KR100821445B1

KR100821445B1 - 콘크리트용 항균제, 콘크리트 조성물 및 콘크리트 제품

Info

Publication number: KR100821445B1
Application number: KR1020060005565A
Authority: KR
Inventors: 야수오 쿠리하라; 자비에르 타카하시; 유지 카미케
Original assignee: 시나넨 제오믹 가부시키가이샤
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2006-01-18
Publication date: 2008-04-10
Also published as: US6752867B1; CN1504434A; CN1307120C; KR20040047502A; KR20060014449A; JP2004175772A; US20040103823A1; JP4387097B2

Abstract

본 발명의 목적은 콘크리트 부식의 원인세균, 특히, 하수시설 등의 유황산화세균, 유황환원세균, 카르본산 산생 세균등에 대하여 우수한 항균효과를 갖는 콘크리트용 항균제, 이를 함유하는 콘크리트 조성물 및 이를 이용하여 제조된 콘크리트 제품을 제공하는 것에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 은화합물, 동화합물 및 이온보지화합물을 함유하는 콘크리트용 항균제, 이를 함유하는 콘크리트 조성물, 이를 이용하여 제조된 콘크리트 제품을 제공하는 것이다.

은화합물, 동화합물, 이온 보지화합물, 콘크리트용 항균제

Description

콘크리트용 항균제, 콘크리트 조성물 및 콘크리트 제품{Antimicrobial agent for concrete, concrete composition and concrete article}

본 발명은, 콘크리트용 항균제에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 하수처리 시설 등에 있어서의 콘크리트 부식의 원인인 유황환원세균과 유황산화세균에 대한 제어효과를 나타내는 콘크리트용 항균제에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 콘크리트용 항균제를 함유하는 콘크리트 조성물 및 콘크리트 제품에 관한 것이다.

종래에는 하수도 처리시설 등으로부터 발생하는 황화수소와 황산에 의하여, 콘크리트제 구조물과 관로가 부식되는 문제가 있었다. 이러한 부식의 원인은 토양과 수중에 생존하는 티오바실루스(속) 등의 유황산화세균과 데술포비브리오(속) 등의 유황환원세균에 의하여, 하수 중의 황산염이 아황산염과 유황을 경유하여 최종적으로 생성되는 황산이라는 것이 확인되었다. 생성된 황산은 콘크리트와의 화학반응에 의하여 콘크리트를 석고(石膏)등의 취약 물질로 변화시켜, 콘크리트 구조물과 관로의 강도를 한번에 저하시키며 손상시킨다. 현재까지 나와있는 부식 대응 기술로는 환기, 중화제 투입, 내식 재료에 의한 표면 처리등이 이루어지고 있으나, 장기 대응과 유지보수의 측면에서 충분한 대책이라고는 말 할 수 없었다.

이러한 문제를 해결하기 위해서, 유황환원세균에 항균 작용이 있는 티아벤다졸 등의 유기약제, 니켈 금속 등 (일본특허공개 평4-149053호 참조), 혹은 항균성 금속 이온 담지무기분말 (일본톡허공개 평9-60768호 참조)를 콘크리트 조성물에 혼입하여 방식시키는 기술이 제안되었다. 특히 항균성 금속 이온 담지무기분말을 콘크리트에 첨가하는 기술은 유황산화 세균뿐만아니라 유황환원세균, 카르본산 산생세균에도 생육 제어 효과가 있는 유용한 기술이다. 그런데, 콘크리트 구조물에 소정의 강도를 부여하기 위해서는 콘크리트 조성물에 포함되는 시멘트, 골재, 물의 배합비를 소정의 범위 내로 조정할 필요가 있다. 이로 인하여 콘크리트 구조물에 세균의 생육 억제효과를 부여하는데 필요한 양의 항균성 금속이온 담지무기분말을 콘크리트 조성물에 충분히 첨가하는 것이 불가능한 문제가 있다.

본 발명의 제 1목적은 콘크리트 부식의 원인세균, 특히, 하수시설 등에서의 유황산화 세균, 유황환원 세균, 카르본산 산생 세균 등에 대하여 우수한 항균효과를 갖는 콘크리트용 항균제를 제공하는데 있다.

본 발명의 제 2목적은 임의의 배합비의 콘크리트 조성물에, 콘크리트 부식의 원인 세균에 대해서 우수한 항균효과를 부여하는 것이 가능한 콘크리트용 항균제를 제공하는데 있다.

본 발명의 제 3목적은 상기 콘크리트용 항균제를 함유하는 콘크리트 조성물 을 제공하는데 있다.

본 발명의 제 4목적은 상기 콘크리트용 항균제를 함유하는 콘크리트 제품을 제공하는데 있다.

본 발명의 제 5목적은 상기 콘크리트 조성물을 이용하여 제조된 콘크리트 제품을 제공하는데 있다.

본 발명은 하기의 콘크리트용 항균제, 콘크리트 조성물, 콘크리트 제품을 제공한다.

1. 은화합물, 동화합물 및 이온 보지화합물을 함유하는 콘크리트용 항균제.

2. 은화합물이 탄산은, 산화은 및 인산은으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상인 상기 1 기재의 콘크리트용 항균제.

3. 동화합물이 탄산동, 산화동, 인산동 및 수산화동으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상인 상기 1 또는 2 기재의 콘크리트용 항균제.

4. 상기 1∼3 중 어느 한 항의 콘크리트용 항균제를 함유하는 콘크리트 조성물.

5. 상기 1∼3중 어느 한 항의 콘크리트용 항균제를 함유하는 콘크리트 제품.

6. 상기 4 기재의 콘크리트 조성물을 이용하여 제조된 콘크리트 제품.

본 발명은 은화합물, 동화합물 및 이온 보지화합물을 함유하는 콘크리트용 항균제를 제공한다.

본 발명에 있어서 콘크리트 부식제어 성분인 은 및 동을 다량 함유하는 은화합물과 동화합물을 배합함으로써 어떠한 배합비의 콘크리트 조성물에 대해서도 충분한 항균성을 부여하는 것이 가능한 콘크리트 조성물을 제작하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명에 있어서 이온 보지화합물을 배합함으로써 유용한 은 및 동 성분의 용출을 효과적으로 억제하여 우수한 항균작용을 장기간 유지하는 것이 가능하다.

따라서, 본 발명의 콘크리트용 항균제는 장기간에 걸쳐 세균에 의한 콘크리트 부식을 억제하여, 콘크리트 제품의 내구성의 형태를 유지하는 것이 가능하다.

본 발명에 사용하는 은화합물은 은을 포함하는 것이라면 특별히 제한은 없으나, 바람직하게는 은을 다량으로 함유하는 것, 예를 들면, 40 질량% 이상, 더욱 바람직하게는 60 질량% 이상, 가장 바람직하게는 75 질량% 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 적절한 은화합물의 예로서는, 탄산은 (은함유율 78%), 산화은 (은함유율 93%), 인산은 (은함유율 87%), 염화은 (은함유율 75%), 불화은 (은함유율 85%), 요오드화은 (은함유율 46%), 브롬화은 (은함유율 57%), 질산은 (은함유율 63%), 황산은 (은함유율 69%), 초산은 (은함유율 65%), 수산은 (은함유율 71%), 은 제오라이트 (예를들면 은함유율 5%) 등을 들 수 있다. 이 중에서 하수와 접촉했을 때 적당하게 용해되어 항균 효과를 발휘하기 쉬운 관점에서 보면 탄산은, 산화은, 인산은이 특히 바람직하다. 또한 하수와 접촉했을 때 적당하게 용해되는 정도로서는 인공 하수에 있어서 은용해도로서 10∼1000ppm이 적당하다.

인공하수의 조성물은 이하와 같다.

펩톤 67mg/L, 글루코스 67mg/L, 염화암모늄 156mg/L, 인산 제1칼륨 12mg/L, 인산 제2칼륨 12mg/L

상기 은화합물을 콘크리트 조성물에 첨가하는 양은 시멘트 양에 대해 은량으로서 0.1∼2.0 질량%가 적당하다. 은화합물의 양이 상기 범위보다 적어지면 항균효과가 불충분하고, 상기 범위보다 많아져도 항균효과의 증대는 기대할 수 없어 경제적으로 부적절하다.

본 발명에 사용되는 동화합물은 동을 포함하는 것이라면 특별히 제한은 없으나, 바람직하게는 동을 다량으로 포함하는 것, 예를 들면, 25 질량% 이상, 더욱 바람직하게는 50 질량% 이상, 가장 바람직하게는 60 질량% 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 호적한 동화합물로서는, 탄산동 (동함유율 68%), 산화동 (동함유율 80%), 인산동 (동함유율 50%), 수산화동 (동함유율 65%), 염화동 (동함유율 47%), 불화동 (동함유율 63%), 요오드화동 (동함유율 33%), 브롬화동 (동함유율 28%), 질산동 (동함유율 34%), 황산동 (동함유율 40%), 초산동 (동함유율 35%), 수산동 (동함유율 42%), 동 제오라이트 (예들 들면 동함유량 5%) 등을 들 수 있다. 이들 중에서 하수와 접촉했을 때에 적당하게 용해되어 항균효과를 발휘하기 쉬운 관점에서 보면 탄산동, 산화동, 인산동, 수산화동이 특히 바람직하다. 또한 하수와 접촉했을 때, 용해되는 정도는 인공하수에 있어서 동용해도로서 10∼1000ppm이면 적당하다.

상기의 동화합물을 콘크리트 조성물에 첨가하는 양은 시멘트량에 대해 동량(銅量)을 기준으로 0.5∼2.5 질량%가 적당하다. 동화합물의 양이 상기 범위보다 적어지면 항균효과가 충분하지 않고, 상기 범위보다 많아도 항균효과의 추가 상승은 기대하기 어려워 경제적이지 않다.

본 발명에 사용되는 이온 보지화합물은, 용해된 은이온 및 동이온과 결합하여 은이온 및 동이온의 용출을 억제할 수 있도록 하는 화합물을 말한다. 이러한 이온 보지화합물의 예로서는 산화알루미늄, 산화철, 실리카, 함수산화티탄, 함수산화주석, 함수산화지르코늄, 함수산화안티몬 등의 산화물, 몰리브드인산염, 인텅스텐산염 등의 헤테로폴리산, 제오라이트 (결정성 알루미노규산염), 에틸렌디아민사초산염, 트리니트로삼초산염 등의 킬레이트 화합물, 트리폴리인산염, 헥사메타인산염 등의 인산염을 들 수 있다.

상기 이온 보지화합물의 콘크리트 조성물에 첨가하는 양은 시멘트 양에 대해 10∼60 질량%가 적당하다. 이온 보지화합물의 양이 상기 범위보다 적어지면 항균효과의 지속성이 불충분하고, 상기 범위보다 많아도 항균효과의 추가 상승은 기대하기 어려워 경제적이지 않다.

상기 은화합물, 동화합물 및 이온 보지화합물의 입자경은, 특별히 한정되지는 않지만 콘크리트 제조시의 시멘트 분말, 세골재, 조골재 등과의 혼합이 용이하고, 균일한 혼합물이 되도록 하기 위한 관점에서 보면 미세분말상인 것이 바람직 하며, 구체적으로는 평균 입경이 0.001∼0.1mm인 미분말인 것이 바람직하다.

본 발명의 콘크리트용 항균제는, 물, 시멘트 분말, 세골재, 조골재 등의 콘크리트 원재 중에 직접 첨가해도 좋으며, 또는 물, 시멘트 분말, 세골재, 조골재 등의 콘크리트 원재의 적어도 하나 이상에 첨가한 콘크리트 조성물을 미리 제조해 두고, 이를 사용해도 좋다.

본 발명의 콘크리트용 항균제의 물, 시멘트 분말, 세골재, 조골재 등의 콘크리트 원재 중의 양은 바람직하게는 0.5∼3.0 질량%, 더욱 바람직하게는 0.8∼1.5 질량% 이다. 콘크리트용 항균제의 양은 상기 범위보다 적어지면 항균효과가 불충분하고, 상기 범위보다 많아도 항균효과의 추가적인 상승을 기대하기 어렵기 때문에 경제적이지 않다.

본 발명의 콘크리트용 항균제는 임의 배합의 콘크리트 원료, 콘크리트 조성물, 콘크리트 제품에 첨가하여 항균성을 부여하는 것이 가능하다. 이러한 콘크리트 제품의 예로서는 종래부터 알려져온 맨홀, 흄관 (Hume pipe:원심력을 이용하여 성형된 철근이 삽입된 콘크리트관), 박스카바드, 레디믹스드 콘크리트, 모르타르 등을 들 수 있다. 또한 상기 콘크리트 제품에는 감수제, 유동화제, 방수제, 급결제, 경화촉진제, 응결지연제, 평창재, 플라이애쉬, 클링커 등을 첨가하는 것도 가능하다.

이하, 본 발명을 실시예에 근거하여 상세하게 설명한다.

실시예 1 ∼ 5 및 비교예 1 ∼ 3. 콘크리트용 항균제의 제조 및 모르타르 공시체의 작성

시멘트 (보통 포틀랜드 시멘트) 100 질량부, 모래 200 질량부, 물 50 질량부로 이루어지는 모르타르 성분에, 표 1에 표시한 은화합물, 동화합물, 이온 보지화합물을 표1에 표시한 양만큼 첨가하고, 모르타르 믹서로 충분히 혼합 교반한 후, 4×4×10 cm로 성형하여 모르타르 공시체를 제조했다. 비교예로서 동일한 방법으로 아무것도 첨가하지 않은 것과 평균 입자경이 0.1mm인 동 가루와 티아벤다졸을 첨가한 모르타르 공시체를 제조했다. 각 공시체의 배합비율(질량부)를 표 1에 표시한다.

시험예 1. 모르타르 공시체의 미생물 부식시험

얻어진 모르타르 공시체를 티오바실루스균 (Thiobacillus thiooxidanse)의 배양액 (균수 10⁶개/ml)에 3개월간 20±5℃ 침지했다. 배양액 조성을 표2에 도시한다. 그 후 모르타르 공시체를 햄머 등으로 파쇄하여 그 면에 1%의 페놀프탈렌 용액을 수초간 분무하고, 10분 후, 적색으로 변화하는 위치까지의 깊이를 "부식깊이"로서 계측했다. 페놀프탈렌으로 염색하여 적색으로 변하는 부분은 건전부이고, 적색으로 변하지 않았던 부분이 중성으로 취약화된 부분이다. 상기의 적색으로 변하지 않은 부분의 깊이 방향의 거리를 노기스(Nonius)로 1면당 5개 부분을 측정한다. 평균치를 처리 전 시료길이에서 뺀 그 절반을 부식 깊이로 한다. 부식 깊이의 측정치를 표 3에 나타낸다. 침지 개시직전의 "부식깊이"는 어떤 시료도 0mm였다.

시료 No.	은화합물		동화합물		이온보지화합물
시료 No.	종류	배합량	종류	배합량	종류	배합량
실시예1	탄산은	0.3 (은으로0.23)	수산화동	1.0 (동으로0.65)	에틸렌디아민사초산나트륨	10
실시예2	산화은	0.9 (은으로0.84)	수산화동	2.2 (동으로1.43)	함수산화주석	30
실시예3	인산은	1.2 (은으로1.04)	탄산동	0.8 (동으로0.54)	에틸렌디아민사초산나트륨	10
실시예4	인산은	2.0 (은으로1.74)	인산동	2.0 (동으로1.00)	실리카	60
실시예5	은제오라이트	2.0 (은으로0.10)	산화동	3.0 (동으로2.40)	제오라이트	50
비교예1	항균성분 없음
비교예2	항균성분으로 은 분말 3.0 질량부
비교예3	항균성분으로 티아벤다졸 3.0 질량부
비교예4	탄산은	0.3 (은으로0.23)	없음	-	에틸렌디아민사초산나트륨	10
비교예5	없음	-	탄산동	0.8 (동으로0.54)	에틸렌디아민사초산나트륨	10
배합량의 단위는 질량부이다.

티오바실루스균 배양액 조성
(NH₄)₂SO₄	2.0g
CaCl₂.2H₂O	0.3g
FeSO₂.7H₂O	0.01g
KH₂PO₄	4.0g
MgSO₄.7H₂O	0.3g
Na₂S₂O₃.5H₂O	40.0g
브롬페놀블루	0.002g
정제수	1L

모르타르 공시체의 미생물 부식시험 결과
시료 No.	부식깊이 (평균치, mm)
실시예1	0.0
실시예2	0.0
실시예3	0.0
실시예4	0.1
실시예5	0.1
비교예1	5.9
비교예2	2.1
비교예3	4.0
비교예4	1.5
비교예5	1.8

표 3으로부터, 본 발명의 콘크리트용 항균제를 함유하는 모르타르는 종래의 항균제와 비교하여 항균작용이 장기간 지속되는 것을 알 수 있다.

본 발명의 콘크리트용 항균제를 적용한 콘크리트 제품은 어떠한 배합비의 콘크리트 조성물에 있어서도 장기간에 걸쳐 세균에 의한 콘크리트 부식을 억제하여 건실한 상태를 유지할 수 있다.

Claims

은화합물, 동화합물 및 이온 보지화합물을 포함하는 콘크리트용 항균제에 있어서,

상기 은화합물은 탄산은, 산화은 및 인산은으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 그 이상의 것이고,

상기 동화합물은 탄산동, 산화동, 인산동 및 수산화동으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 그 이상의 것이고,

상기 이온 보지화합물은 에틸렌디아민사초산염, 트리니트로삼초산염, 트리폴리인산염 및 헥사메타인산염으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 그 이상의 화합물이고,

상기 은화합물 중의 은의 질량 : 상기 동화합물 중의 동의 질량 : 상기 이온 보지화합물의 질량의 비는 0.1~2.0 : 0.5~2.5 : 10~60 인 것을 특징으로 하는 콘크리트용 항균제.
청구항 1의 콘크리트용 항균제를 포함하는 콘크리트 조성물.
청구항 1의 콘크리트용 항균제, 물, 시멘트 분말 및 세골제를 포함하는 콘크리트 조성물을 이용하여 제조된 것을 특징으로 하는 콘크리트 제품.
청구항 3에 있어서,

상기 콘크리트 조성물이 조골제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 제품.