에폭시 관련

[선길따라서]

용제 에폭시 수지계 방수공사

1. 공법의 개요

  에폭시 수지계 방수재는 에피클로로히드린과 비스페놀류 또는 다가(多價)알콜 등의 주원료와 아민류의 경화제를 혼합하여 얻어지는 방수/방식용 도료이다. 치밀한 도막을 형성하기 때문에 콘크리트에 도포하여 고압투수(高壓透水) 및 화학환경에 높은 방수성 및 방식성을 부여한다. 종류에는 용제형 에폭시수지계, 무용제형 에폭시수지계, 수용성 에폭시수지계 등이 있다.

☞ 방식공사의 필요성

☞ 용제 에폭시 수지계 방수공법

☞ 현재 국내에서 용제에폭시수지계 방식재 생산 및 시공재품 소개

사진 1. 용제 에폭시수지계 방식재

<해설> ☞ 방식공사의 필요성

  미국의 ACI 규정에는 화학약품이 용수중에 포함된 경우를 대비한 방식의 도입에 대해서 일부 언급하고 있으나, 일반용수나 생활하수가 주를 이루는 일반 정수장이나 도시 하수처리장에는 거의 적용되지 않는다고 기술하고 있다. 그러나 예외적인 경우, 즉 H₂S(황화수소)가스의 발생이 우려되는 곳에서는 이에 대비한 대책으로서 방식공사의 필요성을 인정하고 있다.

  일반적으로 하수(폐수)중에는 황산염이나 황을 포함한 유기물이 다량 함유되어 있고 다음과 같은 2단계의 세균에 의한 생물학적 반응을 거쳐 콘크리트 부식과 열화의 주원인이 되는 황산(H₂SO₄)을 형성하게 된다.

                                             황산염 환원세균
<제1반응> SO₄ + 2C + 2H₂O ---------------→ H₂S + 2HCO₃
                                               (혐기성 상태)

                                   황산화 세균
<제2반응> H₂S + 2O₂ -------------→ H₂SO₄
                                  (호기성 상태)

  상기반응은 혐기, 호기성 상태의 연속적 반응이므로 주로 수표면 및 그 상부에서 일어나며 H₂S가스는 공기중 확산이 빨라 수면이 대기중에 노출되어 있거나 탈취 및 환기조건이 양호하여 통풍이 잘되는 곳에서는 구조물에 미치는 영향이 미미한 반면, 복개 또는 밀폐된 시설로서 환기를 충분히 할 수 없는 시설에서는 황산의 생성이 용이하게 되어 콘크리트 부식 및 열화를 촉진시키게 되며, 정수장에서는 염소 소독에 의한 염소가스가 콘크리트 부식의 주요인이 되고 있고, 또한 염소가스의 증발은 공기중의 산소 및 물과 반응하여 염산(HCl)으로 변하기 때문에 특히 천장 부분의 부식을 야기 시킨다.

  따라서 구조물 형식 및 환기조건에 따라 산(酸)에 의한 피해가 우려되는 곳에서는 내산성의 방식공사를 도입함으로서 구조물 내구년한 증대 및 안정성 확보에 만전을 기해야 할 것으로 사료되며, 이와같이 방식공사를 시행한 구조물은 불투수성 재료를 Coating 또는 Lining하게 되므로 구조물 방수도 자연스럽게 달성될 수 있다.

<해설> ☞ 용제 에폭시 수지계 방수공법

1) 성분

  에폭시 수지계 방수/방식재는 에피클로로히드린과 비스페놀A 또는 다가 알코올과의 반응에 의해 얻어지는 에폭시수지 성분과 아민계의 경화제를 혼합하여 방수/방식층을 형성하는 도료이다.

2) 생성반응

  에폭시 수지는 접착제, 성형재료, 도료 등 매우 다방면에 실용되고 있는 수지로 만능 수지라고도 생각되는 다용도 수지이다.

  에폭시 수지란 에폭시기를 2개 이상 가진 축합수지이다. 에피클로르히드린에 비스페놀A를 알칼리성으로 반응시키면 초기 축합물이 생성된다. 이것은 아민류, 폴리아민류, 폴리설파이드류, 유기산 무수물의 경화제를 가해서 반응시키면, 에폭시기는 고리가 열려서 부가 중합해서 결질의 에폭시수지 중합체를 생성한다.

3) 종류

  에폭시 수지계 방수/방식재는 상온 건조용과 뿜칠용이 있으며, 용도에 따라 용제형, 무용제형, 수용성으로 구분된다. 내약품성·내후성, 방수성이 우수한 도막형 재료이다. 용제형에폭시 수지는 일반 건축물의 내외장 도료로 많이 사용되고 있으나 희석제로서 솔벤트 등의 용제가 사용되기 때문에 밀폐된 공간이나, 습도가 높고, 함습상태가 큰 콘크리트에서는 사용할 수 없다. 때문에 상수도 구조물과 같이 밀폐된 정수지나 배수지 등에서는 무용제형을 사용한다. 또한 습도가 높은 여름철에 습한 곳, 결로가 생기는 곳에서는 수용성 에폭시 방수/방식재를 사용한다. 이들 제품의 사용에 있어서는 각 제품의 시공방법, 사용상의 주의사항 또는 관련 규격을 참조하여 시공품질을 높혀야 한다.

2. 일반사항

2.1 에폭시 수지의 일반적 특성

  (1) 재료명 : 에폭시수지계(무용재A, 유성, 수성A, 수성B) 방수·방식 도료

  (2) 용 도 : 구조체의 바탕처리에 의한 부착성능과 내화학성 및 내구성을 높이기 위한 목적으로 콘
                 크리트 구조물 전반에 대해 사용이 가능함

    ① 물류·배송센터·공장·창고바닥, 건물외곽 및 노출부위의 표층부 보호재

    ② 지하실, 옥상, 주차장, 공동구, 음용수 저수조·송수관의 방수·방식재

    ③ 수영장, 경기장, 식당, 주유소 탱크, 댐 등의 콘크리트구체 보호재

    ④ 상수도 정수시설·하수도 오·폐수, 저장 및 처리시설의 방식재

    ⑤ 상기 구조물의 에폭시수지계 방식용 바탕조정재콘크리트 구조물의 방수·방식 시공을 위한 바
        탕조정재 및 마감재

2.2 시공방법

  ① 바탕처리 : 모체는 구조적으로 견고해야하고 평탄하며 오일, 레이턴스 및 불순물이 없이 청결해
                     야한다. 모체는 건조한 것이 좋으나 약간의 표면수가 있는 상태도 무방하다.

  ② 배 합 : A제(액체)를 잘 흔들어서 B제(액체)의 프라스틱 통에 넣고 전기믹서를 사용해 약 3분정도
                배합한다.

  ③ 시 공 : (A＋B)의 배합물을 브러쉬나 롤러를 사용해서 모체에 도포한다. 헤라, 흙손, 밀대등으로
                시공하며 고운 마감을 위해 고무 스폰지를 물에 적셔 마무리 한다.

  ④ 시공두께 : 0.5∼2.0mm

2.3 특 징

  ① 비 중 : 2.1±0.1

  ② 접착강도 : 20∼30kgf/㎠(콘크리트 모체 파괴)

  ③ 가사시간 : 20℃, 35분

  ④ 경화속도 :

지촉건조	보 행	완전경화	비고
18시간(20℃)	3일(20℃)	7일(20℃)

  ⑤ 일반적 성능

    a. 콘크리트 모체에 우수한 접착성 발휘

    b. 에폭시 등의 오버코팅(Over Coating)이 단시간 내에 가능(보통24 시간)

    c. 에폭시 코팅등의 경제적인 바탕층 형성(도막두께)

    d. 에폭시 코팅등의 방습층 형성

    e. 속경화성, 조기 고강도 특성

    f. 열팽창계수가 콘크리트와 유사

    g. 0.5mm∼2mm까지 두께 선택이 폭넓음

표 1. 콘크리트 구조물 방수/방식공사의 적용부위

구조물 공 법		개 방 형		밀 폐 형			기 타 구 조
		내측	외측	내 측		외측	진 동 구조물	한랭지 구조물	습윤상태 구조물
				건조면	습윤면
에폭시수지계	용제계	○	○	△	△	○	△	△	△
	무용제계	○	○	○	△	○	△	△	△
	수용성계	○	○	○	○	○	△	△	○
폴리우레아계 (스프레이 공법)		○	○	○	○	○	△	○	○
세라믹 메탈계		○	○	○	○	○	△	○	○
복 합 공 법	수화응고형 복합 아크릴수지계	○	○	○	○	○	○	△	○
	수화 응고형 복합 에폭시 수지계	○	○	○	○	○	○	△	○
	에폭시 수지 혼합 시멘트계	○	○	○	○	○	△	△	○

○ : 일반적 시공기준에 따라 적용할 수 있음.

△ : 사용시 별도의 보강재(경화재 등), 보양조치가 요구됨.

2.4 작업 환경조건

  ① 시공 중 유기용제 재료(프라이머, 접착제 등)나 가열용 용기(버너 등)을 사용할 때에는 안전사고
      및 방수층 손상을 방지하기 위하여 관계자 이외의 출입을 금한다.

  ② 실내에서 작업할 때에는 환기, 채광이 부족하지 않도록 충분한 설비를 미리 갖춘다.

  ③ 주변 시설 및 건축물 주변으로 방수재 또는 오염물의 비산, 냄새 발생을 방지하기 위한 필요 조
      치를 취한다.

 

3. 자 재

3.1 사용재료

  ACI 515.1R-79에서는 방식 피복 공법으로 규정, 피복재료가 갖추어야 할 특성은 피복재료의 내환경 성능, 환경차단 성능, 부착안정 성능 등이다.

  ① 에폭시수지의 내환경 성능 - 상온 경화형 비스페놀 A 와 에피클로로히드린의 반응 생성물을 기
      본으로 한 것을 주제, 경화제라고 부르는 화학반응제의 2성분으로 된 액상제품이다. 내약품성,
      경도, 내마모성이 우수하고, 적정한 사용량을 정확히 계량하여 혼합해야한다.

  ② 에폭시수지의 환경차단 성능 - 우수한 화학적 저항성(내알카리성, 내산성, 내수성)을 나타내는
      동시에 가스, 물, 용액에 대해 불투과성의 환경차단 성능이 우수한 피복층을 형성. ACI350R-83
      에서 환경차단성이 필요한 경우 금속에 적용하는 피복재료를 사용할 수 있다고 규정하고 있다.

      에폭시 수지가 수질에 미치는 영향에 대한 기준은 KS D8502-1994의 부속서에 규정된 용출시
      험방법이 준용된다. 용제형 에폭시 수지는 현장시공에 적용할 때 콘크리트에 대한 바탕처리 외에
      잔류용제의 처치, 특히 냄새가 미치는 영향과 노동 안전성이 문제가 되기 때문에 유기용제를 사
      용하지 않는 무용제형 및 수용성을 사용하는 사례가 크게 늘고 있다. 피복층의 환경차단 성능은
      피복재의 재질과 피복층의 두께에 의해 정해진다. 피복재의 재질과 피복층의 두께는 설계시에
      그의 화학적 공용조건, 물리적 열화조건, 기대되는 내용년수 등을 고려하여 검토 한다.

  ③ 에폭시 수지 피복(방식)공법에 대한 부착안정 성능 - 콘크리트 피복 공법의 성능에 영향을 끼치는
      가장 큰 요인은 부착안정 성능이다. 콘크리트의 표면은 피복재의 부착을 방해하는 이물질(거푸집
      박리제, 먼지, 유지류, 레이턴스 등)이 없는 깨끗한 상태가 되어야 한다.

      - 콘크리트의 건습조건에 대하여 안정된 부착성능을 가질 것. (성능지표 : 약 15㎏/㎠ 이상)

      - 피복재와의 접착성이 양호할 것(성능지표 : 약 15㎏/㎠ 이상)

      - 콘크리트 바탕의 작은 요철 부위, 공극의 처리가 확실히 되어 평활하고 밀실한 마감이 될 것

      - 내수성이 양호하며 온도변화에 대하여도 성능저하가 없을 것.

<표2.4> 방수/방식재의 부착력

방수/방식재의 종류		방수/방식재의 부착력 기준(kgf/cm2)			비 고
		바닥	벽	천정
에폭시수지계 방수/방식재 (단층 또는 복층마감 기준)		20 이상	15 이상	15 이상
세라믹메탈계 방수/방식재 (단층 마감 기준)		20 이상	20 이상	20 이상
복 합 공 법	수화응고형 복합 아크릴수지계 방수/방식재 (복층 마감 기준)	10 이상	10 이상	10 이상
	수화응고형 복합 에폭시수지계 방수/방식재	10 이상	10 이상	10 이상
	에폭시수지 혼합 시멘트계 방수/방식재	20 이상	20 이상	20 이상
규산질계(분체형) 침투성 방수재 (단층 마감 기준)		10 이상	8 이상	8 이상
액체 침투성 방수재(강화제) (모체침투기준)	액상침투 기준	바탕표면강도(부착력)의 15%이상
	모르터 마감기준	10 이상	8 이상	8 이상

※ 시험평가 항목 소개

  (1) 수밀성(흡수성 및 투수성) 평가 - 에폭시 수지를 콘크리트 바탕에 도포하여 방수층을 형성하였을
       때, 그 방수층의 수밀성을 평가한다. 수밀성은 투수시험장치를 이용하여 투수계수를 구하여 평
       가한다.

  (2) 음용수 용출성 - 에폭시 수지를 음용수 구조물 콘크리트 구조체의 방수 목적으로 사용할 때 재
       료의 구성성분이 음용수에 용출되어 인체에 유해한 영향을 미칠 가능성이 있는지 혹은 음용수
       수질 기준에 적합한지의 유무를 평가한다.

  (3) 내화학성(염산 및 염소이온) - 에폭시 수지를 정수장, 배수지 등 염소사용 수조 및 산(酸)의 영
       향을 받는 콘크리트 구조물 또는 부위에 사용하였을 때 방수층이 어느 정도의 내화학성을 가지고
       있는지, 어떠한 부식 및 침식현상이 나타나는가를 평가한다.

  (4) 방수층과 바탕층의 부착력 평가 - 에폭시 수지 콘크리트 바탕위에 도포하였을 때 방수층과 바탕
       콘크리트의 부착성능 등을 평가한다. 부착성 평가는 바탕 콘크리트가 습윤상태에서 시공한 것과
       건조환경에서 시공한 것을 비교 평가한다. 평가방법은 부착력 테스터기를 사용한다.

  (5) 방수층의 내마모성능 평가 - 에폭시 수지표면의 단단하고, 평활한 정도를 평가하며, 마모에 의한
       표층의 소실정도를 측정하여, 방수층의 경도, 내마모성 등을 평가한다.

 

4. 시 공

4.1 시공계획서 작성

  방수시공에 앞서 다음과 같은 부위는 시공 상세도를 작성하여 감독원과 협의한 후 시공하여야 한다.

4.2 일반시공

  콘크리트 바탕조정이 끝난 후 다음과 같이 표면을 깨끗하게 한다.

  ① 더러운 먼지들을 솔로 털어 낸다.

  ② 유성물질과 유성페인트 등 기존 처리된 코팅을 완전히 제거해야 한다.

  ③ 수성페인트는 제거할 필요가 없으며 들뜬 부분이나 일어난 부분만 제거한다.

  ④ 곰팡이, 이끼, 녹, 얼룩 등을 잘 제거한 후, 제거되는 즉시 물로 세척하여 닦아낸다.

  ⑤ 용액을 잘 휘젖거나 흔들어서 사용한다.

  ⑥ 저압으로 스프레이 하거나 (시공부위가 적을 때는 플라스틱제 핸드스프레이 분무기를 사용하며,
      시공면적이 넓을 경우에는 핸드펌프가 달린 살충제용 분무기를 사용한다), 솔 및 롤러로 시공
      한다.

  ⑦ 약품이 흘러내리거나 바닥에 고이지 않도록 시공하여야 한다(기술적으로 문제가 되는 것은 아니고
      과다하게 사용함으로 인하여 시공원가가 상승하게 된다).

  ⑧ 시공대상물의 표면에 빠짐없이 골고루 시공하여야 한다. 시공직후의 표면을 적당한 각도로 조절
      하여 보면 시공된 부분이 윤이 나기 때문에 빠진 부분을 쉽게 판별 할 수 있다.

  ⑨ 유리나 광택이 나는 페인팅 부분에 시공되면 광택이 없어지기 때문에 그 부분에는 시공되지 않
      도록 플라스틱 판으로 차단시켜 주어야 한다.

4.3 시공 기준

  ① 상수도 구조물의 해당 시설물에 에폭시수지계 방수/방식재를 사용하고자 할 때에는 표1의 규정에
      따른다.

  ② 표1의 에폭시수지 방식층의 두께규정은 현재 국내에서 시공하고 있는 상수도 구조물용 에폭시
      수지계 방수/방식층의 두께(사용량) 범위에 속한다. 유속이 빠른 수도용 관류, 밸브류, 강제수조
      등에 적용하는 에폭시 수지도료의 경우 상수도용이 0.4mm이상, 일반용수용이 0.3mm이상(KS D
      8502, 수도용 액상에폭시수지 도료 및 도장방법)이다. 또한, 일본의 (재)일본 하수도사무 관리
      센터가 정하는「하수도 처리시설용 콘크리트 방식」에서의 설계두께가 0.35mm(프라이머 두께
      제외)이상으로 규정하고 있고 관련문헌(오꾸다(옥田)저, 플라스틱에 의한 방식기술, 일간 공업
      신문사간, 일본)에서 표준적인 두께를 0.5∼0.8mm정도로 정하고 있는 점을 참고하여 규정하
      였다.

  ③ 방수/방식층의 두께는 내마모성, 내구성 등을 고려하여 정해지는 것이기 때문에 본 시방서에서의
      방수/방식층이 콘크리트 바탕을 대상으로 실시되어지는 점을 고려하면 바탕조정층을 포함하여
      반드시 1.50mm이상으로 되어져야 한다.

표1. 용제 에폭시 수지계 방수/방식재의 시공 기준(단위 : mm)

재 료 공 정		용제 에폭시수지 방수/방식재
		사 용 재 료	건조막 두께
			보통	후막*1
바탕조정		바탕강화재 (액체형*2 혹은 분체형 침투강화재*)도포, 바탕조정재도포(수지모르터, 수지시멘트모르터 또는 기타 조정재, 프라이머등)	1.00 이상
방수 방식 공사	하도(1회)	용제에폭시 1차	0.15 이상	시공 부위 조건에 따라 적용
	중도(2회)	용제에폭시 2차	0.15 이상
	상도(3회)	마감코팅재*3	0.20 이상
계			1.50 이상

*1 상수도 구조물의 수처리 조건을 고려하여 유속이 큰 곳, 낙차가 큰 곳, 동결융해의 염려가 있는 곳, 모래て자갈등의 여과층이 있는 곳에서는 보통두께 이상으로 시공한다. 이때 도막의 두께는 관련자료(유속,내마모도,낙차 등)를 참고로 감독자와 협의하여 정하거나 재료 메이커의 품질기준을 참고하여 정한다.

*2 액체형 침투성 강화재는 바탕에 취약부가 많아 표층부의 강도가 약하다고 판단되는 곳에 사용한다.

*3 상도용 마감 코팅재는 상수도 구조물의 수처리 환경조건에 따라 적합한 재료를 선택하여 사용한다. 또한 수도법상의 음용수 수질 기준에 적합한 것이어야 하며, 시공 후 음용수에 용출되지 않아야 하며, 내화학성이 커야한다.

  ④ 단, 구조물의 수처리 조건상 유속의 흐름이 크거나, 방수/방식층의 마모, 진동 등이 예상되는 부
      위에서는 환경조건에 적합한 방수/방식층의 품질을 유지할 수 있도록 표1의 자료를 참고로 재료
      사용량(두께)을 조절한다.

4.4 계량·배합

  ① 주제 및 혼합제(물, 에멀젼, 경화제 등)의 배합은 방수/방식재 제조업체의 지정을 반드시 준수
      하고, 임의로 변경해서는 안된다. 특히 수용성에폭시수지를 사용할 때에는 물의 배합비를 철저
      히지켜야한다.

  ② 배합은 1차 시공가능 면적을 정확히 산정하고, 이에 해당하는 주제와 혼합제를 계량하여 사용
      한다.

  ③ 정확히 계량되었다고 하더라도 혼합·반죽이 불충분하면 방수/방식층의 성능이 저하되기 때문에
      정해진 시간동안 충분히 혼합·반죽한다.

  ④ 무용제형 에폭시수지를 사용시 부득이 용제를 첨가할 때, 희석제(용제)사용량은 최대 10%(무게)
      를 초과해서는 안된다. 방수/방식재는 가사시간내에 사용하며, 응결된 것은 사용하지 않는다.

  ⑤ 시공전에 사용 환경조건(5℃이상, RH85%이하)이 적합하지 않으면 시공을 중단하고, 시공 중에도
      사용환경 조건을 계속적으로 측정한다.

4.5 시공

  ① 제2장의 바탕상태를 확인한 후 콘크리트 표층부의 상태가 수밀상, 강도상 취약하다고 판단될 때
      에는 감독관과 협의한 후 액체침투성방수제(강화제)를 도포하여 강도를 보강한 후 방수/방식시
      공을 한다.

  ② 습윤 바탕면의 시공은 적외선, 열풍기 등을 사용하여 바탕면을 건조 시키거나, 습윤면에 적합한
      바탕조정재 및 수용성 계열의 방수/방식재를 사용한다.

  ③ 프라이머 바르기 공정이 필요한 경우에는 바탕조정재, 방식재와의 물리적, 화학적 관계를 검토
      하고, 또한 프라이머는 시공시기와 종류에 따라 건조시간이 다르므로 도포후 건조상태를 확인하고
      핀홀과 얼룩이 있는 부위를 재도장한다. 특히 프라이머 등 바탕조정재의 건조상태를 확인한 후
      방수/방식시공을 한다. 이는 건조가 불량하면 방수/방식층의 결함부분을 통해 바탕조정재의 유
      기물질이 음용수에 용출될 가능성이 크므로 반드시 건조상태를 확인한다.

5. 검사 및 시험

(1) 현장 부착강도 시험 - 수지를 현장타설 콘크리트 바탕 위에 도포하였을 때 방수층과 바탕 콘크리트
     의 부착성능 등을 평가한다. 부착강도 평가는 바탕 콘크리트와 수지의 일체성 및 내구성 유지에 중
     요한 평가항목으로 현장 품질관리상 500∼1000㎡당 3회 실시하도록 규정하고 있다. 평가방법은
     일본건축연구소식 부착력 시험기를 사용한다.

(2) 담수 시험 - 드레인 주변을 임시로 메우고 방수층 위에 약 15㎝ 높이로 물을 채워 실내 혹은 방수
     층 밖으로 물이 새어나오는 지를 확인한다(약 24시간 정도 담수한다).

(3) 도막 두께 검사 - 시공한 도막방수층의 두께가 설계상에서 지정한 대로 확보되어 있는지를 도막두
     께 측정기로 사용하거나, 시료를 채취하여 확인한다(시험 후 해당 부위를 보수한다).

(4) 외관검사 - 도막방수층의 들뜸, 경화불량, 찢김, 핀홀, 균열 등의 결함부분이 있는지를 확인하고,
     필요하면 재시공 혹은 보강도포를 한다.

6. 보호·마감

① 본 재료의 사용은 섭씨 5℃이상에서만 사용해야 한다.

② 본 재료의 혼합 사용시 혼합된 콘크리트가 균등질이 될 때까지 충분히 비빔을 한 후 타설해야 하며
    혼합이 불량할 때에는 압축강도 및 방수성능이 저하할 수 있다.

③ 현장 트럭믹서에 의한 혼련·혼합 사용은 투입하기 좋은 위치에 쌓아 놓고, 투입작업대 또는 자동
    이송장치로 3% 계량오차 범위내에서 계량할 수 있는 것이어야 한다.

④ 본 시방서에 기재되지 않은 사항으로서 시공상 필요한 사항은 제조자와 시공자의 공법에 의하되
    사전에 책임감리원의 승인을 받아야 한다.