Durability Characteristics of Concrete with Nano Level Ceramic Based Coating

This study performed several tests for the durability of the concrete coated with nano synthesis ceramics which do not contain volatile organic compounds harmful to environment. The tests were adhesion test on dry and humid concrete, SEM test, MIP analysis, carbonation, chloride diffusion by electronic facilitation, freezing-thawing resistance, alkaline resistance, and brine resistance test. In the adhesion test on dry and humid concrete, nano synthesis ceramics coating produced the highest results among all the coatings tested. Nano synthesis ceramics adhered solidly on the concrete surface. The adhesive strength seemed to result from the hydrogen bond between nano synthesis ceramics which are inorganic and generated by hydrolysis and re-condensation reaction and the concrete's hydrates such as calcium silicate aluminate or calcium silicate hydrate. SEM test and MIP analysis results show surface structure with finest crevices pore in the nano synthesis ceramics coating applied concretes. In the carbonation, chloride diffusion, and freezing-thawing resistance tests, the concretes with nano synthesis ceramics coating indicated the best results. Based on these test results, further progress in application of nano synthesis ceramics coatings to various concrete structures including costal structures and sewerage arrangements can be expected.

나노합성 세라믹계 도장재를 도포한 콘크리트의 내구성능

본 연구에서는 환경에 유해한 휘발성 유기화합물 (VOC)을 사용하지 않은 나노합성 세라믹 도장재를 도포한 콘크리트의 내구성 증진 효과를 평가하기 위하여 건조상태 부착강도 실험, 습윤상태 부착강도 실험, SEM 촬영, MIP 분석, 탄산화 촉진 실험, 전기적 촉진법에 의한 염소이온 확산실험, 동결융해에 대한 저항성, 내알칼리 실험 및 내염수성 실험을 실시하여 기존의 표면처리제와 비교 평가하였다. 부착강도 측정 결과 나노합성 세라믹 도장재가 건조상태 및 습윤상태에서 가장 이상적인 결과를 나타내었는데 이는 가수분해와 중축합반응을 통하여 무기질계 세라믹 구조를 형성한 나노합성 세라믹이 콘크리트 내의 C-A-S (calcium silicate aluminate)나 C-S-H (calcium silicate hydrate)와 같은 수화물과의 수소결합을 통해 콘크리트 표면과 일체화되어 나타난 결과로 판단된다. 또한 SEM 및 MIP 분석의 결과를 통해 미세한 공극을 가진 표면 조직을 보여주었다. 그리고 탄산화 및 염소이온 확산 실험과 동결융해 저항성에서 기존의 유기도장재를 능가하는 결과를 보였으며 내알칼리성 및 내염수성 실험에서도 좋은 성능을 나타내었다. 이상의 결과를 통해 기존의 휘발성 유기화합물을 사용하는 유기도장재의 대안으로써 해안 구조물, 하수 처리장 등 콘크리트 구조물의 내구성 향상을 위한 나노합성 세라믹 도장재의 사용이 기대된다.