KR101168722B1

KR101168722B1 - 콘크리트 구조물의 중성화 및 열화 방지 공법

Info

Publication number: KR101168722B1
Application number: KR1020120010732A
Authority: KR
Inventors: 황상진
Original assignee: 신세계개발(주); 신세계건설(주)
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2012-07-30

Abstract

본 발명의 콘크리트 구조물의 중성화 및 열화 방지 공법은 비스페놀-A형 에폭시수지, 자기 유화형 변성 에폭시 수지, 수분산형 에폭시 수지, 고급양성용매 및 물을 포함하는 주제부와, 변성지방족 폴리아민수지, 방향족 3급 아민 수지, 고급양성용매 및 물을 포함하는 경화제부를 포함하는 수용성 하도재를 콘크리트 구조물의 표면에 도포한 후 경화, 건조시키는 제1단계; 비스페놀-A형의 에폭시 수지, 자기 유화형 변성 에폭시 수지, 고급양성용매 및 물을 포함하는 주제부와, 자기 유화형 변성지방족 폴리아민 수지, 방향족 3급아민 수지, 마그네슘실리케이트, 이산화티탄, 알루미늄 금속분, 고급양성용매 및 물을 포함하는 경화제부를 포함하는 수용성 중도재를 상기 수용성 하도재가 경화, 건조된 표면에 도포한 후 경화, 건조시키는 제2단계; 수성 실리콘 아크릴 수지 또는 수성 폴리우레탄 수지, 이산화티탄, 마그네슘 실리케이트, 첨가제 및 물을 포함하는 주제부와, 폴리이소시아네이트 수지 및 고급양성용매를 포함하는 경화제부를 포함하는 수용성 상도재를 상기 중도재가 경화, 건조된 표면에 도포한 후 경화, 건조시키는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

콘크리트 구조물의 중성화 및 열화 방지 공법{The prevention method of neutralization and deterioration of a concrete structure}

본 발명은 콘크리트 구조물의 중성화 및 열화 방지 공법에 관한 것이다.

최근에는 중화학공업의 발달에 따라 콘크리트 구조물의 사용범위가 확대되고, 부식환경하에서 건설되는 경우가 많아지므로, 콘크리트 구조물의 열화방지에 대한 대책이 요구되고 있는 실정이다.

특히, 바다와 인접한 부식환경에서의 콘크리트 구조물은 염분과 염소이온에 노출되어, 염해로 인한 피해가 매우 심각하므로 항만시설 등과 같은 콘크리트 구조물의 건설시에는 염해에 대한 대책이 더욱 더 요구되고 있는 실정이다.

콘크리트 구조물에 미세한 균열이 발생하는 경우, 콘크리트의 성능이 크게 저하되는 현상(열화 현상)은 급속도로 진행되어 결국 콘크리트 구조물 자체를 사용할 수 없게 되는 것이다.

염해와 이에 따른 부식 환경에서의 콘크리트의 중성화는 콘크리트 구조물 내의 철근이 부식 팽창하여 콘크리트의 균열을 초래하게 되므로, 염해와 중성화로 인한 콘크리트 열화가 예상되는 입지 조건인 해안시설 구조물, 해상교량, 해안도로, 터널 등과 같은 콘크리트 구조물의 내구성을 유지하고 개선하는 대책이 필요한 상황은 매우 절실한 것이다.

콘크리트 구조물의 염해와 중성화 및 열화방지를 위한 기존의 기술들은 주로 수성아크릴계, EVA계, SBR계 등의 폴리머와 시멘트계 분체와 실리카 및 실란계 화합물 등의 여러 첨가제를 조성물로 한 재료들을 응용하여 시공하는 공법들이다.

그러나, 이러한 물성은 시멘트계 모르타르의 물성을 보완하는 수준에 그치는 것으로 산성비, 오염된 대기, 탄산가스, 아황상가스, 염해 등의 가혹한 부식 환경에 대응하기에는 미흡하여 획기적인 재료를 이용한 새로운 공법이 절실히 요구되고 있다.

이에, 한국특허 제608243호는 콘크리트 열화방지 공법으로서, 하도재와 중도재 및 상도재에 고급양성용매를 사용함으로써, 수용성의 하도재, 중도재 및 상도재를 사용하여 친황경적인 콘크리트 열화방지공법을 제공하였으나, 콘크리트 구조물의 열화를 완벽하게 방지하기에는 한계가 있는 것이었다.

본 발명은 콘크리트 구조물의 표면에 형성하는 코팅층의 구조를 단순접착구조가 아닌 기능성 침투 방지 접착구조로 형성함으로써, 콘크리트 구조물의 표면과의 접착성능을 향상시키고, 외부로부터 염수 등의 오염물질이 침투하는 것을 효과적으로 방지함으로써, 콘크리트 구조물의 열화를 방지하는 공법을 제공하려는 것이다.

또, 콘크리트 구조물의 열화현상은 콘크리트 표면의 균열 및 훼손에 의한 영향이 매우크므로, 콘크리트 표면의 균일 및 훼손 부위에 대한 충진 보수 및 표면 조정방법을 구체화함으로써 콘크리트 구조물의 열화를 방지할 수 있는 공법을 제공하려는 것이다.

여기에서, 상기 제2단계에서 상기 수용성 중도재의 경화제에 포함된 알루미늄 금속분은 두께가 1㎛이하이고, 장축 길이가 50㎛이상이며, 단축 길이가 10㎛이하인 것을 특징으로 하고, 상기 알루미늄 금속분은 실리카로 코팅된 것이 바람직하다. 또, 상기 알루미늄 금속분은 65~75중량%의 농도로 용제에 미리 혼합되어 있는 것이 바람직하고, 여기에서, 상기 용제는 고급양성용매인 것이 더욱 바람직하다.

상기 제1단계에서, 상기 수용성 하도재는 주제부로서 비스페놀-A형 에폭시수지 9.5~30중량%, 자기 유화형 변성 에폭시 수지 15~40중량%, 수분산형 에폭시 수지 15~40중량%, 고급양성용매 2~10중량% 및 물 20~55중량%을 포함하고, 경화제부로서 변성지방족 폴리아민수지 20~55중량%, 방향족 3급 아민 수지 4.5~15중량%, 고급양성용매 2~10중량% 및 물 30~60중량%을 포함하며, 상기 주제부와 경화제부를 1:4~4:1의 중량비율로 포함하는 것이 바람직하고,

상기 제2단계에서, 상기 수용성 중도재는 주제부로서 비스페놀-A형의 에폭시 수지 15~45중량%, 자기 유화형 변성 에폭시 수지 35~65중량%, 고급양성용매 5~25중량% 및 물 5~20중량%을 포함하고, 경화제부로서 자기 유화형 변성지방족 폴리아민 수지 10~30중량%, 방향족 3급아민 수지 0.5~2.6중량%, 마그네슘실리케이트 15~30중량%, 이산화티탄 5~20중량%, 알루미늄 금속분 5~20중량%, 고급양성용매 5~10중량%, 및 물 20~45중량%을 포함하며, 상기 주제부와 경화제부를 1:4~4:1의 중량비율로 포함하는 것이 바람직하며,

상기 제3단계에서, 상기 수용성 상도재는 주제부로서 수성 실리콘 아크릴 수지 또는 수성 폴리우레탄 수지 30~60중량%, 이산화티탄 15~30중량%, 마그네슘 실리케이트 15~30중량% 및 물 7.9~30중량%을 포함하고, 경화제부로서 폴리이소시아네이트 수지 30~70중량% 및 고급양성용매 30~70중량%를 포함하며, 상기 주제부와 경화제부를 10:1~1:10의 중량비율로로 포함하는 것이 바람직하다.

또, 상기 제1단계에서 상기 수용성 하도재의 주제부 및 경화제부, 상기 제2단계에서 상기 수용성 중도재의 주제부 및 경화제부, 상기 제3단계에서 경화제부에 포함되는 고급양성용매는 각각 같거나 다르게, 에테르계 용제, 에스테르계 용제, 알코올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것이 바람직하고, 상기 에테르계 용제는 부틸셀로솔브 또는 에틸셀로솔브이고, 상기 에스테르계 용제는 부틸아세테이트, 셀로솔브아세테이트 또는 메틸아세테이트이고, 상기 알코올은 에틸알코올, 이소프로필알코올 또는 부틸알코올일 수 있다.

본 발명은 콘크리트 구조물의 표면에 형성하는 코팅층의 구조를 단순접착구조가 아닌 기능성 침투 방지 접착구조로 형성함으로써, 콘크리트 구조물의 표면과의 접착성능을 향상시키고, 외부로부터 염수 등의 오염물질이 침투하는 것을 효과적으로 방지함으로써, 콘크리트 구조물의 열화를 방지하는 공법을 제공하였다.

또, 콘크리트 구조물의 열화현상은 콘크리트 표면의 균열 및 훼손에 의한 영향이 매우크므로, 콘크리트 표면의 균일 및 훼손 부위에 대한 충진 보수 및 표면 조정방법을 구체화함으로써 콘크리트 구조물의 열화를 방지할 수 있는 공법을 제공하였다.

도 1은 본 발명의 콘크리트 구조물의 열화방지 공법의 공정 개념도이고,
도 2는 본 발명의 콘크리트 구조물의 중성화 및 열화 방지 공법에 의한 콘크리트 구조물의 단면 개념도이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다.

먼저, 콘크리트 구조물의 열화성능은 콘크리트 표면의 처리상태에 따라 그 성능이 크게 좌우되므로, 도 1의 공정 개념도와 같이, 본 발명의 콘크리트 구조물의 중성화 및 열화 방지 공법을 적용하기에 앞서, 콘크리트 표면의 이물질(수분, 유분, 기타 오염물질 등)을 제거하는 표면처리 공정을 실시한다. 이 표면처리 공정은 열화가 진행된 콘크리트 구조물의 보수 보강 시공으로 시행할 경우에는 고압수로 처리한 후 건조시킨 다음에 표면처리 작업을 한다.

다음으로, 본 발명의 콘크리트 구조물의 중성화 및 열화 방지 공법의 제1단계로서, 하도재를 표면처리된 콘크리트 구조물의 표면에 도포한 후 경화, 건조한다.

여기에서 하도재는 비스페놀-A형 에폭시수지, 자기 유화형 변성 에폭시 수지, 수분산형 에폭시 수지, 고급양성용매 및 물을 포함하는 주제부와, 변성지방족 폴리아민수지, 방향족 3급 아민 수지, 고급양성용매, 및 물을 포함하는 경화제부를 포함하는 수용성 하도재로서, 보다 바람직하기로는 주제부로서 비스페놀-A형 에폭시수지 9.5~30중량%, 자기 유화형 변성 에폭시 수지 15~40중량%, 수분산형 에폭시 수지 15~40중량%, 고급양성용매 2~10중량% 및 물 20~55중량%을 포함하고, 경화제부로서 변성지방족 폴리아민수지 20~55중량%, 방향족 3급 아민 수지 4.5~15중량%, 고급양성용매 2~10중량% 및 물 30~60중량%을 포함하며, 상기 주제부와 경화제부를 1:4~4:1의 중량비율로 포함할 수 있다.

본 발명의 하도재의 주제부에 포함되는 에폭시 수지는 에폭시 당량이 180~205인 것이 바람직하고, 자기유화형 변성에폭시 수지의 에폭시 당량은 200~220인 것이 바람직하며, 수분산형 에폭시 수지의 에폭시 당량은 450~550인 것이 바람직하다. 또, 경화제부에 포함되는 변성지방족 폴리아민수지는 아민가가 190~240인 것이 바람직하고, 방향족 3급 아민수지는 아민가가 620~650인 것이 바람직하다.

이와 같은 하도재 처리 공정은 주제와 경화제를 미리 지정된 배합비로 혼합한 후, 이 혼합된 재료를 표면처리된 콘크리트의 표면에 구석 부분이나 모서리 부분을 먼저 붓으로 충분히 흡수되도록 도포한 후, 넓은 면적은 롤러(Roller) 또는 스프레이(Spray)를 사용하여 콘크리트 표면의 전 부분에 걸쳐서 충분히 흡수되도록 도포한다. 이 때, 혼합된 재료는 온도 20± 5℃에서 보통 가사시간 약 1시간 이내에 전부 사용하는 것이 바람직하다. 가사시간이 경과한 재료는 그 물성이 저하될 가능성이 커기 때문이다. 이와 같이 하도재를 도포한 후에는 약 8시간 이상 충분히 경화 건조시킨다.

본 발명의 하도재는 침투성 소지 조정재로서의 역할을 하며, 상기 주제부와 경화제부의 2액성분을 혼합하였을 때, 유백색의 액상의 pH10~12인 알칼리성의 수용성 에폭시 폴리머상태가 되어, 표준상태 및 습윤상태의 콘크리트 표면에 뛰어난 침투성을 발휘하고, 침투된 하도재는 콘크리트 표면을 강화시켜주는 한편, 유기용제에 의한 유해성과 화재의 위험을 제거하여 안전성과 작업성을 향상시켜주는 효과가 있는 것이다. 또한, pH가 10~12의 알칼리성이므로, pH13인 알칼리성의 콘크리트 표면에 화학적으로 안정성을 부여함은 물론 콘크리트 표면과 친화력이 극대화되어, 콘크리트 표면과 강력한 부착력을 발휘하는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 하도재는 콘크리트 표면의 시멘트 분말, 먼지 등을 흡수해 다음 공정인 콘크리트 바탕 조정 작업의 재료인 중도재가 콘크리트 표면에 강력한 부착력을 발휘할 수 있도록 한다.

하도재의 처리 공정을 수행한 후, 중도재 처리 전에는 표면의 균열부위나 훼손 부위, 요철 부분을 충진보수재를 사용하여 충진보수작업을 한 후, 건조시킨 다음 표면을 평활하게 조정할 수 있다. 이 때, 사용하는 충진보수작업은 균열부위에는 좌대를 설치하고, 전용 주입기를 통하여 에폭시 수지를 주입하는 방법(SSG-EP 방법)으로 하고, 훼손 부위에는 철근을 방청하고 폴리머 시멘트 모르타르를 사용하여 단면복구하는 방법(SSG-PCM 방법)으로 하고, 요철부위에는 그라인더로 조정하거나, 에폭시계 퍼티(SSG-PU 방법)을 사용하여 표면을 조정하는 방법 등으로 할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 콘크리트 구조물의 중성화 및 열화 방지 공법의 제2단계로서, 중도재를 수용성 하도재가 경화, 건조된 표면에 도포한 후 경화, 건조한다.

여기에서 중도재는 비스페놀-A형의 에폭시 수지, 자기 유화형 변성 에폭시 수지, 고급양성용매 및 물을 포함하는 주제부와, 자기 유화형 변성지방족 폴리아민 수지, 방향족 3급아민, 마그네슘실리케이트, 이산화티탄, 알루미늄 금속분, 고급양성용매 및 물을 포함하는 경화제부를 포함하는 수용성 중도재로서, 보다 바람직하기로는 주제부로서 비스페놀-A형의 에폭시 수지 15~45중량%, 자기 유화형 변성 에폭시 수지 35~65중량%, 고급양성용매 5~25중량% 및 물 5~20중량%을 포함하고, 경화제부로서 자기 유화형 변성지방족 폴리아민 수지 10~30중량%, 방향족 3급아민 0.5~2.6중량%, 마그네슘실리케이트 15~30중량%, 이산화티탄 5~20중량%, 알루미늄 금속분 5~20중량%, 고급양성용매 5~10중량% 및 물 20~45중량%을 포함하며, 상기 주제부와 경화제부를 1:4~4:1의 중량비율로 포함할 수 있다.

본 발명의 중도재의 주제부에 포함되는 비스페놀-A형의 에폭시 수지는 에폭시 당량이 180~205인 것이 바람직하고, 자기유화형 변성에폭시 수지는 에폭시 당량이 200~220인 것이 바람직하다. 또, 경화제부에 포함되는 변성지방족 폴리아민수지는 아민가가 190~240인 것이 바람직하고, 방향족 3급 아민수지는 아민가가 620~650인 것이 바람직하다.

본 발명은 제1단계의 하도재 처리단계를 통하여 침투성 소지조정 작업을 실시한 후, 바탕 조정재인 중도재를 사용하여 중간공정인 바탕 조정 작업을 실시한다. 먼저 중도재의 주제와 경화제를 각각 전동 믹서기를 통하여 교반한 후, 교반된 주제에 경화제를 지정된 배합비로 넣으면서 전동 믹서기 등의 기계적인 방법으로 충분히 혼합 교반한 다음, 하도재가 처리된 표면에 붓, 롤러(Roller), 스프레이(Spray) 등을 이용하여 도포작업을 하되, 구석진 곳이나, 모서리 부분을 붓으로 먼저 도포한 다음 넓은 면을 롤러나 스프레이를 이용하여 전체적으로 충분히 도포하는 것이 바람직하다. 이 때, 혼합된 중도재는 20± 5℃에서 가사시간을 약 1시간 이내로 하는 것이 바람직하고, 이와 같이 중도재를 모두 도포한 후에는 약 8시간 이상 경화 건조하는 것이 바람직하다.

본 발명의 중도재는 종래의 공법에서 사용하는 유기 용제로 조성된 유성계의 바탕 조정재나 퍼티재와는 달리 수용성 에폭시 수지를 사용하고, 알루미늄 금속분으로는 두께가 1㎛이하이고, 장축 길이가 50㎛이상이며, 단축 길이가 10㎛이하인 편상의 알루미늄 금속분 및 세라믹을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 본 발명의 중도재는 주제부와 경화제부로 구성된 2액성분의 수용성 재료로서, 2액 성분을 혼합하였을 때, 혼합된 재료는 은회색의 액상의 수용성 재료가 되어, 콘크리트 표면과 우수한 친화력을 발휘하여 안정된 접착력을 확보할 수 있다. 또, 종래의 공법은 일반적으로 구상의 안료를 사용하나, 본 발명의 알루미늄 금속분은 편상의 구조로서, 코팅층의 내부에 깊이 침투한 상태에서 각각의 알루미늄 금속분이 층상의 구조를 치밀하고 복잡하게 취하는 넌리핑구조(non-leafing type)를 형성함으로써, 코팅층으로 침투하는 물 또는 공기 등의 유입을 차단하는 효과가 탁월할 뿐 아니라, 미리 형성되어 있는 하도재층 및 이후 수행하는 상도재층과의 밀착력을 우수하게 할 수 있는 것이다.

또, 중도재에 포함되어 넌리핑 구조를 형성하는 편상의 알루미늄 금속층은 태양광을 반사할 수 있어, 단열효과도 함께 확보할 수 있는 것이다.

이러한 본 발명의 중도재에 포함되는 알루미늄 금속분은 그 표면에 실리카로 코팅됨으로써, 알루미늄 금속분을 이용할 때, 수용성으로 작업성을 더욱 좋게 할 수 있는 것이다. 또한, 본 발명의 알루미늄 금속분은 약 65~75중량%의 농도로 용제에 미리 습윤되어 있음으로써, 작업시 알루미늄 금속분의 비산을 방지할 수 있고, 알루미늄 금속분을 타 조성과의 혼합시 편상의 알루미늄 금속분이 파괴되는 것을 방지할 수 있는 것이다. 여기에서 알루미늄 금속분을 미리 습윤하는 용제는 고급양성용매를 사용할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 콘크리트 구조물의 중성화 및 열화 방지 공법의 제3단계로서, 상도재를 수용성 중도재가 경화, 건조된 표면에 도포한 후 경화, 건조한다.

여기에서 상도재는 수성 실리콘 아크릴 수지 또는 수성 폴리우레탄 수지, 이산화티탄, 마그네슘 실리케이트, 첨가제 및 물을 포함하는 주제부와, 폴리이소시아네이트 수지 및 고급양성용매를 포함하는 경화제부를 포함하는 수용성 상도재로서, 보다 바람직하기로는 주제부로서 수성 실리콘 아크릴 수지 또는 수성 폴리우레탄 수지 30~60중량%, 이산화티탄 15~30중량%, 마그네슘 실리케이트 15~30중량% 및 물 7.9~30중량%을 포함하고, 경화제부로서 폴리이소시아네이트 수지 30~70중량% 및 고급양성용매 30~70중량%를 포함하며, 상기 주제부와 경화제부를 10:1~1:10의 중량비율로 포함할 수 있다.

본 발명은 제2단계의 중도재 처리단계를 통하여 바탕 조정 작업을 실시한 다음에는 상도재의 주제를 전동 믹서기를 통하여 교반한 후, 교반된 주제에 경화제를 지정된 배합비로 넣어 전동 믹서기 등의 기계적인 방법으로 충분히 혼합 교반한 다음, 중도재가 처리된 표면에 붓, 롤러(Roller), 스프레이(Spray) 등을 이용하여 도포작업을 하되, 구석진 곳이나, 모서리 부분을 붓으로 먼저 도포한 다음 넓은 면을 롤러나 스프레이를 이용하여 전체적으로 충분히 도포하는 것이 바람직하다. 이 때, 혼합된 상도재는 20± 5℃에서 가사시간을 약 2시간 이내로 하는 것이 바람직하고, 이와 같이 상도재를 모두 도포한 후에는 약 8시간 이상 경화 건조하는 것이 바람직하다. 이 때, 상도처리는 시공하고자 하는 콘크리트 구조물의 상태, 설치장소 등의 환경적 요인에 따라 상도 처리 공정을 1회 또는 2회 이상 더 반복하여 실시할 수 있다.

본 발명의 마감재료인 상도재는 무황변의 수용성 실리콘 아크릴 수지 또는 수용성 폴리우레탄 수지를 주성분으로 하는 수용성의 고기능성 도료로써, 기존의 공법인 유기용제를 사용하는 유성계 아크릴 우레탄 수지 도료와 같은 우수한 성능을 유지하면서, 수용성으로 제조되어 작업시 유기용제에 의한 유해성과 화재위험이 제거되어 안정성과 작업성이 우수하게 할 수 있게 되었다.

본 발명의 상기 제1단계에서 상기 수용성 하도재의 주제부 및 경화제부, 상기 제2단계에서 상기 수용성 중도재의 주제부 및 경화제부, 상기 제3단계에서 경화제부에 포함되는 고급양성용매는 각각 같거나 다르게, 에테르계 용제, 에스테르계 용제, 알코올계 용제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것이 바람직하고, 상기 에테르계 용제는 부틸셀로솔브 또는 에틸셀로솔브이고, 상기 에스테르계 용제는 부틸아세테이트, 셀로솔브아세테이트 또는 메틸아세테이트이고, 상기 알코올계 용제은 에틸알코올, 이소프로필알코올 또는 부틸알코올일 수 있다.

또, 본 발명의 하도재, 중도재, 상도재에는 첨가제로서 안료, 소포제, 침강방지제, 충진제, 분산제, 안정제 등 필요에 따라 기능성 첨가제를 포함할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 콘크리트 구조물의 열화방지 공법은 상술한 바와 같이 제1단계로서 하도재 처리, 제2단계로서 중도재 처리 및 제3단계로서 상도재 처리를 수행하여 실시되며, 이와 같은 작업이 완료된 후에는 약 7일간의 경화 건조 양생 후 모든 성능과 기능이 정상화되어 콘크리트 구조물의 열화를 방지하는 효과를 달성할 수 있다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

<본 발명의 중도재 실시예 1 및 비교예 1>

먼저, 본 발명의 알루미늄 금속분을 함유하는 중도재 실시예 1과 이를 함유하지 않는 비교예 1을 대비한다.

- 본 발명의 중도재 실시예 1의 시험편 제작

본 발명의 중도재 실시예 1의 성분 및 함량은 다음 표 1과 같이 하였다.

먼저 주제의 제조를 위하여 용기에 주제 성분 1을 투입한 후, 약 500~900RPM 정도로 저속 교반하면서 성분 2 및 3을 첨가하여 균일 혼합한 후, 주제 성분 4, 5, 6을 첨가하여 균일액상으로 제조하였다. 이 때, 중간 검사항목으로 색상은 연한 황색 용액이었고, 점도는 65±5KU(25℃), 비중 1.00±0.05(25℃)이었다.

다음으로, 경화제의 제조를 위하여 용기에 경화제 성분 1을 투입한 후 저속교반하면서 경화제 성분 2를 소량씩 투입하여 균일 겔상이 되도록 약 10분 정도 고속교반(1500~2000RPM)하여 겔상태를 확인한 후 겔상용액을 저속교반하면서 경화제 성분 3~9를 순서대로 첨가 혼합하여 균일 액상으로 제조하고, 이를 저속교반하면서 경화제 성분 10 및 11을 첨가한 후 약 30분간 고속 분산하여 입도가 6이상, 점도가 120±10KU(25℃)로 균일액상을 만들었다. 이와 별도 용기에서 경화제 성분 12를 경화제 성분 13 및 14에 미리 혼합하여 prewetting 시킨 후, 상기 용액에 저속교반하면서 첨가한 후, 약 20분간 중속교반(1000~1500RPM)하면서 균일하게 분산시켜, 중간 검사항목으로 색상은 연한 은회색이고, 점도가 110±10KU(25℃), 비중 1.32±0.05이었다.

그리고, 상기 주제 혼합물에 상기 경화제 혼합물을 1:4의 중량 비율로 혼합하였다.

이렇게 제조된 혼합물을 깨끗하고 편평한 유리판(150*75*1mm)에 어플리케이터(Applicator)를 사용하여 도장재의 젖은 도막 두께가 약 0.060mm가 되도록 조정하여 도포한 다음 실온(약 20±5℃)에서 7일간 건조하고, 시험편 주위를 파라핀 왁스로 도포한 것을 시험편으로 하여 다수 제작하였다.

- 비교예 1의 시험편 제작

상기 본 발명의 중도재 실시예 1의 시험편 제작에서 경화제 성분 12, 13 및 14를 prewetting하여 혼합하는 것을 제외하고는 본 발명의 중도재 실시예 1의 시험편 제작과 동일하게 하여, 시험편을 다수 제작하였다.

- 내알칼리성 시험

시험편의 2/3 부분이 수산화칼슘(Ca(OH)₂) 포화 수용액에 168시간 침지시킨 후, 이를 흐르는 물에 세척하여 실내에서 2시간 동안 비스듬히 세워서 방치한 뒤 도막을 조사하여, 주름, 갈라짐, 부품음, 박리가 없어야 하고, 침지한 부분과 침지하지 않은 부분의 색과 광택 차이가 크지 않으면 내알칼리성 시험에 이상이 없는 것으로 판단하는 것으로 하였고, 그 결과는 표 2와 같다.

즉, 상기 표 2에서와 같이, 알루미늄 금속분이 미함유된 비교예 1은 도막에 작은 부풀음이 약 5%정도 발생하였으나, 본 발명의 중도재 실시예 1은 이러한 현상이 발생하지 않아, 본 발명의 중도재는 내알칼리성이 우수함을 알 수 있다.

- 내염수성 시험

시험편의 2/3 부분이 염화나트륨(NaCl) 3% 수용액에 168시간 침지시킨 후, 이를 흐르는 물에 세척하여 실내에서 2시간 동안 비스듬히 세워서 방치한 뒤 도막을 조사하여, 주름, 갈라짐, 부품음, 박리가 없어야 하고, 침지한 부분과 침지하지 않은 부분의 색과 광택 차이가 크지 않으면 내알칼리성 시험에 이상이 없는 것으로 판단하는 것으로 하였고, 그 결과는 표 3과 같다.

즉, 상기 표 3에서와 같이, 알루미늄 금속분이 미함유된 비교예 1은 도막에 작은 부풀음이 약 3%정도 발생하였으나, 본 발명의 중도재 실시예 1은 이러한 현상이 발생하지 않아, 본 발명의 중도재는 내염수성이 우수함을 알 수 있다.

- 내수성 시험

시험편의 2/3 부분이 물에 168시간 침지한 후 꺼내어 흐르는 물에 세척하여 실내에서 2시간 동안 비스듬히 세워 방치한 다음 도막을 조사한다. 이 때, 도막에 주름, 갈라짐 부풀음, 박리가 없어야 하며, 침지한 부분과 하지 않은 부분의 색과 광택의 차이가 크지 않으면 내수성 시험에 이상이 없는 것으로 하였다.

즉, 상기 표 4에서와 같이, 알루미늄 금속분이 미함유된 비교예 1은 도막에 작은 부풀음이 약 3%정도 발생하였으나, 본 발명의 중도재 실시예 1은 이러한 현상이 발생하지 않아, 본 발명의 중도재는 내수성이 우수함을 알 수 있다.

- 내습성 시험

시험편을 온도 50± 1℃, 상도습도 95%이상으로 유지된 항온 항습기에 넣고 24시간 경과한 시험편을 꺼내어 즉시 도막을 조사하였다. 이 때, 도막에 주름, 갈라짐, 부풀음, 박리가 없어야 내습성에 이상이 없는 것으로 하였다.

즉, 상기 표 5에서와 같이, 알루미늄 금속분이 미함유된 비교예 1은 도막에 작은 부풀음이 약 5%정도 발생하였으나, 본 발명의 중도재 실시예 1은 이러한 현상이 발생하지 않아, 본 발명의 중도재는 내습성이 우수함을 알 수 있다.

<본 발명의 콘크리트 구조물의 열화공법의 실시예 2 및 비교예 2>

다음으로, 본 발명의 콘크리트 구조물의 열화공법으로, 하도재, 중도재 및 상도재가 모두 적용된 실시예 2와 비교예 2를 대비한다.

- 본 발명의 콘크리트 구조물의 열화공법의 실시예 2의 시험체 제작

본 발명의 콘크리트 구조물의 열화공법의 실시예 2의 하도재 및 상도재의 성분 및 함량은 다음 표 6 및 표 7과 같이 하고, 중도재의 성분 및 함량은 상기 표 1과 같이 하였다.

먼저, 시험용 밑판의 제작은 다음과 같이 한다.

시험용 밑판은 시멘트, 표준모래, 물을 1:3:0.5의 중량비로 배합한 모르타르를 각각의 시험에 맞는 치수에 맞는 형틀(중성화 시험 : 100mm*100mm*100mm, 온냉반복 저항성 시험, 내알칼리성 시험 및 내염수성 시험 : 70mm*70mm*20mm)을 사용하여 성형시켜 온도 20± 2℃, 상대습도 90%이상의 상태에서 약 48시간 양생한 후, 탈형하여 5일 동안 20± 2℃의 물속에서 양생하고, 상대습도 65± 20%, 온도 20± 2℃에서 7일 이상 양생하여, 150번 연마지를 사용하여 모르타르를 다져 넣을 때의 밑면을 연마하고 청소하여 각각의 시험에 사용할 수 있도록 다수개 제작하였다.

다음으로, 하도재의 주제의 제조를 위하여 용기에 주제 성분 1을 투입한 후, 약 1000~1500 rpm의 속도로 중속 교반하면서 주제성분 2를 소량씩 첨가하여 균일한 점성 용액이 되도록 20분 정도 계속 중속 교반하였다. 그리고, 상기 용액을 저속 교반하면서 주제성분 3 내지 7을 순서대로 첨가한 후, 20분 정도 중속 교반하면서 균일한 용액으로 제조하였으며, 이 때, 중간 검사항목으로 색상은 연한 황색 용액이었고, 점도는 60± 5 KU(25℃), 비중 1.00± 0.05(25℃)이었다.

다음으로, 경화제의 제조를 위하여 용기에 경화제 성분 1을 투입한 후 저속교반하면서 경화제 성분 2를 첨가 혼합한 후, 경화제 성분 3 및 4를 순서대로 첨가 혼합하여 균일한 용액으로 제조하였고, 중간 검사항목으로 색상은 투명한 액체이고, 비중이 1.00± 0.05이었다.

그리고, 상기 주제 혼합물과 상기 경화제 혼합물을 1:1의 중량 비율로 혼합하였다.

중도재는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.

다음으로, 상도재의 주제의 제조를 위하여 A용기에 주제 성분 1을 투입한 후, 저속 교반하면서 주제성분 2~4를 순서대로 균일하게 혼합한다. 그리고, 별도의 B용기에 주제성분 5를 투입하고, 중속교반하면서 주제성분 6을 소량씩 첨가하여 균일하게 분산되도록 20정도 중속교반한다. A용기에 미리 혼합된 혼합물을 중속교반하면서 B용기에 미리혼합된 혼합물을 첨가혼합한 후 주제성분 7 및 8을 첨가하여 충분히 분산되도록 20분 정도 고속 분산한다. 그리고, 상기 용액을 중속교반하면서 주제성분 9~11을 순서대로 첨가 혼합하고, 20분 정도 중속교반하여 균일한 액상으로 제조하였다. 이 때, 중간 검사항목으로 색상은 백색이었고, 점도는 85± 5 KU(25℃), 비중 1.30± 0.05(25℃), 입도(NS)는 6.0이상 이었다.

다음으로, 경화제의 제조를 위하여 용기에 경화제 성분 1을 투입한 후 저속교반하면서 경화제 성분 2를 첨가 혼합하여 균일한 용액으로 제조하였고, 중간 검사항목으로 색상은 투명한 액체이고, 비중이 0.86± 0.05이었다.

그리고, 상기 주제 혼합물과 상기 경화제 혼합물을 7:1의 중량 비율로 혼합하였다.

이렇게 제조된 하도재와 중도재 및 상도재를 미리 제작된 시험용 밑판의 표면에 하도재를 붓도장으로 젖은 도막 두께가 30± 5㎛ 되도록 도포하여 온도 20± 5℃에서 8시간 경화 건조한 후에, 중도재를 상기 코팅된 하도재의 표면에 붓도장으로 젖은 도막두께가 60± 10㎛ 되도록 도포하여 온도 20± 5℃에서 8시간 경화 건조한 후에, 상도재를 상기 코팅된 중도재의 표면에 붓도장으로 젖은 도막 두께가 60± 10㎛ 되도록 도포하여 온도 20± 5℃에서 7일간 경화 건조시켜 본 발명의 하도재와 중도재 및 상도재가 도막으로 형성된 시험체를 각각 다수개씩 제조하였다.

- 비교예 2의 시험체 제작

상기 비교예 1의 시험편 제작에서 사용된 중도재의 성분 및 함량으로 하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 시험체를 다수 제작하였다.

- 실시예 3 및 비교예 3의 시험체 제작

하도재, 중도재 및 상도재가 순서대로 도막 형성된 실시예 2 및 비교예 2와 같이 제작한 후, 촉진시험(가혹시험)을 위하여 각각의 도막 표면에 칼로 하도재의 도막까지 X자 모양으로 직선을 그어서 실시예 3 및 비교예 3의 시험체를 제작하였다.

- 내중성화 시험

기준시험체(하도재, 중도재 및 상도재가 코팅처리되지 않은 시험용 밑판), 본 발명의 실시예 2의 시험체 및 비교예 2의 시험체를 중성화 시험기에 폭로하였고, 폭로조건은 온도 20± 2℃, 상대습도 65± 10%, 이산화탄소 농도 5%로 하였으며, 폭로시간은 28일 동안하고, 그 후 시험체를 꺼내어 단면을 절단하고, 절단면에 1% 페놀프탈레인 알코올 용액을 분무하여 적색으로 변색한 부분을 알칼리부분, 변하지 않은 부분을 중성화 부분으로 판단하여 노출된 표면으로부터 중성화 경계면까지의 평균길이를 측정하여 중성화 깊이로 정의하였으며, 그 결과는 표 8과 같다.

즉, 상기 표 5에서와 같이, 기준시험체는 이산화탄소가 콘크리트 내부로 침투하여 평균 20.4mm의 중성화가 진행된 결과를 보이고, 본 발명의 실시예 2 및 비교예 2는 모두 이산화탄소가 침투하지 못하여 중성화가 진행되지 않았음을 알 수 있다.

- 온냉 반복 작용에의한 저항성 시험

시험체를 온도 20± 2℃의 물속에 18시간 침지한 뒤, 이를 꺼내어 즉시 -20± 3℃의 항온기속에 침지하여 3시간 냉각시키고, 이어서 50± 3℃ 의 다른 항온기 속에서 3시간 가온하는 것을 1싸이클로하여 이와 같은 조작을 10회 반복한 뒤, 20± 5 ℃로 유지되는 시험실에서 2시간 방치하여, 시험체의 도막 표면에 벗겨짐, 갈라짐, 부풀림이 있는지 여부를 육안으로 조사하고, 부착강도를 위와 같이 온냉 반복 시험을 실시하지 않은 상태의 전,후 측정하였으며, 그 결과는 다음 표 9와 같다.

즉, 상기 표 8에서와 같이, 알루미늄 금속분이 미함유된 중도재를 사용한 비교예 2는 시험 후 부착강도가 시험전보다 0.4 저하되었으나, 본 발명의 하도재, 중도재 및 상도재를 모두 적용한 실시예 2는 시험 후 표면의 도막 벗겨짐, 갈라짐, 부풀림 등이 발생하지 아니하였고, 시험 후 부착강도도 시험 전과 대비하여 0.1의 저하만이 발생하여, 온냉반복시헝에 대한 저항성이 우수한 것을 알 수 있다.

또, 가혹조건 실험을 위한 실시예 3의 경우에는 시험 후 경계선으로부터 부풀음이 1.5mm 정도 발생하였으나, 비교예 3의 경우에는 3.5mm 정도 발생하여, 본 발명의 실시예의 경우에는 중도재에 포함된 편상의 알루미늄 금속분에 의하여 온냉 반복 작용에 의할 때, 물의 침투를 막을 수 있음을 알 수 있다.

- 내알칼리성 시험

시험체를 수산화칼슘(Ca(OH)2) 포화 수용액에 240시간 완전히 침지시킨 후, 이를 꺼내어 흐르는 물에 세척하여 물기를 닦아 낸 후, 실내에서 3시간 동안 방치한 뒤 도막을 조사하여, 주름, 갈라짐, 부품림의 발생여부를 육안으로 검사하고, 부착강도를 시험 전, 후 측정하였고, 그 결과는 표 10와 같다.

즉, 상기 표 9에서와 같이, 알루미늄 금속분이 미함유된 중도재를 사용한 비교예 2는 시험 후 부착강도가 시험전보다 0.2 저하 되었으나, 본 발명의 하도재, 중도재 및 상도재를 모두 적용한 실시예 2는 시험 후 표면의 도막 벗겨짐, 갈라짐, 부풀림 등이 발생하지 아니하였고, 시험 후 부착강도도 시험 전과 대비하여 저하되지 않았다.

또, 가혹조건 실험을 위한 실시예 3의 경우에는 시험 후 경계선으로부터 부풀음이 1.0mm 정도 발생하였으나, 비교예 3의 경우에는 2.5mm 정도 발생하여, 본 발명의 실시예의 경우에는 중도재에 포함된 편상의 알루미늄 금속분에 의하여 알칼리수의 침투를 막을 수 있음을 알 수 있다.

- 내염수성 시험

시험체를 염화나트륨(NaCl) 3% 수용액에 240시간 침지시킨 후, 이를 꺼내어 흐르는 물에 세척하여 실내에서 3시간 동안 비스듬히 세워서 방치한 뒤 도막을 조사하여, 주름, 갈라짐, 부품림의 발생여부를 육안으로 검사하고, 부착강도를 시험 전, 후 측정하였고, 그 결과는 표 11과 같다.

즉, 상기 표 10에서와 같이, 알루미늄 금속분이 미함유된 중도재를 사용한 비교예 2는 시험 후 부착강도가 시험전보다 0.3 저하 되었으나, 본 발명의 하도재, 중도재 및 상도재를 모두 적용한 실시예 2는 시험 후 표면의 도막 벗겨짐, 갈라짐, 부풀림 등이 발생하지 아니하였고, 시험 후 부착강도도 시험 전과 대비하여 저하되지 않았다.

본 발명의 친환경의 수용성 에폭시 도료와 편상 구조의 방수차닥막을 이용한 콘크리트 구조물의 중성화 및 열화 방지 공법에 의하면 유기용제를 사용하지 않는 수용성 도료를 사용하기 때문에 유기용제의 사용으로 인한 인체의 유해성과 화재의 위험성, 환경오염 등을 방지할 수 있고, 습윤면에서의 작업이 가능하고, 중간 공정인 중도재의 편상의 알루미늄 금속분을 포함하는 방수 차단막 작용으로 콘크리트 구조물의 보호 및 수명을 연장할 수 있으며, 특히, 내구성, 방수성, 부착성, 내부식성, 보온단열성 및 외부환경에 대한 저항성을 크게 높여주는 우수한 효과가 있는 것이다.

SSG100 : 콘크리트 구조물
SSG110 : 하도재층
SSG120 : 중도재층, SSG121 : 알루미늄 금속분
SSG130 : 상도재층

Claims

비스페놀-A형 에폭시수지, 자기 유화형 변성 에폭시 수지, 수분산형 에폭시 수지, 고급양성용매 및 물을 포함하는 주제부와,
변성지방족 폴리아민수지, 방향족 3급 아민 수지, 고급양성용매 및 물을 포함하는 경화제부를 포함하는 수용성 하도재를 콘크리트 구조물의 표면에 도포한 후 경화, 건조시키는 제1단계;
비스페놀-A형의 에폭시 수지, 자기 유화형 변성 에폭시 수지, 고급양성용매 및 물을 포함하는 주제부와,
자기 유화형 변성지방족 폴리아민 수지, 방향족 3급아민, 마그네슘실리케이트, 이산화티탄, 알루미늄 금속분, 고급양성용매 및 물을 포함하는 경화제부를 포함하는 수용성 중도재를 상기 수용성 하도재가 경화, 건조된 표면에 도포한 후 경화, 건조시키는 제2단계;
수성 실리콘 아크릴 수지 또는 수성 폴리우레탄 수지, 이산화티탄, 마그네슘 실리케이트, 첨가제 및 물을 포함하는 주제부와,
폴리이소시아네이트 수지 및 고급양성용매를 포함하는 경화제부를 포함하는 수용성 상도재를 상기 중도재가 경화, 건조된 표면에 도포한 후 경화, 건조시키는 제3단계를 포함하고,
상기 제1단계에서 상기 수용성 하도재의 주제부 및 경화제부, 상기 제2단계에서 상기 수용성 중도재의 주제부 및 경화제부, 상기 제3단계에서 경화제부에 포함되는 고급양성용매는 각각 같거나 다르게, 에테르계 용제, 에스테르계 용제, 알코올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 중성화 및 열화 방지 공법.
제1항에 있어서, 상기 제2단계에서 상기 수용성 중도재의 경화제에 포함된 알루미늄 금속분은 두께가 1㎛이하이고, 장축 길이가 50㎛이상이며, 단축 길이가 10㎛이하 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 중성화 및 열화 방지 공법.
제2항에 있어서, 상기 알루미늄 금속분은 실리카로 코팅된 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 중성화 및 열화 방지 공법.
제2항에 있어서, 상기 알루미늄 금속분은 65~75중량%이 농도로 용제에 미리 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 중성화 및 열화 방지 공법.
제4항에 있어서, 상기 용제는 고급양성용매인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 중성화 및 열화 방지 공법.
제1항에 있어서, 상기 제1단계에서, 상기 수용성 하도재는 주제부로서 비스페놀-A형 에폭시수지 9.5~30중량%, 자기 유화형 변성 에폭시 수지 15~40중량%, 수분산형 에폭시 수지 15~40중량%, 고급양성용매 2~10중량% 및 물 20~55중량%을 포함하고,
경화제부로서 변성지방족 폴리아민수지 20~55중량%, 방향족 3급 아민 수지 4.5~15중량%, 고급양성용매 2~10중량% 및 물 30~60중량%을 포함하며,
상기 주제부와 경화제부를 1:4~4:1의 중량비율로 포함하고;
상기 제2단계에서, 상기 수용성 중도재는 주제부로서 비스페놀-A형의 에폭시 수지 15~45중량%, 자기 유화형 변성 에폭시 수지 35~65중량%, 고급양성용매 5~25중량% 및 물 5~20중량%을 포함하고,
경화제부로서 자기 유화형 변성지방족 폴리아민 수지 10~30중량%, 방향족 3급아민 0.5~2.6중량%, 마그네슘실리케이트 15~30중량%, 이산화티탄 5~20중량%, 알루미늄 금속분 5~20중량%, 고급양성용매 5~10중량% 및 물 20~45중량%을 포함하며,
상기 주제부와 경화제부를 1:4~4:1의 중량비율로 포함하고;
상기 제3단계에서, 상기 수용성 상도재는 주제부로서 수성 실리콘 아크릴 수지 또는 수성 폴리우레탄 수지 30~60중량%, 이산화티탄 15~30중량%, 마그네슘 실리케이트 15~30중량% 및 물 7.9~30중량%을 포함하고,
경화제부로서 폴리이소시아네이트 수지 30~70중량% 및 고급양성용매 30~70중량%를 포함하며,
상기 주제부와 경화제부를 10:1~1:10의 중량비율로 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 중성화 및 열화 방지 공법.
삭제
제1항에 있어서, 상기 에테르계 용제는 부틸셀로솔브 또는 에틸셀로솔브이고, 상기 에스테르계 용제는 부틸아세테이트, 셀로솔브아세테이트 또는 메틸아세테이트이고, 상기 알코올은 에틸알코올, 이소프로필알코올 또는 부틸알코올인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 중성화 및 열화 방지 공법.