KR101042282B1

KR101042282B1 - 콘크리트 구조물의 방수제 조성물

Info

Publication number: KR101042282B1
Application number: KR1020100065518A
Authority: KR
Inventors: 노형래; 신범수
Original assignee: 주식회사 건정종합건축사사무소
Priority date: 2010-07-07
Filing date: 2010-07-07
Publication date: 2011-06-17

Abstract

본 발명은 산성비, 염분, 각종 화학약품, 대기오염가스, 오존 등에 대한 저항력이 우수하고, 피방수층과 방수층과의 계면에서의 중화, 부식 및 풍화 현상을 근원적으로 방지할 수 있는 콘크리트 또는 몰탈 구조물의 방수제 조성물에 관한 것으로, 실란 100 중량부, 콜로이드 실리카 2~20 중량부, 유화제 2~40 중량부 및 알코올 80~150 중량부를 포함하는 실리콘 에멀젼을 제1 방수층(Waterproofing layer)으로서 포함하고, 수용성 아크릴우레탄 조성물을 제2 방수층으로서 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명의 콘크리트 구조물의 방수제 조성물을 사용하여 시공하면 피방수층의 표면이 충분히 건조되지 않았거나 평활도가 불량하여도 시공 불량, 방수층간 접착불량(계면 접착력 부족, 방수층의 들뜸, 갈라짐 및 파손 등)이 발생하지 않게 된다. 부착강도 및 압축강도가 우수하여 피방수층과 방수층간 계면접착이 들뜸, 갈라짐 등 시공 후 하자의 발생이 없을 뿐만 아니라 내산성, 내알카리성에 대한 저항성이 우수하여 피방수층의 시멘트계 구조물의 중화, 부식을 방지함으로써 방수성능과 내구수명이 우수하여 당분야에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

Description

콘크리트 구조물의 방수제 조성물{COMPOSITION OF WATERPROOF AGENT OF CONCRETE STRUCTURE}

본 발명은 산성비, 염분, 각종 화학약품, 대기오염가스, 오존 등에 대한 저항력이 우수하고, 피방수층과 방수층과의 계면에서의 중화, 부식 및 풍화 현상을 근원적으로 방지할 수 있는 콘크리트 또는 몰탈 구조물의 방수제 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 제1 방수층(Waterproofing layer)으로서 실리콘 에멀젼을 포함하고, 제2 방수층의 도막방수층으로서 수용성 아크릴우레탄 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 방수제 조성물에 관한 것이다.

콘크리트나 몰탈의 피방수층에 대한 방수 시공방법은 통상 건식법과 습식법으로 분류할 수 있다. 이중 건식법은 피방수층인 콘크리트나 몰탈의 표면에 용제타입의 우레탄, 에폭시, 고무아스팔트 등을 도포하거나, 또는 시트를 중첩하여 접착시키는 방법으로서 피방수체인 콘크리트나 몰탈 표면의 청소 상태, 평활도, 건조 상태 등이 불량하면 방수 시공후 콘크리트나 몰탈 표면과 방수층의 접착이 불량하여 방수층의 들뜸, 박리 현상이 발생하고, 내구수명이 약하여 특히 옥외에 시공하는 경우에는 쉽게 산성비에 의한 중화, 부식, 노화되는 문제점이 있다.

고무아스팔트, 부틸고무, 클로로프렌, 클로로설폰화폴리에틸렌 등을 용제에 용해시켜 단독 또는 경화제와 혼합하여 사용하는 도막방수제, 이액형 또는 일액형의 우레탄, 에폭시의 도막방수제가 주로 많이 사용되고 있는 바 이들의 용매가 대부분 용제(솔벤트)이므로 환경공해에 악영향을 미치며 환경친화적이지 못하다. 따라서 이러한 용제형 도막방수제가 국제사회의 환경보호의 관심이 증대됨에 따라 환경공해나 용제의 독성에 인한 작업 안전성 등을 고려하지 않을 수 없는 바 최근에는 인체에 유해하며 환경오염을 유발시키는 휘발성 유기용매(Volatile organic compounds)를 전혀 사용하지 않는 환경 친화적인 습식법으로의 전환이 대두되고 있다.

습식법은 주로 시멘트 액체방수, 몰탈방수, 수용성 우레탄, 수용성에폭시나 고무계 에멀젼 도막방수 등이 있으며, 우레탄 계열로는 폴리우레탄 에멀젼, 폴리우레탄 콜로이드 분산체, 폴리우레탄 수용액 등의 성상으로 하는 수용성 우레탄계 방수제를 개발하여 상용화하려는 시도가 많이 진행되고 있으나 24시간 이상 물속에 침지되는 경우에 수팽윤비(Water swelling ratio)가 너무 높아 장기간의 방수성능을 유지하기에는 한계가 있으며 내구성을 비롯한 모든 물성면에서 기존 용제형 우레탄계 방수제 보다 미흡한 점이 많다.

상술한 습식법의 도막방수제는 건축물과 토목 구조물 등에서의 누수를 방지코자 하는 방수제로서의 기본 성능 이외에도, 최근 방수제로서 요구되고 있는 건축물 및 토목 구조물의 부식과 잡초 및 해충의 서식 방지, 건물 옥상에는 화단조성이나 수목 식재가 가능토록 하는 미장성, 및 급격한 외부온도의 변화에 의해 발생하는 크랙에 대한 저항성 등이 만족할 만한 수준에 도달하지 못하여 개선의 여지가 많다. 특히 종래 고무아스팔트 방수제의 경우에도 고무성분이 적어 건축물의 균열을 방지하는 기능이 현저하게 저하된다는 문제점이 있다.

이는 시공후 계면에서의 접착 불량이 많고, 피방수층의 지수결함으로 피방수층 표면과 방수층 계면에서 수로(水路)가 성장하여 계면을 타고 물이 이동하면서 피방수층인 시멘트계 구조물을 급속도로 중화, 부식시키는 단점이 있을 뿐 아니라, 누수의 근원지를 찾기 어려워 보수시공 또한 매우 어려운 단점을 갖고 있다.

특히 산성비의 농도(pH)가 높아짐에 따라 시멘트계 구조물의 중화, 부식정도가 급속도로 심화되어 방수의 하자가 다발하는 원인으로 이의 방지 방법으로 다각도로 연구, 개발해왔으나 근본적인 해결안을 찾지 못하고 있다.

이에 본 발명자들은 종래의 문제점을 해결하고 방수의 하자발생에 있어서 근원적인 원인이 되는 피방수층의 부식, 노화 및 중화 방지를 해결함으로써 장수명의 내구성능을 갖는 콘크리트 또는 몰탈구조물의 방수제 조성물을 제조하기 위해 계속 연구를 진행하던 중 실리콘 에멀젼을 제1 방수층으로서 포함하고 수용성 아크릴우레탄을 제2 방수층으로 포함하는 콘크리트 구조물의 방수제 조성물을 제조함으로써 내구수명을 증대시켜 장기간 방수성능을 유지할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 환경오염을 방지하는 친환경적인 수용성 방수제로 구성하여 시공이 용이하면서 피방수층과 방수층의 계면에서의 함수율을 5% 이내로 유지도록 하여 피방수층의 중화, 부식, 노화방지와 함께 방수성능과 내구수명을 향상시킬 수 있는 콘크리트 구조물의 방수제 조성물을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 실란 100 중량부, 콜로이드 실리카 2~20 중량부, 유화제 2~40 중량부 및 알코올 80~150 중량부를 포함하는 실리콘 에멀젼을 제1 방수층(Waterproofing layer)으로서 포함하고, 수용성 아크릴우레탄 조성물을 제2 방수층으로서 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 방수제 조성물을 제공한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 콘크리트 구조물의 방수제 조성물을 사용하여 시공하면 피방수층의 표면이 충분히 건조되지 않았거나 평활도가 불량하여도 시공 불량, 방수층간 접착불량(계면 접착력 부족, 방수층의 들뜸, 갈라짐 및 파손 등)이 발생하지 않게 된다. 부착강도 및 압축강도가 우수하여 피방수층과 방수층간 계면접착이 들뜸, 갈라짐 등 시공 후 하자의 발생이 없을 뿐만 아니라 내산성, 내알카리성에 대한 저항성이 우수하여 피방수층의 시멘트계 구조물의 중화, 부식을 방지함으로써 방수성능과 내구수명이 우수하다.

도 1은 본 발명의 콘크리트 구조물의 방수제 조성물을 사용하여 시공된 시멘트 구조물을 도시한 것이다.
도 2는 기존의 방수 시공 공법에 따른 구조물을 도시한 것이다.
도 3의 기존의 방수 시공 공법에 따른 구조물(도 2)에서 빗물 또는 침출수 유입을 도시한 것이다.

본 발명에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있다.

본 발명의 콘크리트 구조물의 방수제 조성물은 실란 100 중량부, 콜로이드 실리카 2~20 중량부, 유화제 2~40 중량부 및 알코올 80~150 중량부를 포함하는 실리콘 에멀젼을 제1 방수층(Waterproofing layer)으로서 포함하고, 수용성 아크릴우레탄 조성물을 제2 방수층으로서 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제1 방수층의 방수제로 사용되는 실리콘 에멀젼에서 실란은 하기 화학식 1로 나타낼 수 있다.

[화학식 1]

Rn -Si-(R')4-n

상기 식에서,

R은 탄소 원자가 2~17인 하이드로카르복실 그룹이고,

R'는 가수분해성 그룹이고,

n은 1 또는 2이다.

본 발명에서 사용되는 실란은 에틸트리에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리-n-프로폭시실란, 프로필트리에톡시실란, 프로필트리디메틸아미노실란, 부틸트리에톡시실란, 부틸트리메톡시실란, 이소부틸에톡시실란, 이소부틸트리메톡시실란, 이소부틸트리아세톡시실란, n-헥실트리메톡시실란, 6-클로로트리에톡시실란, 사이클로헥실트리에톡시실란, 벤질트리에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 옥틸트리에톡시실란, 옥틸메틸디이소프로폭시실란, 라우릴트리메톡시실란, 2-에틸헥실트리메톡시실란, 데실트리에톡시실란, 도데실트리브로모실란, 테트라데실트리메톡시실란, 헥사데실트리에톡시실란, 옥타데실트리에톡시실란, 이들의 이량체와 삼량체 및 이들의 올리고머를 1종 이상 혼합하여 사용한다. 실란 단량체의 분자량은 150~450인 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 콜로이드 실리카는 pH가 8~11인 것을 사용하며, 특히 SiO2의 함량이 2~20%인 실리카졸을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 이를 대체할 수 있는 상용화된 제품으로는 날코케미칼사의 날콕 1115, 니아콜사의 니아콜 215, 닛산케미칼사의 스노텍스 20, 몬산토사의 시톤 15 등이 있다.

본 발명에서 사용되는 유화제는 비이온계 유화제인 폴리옥시프로필렌매니톨디올레이트, 폴리옥시에틸렌솔비톨올레이트, 폴리옥시에틸렌모노올레이트, 폴리옥시에틸렌스테아레이트, 솔비탄모노스테아레이트, 솔비탄모노올레이트, 글리세롤모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌솔비톨헥사스테아레이트, 솔비탄트리스테아레이트, 솔비탄트리올레이트 등의 솔비탄지방산에스테르류, 지방산글리세라이드류, 폴리옥시에틸렌알코올류 및 폴리옥시에틸렌솔비탄지방산에스테르류로부터 선택된 1종 이상을 사용한다.

이러한 유화제는 실란의 종류에 따라 선택되는 종류가 달라질 수 있으며, 통상 실란 100 중량부에 대해 2~40 중량부, 바람직하기로는 10~30 중량부 함유되는 것이 좋다. 특히 상기 유화제는 폴리하이드록시 화합물을 함께 또는 혼합하여 사용하면 더욱 좋다.

본 발명에서 사용되는 알코올은 메탄올, 에탄올, n-부탄올, 이소프로판올, 2-에톡시에탄올, t-부탄올, 2-에틸헥산올, 이소아밀알코올, n-옥틸알코올, 2-에틸부탄올, n-헥산올, 2-아밀알코올, 시클로헥산올, n-프로판올 및 벤질알코올을 1종 이상 선택하여 사용한다. 특히, 수소결합력이 강하고 용해성 파라미터값이 9~16인 것을 사용하는 것이 좋다.

또한 물은 빗물, 수돗물, 증류수 등을 모두 사용할 수 있으나, 특히 물에 포함된 불순물에 의해 실리콘 에멀젼의 저장안정성이 저하되기 쉬우므로 증류수를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 제2 방수층의 방수제로 사용되는 수용성 아크릴우레탄 조성물은 프리폴리머 합성 후 수분산시킨 PUD(Polyunrethane dispersion)에 아크릴계 단량체와 개시제를 첨가하여 중합반응시켜 얻은 폴리아크릴레이트-폴리우레탄 하이브리드 에멀젼에 충진제, 안료와 알카리금속염비누를 혼합하여 제조할 수 있다.

따라서 본 발명에서는 수분산 폴리우레탄을 계면활성제로 사용하고 아크릴레이트계 모노머로 하여 에멀젼 중합하는 하이브리드 방법의 수용성 아크릴우레탄이다.

먼저 수분산 폴리우레탄(PUD-Polyunrethane dispersion) 40-80 중량부를 반응기에 넣고 교반하여 완전히 균일하게 분산되게 한 다음 아크릴레이트 모노머 30-80 중량부를 첨가하면서 교반하여 수분산 상태를 만든다. 반응기의 온도를 65-70℃로 올려 고정시킨 다음 아크릴레이트 개시제 2-6 중량부를 첨가하여 3시간 동안 중합 반응시키고 나서 충진제 5-60중량부, 안료 1-20중량부, 알카리금속염비누 1-5 중량부를 혼합한 조성물의 수용성 아크릴우레탄을 얻는다.

PUD는 PEG와 같은 친수성 폴리올, 이소시아네이트 및 촉매를 반응조에 넣어 반응시킨 다음 아민을 첨가하고 점도조절제인 아세톤과 중화제를 넣어 상온에서 3시간 이상 반응시켜 얻은 프리폴리머에 물을 첨가하는 수분산 과정을 거쳐 쇄연장제인 1,4-부타디엔을 얻어 투입하여 미반응 NCO와 쇄연장제의 반응을 통해서 분자량을 증가시켜 수용성 아크릴 우레탄 하이브리드 에멀젼을 합성하였다. 이 때 아크릴레이트에 비해서 PUD함량이 70% 이상 높으면 내수성이 저하되며 반면 아크릴레이트 함량이 높아지면 탄성이 저하된다.

따라서 PUD : 아크릴레이트 중량비가 6 : 4의 비율이 물성 전반에 거쳐 가장 바람직하다.

아크릴레이트계 모노머로는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, n-헥실메타크릴레이트, 라우릴메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트, 하이드록시프로필메타크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트 및 2-에틸헥실아크릴레이트 등에서 1종 이상을 선택하여 사용한다.

반응개시제로는 2,2-아조비스(2-아미디노프로판)디하이드로클로라이드, 2,2-아조비스이소부티로니트릴, 2-터셔리부틸아조-2-시아노프로판, 2-터셔리부틸아조-2-시아노부탄, 2-터셔리부틸아조-2-시아노-4-메틸펜텐, 큐밀퍼옥사이드네오데카노에이트 및 터셔리부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 등으로부터 1종 이상 선택하여 사용한다.

안료로는 무기안료, 유기안료를 사용하며 무기안료는 유기안료보다는 색상이 선명하지 못한 단점이 있으나 내후성, 색안정성이 우수하다. 구조물의 요구특성에 따라 유기안료, 무기안료를 단독 또는 혼합하여 사용 가능하다.

충진제는 탄산칼슘, 실리카, 황산바륨, 탈크, 규조토, 벤토나이트, 셀룰로스 등을 단독 또는 1종 이상 선택하여 사용하며 실리카는 강도를 높이고자 할 때, 규조토 및 셀룰로스는 요변(Thixotropic)성을 높이고자 할 때 황산바륨은 방사성 물질의 차폐효과를 높이고자 할 때 사용할 수 있다.

알카리금속염비누는 스테아린산나트륨, 올레인산칼륨, 올레인산나트륨을 사용될 수 있으며 수용성 아크릴우레탄에 시멘트 또는 규산질계 분말 등을 혼합 사용시에 초기 반응을 지연시키는 지연제 기능을 함으로써 하절기에 물을 추가 첨가하지 않고도 가사시간을 길게 하여 작업성과 품질안정성을 높일 수 있을 뿐 아니라 시멘트계(콘크리트 또는 몰탈) 구조물의 표피층인 피방수층과의 고화반응에 따른 불용성의 계면 접착력을 증대시켜주는 기능을 하게 된다.

이렇게 얻어진 수용성 아크릴우레탄 조성물을 제1 방수층으로 사용되는 실리콘 에멀젼 용액을 도포하고 하고 나서 5 내지 15분 간격의 연속적으로 도포하게 되면 수분의 증발과 함께 콘크리트 또는 몰탈의 표피층에 제1 방수층과 형성시킴과 동시에 그 위에 제2 방수층을 형성시킴으로써 제1 방수층은 콘크리트 또는 몰탈구조물의 피방수층을 함수율 5% 이내로 유지되면서 방수성능 뿐만 아니라 부식, 중화 등을 방지하고 제2 방수층으로 하여금 제1 방수층을 보호하고 표면의 기공, 미세균열의 충진(메꿈)과 함께 계면접착을 강화함으로써 우수한 방수성능과 내구수명을 갖는 시멘트계(콘크리트 또는 몰탈) 구조물의 방수시공이 된다.

이상에서 설명한 실리콘 에멀젼과 수용성 아크릴우레탄 조성물을 포함하는 콘크리트 구조물의 방수제 조성물을 사용하여 피방수층인 시멘트계 구조물(콘크리트나 몰탈)에 방수 시공하는 방법에 대해 상세하게 설명한다.

즉, 실리콘 에멀젼을 이용한 시멘트계 구조물의 방수 시공방법은, 피방수층인 콘크리트 또는 몰탈의 표면 내부에 본 발명의 실리콘에멀젼을 사용하여 방수층(Waterproofing layer)을 형성하는 단계와, 상기 실리콘에멀젼을 도포하고 나서 1-15분 이내에 연속적으로 수용성 아크릴우레탄을 도포하여 도막방수층을 형성하는 단계를 포함하는데 특징이 있다.

상기에서 수용성 아크릴우레탄 조성물에 시멘트 또는 규산질계 분말을 단독, 혼합하여 첨가해서 도포함으로써 시멘트계 구조물과의 계면접착력을 증대시키는 프라이머 기능을 부여하여 그 위에 몰탈, 테라코트, 아크릴, 에폭시, 우레탄, 시트방수재 세라믹코팅, 페인트 등을 추가시공할 경우에 계면접착성을 향상시키는 기능을 하게 된다.

본 발명의 방수제 조성물에 있어서, 실리콘 에멀젼은 콘크리트 또는 몰탈 내부에 침투되어 건조되면서 시멘트계 구조물 표면 내부의 공극(Porosity)간에 망상 구조 결합을 형성하여 내부의 잔존 수분을 외부로 배출시킬 수는 있으나 외부에서 내부로 물이 유입되는 것을 차단시키는 멤브레인(Membrane) 기능을 부여하게 된다.

이렇게 제1 방수층 및 제2 방수층으로 구성하여 방수시공하면 산성비, 염분, 각종 화학약품, 대기오염가스, 오존 등에 대한 저항력이 우수하고, 모체 자체의 부식 및 풍화 현상을 근원적으로 방지할 수 있다.

도 2 및 3에 도시된 바와 같이 종래의 방수 시공 공법은 피방수층의 바탕면에 프라이머 또는 바탕조정제로 시공한 다음 에폭시 또는 우레탄 방수제로 시공하기 때문에 피방수층 내부의 잔존수분 또는 기타 빗물 또는 침출수 유입(40)에 따라 도 3에 나타낸 바와 같이 방수층(20, 30)을 파괴, 또는 들뜸현상으로 방수의 하자가 발생하나 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에서는 기존 피방수층인 콘크리트나 몰탈 피방수층(50)의 내부에 실리콘 에멀젼으로 제1 방수층(52)을 형성시켜 주고, 그 위에 계면접착능이 우수한 도막방수층인 수용성 아크릴우레탄(60)을 시공함으로써 계면간 접착 불량, 지수결함 등의 요인으로 하자가 발현되지 않을 뿐만 아니라 시공 후 표면 자체가 중화, 부식, 풍화되는 현상이 방지할 수 있다.

이하, 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 보다 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

실시예 1: 실리콘 에멀젼의 제조

콜로이드 실리카(제품명: 날콕 1115, 날코케미칼사 제품) 7g에 2-에톡시에탄올과 n-부탄올을 각각 5g씩 함께 혼합하고, 여기에 2-에틸헥실트리에톡시실란 100g을 첨가하여 30분에 걸쳐 천천히 교반한 다음, 다시 유화제로서 폴리옥시에틸렌솔비톨올레이트 18g을 첨가 교반하고, 증류수 365g을 첨가, 교반하여 우유빛 실리콘 에멀젼(A-1)을 얻었다.

실시예 2: 실리콘 에멀젼의 제조

옥틸트리에톡시실란 100g에 폴리옥시에틸렌모노올레이트 15g과 물 365g을 가하여 유화 분산시키고, n-부탄올과 n-옥틸알코올을 각각 5g씩 첨가 혼합한 다음, 콜로이드 실리카(제품명: 니아콜 215, 니아콜사 제품) 10g에 첨가하여 안정된 우유빛 실리콘 에멀젼(A-2)을 얻었다.

실시예 3: 수용성 아크릴우레탄의 제조

고형분이 26%인 PUD 60 중량부를 반응기에 넣고 메틸메타크릴레이트 모노머 28 중량부 및 2-하이드록시에틸메타크릴레이트 모노머 12g과 첨가하면서 교반하여 수분산 상태로 만든 다음 70℃ 온도를 올려 수용성 반응개시제인 2,2-아조비스(2-아미디노프로판)디하이드로클로라이드 0.07 중량부를 투입하여 3시간동안 교반하면서 중합 반응시켜 얻은 하이브리드 에멀젼에 실리카 7중량부, 물 10중량부, 스테인산나트륨 2.7 중량부의 혼합 조성물인 수용성 아크릴우레탄(B-1)을 제조하였다.

실시예 4: 수용성 아크릴우레탄의 제조

고형분이 26%인 PUD 60 중량부를 반응기에 넣고 메틸메타크릴레이트 모노머 28 중량부 및 n-부틸아크릴레이트 모노머 12g과 첨가하면서 교반하여 수분산 상태로 만든 다음 70℃ 온도를 올려 수용성 반응개시제인 2,2-아조비스(2-아미디노프로판)디하이드로클로라이드 0.07 중량부를 투입하여 3시간동안 교반하면서 중합 반응시켜 얻은 하이브리드 에멀젼에 실리카 7중량부, 물 10중량부, 스테인산나트륨 2.5 중량부의 혼합 조성물인 수용성 아크릴우레탄(B-2)을 제조하였다.

실시예 5: 수용성 아크릴우레탄의 제조

상기 실시예 3에서 얻은 수용성 아크릴우레탄(B-1)을 10중량부에 규산질계 분말(Ceresit CR-65 : Henkel사) 20중량부, 물 8중량부를 혼합한 복합 조성물(C-1)을 얻었다.

실시예 6: 수용성 아크릴우레탄의 제조

상기 실시예 4에서 얻은 수용성 아크릴우레탄(B-2)을 10중량부에 규산질계 분말(Ceresit CR-65 : Henkel사) 20 중량부, 물 8 중량부를 혼합한 복합 조성물(C-2)을 얻었다.

시험예 1

시멘트 벽돌(190㎜X90㎜X55㎜)과 이와 같은 크기의 콘크리트 시료를 만들고, 각 시료의 6면 모두에 실리콘 에멀젼(A-1)을 도포한 후, 약 10분 경과하여 연속적으로 붓을 사용하여 수용성 아크릴우레탄 (B-1)을 각각 도포한 다음 상온에서 72시간 건조하였다.

다음 상기 각 시료의 한쪽을 절단하여 실리콘에멀젼이 침투된 깊이, 즉 제1 방수층의 두께를 재어 보았더니 벽돌은 12㎜, 콘크리트의 경우에는 3㎜이었다. 또한 한쪽이 절단된 두 시료를 각각 물 속에 72시간 침지한 후 꺼내고 시료 절단 다른 쪽을 또 다시 절단하여 관찰하였다. 제1 방수층이 형성된 곳에는 물이 전혀 스며들지 않았음을 확인할 수 있었다.

또한 위의 같은 방법으로 (B-2)을 실험한 경우에도 같은 결과를 얻었다.

시험예 2

KSF-4918 및 KSM-5307 시험규격에 의해 몰탈시료에 실리콘 에멀젼(A-1)을 도포한 후, 약 10분 경과하여 연속적으로 붓을 사용하여 수용성 아크릴우레탄 (B-1), (B-2) 및 (C-1), (C-2)을 도포한 다음 상온에서 72시간 건조하여 하기 표 1과 같은 시험결과를 얻었다.

시험항목	B-1	B-2	C-1	C-2	시험방법
부착강도(N/cm2)	122	124	146	142	KSF-4918
내잔갈림성능	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음
흡수량(g)	0.12	0.12	0.25	0.26
압축강도(N/cm2)	413	427	468	456
동해,융해반복시험 (-20±2oC20시간, 80± 2oC20시간) 5회반복	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음	KSM-5307

이상의 시험예 1 및 2를 통해 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 벽돌이나 콘크리트의 방수하고자 하는 면에 실리콘 에멀젼을 도포하면 피방수체의 표면 깊숙히 방수층이 형성됨을 확인할 수 있다.

특히 부착강도 및 압축강도가 우수한 물성을 나타냈으며 내구특성을 나타내는 동해. 융해 반 시험에서도 이상이 없었으며 또한 내산성 (H2SO4 5% 용액 *168시간 침지) 및 내알카리성(NaOH 5% 용액*168시간 침지)에서도 부착강도, 압축강도 변화가 거의 없었다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 콘크리트 구조물의 방수제 조성물을 사용하여 시공하면 피방수층의 표면이 충분히 건조되지 않았거나 평활도가 불량하여도 시공 불량, 방수층간 접착불량(계면 접착력 부족, 방수층의 들뜸, 갈라짐 및 파손 등)이 발생하지 않게 된다. 부착강도 및 압축강도가 우수하여 피방수층과 방수층간 계면접착이 들뜸, 갈라짐 등 시공 후 하자의 발생이 없을 뿐만 아니라 내산성, 내알카리성에 대한 저항성이 우수하여 피방수층의 시멘트계 구조물의 중화, 부식을 방지함으로써 방수성능과 내구수명이 우수하여 당분야에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

10 : 콘크리트(또는 몰탈) 구조물
20 : 프라이머 도는 바탕조정제
30 : 에폭시 또는 우레탄 방수층
40 : 수분유입경로(빗물, 침출수 등)
50 : 콘크리트(또는 몰탈) 구조물
52 : 제1 방수층
60 : 제2 방수층

Claims

실리콘 에멀젼을 제1 방수층(Waterproofing layer)으로서 포함하고, 수용성 아크릴 우레탄 조성물을 제2 방수층으로서 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 방수제 조성물에 있어서,
상기 실리콘 에멀젼이 실란 100 중량부, 콜로이드 실리카 2~20 중량부, 유화제 2~40 중량부 및 알코올 80~150 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 수용성 아크릴우레탄 조성물이 수분산 폴리우레탄(PUD-Polyunrethane dispersion) 40-80 중량부; 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, n-헥실메타크릴레이트, 라우릴메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트, 하이드록시프로필메타크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트 및 2-에틸헥실아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 아크릴레이트 모노머 30-80 중량부; 2,2-아조비스(2-아미디노프로판)디하이드로클로라이드, 2,2-아조비스이소부티로니트릴, 2-터셔리부틸아조-2-시아노프로판, 2-터셔리부틸아조-2-시아노부탄, 2-터셔리부틸아조-2-시아노-4-메틸펜텐, 큐밀퍼옥사이드네오데카노에이트 및 터셔리부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트로 이루어진 군에서 선택된 아크릴레이트 개시제 0.01-6 중량부; 탄산칼슘, 실리카, 황산바륨, 탈크, 규조토, 벤토나이트 및 셀룰로스로 이루어진 군에서 선택된 충진제 5-60중량부, 안료 1-20 중량부; 및 스테아린산나트륨, 올레인산칼륨 및 올레인산나트륨으로 이루어진 군에서 선택된 알카리금속염비누 1-5 중량부를 포함하며, 상기 수용성 아크릴우레탄 조성물에 규산질계 분말을 1:2의 중량비로 첨가한 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 방수제 조성물.
제 1 항에 있어서,
실란이 하기 화학식 1로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 조성물:
화학식 1
Rn -Si-(R')4-n
상기 식에서,
단량체의 분자량이 150~450이며,
R은 탄소 원자가 2~17인 하이드로카르복실 그룹이고,
R'는 가수분해성 그룹이고,
n은 1 또는 2이다.
제 2 항에 있어서,
실란이 에틸트리에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리-n-프로폭시실란, 이소부틸에톡시실란, 이소부틸트리메톡시실란, 이소부틸트리아세톡시실란, n-헥실트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 옥틸트리에톡시실란, 옥틸메틸니이소프로폭시실란, 라우릴트리메톡시실란, 2-에틸헥실트리메톡시실란, 옥틸트리에톡시실란, 도데실트리브로모실란, 테트라데실트리메톡시실란, 헥사데실트리에톡시실란, 옥타데실트리에톡시실란, 이들의 이량체와 삼량체 및 이들의 올리고머로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 조성물.
제 1 항에 있어서,
콜로이드 실리카가 pH가 8~11이며 SiO2의 함량이 20% 이하인 실리카졸인 것을 특징으로 하는 조성물.
제 1 항에 있어서,
유화제가 폴리옥시프로필렌매니톨디올레이트, 폴리옥시에틸렌솔비톨올레이트, 폴리옥시에틸렌모노올레이트, 폴리옥시에틸렌스테아레이트, 솔비탄모노스테아레이트, 솔비탄모노올레이트, 글리세롤모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌솔비톨헥사스테아레이트, 솔비탄트리스테아레이트 및 솔비탄트리올레이트로 구성된 비이온계 유화제로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 조성물.
제 1 항에 있어서,
알코올이 용해성 파라미터값이 9-16이며 메탄올, 에탄올, n-부탄올, 이소프로판올, 2-에톡시에탄올, t-부탄올, 2-에틸헥산올, 이소아밀알코올, n-옥틸알코올, 2-아밀알코올, 시클로헥산올, n-프로판올 및 벤질알코올에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 조성물.
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제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 이용하여 콘크리트 구조물을 방수 시공하는 방법.
제 9 항에 있어서,
피방수층인 시멘트계 구조물의 피방수층 표면에 실리콘 에멀젼을 도포하여 피방수층의 표피층 내부에 제1 방수층(Waterproofing layer)을 형성시키고,
제1 방수층위에 1 내지 15분 이내에 연속적으로 수용성 아크릴우레탄 조성물을 도포하여 제2 방수층의 도막방수층을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.