이하, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 방수 공법을 첨부된 도 1 및 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 방수 공법은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 콘크리트 구조물(100)의 표면을 정리하고 세척하는 단계(S10)와, 상기 콘크리트 구조물(100)의 표면에 침투식 알칼리성 방수재를 도포하여 제1 방수층(200)을 형성하는 단계(S20), 상기 제1 방수층(200)을 양생한 후 우레탄 프라이머를 도포하여 프라이머층(300)을 형성하는 단계(S30), 상기 프라이머층(300)을 양생한 후 우레탄 방수재를 도포하여 제2 방수층(400)을 형성하는 단계(S40), 상기 제2 방수층(400)을 양생한 후 탑 코팅재를 도포하여 코팅층(500)을 형성하는 단계(S50)를 포함하며, 모든 방수 작업이 완료되면 검사(S60)한 후 취약부분 부분이 있을 경우 보강작업을 실시하여 시공을 마무리한다.
이하, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 방수 공법을 보다 상세하게 설명한다.
먼저, 바탕정리 및 세척 단계(S10)는 콘크리트 구조물(100)의 표면에 덮여 있는 이물질을 제거하기 위한 것으로, 콘크리트 구조물(100)의 표면에 배치된 물건을 정리하고, 고압의 세척장치를 이용하여 콘크리트 구조물(100)의 표면에 있는 돌, 모래 등의 이물질을 세척한다.
S10 단계가 완료되면, 콘크리트 구조물(100)의 표면에 침투식 알칼리성 방수재를 수회 도포하여 제1 방수층(200)을 형성하고, 침투식 알칼리성 방수재(200)가 완전히 굳을 때까지 양생(養生)한다(S20).
상기 제1 방수층 형성 단계(S20)은 콘크리트 구조물(100)과 후술되는 방수층들과의 부착력과 방수력을 증대시키기 위해 도포하는 것으로, 콘크리트 구조물(100)의 표면에 침투식 알칼리성 방수재를 수회 도포하면, 콘크리트 구조물(100)의 내부 공극으로 침투식 알칼리성 방수재가 스며들어 경화되면서 공극을 줄이게 된다.
즉, 종래의 방수재(미도시)는 콘크리트 구조물의 표면 상부에 적층되기 때문에, 콘크리트 구조물 바닥면으로부터 발생하는 습기 또는 열에 의한 열화 현상에 의해 방수층이 손상되거나 또는 수축 및 팽창하여 들뜸 현상이 발생하며, 그에 따라 방수 능력이 크게 떨어지는 문제점이 있었다.
그러나 본 발명은 메인 방수재를 도포하기 전에, 콘크리트 구조물(100)의 내부 공극으로 침투하는 침투식 알칼리성 방수재를 도포함으로써 콘크리트 구조물(100)의 내부의 공극을 줄일 수 있고, 콘크리트 구조물(100)의 바닥면으로부터 발생하는 습기를 차단하며, 열화 현상에 의한 수축 및 팽창을 현저하게 방지하여 들뜸 현상을 방지할 수 있고, 더불어 콘크리트 구조물(100)의 손상(균열 및 탈락)을 방지하여 방수층을 보호할 수 있다.
여기서, 상기 제1 방수층(200)을 형성하는 침투식 알칼리성 방수재는 리 튬(Li), 규산칼륨(Potassium Silicate:K2SiO3), 아크릴 실리콘 에멀젼(Acrylic Silicone Emulsion), 실란(silanes), 및 물(water) 중 하나 이상을 혼합하거나 또는 전부를 혼합하여 조성한다.
이하, 상기 침투식 알칼리성 방수재를 조성하기 위한 다양한 실시예를 설명한다.
[제1 실시예]
상기 침투식 알칼리성 방수재(200)의 제1 실시예는 리튬(Li) 1.0~10.0 중량%, 규산칼륨(Potassium Silicate:K2SiO3) 15.0~40.0 중량%, 및 물(water) 50.0~90.0 중량%를 혼합하여 이루어지며, 더욱 바람직하게는 리튬(Li) 2.5 중량%, 규산칼륨(Potassium Silicate:K2SiO3) 27.0 중량%, 및 물(water) 80.5 중량%를 혼합하여 이루어진다.
[제2 실시예]
상기 침투식 알칼리성 방수재(200)의 제2 실시예는 규산칼륨(Potassium Silicate:K2SiO3) 5.0~30.0 중량%, 실란(silanes) 0.1~10.0 중량%, 및 물(water) 60.0~95.0 중량%를 혼합하여 이루어지며, 더욱 바람직하게는 규산칼륨(Potassium Silicate:K2SiO3) 16.5 중량%, 실란(silanes) 0.5 중량%, 및 물(water) 82.0 중량%를 혼합하여 이루어진다.
[제3 실시예]
상기 침투식 알칼리성 방수재(200)의 제3 실시예는 리튬(Li) 0.5~10.0 중량%, 규산칼륨(Potassium Silicate:K2SiO3) 2.0~30.0 중량%, 실란(silanes) 0.1~10.0 중량%, 및 물(water) 50.0~95.0 중량%를 혼합하여 이루어지며, 더욱 바람직하게는 리튬(Li) 2.5 중량%, 규산칼륨(Potassium Silicate:K2SiO3) 13.0 중량%, 실란(silanes) 1.0 중량%, 및 물(water) 83.5 중량%를 혼합하여 이루어진다.
[제4 실시예]
상기 침투식 알칼리성 방수재(200)의 제4 실시예는 리튬(Li) 0.5~10.0 중량%, 규산칼륨(Potassium Silicate:K2SiO3) 5.0~30.0 중량%, 아크릴 실리콘 에멀젼(Acrylic Silicone Emulsion) 2.0~20.0 중량%, 실란(silanes) 0.1~10.0 중량%, 및 물(water)이 40.0~90.0 중량%를 혼합하여 이루어지며, 더욱 바람직하게는 리튬(Li) 2.5 중량%, 규산칼륨(Potassium Silicate:K2SiO3) 27.0 중량%, 아크릴 실리콘 에멀젼(Acrylic Silicone Emulsion) 8.5 중량%, 실란(silanes) 2.0 중량%, 및 물(water)이 70.0 중량%를 혼합하여 이루어진다.
전술한 다양한 실시예를 통해 조성되는 침투식 알칼리성 방수재를 정리하면 하기 표 1과 같다.
[표 1]
중량% |
물 |
리튬 |
규산칼륨 |
실란 |
아크릴 실리콘 에멀젼 |
제1 실시예 |
80.5 |
2.5 |
27.0 |
|
|
제2 실시예 |
82.0 |
|
16.5 |
0.5 |
|
제3 실시예 |
83.5 |
2.5 |
13.0 |
1.0 |
|
제4 실시예 |
70.0 |
2.5 |
17.0 |
2.0 |
8.5 |
따라서 본 발명은 전술한 제1 실시예 내지 제4 실시예 중 하나의 실시예를 통해 조성되는 침투식 알칼리성 방수재를 사용한다.
[침투식 알칼리성 방수재의 방수 효능 실험]
이하, 상기와 같이 조성되는 침투식 알칼리성 방수재의 방수 효능을 실험하면 다음과 같다.
상기 침투식 알칼리성 방수재는 KS L 5201 포틀랜드 시멘트 규정에 합격하는 포틀랜드 시멘트 100중량%로 이루어진 시편을 제조한다.
이어서, 침투식 알칼리성 방수재를 도포하지 않은 실험체(이하, '비교예 1'이라 한다)와, 현재 상용화되고 있는 침투식 방수재인 스위스 Sike사의 Sika 101PM가 도포된 실험체(이하, '비교예 2'라 한다)와, 상기 제1 내지 제4 실시예를 통해 조성되는 본 발명의 침투식 알칼리성 방수재를 도포한 시편의 실험체(이하, '실시예 1 내지 실시예 4'라 한다.)를 제조한다.
그리고 KS F 2451(건축용 시멘트 방수재 실험 방법) 방법을 이용하여 각각의 실험체(비교예1, 비교예 2 및 실시예 1 내지 실시예 4)들의 물 흡수 저항성을 실험하며, 실험 결과는 하기 표 2 및 표 3과 같다.
[표 2]
실험체 |
0분 |
10분 |
30분 |
60분 |
120분 |
240분 |
1일 |
흡수량 |
비교예 1 |
0g |
12.04g |
19.20g |
28.50g |
34.70g |
42.50g |
44.50g |
100% |
비교예 2 |
0g |
6.80g |
11.00g |
14.90g |
24.60g |
28.85g |
32.60g |
73% |
실시예 1 |
0g |
6.30g |
9.95g |
13.15g |
20.05g |
23.80g |
32.65g |
73% |
실시예 2 |
0g |
5.45g |
11.10g |
16.25g |
27.75g |
33.00g |
36.45g |
82% |
실시예 3 |
0g |
2.66g |
7.57g |
11.34g |
19.65g |
19.50g |
26.60g |
60% |
실시예 4 |
0g |
2.20g |
6.30g |
8.67g |
14.70g |
16.89g |
19.45g |
44% |
<시간에 따른 물 흡수 저항성 실험>
[표 3]
실험체 |
1일 후, 단위 면적(Cm2) 당 물 흡수율 |
비교예 1 |
0.9g/cm2 |
비교예 2 |
0.7g/cm2 |
실험예 1 |
0.7g/cm2 |
실시예 2 |
0.8g/cm2 |
실시예 3 |
0.6g/cm2 |
실시예 4 |
0.5g/cm2 |
상기 표 2로 알 수 있듯이, 본 발명의 침투식 알칼리성 방수재를 도포한 실험체의 경우 침투식 방수재를 도포하지 않은 실험체(비교예 1) 보다 물 흡수량이 최소 27%에서 최대 56%까지 감소하였다.
더욱이 리튬을 포함한 실시예 3의 방수재의 경우 리튬을 포함하지 않은 실시예 2의 방수재에 비하여 물 흡수량이 감소함으로써 리튬에 의해서도 물 흡수량의 변화를 보이는 것을 알 수 있다.
특히, 상기 표 2 및 표 3에 나타낸 바와 같이 아크릴 실리콘 에멀젼과 실란을 포함한 침투식 알칼리성 방수재(실시예 4)는 비교예 1 및 비교예 2 보다 물 흡수량이 현저히 감소된 것을 알 수 있다.
따라서 본 발명의 제1 실시예 내지 제4 실시예를 통해 조성되는 침투식 알칼리성 방수재를 사용하되, 바람직하게는 제4 실시예를 통해 조성되는 침투식 알칼리성 방수재를 사용하여 콘크리트 구조물(100)의 표면을 방수함으로써 내부 또는 외부로부터 침투하는 물을 현저하게 차단할 수 있다.
S20 단계가 완료되면, 상기 제1 방수층(200)의 표면에 우레탄 프라이머를 수회 도포하여 프라이머층(300)을 형성하고, 우레탄 프라이머가 완전히 굳을 때까지 양생(養生)한다(S30).
상기 프라이머층(300)을 형성하는 우레탄 프라이머는 폴리이소시네이트(polyisocyante)와 폴리올(polyol)를 2.5:1로 혼합하여 우레탄 프라이머를 조성하며, 상기 우레탄 프라이머는 시공이 간편하고, 접착력이 우수하며, 수분 침투의 방지효과가 우수하다.
여기서, 상기 우레탄 프라이머는 점도가 30±20cps 이고, 비중이 0.96±0.5 로 형성하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 점도가 30±10cps 이고, 비중이 0.96±0.1 로 형성한다.
즉, 우레탄 프라이머의 특징은 하기 표 4와 같다.
[표 4]
항목 |
우레탄 프라이머 |
비고 |
외관 |
미담황색 투명 |
|
점도(cps/25℃) |
30±10 |
|
고형분(%) |
35±3 |
|
비중(25℃) |
0.96±0.10 |
|
비합비 |
일액형 |
|
건조시간 (hrs) |
지촉건조 |
5 이내 |
|
경화건조 |
24 이내 |
|
따라서 상기 프라이머층 형성 단계(S30)를 통해 수분 침투를 현저하게 방지할 수 있다.
S30 단계가 완료되면, 프라이머층(300)의 표면에 우레탄 방수재를 수회 도포하여 제2 방수층(400)을 형성하고, 제2 방수층(400)이 완전히 굳을 때까지 양생(養生)한다(S40).
상기 우레탄 방수재는 신장률이 우수하고, 인체에 유해한 6대 중금속을 포함하지 않으며, 기계적 물성, 내수성 및 내후성이 우수한 친환경성 방수재로, 외부로부터 침투하는 물을 현저하게 방수하기 위한 것이다.
즉, 상기 우레탄 방수재는 방향족 및 지방족 아이소사이아네이트 단량체 또는 방향족 및 지방족 아이소사이아네이트(주제)와 폴리올(polyol)(경화제)을 혼합하여 형성하는 아이소사이아네이트기(NCO)를 2개 이상 조합하여 형성하며, 상기 아이소사이아네이트기(NCO)를 2개 이상 가지는 수분산 폴리우레탄(PUD)을 사용하는 것이 바람직하다.
여기서 아이소사이아네이트와 폴리올(polyol)는 2.0~6.0:1.0의 비율로 조성된다.
이와 같은 우레탄 방수재의 특징은 하기 표 5와 같다.
[표 5]
항목 |
우레탄 방수재 |
비고 |
주제 |
경화제 |
|
점도(cps/25℃) |
5,000±1,000 |
3,000±1,000 |
|
배합비 |
2.5 |
1 |
|
혼합비중(20℃) |
1.35±0.01 |
|
혼합점도(cps/20℃) |
2,500±1,000 |
|
가사시간(min) |
30±10 |
|
건조시간 (hrs) |
지촉건조 |
8±1 |
|
경화건조 |
24±4 |
|
경도(Shore A) |
60±10 |
|
인장 강도(kg/cm2) |
20 이상 |
|
인열 강도(kg/cm) |
13 이상 |
|
신장율(%) |
550 이상 |
|
따라서 상기와 같은 우레탄 방수재를 이용하여 제2 방수층(400)을 형성함으로써 외부로부터 침투하는 물을 현저하게 방수할 수 있다.
S40 단계가 완료되면, 제2 방수층(400)의 표면에 탑 코팅재를 수회 도포하여 코팅층(500)을 형성하고, 상기 코팅층(500)이 완전히 굳을 때까지 양생(養生)한다(S50).
상기 코팅층(500)을 형성하는 탑 코팅재는 자외선에 강하고, 내마모성과 접 착력이 우수한 것으로, 외부로부터 침투하는 자외선으로부터 제2 방수층(400)을 보호하며, 자외선 방지용으로 다양한 색깔을 지니고 있고, 내약품성이 우수한 2액형이다.
여기서, 상기 탑 코팅재는 액상수지 80∼90 중량%와 경화제 10∼20 중량%를 혼합하여 이루어진다.
S50 단계가 왼료되면, 콘크리트 구조물(100)의 표면에 대한 방수 작업은 완료되며, 이후 콘크리트 구조물(100)의 표면에 방수 작업이 잘 되었는지 검사를 한다(S60).
즉, 콘크리트 구조물(100)의 표면 전체에 방수재가 완벽하게 도포되었는지 또는 균열 및 들뜸 현상은 없는지 검사하며, 검사가 완료되면 콘크리트 구조물(100)의 방수가 완료된다.