿐만 아니라 신장율에 있어서도 매우 우수한 성능을 보이는 것을 확인할 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서에서는 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 (7)
- (a) 콘크리트 구조물의 균열 부위 표면을 처리하고 이물질과 열화 부분을 제거하는 표면 처리 단계;
(b) 상기 표면 처리된 콘크리트 구조물에 콘크리트 구조물 외벽 균열 보수용 탄성 퍼티 조성물을 도포하는 퍼티 도포 단계; 및
(c) 상기 퍼티 조성물이 경화된 후 표면을 표면 처리 도료를 이용하여 마감처리하는 마감처리단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 외벽 균열 보수 공법으로서,
상기 콘크리트 구조물 외벽 균열 보수용 탄성 퍼티 조성물은 아크릴 에멀젼 100 중량부에 대하여 콜로이달 실리카 1~5 중량부, 소듐 실리케이트 0.5~2.0 중량부, 실란 커플링제 0.05~1.0 중량부, 무기충전제 10~50 중량부, 섬유분말 1~10 중량부, 음이온계 계면활성제 0.05~1.0 중량부, 소포제 0.1~3.0 중량부, 유동화제 0.5~3.0 중량부, pH 조절제 0.5~5 중량부, 습윤제 0.1~1.0 중량부, 건조지연제 0.1~2.0 중량부, 내한 가소제 0.5~3.0 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 (a)의 표면 처리 단계 및 상기 (b)의 퍼티 도포 단계 사이에, 균열 부위에 침윤 강화 프라이머를 도포하는 단계를 더 포함하되, 상기 침윤 강화 프라이머는 콜로이달 실리카 15~25 중량부, 소듐 실리케이트 5~10 중량부, 실란 커플링제 0.1~1 중량부, 알콜계 용매 1~3 중량부, 음이온계 계면활성제 0.1~1 중량부, 소포제 0.05~0.3 중량부, 분산제 0.05~0.3 중량부, pH 조절제 0.5~5 중량부, 방부제 0.1~1 중량부 및 물 50~70 중량부를 포함하여 구성되어, 중성화된 구조물의 알칼리 회복을 유도하고 공극 부위를 밀실하는 채운 상태에서 구조물을 강화하는 역할을 하며,
상기 침윤 강화 프라이머 도포 단계 이후에 제거된 열화 부분을 복구하기 위하여 단면 복구용 모르타르 조성물을 사용하여 시공하되, 상기 단면 복구용 폴리머 모르타르 조성물은 패각으로부터 얻어지는 수산화칼슘 나노 추출물과 이산화탄소의 반응에 의해 형성된 탄산칼슘과 재생 모르타르를 물과 혼합하여 얻어진 친환경 복합 재생 폴리머 모르타르 조성물을 사용하며, 상기 재생 모르타르는 속경시멘트 20~50 중량%, 포틀랜드 시멘트 30~60 중량%, 석고 5~30 중량% 및 칼슘 아질산염 0.1~5.0 중량%를 혼합하여 얻어진 결합제에 충전재 및 재생 골재를 혼합하여 제조된 모르타르를 사용하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 외벽 균열 보수 공법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 콜로이달 실리카는 평균 입경이 30~50 nm인 실리카 성분 20~40 중량% 및 물 60~80 중량%를 포함하여 구성되고, 상기 소듐 실리케이트는 평균 입경이 5~10 nm이며, 상기 실란은 평균 입경이 0.1~3 nm인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 외벽 균열 보수 공법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 pH 조절제는 칼륨메틸 실리코네이트를 사용하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 외벽 균열 보수 공법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 (b)의 퍼티 도포 단계 및 (c)의 마감처리단계 사이에, 상기 퍼티 조성물이 경화하기 전에 균열 폭이 5mm 이상인 경우, 균열 부위에 섬유보강시트를 부착하는 시트부착단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 외벽 균열 보수 공법.
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-
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- 2023-07-12 KR KR1020230090373A patent/KR102601921B1/ko active IP Right Grant
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