KR20080093706A - 콘크리트 구조물의 염해 및 중성화방지용 도료조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2액형 타입의 아크릴우레탄에 무기질의 실리케이트를 혼합한 도료(콤비코트)를 콘크리트 구조물에 도포하여 인체에 무해하고, 콘크리트 구조물의 내구성, 중성화 방지 및 내오염성을 향상시키도록 개선된 콘크리트 구조물의 염해 및 중성화방지용 도료와 이를 이용한 콘크리트 구조물의 염해 및 중성화방지공법에 관한 것이다.

이를 위해서 본 발명은 콘크리트의 내구 수명 연장을 위해 콘크리트 구조물 표면 세척 및 메꿈질하는 전처리 공정후 무기질 도료를 도장하는 것에 있어서,

상기 무기질 도료는 아크릴수지 65%, 톨루엔(toluene) 30%, 촉매 0.1%, 결합제(실란: 다우코닝 Z6040) 0.3%, 실리케이트 4.4%, 소포제 0.2% 혼합된 염해 및 중성화방지제와;, 수지(Resin) 50%, 용제(Solvent) 50%가 배합된 경화제를 각각 8:1의 비율로 혼합하고, 상기 조성물에 용제 5~10%를 추가로 혼합한 후 페인트 도장용 스프레이건을 이용하여 1회당 약 100μm의 두께로 2회 반복 도장하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 염해 및 중성화방지용 도료조성물을 제공한다.

도장, 퍼티, 콘크리트, 경화제, 염해방지, 중성화방지

Description

콘크리트 구조물의 염해 및 중성화방지용 도료조성물{Paint composition concrete}

본 발명은 2액형 타입의 아크릴우레탄에 무기질의 실리케이트를 혼합한 도료(콤비코트)를 콘크리트 구조물에 도포하여 인체에 무해하고, 콘크리트 구조물의 내구성, 중성화 방지 및 내오염성을 향상시키도록 개선된 콘크리트 구조물의 염해 및 중성화방지용 도료조성물에 관한 것이다.

일반적으로 콘크리트 구조물의 내구성 저하에 따른 성능저하는 보수·보강, 우회도로의 건설 및 유지관리 등에 상당한 비용이 소요되고, 만약 붕괴사태가 발생할 경우 그 파급효과는 경제적, 기술적 차원을 넘어 국가와 기술자에 대한 불안을 조장할 요인을 제공할 뿐만 아니라 국제사회에서의 경쟁력 약화와 신뢰성 상실로 이어진다.

그러므로 최근의 국내의 건설 환경은 신규투자보다는 기존시설의 유지관리와 성능향상을 위한 보수·보강으로 변화되고 있으며, 기존 시설물의 효율적인 관리 및 예산의 중복투자를 막기 위하여 시설물에 대한 유지관리 및 수명연장 등에 대한 관심이 최근 급증하고 있다.

최근 건설 기술의 발달로 인하여 콘크리트 구조물이 대형화, 고층화되고 있으며, 콘크리트 구조물 자체의 기능과 함께 주변 환경과의 조화 등 외관을 중시하는 경향이 늘어가고 있다. 콘크리트 구조물은 다양한 외부 요인에 의해 표면이 쉽게 오염되어 외관이 손상되거나 파손되기도 한다.

일 예로 2001년도 건설교통부의 경우, 구조물의 유지보수에 들어간 비용이 수천억 원에 이르고 있으며, 지방자치단체의 경우, 구조물의 유지관리에 소요되는 비용은 전체 건설예산 중 차지하는 비율이 약 40%를 넘고 있다.

우리나라와 환경이 비슷한 일본의 경우 2001년 전체 건설 예산중 신설비용이 48%, 기존구조물의 유지보수비용이 52%를 자치하고 있으며, 유지보수비용은 날로 증가될 것으로 전망하고 있다.

그동안 특수도료 도장 공법의 국내 시공 실적이 적어 내구성 및 현장 적용 효과 등을 검증할 국내 자료가 적었으나, 현재 국내에서도 특수 도료 도장, 지하차도 등에 점차적으로 적용하고 있으며, 서울시 안전관리본부에서 양화대교, 마포대교, 성산대교, 반포지하차도 등에 적용 사례가 있으며, 건설교통부 지방국토관리청에서 행주대교, 거제대교, 용암댐 이설 도로개설공사, 이동-용인간 도로공사 등 콘크리트 중성화 방지 및 염해 방지에 대한 시공이 점차로 확대되는 추세이다.

또한, 서울시 지하철건설본부, 서울시 지하철공사에서도 구조물 중성화방지에 주력하며 시공 중이거나 향후 전반적으로 시공할 계획을 세우고 있으며, 서울시 안전관리본부에서도 노량대교 등 대부분의 콘크리트 구조물에 대하여도 콘크리트 수명 연장을 위한 시공을 계획하고 있다.

특히 공공구조물의 건전성과 공용성, 사용성이 증대되는 시점에서 도시철도 및 대형 구조물의 누수 및 균열에 의한 장기적인 내구성, 수밀성, 안전성을 보장하기 위해 콘크리트 구조물에 표면 도장을 하는 방법이 가장 많이 이용되고 있다.

콘크리트 구조물에 표면 도장을 하는 방법으로 에폭시나 우레탄, 불소수지계, 시멘트계 도료가 널리 이용되고, 다음과 같은 특성이 있다.

구분	아크릴수지계	우레탄수지계	폴리머시멘트
성분	아크릴 공중합수지 1성분형	아크릴 우레탄 공중합수지	수용성 에멀젼수지 포틀랜드 시멘트
장 점	·1성분형으로 사용이 편리 ·다양한 색상 연출이 가능 ·시공성, 경제성이 우수 ·접착력이 우수	·내후성, 내약품성이 우수 ·접착력이 우수 ·내마모성이 우수 ·시공성이 우수	·수계로서 환경 친화적 ·시멘트 제품으로 접착력이 우수 ·통기성이 우수 ·다른 공법에 비해 후도막 시공이 가능
단 점	·다른 공법에 비해 내후성이 떨어진다 ·노화가 쉽다 ·크랙 억제 효과가 없다 ·가격이 고가	·2성분형으로 사용이 불편 ·크랙 억제 효과가 없다 ·통기성이 없다 ·가격이 고가	·수계로서 기온이 0℃이하에서는 사용할 수 없다 ·강도가 떨어진다 ·작업성이 떨어진다 ·색상이 극히 제한적 ·표면이 거칠다

상기한 도료에 있어서 유기계로만 이루어진 제품들은 콘크리트 구조체에 대한 부착력은 우수하나 통기성이 부족하고, 온도변화에 따른 수축, 팽창에 의한 시간이 경과함에 따라 구조체의 표면에서 조금씩 탈락되는 문제점이 있다.

또한, 기존에 사용된 우레탄, 에폭시계의 도료들은 대부분 석유에서 추출된 합성수지가 결합제 성분으로 사용되고, 용매성분은 석유의 유기용제가 사용되지만 이들 성분에는 페놀, 포름알데히드, 톨루엔, 키실렌 등과 같은 휘발성 물질을 함유하고 있어, 무기질 바탕재에 유기질의 이질재료를 코팅하기 때문에 내구성 떨어지고 콘크리트와의 접착성이 좋지 못하다.

또한, 통기성이 없고 장기간에 걸쳐 내구성이 저하되며 4~5년이 지나면 외부 환경에 의하여 탈락되는 등의 성능 발휘를 하지 못하여 재 도장을 해야 하는 번거로움과 시공시 휘발성 물질의 함유로 인하여 화재의 위험을 안고 있다. 특히 도심의 구조물은 대기 중의 미세먼지, 각종 유기물, 산성비 등에 의해 표면의 오염이나 파손이 빈번하게 나타난다. 이로 인하여 표면을 청결하게 유지하기 위하여 각종 약품이나 세제를 이용하여 콘크리트 구조물의 외벽을 세척하고 있다.

그런데, 종래의 세척 작업은 각종 약품이나 세제를 이용하므로 그 횟수를 거듭할수록 오히려 콘크리트 표면의 손상을 초래하게 된다는 문제점이 발생하였을 뿐만 아니라, 고층 건물 외벽을 세척하는 작업자는 항상 위험에 노출되어 있어 잦은 인명사고를 초래하였다.

이러한 문제점을 해결하고자, 최근에는 오염 자체를 미연에 방지하는 기능을 갖는 도막재를 콘크리트 구조물 표면에 시공하고자 하는 노력이 이루어지고 있다.

일본의 경우 현재 사용되고 있는 보수재료 및 공법이 약 150여 종류가 사용되고, 다양한 재료 및 공법의 개발로 구조물의 종류 및 성능저하의 원인에 따라 각각 다양하게 적용하고 있으며, 미국의 연방도로국(Federal Highway Adminstration, FHWA)에서는 1998년부터 2003년까지 연간 1,700만 달러의 예산을 들여 유지관리를 위한 신재료 개발 연구를 수행함으로써 앞으로의 세계 건설시장을 선점하기 위한 노력을 기울이고 있다.

그러나 국내의 경우 콘크리트 구조물의 보수·보강을 위한 보수재료 및 공법의 개발이 선진 외국에 비해 매우 부족하고, 기존에 사용되는 보수재료는 수입에 의존함으로써 기술 종속도가 심화되고 불필요한 외화의 유출이 증가하고 있는 상태일 뿐만 아니라 최근 발전되고 있는 ET, IT 및 메카트로닉스 기술 등과 같은 첨단 분야를 접목한 보수·보강 재료 및 공법은 전혀 이루지 못하고 있는 실정이다.

한편, 콘크리트 구조물에 표면 처리하는 도료는 콘크리트 구조물의 수명보존을 도모하고 성능저하, 특히 중성화방지 기능을 발휘하여 콘크리트에 장기적인 접착력과 내약품성 유지를 위해 실시하는 종래의 도료는 안료, 방식제 또는 증량제 등 특색 있는 수지를 배합하여 효과를 유지시켜 왔으나 이들 도료는 수지만을 접착기재로 하여 안료, 증량제 또는 방식제가 피폐물을 보호하고 있기 때문에 접착력이 약하고 수지가 대기 중에 풍화되어 수분이 침투되면 산화 내지 분화되어 전면 방식 기능을 잃게 되는 문제점이 있다.

상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하고자 본 발명은 구조물의 역학적 특성 및 내구성을 향상시켜 콘크리트의 내구 수명 연장을 꾀할 수 있는 콘크리트 구조물의 염해 및 중성화방지용 도료조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 콘크리트의 중성화 방지 및 내오염성 향상으로 오염물질의 제거 및 시공 및 공용성을 평가하고, 현장시공결과를 데이터(Database)와 하여 이를 활용하여 현장에서 원활하게 시공 및 제조 가능한 친환경적 건설에 기여할 수 있는 콘크리트 구조물의 염해 및 중성화방지용 도료조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 염해 및 중성화방지도료를 제공함을 또 다른 목적으로 하고 있는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

콘크리트의 내구 수명 연장을 위해 콘크리트 구조물 표면 세척 및 메꿈질하는 전처리 공정후 무기질 도료를 도장하는 것에 있어서,

상기 무기질 도료는 아크릴수지 65%, 톨루엔(toluene) 30%, 촉매 0.1%, 결합제(실란: 다우코닝 Z6040) 0.3%, 실리케이트 4.4%, 소포제 0.2% 혼합된 염해 및 중성화방지제와;, 수지(Resin) 50%, 용제(Solvent) 50%가 배합된 경화제를 각각 8:1의 비율로 혼합하고, 상기 조성물에 용제 5~10%를 추가로 혼합되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 염해 및 중성화방지용 도료를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 방법으로 제조된 도료는 페인트 도장용 스프레이건을 이용하여 콘크리트 구조물 표면에 1회당 약 100μm의 두께로 2회 반복 도장하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 표면의 염해 및 중성화방지공법을 제공한다.

이처럼 본 발명은 2액형 타입의 아크릴우레탄에 무기질의 실리케이트를 각각 혼합하여 각각의 장,단점을 보완하는 구조를 가진다.

아크릴-우레탄의 화학적 반응을 통한 통상의 제품들과는 달리 무기질 실리케이트를 혼합하였기 때문에 소지에 대한 강한 결합을 유도하여 콘크리트 구조체를 치밀화 시킴으로써 기존의 제품보다 견고한 막을 형성하여 염해와 중성화를 방지하는 기능을 한다.

즉, 본 발명의 조성물의 초기 물성은 유기계의 아크릴우레탄으로 나타나며, 시간이 경과함에 따라서 무기계의 실리케이트가 통기성을 유지하며 구조체의 표면 에서 경화반응을 하여 지속적으로 외부의 염해와 산으로부터 콘크리트를 보호하는 막을 형성하게 된다.

한편, 실리케이트는 견고한 결합력, 내산성, 내부식성, 방청성, 내열성, 난연성 등의 여러가지 특성외에 실리케이트 고유의 석회질성분과의 화학적 반응을 하여 콘크리트 구조를 치밀화시켜 콘크리트 구조체를 염해와 중성화로부터 보호한다.

또한, 아크릴우레탄은 아크릴의 장점인 투명성과 내수성 내화학성 등의 장점을 가지며, 우레탄의 유연성과 방수성을 혼합한 형태로써, 초기의 내수성과 내화학성을 발현하여 실리케이트의 다소 느린 화학결합을 보충하는 역활을 한다.

또한, 본 발명에서 첨가되는 결합제는 소지(콘크리트)와의 초기 부착력을 보완할 수 있는 실란 타입의 결합제(다우코닝의 Z6040 제품)가 사용된다.

실란은 무기질과 유기질을 결합시키는 가교역활을 함으로써 소지와 본 조성물의 부착력을 증대시키는 역활을 한다.

촉매로써는 'dibutyl tin dilaurate organic complex'를 0.1~0.5중량%내에서 사용되며, 경화시간을 조절하는 것이므로 과량 사용하면 작업시간이 짧아질 수 있는 것이다.

따라서 본 발명은 콘크리트의 중성화방지, 열화방지, 내염성, 내오염성에 효과가 있게 된다.

본 발명은 상기 무기질 도료인 세라믹도료를 콘크리트 구조물에 도포함으로써, 콘크리트의 중성화, 염해, 동결융해, 산성비, 가스 등의 부식 인자가 침투되는 것이 차단되어 콘크리트 구조물의 수명보전 및 연장을 위하여 상기 무기질 도료인 세라믹도료는 콘크리트와 친화력이 있도록 세라믹계의 파우더를 첨가하고, 콘크리트가 친화력이 있도록 PH10의 알카리성을 부여하고, 콘크리트와 비교적 친화력이 있는 수지에 내약품성을 높이기 위한 비닐계통의 수지를 배합하고, 접착증강을 위한 Adhesion Resin과 유연성을 위한 EPOXY Resin을 첨가하고, 퇴색 방지를 위하여 자외선 흡수제를 첨가하였다.

이하, 본 발명은 각 공정에 따른 실시 예에 의하여 설명하면 다음과 같다.

<제1소지정리>

도장작업 할 콘크리트 구조물의 표면에 부착된 이물질을 제거하는 공정으로서, 각종 이물질을 스크래퍼 또는 샌드페이퍼등 으로서 제거한 후, 고압의 세척수로써 표면을 세척한다.

상기 세척작업은 열화된 콘크리트 표면을 워터제트로서 탈취시키기 위한 것이며, 워터제프의 압력 150∼200Bar, 토출량 25∼30ℓ/min의 세척수를 이용하여 콘크리트 표면에 부착된 분진과 먼지등을 제거한다.

그리고 콘크리트 구조물의 표면에 흡착된 세척수의 수분이 대기상태에서 건조되도록 일정시간 대기하며, 콘크리트 구조물의 표면의 수분율이 8%이하가 되면 기초 퍼티작업을 실행한다.

상기 기초 퍼티작업은 각종 도구를 이용하여서 콘크리트 구조물의 표면에 굴곡된 부위, 훼손된 부위에 몰타르를 충전하여 전체적으로 표면이 평탄하도록 유지시킨다.

<제2하도도장>

하도도장은 상기 소지정리 공정이 완료된 콘크리트 구조물의 표면에 무기질 도료인 세라믹도료를 도장하기 위한 공정으로서, 1차 도장 작업, 퍼티작업, 2차 도장작업, 3차 도장작업을 순차적으로 실행하는 것이다.

1. 1차 도장작업

무기질 도료인 세라믹도료에 신나를 20∼30중량%를 혼합하여 액상의 도료를 준비한 후, 롤라, 에어레스, 붓 등을 이용하여 콘크리트 구조물의 표면에 상기에서 준비된 도료를 코팅작업하는 것이다.

상기 도포된 도료층은 건조된 상태에서 그 두께가 25∼35μ이 되도록 하며, 한번의 도장 작업으로 도료층의 두께가 형성되지 않으면 재차 도장작업을 실행하여 원하는 도막층의 형성되도록 한다.

상기 1차 도장작업을 건조되기까지 약 4시간이 소요되며, 건조후 다음공정을 실행하는 것이다.

2. 퍼티작업

상기 1차 도장작업이 완료된 후, 도장부위를 평탄하게 하기 위한 공정으로서, 상기 1차 도장작업에서 도장되지 않은 부위나 요철상태의 부위등에 무기질 도료를 충전시켜 전체 표면을 평탄하게 조성한다.

이때, 사용되는 무기질 도료는 그 도료범위가 넓지 않으므로 신나를 혼합하지 않은 점도가 큰 상태로 도료하는 것이 퍼티작업을 하는 데 유리하다.

3. 2차 도장작업

상기 퍼티작업이 완료된 후 재차 도장을 하기 위한 공정으로서, 무기질 도료 인 세라믹도료에 신나를 20∼30중량%로 혼합하여 액상의 도료를 준비한 후 도장작업을 실행한다.

약4시간 경과 후 상기 도장된 도료층이 건조되면 재차 도장작업을 실행하여서 건조된 상태의 도포층 두께가 25∼35μ이 되도록 한다.

4. 3차 도장작업

3차 도장작업은 1차, 2차 도장작업이 완료된 후 마무리 도장을 하기 위한 것으로서, 상기 1차, 2차 도장작업과 동일방법으로 실행하며, 무기질 도료인 세라믹도료에 신나를 10∼20중량%를 혼합하여 액상의 도료를 준비한 후 도장 작업을 실행하며, 8시간후 건조된 상태에서 반복하여 도장작업을 실행하므로서, 건조된 상태의 도막층 두께가 35∼45μ이 되도록 한다.

<제3마감도장>

상기한 하도도장 작업을 마친 후 콘크리트 구조물의 염해 및 중성화방지용 도료조성물 즉, 아크릴수지 65%, 톨루엔(toluene) 30%, 촉매0.1%, 결합제(실란: 다우코닝 Z6040) 0.3%, 실리케이트 4.4%, 소포제 0.2% 혼합된 염해 및 중성화방지제와;, 수지(Resin) 50%, 용제(Solvent) 50%가 배합된 경화제를 각각 8:1의 비율로 혼합되는 혼합물을 제조한다.

상기 염해 및 중성화방지제와 경화제가 혼련된 혼합물은 용제 5~10%를 추가 혼합되는 염해 및 중성화방지용 도료조성물을 제조한다.

상기 염해 및 중성화방지용 도료조성물은 콘크리트 구조물 표면에 페인트 도장용 스프레이건으로 1회당 약 100μm의 두께로 2회 반복 도장한다.

이처럼 본 발명은 전처리 공정과 다수의 도장공정을 실행하므로서 작업이 완료되는 것이며, 도장작업이 완료된 콘크리트 구조물을 그 표면에 80∼ 120μ두께의 도막층이 형성되기 때문에 콘크리트 구조물은 그 표면에 가해지는 각종 부식원인이 무기질 도막층에 의하여 차단되므로서 수명 보존 및 연장이 보장되는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 중성화 염해 및 화학적 침해방지를 위한 표면처리공법은 첨부된 도면 및 구체적인 실시 예와 관련하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 의하여 특별히 제한되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당해 분야의 당업자에 의하여 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 콘크리트 구조물의 염해 및 중성화방지용 도료조성물은 2액형 타입의 아크릴우레탄에 무기질의 실리케이트를 각각 혼합하여 각각의 장,단점을 보완하므로써 기존 제품들과는 달리 소지에 대한 강한 결합과 구조체를 치밀화 시킴으로써 기존의 제품보다 견고한 막을 형성하여 염해와 중성화를 방지 효과가 있다.

또한, 본 발명은 콘크리트 구조물의 염해 및 중성화방지용 도료조성물은 초기 물성이 유기계의 아크릴우레탄으로 나타나지만 시간이 경과함에 따라서 무기계의 실리케이트가 통기성을 유지하며 구조체의 표면에서 경화반응을 하여 지속적으로 외부의 염해와 산으로부터 콘크리트를 보호하는 막을 형성하는 효과가 있어 콘크리트 구조물의 수명 보존 및 연장을 할 수 있는 유익한 발명인 것이다.

Claims (1)

1. 콘크리트의 내구 수명 연장을 위해 콘크리트 구조물 표면 세척 및 메꿈질하는 전처리 공정후 무기질 도료를 도장하는 것에 있어서,

   상기 무기질 도료는 아크릴수지 65%, 톨루엔(toluene) 30%, 촉매 0.1%, 결합제(실란: 다우코닝 Z6040) 0.3%, 실리케이트 4.4%, 소포제 0.2% 혼합된 염해 및 중성화방지제와;, 수지(Resin) 50%, 용제(Solvent) 50%가 배합된 경화제를 각각 8:1의 비율로 혼합하고, 상기 조성물에 용제 5~10%를 추가로 혼합한 후 페인트 도장용 스프레이건을 이용하여 1회당 약 100μm의 두께로 2회 반복 도장하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 염해 및 중성화방지용 도료조성물.