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문제 정의
- 본 연구에서는 표면 도장 재료의 품질기준과 성능평가 시험기준을 도출하기 위한 기초자료로서, 국내 시판 콘크리트용 표면 도장재료를 재료계열별로 선택해 성능평가를 실시하였다
제안 방법
- 국내에는 콘크리트 표면 도장재료에 대한 품질 및 성능 평;가 기준이 아직 정립되어 있지 못한 실정이다. 따라서 외국자료를 참고하고"), 국내 유사 규격을 조사하여 각 특성 및 시험 항목에 적합한 기준을 적용하여 실험하였다. 각종 성능시험은 표 2에 나타낸 바와 같은 항목들을 선정해 행하였다.
- 도장재 도막 자체의 시험체 제작이 가능하므로 도장재 도막 자체만의 유리 도막 공 시체(free film, 코팅재료 중 중도와 상도만의 도막 공 시체)와, 모르터와 콘크리트에 도장재를 도포한 공시체를 각각 제작해 사용하였다. 도장 사양은 각 제조사에서 추천한 도장 사양에 맞춰 행하였으며, 도장 처리 후 상온 대기 중에서 14일간 양생하였다. 각 도막 특성시험에 미치는 하지의 영향을 최소화하기 위해, 물투과성 시험은 보통강도(압축강도 240kg/cm2), 부착성은 고강도의 콘크리트(압축강도 450kg/cm2), 균열 추종성은 보통 강도의 모르터 공시체(W/C=0.
- 본 연구에 사용한 도장 재료는 표 1에 나타난 것과 같이 5종류의 코팅식 도장재를 사용하였다. 도장재 도막 자체의 시험체 제작이 가능하므로 도장재 도막 자체만의 유리 도막 공 시체(free film, 코팅재료 중 중도와 상도만의 도막 공 시체)와, 모르터와 콘크리트에 도장재를 도포한 공시체를 각각 제작해 사용하였다. 도장 사양은 각 제조사에서 추천한 도장 사양에 맞춰 행하였으며, 도장 처리 후 상온 대기 중에서 14일간 양생하였다.
- 각종 성능시험은 표 2에 나타낸 바와 같은 항목들을 선정해 행하였다. 본 연구에서는 도장재가 갖춰야 할 각종 열화 요인 차단성능(물 투과 수증기투과, 염화물투과, 산소투과)과, 하지인 콘크리트와의 부착성능, 콘크리트 균열 발생에 대한 추종 성능 등을 행하였다. 한편, 각종 촉진열화후의 도장재의 성능 저하를 평가하기 위해, 일정 기간 상온의 기중에서 양생시킨 표준상태 시험체에 대한 시험과 함께, 표준양생 후 각각 KS F 2274에 준해 촉진 내후성 시험 250시간 행한 후 JIS K 5400에 준해 내알칼리성 시험 15일간 행한 후, JIS K 5400에 준해 내 염수성 시험 15일간 행한 후 동일 시험을 수행하였다.
- 본 연구에서는 도장재가 갖춰야 할 각종 열화 요인 차단성능(물 투과 수증기투과, 염화물투과, 산소투과)과, 하지인 콘크리트와의 부착성능, 콘크리트 균열 발생에 대한 추종 성능 등을 행하였다. 한편, 각종 촉진열화후의 도장재의 성능 저하를 평가하기 위해, 일정 기간 상온의 기중에서 양생시킨 표준상태 시험체에 대한 시험과 함께, 표준양생 후 각각 KS F 2274에 준해 촉진 내후성 시험 250시간 행한 후 JIS K 5400에 준해 내알칼리성 시험 15일간 행한 후, JIS K 5400에 준해 내 염수성 시험 15일간 행한 후 동일 시험을 수행하였다. 부착성 시험의 경우, 이외에도 KS F 4715 5.
대상 데이터
- 도장 사양은 각 제조사에서 추천한 도장 사양에 맞춰 행하였으며, 도장 처리 후 상온 대기 중에서 14일간 양생하였다. 각 도막 특성시험에 미치는 하지의 영향을 최소화하기 위해, 물투과성 시험은 보통강도(압축강도 240kg/cm2), 부착성은 고강도의 콘크리트(압축강도 450kg/cm2), 균열 추종성은 보통 강도의 모르터 공시체(W/C=0.5)를 이용하였다.
- 본 연구에 사용한 도장 재료는 표 1에 나타난 것과 같이 5종류의 코팅식 도장재를 사용하였다. 도장재 도막 자체의 시험체 제작이 가능하므로 도장재 도막 자체만의 유리 도막 공 시체(free film, 코팅재료 중 중도와 상도만의 도막 공 시체)와, 모르터와 콘크리트에 도장재를 도포한 공시체를 각각 제작해 사용하였다.
- 콘크리트와 부착성 시험은 모재의 영향을 최소화시키기 위해 하지 콘크리트는 모두 압축 강도가 450kg/cm2s] 고강도 콘크리트를 사용하였다. 본 연구에서 시험한 제품 중 아크릴 계열의 제품이 콘크리트와의 부착력이 낮게 나왔으며, 나머지 계열은 모두 50kg/cm2 정도로 계면 파괴 없이 우수한 결과를 나타내었다(그림 4).
이론/모형
- 한편, 각종 촉진열화후의 도장재의 성능 저하를 평가하기 위해, 일정 기간 상온의 기중에서 양생시킨 표준상태 시험체에 대한 시험과 함께, 표준양생 후 각각 KS F 2274에 준해 촉진 내후성 시험 250시간 행한 후 JIS K 5400에 준해 내알칼리성 시험 15일간 행한 후, JIS K 5400에 준해 내 염수성 시험 15일간 행한 후 동일 시험을 수행하였다. 부착성 시험의 경우, 이외에도 KS F 4715 5.8.3 침수 후의 시험 방법에 준해 10일간 침수시켜 습윤상태로 하여 측정하였다.
성능/효과
- 국내 콘크리트 표면 도장재에 대한 각종 성능 시험을 행하여, 일본도로 공단에서 정한 기준치를 인용하여 본 결과, 일부 제품과 일부 시험 항목을 제외하고는 대부분의 제품이 기준치를 만족하는 것으로 나왔다. 하지만, 염화물 투과성 시험 결과, 일본 기준치를 만족시키지 못하는 것으로 나와 이에 대한 검토가 더 필요하다고 생각되고, 산소 투과성 시험의 경우 시험 기계 측정 한도를 넘는 결과가 나와 도막 측정에 필요한 적정 산소 분압 등의 시험 조건에 대한 검토가 이루어져야 하리라 생각된다.
- 여기에서 균열은 실 구조물의 균열을 재현한 것은 아니고 도장재 도막 자체의 신장 성능을 통해 균열에 대한 추종 성능을 상대적으로 비교하는 시험이다. 도막에 대한 인장 강도와 신장을 모두 측 정하였는더〕, 그림 5에 보이듯이 본 연구에서 시험한 제품 중 폴리우레탄 수지계 제품의 인장 강도가 가장 크게 나왔으며, 아크릴수지계의 도장재료가 신장값이 가장 크게 나왔다. 촉진 열화의 영향을 살펴보면, 재료에 따라 다르나, 촉진 열화 후 인장강도와 신장 모두 저하되는 결과를 보였다.
- atm으로 나왔으나, 다른 시험편은 시험 기계의 산소 투과도 측정 한도 ZQOOOcm'/n? ・ 24hrs , atm을 넘는 결과가 나왔다. 본 연구에서 선택한 시험법은 플라스틱 쉬트와 필름에 적용하는 시험법으로서, 본 연구에서 사욣된 도막에 적용하기에는 다소 산소분압이 과도했다고 보여진다. 콘크리트 도장 재료의 재료 특성에 맞는 산소 투과도 시험에 대한 시험방법을 더 검토해야 할 것이라고 생각된다.
- 콘크리트와 부착성 시험은 모재의 영향을 최소화시키기 위해 하지 콘크리트는 모두 압축 강도가 450kg/cm2s] 고강도 콘크리트를 사용하였다. 본 연구에서 시험한 제품 중 아크릴 계열의 제품이 콘크리트와의 부착력이 낮게 나왔으며, 나머지 계열은 모두 50kg/cm2 정도로 계면 파괴 없이 우수한 결과를 나타내었다(그림 4). 한편, 모든 시험체에서 촉진 열화 시험 후 부착 강도 저하가 나타났다 열화 시험 중에서 촉진 내후성과 내알칼리성 시험 후 부착 강도 저하가 상대적으로 크게 나타났다.
- 코팅식 표면 도장재료 5종에 대한 수증기 투과성 시험 결과를 그림 3에 나타내었다. 본 연구에서 시험한 제품 중 아크릴계가 다소 높은 수증기 투과 결과를 보이고, 다른 계 도장재료는 낮은 결과를 보여주었다. 다만, 아크릴계의 경우 측정 결과의 편차가 다소 크게 나타나 더 많은 데이터의 축적이 필요하리라 보여진다.
- 수압을 3kg/cm2으로 가하여 도장재를 투과하여 공시 체로 침투된 물의 양을 측정한 결과 대부분의 도장재에서 물이 투과되지 않았으나, 아크릴 수지계에서 매우 적은 양의 물이 투과되는 결과를 얻었다. 그림 1에 소량의 물 투과를 보인 아크릴 계열 제품의 표준상태와 촉진 열화 시험 후의 물 투과율 결과를 함께 나타내어 보았다.
- 8mm 신 장값으로 기준하고 있다. 이 규정으로 볼 때, 본 연구에서 시험한 모든 제품이 균열 추종 성 기준값을 모두 만족하고 있고 특히 아크릴계가 우수한 균열 추종 성능을 지니고 있다고 볼 수 있다. 다만, 일본도로 공단 규격에서는 저온에서의 신장과, 내후성 시험을 행한 후의 신장에 대해서도 기준하고 있는데, 이에 대한 검토가 더 이루어져야 하리라 생각된다.
- OxW3 rngCF/1 - cm2 - day 이하로 규정하고 있다. 이 기준에 의하면, 일반적인 염해를 받은 지역에 대한 기준으로는 에폭시, 아크릴 실리콘, 아크릴 우레탄수지 계열의 제품이 만족한 결과를 보여 주었지만, 염해가 현저한 지역에 대한 기준으로는, 모든 제품에서 만족하지 못하는 결과값을 보였다.
- 림2). 전 계열에 걸쳐, 촉진 열화 후에 염화물 투과량이 다소 증가되는 것이 확인되었으며, 특히 촉진 내후성 시험과 내알칼리성 시험 후에 투과량이 증가된 것을 볼 수 있다
- 다만, 아크릴계의 경우 측정 결과의 편차가 다소 크게 나타나 더 많은 데이터의 축적이 필요하리라 보여진다. 촉진 열화 후 모든 계열에서 수증기 투과도가 증가되는 것이 확인되었으며, 각 도장 재료마다 그 경향은 조금씩 다르게 나타났다. 일본도로 공단 기준에는 수증기 투과율이 5mg/cm2 .
- 도막에 대한 인장 강도와 신장을 모두 측 정하였는더〕, 그림 5에 보이듯이 본 연구에서 시험한 제품 중 폴리우레탄 수지계 제품의 인장 강도가 가장 크게 나왔으며, 아크릴수지계의 도장재료가 신장값이 가장 크게 나왔다. 촉진 열화의 영향을 살펴보면, 재료에 따라 다르나, 촉진 열화 후 인장강도와 신장 모두 저하되는 결과를 보였다. 아크릴계 제품과 같은 탄성이 좋은 제품의 경우, 인장강도는 낮지만, 신장이 매우 우수한 결과를 보였다.
- 콘크리트 표면 도장재 품질기준과 성능평가 시험기준올 도출하기 위해 콘크리트 도장재에 적합한 시험항목들을 선정하였고, 국내 시판 도장재를 재료계열별로 선택해 성능평가를 수행하였다 그 결과, 일부 제품과 일부 시험 항목을 제외하고는 대부분의 제품이 기준치를 만족하는 것으로 나왔다. 특히, 시 험항목중 염화물 투과시험의 경우, 모두 일본에서 정한 기준치를 만족하지 못하는 것으로 나타나, 이에 대한 대책 및 검토가 더 필요하리라 보여진다.
- 본 연구에서 시험한 제품 중 아크릴 계열의 제품이 콘크리트와의 부착력이 낮게 나왔으며, 나머지 계열은 모두 50kg/cm2 정도로 계면 파괴 없이 우수한 결과를 나타내었다(그림 4). 한편, 모든 시험체에서 촉진 열화 시험 후 부착 강도 저하가 나타났다 열화 시험 중에서 촉진 내후성과 내알칼리성 시험 후 부착 강도 저하가 상대적으로 크게 나타났다. 이와 같이 촉진열화 시험 후에 부착 강도가 저하되는 것은 촉진 열화 시험에 의해 도막 자체의 성능이 저하되는 것 이외에 도, 촉진 내후성, 내알칼리성, 내염수성 시험 모두 물을 게재하는 시험으로 시험 기간 동안 콘크리트 내부로 수분의 흡수가 있었기 때문으로 보인다.
후속연구
- day) 이하, 일본 철도종합연구소 규격으로는 20 g/m2 . day 이하로 규정되어 있어 본 연구에서 시험한 도장 재료는 철도종합연구소 규격으로는 모두 만족하는 것으로 나타났으나 일본도로 공단 품질기준 상으로는 아크릴수지계가 열화 시험 후 결과가 규격올 상회하는 것으로 나타났다 그러나, 제품에 따라서는 콘크리트 내부의 습기를 방출하도록 재료 설계된 제품도 있어 이러한 제품에 대한 수증기 투과율에 대한 규격은 더 검토를 해야 할 것으로 생각된다.
- 이 규정으로 볼 때, 본 연구에서 시험한 모든 제품이 균열 추종 성 기준값을 모두 만족하고 있고 특히 아크릴계가 우수한 균열 추종 성능을 지니고 있다고 볼 수 있다. 다만, 일본도로 공단 규격에서는 저온에서의 신장과, 내후성 시험을 행한 후의 신장에 대해서도 기준하고 있는데, 이에 대한 검토가 더 이루어져야 하리라 생각된다.
- 본 연구에서는 국내 관련 규격과 기준치가 없어 일본도로 공단에서 정한 기준값을 인용하여 보았으나, 일본에서도 실내시험에 의한 품질 기준치가 실제 염해 환경에서 장기 노출시켰을 때 나타내는 성능과의 상관성에 대해서는 아직 명확한 결론을 내리지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서 얻은 실내 성능평가 결과에 대한 검증을 위해 장기 해양 노출 시험을 진행 중이며, 추후 이에 대한 보고를 할 예정이다.
- 하지만, 염화물 투과성 시험 결과, 일본 기준치를 만족시키지 못하는 것으로 나와 이에 대한 검토가 더 필요하다고 생각되고, 산소 투과성 시험의 경우 시험 기계 측정 한도를 넘는 결과가 나와 도막 측정에 필요한 적정 산소 분압 등의 시험 조건에 대한 검토가 이루어져야 하리라 생각된다. 또 각종 촉진열화 시험 후, 도장재에 대한 성능평가를 행하였으나, 이 촉진 열화 시험이 실제 노출 조건을 정확히 모사하는 것이 아니므로, 열화 시험 조건에 대한 검토도 더 이루어져야 하리라 보여지는데, 본 연구에서 선택한 촉진 열화 시험으로 도장재간의 우열이 많이 나타나지 않았으므로, 더 혹독한 열화 환경을 상정한 조건을 검토해야 하리라 보여진다.
- 본 연구에서 사용한 시험방법 중 산소투과도 시험과, 촉진열화 시험의 경우, 도장재료 간의 우열을 판단하지 못하였으므로, 이에 대한 더 깊은 검토가 필요하리라 보여진다.
- 본 연구에서 선택한 시험법은 플라스틱 쉬트와 필름에 적용하는 시험법으로서, 본 연구에서 사욣된 도막에 적용하기에는 다소 산소분압이 과도했다고 보여진다. 콘크리트 도장 재료의 재료 특성에 맞는 산소 투과도 시험에 대한 시험방법을 더 검토해야 할 것이라고 생각된다.
- 콘크리트 표면 도장재 품질기준과 성능평가 시험기준올 도출하기 위해 콘크리트 도장재에 적합한 시험항목들을 선정하였고, 국내 시판 도장재를 재료계열별로 선택해 성능평가를 수행하였다 그 결과, 일부 제품과 일부 시험 항목을 제외하고는 대부분의 제품이 기준치를 만족하는 것으로 나왔다. 특히, 시 험항목중 염화물 투과시험의 경우, 모두 일본에서 정한 기준치를 만족하지 못하는 것으로 나타나, 이에 대한 대책 및 검토가 더 필요하리라 보여진다.
- 국내 콘크리트 표면 도장재에 대한 각종 성능 시험을 행하여, 일본도로 공단에서 정한 기준치를 인용하여 본 결과, 일부 제품과 일부 시험 항목을 제외하고는 대부분의 제품이 기준치를 만족하는 것으로 나왔다. 하지만, 염화물 투과성 시험 결과, 일본 기준치를 만족시키지 못하는 것으로 나와 이에 대한 검토가 더 필요하다고 생각되고, 산소 투과성 시험의 경우 시험 기계 측정 한도를 넘는 결과가 나와 도막 측정에 필요한 적정 산소 분압 등의 시험 조건에 대한 검토가 이루어져야 하리라 생각된다. 또 각종 촉진열화 시험 후, 도장재에 대한 성능평가를 행하였으나, 이 촉진 열화 시험이 실제 노출 조건을 정확히 모사하는 것이 아니므로, 열화 시험 조건에 대한 검토도 더 이루어져야 하리라 보여지는데, 본 연구에서 선택한 촉진 열화 시험으로 도장재간의 우열이 많이 나타나지 않았으므로, 더 혹독한 열화 환경을 상정한 조건을 검토해야 하리라 보여진다.
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