KR20170037399A - 자기치유 기능을 구비하는 콘크리트 구조물용 코팅제 조성물 및 이를 이용하는 콘크리트 구조물 코팅제 시공방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 50~68중량%의 비율로 첨가되는 물과, 10~20중량%의 비율로 첨가되는 아크릴중공합체와, 20~30중량%의 비율로 첨가되는 포타슘 실리케이트와, 1~5중량%의 비율로 첨가되는 실란과, 0.01~1중량%의 비율로 첨가되는 텍산올을 포함하는 매트릭스물질; 및 상기 매트릭스물질에 1~10중량%의 비율로 혼합되고 콘크리트 구조물의 균열에 유입되는 보수재를 포함하는 코어부와 상기 코어부를 둘러싼 캡슐막을 포함하는 마이크로캡슐을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 자기치유 기능을 구비하는 콘크리트 구조물용 코팅제 조성물 및 이를 이용하는 콘크리트 구조물 코팅제 시공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 콘크리트 구조물에 코팅제를 시공한 이후에 콘크리트 구조물에 균열이 발생되는 초기 0.3mm이하의 미세한 균열에 보수재가 유입되도록 코팅제에 포함되는 캡슐이 절단되면서 캡슐 내부에 저장되는 보수재가 균열 내부로 유입되면서 콘크리트 구조물의 보수작용이 진행되는 자기치유 기능을 구비하는 콘크리트 구조물용 코팅제 조성물 및 이를 이용하는 콘크리트 구조물 코팅제 시공방법에 관한 것이다.
콘크리트 구조물의 사회적 요구가 늘어감에 따라 구조적인 안정성과 함께 내구성이 중요한 문제로 인식되고 있다.
특히 우리나라의 건설산업은 1970년대부터 국가 경제의 고도성장 정책에 따라 비교적 짧은 기간 동안에 많은 건설 구조물들이 대량으로 건설되기 시작하였으며, 이에 따라 대규모 신도시가 개발되어 많은 주택이 건설되었고, 사회기간 시설물인 토목 구조물들도 확충하게 되었다.
이러한 건설 구조물들은 시간이 경과함에 따라 여러 외부 요인 및 자체 노후화에 다라 열화가 진행되어 구조적 안전성이 사회적 문제점으로 부각되어 이에 대처 방안이 요구되는 실정이다.
건축물의 경우 재개발 등을 통하여 재신설 하는 방안을 강구하였으나 재신설의 경우 비용부담 및 많은 사회적 문제점을 야기하고 있다.
또한 기존 신축 지상주의 개념으로 대량 축조된 RC 구조물의 경우, 그 구조 안전성을 최우선 목표로 한반면, 내구성 및 유지관리에 관한 지침, 매뉴얼 및 시스템이 없는 상태에서 주변 환경 조건 따른 재료의 경년변화를 고려하지 않은 결과, 균열 발생 및 철근 부식으로 인한 내구성 저하로 인한 유지관리에 막대한 비용이 들어가는 문제점이 있다.
현재 구조물의 목표 내용 년수를 100년 이상으로 하는 주요 철근콘크리트 구조물(서해대교, 고가도로, 인천공항, 항만시설, 원자력 발전소 등)은 매우 가혹한 환경(염해 및 중성화)하에 노출되 있어, 과학적이고 공학적인 기술 바탕위에 효율적인 유지관리 대책을 조속히 세워 내구성을 향상시켜야 할 필요성이 있으며, 또한 국내 건축 시공기술은 세계적 수준이나 엔지니어링 및 유지관리 기술이 상대적으로 취약하여 건축수요 중에서 건축물 유지관리 비중은 현재 약 26.7%이나, 2015년에는 약 40%로 선진국 수준으로 돌입할 것으로 예상되어 구조물의 유지관리를 위해 효율적이며 친환경적인 대체 재료의 개발이 절실히 요구되고 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 콘크리트 구조물 내진 보수용 복합체가 발명되었으면, 종래기술에 따른 콘크리트 구조물 내진 보수용 복합체는, 폴리비닐알코올과 실란 커플링제를 포함하는 계면 접착 강화제 조성물을 이용하여, 내진 보수를 요하는 콘크리트 구조물 상에 형성되는 계면 접착 강화제층; 시멘트와, 실란 커플링제를 이용하여 제조되는 표면개질 처리액에 알루미늄 실리케이트를 주성분으로 하는 미세 중공체 분말을 침지, 여과하여 얻어지는 표면개질 처리된 미세 중공체 분말과, 상기 표면개질 처리액에 천연 셀룰로스 섬유을 침지, 여과하여 얻어지는 표면개질 처리된 천연 셀룰로스 섬유와, 재유화형 분말 수지와, 소포제와, 아연과, 실란 커플링제의 산 수용액에 흑연을 침지, 여과하여 얻어지는 표면개질 처리된 흑연과, 규사와, 슬래그와, 실리카퓸과, 유동화제를 포함하는 보수용 모르터 조성물을 이용하여, 상기 계면 접착 강화제층 상에 형성되는 제1 보수용 모르터층; 금속판을 띠형으로 절단한 띠부재가 다수의 관통공의 테두리를 이루는 고정재로서, 제1 보수용 모르터층상에 배치, 고정되는 금속제 고정재; 보수용 모르터 조성물을 이용하여, 제1 보수용 모르터층 상에서 테두리 부근을 제외하고 금속제 고정재를 충진하여 형성되는 제2 보수용 모르터층; 테두리 부근을 충진하면서 제2 보수용 모르터층 상에 형성되는 계면 충진제층; 및 불소화 폴리우레탄 수성 분산액과, 실란 커플링제를 이용하여 제조되는 표면개질 처리액에 알루미늄 실리케이트를 주성분으로 하는 미세 중공체 분말을 침지, 여과하여 얻어지는 표면개질 처리된 미세 중공체 분말을 포함한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0012496호(2010년 02월 08일 공개, 발명의 명칭 : 콘크리트 구조물 내진 보수용 복합체 및 그 제조 방법)에 개시되어 있다.
종래기술에 따른 콘크리트 구조물 내진 보수용 복합체는, 0.3mm 이하의 작은 균열에는 보수용 복합체가 유입되기 어렵기 때문에 균열이 발생되는 초기에 균열의 확산을 방지하도록 콘크리트 구조물의 보수작업을 행하기 어려운 문제점이 있다.
따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 콘크리트 구조물에 코팅제를 시공한 이후에 콘크리트 구조물에 균열이 발생되는 초기 0.3mm이하의 미세한 균열에 보수재가 유입되도록 코팅제에 포함되는 캡슐이 절단되면서 캡슐 내부에 저장되는 보수재가 균열 내부로 유입되면서 콘크리트 구조물의 보수작용이 진행되는 자기치유 기능을 구비하는 콘크리트 구조물용 코팅제 조성물 및 이를 이용하는 콘크리트 구조물 코팅제 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은, 50~68중량%의 비율로 첨가되는 물과, 10~20중량%의 비율로 첨가되는 아크릴중공합체와, 20~30중량%의 비율로 첨가되는 포타슘 실리케이트와, 1~5중량%의 비율로 첨가되는 실란과, 0.01~1중량%의 비율로 첨가되는 텍산올을 포함하는 매트릭스물질; 및 상기 매트릭스물질에 1~10중량%의 비율로 혼합되고 콘크리트 구조물의 균열에 유입되는 보수재를 포함하는 코어부와 상기 코어부를 둘러싼 캡슐막을 포함하는 마이크로캡슐을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 마이크로캡슐은, 5~15중량%의 비율로 이루어지는 상기 캡슐막; 및 상기 캡슐막 내부에 저장되고 85~95중량%의 비율로 이루어지는 린씨드 오일을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 코팅제의 도막 두께는 5~15㎛로 이루어지고, 상기 캡슐막의 지름은 140~160nm로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, (a) 콘크리트 구조물 외벽에 고압 유체를 분사하여 치핑하는 단계; (b) 상기 콘크리트 구조물에 마이크로캡슐을 포함하는 코팅제를 도포하는 단계; (c) 상기 코팅제가 경화된 후에 상기 코팅제의 외면에 폴리머 시멘트 모르타르를 포설하는 단계; 및 (d) 상기 폴리머 시멘트 모르타르가 경화된 후에 상기 폴리머 시멘트 모르타르 외면에 수용성 코팅제를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 폴리머 포틀랜드 모르타르는, 34~37중량%의 비율로 첨가되는 포틀랜드 시멘트와, 34~37중량%의 비율로 첨가되는 실리카와, 8~9중량%의 비율로 첨가되는 팽창재와, 3~5중량%의 비율로 첨가되는 유동화재와, 3~5중량%의 비율로 첨가되는 혼화재와, 3~5중량%의 비율로 첨가되는 재분산성 수지와, 0.4~0.5중량%의 비율로 첨가되는 소포제와, 5~7중량%의 비율로 첨가되는 보강섬유를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 수용성 코팅제는, 65~75중량%의 비율로 첨가되는 아크릴 에멀젼과, 03~07중량%의 비율로 첨가되는 메톡시 실란과, 5~15중량%의 비율로 첨가되는 이산화티탄과, 0.5~1.5중량%의 비율로 첨가되는 실리카 흄 분말과, 3~7중량%의 비율로 첨가되는 규조토와, 0.3~0.7중량%의 비율로 첨가되는 소포재와, 0.1~0.5중량%의 비율로 첨가되는 분산재와, 5~15중량%의 비율로 첨가되는 수분산 우레탄을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자기치유 기능을 구비하는 콘크리트 구조물용 코팅제 조성물 및 이를 이용하는 콘크리트 구조물 코팅제 시공방법은, 콘크리트 구조물에 균열이 발생되는 초기에 캡슐이 전달되면서 캡슐 내부에 저장되는 보수재가 균열 내부로 유입되면서 보수작용을 행하므로 균열이 발생되는 초기, 즉 0.3mm이하의 미세한 균열 내부에 보수재가 유입되어 균열이 진전되는 것을 방지함과 동시에 콘크리트 구조물의 중성화를 방지하고 열화인자를 차단할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기치유 기능을 구비하는 콘크리트 구조물용 코팅제 조성물의 도포상태가 도시된 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기치유 기능을 구비하는 콘크리트 구조물용 코팅제 조성물이 도포된 콘크리트 구조물의 균열상태가 도시된 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기치유 기능을 구비하는 콘크리트 구조물용 코팅제 조성물에 의한 보수작용이 도시된 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기치유 기능을 구비하는 콘크리트 구조물용 코팅제의 캡슐이 촬영된 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기치유 기능을 구비하는 콘크리트 구조물용 코팅제 조성물이 도포된 콘크리트 구조물의 균열상태가 도시된 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기치유 기능을 구비하는 콘크리트 구조물용 코팅제 조성물에 의한 보수작용이 도시된 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기치유 기능을 구비하는 콘크리트 구조물용 코팅제의 캡슐이 촬영된 사진이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 자기치유 기능을 구비하는 콘크리트 구조물용 코팅제 조성물 및 이를 이용하는 콘크리트 구조물 코팅제 시공방법의 일 실시예를 설명한다.
이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기치유 기능을 구비하는 콘크리트 구조물용 코팅제 조성물의 도포상태가 도시된 모식도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기치유 기능을 구비하는 콘크리트 구조물용 코팅제 조성물이 도포된 콘크리트 구조물의 균열상태가 도시된 모식도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기치유 기능을 구비하는 콘크리트 구조물용 코팅제 조성물에 의한 보수작용이 도시된 모식도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기치유 기능을 구비하는 콘크리트 구조물용 코팅제의 캡슐이 촬영된 사진이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기치유 기능을 구비하는 콘크리트 구조물용 코팅제 조성물은, 50~68중량%의 비율로 첨가되는 물, 10~20중량%의 비율로 첨가되는 아크릴중공합체, 20~30중량%의 비율로 첨가되는 포타슘 실리케이트, 및 1~5중량%의 비율로 첨가되는 실란과, 0.01~1중량%의 비율로 첨가되는 텍산올을 포함하는 매트릭스물질(32)과, 매트릭스물질(32)에 1~10중량%의 비율로 혼합되고 콘크리트 구조물(10)의 균열(12)에 유입되는 보수재를 포함하는 코어부, 및 코어부를 둘러싼 캡슐막을 포함하는 마이크로캡슐(34)을 포함한다.
물, 아크릴중공합체, 포타슘 실리케이트, 실란 및 텍산올을 상기한 바와 같은 조성비율로 혼합하여 매트릭스물질(32)을 제조하고, 매트릭스물질(32)에 마이크로캡슐(34)을 함침시켜 코팅제(30)를 제조한다.
상기한 바와 같이 제조되는 코팅제(30)를 콘크리트 구조물(10) 외벽에 고압의 유체를 분사하는 치핑공정을 행한 후에 콘크리트 구조물(10) 외벽에 도포하여 코팅제(30)의 시공을 행한다.
매트릭스물질(32)은, 마이크로캡슐(34)을 콘크리트 구조물(10) 외벽에 접착시키는 바인더 역할을 행하게 되므로 콘크리트 구조물(10)에 균열(12)이 발생되는 초기에 마이크로캡슐(34)이 균열(12)과 함께 절단되면서 캡슐 내부에 저장되는 코어부가 균열(12) 내부로 유입되면서 보수작용을 행하게 된다.
따라서 콘크리트 구조물(10)에 균열(12)이 발생되는 초기에 형성되는 0.3mm이하의 미세한 균열(12) 내부로 코어부가 유입되어 충진되면서 콘크리트 구조물(10)에 형성되는 균열(12)이 진전되는 것을 방지할 수 있게 된다.
마이크로캡슐(34)은, 5~15중량%의 비율로 이루어지는 캡슐막과, 캡슐막 내부에 저장되고 85~95중량%의 비율로 이루어지는 린씨드 오일을 포함하므로 캡슐이 접착된 부위의 콘크리트 구조물(10)에 균열(12)이 발생되면 균열(12)부위에 접착된 캡슐이 절단되면서 캡슐 내부에 저장되었던 코어부가 캡슐 외부로 유실되면서 균열(12) 내부로 유입된다.
코어부는 린씨드 오일을 포함하여 이루어지므로 천연소재로 이루어지는 린씨드 오일이 콘크리트 구조물(10)의 균열(12) 내부에 충진되면서 균열(12)의 진전을 방지함과 동시에 콘크리트 구조물(10)에 친환경 소재를 사용하여 보수작업을 행할 수 있게 된다.
코팅제(30)의 도막 두께는 5~15㎛로 이루어지고, 캡슐막의 지름은 140~160nm로 이루어지므로 코팅제(30)에 의해 이루어지는 코팅막 중에 캡슐이 포함되지 않는 부분이 최소화되도록 한다.
따라서 본 실시예에 따른 코팅제(30)가 도포된 콘크리트 구조물(10)에 균열(12)이 발생되면 균열(12)에 대향되게 부착된 캡슐이 절단되면서 캡슐 내부에 충진된 린씨드 오일에 캡슐 외부로 유실되면서 균열(12) 내부로 충진되어 균열(12)이 진전되는 것을 방지할 수 있게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 자기치유 기능을 구비하는 콘크리트 구조물용 코팅제의 시공방법을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기치유 기능을 구비하는 콘크리트 구조물(10)용 코팅제(30)의 시공방법은, 콘크리트 구조물(10) 외벽에 고압 유체를 분사하여 치핑하는 단계와, 콘크리트 구조물(10)에 마이크로캡슐(34)을 포함하는 코팅제(30)를 도포하는 단계와, 코팅제(30)가 경화된 후에 코팅제(30)의 외면에 폴리머 시멘트 모르타르를 포설하는 단계와, 폴리머 시멘트 모르타르가 경화된 후에 폴리머 시멘트 모르타르 외면에 수용성 코팅제를 도포하는 단계를 포함한다.
콘크리트 구조물(10) 외벽에 고압의 유체를 분사하여 콘크리트 구조물(10)의 외벽을 청소한 후에 마이크로캡슐(34)을 포함하는 코팅제(30)를 도포하여 약1시간 정도 경화시킨다.
코팅제(30)가 경화된 후에는 폴리머 시멘트 모르타르를 포설하는데, 본 실시예에 따른 폴리머 포틀랜드 모르타르는, 34~37중량%의 비율로 첨가되는 포틀랜드 시멘트와, 34~37중량%의 비율로 첨가되는 실리카와, 8~9중량%의 비율로 첨가되는 팽창재와, 3~5중량%의 비율로 첨가되는 유동화재와, 3~5중량%의 비율로 첨가되는 혼화재와, 3~5중량%의 비율로 첨가되는 재분산성 수지와, 0.4~0.5중량%의 비율로 첨가되는 소포제와, 5~7중량%의 비율로 첨가되는 보강섬유를 포함하여 이루어진다.
여기서, 재분산성 수지는, 아크릴 수지, 아크릴-스타이렌 수지, 폴리 아크릴산 에스테르 수지 및 폴리비닐 아세테이트 수지 중 어느 하나 또는 두 개 이상이 혼합되어 이루어지고, 보강섬유는 나일론 섬유를 포함하여 이루어진다.
상기한 바와 같은 폴리머 시멘트 모르타르는 치핑공정 중에 콘크리트 구조물(10)로부터 떨어진 콘크리트 구조물(10) 외벽을 복원하기 위하여 포설되며, 폴리머 시멘트 모르타르가 경화되면 수용성 코팅제를 도포하여 경화된 폴리머 시멘트 모르타르의 표면을 보호하고 이산화탄소, 산성비 등의 콘크리트 유해 인자를 차단하게 된다.
수용성 코팅제는, 65~75중량%의 비율로 첨가되는 아크릴 에멀젼과, 03~07중량%의 비율로 첨가되는 메톡시 실란과, 5~15중량%의 비율로 첨가되는 이산화티탄과, 0.5~1.5중량%의 비율로 첨가되는 실리카 흄 분말과, 3~7중량%의 비율로 첨가되는 규조토와, 0.3~0.7중량%의 비율로 첨가되는 소포재와, 0.1~0.5중량%의 비율로 첨가되는 분산재와, 5~15중량%의 비율로 첨가되는 수분산 우레탄을 포함하여 이루어진다.
상기한 바와 같은 조성물 및 조성비율로 이루어지는 수용성 보호 코팅제가 경화된 폴리머 시멘트 모르타르에 도포되어 콘크리트 구조물(10)의 중성화를 방지하고 열화 인자를 차단할 수 있게 된다.
이로써, 콘크리트 구조물에 코팅제를 시공한 이후에 콘크리트 구조물에 균열이 발생되는 초기 0.3mm이하의 미세한 균열에 보수재가 유입되도록 코팅제에 포함되는 캡슐이 절단되면서 캡슐 내부에 저장되는 보수재가 균열 내부로 유입되면서 콘크리트 구조물의 보수작용이 진행되는 자기치유 기능을 구비하는 콘크리트 구조물용 코팅제 조성물 및 이를 이용하는 콘크리트 구조물 코팅제 시공방법을 제공할 수 있게 된다.
<실시예1>
아크릴중공합체 10g, 실란 5g 을 넣고 질소 분위기 하에서 80℃로 가열하고, 포타슘 실리케이트 20g, 텍산올 1g 을 넣고, 물 50g 을 천천히 넣은 후에 질소 분위기 하에서 80℃로 30분간 반응시키고, 상온에서 서서히 식혀 매트릭스물질을 제조한다.
증류수 100중량부에 대하여 2.5중량부의 에틸렌 무수 말레인산을 혼합하여 교반하고, 2.5중량부의 우레아, 2.5중량부의 염화암모늄(ammonium chloride), 2.5중량부의 레조르시놀(resorcinol)을 첨가하여 교반하고, pH를 약3.5로 조절한 후에 85중량부의 린씨드오일과 7.5중량부의 포름알데히드(formaldehyde)를 포함하여 교반하고 약55℃의 온도에서 약5시간30분 정도 반응시켜 마이크로캡슐을 제조한다.
매트릭스물질을 100중량부에 대하여 10중량부에 해당되는 마이크로캡슐을 혼합하여 콘크리트 구조물용 코팅제 조성물을 제조한다.
<실시예2>
아크릴중공합체 15g, 실란 5g 을 넣고 질소 분위기 하에서 80℃로 가열하고, 포타슘 실리케이트 20g, 텍산올 1g 을 넣고, 물 50g 을 천천히 넣은 후에 질소 분위기 하에서 80℃로 30분간 반응시키고, 상온에서 서서히 식혀 매트릭스물질을 제조한다.
증류수 100중량부에 대하여 2.5중량부의 에틸렌 무수 말레인산을 혼합하여 교반하고, 2.5중량부의 우레아, 2.5중량부의 염화암모늄(ammonium chloride), 2.5중량부의 레조르시놀(resorcinol)을 첨가하여 교반하고, pH를 약3.5로 조절한 후에 85중량부의 린씨드오일과 7.5중량부의 포름알데히드(formaldehyde)를 포함하여 교반하고 약55℃의 온도에서 약5시간30분 정도 반응시켜 마이크로캡슐을 제조한다.
매트릭스물질을 100중량부에 대하여 10중량부에 해당되는 마이크로캡슐을 혼합하여 콘크리트 구조물용 코팅제 조성물을 제조한다.
<실시예3>
아크릴중공합체 20g, 실란 5g 을 넣고 질소 분위기 하에서 80℃로 가열하고, 포타슘 실리케이트 20g, 텍산올 1g 을 넣고, 물 50g 을 천천히 넣은 후에 질소 분위기 하에서 80℃로 30분간 반응시키고, 상온에서 서서히 식혀 매트릭스물질을 제조한다.
증류수 100중량부에 대하여 2.5중량부의 에틸렌 무수 말레인산을 혼합하여 교반하고, 2.5중량부의 우레아, 2.5중량부의 염화암모늄(ammonium chloride), 2.5중량부의 레조르시놀(resorcinol)을 첨가하여 교반하고, pH를 약3.5로 조절한 후에 85중량부의 린씨드오일과 7.5중량부의 포름알데히드(formaldehyde)를 포함하여 교반하고 약55℃의 온도에서 약5시간30분 정도 반응시켜 마이크로캡슐을 제조한다.
매트릭스물질을 100중량부에 대하여 10중량부에 해당되는 마이크로캡슐을 혼합하여 콘크리트 구조물용 코팅제 조성물을 제조한다.
<비교예1>
아크릴중공합체 5g, 실란 5g 을 넣고 질소 분위기 하에서 80℃로 가열하고, 포타슘 실리케이트 20g, 텍산올 1g 을 넣고, 물 50g 을 천천히 넣은 후에 질소 분위기 하에서 80℃로 30분간 반응시키고, 상온에서 서서히 식혀 매트릭스물질을 제조한다.
증류수 100중량부에 대하여 2.5중량부의 에틸렌 무수 말레인산을 혼합하여 교반하고, 2.5중량부의 우레아, 2.5중량부의 염화암모늄(ammonium chloride), 2.5중량부의 레조르시놀(resorcinol)을 첨가하여 교반하고, pH를 약3.5로 조절한 후에 85중량부의 린씨드오일과 7.5중량부의 포름알데히드(formaldehyde)를 포함하여 교반하고 약55℃의 온도에서 약5시간30분 정도 반응시켜 마이크로캡슐을 제조한다.
매트릭스물질을 100중량부에 대하여 10중량부에 해당되는 마이크로캡슐을 혼합하여 콘크리트 구조물용 코팅제 조성물을 제조한다.
<비교예2>
아크릴중공합체 25g, 실란 5g 을 넣고 질소 분위기 하에서 80℃로 가열하고, 포타슘 실리케이트 20g, 텍산올 1g 을 넣고, 물 50g 을 천천히 넣은 후에 질소 분위기 하에서 80℃로 30분간 반응시키고, 상온에서 서서히 식혀 매트릭스물질을 제조한다.
증류수 100중량부에 대하여 2.5중량부의 에틸렌 무수 말레인산을 혼합하여 교반하고, 2.5중량부의 우레아, 2.5중량부의 염화암모늄(ammonium chloride), 2.5중량부의 레조르시놀(resorcinol)을 첨가하여 교반하고, pH를 약3.5로 조절한 후에 85중량부의 린씨드오일과 7.5중량부의 포름알데히드(formaldehyde)를 포함하여 교반하고 약55℃의 온도에서 약5시간30분 정도 반응시켜 마이크로캡슐을 제조한다.
매트릭스물질을 100중량부에 대하여 10중량부에 해당되는 마이크로캡슐을 혼합하여 콘크리트 구조물용 코팅제 조성물을 제조한다.
실시예1 내지 실시예3, 비교예1 및 비교예2에 대하여 부착강도 시험을 행하였으며, 시험방법은, 70*70*20mm의 모르타르판에 안쪽 치수 40*40*2mm의 금속재 또는 합성수지재 형틀을 놓고, 조제한 시료를 채우고 제한 시료를 채우고 쇠흙손 또는 쇠주걱을 사용하여 윗면을 평탄하게 마무리하여 성형한다.
시료 도포면에 접착제를 바른 후 상부 인장용 지그를 올려놓고 가볍게 문질러 접착시킨다.
상부 인장용 지그가 움직이지 않도록 고정하고 주위에 나온 접착제를 신중히 제거하여 24시간 놓아둔다.
표준상태에서 1시간 이상 놓아둔 시험체의 부착강도를 시험한 후 [식 1]에 기재된 식에 의해 산출하고 공시체 3개의 평균값으로 하여 소수점 이하 한자로 끝맺음을 한다.
[식 1]
부착강도(N/mm2) = T/1,600
T : 최대 인장하중(N)
상기한 바와 같은 시험방법에 의해 부착강도를 시험한 경과 표 1에 기재된 바와 같이 아크릴중공합체가 10~20중량%로 첨가되는 경우에 1.3N/mm2 이상 측정됨을 알 수 있다.
| 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 비교예1 | 비교예2 | |
| 결과값 | 1.3N/mm2 | 1.5N/mm2 | 1.6N/mm2 | 0.6N/mm2 | 1.6N/mm2 |
표 1에 기재된 바와 같이 아크릴중공합체가 10중량% 미만으로 첨가되는 경우에는 부착강도가 현저히 떨어짐을 알 수 있고, 아크릴중공합체가 20중량%를 초과하는 경우에는 부착강도의 증가가 이루어지지 않는 것을 알 수 있다.
따라서 아크릴중공합체는 10~20중량%로 첨가되는 것이 바람직하다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
또한, 자기치유 기능을 구비하는 콘크리트 구조물용 코팅제 조성물 및 이를 이용하는 콘크리트 구조물용 코팅제의 시공방법을 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 자기치유 기능을 구비하는 콘크리트 구조물용 코팅제 조성물 및 이를 이용하는 콘크리트 구조물용 코팅제의 시공방법이 아닌 다른 제품에도 본 발명의 코팅제 조성물 및 이의 시공방법이 사용될 수 있다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 콘크리트 구조물
12 : 균열
30 : 코팅제 32 : 매트릭스물질
34 : 캡슐
30 : 코팅제 32 : 매트릭스물질
34 : 캡슐
Claims (6)
- 50~68중량%의 비율로 첨가되는 물과, 10~20중량%의 비율로 첨가되는 아크릴중공합체와, 20~30중량%의 비율로 첨가되는 포타슘 실리케이트와, 1~5중량%의 비율로 첨가되는 실란과, 0.01~1중량%의 비율로 첨가되는 텍산올을 포함하는 매트릭스물질; 및
상기 매트릭스물질에 1~10중량%의 비율로 혼합되고 콘크리트 구조물의 균열에 유입되는 보수재를 포함하는 코어부와 상기 코어부를 둘러싼 캡슐막을 포함하는 마이크로캡슐을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기치유 기능을 구비하는 콘크리트 구조물용 코팅제 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 마이크로캡슐은,
5~15중량%의 비율로 이루어지는 상기 캡슐막; 및
상기 캡슐막 내부에 저장되고 85~95중량%의 비율로 이루어지는 린씨드 오일을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기치유 기능을 구비하는 콘크리트 구조물용 코팅제 조성물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 코팅제의 도막 두께는 5~15㎛로 이루어지고, 상기 캡슐막의 지름은 140~160nm로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기치유 기능을 구비하는 콘크리트 구조물용 코팅제 조성물.
- (a) 콘크리트 구조물 외벽에 고압 유체를 분사하여 치핑하는 단계;
(b) 상기 콘크리트 구조물에 마이크로캡슐을 포함하는 코팅제를 도포하는 단계;
(c) 상기 코팅제가 경화된 후에 상기 코팅제의 외면에 폴리머 시멘트 모르타르를 포설하는 단계; 및
(d) 상기 폴리머 시멘트 모르타르가 경화된 후에 상기 폴리머 시멘트 모르타르 외면에 수용성 코팅제를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기치유 기능을 구비하는 콘크리트 구조물용 코팅제 조성물을 이용하는 콘크리트 구조물 코팅제 시공방법.
- 제4항에 있어서,
상기 폴리머 포틀랜드 모르타르는, 34~37중량%의 비율로 첨가되는 포틀랜드 시멘트와, 34~37중량%의 비율로 첨가되는 실리카와, 8~9중량%의 비율로 첨가되는 팽창재와, 3~5중량%의 비율로 첨가되는 유동화재와, 3~5중량%의 비율로 첨가되는 혼화재와, 3~5중량%의 비율로 첨가되는 재분산성 수지와, 0.4~0.5중량%의 비율로 첨가되는 소포제와, 5~7중량%의 비율로 첨가되는 보강섬유를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기치유 기능을 구비하는 콘크리트 구조물용 코팅제 조성물을 이용하는 콘크리트 구조물 코팅제 시공방법.
- 제4항에 있어서,
상기 수용성 코팅제는, 65~75중량%의 비율로 첨가되는 아크릴 에멀젼과, 03~07중량%의 비율로 첨가되는 메톡시 실란과, 5~15중량%의 비율로 첨가되는 이산화티탄과, 0.5~1.5중량%의 비율로 첨가되는 실리카 흄 분말과, 3~7중량%의 비율로 첨가되는 규조토와, 0.3~0.7중량%의 비율로 첨가되는 소포재와, 0.1~0.5중량%의 비율로 첨가되는 분산재와, 5~15중량%의 비율로 첨가되는 수분산 우레탄을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기치유 기능을 구비하는 콘크리트 구조물용 코팅제 조성물을 이용하는 콘크리트 구조물 코팅제 시공방법.
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