Abstract
Even though concrete is the most important material for building structures, its intrinsic gray color degrades urban esthetics. In order to improve this problem, coloring methods of mixing pigment in concrete batch and painting the surface of concrete surface have been tried. However, applications of the coloring methods in construction field are difficult due to high cost and low durability. Recently, acid stain agent is emerging as a new coloring method for concrete. It is able to apply a remarkably thin colored layer on a concrete surface from chemical reaction between acid and alkaline solutions. This study has examined the changes and variations of the surface layer of mortar specimen from chemical reaction of acid stained agents. The colors were changed into natural irregular stains according to aging. After the staining, no shape change was found from visible inspections. Microstructure of the colored surface applied with acid stained agent was much rougher than that of original mortar. When the colored layer was compared to original surface, crystals of hydrate such as $Ca(OH)_2$ and C-S-H gel were observed. Surface hardness was same or slightly higher in the colored layer. The value of pH was reduced by approximately 10%, weight contents of elements such as Ca, Si, and Al were low. In the chemical composition of the colored layer, the non-cement based elements of Mn, Cr, and Cu increased. Also, Fe and alkali elements of K and Na increased.
콘크리트는 건축물을 구성하는 가장 중요한 재료이지만, 단순한 색상에 의해서 도시 경관을 손상시키는 주요 요인으로 인식되어 왔다. 콘크리트의 이러한 제한점을 개선하기 위하여 안료를 사용하거나 페인팅의 방법에 의해 다양한 색상을 구현하고 있지만, 안료의 사용은 비용 상승을 유발하고 페인트의 경우에는 내구적인 피막을 얻는 것이 어렵다. 최근 콘크리트의 컬러화 방안으로서 착색용 산화제를 사용하는 것이 제안되고 있지만, 사용한 경험이 부족하여 안정적 사용을 위한 체계적인 연구가 필요한 실정이다. 착색용 산화제는 금속이온을 함유한 산성계열의 용액으로 콘크리트 부재에 도포하여 색상을 구현한다. 용액은 Cl성분을 바탕으로 갈색은 Fe, 흑색은 Mn과 Cr, 녹색은 Cu, 적색은 Fe와 Cr이 함유되어 있다. 착색용 산화제는 일시적인 도포로 매우 얇은 착색층을 형성시켜 컬러를 구현하는 것으로, 비교적 용이하게 색상을 구현하는 것이 가능하다. 이 연구는 착색용 산화제를 모르타르 표면에 도포하여 구현된 색상의 특성과 색상을 나타내는 피막의 미세 구조 및 화학적 조성을 검토하였다. 색상은 자연스러운 얼룩의 형태이다. 표면의 변화는 육안으로 확인할 수 없었지만, 미세 구조는 거칠어 졌으며 수화 생성물의 결정인 수산화칼슘과 C-S-H 겔을 관찰할 수 있었다. 표면 거칠기는 산술 평균 거칠기와 단면 굴곡 모두 동일하게 증가하였다. 표면경도는 도포하지 않은 경우와 비교하여 유사하거나 높다. pH는 모르타르에 대해 약 10% 저하된다. 화학적 구성은 모르타르의 원소인 Ca, Si, Al은 감소하고, 시멘트에 함유되어 있지 않는 Mn, Cr, Cu가 생성되고, Fe와 알칼리 원소인 K 및 Na는 증가하는 것으로 나타났다.
