KR101942986B1 - 콘크리트 일체형 유무기 하이브리드 방수재와 단열 및 보강재료를 이용한 외단열, 방수 및 보강 복합 구조 및 그 시공공법 - Google Patents

콘크리트 일체형 유무기 하이브리드 방수재와 단열 및 보강재료를 이용한 외단열, 방수 및 보강 복합 구조 및 그 시공공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘크리트 일체형 유무기 하이브리드 방수재와 단열 및 보강재료를 이용한 외단열, 방수 및 보강 복합 구조 및 그 시공공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건축물 조적벽체 또는 외벽체에 콘크리트 일체형 유무기 하이브리드 방수재를 일정 두께로 도포하고, 단열재료로서 다공질 장석을 포함한 모르타르를 일정 두께로 타설하여 외단열 및 방수의 복합기능을 가지는 콘크리트 일체형 유무기 하이브리드 방수재와 단열 및 보강재료를 이용한 외단열, 방수 및 보강 복합 구조 및 그 시공공법에 관한 것이다.

Description

콘크리트 일체형 유무기 하이브리드 방수재와 단열 및 보강재료를 이용한 외단열, 방수 및 보강 복합 구조 및 그 시공공법{External insulation and waterproofing integral concrete structure using integral concrete type organic and inorganic hybrid water proofing compound and insulation material and the construction method thereof}
본 발명은 콘크리트 일체형 유무기 하이브리드 방수재와 단열 및 보강재료를 이용한 외단열, 방수 및 보강 복합 구조 및 그 시공공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건축물 조적벽체 또는 외벽체에 콘크리트 일체형 유무기 하이브리드 방수재를 일정 두께로 도포하고, 단열재료로서 다공질 장석을 포함한 모르타르를 일정 두께로 타설하여 외단열 및 방수의 복합기능을 가지는 콘크리트 일체형 유무기 하이브리드 방수재와 단열 및 보강재료를 이용한 외단열, 방수 및 보강 복합 구조 및 그 시공공법에 관한 것이다.
일반적으로, 실내, 옥상, 지붕, 지하실 등 각종 구조물 바닥, 교량, 도로 등의 노면 바닥, 각종 유체 저장탱크 등의 콘크리트 구조물에는 빗물 등이 스며들었을 경우, 일부가 내부로 침투하여 구조물의 내구성에 악영향을 주게 되므로 각종 방수재료를 사용하여 방수 시공하고 있다.
상기한 방수 시공공법으로는 아스팔트, 콜타르피치, 우레탄, 에폭시 등 도막방수재를 도포하여 방수코팅층을 형성하는 방법, 아스팔트나 콜타르피치를 함침한 종이, 펠트, 천 등 방수시트로 시공면을 덮고, 그 위에 모르타르, 레미콘 등을 타설하는 방법 등이 있다.
상기와 같은 종래 방수공법으로서, 한국등록특허 10-0977160에는 바탕기재에 프라이머를 도포하는 단계와, 상기 바탕기재의 코너부에 부틸합성고무 밴드를 시공하는 단계와, 상기 프라이머에 무용제형 폴리우레탄 매스틱 방수재를 도포하는 단계와, 상기 방수재의 상부에 보호층을 시공하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 무용제형 폴리우레탄 매스틱 방수재는 제1액과 제2액으로 이루어지며, 상기 제1액은 우레탄 경화제 15∼40중량%, 연화제 10∼40중량%, 무기질 필러 20∼70중량%, 점착부여제 2∼20중량%, 반응 촉매 0.1∼5중량%, 안료 1∼10중량% 및 기타 첨가제 0.1∼5중량%를 포함하여 이루어지고, 상기 제2액은 분자쇄에 2개 이상의 이소시아네이트 반응기를 가지는 우레탄 프리폴리머 또는 단량체로 이루어지며, 상기 부틸합성고무 밴드는 부틸합성고무 매스틱 조성물을 단면이 이등변 삼각형으로 되는 바형상의 부틸합성고무 밴드로 성형하되, 상기 이등변 삼각형은 등변의 길이가 2∼7cm이고, 꼭지각의 크기가 80∼150°이며, 상기 부틸합성고무 밴드의 하나 이상의 측면에는 이형층이 구비되고, 상기 부틸합성고무 매스틱 조성물은 부틸고무 10∼30중량%, 연화제 3∼20중량%, 무기질 필러 20∼70중량%, 점착부여제 8∼25중량%, 개질재 4∼15중량% 및 점도 조정제 4.8∼25중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무용제형 폴리우레탄 매스틱 방수재를 이용한 방수공법이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1573298에는 기초부재 표면에 프라이머를 도포하는 단계; 상기 프라이머 상부에 바탕조정제로서 폴리우레아를 도포하는 단계; 및 상기 바탕조정제 상부에 방수용으로서 폴리우레아를 코팅하는 단계;를 포함하고, 상기 바탕조정제는 폴리이소시아네이트를 함유하는 A액 및 폴리올, 폴리아민 및 폴리아스파틱 에스터를 함유하는 B액으로 이루어지며, 상기 A액은 NCO%가 8 내지 20중량%이고, 상기 B액은 폴리올이 5 내지 20중량%이고, 폴리아민이 20 내지 40중량%이고, 폴리아스파틱에스터(polyaspartic ester)가 20 내지 40 중량% 이며, 상기 A액과 B액의 부피비는 1:1이고, 상기 B액에는 실리콘계 소포제, 1.3-BG, 1.4-BD, 프로필렌 카보네이트(Propylene carbonate)가 첨가물로서 포함되는 것을 특징으로 하는 바탕조정제로 폴리우레아를 이용하는 방수공법이 개발된 바 있다.
또한, 한국등록특허 10-1469840에는 MMA수지를 포함하는 프라이머를 교면 바닥면에 도포하여 프라이머층을 형성하는 단계(S10); 상기 프라이머층 상부에 MMA수지를 포함하는 방수재를 도포하여 방수층을 형성하는 단계(S20); 상기 방수층의 상부로 택코팅을 실시하는 단계(S30);를 포함하는 교면 포장 방수공법에 있어서, 상기 S20 단계에서, 상기 방수재는 MMA수지와 골재를 포함하되, 상기 MMA수지는 MMA, PMMA, 우레탄(UR), 불포화 폴리에스테르(UP), 에폭시 아크릴레이트를 배합하여 고분자 물질화 된 수지이며, 상기 골재는 규사, 탄산칼슘, 자연사를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 방수재는, MMA수지 100중량부에 대해 골재 100 내지 400중량부, 상기 골재보다 입경이 작은 충진분말 100 내지 300중량부, 경화제 2 내지 5중량부를 포함하면서, 증점제로는 메틸셀롤로오즈(MC)에 수용성 고분자를 도입한 것으로 타 조성들과 혼합 시 즉각적인 증점효과가 나타나지 않고 수용성 고분자가 용해된 이후에 메틸셀롤로오즈(MC)가 증점효과를 나타내도록 하는 히드록실프로필메틸셀룰로오즈계 점성분말 1 내지 3중량부와, 표면장력을 저하시킴으로써 미세균열로의 충진을 확보할 수 있도록 소디움 라우릴 설페이트 0.5 내지 1중량부가 더 배합되는 것을 특징으로 하는 교면 포장 방수공법이 공지된 바 있다.
그러나, 상기와 같은 도막방수재를 사용하여 방수코팅층을 시공하는 경우에는 시공도 쉽고 가격도 저렴하지만, 구조물에 균열이 발생하면 방수코팅층이 파괴되어 균열이 발생한 부분은 방수효과를 상실한다는 문제점이 있고, 도막방수재를 사용하여 도막을 형성할 경우에는 균일한 도막형성 또는 매끈한 도막을 형성하는데어려움이 있을 뿐만 아니라 일정시간의 경화시간을 필요로 한다는 점에서 단점이 있고, 특히, 크랙발생부 또는 콘크리트 구조체를 연결하는 조인트부가 형성된 방수구조체의 경우에는 상기 크랙발생부 또는 조인트부에 의한 팽창 또는 균열에 의해 도막방수재에도 균열이 발생한다는 심각한 문제점이 있다.
또한, 상기 도막방수재의 문제점과 단점을 해소하기 위하여 방수시트를 이용한 공법으로서 한국공개특허 10-2010-0046369에는 골조바닥(10)에 소정의 폭(W)과 길이(L)를 가지는 아스팔트 방수시트(S)를 1개의 단위로 하여 독립적으로 시공하는 공법으로서, 상기 골조바닥(10) 전면에 아스팔트 프라이머을 도포하여 아스팔트 프라이머층(11)을 형성하는 프라이머층 형성단계(S1); 상기 아스팔트 프라이머층(11)의 상부에 고온으로 녹인 아스팔트를 길게 도포하여 제1아스팔트층(12)을 형성하는 제1아스팔트층 형성단계(S2); 상기 제1아스팔트층(12) 상에 아스팔트 방수시트(S)와 다른 아스팔트 방수시트(S')를 이격된 상태로 배치하여 압착시키는 아스팔트 방수시트 배치단계(S3); 상기 아스팔트 방수시트(S)와 다른 아스팔트 방수시트(S')의 가장자리 상부 및 이격된 부분으로 돌출되는 제1아스팔트층(12)의 상부를 덮도록 고온으로 녹인 아스팔트를 도포하여 제2아스팔트층(13)을 형성하는 제2아스팔트층 형성단계(S4); 및 상기 제2아스팔트층(13)의 상부면에 비닐(14)을 부착하는 비닐 부착단계(S5);를 포함하는 아스팔트 방수시트를 이용한 방수공법이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1382233에는 자체 방음기능과 충격흡수 및 단열성을 갖는 에어엠보시트(20)와; 상기 에어엠보시트(20)의 하부면에 일체로 접착, 설치되어 복사열을 차단하고, 방습기능을 수행하는 알루미늄박판(30)과; 상기 에어엠보시트(20)의 상부면에 일체로 접착, 설치되어 상기 에어엠보시트(20)를 보호하고, 열을 차단하며, 상기 에어엠보시트(20)와 도막방수재를 일체로 연결하는 매개체 역할을 수행하는 부직포(40);를 포함하되, 상기 알루미늄박판(30)의 하부면에 일정 두께를 갖는 고무발포보온재(50)를 일체로 접착, 설치하여 단열성 및 차음성을 극대화시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 단열 복합방수시트가 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-0987601에는 유화아스팔트에 연화제, 점착부여제, 가소성수지, 충전제 등을 혼합하여 점착성이 우수한 겔상의 재료를 제조한 후 기계식 강제 믹서를 통해 라텍스 수지를 혼합 가공하여 아스팔트 시트, HDPE 시트, 부직포, PE폼 등에 도포한 방수 시트가 공지되어 있고, 한국등록특허 10-0987602에는 재생고무와 연화제, 점착부여제,충진제, SBS 수지를 첨가 후 기계식 강제 믹서를 통해 점착력이 우수한 물질로 조성한 후 아스팔트 시트, HDPE 시트, 부직포, PE 폼 등에 사용용도에 따라 도포한 방수 시트가 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1117743에는 콘크리트 바탕면의 상측부에 설치되며, 강도보강과 충격 완충효과 및 구조물 거동에 대응 가능한 유연성을 확보하고, 콘크리트 및 토양에 존재하는 산알칼리로부터 열화되는 것을 방지하기 위한 HDPE시트와 고무화 아스팔트도막재를 이용한 복합방수재에 있어서, 상기 고무화 아스팔트 도막재의 상부에 적층되어 복합방수재의 생산시 균질한 도막두께를 확보하기 위한 부직포와; 상기 부직포의 상부에 적층되어 콘크리트의 역타설에 따른 부착력확보를 위한 수반응형 탄성 도막재로 구성되되, 상기 수반응형 탄성 도막재는, 기능성 시멘트 10~18 중량%, 규사 미분말 30~40 중량%, 기능성 변성폴리머 35~50중량%, 점착부여제 5~10 중량%, 착색안료 0.85~1.5 중량%, 기포제 0.05~0.5 중량%, 소포제 0.1~0.7 중량%, 산화방지제 4~10 중량%로 이루어진 무기충전제 파우더를 기계식으로 믹싱 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 역타설이 가능한 수반응형 탄성 도막재를 이용한 복합방수재가 공지되어 있다.
그러나, 상기와 같이 방수시트를 사용하여 방수시공하는 경우에는 상기 방수시트가 겹치는 부위에서 누수현상이 발생할 수 있고, 방수시트의 인장 변화에 따라 방수시트의 균열 또는 틈새가 발생하여 역시 누수현상이 발생할 수 있을 뿐만 아니라 누수현상이 발생할 경우 결함 부분의 발견과 보수가 어렵다는 문제점이 있다.
뿐만 아니라, 상기 방수시트를 사용하여 방수시공하는 경우에도 크랙발생부, 단면보수부 또는 콘크리트 구조체를 연결하는 조인트부가 형성된 구조물은 크랙발생부, 단면보수부 또는 조인트부에 의하여 크랙이 발생하는 경우 상기 방수시트에도 크랙이 발생함으로써 방수성능이 저하되고, 또한, 별도의 도막방수재와 결합하여 2중 구조를 형성해야 한다는 시공의 복잡성이 있고, 일정시간의 경화시간을 필요로 한다는 점에서 단점이 있다.
한편, 종래의 건축물의 바닥 단열 방수를 위한 시공방법으로는 콘크리트 표면에 우레탄 폼과 같은 단열재를 도포한 후에 방수시트나 방수도료를 칠하거나, 콘크리트를 타설하여서 형성된 프라이머층에 폴리우레탄이나 유기질 도막층을 형성한 후 코팅하는 방법 또는 기포 콘크리트를 사용하여 단열 시공되고 있다.
상기 단열시공 종래의 기술로는 한국공개특허 10-2005-0087029에 시멘트, 물, 기포를 포함하는 현장 타설용 기포 콘크리트에 있어서, 상기 시멘트 중량 대비 0.01 내지 1.0 중량%의 탄산칼륨, 황산칼륨, 수산화리튬, 소다회, 망초 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 알칼리 금속염류 혼합재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단열성능이 우수한 현장 타설용 조강형 기포콘크리트가 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1255195에 친환경성 단열 및 방수효과를 가진 몰탈 조성물에 있어서, 화산석 분말 65 ~ 80 중량%, 포틀랜드 시멘트 20 ~ 35 중량%로 이루어진 혼합물 100 중량부에 대하여 감수제 0.02 ~ 2 중량부를 첨가하여 혼합한 제1 혼합물, 및 실리콘에멀젼 아크릴수지 33 ~ 40중량%, 폴리에테르에테르케톤(Polyether ether ketone) 50 ~ 55중량%, 소포제 1 ~ 3 중량%, 경화제 2 ~ 4 중량%, 유동화제 2 ~ 4 중량%, 및 퍼라이트 분말 2 ~ 4 중량%로 이루어진 단열방수용 제2 혼합물을 준비하여, 상기 준비된 제1 혼합몰 100 중량부에 대하여 제2 혼합물 10 ~ 30 중량부 및 물 70 ~ 90 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경성 단열 및 방수효과를 가진 몰탈 조성물이 공지되어 있다.
상기 종래의 단열시공 기술은 기포콘크리트를 이용하거나, 화산석 분말을 이용하는 것으로 단열성능은 일부 있기는 하나 방수효과가 충족하지 못하는 문제가 있으므로 방수 및 단열효과를 동시에 충족하기 위하여는 별도의 방수수단을 마련하거나 방수조성물을 추가해야 하는 단점이 있었고, 상기에서 언급한 종래의 방수기술들은 단열효과를 전혀 나타내지 못하므로 단열효과를 나타내기 위하여는 종래의 단열 수단을 마련하거나 단열 조성물을 추가해야 하는 단점이 있었다.
이에 본 발명자들은 상기 방수기술 및 단열기술들이 방수효과와 단열효과를 동시에 충족시킬 수 없는 문제점을 해결하기 위하여, 건축물 조적벽체 또는 외벽체에 콘크리트 일체형 유무기 하이브리드 방수재를 일정 두께로 도포하고, 단열 및 보강재료로서 다공질 장석을 포함한 모르타르를 일정 두께로 타설하여 외단열, 방수 및 보강의 복합기능을 가지는 콘크리트 일체형 유무기 하이브리드 방수재와 단열 및 보강재료를 이용한 외단열, 방수 및 보강 복합 구조 및 그 시공공법을 개발하여 본 발명을 완성하게 되었다.
한국등록특허 10-0977160 한국등록특허 10-1573298 한국등록특허 10-1469840 한국공개특허 10-2010-0046369 한국등록특허 10-1382233 한국등록특허 10-0987601 한국등록특허 10-1117743 한국공개특허 10-2005-0087029 한국등록특허 10-1255195
본 발명은 상기 종래의 방수기술 및 단열기술의 각각의 문제점을 해결하고, 방수효과와 단열효과를 동시에 충족시킬 수 있도록 하기 위하여, 건축물 조적벽체 또는 외부벽체에 콘크리트 일체형 유무기 하이브리드 방수재를 일정 두께로 도포하고, 단열 및 보강재료로서 다공질 장석을 포함한 모르타르를 일정 두께로 타설하여 외단열, 방수 및 보강의 복합기능을 가지는 콘크리트 일체형 유무기 하이브리드 방수재와 단열 및 보강재료를 이용한 외단열, 방수 및 보강 복합 구조 및 그 시공공법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 콘크리트 벽체 외부 표면에 단열재가 형성되고 상기 단열재 외부 표면에 조적벽체 또는 외벽체가 형성된 콘크리트 외단열 구조체의 상기 조적벽체 또는 외부벽체 표면에, 아크릴레이트, 메타아크릴레이트 및 부타디엔고무 라텍스를 포함하는 조성물을 공중합시켜 제조되는 아크릴계 공중합 액상수지에 시멘트분말 및 다공질 장석입자를 혼합한 유무기 하이브리드 방수재 조성물을 도포하여 형성된 유무기 하이브리드 방수재층과; 상기 유무기 하이브리드 방수재층 외부 표면에 시멘트분말, 규사 및 다공질 장석입자를 포함하여 구성되는 모르타르가 도포되어 형성된 제1모르타르층과; 상기 제1모르타르층 외부 표면에 부착 형성되는 마감재;를 포함하여 구성되는 콘크리트 일체형 유무기 하이브리드 방수재와 단열 및 보강재료를 이용한 외단열, 방수 및 보강 복합 구조를 과제의 해결수단으로 한다.
상기 다공질 장석입자는 입자크기 40㎛ ~ 1mm인 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 유무기 하이브리드 방수재 조성물은 상기 아크릴계 공중합 액상수지에 포함된 아크릴레이트 및 메타아크릴레이트의 -COOH기가 상기 시멘트분말 및 다공질 장석입자에 존재하는 나트륨이온, 칼슘이온, 마그네슘이온을 포함하는 양이온과 이온결합을 형성하여 상기 유무기 하이브리드 방수재층의 부착강도와 인장강도를 발현시키고, 상기 아크릴계 공중합 액상수지에 포함된 부타디엔고무 라텍스는 상기 유무기 하이브리드 방수재층의 접착성과 탄성을 발현시키는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 제1모르타르층과 상기 마감재 사이에는 부직포, 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유, 폴리에스터섬유, 금속섬유 중에서 선택되는 보강섬유로 보강된 보강섬유층이 더 형성되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 보강섬유층과 상기 마감재 사이에는 시멘트분말, 규사 및 다공질 장석입자를 포함하여 구성되는 모르타르가 샌드위치 도포되어 제2모르타르층이 더 형성되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 유무기 하이브리드 방수재층, 제1모르타르층 및 제2모르타르층에 포함된 다공질 장석입자는 단열재료로서 상기 유무기 하이브리드 방수재층, 제1모르타르층 및 제2모르타르층에 다공성을 부여하여 단열효과를 발현시키는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 본 발명은 콘크리트 벽체 외부 표면에 단열재가 형성되고 상기 단열재 외부 표면에 조적벽체 또는 외부벽체가 형성된 콘크리트 외단열 구조체의 상기 조적벽체 또는 외부벽체 표면에, 아크릴레이트, 메타아크릴레이트 및 부타디엔고무 라텍스를 포함하는 조성물을 공중합시켜 제조되는 아크릴계 공중합 액상수지에 시멘트분말 및 다공질 장석입자를 혼합한 유무기 하이브리드 방수재 조성물을 도포하여 유무기 하이브리드 방수재층을 형성하는 단계와; 상기 유무기 하이브리드 방수재층 외부 표면에 시멘트분말, 규사 및 다공질 장석입자를 포함하여 구성되는 모르타르를 도포하여 제1모르타르층을 형성하는 단계와; 상기 제1모르타르층 외부 표면에 마감재를 부착 형성하는 단계;를 포함하는 콘크리트 일체형 유무기 하이브리드 방수재와 단열 및 보강재료를 이용한 외단열, 방수 및 보강 복합 구조의 시공공법을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 제1모르타르층과 상기 마감재 사이에는 부직포, 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유, 폴리에스터섬유, 금속섬유 중에서 선택되는 보강섬유로 보강된 보강섬유층을 더 형성하는 단계를 포함하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 보강섬유층과 상기 마감재 사이에는 시멘트분말, 규사 및 다공질 장석입자를 포함하여 구성되는 모르타르를 샌드위치 도포하여 제2모르타르층을 더 형성하는 단계를 포함하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
본 발명의 콘크리트 일체형 유무기 하이브리드 방수재와 단열 및 보강재료를 이용한 외단열, 방수 및 보강 복합 구조 및 그 시공공법은 기존의 노후된 조적벽체 또는 외부벽체의 단열재가 열화에 의해 단열효과가 감소하고 시공시 단열재의 불연속면에 의해 열손실이 크게 발생하는 문제점을 해결하고, 연속적이고 일체형의 방수재와 단열재료를 사용하여 균열(불연속면)을 따라 발생하는 열손실을 저감하는 한편 재료의 단열 및 보강 특성을 이용하여 효과적인 외단열, 방수 및 보강효과를 동시에 충족시킬 수 있는 우수한 효과가 있다.
도 1은 종래 콘크리트 외단열 구조체를 나타내는 측단면도
도 2는 본 발명의 콘크리트 일체형 유무기 하이브리드 방수재와 단열 및 보강재료를 이용한 외단열, 방수 및 보강 복합 구조를 나타내는 측단면도
본 발명은, 콘크리트 벽체 외부 표면에 단열재가 형성되고 상기 단열재 외부 표면에 조적벽체 또는 외벽체가 형성된 콘크리트 외단열 구조체의 상기 조적벽체 또는 외부벽체 표면에, 아크릴레이트, 메타아크릴레이트 및 부타디엔고무 라텍스를 포함하는 조성물을 공중합시켜 제조되는 아크릴계 공중합 액상수지에 시멘트분말 및 다공질 장석입자를 혼합한 유무기 하이브리드 방수재 조성물을 도포하여 형성된 유무기 하이브리드 방수재층과; 상기 유무기 하이브리드 방수재층 외부 표면에 시멘트분말, 규사 및 다공질 장석입자를 포함하여 구성되는 모르타르가 도포되어 형성된 제1모르타르층과; 상기 제1모르타르층 외부 표면에 부착 형성되는 마감재;를 포함하여 구성되는 콘크리트 일체형 유무기 하이브리드 방수재와 단열 및 보강재료를 이용한 외단열, 방수 및 보강 복합 구조를 기술구성의 특징으로 한다.
상기 다공질 장석입자는 입자크기 40㎛ ~ 1mm인 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 유무기 하이브리드 방수재 조성물은 상기 아크릴계 공중합 액상수지에 포함된 아크릴레이트 및 메타아크릴레이트의 -COOH기가 상기 시멘트분말 및 다공질 장석입자에 존재하는 나트륨이온, 칼슘이온, 마그네슘이온을 포함하는 양이온과 이온결합을 형성하여 상기 유무기 하이브리드 방수재층의 부착강도와 인장강도를 발현시키고, 상기 아크릴계 공중합 액상수지에 포함된 부타디엔고무 라텍스는 상기 유무기 하이브리드 방수재층의 접착성과 탄성을 발현시키는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 제1모르타르층과 상기 마감재 사이에는 부직포, 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유, 폴리에스터섬유, 금속섬유 중에서 선택되는 보강섬유로 보강된 보강섬유층이 더 형성되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 보강섬유층과 상기 마감재 사이에는 시멘트분말, 규사 및 다공질 장석입자를 포함하여 구성되는 모르타르가 샌드위치 도포되어 제2모르타르층이 더 형성되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 유무기 하이브리드 방수재층, 제1모르타르층 및 제2모르타르층에 포함된 다공질 장석입자는 단열재료로서 상기 유무기 하이브리드 방수재층, 제1모르타르층 및 제2모르타르층에 다공성을 부여하여 단열효과를 발현시키는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 콘크리트 벽체 외부 표면에 단열재가 형성되고 상기 단열재 외부 표면에 조적벽체 또는 외부벽체가 형성된 콘크리트 외단열 구조체의 상기 조적벽체 또는 외부벽체 표면에, 아크릴레이트, 메타아크릴레이트 및 부타디엔고무 라텍스를 포함하는 조성물을 공중합시켜 제조되는 아크릴계 공중합 액상수지에 시멘트분말 및 다공질 장석입자를 혼합한 유무기 하이브리드 방수재 조성물을 도포하여 유무기 하이브리드 방수재층을 형성하는 단계와; 상기 유무기 하이브리드 방수재층 외부 표면에 시멘트분말, 규사 및 다공질 장석입자를 포함하여 구성되는 모르타르를 도포하여 제1모르타르층을 형성하는 단계와; 상기 제1모르타르층 외부 표면에 마감재를 부착 형성하는 단계;를 포함하는 콘크리트 일체형 유무기 하이브리드 방수재와 단열 및 보강재료를 이용한 외단열, 방수 및 보강 복합 구조의 시공공법을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 제1모르타르층과 상기 마감재 사이에는 부직포, 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유, 폴리에스터섬유, 금속섬유 중에서 선택되는 보강섬유로 보강된 보강섬유층을 더 형성하는 단계를 포함하는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 보강섬유층과 상기 마감재 사이에는 시멘트분말, 규사 및 다공질 장석입자를 포함하여 구성되는 모르타르를 샌드위치 도포하여 제2모르타르층을 더 형성하는 단계를 포함하는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 것에 한정되지 않는다.
도 1은 종래 콘크리트 외단열 구조체를 나타내는 측단면도이고, 도 2는 본 발명의 콘크리트 일체형 유무기 하이브리드 방수재를 이용한 외단열 및 방수 복합 구조를 나타내는 측단면도이다.
먼저, 종래의 콘크리트 외단열 구조체를 살펴 보면, [도 1]에 도시한 바와 같이, 콘크리트 벽체 외부 표면에 단열재가 형성되고 상기 단열재 외부 표면에 조적벽체가 형성된 구조를 이루고 있으며, 이러한 구조는 방수효과가 전혀 없을 뿐만 아니라, 단일 단열재에 의한 단열효과도 미흡한 문제점이 있었다.
특히, 종래의 콘크리트 외단열 구조의 경우 단열재(스티로폼) 연결부 마다 죠인트가 생성되고, 고정을 위해 고정 핀 및 화스너 을 본 구조체에 박음으로써 구조체의 손상을 가져오고 못으로 시간이 지날수록 고정한 부분과 앞서 말한 연결부 죠인트에 공극에 의해 열 손실율이 매우 높으며, 외풍의 경로가 되는 문제점이 있다.
또한, 단열재(스티로폼)의 경우 내구성이 낮아 시간이 지날수록 열화, 수축 및 재료 분리가 진행되어 본 단열의 기능을 상실하게 되고, 기존 구조체와 단열층이 연속 벽체가 아닌 못으로 고정한 분리 벽체임으로 내구성 및 안정성이 매우 떨어지며 지진 등 외부 충격에 취약하며 강한 충격이 있을시 재료 분리가 일어날 가능성이 높다.
또한, 단열재(스티로폼)는 제천 화재와 같이 내화성이 떨어져 불의 확산을 촉진 시키는 촉매재로 화재의 위험성을 증폭시킬 뿐만 아니라, 방수가 되지않아 수많은 공극으로 외부의 물이 유입이 되어 건물을 손상시키게 되며, 특히, 조적 벽체의 경우 조적을 붙여놓은 본드 및 접착제의 분리가 일어나 외풍의 경로가 되며 시간이 지나면 지날수록 열화되어 내구성과 안정성이 떨어지는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, [도 2]를 참조하여 본 발명의 콘크리트 일체형 유무기 하이브리드 방수재와 단열 및 보강재료를 이용한 외단열, 방수 및 보강 복합 구조를 설명하면, 콘크리트 벽체(101) 외부 표면에 단열재(102)가 형성되고 상기 단열재 외부 표면에 조적벽체 또는 외벽체(103)가 형성된 콘크리트 외단열 구조체의 상기 조적벽체 또는 외부벽체 표면(103)에, 아크릴레이트, 메타아크릴레이트 및 부타디엔고무 라텍스를 포함하는 조성물을 공중합시켜 제조되는 아크릴계 공중합 액상수지에 시멘트분말 및 다공질 장석입자를 혼합한 유무기 하이브리드 방수재 조성물을 도포하여 형성된 유무기 하이브리드 방수재층(104)과; 상기 유무기 하이브리드 방수재층(104) 외부 표면에 시멘트분말, 규사 및 다공질 장석입자를 포함하여 구성되는 모르타르가 도포되어 형성된 제1모르타르층(105)과; 상기 제1모르타르층(105) 외부 표면에 부착 형성되는 마감재(106);를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 아크릴계 공중합 액상수지는 내균열성이 우수한 유기계 액상수지로서 아크릴레이트, 메타아크릴레이트 및 부타디엔고무 라텍스를 포함하는 조성물을 공중합시켜 제조되며, 이때, 아크릴레이트 및 메타아크릴레이트과 부타디엔고무 라텍스를 공중합시키므로써 내균열성 뿐만 아니라 부타디엔고무 라텍스의 접착성 및 탄성을 부가하여 우수한 방수내구성을 발현할 수 있다.
이때, 상기 유무기 하이브리드 방수재 조성물은 상기 아크릴계 공중합 액상수지에 포함된 아크릴레이트 및 메타아크릴레이트의 -COOH기가 상기 시멘트분말 및 다공질 장석입자에 존재하는 나트륨이온, 칼슘이온, 마그네슘이온을 포함하는 양이온과 이온결합을 형성하여 상기 유무기 하이브리드 방수재층의 부착강도와 인장강도를 발현시키고, 상기 아크릴계 공중합 액상수지에 포함된 부타디엔고무 라텍스는 상기 유무기 하이브리드 방수재층의 접착성과 탄성을 발현시키게 된다.
한편, 본 발명에서 단열재료로 사용되어 단열효과를 발휘하는 것으로, 장석은 지각을 구성하는 물질 중 가장 흔한 자연계 물질이며 산업광물로서 유리, 도료 등의 제조에 이용되고 있다. 이러한 장석의 광물구조는 일차적으로 Al과 Si의 배열-비배열, 쌍정, 연정 및 이들의 복합적 구조와 연관되고(Parsons, 1994; Smith & Brown, 1988; Deer et al., 2001), 이차적으로 풍화와 변질에 의한 미세구조로 구분된다.
특히, 풍화과정에서 장석의 표면에는 미세한 공극이 특징적으로 발달하고 있는데, 이러한 장석의 다공체 구조로 인해 비표면적이 증가하며, 체적특성은 감소하고 표면특성이 증대되어 이에 따른 전기/자기적, 광학적 성질이 발현되는 것으로 알려져 있다.(Park & Lee, 2000).
본 발명에서는 이러한 다공질 장석의 미세한 공극을 활용하여 단열효과를 발휘하도록 하는 것이 핵심적 특징기술이다.
즉, 본 발명의 유무기 하이브리드 방수재층(104)은 아크릴레이트, 메타아크릴레이트 및 부타디엔고무 라텍스를 포함하는 조성물을 공중합시켜 제조되는 아크릴계 공중합 액상수지에 시멘트분말 및 다공질 장석입자를 혼합한 유무기 하이브리드 방수재 조성물을 도포하여 일체로 적층 형성된다.
이때, 상기 다공질 장석입자는 입자크기는 40㎛ ~ 1mm인 것이 단열효과에 있어서 바람직하다.
아울러, 상기 제1모르타르층(105)과 상기 마감재(106) 사이에는 부직포, 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유, 폴리에스터섬유, 금속섬유 중에서 선택되는 보강섬유로 보강된 보강섬유층(107)을 더 하여 콘크리트 구조체의 인장강도를 보강할 수 있다.
또한, 상기 보강섬유층(107)과 상기 마감재(106) 사이에는 시멘트분말, 규사 및 다공질 장석입자를 포함하여 구성되는 모르타르를 샌드위치 도포하여 제2모르타르층(108)을 더 형성하여 방수 및 보강과 함께 단열효과를 한층 향상시킬 수 있다.
아울러 본 발명에서, 상기 유무기 하이브리드 방수재층, 제1모르타르층 및 제2모르타르층에 포함된 다공질 장석입자는 단열재료로서 상기 유무기 하이브리드 방수재층, 제1모르타르층 및 제2모르타르층에 다공성을 부여하여 단열효과를 발현시키는 것을 본 발명의 특징적인 효과로 한다.
한편, 본 발명의 콘크리트 일체형 유무기 하이브리드 방수재와 단열 및 보강재료를 이용한 외단열, 방수 및 보강 복합 구조는 콘크리트 벽체 외부 표면에 단열재가 형성되고 상기 단열재 외부 표면에 조적벽체 또는 외부벽체가 형성된 콘크리트 외단열 구조체의 상기 조적벽체 또는 외부벽체 표면에, 아크릴레이트, 메타아크릴레이트 및 부타디엔고무 라텍스를 포함하는 조성물을 공중합시켜 제조되는 아크릴계 공중합 액상수지에 시멘트분말 및 다공질 장석입자를 혼합한 유무기 하이브리드 방수재 조성물을 도포하여 유무기 하이브리드 방수재층을 형성하는 단계와; 상기 유무기 하이브리드 방수재층 외부 표면에 시멘트분말, 규사 및 다공질 장석입자를 포함하여 구성되는 모르타르를 도포하여 제1모르타르층을 형성하는 단계와; 상기 제1모르타르층 외부 표면에 마감재를 부착 형성하는 단계;를 포함하는 시공공법에 의해 시공될 수 있다.
또한, 상기 제1모르타르층과 상기 마감재 사이에는 부직포, 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유, 폴리에스터섬유, 금속섬유 중에서 선택되는 보강섬유로 보강된 보강섬유층을 더 형성할 수 있으며, 상기 보강섬유층과 상기 마감재 사이에는 시멘트분말, 규사 및 다공질 장석입자를 포함하여 구성되는 모르타르를 샌드위치 도포하여 제2모르타르층을 더 형성할 수도 있다.
본 발명에서 적용되는 콘크리트는 예를 들어 실내, 옥상, 지붕, 지하실, 지하주차장, 수영장, 교량, 도로, 유,수 저장탱크, 고속도로, 터널, 공동구, 지하차도, 농수로 등의 건축 또는 토목 구조물의 표면으로서, 본 발명을 통해 외단열, 방수 및 보강 복합 구조를 가질 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명은 보강섬유으로 콘크리트 구조체와 일체로 결합되므로 인장강도가 현저히 증가하여 지진이나 진동시에도 콘크리트가 붕괴되는 것을 방지할 수 있어 내진보강 및 내진설계에 적용할 수 있는 탁월한 효과가 있다.
즉, 조적 벽체나 외벽은 분리 벽체로 되어 있어 지진이나 진동과 충격에 매우 약한 구조로 되어 있으나, 본 발명은 상기 제1 모르타르층과 상기 마감재 사이에, 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 섬유, 금속섬유 중에서 선택되는 보강 섬유로 보강된 섬유층을 더 형성하는 단계를 통해 구조물 전체를 감싸서 조적 벽체의 구속력을 증진시키며 분리 벽체가 아닌 연속 벽체를 형성함으로써 지진이나 진동과 충격에 견딜 수 있게 하는 우수한 효과가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 사항들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 사항에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
101 : 콘크리트 벽체 102 : 단열재
103 : 조적벽체 또는 외부벽체 104 : 유무기 하이브리드 방수재층
105 : 제1모르타르층 106 : 마감재
107 : 보강섬유층 108 : 제2모르타르층

Claims (9)

  1. 콘크리트 벽체 외부 표면에 단열재가 형성되고 상기 단열재 외부 표면에 조적벽체 또는 외벽체가 형성된 콘크리트 외단열 구조체의 상기 조적벽체 또는 외부벽체 표면에, 아크릴레이트, 메타아크릴레이트 및 부타디엔고무 라텍스를 포함하는 조성물을 공중합시켜 제조되는 아크릴계 공중합 액상수지에 시멘트분말 및 다공질 장석입자를 혼합한 유무기 하이브리드 방수재 조성물을 도포하여 형성된 유무기 하이브리드 방수재층과;
    상기 유무기 하이브리드 방수재층 외부 표면에 시멘트분말, 규사 및 다공질 장석입자를 포함하여 구성되는 모르타르가 도포되어 형성된 제1모르타르층과;
    상기 제1모르타르층의 외부 표면에 부착 형성되는 마감재;를 포함하여 구성되되,
    상기 다공질 장석입자는 입자크기 40㎛ ~ 1mm이고,
    상기 제1모르타르층과 상기 마감재 사이에는 부직포, 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유, 폴리에스터섬유, 금속섬유 중에서 선택되는 보강섬유로 보강된 보강섬유층이 형성되며,
    상기 보강섬유층과 상기 마감재 사이에는 시멘트분말, 규사 및 다공질 장석입자를 포함하여 구성되는 모르타르가 샌드위치 도포되어 제2모르타르층이 형성되고,
    상기 유무기 하이브리드 방수재층, 제1모르타르층 및 제2모르타르층에 포함된 다공질 장석입자는 단열재료로서 상기 유무기 하이브리드 방수재층, 제1모르타르층 및 제2모르타르층에 다공성을 부여하여 단열효과를 발현시키는 것을 특징으로 하는 콘크리트 일체형 유무기 하이브리드 방수재와 단열 및 보강재료를 이용한 외단열, 방수 및 보강 복합 구조
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  7. 콘크리트 벽체 외부 표면에 단열재가 형성되고 상기 단열재 외부 표면에 조적벽체 또는 외부벽체가 형성된 콘크리트 외단열 구조체의 상기 조적벽체 또는 외부벽체 표면에, 아크릴레이트, 메타아크릴레이트 및 부타디엔고무 라텍스를 포함하는 조성물을 공중합시켜 제조되는 아크릴계 공중합 액상수지에 시멘트분말 및 다공질 장석입자를 혼합한 유무기 하이브리드 방수재 조성물을 도포하여 유무기 하이브리드 방수재층을 형성하는 단계와;
    상기 유무기 하이브리드 방수재층 외부 표면에 시멘트분말, 규사 및 다공질 장석입자를 포함하여 구성되는 모르타르를 도포하여 제1모르타르층을 형성하는 단계와;
    상기 제1모르타르층 외부 표면에 마감재를 부착 형성하는 단계;를 포함하되,
    상기 제1모르타르층과 상기 마감재 사이에는 부직포, 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유, 폴리에스터섬유, 금속섬유 중에서 선택되는 보강섬유로 보강된 보강섬유층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 보강섬유층과 상기 마감재 사이에는 시멘트분말, 규사 및 다공질 장석입자를 포함하여 구성되는 모르타르를 샌드위치 도포하여 제2모르타르층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항에 따른 콘크리트 일체형 유무기 하이브리드 방수재와 단열 및 보강재료를 이용한 외단열, 방수 및 보강 복합 구조의 시공공법
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