KR101139942B1 - 노출콘크리트 표면의 보수 및/또는 보강공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 침투성을 향상시킨 표층강화재를 사용하여 면처리 작업 후에 이질감이 나타나지 않도록 하면서 노출콘크리트 표층을 보수 및/또는 보강할 수 있는 시공공법을 포함한다.

특히, 본 발명은 노출콘크리트 표층을 보수 및/또는 보강을 위해 표층강화재, 특히 무기계 재질로 이루어진 표층강화재를 수단으로 하여 노출콘크리트 표면과의 친화성 및 융화성을 향상시킨다.

노출콘크리트, 어반하이브, 보수, 보강, 표면강화

Description

노출콘크리트 표면의 보수 및/또는 보강공법{Repairring and reinforcing method of exposed concrete surfaces}

본 발명은 외부에 직접적으로 노출되는 노출콘크리트 표면의 유지?보수를 향상시킬 수 있는 표면 보수 및/또는 보강공법에 관한 것이다.

콘크리트로 축조되는 건축물은 그 구조와 외부면(skin)을 별도의 구성으로 취급하곤 하였다. 하지만, 건축기술과 재료의 발달로 인하여 건축 시공에 있어서 다양한 방법을 유기적으로 결합한 다양한 시공방법이 시도되고 있는 게 현실이다.

특히 노출콘크리트, 예컨대 어반하이브(urbanhive) 빌딩은 외부면과 건축물의 구조의 구조를 일체화시킨 것으로, 코어를 제외한 모든 구조물을 사용자의 공간에 두지 않으려는 의도로 현재 계획되고 실행되고 있다.

외부면을 원형으로 펀칭된 컬러 노출콘크리트 구조물은 기존의 기둥, 보, 벽체 등을 구분하지 않은 새로운 구조방식으로서, 원형 철근콘크리트 셀을 일정한 간격으로 배열시켜 벌집형태(honeycomb)로 설계되어 있다. 이러한 설계는 자중(自重 ), 지진, 바람 등의 외부 영향에 탁월한 안정성을 확보할 뿐만 아니라 기둥이 없는 무주공간을 형성할 수 있는 장점을 제공한다. 또한, 외부면은 구조적 역할을 수행하면서 내부공간에 일조 조건에 따른 음영을 형성하여 다이나믹한 공간을 만들어주며 원형의 열린 틈을 통해서 다양한 조망을 제공한다.

이외에도, 노출콘크리트는 사용하는 거푸집의 형태에 따라서, 둥근 거푸집을 사용하면 둥근 모양을, 모난 거푸집을 사용하면 모나게, 거친 표면의 거푸집에서는 거친 표면을, 매끈한 거푸집을 사용하면 매끈한 표면을 구현할 수 있는 그 구조와 형태가 동일하게 형성할 수 있는 특징을 갖는다. 이러한 표면적 구현과 더불어서 건축가의 의도한 형태대로 만들어 낼 수 있다는 장점을 갖는다.

하지만, 이러한 다수의 장점을 갖는 노출콘크리트는 외부면의 동일한 색채 구현, 균열, 콘크리트의 치밀한 충전, 재료분리 억제, 내구성 등이 문제점을 보이고 있는 것도 현실이다.

다시 말하자면, 어반하이브 건축물은 동일한 색채 구현을 위해 칼라 안료(color pigment)의 사용, 균열 억제 및 지진, 장 스팬(long span) 구조에 강한 외부 구조 시스템 및 고강도 콘크리트를 사용해야만 하고, 또한 콘크리트의 치밀한 충전을 위한 고유동 콘크리트의 사용, 재료분리 억제를 위해 타설시 혼화재의 비율을 조정하고, 내구성을 위해 특수 표면처리용 도포제를 사용해야만 한다.

노출콘크리트는 전술된 바와 같이 콘크리트를 외부에 그대로 노출시킨 건축 시공방법으로, 알칼리성 성질을 갖는 콘크리트가 산성화된 대기 중에 노출되어 매우 구조적으로 취약하다는 문제점을 갖는다.

특히, 이러한 외부 노출에 대한 대비책으로 발수재를 콘크리트 외부면에 도포하게 되는데, 확실하게 도포되지 않은 상태에서는 외부면 표면에 곰팡이가 피고, 풍화작용이 일어나 표면 강도가 매우 취약해져 물기포를 드러낼 수 있다. 일반적으로 사용되는 실리콘계열의 발수재는 도막성이 유지되는 기간 동안에는 콘크리트를 보호하여 줄 수 있지만 오랜 시간 자외선에 노출되어 도막 자체가 황변현상이 일어날 수 있을 뿐만 아니라 바람 혹은 공기 중의 먼지 등에 의해 스크레치가 발생하여 도막이 찢어져 보호효과를 상실할 수 있다.

본 발명은 전술된 여러 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것이다.

본 발명의 목적은 노출콘크리트 표면을 보수 및/또는 보강하는 공법에 관한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 본 발명에 따른 노출콘크리트 표면을 보수 및/또는 보강하는 공법에 사용될 표층강화재에 관한 것이다.

더욱 구체적으로, 본 발명은, 철골구조물의 구조 설계에 따른 거푸집 설치단계와; 특정 색상과 강도 및 혼화제를 배합한 콘크리트를 거푸집 내로 타설하는 단계; 타설이 완료된 후, 충분한 시간을 두고 양생하는 단계; 거푸집을 제거하는 탈형단계; 및 노출콘크리트 외부 표면을 마감하는 단계;를 포함하는 종래의 노출콘크리트 시공공정 후에 또는 전술된 노출콘크리트 외부 표면을 보강 및/또는 보수하는 단계에 적용하는 것이다.

구체적으로, 본 발명은 탈형한 콘크리트 표면과 시공된 노출콘크리트 표면를 보강 및/또는 보수하는 공법뿐만 아니라 이 공법에 사용될 표층강화재에 관한 것이다.

본 발명은 노출콘크리트 표면의 강화를 위한 일반적으로 사용되는 혼화물 및 실리콘계열의 발수재를 대신하여, 침투 및 수용성을 갖는 불소계열 및/또는 무기 세라믹의 코팅재를 사용하는 것을 특징으로 한다.

이상 본 발명의 설명에 의하면, 본 발명은 노출콘크리트의 특성상 외부에 직접적으로 콘크리트 외부면을 노출시켜 표면에 예상치 못했던 여러 문제점, 철근의 부식, 표층의 열화(deterioration), 탄산화(carbonation)에 의한 콘크리트 조직과 표층의 약화, 유해성 도장재로 인한 환경오염 등을 극복하기 위해 본 발명에 따른 표층강화재를 사용하여 콘크리트 구조의 안전성과 내구수명의 확보 및 환경친화적인 건축물을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 무기계 재료로 만들어진 콘크리트와의 융화성을 향상시키기 위해 종래에 사용되던 유기계 재료를 대신하여 무기계 중 세라믹계 재료를 사용하여 기존 콘크리트와의 침투성을 향상시키도록 되어 있다.

본 발명은 노출콘크리트 표면에 무기 세라믹을 충분히 도포하여, 콘크리트를 보호하고, 항균, 항곰팡이, 원적외선 방출 뿐만 아니라 콘크리트의 중성화 및 열화를 방지하는 효과를 갖는다.

덧붙여서, 본 발명은 부분적인 면처리하는 공법을 통해 기존의 전체 콘크리트 표면과의 이질감을 최소화시킬 수 있도록 제공된다.

이제, 본 발명은 아래의 상세한 설명을 통해 더욱 구체적이면서 명료하게 이해될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 노출콘크리트 표층을 보수 및/또는 보강하는 공법의 플로우차트이다.

본 발명은 노출콘크리트 구조물의 표면을 보수하거나 보강하기 위해 시도되는 공법으로, 더욱 구체적으로 종래의 노출콘크리트 시공공법으로 축조된 노출 콘크리트 표면에 적용하는 것으로, 충분한 양생 시간을 거친 후에 거푸집을 탈형한 후 콘크리트 표면을 보강하거나 혹은 이미 시공된 노출콘크리트 표면에 흠결이 발생하여 이를 보수할 때에 적용할 수 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 노출콘크리트 표면을 보수 및/또는 보강하기 위해서 다음과 같은 단계를 이루어지는데,

콘크리트 표면을 평탄화하는 단계(100)와;

상기 콘크리트 표면을 소제(掃除)하는 단계(200);

상기 콘크리트의 흠결부위(예컨대, 균열 등)에 보수재(putty)로 충전하는 단계(300);

상기 보수재가 완전히 건조된 후에, 상기 콘크리트 표면을 샌더(sander)를 수단으로 하여 연마하는 단계(400);

상기 연마된 콘크리트 표면에 혼합 코팅재를 도포하는 단계(500);

상기 콘크리트 표면 보강을 위해, 상기 콘크리트 표면에 표면강화재를 도포하는 단계(600) 및;

상기 콘크리트 표면에 발유/발수재를 도포하는 단계(700);를 포함한다.

본 발명에 따른 보수 및/또는 보강공법에 대해 각 단계별로 상세히 설명한다.

단계(200)는 타설시 충전이 미진한 부분 또는 물기포가 형성되어 만들어진 틈새 혹은 균열부위를 고압의 에어 브러쉬를 수단으로 하여 먼지 등의 이물질들을 제거한다. 이러한 소제과정을 통해서, 추후 주입될 시멘트 몰탈 등이 기존 콘크리트 표면의 틈새와 균열부위에 원활하게 친화될 수 있게 돕는다.

만약 탈형된 콘크리트 표면이 기존 편평면과 단차져 있다면, 단차진 콘크리트 근방에 표면들을 그라인더(grinder) 등으로 연마 혹은 절단하여, 전반적으로 콘크리트 표면을 평탄화시킬 필요가 있다(단계(100)).

틈새에서 먼지를 확실하게 제거한 후에, 틈새 등의 흠결부위에 보수재를 충전한다(단계(300)). 이러한 충전 단계(300)는 타설시 몰탈이 확실하게 충전되지 못하고 물기포 등으로 형성된 틈새에 고강도 시멘트 보수재로 채워 넣는다. 바람직하기로, 고강도 시멘트 보수재는 기존 콘크리트와의 접착성을 향상시키기 위해 시멘트와 무기안료 및 접착증강 화학약품으로 배합된다. 더욱 구체적으로 본 발명에 따는 공법에서 사용될 보수재는 기존 콘크리트 표면 색상과 일치할 수 있게 다양한 색채 구현과 침투성을 향상시킬 수 있도록, 무기 안료를 사용하는데 무기 안료의 색상을 확실하게 표현하기 위해 활석 분말과 침투성을 위해 초미립자 시멘트(마이크로 시멘트)에 접착증강용 화학약품인 아크릴에멀젼수지에 덧붙여서 실란수지, 이산화티타늄(TiO₂) 등을 물에 혼합한 몰탈을 사용한다.

당해 분야의 숙련자들에게는 이미 널리 주지되어 있듯이, 새로이 충전될 시멘트 보수재가 기존 콘크리트 표면과 이색(異色)감을 보이지 않도록 하는 것이 바 람직한다.

틈새를 메운 보수재가 완전히 건조되면, 이 건조된 혼화물이 기존 콘크리트 표면에서 돌출되거나 평편하지 않은 부분을 우선적으로 샌더를 사용하여 면고르기를 실행한다(단계(400)). 선택가능하기로, 샌더패드는 #220, #600, #1000을 연마 정도에 맞춰 사용하는 것이 바람직하며, 연마를 위해서 다이아몬드 그라인더의 사용을 하지 않도록 한다. 또한, 이러한 연마 단계(400)는 추후에 실행될 각 도포 단계마다 실행될 수 있고, 이러한 사항은 이미 당해 분야의 숙련자들에게 널리 알려져 있는 사실이기에 구체적인 언급은 피하도록 한다.

샌더를 통한 연마 단계(400)를 시행한 면은 기존 콘크리트와 대비하여 이색 및 이질감이 발생할 수 있는데, 이를 보완하기 위해서 액상 혼합코팅재를 추가로 도포한다(단계(500)).

단계(500)에서, 혼합코팅재는 에어 브러쉬를 수단으로 하여 연마부분과 기존 콘크리트와의 이질감을 최소하기 위해서 연마부분과 그 인접 부분으로 넓게 뿌려주어 차이감을 최소로 줄이도록 한다. 물론, 혼합코팅재는 기존 콘크리트 색상과 일치할 수 있게 앞서 기술된 보수재와 유사한 성상으로 구성되는 한편, 선택가능하기로 노출콘크리트 표면의 광택을 부여하기 위해 상기 혼합코팅재에 별도의 세라믹 코팅재를 추가한다.

특별하기로, 세라믹 코팅재는 침투성이 좋은 소재를 사용하는 것이 바람직하다. 침투성을 갖는 세라믹 코팅재는 고온 산화방지, 내열성 향상, 내수성, 내해수성, 내산성, 내알카리성, 내구성, 및 동결융해 방지에 우수하여 노출콘크리트 표면 을 유지함에 상당한 효과를 가져온다. 또한, 추가로 시행될 수 있는 샌더작업시 발생하는 콘크리트의 화상을 방지하는 효과도 있다.

전술된 모든 공정들이 완료되면, 본 발명은 표면강화재를 콘크리트 표면 상에 도포한다(단계(600)). 본 발명에 따른 표면강화재가 콘크리트 표면을 충분히 젖을 정도로 도포하여, 기존 노출콘크리트와 동일한 표면강도 뿐만 아니라 광택, 치밀성을 제공하게 된다. 덧붙여서, 보수완료된 콘크리트 면은 침투성 발유?발수재를 도포하여 발유?발수처리(단계(700))로서 마감처리한다.

발유?발수재는 침투성과 수용성을 향상시키기 위해 무기재 세라믹재를 사용하거나 불소코팅재를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 불소계열 발유?발수재는 기름 성분에 대한 오염성이 우수하고 콘크리트가 숨을 쉴 수 있게 하며 수명이 긴 장점을 제공한다.

전술된 바와 같이, 노출콘크리트의 표면 강화를 위해서 본 발명에 따른 표면강화재를 노출콘크리트 표면 상에 충분히 도포한다.

본 발명에 따른 보수 및/또는 보강공법에서 사용될 표면강화재는 특히 콘크리트 표면을 강화시킬 수 있는바, 종래에는 무기계 재료인 콘크리트에 통상적으로 유기계 재료를 사용하여 침투성이 미약하여 친화성이 떨어지는 게 현실이였다.

하지만, 본 발명의 표면강화재는 우선적으로 무기계 재료인 콘크리트와의 친화도를 향상시킬 수 있도록 무기계 세라믹 계통을 매개로 하여 미세한 침투성을 향상시켰으며 유해성을 확실하게 줄인 환경친화적인 소재를 사용하는 것을 특징으로 한다.

이와 더불어서, 본 발명의 표면강화재는 내구성을 증진시키며 열화현상을 극복할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 사용될 표면강화재는 주용제인 물과 세라믹재를 혼합하여 사용되되, 세라믹재는 SiO₂와, Si₃M₄, Al₂O₃(F), ZrO₂, SiC 등으로 구성되어져 있다. 특히 이러한 세라믹은 다음과 같은 성상을 갖는 것을 특징으로 한다.

구분	성상
주 성분	SiO2, Si3M4, Al2O3(F), ZrO2, SiC 등
비중(20℃)	1.1±0.1
고형분(중량 %)	15~16
pH	10.5~11.5
주 용제	H2O

이외에도, 본 발명에 따른 무기 세라믹계 표면강화재는 테트라에틸 오소실리케이트(Tetraethyl orthosilicate)와 2-부폭시에탄올(2-Butoxyethanol), 메톡시 트리에톡시실란(Methoxy triethoxysilane) 등의 그룹으로 이루어져 도포될 수도 있다. 이에 대한 조성비는 다음과 같다.

화학성분	함유량(%)	CAS 번호
테트라에틸 오소실리케이트	40 이상	78-10-4
2-부폭시에탄올	30 ~ 40	111-76-2
메톡시 트리에톡시실란	5 ~ 10	18395-48-7
기타	1 이하	-

이러한 다양한 조성비를 갖는 본 발명의 표면강화재가 콘크리트 표면에 도포된 상태의 콘크리트 표면조직을 전자주사현미경(SEM)을 수단으로 하여 성능비교는 도 2를 통해 도해한다.

다시 말하자면, 도 2(a)는 임의의 처리를 하지 않은 콘크리트 표면을 전자주사현미경으로 확대한 도면이며, 이에 반해서 도 2(b)는 본 발명에 따른 표면강화재를 도포한 콘크리트 표면의 확대도면이다.

도시된 바와 같이, 도 2(a)에 도시된 무처리된 콘크리트 시편의 표면에는 매우 많은 모세 공극들이 존재함을 보여주고 있다.

이에 반해서, 도 2(b)는 표면강화된 콘크리트 시편의 경우로서, 무처리 시편과 비교하면 상대적으로 모세 공극의 크기가 현저하게 감소하여 결정조직이 매우 치밀화되어 있음을 확인할 수 있다.

이러한 치밀화를 통해, 콘크리트 표면이 여러 해로운 성분들의 침투를 차단하여 내구성을 향상시키는 결과를 가져오는 특징을 갖는다.

본 발명은 상세한 설명에 국한되지 않고 아래의 청구범위의 범주 내에서 변형과 변경이 가능함을 밝혀둔다.

도 1은 본 발명에 따른 보수/보강 공법의 플로우차트이다.

도 2(a)는 콘크리트 표면을 무처리한 시편의 확대도면이다.

도 2(b)는 본 발명에 따른 표면강화재를 도포한 콘크리트 표면의 확대도면이다.

Claims (9)

1. 훼손된 노출콘크리트 표면을 보수재로 채워 보수 및/또는 보강하는 공법에 있어서,

   상기 콘크리트 표면을 평탄화하는 단계(100);

   상기 콘크리트 표면을 소제(掃除)하는 단계(200);

   상기 콘크리트의 흠결부위에 보수재(putty)로 충전하는 단계(300);

   상기 단계(300)의 이행으로 충전된 콘크리트 표면에 액상의 혼합 코팅재를 도포하는 단계(500);

   상기 콘크리트 표면 보강을 위해, 상기 콘크리트 표면에 무기계 세라믹재로 이루어진 표면강화재를 도포하되, 이 표면강화재는 SiO₂, Si₃M₄, Al₂O₃(F), ZrO₂, SiC의 그룹으로 이루어져 물에 용해시켜 상기 노출콘트리트 표면에 도포하는 단계(600) 및;

   상기 콘크리트 표면에 최종으로 발유/발수재를 도포하는 단계(700);를 포함하는 것을 특징으로 하는 노출콘크리트 표면의 보수 및/또는 보강공법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 각 단계(300,500,600)가 완료될 경우, 상기 콘크리트 표면을 샌더(sander)를 수단으로 하여 연마하는 단계(400)를 추가로 포함하는 노출콘크리트 표면의 보수 및/또는 보강공법.
5. 삭제
6. 삭제
7. 훼손된 노출콘크리트 표면을 보수재로 채워 보수 및/또는 보강하는 공법에 있어서,

   상기 콘크리트 표면을 평탄화하는 단계(100);

   상기 콘크리트 표면을 소제(掃除)하는 단계(200);

   상기 콘크리트의 흠결부위에 보수재(putty)로 충전하는 단계(300);

   상기 단계(300)의 이행으로 충전된 콘크리트 표면에 액상의 혼합 코팅재를 도포하는 단계(500);

   상기 콘크리트 표면 보강을 위해, 상기 콘크리트 표면에 무기계 세라믹재로 이루어진 표면강화재를 도포하되, 상기 표면강화재는 테트라에틸 오소실리케이트 40% 이상, 2-부폭시에탄올 30-40%, 메톡시 트리에톡시실란 5-10%로 이루어지고 이 표면강화재를 상기 노출콘크리트 표면에 도포하는 단계(600) 및;

   상기 콘크리트 표면에 최종으로 발유/발수재를 도포하는 단계(700);를 포함하는 것을 특징으로 하는 노출콘크리트 표면의 보수 및/또는 보강공법.
8. 제1항, 제4항 및 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 보수재는 활석 분말, 초미립자 시멘트, 무기안료, 아크릴에멀젼 수지, 실란수지의 그룹으로 이루어져 용제에 용해되어 상기 노출콘크리트 표면에 충전되는 것을 특징으로 하는 노출콘크리트 표면의 보수 및/또는 보강공법.
9. 제1항, 제4항 및 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 발유/발수재는 무기 세라믹계열 혹은 불소계열을 사용하는 것을 특징으로 하는 노출콘크리트 표면의 보수 및/또는 보강공법.

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