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KR102021817B1 - 콘크리트 구조물의 유지 보수 방법 - Google Patents

콘크리트 구조물의 유지 보수 방법 Download PDF

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KR102021817B1
KR102021817B1 KR1020180135133A KR20180135133A KR102021817B1 KR 102021817 B1 KR102021817 B1 KR 102021817B1 KR 1020180135133 A KR1020180135133 A KR 1020180135133A KR 20180135133 A KR20180135133 A KR 20180135133A KR 102021817 B1 KR102021817 B1 KR 102021817B1
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Abstract

본 발명은 속경형 기능성 결합재 3∼85 중량%, 잔골재 10∼80 중량% 및 물 5∼40 중량%를 포함하는 균열저감형 보수재 조성물로서, 상기 속경형 기능성 결합재가 조강포틀랜드 시멘트 20∼92 중량%, 비정질 칼슘알루미네이트 1∼30 중량%, 카올리나이트 1∼20 중량%, 뵘사이트 1∼20 중량%, 파인 세라믹 1∼10 중량%, 석고 1∼10 중량%, 염화아연 1∼10 중량%, 폴리초산비닐 0.5∼10 중량%, 메틸메타크릴레이트-메타아크릴산 공중합체 0.5∼10 중량%, 폴리비닐-메틸에테르 공중합체 0.5∼10 중량%, 및 폴리페닐렌-에테르 공중합체 0.5∼10 중량%를 포함하는 콘크리트 구조물 보수용 균열저감형 보수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 유지 보수 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 유지보수 방법은 현장 적용성, 작업성, 염소이온 침투 저항성, 내구성, 부착성, 내후성 및 방수성이 우수하여 콘크리트 구조물의 공용기간 증가, 유지보수비용 절감 및 시공성 향상을 구현할 수 있다.

Description

콘크리트 구조물의 유지 보수 방법{Method For Protecting Concrete Structure}
본 발명은 콘크리트 구조물 보수용 균열저감형 보수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 표면을 유지 및 보호하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 재료 분리 저항성이 우수하여 시공이 용이하고, 빠른 시간 내에 경화되어 시공기간이 단축되고 시공비의 절감과 보수기간의 단축이 가능하며, 현장 적용성, 작업성, 염화물 이온침투 저항성, 중성화 저항성, 부착성, 내후성 및 방수성이 우수하여 콘크리트 구조물의 공용기간 증가, 유지보수비용 절감 및 시공성 향상을 구현할 수 있는 콘크리트 구조물 보수용 균열저감형 보수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 유지 보수 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 콘크리트 구조물을 제작하거나 포장할 때에는 건조수축에 의한 균열이 발생하며, 표면에 블리이딩으로 인한 레이탄스(laitance)가 발생하여 표면 강도가 약하고 내구성이 떨어진다는 단점이 있다.
한편, 콘크리트의 균열은 염해, 열화와 같은 외적 환경원인, 설계하중, 소성수축 또는 건조수축과 같은 재료 특성, 배합조건, 시공적인 요인 등의 여러 가지 요인에 의하여 많이 발생한다.
이와 같은 여러 가지 요인에 의해 콘크리트 구조물에 균열이 발생하게 되면 콘크리트 구조물은 하중을 견디지 못하고 붕괴될 수도 있으므로 균열이 발생된 콘크리트 구조물에 대해서는 방수성, 내구성 등을 회복하기 위하여 혹은 구조물의 안정성, 미관성 등을 고려하여 보수가 필요하다. 이러한 부식이나 침식이 많이 일어나는 부위를 보수 및 보강하기 위한 보수공사에는 폴리머 시멘트 모르타르가 널리 사용되고 있다.
또한, 콘크리트 슬래브, 도로 측구, 교량 날개벽, 중앙분리벽, 농수로, 수로교 등의 수리구조물, 하수관거, 폐수처리장 등의 지하 및 지수 구조물, 화학시설물, 해양구조물 등은 열화 등에 의해 콘크리트에 균열이 발생하여 시간이 지나게 되면 콘크리트의 압축강도와 철근의 인장강도가 점차 떨어지게 되고, 균열부위를 통해 노출된 콘크리트는 중성화 현상이 진행되어 철근 부식이 발생된다. 이러한 철근 부식현상이 심해지면 콘크리트 구조물이 결국은 붕괴될 수 있다. 이러한 부식이나 침식이 많이 발생되는 부위를 보수 및 보강하기 위한 보수공사에 사용되는 재료 및 공법에 대한 연구는 지속적으로 진행되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 재료분리 저항성이 우수하고, 시공이 용이하고, 빠른 시간 내에 경화되어 시공기간이 단축되고 시공비의 절감과 보수기간의 단축이 가능하며, 현장 적용성, 작업성, 염화물 이온 침투 저항성, 중성화 저항성, 부착성, 내후성 및 방수성이 우수하여 콘크리트 구조물의 공용기간 증가, 유지보수비용 절감 및 시공성 향상을 구현할 수 있는 콘크리트 구조물 보수용 균열저감형 보수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 유지 보수 방법을 제공함에 있다.
본 발명자는 상기 과제에 대해 연구한 결과, 특정 구성 성분과 조성을 갖는 보수재 조성물을 제공함으로써 상기 과제가 해결될 수 있다는 사실을 알아내고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명은, 속경형 기능성 결합재 3∼85 중량%, 잔골재 10∼80 중량% 및 물 5∼40 중량%를 포함하는 균열저감형 보수재 조성물로서, 상기 속경형 기능성 결합재는 조강포틀랜드 시멘트 20∼92 중량%, 비정질칼슘알루미네이트 1∼30 중량%, 분말도가 3,000∼8,500 cm2/g인 카올리나이트 1∼20 중량%, 뵘사이트 1∼20 중량%, 파인 세라믹 1∼10 중량%, 석고 1∼10 중량%, 염화아연 1∼10 중량%, 폴리초산비닐 0.5∼10 중량%, 메틸메타크릴레이트-메타아크릴산 공중합체 0.5∼10 중량%, 폴리비닐-메틸에테르 공중합체 0.5∼10 중량% 및 폴리페닐렌-에테르 공중합체 0.5∼10 중량%를 포함한다.
상기 속경형 기능성 결합재는 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 백토를 상기 속경형 기능성 결합재 중량 대비 0.01∼10 중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 속경형 기능성 결합재는 휨 및 인장강도를 개선시킴과 동시에 방수성,내식성 및 내마모성을 개선하기 위하여 그래핀을 상기 속경형 기능성 결합재 중량 대비 0.01∼10 중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 속경형 기능성 결합재는 휨 및 인장강도 개선, 초기소성균열, 파괴인성을 개선하기 위하여 폴리프로필렌섬유, 폴리에스터섬유, 나일론 섬유 및 매크로 섬유 중에서 선택된 1종 이상의 친수성 섬유를 상기 속경형 기능성 결합재 중량 대비 0.01∼10 중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 속경형 기능성 결합재는 강도, 내식성, 방오, 방부 등을 개선하기 위한 이소프로필옥시티타늄을 상기 속경형 기능성 결합재 중량 대비 0.01∼10 중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 속경형 기능성 결합재는 재료분리방지를 위하여 알긴산프로필렌글리콜에스테르를 상기 속경형 기능성 결합재 중량 대비 0.01∼5 중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 속경형 기능성 결합재는 강도, 유동성 및 내마모성을 개선하기 위하여 글리세린모노스테아레이트를 상기 속경형 기능성 결합재 중량 대비 0.01∼5 중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 속경형 기능성 결합재는 연행공기의 발생으로 인한 공기량의 증가를 감소시키기 위한 소포제를 상기 속경형 기능성 결합재 중량 대비 0.01∼5 중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 속경형 기능성 결합재는 시멘트 경화체의 내부 조직을 치밀하게 하여 수밀성 및 동결융해 저항성을 개선시키고 내구성을 증진시키기 위한 나프탈렌계 감수제와 리그닌계 감수제를 1 : 0.1∼0.5의 중량비로 혼합한 감수제를 상기 속경형 기능성 결합재 중량 대비 0.01∼10 중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 속경형 기능성 결합재는 급격하게 경화되는 것을 조절하기 위한 경화조절제를 상기 속경형 기능성 결합재 중량 대비 0.01∼10 중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 속경형 기능성 결합재는 색상을 구현하고 미관을 개선하기 위한 안료를 상기 속경형 기능성 결합재 중량 대비 0.01∼10 중량% 더 포함할 수 있다.
상기 잔골재는 실리카질 규사 40∼99 중량% 및 돌로스톤 1∼60 중량%를 혼합한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 실리카질 규사는 4호규사 : 6호규사를 1 : 0.1∼0.5의 중량비로 혼합한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 콘크리트 구조물의 불순물 또는 열화부위를 그라인더, 평삭기, 연마기, 숏블라스터, 핸드 워터젯, 고압세척기 등으로 치핑하여 제거한 후, 진공 흡입기 등으로 청소하는 단계; 청소된 바탕면에 기존 구조물과 상기 균열저감형 보수재 조성물의 부착력을 개선하고, 물의 침투와 염소이온 침투를 억제하며, 내수성 및 방수성을 개선하기 위한 침투성 표면 강화제를 도포하여 프라이머층을 형성하는 단계; 형성된 프라이머층에 상기 균열저감형 보수재 조성물을 뿜칠 장비 등을 이용하여 타설하는 단계; 타설된 상기 조성물이 완전 경화되기 전에 흙손, 스폰지흙손 등을 이용하여 표면마무리하는 단계; 표면 마무리한 상부에 내마모성, 내오염성, 내식성, UV저항성, 내오존성, 내염해성, 중성화 저항성, 표면 경도 개선, 내수성을 개선하기 위하여 표면 마감 코팅제 조성물을 도포하는 단계; 및 양생하는 단계를 포함하는 콘크리트 구조물 유지 보수 방법을 제공한다.
또한, 신설 콘크리트 구조물의 표면 유지 보수 방법은 콘크리트 구조물의 불순물, 이물질 등을 그라인더, 연마기, 핸드 워터젯, 고압세척기 등으로 제거한 후, 진공 흡입기 등으로 청소하는 단계와, 청소된 부위에 균열, 홈, 핀홀 등을 퍼티재로 메꾸어 바탕면을 정리하는 단계와, 정리된 바탕면에 기존 구조물과 상기 표면 마감 코팅제의 부착력을 개선하고, 물의 침투와 염소이온 침투를 억제하며, 내수성 및 방수성을 개선하기 위한 침투성 표면 강화제를 도포하여 프라이머층을 형성하는 단계와, 형성된 프라이머층에 상기 표면 마감 코팅제 조성물을 붓, 롤러, 에어리스 등을 이용하여 도포하는 단계; 및 양생하는 단계를 포함한다.
상기 침투성 표면 강화제는 스티렌-부타디엔 라텍스, 폴리아크릴 에스테르, 아크릴, 에틸비닐 아세테이트, 메틸메타크릴레이트 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 표면 마감 코팅제 조성물은, 표면 마감 코팅제 조성물의 총 100 중량% 기준으로, 중질탄산칼슘 10∼30 중량%, 파인세라믹 5∼30 중량%, 포타슘클로라이드 5∼20 중량%, 게르마늄 2∼20 중량%, 리튬다이실리케이트 1∼10 중량%, 아초산 칼슘 1∼10 중량%, 메틸메타크릴레이트-메타아크릴산 공중합체 1∼50 중량%, 폴리카프로락톤 폴리올 5∼30 중량%, 트리크레딜포스페이트 1∼20 중량%, 폴리벤지미다졸 1∼20 중량%, 폴리클로로비페닐 1∼15 중량%, 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트 1∼15 중량% 및 반응개시제 1~15 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 균열저감형 보수재 조성물은, 재료 분리 저항성이 우수하고, 시공이 용이하고, 빠른시간 내에 경화되어 시공기간이 단축되고 시공비의 절감과 보수기간의 단축이 가능하다.
또한, 본 발명의 표면 마감 코팅제 조성물은 현장 적용성, 작업성, 염소이온 침투 저항성, 내구성, 부착성, 내후성 및 방수성이 우수하여 콘크리트 구조물의 공용기간 증가, 유지보수비용 절감 및 시공성 향상을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 균열저감형 보수재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 표면 유지 보호 방법에 의하면, 높은 강도 및 내구성을 나타냄으로써, 시공기간을 단축하고, 구조물의 사용기간을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있으며, 우수한 강도특성과 내구성을 보유하여 공용기간 증가와 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 이하의 실시 예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
이하에서, 콘크리트 구조물이라 함은 일반적인 도로 및 고속도로 뿐만 아니라 차량이 통행하는 시설 구조물(중앙 분리벽, 날개벽, 측구 콘크리트), 옹벽 구조물, 터널, 콘크리트 슬래브, 지하구조물, 지수구조물, 해양 구조물 등을 포함하는 콘크리트로 이루어진 모든 구조물을 의미한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 균열저감형 보수재 조성물은 속경형 기능성 결합재 3∼85 중량%, 잔골재 10∼80 중량% 및 물 5∼40 중량%를 포함한다.
상기 속경형 기능성 결합재는 상기 균열저감형 보수재 조성물의 총 100 중량% 기준으로 3∼85 중량% 함유되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 잔골재는 상기 균열저감형 보수재 조성물의 총 100 중량% 기준으로 10∼80 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 골재는 잔골재와 굵은골재로 구분되며, 이하에서 입경이 5mm 이하인 것을 잔골재라 한다. 상기 잔골재는 실리카질 규사 40∼99 중량% 및 돌로스톤 1∼60 중량%를 혼합한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 실리카질 규사는 4호규사 : 6호규사를 1 : 0.1∼0.5의 중량비로 혼합한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 속경형 기능성 결합재는 조강포틀랜드 시멘트 20∼92 중량%, 비정질칼슘알루미네이트 1∼30 중량%, 분말도가 3,000∼8,500 cm2/g인 카올리나이트 1∼20 중량%, 뵘사이트 1∼20 중량%, 파인 세라믹 1∼10 중량%, 석고 1∼10 중량%, 염화아연 1∼10 중량%, 폴리초산비닐 0.5∼10 중량%, 메틸메타크릴레이트-메타아크릴산 공중합체 0.5∼10 중량%, 폴리비닐-메틸에테르 공중합체 0.5∼10 중량% 및 폴리페닐렌-에테르 공중합체 0.5∼10 중량%를 포함한다.
상기 속경형 기능성 결합재는 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 백토를 상기 속경형 기능성 결합재 중량 대비 0.01∼10 중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 속경형 기능성 결합재는 휨 및 인장강도를 개선시킴과 동시에 방수성, 내식성 및 내마모성을 개선하기 위하여 그래핀을 상기 속경형 기능성 결합재 중량 대비 0.01∼10 중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 속경형 기능성 결합재는 휨 및 인장강도 개선, 초기소성균열, 파괴인성을 개선하기 위하여 폴리프로필렌섬유, 폴리에스터섬유, 나일론 섬유 및 매크로 섬유 중에서 선택된 1종 이상의 친수성 섬유를 상기 속경형 기능성 결합재 중량 대비 0.01∼10 중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 속경형 기능성 결합재는 강도, 내식성, 방오, 방부 등을 개선하기 위한 이소프로필옥시티타늄을 상기 속경형 기능성 결합재 중량 대비 0.01∼10 중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 속경형 기능성 결합재는 재료분리방지를 위하여 알긴산프로필렌글리콜에스테르를 상기 속경형 기능성 결합재 중량 대비 0.01∼10 중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 속경형 기능성 결합재는 강도, 유동성 및 내마모성을 개선하기 위하여 글리세린모노스테아레이트를 상기 속경형 기능성 결합재 중량 대비 0.01∼10 중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 속경형 기능성 결합재는 연행공기의 발생으로 인한 공기량의 증가를 감소시키기 위한 소포제를 상기 속경형 기능성 결합재 중량 대비 0.01∼10 중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 속경형 기능성 결합재는 시멘트 경화체의 내부 조직을 치밀하게 하여 수밀성 및 동결융해 저항성을 개선시키고 내구성을 증진시키기 위하여 감수제를 상기 속경형 기능성 결합재 중량 대비 0.01∼10 중량% 더 포함할 수 있다. 상기 감수제는 나프탈렌계 감수제와 리그닌계 감수제를 중량비 1 : 0.1∼0.5로 혼합한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 속경형 기능성 결합재는 급격하게 경화되는 것을 조절하기 위한 경화조절제를 상기 속경형 기능성 결합재 중량 대비 0.01∼10 중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 속경형 기능성 결합재는 색상을 구현하고 미관을 개선하기 위한 안료를 상기 속경형 기능성 결합재 중량 대비 0.01∼10 중량% 더 포함할 수 있다.
상기 조강 포틀랜드 시멘트는 KS에 규정된 것을 사용하는 것이 바람직하며, 일반 시중에 유통되는 조강 포틀랜드 시멘트를 사용할 수 있다. 상기 조강 포틀랜드 시멘트는 상기 속경형 기능성 결합재의 총 100 중량% 기준으로 20∼92 중량%를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 조강 포틀랜트 시멘트의 함량이 20 중량% 미만이면 초기 강도 발현 및 내구성능 발현이 미약할 수 있고, 그의 함량이 92 중량%를 초과하면 작업성 및 가격경쟁력이 저하될 수 있다.
상기 비정질칼슘알루미네이트는 무기질계 초속경 재료로서 시멘트와 혼합할 때 수일 혹은 수 십일에 얻어지는 일반 포틀랜드 시멘트의 압축강도를 수 시간 내에 얻을 수 있게 한다. 상기 비정질칼슘알루미네이트는 상기 속경형 기능성 결합재의 총 100 중량% 기준으로 1∼30 중량%를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 비정질칼슘알루미네이트의 함량이 1 중량% 미만이면 초기 강도 발현 및 내구성능 발현이 미약할 수 있고, 그의 함량이 30 중량%를 초과하면 작업성 및 가격경쟁력이 저하될 수 있다.
상기 카올리나이트는 천연 광물질로 장기 강도 발현 및 내구성 증진뿐만 아니라 단열, 방수성 및 자기보수성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 카올리나이트의 분말도는 반응성을 개선하기 위하여 3,000∼8,500 cm2/g인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 카올리나이트는 상기 속경형 기능성 결합재의 총 100 중량% 기준으로 1∼20 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 카올리나이트의 함량이 20 중량%를 초과할 경우 내구성은 개선되나 조기 강도 발현이 저하되고, 그 함량이 1 중량% 미만일 경우 성능 개선효과가 미흡하게 된다.
상기 뵘사이트는 조성물의 강도 및 내마모성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 뵘사이트는 상기 속경형 기능성 결합재의 총 100 중량% 기준으로 1∼20 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 뵘사이트의 함량이 1 중량% 미만이면 성능 개선 효과가 미약할 수 있고, 그 함량이 20 중량%를 초과하면 성능은 개선되나, 작업성이 저하될 수 있다.
상기 파인 세라믹은 강도, 내마모성 및 내화성이 우수하여 강도, 내마모성 및 내화성을 높이기 위하여 사용한다. 상기 파인 세라믹은 상기 속경형 기능성 결합재에 대하여 1∼10 중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 파인 세라믹의 함량이 10 중량%를 초과하면 내마모성 및 내화성은 개선되나 작업성이 저하될 수 있고, 상기 파인 세라믹의 함량이 1 중량% 미만이면 작업성은 개선되나 내마모성 및 내화성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 석고는 초기강도 발현을 위하여 사용한다. 석고는 무수석고 또는 이수석고를 사용할 수 있다. 석고의 함량이 증가하면 빠른 경화특성을 나타낸다. 상기 석고는 속경성 개질결합재의 총 100 중량% 기준으로 1∼10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 석고의 함량이 1 중량% 미만이면 초기강도 발현 효과가 미약할 수 있고, 그 함량이 10 중량%를 초과하면 작업성 및 내수성이 저하될 수 있다.
상기 염화아연은 강도, 내마모성, 내식성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 염화아연은 상기 속경형 기능성 결합재의 총 100 중량% 기준으로 1∼10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 염화아연의 함량이 1 중량% 미만일 경우에는 강도, 내마모성 및 내식성이 저하되고, 상기 염화아연의 함량이 10 중량%를 초과하는 경우에는 성능은 개선되나 작업성이 저하된다.
상기 폴리초산비닐은 휨, 인장 및 부착강도를 증진시킬 뿐만 아니라 내수성, 내알칼리성, 내후성을 개선시킨다. 상기 폴리초산비닐은 상기 속경형 기능성 결합재의 총 100 중량% 기준으로 0.5∼10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리초산비닐의 함량이 0.5 중량% 미만이면 강도 및 내구성 개선효과가 저하되고, 그 함량이 10 중량%를 초과하면 개선효과는 뚜렷하나 작업성 및 경제성이 떨어진다.
상기 메틸메타크릴레이트-메타아크릴산 공중합체는 강도 및 내구성을 향상시키기 위하여 첨가한다. 상기 메틸메타크릴레이트-메타아크릴산 공중합체는 상기 속경형 기능성 결합재의 총 100 중량% 기준으로 0.5∼10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 메틸메타크릴레이트-메타아크릴산 공중합체의 함량이 0.5 중량% 미만이면 강도 및 내구성이 저하되고, 그 함량이 10 중량%를 초과하면 성능은 개선되나 작업성이 저하되기 쉽다.
상기 폴리비닐-메틸에테르 공중합체는 강도, 부착력, 연성 및 내구성을 개선시킨다. 상기 폴리비닐-메틸에테르 공중합체는 상기 속경형 기능성 결합재의 총 100 중량% 기준으로 0.5∼10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리비닐-메틸에테르 공중합체의 함량이 0.5 중량% 미만이면 성능 개선효과가 저하되고, 그 함량이 10 중량%를 초과하면 개선효과는 뚜렷하나 작업성이 떨어진다.
상기 폴리페닐렌-에테르 공중합체는 강도 및 내구성을 향상시키기 위하여 첨가한다. 상기 폴리페닐렌-에테르 공중합체는 상기 속경형 기능성 결합재의 총 100 중량% 기준으로 0.5∼10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리페닐렌-에테르 공중합체의 함량이 0.5 중량% 미만이면 강도 및 내구성이 저하되고, 그 함량이 10 중량%를 초과하면 성능은 개선되나 작업성이 저하되기 쉽다.
상기 백토는 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용할 수 있다. 상기 백토는 상기 속경형 기능성 결합재의 총 100 중량% 기준으로 0.01∼10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 백토의 함량이 0.01 중량% 미만이면 성능 개선효과가 미흡하게 되고, 그 함량이 10 중량%를 초과하면 성능은 개선되나 작업성이 저하된다.
상기 속경형 기능성 결합재는 조성물의 휨강도, 인장강도, 초기 소성균열을 방지 및 파괴인성을 개선하기 위하여 폴리프로필렌섬유, 폴리에틸렌섬유, 나일론 섬유 및 매크로 섬유 중 어느 하나 이상의 친수성 섬유를 더 포함할 수 있다. 상기 친수성 섬유는 속경성 개질결합재의 총 100 중량% 기준으로 0.01∼10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 친수성 섬유의 함량이 0.01 중량% 미만이면 강도 발현 효과 및 소성균열 방지효과가 미약할 수 있고, 그 함량이 10 중량%를 초과하면 작업성 및 내수성이 저하될 수 있다.
상기 이소프로필옥시티타늄은 강도, 내식성, 방오, 방부 등을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 이소프로필옥시티타늄의 함량은 상기 속경형 기능성 결합재 중량 대비 0.01∼10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 이소프로필옥시티타늄의 함량이 0.01 중량% 미만이면 성능 개선 효과가 미약할 수 있고, 그 함량이 10 중량%를 초과하면 작업성 및 경제성이 저하될 수 있다.
상기 알긴산프로필렌글리콜에스테르는 수분을 흡착하는 성능이 우수하여 재료분리를 방지하고, 경화 시 치밀한 결정화 구조물을 형성시키기 위하여 사용한다. 상기 알긴산프로필렌글리콜에스테르는 상기 속경형 기능성 결합재의 총 100 중량% 기준으로 0.01∼10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 알긴산프로필렌글리콜에스테르의 함량이 0.01 중량% 미만이면 성능 개선효과가 미흡하게 되고, 그 함량이 10 중량%를 초과하면 점도가 높아져 작업성이 저하된다.
상기 글리세린모노스테아레이트는 강도, 내식성 및 내마모성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 글리세린모노스테아레이트의 함량은 상기 속경형 기능성 결합재 중량 대비 0.01∼10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 글리세린모노스테아레이트의 함량이 0.01 중량% 미만이면 성능 개선효과가 미흡하게 되고, 그 함량이 10 중량%를 초과하면 점도가 높아져 작업성 및 경제성이 저하된다.
상기 소포제는 연행공기의 발생으로 인한 공기량의 증가를 감소시켜 강도 및 내구성을 개선하기 위해 사용한다. 상기 소포제로서는 일반적으로 잘 알려진 물질, 예컨대 알코올계 소포제, 실리콘계 소포제, 지방산계 소포제, 오일계 소포제, 에스테르계 소포제, 옥시알킬렌계 소포제 등을 사용할 수 있다. 상기 알코올계 소포제로는 글리콜 등이 있고, 상기 실리콘계 소포제로는 디메틸실리콘유, 폴리오가노실록산, 플루오로실리콘유 등이 있고, 상기 지방산계 소포제로는 스테아린산, 올레인산 등이 있다. 또한, 상기 오일계 소포제로는 등유, 동식물유, 피마자유 등이 있고, 상기 에스테르계 소포제로는 솔리톨트리올레이트, 글리세롤모노리시놀레이트 등이 있다. 또한, 상기 옥시알킬렌계 소포제로는 폴리옥시알킬렌, 아세틸렌에테르류, 폴리옥시알킬렌지방산에스테르, 폴리옥시알킬렌알킬아민 등이 있다. 상기 소포제는 상기 속경형 기능성 결합재의 총 100 중량% 기준으로 0.01∼10 중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 감수제는 시멘트 경화체의 내부 조직을 치밀하게 하여 수밀성 및 동결융해 저항성을 개선시키고 내구성을 증진시키기 위하여 사용한다. 상기 감수제는 나프탈렌계 감수제 및 리그닌계 감수제를 중량비 1 : 0.1∼0.5로 혼합한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 감수제는 상기 속경형 기능성 결합재의 총 100 중량% 기준으로 0.01∼10 중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 경화조절제는 경화속도를 조절하기 위하여 사용한다. 상기 경화조절제는 속경성 개질결합재의 총 100 중량% 기준으로 0.01∼10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 경화조절제로는 일반적으로 잘 알려진 물질을 사용할 수 있는데, 예컨대 포도당, 글루코오스, 텍스트린, 덱스트란과 같은 당류, 글루콘산, 사과산, 시트릭산(citric acid)과 같은 산류 또는 그의 염, 아미노카복실산 또는 그의 염, 포스폰산 또는 그의 유도체, 글리세린과 같은 다가알코올 등을 사용할 수 있다.
상기 안료는 색상을 구현하고 미관을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 안료는 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬(CrO3), 자색 산화철 및 흑색 산화철(카본 블랙) 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 이에 의해 적색, 녹색, 황색, 흑색, 청색, 흰색 등 다양한 색상을 구현할 수 있다. 상기 안료의 함량은 상기 속경형 기능성 결합재 중량 대비 0.01∼10 중량% 함유되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 표면 마감 코팅제 조성물은 중질탄산칼슘 10~30 중량%, 파인세라믹 5~30 중량%, 포타슘클로라이드 5~20 중량%, 게르마늄 2~20 중량%, 리튬다이실리케이트 1~10 중량%, 아초산 칼슘 1~10 중량%, 메틸메타크릴레이트-메타아크릴산 공중합체 1~50 중량%, 폴리카프로락톤 폴리올 5~30 중량%, 트리크레딜포스페이트 1~20 중량%, 폴리벤지미다졸 1~20 중량%, 폴리클로로비페닐 1~15 중량%, 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트 1~15 중량% 및 반응개시제 1~15 중량%를 포함한다.
상기 표면 마감 코팅제 조성물은 붓자국, 로울러자국, 오렌지필(orange peal), 분화구현상(cratering), 핀홀(pin hole), 색얼룩 등의 표면에 생기는 결함을 방지하기 위하여 불소계면활성제를 0.01~10 중량%를 더 포함할 수있다.
또한, 상기 표면 마감 코팅제 조성물은 수축을 방지하여 균열 발생을 저감시키기 위하여 폴리옥시메틸렌 0.01~10 중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 표면 마감 코팅제 조성물은 재료분리방지 및 재료 손실을 저감시키기 위하여 에틸셀롤로오스 0.01~10 중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 에틸셀롤로오스의 함량이 0.01 중량% 미만이면 재료분리 및 손실이 발생하기 쉬우며, 그 함량이 10 중량%를 초과하면 점도가 높아져 작업성이 저하된다.
또한, 상기 표면 마감 코팅제 조성물은 유동성을 개선하기 위하여 유동화제 0.01~10 중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 유동제는 나프탈렌계 유동화제 및 리그닌계 유동화제를 중량비로 1:0.1~0.9로 혼합한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 표면 마감 코팅제 조성물은 연행공기의 발생으로 인한 공기량의 증가를 감소시키기 위하여 소포제 0.01~10 중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 표면 마감 코팅제 조성물은 색상을 구현하고 미관을 개선하기 위하여 안료 0.01~10 중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 중질탄산칼슘은 충전성, 내충격성, 보온성 및 내화성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 중질탄산칼슘은 상기 표면 마감 코팅제 조성물 중량 대비 10~30 중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 중질탄산칼슘의 함량이 30 중량%를 초과하면 성능은 개선되나 작업성이 저하되고, 상기 중질탄산칼슘의 함량이 10 중량% 미만이면 작업성은 개선되나 내충격성, 보온성 및 내화성 개선효과가 미약할 수 있다.
일반적으로 탄산칼슘은 제조방법에 따라 단순 물리적 가공방법에 의해 생산되는 중질탄산칼슘(Ground Calcium Carbonate)과 화학적으로 재결정화 방법에 의해 생산되는 경질 탄산칼슘 2가지로 크게 구분된다. 중질탄산칼슘은 백색 결정질 방해석을 분쇄·분급시켜 제조되고, 백색도가 높기 때문에 백색 탄산칼슘이라고 불리며, 입경은 대개 5㎛ 이하이며 각종 공업용 filler, 식품첨가물, 의약용에 사용된다.
상기 파인 세라믹은 강도, 경도, 내마모성, 내화학성, 내열성 등을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 파인 세라믹은 상기 표면 마감 코팅제 조성물 중량 대비 5~30 중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 파인 세라믹의 함량이 30 중량%를 초과하면 성능은 개선되나 작업성이 저하되고, 상기 파인 세라믹의 함량이 5 중량% 미만이면 내마모성, 내화학성, 내열성 개선효과가 미약할 수 있다.
상기 포타슘클로라이드는 자외선 저항성 및 재료 분리 저항성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 포타슘클로라이드는 상기 표면 마감 코팅제 조성물 중량 대비 5~20 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 포타슘클로라이드의 중량비가 증가하면 자외선 및 재료분리 저항성 개선 효과를 나타내며, 상기 포타슘클로라이드의 함량이 5 중량% 미만일 경우 자외선 및 재료분리 저항성 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 포타슘클로라이드의 함량이 20 중량%를 초과할 경우에는 성능은 개선되나 강도가 저하되고 가격경쟁력이 떨어진다.
상기 게르마늄은 천연 광물질로 장기 강도 증진 및 내구성 개선뿐만 아니라 단열, 방수 성능을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 게르마늄은 상기 표면 마감 코팅제 조성물 중량 대비 2~20 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 게르마늄의 함량이 2 중량% 미만이면 장기 강도 발현, 내구성, 지수성능이 저하되고, 그 함량이 20 중량%를 초과하면 작업성이 저하되고 초기 강도 발현이 지연될 수 있다.
상기 리튬다이실리케이트는 강도, 내마모성, 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 리튬다이실리케이트는 상기 표면 마감 코팅제 조성물 중량 대비 1~10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 리튬다이실리케이트의 함량이 1 중량% 미만일 경우에는 강도, 내마모성 및 내구성 개선효과가 저하될 수 있고, 상기 리튬다이실리케이트의 함량이 10 중량%를 초과하는 경우에는 성능이 개선되나 작업성이 저하된다.
상기 아초산 칼슘은 콘크리트 중의 수산화칼슘과 반응하여 에트린자이트(Ettringite) 수화물을 생성함으로써, 시멘트 페이스트의 조직을 치밀하게 하며 콘크리트의 초기 강도 발현, 물리적 성질 및 방청효과를 개선하기 위하여 사용한다. 상기 아초산 칼슘은 상기 표면 마감 코팅제 조성물 중량 대비 1~10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 아초산 칼슘의 함량이 1 중량% 미만일 경우 초기 강도 발현 및 방청 효과가 미약할 수 있고, 상기 아초산 칼슘의 함량이 10 중량%를 초과할 경우에는 빠른 경화 특성으로 인해 작업성이 저하된다.
상기 메틸메티크릴레이트-메타아크릴산 공중합체는 휨, 인장 및 부착강도를 증진시킬 뿐만아니라 폴리머 필름막으로 인하여 내구성을 개선시킨다. 상기 메틸메타크릴레이트-메타아크릴산 공중합체는 상기 표면 마감 코팅제 조성물에 대하여 1~50 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 메킬메타크릴레이트-메타아크릴산 공중합체의 함량이 1 중량% 미만이면 강도 및 내구성 개선효과가 저하되고, 그 함량이 50 중량%를 초과하면 개선효과는 뚜렷하나 경제성이 떨어진다.
상기 폴리카프로락톤 폴리올은 연성, 내마모성, 인장강도 및 내유성을 향상시키기 위하여 첨가한다. 상기 폴리카프로락톤 폴리올은 상기 표면 마감 코팅제 조성물에 대하여 5~30 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리카프로락톤 폴리올의 함량이 5 중량% 미만이면 성능 개선효과가 저하되고, 그 함량이 30 중량%를 초과하면 연성이 개선되나 내수성이 저하되기 쉽다.
상기 트리크레딜호스페이트는 강도, 내오염성, 내열성, 내후성을 개선하기 위하여 첨가한다. 상기 트리크레딜호스페이트는 상기 표면 마감 코팅제 조성물에 대하여 1~20 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 트리크레딜호스페이트의 함량이 1 중량% 미만이면 성능개선효과가 미흡하고, 그 함량이 20 중량%를 초과하면 점도가 낮아져 재료분리가 발생되기 쉽다.
상기 폴리벤지미다졸은 강도, 내화학성, 내열성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 폴리벤지미다졸은 상기 표면 마감 코팅제 조성물에 대하여 1~20 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리벤지미다졸의 함량이 1 중량% 미만이면 강도, 내화학성, 내열성 개선효과가 미흡하고, 그 함량이 20 중량%를 초과하면 점도가 높아져 작업성이 저하된다.
상기 폴리클로로비페닐은 강도, 내열성 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 폴리클로로비페닐은 상기 표면 마감 코팅제 조성물에 대하여 1~15 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리클로로비페닐의 함량이 1 중량% 미만이면 강도, 내열성 및 내구성이 저하되고, 그 함량이 15 중량%를 초과하면 점도가 낮아져 재료분리가 발생되기 쉽다.
상기 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트는 조성물의 경화속도를 조절하기 위하여 사용한다. 상기 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트는 상기 표면 마감 코팅제 조성물에 대하여 1~15 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트의 함량이 1 중량% 미만이면 경화속도가 늦어져 성능이 저하될 수 있고, 그 함량이 15 중량%를 초과하면 경화속도가 빨라져 작업성이 저하된다.
상기 반응개시제는 반응성을 개선시켜 성능을 향상시키기 위하여 사용한다. 상기 반응개시제는 상기 표면 마감 코팅제 조성물에 대하여 1~15 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 반응개시제의 함량이 1 중량% 미만이면 반응성이 저하되어 성능이 저하될 수 있고, 그 함량이 15 중량%를 초과하면 반응성이 빨라져 작업성이 저하된다. 상기 반응개시제로는 벤조일 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 디라우릴 퍼옥사이드, 다-터트-부틸 퍼옥사이드, 쿠밀 히드로퍼옥사이드, 아조비스이소부티로니트릴, 과산화수소 및 과황산칼륨 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 불소계면활성제는 붓자국, 로울러자국, 오렌지필(orange peal), 분화구현상(cratering), 핀홀(pin hole), 색얼룩 등의 표면에 생기는 결함을 방지하기 위하여 사용한다. 상기 불소계면활성제의 함량은 상기 표면 마감 코팅제 조성물에 대하여 0.01~10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 불소계면활성제의 함량이 0.01 중량% 미만이면 성능 개선효과가 미흡하게 되고, 그 함량이 10 중량%를 초과하면 점도가 낮아져 재료분리가 발생하기 쉽다.
상기 폴리옥시메틸렌은 수축을 방지하여 균열 발생을 저감시키기 위하여 사용한다. 상기 폴리옥시메틸렌은 상기 표면 마감 코팅제 조성물에 대하여 0.01~10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리옥시메틸렌의 함량이 0.01 중량% 미만이면 성능 개선효과가 미흡하게 되고, 그 함량이 10 중량%를 초과하면 점도가 높아져 작업성이 저하되기 쉽다.
상기 에틸셀롤로오스는 재료분리방지 및 재료 손실을 저감시키기 위하여 사용한다. 상기 에틸셀롤로오스는 상기 표면 마감 코팅제 조성물에 대하여 0.01~10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 에틸셀롤로오스의 함량이 0.01 중량% 미만이면 재료분리 및 손실이 발생하기 쉬우며, 그 함량이 10 중량%를 초과하면 점도가 높아져 작업성이 저하된다.
상기 유동화제는 조성물의 유동성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 유동화제는 상기 표면 마감 코팅제 조성물에 대하여 0.01~10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 유동화제의 함량이 0.01 중량% 미만이면 성능 개선효과가 미흡하게 되고, 그 함량이 10 중량%를 초과하면 점도가 낮아져 재료분리가 발생하기 쉽다. 상기 유동화제는 나프탈렌계 유동화제 및 리그닌계 유동화제를 중량비료 1:0.01~0.9 로 혼합한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 소포제는 연행공기의 발생으로 인한 공기량의 증가를 감소시키기 위하여 사용한다. 상기 소포제는 상기 표면 마감 코팅제 조성물에 대하여 0.01~10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 소포제로는 알콜계 소포제, 실리콘계 소포제, 지방산계 소포제, 오일계 소포제, 에스테르계 소포제, 옥시알킬렌계 소포제 등을 사용할 수 있다. 상기 실리콘계 소포제로는 디메킬실리콘유, 폴리오가노실록산, 플루오로실리콘유 등이 있다. 상기 오일계 소포제로는 등유, 동식물유, 피마자유 등이 있다. 상기 에스테르계 소포제로는 솔리톨트리올레이트, 글리세롤모노리시놀레이트 등이 있다. 상기 옥시알킬렌계 소포제로는 폴리옥시알킬렌, 아세틸렌에테르류, 폴리옥시알킬렌지방산에스테르, 폴리옥시알킬렌알킬아민 등이 있다. 상기 알콜계 소포제로는 글리콜(glycol)등이 있다.
상기 안료는 색상을 구현하고 미관을 개선하기 위하여 사용하는 것으로서, 상기 표면 마감 코팅제 조성물 중량대비 0.01~10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 안료는 식별이 용이하도록 첨가되며, 보다 선명한 색상으로 식별이 용이하고 색상의 지속성이 향상 될 수 있다. 상기 안료는 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬(CrO₃), 자색 산화철 및 흑색 산화철(카본 블랙)중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 물질을 사용할 수 있으며, 이에 의해 적색, 녹색, 황색, 흑색, 청색, 흰색 등 다양한 색상을 구현할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 균열저감형 보수재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 유지 보수 방법은, 콘크리트 구조물의 불순물 또는 열화부위를 그라인더, 평삭기, 연마기, 숏블라스터, 핸드 워터젯, 고압세척기 등으로 치핑하여 제거한 후, 진공 흡입기 등으로 청소하는 단계; 청소된 바탕면에 기존 구조물과 상기 균열저감형 보수재 조성물의 부착력을 개선하고, 물의 침투와 염소이온 침투를 억제하며, 내수성 및 방수성을 개선하기 위한 침투성 표면 강화제를 도포하여 프라이머층을 형성하는 단계; 형성된 프라이머층에 상기 균열저감형 보수재 조성물을 뿜칠 장비 등을 이용하여 타설하는 단계; 타설된 상기 조성물이 완전 경화되기 전에 흙손, 스폰지흙손 등을 이용하여 표면마무리하는 단계; 표면 마무리한 상부에 내마모성, 내오염성, 내식성, UV저항성, 내오존성, 내염해성, 중성화 저항성, 표면 경도 개선, 내수성을 개선하기 위하여 표면 마감 코팅제 조성물을 도포하는 단계; 및 양생하는 단계를 포함한다.
또한, 신설 콘크리트 구조물의 유지 보수 방법은 콘크리트 구조물의 불순물, 이물질 등을 그라인더, 연마기, 핸드 워터젯, 고압세척기 등으로 제거한 후, 진공 흡입기 등으로 청소하는 단계와 청소된 부위에 균열, 홈, 핀홀 등을 퍼티재로 메꾸어 바탕면을 정리하는 단계와 정리된 바탕면에 기존 구조물과 상기 표면 마감 코팅제의 부착력을 개선하고, 물의 침투와 염소이온 침투를 억제하며, 내수성 및 방수성을 개선하기 위한 침투성 표면 강화제를 도포하여 프라이머층을 형성하는 단계와 형성된 프라이머층에 상기 표면 마감 코팅제 조성물을 붓, 롤러, 에어리스 등을 이용하여 도포하는 단계; 및 양생하는 단계를 포함한다.
여기서, 퍼티재는 에폭시, 우레탄, 초속경성 시멘트계의 재료를 사용하여 미세균열을 보수함과 동시에 초기 소성 균열발생을 방지할 수 있다.
또한, 상기 침투성 표면 강화제는 스티렌-부타디엔 라텍스, 폴리 아크릴 에스테르, 아크릴, 에틸 비닐 아세테이트, 메틸메타크릴레이트 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 균열저감형 보수재 조성물은 속경형 기능성 결합재 3~85 중량% 및 잔골재 10~80 중량%를 강제식 또는 연속식 믹서기로 소정시간(예를들어 1~3분간)동안 건비빔한 후 물 5~40 중량%를 첨가하여 강제식 또는 연속식 믹서기로 소정시간(예를들어 1~3분간)동안 교반하여 제조할 수 있다.
이하에서, 본 발명에 따른 균열저감형 보수재 조성물과 표면 마감 코팅제 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1 내지 3) (균열저감형 보수재 조성물의 제조)
<실시예 1>
조강 포틀랜드 시멘트 46 kg, 비정질칼슘알루미네이트 20 kg, 카올리나이트 5 kg, 뵘사이트 5 kg, 파인 세라믹 5 kg, 석고 5 kg, 염화아연 5 kg, 폴리초산비닐 1 kg, 메틸메타크릴레이트-메타아크릴산 공중합체 1 kg, 폴리비닐-메틸에테르 공중합체 1 kg, 폴리페닐렌-에테르 공중합체 1 kg, 백토 0.5 kg, 그래핀 0.5 kg, 나일론 섬유 0.5 kg, 이소프로필옥시티타늄 0.5 kg, 알긴산프로필렌글리콜에스테르 0.5 kg, 글리세린모노스테아레이트 0.5 kg, 구연산계 경화조절제 0.5 kg, 실리콘계 소포제 0.5 kg, 나프탈렌계 감수제와 리그닌계 감수제를 1 : 0.1의 중량비로 혼합한 감수제 혼합물 0.5 kg 및 백색안료 0.5 kg를 혼합하여 속경형 기능성 결합재 100 kg을 얻었다.
4호규사 : 6호규사를 1 : 0.4의 중량비로 혼합하여 실리카질 규사 90 kg을 준비하였고, 상기 실리카질 규사 90 kg에 돌로스톤 10 kg을 혼합하여 잔골재 100 kg을 얻었다.
상기에서 얻어진 속경형 기능성 결합재 45 kg 및 잔골재 45 kg를 진공형 강제식 믹서에서 프리믹싱한 후, 물 10 kg을 첨가하여 2분간 강제식 믹서로 교반하여 균열저감형 보수재 조성물 100 kg을 제조하였다.
<실시예 2>
조강 포틀랜드 시멘트 42 kg, 비정질 칼슘알루미네이트 20 kg, 카올리나이트 6 kg, 뵘사이트 6 kg, 파인 세라믹 6 kg, 석고 6 kg, 염화아연 5 kg, 폴리초산비닐 1 kg, 메틸메타크릴레이트-메타아크릴산 공중합체 1 kg, 폴리비닐-메틸에테르 공중합체 1 kg, 폴리페닐렌-에테르 공중합체 1 kg, 백토 0.5 kg, 그래핀 0.5 kg, 나일론 섬유 0.5 kg, 이소프로필옥시티타늄 0.5 kg, 알긴산프로필렌글리콜에스테르 0.5 kg, 글리세린모노스테아레이트 0.5 kg, 구연산계 경화조절제 0.5 kg, 실리콘계 소포제 0.5 kg, 나프탈렌계 감수제와 리그닌계 감수제를 1 : 0.1의 중량비로 혼합한 감수제 혼합물 0.5 kg 및 백색안료 0.5 kg를 혼합하여 속경형 기능성 결합재 100 kg을 얻었다.
4호규사 : 6호규사를 1 : 0.4의 중량비로 혼합하여 실리카질 규사 90 kg을 준비하였고, 상기 실리카질 규사 90 kg에 돌로스톤 10 kg을 혼합하여 잔골재 100 kg을 얻었다.
상기에서 얻어진 속경형 기능성 결합재 45 kg 및 잔골재 45 kg를 진공형 강제식 믹서에서 프리믹싱한 후, 물 10 kg을 첨가하여 2분간 강제식 믹서로 교반하여 균열저감형 보수재 조성물 100 kg을 제조하였다.
<실시예 3>
조강 포틀랜드 시멘트 38 kg, 비정질 칼슘알루미네이트 20 kg, 카올리나이트 5 kg, 뵘사이트 5 kg, 파인 세라믹 5 kg, 석고 5 kg, 염화아연 5 kg, 폴리초산비닐 3 kg, 메틸메타크릴레이트-메타아크릴산 공중합체 3 kg, 폴리비닐-메틸에테르 공중합체 3 kg, 폴리페닐렌-에테르 공중합체 3 kg, 백토 0.5 kg, 그래핀 0.5 kg, 나일론 섬유 0.5 kg, 이소프로필옥시티타늄 0.5 kg, 알긴산프로필렌글리콜에스테르 0.5 kg, 글리세린모노스테아레이트 0.5 kg, 구연산계 경화조절제 0.5 kg, 실리콘계 소포제 0.5 kg, 나프탈렌계 감수제와 리그닌계 감수제를 1 : 0.1의 중량비로 혼합한 감수제 혼합물 0.5 kg 및 백색안료 0.5 kg를 혼합하여 속경형 기능성 결합재 100 kg을 얻었다.
4호규사 : 6호규사를 1 : 0.4의 중량비로 혼합하여 실리카질 규사 90 kg을 준비하였고, 상기 실리카질 규사 90 kg에 돌로스톤 10 kg을 혼합하여 잔골재 100 kg을 얻었다.
상기에서 얻어진 속경형 기능성 결합재 45 kg 및 잔골재 45 kg를 진공형 강제식 믹서에서 프리믹싱한 후, 물 10 kg을 첨가하여 2분간 강제식 믹서로 교반하여 균열저감형 보수재 조성물 100 kg을 제조하였다.
본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명의 속경형 기능성 결합재를 사용하지 않고 시멘트 모르타르 조성물을 사용한 비교예 1을 제시하였다.
<비교예 1>
보통 포틀랜드 시멘트 45 kg 및 잔골재 45 kg를 진공형 강제식 믹서로 프리믹싱한 후 물 10 kg를 첨가하여 강제식 믹서로 2분간 교반하여 시멘트 모르타르 조성물 100 kg을 제조하였다.
(시험예 1)
본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 균열저감형 보수재 조성물과 비교예 1의 시멘트 모르타르 조성물의 특성을 비교하기 위하여 KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에 따라, 치수 40 X 40 X 160mm(휨 및 압축강도 시험용, 길이변화 시험용 및 내알칼리성 시험용), 150 X 40mm(투수시험용 및 물흡수계수 시험용), 150 X 5mm(습기투과저항성 시험용), 100 X 50mm(염화물이온침투저항성 시험용), 100 X 100 X 100mm(중성화 저항성 시험용), 70 X 70 X 20mm의 시멘트 모르타르 바탕체 위에 40 X 40 X 10mm(접착강도 시험용) 몰드를 사용하여 시험체를 제작하였으며, 양생은 현장상황을 고려하여 기건양생을 실시하여 공시체를 각각 제작하여 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
압축강도 (N/mm2) 54.2 57.5 60.8 48.0
휨강도 (N/mm2) 12.0 13.1 14.2 9.0
부착강도
(N/mm2)		 표준조건 2.4 2.5 2.7 1.9
온냉반복후 2.3 2.4 2.6 1.6
내알칼리성 (N/mm2) 50.0 54.0 58.2 35.0
중성화 저항성 (mm) 0.5 0.28 0.2 1.2
투수량 (g) 1.0 0.8 0.5 5.3
물흡수계수 (kg/m2h0.5) 0.13 0.11 0.08 0.35
습기투과저항성 (Sd, m) 0.9 0.8 0.7 1.8
염화물이온침투저항성 (Coulombs) 380 300 251 1,200
길이변화율 (%) 0.007 0.004 0.002 0.10
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물은 비교예 1 에 따라 제조된 조성물에 비해 성능이 매우 우수함을 알 수 있었다.
<표면 마감 코팅제 조성물의 제조>
<실시예 4>
중질탄산칼슘 15 kg, 파인 세라믹 5 kg, 포타슘클로라이드 5 kg, 게르마늄 2 kg, 리튬다이실리케이트 2 kg, 아초산 칼슘 1 kg, 메틸메타크릴레이트-메타아크릴산 공중합체 33 kg, 폴리카프로락톤 폴리올 10 kg, 트리크레딜포스페이트 1 kg, 폴리벤지미다졸 1 kg, 폴리클로로비페닐 1 kg, 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트 15 kg, 반응개시제 5 중량%, 불소계면활성제 1 중량%, 폴리옥시메틸렌 1 중량%, 에틸셀롤로오스 0.5 중량%, 유동화제 0.5 중량%, 소포제 0.5 중량% 및 안료 0.5 중량%를 혼합하여 반응기에서 10분간 교반하여 표면 마감 코팅제 조성물 100 kg을 제조하였다.
<실시예 5>
중질탄산칼슘 15 kg, 파인 세라믹 5 kg, 포타슘클로라이드 5 kg, 게르마늄 2 kg, 리튬다이실리케이트 2 kg, 아초산 칼슘 1 kg, 메틸메타크릴레이트-메타아크릴산 공중합체 28 kg, 폴리카프로락톤 폴리올 12 kg, 트리크레딜포스페이트 2 kg, 폴리벤지미다졸 2 kg, 폴리클로로비페닐 2 kg, 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트 15 kg, 반응개시제 5 중량%, 불소계면활성제 1 중량%, 폴리옥시메틸렌 1 중량%, 에틸셀롤로오스 0.5 중량%, 유동화제 0.5 중량%, 소포제 0.5 중량% 및 안료 0.5 중량%를 혼합하여 반응기에서 10분간 교반하여 표면 마감 코팅제 조성물100 kg을 제조하였다.
<실시예 6>
중질탄산칼슘 15 kg, 파인 세라믹 5 kg, 포타슘클로라이드 5 kg, 게르마늄 2 kg, 리튬다이실리케이트 2 kg, 아초산 칼슘 1 kg, 메틸메타크릴레이트-메타아크릴산 공중합체 23 kg, 폴리카프로락톤 폴리올 14 kg, 트리크레딜포스페이트 3 kg, 폴리벤지미다졸 3 kg, 폴리클로로비페닐 3 kg, 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트 15 kg, 반응개시제 5 중량%, 불소계면활성제 1 중량%, 폴리옥시메틸렌 1 중량%, 에틸셀롤로오스 0.5 중량%, 유동화제 0.5 중량%, 소포제 0.5 중량% 및 안료 0.5 중량%를 혼합하여 반응기에서 10분간 교반하여 표면 마감 코팅제 조성물100 kg을 제조하였다.
<비교예 2>
중질탄산칼슘 30 kg 및 메틸메타크릴레이트-메타아크릴산 공중합체 70 kg를 강제식 믹서로 2분간 교반하여 조성물 100 kg을 제조하였다.
<시험예 2> 시험용 공시체의 제작
상기 실시예 4 내지 실시예 6 및 비교예 2의 표면 마감 코팅제 조성물로 KS F 4936(콘크리트 보호용 도막재)에 따라, 치수 100×100mm(도막형성 후 겉모양), 100×100×100mm모르타르판(중성화깊이), 100×50mm모르타르판(염화물이온침투저항성), 150mm시험편(투습도), 150×40mm모르타르판(내투수성), 70×70×20mm모르타르(부착강도) 및 230×90×6mm 플래시블판(균열대응성)의 시험체를 제작하였으며, 온도(20±2)℃, 습도(65±10)%로 양생하여 시험을 실시하였다.
<시험예 3> 도막형성후의 겉모양
실시예 4 내지 실시예 6에 따라 제조된 표면 마감 코팅제 조성물과 비교예 2에 따라 제조된 조성물의 도막형성 후의 겉모양을 아래의 표 2에 나타내었다.
구분 실시예 4 실시예 5 실시예 6 비교예 2
표준양생 후 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
촉진내후성시험 후
온ㆍ냉 반복시험 후
내알칼리성시험 후
내염수성시험 후
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 4 내지 실시예 6에 따라 제조된 표면 마감 코팅제 조성물과 비교예 2에 따라 제조된 조성물 모두 도막형성 후의 겉모양은 이상 없이 나타났다.
<시험예 4> 중성화 깊이
실시예 4 내지 실시예 6에 따라 제조된 표면 마감 코팅제 조성물과 비교예 2에 따라 제조된 조성물의 중성화 깊이 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
구분 실시예 4 실시예 5 실시예 6 비교예 2
중성화깊이 (mm) 0 0 0 0.01
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 실시예 4 내지 실시예 6에 따라 제조된 표면 마감 코팅제 조성물은 비교예 2에 따라 제조된 조성물과 비교하여 중성화 저항성이 매우 우수함을 알 수 있었다.
<시험예 5> 염화물 이온 침투 저항성
실시예 4 내지 실시예 6에 따라 제조된 표면 마감 코팅제 조성물과 비교예 2에 따라 제조된 조성물의 염화물 이온침투 저항성 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
구분 실시예 4 실시예 5 실시예 6 비교예 2
염화물이온 침투저항성(Coulombs) 18 15 5 28
상기 표 4에 나타난 바와 같이, 실시예 4 내지 실시예 6에 따라 제조된 표면 마감 코팅제 조성물은 비교예 2에 따라 제조된 조성물과 비교하여 매우 우수한 염화물 이온 침투 저항성을 나타내었다.
<시험예 6> 투습도
실시예 4 내지 실시예 6에 따라 제조된 표면 마감 코팅제 조성물과 비교예 2에 따라 제조된 조성물의 투습도를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
구분 실시예 4 실시예 5 실시예 6 비교예 2
투습도(g/m2ㆍ℃) 13 12 11 18
상기 표 5에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 4 내지 실시예 6에 따라 제조된 표면 마감 코팅제 조성물은 비교예 2 에 따라 제조된 조성물과 비교하여 투습도가 낮게 나타났다.
<시험예 7> 부착강도
실시예 4 내지 실시예 6에 따라 제조된 표면 마감 코팅제 조성물과 비교예 2에 의하여 제조된 조성물의 부착강도 시험을 수행하였고, 그 결과를 표 6에 나타내었다.
구분 실시예 4 실시예 5 실시예 6 비교예 2
부착강도
(N/mm2)		 표준양생 후 1.9 2.1 2.3 1.7
촉진내후성시험 후 1.8 2.0 2.2 1.6
온ㆍ냉반복시험 후 1.8 1.9 2.1 1.5
내알칼리성시험 후 1.7 1.8 2.1 1.5
내염수성시험 후 1.8 1.9 2.2 1.5
상기 표 6에서와 같이, 실시예 4 내지 실시예 6이 비교예 2에 비하여 높은 부착강도를 나타내는 것을 알 수 있었다.
<시험예 8> 내투수성
실시예 4 내지 실시예 6에 따라 제조된 표면 마감 코팅제 조성물과 비교예 2에 따라 제조된 조성물의 내투수성 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
구분 실시예 4 실시예 5 실시예 6 비교예 2
내투수성 투수되지않음 투수되지않음 투수되지않음 투수되지않음
상기 표 7에 나타난 바와 같이, 실시예 4 내지 실시예 6에 따라 제조된 표면 마감 코팅제 조성물과 비교예 2에 따라 제조된 조성물 모두 내투수성이 우수함을 알 수 있었다.
<시험예 9> 균열대응성
실시예 4 내지 실시예 6에 따라 제조된 표면 마감 코팅제 조성물과 비교예 2에 따라 제조된 조성물의 균열대응성 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 8에 나타내었다.
구분 실시예 4 실시예 5 실시예 6 비교예 2
균열대응성 -20℃ 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
20℃ 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
촉진내후성 시험 후 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
상기 표 8에 나타난 바와 같이, 실시예 4 내지 실시예 6에 따라 제조된 표면 마감 코팅제 조성물과 비교예 2에 따라 제조된 조성물 모두 균열대응성이 우수함을 알 수 있었다.
<시험예 10> 동결융해저항성
실시예 4 내지 실시예 6에 따라 제조된 조성물과 비교예 2에 의하여 제조된 조성물의 동결융해저항성 시험을 실시하여, 그 결과를 하기 표 9에 나타내었다.
구분 실시예 4 실시예 5 실시예 6 비교예 2
내구성 지수 (%) 93 94 95 89
상기 표 9에서와 같이, 실시예 4 내지 실시예 6이 비교예 2에 비하여 동결융해 저항성이 향상된 것을 알 수 있었다.
<시험예 11> 내화학성
실시예 4 내지 실시예 6에 따라 제조된 조성물과 비교예 2에 따라 제조된 조성물을 일본 공업 규격 원안 [콘크리트의 용액침적에 의한 내약품성 시험 방법]에 준하여 2% 염산, 5% 황산 및 45% 수산화 나트륨의 수용액을 시험 용액으로 28일 공시체를 침적하여 내화학성 시험의 측정결과를 아래의 표 10에 나타내었다.
구분 실시예 4 실시예 5 실시예 6 비교예 2
중량변화율
(%)		 염산 -0.1 -0.05 -0.03 -0.3
황산 0 0 0.1 -0.02
수산화나트륨 0.05 0.05 0.04 0
상기 표 10에서와 같이, 실시예 4 내지 실시예 6에 따라 제조된 조성물이 비교예 2에 따라 제조된 조성물에 비하여 내약품성에 대한 중량변화율이 적게 나타나 내화학성이 우수함을 알 수 있었다.
<시험예 12> 내충격성 및 내오염성
실시예 4 내지 실시예 6에 따라 제조된 조성물과 비교예 2에 의하여 제조된 조성물을 KS D 6711 및 주택공사 전문시방-2006에 규정한 방법에 따라 내충격성 및 내오염성 시험을 실시하여, 그결과를 하기 표 11에 나타내었다.
구분 실시예 4 실시예 5 실시예 6 비교예 2
내충격성 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
내오염성 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
상기 표 11에서와 같이, 실시예 4 내지 실시예 6과 비교예 2는 모두 내충격성 및 내오염성이 우수함을 알 수 있었다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (11)

  1. 속경형 기능성 결합재 3∼85 중량%, 잔골재 10∼80 중량% 및 물 5∼40 중량%를 포함하는 균열저감형 보수재 조성물로서,
    상기 속경형 기능성 결합재가 속경형 기능성 결합재의 총 100 중량% 기준으로, 조강포틀랜드시멘트 20∼92 중량%, 비정질 칼슘알루미네이트 1∼30 중량%, 카올리나이트 1∼20 중량%, 뵘사이트 1∼20 중량%, 파인 세라믹 1∼10 중량%, 석고 1∼10 중량%, 염화아연 1∼10 중량%, 폴리초산비닐 0.5∼10 중량%, 메틸메타크릴레이트-메타아크릴산 공중합체 0.5∼10 중량%, 폴리비닐-메틸에테르 공중합체 0.5∼10 중량% 및 폴리페닐렌-에테르 공중합체 0.5∼10 중량%를 포함하며,
    카올리나이트의 분말도가 3,000∼8,500cm2/g이며,
    상기 속경형 기능성 결합재가 속경형 기능성 결합재의 중량대비 0.01∼10중량%의 비율로 폴리프로필렌섬유, 폴리에스터섬유, 나일론 섬유 및 매크로 섬유 중에서 선택된 1종 이상의 친수성 섬유, 백토, 그래핀, 이소프로필옥시티타늄, 알긴산프로필렌글리콜에스테르, 글리세린모노스테아레이트, 소포제, 나프탈렌계 감수제와 리그닌계 감수제를 1 : 0.1∼0.5의 중량비로 혼합된 감수제, 경화조절제 및 안료가 포함되고,
    잔골재가 4호규사 : 6호규사를 1 : 0.1∼0.5의 중량비 혼합한 실리카질 규사 40∼99 중량% 및 돌로스톤 1∼60 중량%를 포함한 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보수용 균열저감형 보수재 조성물을 사용하는, 하기 단계를 포함하는 콘크리트 구조물의 유지 보수 방법:
    콘크리트 구조물의 불순물 또는 열화부위를 그라인더, 평삭기, 연마기, 숏블라스터, 핸드 워터젯 또는 고압세척기로 치핑하여 제거한 후 청소하는 단계;
    청소된 바탕면에 기존 구조물과 균열저감형 보수재 조성물의 부착력을 개선하고, 물의 침투와 염소이온 침투를 억제하며, 내수성 및 방수성을 개선하기 위한 스티렌-부타디엔 라텍스, 폴리아크릴 에스테르, 아크릴, 에틸비닐아세테이트 및 메틸메타크릴레이트로 이루어진 군에서 1종 이상이 선택된 침투성 표면 강화제를 도포하여 프라이머층을 형성하는 단계;
    스티렌-부타디엔 라텍스, 폴리아크릴 에스테르, 아크릴, 에틸비닐아세테이트 또는 메틸메타크릴레이트로 이루어진 군에서 1종 이상이 선택된 침투성 표면 강화제를 도포하여 프라이머층을 형성하는 단계;
    상기 프라이머층에 물흡수계수 0.08~0.13kg/m2·h0.5, 습기투과저항성 0.7~0.9m, 염화물이온 침투저항성 251~380coulombs, 내알칼리성 50~58.2N/mm2 및 길이변화율 0.002~0.007%인 균열저감형 보수재 조성물을 뿜칠 장비를 이용하여 타설하는 단계;
    타설된 상기 조성물이 완전 경화되기 전에 흙손, 스폰지흙손 등을 이용하여 표면 마무리하는 단계;
    표면 마무리한 상부에 내마모성, 내오염성, 내식성, UV저항성, 내오존성, 내염해성, 중성화 저항성, 표면 경도 개선, 내수성을 개선하기 위하여 조성물의 총 100 중량% 기준으로, 중질탄산칼슘 10∼30 중량%, 파인 세라믹 5∼30 중량%, 포타슘클로라이드 5∼20 중량%, 게르마늄 2∼20 중량%, 리듐다이실리케이트 1~10 중량%, 아초산칼슘 1~10 중량%, 메틸메타크릴레이트-메타아크릴산 공중합체 1∼50 중량%, 폴리카프로락톤 폴리올 5∼30 중량%, 트리크레딜포스페이트 1∼20 중량%, 폴리벤지미다졸 1∼20 중량%, 폴리클로로비페닐 1∼15 중량%, 2,4,4-트리메틸헥사메틸디이소시아네이트 1~15 중량%, 반응개시제 1~15 중량%, 불소계면활성제 0.01~10 중량%, 폴리옥시메틸렌 0.01~10 중량%, 에틸셀롤로오스 0.01~10 중량%, 나프탈렌계 유동화제와 리그닌계 유동화제를 중량비로 1 : 0.1~0.9로 혼합된 유동화제 0.01~10중량%, 소포제 0.01~10 중량% 및 안료 0.01~10 중량%를 포함하며, 염화물이온 침투저항성 5~18coulombs, 투습도 11~13g/m2·℃, 내구성 지수 93~95%인 표면 마감 코팅제 조성물을 도포하는 단계; 및
    양생하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 콘크리트 구조물의 유지 보수 방법.
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