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KR101763297B1 - 콘크리트 구조물의 균열예방 및 보수방법 - Google Patents

콘크리트 구조물의 균열예방 및 보수방법 Download PDF

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KR101763297B1
KR101763297B1 KR1020160131798A KR20160131798A KR101763297B1 KR 101763297 B1 KR101763297 B1 KR 101763297B1 KR 1020160131798 A KR1020160131798 A KR 1020160131798A KR 20160131798 A KR20160131798 A KR 20160131798A KR 101763297 B1 KR101763297 B1 KR 101763297B1
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water
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acrylic elastic
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이경주
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하은건설(주)
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Abstract

방수제 및 보수용 시트를 순차적으로 시공하여 콘크리트 구조물에서 발생할 수 있는 균열과 같은 하자를 미연에 방지할 수 있으며, 방수성능을 높일 수 있는 콘크리트 구조물의 균열 예방 및 보수방법이 개시된다. 본 발명은 (a) 콘크리트 구조물에 프라이머를 도포하는 단계; (b) 상기 프라이머가 도포된 콘크리트에 수용성 아크릴 탄성 도막제를 1차 도포하는 단계; (c) 상기 수용성 아크릴 탄성 도막제가 도포된 콘크리트에 보수용 시트를 부착하는 단계; 및 (d) 상기 보수용 시트가 부착된 콘크리트에 수용성 아크릴 탄성 도막제를 2차 도포하여 건조시키는 단계를 포함하는 콘크리트 구조물의 균열 예방 및 보수방법을 제공한다.

Description

콘크리트 구조물의 균열예방 및 보수방법{Prevent cracks and repair method of construction structure}
본 발명은 콘크리트 구조물의 균열예방 및 보수방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방수제 및 보수용 시트를 순차적으로 시공하여 콘크리트 구조물에서 발생할 수 있는 균열과 같은 하자를 미연에 방지할 수 있으며, 방수성능을 높일 수 있는 콘크리트 구조물의 균열 예방 및 보수방법에 관한 것이다.
콘크리트 구조물에 대한 방수 성능의 결함으로 누수가 일어나면, 압축 강도, 동결융해 저항성, 화학적 침식에 대한 저항성 등이 저하되어 콘크리트 구조물의 수명이 단축된다. 이로 인해, 건축물의 미관 손상과 생활공간으로서의 거주에 불편함을 초래하게 된다. 이에 따라, 물리적, 화학적인 환경조건에 의한 열화 현상으로 콘크리트 구조물의 대대적인 보수나 재시공이 불가피하며, 이는 경제적으로 막대한 손실을 초래하고 있다. 균열이 발생된 콘크리트 구조물에 대하여는 방수성, 내구성을 회복하기 위하여 또는 구조물의 안정성, 미관성 등을 고려하여 보수해야할 필요성이 있다. 균열이 발생된 부분을 보수하기 위하여 일반적으로 주입 공법을 적용한 침투형 방수재를 사용한다.
지금까지 국내외에서 일반적으로 이용되고 있는 침투형 방수재는 알칼리계 실리케이트로 이루어져 있다. 이러한 알칼리계 실리케이트는 표면장력이 작더라도 콘크리트 주성분인 칼슘이온과 빠르게 반응하여 칼슘 실리케이트를 형성한다. 이러한 칼슘 실리케이트는 불용성이면서 화학적으로 매우 안정된 산화물로 콘크리트의 표면을 보호해주나, 침투력이 수 mm에 불과하여 콘크리트 내부에 침투되지 못하는 문제점을 가지고 있어 콘크리트 구조물의 성능회복을 시키기에는 어려운 단점을 가지고 있다.
대한민국 등록특허 제1645510호에서는 콘크리트 구조물 방수용 유무기 복합 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 방수공법에 관하여 개시하고 있다. 이 발명은 무기계 결합제와 유기계 방수성능개선재를 이용하여 콘크리트 방사균열을 보수할 수 있는 방수재를 기재하고 있지만, 표면침투력이 떨어지며, 방수제 사용이전 신구접착제를 도포해야 하므로 시공시 비용이 상승한다는 단점을 가진다.
또한 국내외적으로 많이 이용되고 있는 콘크리트 발수재는 콘크리트 구조물에 도포하여 발수성 물질이 콘크리트에 침투한 후 반응하여 발수력을 발생시켜 물의 침투를 차단하는 역할을 한다. 지수 지하 구조물에서와 같이 수압이 크게 작용하는 경우에는 발수력의 한계를 보여 적용하기 어려울 뿐만 아니라 열 및 자외선 등에 의해 분해되므로 장기적인 성능발현을 하지 못한다. 특히 기존의 침투형 발수재의 경우 콘크리트 표면이 강한 친유성층을 형성하므로 콘크리트 표면에 2차적인 코팅을 할 경우 접착성이 저하되는 단점이 있고, 내수압이 약하며, 자외선에 노출될 경우 분해되는 단점이 있다. 또한, 내화학적 성능이 떨어져 황산과 염산 등에 노출될 경우 분해되어 그 기능을 발휘하지 못하는 등의 문제점을 가지고 있다.
대한민국 등록특허 제1407360호에서는 콘크리트 내구성 강화 조성물을 이용한 콘크리트 단면복구보강방법에 관하여 개시하고 있다. 이 발명에서는 수지화합물 및 페닐에틸 발수제를 이용하여 콘크리트의 단면을 보수하는 방법을 기재하고 있지만, 유기용제를 다량으로 사용하여 작업시 유기용제에 의한 오염이 생길 수 있으며, 최종 도포되는 발수제의 효과가 떨어지는 경우 복구된 단면이 다시 손상될 가능성을 가지고 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 침투성이 우수한 아크릴 탄성 도막제와 시트를 적층하여 시공하는 것으로 콘크리트의 진동이나 수축에 의한 균열을 최소화하며, 콘크리트에 침투력이 우수하여 보수된 콘크리트의 내구성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 방수성능이 대폭 향상된 콘크리트 구조물의 균열 예방 및 보수방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, (a) 콘크리트 구조물에 프라이머를 도포하는 단계; (b) 상기 프라이머가 도포된 콘크리트에 수용성 아크릴 탄성 도막제를 1차 도포하는 단계; (c) 상기 수용성 아크릴 탄성 도막제가 도포된 콘크리트에 보수용 시트를 부착하는 단계; 및 (d) 상기 보수용 시트가 부착된 콘크리트에 수용성 아크릴 탄성 도막제를 2차 도포하여 건조시키는 단계를 포함하는 콘크리트 구조물의 균열 예방 및 보수방법을 제공한다.
또한 상기 수용성 아크릴 탄성 도막제는 수지, 탄산칼슘, 점증제 및 이산화티타늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 균열 예방 및 보수방법을 제공한다.
또한 상기 수용성 아크릴 탄성 도막제는 5~35℃에서 지촉경화시간이 30~120분, 완전경화시간이 72시간 이내이며, 페이스트 크림타입(Paste cream type)의 도막제인 것을 특징으로 하는 균열 예방 및 보수방법을 제공한다.
또한 상기 수용성 아크릴 탄성 도막제는 콘크리트 구조물 1㎡당 0.5~2kg의 비율로, 두께는 2회에 걸쳐 0.5mm 이상으로 도포하는 것을 특징으로 하는 균열 예방 및 보수방법을 제공한다.
또한 상기 보수용 시트는 메쉬 유리섬유 시트 또는 복합방수시트인 것을 특징으로 하는 균열 예방 및 보수방법을 제공한다.
이러한 본 발명에 따르면, 침투성이 우수한 아크릴 탄성 도막제와 시트를 적층하여 시공함에 따라 콘크리트의 내구성 개선 효과가 뛰어나고, 콘크리트의 진동이나 수축에 의한 재 균열을 방지할 수 있어 콘크리트의 균열 예방을 위한 콘크리트 표면 개선에 사용될 수 있으며, 기존의 유기 방수제를 사용하는 보수방법과는 달리 수용성의 도막제를 사용함으로 안전한 시공이 가능하다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 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 있음을 의미한다.
본 발명자들은 기존의 콘크리트 방수 또는 보수 방법이 콘크리트 침투력이 약하여 콘크리트 물성개선효과가 떨어지며, 유기용제를 사용함에 따라 시공시 작업자의 건강에 악영향을 줄 수 있음에 주목하고 이를 해결하기 위하여 예의 노력을 한 결과, 침투성이 우수한 아크릴 탄성 도막제와 시트를 적층하여 시공하는 경우 콘크리트에 대한 침투력이 높아지며, 유기용제의 사용을 최소화 할 수 있음을 확인하고 본 발명에 이르게 되었다.
따라서 본 발명은 (a) 콘크리트 구조물에 프라이머를 도포하는 단계; (b) 상기 프라이머가 도포된 콘크리트에 수용성 아크릴 탄성 도막제를 1차 도포하는 단계; (c) 상기 수용성 아크릴 탄성 도막제가 도포된 콘크리트에 보수용 시트를 부착하는 단계; 및 (d) 상기 보수용 시트가 부착된 콘크리트에 수용성 아크릴 탄성 도막제를 2차 도포하여 건조시키는 단계를 포함하는 콘크리트 구조물의 균열 예방 및 보수방법에 관한 것이다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세하게 설명한다.
(a) 콘크리트 구조물에 프라이머를 도포하는 단계
바탕면을 와이어브러쉬, 붓, 샌드 그라인더 등을 이용하여 이물질(오일, 레이턴스, 먼지 등)을 제거한 다음, 결손이 심한 부분은 하기의 수용성 아크릴 탄성 도막제, 시멘트, 자갈, 콘크리트 조각 등을 이용하여 보수, 보강한다. 이 단계는 대상 콘크리트에 손상이 있는 경우 수행되며, 콘크리트의 손상이 없고 표면이 깨끗한 경우 수행하지 않아도 무방하다.
상기와 같은 과정을 통하여 표면이 정리된 콘크리트에 프라이머를 도포한다. 이때 사용되는 프라이머는 콘크리트에 일반적으로 사용되는 프라이머라면 제한 없이 사용 가능하며, 상기 프라이머는 콘크리트와 도막제 사이의 결합력을 높이는 목적으로 사용된다.
(b) 수용성 아크릴 탄성 도막제를 1차 도포하는 단계
고무헤라, 붓, 롤러 등의 수공구 또는 에어브러쉬, 스프레이건등의 에어공구를 이용하여 한쪽 방향으로 치밀하게 도포한다. 이때 양방향으로 도포하는 경우 프라이머와의 접착력이 약해져 방수력이 저하될 수 있다.
상기 도포되는 수용성 아크릴 탄성 도막제는 5~35℃에서 지촉경화시간이 30~120분 바람직하게는 40~80분, 더욱 바람직하게는 50~70분, 완전경화시간이 72시간 이내, 바람직하게는 60시간 이내, 더욱 바람직하게는 48시간 이내이며, 페이스트 크림타입(Paste cream type)의 도막제를 사용할 수 있다. 지촉경화시간이 30분 미만인 경우 작업도중 경화되어 균일한 도막을 시공하기 어려우며, 120분을 초과하는 경우 경화 이후 다음 작업을 하는데 까지 많은 시간이 소요되므로, 전체적인 작업시간이 늘어날 수 있다. 또한 완전경화시간이 72시간을 초과하는 경우에도 작업시간이 과하게 소모되므로 작업효율이 떨어질 수 있다.
또한 상기 수용성 아크릴 탄성 도막제는 수지, 탄산칼슘, 점증제 및 이산화티타늄을 포함하는 것이 바람직하며 상기 수지로 아크릴 수지 20~60%, 상기 탄산칼슘으로 석회암 10~30%, 바람직하게는 15~25%를 포함할 수 있으며. 상기 점증제로 아크릭에멀젼 10~40%, 바람직하게는 20~25%를 포함할 수 있다. 아울러 상기 도막제는 용제로 물 5~10%, 2-부톡시 에탄올 1~5% 및 1,2-에탄올 1~5%를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 이산화 티타늄 5~20%, 바람직하게는 8~12%를 포함할 수 있다.
또한 시공시 상기 수용성 아크릴 탄성 도막제는 콘크리트 구조물 1㎡당 0.5~2kg, 바람직하게는 0.7~1.7kg 더욱 바람직하게는 1.0~1.4kg의 비율로 도포하며, 도막의 두께는 0.1~1mm, 바람직하게는 0.3~0.8mm인 것이 바람직하다. 도막제의 사용량이 콘크리트 구조물 1㎡당 0.5kg미만인 경우 도막의 두께가 얇아져 방수성능 및 내구성이 떨어지며, 2kg을 초과하는 경우 도막의 두께가 과하게 두꺼워져 내부 불완전 응고에 따른 물성저하가 발생할 수 있다.
(c) 보수용 시트를 부착하는 단계
상기 수용성 아크릴 탄성 도막제 도포 이후 보수용 시트를 부착한다. 이때 보수용 시트는 수용성 아크릴 탄성 도막제가 경화하기 이전 부착할 수 있으며, 경화이후 부착하는 것도 가능하다. 경화이전 부착하는 경우 도막제와 보수용시트의 접착이 견고해져서 보수된 부분의 물성이 향상될 수 있지만, 보수용 시트를 잘못 시공하여 제거하는 경우 도막에 손상이 일어나게 되므로 작업성이 떨어지게 된다. 경화이후 부착하는 경우에는 작업성은 올라가지만 물성 향상치가 적을 수 있다. 따라서 작업자의 숙련도, 원하는 내구성 향상치등을 종합적으로 고려하여 적절한 경화 이후 보수용시트를 부착하는 것이 바람직하다.
또한 상기 보수용시트는 메쉬 유리섬유 시트 또는 복합방수시트일 수 있다. 콘크리트의 수축등으로 인한 갈라짐을 방지하기 위해서는 내구성이 높은 메쉬 유리섬유시트를 사용하는 것이 바람직하며, 방수력 향상을 위해서는 복합방수시트를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 두개의 시트를 동시에 시공하는 것도 가능하며, 하나의 시트를 여러번 적층하여 사용하는 것 역시 가능하다.
(d) 수용성 아크릴 탄성 도막제를 2차 도포하여 건조시키는 단계
보수용 시트가 시공된 이후 보수용 시트를 보호하고 내구성 및 방수성을 더욱 향상시키기 위하여 상기 수용성 아크릴 탄성 도막제를 추가적으로 도포하는 것이 더욱 바람직하다. 이때 도포면을 고르게 하기 위하여 1차 도포면이 건조된 이후(20℃기준 3~4시간 이후) 2차 도포하는 것이 바람직하다.
또한 2차 도포시에는 1차 도포한 방향과 십자방향으로 도포하는 경우 핀홀(pinhole)이 예방되어 더욱 치밀한 탄성도막을 얻을 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 들어 설명한다.
실시예 1
1㎡ 콘크리트의 표면을 세척한 다음 완전히 건조하고 프라이머를 도포하였다. 프라이머가 경화된 이후 아크릴 탄성 도막제 1.2kg을 두께 0.5mm 이상으로 균일하게 1차 도포하였다. 도막제 도포 이후 1시간을 경화하였으며, 1시간 이후 메쉬 유리섬유 시트를 부착하였다. 유리섬유 시트 부착 이후 3시간 동안 추가 경화를 실시하였으며, 경화가 완료된 이후 아크릴 탄성 도막제 1.2kg을 두께 0.5mm 이상으로 균일하게 2차 도포한 다음 48시간 동안 완전 경화하였다.
실시예 2
메쉬 유리섬유시트 대신 복합방수시트를 사용한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실험을 수행하였다.
실시예 3
1차 및 2차로 도포되는 아크릴 탄성 도막제를 1㎡ 콘크리트당 0.5kg을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 실험을 수행하였다.
실시예 4
1차 및 2차로 도포되는 아크릴 탄성 도막제를 1㎡ 콘크리트당 2kg을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 실험을 수행하였다.
비교예 1
1차 및 2차로 도포되는 아크릴 탄성 도막제 대신 우레탄 방수 도막제를 이용하여 실시예 1과 동일한 실험을 실시하였다. 삼화페인트의 제품명 "우레탄 탄성방수100"을 1차로 도포하고 경화하였으며, 동사의 제품명 "워터탄"을 2차로 도포하고 경화하였다.
비교예 2
메쉬 유리섬유 시트를 사용하지 않은 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 실험을 실시하였다.
비교예 3
메쉬 유리섬유 시트를 사용하지 않은 것을 제외하고 비교예 1과 동일한 방법으로 실험을 실시하였다.
실험예
상기 실시예 1~4 및 비교예 1~3의 방수면의 경화도, 내구성 및 방수성 실험을 실시하였으며, 그 결과를 하기의 표1에 표기하였다.
표면 경화도는 육안 검사와 촉지검사를 병행하여 수행하였으며, 균열에 의한 내구성을 확인하기 위하여 시공이 완료된 1㎡의 콘크리트 표면에 10kg의 물체를 낙하시켜 균열의 생성을 확인하였다. 마지막으로 방수성능을 확인하기 위하여 도막 상부에 100기압의 물을 공급하여 하부의 콘크리트가 젖을 때까지의 시간을 측정하였다.
표면경화완료시간 내구성 방수성
지촉경화 완전경화 콘크리트
균열		 도막
균열
실시예1 51분 47시간 15회 21회 542분
실시예2 52분 47시간 14회 18회 615분
실시예3 49분 38시간 15회 20회 486분
실시예4 58분 56시간 16회 22회 561분
비교예1 275분 82시간 14회 16회 315분
비교예2 65분 68시간 10회 11회 533분
비교예3 273분 91시간 9회 9회 322분
표 1에 나타난 바와 같이, 시판중인 우레탄 방수제의 경우 경화시간이 본원 발명의 실시예와 비교하여 매우 길었으며, 이에 따라 작업에 많은 시간이 소요되었다. 또한 시판중인 1차 도막제인 "우레탄 탄성방수100"의 경우 유기용제를 사용하고 있으므로 발화위험성이 있으며, 실내에 적용하기는 어려울 것으로 판단된다. 또한 내구성에 있어서도 본원 발명과 동일하게 유리섬유 시트를 사용한 경우(실시예 1, 3, 4) 사용하지 않는 경우(비교예 2 및 3)에 비하여 콘크리트의 내구성이 상승한 것을 알 수 있었으며, 도막의 균열 역시 지연되는 것을 확인할 수 있었다. 특히 보수용 시트를 사용하지 않고 시공한 우레탄 방수제의 경우 콘크리트 균열과 동시에 도막의 균열이 발생하는 것을 확인할 수 있었다.
마지막으로 방수성의 경우 본원 발명의 실시예 2의 방법으로 시공된 것이 가장 높은 방수성을 나타내었으며, 우레탄 방수액의 경우 콘크리트 침투성이 낮으므로 본원발명에 비하여 방수성이 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

  1. 다음의 단계를 포함하는 콘크리트 구조물의 균열 예방 및 보수방법;
    (a) 콘크리트 구조물에 프라이머를 도포하는 단계;
    (b) 상기 프라이머가 도포된 콘크리트에 수용성 아크릴 탄성 도막제를 1차 도포하는 단계;
    (c) 상기 수용성 아크릴 탄성 도막제가 도포된 콘크리트에 보수용 시트를 부착하는 단계; 및
    (d) 상기 보수용 시트가 부착된 콘크리트에 수용성 아크릴 탄성 도막제를 2차 도포하여 건조시키는 단계.
    를 포함하는 콘크리트 구조물의 균열 예방 및 보수방법에 있어서,
    상기 수용성 아크릴 탄성 도막제는 아크릴수지 20~60%, 탄산칼슘으로 석회암 10~30%, 점증제로 아크릭에멀젼 10~40%, 용제로 물 5~10%, 2-부톡시 에탄올 1~5% 및 1,2-에탄올 1~5% 및 이산화 티타늄 5~20%을 포함하며,
    상기 수용성 아크릴 탄성 도막제는 5~35℃에서 지촉경화시간이 30~120분, 완전경화시간이 72시간 이내이며, 페이스트 크림타입(Paste cream type)의 도막제이고,
    상기 수용성 아크릴 탄성 도막제는 콘크리트 구조물 1㎡당 0.5~2kg의 비율로 도포하며, 도막의 두께는 0.1~1mm인 것을 특징으로 하는 균열 예방 및 보수방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보수용 시트는 메쉬 유리섬유 시트 또는 복합방수시트인 것을 특징으로 하는 균열 예방 및 보수방법.
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