KR100225351B1 - 콘크리트 제품의 부식 방지 처리법 - Google Patents
콘크리트 제품의 부식 방지 처리법Info
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Abstract
본 발명은 콘크리트 제품의 부식 방지 처리법에 관한 것으로, 이 방법은 콘크리트 제품의 모체 표면의 실란, 콜로이드실리카, 비이온성 유화제, 알코올 및 물로 조성되는 실리콘 에멀젼을 이용하여 씰링층(Sealing layer)을 형성하는 단계와, 상기 씰링층이 형성된 콘크리트 제품의 표면에 에폭시 중합체와 경화제로 조성되는 에폭시 코팅액을 물로 희석하여 도포하는 단계를 포함하여 구성된 것이다.
이러한 본 발명은 콘크리트나 몰탈 제품을 성형한 후 모체의 내부에 표면으로부터 실리콘 에멀젼을 침투시켜 씰링층을 형성하고, 더욱이 씰링층이 형성된 콘크리트 모체의 표면에 에폭시 코팅막을 형성함으로써 콘크리트 제품의 내구성과 각종 화학약품에 대한 내성을 향상시켜 이들을 자주 교체함에 따른 경제적 손실을 줄일 수 있는 것이다.
Description
본 발명은 콘크리트 제품의 부식 방지 처리법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흄관, 맨홀, 플륨관, 콘크리트관, 보도블럭, 경계석 등 토목, 건축자재로서 지하에 매설되거나 또는 물과 접촉이 용이한 콘크리트 또는 시멘트 몰탈 제품의 모체 내부에 실리콘 에멀젼에 의한 씰링층을 형성하고 필요에 따라 그 위에 상도로 에폭시 코팅막을 적용시키는 콘크리트 제품의 부식 방지 처리법에 관한 것이다.
각종 토목공사에 활용되는 토목자재로서 상기한 각종 콘크리트 또는 몰탈 제품은 물과 장기적으로 접촉하면 표면층으로부터 물(빗물, 오수, 폐수 등 포함)이 흡수 및 투수되기 때문에 부식 및 풍화가 진행되면서 강도가 현저하게 떨어지며, 또한 일교차 및 동해(冬害)의 반복으로 표면층이 부서지는 현상이 발생하게 된다.
특히, 통신선로의 경우에는 선로관내에 결로가 발생함과 동시에 누수 등으로 인하여 통신상 잡음, 혼선 등이 야기되며, 보도블럭의 경우에는 물의 흡수와 건조의 반복에 의해 현저하게 내구성이 떨어지는 바, 결국 이들을 자주 교체해야 하는 등 제반 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 콘크리트 몰탈 제품의 내구성을 향상시켜 수명을 늘림으로써 잦은 교체에 의한 경제적 손실을 줄일 수 있도록 하는 콘크리트 제품의 부식 방지 처리법을 제공하는 데에 있다.
제1도는 본 발명에 따른 콘크리트 제품의 부식 방지 처리 후의 단면도.
제2도는 본 발명의 다른 실시예를 보인 콘크리트 제품의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 콘크리트 모체 12 : 씰링층
20 : 코팅막
본 발명의 목적을 달성하기 위한 콘크리트 제품의 부식 방지 처리법은, 콘크리트 제품의 모체 표면 근방에 실리콘 에멀젼을 이용하여 씰링층(Sealing layer)을 형성시키는 데에 특징이 있다.
또한, 본 발명의 방법은 상기 씰링층이 형성된 콘크리트 제품의 표면에 에폭시 코팅액을 물에 희석 도포하여 코팅막을 더 형성하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에서는 실리콘 에멀젼으로는 다음 화학식 1로 표시되는 알킬알콕시실란 100중량부에 콜로이드실리카 2∼20중량부, 비이온계 유화제 2∼30중량부, 알코올 5∼20중량부 및 적량의 물로 구성된 것을 사용한다.
[화학식 1]
Rn-Si-(R')4-n
상기 식에서, R은 탄소원자수 2∼17개인 하이드로카르복실 그룹이고, R'는 가수분해성 그룹이며, n은 1 또는 2 이다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 구체적인 예로는 에틸트리에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리-n-프로폭시실란, 프로필트리에톡시실란, 트로필트리디메틸아미노실란, 부틸트리에톡시실란, 부틸트리메톡시실란, 이소부틸에톡시실란, 이소부틸트리메톡시실란, 이소부틸트리아세톡시실란, n-헥실트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 옥틸트리메톡시실란, 옥틸메틸디이소프로폭시실란, 라우릴트리메톡시실란, 2-에틸헥실트리메톡시실란, 데실트리에톡시실란, 도데실트리브로모실란, 데트라데실트리에톡시실란, 헥사데실트리에톡시실란, 옥타데실트리에톡시실란 등이 있으며, 이들을 1종 이상 혼합하여 사용하거나 이들의 이량체, 삼량체 및 올리고머 1종 이상을 추가로 혼합하여 사용한다. 이러한 알킬알콕시실란은 단량체 분자량이 150∼450인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
콜로이드실리카로는 pH가 8∼11인 것을 사용하는데, 그 중에서도 SiO2함량이 20%이하인 실리카졸을 사용하는 것이 좋다. 구체적으로 시중에 유통중인 날콕 1115과 2326 (날코케미칼사 제품), 니아콜 215 (니아콜사 제품), 스노텍스 20 (닛산케밀칼사 제품), 시톤 W15 (몬산토사 제품) 등을 사용하여도 무방하다.
비이온계 유화제로는 폴리옥시프로필렌매니톨디올레이트, 폴리옥시에틸렌솔비톨올레이트, 폴리옥시에틸렌스테아레이트, 솔비탄모노스테아레이트, 솔비탄모노올레이트, 글리세롤모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌솔비톨헥사스테아레이트, 솔비탄트리스테아레이트, 솔비탄트리올레이트, 등의 솔비탄지방산에스테르류, 지방산글리세라이드류 폴리옥시에틸렌알코올류 및 폴리옥시에틸렌솔비탄지방산에스테르류로부터 선택된 1종 l상을 사용한다. 이러한 유화제는 특히 폴리하이드록시 화합물과 혼합하여 사용하면 더욱 좋다.
알코올로는 탄소원자가 4∼12개이고 수소결합력이 강하며 용해성 파라미터값이 9∼16인 것을 사용하는 것이 좋은데, 이로는 메탄올, 에탄올, n-부탄올, 이소프로판올, 2-에톡시에탄올, t-부탄올, 2-에틸헥산올, 이소아밀알코올, n-옥틸알코올, 2-에틸부탄올, n-헥산올, n-아밀알코올, 시클로헥산올, n-프로판올, 벤질알코올 등이 있다. 이들도 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
물로는 지하수, 수돗물, 빗물 등도 이용 가능하나, 이들을 사용하면 실리콘 에멀젼의 저장안정성이 떨어지므로 증류수를 사용하는 것이 좋다.
본 발명에서 사용되는 에폭시 코팅액은 에폭시 중합체 100 중량부에 다음 식 1로 계산되는 양의 경화제를 혼합한 다음 물을 첨가하여 고형분 함량이 20∼40%가 되도록 조성한 것이다.
[식 1]
상기에서 에폭시 중합체로는 비스페놀 에이형 액상 에폭시로서 에폭시 당량 210 이하, 분자량 500 이하인 것을 사용하는 것이 좋다.
경화제로는 상온 반응형인 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 디메틸아미노프로필아민 및 폴리아미드를 1종 이상을 함께 또는 혼합하여 사용한다.
이와 같이 조성되는 두가지 물질을 사용한 콘크리트 제품의 부식 방지 처리법에 대해 구체적으로 설명한다.
먼저 콘크리트나 시멘트 몰탈 제품(모체)의 성형 후 모체 표면에 상기한 조성의 실리콘 에멀젼을 분사, 도포시키면 모체 표면으로부터 내부로 실리콘 에멀젼이 침투되면서 최고두께 10mm 정도의 씰링층이 형성된다. 다음, 씰링층이 형성된 모체의 표면에 에폭시 코팅액을 물에 희석하여 분사 도포 또는 브러쉬 도장하고 나서 충분히 건조시키면(자연건조 또는 가열건조) 본 발명에 의한 부식 방지 처리가 완료되는 것이다.
이와 같은 방법에 의해 각종 콘크리트 제품의 부식 방지 처리를 하면, 도1 또는 도2와 같은 제품 단면을 갖게 된다. 즉, 콘크리트 모체(10)의 표면으로부터 내부의 일정 깊이까지 실리콘 에멀젼이 침투하면서 건조되어 씰링층(12)이 형성되고, 추가로 씰링층(12)이 형성된 큰크리트 모체(10)의 표면에 에폭시 코팅액을 물에 희석하여 도포, 건조하면 코팅막(20)이 형성되는 것이다.
본 발명에 있어서 실리콘에멀젼은 콘크리트 또는 몰탈의 표면 내부에 침투되어 표면으로부터 일정 두께의 강한 내부식성을 갖는 씰링층을 형성하며, 이는 모체에 침투 및 건조되면서 기공(Porosity)간 망상구조 결합을 형성시켜 모체 내부에 잔존한 수분은 외부로 통과 배출시킬 수 있으나 외부에서 내부로 물이 유입되는 것을 차단하는 멤브레인(Membrane) 기능을 하게 된다. 또한 이러한 씰링층은 산성비, 염분, 각종 화학약품, 대기오염가스, 오존 등에 대한 저항력이 우수하고 자체의 부식 및 풍화 현상을 근원적을 방지하는 데에 효과가 매우 높다.
그리고 모체의 씰링층을 보호해 주고 보다 씰링 효과를 증대시켜 주도록 상도로서 희석제로 물을 사용하는 수용성 에폭시 코팅액을 콘크리트 제품 모체의 표면에 도포하여 코팅막을 형성할 수 있다. 이러한 에폭시 코팅액은 용제 대신에 물로 희석하여 사용하므로 환경 오염을 줄이는 효과가 있는 것이다.
이하 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
[실시예 1]
먼저 콜로이드실리카로 날콕 1115 (날코케미칼사 제품) 6g과 2-에톡시에탄올 6g 및 n-부탄올 5g을 충분히 혼합한 다음 2-에틸헥실트리에톡시실란 100g을 서서히 가하여 교반하고 나서, 폴리옥시에틸렌솔비톨올레이트 20g을 첨가 교반한 후 증류수 370g을 넣고 희석하여 우유빛 실리콘에멀젼(A-1)을 얻었다.
그리고 에폭시 중합체인 아쿠아토트 510 [하이테크 폴리머사 제품, 에폭시 당량 200, 점도 105,000 샌티포이즈(25℃)] 100g과 트리에틸렌테트라민 13.2g을 배합하여 만든 에폭시 코팅액에 물 330g을 첨가하면서 5분 동안 교반하여 에폭시 수분산물을 얻었다.
시멘트 벽돌(190×90×55mm)과 동일 크기를 갖는 콘크리트 시료의 각면(6면)에 상기에서 제조한 실리콘 에멀젼을 도포하고, 표면에서 우유빛이 없어진 후 곧바로 상기에서 제조한 에폭시 수분산물을 브러쉬로 도장하여 상온에서 72시간 건조시켰다. 이때의 코팅 도막의 두께는 100㎛ 이었다. 이렇게 만든 시료의 한쪽을 컷팅하여 실리콘 에멀젼에 의한 씰링층의 두께를 재어보았더니 벽돌은 12mm, 콘크리트는 3mm 이었다. 또한 한쪽이 컷팅된 시료와 그렇지 않은 시료를 물속에 72시간 침지시킨 후 물의 흡수 여부를 살펴보았더니 씰링층이 형성된 것은 물이 전혀 스며들지 못하였다.
[실시예 2]
먼저 옥틸트리에톡시실란 100g에 폴리올시에틸렌모노올레이트 15g과 물 365g을 가하여 유화 분산시킨 다음, n-부탄올 5g과 n-옥틸알코올 5g을 넣고 충분히 혼합하고 나서 콜로이드 실리카로서 니아콜 215 (니아콜사 제품) 10g을 첨가하여 안정된 우유빛 실리콘 에멀젼을 얻었다.
또한 아쿠아토트 510 100g과 폴리아미드 60g을 혼합하고 나서 물 400g을 넣고 교반하여 에폭시 수분산물을 얻었다.
다음 실시예 1에서와 같이 시료를 만들어 특성을 살펴보았더니 실시예 1에서 나타난 바와 비슷하였다.
[실시예 3]
시료로서 보도블럭을 준비하여 이의 압축강도와 흡수율을 측정하고, 여기에 실시예 1과 같은 방법으로 부식 방지 처리를 한 후, 부식 방지 처리를 하지 않은 것과 함께 옥외폭로시험을 실시하였다. 시험은 각 시료 1개씩을 사각통에 넣고 빗물(pH=5.2)을 채워 옥상에 18개월 (1995년 5월 1일∼1996년 10월 30일) 동안 방치한 후 물성을 측정하였으며, 그 결과는 다음 표 1과 같다.
시료 1 : 부식 방지 처리하지 않은 보도블록(침지전)
시료 2 : 부식 방지 처리하지 않은 보도블록(침지후)
시료 3 : 부식 방지 처리한 보도블록(침지후)
[표1]
시험결과, 부식 방지 처리한 시료는 강도 및 흡수율의 변화가 거의 없었는데 반하여, 미처리 시료는 강도가 현저하게 저하되었다.
[실시예 4]
실시예 1 및 2에서 얻은 실리콘 에멀젼을 벽돌과 같은 크기의 콘크리트 시료의 표면에 도포한 후, 168시간 상온 건조시킨 다음, 각종 산 및 알칼리 용액에 침지하여 시료의 부식 여부를 관찰하였다. 그 결과는 다음 표 2에 나타난 바와 같다.
시료 4 : 실시예 1에서 얻은 실리콘 에멀젼 사용
시료 5 : 실시예 2에서 얻은 실리콘 에멀젼 사용
[표2]
상기 표 2를 살펴보면, 본 발명의 방법 즉, 콘크리트 제품의 모체내에 실리콘 에멀젼만을 사용하여 씰링층을 형성하는 경우에도 각종 산 및 알카리 용액에 대한 내성이 우수함을 알 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 콘크리트나 몰탈 제품을 성형한 후 모체의 내부에 표면으로부터 실리콘 에멀젼을 침투시켜 씰링층을 형성하고, 더욱이 씰링층이 형성된 콘크리트 모체의 표면에 에폭시 코팅막을 형성하여 콘크리트 제품의 내구성과 각종 화학약품에 대한 내성을 향상시킴으로써 잦은 교체에 따른 경제적 손실을 줄일 수 있는 것이다.
Claims (8)
- 콘크리트 제품의 모체 표면에서 내부로 알킬알콕시실란, 콜로이드실리카, 비이온계 유화제, 알코올 및 물로 조성된 실리콘 에멀젼을 침투시켜 멤브레인 기능을 갖는 씰링층(Sealing layer)을 형성토록 함을 특징으로 하는 콘크리트 제품의 부식 방지 처리법.
- 제1항에 있어서, 추가로 씰링층이 형성된 콘크리트 제품의 표면에 에폭시 중합체와 경화제로 조성된 에폭시 코팅액을 고형분 함량 20∼40%가 되도록 물에 희석하여 도포하는 것을 특징으로 콘크리트 제품의 부식 방지 처리법.
- 제1항에 있어서, 상기 실리콘 에멀젼은 알킬알콕시실란 100중량부, 콜로이드실리카 2∼20중량부, 비이온계 유화제 2∼30중량부, 알코올 5∼20중량부 및 물로 조성된 것임을 특징으로 하는 콘크리트 제품의 부식 방지 처리법.
- 제3항에 있어서, 상기 알킬알콕시실란은 다음 화학식 1로 표시되는 화합물임을 특징으로 하는 콘크리트 제품의 부식 방지 처리법.Rn-Si-(R')4-n상기 식에서, R은 탄소원자수 2∼17개인 하이드로카르복실 그룹이고, R'는 가수분해성 그룹이며, n은 1 또는 2 이다.
- 제3항에 있어서, 상기 콜로이드실리카는 pH가 8∼11이고, SiO2의 함량이 20% 이하인 실리카졸이고, 상기 알코올은 탄소원자수 4∼12개이며 용해성 파라미터 값이 9∼16인 것을 특징으로 하는 콘크리트 제품의 부식 방지 처리법.
- 제2항에 있어서, 상기 에폭시 코팅액은 비스페놀 에이형 에폭시 중합체 100 중량부에 경화제를의 중량부로 혼합하여 조성된 것임을 특징으로 하는 콘크리트 제품의 부식 방지 처리법.
- 제2항에 있어서, 상기 에폭시 중합체는 에폭시 당량 210 이하, 분자량 500이하인 것을 특징으로 하는 콘크리트 제품의 부식 방지 처리법.
- 제2항에 있어서, 상기 경화제는 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 디메틸아미노프로필아민, 폴리아미드로 구성된 상온반응형 경화제로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 콘크리트 제품의 부식 방지 처리법.
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