KR100507383B1 - 재분산성 폴리머를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호용도장재 조성물 - Google Patents

재분산성 폴리머를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호용도장재 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘크리트 구조체의 열화를 방지하기 위하여 사용되는 재분산성 폴리머를 이용한 콘크리트 표면 보호용 도장재의 조성물에 관한 것으로, 좀더 구체적으로 무기질 수경성의 백색 포틀랜트 시멘트와 유기질의 폴리머 결합재를 주성분으로 하는 콘크리트 보호용 도장재에 관한 것이다.
본 발명은 10~50 중량부의 백색 포틀랜드 시멘트와, 1~20 중량부의 재분산성 폴리머와, 30~70 중량부의 충진 보강제와, 0.1~1 중량부의 증점제와, 0.1~1 중량부의 유동화제와, 0.1~1 중량부의 소포제를 함유하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명을 콘크리트 구조물의 표면에 도포하면, 콘크리트 구조체의 열화방지 및 내구성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 방수성과 동시에 내후성, 내식성, 내화학성, 통기성을 콘크리트 구조물의 표면에 부여하며, 또한 콘크리트 구조체와의 안정한 접착력을 유지할 수 있다.

Description

재분산성 폴리머를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호용 도장재 조성물 {PAINTS COMPOSITION FOR PROTECTING A SURFACE OF CONCRETE STRUCTURE USING REDISPERSIBILITY POLYMER}
본 발명은 재분산성 폴리머를 이용한 콘크리트 표면 보호용 도장재 조성물에 관한 것으로서, 특히 모든 토목 구조물과 건축물에 사용되는 철근 콘크리트, 철골 콘크리트, 항만 콘크리트, 중용열 콘크리트, 기타 특수 콘크리트로 이루어진 구조물의 표면을 보호할 수 있을 뿐만 아니라, 토목 또는 건축 구조물의 열화된 콘크리트 표면에 도포해도 물리적 또는 화학적 결합에 의하여 내구성을 향상시키고, 강도를 증가시킬 수 있는 재분산성 폴리머를 이용한 콘크리트 표면 보호용 도장재 조성물에 관한 것이다.
통상적으로 콘크리트 구조물의 주결합재로서 시멘트는 물과의 수화반응을 통하여 안정한 물질을 생성하는 수경성의 재료이며, 또한 시멘트는 시간의 경과에 따라 더욱더 강도가 증가하는 반 영구적인 내구성을 갖고 있는 매우 우수한 재료이다. 그러나 콘크리트 구조물의 주위 환경, 즉 환경 오염, 산성 강우 및 산성 가스 등과 해사(염분이 함유된 바다 모래) 골재의 사용등에 의하여 열화현상이 발생하며 이로 인하여 콘크리트 구조물의 내구성과 안정성을 떨어뜨린다.
또한, 콘크리트 구조물에 생기는 여러 가지 열화현상은 콘크리트 내부 및 표면에 존재하는 많은 공극을 통한 대기중의 이산화탄소, 산성비등에서 동반되는 산성 물질 또는 자동차 및 공장에서 나오는 배기 가스에 포함되어 있는 산성 물질 등이 콘크리트 외부로부터의 내부로의 이동 및 침입으로 인해 콘크리트 구조물과 반응하여 물리적 화학적으로 변화 및 열화를 발생하게 된다. 철근 콘크리트 구조물의 경우 강알카리성의 콘크리트 구조물이 공기중의 이산화탄소, 산성가스 및 물과의 수화반응에 의해서 콘크리트 구조물의 시멘트 겔(gel)을 중성화시키거나 또는 분해시킨다. 이로 인하여 내부 철근의 부식을 촉진시키고, 이러한 철근의 부식은 체적 팽창을 유발하여 콘크리트 구조물의 크랙(crack)을 발생, 계속적인 콘크리트 구조물의 열화를 촉진시킨다.
또한, 콘크리트 구조물의 모세공이나 공극 속에 물이 침투하였을 경우, 물이 온도변화에 따라 동결융해를 반복해서 동결시 물의 체적증가로 인하여 콘크리트 구조물에 균열이 가속화되어 파괴에 이르게 된다. 이러한 콘크리트 구조물의 열화를 막기 위하여, 보호용 도장재로 콘크리트 구조물로의 물과 여러 가지 가스들의 침투를 막아줌으로써 콘크리트 구조물의 열화를 방지하고 있었다.
이러한 콘크리트 구조물의 열화를 방지하는 종래의 방법으로는 합성고분자계 시트를 사용한 방수공법, 개량 아스팔트 시트를 사용한 방수공법, 아스팔트를 사용한 방수공법, 액체방수액을 사용한 방수공법, 우레탄을 사용한 방수공법 및 수성도료를 사용한 방수공법 등이 널리 사용되고 있었다.
먼저, 상기 합성고분자계 시트를 사용한 시트방수공법은 합성고분자계 시트를 사용하므로 시공이 쉽다는 장점이 있으나, 얇기 때문에 손상을 받기 쉽고, 수밀성에도 문제점이 있을 뿐만 아니라, 토목용의 시트를 병용하여야 하고 보호층에 만전을 기해야하는 문제점이 있었다.
상기 개량 아스팔트 시트를 사용한 시트방수공법은 토오치 버너로 개량 아스팔트 시트에 열을 가하면서 콘크리트 구조물에 붙이기 때문에 수밀성을 확보할 수 있어 지하방수용으로 널리 적용되고 있으나, 개량 아스팔트 시트를 사용한 시트방수공법은 숙련공에 의해 시공하여야 한다는 문제점이 있었다.
상기 아스팔트를 사용한 방수공법은 3~4장의 루핑을 서로 겹쳐 놓으면 투수(물의 침투)의 위험성이 적어지며 두께가 있기 때문에, 방수층이 손상될 염려는 적으나, 이 아스팔트를 사용한 방수공법은 높은 벽면에 시공할 때 고온의 용융 아스팔트를 사용하여 시공하여야 하므로, 위험하고, 용융된 아스팔트의 경화과정에서 물길(물의 침투로)이 생기기 쉬우므로 방수의 확실성을 기대할 수 없을 뿐만 아니라, 숙련공이 필요하다는 등의 문제점이 있었다.
상기 방수액을 사용한 액체방수공법은 공정회수가 적어 시공이 간단하고 방수층의 두께가 일정하며 신장율 및 균열 저항성이 있어 거동이 있는 바탕에 사용이 가능하고 노출공법이 가능하다는 장점이 있으나, 이 방수액을 사용한 액체방수공법은 이음부와 끝단부의 누수가 많고, 누수의 원인을 찾기 어려우며, 콘크리트 구조물과 절연되어 부풀음 및 파단이 일어나고 쉽고, 통기성이 없어 탈기장치가 필요할 뿐만 아니라, 유기재료로서 경년에 따른 열화가 발생한다는 문제점이 있었다.
또한, 우레탄을 사용한 방수공법은 신축성이 양호하며 1mm 미만의 콘크리트 구조물의 바탕균열에도 견딜 수 있고, 콘크리트 구조물의 바탕면과 접착성이 뛰어나서 일반적으로 널리 사용되는 방수공법이다, 그러나, 이 우레탄을 사용한 방수공법은 콘크리트 구조물 바탕의 습기가 8% 이상일 경우 접착시 불량이 발생될 수 있고, 콘크리트 구조물 바탕과의 부풀음 현상이 발생하고, 또한 경화시간이 길다는 문제점이 있음과 동시에, 수직부위의 흐름성이 크다는 등의 문제점이 있었다.
최근에 널리 사용되고 있는 상기 수성도료를 사용한 방수공법은 적용초기에는 은폐력, 작업성, 부착성이 양호하여 시공하기가 편리하기는 하나, 주요 접착용 재료로 아크릴계 합성수지를 50% 이상 배합하고, 여러 가지 안료, 방수제 등을 배합해서 콘크리트 구조물의 바탕면에 도포하는 공법이므로, 대기중에 노출되어 있어서 동절기와 하절기의 심한 온도차이에 따른 콘크리트 구조물의 내부에 비하여 합성수지로 구성된 도료간의 수축, 팽창정도에 수 배의 큰 차이가 있어 콘크리트 구조물에 비하여 팽창과 수축이 심한 표면코팅층이 박리되면서 서로 분리된다. 따라서 콘크리트 구조물과 분리된 공간부에 습기가 침투하여 하절기에 이 침투된 수분에 의하여 유기물질이 부패한다는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 통기성이 취약하여 콘크리트 구조물의 중성화속도를 가속시켜 콘크리트 구조물의 내구성을 저하시킨다는 문제점이 있었다.
한국특허 제206413호에 개시되어 있는 콘크리트 구조물 표면 피복제에서는 표면 피복성으로 비닐 아세테이트, 에틸렌, 모노 아크릴 모노모를 주성분으로 사용하고, 비닐아세테이트의 접착력으로 접착되면서 무기물의 사용은 중량의 증량에 목적이 있을 뿐이다. 결과적으로 여러 가지 합성수지를 함께 혼용하여 각각의 성분들이 갖는 특성을 이용하여 접착력을 배가하는 특징은 있으나, 결국 합성수지와 콘크리트는 서로 다른 이질 성분으로서 접착이 된다고 하여도 단순한 접착일 뿐 동질 성분간의 화학적인 결합은 어려운 것이다. 즉, 일정한 기간이 경과하면 양재질간의 분리현상이 불가피하게 발생하여 박리와 부패현상을 피할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 여러 가지 문제점을 감안해서 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은 콘크리트 구조물의 표면 열화를 방지할 수 있는 재분산성 폴리머를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호용 도장재 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 콘크리트 구조물의 내구성을 향상시킬 수 있는 재분산성 폴리머를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호용 도장재 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 콘크리트 구조물의 강도를 증가시킬 수 있는 재분산성 폴리머를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호용 도장재 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 콘크리트 구조물의 표면에 용이하게 도포할 수 있는 재분산성 폴리머를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호용 도장재 조성물을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 10~50 중량부의 백색 포틀랜드 시멘트와, 1~20 중량부의 재분산성 폴리머와, 30~70 중량부의 충진 보강제와, 0.1~1 중량부의 증점제와, 0.1~1 중량부의 유동화제와, 0.1~1 중량부의 소포제를 함유하는 것을 특징으로 한다.
상기 설명에 있어서, 무기질 재료인 시멘트의 경우 물과 혼합되어 응결, 경화의 수화반응을 통하여 강도를 발현하는 재료로서 매우 딱딱하며 높은 압축강도와 낮은 인장강도, 접착강도의 특성을 가진다.
재분산성 유기질 폴리머의 경우 물의 증발에 의하여 응고, 균일한 필름을 형성하는 재료로서 유연하며 높은 인장강도, 접착강도와 낮은 압축강도의 특성을 가지고 있다. 이러한 상반되는 특성을 갖는 무기질 시멘트와 유기질의 폴리머를 같이 혼합하여 사용할 경우 상호간의 단점을 보완하여 높은 접착, 인장, 압축강도의 재료를 만들 수 있다.
본 발명은 무기질의 시멘트와 재분산성의 에틸렌 비닐 라우릴산(CH3(CH2)·COOH), 에틸렌 비닐 아세테이트, 염화비닐(C2H3 Cl) 혹은 아크릴계 폴리머를 1종 또는 2종의 이상 함유하며, 이러한 재분산성 폴리머는 물과 함께 혼합 후 자연적 또는 인위적인 물의 증발 과정을 통하여 서로간의 결합에 의하여 응고, 도막을 형성한다.
특히 본 발명에서 주 결합재로 사용되는 재분산성 폴리머는 에틸렌 비닐 라우릴산 폴리머는 경질 지방산 계통으로서 소정의 카르복실기를 함유하고 있으며, 시멘트의 수화물인 수산화칼슘(Ca(OH)2)의 시멘트의 칼슘이온(Ca+) 및 고상 수산화칼슘(Ca(OH)2)입자의 칼슘(Ca)과 반응하여 강한 접착력을 나타낸다.
또한, 본 발명의 재분산성 폴리머를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호용 도장재 조성물에 있어서, 흐름 방지 및 일정한 점도 조절을 위하여 메틸 하이드록시 에틸 셀룰로우스, 카르복시 메틸 셀룰로우스, 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로우스 증점제A와. 폴리 카르복시 사카라이드와 전분 에테르 증점제B 중에서 선택된 적어도 1종 또는 2종 이상을 혼합해서 사용하였으며, 작업성 조절을 위하여 나프탈렌 술폰산, 멜라민 술폰산, 폴리 카르복실산계 유동화제 및 소포제를 사용하여 통기성이 확보된 상태에서 높은 접착강도와 내마모성, 내후성, 내화학성, 내식성이 우수한 콘크리트 구조물의 표면 보호용 도장재를 제조하였으며, 스테아린산 칼슘을 첨가하여 좀더 뛰어난 방수성을 발현하게 할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
본 발명의 재분산성 폴리머를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호용 도장재 조성물은 백색 포틀랜드 시멘트와 방수성이 높으며 유연한 재분산성 폴리머를 주 바인더로 함유하고 있으며, 일정한 점도 조절과 재료들의 분리 및 흐름방지를 위하여 증점제를 함유하고 있고, 그외 더 좋은 물성을 위하여 유동화제, 소포제 등을 함유하고 있을 뿐만 아니라, 매우 뛰어난 방수성을 갖기 위하여 스테아린산 칼슘를 함유하고 있다.
주 결합재로 사용되는 백색 포틀랜드 시멘트는 석회질 원료, 규산질 원료, 점토질 원료, 철질 원료 등이 혼합 소성된 것을 석고와 함께 분쇄된 것을 사용하고, 백색 포틀랜드 시멘트 주성분인 알라이트(Alite)와 벨라이트(belite)는 물과 수화반응을 통하여 규산 칼슘 수화물(calcium silicate hydrates-CSH)이라는 겔(gel) 입자를 형성하여 시멘트의 강도를 증가시킨다. 또한 주 결합재로 사용되는 방수성이 높으며 유연한 재분산성 폴리머는 수분의 증발에 의하여 응고되어 필름을 형성한다.
상기 두 결합재인 백색 포틀랜드 시멘트와 에틸레 비닐 라우릴산 폴리머 사이에서는 시멘트의 수화물인 수산화칼슘(Ca(OH)2)의 시멘트의 칼슘이온(Ca++) 및 고상 수산화칼슘(Ca(OH)2)입자의 칼슘(Ca)과 폴리머의 카르복실기(COO-)는 착염을 생성하는 결합을 통하여 시멘트 수화물과 폴리머 사이의 강한 접착력을 나타나게 된다. 다음 화학식1은 시멘트 수화물과 에틸렌 비닐 라우릴산 폴리머 도막과의 결합반응을 나타낸 모식도이다.
상기 백색 포틀랜드 시멘트와 재분산성 폴리머가 혼합되어 도 3에 도시한 바와 같이 본 발명의 재분산성 폴리머를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호용 도장재 조성물을 콘크리트 구조물에 도포하였을 경우, 시멘트 입자(1)와 모래(3) 및 폴리머 입자(5)가 물과 함께 혼합되어 시멘트의 수화반응을 일으켜서 폴리머 필름(9)이 형성된다.
도 1은 본 발명의 재분산성 폴리머를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호용 도장재 조성물을 콘크리트 구조물에 도포하였을 경우, 시멘트 입자(1)와 모래(3) 및 폴리머 입자(5)가 물과 함께 혼합되어 시멘트의 수화반응이 이루어지지 않은, 즉 폴리머 필름(9)이 형성되지 않은 혼합 후 초기 상태의 결합반응 메커니즘을 개략적으로 도시한 확대도이다.
도 2는 본 발명의 재분산성 폴리머를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호용 도장재 조성물을 콘크리트 구조물에 도포하였을 경우, 시멘트 입자(1)와 모래(3) 및 폴리머 입자(5)가 물과 함께 혼합되고 나서 일정시간(5시간) 경과한 후의 시멘트 입자(1)가 수화반응을 통하여 시멘트 수화물 입자(7)를 생성하는 상태의 결합반응 메커니즘을 개략적으로 도시한 확대도이다.
도 3은 본 발명의 재분산성 폴리머를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호용 도장재 조성물을 콘크리트 구조물에 도포하였을 경우, 시멘트 입자(1)와 모래(3) 및 폴리머 입자(5)가 물과 함께 혼합되고 나서 일정시간(수일) 경과한 후의 시멘트 입자(1)가 완전히 수화반응하여 물의 증발에 의해 폴리머 필름(9)을 형성한 상태의 결합반응 메커니즘을 개략적으로 도시한 확대도이다.
본 발명의 재분산성 폴리머를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호용 도장재 조성물에서 에틸렌 비닐 라우릴산 폴리머의 카르복실기가 Ca(OH)2와 반응 결합하여 에스테르기(COO-(Ca2+)로 치환하여 에틸렌 비닐 라우릴산 폴리머와 시멘트 수화물인 Ca(OH)2가 반응하여 결합한다.
따라서, 본 발명의 재분산성 폴리머를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호용 도장재 조성물은 백색 포틀랜드 시멘트와 에틸렌 비닐 라우릴산 폴리머는 반응·결합하여 높은 압축강도와 인장강도 및 부착강도를 가지며, 재분산성 폴리머를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호용 도장재는 시멘트 입자가 수화반응을 통하여 수화물을 생성할 때, 결합반응 메커니즘에 의하여 높은 부착강도 및 방수성을 나타낸다.
그리고, 본 발명의 재분산성 폴리머를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호용 도장재 조성물은 흐름 방지 및 일정한 점도 조절을 위하여 메틸 하이드록시 에틸 셀룰로우스, 카르복시 메틸 셀룰로우스, 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로우스 증점제와. 카르복시 폴리 사카라이드 및 전분 에테르를 사용하여 붓질이나 스프레이 작업이 용이(작업성 향상)하면서 작업 중 흘러내림을 방지한다.
상기 설명에 있어서, 카르복시 메틸 폴리 사카라이드와 전분 에테르의 분자구조는 화학식2로 표시된다. 화학식2는 메틸 셀룰로우스 증점제의 다른 형태의 가지구조를 가지고 있다.
화학식2는 전분계 분자구조에 모식도로서 가지형태의 분자구조를 나타내며, 화학식3은 메틸셀룰로우스계의 분자구조로서 선형태와 같은 사슬형태의 분자구조를 가지며, 화학식4는 전분계의 분자구조에 대하여 좀더 자세히 나타냈다.
카르복시 메틸 폴리 사카라이드는 시멘트 입자와의 이온 결합으로 시멘트 반죽의 흘러내림을 방지하며 콘크리트 구조물 벽면에 보호용 도장재를 스프레이 도포시 도장재의 흘러내림을 방지하여 준다.
본 발명에 있어서 백색 포틀랜드 시멘트를 10중량부 미만 함유하면 강도가 저하되어 바람직하지 못하며, 백색 포틀랜드 시멘트를 50중량부 이상 함유하면 작업성이 떨어질 뿐만 아니라, 양생 후 크랙(crack)이 발생할 위험이 있어서 바람직하지 못하고, 재분산성 폴리머를 1중량부 미만 함유하면 방수성과 콘크리트 구조물과의 접착력 및 중성화에 대한 저항성이 떨어져서 바람직하지 못하고, 재분산성 폴리머를 20중량부 이상 함유하면 방수성은 높아지나 통기성의 저하를 초래하여 바람직하지 못하다.
그리고, 충진 보강재를 30중량부 미만 함유하면 크랙(crack) 발생의 위험이 있어서 바람직하지 못하고, 충진 보강재를 70중량부 이상 함유하면 강도 저하를 초래하여 바람직하지 못하다.본 발명에서 사용되는 충진 보강제는 입자크기가 0.15㎜ 이하의 규산질계 분말과 입자크기가 0.02㎜ 이하의 석회질계 분말을 혼합한 것을 사용한다.
또한, 증점제를 0.1중량부 미만 첨가하면 재료분리 및 흘러내림 현상을 방지할 수 없어서 바람직하지 못하고, 증점제를 1중량부 이상 첨가하면 도포작업(스프레이 도포 및 및 붓칠 도포)이 불가능하여 작업성이 나빠져서 바람직하지 못하고, 유동화제를 0.1중량부 미만 첨가하면 도포작업(스프레이 도포 및 및 붓칠 도포)이 불가능하여 작업성이 나빠져서 바람직하지 못하고, 유동화제를 1중량부 이상 첨가하면 흘러내림 현상이 발생하여 바람직하지 못하며, 소포제를 0.1중량부 미만 첨가하면 기포제거가 곤란하여 바람직하지 못하고, 소포제를 1중량부 이상 첨가하면, 작업성이 떨어져서 바람직하지 못하다.
상기 설명에 있어서, 상기 증점제는 메틸 하이드록시 에틸 셀룰로우스, 카르복시 메틸 셀룰로우스, 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로우스계의 증점제A와, 폴리 카르복시 사카라이드 및 전분 에테르계의 증점제B는 2:1의 비율로 함유하는 것이 바람직하다.
다음에, 본 발명의 구체적인 실시예 및 비교예를 들어서 상세히 설명한다.
<실시예1>
백색 포틀랜드 시멘트 24중량부
재분산성 폴리머 13중량부
충진 보강재 60중량부
증점제 1중량부
유동화제 1중량부
소포제 1중량부
상기 성분(이하 원료라한다)을 진동 분말 혼합기로 조성물을 가공한 다음. 상기 조성물의 분말 100중량부와 물 50중량부로 KS L 5109(수경성 시멘트 반죽 및 몰탈의 기계적 혼합 방법)에 규정되어 있는 혼합기로 3분간 혼합하여 균일하게 반죽하였다.
이와 같이 반죽한 조성물을 KS L 5207에 규정하는 방법으로 제작된 70㎜×70㎜×20㎜ 시험용 모르타르 밑판에 KS F 4718에 규정 시험방법으로 2mm가 되도록 흙손으로 도포한 후 온도 20±23℃, 습도 90±5% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 14일간 양생 후 KS F 4718에 규정된 방법으로 부착강도를 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
또한, 초기 건조에 따른 내잔갈림성을 측정하기 위하여 KS F 4001에 적합한 제품으로 300㎜×300㎜×60㎜ 제작된 시험용 밑판에 조성물을 2㎜ 두께로 흙손으로 도포한 후 온도 20±23℃, 습도 90±5% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 14일간 양생한 후 KS F 4718에 규정된 방법으로 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
흡수량을 측정하기 위하여 KS F 4916의 5.9.1에 규정하는 시험용 밑판 제작 방법에 의하여 제작된 시험체를 이용하여 KS F 4918의 시험방법에 의하여 흡수량을 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
또한 KS F 4001에 적합한 제품으로 300㎜×300㎜×60㎜ 제작된 시험용 밑판에 혼합물을 2㎜ 두께로 흙손으로 도포한 후 온도 20~23℃, 습도 95% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 14일간 양생한 시험체로 내충격성 시험을 KS F 4715에 규정된 방법으로 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
내알칼리성 시험은 KS F 5114에 규정하는 두께 4㎜의 플렉시블판을 150㎜×50㎜ 절단한 크기의 바탕판에 조성물을 2㎜ 두께로 흙손으로 도포한 후 온도 20~23℃, 습도 95% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 7일간 양생 후 KS F 4715에 규정된 방법으로 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
또한 지름 3㎝, 높이 20㎝의 반원형 형틀에 채운 후, 세웠을 때 조성물이 흘러내리는 흐름성을 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
<실시예2>
백색 포틀랜드 시멘트 10중량부
재분산성 폴리머 18중량부
충진 보강재 70중량부
증점제 0.5중량부
유동화제 0.5중량부
소포제 1중량부
상기 성분(이하 원료라 한다)을 진동 분말 혼합기로 조성물을 가공한 다음. 상기 조성물의 분말 100중량부와 물 50중량부로 KS L 5109(수경성 시멘트 반죽 및 몰탈의 기계적 혼합 방법)에 규정되어 있는 혼합기로 3분간 혼합하여 균일하게 반죽하였다.
이와 같이 반죽한 조성물을 KS L 5207에 규정하는 방법으로 제작된 70㎜×70㎜×20㎜ 시험용 모르타르 밑판에 KS F 4718에 규정 시험방법으로 2mm가 되도록 흙손으로 도포한 후 온도 20±23℃, 습도 90±5% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 14일간 양생 후 KS F 4718에 규정된 방법으로 부착강도를 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
또한, 초기 건조에 따른 내잔갈림성을 측정하기 위하여 KS F 4001에 적합한 제품으로 300㎜×300㎜×60㎜ 제작된 시험용 밑판에 조성물을 2㎜ 두께로 흙손으로 도포한 후 온도 20±23℃, 습도 90±5% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 14일간 양생한 후 KS F 4718에 규정된 방법으로 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
흡수량을 측정하기 위하여 KS F 4916의 5.9.1에 규정하는 시험용 밑판 제작 방법에 의하여 제작된 시험체를 이용하여 KS F 4918의 시험방법에 의하여 흡수량을 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
또한 KS F 4001에 적합한 제품으로 300㎜×300㎜×60㎜ 제작된 시험용 밑판에 혼합물을 2㎜ 두께로 흙손으로 도포한 후 온도 20~23℃, 습도 95% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 14일간 양생한 시험체로 내충격성 시험을 KS F 4715에 규정된 방법으로 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
내알칼리성 시험은 KS F 5114에 규정하는 두께 4㎜의 플렉시블판을 150㎜×50㎜ 절단한 크기의 바탕판에 조성물을 2㎜ 두께로 흙손으로 도포한 후 온도 20~23℃, 습도 95% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 7일간 양생 후 KS F 4715에 규정된 방법으로 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
또한 지름 3㎝, 높이 20㎝의 반원형 형틀에 채운 후, 세웠을 때 조성물이 흘러내리는 흐름성을 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
<실시예3>
백색 포틀랜드 시멘트 50중량부
재분산성 폴리머 20중량부
충진 보강재 29.4중량부
증점제 0.2중량부
유동화제 0.2중량부
소포제 0.2중량부
상기 성분(이하 원료라한다)을 진동 분말 혼합기로 조성물을 가공한 다음. 상기 조성물의 분말 100중량부와 물 50중량부로 KS L 5109(수경성 시멘트 반죽 및 몰탈의 기계적 혼합 방법)에 규정되어 있는 혼합기로 3분간 혼합하여 균일하게 반죽하였다.
이와 같이 반죽한 조성물을 KS L 5207에 규정하는 방법으로 제작된 70㎜×70㎜×20㎜ 시험용 모르타르 밑판에 KS F 4718에 규정 시험방법으로 2mm가 되도록 흙손으로 도포한 후 온도 20±23℃, 습도 90±5% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 14일간 양생 후 KS F 4718에 규정된 방법으로 부착강도를 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
또한, 초기 건조에 따른 내잔갈림성을 측정하기 위하여 KS F 4001에 적합한 제품으로 300㎜×300㎜×60㎜ 제작된 시험용 밑판에 조성물을 2㎜ 두께로 흙손으로 도포한 후 온도 20±23℃, 습도 90±5% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 14일간 양생한 후 KS F 4718에 규정된 방법으로 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
흡수량을 측정하기 위하여 KS F 4916의 5.9.1에 규정하는 시험용 밑판 제작 방법에 의하여 제작된 시험체를 이용하여 KS F 4918의 시험방법에 의하여 흡수량을 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
또한 KS F 4001에 적합한 제품으로 300㎜×300㎜×60㎜ 제작된 시험용 밑판에 혼합물을 2㎜ 두께로 흙손으로 도포한 후 온도 20~23℃, 습도 95% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 14일간 양생한 시험체로 내충격성 시험을 KS F 4715에 규정된 방법으로 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
내알칼리성 시험은 KS F 5114에 규정하는 두께 4㎜의 플렉시블판을 150㎜×50㎜ 절단한 크기의 바탕판에 조성물을 2㎜ 두께로 흙손으로 도포한 후 온도 20~23℃, 습도 95% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 7일간 양생 후 KS F 4715에 규정된 방법으로 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
또한 지름 3㎝, 높이 20㎝의 반원형 형틀에 채운 후, 세웠을 때 조성물이 흘러내리는 흐름성을 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
<실시예4>
백색 포틀랜드 시멘트 50중량부
재분산성 폴리머 17.6중량부
충진 보강재 30중량부
증점제 0.7중량부
유동화제 0.7중량부
소포제 0.7중량부
상기 성분(이하 원료라한다)을 진동 분말 혼합기로 조성물을 가공한 다음. 상기 조성물의 분말 100중량부와 물 50중량부로 KS L 5109(수경성 시멘트 반죽 및 몰탈의 기계적 혼합 방법)에 규정되어 있는 혼합기로 3분간 혼합하여 균일하게 반죽하였다.
이와 같이 반죽한 조성물을 KS L 5207에 규정하는 방법으로 제작된 70㎜×70㎜×20㎜ 시험용 모르타르 밑판에 KS F 4718에 규정 시험방법으로 2mm가 되도록 흙손으로 도포한 후 온도 20±23℃, 습도 90±5% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 14일간 양생 후 KS F 4718에 규정된 방법으로 부착강도를 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
또한, 초기 건조에 따른 내잔갈림성을 측정하기 위하여 KS F 4001에 적합한 제품으로 300㎜×300㎜×60㎜ 제작된 시험용 밑판에 조성물을 2㎜ 두께로 흙손으로 도포한 후 온도 20±23℃, 습도 90±5% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 14일간 양생한 후 KS F 4718에 규정된 방법으로 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
흡수량을 측정하기 위하여 KS F 4916의 5.9.1에 규정하는 시험용 밑판 제작 방법에 의하여 제작된 시험체를 이용하여 KS F 4918의 시험방법에 의하여 흡수량을 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
또한 KS F 4001에 적합한 제품으로 300㎜×300㎜×60㎜ 제작된 시험용 밑판에 혼합물을 2㎜ 두께로 흙손으로 도포한 후 온도 20~23℃, 습도 95% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 14일간 양생한 시험체로 내충격성 시험을 KS F 4715에 규정된 방법으로 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
내알칼리성 시험은 KS F 5114에 규정하는 두께 4㎜의 플렉시블판을 150㎜×50㎜ 절단한 크기의 바탕판에 조성물을 2㎜ 두께로 흙손으로 도포한 후 온도 20~23℃, 습도 95% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 7일간 양생 후 KS F 4715에 규정된 방법으로 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
또한 지름 3㎝, 높이 20㎝의 반원형 형틀에 채운 후, 세웠을 때 조성물이 흘러내리는 흐름성을 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
<실시예5>
백색 포틀랜드 시멘트 19.8중량부
재분산성 폴리머 20중량부
충진 보강재 59중량부
증점제 0.4중량부
유동화제 0.4중량부
소포제 0.4중량부
상기 성분(이하 원료라한다)을 진동 분말 혼합기로 조성물을 가공한 다음. 상기 조성물의 분말 100중량부와 물 50중량부로 KS L 5109(수경성 시멘트 반죽 및 몰탈의 기계적 혼합 방법)에 규정되어 있는 혼합기로 3분간 혼합하여 균일하게 반죽하였다.
이와 같이 반죽한 조성물을 KS L 5207에 규정하는 방법으로 제작된 70㎜×70㎜×20㎜ 시험용 모르타르 밑판에 KS F 4718에 규정 시험방법으로 2mm가 되도록 흙손으로 도포한 후 온도 20±23℃, 습도 90±5% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 14일간 양생 후 KS F 4718에 규정된 방법으로 부착강도를 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
또한, 초기 건조에 따른 내잔갈림성을 측정하기 위하여 KS F 4001에 적합한 제품으로 300㎜×300㎜×60㎜ 제작된 시험용 밑판에 조성물을 2㎜ 두께로 흙손으로 도포한 후 온도 20±23℃, 습도 90±5% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 14일간 양생한 후 KS F 4718에 규정된 방법으로 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
흡수량을 측정하기 위하여 KS F 4916의 5.9.1에 규정하는 시험용 밑판 제작 방법에 의하여 제작된 시험체를 이용하여 KS F 4918의 시험방법에 의하여 흡수량을 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
또한 KS F 4001에 적합한 제품으로 300㎜×300㎜×60㎜ 제작된 시험용 밑판에 혼합물을 2㎜ 두께로 흙손으로 도포한 후 온도 20~23℃, 습도 95% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 14일간 양생한 시험체로 내충격성 시험을 KS F 4715에 규정된 방법으로 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
내알칼리성 시험은 KS F 5114에 규정하는 두께 4㎜의 플렉시블판을 150㎜×50㎜ 절단한 크기의 바탕판에 조성물을 2㎜ 두께로 흙손으로 도포한 후 온도 20~23℃, 습도 95% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 7일간 양생 후 KS F 4715에 규정된 방법으로 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
또한 지름 3㎝, 높이 20㎝의 반원형 형틀에 채운 후, 세웠을 때 조성물이 흘러내리는 흐름성을 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
<실시예6>
백색 포틀랜드 시멘트 20중량부
재분산성 폴리머 14.5중량부
충진 보강재 64중량부
증점제 0.5중량부
유동화제 0.5중량부
소포제 0.5중량부
상기 성분(이하 원료라한다)을 진동 분말 혼합기로 조성물을 가공한 다음. 상기 조성물의 분말 100중량부와 물 50중량부로 KS L 5109(수경성 시멘트 반죽 및 몰탈의 기계적 혼합 방법)에 규정되어 있는 혼합기로 3분간 혼합하여 균일하게 반죽하였다.
이와 같이 반죽한 조성물을 KS L 5207에 규정하는 방법으로 제작된 70㎜×70㎜×20㎜ 시험용 모르타르 밑판에 KS F 4718에 규정 시험방법으로 2mm가 되도록 흙손으로 도포한 후 온도 20±23℃, 습도 90±5% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 14일간 양생 후 KS F 4718에 규정된 방법으로 부착강도를 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
또한, 초기 건조에 따른 내잔갈림성을 측정하기 위하여 KS F 4001에 적합한 제품으로 300㎜×300㎜×60㎜ 제작된 시험용 밑판에 조성물을 2㎜ 두께로 흙손으로 도포한 후 온도 20±23℃, 습도 90±5% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 14일간 양생한 후 KS F 4718에 규정된 방법으로 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
흡수량을 측정하기 위하여 KS F 4916의 5.9.1에 규정하는 시험용 밑판 제작 방법에 의하여 제작된 시험체를 이용하여 KS F 4918의 시험방법에 의하여 흡수량을 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
또한 KS F 4001에 적합한 제품으로 300㎜×300㎜×60㎜ 제작된 시험용 밑판에 혼합물을 2㎜ 두께로 흙손으로 도포한 후 온도 20~23℃, 습도 95% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 14일간 양생한 시험체로 내충격성 시험을 KS F 4715에 규정된 방법으로 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
내알칼리성 시험은 KS F 5114에 규정하는 두께 4㎜의 플렉시블판을 150㎜×50㎜ 절단한 크기의 바탕판에 조성물을 2㎜ 두께로 흙손으로 도포한 후 온도 20~23℃, 습도 95% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 7일간 양생 후 KS F 4715에 규정된 방법으로 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
또한 지름 3㎝, 높이 20㎝의 반원형 형틀에 채운 후, 세웠을 때 조성물이 흘러내리는 흐름성을 측정하여 그 측정 결과를 표1에 나타내었다.
<비교예1>
백색 포틀랜드 시멘트 48중량부
충진 보강재 49중량부
증점제 1중량부
유동화제 1중량부
소포제 1중량부
상기의 원료들을 진동 분말 혼합기로 조성물을 가공한 다음. 조성물의 분말 100중량부와 물 50중량부로 KS L 5109(수경성 시멘트 반죽 및 몰탈의 기계적 혼합 방법)에 규정되어 있는 혼합기로 3분간 혼합하여 균일하게 반죽하였다.
이와 같이 반죽한 조성물을, KS L 5207에 규정하는 방법으로 제작된 70㎜×70㎜×20㎜ 시험용 모르타르 밑판에 KS F 4718에 규정 시험방법으로 2mm가 되도록 흙손으로 도포한 후 온도 20±23℃, 습도 90±5% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 14일간 양생 후 KS F 4718에 규정된 방법으로 부착강도를 측정하여 그 측정결과를 표1에 나타내었다.
또한 초기 건조에 따른 내잔갈림성을 측정하기 위하여 KS F 4001에 적합한 제품으로 300㎜×300㎜×60㎜ 제작된 시험용 밑판에 조성물을 2㎜ 두께로 흙손으로 도포한 후 온도 20±23℃, 습도 90±5% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 14일간 양생한 후 KS F 4718에 규정된 방법으로 측정하여 그 측정결과를 표1에 나타내었다.
또한 이러한 조성물의 흡수량을 측정하기 위하여 KS F 4916의 5.9.1에 규정하는 시험용 밑판 제작 방법에 의하여 제작된 시험체를 이용하여 KS F 4918의 시험방법에 의하여 흡수량을 측정하여 그 측정결과를 표1에 나타내었다.
또한 KS F 4001에 적합한 제품으로 300㎜×300㎜×60㎜ 제작된 시험용 밑판에 혼합물을 2㎜ 두께로 흙손으로 도포한 후 온도 20~23℃, 습도 95% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 14일간 양생한 시험체로 내충격성 시험을 KS F 4715에 규정된 방법으로 측정하여 그 측정결과를 표1에 나타내었다.
또한 내알칼리성 시험은 KS F 5114에 규정하는 두께 4㎜의 플렉시블판을 150㎜×50㎜ 절단한 크기의 바탕판에 조성물을 2㎜ 두께로 흙손으로 도포한 후 온도 20~23℃, 습도 95% 이상으로 조정한 항온 항습 장치에서 7일간 양생 후 KS F 4715에 규정된 방법으로 측정하여 그 측정결과를 표1에 나타내었다.
또한 지름 3㎝, 높이 20㎝의 반원형 형틀에 채운 후, 세웠을 때 조성물이 흘러내리는 흐름성을 측정하여 그 측정결과를 표1에 나타내었다.
표1로부터 알 수 있는 바와 같이 재분산성의 에틸렌 비닐 라우릴산, 에틸렌 비닐 아세테이트, 염화비닐 혹은 아크릴계 폴리머의 카르복실기와 시멘트의 Ca++와 결합반응에 의하여 재분산성 폴리머의 사용량이 15중량부 이상 사용하였을 경우, 부착강도가 20kg/㎟ 이며, 내잔갈림성, 내충격성, 내알칼리성이 우수한 것으로 나타났다. 그리고 폴리머와 시멘트의 사용량이 증가함에 따라서 물의 흡수량이 감소하여 방수성능이 더욱 향상되는 것을 보여준다.
또한, 카르복식 폴리 메틸 사카라이드 및 전분 에테르의 갖고 있는 특별한 가지형태에서의 시멘트와의 이온결합으로 메틸 셀룰로우스계 증점제보다 흐름성을 방지하는 특성이 뛰어난 것으로 나타났다.
앞에서 설명한 바와 같이 본 발명의 재분산성 폴리머를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호용 도장재 조성물에 의하면, 10~50 중량부의 백색 포틀랜드 시멘트와, 1~20 중량부의 재분산성 폴리머와, 30~70 중량부의 충진 보강제와, 0.1~1 중량부의 증점제와, 0.1~1 중량부의 유동화제와, 0.1~1 중량부의 소포제를 함유하고 있으므로, 콘크리트 구조물의 표면 열화를 방지할 수 있고, 콘크리트 구조물의 내구성을 향상시킬 수 있고, 콘크리트 구조물의 강도를 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 콘크리트 구조물의 표면에 용이하게 도포할 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 재분산성 폴리머를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호용 도장재 조성물을 콘크리트 구조물에 도포하였을 경우, 시멘트 입자와 모래 및 폴리머 입자가 물과 함께 혼합되어 시멘트의 수화반응이 이루어지지 않은, 즉 폴리머 필름이 형성되지 않은 혼합 후 초기 상태의 결합반응 메커니즘을 개략적으로 도시한 확대도이다.
도 2는 본 발명의 재분산성 폴리머를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호용 도장재 조성물을 콘크리트 구조물에 도포하였을 경우, 시멘트 입자와 모래 및 폴리머 입자가 물과 함께 혼합되고 나서 일정시간(1시간) 경과한 후의 시멘트 입자가 수화반응을 통하여 시멘트 수화물 입자를 생성하는 상태의 결합반응 메커니즘을 개략적으로 도시한 확대도이다.
도 3은 본 발명의 재분산성 폴리머를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호용 도장재 조성물을 콘크리트 구조물에 도포하였을 경우, 시멘트 입자와 모래 및 폴리머 입자가 물과 함께 혼합되고 나서 일정시간(5시간) 경과한 후의 시멘트 입자가 완전히 수화반응하여 물의 증발에 의해 폴리머 필름을 형성한 상태의 결합반응 메커니즘을 개략적으로 도시한 확대도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 ; 시멘트 입자 3 ; 모래
5 ; 폴리머 입자 7 ; 시멘트 수화물입자
9 ; 폴리머 필름

Claims (4)

10~50 중량부의 백색 포틀랜드 시멘트와, 1~20 중량부의 재분산성 폴리머와, 30~70 중량부의 입자크기가 0.15㎜ 이하의 규산질계 분말과 입자크기가 0.02㎜ 이하의 석회질계 분말을 혼합한 충진 보강제와, 0.1~1 중량부의 증점제와, 0.1~1 중량부의 유동화제와, 0.1~1 중량부의 소포제를 함유하는 것을 특징으로 하는 재분산성 폴리머를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호용 도장재 조성물.
제1항에 있어서, 상기 재분산성 폴리머는 에틸렌 비닐 라우릴산의 카르복실기와 시멘트의 Ca++와 결합반응에 의해 높은 접착강도와 방수성을 유지하도록 에틸렌 비닐 라우릴산, 에틸렌 비닐 아세테이트, 비닐 클로라이드 또는 아크릴 폴리머 중에서 선택된 적어도 1종 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 재분산성 폴리머를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호용 도장재 조성물.
제1항에 있어서, 상기 증점제는 메틸 하이드록시 에틸 셀룰로우스, 카르복시 메틸 셀룰로우스, 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로우스계 증점제와, 폴리 카르복시 사카라이드 및 전분 에테르계의 증점제 중에서 선택된 적어도 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 재분산성 폴리머를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호용 도장재 조성물.
제3항에 있어서, 상기 증점제는 메틸 하이드록시 에틸 셀룰로우스, 카르복시 메틸 셀룰로우스, 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로우스계의 증점제A와, 폴리 카르복시 사카라이드 및 전분 에테르계의 증점제B는 2:1의 비율로 함유하는 것을 특징으로 하는 재분산성 폴리머를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호용 도장재 조성물.
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