KR100961004B1

KR100961004B1 - 재분산성 폴리머 분산제 및 폐타이어를 이용한 무기질 탄성도막 방수재 조성물 및 이를 이용한 방수공법

Info

Publication number: KR100961004B1
Application number: KR1020090028065A
Authority: KR
Inventors: 김영훈; 김윤욱
Original assignee: 일산기업 주식회사; 김영훈
Priority date: 2009-04-01
Filing date: 2009-04-01
Publication date: 2010-06-03

Abstract

본 발명은 재분산성 폴리머 분산제 및 무기질 결합재, 천연섬유 및 폐타이어 등으로 이루어진 속경형 무기질 탄성 도막 방수재 조성물 및 이를 이용한 방수공법에 관한 것으로서 건축 구조물 또는 토목 구조물용 방수재료로 활용하기 위한 기술이다.

본 발명에 따른 재분산성 폴리머 분산제 및 폐타이어를 이용한 무기질 탄성 도막 방수재 조성물은 재분산성 폴리머 분산제 100 중량부에 대하여 무기질 결합제 75~84 중량부, 충진제 45~51 중량부, 폐타이어 41~45중량부, 성능향상을 위한 첨가제 14~17 중량부, 및 무기질 탄성 도막 방수재 조성물 총 함량에 대하여 천연섬유 0.5~1 중량%를 포함하여 이루어진다.

방수재, 도막, 재분산성, 결합재, 천연섬유, 폐타이어, 속경, 탄성, 분체

Description

재분산성 폴리머 분산제 및 폐타이어를 이용한 무기질 탄성 도막 방수재 조성물 및 이를 이용한 방수공법{POLYMER-MODIFIED MORTAR COMPOSITION AND WATERPROOF COATING METHOD USING THE SAME}

근래 콘크리트 구조물의 시공 기술이 발전되면서 토목, 건축 구조물의 시공시 과거에 어렵고 복잡한 문제도 상당히 해결됨으로써 발전적으로 시공되고 있으나, 유독 방수 공종 시공시 빈번히 하자가 발생되고 있는 것이 현실이다.

콘크리트 구조물의 방수 시공시 누수에 의한 하자가 발생되면 완성된 콘크리트 구조에 부식과 손상을 주어 내구수명을 단축시키게 된다. 따라서 콘크리트 구조물과 내구연한을 함께하고 완벽한 방수기능을 발휘할 수 있는 방수 자재 개발 및 방수공법의 개발이 절실히 요구되고 있다.

이에 대응하는 종래의 침투 방수재. 고무 아스팔트 도막 방수재, 우레탄 도막 방수재, 아스팔트시트와 도막의 복합 방수재, 합성고분자 시트 방수재, 스테인레스 시트 방수재, 시멘트 혼입 폴리머 도막 방수재 등의 소재들이 제조되어 사용되어 지고 있다.

그러나 침투 방수재는 근래의 콘크리트 제조기술의 발전과 내구성을 중요시 하여 고강도 콘크리트(400㎏f/㎠ ~ 1500㎏f/㎠ ) 구조물이 시공되어지면서 침투 방수재의 방수 성능이 불확실하여 많이 사용 되지 않고 있다.

고무화 아스팔트 도막 방수재는 아스팔트 유화제를 혼합하여 수성으로 에멀젼(Emulsion)화 하여 라텍스(Latex)를 첨가하여 액상 상태로 제조되어 시공이 간편하다. 그러나 고무화 아스팔트 도막 방수재는 아스팔트가 주재료로 통기성이 없으므로 들뜸, 기포에 의한 에어포켓 경화에 의한 체적 변화 등의 하자 발생으로 누수 침수의 원인이 되고 있다.

우레탄 고무계 도막 방수재료는 1성분형과 2성분형이 있으며, 일반적으로 상온에서 액상의 주제(프리폴리머)와 경화제(컴파운드)를 현장에서 혼합하는 2성분형이 주로 사용되는데, 도포 후 경화하면 고무탄성이 있는 방수층을 형성한다. 우레탄 도막 방수재는 충전재의 사용에 따라 구분하는데 타르 우레탄 방수재는 충전재 로 타르를 사용하며 가교제로서 방향족 아민을 배합, 안정제 등을 첨가하여 제조한 것이고, 논타르 우레탄 방수재의 경화제는 일반적으로 가교제에 폴리올을 사용하여 물성을 향상시킬 목적으로 카본블랙 등의 개량제 및 충전제, 안정제 등을 배합하여 제조한 것을 가리킨다. 칼라 우레탄 방수재는 폴리올 또는 아민류를 사용, 카본 블랙 이외의 무색충진제 및 개량제와 안료를 배합시킨 것을 사용하고 있는데, 색조는 회색, 초록색, 갈색 등으로 되어 있다.

우레탄 방수재는 셀프 레벨링성이 좋으나 치켜올림면의 방수는 우레탄 방수재에 요변성(Thixotropy)을 주어 제조한 것을 사용한다.

우레탄 방수재는 신축성이 양호하여 미세한 바탕 균열에 대한 저항성이 있으며, 내수성, 내후성, 내약품성이 우수하고 연속적인 시공으로 이음매가 없는 방수층을 만들 수 있으며, 복잡한 형상의 구조물에 시공이 용이하다. 또한 노출방수가 가능하며 보수가 용이하다.

그러나 문제점은 우레탄의 특성상 경화시간이 길어 공사기간이 길어지며 배합에 의해 방수층의 품질이 좌우되어 균질한 품질의 방수층을 얻기 힘들며, 벽 등의 수직부위 작업시 흐름성이 크며, 바탕정리가 되지 않으면 균일한 도막 형성이 어렵고, 바탕면의 함수율이 8% 이상이면 접착불량이 생긴다. 또한 화학반응에 의한 도막 형성이므로 정확한 배합비가 지켜지지 않으면 소정의 품질 확보가 어렵다. 그리고, 자외선에 약해 경년변화에 따른 신율의 감소가 커, 방수층의 파단 사고가 많으며 통기성이 없어 부풀음 사고가 많다.

아스팔트 시트와 도막의 결합체인 복합방수는 1970년대부터 일본에서 개발된 공법으로, 이 공법은 시트방수에 있어서 시트 상호간의 조인트 부분 시공문제와 도막방수에 있어서 콘크리트 균열에 대한 추종성 문제를 해결하기 위한 목적으로 개발된 것으로 열공법 아스팔트 방수층이 시트상의 아스팔트 루핑·펠트와 도막상의 열용융 아스팔트를 교대로 적층하는 방법과 유사하며, 열공법 아스팔트 방수와 다른 점은 방수층수와 가열의 유무뿐이다.

아스팔트 시트와 도막재료의 복합방수 공법에는 아스팔트 도막재료와 동질의 재료를 폴리에스텔 부직포에 함침 피복시킨 방수시트를 병용하는 복합방수 공법(상온 경화형 아스팔트 냉공법)과 한쪽면에만 점착재를 부착시킨 부착 개량아스팔트 시트와 아스팔트 및 합성고무를 주성분으로한 복합방수 공법(개량아스팔트 상온형공법), 아스팔트 도막재료와 폴리에스텔섬유 부직포를 실제로 하여 그 양면에 아스팔트를 융착 피복한 스트레치 아스팔트 루핑을 상호 적층해가는 복합방수공법(적층중후형 케미칼아스팔트 상온공법)이 있다. 그 문제점은 용융 아스팔트에 취기가 따르며, 단열 노출방수층의 열에 의한 성능저하가 빠르고 누름 콘크리트 설치시 재시공에 따른 경비의 추가가 크다. 또한 고온의 용융 아스팔트에 의한 화상의 위험성이 있으며, 사용하는 재료의 종류 및 공구가 많기 때문에 준비작업이 많다. 형상 루핑의 취급방법으로 방수 성능이 좌우되는 가능성이 있으며, 방수층의 끝단처리가 어렵다. 시공상의 문제점은 들어간 모서리부의 들뜸이 발생하고, 누름층 신축줄눈 부위의 부착이 약하며, 노출방수층에서는 초목의 뿌리에 의해서도 손상되기 쉽고, 노출 방수층에서는 부풀음 발생이 많다.

합성고분자 시트 방수재는 신장능력이 크기 때문에 바탕재에 대한 추종성, 순응성이 양호한 것으로 평가되고 있다. 합성고분자 시트 방수재는 공장에서 시트 형태로 생산되고, 재료의 품질, 치수(두께, 폭, 길이)가 적절히 관리 되어지고 있는 방수재이다. 더욱이 내후성(내일광성, 내오존성 등), 내수성, 내열성 등 충분한 내구성을 가지고 있어, 온도변화에의 영향이 적고, 색상이 다양하여 지붕 노출 방수층에도 적합한 방수재료이다. 합성고분자 시트방수는 공장에서 규격품으로 생산한 고무계 시트를 주재료로 사용하므로 재료의 물성이 균질하고 바탕의 균열에 대해서 추종성이 있다. 온도에 따른 물성변화가 적고, 고온에 연화되거나 저온시 경화되는 일이 적어 노출공법에 적당하다.

그러나 문제점으로는 접착제를 도포하고 건조를 기다리는 동안에 그 표면에 모래, 잔돌, 먼지 등이 부착되기 쉽고, 유기용제를 포함한 재료가 많기 때문에 밀폐된 부분이나 환기가 나쁜 장소에서는 위험성이 높으며, 접착제의 가사시간이 기후, 날씨 등에 의해 좌우되기 때문에 조정하기 힘들며, 원형의 부속물(파이프 등) 주위의 마무리가 어렵다. 또한 합성 고무시트 방수의 나온 모서리 부분의 처리가 어렵다. 시공 후 시트가 수축해서 들어간 모서리 부분이 뜨기 쉬우며, 조인트의 수밀성을 확보하기가 힘들다. 시공시 시트가 3매 겹친부분의 씰처리를 잊기 많고 시트의 손상이 쉬우며, 노출공법의 경우 조류 등에 의한 피해를 받기 쉽다.

금속판 방수공사는 일반적으로 일정폭의 금속판을 현장에서 가공하고, 고정 철물을 바탕에 고정하면서 금속박판을 서로 용접하여 방수층을 형성하는 공법으로 금속판을 이용하여 완전한 수밀 연속층을 만들고자 하는 의도에서 도입된 것으로 재료로는 스테인레스 강판 시트와 티탄 시트가 전면방수에 사용되고 동판시트 및 납판시트 등이 부분방수에 사용되고 있으며, 주로 스테인레스 강판 시트가 사용된다. 스테인레스 강판 시트방수는 폭 275~495㎜의 스테인레스 박판 양면을 현장에서 적절하게 구부린 후, 특수한 고정철물로 바탕에 고정시키면서 스테인레스 강판을 용접하여 방수층을 만드는 것을 말한다. 금속판 방수 공법은 바탕과 부착이 없는 절연공법으로 구체의 거동에 의한 영향을 받지 않으며, 바탕면 처리가 간편하다. 그러나 재질의 선정을 잘못하면 녹이 발생할 가능성이 있으며, 재료비가 고가이므로 비경제적이다. 시공시 준비작업이 복잡하고 판금지식이 요구되며, 시공이 정밀해야 하므로 작업에 숙련공을 필요로 하며, 치켜올림(벽면부 등)의 마무리가 어려우며 복잡한 구조물의 세밀한 마무리가 어렵다. 조인트 용접 과정에서 핀홀 등이 생길 수 있으며, 용접개소가 많아 작업 후 확인이 어렵고 접합부가 상부 돌출 형태이므로 옥상의 이용이 어렵다.

시멘트 혼입 폴리머계 방수재는 무기질 탄성 도막 방수재로 칭하기도 하는데, 물과 반응하여 경화하는 시멘트계의 무기질 결합재와 건조 또는 축합반응(縮合反應)에 의해 경화하는 수중분산형의 합성수지 에멀젼(폴리머 분산제) 성분으로 구성된 방수재료를 말한다.

이러한 방수재는 구성 성분 중 폴리머 성분이 폴리머 시멘트 몰타르나 시멘 트 액체 방수제보다 풍부한 소재로서, 방수 바탕의 습윤상태에 크게 영향을 받지 않고, 바탕재의 거동에 대응할 수 있는 탄성력을 갖는 도막형의 방수재이며, 무기질 탄성형 방수재 등으로 불려오고 있다.

따라서 무기질 탄성 도막 방수재는 재분산성 폴리머 분산제와 무기질 결합재 성분과 환경적으로 추가되는 물을 포함한 수분의 비율을 효과적으로 관리함으로써 다습표면은 물론 소습표면에 이르기까지 광범위한 습도 범위의 바탕에서 시공할 수 있는 장점을 갖는다.

주로 콘크리트 구조물은 건조가 잘된 것도 10~25% 수분을 함유하고 있으며 특히 지상이 아닌 지하 콘크리트 구조물은 65% ~ 100%의 수분을 함유하고 있는 콘크리트 구조물이 대부분이다.

방수재는 재료와 상관없이 수분의 함유량이 많으면 방수재를 콘크리트에 부착 및 도포하는 것이 상당히 어려움이 있으며, 방수에 의한 누수 침수의 하자원인이 되므로 토치 램프나 버너, 열풍기 등을 이용하여 최대한 콘크리트 표면을 건조시켜서 시공 하는 것이 하자를 줄이는 방법이다.

그리고 콘크리트 건조시 수증기가 발생되는데 많은 방수재의 시공 되어진 방수층이 통기성이 없어 들뜸, 장기적인 부착력 저하, 에어 포켓 등의 원인으로 누수 침수의 하자 원인으로 알려져 있다.

이러한 콘크리트 구조물의 특성을 고려할 때, 무기질 탄성 도막 방수재에 요구되는 일반적인 성능은 작업성이 좋고 물이나 염소를 통과시키지 않아야 하며, 습 기투과성, 이산화탄소 투과 저항성과, 특히 미세균열을 잡아줄 수 있도록 탄성을 가져야 하고, 바탕재에 대한 접착강도, 내후성은 물론 동절기에도 탄성을 유지해야 하며, 후-수경 반응이 최소화되고 내알칼리성도 만족시키는 데는 상당한 문제점이 있다.

상기 무기질 탄성 도막 방수공법의 문제점을 해결하고자 최근 습윤바탕면 시공 및 통기성이 있는 유기무기질 혼합형으로 폐타이어 분말들을 가미한 수분산성 탄성 도막 방수재와 관련된 기술이 개발, 제시(관련 특허- 특허 제0357367호, 특허 제0452120호, 제0573381호 등)되었으나, 방수재의 생산 유통 시공에 있어서 개선되어야할 적지 않은 문제점이 남아 있다.

액상수지와 분체인 2K 제품으로 생산과정의 효율성, 품질관리 등에 따른 다소의 어려움, 동절기 동해로 인한 재고관리의 어려움이 있으며, 유통시에도 2K 포장으로 인한 포장비, 물류비 및 폐기물 처리 비용이 상당히 발생된다.

뿐만 아니라 시공공정이 프라이머 1회, 중도 3~4회, 상도코팅 1회 등 5~6회로 공정이 많다. 따라서, 인건비도 필요 이상으로 발생된다. 또한 각 공정간 방수재의 경화 및 건조되는 시간이 4~10시간 소요됨으로써 노무인력 관리에 따른 문제가 있으며, 1회 시공시 두께가 두꺼울 경우 표면의 피막현상이 발생 될 수 있다.

또한 시공 후에도 시멘트의 후-수경 반응이 지속됨으로써 도막의 유연성이 저하되어 내균열성 및 내구성이 저하됨으로써 유지관리비용이 과다하게 발생하게 된다.

이러한 문제점들 중 내구성이나 과다한 반복 시공공정 및 시공 효율성과 관련된 문제점은 주식회사 삼양제넥스의 특허등록 제0792015호(2007년12월28일) [강도 및 내구성이 증진된 자기충전성 모르타르 조성물]이나 강원대학교산학협력단의 특허등록 제0824374호(2008년04월16일) [흡수성 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물]에서도 동일하게 지적할 수 있을 것이다.

이에 본 발명은 현재까지 많이 적용되는 아스팔트계, 우레탄계, 에폭시계 등의 유기·무기 복합계 등의 방수공법이 습윤 콘크리트면의 방수시공이 불가능하고 콘크리트 바탕면에서 발생하는 수증기에 대한 투과성(통기성)이 없으므로, 바탕면과의 들뜸(Air Pocket)이 많이 발생하며 재료적 특성상 물과 반응하지 않아 하자 원인으로 지적되어 현장 관리상의 문제가 있었던 점을 해결하기 위하여 제안된 것이다.

물론 이러한 문제점을 해결하고자 최근 습윤바탕면 시공 및 통기성이 있는 유기무기질 혼합형으로 폐타이어 분말을 이용한 수분산성 탄성 도막 방수재와 관련된 기술이 제시되어 방수의 품질은 상당히 향상되었으나, 앞서 지적한 바와 같이, 생산 공정의 비효율성, 품질관리 및 동절기 동해로 인한 재고관리의 어려움이 있으며, 유통시에도 2K 포장으로 인한 포장비, 물류비 및 폐기물 처리 비용등이 과다하 게 발생되는 문제, 시공공정이 과다하고, 경화 및 건조되는 시간이 4~10시간 소요됨으로써 공기가 지연되고 비용도 과다하게 발생되는 등 방수의 품질과 직접적인 연관성이 없는 상황들도 더불어 개선되어야 할 필요성이 지적되고 있다.

따라서 본 발명은 재분산성 폴리머 분산제 및 무기질 결합재, 천연섬유 및 폐타이어 등을 이용한 표준배합을 고성능 무중력 분체 혼합기에서 혼합한 후 분체형 1K 방수재료 현장에서 표준량의 물을 혼합 사용하여 수작업 또는 기계로 시공하는 기술로서 방수재를 속경 및 속건형으로 개선하여 시공함으로써 공기단축 및 인건비 등의 경비를 절감하고, 후-수경 반응을 최소화함으로써 도막의 탄성을 지속적으로 유지하여 방수재의 내구성을 향상시켰으며, 분체형으로 개발함으로써 생산비용, 유통비용 및 폐기물 처리비용을 절감하고, 상도 코팅재 공정을 단축하고, 가사시간 연장과 표면 겉마름 현상을 개선하여 1회 시공 두께를 늘임으로서 시공공정을 단축하며, 폐자원(폐타이어)을 재활용하는 기술로서 환경친화적인 건축재료 개발을 위한 기술 발전과 이를 이용한 시공기술 향상을 구현할 수 있는 재분산성 폴리머 분산제 및 폐타이어를 이용한 무기질 탄성 도막 방수재 조성물 및 이를 이용한 방수공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 재분산성 폴리머 분산제는 에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머 또는 스티렌 아크릴릭 코폴리머를 이용하고, 무기질 혼합재(High Aluminate Cement, 보통포틀랜드 시멘트 및 무수석고 등의 조합물)를 주요 결합재로 하고, 폐타이어 분말 및 미분의 실리카 분체를 충진재로 한 속경, 속건성 탄성 도막 방수재 및 이를 이용한 방수공법으로서 건축, 토목 구조물 방수재료로 활용할 수 있는 무 기질 탄성 도막 방수재 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가 본 발명은 무기질 결합재가 가지는 강성과 폴리머가 가지는 연성을 조합함으로써 무기질 결합재의 단점인 취성파괴 현상을 보완하고, 폴리머의 단점인 강도를 보강한 유무기 복합 탄성 도막 방수재로서 세라믹 결합재가 가지는 속경성과 속건성으로 공기 단축과 함께 화학적 내구성을 향상시켰으며, 천연섬유를 활용하여 가사시간 연장, 표면 균열 발생을 억제하고 접착력을 향상시키며, 1회 시공 두께를 증가시켜 시공공정을 단축시키고 작업성을 증진시켰다. 또한 기존의 2K 제품을 1K인 분말형으로 개발하여 생산성을 증진시키고, 포장비 및 물류비 절감으로 경제성을 향상시켰으며, 시공의 효율성을 제고시킨 무기질 탄성 도막 방수재 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 재분산성 폴리머 분산제, 무기질 결합재, 충진제, 천연섬유, 폐타이어, 그리고 성능향상을 위한 첨가제, 안료를 사용하여 고성능 분체 혼합기에서 3~5분 혼합한 후 각 포장단위로 포장한 후 현장에서 적정량의 물을 혼합한 후 수작업 또는 자동화 기계 방수시공을 하는 공법으로서 방수재를 속경 및 속건형으로 개선하여 시공함으로써 공기단축 및 인건비 등의 경비를 절감할 수 있는 기술이며, 나아가 무기질 결합재가 가지는 내화학성 및 후-수경 반응을 최소화함으로써 도막의 탄성을 지속적으로 유지하여 유지관리비용을 절감할 수 있는 기술임과 아울러, 분체형으로 개발함으로써 생산비용, 유통비용 및 폐기물 처리비용을 절감하고, 상도 코팅재 시공공정을 단축하고, 중도 시공 두께를 늘임으로써 중도 시공공정도 3~4회에서 2회로 단축 가능한 무기질 탄성 도막 방수재 조성물을 이용한 공법을 제 공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 무기질 탄성 도막 방수재는 재분산성 폴리머 분산제 100 중량부에 대하여 무기질 결합재 75~84 중량부, 충진제 45~51 중량부, 천연섬유 14~16 중량부, 폐타이어 41~45 중량부, 성능향상을 위한 첨가제 14~17 중량부, 및 무기질 탄성 도막 방수재 조성물 총 함량에 대하여 천연섬유 0.5~1 중량%를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 무기질 탄성 도막 방수재는 상기 재분산성 폴리머 분산제가 에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머 또는 스티렌 아크릴릭 코폴리머, 또는 이들의 조합으로 이루어지고, 상기 무기질 결합재는 보통포틀랜트 시멘트 22~24 중량부, 알루미나 시멘트 31~36 중량부, 그리고 석고 22~24 중량부로 이루어진 혼합물이고, 상기 중친제는 규사가 바람직하며,

나아가 상기 첨가제는 유동화제, 증점제, 소포제, 지연제 및 경화촉진제로 이루어지며, 상기 천연섬유의 길이는 100~2000㎛인 것이 좋으며, 안료 11~12 중량부를 포함시킨다.

본 발명에 따른 무기질 탄성 도막 방수재 조성물 및 이를 이용한 방수공법은 분말형 방수재로서 속경성, 속건성, 내산성, 내구성 및 환경 친화성이 우수 할뿐 아니라 공기 및 공정단축이 가능하며, 생산 효율성을 극대화하고, 물류비를 절감하고 현장에서 장비시공이 가능한 방수재료로써 건축방수 및 토목방수재료로 활용가치가 대단히 높다고 할 수 있다.

특히 재료의 특성상 습윤면에서도 시공이 간편하고, 동절기에 생산이 가능하여 충분한 재고 확보를 통해 생산 관리면에서도 대단히 유리한 방수재료이다, 그리고, 모든 원료가 공장에서 혼합 생산되기 때문에 품질이 일정하여 하자 발생율을 최소화 할 수 있고, 액상 제품의 용기인 캔을 종이백 또는 Big 백으로 포장이 가능하게 하며, silo 운송도 가능케 하여 물류비용을 현저히 감소시킬 수 있으며, 현장에서 발생되는 캔 포장으로 인한 폐기물 처리 비용을 절감할 수 있다. 또한 공정 단축과 기계화 시공에 따른 인건비 감소로 방수공정에 소요되는 건축비용을 절감할 수 있다.

[그림 1]에서 확인할 수 있는 바와 같이, 무기질 결합재는 바탕체의 요철 또는 기공 부분에 무기질 결합재가 충진 및 경화됨으로써 물리적으로 고정되어 접착력을 발현하는 것으로서 기존 바탕재와 무기질 결합재와의 계면에서 화학적인 결합으로 강한 접착력을 발현하지 못함으로써. 따라서 외부의 충격 및 동해에 쉽게 탈락 되는 단점이 있다.

무기질 결합재의 방수성능 발현은 무기질 결합재의 경화체 내부의 기공 특성에 기인하게 된다. 즉, 모세관 기공량에 따라 방수성능이 결정되게 되는데, 모세관 기공을 줄이기 위해서는 결합재량을 늘이거나 사용수량을 최소화하기 위해서 상당량의 감수제 또는 유동화제와 같은 계면활성제를 사용하여야 하며, 다른 방법으로는 경화체 내부의 기공량을 최소화하기 위해서 초미립분의 충진제를 사용하게 되는데 이상에서의 방법을 사용하게 되면 방수성능은 향상되나 탄성을 유지할 수 없게 되어 방수재료로서의 특성을 발휘할 수 없게 된다.

이를 보완하기 위해서 재분산성 폴리머 분산제를 사용하게 되는데, 재분산성 폴리머 분산제는 아래 [그림 1]에서 확인할 수 있는 바와 같이, 수분은 증발되고 폴리머 성분이 결합되어 도막을 형성함으로서 접착력 및 방수성을 발휘하는 것이다.

[그림 1] 무기질 결합재와 재분산성 폴리머의 결합 원리

또, 재분산성 폴리머 분산제는 아래 [그림 2 및 3]에서 보는 바와 같이 무기 질 결합재의 표면에 점착력에 의해 접착됨으로써 접착력 및 방수성능을 확보가 가능한 것이다.

[그림 2] 폴리머와 시멘트 및 규사와의 결합 구조

[그림 3] 무기질 결합재 및 폴리머 분산제의 수화 및 경화 모식도

또 속경 및 속건성 발현 원리와 관련하여, 무기질 결합재는 보통 포틀랜트 시멘트, 알루미나 시멘트, 석고를 사용하며, 시멘트의 주요 수화물은 C3S, C2S, C3A, C4AF이다. C3A(3CaO . Ai2O3) 수화물의 특성은 수화 속도가 가장 빠르고 다량의 수화열이 발생하며 응결 특성을 지배하게 된다.

석고를 사용하지 않을 경우는 급결현상이 발생하게 되며,

2C3A + 27H2O → C4AH19 + C2AH8 → C3AH6 + 21H2O

적정량의 석고를 사용하는 경우에는 급결반응을 억제하게 되고,

C3A + 3(CaO . 2H2O) + 26H2O → C3A . 3CaSO4 . 32H2O (Ettringite 형성)

Ettringite와 미수화 C3A 반응 → 3(C3A . 3CaSO4 . 12H2O) (monosulfate생성)

석고 및 알루미나 시멘트를 혼합 사용하게 되면,

3CaO. 3Al2O3.CaSO4 + 6CaO + 8CaSO4 + 32H20

→ 3(3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O) (Ettringite 형성)

상기와 같은 Ettringite를 형성함과 동시에 속경 및 수경반응 후 잉여수가 결정수로 전환 되기 때문에 건조속도가 빨라지게 된다.

나아가 보통 포틀랜트 시멘트/알루미나 시멘트/석고 혼합량에 따른 물성 변화와 관련하여,

아래 [그림 4]에서 확인할 수 있는 바와 같이, 석고양이 일정하고 CAC/OPC가 증가하면 응결시간이 단축되고 강도는 약간 상승되고, CAC가 일정하고 CS/OPC가 증가하면 수축 보상, 응결 시간 감소와 강도가 상승하게 된다.

[그림 4] 보통 포틀랜트 시멘트/알루미나 시멘트/석고 혼합시의 관계

또 아래 [그림 5]에서 보는 바와 같이, OPC와 CAC를 적정량 혼합하였을 경우 응결시간을 단축시킬 수가 있다.

[그림 5] 보통 포틀랜트 시멘트(OPC)와 알루미나 시멘트(CAC) 혼합시 응결시간

아래 [그림 6]는 Ettringite 생성시의 물의 변화를 보여주는 그래프이다. Ettringite는 존기한 반응식에서 보듯이 32H2O의 결정수를 함유하기 때문에 혼화수의 많은 부분이 결정수화 하므로 수화 후 남은 잉여수(Residual water)의 양이 줄어들게 되며 이는 재료의 건조 시간을 단축시킬 수 있게 된다.

[그림 6] Ettringite의 역할

또 아래 [그림 7]은 보통 포틀랜트 시멘트, 알루미나 시멘트와 석고 배합의 ettringite 형성에 따른 영향과 수축 보상 효과를 나타내고 있다. 보통 포틀랜트 시멘트 단독 사용 배합의 경우 시간이 지남에 따라 수축 반응이 급속하게 나타나는 반면 보통 포틀랜트 시멘트, 알루미나 시멘트와 석고를 혼합한 배합은 반응 초기에는 팽창 곡선을, 반응 후기에는 완만한 수축 곡선이 나타나는 것을 알 수 있다. 이는 반응 초기 알루미나 시멘트와 석고의 반응에 의한 ettringite 형성에 기인한 것으로 이러한 반응이 수축보상 효과에 기여하는 것을 의미한다.

[그림 7] 보통 포틀랜트 시멘트, 알루미나 시멘트, 석고 배합의 수축 보상 효과

나아가, 가사시간 연장, 표면 겉마름 현상 방지로 인한 1회 시공 두께 증가, 균열 저감 및 작업성 향상 원리를 살펴 보면, 본 발명에 따른 조성물을 이용한 방수재의 가사시간 연장 및 1회 시공 도막 두께를 늘이기 위해서 목재에서 추출한 100~2000㎛의 천연섬유([그림 8] Cellulose의 구조도 참조)를 사용하였다.

[그림 8] 천연섬유의 구조

또 아래 [그림 9] 는 천연섬유가 모세관에 의해 흡수력을 발생되는 것을 설명하고 있다.

[그림 9] 천연섬유의 모세관에 의한 흡수력

아래 [그림 10]는 천연섬유를 사용하였을 경우 방수재료의 점도 변화를 표현한 것으로서 분체상의 방수재에 물을 혼합한 다음 정치 상태에서의 점도(좌측)와 시공시에 붓, 롤러 또는 기계화 시공시에 발생되는 외력에 의해 천연섬유의 모세관에 정치되어 있는 수분이 배출됨에 따라 점도가 낮아지며(중앙), 외력이 중단된 상태에서는 수분이 다시 천연섬유의 모세관에 흡수됨으로써 점도가 높아지게 된 다.(우측)

또한 천연섬유가 3차원 구조로 연결되어 있어 응결 및 건조로 인한 균열현상을 방지시킬 수 있는 특성을 발현하게 된다.

[그림 10] 천연섬유를 사용하였을 경우의 점도 발현 구조

아래 [그림 11]은 천연섬유를 사용하였을 경우의 전단력 및 점도 변화를 나타낸 것으로서 초기에는 점도가 높아 전단력이 크게 발생되지만, 이후에 전단력 변화가 미미하여도 급격히 점도가 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 이는 방수재료 시공시 롤러 및 붓 시공을 할 경우에 적은 힘으로 작업이 가능하고, 점착력을 줄여 주기 때문에 시공 효율성을 증진 시킬 수 있게 되는 것이다.

[그림 11] 천연섬유 사용시 전단력 및 점도의 변화

아래 [그림 12]은 천연섬유를 사용하지 않았을 경우(좌측)와 사용하였을 경우(우측)의 방수재료의 내부의 함수율을 나타내는 것으로서 천연섬유를 사용하지 않았을 경우에는 콘크리트 등의 바탕체에 쉽게 물이 흡수되거나 외기의 높은 온도 및 낮은 습도로 인한 탈수현상으로 인해 방수재료 표면에 필름이 형성됨으로 가사시간이 현저히 줄어들 뿐만 아니라 그로 인해 방수재료 내부에 수화 후 잉여수가 건조되지 못하기 때문에 도막 내부에 기공이 발생되며, 이로 인해 인장강도, 접착력 및 방수성능이 급격히 저하된다. 또한 바탕체에 수분이 급격히 흡수될 경우에도 무기질 결합재 수화에 필요한 수량이 급격히 탈수됨에 따라 강도발현이 저하된다. 그러나 천연섬유를 사용하였을 경우에는 바탕체 및 외기로의 수분 증발 현상을 방지할 수 있기 때문에 가사시간을 늘일 수 있을 뿐만 아니라 1회 시공 두께를 늘릴 수 있기 있어서 시공공정을 단축시킬 수 있다.

[그림 12] 천연섬유 사용시 가사시간 연장 및 표면 필름 현상 방지

이상과 같은 원리에 근거한 본 발명에 따른 재분산성 폴리머 분산제 및 폐타이어를 이용한 무기질 탄성 도막 방수재 조성물은 주성분이 재분산성 폴리머 분산 제, 무기질 결합재, 충진제, 천연섬유, 폐타이어, 그리고 성능향상을 위한 첨가제를 포함하여 이루어진다.

상기 재분산성 폴리머 분산제로는 에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머(Ethylene Vinyl Acetete Copolymer) 또는 스티렌 아크릴릭 코폴리머(tylen Acylic coplymer), 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.

이중 대표성 있는 에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머는 아래 [화학식 1]과 같다.

[화학식 1]

상기 화학식에서 에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머 재분산성 폴리머 분산제는 (A)Ethylene (B) Vinyl (C) Ethylene (D) Acetate 등 다양한 단량체의 액상 상태 수지를 중합(열, 압력, 촉매, 기타 첨가제)을 시켜 공중합체(Copolymer : 2개 이상의 단량체로 이루어진 중합체)인 수지가 첨가된 것을 특징으로 하며,

상기 화학식에서 (A), (C)는

(B), (D)는 Ethylene Vinyl Acetate Copolymer 제조시

상기와 같이 에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머 분말 수지는 에틸렌(CH2-CH2)과 비닐아세테이트(CH2COCH3) 공중합체이다.

이러한 재분산성 폴리머 분산제는 스프레이 건조(spraying drying) 특수 공법으로 생산되며 물에 재분산 될 때 입자를 구성하는 미세한 입자들이 재분산 되는 형태를 띄고 있다. Spraying 공법은 디스퍼젼 입자를 분산시키고 뜨거운 공기와 접하면서 입자가 ball 모양으로 형성되며 이 ball 모양의 입자는 수용성 보호 콜로이드로 감싸지게 되며 물 또는 용액과 혼합하여 재분산될 때 보호 콜로이드가 용해되면서 본래의 분산을 재형성하게 되며 이를 재분산성 폴리머 분산제라 한다.

재분산성 폴리머 분산제는 시멘트의 혼합 사용시 압축강도는 약간 감소하지만 유연성, 탄성이 증가하며 수분 증발 후의 필름 형성으로 인하여 방수의 효과를 나타낸다. 또한 분말 수지가 사용된 방수재는 우수한 접착력 발현으로 인해 시멘트만으로 접착하기 힘든 바탕면에서도 접착력을 향상시키는 효과를 나타낸다.

이러한 재분산성 폴리머 분산제는 시멘트를 포함한 본 조성물과 함께 현장에서 물과 함께 혼합시 시멘트와 폐타이어, 규사, 천연섬유 등으로 조성된 조성물 내에서 도막 형태로 가교 결합됨에 의하여 인장력을 향상시키고 수분과 중성화의 원인이 되는 이산화 탄소의 침투를 억제 시켜주며 수분 증발 후의 필름 형성으로 인하여 방수 효과를 나타낸다. 또한 콘크리트내에 일부 침투하여 접착력 향상에도 유용하게 쓰일 수 있는 재료로써 이러한 물성의 증가는 시멘트의 질적 향상을 가져온 다. 따라서 시멘트와 폴리머를 혼합 하여 사용 할 경우 무기계의 시멘트와 유기계의 폴리머 특성의 상호 보완으로 시멘트의 질적 향상을 가져온다.

또 본 발명에서 무기질 결합재로는 보통 포틀랜트 시멘트, 알루미나 시멘트와 석고를 혼합 사용하였다.

알루미나 시멘트는 Calcium Silicate가 베이스를 이루는 일반 시멘트와는 달리 Calcium Aluminate계 수경 재료가 기본 원료로 사용되는 알루미나 시멘트는 단독으로 수경성 재료로 사용할 수 있을 뿐 아니라 일반 포틀랜드 시멘트와 함께 사용 되어 경화 촉진에 의한 속경성 재료를 만드는 역할을 하기도 한다. 경우에 따라서는 혼합 사용할 때의 경화시간을 일반 포틀랜드 시멘트와 유사하게 조절하여도 초기 강도 발현이 빨라지는 효과를 가져오기도 한다. 일반 포틀랜드 시멘트와는 달리 알루미나 시멘트는 경화시 프리라임(free lime)을 생성시키지 않는 특성을 가지고 있으며, 이러한 특성은 콘크리트 제조시 내화학성 향상 및 백화 방지에 많은 도움을 줄 수 있다.

[표 1] 알루미나 시멘트의 주요 화학 성분

* 검사 규격 : BS EN 196-2, 196-21 ; Methods of testing cement

[그림 13] 광물 구성

알루미나 시멘트는 수경성 재료로써 단독으로 쓰여 지기도 하지만 OPC, 석고, 폴리머 등과 같은 다른 재료와 혼합 사용되는 경우가 많으며 이로 인해 물성이 정해지기도 한다. 혼합 방법 및 기술적인 요구사항에 따라서 다양한 종류의 물성을 낼 수 있으며 경화 시간 조절, 강도 향상, 수축 방지 등의 역할을 할 수 있는 특성을 갖추고 있다.

알루미나 시멘트는 주된 화합물로써 C17A7, CA, CA2등으로 다량의 알루미나 성분이 함유되어 있다. 특히 CA화합물은 수화 활성이 커 물과 접촉하면 급격히 반응하여 Cacium monosulfate 수화물이나 Ettringite를 생성한다. 이들 수화물 중 침상 결정의 Ettringite와 판상 결정의 Calcium monosulfate는 단 시간내에 치밀하게 결합하여 경화가 이루어 진다.

또한 알루미나 시멘트의 수화물 반응에 의해 생성되는 육각 상주 형태의 Ettringite는 길고 가느다란 각이 있는 바늘 모양의 침상 구조로써 강도에 기여할 뿐 아니라 팽창성 물질로써 수축 보상에 효과 적이다. 시멘트 경화체는 건조될 때 시멘트 겔 주위의 미세한 공극에서 수분이 증발하고 이때 인장응력이 작용하여 수 축이 일어나 문제가 되어왔다. 수축 보상을 위하여 알코올계, 에스테르계 베이스의 수축 저감제 약품을 사용하기도 하나 알루미나 시멘트를 사용할 경우 팽창성 물질을 생성함으로써 수축 보상에 기여하는 효과를 나타낸다. 수화 과정에서 생성되는 이 팽창성 결정은 그 팽창압에 의하여 몰탈을 팽창시키므로 경화 후 건조에 의해 생긴 수축을 보상하여 균열의 저감 효과를 발현하는 것이다.

그러나 알루미나 시멘트만을 단독으로 사용할 경우 급결 반응이 일어나며 팽창성 물질인 Ettringite가 생성되지 않으므로 경화의 조절과 Ettringite의 생성을 위해 석고를 함께 혼합 사용하여준다.

다음으로 상기 폐타이어 분말은 분말도 60메쉬 ~ 80메쉬 제품을 사용하였다. 폐타이어 미분말은 도막 방수층의 성막구조에 크게 영향을 미쳐 방수층의 품질을 향상시키는데 필요한 요소가 된다. 타이어는 설계과정에서 기후 변화와 자외선에 의한 노후피해를 방지하기 위해 트리엔틸과 디-하이드로키놀린을 가미한 소재이다.

또한 방수층이 열에 잘 견디고 박리를 방지하는데 타이어 미분말이 작용을 하게 되는 바, 타이어에는 박리방지제(Anti-Stripping agent)가 함유되어 있기 때문이다.

그 외에도 타이어는 내화학성, 내후성, 내열성, 탄성 등 물리적 안정성과 내구성이 대단히 양호한 물성을 내포하고 있기 때문에 이들 물성에 손상이 없도록 물리적으로 가공하여 본 방수재에 충진재로 사용하면 도막방수의 성능을 획기적으로 개선하게 된다.

상기 천연섬유는 목재를 원료로 물리 화학적인 방법으로 천연섬유만을 추출한 제품으로서 방수재료의 보수성 향상, 점도 유지와 조절, 겉마름 현상 방지, 인장강도 보강, 균열 방지, 처짐 방지, 작업성 및 작업 시간 개선 등의 효과 발현한다. 방수재에 사용되는 천연섬유는 섬유의 길이에 따라 다양한 제품으로 구분되며, 본 발명품에서는 길이 100~2000㎛의 제품을 사용하였으며, 사용량이 늘수록 가교효과가 강해지고 열 안정성이 증가하며 제품의 부드러운 표면을 만드는 특성을 가진다.

상기 기타 첨가제는 방수재료의 작업성, 방수성능 향상 및 내구성 향상을 위한 것으로, 첨가제로 증점제, 유동화제, 소포제, 지연제, 경화촉진제, 안료 등을 사용하였다.

상기 증점제는 수용성 폴리머인 셀루로오즈계 유도체로 재료 분리 방지, 처짐 방지, 점착형 향상, 보수성 및 작업성 개선 등의 특성을 부여한다.

상기 유동화제는 방수재의 적절한 작업성 확보를 위하여 폴리카르본산계 유동화제를 사용하였다. 유동화제의 특성은 다음의 [표 2]와 같다.

[표 2] 유동화제의 특성

성상	갈색 분말
pH(5% solution)	6.5 ± 1.0
고형분 함량	Min. 96%
활성 성분	Polycarboxylate polymer
겉보기 비중	370kg/m³

소포제는 Hydrocarbons, polyglycol ether, silica 혼합물인 소포제를 사용하였으며, 기포 제거작용으로 내구성 및 표면 상태를 개선한다. 소수성의 재료이나 물에 쉽게 용해되는 성질을 가지고 있어서 방수재 혼합시 발생되는 연행기포들을 쉽게 파포시킬 수 있는 특성을 발휘한다.

지연제는 첨가량을 높힘에 따른 장기 강도의 손실 없이 응결시간을 지연 시키는 성능을 갖는 것을 말한다.

지연제는 Ca 성분의 수화가 활발히 일어나는 시기에 작용하여 CAH8 수화물의 생성을 억제시켜 작업성 확보를 용이하게 해준다. 본 소재에서는 옥시카본산계의 유기계 물질인 Tartaric acid를 사용하였다.

Tartaric acid는 [그림 13]와 같이 제조 공정별로 4가지 type으로 분류되며 이들 중 방향성을 지닌 DL type이 지연 및 가사시간 증진에 효과가 있다. (본 발명에서 사용된 Tartaric acid는 DL 타입)

[그림 13] Tartaric acid

경화촉진제로는 Lithium carbonate를 주원료로 한 혼합물로서 분말형이다. 평균입경은 6㎛ 이하로 시멘트의 경화시간을 단축시키는 역할을 한다.

이상과 같은 본 발명에 따른 재분산성 폴리머 분산제 및 폐타이어를 이용한 무기질 탄성 도막 방수재 조성물은 다음과 같은 실험예, 비교예 및 실시예를 통하여 보다 명확하게 파악되고 이해될 수 있다.

[실험예 1] 작업성 평가

상기 원료들의 혼합비에 있어서 재분산성 폴리머 분산재(P)와 무기질 혼합재(C)의 혼합 비율(P/C)(중량비)이 1.2와 1.4에서 작업성, 내잔갈림성, 접착성능, 인장강도와 신장율을 모두 만족하였다.(이중 일부 결과를 [표 3]에 제시함)

작업성 평가 방법은 물과 혼합한 후 0분, 30분, 1시간 경과 후의 작업성을 평가하였으며, 내잔갈림성, 인장강도, 부착강도, 신장율은 KS F 4919에 제시한 시 험방법을 준용하였다.

[표 3]

[실험예 2] 경화 성능 등의 평가

본 발명에 따른 조성물에 의해서 무기질 결합재 조성비에 따른 응결시간(초결), 경화시간(종결), 건조시간(시험체 제작 후 6시간 후의 함수량)을 측정해 본 결과 보통 포틀랜트 시멘트, 알루미나 시멘트, 석고의 중량비율이 1 : 1.5 : 1에서 가장 우수한 결과를 나타내었다.([표 4] 참조)

무기질 결합재의 조성물의 각 원료 혼합비별로 물 45%를 혼합한 후 비캇침 시험방법을 준용하여 실험하였으며, 함수량 시험은 성형 후 6시간 경과 후를 기준으로 측정을 하였다.

[표 4]

[실험예 3] 천연섬유의 혼합비율과 관련된 가사시간 연장 효과

천연섬유의 혼합비율(중량비)은 중량비로 0.5%를 혼합하였을 경우에 가사시간 연장 효과와 더불어 1회 시공 두께를 두껍게 할 수 있었다. 내잔갈림성 시험은 KS F 4919 규격에 따랐으며, 가사시간은 물과 혼합한 후 정치 상태에서 표면의 필름현상이 발생되는 시간을 측정하였다.([표 5] 참조)

부착강도 시험은 물과 충분히 혼합한 후 1시간 정치한 다음 부착강도 공시체를 제작하고, 14일 기건양생 후에 부착강도 시험을 실시하였다.

[표 5]

[실험예 4] 후-수경 반응 측정

보통 포틀랜트 시멘트 / 알루미나 시멘트 / 석고의 혼합 비율(중량비)이 1: 1.5:1에서 방수재의 후-수경 반응이 최소화 되었음을 확인할 수 있었다.([표 6] 참조) 방수재 시험은 표준상태(기건양생 후 14일 기준)와 표준양생 후 7일 동안 침수 및 2% H2SO4 용액에 침적시킨 후 꺼내어 1일 동안 기건상태에서 정치 후에 인장강도를 측정하였다.

[표 6]

[실험예 5] 방수재의 내구성 검증

방수재의 내구성 검증을 위하여 표준상태 및 내수성, 내산성, 내알칼리성, 내염수성능 등을 평가하기 위하여 신장율을 비교 평가하였으며, 28일 동안 촉진 중성화 시험도 평가하였다.

표준상태는 시험체 성형 후 14일 기건상태를 기준으로 하였으며, 7일 동안 침수(내수성), NaOH 0.1% 수용액에 CaOH를 포화시켜 시험용 시험체를 7일 침지(내 알칼리서), NaCl 5% 수용액에 각종 시험용 시험체를 7일 침지(내염수성)한 후 꺼내어서 표준상태에서 1일 동안 정치 후에 신장율을 측정하였다. 촉진 중성화 시험방법은 습도 80%, 온도 23℃, CO₂농도 5.0%로 고정된 촉진 중성화 시험기에 넣은 후 7일, 14일, 28일 간격으로 꺼내어 단면을 절단하고 절단면에 1% 페놀프탈레인 용액을 분무하여 중성화 깊이를 측정하였다.

[표 7]에서 보는 바와 같이 재분산성 폴리머 분산재(P)와 무기질 결합재(C)와의 혼합비, 즉 P/C가 1.2 이상에서 내구성이 확보되는 것을 확인할 수 있었다.

[표 7]

[실험예 6] 방수재의 흡수율 및 습기투과성 평가

방수재의 흡수율 및 습기투과성 평가는 KS F 2607에 의거하여 실시하였으며, 흡수율 시험은 표준상태에서 14일 동안 양생한 시험편을 크기 50×100㎜ 의 직사각형 모양으로 제작하며, 시험방법은 먼저 시험체의 무게를 계량해서 이것을 시험 전 무게(W₀)로 하고 시험체를 수중에 침지시킨 채로 온도 20℃ 습도 50%의 항온항습기에 넣어둔 후 24시간 후에 꺼내어 물기를 가볍게 닦아내고 흡수 후의 무게(W₁)를 측정한다.

재분산성 폴리머 분산재(P)와 무기질 결합재(C)와의 혼합비별로 시험한 결과, P/C가 1.2에서 만족하는 결과를 확인할 수 있었다.([표 8] 참조)

[표 8]

[실험예 7] 최적의 조성비 찾기

상기 [실험예 1~6]을 종합하여 [표 9]에서 보는 바와 같이 무기질 결합재 비율을 달리한 배합 (1~4번)과 무기질 결합재와 재분산성 시멘트 혼화용 폴리머의 중량비를 달리한 배합 (5~7번), 그리고 천연섬유 첨가량을 조절한 배합(8~10번)을 각각 무중력 혼합기에서 5~10분 동안 충분히 혼합한 후 표준환경(상온 및 상습상태) 에서 물을 중량% 45%로 혼합하여 고속 믹서기에서 3분간 충분히 혼합한 후 도막형태로 성형한 후 KS F 4919에서 규정되어 있는 대로 14일 동안 기건상태에서 양생한 후 인장강도, 접착강도, 신장율, 습기투과성, 내투수성, 흡수량, 내알칼리성을 확인하고 이외에도 내산성도 확인하였다.

또한 도막 형성과 별도로 가사시간, 작업성, 응결시간, 함수량 및 표면의 내잔갈림성 유무를 확인한 결과, 1~4번의 배합을 통해서 속경 및 속건성능을 발현할 수 있는 무기질 결합재의 적정 배합을 도출할 수 있었고, 5~7번 배합을 통해서 무기질 탄성 도막 방수재의 성능에 가장 큰 영향을 미치는 재분산성 시멘트 혼화용 폴리머와 무기질 결합재의 중량배합, 즉 P/C가 1.25가 가장 적절한 배합임을 확인할 수 있었을 뿐만 아니라, 8~10번 배합을 통해서 천연섬유를 사용함에 따른 방수재의 가사시간 연장, 인장강도 증진, 방수재 도막 시공 두께를 늘릴 수 있다는 것과 천연섬유의 적정 사용량을 확인할 수 있었다.

결과적으로 10번 배합이 방수재로서 가져야 할 특성을 충분히 만족할 수 있는 배합임을 확인할 수 있었다(10번 배합에 해당하는 조성은 본 발명의 실시예라 할 수 있고, 나머지 1~9번 배합 조성은 비교예들이라 할 수 있다).

[표 9] 배합표 (단위 : 중량 %)

[표 10] 실험결과

[실시예]

이상의 [실험예 1~7]을 종합하면 본 발명에 따른 재분산성 폴리머 분산제 및 폐타이어를 이용한 무기질 탄성 도막 방수재 조성물은 재분산성 폴리머 분산제를 중량%로 35%, 방수재 배합을 무기 결합재인 보통 포틀랜트 시멘트를 중량%로 8%, 알루미나 시멘트를 중량%로 12%, 석고를 중량%로 8%로 하고, #7호 규사를 중량%로 16.8%, 천연섬유를 중량%로 0.5%, 40~60mesh 폐타이어를 중량%로 15%, 유동화제를 중량%로 0.15%, 증점제를 중량%로 0.1%, 소포제를 중량%로 0.2%, 지연제를 중량%로 0.1%, 경화촉진제를 중량%로 0.15%, 안료를 중량%로 4% 정도를 무중력 혼합기에서 5~10분동안 충분히 혼합하였다(상기 각 조성물 함량과 관련하여 중량%를 중량부로 환산하면 재분산성 시멘트 혼화용 폴리머 100 중량부에 대하여 보통포틀랜트 시멘트, 알루미나 시멘트, 석고, 규사, 천연섬유, 폐타이어, 유동화제, 증점제, 소포 제, 안료 각각의 함량이 23, 34, 23, 48, 1.5, 43, 0.4, 0.3, 0.6, 11.5에 해당(지연제는 0.3, 경화촉진제는 0.4에 해당)하고,

동일한 효과를 얻을 수 있는 함량범위는 반복된 실험의 결과 중량비로 재분산성 폴리머 분산제 100 중량부에 대하여 무기질 결합제 75~84 중량부(보통포틀랜트 시멘트 22~24 중량부, 알루미나 시멘트 31~36중량부, 그리고 석고 22~24 중량부),

충진제인 규사 45~51 중량부; 무기질 탄성 도막 방수재 조성물 총 함량에 대하여 천연섬유 0.5~1 중량%; 폐타이어 41~45 중량부,

그리고 성능향상을 위한 첨가제 14~17중량부(유동화제, 증점제, 소포제, 지연제 및 경화촉진제 각각이 0.4~0.5, 0.2~0.4, 0.4~0.5, 0.4~0.5, 0.4~0.5의 함량임)

안료는1~12 중량부인 것으로 파악되었다.

이후 표준환경 (상온 및 상습상태)에서 물을 중량%로 45%로 혼합하여 고속 믹서기에서 3분간 충분히 혼합한 후 도막형태로 성형한 후 KS F 4919에서 규정되어 있는 대로 14일 동안 기건상태에서 양생한 후 인장강도, 접착강도, 신장율, 습기투과성, 내투수성, 흡수량, 내알칼리성을 확인하고 이외에도 내산성도 확인하였다. 또한 도막 형성과 별도로 가사시간, 작업성, 응결시간, 함수량 및 표면의 내잔갈림성 유무를 확인하였으며, KS F 4919에 규정한 품질기준을 만족할 수 있었다.([표 11] 참조)

[표 11]

시험항목	시험결과
작업성	양호
응결시간	초결 : 50분 종결 : 70분
가사시간	45분
함수량 (%)	12
부착강도(N/mm²)	1.8
내잔갈림성	이상없슴
인장강도(N/mm²)	1.2
신장율 (%)	110
습기투과성 (m)	3
흡수량 (g)	1.5
내알칼리성	이상없슴
내투수성	투수되지 않음
내산성	이상없슴

이상의 설명에서 폴리머 분산제의 재분산 특성 등 본 발명과 관련된 통상의 공지된 기술을 생략되어 있으나, 당업자라면 용이하게 이를 추측 및 추론하고 재현할 수 있다.

또 이상에서 본 발명을 설명함에 있어 특정 실험예 및 실시예를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

재분산성 폴리머 분산제 100 중량부; 무기질 결합재 75~84 중량부; 충진제 45~51 중량부; 40~80 메쉬의 폐타이어 41~45 중량부; 성능향상을 위한 첨가제 14~17 중량부; 안료 11~12 중량부 및 무기질 탄성 도막 방수재 조성물 총 함량에 대하여 천연섬유 0.5~1 중량%; 를 포함하되,

상기 재분산성 폴리머 분산제는 스프레이 건조(spraying drying) 공법으로 생산된 볼(ball) 형태인 것으로 에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머, 스티렌 아크릴릭 코폴리머 또는 이들의 조합으로 이루이지며,

상기 무기질 결합제는 보통포틀랜트 시멘트 22~24 중량부, 알루미나 시멘트 31~36 중량부 및 석고 22~24 중량부로 이루어진 혼합물이고,

상기 충진제는 규사이며,

상기 첨가제는 유동화제, 증점제, 소포제, 지연제 및 경화촉진제로 이루어지고,

상기 천연섬유는 길이가 100~2000 ㎛인 것을 특징으로 하는 재분산성 폴리머 분산제 및 폐타이어를 이용한 무기질 탄성 도막 방수재 조성물.
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제1항의 무기질 탄성 도막 방수재 조성물 55 중량%, 및 물 45 중량%를 혼합하여 시공하는 무기질 탄성 도막 방수재 조성물을 이용한 방수공법.