KR102369555B1 - 강도별 강화제를 이용한 콘크리트 바닥의 폴리싱 공법 - Google Patents

강도별 강화제를 이용한 콘크리트 바닥의 폴리싱 공법 Download PDF

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Abstract

폴리싱 머신에 설치된 패드 부착판의 회전에 따라 연동하는 연마패드를 패드 부착판과 별도로 축회전할 수 있도록 패드 부착판에 설치할 수 있는 폴리싱 머신용 회전형 연마패드 조립체가 개시된다. 이를 위하여 양생된 콘크리트의 표면에 위치한 레이턴스를 제거하는 연삭단계와, 상기 콘크리트의 강도를 콘크리트 강도 측정기로 측정하는 강도 측정단계와, 강도별로 지정된 강화제 중 측정된 압축강도에 매칭된 강화제를 상기 콘크리트에 침투시키는 강화제 처리단계와, 상기 강화제가 침투하여 강화된 콘크리트의 표면을 연마하는 연마단계, 및 상기 콘크리트의 표면에 광택이 구현되도록 버핑패드로 마감처리하는 마감단계를 포함하는 콘크리트 바닥의 폴리싱 공법을 제공한다. 본 발명에 의하면, 연마대상인 바닥면으로부터 연마패드에 전달된 부하가 모터까지 전달되지 않고, 연마패드와 패드 부착판 사이에서 해소되므로, 연마환경에 따른 모터의 손상을 방지할 수 있다.

Description

강도별 강화제를 이용한 콘크리트 바닥의 폴리싱 공법{CONCRETE FLOOR POLISHING METHOD USING REINFORCING AGENTS BY STRENGTH}
본 발명은 콘크리트 바닥을 마감하는 콘크리트 바닥의 폴리싱 공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 획일적인 강화제 대신 콘크리트 바닥의 양생 강도에 적합한 강화제를 사용하는 콘크리트 바닥의 폴리싱 공법에 관한 것이다.
콘크리트는 물, 시멘트, 모래, 자갈 등의 골재 등을 구성성분으로 하며, 시멘트와 물이 반응하여 굳어지는 수화반응을 이용하여 건물, 교량, 터널 등의 건축 구조물을 형성하는데 이용된다.
특히, 콘크리트로 구성된 콘크리트 바닥은 주차장, 공장, 물류센터, 공공시설물, 상업시설, 식당 및 사무실 등에 시공되며, 분진방지와 콘크리트 중성화 방지와 콘크리트 내 철근 부식 방지 및 유지관리에 용이하도록 여러 마감재로 마감처리 된다.
이렇게, 콘크리트 바닥의 마감처리는 염소이온과 시멘트 수화물의 반응으로 인해 염화물이 생성, 용출 및 팽창되어 부식되거나, 매연 등으로 인해 발생되는 황산염 이온과의 반응에 의해 산화 및 팽창되어 부식되거나, 공기 중의 이산화탄소와 반응하는 중성화에 의해 철근의 부동태가 파괴되어 부식이 촉진되거나, 물이 침투하여 동결 및 융해됨으로써 콘크리트 바닥에 팽창압이 작용하여 부식되어 박리가 발생되거나, 파손되는 현상이 발생하는바 이를 방지하기 위한 것이다.
여기서, 콘크리트 바닥 마감처리 방법으로는, 콘크리트 바닥 면에 페인트와 에폭시, 우레탄 등의 수지 성분의 도료를 도포하여 마감처리하거나, 수지 계열 성분의 도료와 실리카 샌드나, 몰탈류를 혼합한 도료를 도포하여 마감하는 공법, 콘크리트 바닥에 텍스타일 또는 바닥 패널 등을 설치하는 공법 등이 많이 통용되고 있다.
이러한 콘크리트 바닥 마감처리 공법 중 페인트와 에폭시, 우레탄 등 수지 성분의 도료를 도포하여 마감하는 공법의 경우, 비용이 저렴하고, 다양한 패턴의 구현이 가능하나, 수명이 6개월 내지 2년 정도로 짧고, 바닥 습기에 약하여 박리현상이 발생되고, 시간이 지나면 얼룩 등으로 인해 바닥 표면에 오염물질이 묻거나, 쉽게 손상될수 있으며, 이로 인해 주기적인 보수가 요구되어 보수비용이 증가하며, 부분 보수 시 색상의 차이가 발생되어 미관을 저해할 수 있다는 문제점이 있었다. 그리고 화재 시 유독가스를 배출하는 등의 위험도 존재한다.
즉, 에폭시, 우레탄과 같은 도포제는 대부분 석유 화합물로 제조된 유기합성수지로서, 화재에 취약하고, 유독가스를 발생시키며, 시간이 경과함에 따라 도포제와 콘크리트 사이에 간극이 발생되고, 반복되는 하중에 의해 간극이 점차 커지면서 균열이 발생되며, 특히 겨울철에는 간극에 스며든 물이 얼어 간극의 크기가 더욱더 커지면서 콘크리트에서 도포제가 이탈 및 탈락되어 잦은 보수가 요구된다는 문제점이 있었다.
아울러, 수지 계열 성분의 도료와 실리카 샌드나 몰탈류를 혼합한 도료를 도포하여 마감하는 공법의 경우에는 일반 에폭시나 우레탄 계열의 바닥 마감 공법에 비하여 내구성 및 내수성, 내화학성 등은 우수하나 이 또한 원바닥의 상태에 따라 차후 박리, 깨짐 등의 하자가 발생 할 수 있고, 마찰 소음이 심하며 시공비가 고가인 공법이다. 여기서, 콘크리트 바닥면에 텍스타일 또는 바닥 패널 등을 설치하여 마감처리할 경우, 내구성이 양호하고 시공이 용이하다는 장점은 있으나, 비용이 비싸고, 도료의 양생 시간이 길며, 다양한 패턴의 구현이 어렵고, 물이나 내오염이 우려되는 바닥에는 적용이 어렵다는 단점이 있는 공법이다. 그리고 바닥이 미끄러워 보행자의 보행 시 안전사고가 발생될 수 있는 위험이 있으며, 가연성 소재로 이루어진 자재가 많아 화재 발생 시 취약할 뿐만 아니라, 화재 시 유독가스가 발생되어 인명을 해치는 위험이 있다는 문제점이 있었다.
더불어, 마감재로 각종 유기용제를 사용함으로써 VOC, 포름알데히드 등 유해물질이 발생되어 시공 시 유해가스와 불쾌한 냄새를 유발하여 작업자의 안전에 영향을 미치고, 각종 폐기물이 발생되어 환경오염을 야기하는 등의 문제로 시장에서의 수요가 점차 감소하고 있는 실정이며, 이러한 각종 문제점으로 인해 향후 시장에서의 퇴출이 유력하여 각종 환경문제, 기능문제 및 안전문제 등을 보완하고 대체할 수 있는 콘크리트 바닥 마감재 및 시공공법이 요구되고 있는 실정이다.
전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 타설된 콘크리트 바닥을 특수 연마 장비와 다이아몬드 연마용 패드를 활용하여 콘크리트 표면의 레이턴스를 제거한 후 무기질 성분의 침투성 콘크리트 침투성 표면강화제를 도포한 다음, 다이아몬드 툴로 연마하여 마감하는 콘크리트 폴리싱 공법이 제시되었다.
이러한 콘크리트 폴리싱 공법은 유럽 및 미국에서 개발되어 이미 80여년 전부터 적용된 공법이며, 미국과 유럽의 국가에서는 넓은 콘크리트 바닥 마감의 경우, 약 70% 이상이 콘크리트 폴리싱 공법으로 마감할 정도로 각종 콘크리트 바닥을 마감처리하기 위한 보편화 및 실용화된 바닥 마감 공법이다.
상기 콘크리트 폴리싱 공법은 콘크리트 바닥을 그대로 가공하여 활용하는 공법이기에 타접착식 바닥 마감재와는 달리 박리 및 탈락이 없는 친환경 불연의 공법으로서, 콘크리트와 수명을 같이하는 반영구적인 공법으로 기존 타 마감재가 가지는 단점을 보완하는 공법이다.
그러나, 콘크리트 폴리싱 공법의 경우, 콘크리트 내부 공극을 침투성 강화제가 침투되어 공극을 메워 내부 손상을 막아주는 효과는 있으나, 1회만 강화제 처리를 하는 일반 콘크리트 폴리싱 공법의 특성상 표면에 미세기공은 남아있을 수밖에 없으며, 표면의 미세기공에 물이 접촉 될 경우, 수용성인 기존 강화제의 특성상 물에 녹아나오는 현상이 발생 할 수 있으며, 또한 별도의 피막제나 세라믹 코팅제를 도포하여 마감 하지 않는 한 발수 성능을 기대할 수 없다는 문제점이 있었다.
이를 보완하기 위하여 세라믹 코팅제 도포로 마감하는 공법이 시행되고 있으나, 이 또한 위에서의 수분 침투는 방지할 수 있으나, 하단의 미세 공극 및 통기성에 의하여 콘크리트 내부에서 올라오는 습기에 취약하여 세라믹 도포 후 코팅막에 백화현상과 분리 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-2222895호(2021.03.04 공고) 대한민국 등록특허 제10-2130492호(2020.07.07 공고) 대한민국 등록특허 제10-2194451호(2020.12.23 공고) 대한민국 등록특허 제10-1623821호(2016.05.24 공고)
따라서, 본 발명의 목적은 콘크리트의 양생 강도에 적합한 콘크리트 강화제를 도포하여 콘크리트 내부에 침투시킨 후 콘크리트의 표면을 연마함으로써 강화제가 콘크리트에 일체화되어 콘크리트의 강도, 내구성 및 내마모성을 향상시킬 수 있는 콘크리트 바닥의 폴리싱 공법을 제공하는데 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 양생된 콘크리트의 표면에 위치한 레이턴스를 제거하는 연삭단계와, 상기 콘크리트의 강도를 콘크리트 강도 측정기로 측정하는 강도 측정단계와, 강도별로 지정된 강화제 중 측정된 강도에 매칭된 강화제를 상기 콘크리트에 침투시키는 강화제 처리단계와, 상기 강화제가 침투하여 강화된 콘크리트의 표면을 연마하는 연마단계, 및 상기 콘크리트의 표면에 광택이 구현되도록 버핑패드로 마감처리하는 마감단계를 포함하는 콘크리트 바닥의 폴리싱 공법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 콘크리트의 표면 강도와 경도를 효율적으로 향상시킬 수 있으며, 작업소요시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 휘발성 유기화합물을 포함하는 유해물질 등이 발생되지 않고, 작업 시 폐기물이 발생되지 않아 친환경적이며, 박리현상이 발생되지 않고, 콘크리트의 내부 조직을 치밀하게 조성할 수 있다.
아울러, 본 발명은 콘크리트의 강도에 맞는 연마패드를 사용하므로, 공사기간을 단축시킬 수 있으며, 연마패드의 마모를 억지시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 콘크리트 바닥의 폴리싱 공법의 일 실시예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 콘크리트 바닥의 폴리싱 공법의 다른 실시예를 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 의한 강도별 강화제를 이용한 콘크리트 바닥의 폴리싱 공법(이하, '콘크리트 폴리싱 공법'이라 약칭함)을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 콘크리트 바닥의 폴리싱 공법의 일 실시예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 콘크리트 폴리싱 공법은 양생된 콘크리트에 형성된 레이턴스층을 제거하는 연삭단계(S100)와, 양생된 콘크리트의 강도를 측정하는 강도 측정단계(S200)와, 측정된 강도에 따라 강화제를 콘크리트에 침투시키는 강화제 처리단계(S300)와, 상기 강화제로 강화된 콘크리트를 연마하는 연마단계(S400), 및 연마된 콘크리트의 표면을 마감처리하는 마감단계(S500)를 포함한다.
이때, 연마패드 조립체(100)를 제외한 폴리싱 머신의 세부 구성은 미리 공지되어 있기 때문에 구체적인 설명을 생략한다.
이하, 도면을 참조하여 각 구성요소별로 보다 구체적으로 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 콘크리트 폴리싱 공법은 연삭단계(S100)를 포함한다.
상기 연삭단계(S100)는 양생된 콘크리트의 표면에 위치한 레이턴스를 제거하는 단계로, 굳지 않은 콘크리트나 시멘트 혼합물에서 수분이 분리되어 표면으로 떠오르면서 내부의 미세한 물질이 함께 떠올라 콘크리트의 표면에 생기는 얇음 막으로 이루어지는 레이턴스를 제거하기 위하여 콘크리트 표면을 연삭한다.
본 단계에서는 콘크리트 표면을 연삭함으로써 콘크리트 표면에 발생된 레이턴스를 제거하여 콘크리트 강화제의 도포 시 콘크리트 내로 콘크리트 강화제의 침투성을 향상시킬 수 있다. 여기서, 콘크리트 표면의 연삭 시 폴리싱 머신을 통하여 콘크리트 표면을 연삭하여 이물질 및 오염물질을 제거한다.
도 2는 본 발명에 따른 콘크리트 바닥의 폴리싱 공법의 다른 실시예를 설명하기 위한 순서도이다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 연삭단계(S100)는 도 2와 같이 제1 연삭과정(S110)과 제2 연삭과정(S120) 및 제3 연삭과정(S130)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1 연삭과정(S110)은 30 내지 40 메쉬를 갖는 제1 메탈 다이아몬드 패드가 설치된 폴리싱 머신으로 콘크리트 표면을 연삭하여 레이턴스를 제거한다. 예컨대, 제1 연삭과정(S110)에서는 폴리싱 머신을 사용하여 종석이 노출될 때까지 콘크리트 표면을 연삭하여 레이턴스를 제거한다.
상기 제2 연삭과정(S120)은 상기 제1 연삭과정(S110)을 통과한 콘크리트 바닥의 표면을 50 내지 60 메쉬를 갖는 제2 메탈 다이아몬드 패드가 설치된 폴리싱 머신으로 연삭하여 제1 연삭과정(S110) 중 형성된 스크래치를 제거한다.
상기 제3 연삭과정(S130)은 상기 제2 연삭과정(S120)을 통과한 콘크리트 바닥의 표면을 80 내지 100 메쉬를 갖는 제3 메탈 다이아몬드 패드가 설치된 폴리싱 머신으로 연삭하여 제2 연삭과정(S120) 중 형성된 스크래치를 제거한다.
다시 말해, 본 발명의 연삭단계(S100)는 상기 제1 메탈 다이아몬드 패드를 폴리싱 머신에 설치한 후 1차 연삭을 수행하고, 제1 메탈 다이아몬드 패드를 제거하고 상기 제2 메탈 다이아몬드 패드를 폴리싱 머신에 설치한 후 2차 연삭을 수행하며, 제2 메탈 다이아몬드 패드를 제거하고 상기 제3 메탈 다이아몬드 패드를 폴리싱 머신에 설치한 후 3차 연삭을 수행함으로써 콘크리트 표면에서 레이턴스를 제거하고 콘크리트 바닥의 표면을 정리한다.
본 발명의 일 실시예에서는 레이턴스를 제거하기 위하여 콘트리트 바닥을 3회에 걸쳐 연삭작업을 진행하도록 이루어져 있으나, 콘크리트 표면의 상태에 따라 3회 이상 또는 그 미만의 횟수로 연삭작업을 진행하는 것도 가능하며, 이에 한정되지 않는다.
또한, 연삭단계(S100)는 양생된 콘크리트 바닥의 강도를 콘크리트 강도 측정기로 측정하고, 콘크리트 바닥의 강도에 따라 무른바닥(SF) 연마패드, 중간바닥(MF) 연마패드 또는 강한바닥(HF) 연마패드 중 어느 하나의 연마패드를 메탈 다이아몬드 패드로 선택하여 연삭을 진행하는 것이 바람직하다.
상기 SF 연마패드는 콘크리트의 강도가 230 MPa 미만인 경우 사용하며, 비철금속 중 청동분말, 코발트, 텅스텐 카바이드, 니켈 등의 혼합비를 높여 920℃ 내지 940℃의 온도에서 소결하여 구성된다. 보다 구체적으로, SF 연마패드는 비철금속 100 중량%를 기준으로 청동분말 20 내지 30 중량%, 코발트 17 내지 23 중량%, 니켈 10 내지 16 중량%, 탄화텅스텐 12 내지 18 중량%, 텅스텐 카바이드 20 내지 30 중량%를 포함한다.
상기 MF 연마패드는 콘크리트의 강도가 230 MPa 내지 290 MPa 인 경우 사용하며, 비철금속 중 청동분말, 코발트, 니켈, 탄화텅스텐, 크롬 등의 혼합비를 혼합비를 높여 900℃ 내지 약 920℃ 온도에서 소결하여 구성된다. 보다 구체적으로, MF 연마패드는 비철금속 100 중량%를 기준으로 청동분말 20 내지 30 중량%, 코발트 20 내지 30 중량%, 니켈 17 내지 23 중량%, 탄화텅스텐 17 내지 23 중량%, 크롬 4 내지 6 중량%를 포함한다.
상기 HF 연마패드는 콘크리트의 강도가 290 MPa을 초과하는 경우 사용하며, 비철금속 중 청동분말, 코발트, 니켈, 탄화텅스텐, 크롬 등의 혼합비를 높여 약 880℃ 내지 900℃의 온도에서 소결하여 구성된다. 보다 구체적으로, HF 연마패드는 비철금속 100 중량%를 기준으로 청동분말 20 내지 30 중량%, 코발트 20 내지 30 중량%, 니켈 12 내지 18 중량%, 탄화텅스텐 20 내지 30 중량%, 크롬 4 내지 6 중량%를 포함한다.
필요에 따라, 연삭단계(S100)에서는 폴리싱 머신을 통해 콘크리트 표면에 연삭작업을 수행한 후 집진기 또는 청소기 등을 통해 콘크리트 바닥 표면의 잔해 및 분진을 제거할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 콘크리트 폴리싱 공법은 강도 측정단계(S200)를 포함한다.
상기 강도 측정단계(S200)는 연삭단계(S100)를 통해 레이턴스가 제거된 콘크리트의 강도를 측정하는 단계로, 레이턴스가 제거된 콘크리트 바닥의 강도를 콘크리트 강도 측정기로 측정한다.
이러한 강도 측정단계(S200)에서는 콘크리트의 강도가 230 MPa 미만이면 무른바닥(SF)으로 구분하고, 콘크리트의 강도가 230 MPa 내지 290 MPa이면 중간바닥(MF)으로 구분하며, 콘크리트의 강도가 290 MPa을 초과하면 강한바닥(HF)으로 구분할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 콘크리트 폴리싱 공법은 그라우팅 단계(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 그라우팅 단계는 연삭단계(S100)와 강도 측정단계(S200)의 사이에서 진행되는 것으로, 연삭단계(S100)를 통해 폴리싱 머신으로 연삭된 콘크리트 바닥에 갈라진 틈, 공동 등을 충진시키기 위한 그라우팅재를 도포한다.
상기 그라우팅재를 도포함으로써 콘크리트 바닥 전체의 핀홀 또는 크랙을 보수하고, 표면의 공동을 메워 치밀도를 높여주며, 물과 염화이온 이산화탄소 등의 침입을 차단해준다.
상기 그라우팅재로는 수용성 그라우팅재를 사용하는 것이 바람직하며, 구체적으로는 아크릴 에멀젼, 스티렌-아크릴 에멀젼, 초산비닐 에멸젼, 초산비닐-아크릴 에멀젼, EVA(VAE) 에멀젼, 수분산 우레탄, 수분산 에폭시 등을 사용할 수 있다.
이러한 그라우팅재의 도포 방법은 연삭된 콘크리트 바닥의 분진을 제거한 후, 물을 살포하여 습윤 상태로 만들고, 수용성의 그라우팅재를 도포한다. 이때, 브러시를 이용하여 핀홀, 크랙 등의 틈새를 충분히 문질러 스며들도록 하면 그 효율성이 높아진다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 콘크리트 폴리싱 공법은 강화제 처리단계(S300)를 포함한다.
상기 강화제 처리단계(S300)는 강도별로 지정된 강화제 중 콘크리트 강도 측정기로 측정된 강도에 매칭된 침투성 강화제를 상기 콘크리트에 침투시키는 침투성 강화제 처리과정을 포함한다.
상기 침투성 강화제 처리과정에서는 콘크리트 바닥에 침투성 강화제를 도포하여 콘크리트 내로 침투성 강화제를 침투시킨다. 이때, 침투성 강화제는 콘크리트 바닥에 2~3㎜ 두께로 도포할 수 있다.
여기서, 상기 침투성 강화제는 원액을 콘크리트 표면에 도포하고, 7 내지 8시간 정도 콘크리트 내부에 충분히 침투되도록 겔화 시간을 조절하도록 이루어지는 것이 바람직하나, 물에 1: 1~5로 희석하여 콘크리트 표면에 도포 후 7 내지 8시간 정도 콘크리트 내에 침투시키는 것도 가능하다. 또한, 침투성 강화제는 물에 1 : 2~4로 희석하는 것도 가능하나, 콘크리트 표면의 강도에 따라 다양하게 변경가능하다.
이렇게 침투된 침투성 강화제는 침투성 강화제 처리과정을 통해 콘크리트 표면 하단부의 공극에 1차 침투하여 콘크리트 표면의 공극을 조밀화하고, 콘크리트를 구성하는 석회, 점토, 무기질, 알루미늄, 규산염 폴리머 사이에서 화학작용을 일으켜 콘크리트의 구조를 가장 안정적이고, 강한 3차원 4면체 분자구조를 만들어 표면을 강화시키며, 먼지의 발생을 원천적으로 차단하게 된다.
또한, 표면강화의 부수적인 효과로 마모감량은 압축강도 300의 시편으로 마모감량 시험 시 마모량은 약 45% 정도 적어지게 된다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 침투성 강화제로는 콘크리트의 강도가 230 MPa 미만인 경우 친수성을 갖는 소듐계 리튬 강화제를 사용하고, 콘크리트의 강도가 230 MPa 이상이면 칼륨계 리튬 강화제를 사용할 수 있다.
구체적으로, 상기 소듐계 리튬 강화제는 SiO2/Li2O의 몰비가 1 : 3.5~7.5인 리튬실리케이트 20~79 중량%와, SiO2/Na2O의 몰비가 1 : 2.5~3.4인 규산나트륨 20~79 중량%, 및 계면활성제 0.4~4 중량%가 함유된다.
상기 칼륨계 리튬 강화제는 SiO2/Li2O의 몰비가 1 : 3.5~7.5인 리튬실리케이트 29~70 중량%와, SiO2/K2O의 몰비가 1 : 2.5~4.0인 규산나트륨 29~61 중량%, 및 계면활성제 0.5~10 중량%가 함유된다.
필요에 따라, 본 발명에 따른 강화제 처리단계(S300)는 침투성 강화제 처리과정, 및 발수성 강화제 처리과정을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 발수성 강화제 처리과정은 침투성 강화제 처리과정 이후 콘크리트 바닥에 발수성 강화제를 도포하여 콘크리트 내로 발수성 강화제를 침투시키는 과정이다.
이러한 발수성 강화제 처리과정에서는 발수성 강화제를 콘크리트 표면에 도포하고 7 내지 8시간 정도 건조한 후 다음 작업을 진행하는 것이 바람직하고, 콘크리트 바닥의 상태나, 작업 당시 온도 및 습도에 따라 변경실시가능하며, 이에 한정되지 않는다.
이때, 상기 발수성 강화제는 L당 5m2 내지 20m2 단위로 도포하는 것이 바람직하나, 보다 바람직하게는 L당 10m2 내지 20m2 단위로 도포하고, 여기서 콘크리트 바닥에 겔화되어 백화되는 현상을 방지하기 위하여 저압의 스프레이로 콘크리트 표면에 도포한 후 밀대, 브러쉬 등을 이용하여 콘크리트 표면에 골고루 도포되도록 문질러 흡수시키는 작업을 병행한다.
이렇게, 콘크리트 내부로 침투하는 발수성 강화제는 콘크리트를 구성하는 석회, 점토, 무기질, 알루미늄, 규산염 폴리머 사이에서 화학작용을 일으켜 콘크리트에 일체화되어 콘크리트 내의 공극을 조밀화시킴으로써 콘크리트를 강한 구조로 변환시키고, 이로 인해 콘크리트의 강도, 내구성 및 내마모성을 향상시킨다.
상기 발수성 강화제는 리튬계 실리케이트에서 선택된 규산계 화합물 15 내지 25 중량%, 메틸규산칼륨 10 내지 20 중량%, 수산화나트륨 5 내지 10 중량%, 이소프렌을 주재료로 하는 점착부여제 10 내지 20 중량%, 가소제 2 내지 20중량%, 이온화 리튬 1 내지 5 중량%, 가용성규산염 1.89 내지 10 중량%, 실란 또는 실록산계 발수제 0.01 내지 5 중량%, 무기계 결정질제 1 내지 10 중량%, 음이온 유화제 1 내지 10 중량%, 폴리머 5 내지 35 중량%, 및 용제인 물 10 내지 40 중량%를 포함한다.
상기 규산계 화합물은 리튬계 실리케이트에서 선택되어 발수성 강화제에 내에서 pH 완충제, 부식방지제 및 pH 조정제의 역할을 수행하며, 리튬계 실리케이트, 포타슘 실리케이트, 소듐 실리케이트에서 선택한 규산계 화합물 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 메틸규산칼륨(Potassium Methyl Silicate; PMS)은 발수효과를 발현하기 위하여 사용되며, 메틸규산칼륨은 콘크리트, 모르타르의 표면에서 탄산가스와 반응하여 폴리에틸 실리케이트를 형성하고, 콘크리트 조직 내의 공극을 충전하여 발수성을 부여한다. 이로 인해, 콘크리트에 수분이 흡수되는 것을 억제하여 알칼리 골재반응, 염해, 동결융해, 중성화 반응 등을 방지한다.
상기 메틸규산칼륨은 탄산가스와 반응하여 형성된 폴리메틸 실리케이트가 발수성을 나타내므로, 알칼리 골재반응을 방지하며, 메틸규산칼륨의 사용량은 발수성 강화제 100 중량%를 기준으로 메틸규산칼륨 10 내지 20중량%가 바람직하며, 10중량% 미만일 경우 콘크리트에 침투 대비 발수효과가 저하되고, 20중량% 이상일 경우 콘크리트에 침투성이 저하될 수 있다.
상기 수산화나트륨은 탄산가스에 의해 콘크리트가 알칼리성에서 중성으로 변화하는 콘크리트의 중성화를 방지하기 위하여 사용하며, 수산화나트륨이나 수산화칼륨이나 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 수산화나트륨은 콘크리트의 열화 상태에 따라 발수성 강화제를 콘크리트 내로 깊숙이 침투시키는 침투성을 강화하고, 첨가량에 따라 발수성 강화제의 겔화 시간을 조절할 수 있다.
이렇게 콘크리트에 존재하는 알칼리성분은 유지시키고, 수분과 이산화탄소, 황화수소, 황산 등과 같은 산성물질과 반응하여 황산나트륨, 황산칼륨, 탄산나트륨 등의 염을 생성하여 콘크리트 내의 수산화칼슘의 유출을 막아 콘크리트의 열화를 방지할 수 있다.
상기 점착부여제는 분산제, 윤활유첨가제, 아스팔트개질제 및 아스팔트계하도제가 사용된다. 이때, 점착부여제의 함량이 20 중량%를 초과하거나 10 중량% 미만이면 콘크리트 표면과의 접착력과 내열성 및 내한성 등이 저하될 수 있다.
상기 가소제는 방수제의 유동성을 좋게 하는 것은 물론, 방수도막층에 유연성을 부여하기 위해 사용하는 것으로 프탈산에스테르, 프로세스오일, 글리세린 등이 사용될 수 있다. 이때, 프탈산에스테르로는 디옥틸프탈레이트(DOP), 디부틸프탈레이트(DBP), 디이소노닐프탈레이트(DINP) 등이 사용될 수 있으며, 프로세스오일로는 아로마틱계, 나프텐계, 파라핀계 등을 사용될 수 있다.
이러한 가소제는 발수성 강화제 내에서 2 내지 20 중량%로 배합되는 바, 가소제의 배합비가 2중량% 미만이면 유연성 증가 및 유동성 향상 효과가 거의 없어 탄성을 얻을 수 없으며, 발수성 강화제의 유동성이 유동성이 충분히 확보되지 못해 점도가 높아져 시공이 어려워지는 단점이 있으며, 20 중량%를 초과하면 발수성 강화제가 너무 물러져 발수에 요구되는 물리적, 기계적 강도를 만족시키지 못하게 될 뿐아니라, 가소제의 과량 사용으로 제품의 가격이 상승하여 가격 경쟁력을 갖출 수 없기 때문이다.
상기 이온화 리튬은 이산화탄소를 흡수하여 중성화를 방지하기 위한 것으로서, 수산화리튬, 산화리튬, 탄산리튬, 플루오르화리튬, 인산리튬, 염화리튬, 질산화리튬, 메틸리튬, 에틸리튬, 알킬리튬, 에틸리튬 및 리튬실리케이트 중 1종 또는 2종 이상의 용매에 이온화한 것을 사용할 수 있다.
상기 가용성규산염(Soluble Silicates)은 규산소다, 규산칼륨, 규산나트륨, 콜로이달실리카, 가용성실리카, 변성실리케이트, 실리카졸 및 실라카겔의 수용성 규산 중 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 발수제는 실란, 실록산계, 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 여기서, 실란이나 실록산계 발수제로는 제1알킬알콕시실란, 아크릴로일옥시알킬기 또는 메타그릴로일옥시알킬기를 포함하는 제2알킬알콕시실란 또는 제3실록산계 화합물을 사용할 수 있다.
상기 무기계 결정질제는 산성염, 유기산, 에스테르, 탄산염 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용한다.
상기 음이온 유화제(Anionic emulsifier)는 발수성 강화제를 구성하는 용제, 즉 물속에서 아스팔트 미립자 형태로 분산시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 음이온 유화제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다.
이러한 음이온 유화제로는 수지산나트륨염, 리그닌술폰산알카리금속염, 나프탈렌설포닉산(naphthaleneSulfonic acid) 유도체, 고급지방산알카리금속염, 알파-올레핀슬폰산염, 폴리옥시에칠렌알킬페닐에 텔류, 알킬아릴슬폰산나트륨류 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 폴리머는 발수성 강화제의 접착력, 내화학성, 내오존성, 내자외선성 또는 탄성력 등을 향상시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 폴리머라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하며 폴리에틸렌옥시드, 폴리비닐파이롤리돈, 셀룰로즈수지, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세테이트, 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
필요에 따라, 발수성 강화제에는 1 내지 5 중량%의 첨가제가 더 혼합할 수 있는데, 상기 첨가제로는 상용화제, 분산제, 안정제, 소포제가 포함될 수 있다.
보다 구체적으로, 상용화제는 0.3 내지 1.0 중량%이고, 분산제는 0.3 내지 1.0 중량%이며, 안정제는 0.1 내지 0.5 중량%이고, 소포제는 0.3 내지 2.5 중량% 인 것이 바람직하다.
이때, 상용화제는 각각의 원료 혼합 시 혼합 안정성을 향상시키기 위하여 투입된다. 그리고 분산제는 발수성 강화제가 화학적인 충격 없이 잘 분산되고 혼합 후에도 다시 엉김현상이 발생하지 않도록 유화보충재로 투입된다. 또한, 안정제는 원료별 pH 차이로 인한 저장안정성을 향상시키기 위하여 투입할 수 있다. 아울러, 소포제는 발수성 강화제의 혼합과정에서 발생하는 기포를 제거하기 위하여 투입할 수 있다.
한편, 상용화제, 분산제, 안정제 및 소포제가 혼합될 때, 물은 상용화제, 분산제, 안정제 및 소포제의 양에 해당하는 1 내지 5 중량%가 감소한 9 내지 35 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명은 발수성 강화제로 리튬계 발수성 강화제를 사용하고 있으나, 소듐계 발수성 강화제를 사용하는 것도 가능하며, 이에 한정하지 아니한다.
또한, 발수성 강화제에 다양한 색상의 착색제를 첨가하여 콘크리트 표면에 색상을 구현하는 것도 가능하며, 이때에는 리튬계 발수성 강화제에 리튬계 강화제 성분의 무기질계 염료로 이루어지는 착색제가 포함되는 착색 침투성 발수성 강화제로 구성되는 것도 가능하다. 여기서, 리튬계 발수성 강화제는 L당 10m2 단위로 도포하되, 원액을 사용하는 것이 바람직하고, 콘크리트 표면에 도포 후 1 내지 2시간 정도 건조한 후 다음 작업을 진행한다.
더불어, 착색제가 포함되는 발수성 강화제로 이루어질 경우, L당 5 내지 10m2 단위로 도포하되, 원액을 사용하는 것이 바람직하며, 콘크리트 표면에 도포 후 1 내지 2시간 정도 건조한 후 다음 작업을 진행한다. 이때, 발수성 강화제가 포함된 착색제는 시공하고자 하는 콘크리트 표면에 색상을 부여하기 위하여 리튬계 강화제 성분의 염료로 구성되나, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 착색제로서의 염료라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다.
상기 염료로는 무기계 염료 및/또는 유기계 염료를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 착색품질의 확보, 유지, 시공성 및 친환경성을 고려하여 무기계 염료를 사용하는 것이 좋다.
상기 무기계 염료는 산화철, 수산화철, 산화크롬, 산화티탄 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
상기 유기계 염료는 카본 블랙, 아조피그먼트 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋으나, 이에 한정하지 아니한다.
본 발명에 따른 콘크리트 폴리싱 공법은 2차 강도 측정단계(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 2차 강도 측정단계는 강화제 처리단계(S300)와 연마단계(S400) 사이에 진행되는 단계로, 강화제가 침투하여 강화된 콘크리트의 강도를 콘크리트 강도 측정기로 측정한다.
상기 2차 강도 측정단계에서는 콘크리트의 강도가 230 MPa 미만이면 무른바닥(SF)으로 구분하고, 콘크리트의 강도가 230 MPa 내지 290 MPa이면 중간바닥(MF)으로 구분하며, 콘크리트의 강도가 290 MPa을 초과하면 강한바닥(HF)으로 구분할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 콘크리트 폴리싱 공법은 연마단계(S400)를 포함한다.
상기 연마단계(S400)는 강화제 처리단계(S300)를 통해 강화된 콘크리트 바닥에 잔존하는 이물질을 제거하고 연마단계(S400)나 그라우팅 단계에서 형성된 스크래치를 제거하도록 콘크리트의 표면을 연마하는 단계로, 레진 다이아몬드 패드가 설치된 폴리싱 머신을 사용한다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 연마단계(S400)에서는 강화제가 침투하여 강화된 콘크리트의 표면을 강도별로 지정된 연마패드 중 측정된 강도에 매칭된 연마패드로 연마한다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 연마단계(S400)는 도 2와 같이 제1 연마과정(S410)과 제2 연마과정(S420) 및 제3 연마과정(S430)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1 연마과정(S410)은 70 내지 140 메쉬를 갖는 제1 레진 다이아몬드 패드가 설치된 폴리싱 머신으로 콘크리트 표면을 연마하여 강화제 처리단계(S300) 후 콘크리트에 잔존하는 이물질을 제거하고 연마단계(S400)나 그라우팅 단계에서 형성된 스크래치를 제거한다.
상기 제2 연마과정(S420)은 상기 제1 연마과정(S410)을 통과한 콘크리트 바닥의 표면을 150 내지 300 메쉬를 갖는 제2 레진 다이아몬드 패드가 설치된 폴리싱 머신으로 연마하여 제1 연마과정(S410) 중 형성된 스크래치를 제거한다.
상기 제3 연마과정(S430)은 상기 제2 연마과정(S420)을 통과한 콘크리트 바닥의 표면을 350 내지 500 메쉬를 갖는 제3 레진 다이아몬드 패드가 설치된 폴리싱 머신으로 연마하여 제2 연마과정(S420) 중 형성된 스크래치를 제거한다.
다시 말해, 본 발명의 연마단계(S400)는 상기 제1 레진 다이아몬드 패드를 폴리싱 머신에 설치한 후 1차 연마를 수행하고, 제1 레진 다이아몬드 패드를 제거하고 상기 제2 레진 다이아몬드 패드를 폴리싱 머신에 설치한 후 2차 연마를 수행하며, 제2 레진 다이아몬드 패드를 제거하고 상기 제3 레진 다이아몬드 패드를 폴리싱 머신에 설치한 후 3차 연마를 수행함으로써 콘크리트 표면에서 이물질을 제거하고 콘크리트 바닥의 표면을 정리한다.
본 발명의 일 실시예에서는 잔존 강화제 등의 이물질을 제거하기 위하여 콘트리트 바닥을 3회에 걸쳐 연마작업을 진행하도록 이루어져 있으나, 콘크리트 표면의 상태에 따라 3회 이상 또는 그 미만의 횟수로 연마작업을 진행하는 것도 가능하며, 이에 한정되지 않는다.
필요에 따라, 연마단계(S400)에서는 폴리싱 머신을 통해 콘크리트 표면에 연마작업을 수행한 후 집진기 또는 청소기 등을 통해 콘크리트 바닥 표면의 잔해 및 분진을 제거할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 콘크리트 폴리싱 공법은 마감단계(S500)를 포함한다.
상기 마감단계(S500)는 콘크리트의 표면에 광택이 구현되도록 버핑패드로 마감처리하는 단계로, 연마단계(S400)를 통해 연마된 콘크리트의 표면에 광택이 구현되도록 폴리싱 머신에 버핑패드를 설치하여 폴리싱 머신으로 마감처리한다.
상기 버핑패드는 지르코니아(zirconia), 그린 실리콘 카바이드(Green Silicon Carbide : GC), 탄산칼슘이 포함된 파우더와 에폭시 수지가 혼합된 혼합물이 스폰지에 구비된 버핑패드를 사용할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 혼합물은 100 중량%를 기준으로 에폭시 수지 52 내지 62 중량%, 지루코니아 4 내지 7 중량%, 탄산칼슘 29 내지 39 중량%, 그린 실리콘 카바이드 3 내지 4 중량%를 포함한다.
상기 지르코니아와 GC 및 탄산칼슘은 버핑패드에서 연마재의 역할을 수행하고, 에폭시 수지는 스폰지는 연마재를 스폰지에 고정시키고 버핑패드에 점탄성을 부여하는 역할을 수행한다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 마감단계(S500)는 제1 광택과정(S510)과 제2 광택과정(S520) 및 마무리과정(S530)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1 광택과정(S510)은 연마단계(S400)를 통과한 콘크리트의 표면에 광택이 구현되도록 콘크리트 표면을 폴리싱 머신을 사용하여 연마한다. 이때, 폴리싱 머신에는 600 내지 1000 메쉬의 레진 다이아몬드 패드를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 제2 광택과정(S520)은 제1 광택과정(S510)을 통과한 콘크리트의 표면에 광택이 구현되도록 콘크리트 표면을 폴리싱 머신을 사용하여 연마한다. 이때, 폴리싱 머신에는 1100 내지 2000 메쉬의 레진 다이아몬드 패드를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 마무리과정(S530)은 제2 광택과정(S520)을 통과한 콘크리트의 표면에 광택이 구현되도록 콘크리트 표면을 폴리싱 머신을 사용하여 연마한다. 이때, 폴리싱 머신에는 3000 내지 5000 메쉬의 버핑패드를 사용하는 것이 바람직하다. 다시 말해, 레진 다이아몬드 패드로 연마된 콘크리트 표면을 버핑패드로 연마하여 광택을 구현한다.
필요에 따라, 상기 마감단계(S500)에서는 바닥상태 및 원하는 마감 광택에 따라 콘크리트 표면 보호제 및 피막제, 광택제 등을 사용 할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 양생된 콘크리트의 표면에 위치한 레이턴스를 제거하는 연삭단계;
    상기 콘크리트의 양생 강도를 콘크리트 강도 측정기로 측정하는 강도 측정단계;
    측정된 콘크리트의 강도가 230 MPa 미만이면 소듐계 리튬 강화제를 상기 콘크리트에 침투시키고, 측정된 콘크리트의 강도가 230 MPa 이상이면 칼륨계 리튬 강화제를 상기 콘크리트에 침투시키는 강화제 처리단계;
    상기 강화제가 침투하여 강화된 콘크리트의 표면을 연마하는 연마단계; 및
    상기 콘크리트의 표면에 광택이 구현되도록 지르코니아, 탄산칼슘, 그린 실리콘 카바이드가 포함된 파우더와 에폭시 수지가 혼합된 혼합물이 스폰지에 구비된 버핑패드를 폴리싱 머신에 설치하여 상기 폴리싱 머신으로 마감처리하는 마감단계를 포함하는 콘크리트 바닥의 폴리싱 공법.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서, 상기 소듐계 리튬 강화제는
    SiO2/Li2O의 몰비가 1 : 3.5~7.5인 리튬실리케이트 20~79 중량% 와
    SiO2/Na2O의 몰비가 1 : 2.5~3.4인 규산나트륨 20~79 중량% 및
    계면활성제 0.4~4 중량%가 함유된 것을 특징으로 하는 콘크리트 바닥의 폴리싱 공법.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서, 상기 강화제 처리단계와 연마단계 사이에
    상기 강화제가 침투하여 강화된 콘크리트의 강도를 콘크리트 강도 측정기로 측정하는 2차 강도 측정단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 바닥의 폴리싱 공법.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 연마단계는
    상기 강화제가 침투하여 강화된 콘크리트의 표면을 강도별로 지정된 연마패드 중 측정된 압축강도에 매칭된 연마패드로 연마하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 바닥의 폴리싱 공법.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 강도별로 지정된 연마패드로는
    콘크리트의 강도가 230 MPa 미만이면, 비철금속 100 중량%를 기준으로 청동분말 20 내지 30 중량%, 코발트 17 내지 23 중량%, 니켈 10 내지 16 중량%, 탄화텅스텐 12 내지 18 중량%, 텅스텐 카바이드 20 내지 30 중량%를 포함하여 구성된 SF 연마패드를 사용하고,
    콘크리트의 강도가 230 MPa 내지 290MPa 이면 비철금속 100 중량%를 기준으로 청동분말 20 내지 30 중량%, 코발트 20 내지 30 중량%, 니켈 17 내지 23 중량%, 탄화텅스텐 17 내지 23 중량%, 크롬 4 내지 6 중량%를 포함하여 구성된 MF 연마패드를 사용하며,
    콘크리트의 강도가 290MPa을 초과하면 비철금속 100 중량%를 기준으로 청동분말 20 내지 30 중량%, 코발트 20 내지 30 중량%, 니켈 12 내지 18 중량%, 탄화텅스텐 20 내지 30 중량%, 크롬 4 내지 6 중량%를 포함하여 구성된 HF 연마패드를 사용하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 바닥의 폴리싱 공법.
  8. 삭제
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