KR102001000B1 - 콘크리트 구조물 내화피복 방법 및 내화피복재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 콘크리트 구조물의 내화피복 방법에 있어서, a) 콘크리트 구조물 표면에 대한 표면 처리단계; b) 상기 표면 처리된 콘크리트 구조물 표면에 내화피복재를 타설하는 단계; c) 상기 타설된 내화피복재를 양생하는 단계를 포함하는 콘크리트 구조물 내화피복 방법에 관한 것이다.

Description

콘크리트 구조물 내화피복 방법 및 내화피복재{Fire resistance method for concrete structure and the fire resistance material}
본 발명은 콘크리트 구조물 내화피복 방법 및 이에 사용되는 내화피복재에 관한 것이다.
콘크리트는 시멘트, 골재 및 물 등을 혼합하여 사용하는 복합재료로 토목 및 건축 구조물을 건설할 때 강재와 더불어 가장 많이 사용되는 재료는 콘크리트이다. 이러한 콘크리트는 주택이나 빌딩 등 건축물을 건설하거나 도로, 교량, 항만, 댐, 터널, 원형관거 등 각종 토목구조물을 건설하는데 주로 사용되고 있다. 최근에는 콘크리트 구조물의 대형화, 초고층화로 그 기능이 다양화되고 있지만, 이러한 구조물에 대형 화재가 빈번하게 발생하여 재산 및 인명피해가 발생하는 등의 문제가 대두되고 있다.
일반적으로 콘크리트 구조물은 내화재료로 알려져 있다. 하지만 실제로 콘크리트 구조물에 화재가 발생하면, 화재로 인한 고온에 의해 시멘트수화물이 화학적으로 변질되고, 600도까지 시멘트페이스트는 수축하는 반면 골재는 팽창하는 상반되는 거동을 하게 되어 콘크리트 구조물 전체의 조직에 손상을 주게 되고, 변형이 구속되어 있는 부재는 열응력이 발생하게 되므로 균열이 발생하게 된다. 또한 고가교, 교량, 아파트, 빌딩 등의 구조물에 화재가 발생하게 되면 1000°C 정도의 높은 열에 노출되는 경우가 종종 있으며, 지하차도 및 터널의 경우 화기가 집중되어 1300°C가 넘는 경우도 발생하게 된다.
콘크리트의 원재료 중 결합재로 사용되는 시멘트를 사용하는데, 시멘트 수화물은 고온에 노출된 경우 온도에 따라 다른 물성변화를 나타내게 된다. 일반적으로 205~350°C에서는 산화알루미늄(Al2O3)과 산화철(Fe2O3)를 함유한 수화생성물이 탈수되고 수축하기 때문에 미세균열이 발생될 우려가 있고, 400~700°C의 고온이 되면, 칼슘실리케이트의 함유 수분이 대부분 증발되고 수산화칼슘이 생석회(CaO)와 물(H2O)로 분해되는 현상이 나타나 강도가 급격히 낮아지며, 600~900°C에서 탄산칼슘(CaCO3)이 탈탄산화 되면서 체적이 증가함에 따라 균열 및 붕괴에 이를 수 있게 된다.
열에 의한 콘크리트 품질의 저하는 사용재료의 종류, 배합, 재령 등에 따라 다르게 나타나지만, 압축강도의 경우 100°C 정도 까지는 상온의 경우와 크게 다르지 않으나, 300°C를 초과하면 강도의 저하가 현저하며, 500°C를 넘으면 강도와 탄성계수가 거의 50% 이하로 저하된다고 알려져 있다.
따라서 화재가 발생하여 1000~1350°C 정도의 고온에 노출되더라도 구조물에 미치는 온도는 300도 이상으로 가열되지 않도록 차단하면서 고온에서도 물성 변화가 적어 콘크리트 구조물과의 부착강도를 확보할 수 있는 내화피복재가 필요하나, 종전의 내화재는 이러한 조건을 충족하지 못하였다.
특허문헌 0001은, 고강도콘크리트부재의 표면과 마감패널 사이에 형성된 공간부에 내화충전모르타르를 압송장치에 의해 주입 경화시켜 내화차열층을 형성시키는 고강도콘크리트부재의 폭렬방지공법에 관한 것이나, 위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하지 못하고 있다.
따라서 콘크리트에 전달되는 열을 차단하여 콘크리트 구조물의 온도가 300도 이상으로 가열되지 않도록 하면서, 피복 대상이 되는 콘크리트 구조물에의 부착력이 좋은 내화피복재의 개발이 요구되었다.
한국 등록특허공보 10-0659458호
본 발명은, 위와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위해, 화재에 의한 피해를 최소화하기 위한 콘크리트 구조물 내화피복 방법 및 이에 사용되는 내화피복재를 제공하는 것이다.
특히, 1350도 정도까지 온도가 높아질 수 있는 터널 및 지하차도 화재와 같은 환경에서 탁월한 내화 및 차열성능을 발휘할 수 있고 내화피복재와 구조물과의 부착강도가 높은 내화피복재와 이를 이용한 콘크리트 구조물 내화피복 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에서는, 콘크리트 구조물의 내화피복 방법에 있어서, a) 콘크리트 구조물 표면에 대한 표면 처리단계; b) 상기 표면 처리된 콘크리트 구조물 표면에 내화피복재를 타설하는 단계; c) 상기 타설된 내화피복재를 양생하는 단계를 포함하는 콘크리트 구조물 내화피복 방법을 제공한다.
상기 내화피복재는, 시멘트, 고로슬래그 미분말, 바텀애시 미분말, 활성화제, 기포제를 포함한다.
상기 내화피복재는, 시멘트 9~13 중량%; 고로슬래그 미분말 15~20 중량%; 바텀애시 미분말 15~20 중량%; 실리카퓸 4~8 중량%; 활성화제 7~9 중량%; 규조토 8~30 중량%; 질석 18~27 중량%; 섬유 0.3~1.0 중량%; 유동화제 0.5~1.0 중량%; 기포제 0.1~0.3 중량%를 포함한다.
상기 콘크리트 구조물은 신설 콘크리트 구조물 또는 이미 건설되어 사용 중인 콘크리트 구조물이다.
상기 활성화제는, 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 규산나트륨(Na2SiO3) 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
상기 섬유의 길이는 3~6mm 이고, 세라믹울, 유리섬유 및 폴리프로필렌 섬유 중 어느 하나를 사용한다.
상기 b)단계의 내화피복재 타설은, 콘크리트 구조물의 표면에 도포하거나 뿜어 붙이는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서는 신설 콘크리트 구조물 또는 이미 건설되어 사용 중인 콘크리트 구조물의 표면에 피복되는 내화피복재에 있어서, 시멘트 9~13 중량%; 고로슬래그 미분말 15~20 중량%; 바텀애시 미분말 15~20 중량%; 실리카퓸 4~8 중량%; 활성화제 7~9 중량%; 규조토 8~30 중량%; 질석 18~27 중량%; 섬유 0.3~1.0 중량%; 유동화제 0.5~1.0 중량%; 기포제 0.1~0.3 중량%를 포함하는 콘크리트 구조물용 내화피복재를 제공한다.
상기 활성화제는, 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 규산나트륨(Na2SiO3) 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
상기 섬유의 길이는 3~6mm 이고, 세라믹울, 유리섬유 및 폴리프로필렌 섬유 중 어느 하나를 사용한다.
본 발명에 따른 콘크리트 구조물 내화피복 방법 및 이에 사용되는 내화피복재는 아래와 같은 효과를 발휘한다.
첫째, 규조토 및 질석의 공극 및 연행공기에 의한 단열 메커니즘을 이용하여 고온의 열을 차단하고, 특히 기포제와 섬유를 사용함으로써 규조토 및 질석만을 사용하여 제조된 내화피복재에 비해 1350도의 고온 환경(30 ㎜를 적용한 경우, 2시간 노출 시)에서도 후면 온도는 300도 이하로 유지할 수 있는 내화성능을 발휘할 수 있다.
둘째, 내화 피복재에서 주로 결합재로 사용되는 시멘트는, 400~700도의 고온이 되면, 칼슘실리케이트의 함유 수분이 대부분 증발되고 수산화칼슘이 생석회(CaO)와 물로 분해되는 현상으로 인해 강도가 급격히 낮아지며, 600~900도에서 탄산칼슘(CaCO3)이 탈탄산화 되면서 체적이 증가하는 등 내화피복의 성능을 유지하기 어려웠으나, 본 발명에서는, 시멘트의 상당량을 지오폴리머로 대체함으로써 위와 같은 현상을 최소화하였으며, 지오폴리머로 시멘트를 대체함으로써 내화피복재의 열전도율을 낮춤으로써 더욱 효과적인 내화피복의 형성이 가능하기 때문에 화재로부터 콘크리트를 보호하고 구조물의 갑작스런 붕괴를 방지할 수 있다.
도 1은 화재 모사시험을 위한 시험체의 모습이다.
도 2는 화재 모사시험 사진이다.
도 3은 실시예 1에 의한 내화피복재의 고온 노출 후 사진이다.
도 4는 실시예 2에 의한 내화피복재의 고온 노출 후 사진이다.
도 5는 비교예 1에 의한 내화피복재의 고온 노출 후 사진이다.
도 6은 비교예 2에 의한 내화피복재의 고온 노출 후 사진이다.
도 7은 실시예 1의 내화시험 결과 그래프이다.
도 8은 실시예 2의 내화시험 결과 그래프이다.
도 9는 비교예 1의 내화시험 결과 그래프이다.
도 10은 비교예 2의 내화시험 결과 그래프이다.
도 11은 실시예 1의 부착시험 사진이다.
도 12는 비교예 1의 부착시험 사진이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 콘크리트 구조물에 적용되는 내화피복 방법 및 이에 사용되는 내화피복재에 관한 것으로, 신축 콘크리트 구조물의 표면 또는 이미 사용 중인 콘크리트 구조물의 표면에 피복 처리하여, 화재발생 시 화재의 확대를 방지하고 구조물이 고온에 노출되었을 때 고온의 전달을 차단하여 콘크리트의 구조적 내구성을 유지할 수 있도록 하는 것이다.
이하에서는 본 발명의 내화피복재에 대해 설명하고, 이러한 내화피복재를 사용한 콘크리트 구조물 내화피복 방법에 대해 설명한다.
본 발명에 사용되는 내화피복재는, 결합재로 시멘트와 고로슬래그 미분말, 바텀애시 미분말 및 실리카퓸을 지오폴리머 재료로 사용하고, 규조토, 질석, 섬유, 유동화제, 기포제를 포함한다.
시멘트는 모르타르를 구성하는 기본재료로서 1종 보통 포틀랜드 시멘트를 사용한다. 내화학성이나 내염해성 향상을 위해 5종 시멘트를 사용하는 것도 가능하다. 시멘트는 너무 적은 량을 사용할 경우 모르타르의 결합력이 약해져 강도 및 내구성이 저하되고, 너무 많은 량을 사용할 경우 수화열이 많이 발생하고, 소성수축 등에 의해 균열이 발생할 수 있다.
본 발명에서는 시멘트의 함량을 9~13 중량%로 하고, 지오폴리머의 함량을 증가시킨다.
본 발명의 배합비에서 시멘트의 함량이 9 중량% 미만인 경우 강도 및 작업성의 확보가 어렵고, 13 중량%를 초과하는 경우 고온 노출로 수화생성물의 탈탄산화 등의 영향으로 인한 피복재의 균열 및 탈락 우려가 있다.
본 발명에서는 지오폴리머로, 고로슬래그 미분말, 바텀애시 미분말, 실리카퓸을 사용한다.
고로슬래그 미분말은 용광로(고로)방식의 제철작업에서 선철과 동시에 부산되는 슬래그에 물을 뿌려 급냉시킨 것을 건조 및 분쇄한 것으로 조직이 결정화되지 않은 유리질로서 화학반응을 일으키기 쉬운 상태의 물질이다.
고로슬래그 미분말은 시멘트와 같이 물과 접촉하면 스스로 굳는 성질(수경성)은 없으나 알칼리 환경에서 경화되는 성질을 갖게 되며(잠재수경성), 콘크리트용 혼화재로 많이 사용되고 있다.
고로슬래그 미분말의 함량이 15 중량% 미만인 경우, 활성화제와의 과 반응으로 이상응결과 작업성 저하가 우려되고, 20 중량%를 초과하는 경우 활성화제와의 미반응 물질이 발생되어 강도 저하와 응집 불량으로 피복재의 피복 형성 불량이 우려된다.
바텀애시는 작은 입자들이 서로 뭉쳐 화력발전소 호퍼 하부로 떨어져 채취되는 것으로 뭉친 입자 내부에는 무수히 많은 미세 공극들이 존재하고 이들 공극에 의해 경량화 재료로도 사용되고 있으며, 높은 보수력 및 통기성 재료로 활용이 가능하다. 일반적으로 바텀애시는 다공성의 특징을 가지고 있어 내부 공극이 배합수를 흡수하게 되므로 작업성을 저하시키게 되지만 바텀애시 미분말의 경우 공극이 파괴된 형태로 변하고 불규칙한 겉모양이 개선되므로 반대로 작업성을 향상시킨다. 또한 바텀애시의 비표면적이 증가되면 시멘트의 수산화칼슘과 바텀애시에 포함된 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 등의 반응성 물질이 포졸란 반응을 통해 치밀하게 변화하기 때문에 압축강도의 향상을 기대할 수 있다.
바텀애시 미분말은 불순물이 적고, 산화규소(SiO2) 함량이 60% 이상인 것을 사용한다. 산화규소(SiO2)의 함량이 60% 미만인 것은 활성화제와 반응성이 낮으므로 본 발명에서는 적합하지 않다. No.200체 통과분(분말도 4,000g/cm2이상)을 사용한다.
바텀애시 미분말의 함량이 15 중량% 미만인 경우 산화규소(SiO2)의 함량의 확보가 불가능하여 활성화제와의 이상반응으로 이상응결과 작업성 저하가 우려되고, 20 중량%를 초과하는 경우 활성화제와 반응되지 않는 물질이 생성되어 강도 저하와 응집불량으로 피복재의 형성불량이 우려된다.
실리카퓸은 시멘트와 함께 사용되어 콘크리트의 성능을 개선할 수 있으며, 장기간에 걸친 수경반응으로 내부구조가 치밀해지고 내해수성 및 내화학성, 내알칼리성 등 내구성능이 향상된다. 또한 뿜칠 시 부착 성능 향상에 우수한 효과가 있다.
4 중량% 미만으로 사용할 경우, 그 효과가 미미하고 강도의 확보가 어려우며, 8 중량%를 초과하여 사용할 경우 작업성이 저하되고, 급격한 건조수축에 의한 균열발생으로 강도 및 내화성능 저하가 우려된다.
본 발명에서 사용하는 지오폴리머에 대한 활성화제로, 수산화나트륨(NaOH) 용액 및/또는 수산화칼륨(KOH) 용액 및/또는 규산나트륨(Na2SiO3)을 사용한다.
활성화제로 수산화나트륨(NaOH) 용액과 수산화칼륨(KOH) 용액을 사용할 때는, 농도 6~9M(mol)을 사용하고, 규산나트륨(Na2SiO3) 용액을 사용하는 경우에는 농도 2~3M(mol)이 바람직하다.
활성화제의 사용량은 응결시간에 직접적인 영향을 미치기 때문에 중요한데, 첨가량이 적으면 경화가 제대로 이루지지 않고, 많을 경우 급속응결로 인해 가사시간 확보가 어려운 문제가 있다.
본 발명의 전체적인 배합설계를 고려할 때, 활성화제는 7 중량% 미만으로 투입하였을 경우 무기질 분말의 중합반응이 제대로 이루어지지 않아 경화제로 역할을 제대로 수행하지 못하고 시간이 지난 후 콘크리트 모체에서 쉽게 탈락 될 수 있다.
한편, 활성화제를 9 중량% 초과 투입 시에는 혼합과정에서 시멘트의 급속한 응결을 초래하기 때문에 추가 배합수가 요구되거나 수축에 의한 균열이 발생하는 등 내화재료로서의 성능이 저하된다.
본 발명은 위와 같이 지오폴리머와 활성화제를 사용함으로써, 조기에 고강도를 실현하고, 피복재의 수축이 적으며, 내화학성, 동결융해저항성, 내화성, 내부식성 등이 향상되어 저하되는 피복재의 물성을 조기에 개선할 수 있다는 장점이 있다. 특히 기포제를 사용하여 내부에 공기를 연행시키고 섬유를 사용함으로써 작은 공극을 효율적으로 연행시키며, 지오폴리머의 사용으로 인해 열전도율을 낮추어 화재 시 발생하는 고온에 대한 차단효과를 확보할 수 있게 된다.
규조토는 단세포 조류인 규조의 규산질 유해가 바다나 호수바닥에 쌓여서 생성된 퇴적물로서, 주로 산화규소(SiO2)로 되어 있고, 백색 또는 회백색을 띤다.
규조토는 내화성능이 우수하므로, 본 발명에서 규조토는 잔골재를 대체하여 사용되고, 규조토를 혼합함으로써 고온 차단효과를 확보할 수 있다.
규조토는 8 중량% 미만으로 사용할 경우, 내화성능의 효과가 급격히 저하되고, 30 중량%를 초과할 경우 내화성능은 높으나 내화피복재의 부착강도와 압축강도가 저하되는 문제가 있다.
질석은 운모와 같은 결정구조를 가지는 광물로 버미큘라이트(vermiculite)라고도 한다. 다공질이고, 흡수 능력이 좋아서 내열성, 단열성이 우수하다.
본 발명에서는 다공질의 질석의 단열성능을 활용하기 위해 혼합하는 것이며, 18 중량% 미만에서는 단열성능이 저하되고, 27 중량%를 초과하면 단열성능은 높으나 내화피복재의 부착강도와 압축강도가 저하되는 문제가 있다.
본 발명의 내화피복재의 유동성과 시공성을 향상시키기 위해 유동화제를 사용한다. 단위 시멘트량, 단위수량을 감소키고, 블리딩과 동해를 방지하는 효과가 있다.
본 발명의 전체 배합에서, 유동화제는 0.5 중량% 미만으로 사용하면 유동성과 시공성 향상 효과가 미미하고, 1.0 중량%를 초과하여 사용하면, 초기 부착력이 떨어지고, 뿜칠로 시공하는 경우 탈락률이 높아진다.
본 발명의 내화피복재 속에 작은 기포를 형성하기 위해 기포제를 사용한다.
기포의 양이 적은 경우에는 닫힌 공극을 형성하게 되지만, 기포의 양이 많을 경우 기포 간 결합이 촉진됨으로써 열린 공극을 형성할 확률이 증가하게 된다. 기포제를 사용함에 있어 조심해야할 부분으로는, 기포제의 사용에 따라 공극의 양과 크기가 너무 커져, 기포가 서로 합쳐지므로 열린 공극이 형성될 우려가 있다는 것이며, 내화피복재 내부에 닫힌 공극이 많이 생성하는 것이 차열 성능에 유리하게 작용하므로, 기포의 양을 조절하고 기포의 크기를 작게 유지시켜 내화성능을 향상시킨다. 이때 섬유 등의 혼입을 통해 기포가 서로 결합되는 것을 방지하게 된다.
본 발명에서 기포의 혼입방법은 기포제의 직접투입 방식으로 제조한다. 따라서 기포제의 발포력을 사전 검토하여 요구하는 기포(공극)의 양을 얻기 위한 최적의 기포제 사용량을 혼합수를 혼입하기 전 내화피복재의 배합에 미리 혼입하여 둔다.
기포제를 0.1 중량% 미만으로 사용할 경우에는 기포의 절대량이 부족하여 내화성능의 향상이 적고, 0.3 중량%를 초과할 경우 기포의 양이 필요 이상으로 많아져 열린 공극이 되고, 내화피복재의 강도가 저하되는 문제가 있다.
그리고 본 발명에서 섬유는 3~6 mm 길이의 섬유를 사용한다. 내화피복재의 인장강도, 휨강도를 보강하며 섬유는 내화피복재 내부에서 미세공극이 합쳐지거나 파괴되는 것을 방지할 수 있다. 섬유는 세라믹울, 유리섬유, 폴리프로필렌 섬유를 사용할 수 있고, 폴리프로필렌 섬유를 사용하는 경우 폭렬을 방지할 수 있다.
섬유의 함량이 0.3 중량% 미만인 경우 균열이 발생할 수 있으며, 기포의 결합될 확률이 높아져 내화성이 저하되고, 1.0 중량%를 초과하는 경우 작업성이 저하하게 된다.
본 발명의 내화피복재의 품질, 물성을 측정하기 위해 아래와 같이 실시예1, 2와 비교예1, 2를 배합(중량%)하여 화재 모사시험을 실시하였다.
실시예1 실시예2 비교예1 비교예2
시멘트 9.3 12.8 17.7 6.5
고로슬래그 15.4 19.0 25.8 6.5
바텀애시 15.4 19.0 25.8 6.5
실리카흄 4.6 4.6 4.4 4.8
활성화제 7.1 8.5 11.2 3.6
규조토 27.8 9.6 4.4 25.0
질석 19.0 25.1 8.9 45.0
섬유 0.5 0.5 0.2 1.0
유동화제 0.7 0.7 1.3 0.8
기포제 0.2 0.2 0.3 0.3
합계 100 100 100 100
구분
수열시간		 내화피복재 배합 및 수열온도(℃)
실시예1 실시예2 비교예1 비교예2
30분 118.6 123.5 194.5 98.6
60분 202.2 233.0 325.1 157.8
90분 246.5 292.9 395.9 195.5
120분 238.8 288.9 357.6 190.5
구분 실시예1 실시예2 비교예1 비교예2
압축강도(㎫) 3.9 3.5 4.8 1.9
부착강도(㎫) 0.9 0.7 1.0 1.2
구분 실시예1 실시예2 비교예1 비교예2
열전도율(W/mK) 0.22 0.29 0.40 0.11
도 1에는 화재 시험을 위한 시험체(1)를 나타냈는데, 시험체의 크기는 300 × 300 × 30 (mm)이고, 내화성능은 도 2의 사진에 있는 화재 모사시험에서 가열온도를 1,200℃까지 가열하는 RABT화재곡선에 따라 가열하여 시간대에 따라 수열온도가 300℃를 초과하는지를 확인한다.
도 2를 참조하여 화재 모사시험에 대해 설명하면, 시험체(1)에 내화피복재를 도포하여 양생시킨 후, 내화벽돌로 만들어진 화재 모사시험장에서 화염방사기로 1200℃ 까지 가열하면서 시험체(1)의 수열온도를 측정한다. 이때 시험체(1)와 내화피복재 사이에 설치된 열전대를 연결하여 수열온도를 측정한다.
실시예1, 2의 경우 화재 조건에 폭로한 후 120분이 경과한 시점에서 내화피복재 이면의 시험체 콘크리트 온도가 300도 미만으로 나타나(표2 및 도 7, 8 참조), 고온의 열이 내화피복재에 의해 효과적으로 차단된 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 1의 경우 압축강도는 3.9 ㎫, 부착강도는 0.9 ㎫로 나타났고 실시예 2의 경우 압축강도는 3.5 ㎫, 부착강도는 0.7 ㎫로 나타나(표3 및 도 11, 12 참조) 우수한 내화성능을 확보함과 동시에 내화피복으로서의 적정한 물리적 성능을 확보하는 것을 확인할 수 있었다.
반면, 비교예 1은 압축강도는 4.8 ㎫, 부착강도는 1.0 ㎫로 나타났으나, 단열재의 비율이 낮아 수열시간 60분에서 온도가 이미 300도를 초과하는 것으로 확인되었고, 비교예 2의 경우 단열성능은 비교적 뛰어났지만 굳지 않은 상태에서의 작업성이 부적합하고 모체와의 부착강도가 0.2 ㎫, 압축강도는 1.9 ㎫로 나타나 부착 및 압축강도가 충분히 확보 되지 않는 것으로 나타났다. 내화재에 대한 압축 및 부착강도에 대한 기준은 없으나, 일반적으로 압축강도 2.0 ㎫이상, 부착강도는 0.5 ㎫ 이상 확보하는 것이 안정적인 내화재료로 알려져 있다.
도 3은 실시예 1에 의한 내화피복재의 고온 노출 후 사진이고, 도 4는 실시예 2에 의한 내화피복재의 고온 노출 후 사진인데, 실시예 1, 2에서는 고온으로 인한 내화피복재의 변화나 손상이 거의 없었음을 확인할 수 있다.
도 5는 비교예 1에 의한 내화피복재의 고온 노출 후 사진인데, 내화성능이 낮아 고열에 의해 손상된 모습을 볼 수 있다.
도 6은 비교예 2에 의한 내화피복재의 고온 노출 후 사진인데, 내화성능은 우수하나 모체와의 부착강도에서 문제가 있었다.
위와 같은 화재 모사시험을 통해 내화성능이 검증된 본 발명의 내화피복재를 사용한 콘크리트 구조물 내화피복 방법에 대해 설명한다.
본 발명의 내화피복재를 타설하기 위해 콘크리트 구조물과 견고하게 부착될 수 있도록 먼저 시공하고자 하는 대상 콘크리트 구조물의 표면에 대해 표면처리를 실시한다.
상기 콘크리트 구조물이 신설 콘크리트 구조물인 경우에는, 상기 표면 내화피복재가 잘 부착될 수 있도록 콘크리트 구조물의 표면에 있을 수 있는 이물질을 제거하고, 경우에 따라 치핑처리를 하게 된다.
그리고 상기 콘크리트 구조물이 이미 건설되어 사용 중인 콘크리트 구조물이고, 콘크리트 구조물의 표면에 손상된 부위가 있을 경우, 손상된 부위 및 염화물 이온이 침투한 부위를 제거하고 단면복구가 필요할 경우 단면복구 모르타르 등을 이용하여 단면을 수복 후 내화피복재를 타설하여야 한다.
열화된 부분을 제거하고, 콘크리트 구조물의 표면과 내화피복재의 부착력을 높이기 위해 기존 콘크리트 구조물의 표면을 불규칙적으로 거칠게 다듬는 치핑과정이 진행될 수 있고, 치핑 후에는 기존 콘크리트 구조물의 치핑 표면에 존재하는 이물질을 제거하고, 내화피복재를 타설한다.
내화피복재의 타설 방법은 콘크리트 구조물의 종류, 제원, 현장여건 등에 따라 결정할 수 있는데, 도포나 충전하는 방법 또는 숏크리트처럼 뿜어 붙이는 방법을 사용할 수 있다.
타설된 내화피복재를 24시간 내지 48시간 양생하고 나면, 콘크리트 구조물의 내화피복 시공이 완료된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1. 시험체

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 콘크리트 구조물의 내화피복 방법에 있어서,
    a) 콘크리트 구조물 표면에 대한 표면 처리단계;
    b) 상기 표면 처리된 콘크리트 구조물 표면에 내화피복재를 타설하는 단계;
    c) 상기 타설된 내화피복재를 양생하는 단계를 포함하고,
    상기 내화피복재는,
    시멘트 9~13 중량%;
    고로슬래그 미분말 15~20 중량%;
    바텀애시 미분말 15~20 중량%;
    실리카퓸 4~8 중량%;
    활성화제 7~9 중량%;
    규조토 8~30 중량%;
    질석 18~27 중량%;
    섬유 0.3~1.0 중량%;
    유동화제 0.5~1.0 중량%;
    기포제 0.1~0.3 중량%를 포함하는
    콘크리트 구조물 내화피복 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 콘크리트 구조물은 신설 콘크리트 구조물 또는 이미 건설되어 사용 중인 콘크리트 구조물인
    콘크리트 구조물 내화피복 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 활성화제는,
    수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 규산나트륨(Na2SiO3) 중 적어도 어느 하나를 포함하는
    콘크리트 구조물 내화피복 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 섬유의 길이는 3~6mm 이고,
    세라믹울, 유리섬유 및 폴리프로필렌 섬유 중 어느 하나를 사용하는
    콘크리트 구조물 내화피복 방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 b)단계의 내화피복재 타설은, 콘크리트 구조물의 표면에 도포하거나 뿜어 붙이는 것을 특징으로 하는,
    콘크리트 구조물 내화피복 방법.
  8. 신설 콘크리트 구조물 또는 이미 건설되어 사용 중인 콘크리트 구조물의 표면에 피복되는 내화피복재에 있어서,
    시멘트 9~13 중량%;
    고로슬래그 미분말 15~20 중량%;
    바텀애시 미분말 15~20 중량%;
    실리카퓸 4~8 중량%;
    활성화제 7~9 중량%;
    규조토 8~30 중량%;
    질석 18~27 중량%;
    섬유 0.3~1.0 중량%;
    유동화제 0.5~1.0 중량%;
    기포제 0.1~0.3 중량%를 포함하는,
    콘크리트 구조물용 내화피복재.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 활성화제는,
    수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH) 및 규산나트륨(Na2SiO3) 중 적어도 어느 하나를 포함하는
    콘크리트 구조물용 내화피복재.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 섬유의 길이는 3~6mm 이고,
    세라믹울, 유리섬유 및 폴리프로필렌 섬유 중 어느 하나를 사용하는
    콘크리트 구조물용 내화피복재.







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