KR100816518B1

KR100816518B1 - 수용성 에폭시 침투 방수 조성물 및 이를 이용한 콘크리트구조물 보수공법

Info

Publication number: KR100816518B1
Application number: KR1020070061811A
Authority: KR
Inventors: 윤세근
Original assignee: 주식회사 하남방수
Priority date: 2007-06-22
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2008-03-24

Abstract

본 발명은 방수, 방식 성능이 뛰어난 수용성 에폭시 침투 방수 조성물에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 에멀션 올레인산염 실리케이트를 함유한 에폭시 수지 조성물 100중량부에 대하여, 알루미늄 실리케이트 7~21중량부, 실리카 10~30중량부, 포트란트시멘트 30~90중량부, 규석분 50~150중량부 및 알루미나시멘트 3~9중량부를 함유하는 포졸란혼합물 200~300중량부가 함유된 수용성 에폭시 침투 방수 조성물을 제공한다.

본 발명의 수용성 에폭시 침투 방수 조성물은 경화를 촉진시키고 부착력을 향상시킬 뿐만 아니라, 콘크리트 내구력을 증진시키고 물의 침투를 차단함으로써, 방수, 방식 성능이 뛰어나며 시간과 비용을 절감할 수 있어, 방수 공정이 간단하고 공사기간을 단축시키는 경제적인 공법으로, 기존 공법의 문제점인 콘크리트와의 부착성 및 내마모성 방식 결여로 인한 문제를 해결할 수 있다.

방수, 방식, 에폭시 수지, 피복제

Description

수용성 에폭시 침투 방수 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수공법 {Soluble epoxy osmotic waterproofing composition and Repairing method of concrete structure using the same}

본 발명은 방수, 방식 성능이 뛰어난 수용성 에폭시 침투 방수 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 콘크리트 구조물은 50여년의 내구연한을 가진 것으로 알려져 있으나, 날로 증가하고 있는 환경공해물질(탄산가스, 아황산가스, 질소화합물, 염소성분 등)의 배출로 인한 산성비, 분진(황사) 등이 물리적, 화학적인 환경 조건에 의한 구조물의 수명을 단축시키는 현상이 나타나고 있으며, 또한 지하 표층수는 황산염, 탄산염 등이 용존되어 침식이 있는 물로 변화하고 있어 구조물을 손상시키고 있다. 이와 같은 콘크리트 구조물에 대한 방수, 방식 성능의 결함으로, 누수되는 경우에는 압축강도나 동결융해 저항성, 화학적 침식에 대한 저항성 등이 저하되어 구조물의 수명을 단축시킴과 동시에 건축물의 미관 손상과 생활공간으로서의 거주성도 크게 저하시켜 경제적으로 큰 손실을 가져온다.

누수를 해결하기 위한 방수공법으로 사용재료나 시공방법에 따라 여러가지 공법이 있다. 즉 규산소다를 응용한 액체방수, 실리콘계 액상 침투방수, 아크릴에멀존을 기재로 한 분말침투방수, 각종 도막방수(쉬트계, 고무계, 에폭시계, 포리우레탄계 등) 등으로 콘크리트 표면에 침투, 도포하여 누수나 방식을 차단하고 있다. 액체방수는 가격이 저렴하여 일반적으로 사용하고 있으나, 부착성 결여로 들뜸 현상이 있어 크랙을 발생하여 누수를 차단하기에는 부족하고, 액상형 침투 방수제는 방수 효력의 기간이 약 1년정도이며 발수제용으로 사용하고 있다. 근래에는 에폭시계 도막 방수를 선호하고 방수, 방식제로서 에폭시 수지를 이용한 공법이 개발되고 있다.

구체적으로, 콘크리트 구조물의 방수, 방식의 개념은 다음과 같다.

콘크리트는 시멘트 (포트란트 시멘트), 골재 및 물과 혼합되어 수화물을 생성하는데, 그 화학반응식은 다음과 같다.

3CaOSiO₂(C₃S)

2CaOSiO₂(C₂S) C-S-H (CaO, SiO₂, NH₂O)

CaSO₂H₂O (석고) + H₂O → Ca(OH)₂

3CaAl₂O (C₃A) 3CaOAl₂O₃CaSO₄32H₂O

4CaOAl₂O₃Fe₂O₃ (C₄AF) 3CaOAl₂O₃CaSO₄12H₂O

수화생성물은 크게 네 가지 종류로 구성되어 있는데, C-S-H (CaO, SiO₂, NH₂O)는 1 μm 이하의 망상 또는 섬유상의 치밀 조직(밤송이 모양)으로 이루어져 있 으며, 콘크리트 구성물 중 가장 안정된 조직이다. 3CaOAl₂O₃CaSO₄32H₂O와 3CaOAl₂O₃CaSO₄12H₂O 는 수 μm 이하의 침상 또는 육각판상의 적층 구조로 이루어져 있으며 이들은 거대한 물분자의 결합수를 취하여 크게 팽창한다. 이런 팽창에 의하여 콘크리트는 열화하게 되고, 크랙이 발생하며 심하면 붕괴에 이른다. Ca(OH)₂는 수십 μm의 육각판상으로서 층상으로 쌓여 잔존하고 있다. 이것이 수중이나 대기 중의 탄산가스 (CO₂)와 반응을 일으켜 이루어지는 중성화가 곧 열화의 원인이 되고 H₂SO₄과 반응해서 3CaOAl₂O₃CaSO₄32H₂O를 생성하면서 결합수를 취하여 크게 팽창한다. 즉, 수산화칼슘은 크랙의 원인을 제공하거나 크랙의 확장을 크게 촉진시켜 강도 저하 및 조직 열화에 결정적인 역할을 하게 된다. 결국 시멘트 경화체의 강도 증진 및 조직 치밀화에 의한 내구성 향상을 위해서는 수산화칼슘 결정체를 없애주는 것이 좋은 방법이다.

한편, 침투방수는 콘크리트 건물의 발수 목적으로 많이 사용되며, 콘크리트 조직내의 수산화 칼슘 및 미수화시멘트 성분이 반응하여 조직을 치밀하게 만들어서 방수성을 향상시키는 효과가 있다. 침투 방수제는 단순히 분사 시공함으로서 콘크리트에 침투성을 강화하고 시공성을 개선하며 콘크리트 내부조직을 방수상 수밀하게 만들어주는 재료 및 공법으로 균열과 박리현상이 없는 콘크리트 건물에 효과적이다.

상기 침투방수 공법의 특징은 치밀한 조직 형성으로 콘크리트 강도 증가 및 수밀성을 증가시키고, 콘크리트 내부의 철근 부식을 억제한다. 또한, 백화, 이끼, 곰팡이 등의 억제효과가 있으며, 시공후 통기성을 유지시킬 수 있고, 시공이 간편하고, 시공 후 유지관리가 쉽다. 또한, 내염성이 강하기 때문에 해수 및 해풍에도 콘크리트의 부식을 방지한다.

하지만, 종래 분말형 침투 방수제는 단순한 콘크리트의 모세공극을 채워 투수에 대한 저항성을 향상시키는 공법으로, 콘크리트와의 부착성 및 내마모성 방식 결여로 인한 문제점이 제기되고 있다.

본 발명의 목적은 방수, 방식 성능이 뛰어나며 시간과 비용을 절감할 수 있는 수용성 에폭시 침투 방수 조성물 및 이를 이용한 보수공법을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면,

에멀션 올레인산염 실리케이트를 함유한 에폭시 수지 조성물 100중량부에 대하여, 알루미늄 실리케이트 7~21중량부, 실리카 10~30중량부, 포트란트시멘트 30~90중량부, 규석분 50~150중량부 및 알루미나시멘트 3~9중량부를 함유하는 포졸란혼합물 200~300중량부가 함유된 수용성 에폭시 침투 방수 조성물을 제공할 수 있다.

상기 올레인산염 실리케이트를 함유한 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지조성물 70~90중량부에 대하여 에멀션 올레인산염 실리케이트 10~30중량부가 함유될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 올레인산염 실리케이트는 전체 100 중량부에 대하여 올레인산 15~25중량부, 실리카 1~10중량부, 암모니아수 1~5중량부, 유동화제 1~5중량부 및 물 60~70중량부를 포함할 수 있다.

삭제

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 실리카는 흄실리카, 실리카졸, 실리카 콜로이드, 실리카 슬러리, 제올라이트 실리카, 플라이 애쉬 및 캡실로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 에폭시 수지조성물은 하기의 단계를 통해 제조되는 1액형 에폭시 수지조성물일 수 있다:

(a) 에폭시 에멀션 수지와 폴리아민수지를 혼합하여 아민기 말단을 가지는 화합물을 제조하되, 상기 에폭시 에멀션 수지 20~40중량부에 상기 폴리아민수지 60~ 80중량부로 혼합하는 단계;

(b) 상기 에폭시 에멀션 수지와 상기 폴리아민수지를 혼합하여 에폭시기 말단을 가지는 화합물을 제조하되, 상기 에폭시 에멀션 수지 60~80중량부에 상기 폴리아민수지 20~40중량부로 혼합하는 단계;

(c) 아크릴 에멀션 용액, 멜라민수지, 실리카졸 및 안정제를 혼합한 화합물을 제조하는 단계;

(d) 단계(a)의 상기 화합물과 상기 단계(c)의 화합물을 1:1~3 중량비로 혼합하는 단계;

(e) 단계(b)의 상기 화합물과 상기 단계(c)의 화합물을 1:1~3 중량비로 혼합하는 단계; 및

(f) 단계(d)에서 얻어진 혼합물과 상기 단계(e)에서 얻어진 혼합물을 혼합하여 1액형 에폭시 수지 조성물을 제조하는 단계.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단계(c)에서 상기 아크릴 에멀션 용액은 80중량부, 상기 멜라민수지는 8~12중량부, 상기 실리카졸은 8~12중량부 및 상기 안정제는 0.05~0.2중량부일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면,

(a) 구조물의 상판 표면을 정리하는 단계;

(b) 상기 정리된 상판 표면에 에폭시 수지조성물 70~90중량부에 대하여 에멀션 올레인산염 실리케이트 10~30중량부를 혼합한 혼합물을 도포하여 프라이머층을 형성하는 단계; 및

(c) 상기 형성된 프라이머 층상에 상기 제조된 수용성 에폭시 침투 방수 조성물을 미장하는 단계

를 포함하고, 상기 수용성 에폭시 침투 방수 조성물을 이용하는 구조물의 보수 공법을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (b)단계에서 도포 후 0.5~1시간을 정치할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (c)단계에서 수용성 에폭시 침투 방수 조성물은 제조된 후 0.5~1시간 동안 미장할 수 있다.

이하, 본 발명의 수용성 에폭시 침투 방수 조성물에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 수용성 에폭시 침투 방수 조성물은 에멀션 올레인산염 실리케이트를 함유한 에폭시 수지 조성물 100중량부에 대하여, 알루미늄 실리케이트 7~21중량부, 실리카 10~30중량부, 포트란트시멘트 30~90중량부, 규석분 50~150중량부 및 알루미나시멘트 3~9중량부를 함유하는 포졸란혼합물 200~300중량부가 함유된 것으로, 상기 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지조성물 70~90중량부 및 에멀션 올레인산염 실리케이트 10~30중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 알루미늄 실리케이트는 7~21중량부가 함유되는 것이 바람직하며, 7중량부 미만으로 함유되는 경우는 속결작용이 원활히 일어나지 않으며, 21중량부 초과하여 함유되는 경우 속결작용이 필요이상으로 활발하여 너무 빨리 굳게 된다.

상기 실리카는 10~30중량부인 것이 바람직하며, 10중량부 미만인 경우 조성물의 강도를 높이고 조직을 세밀화하기 어렵다. 또한, 30중량부를 초과하여 함유되면, 점도가 필요이상으로 증가되어 활용이 어려워진다.

상기 포트란트시멘트는 30~90중량부가 함유되는 것이 바람직하며, 90중량부를 초과하여 함유하는 경우 필요이상으로 빨리 굳어 활용이 어려워진다.

상기 규석분은 50~150중량부가 함유되는 것이 바람직하며, 50중량부 미만일 경우는 산이나 알칼리에 침식될 우려가 있다. 50중량부를 초과하여 함유되면 화학작용이 제대로 일어나지 않아 활용이 어려워진다.

상기 알루미나시멘트는 3~9중량부 함유되는 것이 바람직하며, 알루미늄이 함유되어 있어 수중에서 빨리 굳도록 속결작용을 일으키며, 3중량부 미만인 경우는 속결작용이 원활히 일어나지 못한다.

상기 올레인산염 실리케이트는 전체 100중량부에 대하여 올레인산 15~ 25중량부, 실리카 1~10중량부, 암모니아수 1~5중량부, 유동화제 1~5중량부 및 물 60~70중량부를 포함하는 것이 바람직하다.

삭제

구체적으로, 에멀션 올레인산염 실리케이트의 경우는 콘크리트 표면에서부터 내부로 깊숙이 침투되어 시멘트가 수화할 때 생성·유리되는 수산화칼슘과 포졸란혼합물 속에 함유되어 있는 가용성 규산겔과 규산이온이 모세관 공극 내에 침투하여 수산화칼슘과 반응하여 불용성의 규산칼슘 수화물 결정체가 나노크리스탈 섬유를 형성하여 모세공극을 채움으로써 투수에 대한 저항성을 향상시킨다.

또한, 지방산 유도체인 R-COO-K (K: 금속염 또는 암모늄염)는 치환체인 알킬기(R) 중 발수력을 갖는 치환체인 C₁₈H₃₁을 도입하여 자체 발수력에 의하여 모세관을 통한 물의 침투를 차단시키는 역할을 한다.

상기 실리카는 흄 실리카, 실리카졸, 실리카 콜로이드, 실리카 슬러리, 제올라이트 실리카, 플라이 애쉬 및 캡실로 구성되는 군에서 하나 이상의 재료를 선택할 수 있다. 이들의 주성분은 모두 SiO₂로 수산화칼슘 Ca(OH)₂와 반응하여 규산칼슘 C-S-H (CaO, SiO₂, NH₂O) 결합을 형성하게 된다. 이와 같은 다량의 규산칼슘 C-S-H은 콘크리트의 공극에 조밀하게 충진되어 방수 효과 및 내화학성을 증진시켜 염화물의 침투억제 효과 및 철구조물에 대한 우수한 방청성을 발휘하게 된다.

특히 이들 중 흄 실리카는 90 내지 96%의 SiO₂함유량을 가지며, 그 입자 크기가 0.1 내지 0.15μm정도로 미세한 분말상이기 때문에 담배 연기와 같은 정도의 초미립 분말을 형성할 수 있어 더욱 효과적이다. 또한, 이것은 분말의 형태로 몰타르나 콘크리트에 혼입하여 콘크리트 경화 후 시멘트 입자 간 공극을 충진함과 동시에 장기간에 걸쳐 시멘트 수화 반응에 의해 생긴 수산화 칼슘을 포졸란 반응으로 고정시킴으로써 몰타르나 콘크리트를 밀실하게 하고 균열을 치유하기도 한다. 방수 조성물에 상기 실리카 성분이 많이 함유될수록 콘크리트의 압축 강도가 증가되는 장점이 있으나 이를 지나치게 많이 첨가할 경우 점도가 증가되는 문제점이 있기 때문에 올레인산염 실리케이트 전체 100중량부에 대하여 1 내지 10 중량부 내에서 사용하는 것이 바람직하다.

상기 암모니아수 이외에도, 수산화칼슘 또는 수산화칼륨을 이용하는 것도 가능하다. 암모니아수가 1 중량부 이하로 첨가될 경우에는 지방산 염이 충분히 형성되지 않으며, 5 중량부 이상으로 첨가될 경우에는 여분의 암모니아로 인한 악취 문 제가 있다.

유동화제는 방수 조성물 혼입시 몰타르나 콘크리트의 유동성 저하를 개선시킴으로써, 콘크리트를 부어 넣을 경우 적은 다짐으로도 치밀하게 다짐된 구조물을 만들어주는 역할을 한다. 주로 멜라민-포름알데히드 축합물을 주성분으로 하는 유동화제를 사용하는데 이러한 유동화제는 올레인산염 실리케이트 전체 100중량부에 대하여 1 내지 5 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 1 중량부 이하로 첨가될 경우에는 방수재의 충분한 유동성을 확보할 수 없는 문제가 있고, 5 중량부 이상으로 첨가되는 경우에는 경화가 어렵고 콘크리트의 강도 저하를 유발할 수 있는 문제가 있다.

상기 에폭시 수지조성물은 등록특허 제10-0581377호에 개시된 방법과 같이, (a) 에폭시 에멀션 수지와 폴리아민수지를 혼합하여 아민기 말단을 가지는 화합물을 제조하되, 상기 에폭시 에멀션 수지 20 내지 40중량부에 상기 폴리아민수지 60 내지 80중량부로 혼합하는 단계; (b) 상기 에폭시 에멀션 수지와 상기 폴리아민수지를 혼합하여 에폭시기 말단을 가지는 화합물을 제조하되, 상기 에폭시 에멀션 수지 60 내지 80중량부에 상기 폴리아민수지 20 내지 40중량부로 혼합하는 단계; (c) 아크릴 에멀션 용액, 멜라민수지, 실리카졸 및 안정제를 혼합한 화합물을 제조하는 단계; (d) 단계(a)의 상기 화합물과 상기 단계(c)의 화합물을 1:1~3 중량비로 혼합하는 단계; (e) 단계(b)의 상기 화합물과 상기 단계(c)의 화합물을 1:1~3 중량비로 혼합하는 단계; 및 (f) 단계(d)에서 얻어진 혼합물과 상기 단계(e)에서 얻어진 혼합물을 혼합하여 1액형 에폭시 수지 조성물을 제조하는 단계를 통해 제조될 수 있 다.

상기 단계(c)에서 상기 아크릴 에멀션 용액은 80중량부, 상기 멜라민수지는 8~12중량부, 상기 실리카졸은 8~12중량부 및 상기 안정제는 0.05~0.2중량부인 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 1액형 에폭시 수지 조성물은 주제와 경화제가 혼합된 1액형 에폭시 수지로서 시멘트(콘크리트) 몰탈에 적용하도록 제조된, 내약품성, 내식성, 부착성, 중성화방지, 내마모성이 우수한 수지이다. 이러한 에폭시 수지는 상기 올레인산 염 실리케이트와 더불어 콘크리트 모체에 침투되어 규산칼슘 수화물 결정체를 수밀화 부착되고, 헤어크랙을 방지하여 내구력이 우수한 콘크리트로 형성된다.

건설재료로 사용되는 에폭시 수지는 i) 콘크리트 구조물이나 강 구조물의 표면 강화와 부식을 방지하게 위한 도장재료의 일종으로 사용되거나, ii) 콘크리트 구조물에서 균열 및 박리현상이 발생하였을 경우 더 이상의 열화현상 진전을 방지하기 위한 보수재료로 사용된다. 또한, 이 수지는 iii) 탄소 섬유나 폴리섬유류를 이용한 구조물 보강재의 접착제로 사용된다. 상기 1액형 에폭시 수지 조성물도 이러한 다양한 용도로 사용될 수 있으며, 특히 방수, 방식, 내마모성, 내약품성과 고접착력이 요구되는 분야에 바람직하게 사용될 수 있다.

상기 1액형 에폭시 수지 조성물을 구성하는 에폭시 수지의 종류에는 제한이 없다. 건설재료로 주로 사용되는 에폭시 수지는 비스페놀A 즉, 페놀 2분자와 아세톤의 축합으로 생성된 화합물과 에티크롤로히드린 분자 속에 에폭시기를 갖는 화합물의 축합 생성물인 폴리글리시딜에테르형 수지이다. 중합도는 1 내지 4를 가지며 실용적으로는 최대 15의 중합도를 가질 수 있다. 이외에도 브롬 등과 같은 원소로 할로겔화된 비스페놀 A형, 비스페놀 F형, 노블락형, 사이클로알리파틱형의 비스페놀 수지를 예로 들 수 있다. 이와 같은 수지는 중합반응하여 구성단위가 두 개 이상 반복되는 결합을 하게 되면 어느 정도 다른 성질을 부여할 수 있으며, 이것은 조성의 구성단위 그 자체는 변하는 것이 아니고 중합의 정도, 중합 수에 따라 성질의 차이가 생기는 것이다.

또한 에폭시 수지의 경화제로 폴리아민, 폴리아미드, 페놀수지, 우레아수지, 멜라민수지, 이소시아네이트, 폴리에스테르,산무수물 등의 다양한 화합물이 사용될 수 있으며, 이중 가장 많이 사용되는 것이 아민류이다. 이러한 아민에는 암모니아의 수소가 탄화수소로 치환된 수에 따라 제1(R-NH2) 아민, 제2(R2-NH) 아민, 제3(R3-N) 아민이 있으며 아민기의 수에 따라 모노아민, 디아민, 폴리아민, 치환된 탄화수소(R)의 종류에 따라 지방족 아민, 방향족 아민으로 나뉜다.

상기 아민 중에서 폴리아민이 바람직하다. 이러한 폴리아민은 글리시딜에테르형, 글리시딜에스터형 에폭시와 반응이 빠르고 발열이 심하며, 가사시간이 짧다. 폴리올레핀계 에폭시와는 반응이 늦고 상온경화가 되지 않아 가열 또는 산성 촉진제를 사용하거나 이를 함께 사용하여야 한다. 제3아민을 촉진제로 사용할 경우 정량보다 경화제로서의 폴리아민을 줄이고, 경화촉진이나 저온에서 경화시켜야 할 경우에는 페놀류, 트리페놀 포스파이트, DMP-30 등을 사용할 수 있다. 이러한 폴리아민의 예로 이에 한정되지 않으나 디에틸렌트리아민(DETA), 트리에틸렌트리아민(TETA), 디에틸아미노 프로필아민 (DEAPA), 멘탄디아민(MDA), N-아미노에틸 피페 라진(N-AEP), M-크실렌 디아민(MXDA), 이소포론 디아민(IPDA) 등을 들 수 있다. 이중 디에틸아미노 프로필아민의 경우 분자량이 큰 에폭시 수지와 상온경화가 가능하다. 이외에도 가사시간의 연장, 경화속도 조정, 에폭시와의 상용성 향상, 독성의 감소, 수지에 대한 첨가량 증대로 계량 및 혼합을 용이하게 하는 작업성을 향상시킬 수 있는 변성 지방족 폴리아민을 사용할 수도 있다. 이러한 아민을 변성시켜 사용하는 방법으로 에폭시 수지에 폴리아민을 과잉으로 반응시켜 부가생성물을 얻는 방법 등이 있다.

상기 1액형 에폭시 수지 조성물을 제조하는데 아크릴 에멀션 용액, 멜라민수지, 실리카졸 및 안정제를 혼합한 화합물도 포함된다. 여기서 아크릴 에멀션 용액은 에폭시 수지 조성물의 내구성을 보완하는 역할을 하고, 이를 포함하지 않고 에폭시 수지만으로 화합물이 구성되는 경우 반응이 급격하게 일어나 반응기 내에서 굳어져 몰탈이나 접착제, 바닥조정재 등으로 활용이 어려워진다. 또한 멜라민 수지는 유동화제로 역할을 수행하고, 실리카졸은 충전제로서 조성물의 강도를 높이고 조직을 세밀화하는데 기여한다. 안정제는 형성된 조성물을 구조물의 표면에 도포시 구조물과의 반응이 안정적으로 일어나도록 돕는다. 따라서 이러한 안정제가 사용되지 않으면 도포 후 수지 조성물이 구조물과 밀착하지 못하고 떠버리는 문제가 발생할 수 있다.

상기 알루미늄 실리케이트 7~21중량부, 실리카 10~30중량부, 포트란트시멘트 30~90중량부, 규석분 50~150중량부 및 알루미나시멘트 3~9중량부를 함유하는 포졸란혼합물은 수경성 성분으로서 수화 반응을 일으키며, 습윤면에서 경화를 촉진시키 고 부착력을 향상시킬 뿐만 아니라, 포졸란혼합물이 콘크리트 모체에 침투되어 수화 생성물인 수산화칼슘과 반응하여 연속적으로 규산칼슘 수화물 결정체를 형성하여 공극을 막아 콘크리트 내구력을 증진시키고 물의 침투를 차단하는 역할을 한다.

본 발명의 조성물의 구성성분들의 함량을 맞추기 위하여 물이 적절한 양으로 첨가될 수 있다. 본 발명은 상기 범위 내에서 구성성분의 수치를 변형하여 실시하는 것을 포함하며, 상기 범위는 경제성과 발명의 효과를 고려하여 가장 적절한 수치를 든 것이다.

또한, 본 발명은 다음 단계를 포함하고, 상기 방법에 의해 제조된 조성물을 이용하는 콘크리트 구조물 보수공법을 제공할 수 있다:

(a) 콘크리트 상판 표면 또는 강 상판 표면을 정리하는 단계;

(b) 상기 정리된 상판 표면에 에폭시 수지조성물 70~90중량부에 대하여 에멀션 올레인산염 실리케이트 10~30중량부를 혼합한 조성물을 도포하여 프라이머 층을 형성하는 단계; 및

(c) 상기 형성된 프라이머 층상에 상기 수용성 에폭시 침투 방수 조성물을 미장하는 단계.

상기 보수공법은 포졸란혼합물 및 1액형 에폭시 수지 조성물을 주성분으로 한 수용성 에폭시 침투 방수 조성물을 콘크리트 표면에 1 내지 3mm 도포함으로써 불용성 화합물인 규산칼슘 수화물이 에폭시와 더불어 나노 크리스탈 섬유물질이 콘크리트의 모세공극을 채워 구근을 형성하여, 콘크리트와 3차원 망상구조가 일체화 되는 방수, 방식 공법이다.

상기 (b)단계에서 도포 후 0.5~1시간이 경과한 다음에 (c)단계를 수행하는 것이 바람직하고, 상기 (c)단계에서 수용성 에폭시 침투 방수 조성물은 제조된 후 0.5~1시간 동안에 미장하는 것이 바람직하다. 상기 시간을 넘겨서 미장할 경우에는 빨리굳는 단점이 있다.

본 발명의 구조물 보수공법에서, 구조물은 지하 벽채와 같은 콘크리트 구조물, 토목 구조물, 해양 구조물, 오폐수 처리장, 상수도 시설 등 여러가지 구조물이 가능하며, 동일한 방법으로 적용가능하다.

일 예로, 콘크리트 구조물의 경우, 먼저, 콘크리트 표면을 평활하게 면처리하고, 이물질을 상판 제거하고, 바탕 표면의 모세관을 노출시키고, 콘크리트 타설 불량부분을 올레인산염 실리케이트가 함유된 에폭시 수지 조성물을 함유한 몰탈로 충진하여 바탕처리를 한다.

그 다음, 바탕면에 상기 올레인산염 실리케이트가 함유된 에폭시 수지 조성물을 균일하게 도포한 후 투명하게 되면, 상기 올레인산염 실리케이트가 함유된 에폭시 수지 조성물과 알루미늄 실리케이트, 실리카, 포트란트시멘트, 규석분 및 알루미나시멘트를 함유하는 포졸란혼합물을 1:2~3의 중량비로 혼합하여 콘크리트 면에 일정 두께로 균일하게 미장한다.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명한다. 그러나 이는 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐 이로써 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1> 수용성 에폭시 침투 방수 조성물의 제조

(a) 에폭시 에멀션 수지 KEM-128-70(대한민국, 국도화학제품) 70중량부와 폴리아민 KH-700(대한민국, 국도화학제품) 30중량부를 혼합하고 3시간동안 상온에서 반응시켜 아민기 말단을 가지는 화합물을 제조하였다. (b) 상기 KEM-128-70 30중량부와 KH-700 70중량부를 혼합하고 3시간동안 상온에서 반응시켜 에폭시 말단을 가지는 화합물을 제조하였다. (c) 아크릴 에멀션 수지(296D, 20중량% 용액, 독일 Basf사제품) 80중량부, 멜라민수지(50중량% 용액) 10중량부, 실리카졸 10중량부, 사급암모늄염 0.1중량부를 혼합하여 화합물을 제조하였다. (d) 상기 단계(a)의 화합물과 상기 단계(c)의 화합물을 50:50 중량비율로 혼합하여 1시간 교반하였다. 또한, (e) 상기 단계(b)의 화합물과 상기 단계(c)의 화합물을 50:50 중량비율로 혼합하여 1시간 교반하였다. 상기 단계(d)와 단계(e)에 의해 얻어진 혼합물을 다시 50:50의 중량비율로 혼합하고 1시간 교반하여 1액형 에폭시 수지 조성물을 제조하였다.

다음으로, 올레인산 20중량부에 물 20중량부를 첨가하여 회전속도 120 rpm으로 교반하여 약 30 분간 유화시켜 준 후 상기 유화된 반응물에 실리카 흄 5중량부와 물 10 중량부를 첨가하였다. 이것을 60 분간 교반한 후 서서히 가열하여 50 내지 60℃로 유지하고 90 rpm으로 교반하였다. 여기에 암모니아수 3중량부와 물 40중량부를 1시간에 걸쳐 서서히 투입하고 4 시간 동안 반응시킨 뒤 반응물을 30℃ 이하로 낮춰준 후 유동화제 2중량부를 투입하여 교반하였다. 약 1시간 후 점성이 있는 회백색의 용액인 에멀전형 올레인산 암모늄을 얻었다.

상기 제조된 1액형 에폭시 수지 조성물 및 에멀전형 올레인산 암모늄을 8:2중량비로 혼합하였다. 또한, 상기 1액형 에폭시 수지 조성물과 에멀전형 올레인산 암모늄염 함유 혼합물과 하기 표 1에 나타난 조성비로 제조한 포졸란혼합물을 1:2.5 중량비로 천천히 혼합하여, 본 발명에 따른 수용성 에폭시 침투 방수 조성물을 제조하였다.

[표 1] 포졸란혼합물의 조성비

알루미늄실리케이트	실리카흄	포트란트시멘트	규석분(100메쉬)	알루미나시멘트
7(중량%)	10(중량%)	30(중량%)	50(중량%)	3(중량%)

<실시예 2> 본 발명에 따른 콘크리트 표면 보수

<1-1> 바탕처리

콘크리트 표면에 폼타이 구멍, 거푸집 이음부 등의 요철부위를 전동 공구 등을 이용하여 평활하게 면처리하였다. 습식 샌드브라스팅 또는 고압 수세척으로 콘크리트 표면의 레이턴스, 박리 등 이물질을 제거하고, 부착력을 증가 시키기 위해 바탕표면의 모세관을 노출시켰다. 콘크리트 타설 불량부분 및 크랙 부위는 V-커팅(1~3cm²) 후 상기 실시예 1에서 제조한 1액형 에폭시 수지 조성물과 에멀전형 올레인산 암모늄염이 8:2 중량비로 혼합된 혼합물로 결합부를 충진하였다.

<1-2> 프라이머층 형성

콘크리트 바탕 면에 실시예 1에서 제조한 1액형 에폭시 수지 조성물과 에멀전형 올레인산 암모늄염이 8:2 중량비로 혼합된 혼합물을 균일하게 도포하여 프라이머층을 형성하였다. 도포 후 0.5~1시간 후에 투명하게 되면 후속공정을 실시하였다.

<1-3> 탄성방수층 형성

상기 <1-2>의 프라이머층이 완전히 건조되면, 실시예 1에서 제조한 수용성 에폭시 침투 방수 조성물을, 상기 프라이머 층 위에 쇠흙손을 이용하여 콘크리트 면에 일정한 두께로(1~3mm)균일하게 미장하였다. (사용량 1.5 kg/m²).

<시험예 1> 본 발명에 따른 수용성 에폭시 침투 방수 조성물의 성능 분석

실시예 1에서 제조된 본 발명의 수용성 에폭시 침투 방수 조성물의 성능을 분석하기 위해, KS F 4918(규산질계 분말형 도포 방수재) 방법에 따라 부착강도(N/cm²), 내잔갈림성, 흡수량(g), 압축강도(N/cm²) 등을 실시하여 성능 시험을 실시하였다.

<1-1> 부착강도 시험

KS F 4918에 따라 시험용 밑판은 70×70×20mm의 모르타르 판을 이용하여, KS L 5207 규정하는 방법으로 제조된 모르타르에 실시예 1에서 제조된 수용성 에폭시 침투 방수 조성물을 2mm 두께로 평탄하게 도포하여 온도 20±3℃, 습도 90±5%의 조건 하에 14일 양생시킨 시험군 5개를 가지고, 시험용 밑판의 탈락여부에 따른 최대인장하중을 측정한 다음, 최고값 및 최저값을 제외한 나머지 3개의 측정값의 평균을 가지고 다음 식에 따라 부착강도를 측정하였다.

부착강도 (N/cm²)= T/16 (여기서, T: 최대인장하중 (N)).

[표 2] (시험방법 KS F 4918)

대조군 1 (N/cm²)	80 N/cm²
시험군 1 (N/cm²)	270 N/cm² (시험용 밑판 탈락)
시험군 2 (N/cm²)	268 N/cm² (시험용 밑판 탈락)
시험군 3 (N/cm²)	274 N/cm² (시험용 밑판 탈락)
시험군 4 (N/cm²)	275 N/cm² (시험용 밑판 탈락)
시험군 5 (N/cm²)	273 N/cm² (시험용 밑판 탈락)

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 에폭시 침투 방수 조성물을 사용한 결과, KS F 4918의 대조군의 3배 이상의 부착강도가 증가함을 확인하였다.

<1-2> 내잔 갈림성 시험

KS F 4918에 따라 시험용 밑판은 300×300×60mm의 콘크리트 판을 이용하여, KS F 4001이 규정하는 방법으로 제조된 콘크리트 판에 실시예 1에서 제조된 수용성 에폭시 침투 방수 조성물을 2mm 두께로 평탄하게 도포하여 온도 20±3℃, 습도 90±5%의 조건 하에 14일 양생시킨 시험군 5개에 대하여, 육안으로 방수제 표면에 잔갈림이 발생하였는지 유무를 관찰한 결과, 아무런 이상이 없었다.

<1-3> 흡수량 시험

KS F 4918에 따라 시험용 밑판은 70×70×60mm의 모르타르판을 이용하여, KS F 4716 규정하는 방법으로 제조된 모르타르판에 실시예 1에서 제조된 수용성 에폭시 침투 방수 조성물을 2mm 두께로 평탄하게 도포하여 온도 20±3℃, 습도 90±5%의 조건 하에 14일 양생시킨 시험군 5개의 시험 전 및 물속에서 24시간 침적 후 질량을 측정하고, 최고값과 최저값을 제외한 나머지 3개의 측정값의 평균치를 가지고 하기 식에 따라 흡수량을 측정하였다.

흡수량(g) = W_1-W₀

※ W₀: 시험체의 시험전 질량

W₁: 시험체의 물속에서 24시간 침적시킨 질량

[표 3]

대조군 2 (g)	2
시험군 6 (g)	0.49
시험군 7 (g)	0.53
시험군 8 (g)	0.37
시험군 9 (g)	0.39
시험군 10 (g)	0.46

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 에폭시 침투 방수 조성물을 사용한결과, KS F 4918의 대조군 보다 흡수량면에서 훨씬 우수한 것을 볼 수 있다.

<1-4> 압축강도 시험

KS F 4918에 따라 시험용 형틀 50×50×5mm인 방수제 성형체로, KS F 4716에서 규정하는 성형용 틀에 실시예 1에서 제조된 에폭시 침투 방수 조성물을 채워 온도 20±3℃, 습도 90±5%의 조건 하에 14일간 양생시키고 탈형한 시험군 5개를 10mm/min 속도로 가압하여 최대하중을 구하고, 하기 식에 의해 압축강도를 측정하였다.

압축 강도 (N/cm²)= 최대하중(N)/25

[표 4]

대조군 3 (N/cm²)	1000 N/cm²
시험군 11	2906 N/cm²
시험군 12	3045 N/cm²
시험군 13	2980 N/cm²
시험군 14	2927 N/cm²
시험군 15	3030 N/cm²

상기, 표 4에 나타난 바와 같이 대조군에 비해 압축강도 면에서 매우 우수한 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 에폭시 침투 방수 조성물은 KS 품질 기준 (부착강도: 80N/cm² 이상, 내잔갈림성: 방수층 표면은 잔갈림이 생기지 않을 것, 흡수량 : 2.0g 이하, 압축강도: 1000N/cm² 이상) 보다 모든 면에서 우수한 것으로 나타났다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 수용성 에폭시 침투 방수 조성물은 경화를 촉진시키고 부착력을 향상시킬 뿐만 아니라, 콘크리트 내구력을 증진시키고 물의 침투를 차단함으로써, 방수, 방식 성능이 뛰어나며 시간과 비용을 절감할 수 있어 이를 공법에 이용하는 경우, 방수 공정이 간단하고 공사기간을 단축시키는 경제적인 공법으로, 기존 공법의 문제점인 콘크리트와의 부착성 및 내마모성 방식 결여로 인한 문제를 해결할 수 있다. 따라서, 지하 벽채와 같은 콘크리트 구조물, 해양 구조물, 오폐수 처리장, 상수도 시설 등의 방수·방식 내염 또는 중성화 방지용으로 유용하게 사용될 수 있다.

Claims

에멀션 올레인산염 실리케이트를 함유한 에폭시 수지 조성물 100중량부에 대하여, 알루미늄 실리케이트 7~21중량부, 실리카 10~30중량부, 포트란트시멘트 30~90중량부, 규석분 50~150중량부 및 알루미나시멘트 3~9중량부를 함유하는 포졸란혼합물 200~300중량부가 함유된 수용성 에폭시 침투 방수 조성물.
제1항에 있어서, 상기 에멀션 올레인산염 실리케이트를 함유한 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지조성물 70~90중량부에 대하여 에멀션 올레인산염 실리케이트 10~30중량부가 함유된 수용성 에폭시 침투 방수 조성물.
제1항에 있어서, 상기 올레인산염 실리케이트는 전체 100중량부에 대하여 올레인산 15~25중량부, 실리카 1~10중량부, 암모니아수 1~5중량부, 유동화제 1~5중량부 및 물 60~70중량부를 포함하는 수용성 에폭시 침투 방수 조성물.
삭제
제1항에 있어서, 상기 실리카는 흄실리카, 실리카졸, 실리카 콜로이드, 실리카 슬러리, 제올라이트 실리카, 플라이 애쉬 및 캡실로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 수용성 에폭시 침투 방수 조성물.
제1항에 있어서, 상기 에폭시 수지조성물은 하기의 단계를 통해 제조되는 1액형 에폭시 수지조성물인 수용성 에폭시 침투 방수 조성물:

(a) 에폭시 에멀션 수지와 폴리아민수지를 혼합하여 아민기 말단을 가지는 화합물을 제조하되, 상기 에폭시 에멀션 수지 20 내지 40중량부에 상기 폴리아민수지 60 내지 80중량부로 혼합하는 단계;

(b) 상기 에폭시 에멀션 수지와 상기 폴리아민수지를 혼합하여 에폭시기 말단을 가지는 화합물을 제조하되, 상기 에폭시 에멀션 수지 60 내지 80중량부에 상기 폴리아민수지 20 내지 40중량부로 혼합하는 단계;

(c) 아크릴 에멀션 용액, 멜라민수지, 실리카졸 및 안정제를 혼합한 화합물을 제조하는 단계;

(d) 단계(a)의 상기 화합물과 상기 단계(c)의 화합물을 1:1~3 중량비로 혼합하는 단계;

(e) 단계(b)의 상기 화합물과 상기 단계(c)의 화합물을 1:1~3 중량비로 혼합 하는 단계; 및

(f) 단계(d)에서 얻어진 혼합물과 상기 단계(e)에서 얻어진 혼합물을 혼합하여 1액형 에폭시 수지 조성물을 제조하는 단계.
제6항에 있어서, 상기 단계(c)에서 상기 아크릴 에멀션 용액은 80중량부, 상기 멜라민수지는 8~12중량부, 상기 실리카졸은 8~12중량부 및 상기 안정제는 0.05~0.2중량부인 수용성 에폭시 침투 방수 조성물.
다음 단계를 포함하고, 제1항의 수용성 에폭시 침투 방수 조성물을 이용하는 콘크리트 구조물의 보수 공법:

(a) 구조물의 상판 표면을 정리하는 단계;

(b) 상기 정리된 상판 표면에 에폭시 수지조성물 70~90중량부에 대하여 에멀션 올레인산염 실리케이트 10~30중량부를 혼합한 혼합물을 도포하여 프라이머층을 형성하는 단계; 및

(c) 상기 형성된 프라이머 층상에 상기 제1항에서 제조된 수용성 에폭시 침투 방수 조성물을 미장하는 단계.
제8항에 있어서, 상기 (b)단계에서 도포 후 0.5~1시간을 정치하는 방법.
제8항에 있어서, 상기 (c)단계에서 수용성 에폭시 침투 방수 조성물은 제조된 후 0.5~1시간동안 미장하는 방법.