KR102073932B1 - 콘크리트구조물의 내구성 증진공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철재구조물 또는 콘크리트구조물의 피도장면을 정리하는 단계(S10); 정리가 완료된 피도장면에 방수·방식 도장조성물을 가지고 도장을 하는 단계(S20);을 포함하는 것을 특징으로 하는 철재구조물 또는 콘크리트구조물의 내구성 증진공법에 관한 것이다.

Description

철재구조물 또는 콘크리트구조물의 내구성 증진공법{Durability improvement method of steel structure or concrete structure}

본 발명은 철재 구조물의 중방식 보호도장, 콘크리트 구조물의 단면보수 및 표면 보호도장 등에 적용되어 탄산화 방지, 염해방지, 방수 및 방식 기능발현 등에 의해 내구성을 향상시키는 공법에 관한 것이다.

국가경제의 성장과 사회간접자본의 확충으로 임해공업단지 및 해안항만 지역의 중요 구조물의 내구성 증진과 경제성 확보를 위한 방식대책이 필요 하게 된다.

이에, 종래의 기술들은 내산성, 내알칼리성, 내염수성 등의 내화학성의 성능(특허 10-0910983) 만을 강조하여, 기후(온도)변화로 인한 구조체의 팽창률을 수렴하 지 못하여, 도막의 균열 및 박리박락 현상이 발생하게 된다.(콘크리트 구조물에 비해 철재(강교)구조물의 진동이 크기 때문에 진동에 의한 도장과 피도면의 부착력에 영향을 받는다. )

또한, 철재(강교)구조물의 재도장을 위한 기존도장공법의 경우 표면처리가 표면적의 95%이상까지 보이는 모든 이물질의 제거를 요구하기 때문에 도심지에서는 교통체증 유발, 해안·산간지역에서는 환경문제를 일으킬 수 있다.

한편 콘크리트 구조물은 높은 내구성에도 불구하고 시간경과에 따른 열화현상에 의해 구조적 문제점이 도출된다. 이러한 열화현상은 다양하게 나타나고 있으나 콘크리트 물성자체가 갖고 있는 건조수축, 온도수축 등에 의해 균열부위가 발생하며, 이러한 구조물의 균열부위에서 콘크리트의 중성화가 촉진됨과 동시에 콘크리트 부분에서 열화현상이 복합적으로 발생되어 구조물 표면이 박리, 박락의 현상을 보이는 문제가 있다.

이에 이러한 콘크리트 구조물에서는 시간의 경과에 따라 열화현상, 외부하중의 변화와 같은 구조적인 문제 등에 의해 보수/보강이 필연적이며 이러한 보수/보강 모르타르로서 다양한 모르타르가 제시되고 있다.

이에 대한민국 특허등록 제635464호에서는 10~39.5중량%의 시멘트; 30~35중량%의 세골재; 10~15중량%의 플라이애시; 5~10중량%의 세라믹 재질이며, 비중이 0.8~1이고, 입경이 60~150μm인 경량비드; 3~5중량%의 CSA팽창재; 2~5중량%의 실리카흄; 0.2~0.5중량%의 유동화제; 10~19.5중량%의 물; 및 전체 체적의 1~3%의 각각의 길이가 8 내지 12mm인 PVA 보강섬유;를 포함하는 섬유로 보강된 모르타르를 제시하고 있다.

그런데 상기 기술은 급결에 의한 균열문제를 보강섬유로 해결하고 있으나, 피구조물의 종류에 따라 내산성, 내염성능 등 다양한 열화인자에 대한 저항성이 요구될 수 있으므로 그 적용의 한계가 있을 수 있다.

대한민국 특허등록 제10-0910983호 대한민국 특허등록 제10-635464호

본 발명은, 상기 과제의 해결을 위한 것으로서, 철재구조물 및 콘크리트구조물에 적용이 가능하고, 균일하면서 밀실한 구조에 기해 방수, 방식 등의 기능이 발현되어 구조물의 내구성을 향상시킬 수 있는 공법을 제공하고자 함이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 철재구조물 또는 콘크리트구조물의 내구성 증진공법(이하 "본 발명의 공법"이라함)은, 철재구조물 또는 콘크리트구조물의 피도장면을 정리하는 단계(S10); 정리가 완료된 피도장면에 방수·방식 도장조성물을 가지고 도장을 하는 단계(S20);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 방수·방식 도장조성물은, 수지, 경화제, 1~40㎛의 평균입경을 가진 안료, 40~250㎚의 평균입경을 가진 금속나노입자 산화물, 분산제, 증점제, 비실리콘계 혼성중합체, 충진제, 흐름방지제를 포함하여 배합되는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 철재구조물에 있어서, 상기 방수·방식 도장조성물을 도장하기 전에 에폭시수지, 지방족화합물 부틸 셀로솔브, 운모, 탈크, 징크메탈, 알루니늄 분말을 포함하는 주제와, 폴리아마이드를 포함하는 경화제로 구성되는 보조 방수·방식 도장조성물을 피도장면에 도장하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 콘크리트구조물의 피도장면을 정리하는 단계(S10)에는, 콘크리트 구조물의 피도장면에 있어 표면을 처리하는 단계(S11); 콘크리트 구조물에 있어 피도장면의 단면을 복구하는 단계(S12);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 S12단계에는, 시멘트, EVA계 폴리머, 페녹시수지, 칼슘설퍼알루미네이트, 수축방지제, 소포제, 실리콘발수제, 방청제를 포함하는 폴리머몰탈 조성물에 의해 콘크리트 구조물에 있어 피도장면의 단면을 복구하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 S11단계에는, 콘크리트 구조물에 있어 피도장면을 치핑하고 고압세척 하는 단계(S111); 콘크리트 구조물에 있어 피도장면에 테플론수지, 아질산칼슘, 점성제, 점성안정제가 포함된 전처리재 조성물을 도포하는 단계(S112);가 포함되는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 점성안정제는 베타카로닌 및 트리이소옥틸 인산염 혼합물인 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 충진제에는 카본그라파이트와 부틸고무가 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 공법은 표면정리가 된 콘크리트 구조물 또는 철재 구조물에 방수·방식 도장조성물에 의해 치밀한 정방형격자구조의 형태를 이루는 도장이 이루어지도록 하여 방수, 방식 등에 대한 저항성을 향상시켜 내구성을 증진시킬 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명의 공법은 철재구조물에 적용되는 경우 방수·방식 도장조성물의 도장공정 전에 보조 도장공정이 수행되도록 하여 수공구나 동력공구를 이용하여 오래된 구도막을 간단히 처리한 상태에서도 기존 철재 구조물의 재도장이 가능하므로, 공정이 용이하고, 공기가 단축되어 교통체증 유발 및 환경훼손의 문제를 최소화 시킬 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명의 공법은 콘크리트 구조물에 적용되는 경우 방수·방식 도장조성물의 도장공정 전에 방수, 방청성 등 물성이 우수한 재질에 의해 단면보강이 이루어지도록 하여 내구성을 더욱 배가시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 공법을 나타내는 블록도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 공법에 의해 형성되는 단면을 나타내는 개략도.

이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 본 발명에 따른 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으므로, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시 예에 한정되지는 않는다.

본 발명의 공법은 도 1에서 보는 바와 같이 철재구조물 또는 콘크리트구조물의 피도장면을 정리하는 단계(S10); 정리가 완료된 피도장면에 방수·방식 도장조성물을 가지고 도장을 하는 단계(S20);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

우선 본 발명의 공법은, 다양한 철재 구조물 또는 다양한 콘크리트 구조물에 있어 피도장면을 정리하는 단계(S10)를 갖는다.

본 단계(S10)에 있어 철재구조물의 경우 수공구나 동력공구를 이용하여 오래된 구도막을 처리하는 과정을 거친다.

그런데 이러한 과정이 용이하지 않아 본 발명에서는 S20에서 방수·방식 도장조성물에 의한 도장공정 이전에 이하에서 설명할 보조 방수·방식 도장조성물이 도포되도록 하는 공정이 게재되도록 하는 예를 제시하고 있다.

보조 방수·방식 도장조성물은 녹에 대한 침투성이 우수하여 녹중에 침투하기 쉽고, 금속과의 결합력이 우수하여 부착력이 뛰어나기 때문에 철재 구조물 표면의 느슨한 흑피와 녹 등만을 완전히 제거하여 오래된 구도막을 간단히 처리한 후 금속표면의 온도가 이슬점보다 3℃ 이상인 상태에서, 녹이 발생되기 전에 상기 보조 방수·방식 도장조성물을 도포토록 하는 것이다. 이렇게 하여 간단한 구도막의 처리만으로 도장이 가능하므로 비용 및 시간 면에서 경제적이다.

이를 위해 보조 방수·방식 도장조성물은 에폭시수지, 지방족화합물 부틸 셀로솔브, 운모, 탈크, 징크메탈, 알루니늄 분말을 포함하는 주제와, 폴리아마이드를 포함하는 경화제로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 주제는, 에폭시수지 100중량부에 대해 지방족화합물 부틸 셀로솔브를 3 내지 7 중량부, 운모 5 내지 10 중량부, 탈크 30 내지 40 중량부, 징크메탈 25 내지 35중량부 및 알루미늄 분말 25 내지 35중량부로 배합됨이 타당하다.

상기 지방족화합물 부틸 셀로솔브는 용제로서 사용되는 것으로, 그 배합량을 3 내지 7중량부로 한정하는 것이 에폭시 수지 용해 및 기타 조성의 분산에도 효과적이다.

상기 징크메탈의 경우는 안료로 사용되는데, 이온화 경향이 철보다 크므로 전자를 더 빨리 방출하여 철이 산화되는 것을 방지한다. 또한 상기 운모, 탈크는 안료로서 하도층의 경도를 증진시키는 역할을 한다.

상기와 같이 안료로 사용되는 징크메탈, 운모, 탈크 및 알루미늄 분말은 상기에서 언급한 바와 같은 조성비로 한정하여 배합되는 것이 타당한 바, 이는 한정범위 미만에서는 방청 및 경도증진 효과가 미미하며, 한정범위를 초과하는 경우는 분산이 제대로 이루어지지 않아 부착력을 오히려 저하시키므로 이와 같이 한정한다.

상기 보조 방수·방식 도장조성물에서 주제와 경화제의 혼합비는 부피비 6:1 내지 6.5:1이 바람직하다. 혼합 중량비가 상기의 범위를 만족하는 경우, 철재 구조물과 강한 결합을 형성하며, 우수한 방청기능을 발휘한다.

즉 상기 보조 방수·방식 도장조성물에는 에폭시수지의 강력한 부착력과 징크메탈에 의한 우수한 방청기능 및 운모, 탈크의 경화반응이 상호상승 작용을 발휘하기 때문에 철재 구조물에 뛰어난 부착력과 우수한 방청기능이 발휘되도록 하는 것이다.

한편 콘크리트 구조물의 피도장면을 정리하는 단계(S10)에는, 콘크리트 구조물의 피도장면에 있어 표면을 처리하는 단계(S11); 콘크리트 구조물에 있어 피도장면의 단면을 복구하는 단계(S12);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 구조물 피도장면의 표면을 처리하는 단계(S11)에는 콘크리트 구조물의 표면을 처리하는 것으로 치핑 및 고압세척에 의해 피도장면의 불순물을 제거토록 하는 것이다.

그 다음으로 콘크리트 구조물 피도장면의 단면을 복구하는 단계(S12)를 갖는데 콘크리트 구조물에 있어 피도장면에 단면을 복구하고 바탕을 조정토록 하는 것이다.

본 발명에서는 상기 S12단계에는, 시멘트, EVA계 폴리머, 페녹시수지, 칼슘설퍼알루미네이트, 수축방지제, 소포제, 실리콘발수제, 방청제를 포함하는 폴리머몰탈 조성물에 의해 구조물 피도장면의 단면을 복구하는 예를 제시하고 있다.

바람직하게 상기 폴리머몰탈 조성물은, 시멘트 100중량부에 대해 EVA계 폴리머 5 내지 20중량부, 페녹시수지 5 내지 10중량부, 칼슘설퍼알루미네이트 3 내지 8중량부, 수축방지제 0.5 내지 2중량부, 소포제 0.5 내지 2중량부, 실리콘발수제 0.5 내지 2중량부, 방청제 0.5 내지 2중량부가 배합되도록 하는 것이 타당하다.

본 발명에서는 시멘트에 속경성 시멘트가 포함될 수 있는데 속경성이 발현되도록 하면서 특히 혼합재로서 플라이애시 또는 고로슬래그 등이 사용되도록 하여 시멘트를 일부 대체할 수도 있다.

상기 속경성 시멘트는 초속경성을 나타내기 위해서 칼슘설포알루미네이트계(CSA계), 알루미나시멘트, 칼슘알루미네이트계(C12A7계) 중 하나 또는 이들의 혼합물이 사용되는 것이 바람직하다.

상기 EVA(ethylene vinyl acetate)계 폴리머는 페이스트의 응집력 및 방수특성을 발현토록 하기 위한 것이다.

상기 칼슘설퍼알루미네이트는 팽창제로서 경화과정 등에서 발생될 수 있는 온도균열 등의 균열을 제어하기 위한 것이고, 상기 수축방지제의 경우도 건조수축 등 페이스트의 수축을 제어하여 균열을 제어하기 위한 것이다.

상기 방청제는 아질산칼슘, 안식향산염, 정인산염, 규산염 중 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 한다.

종래에는 강도보강 등을 위해 실리카흄이 첨가되도록 하였으나 실리카흄을 첨가하는 경우 강도는 보강되나 작업성이 저하되는 문제가 있었다. 이에 본 발명에서는 수용성 페녹시 수지가 첨가되도록 하는 것이다.

상기 수용성 페녹시 수지는 수용성 또는 수분산성으로, 물에 안정화될 수 있는 것으로서, 수평균 분자량이 20,000 ~ 60,000 정도의 고분자가 바람직하다. 상기와 같은 분자량을 갖는 페녹시 수지는 에폭시 수지와 비스페놀 A를 이용하여 분자량을 상기 범위로 증가시킴으로써 얻을 수 있다.

페녹시 수지를 수용화하기 위해, 상기 얻어진 페녹시 수지를 수산화기를 가지는 3차 아민을 이용하여 산중화 그룹을 가지도록 만들며, 여기에 수용화를 위한 중화제로서 인산을 투입하여 중화하고 물을 투입하여 수용성 페녹시 수지 용액을 제조함으로써 사용될 수 있다.

이러한 수용성 페녹시 수지는 수용성 고분자로서 첨가되는 것으로 수성 성분의 폴리머 에멀젼을 통해 피막기능을 부여하게 되는 것이다.

즉 물에 상기 수용성 페녹시 수지가 분산된 상태에서 도포 등이 되어 수분증발에 따라 폴리머 필름을 형성시킴으로써 입자 표면으로부터의 수분 증발을 억제시킨다. 즉 이러한 수용성 페녹시 수지에 의해 수분증발을 방지함으로써 모세관현상에 의한 균열 등을 제어하게 되는 것이다. 또한 수분증발에 의한 유동성 저하의 문제도 해결토록 하는 것이다.

또한 본 발명에서는 상기 콘크리트 구조물에 있어 피도장면의 표면을 처리하는 단계(S11)에는 구조물 피도장면을 치핑하고 고압세척 하는 단계(S111); 구조물 피도장면에 테플론수지, 아질산칼슘, 점성제, 점성안정제가 포함된 전처리재 조성물을 도포하는 단계(S112);가 포함되는 예를 제시한다.

바람직하게 상기 전처리재 조성물은, 테플론수지 100중량부에 대해 아질산칼슘 1 내지 5중량부, 점성제 1 내지 5중량부, 점성안정제 1 내지 3중량부를 포함하여 배합되는 것이 타당하다.

상기 전처리재 조성물은 전 단계(S111)에서 피도장면에 있어 단면정리 즉 열화부 치핑, 철근 녹제거 등이 이루어진 후에 노출된 단면 및 철근에 도포하도록 하는 것으로 피도장면의 복구를 위한 폴리머몰탈 간에 부착력을 향상시키면서 단면정리에 의해서도 남아 있을 수 있는 부식포인트, 수분 등이 폴리머몰탈에 직접적으로 노출되는 것을 차단하여 복구단면의 열화를 방지토록 하기 위한 것이다.

상기 전처리재 조성물은, 주재로 테플론수지가 사용되는데 이는 일반적으로 에폭시계 등을 프라이머의 주재로 사용하는 경우 콘크리트 단면의 강알카리성을 나타내는 것은 물론 복구를 위한 폴리머몰탈의 경우도 강알카리성을 나타내어 에폭시계 등 기존 프라이머의 주재의 경우 강알카리환경에서 점성을 저하시켜 프라이머로서 기능을 저하시키는 문제가 있는데 테플론수지의 경우 강알카리환경 하에서도 점성이 유지되어 피보수·보강 대상물과 복구를 위한 폴리머몰탈 간에 부착력이 유지되도록 하기 때문이다.

상기 아질산칼슘은 단면정리에도 불구 철근에 남아 있는 미세녹에 의해 부식의 확장을 방지하기 위한 것이다.

그런데 아질산칼슘만을 첨가하는 경우 철근에 남아 있는 미세녹에 대한 부식저항성을 향상시킬 수는 있으나 아질산칼슘의 과다첨가에 의해 물성을 저하시킬 수 있는 문제가 있으며 단면정리를 거쳤으나 철근에는 표면에 미세공극이 존재하여 이러한 미세공극에 수분이 함유된 상태로 존재하는 경우가 있는데 이렇게 철근공극에 존재하는 수분의 경우도 결국에는 철근의 부식을 야기시키는 문제가 있다.

이에 본 발명의 전처리제에는 석회석분말이 더 첨가되도록 할 수 있다.

상기 석회석분말을 첨가하는 이유는 석회석분말이 철근공극에 존재하는 수분을 흡수하여 철근에서의 방청성을 향상시킴과 동시에 수분이 흡수된 석회석분말은 팽창을 하게 되어 전처리재의 경화과정에서 수축에 의한 균열을 제어하기 위한 것이다.

상기 석회석분말은 1000 내지 1300℃로 소성시킨 석회석이 사용되는데, 소성된 석회석은 산화칼슘이 수화되면서 수산화칼슘이 생성되도록 하여 배합시 페이스트를 팽창시키도록 하는 것인데 석회석분말이 철근의 공극에 함유된 수분을 흡수하여 산화칼슘이 수화되면서 수산화칼슘이 생성되는 과정에서 팽창이 이루어지는데 이러한 팽창은 공극을 남긴 채로 외관상의 용적팽창을 한다고 알려져 있으며 그 팽창은 2단계의 팽창에 의한다고 알려져 있는데 최초로 미세한 콜로이드상의 수산화칼슘을 생성할 때 처음 팽창을 하고 이것이 완전히 종료한 후에도 계속하여 장대한 이방성의 육각판상 결정으로 성장한다고 알려져 있다.

따라서 석회석분말은 철근의 공극에 존재하는 수분을 흡수하여 자체적으로 팽창이 되고 이러한 팽창은 페이스트를 팽창시킴으로써 균열저항성을 향상시키도록 하는 것이다.

상기 점성제는 부착력을 강화시키기 위한 것으로 상기 점성제는 그 종류를 한정하지 않는다.

그런데 점성제만을 사용하는 경우 이후 폴리머몰탈이 도포되면 폴리머몰탈의 열 때문에 점성의 감소현상이 나타나 결국 전처리재의 일 기능으로서 부착력을 향상시키도록 하는 기능이 저하되는 문제가 있는데 이에 본 발명에서는 점성안정제가 더 첨가되도록 하는 것이다.

바람직하게 본 발명에서는 상기 점성안정제로 베타카로닌 및 트리이소옥틸 인산염 혼합물이 포함되는 예를 제시하고 있다.

상기 베타카로틴은 보수력이 우수하여 시간이 지남에 따른 점도 변화가 없도록 하는 장점이 있으나 경화과정 특히 온도가 높은 여름철에 있어 경화과정에서 온도상승에 따라 점성의 감소현상이 나타나는 문제가 있을 수 있다.

이에 본 발명에서는 점성안정제로 베타카로틴에 더하여 트리이소옥틸 인산염 이 더 첨가된 혼합물이 적용되는 예를 제시하고 있다. 즉 점성안정제로 베타카로틴에 더하여 트리이소옥틸 인산염이 더 첨가되도록 하는 것인데 트리이소옥틸 인산염은 내열성이 우수하여 온도가 올라가는 경우에도 겔네트워크가 파괴되지 않도록 하여 상기에서 언급한 문제로서 베타카로틴의 온도상승에 따른 점성저하의 문제가 제어되도록 하는 것이다.

바람직하게 베타카로틴과 트리이소옥틸 인산염은 중량비로 (3 내지 7):(4 내지 6)로 혼합되는 것이 타당하다.

이렇게 상기에서 언급한 바와 같이 콘크리트 구조물 또는 철재 구조물에 대해 S10단계를 거친 후, 정리가 완료된 피도장면에 방수·방식 도장조성물을 가지고 도장을 하는 단계(S20)를 가진다.

이렇게 함으로써 도 1에서 보는 바와 같이 철재 구조물(C-1)에 있어서는 방수·방식 도장조성물에 의한 도장층(2)이 형성되도록 하는 것이며, 콘크리트 구조물(C-2)에서는 폴리머몰탈 조성물에 의한 단면복구층(3)이 형성되며 단면복구층(3) 상부에 방수·방식 도장조성물에 의한 도장층(2)이 형성되도록 하는 것이다.

특히 상기 방수·방식 도장조성물은, 수지, 경화제, 1~40㎛의 평균입경을 가진 안료, 40~250㎚의 평균입경을 가진 금속나노입자 산화물, 분산제, 증점제, 비실리콘계 혼성중합체, 충진제, 흐름방지제를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 방수·방식 도장조성물은 바람직하게 수지 100중량부에 대해 경화제 10 내지 20중량부, 1~40㎛의 평균입경을 가진 안료 30 내지 80중량부, 40~250㎚의 평균입경을 가진 금속나노입자 산화물 6 내지 40중량부, 분산제 2 내지 5중량부, 증점제 2 내지 5중량부, 비실리콘계 혼성중합체 2 내지 5중량부, 충진제 5 내지 10중량부, 흐름방지제 2 내지 5중량부를 포함하는 것이 타당하다.

상기 방수·방식 도장조성물은 평균입경 1~40㎛의 안료와 40~250㎚ 의 금속나노입자가 입도 및 밀도차에 의해 큰입자의 공극을 메워주는 효과를 발휘하여 수지와 안료 및 금속나노입자가 치밀한 정방형격자구조(큐브구조, 이에 "나노큐브"라함)의 형태를 이루어 부동태 피막을 형성하여 내마모성, 내염성, 내식성, 부착력 등의 기능이 향상됨으로써 피도면의 보호와 유해인자를 침투를 차단하여 구조물의 내구연한을 증대시킬 수 있도록 하는 것이다.

상기 안료는 1 내지 40㎛의 평균입경을 가지며, 상기 금속나노입자 산화물은 40 내지 250㎚의 입경을 갖도록 하는 것이 타당한 바, 이는 상기 안료는 각 입자마다 기본적인 배열은 같으나, 방향이 다르고 입자와 입자사이에 존재하는 단위 면적당 입계가 많을수록 강한 기계적 성질을 띠게 하는 경향을 나타내는 바, 편상구조의 프레임 역할을 하도록 하며, 이러한 편상구조의 프레임에 미세한 금속나노입자 산화물이 충진시키도록 함으써 도막이 밀실한 정방형 구조가 형성되도록 하기 위함이다

상기 방수·방식 도장조성물은 이하 3가지 실시 예로 사용될 수 있다.

우선 첫 번째 실시 예는 구조물의 피도장면에 하도층을 형성하는 경우이다.

이 경우 수지는 실리콘 변성에폭시 수지(Silicone Modified Epoxy Resine)가 사용되는 것이 바람직하다.

또한 경화제는 폴리아마이드 상온경화형 경화제를 사용하는 것이 바람직하다.

본 실시 예의 안료는 납, 카드뮴, 수은, 비소, 안티몬 및 이들의 화합물과 6가크로뮴 화합물을 포함시키지 않으며, 티타늄 디옥사이드, 탈크, 이산화규소, 알루미늄 분말, 세라믹 중 하나 또는 이들의 혼합물인 것이 타당하다.

또한 본 실시 예에서 금속나노입자 산화물은 이산화티타늄, 이산화규소, 망간, 마그네슘, 알루미늄, 산화아연, 인듐틴옥사이드, 규산마그네슘, 산화마그네슘, 안티몬틴옥사이드, 카올린, 2산화 실리카, 3산화 알루미나, 3산화 몰리브덴, 5산화 니오브, 5산화 바나듐, 텅스텐 브론즈 중 하나 또는 둘이상의 혼합물인 것이 타당하다.

또한 분산제로는 바람직하게 계면활성제(Unsaturated Polymide acid Ester Salts)가 사용되는 것이 바람직하다.

또한 증점제는 오거닉 클레이(organic clay)사 사용되는 것이 바람직하다.

또한 비실리콘계 혼성중합체, 흐름방지제, 침강방지제가 배합되도록 하는 것이 바람직하다.

또한 본 실시 예에서는 수지 100중량부에 대해 용제 20 내지 50중량부가 더 포함되도록 하는데 특징이 있다.

여기서 용제는 방향족계 용제(톨루엔, 자일렌), 케톤류 용제, 알코올류계 용제 중 하나 또는 둘이상의 혼합물을 사용하되, 바람직하게는 휘발성 유기화합물 함량 300(g/L)이하, 휘발성 방향족탄화수소함량 25중량% 이하, 벤젠 0.1 중량%이하가 되도록 사용하여 친환경성을 도모함이 바람직하다.

본 발명의 두 번째 실시 예로서 방수·방식 도장조성물은 무용제형의 고형분 방수·방식 조성물로 사용되는 실시 예를 제시한다.

본 실시 예에서 수지는 에폭시계 수지로서 에피클로로히드린과 비스페놀 A의 반응생성물 또는 에피클로로히드린과 비스페놀 F의 반응생성물로 구성된 에폭시 수지 중 하나가 사용되는 것이 바람직하다.

본 실시 예의 경우도 상기 안료는 납, 카드뮴, 수은, 비소, 안티몬 및 이들의 화합물과 6가 크롬 화합물을 포함시키지 않되, 카본블랙, 이산화티탄, 산화철, 프탈로시아닌블루, 탄산칼슘, 실리카, 황산바륨, 탈크, 클레이마이카, 벤토나이트, 규사, 세라믹 중 하나 또는 이들의 혼합물이 사용됨이 타당하다.

그 외 경화제, 금속나노입자 산화물, 분산제, 증점제, 비실리콘계 혼성중합체, 흐름방지제, 침강방지제는 첫 번째 실시 예와 동일하게 사용됨이 바람직하다.

본 발명의 세 번째 실시 예로서 방수·방식 도장조성물은 유해인자를 차단하는 상도층 또는 마감층 조성물로 사용되는 실시 예를 제시한다.

본 실시 예에 있어 수지는 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지 (Silicone Modified Acrylic Copolymer)가 사용됨이 타당하다.

또한 본 실시 예의 경화제는 폴리이소시아네이트 경화제가 사용됨이 타당하다.

또한 본 실시 예의 안료의 경우도 납, 카드뮴, 수은, 비소, 안티몬 및 이들의 화합물과 6가 크롬 화합물을 포함시키지 않되, 티타늄 디옥사이드, 탈크, 알루미늄 분말, 진크메탈, 운모, 황산바륨, 세라믹 중 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 한다.

그 외 금속나노입자 산화물, 분산제, 증점제, 비실리콘계 혼성중합체, 흐름방지제, 침강방지제는 첫 번째 및 두 번째 실시 예와 동일하게 사용됨이 바람직하다.

또한 본 실시 예에서는 습윤분산제가 더 첨가되도록 하는 것이 타당하다.

본 실시 예의 경우도 수지 100중량부에 대해 용제 20 내지 50중량부가 더 포함되도록 하는데 특징이 있다. 여기서 용제는 방향족계 용제(톨루엔, 자일렌), 케톤류 용제, 알코올류계 용제 중 하나 또는 둘이상의 혼합물을 사용하되, 바람직하게는 휘발성 유기화합물 함량 300(g/L)이하, 휘발성 방향족탄화수소함량 25중량% 이하, 벤젠 0.1 중량%이하가 되도록 사용하여 친환경성을 도모함이 바람직하다.

상기 안료는 1 내지 40㎛의 평균입경을 가지도록 한정하는 것이 타당하다. 이와 같이 한정하는 이유는 이보다 작은 입경을 가지는 경우 충분한 프레임으로서 기능이 미미하며, 이를 초과하는 경우는 비중이 너무 커져서 분산성이 저하되어 비균일한 물성이 발현될 수 있으므로 이와 같이 한정하는 것이다.

또한, 상기 금속나노입자 산화물은 40 내지 250㎚의 평균입경을 가지도록 한정하는 것이 타당하다. 여기서 금속나노입자 산화물이 40㎚ 미만일 경우에는 평균 입도의 분포가 너무 낮아 가격이 고가이므로 비경제적인 문제가 있으며, 250㎚를 초과할 경우에는 평균 입도의 분포가 커서 상기 안료에 형성되는 편상 간 공극을 제대로 충진하지 못하여 밀실한 구조를 저해하게 되므로 이와 같이 한정한다.

한편 상기 충진제에는 카본그라파이트와 부틸고무가 포함되도록 할 수 있는데 본 실시예는 특히 상기 친환경 도장조성물이 상기에서 언급한 상도층 또는 마감층으로 사용되는 경우 적용성이 높다.

상기 카본그라파이트는 강도를 보강하기 위한 것이며 외부충격에 대한 충격저항성을 향상시키도록 하는 것이고 전도체인 카본그라파이트가 첨가됨에 의해 정전기 발생을 제어하여 정전기에 의해 표면에 이물질이 침적되는 것을 방지토록 하는 것이다. 즉 이물질 축적의 경우 표면에 부식 등의 문제를 유발할 수 있기 때문에 이를 제어토록 하는 것이다.

또한 상기 카본그라파이트에 더하여 부틸고무가 첨가되도록 하는 것인데 상기 부틸고무는 이소부틸렌과 소량의 이소프렌을 낮은 온도에서 액체상태로 이온중합한 고무로서, 순도 99% 이상의 이소부틸렌에 1.5∼4.5%의 이소프렌 혼합물과 순수한 메틸클로라이드를 넣고 촉매제로 무수염화알루미늄을 넣은 뒤 중합반응기에 넣어 약 -100℃의 낮은 온도에서 중합하여 만들며, 불포화도와 무늬점도 및 오염이 있고 없음에 따라 할로겐화 부틸고무와 폴리이소부틸렌 등 여러 종류로 나뉜다. 이러한 부틸고무는 충격을 잘 흡수하며 특히 저온에서도 탄성체가 잘 결정화하지 않으므로 -50℃ 정도의 낮은 온도에서도 유연성을 가진다.

상기 부틸고무를 첨가토록 하는 이유는 내충격성을 강화하는 것은 물론 저온에서도 탄성을 잃지 않는 재질특성에 의해 동절기 등에 동결융해가 반복되는 과정에서 페이스트의 계속적인 신축에도 이러한 신축에 대한 충격을 상기 부틸고무가 완화토록 하여 내한성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

즉 저온에서 페이스트에 동결융해가 반복되면 반복적인 신축에 의해 페이스트에 균열이 발생될 수 있는데 상기 부틸고무가 저온에서도 탄성을 유지할 수 있어 이러한 신축을 보상할 수 있으므로 동결융해에 따른 페이스트의 균열 등의 이상을 제어할 수 있게 되는 것이다.

이와 같은 방수·방식 도장조성물은 하기 표 1에서 보는 바와 같이 휘발성유기화합물의 함량이 낮고, 벤젠, 납, 카드뮴, 수은, 6가 크롬이 검출되지 않는 것을 볼 수 있는 바, 실험결과로서 친환경적인 도장임을 증명하고 있다.

또한 상기 표 2에서 보는 바와 같이 내산성, 내약품성, 내수성 등과 부착강도면에서 우수한 결과를 도출하는 것으로 보이는데 이는 상기에서 언급한 바와 같이 상기 방수·방식 도장조성물이 평균입경 1~40㎛의 안료와 40~250㎚ 의 금속나노입자가 입도 및 밀도차에 의해 큰입자의 공극을 메워주는 효과를 발휘하여 수지와 안료 및 금속나노입자가 치밀한 정방형격자구조(큐브구조, 이에 "나노큐브"라함)의 형태를 이루어 부동태 피막을 형성함에 기인한 것으로 판단된다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않음은 물론이며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 기술적 지식을 가진 자에 의해 상기 기재된 내용으로부터 다양한 수정 및 변형이 가능할 수 있음은 물론이다.

2 : 도장층 3 : 단면복구층

Claims (8)

1. 콘크리트구조물의 피도장면에 있어 표면을 처리하는 단계(S11) 및 시멘트, EVA계 폴리머, 페녹시수지, 칼슘설퍼알루미네이트, 수축방지제, 소포제, 실리콘발수제, 방청제를 포함하는 폴리머몰탈 조성물에 의해 상기 피도장면의 단면을 복구하는 단계(S12)를 포함하여 상기 피도장면을 정리하는 단계(S10);
   정리가 완료된 피도장면에 수지, 경화제, 1~40㎛의 평균입경을 가진 안료, 40~250㎚의 평균입경을 가진 금속나노입자 산화물, 분산제, 증점제, 비실리콘계 혼성중합체, 충진제, 흐름방지제를 포함하는 방수·방식 도장조성물을 도장하는 단계(S20);를 포함하되,
   상기 충진제는,
   카본성분을 갖는 그라파이트와 부틸고무가 포함되어 정전기에 의한 이물질의 침적을 방지하면서 저온에서의 신축 유지에 의해 동결융해에 따른 페이스트의 균열을 방지하는 것을 특징으로 하는 콘크리트구조물의 내구성 증진공법.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,
   상기 S11단계에는,
   상기 피도장면을 치핑하고 고압세척 하는 단계(S111);
   상기 피도장면에 테플론수지, 아질산칼슘, 점성제, 점성안정제가 포함된 전처리재 조성물을 도포하는 단계(S112);
   가 포함되는 것을 특징으로 하는 콘크리트구조물의 내구성 증진공법.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 점성안정제는 베타카로닌 및 트리이소옥틸 인산염 혼합물인 것을 특징으로 하는 콘크리트구조물의 내구성 증진공법.
8. 삭제

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