KR101158669B1 - 친환경 크랙 방수재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 구조물 및 철재류에 사용할 수 있으며, 방수 및 누수방지를 필요로 하는 구조물의 크랙에 도포함으로써 구조물에 물이 침투되는 것을 막는 방수기능은 물론 대기오염물질 VOCs가 발생되지 않는 친환경 크랙 방수재에 관한 것으로써,
아크릴 에멀젼 49.0 내지 57.0 중량%; 마이크로시멘트 5.2 내지 6.4 중량%; 흙시멘트 27 내지 33 중량%; 생석회 7.2 내지 8.8 중량%; 화산석 분말 0.7 내지 0.9 중량%; 견운모 분말 0.4 내지 0.6 중량%; 활성탄 분말 0.2 내지 0.4 중량%; 유동화제 0.2 내지 0.4 중량%; 소포제 0.2 내지 0.4 중량%; 및 팽창제 0.2 내지 0.4 중량%;로 이루어진다.
본 발명에 따른 친환경 크랙 방수재를 적용하면, 시멘트독 및 새집증후군을 유발시키는 각종 실내외 오염물질을 제거함으로써 인체의 건강에 매우 유익한 영향을 줄 수 있는 효과가 있고,
원적외선이 방사되도록 함으로써 온열, 자정, 숙성, 건습, 중화, 공명작용에 의하여 인체의 피로를 풀어주며 혈액순환 및 신체리듬에 도움을 줄 수 있는 효과가 있으며,
스코리아의 기능으로 가구 및 시멘트에서 발생되는 유해물질이 흡취, 흡착되고 곰팡이균 생성이 차단되므로 실내외 공기의 질이 개선되는 효과가 있다.

Description

친환경 크랙 방수재{ECO-FRIENDLY CRACK WATERPROOF MATERIAL}

본 발명은 콘크리트 구조물 및 철재류에 사용할 수 있는 친환경 크랙 방수재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방수 및 누수방지를 필요로 하는 구조물의 크랙에 도포함으로써 구조물에 물이 침투되는 것을 막는 방수기능은 물론 대기오염물질 VOCs가 발생되지 않는 친환경 크랙 방수재에 관한 것이다.

본 발명에 의한 친환경 크랙 방수재는 터널, 지하차도, 차도옹벽, 교각, 댐(dam), 항만, 도크, 방파제, 수영장, 목욕탕 등 각종 콘크리트 구조물에 방수 및 부식방지를 목적으로 사용될 수 있으며, 철판, 철근, 에이치빔, 알미늄 하이샷시, 선박, 차량, 샌드위치 패널 등의 각종 철재류에 방수 및 방식을 목적으로 사용될 수 있다.

일반적으로 콘크리트 구조물의 크랙은, 시공불량, 물리적인 손상, 철근 부식 및 충격 등으로 인한 성능 저하 등으로부터 기인하는 구조적인 크랙(structural crack)과, 소성 수축 및 침하 크랙, 건조 수축 크랙, 동결융해에 의한 크랙 등의 비구조적인 크랙(nonstructural crack)이 있으며, 상기와 같은 콘크리트 구조물의 크랙은 구조적 결함, 내구성 저하, 외관 손상, 방수 성능저하 등과 같은 문제가 발생하고, 크랙(crack)이 지속적으로 확산되기 때문에 크랙의 발생시에는 되도록 빨리 적절한 대처가 필요하다.

또한, 콘크리트는 방수력이 약하기 때문에 대부분의 건축물에 대한 수분의 침투 및 누수를 방지하기 위한 방수제를 사용하는데, 콘크리트 슬래브(slab) 위에 방수제를 소정두께로 시공한다.

상기 방수제는 콘크리트 시공면 또는 사용하는 재료에 따라 아스팔트 방수, 시트 방수, 몰탈 방수, 실링제 방수, 도막방수로 구분된다.

방수제의 기능적인 역할은 방수효과를 높이는 동시에 콘크리트의 다른 성질에 악영향을 주지 않아야 하고 기온변화 및 진동에 의해 발생할 수 있는 건축물의 거동 또는 미세균열을 방지할 수 있어야 한다.

현재, 콘크리트 구조물 또는 구조체를 보호하기 위하여 다양한 도막방수제가 개발되어 사용되고 있는 실정이며, 콘크리트와의 접착력이 강하고 방수성 및 내후성이 우수하며, 중성화학반응이 일어나지 않아서 재료분리 현상이 없는 콘크리트와 동일한 알카리성을 갖는 폴리머 시멘트계 무기질 도막방수제가 있다.

상기 폴리머 시멘트계 무기질 도막방수제는 도료성 방수제에 가깝지만 시멘트가 첨가되기 때문에 화학반응이 일어나 수밀성을 증대시킨 방수제로도 분류될 수 있다.

이러한 폴리머 시멘트계 무기질 도막방수제는 분체 성분인 시멘트, 규사, 세라믹광물 등과 혼합제인 시멘트 혼화성 아크릴계의 에멀젼 폴리머 등으로 구성되어 있는데, 상기의 재료를 이용하여 콘크리트 건축물에 방수공사를 하기 위하여 시공현장에서 조성물을 제조하여야 하는데 재료의 배합율이 일정하지 못함은 물론 교반 및 배합이 소홀하게 되어 불균일한 조성물이 될 수 있는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점의 해결방안으로 제시된 국내의 등록실용신안 제20-0175730호는, 포틀랜드 시멘트 또는 고로 시멘트가 10~30 중량부, 고형분 함량이 40~50 중량부인 수분산성 아크릴계 에멀젼이 20~50 중량부, 160 메쉬 이하의 실리카질 규사가 30~60 중량부, 경화지연제인 규불화나트륨, 옥시카본산 및 글루코산 나트륨, 슈크로스, 다당류, 당알코올이 0.5~1.5 중량부, 물이 1~10 중량부, 조색 보조제 및 증점제, 방부제, 내열노화방지제, 내오존방지제, 자외선 안정제가 0.5~5 중량비 무게비로 구성되어 있으나, 이와 같은 선행기술의 단점은 수화반응을 억제시키는 여러 종류의 경화지연제를 사용한다는 점과 결과적으로는 혼화제(에멀젼 폴리머)와 분체(무기질 분말)를 현장에서 배합 및 교반작업을 한다는 점에서는 동일하여 이중작업으로 인한 인건비 상승과 불필요한 재료의 남용으로 원가 비용이 상승하는 폐단점을 가지게 되었다.

또한 국내의 특허등록 제10-0406212호는, 물 35~55 중량부를 40~50℃로 가열하고 여기에 비이온성 계면활성제 5~10 중량부와 칼슘 스테아레이트 40~60 중량부를 첨가하여 유화분산시키고, 180~200 중량부의 아크릴 에멀젼수지 공중합체와 혼합시켜 에멀젼 A 제를 제조하는 단계; 및 백색 포틀렌트 시멘트 100 중량부에 7호 규사 50~70 중량부, 크롬옥사이드 5~9 중량부 및 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르 0.1~0.5 중량부를 혼합하여 제조한 B 제를 상기 A 제와 1:0.25 중량비 되도록 혼합시키는 것이 제시되어 있으나, 이와 같은 선행기술은 에멀젼 A 제를 사용자가 직접 만들기 어려울 뿐만 아니라 결과적으로는 현장에서 배합 및 교반작업을 수행한다는 점에서는 상기의 선행기술과 동일하다.

또한 국내의 특허등록 제10-0661210호는, 실리콘 에멀젼을 주성분으로 하는 액상의 결합체와, 시멘트와 골재가 포함된 분체로 구성되고; 상기 실리콘 에멀젼의 함량은 활성함량으로 시멘트 중량 대비 4~17 중량%로 구성되고, 상기 시멘트와 골재의 혼합비율은 중량비로 1:0.5 ~ 1:5로 이루어지고, 상기 시멘트의 매트릭스 구조를 안정화 시키기 위해 보조결합제가 시멘트 대비 6~16 중량% 범위 내에서 첨가되는 것이 제시되어 있다.

따라서 상기한 선행기술 내용들에 의하면, 아크릴 또는 실리콘 에멀젼을 혼화제로 사용하고 있으며, 시멘트 계열의 분체(무기질 분말)와 각종 수화반응 및 발수성, 내화학성, 인장강도 등의 성능향상을 위하여 각종 첨가제를 사용하고, 상기 제품들을 시공현장에서 배합 및 교반 작업을 수행하고 있다는 점에서는 동일 유사한 것이라 할 수 있다.

한편, 새로 건축된 주택이나 건물은 석면, 포름알데히드(formaldehyde) 및 기타 실내 오염물질을 배출하면서 인체의 눈과 코, 목 등을 자극하고, 두통과 어지럼증을 유발하거나 실내 거주자에게 쉽게 피로감을 느끼게 하며, 천식ㅇ급성폐렴ㅇ고열 등을 유발시키기도 하는데, 이러한 건물 내에 거주자들이 느끼는 건강상의 문제점 및 불쾌감 등의 현상을 새집증후군(Sick House Syndrome)이라고 한다.

이러한 새집증후군에 의해 나타나는 증상은 두통, 눈ㅇ코ㅇ목 등 자극, 헛기침, 가려움증, 현기증, 매스꺼움, 집중력저하, 피로감, 취기에 대한 민감성 등에서부터 장기적으로는 호흡기 질환, 심장병, 암 등을 유발할 수 있는 것으로 알려져 있다.

결국, 시멘트독을 포함한 각종 실내외 오염물질을 제거하고 인체의 건강에 도움을 줄 수 있는 방수제에 대한 요구가 증가하고 있는 추세이다.

본 출원인은 크랙이 발생된 부분에 적용되는 방수재는 일반 콘크리트의 표면에 적용되는 방수재와 달라야 한다는 점에서 본 발명을 제안하기에 이르렀다.

따라서, 본 발명은 상기한 선행기술의 내용을 토대로 그에 따른 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 활성탄 분말을 포함하도록 하여 시멘트독 및 새집증후군을 유발시키는 각종 실내외 오염물질을 제거함으로써 인체의 건강에 매우 유익한 영향을 줄 수 있는 친환경 크랙 방수재를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 화산석 분말 스코리아(Scoria)를 포함하도록 하여 원적외선이 방사되도록 함으로써 온열, 자정, 숙성, 건습, 중화, 공명작용에 의하여 인체의 피로를 풀어주며 혈액순환 및 신체리듬에 도움을 줄 수 있는 친환경 크랙 방수재를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 대기오염물질인 VOCs 발생이 되지 않아 양호한 부착성을 가지면서도 내투수성, 습기투과성, 내균열성, 내구성 및 환경오염을 줄일 수 있는 친환경 크랙 방수재를 제공하는데 있다.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면,

아크릴 에멀젼 49.0 내지 57.0 중량%;

마이크로시멘트 5.2 내지 6.4 중량%;

흙시멘트 27 내지 33 중량%;

생석회 7.2 내지 8.8 중량%;

화산석 분말 0.7 내지 0.9 중량%;

견운모 분말 0.4 내지 0.6 중량%;

활성탄 분말 0.2 내지 0.4 중량%;

유동화제 0.2 내지 0.4 중량%;

소포제 0.2 내지 0.4 중량%; 및

팽창제 0.2 내지 0.4 중량%;

로 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 크랙 방수재를 제공한다.

이때, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 아크릴 에멀젼은 53.3 중량%; 상기 마이크로시멘트는 5.8 중량%; 상기 흙시멘트는 30.4 중량%; 상기 생석회는 8.0 중량%; 상기 화산석 분말은 0.8 중량%; 상기 견운모 분말은 0.5 중량%; 상기 활성탄 분말은 0.3 중량%; 상기 유동화제는 0.3 중량%; 상기 소포제는 0.3 중량%; 및 상기 팽창제는 0.3 중량%;로 이루어지는 것이 바람직하다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 친환경 크랙 방수재를 적용하면, 활성탄 분말을 포함하도록 하여 시멘트독 및 새집증후군을 유발시키는 각종 실내외 오염물질을 제거함으로써 인체의 건강에 매우 유익한 영향을 줄 수 있는 효과가 있다.

또한, 화산석 분말 스코리아(Scoria)를 포함하도록 하여 원적외선이 방사되도록 함으로써 온열, 자정, 숙성, 건습, 중화, 공명작용에 의하여 인체의 피로를 풀어주며 혈액순환 및 신체리듬에 도움을 줄 수 있는 효과가 있다.

또한, 스코리아의 기능으로 가구 및 시멘트에서 발생되는 유해물질이 흡취, 흡착되고 곰팡이균 생성이 차단되므로 실내외 공기의 질이 개선되는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 친환경 크랙 방수재의 바람직한 실시 예를 설명하고자 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명의 친환경 크랙 방수재는, 아크릴 에멀젼 49.0 내지 57.0 중량%; 마이크로시멘트 5.2 내지 6.4 중량%; 흙시멘트 27 내지 33 중량%; 생석회 7.2 내지 8.8 중량%; 화산석 분말 0.7 내지 0.9 중량%; 견운모 분말 0.4 내지 0.6 중량%; 활성탄 분말 0.2 내지 0.4 중량%; 유동화제 0.2 내지 0.4 중량%; 소포제 0.2 내지 0.4 중량%; 및 팽창제 0.2 내지 0.4 중량%;로 이루어진다.

본 출원인이 다수의 실험을 한 결과, 상기 아크릴 에멀젼은 53.3 중량%; 상기 마이크로시멘트는 5.8 중량%; 상기 흙시멘트는 30.4 중량%; 상기 생석회는 8.0 중량%; 상기 화산석 분말은 0.8 중량%; 상기 견운모 분말은 0.5 중량%; 상기 활성탄 분말은 0.3 중량%; 상기 유동화제는 0.3 중량%; 상기 소포제는 0.3 중량%; 및 상기 팽창제는 0.3 중량%;로 이루어질 때 최적의 성능을 발휘함을 확인하였다.

상기 아크릴 에멀젼은 일반적인 통상의 것으로 물과 계면활성제 및 아크릴 수지 공중합체 등을 섞어서 교반 한 것을 사용하며, 이러한 아크릴 에멀젼은 우수한 내마모성, 내후성, 내균열성, 내충격성 및 강도 등이 우수한 것으로 알려져 있다.

또한, 상기 마이크로시멘트는 수밀성과 침투성을 극대화하며 내구성 및 강도를 높이기 위하여 분말도 8000㎠/ｇ 이상의 마이크로시멘트(일명:마이셈 8000)를 사용하는 것이 바람직하다. 물론, 성능이 일부 저하되는 것을 인정하면 분말도 3000㎠/ｇ의 포틀랜트 시멘트 또는 고로 시멘트 등을 사용할 수 있으며, 분말도 6000㎠/ｇ의 마이크로시멘트(일명:마이셈 6000)를 사용할 수 도 있다.

상기 흙시멘트 및 생석회는 일반적인 통상의 것을 사용하는데, 상기 생석회는 원활한 수화반응을 위하여 사용한다.

상기 화산석 분말은 일명 '제주송이'로 불리는 스코리아(Scoria)를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 스코리아는 한국건자재 시험연구원 시험결과에 의하면, 원적외선 방사율 92.6％, 탈취율(시료:암모니아) 120분후 92％, 곰팡이 항균율 99.9％, 대장균에 의한 항균율 98.2％ 이다.

또한, 2000년 한국공예논총에 발표된 제주대학교 공과대학 산업디자인학과 허민자교수 논문 '스코리아를 이용한 세라믹타일연구'에 의하면 "스코리아는 다공질 경량성으로 화산폭발 시 용출 소성되어 깨어지지 않는 강도를 지닌 화산암 숯으로 내화도 1250℃, 흡수율25.3％(일반모래2％), 비중량0.4g/㎤(모래1.8g/㎤)로서 흡습, 흡취, 보온, 방음 및 습도, 열 조절기능과 원적외선이 방출되는 PH 7.2의 약 알카리성으로 최적의 실내마감재소재로 판단된다."라고 되어 있다.

또한, 1995.8.8 한국환경과학회지(5권 제2호)에 발표된 부산수산대학교 화학공학과 이민규,서근학교수 논문 '스코리아를 이용한 중금속 흡착에 관한 연구'에 의하면 "스코리아 입자가 작을수록 표면적이 넓어져 중금속제거 효율이 향상되었으며 중금속 흡착제로서 이용가능성이 높은 것으로 연구되었다."라고 되어 있다.

상기 견운모 분말은 철분(Fe), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 망간(Mn), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 셀레늄(Se), 게르마늄(Ge), 규소(Si), 바나듐(V) 및 스트론튬(Sr) 등의 다양한 인체 필수 미네랄을 내포하는 점토성 광물로써, 강한 환원력을 지닌 활성산소의 분해용도로 사용되는 운모족 광물로서 생리활성물질이며, 살균작용을 한다.

특히, 견운모는 풍증, 설사, 여자의 백대하, 난산과 급창의 치료, 소화 기관의 출혈 등에 약재로 사용되기도 하는데, 이러한 견운모는 원적외선을 방사하고, 열전도 효과가 우수하며, 항균 탈취, 방음 및 흡음 효과가 있으며 견사 광택을 가지고 있다.

상기 활성탄 분말은 자연에서 서식하는 식물과 재배 식물의 잎과 줄기, 식물의 껍질, 식물의 뿌리, 열매 등을 고열처리에 의한 연소공법으로 탄소제를 만들고, 상기 탄소제를 미세분말기를 이용하여 160메시(mesh) 내지 180메시의 고운 분말로 가공한 후 다시 고열처리한 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 활성탄 분말은 파장이 56㎛ - 14㎛대의 원적외선을 방사하며, 유해세균을 살균하는 능력이 있는 것으로 각종 항균, 정화, 탈취 기능을 수행한다.

또한, 상기 유동화제(superplasticizer)는 콘크리트를 부드럽게 하기 위한 혼합제로써 시멘트 입자의 분산을 위하여 사용하는데, 입자 사이에 윤활막을 형성하여 각 성분들 사이의 상호 부착력을 저감시켜 배합이나 경화된 콘크리트의 품질을 변경시키는 일 없이 유동성을 대폭적으로 개선시키게 된다.

본 출원인은 일반적으로 알려진 CMC-PC, Peramin SMF30, Peramin Conpac 149S 등을 포함한 다양한 유동화제가 사용될 수 있음을 실험을 통하여 확인하였다. 상기 제시한 종류의 유동화제 뿐 만 아니라 다른 유동화제의 사용도 가능하다. 이와 같은 유동화제의 사용으로 화학적으로 안정되어 고강도의 콘크리트 제조가 용이하게 되고, 슬럼프 로스(slump loss)가 거의 없게 되는 효과가 있다.

또한, 상기 소포제는 거품발생을 억제하기 위하여 사용하는데 공기량을 조절하고 기포를 감소시키는 기능을 수행하게 된다. 이로 인해 품질의 안정성을 확보할 수 있게 되며, 강도를 증진시키는 효과가 있다.

본 출원인은 일반적으로 알려진 Agitan 295, Agitan P803, Agitan P833 등을 포함한 다양한 소포제가 사용될 수 있음을 실험을 통하여 확인하였다. 물론 상기 제시한 종류의 소포제 뿐 만 아니라 다른 소포제의 사용도 가능하다.

또한, 상기 팽창제는 거품을 일으켜 부풀게 하는 물질로써 시멘트의 팽창을 위하여 사용한다. 본 발명에서는 일반적으로 알려진 다양한 종류의 팽창제가 사용될 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 의한 친환경 크랙 방수재의 시공방법을 살펴보면, 먼저 기존 콘크리트의 표면에 레이턴스, 먼지, 이끼, 요철 등 박리현상이 될 수 있는 요인을 제거한다.

그 다음은 고압 에어 및 붓으로 콘크리트 및 절재류의 표면을 깨끗이 청소하고, 프라이머를 고속 믹서기로 약 3분간 혼합한 후 붓 또는 로울러를 이용하여 1회 내지 2회 바른다. 이때, 배합된 프라이머 내용물이 가라앉지 않도록 계속 저어가며 바르는 것이 바람직하다.

그후, 본 발명에 의한 친환경 크랙 방수재를 고속 믹서기로 약 5분간 혼합한 후 붓 또는 로울러로 3회 내지 4회 발라서 대략 2mm 두께의 방수층을 형성시킨다.

본 발명에 의한 친환경 크랙 방수재를 시공하면, 눈이나 비가 와서 크랙 방수재의 표면이 젖어있어도 미끄럽지 않아서 이용자들의 안전성을 확보할 수 있게 되고, 시공면과의 접착성이 우수하여 들뜸현상이 적으며, 콘크리트 표면에 습기가 있어도 시공이 가능하다.

특히, 본 발명의 친환경 크랙 방수재는 무기질계이기 때문에 VOCs가 발생되지 않으며, 그로 인해 작업자의 인체 안전성을 확보할 수 있고, 대기오염물질의 발생 우려가 없게 된다.

상기 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (2)

1. 아크릴 에멀젼 49.0 내지 57.0 중량%;
   마이크로시멘트 5.2 내지 6.4 중량%;
   흙시멘트 27 내지 33 중량%;
   생석회 7.2 내지 8.8 중량%;
   화산석 분말 0.7 내지 0.9 중량%;
   견운모 분말 0.4 내지 0.6 중량%;
   활성탄 분말 0.2 내지 0.4 중량%;
   유동화제 0.2 내지 0.4 중량%;
   소포제 0.2 내지 0.4 중량%; 및
   팽창제 0.2 내지 0.4 중량%;
   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 크랙 방수재.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 아크릴 에멀젼은 53.3 중량%;
   상기 마이크로시멘트는 5.8 중량%;
   상기 흙시멘트는 30.4 중량%;
   상기 생석회는 8.0 중량%;
   상기 화산석 분말은 0.8 중량%;
   상기 견운모 분말은 0.5 중량%;
   상기 활성탄 분말은 0.3 중량%;
   상기 유동화제는 0.3 중량%;
   상기 소포제는 0.3 중량%; 및
   상기 팽창제는 0.3 중량%;
   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 크랙 방수재.