KR101065209B1 - 폴리숙신이미드가 결합된 폴리머 모르타르를 포함하는 오염물질 분해 및 스케일 방지용 단면 보수 보강재 및 이를 이용한 친환경 단면 보수 보강 방법 - Google Patents

폴리숙신이미드가 결합된 폴리머 모르타르를 포함하는 오염물질 분해 및 스케일 방지용 단면 보수 보강재 및 이를 이용한 친환경 단면 보수 보강 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리숙신이미드가 결합된 폴리머 모르타르를 포함하는 오염물질 분해 및 스케일 방지용 단면 보수 보강재 및 이를 이용한 친환경 단면 보수 보강 방법에 관한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 강도 및 내구성이 우수하여 시멘트 부식이나 침식이 많이 발생하는 도로 등에 효과적으로 사용이 가능하며, 수축이 적고 수밀성이 우수하여 지붕 슬래브 방수, 수영장, 정수장 등의 지수 구조물에도 적용이 가능할 뿐만 아니라, 지속적으로 오염 물질을 분해하여 스케일을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

폴리숙신이미드가 결합된 폴리머 모르타르를 포함하는 오염물질 분해 및 스케일 방지용 단면 보수 보강재 및 이를 이용한 친환경 단면 보수 보강 방법{Composition for the prevention of contaminants comprising polysuccinimide-bound polymer mortar, and an eco-friend process of reinforcing the construction by using the same}
본 발명은 폴리숙신이미드가 결합된 폴리머 모르타르를 포함하는 오염물질 분해 및 스케일 방지용 단면 보수 보강재 및 이를 이용한 친환경 단면 보수 보강 방법에 관한 것이다.
일반적으로 모르타르라 함은 시멘트와 골재를 혼합한 것을 말한다. 또한 시멘트와 시멘트 혼화용 폴리머와 골재를 혼합한 것을 폴리머 시멘트 모르타르라고 한다. 최근 각종 토목럭플?구조물이 양적으로 증가됨과 동시에 시멘트 사용량이 급증하고 있는 실정이다. 보수공사에 사용되고 있는 기존 시멘트는 현장에서 시멘트와 골재 및 기타 혼화제를 배합하고 여기에 물을 첨가 혼합하여 모르타르를 제조하는 방법과 여기에 폴리머 분산재를 혼합하는 방법으로 보수공사를 실시해 왔다. 특히 도로보수공사를 비롯하여 소단위 각종 보수공사에서는 시멘트나 골재를 비롯한 각종 보수 모르타르 원료를 시공현장에 운반한 후 배합하여 사용하였음으로 제조 시 발생될 수 있는 계량오차나 일일이 배합하여야 하는 등의 시공 상의 복잡성으로 배합시간이 오래 걸린다는 결점을 가지고 있다.
이와 같이 시멘트는 지금까지 건설현장에서 구조재료로 가장 널리 사용되고 있는데, 우수한 압축강도, 경제성 및 내구성이 우수함에도 불구하고, 인장 및 휨강도가 작고 변형 능력이 작아 유해한 균열발생 후에 응력 및 내구성이 급격히 저하되는 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점으로 인하여 시멘트는 최대 응력에 도달한 이후 갑자기 파괴가 되어 구조물의 수명을 급격히 저하시키는 대표적인 취성재료로 평가받고 있다. 이와 같이, 구조물이 여러 문제점을 보이고 있는데, 이 중에서 균열 발생이 그 대표적이다. 일반적으로 사용되는 콘크리트 및 보수용 모르타르는 양생 전후에 초기균열 및 미세균열 등이 발생하는데, 이는 콘크리트 구조물에서 나타나는 이중 균열의 원인 중 하나인 것이다. 균열은 크게 구조적인 균열(structural crack)과 비구조적인 균열(nonstructural crack)의 두 가지로 분류할 수 있는데 콘크리트 구조물에 균열이 발생하면, 구조적 결함, 내구성 저하, 외관손상, 철근부식, 방수성능 저하 등으로 구조물의 수명단축에 치명적인 손실을 초래한다.
특히, 최근 들어서는 잇따른 구조물의 붕괴사고와 함께 다중이용시설의 안전이 사회적인 관심사로 대두되면서 구조물의 유지 보수에 대한 필요성을 인식하게 되어 유지보수시장이 크게 확대되고 있는 상황이며, 따라서 이에 발맞춰 외기 조건으로부터 콘크리트를 보호하여 그 수명을 연장시키고 동시에 콘크리트 구조물의 아름다움을 오랫동안 유지시켜 각 건물이나 구조물의 미관은 물론 도시 미관에 이바지할 수 있는 성능이 우수하며 경제적인 재료와 공법이 필요하다.
특히, 강도 및 내구성이 우수하여 시멘트 부식이나 침식이 많이 발생하는 도로 등에 효과적으로 사용이 가능하며, 수축이 적고 수밀성이 우수하여 지붕 슬래브 방수, 수영장, 정수장 등의 지수 구조물에도 적용이 가능할 뿐만 아니라, 지속적으로 오염 물질을 분해하여 스케일을 방지할 수 있는 단면 보수 보강 방법에 대해서 특히 절실히 요망되는 실정이다.
본 발명에서는, 위와 같은 종래의 문제점을 해결할 뿐만 아니라, 강도 및 내구성이 우수하여 시멘트 부식이나 침식이 많이 발생하는 도로 등에 효과적으로 사용이 가능하며, 수축이 적고 수밀성이 우수하여 지붕 슬래브 방수, 수영장, 정수장 등의 지수 구조물에도 적용이 가능할 뿐만 아니라, 지속적으로 오염 물질을 분해하여 스케일을 방지할 수 있는 효과가 있는 공정을 제시하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, (1) 시멘트 : 골재 : 스티렌 부타디엔 고무 라텍스 또는 에틸렌 아세트산 비닐이 중량비 10 : 20-30 : 2-5로 포함된 주재부; 및 상기 주재부 100 중량부를 기준으로 (2) 페놀수지 : 페놀술폰산 : 스테아닌산아연 : 수산화알루미늄이 중량비 100 : 5-15 : 0.5-5 : 15-100로 포함된 페놀수지 조성물 1-5 중량부; (3) 실리카, 알루미나, 지르코니아, 산화티탄, 산화아연, 산화게르마늄, 산화인듐, 산화주석 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 무기 입자 1-5 중량부; 및 (4) 말단 반응성 폴리실록산 화합물을 포함하는 보호수지 성분 5-10 중량부, (5) 폴리숙신이미드 : 폴리포스페이트가 중량비 100 : 10-20로 포함된 고분자 5-10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단면 보수 보강용 조성물이 개시된다.
일 구현예에 따르면, 상기 단면 보수 보강용 조성물은 황산 알루미늄 칼륨 팽창재, 플라이애쉬 및 실리카흄 중에서 선택된 1종 이상의 결합재를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 상기 결합재는 상기 단면 보수 보강용 조성물 총 100 중량부 기준으로 1-3 중량부 포함될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 단면 보수 보강용 조성물은 고흡수성 폴리머 : 재유화형 분말수지가 중량비 1:9 내지 3:7로 이루어진 시멘트 혼화제를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 상기 시멘트 혼화제는 상기 단면 보수 보강용 조성물 총 100 중량부를 기준으로 1-3 중량부 포함될 수 있으며, 상기 고흡수성 폴리머는 감자 전분, 옥수수 전분, 타피오카 전분, 폴리사카라이드, 소디움 카르복실메틸 셀룰로오스, 폴리(아크릴 아미드), 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리비닐알콜 및 이들의 혼합물 중에서 선택될 수 있고, 상기 재유화형 분말수지는 스티렌 부타디엔 수지, 폴리비닐에틸렌, 에틸렌 비닐 아세테이트 및 이들의 혼합물 중에서 선택될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 다음 단계를 포함하는 콘크리트 구조물의 단면 보수 보강 방법이 개시된다: (a1) 콘크리트의 단면을 전처리하는 단계; (a2) 보강용 앙카(anchor)를 천공하는 단계; (a3) 고정구를 설치하는 단계; (a4) 고인장 유리섬유 보강재 또는 고인장 탄소 보강재을 설치하는 단계; (a5) 철근 녹을 제거하는 단계; (a6) 철근을 방청하는 단계; (a7) 고압 물세척을 수행하는 단계; 및 (b1) 단면 보수 보강용 조성물을 단면에 적용하는 단계; (b2) 마감재를 스프레이 처리하는 단계; (b3) 양생하는 단계; (k) 프라이머를 도포하는 단계; (b4) 마감 코팅재를 적용하는 단계.
일 구현예에 따르면, 상기 단면 보수 보강용 조성물은 (1) 시멘트 : 골재 : 스티렌 부타디엔 고무 라텍스 또는 에틸렌 아세트산 비닐이 중량비 10 : 20-30 : 2-5로 포함된 주재부; 및 상기 주재부 100 중량부를 기준으로 (2) 페놀수지 : 페놀술폰산 : 스테아닌산아연 : 수산화알루미늄이 중량비 100 : 5-15 : 0.5-5 : 15-100로 포함된 페놀수지 조성물 1-5 중량부; (3) 실리카, 알루미나, 지르코니아, 산화티탄, 산화아연, 산화게르마늄, 산화인듐, 산화주석 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 무기 입자 1-5 중량부; 및 (4) 말단 반응성 폴리실록산 화합물을 포함하는 보호수지 성분 5-10 중량부, (5) 폴리숙신이미드 : 폴리포스페이트가 중량비 100 : 10-20로 포함된 고분자 5-10 중량부를 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 마감재는 폴리비닐 부틸알 수지 100 중량부를 기준으로, 유기실란 10-25 중량부, 붕산염 화합물 5-8 중량부, 폴리포스페이트 1-5 중량부, 인산 1-5 중량부, 페놀수지 1-5 중량부 및 금속분말 1-3 중량부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 프라이머는 말단 반응성 폴리실록산 화합물 100 중량부를 기준으로, 메타크릴레이트 또는 아크릴레이트 20-30 중량부, 실리카, 알루미나, 지르코니아, 산화티탄, 산화아연, 산화게르마늄, 산화인듐 및 산화주석으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 입자를 포함하는 경도강화입자 5-10 중량부를 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 단면 보수 보강용 조성물은 황산 알루미늄 칼륨 팽창재, 플라이애쉬 및 실리카흄 중에서 선택된 1종 이상의 결합재를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 상기 결합재는 상기 단면 보수 보강용 조성물 총 100 중량부 기준으로 1-3 중량부 포함될 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 단면 보수 보강용 조성물은 고흡수성 폴리머 : 재유화형 분말수지가 중량비 1:9 내지 3:7로 이루어진 시멘트 혼화제를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 상기 시멘트 혼화제는 상기 단면 보수 보강용 조성물 총 100 중량부를 기준으로 1-3 중량부 포함될 수 있다. 또한, 상기 고흡수성 폴리머는 감자 전분, 옥수수 전분, 타피오카 전분, 폴리사카라이드, 소디움 카르복실메틸 셀룰로오스, 폴리(아크릴 아미드), 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리비닐알콜 및 이들의 혼합물 중에서 선택될 수 있다. 또한, 상기 재유화형 분말수지는 스티렌 부타디엔 수지, 폴리비닐에틸렌, 에틸렌 비닐 아세테이트 및 이들의 혼합물 중에서 선택될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 강도 및 내구성이 우수하여 시멘트 부식이나 침식이 많이 발생하는 도로 등에 효과적으로 사용이 가능하며, 수축이 적고 수밀성이 우수하여 지붕 슬래브 방수, 수영장, 정수장 등의 지수 구조물에도 적용이 가능할 뿐만 아니라, 지속적으로 오염 물질을 분해하여 스케일을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이하 설명하는 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 예시에 불과하며, 본 발명이 영향을 미칠 수 있는 범위를 한정하는 것이 아니므로, 본 발명의 기술적 범위는 상세한 설명에 예시된 내용에 국한되지 않는다.
실시예 1 및 실험예 1
시멘트 : 골재 : SBR 중량비 1 : 2 : 0.3으로 포함된 주재부 100 kg, (2) 페놀수지 : 페놀술폰산 : 스테아닌산 아연 : 수산화알루미늄이 중량비 100 : 10 : 1 : 50으로 구성된 페놀수지 조성물 3 kg, (3) 실리카 입자 3 kg; 및 (4) 말단 반응성 폴리실록산 화합물을 포함하는 보호수지 성분(Silaplane FM-0711, Chisso Corp.제조) 8 kg, (5) 폴리숙신이미드 : 폴리포스페이트가 중량비 10 : 1.5로 포함된 고분자 7 kg, 디에틸메틸포스페이트 30 kg을 혼합하여 조성물을 제조하였다.
그리고 나서, 위에서 제조한 접착제 조성물을 이용하여 KS F4918에 준하는 방식으로 콘크리트와 탄소 보강재 간의 접착력을 시험하였다. 한편, 석회석 100 g을 유리 기둥에 올려놓고, 그 위에 본 발명에 따른 위에서 제조한 조성물을 이용하여 만든 타블렛을 5g 올려 놓았다. 그 후에 이 타블렛에 14 dH의 수도물을 유속 시간당 10 L 비율로 부었으며, 7일 후에 석회석 조각에 부식된 정도를 외관 관찰하여 스케일 제거 효과를 평가하였다.
비교예 1 및 비교 실험예 1
상기 실시예 1에서 사용된 조성물 대신에 디에틸 메틸포스페이트가 포함되지 않는 혼합물을 사용하여 실시예 1에 준하는 방식으로 조성물을 제조하고 나서, 실험예 1에 준하는 방법으로 접착력과 스케일 제거 효과를 시험하였다.
비교예 2 및 비교 실험예 2
상기 실시예 1에서 사용된 혼합물 대신에 폴리숙신이미드 및 폴리포스페이트의 고분자가 포함되지 않는 조성물을 사용하여 실시예 1에 준하는 방식으로 조성물을 제조하고 나서, 실험예 1에 준하는 방법으로 접착력과 스케일 제거 효과를 시험하였다.
그 결과 아래와 같은 결과를 얻었으며, 평균 접착력이 비교예 1과 2에 비하여 실시예 1에서 크게 향상되었음을 확인할 있었다.
Figure 112011029568938-pat00001
또한, 위 비교예 1과 2에 대해서는 별다른 외관상 변화를 관찰할 수 없었던 반면, 실시예 1에서는 석회석에 상당한 양의 침식을 관찰하였고 이에 의해서 효과적인 스케일 제거 효과를 확인할 수 있었다.

Claims (8)

  1. (1) 시멘트 : 골재 : 스티렌 부타디엔 고무 라텍스 또는 에틸렌 아세트산 비닐이 중량비 10 : 20-30 : 2-5로 포함된 주재부; 및 상기 주재부 100 중량부를 기준으로 (2) 페놀수지 : 페놀술폰산 : 스테아닌산아연 : 수산화알루미늄이 중량비 100 : 5-15 : 0.5-5 : 15-100로 포함된 페놀수지 조성물 1-5 중량부; (3) 실리카, 알루미나, 지르코니아, 산화티탄, 산화아연, 산화게르마늄, 산화인듐, 산화주석 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 무기 입자 1-5 중량부; (4) 말단 반응성 폴리실록산 화합물을 포함하는 보호수지 성분 5-10 중량부, (5) 폴리숙신이미드 : 폴리포스페이트가 중량비 100 : 10-20로 포함된 고분자 5-10 중량부, 및 (6) 디에틸 메틸포스페이트 30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단면 보수 보강용 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단면 보수 보강용 조성물은 황산 알루미늄 칼륨 팽창재, 플라이애쉬 및 실리카흄 중에서 선택된 1종 이상의 결합재를 추가로 포함하며,
    상기 결합재는 상기 단면 보수 보강용 조성물 총 100 중량부 기준으로 1-3 중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 단면 보수 보강용 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 단면 보수 보강용 조성물은 고흡수성 폴리머 : 재유화형 분말수지가 중량비 1:9 내지 3:7로 이루어진 시멘트 혼화제를 추가로 포함하고,
    상기 시멘트 혼화제는 상기 단면 보수 보강용 조성물 총 100 중량부를 기준으로 1-3 중량부 포함되며,
    상기 고흡수성 폴리머는 감자 전분, 옥수수 전분, 타피오카 전분, 폴리사카라이드, 소디움 카르복실메틸 셀룰로오스, 폴리(아크릴 아미드), 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리비닐알콜 및 이들의 혼합물 중에서 선택되고,
    상기 재유화형 분말수지는 스티렌 부타디엔 수지, 폴리비닐에틸렌, 에틸렌 비닐 아세테이트 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 단면 보수 보강용 조성물.
  4. 삭제
  5. (a1) 콘크리트의 단면을 전처리하는 단계; (a2) 보강용 앙카(anchor)를 천공하는 단계; (a3) 고정구를 설치하는 단계; (a4) 고인장 유리섬유 보강재 또는 고인장 탄소 보강재을 설치하는 단계; (a5) 철근 녹을 제거하는 단계; (a6) 철근을 방청하는 단계; (a7) 고압 물세척을 수행하는 단계; 및
    (b1) 단면 보수 보강용 조성물을 단면에 적용하는 단계; (b2) 마감재를 스프레이 처리하는 단계; (b3) 양생하는 단계; (k) 프라이머를 도포하는 단계; (b4) 마감 코팅재를 적용하는 단계를 포함하는 콘크리트 구조물의 단면 보수 보강 방법으로서,
    상기 단면 보수 보강용 조성물은 (1) 시멘트 : 골재 : 스티렌 부타디엔 고무 라텍스 또는 에틸렌 아세트산 비닐이 중량비 10 : 20-30 : 2-5로 포함된 주재부; 및 상기 주재부 100 중량부를 기준으로 (2) 페놀수지 : 페놀술폰산 : 스테아닌산아연 : 수산화알루미늄이 중량비 100 : 5-15 : 0.5-5 : 15-100로 포함된 페놀수지 조성물 1-5 중량부; (3) 실리카, 알루미나, 지르코니아, 산화티탄, 산화아연, 산화게르마늄, 산화인듐, 산화주석 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 무기 입자 1-5 중량부; (4) 말단 반응성 폴리실록산 화합물을 포함하는 보호수지 성분 5-10 중량부, (5) 폴리숙신이미드 : 폴리포스페이트가 중량비 100 : 10-20로 포함된 고분자 5-10 중량부, 및 (6) 디에틸메틸포스페이트 30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단면 보수 보강 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 마감재는 폴리비닐 부틸알 수지 100 중량부를 기준으로, 유기실란 10-25 중량부, 붕산염 화합물 5-8 중량부, 폴리포스페이트 1-5 중량부, 인산 1-5 중량부, 페놀수지 1-5 중량부 및 금속분말 1-3 중량부를 포함하고,
    상기 프라이머는 말단 반응성 폴리실록산 화합물 100 중량부를 기준으로, 메타크릴레이트 또는 아크릴레이트 20-30 중량부, 실리카, 알루미나, 지르코니아, 산화티탄, 산화아연, 산화게르마늄, 산화인듐 및 산화주석으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 입자를 포함하는 경도강화입자 5-10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단면 보수 보강 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 단면 보수 보강용 조성물은 황산 알루미늄 칼륨 팽창재, 플라이애쉬 및 실리카흄 중에서 선택된 1종 이상의 결합재를 추가로 포함하며,
    상기 결합재는 상기 단면 보수 보강용 조성물 총 100 중량부 기준으로 1-3 중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 단면 보수 보강 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 단면 보수 보강용 조성물은 고흡수성 폴리머 : 재유화형 분말수지가 중량비 1:9 내지 3:7로 이루어진 시멘트 혼화제를 추가로 포함하고,
    상기 시멘트 혼화제는 상기 단면 보수 보강용 조성물 총 100 중량부를 기준으로 1-3 중량부 포함되며,
    상기 고흡수성 폴리머는 감자 전분, 옥수수 전분, 타피오카 전분, 폴리사카라이드, 소디움 카르복실메틸 셀룰로오스, 폴리(아크릴 아미드), 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리비닐알콜 및 이들의 혼합물 중에서 선택되고,
    상기 재유화형 분말수지는 스티렌 부타디엔 수지, 폴리비닐에틸렌, 에틸렌 비닐 아세테이트 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 단면 보수 보강 방법.
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