KR100869080B1

KR100869080B1 - 수지몰탈 조성물 및 상기 조성물을 이용하여 포장된 구조물

Info

Publication number: KR100869080B1
Application number: KR1020080026036A
Authority: KR
Inventors: 이영회
Original assignee: (주) 테크원; (주)루펜큐; 이영회; 이희자
Priority date: 2008-03-20
Filing date: 2008-03-20
Publication date: 2008-11-21
Also published as: WO2009116839A9; WO2009116839A2; WO2009116839A3

Abstract

본 발명은 (a) 제1 바인더 수지로서의 우레탄 아크릴레이트 수지; (b) 경화제; (c) 모래; 및 (d) 충진제를 포함하는 수지몰탈 조성물 및 상기 조성물을 이용하여 포장된 구조물에 관한 것이다.

본 발명은 수지몰탈 조성물로서, 경화제, 모래 및 충진제 이외에 제1 바인더 수지로서 우레탄 아크릴레이트 수지를 포함함으로써, 모래 입자들 사이가 탄성 또는 유연성이 있는 우레탄 아크릴레이트 수지로 결합되어 있게 되어 반복적인 하중에 의한 소성변형 및 온도변화에 의한 균열의 발생이 억제될 수 있다.

수지몰탈 조성물, 우레탄 아크릴레이트 수지

Description

수지몰탈 조성물 및 상기 조성물을 이용하여 포장된 구조물{RESIN MORTAR COMPOSITION AND PAVED STRUCTURE BY USING THE COMPOSITION}

본 발명은 도로 또는 교량의 표면을 포장하는 데에 이용되는 수지몰탈 조성물 및 상기 조성물을 이용한 구조물에 대한 것이다.

일반적으로 도로/교량의 표면에는 차량 등이 원활하게 통행할 수 있도록 포장공사를 하여 포장층이 형성되어 있다. 상기 포장층은 교통 하중을 직접 전달하는 부분으로서 이에 적합한 강도 및 균열 저항성이 있어야 한다. 또한, 빗물 등의 수분에 노출되어 있는 관계로 방수 성능이 있어야 한다.

이러한 도로/교량의 포장은 강성 포장(Rigid Pavement)인 콘크리트 포장과 가요성 포장(Flexible Pavement)인 아스팔트 포장이 있다. 이 중 시멘트를 이용하는 콘크리트 포장은 재료비가 저렴하고, 교량 등의 바닥판과 동시 타설이 가능하므로 시공성이 우수하다는 장점이 있는 반면, 반복적인 차량 통행에 따른 진동에 의해 콘크리트의 균열이 발생되기 쉽다. 또한, 콘크리트 포장의 경우, 온도 변화에 따라 수축 또는 팽창하며, 이러한 수축/팽창에 의해서 응력이 발생되고, 이로 인해 균열이 발생할 수 있다. 또, 콘크리트 포장시 수축/팽창에 의한 응력의 발생을 완 화하고자 일정 간격으로 줄 눈을 설치하는 경우도 있는데, 이러한 줄눈의 존재로 인해 진동이 발생하여 차량 운전자에게 피로감을 주며 승차감도 저하시키는 원인이 되고 있다.

본 발명자들은 도로/교량 포장시 사용되는 수지몰탈 조성물에 있어서, 바인더 수지로서 우레탄 아크릴레이트 수지를 포함할 경우, 모래 입자들이 서로 상기 우레탄 아크릴레이트 수지에 의해 결합됨으로써 반복적인 하중에 의한 소성변형 및 온도 변화에 따른 균열의 발생이 억제될 수 있다는 것을 알았다. 본 발명은 이에 기초한 것이다.

본 발명은 (a) 제1 바인더 수지로서의 우레탄 아크릴레이트 수지; (b) 경화제; (c) 모래; 및 (d) 충진제를 포함하는 수지몰탈 조성물을 제공한다.

또, 본 발명은 (a) 기재(substrate); 및 (b) 상기 기재의 표면에 상기 수지몰탈 조성물을 도포한 후에 경화시켜 형성된 포장층을 포함하는 포장된 구조물을 제공한다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 수지몰탈 조성물은 제1 바인더 수지로서의 우레탄 아크릴레이트 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이로써, 본 발명의 수지몰탈 조성물로 된 포장층의 경우, 모래 입자들 간의 결합에 탄성이 생겨 반복적인 하중에 의한 소성변형 발생 및 온도변화에 의한 균열 발생이 억제될 수 있다.

일반적으로, 시멘트, 물, 골재 등을 포함하는 콘크리트몰탈 조성물로 포장된 층(이하, '콘크리트 포장층'이라고 함)의 경우, 다양한 원인으로 인해 균열이 발생한다. 예를 들어, 콘크리트 포장층의 경우, 콘크리트의 열팽창계수가 평균 10×10 ^-6/℃이기 때문에 주변 대기 온도의 변화에 따라 외부로 노출된 포장층이 수축 또는 팽창을 반복하게 된다. 이러한 콘크리트의 수축/팽창으로 인해 응력이 발생하게 되고, 이로 인해 균열이 발생하게 된다. 다만, 이러한 수축/팽창에 의한 균열을 방지하기 위해, 콘크리트 몰탈 조성물 포장시 줄 눈을 설치하여 응력을 완화하고 있다. 그러나, 이러한 줄 눈 부분에 반복적인 하중이 가해짐에 따라 균열이 발생할 수 있다. 또한, 염분을 함유하고 있는 모래를 포함하는 콘크리트몰탈 조성물로 교량을 포장할 경우, 염화물의 화학작용으로 인해 콘크리트 포장층이 침식되고, 이로 인해 철근이 부식되어 교량 상판의 노화를 초래할 수 있다.

이에, 본 발명에서는 수지몰탈 조성물 내 바인더 수지로서 시멘트 대신에 우레탄 아크릴레이트 수지를 사용할 경우, 수지몰탈 조성물이 포장된 층의 온도가 변하거나 상기 포장층에 반복적으로 하중이 가해지더라도 모래 입자들이 우레탄 아크릴레이트 수지에 의해서 단단히 결합되어 있을 수 있다는 것을 알았다. 또한, 본 발명의 수지몰탈 조성물 내 모래로서 염분을 함유하고 있는 모래를 사용하더라도, 우레탄 아크릴레이트 수지가 상기 모래 내 염화물을 흡수하기 때문에, 염화물의 화학작용에 의해서 포장층이 노화되는 일이 초래되지 않는다.

구체적으로, 도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 수지몰탈 조성물로 포장된 층의 경우, 모래 입자와 모래 입자는 제1 바인더 수지인 우레탄 아크릴레이트 수지에 의해서 결합되어 있다. 여기서, 제1 바인더 수지인 우레탄 아크릴레이트 수지는 3차원 망상 구조를 이루고 있어 탄성 물질처럼 거동할 수 있다. 그렇기 때문에, 반복적인 차량 하중이 포장층에 가해져 모래 입자들을 양쪽으로 잡아당기는 인장응력이 발생되더라도, 모래 입자들 사이에 존재하는 우레탄 아크릴레이트 수지의 탄성 또는 유연성으로 인해 모래 입자들을 원 위치로 회복하려는 복원력이 발생되고, 이로써 모래 입자들 사이에 균열이 발생되는 것이 억제될 수 있다.

또한, 상기 우레탄 아크릴레이트 수지가 열적 안정성이 우수하기 때문에 모래 입자들 사이에 존재하는 우레탄 아크릴레이트 수지는 고온하에서도 열에 의해 변형되지 않는다. 또한, 상기 우레탄 아크릴레이트 수지가 염분을 흡수하는 성질을 갖고 있기 때문에, 염분에 의해서 포장층의 강도가 저하되는 일은 발생하지 않는다. 이로써, 모래 입자들 사이의 공극이 증가되는 일이 발생하지 않기 때문에, 포장 표면이 수분이나 공기 등과 접촉하는 면적이 증가되지 않게 되어 포장층의 노화가 억제될 수 있다. 게다가, 모래 입자들 사이의 공극이 증가되지 않기 때문에, 포장층의 강도 저하가 초래되지 않는다.

<바인더 수지>

본 발명의 수지몰탈 조성물은 제1 바인더 수지로서의 우레탄 아크릴레이트 수지, 경화제, 모래 및 충진제를 포함한다.

상기 제1 바인더 수지인 우레탄 아크릴레이트 수지는 본 발명의 수지몰탈 조성물로 형성된 포장층에 내구력을 부여함과 동시에 포장층이 형성되는 면에 포장층을 부착시킬 수 있고, 또한 모래 입자들을 서로 단단히 결합시킬 수도 있다. 특히, 염분을 함유하고 있는 모래를 사용시 염분의 화학작용으로 인해 강도의 저하가 초래될 수 있는데, 본 발명의 경우 상기 우레탄 아크릴레이트 수지가 모래 내 염분을 흡수함으로써 염분의 화학작용이 일어나지 않게 되어 포장층의 강도의 저하가 초래되지 않는다.

상기 우레탄 아크릴레이트 수지는 우레탄의 특성과 아크릴레이트의 특성을 모두 갖고 있는 하이브리드(hybride) 수지이다. 이러한 우레탄 아크릴레이트 수지는 일반적으로 우레탄 프리폴리머(urethane prepolymer)와 하이드록시 알킬 아크릴레이트와의 중합반응에 의해서 제조된다. 상기 우레탄 프리폴리머는 폴리올(polyol)과 이소시아네이트(isocyanate)의 중합 반응에 의해서 형성되며, 그 종류는 다양하다. 또, 상기 하이드록시 알킬 아크릴레이트의 예로는 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate), 2-하이드록시 에틸메타크릴레이트(2-hydroxy ethylmethacrylate), n-부틸 아크릴레이트(n-butyl acrylate) 등이 있다.

이러한 우레탄 아크릴레이트 수지와 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 포함하는 바인더 수지의 함량은 수지몰탈 조성물 100 중량부에 대하여 약 20 내지 60 중량부 범위인 것이 적절하다. 만약, 바인더 수지의 함량이 20 중량부 미만이면 모래와 제대로 혼합되지 않아 모래 입자들을 제대로 결합시킬 수 없고, 바인더 수지의 함량이 60 중량부 초과이면 경화 후 블리딩 현상이 일어날 수 있다.

본 발명의 수지몰탈 조성물에서는 전술한 제1 바인더 수지인 우레탄 아크릴레이트 수지 이외에, 제2 바인더 수지로서 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate) 수지를 더 포함할 수 있다.

이때, 제1 바인더 수지인 우레탄 아크릴레이트 수지와 제2 바인더 수지인 폴리메틸 메타크릴레이트 수지의 혼합 비율은 약 10~60 : 90~40 중량 비율로 사용되는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이렇게 폴리메틸 메타크릴레이트를 우레탄 아크릴레이트와 혼합 사용함으로써, 수지몰탈 조성물로 된 포장층의 강도를 더 높이면서 포장 비용을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 수지몰탈 조성물에서는 우레탄 아크릴레이트 수지와 폴리메틸 메타크릴레이트 수지 이외에, 포장층의 강도 보강을 위해 제3 바인더 수지로서 하이드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxyl ethyl methacrylate, HEMA) 수지 등을 추가적으로 사용할 수 있다.

<경화제>

본 발명의 수지몰탈 조성물에서는 우레탄 아크릴레이트 수지가 3차원 망상구조를 갖도록 하기 위하여 경화제를 포함한다. 상기 경화제는 우레탄 아크릴레이트 수지의 경화 시간을 조절할 수 있다.

상기 경화제의 예로는 벤조일 퍼록사이드(benzoyl peroxide, BPO) 등과 같은 유기 과산화물(Organic Peroxide)이 있는데, 이에 제한되지 않는다.

특히, 상기 벤조일 퍼록사이드는 우레탄 아크릴레이트 수지의 경화가 잘 일 어나도록 할 뿐만 아니라, 용제 내에서 열분해되어 페닐 라디칼과 벤조에이트 라디칼을 생성하여 우레탄 아크릴레이트 수지의 중합을 개시하기도 한다.

상기 경화제는 대기온도 및 지표온도에 따라 그 사용 함량을 조절하는데, 예컨대 겨울에는 많은 양을 혼합하고, 여름에는 적은 양을 혼합하는 것이 바람직하다. 이러한 점을 고려하여, 상기 경화제의 함량은 수지몰탈 조성물 100 중량부에 대하여 2 내지 10 중량부 정도인 것이 적절하다. 만약, 경화제의 함량이 2 중량부 미만인 경우에는 경화가 제대로 일어나지 않을 수 있으며, 경화제의 함량이 10 중량부 초과인 경우에는 형성되는 포장층의 물성이 저하될 수 있다.

<모래>

본 발명의 수지몰탈 조성물에서는 골격을 이루는 물질로서 모래를 포함한다. 상기 모래는 그 입경이나 모래 입자의 거칠기에 따라 수지몰탈 조성물의 현장 작업시 작업성에도 영향을 미칠 수 있기 때문에, 수지몰탈 조성물이 이용되는 포장 표면의 조건에 따라 적절한 입경이나 거칠기를 갖는 모래를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 모래 사이의 공극을 최대한 감소시키고, 모래간의 맞물림 현상을 증대시켜 내구성을 증가시키기 위해, 입경이 상이한 모래 2 종 이상을 혼합할 수 있다. 예컨대, 입경이 0.2 내지 0.4 ㎜ 범위인 모래와 입경이 0.4 내지 0.8 ㎜ 범위인 모래를, 1 : 1의 중량비율로 혼합할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 종래 건축재료에 잘 사용되지 않던 염분을 함유하는 모래도 사용할 수 있다. 왜냐하면, 모래 내 염분을 전술한 우레탄 아크릴레이트 수 지가 흡수할 수 있기 때문에 포장층의 강도에 영향을 미치지 않는다. 다만, 이때 모래 내 염분의 함량은 모래 100 중량부를 기준으로 1 내지 20 중량부 범위인 것이 적절하다.

또한, 본 발명에서는 아랍 및 아프리카 지역(ex. 아랍에미레이트 연합 등)의 토양, 특히 사막지역의 모래를 사용할 수 있다. 도 3은 국내토양의 조성을 분석한 그래프이고, 도 4는 아랍토양의 조성을 분석한 그래프이다. 도 3 및 4를 보면 알 수 있는 바와 같이, 아랍토양은 국내토양과 달리 SiO₂와 CaCO₃가 함유되어 있으며, 특히 SiO₂가 많이 함유되어 있는 실리카 계열의 토양이다. 이러한 실리카 계열의 아랍토양, 특히 사막모래는 입자가 작아서 공극이 감소될 수 있어 포장층의 강도가 증가될 수 있다. 예컨대, 본 발명에서 사용 가능한 사막 모래의 입경은 약 1 내지 1000 ㎛, 바람직하게는 약 3 내지 50 ㎛ 일 수 있다. 이렇게 입경이 작은 사막 모래의 경우, 모래 사이의 공극이 적어 공극을 채우는 충진제가 적게 사용될 수 있고 또한 모래의 가격이 저렴하기 때문에, 도로나 교량의 포장시 비용이 감소될 수 있다.

상기 모래의 예로는 백사, 규사 등이 있다. 이 중 규사(silica sand)를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 규사는 석영의 알갱이로 이루어진 모래로, 산성암의 풍화로 인해 생기며, 그 화학조성은 도 5에 나타낸 바와 같이 주로 무수규산(無水硅酸) SiO₂로 이루어져 있다.

이러한 모래가 수지몰탈 조성물 내에서 너무 많은 양이 포함될 경우, 최종 포장층의 공극이 증가하여 강도 저하를 초래할 수 있다. 이런 이유로, 본 발명에서는 모래를 수지몰탈 조성물 100 중량부에 대하여 약 10 내지 78 중량부 범위의 함량으로 포함하는 것이 적절하나, 이에 제한되지 않는다.

상기 모래 이외에, 골격을 이루는 물질로서 자갈을 더 포함할 수 있다. 이때, 본 발명에서 사용되는 자갈의 종류나 입경은 특별히 제한되지 않는다. 다만, 자갈의 입경은 포장층의 강도에 영향을 미치는 공극률과 밀접한 관계가 있기 때문에, 약 2 내지 15 ㎜ 범위인 것이 적절하다. 만약, 자갈의 입경이 2 ㎜ 미만인 경우에는 형성되는 포장층의 강도는 증가되지만 공극이 막혀서 투수성이 불량해질 수 있고, 자갈의 입경이 15 ㎜ 초과인 경우에는 형성되는 포장층의 투수성은 증가되지만 공극이 증가하여 강도가 감소될 수 있다. 다만, 포장층의 강도를 보완하기 위해서, 하기의 충진제, 예컨대 탈크나 탄산칼슘과 같은 미세 입자를 적절하게 배합하여 공극을 적절하게 감소시키는 것이 바람직하다.

<충진제>

본 발명의 수지몰탈 조성물에서는 모래 입자들 사이에 형성되는 미세한 공극을 제거하는 충진제를 포함한다. 상기 충진제에 의해서 미세 공극이 충진됨으로써, 형성되는 포장층의 강도가 높아질 수 있다. 이러한 충진제로는 탄산칼슘, 탈크와 같은 석분 등이 있다.

상기 탄산칼슘은 광물학적으로 방해석(CalCite), 즉 CaCO₃를 주성분으로 형성된 광석으로서, CaO₃ 약 56 %, CO₂ 약 44 %를 함유하고 있으며, Al₂O₃, SiO₂, Fe₂O₃ 등 미량의 불순물을 함유하고 있다(도 6 참고). 상기 탄산칼슘은 단순 물리적 가공으로 제조되는 중질 탄산칼슘과 화학적 재결정에 의해 제조되는 경질 탄산칼슘으로 구분된다. 이 중 물리적 성질 및 가공성이 우수하며, 가격이 저렴한 중질 탄산칼슘을 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 탄산칼슘의 입경은 특별히 제한되지 않는다. 다만, 입경이 너무 큰 탄산칼슘을 사용할 경우, 모래 입자들 사이의 틈을 제대로 충진하지 못해 포장층의 공극이 증가해서 포장층의 강도가 낮아질 수 있다. 또한, 상기 틈에 탄산칼슘 대신 바인더 수지가 충진됨으로써 다량의 바인더 수지가 사용될 수 있고, 이로 인해 포장층의 제조시 비용이 높아질 수 있다. 따라서, 입경이 약 10 내지 80 ㎛ 범위인 탄산칼슘을 사용하는 것이 적절하다.

상기 탈크(Talc)는 물 분자를 함유하고 있는 규소와 마그네숨 분자가 결합하고 있는 함수규산마그네슘으로서, 그 화학조성은 Mg₃Si₄O₃(OH)₂이다(도 7 참고). 이러한 탈크를 모래와 함께 혼합함으로써, 모래 입자들 사이에 존재하는 공극이 탈크에 의해 충진될 수 있어 포장층의 강도가 높아질 수 있다.

상기 탈크의 입경은 특별히 제한되지 않으나, 포장층의 강도 면을 고려하여 중간 정도의 입경을 갖는 탈크를 사용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 약 50 내지 200 ㎛ 범위인 탈크를 사용하는 것이 적절하다.

이와 같은 충진제의 함량은 수지몰탈 조성물 100 중량부에 대하여 약 2 내지 50 중량부인 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않는다. 만약 충진제의 함량이 2 중량부 미만인 경우에는 모래 입자들 사이의 공극이 충진제에 의해 충진되지 못하여 포장층의 강도가 저하될 수 있다. 한편, 충진제의 함량이 50 중량부 초과인 경우에는 모래 입자들 사이의 공극이 충진제에 의해서 너무 많이 막혀서 투수성이 불량해질 수 있다.

<기타 첨가제>

전술한 성분 들 이외에, 본 발명의 수지몰탈 조성물에는 임의의 첨가제, 예컨대 경화촉진제, 표면 조정제, 점성 조절제, 증점제, 산화 방지제, 자외선 방지제, 소포제 등을 추가적으로 함유할 수 있다. 이들 첨가제는 당해 기술분야에서 공지된 양으로 조성물에 첨가될 수 있다.

특히, 본 발명에서는 바인더 수지와 경화제의 경화를 촉진시켜 포장층의 치밀도를 개선하기 위해 경화촉진제를 더 포함할 수 있다. 상기 경화촉진제로는 디메틸 아세트아미드(dimethyl acetamide, DMA) 등을 사용할 수 있다.

상기 경화촉진제는 우레탄 아크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여 4×10^-4 내지 10×10^-4 중량부 정도로 포함될 수 있다. 만약, 경화촉진제의 함량이 지나치게 적은 경우에는 포장층의 경화가 작업조건에 따라 불충분하게 이루어져서 포장층의 물성이 유지될 수 없으며, 함량이 지나치게 큰 경우에는 포장층의 경화가 너무 급격히 일어나 포장 작업시 포장층의 수축이 발생될 수 있다.

전술한 성분들로 이루어진 수지몰탈 조성물은 당 업계에서 알려진 통상적인 방법에 의해서 제조될 수 있다. 예컨대, 수지몰탈 조성물은, 제1 바인더 수지인 우레탄 아크릴레이트 수지, 경화제, 모래 및 충진제를 혼합함으로써 제조될 수 있 다.

<도로 또는 교량의 포장 및 그 포장방법>

일반적으로 도로 또는 교량은 노상, 기층, 중간층 및 표층으로 이루어져 있다. 본 발명의 경우, 상기 층들 중 적어도 하나의 층이 전술한 수지몰탈 조성물로 형성될 수 있다. 여기서 전술한 수지몰탈 조성물로 포장된 층은 소성변형이나 노화가 잘 발생되지 않는다. 특히, 표층이 본 발명의 수지몰탈 조성물로 형성될 경우에는 반복적인 하중에 의한 소성변형의 발생이 억제될 뿐만 아니라, 내구성, 평탄성을 확보할 수 있고, 표면수가 표층 내로 침입하는 것을 방지할 수 있다.

이때, 상기 수지몰탈 조성물의 포장으로 형성된 층, 즉 포장층의 두께는 당 업계에서 공지된 두께일 수 있다. 예컨대, 포장층의 두께는 약 2 내지 20 ㎝ 범위일 수 있다. 특히, 포장층이 표층일 경우 약 3 내지 8 ㎝ 범위일 수 있으며, 포장층이 중간층일 경우 약 5 내지 10 ㎝ 일 수 있으며, 포장층이 기층일 경우에는 약 5 내지 10 ㎝ 일 수 있다.

또, 본 발명의 수지몰탈 조성물을 사용하여 도로 또는 교량을 포장하는 방법은 다양하다. 예컨대, 교량 표면에 부착된 오염 물질과 표면에 노출된 모래 등을 제거한 후, 교량 표면을 물로 적신 후 건조 포화상태를 유지한다. 이후, 전술한 수지몰탈 조성물을 교량 표면에 타설하고, 교량 표면의 평탄화 작업 후 열을 가해 수지몰탈 조성물을 경화시켜 포장층을 형성한다.

그 외, 본 발명의 수지몰탈 조성물로 포장된 구조물은 (a) 기재(substrate); 및 (b) 상기 기재의 표면에 전술한 수지몰탈 조성물을 도포한 후 경화시켜 형성된 포장층을 포함할 수 있다.

상기 기재(substrate)는 타일, 금속, 세라믹, 건축 내장재 및/또는 건축 외장재일 수 있으며, 이의 구체적인 예로는, 용융아연도금강판, 합금화용융아연도금강판, 전기아연도금강판, 용융알루미늄-아연합금도금강판, 냉간압연강철, 아연 핫디핑 강철, 일렉트로-아연강철, 합금-플레이트강철, 구리 시트, 주석-플레이트 강철 또는 알루미늄판, 나무 등이 있다. 그러나, 이에 제한되지 않는다.

이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 자세히 설명할 것이다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

1-1. 우레탄 아크릴레이트 수지의 제조

아디프산(adipic acid) 약 20 중량부와 이소시아네이트(isocyanate) 약 25 중량부를 반응기에서 열중합하여 우레탄 프리폴리머(urethane prepolymer)를 제조하였다. 여기에, 메틸 메타크릴레이트 약 30 중량부, 2-하이드록시 에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyl ethyl methacrylate) 약 25 중량부 및 알코올 약 0.3 중량부를 첨가한 후 열중합하여 우레탄 아크릴레이트 수지를 제조하였다.

1-2. 수지몰탈 조성물의 제조

규사 5호(입경이 0.4~0.8 ㎜임) 약 50 중량부와 규사 6호(입경이 0.2~0.4 ㎜임) 약 50 중량부가 혼합된 모래 혼합물에, 충진제인 탄산칼슘 약 4 중량부를 첨가하여 균일하게 혼합하였다. 얻어진 혼합물에, 상기에서 제조된 우레탄 아크릴레이트 수지 약 20 중량부와 경화제인 벤조일 퍼록사이드(BPO) 약 4 중량부를 넣고, 균 일하게 혼합하여 수지몰탈 조성물을 얻었다.

실시예 2

우레탄 아크릴레이트 수지 30 중량부 대신에 우레탄 아크릴레이트 수지 10 중량부와 폴리메틸 메타크릴레이트 수지 10 중량부를 사용하는 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수지몰탈 조성물을 얻었다.

실험예 1 - 물성 평가

본 발명에 따른 수지몰탈 조성물의 물성을 평가하기 위하여, 하기와 같이 압축강도 및 저온 휨 시험을 수행하였다.

<압축강도>

실시예 1에서 제조된 수지몰탈 조성물로 형성된 공시체(specimen)의 압축강도는 하기와 같이 수행하였다. 시험 결과는 표 1에 나타내었다.

지름 10 ㎝, 높이 20 ㎝의 원형 거푸집을 제작하였다. 제작된 원형 거푸집 내에 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 조성물을 각각 넣은 후, 고무망치나 바이브레이션을 이용하여 원형 거푸집 내 공기를 제거하였다. 이후, 각 원형 거푸집을 약 3시간 동안 보관한 후, 각 원형 거푸집을 제거하여 형성된 각 공시체의 양면을 그라인딩을 이용하여 평탄하게 하였다. 이후, 그라인딩된 공시체 1을 UTM(Universal Testing Machine) 장비를 사용하여 압축강도 시험을 수행하였다.

	공시체 1	비고
압축강도(㎫)	67	약 47.3
파괴시 변형률	0.00372	-

시험 결과, 실시예 1에서 제조된 수지몰탈 조성물로 형성된 공시체 1의 압축강도는 약 67 ㎫ 정도였다. 이는 당 업계에서 알려진 콘크리트몰탈 조성물로 된 공시체(10 ㎜×200 ㎜)의 압축강도(473 ㎏f/㎠ = 약 47.3 ㎫)보다 높았다. 또한, 상기 공시체의 파괴시 변형률이 약 0.00372로 낮아 거의 변형되지 않는다는 것을 확인할 수 있었다. 이로써, 본 발명의 수지몰탈 조성물로 포장할 경우, 압축강도가 높아 거의 변형되지 않는다는 것을 알 수 있었다.

<휨 강도>

본 발명에 따른 수지몰탈 조성물의 휨 및 균열에 대한 저항성을 평가하기 위하여, 하기와 같이 실시예 1에서 제조된 수지몰탈 조성물을 이용하여 공시체(specimen) 1을 제작하여 휨 시험(Bending Beam Test)을 수행하였다. 시험 결과는 표 2 및 도 2에 나타내었다.

먼저, 길이 300 ㎜, 폭 50 ㎜, 두께 10 ㎜의 강상판을 제작한 후에 강성판의 표면을 핸드그라이딩을 이용하여 표면의 이물질을 제거한 후, 알코올을 이용하여 표면을 깨끗이 수세하였다. 이후, 수세된 강성판과 길이 300 ㎜, 폭 50 ㎜ 및 두께 15 ㎜로 제작된 거푸집을 합한 후에, 상기 강성판의 표면에 실시예 1 및 비교예 1의 몰탈 조성물을 두께 약 10 ㎜로 붓고, 약 3 시간 동안 상기 몰탈 조성물을 경화시켰다. 이후, 거푸집을 제거하여 길이 300 ㎜, 폭 50 ㎜ 및 두께 10 ㎜의 공시체 1을 얻었다.

이어서, 얻어진 각각의 공시체를 챔버 내에 약 12 시간 이상 동안 보관한 후에 수지몰탈 조성물로 된 포장층이 상면이 되도록 하여 MTS를 이용하여 저온 휨 시험을 실시하였다. 다만, 상기 챔버 내의 온도는 초기에는 약 10 ℃ 였고, 이후 -10 ℃ 였다.

		공시체 1	비고
	온도	공시체 1	비고
휨 강도(㎫)	- 10 ℃	181	-
휨 강도(㎫)	10 ℃	176	약 4.5
파괴시 변형률	- 10 ℃	0.0115	-
파괴시 변형률	10 ℃	0.0134	-

시험 결과, 실시예 1에서 제조된 수지몰탈 조성물로 제작된 공시체 1의 휨 강도는 높았다. 특히, 10 ℃의 온도에서의 휨 강도는 당 업계에서 콘크리트몰탈 조성물로 포장시 설계 기준 휨 강도(약 45 ㎏f/㎠ = 약 4.5 ㎫)보다 휠씬 높았다. 이로써, 본 발명의 수지몰탈 조성물로 포장할 경우, 종래의 콘크리트 포장에 비해 휨 강도가 높음을 알 수 있었다.

도 1은 본 발명의 수지몰탈 조성물을 이용한 포장의 하중에 대한 메커니즘을 개략적으로 나타낸 것이다.

도 2는 실시예 1에서 제조된 수지몰탈 조성물을 이용하여 제작된 공시체에 대해 휨 강도를 수행한 후 공시체의 모습을 나타낸 사진이다.

도 3은 국내토양의 조성을 분석한 그래프이다.

도 4는 아랍토양의 조성을 분석한 그래프이다.

도 5는 규사의 조성을 분석한 그래프이다.

도 6은 탄산칼슘의 조성을 분석한 그래프이다.

도 7은 탈크의 조성을 분석한 그래프이다.

Claims

(a) 제1 바인더 수지로서의 우레탄 아크릴레이트 수지 및 제2 바인더 수지로서의 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 포함하는 바인더 수지;

(b) 경화제;

(c) 모래; 및

(d) 충진제

를 포함하는 수지몰탈 조성물.
삭제
제1항에 있어서, 상기 우레탄 아크릴레이트 수지와 폴리메틸 메타크릴레이트 수지의 혼합 비율은 10~60 : 90~40 중량 비율인 것이 특징인 수지몰탈 조성물.
제1항에 있어서, 제3 바인더 수지로서 하이드록시 에틸 메타크릴레이트(Hydroxy ethyl methacrylate, HEMA) 수지를 더 포함하는 것이 특징인 수지몰탈 조성물.
제1항에 있어서, 상기 경화제는 벤조일 퍼록사이드(benzoyl peroxide)인 것이 특징이 수지몰탈 조성물.
제1항에 있어서, 상기 모래는 상이한 입경을 가진 모래 2 종류 이상의 혼합인 것이 특징인 수지몰탈 조성물.
제1항에 있어서, 상기 모래는 0.2 내지 0.4 ㎜ 범위의 입경을 가진 모래, 0.4 내지 0.8 ㎜ 범위의 입경을 가진 모래 또는 이들의 혼합인 것이 특징인 수지몰탈 조성물.
제1항에 있어서, 상기 모래는 염분을 함유하고 있는 모래인 것이 특징인 수지몰탈 조성물.
제8항에 있어서, 상기 염분의 함량은 모래 100 중량부를 기준으로 1 내지 20 중량부 범위인 것이 특징인 수지몰탈 조성물.
제1항에 있어서, 자갈을 더 포함하는 것이 특징인 수지몰탈 조성물.
제10항에 있어서, 상기 자갈의 입경은 2 내지 15 ㎜ 범위인 것이 특징인 수지몰탈 조성물.
제1항에 있어서, 상기 충진제는 탄산칼슘, 탈크(Talc) 또는 이들 모두인 것이 특징인 수지몰탈 조성물.
제12항에 있어서, 상기 탄산칼슘의 입경은 10 내지 80 ㎛ 범위인 것이 특징 인 수지몰탈 조성물.
제12항에 있어서, 상기 탈크의 입경은 50 내지 200 ㎛ 범위인 것이 특징인 수지몰탈 조성물.
제1항에 있어서, 경화촉진제로서 디메틸 아세트아미드(dimethyl acetamide: DMA)를 더 포함하는 것이 특징인 수지몰탈 조성물.
제1항에 있어서, 상기 수지몰탈 조성물 100 중량부에 대하여

(a) 우레탄 아크릴레이트 수지와 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 포함하는 바인더 수지 20 내지 60 중량부;

(b) 경화제 2 내지 10 중량부;

(c) 모래 10 내지 78 중량부; 및

(d) 충진제 2 내지 50 중량부;

를 포함하는 수지몰탈 조성물.
제1항에 있어서, 상기 수지몰탈 조성물은 도로 또는 교량의 노상에 형성된 기층, 중간층 및 표층 중 적어도 하나의 층을 형성하는 것이 특징인 수지몰탈 조성물.
제17항에 있어서, 상기 수지몰탈 조성물로 형성된 층은 두께가 2 내지 20 ㎝인 것이 특징인 수지몰탈 조성물.
(a) 기재(substrate); 및

(b) 상기 기재의 표면에 제1항, 및 제3항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 수지몰탈 조성물을 도포한 후에 경화시켜 형성된 포장층

을 포함하는 포장된 구조물.
제19항에 있어서, 상기 기재는 타일, 금속, 세라믹, 나무, 건축 내장재 및 건축 외장재로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 특징인 포장된 구조물.