KR100743138B1

KR100743138B1 - 나노 폴리머 무기질계 도포방수재를 이용한 방균, 방식수로관.

Info

Publication number: KR100743138B1
Application number: KR1020060106325A
Authority: KR
Inventors: 권영순
Original assignee: 재신건설(주)
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2007-07-27

Abstract

본 발명은 나노 폴리머 무기질계 도포방수재를 이용한 방균, 방식 수로관에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고분자 에멀젼수지, 규산질계 무기질, 방균제 등을 포함하는 도포방수재를 이용하여 수로관의 내부에 방수층을 형성함으로써, 콘크리트의 열화 및 부식의 발생을 방지하도록 하는 것으로, 수로관(1)의 내부에 에멀젼 형태의 물질과 파우더 형태의 물질로 이루어진 2액형 도포방수재가 도포되어 방수층(2)이 형성되어지되,

상기 도포방수재의 상기 파우더 형태의 물질은 시멘트 30∼60중량%, 특수 혼화재 20∼60중량%, 실리카 나노입자 5∼10중량%, 경화조절제 1∼5중량%, 반응성 충전재 1∼3중량%, 반응촉진 안정제 1∼3중량%, 고성능 감수제 0.1∼1중량%, 방균제 0.1∼1중량% 및 특수입자 1∼30중량%로 이루어지고, 상기 에멀젼 형태의 물질은 폴리머 40∼70중량%, 고성능 감수제 1∼2중량%, 안정제 1∼5중량% 및 물 20∼53중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.

수로관, 방수층, 도포방수재, 방균제, 황산화

Description

나노 폴리머 무기질계 도포방수재를 이용한 방균, 방식 수로관.{Waterway pipe using coating for waterproofing}

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 의한 수로관을 나타낸 사시도.

도 1b는 본 발명의 일 실시예에 의한 수로관을 나타낸 단면도.

도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 수로관을 나타낸 사시도.

도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 수로관을 나타낸 단면도.

도 3, 4, 5는 본 발명의 또 다른 실시예들을 나타낸 단면도.

도 6은 방수층이 형성되지 않은 수로관의 열화 및부식발생을 나탄낸 도면.

도 7은 본 발명의 방수층이 형성된 수로관의 작용을 나타낸 도면.

*도면의 주요 부호에 대한 설명*

1: 수로관 2: 방수층

본 발명은 나노 폴리머 무기질계 도포방수재를 이용한 방균, 방식 수로관에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고분자 에멀젼수지, 규산질계 무기질, 방균제 등을 포함하는 도포방수재를 이용하여 수로관의 내부에 방수층을 형성함으로써, 콘크리 트의 열화 및 부식의 발생을 방지하도록 하는 것이다.

수로관은 물길에 놓는 관을 뜻하는 것으로, 종래 수로관은 사용하고자 하는 목적 및 주변 환경의 입지조건에 따라, 다양한 구조로 이루어져 있이며 주로 콘크리트에 의해 타설되어 땅속에 매립된 상태로 설치되거나 수로가 외부로 드러나도록 설치되고 있다.

일반적으로 콘크리트로 만들어진 수로관은 시멘트에서 발생되는 유독성에 의하여 용수에 나쁜 영향을 미치게 할 뿐만 아니라 수로관을 부식시켜 수로관의 강도를 저하시키고 수명을 단축시키는 원인이 되고 있다.

더욱이 하수로 등에서는 유독성 가스가 발생되어 오염이 더욱 가속화됨에 따라 수질을 악화시키는 주요 원인이 되는 것은 물론, 유독성 가스에 의하여 밀폐된 하수로나 맨홀 공간에서의 작업은 매우 위험한 실정이다.

또한 석회 성분을 주성분으로 하는 시멘트는 강한 알칼리성을 띄는 것이므로, 수로를 흐르는 용수가 알칼리성으로 변환되어 수질을 오염시킴에 따라 농업의 생산성을 저하시킬 뿐 아니라 공장에서는 용수를 중화시키기 위하여 별도의 정수처리를 해야하는 등의 문제점이 발생되었다.

그리고 상기 수로관의 부식 및 열화로 인하여 수로관을 반영구적으로 사용하지 못하고 잦은 보수와 교체작업을 하여야하는 바, 작업에 따른 불편함과 많은 비용이 요구되고 있는 실정이다.

상기한 종래의 수로관이 갖는 제반문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 고분자 에멀젼수지, 규산질계 무기질, 방균제 등을 포함하는 도포방수재를 이용하여 수로관의 내부에 방수층을 형성함으로써, 콘크리트의 열화 및 부식의 발생을 방지하는 것은 물론, 수로관을 반영구적으로 사용할 수 있도록 하고, 황산화 세균의 생성을 저해하고, 무기계 나노입자로 인해 탁월한 수밀성과 내구성을 갖도록 하는 나노 폴리머 무기질계 도포방수재를 이용한 방균, 방식 수로관을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 나노 폴리머 무기질계 도포방수재를 이용한 방균, 방식 수로관은, 수로관(1)의 내부에 에멀젼 형태의 물질과 파우더 형태의 물질로 이루어진 2액형 도포방수재가 도포되어 방수층(2)이 형성되어지되,

상기 도포방수재의 상기 파우더 형태의 물질은 시멘트 30∼60중량%, 특수 혼화재 20∼60중량%, 실리카 나노입자 5∼10중량%, 경화조절제 1∼5중량%, 반응성 충전재 1∼3중량%, 반응촉진 안정제 1∼3중량%, 고성능 감수제 0.1∼1중량%, 방균제 0.1∼1중량% 및 특수입자 1∼30중량%로 이루어지고,

상기 에멀젼 형태의 물질은 폴리머 40∼70중량%, 고성능 감수제 1∼2중량%, 안정제 1∼5중량% 및 물 20∼53중량%로 이루어진 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 수로관(1)은 흄관, PC관, 원심력사각수로관, PC 암거박스 및 플륨관으로 이루어진 군 중 선택된 1종인 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 특수 혼화재는 고로 슬래그, 플라이 애쉬 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 특수입자는 규불화염계 화합물로서, 규불화아연 또는 규불화마그네슘인 것을 특징으로 한다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 의한 수로관을 나타낸 사시도이고, 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 의한 수로관을 나타낸 단면도이며, 도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 수로관을 나타낸 사시도이고, 도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 수로관을 나타낸 단면도이며, 도 3, 4, 5는 본 발명의 또 다른 실시예들을 나타낸 단면도로서, 수로관(1)과 방수층(2)으로 이루어진다.

먼저 본 발명에서 사용되는 도포방수재에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명에 의한 도포방수재는 에멀젼 형태의 물질과 파우더 형태의 물질로 이루어진 2액형인바, 상기 파우더 형태의 물질은 시멘트 30∼60중량%, 특수 혼화재 20∼60중량%, 실리카 나노입자 5∼10중량%, 경화조절제 1∼5중량%, 반응성 충전재 1∼3중량%, 반응촉진 안정제 1∼3중량%, 고성능 감수제 0.1∼1중량%, 방균제 0.1∼1중량% 및 특수입자 1∼30중량%로 이루어진다.

그리고 상기 에멀젼 형태의 물질은 폴리머 40∼70중량%, 고성능 감수제 1∼2중량%, 안정제 1∼5중량% 및 물 20∼53중량%로 이루어진다.

그리고 상기 에멀젼 물질과 파우더 형태의 물질은 1:1로 혼합하여 사용하는 것이 가장 바람직하나 현상 상태에 따라 적절히 조절하여 사용하도록 한다.

상기 파우더 형태의 물질 중 시멘트는 재료 간의 바인더 역할을 하여 강도를 발현시키는 것으로, 시멘트가 30중량% 미만이 되면 충분한 강도가 발현되지 못하고 60중량%를 초과하면 과량이 되어 다른 물성에 영향을 미치므로, 그 배합비를 30∼60중량%로 하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 특수 혼화재는 내 황산염증대를 위한 것으로, 황산염에 대한 저항성이 우수한 혼화재료인 고로 슬래그, 플라이 애쉬 또는 이들의 혼합물을 이용하는 것이 가장 바람직하다. 상기 특수 혼화재가 20중량% 미만이 되면 황산염에 대한 저항성이 좋지 못하게 되고 60중량%를 초과하면 과량이 되어 전체적인 도포층의 물성이 저하될 우려가 있으므로, 그 배합비를 20∼60중량%로 하는 것이 바람직하다.

상기 실리카 나노입자는 실리카(SiO₂) 함량이 99% 이상이고, 입경이 10nm∼200nm로서 도포방수재의 수밀성을 향상시킬 뿐만 아니라 콘크리트의 표면 미세 공극에 침투하여 방수효과 및 도포방수재와 콘크리트의 부착성을 향상시기 위한 것으로, 실리카 나노입자가 5중량% 미만이 되면 재료의 수밀성이 좋지 못하게 되고 10중량%를 초과하면 과량이 되어 경제적이지 못하므로, 실리카 나노입자의 배합비를 5∼10중량%로 하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 실리카 나노입자는 유기 고분자계 사슬 구조로서, 고분자-나노입자 복합체(Nanocomposite)화하여 물리적 특성뿐만 아니라 내구성 향상에 기여하는 물질이다.

상기 경화 조절제는 조기의 강도 발현을 위해 사용되는 물질로서, 통상의 도포방수재에 사용되는 것을 이용하는 데, 상기 경화조절제가 1중량% 미만이면 조기 강도 발현이 어렵고 5중량%를 초과하면 과량이 되므로, 그 배합비는 1∼5중량%로 하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 반응성 충전재는 콘크리트에 침투하여 시멘트성분과 반응하여 방수성을 부여하는 물질로서, 반응성 충전재가 1중량% 미만이 되면 그 효과가 미미하게 되어 방수성능이 저하되고 3중량%를 초과하면 수화물을 과다하게 사용하게 되어 계면이 약해질 수 있으므로, 상기 반응성 충전재의 배합비는 1∼3중량%로 하는 것이 바람직하다. 상기 반응성 충전재로는 비표면적이 5,000∼8,000㎠/g인 벤토나이트(bentonite), 메타카올린(Meta-Kaolin), 칼슘 알루미네이트계 광물(Calcium Aluminate) 중 어느 하나 또는 2종 이상의 혼합물을 사용한다.

또한 반응촉진 안정제는 반응성 충전재의 반응을 안정적으로 유도하기 위한 것으로, 반응촉진 안정제의 배합비 역시 반응성 충전재와 동일한 배합비로 배합한다. 상기 반응촉진 안정제로로는 알카리 실리케이트류 또는 규불화염을 사용하는데, 상기 알카리 실리케이트류로는 소디움 실리케이트(Sodium silicate) 포타시움 실리케이트(Potassium Silicate)가 바람직하며 규불화염으로는 소디움 실리코 플로라이드(Na₂SiF₆) 또는 포타시움 실리코 플로라이드(K₂SiF₆)가 바람직하나 경제성을 고려할때 알카리 실리케이트류가 더욱 바람직하다.

또한 고성능 감수제는 상기 고성능 감수제는 재료 내의 미분말을 분산하는 효과가 있으며, 고성능 감수제가 0.1중량% 미만이면 소량이 되어 그 효과가 미미하게 되고 10중량%를 초과하면 오히려 그 효과가 반감될 수 있으므로, 고성능 감수제의 배합비는 0.1∼10중량%로 한다.

상기 방균제는 세균에 의한 콘크리트의 부식을 방지하기 위한 것으로, 방균제가 0.1중량% 미만이면 소량이 되어 그 효과가 미미하게 되고 10중량%를 초과하면 계면에서의 부착력 저하가 발생할 수 있을 뿐만 아니라 재료비의 구성 원가가 지나치게 상승하여 가격경쟁력이 현저히 떨어질 우려가 있으므로, 방균제의 배합비는 0.1∼10중량%로 한다.

상기 방균제는 황화수소 등에 의하여 생성된 황산화세균인 티오박테리어스, 티오옥시던시균의 생성을 억제시켜 콘크리트 구조물의 열화 및 균열 유발요인을 억제하며, 하수도, 하수처리시설 등에 적용할 경우 황산수소가스에 의한 콘크리트의 부식을 방지할 수 있는 것으로, 상기 방균제로는 니켈계와 텅스턴계의 분말형 방균제를 이용한다.

상기 특수입자는 구조물에서 황산화세균에 의한 생화학적 부식을 방지하는 기능을 하는 것으로서, 그 배합비가 1중량% 미만이 되면 소량이 되어 효과가 미미하게 되고 30중량%를 초과하면 과량이 되어 도포방수재의 물성이 저하될 우려가 있으므로, 상기 특수입자의 배합비는 1∼30중량%로 한다. 그리고 상기 특수입자로는 규불화염계 화합물을 이용하는 바, 구체적으로 규불화아연(ZnSiF₆) 또는 규불화마그네슘(MgSiF₆)을 이용한다.

상기 에멀젼 형태의 물질은 폴리머 40∼70중량%, 고성능 감수제 1∼2중량%, 안정제 1∼5중량% 및 물 20∼53중량%로 이루어지는 것인바,

상기 폴리머는 재료의 수밀성과 내화학부식성을 증대시키기 위한 재료로서, 폴리머의 배합비가 40중량% 미만이 되면 폴리머로서의 역할을 못하게 되고 70중량%를 초과하면 응결의 지연, 작업성의 급격한 저하, 강도 저하 등의 문제점이 발생할 수 있으므로, 폴리머의 배합비를 40∼70중량%로 하는 것이 바람직하다. 이때 그 배합비 비의 기준은 폴리머의 고용분을 50%인 것으로 한 것으로, 고용분의 함량에 따라 그 배합비를 물과 함께 조절하도록 한다.

그리고 상기 폴리머로는 아크릴계, 우레탄계, 아크릴-우레탄계 중 1종 이상의 혼합물을 사용하고, 폴리머 수지의 점도는 500∼2,500cps 정도의 것을 이용하며, pH가 5.5∼8.5 인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 고성능 감수제는 굳지 않은 상태에서의 작업성의 지속시간을 부여하기 위한 것으로, 고성능 감수제가 1중량% 미만이 되면 그 효과가 미미하게 되고 2중량%를 초과하면 과량이 되어 물성이 좋지 못하게 되므로, 고성능 감수제의 배합비는 1∼2중량%로 하는 것이 바람직하다.

또한 상기 안정제는 이질 재료간의 안정적인 혼합을 유지하기 위한 것으로, 일반적으로 시중에서 쉽게 구할 수 있는 것이다. 상기 안정제가 1중량% 미만이 되면 그 효과가 미미하게 되고 2중량%를 초과하면 과량이 되므로, 그 배합비를 1∼2 중량%를 사용하도록 한다.

상기와 같은 조성으로 되는 도포방수재는 방수재로서의 성능이 우수한 것은 물론, 실리카 나노입자가 콘크리트 표면의 공극으로 침투가 용이하여 미세 균열에 대한 내성을 발휘하고 모체의 접착성이 탁월한 것은 물론 황산화세균의 생성을 억제하여 콘크리트구조물의 열화 및 균열유발요인을 억제하는 효과를 갖는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 도포방수재는 수로관에 적용할 경우 방수 및 콘크리트 보호용 라이닝재로 사용될 수 있는 것이므로, 본원 발명의 수로관 내부에 보호층(2)을 형성할 수 있는 것이다.

본 발명에 의한 방균, 방식 수로관(1)은 수로관의 형태와 관계없이 어떠한 것을 이용하는 것이 가능한 것으로, 예를 들면 흄관, PC관, 원심력사각수로관, PC 암거박스 및 플륨관으로 이루어진 군 중 선택된 1종을 이용할 수 있다.

도 1a 및 도 1b에서와 같이 통상의 PC 암거박스나 PC관과 같은 수로관(1)의 내부에 상기에서 설명된 에멀젼 물질과 파우더 형태의 물질로 되는 도포방수재를 혼합하여 도포함으로써 방수층(2)을 형성하는 것이다.

상기 도포방수재를 도포하기에 앞서 프라이머를 도포한 후 도포방수재를 도포함으로써 그 접착성을 더욱 강하게 할 수 있는 바, 상기 도포방수재의 사용에 있 어서 프라이머를 이용하는 것은 당업자 사이에 널리 공지된 사항이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다. 또한 상기 도포방수재가 수로관(2)의 내부에 두 차례 이상 도포될 수 있는 것은 물론이다.

상기 방수층(2)이 형성되지 않은 수로관(1)은 도 6에서와 같이 온도차로 인한 결로가 발생되고, 황산화세균에 의한 부식이 발생되는 것이나, 본 발명의 방수층(2)이 형성된 수로관(1)은 도 7에서와 같이 표면의 열화가 방지되는 것은 물론 화학적 부식이 방지되고, 방균, 방수, 방식 효과를 갖게 되는 것이다.

또한 도 2a 및 도 2b에서와 같이 단면이 사각 형태를 갖는 수로관이 아닌 원형의 흄관으로 되는 수로관(1)의 내부에도 본원 발명의 도포방수재를 도포하여 방수층(2)을 형성할 수 있는 것은 당연한 것이다.

그리고 도 3, 4, 5 에서와 같이 원심력사각수로관, 사각 플륨관, U형 플륨관으로 되는 수로관(1)에 방수층(2)을 형성할 수도 있는 것이다.

상기와 같이 방수층(2)이 형성된 본 발명의 수로관(1)은, 수로관의 방수작용을 하는 것은 물론, 내부 표면의 열화를 방지하고, 황산화세균으로 인한 부식을 방지하는 역할을 하는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 상기한 실시예에 한하여 설명하였지만, 본 발명을 상기한 실시예로서 한정하는 것은 아닌 것으로, 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변형실시가 가능함은 물론이다.

상기한 설명에서 분명히 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 나노 폴리머 무기질계 도포방수재를 이용한 방균, 방식 수로관에 의하면, 고분자 에멀젼수지, 규산질계 무기질, 방균제 등을 포함하는 도포방수재를 이용하여 수로관의 내부에 방수층을 형성함으로써, 콘크리트의 열화 및 부식의 발생을 방지하는 것은 물론, 수로관을 반영구적으로 사용할 수 있도록 하고, 황산화 세균의 생성을 저해하고, 무기계 나노입자로 인해 탁월한 수밀성과 내구성을 갖도록 하는 등의 유용한 효과를 제공한다.

Claims

수로관에 있어서,

수로관(1)의 내부에 에멀젼 형태의 물질과 파우더 형태의 물질로 이루어진 2액형 도포방수재가 도포되어 방수층(2)이 형성되어지되,

상기 파우더 형태의 물질은 시멘트 30∼60중량%, 특수 혼화재 20∼60중량%, 실리카 나노입자 5∼10중량%, 경화조절제 1∼5중량%, 반응성 충전재 1∼3중량%, 반응촉진 안정제 1∼3중량%, 고성능 감수제 0.1∼1중량%, 방균제 0.1∼1중량% 및 특수입자 1∼30중량%로 이루어지고,

상기 에멀젼 형태의 물질은 폴리머 40∼70중량%, 고성능 감수제 1∼2중량%, 안정제 1∼5중량% 및 물 20∼53중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 나노 폴리머 무기질계 도포방수재를 이용한 방균, 방식 수로관.
제 1항에 있어서,

상기 수로관(1)은 흄관, PC관, 원심력사각수로관, PC 암거박스 및 플륨관으로 이루어진 군 중 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 나노 폴리머 무기질계 도포방수재를 이용한 방균, 방식 수로관.
제 1항 또는 제2항에 있어서,

상기 특수 혼화재는 고로 슬래그, 플라이 애쉬 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 나노 폴리머 무기질계 도포방수재를 이용한 방균, 방식 수로관.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 특수입자는 규불화염계 화합물로서, 규불화아연 또는 규불화마그네슘인 것을 특징으로 하는 나노 폴리머 무기질계 도포방수재를 이용한 방균, 방식 수로관.