KR100623423B1 - 콘크리트의 표면 마감용으로서 방수와 내식성을 갖는폴리머 시멘트 모르터 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트의 표면에 코팅되어 콘크리트에의 방수성, 내침투성 등을 강화함으로서 콘크리트의 내구수명을 증진시킬 수 있는 폴리머 시멘트 모르터 조성물에 관한 것으로서 다공성으로 인하여 외부로부터의 물의 침투나 대기로부터의 아황산가스나 아질산 가스 또는 탄산가스의 침투가 용이한 시멘트 모르터에 폴리머 등이 첨가되어 이들의 침투를 저감할 뿐 아니라 모체에 발생한 균열을 스스로 치유할 수 있는 균열 자가치유 기능의 폴리머 시멘트 모르터 조성물에 관한 것으로서 시멘트 모르터의 압축강도 발현 및 경제성 등의 장점과 시멘트 화합물과 반응하여 재결정화가 이루어질 수 있는 지방산 염계 유기화합물과 폴리머의 장점이 결합된 복합재료로서, 본 발명의 조성물 자체로서 방수성능과 내투수성이 강화된 표면 마감재로 사용하거나 노후화되고 열화된 콘크리트의 개·보수용으로 사용될 수 있을 뿐아니라, 본 발명의 가장 큰 특성인 구체에 발생하는 균열의 자가 치유 특성으로 인하여 다양한 형태의 시멘트 모르터 및 콘크리트 구조물 및 각종 건축물의 외장 및 내장 마감용으로 사용될 수 있다.

폴리머, 유기화합물, 재유화 폴리머, 내투수성, 방수성, 열화 콘크리트, 보수

Description

콘크리트의 표면 마감용으로서 방수와 내식성을 갖는 폴리머 시멘트 모르터 조성물{A composite of polymer cement mortar with anti-water property and durability as a concrete surface finishing material}

본 발명은 건축물의 리-모델링 공법에 사용할 수 있는 플리머 시멘트 모르터 조성물에 관한 것으로서 좀 더 자세하게는 재유화형 분산수지 또는 폴리머 에멀젼의 특성과 유기화합물에 의한 방수성능, 시멘트 모르터의 강도특성을 복합적으로 이용하여 부착강도가 우수하고, 구체에 발생하는 균열의 자가 치유기능에 의해 방수 및 내투수성의 강화에 의한 내구성이 뛰어나며, 시공이 용이한 폴리머 시멘트 모르터 조성물에 관한 것이다.

콘크리트는 경화과정에서 필수적으로 균열이 발생하게 되는데, 이 균열을 통하여 물의 침투 또는 콘크리트에 유해한 여러 가지 염, 즉 대기 중의 아질산염이나 아황산염 등의 침투가 용이해지며, 콘크리트 내부로 침투한 유해한 염이나 물로 인하여 콘크리트가 중성화되면서 건축물이 빠르게 열화된다. 또한 건축물 실내·외의 미장용 타일 역시 콘크리트의 중성화에 의한 열화로 인하여 탈락되는 경우가 많으며, 탈락되지 않은 경우에도 오염이 심한 상태로 존재하게 된다.

일반적으로 건물을 신축한 후 약 20여년이 경과하면 이들 건축물은 콘크리트의 내구성능 저하로 인하여 그 기능을 제대로 발휘하지 못하는 상태가 되나 이들을 전부 철거하여 새로이 건축한다는 것은 모든 여건을 감안할 때 경제적으로나 환경적인 측면에서 보아 불가능한 실정이다.

건축물의 성능을 다시 복구하기 위한 방법으로는 다양한 리-모델링용 재료를 사용하여 그 성능을 강화시키는 방법이 대두되고 있으며 특히 콘크리트를 구성하고 있는 기본 재료가 시멘트 재료라는 관점에서, 시멘트 재료를 기본으로 하는 복합재료의 사용이 점차 확대되고 있다. 시멘트 재료는 경제적이고 고강도의 재료라는 점에서는 매우 좋은 재료이나, 다공성이라는 취약점으로 인하여 여러 가지 단점이 노출되어 왔다. 이러한 시멘트계 재료의 약점을 보완하기 위하여 시멘트계 재료에 유기물의 기능을 동시에 갖는 폴리머 시멘트 모르터가 건축물의 리-모델링 재료로 활용되고 있으며, 이미 일부에서는 신규 건축물에서부터 이러한 리-모델링 공법을 적용하고 있다.

폴리머 시멘트 모르터는 유기 재료와 무기재료의 복합 기능을 갖는 재료로서 현재 다양한 공법이나 마감재로 여타 다른 마감재의 기능을 대체하고 있으나, 역시 근본적으로 시멘트계 재료가 기본이 되므로 시멘트계 재료의 특성인 균열의 발생을 통한 누수, 유해 이온의 침투 등에는 아직까지는 마땅한 대책이 없을 뿐 아니라, 우리나라와 같이 사계절 변화가 뚜렷한 나라에서는 온냉 반복에 따른 방수 성능의 저하 및 유해 이온의 침투 저항성 부족 등으로 장기적인 내구성의 문제가 나타나고 있다.

폴리머 모르터 복합체에 대해서는 한국 공개특허 특2000-0000485 에서는 폴리머 모르타르를 제조함에 있어 불포화 폴리에스테르 모르타르 수지를 결합재로 하여 금형몰드에 넣고 20 ℃에서 양생하여 제조하고 있는데, 이는 불포화 폴리에스터 수지를 사용함으로 인하여 상온에서의 양생이 곤란하고, 일반 건축물에서의 다양한 형태로의 적용 및 시공이 불편할 뿐 아니라, 그 범위가 성형품으로만 국한되는 단점이 있다. 또한 한국공개특허 특2001-0046911에서는 폴리머 모르터와 시멘트 모르터 복합체를 제조함에 있어 중앙에 제거 가능한 격막을 설치한 후 모르터가 경화되기 전에 격막을 제거하여 모르터를 혼합 시키는 방법을 제시하고 있어 역시 다양한 형태로의 사용이 불가능한 문제점이 있다.

또한 리-모델링을 위해서는 기존에 사용한 재료를 제거하여야 하나, 기존에 사용되어진 재료가 완전하게 제거되지 않을 수 있다는 점을 감안한다면 기존에 사용되어진 재료의 표면 위에 덧씌우는 작업이 필요한데, 이때 기존의 재료와의 친화성, 즉, 부착성능이 우수하여야 한다. 그러나 기존의 재료 중 타일 등으로 시공하였으나 일부가 떨어져 나간 경우는 동일하게 시공할 수 없는 문제점이 있으며, 시공한 타일 전체를 제거한 후 다시 타일로 재시공하여야 하며, 이는 경제적, 공사기간 등에 문제점이 있으며, 타일 이외에 에폭시수지, 우레탄 수지 등으로 시공 마감한 경우에도 역시 부분적인 보강이 곤란한 문제점이 있다.

또한 본 발명의 발명자와 다른 공동 발명자에 의해 출원 중인 한국공개특허 특2004-0087002 에서는 폴리머 시멘트 모르터를 제조함에 있어 시멘트계 재료와 재유화형 분산 폴리머를 사용하여 건축물의 보수재 및 마감재용 폴리머 시멘트 모르 터를 사용하는 방법을 제시하고 있으나 이들 재료의 사용 후 발생할 수 있는 균열에 대한 언급은 전혀 없으며, 따라서 균열의 발생에 의한 누수나 유해 이온의 침투 등에는 전혀 대책이 없는 문제점을 갖고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된것으로, 시공 장비나 시공 장소에 구애받지 않고 사용할 수 있으며, 재료를 사용한후 발생하는 균열을 통하여 물의 침투애 의한 누수나, 유해 이온의 침투에 의한 열화를 방지하기 위하여 발생한 균열에 불이 침투할 경우 스스로 균열을 치유하여 방수성능을 부여함으로서 물의 침투에 의한 누수나, 유해 이온의 침투를 방지할 수 있는 폴리머 시멘트 모르터를 개발한 것이다.

본 발명은 콘크리트와의 친화성이 우수한 재분산성 폴리머 및 시멘트를 주재료로 하여 신축 공사 시 콘크리트 표면에 마감재로 시공할 수 있으며, 기존에 사용되어진 타일, 에폭시 수지 마감재, 우레탄 수지 마감재, 기타 레진 모르터 등의 표면위에 안정하게 시공될 수 있으며, 모르터가 경화된 후 균열을 통하여 물이 침투할 경우에 본 발명에 의한 폴리머 시멘트 모르터 중의 유기화합물과의 반응에 의하여 폴리머 시멘트 모르터 내부의 기공에 새로운 결정이 생성되어 기공을 채워줌으로서 균열을 스스로 치유하여 방수 성능이 강화되고 유해한 염의 침투를 방지하도록 고안된 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 백 시멘트 30 내지 60 중량부, 정선된 규사 30 내지 50 중량부, 정선된 탄산칼슘 10 내지 20 중량부, 에틸렌 비닐 아세테이트-비닐 바사테이트 공중합물 계열의 재분산성 폴리머 또는 폴리 아크릴계 재분산성 폴리머 2내지 6 중량부, 실리콘 계 소포제 0.2 내지 0.6 중량부, 셀루로오스 염 0.05 내지 0.2 중량부, 멜라민-포름알데히트 설페이트 축합물을 주성분으로 하는 유동화제 0.5 내지 1.0 중량부, 규산질 마그네슘 0.06 내지 0.12 중량부, 지방산 염 0.1 내지 0.2 중량부가 혼합된 것을 특징으로 한다.
이때 상기 지방산 염은 올레인산 나트륨 또는 퓨마릭산 나트륨, 스테아릭산 칼슘을 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 폴리머 시멘트 모르터 조성물에서, 규산질 마그네슘은 폴리머 시멘트 모르터 내부의 기공에 물이나 유해 이온의 침투 방지용 결정을 생성하기 위한 재료로써 사용된다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 예로 들어 설명하기로 하며, 후술할 실시예에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.

실시예

실시 예에서는 백시멘트 1000g, 정선된 백규사 1000g, 정선된 탄산칼슘 200g, 에틸렌 비닐 아세테이트-비닐 바사테이트 공중합물 계열의 재분산성 폴리머 25g, 폴리 아크릴 계 재분산성 폴리머 25g, 실리콘 계 소포제 4g, 셀루로오스 염 0.5g, 멜라민-포름알데히트 설페이트 축합물을 주성분으로 하는 유동화제 20g, 규산질 마그네슘 0.6g, 지방산 염으로 올레인산 나트륨2g 을 건식으로 완전하게 혼합한 후 물을 400g 첨가한 후 1분당 회전수 20으로 서서히 5분간 교반하였다. 또한 본 발명품의 특성을 비교하기 위하여 백시멘트 1000g, 정선된 백규사 1000g, 정선된 탄산칼슘 200g, 에틸렌 비닐 아세테이트-비닐 바사테이트 공중합물 계열의 재분산성 폴리머 25g, 폴리 아크릴 계 재분산성 플리머 25g, 실리콘 계 소포제 4g, 셀루로오스 염 0.5g, 나프탈렌-포름알데히트 설페이트 축합물을 주성분으로 하는 유동화제 20g 을 건식으로 완전하게 혼합한 후 물을 400g 첨가하여 1분당 회전수 20 으로 서서히 5분간 교반하였다.

상기와 같은 본 발명의 특성을 확인하기 위해 물성을 측정하였으며 방수성능과 유해 이온의 침투력을 가름하기 위하여 본 발명자에 의해 출원 중인 한국공개특허 2004-0087002에 의한 다른 배합의 폴리머 시멘트 모르터의 특성을 비교하였다.

폴리머 시멘트 모르터의 물성 측정 결과 비교제품의 기공율과 투수계수에 비하여 본원 발명에 의한 물성은 기공율이 낮고 투수계수가 낮아 본원 발명의 폴리머 시멘트 모르터의 방수성능 및 유해이온의 침투 차단 능력이 매우 우수함을 확인 할 수 있었다.

또한 본원 발명에 의한 폴리머 시멘트 모르터의 수화상태를 그림1, 2, 3, 4,에 나타내었다. 그림의 결과를 보면 본원 발명에 의한 수화물은 침상 결정의 생성으로 공극이 현저하게 적은 것을 볼 수 있다. 또한 그림 5에는 일반 시멘트의 전자 현미경 사진으로서 칼슘 실리케이트 수화물의 침상결정이 생성되어 있으며, 또한 많은 궁극이 존재함을 확인 할 수 있다.

Claims (3)

1. 백 시멘트 30 내지 60 중량부, 정선된 규사 30 내지 50 중량부, 정선된 탄산칼슘 10 내지 20 중량부, 에틸렌 비닐 아세테이트-비닐 바사테이트 공중합물 계열의 재분산성 폴리머 또는 폴리 아크릴계 재분산성 폴리머 2내지 6 중량부, 실리콘 계 소포제 0.2 내지 0.6 중량부, 셀루로오스 염 0.05 내지 0.2 중량부, 멜라민-포름알데히트 설페이트 축합물을 주성분으로 하는 유동화제 0.5 내지 1.0 중량부, 규산질 마그네슘 0.06 내지 0.12 중량부, 지방산 염 0.1 내지 0.2 중량부가 혼합된 것을 특징으로 하는 폴리머 시멘트 모르터 조성물.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 지방산 염은 올레인산 나트륨 또는 퓨마릭산 나트륨, 스테아릭산 칼슘을 사용하는 것을 특징으로 하는 폴리머 시멘트 모르터 조성물.
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