KR101199639B1 - 방수효과가 향상된 시멘트 페이스트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방수효과가 향상된 시멘트 페이스트에 관한 것으로, 시멘트 및 물이 1:0.45의 중량비로 배합되고 시멘트 페이스트의 총 중량을 기준으로 하여 불소계 에멀젼이 1 내지 5중량%의 양으로 함유되도록 콘크리트 방수제를 포함하는 본 발명의 시멘트 페이스트는 수화열을 감소시키고 유동성을 증가시킬 뿐만 아니라 흡수율을 감소시키고 시멘트 수화물의 공극 크기를 감소시킴으로써 콘크리트의 내구성을 향상시킬 수 있어 당분야에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

Description

방수효과가 향상된 시멘트 페이스트{CEMENT PASTE HAVING EXCELLENT WATERPROOFING EFFECT}

본 발명은 방수효과가 향상된 시멘트 페이스트에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 불소 수지 에멀젼이 함유된 콘크리트 방수제를 포함하는 방수효과가 향상된 시멘트 페이스트에 관한 것이다.

일반적으로 콘크리트가 대기에 노출되면 산성비에 적셔지는데 이렇게 적정시일이 지나면 강알칼리성 물질인 콘크리트가 중성화로 유도된다. 중성화가 발전되는 현상을 열화라 한다. 열화는 표면에서 내부로 진행을 하고 인장재인 철근에 도달하면 부식이 되고 철근이 부식이 되면 콘크리트는 팽창이 진행되면서 더욱 많은 크랙이 성장하게 되고 콘크리트의 박리와 철근의 부착과 인장강도 저하 등 종래에는 구조물이 붕괴되는 위기를 초래한다.

콘크리트에서 가장 중요한 내구성 확보는 기본적으로 방수성 향상에 의존하고 있다고 할 수 있다. 콘크리트의 방수성능은 재료의 구성 및 물과 시멘트의 비율 등 다양한 원인에 의해 좌우되나 재료화학적인 측면에서는 콘크리트 구성 성분인 시멘트 수화물의 공극 크기(pore size)를 적게 하거나 시멘트 재료의 수화물인 칼슘 실리케이트 하이드레이트의 생성에 의한 최밀 충진, 미세한 공극 구조의 형성 및 공극에서의 높은 접촉각의 형성 등에 의해 좌우된다.

또한 콘크리트는 무수히 많은 구멍을 보유한 다공성 물질인 바 수분이나 습기는 모세관을 통하여 보유하게 되는데 빙점이하 온도에서 빙결이 되면서 빙결팽창으로 균열이 발생하게 되고 이러한 현상이 지속 반복되면서 균열 또한 진행되며 철근이 부식되고 아울러 구조물에 치명적인 현상이 일어나게 된다.

특히, 차량이 통행하는 콘크리트 교량의 경우는 더욱 심각하여 동절기에 눈 제거를 위해 염화물질을 제설재로 살포하는데, 제설이 되면서 물과 섞여 있을 때 차량이 주행을 하게 되면 염화이온이 콘크리트에 가압됨으로 열화를 촉진시키는 결과가 된다. 또한 방수 보호층이 아스콘, 콘크리트 및 기타 재료로 보호되어있으면 염화물이 정체되는 관계로 증발이 늦어져 더욱 악영향이 초래될 수 있다.

따라서 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 기존에 여러 가지 방수재 및 흡수방지제 등을 많이 사용하고 있다. 종래에는 방수재로서 지방산계 유지 혹은 탄화파라핀수소화합물 및 에폭시수지와 우레탄계 또는 아스팔트나 아크릴계와 라텍스와 고무류 등을 유기용제에 희석하여 점도를 낮추거나 수성화하기 위해 친수계면활성제를 섞어 이용해 왔으나 고분자이기 때문에 침투가 곤란하고 일부 침투가 된다 하여도 친수성 계면활성제가 포함되어 있으므로 잔류 친수성분은 물의 표면장력을 낮게 하여 더욱 흡수하게 됨으로 방수 기능에 오히려 역효과적이며 나머지 미침투 고형물들은 에폭시의 경우 태양광선에 취약하여 산화되어 소실되거나 콘크리트 표면에 코팅되어 물리적 에너지, 즉 자동차 타이어와의 마찰에 의해 없어지거나 모체와 이질제이므로 들떠서 분리됨으로 방수의 기능이 상실된다.

한편, 콘크리트의 방수성능 향상을 위해 사용되는 유기질 및 무기질 재료 중에서 유기질 재료는 주로 시멘트 수화시 최밀 충진에 의한 방수성능 부여 메카니즘을 따르고 있으며, 무기질 방수제는 시멘트 수화시 시멘트 경화체의 공극부피를 줄이는 메카니즘을 따른다. 무기질 방수성능 개선 재료는 실리카계 및 불소계가 주종을 이루고 있으며 특히 불소계 화합물은 주로 무기질인 규불화 염 종류가 방수성능 개선을 목적으로 사용되고 있는데, 시멘트 재료에서의 불소 이온은 시멘트 중의 CaO 또는 Ca(OH)₂와 용이하게 반응하여 미세한 결정의 난용성 불소화합물을 생성하며, 생성된 난용성 불소화합물은 시멘트 재료의 공극 구조에 생성됨으로 인하여 시멘트 경화체의 공극 부피를 감소시키고 공극 크기 저감에 기여하게 된다. 이와 같이 불소 이온이 콘크리트의 방수성 향상에 기여하는 바가 크지만 무기질계 불소 화합물의 대표격인 규불화염은 위험물질로 분류되어 있어 실제 사용에는 많은 제약이 있다.

또한, 실리콘류 중에서 실란단량체 등을 유기용제나 알콜류 등에 희석하거나 친수계면활성제 등을 포함하여 점도가 높은 크림형태로 제조 후 콘크리트에 깊숙이 침투시킬 목적으로 흐르지 않고 정체시켜 이용하고 있으나 이와 같은 것은 단량체는 저분자량이고 또한 표면장력이 낮아서 고강도 콘크리트의 작은 공극으로 침투해 들어가는데 문제가 없다. 그러나 근본적으로 소수성이고 단량체임으로 결집력이 전혀 없다. 콘크리트에 도포 후 표면과 절단 후 단면을 확인해보면 깊숙이 침투된 것과 물방울이 튕겨져나가는 발수기능을 확인할 수 있다. 그러한 성능은 실리콘 특유의 소수기가 있기 때문이다. 따라서 결집력이 없는 실리콘 단량체의 한계점이라고 할 수 있다. 발수기능은 어느 정도 기간 동안 소수성을 발휘하다가 태양광선에 의해 산화 소실되고 만다. 이러한 기능은 수압이 전혀 없는 구조물의 벽체에 흐르는 물이 벽체 안으로 모세관을 타고 들어오는 것을 일부 막아주는 역할을 일시적으로 한다. 침투깊이가 깊다고 해서 방수기능이 확보되는 것과는 전혀 무관하다. 약간의 수압이라도 저항할 수 있는 방수기능은 전혀 없는 것이다. 그 이유는 실리콘 단량체는 결집력이 없어서 고형화를 이룰 수 없기 때문이다.

마지막으로 규산을 이용한 방수제를 들 수 있는데 이것은 제조되면서 과량의 친수성인 나트륨과 같이하기 때문에 물이 증발함에 따라 고강도의 피막을 형성할 수 있으나 잔류된 나트륨 성분이 친수성인 관계로 용해되어 석출되어 방수기능이 없음이 확인되어 거의 사용되지않고 있다.

이에 본 발명자들은 상기 문제점을 극복하고 방수효과가 향상된 시멘트 페이스트를 개발하기 위해 계속 연구를 진행한 결과 시멘트 페이스트에 불소 수지 에멀젼이 함유된 콘크리트 방수제를 일정량 첨가시킴으로써 시멘트 수화물의 공극 크기를 줄이고 콘크리트의 내구성을 향상시킬 수 있음을 발견함으로써 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 방수효과가 향상된 시멘트 페이스트를 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 시멘트 및 물이 1:0.45의 중량비로 배합되고 시멘트 페이스트의 총 중량을 기준으로 하여 불소계 에멀젼이 1 내지 5중량%의 양으로 함유되도록 콘크리트 방수제를 포함하는 방수효과가 향상된 시멘트 페이스트를 제공한다.

본 발명의 시멘트 페이스트는 수화열을 감소시키고 유동성을 증가시킬 뿐만 아니라 흡수율을 감소시키고 시멘트 수화물의 공극 크기를 감소시킴으로써 콘크리트의 내구성을 향상시킬 수 있어 당분야에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

도 1은 본 발명의 시멘트 페이스트의 유동성을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 시멘트 페이스트의 응결시간을 나타낸 것이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 시멘트 페이스트의 압축강도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 시멘트 페이스트의 흡수율 시험을 도식화한 것이다.
도 5는 본 발명의 시멘트 페이스트의 흡수율을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 시멘트 페이스트의 공극 크기 및 공극 부피를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 시멘트 페이스트의 총 공극부피를 나타낸 것이다.
도 8a는 플레인(plain)의 수화물 분석결과(XRD)를 나타낸 것이다.
도 8b는 본 발명의 불소계 에멀젼(FE)의 함량이 1%인 시멘트 페이스트의 수화물 분석결과(XRD)를 나타낸 것이다.
도 8c는 본 발명의 불소계 에멀젼(FE)의 함량이 3%인 시멘트 페이스트의 수화물 분석결과(XRD)를 나타낸 것이다.
도 8d는 본 발명의 불소계 에멀젼(FE)의 함량이 5%인 시멘트 페이스트의 수화물 분석결과(XRD)를 나타낸 것이다.
도 9a는 플레인(plain)의 수화물 분석결과(SEM)를 나타낸 것이다.
도 9b는 본 발명의 불소계 에멀젼(FE)의 함량이 1%인 시멘트 페이스트의 수화물 분석결과(SEM)를 나타낸 것이다.
도 9c는 본 발명의 불소계 에멀젼(FE)의 함량이 3%인 시멘트 페이스트의 수화물 분석결과(SEM)를 나타낸 것이다.
도 9d는 본 발명의 불소계 에멀젼(FE)의 함량이 5%인 시멘트 페이스트의 수화물 분석결과(SEM)를 나타낸 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 방수효과가 향상된 시멘트 페이스트는 시멘트 및 물이 1:0.45의 중량비로 배합되고 시멘트 페이스트의 총 중량을 기준으로 하여 불소계 에멀젼이 1 내지 5중량%의 양으로 함유되도록 콘크리트 방수제를 포함하는 것이 특징이다.

상기 본 발명에서 사용되는 불소계 에멀젼이 함유된 콘크리트 방수제 조성물은 알칼리 실리케이트 40 내지 65중량%, 불소계 에멀젼 3 내지 12중량%, 폴리머 에멀젼 8 내지 20중량%, 에탄올 아민 1 내지 8중량%, 실리콘 소포제 0.5 내지 1.5중량% 및 물 15 내지 25중량%로 이루어지는 것이 특징이다.

본 발명에서 사용되는 콘크리트 방수제 조성물에서 알칼리 실리케이트는 직접 제조하여 사용할 수 있으며, 규산질 재료로는 실리카 졸(silica sol)을 사용하였으며, 사용된 실리카 졸의 품질 특성을 표 1에 나타내었다.

	SiO2 (중량%)	M2O (중량%)	pH	평균입자크기(nm)	점도 (cps, 20)	비중 (20)	외관
실리카 졸	30	0.5이하	9~10.5	10	20이하	1.200이하	투명

상기 알칼리 금속으로는 LiOH?H₂O, NaOH 및 KOH를 사용하였으며 본 실험에서 사용된 알칼리 금속은 모두 순도 85.00%이상의 시약이다.

실리카 졸에 각각 KOH, NaOH, LiOH?H₂O를 SiO₂/K₂O, SiO₂/Na₂O, SiO₂/Li₂O의 몰(mole) 비율이 하기 표 2와 같이 되도록 혼합한 후 온도 20℃에서 회전속도(rpm) 80~120으로 20분간 교반한 후 조제된 용액을 3-4시간 동안 밀폐된 용기에서 방치하였다.

Na-실리케이트	2.0	2.3	2.5	2.7	3.0	3.3	3.5	3.7	4.0
K-실리케이트	2.0	2.3	2.5	2.7	3.0	3.3	3.5	3.7	4.0
Li-실리케이트	2.0	2.3	2.5	2.7	3.0	3.3	3.5	3.7	4.0

따라서, 본 발명에서 사용되는 알칼리 실리케이트는 하기 화학식 1로 나타낼 수 있으며, 이들 중 2개 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

[화학식 1]

R₂O?SiO₂

상기 식에서,

R은 Na, K 또는 Li이고,

n은 2 내지 5의 숫자이다.

본 발명의 시멘트 페이스트에 사용되는 콘크리트 방수제 조성물에서 알칼리 실리케이트는 전체 조성물의 총중량을 기준으로 하여 40 내지 65중량%의 양으로 사용된다.

본 발명의 콘크리트 방수제 조성물에 사용되는 불소계 에멀젼(이하 FE라 칭함)은 본 실험에 사용된 FE는 표면에 필름을 형성하지 않으며, 섬유에 흡수되고, 기재에 낮은 표면에너지를 부여하며, 표면에 높은 접촉각을 형성시켜 물과 기름과 같은 극성, 비극성액의 표면 침투 저항성이 우수한 재료로서, 미황색 액상이며 고형분 함량이 22 내지 24%이며, pH 4~5의 재료이다. 실험에 사용된 불소계 에멀젼은 섬유, 종이 등의 발수성능 개선제로 사용되고 있으며 사용방법은 섬유나 종이 등에 도포하여 표면의 성능개선용으로 사용되고 있다. 본 발명에서는 이를 시멘트 경화체의 표면 도포방식이 아닌 시멘트 혼화제로 사용하였다.

본 발명에서 불소계 에멀젼은 시멘트 페이스트의 총 중량을 기준으로 하여 1 내지 5중량%의 양으로 사용되며, 이는 콘크리트 방수제 조성물에서 불소계 에멀젼은 전체 조성물의 총중량을 기준으로 하여 3 내지 12중량%의 양이다. 상기 함량 미만으로 사용될 경우 공극 크기 감소 효과를 수득할 수 없으며, 상기 함량 초과의 양으로 사용될 경우 본 발명의 목적효과를 수득할 수 없다.

본 발명에서 사용되는 폴리머 에멀젼은 개질되어 팽윤특성을 나타내는 스타이렌-아크릴레이트 폴리머 에멀젼과 탄성과 유연성이 우수한 스타이렌-아크릴 에스터 폴리머 에멀젼이 중량비로 2 내지 5:3 내지 6의 비율로 혼합된 폴리머 에멀젼이다. 본 발명의 콘크리트 방수제 조성물에서 폴리머 에멀젼은 전체 조성물의 총중량을 기준으로 하여 8 내지 20중량%의 양으로 사용되며, 상기 함량 미만으로 사용될 경우 팽윤특성 및 유연성을 수득할 수 없으며, 상기 함량 초과의 양으로 사용될 경우 본 발명의 목적효과를 수득할 수 없다.

본 발명에서 사용되는 콘크리트 방수제 조성물에는 콘크리트의 분산성을 향상시키기 위하여 에탄올 아민을 사용하며, 이로는 모노-에탄올 아민, 다이-에탄올 아민 또는 트라이-에탄올 아민을 사용한다. 상기 에탄올 아민은 전체 조성물의 총중량을 기준으로 하여 1 내지 8중량%의 양으로 사용된다.

본 발명의 콘크리트 방수제 조성물에는 실리콘계 소포제를 전체 조성물의 총중량을 기준으로 하여 0.5 내지 1.5중량%의 양으로 첨가하며 이는 시중에서 구입하여 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 시멘트는 국내산 보통 포틀랜드 시멘트로서 2800cm³/g의 비표면적을 가지며 비중이 3.15인 1종 보통 포틀랜드 시멘트(D社시멘트, 한국)이다. 모르타르(Mortar)로는 시멘트:모래:물의 중량비를 1:2.45:0.485로 하였다.

본 발명의 시멘트 페이스트는 수화열을 감소시키고 유동성을 증가시킬 뿐만 아니라 흡수율을 감소시키고 시멘트 수화물의 공극 크기를 감소시킴으로써 콘크리트의 내구성을 향상시킬 수 있어 당분야에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

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.

제조예 1: 콘크리트 방수제 조성물 제조

하기 표 3에 나타낸 바와 같은 조성비를 갖는 콘크리트 방수제 조성물을 제조하였다.

성분	사용량(중량%)
알칼리 실리케이트	56.0
FE	8.0
폴리머 에멀젼	12.0
에탄올 아민	5.0
실리콘계 소포제	1.0
물	18.0
	100.0

실시예 1: 콘크리트 방수제 조성물이 포함된 시멘트 페이스트 제조

상기 제조예 1에서 제조된 콘크리트 방수제 조성물을 함유하는 모르타르를 제조하였다. 시멘트 모르타르의 혼합은 KS L 5109에 의거하여 실시하였다.

시멘트 페이스트 배합설계는 시멘트:물 비를 1:0.45로 하였으며 불소계 에멀젼의 혼입량은 시멘트 중량비로 각각 1.0중량%, 3.0중량% 및 5.0중량%로 하였다. 모르타르로는 시멘트:모래:물의 중량비를 1:2.45:0.485로 하였다.

대조군으로서 FE를 함유하지 않는 모르타르를 사용하였으며, 이를 플레인(plain)으로 명명하였다.

시험예 1: 수화열 측정

상기 실시예 1에서 수득된 콘크리트 방수제 조성물이 포함된 모르타르의 수화열을 하기와 같이 측정하였다. KYOWA사의 10점식 Data Logger UCAM-60B와 자체 제작한 간이 단열식 수화열 측정용기로 구성된 장치를 사용하여 측정하였으며 측정 방법은 FE가 함유되지 않은 플레인(plain) 또는 FE가 첨가된 시멘트와 증류수를 단열식 용기에서 혼합하고 열전지(thermocouple)를 시멘트 페이스트에 삽입한 후 데이타 로저(data logger)에 의해 2초 간격으로 연속 측정하였다.

수화열 측정결과를 하기 표 4에 나타내었다.

FE 함량	수화열(℃)
플레인	48.033
1중량%	47.921
3중량%	46.860
5중량%	45.363

상기 표 4에서 보듯이, 수화열 측정결과 플레인 대비 방수제 첨가량이 증가할수록 수화열이 감소하는 것으로 나타났다. 이는 방수제에 함유되어 있는 계면활성제에 의한 영향과 불소이온과 시멘트 수화물 사이에 생성되는 난용성 화합물의 생성에 따른 흡열반응에 의한 것으로 판단된다.

시험예 2: 유동성 및 응결시간 측정

상기 실시예 1에서 수득된 콘크리트 방수제 조성물이 포함된 모르타르의 유동성 및 응결시간을 하기와 같이 측정하였다.

시멘트 모르타르의 유동성 시험은 KS L 5105(수경성시멘트 모르타르의 압축강도 시험방법), 응결시간 시험은 KS L 5108(비카트 침에 의한 수경성 시멘트의 응결 시간 시험 방법)에 의거하여 측정하였다.

유동성 측정결과를 도 1에 나타내었다. 유동성은 플레인 대비 방수제의 첨가량이 증가할수록 높게 나타났다. 이는 방수제에 함유되어 있는 계면활성제에 의한 영향으로 판단된다.

응결시간(setting time) 측정결과는 도 2에 나타내었으며, 응결시간은 방수제의 첨가량이 증가할수록 지연됨을 알 수 있는데 이것은 수화열이 감소됨에 따라 나타나는 현상으로 이 역시 방수제에 함유된 계면활성제에 의한 영향과 불소이온과 시멘트 수화물 사이에 생성되는 난용성 화합물의 생성에 따른 흡열반응에 의한 것으로 판단된다.

시험예 3: 압축강도 측정

상기 실시예 1에서 수득된 콘크리트 방수제 조성물이 포함된 모르타르의 압축강도를 하기와 같이 측정하였다.

경화 모르타르의 압축강도는 KS L 5105(수경성시멘트 모르타르의 압축강도 시험방법)의 규정에 따라 실시하였으며 경화 모르타르 공시체는 20±3℃ 수중에서 양생하였다.

도 3에 압축강도 특성을 나타내었다. 압축강도 측정 결과 플레인에 비하여 방수제 첨가량이 증가할수록 압축강도가 저하됨을 알 수 있다. 역시 방수제에 함유되어 있는 계면활성제에 의한 응결 지연에 따른 영향으로 판단된다. 그러나 재령이 경과 할수록 압축강도가 회복되는 경향을 나타냈다. 또한 압축강도를 증가시키기 위한 방안으로, 동일한 유동성의 확보를 위해 물과 시멘트 비를 조절한다면 플레인 대비 압축강도의 증가가 가능하리라 판단된다.

시험예 4: 흡수율 측정

상기 실시예 1에서 수득된 콘크리트 방수제 조성물이 포함된 모르타르의 흡수율을 하기와 같이 측정하였다.

물 흡수율은 흡수계수로 나타낼 수 있는데, 흡수계수는 KS F 2609(건축재료의 물 흡수계수 측정방법)에 의해 측정하였다. 측면이 방수처리된 기건상태의 재령 28일의 시험체를 준비한 후, 도 4에서와 같이 시험체를 약 5mm 깊이로 담근다. 시험체는 일반적으로 다공질이며 친수성이므로 모세관 현상에 의해 시험체 내부로 물이 흡수되고, 이에 따라 시험체 무게는 점차 증가한다. 물 흡수량을 시간경과에 따라 측정한 후, 이를 흡수면에서의 단위면적당 물 흡수량[kg/m²]으로 환산하며 시간 [h^{0 .5}]에 따라 표시한다. 이때 측정시간은 일반적으로 물에 담근 후 10분, 30분, 1시간, 3시간, 6시간, 12시간, 24시간, 48시간을 기준으로 하여 4개 이상의 측정값이 일직선상에 위치하면 흡수시험을 종료한다.

도 5에 흡수율 측정결과를 나타내었다. 흡수율 측정결과 방수제의 첨가량이 증가할수록 흡수율이 낮게 나타났다. 방수제 첨가의 경우, 불소 수지의 소수성에 의한 영향도 있을 수 있으나 본 발명에서는 방수제에 함유되어 있는 F^- ion과 알칼리 실리케이트 중의 실리카 성분이 시멘트 중의 Ca^{2 +} ion 이나 기타 시멘트 중에 함유되어 있는 양이온과의 반응에 의해 생성되는 미세한 난용성 화합물 결정의 생성에 의한 공극 부피 감소 또는 공극 크기의 감소에 의한 것으로 판단된다.

시험예 5: 공극율 측정

상기 실시예 1에서 수득된 콘크리트 방수제 조성물이 포함된 모르타르의 공극율을 하기와 같이 측정하였다.

본 발명에서는 시멘트 페이스트의 공극율(porosity)을 측정하기 위하여 수은 압입법(mercury intrusion porosimetry, MIP-Poremaster, Quantachrom, USA)을 사용하였으며 수은 압입압력은 최대 50 kpsi로 하였다.

도 6에 재령 28일에서의 수화물의 공극율 측정 결과를 나타내었다. 도 6에서 보면, 방수제의 첨가량이 증가할수록 전체적인 공극 부피가 낮고, 또한 0.1㎛ 이하의 공극 부피는 방수제 5중량%첨가의 경우 플레인 대비 상당히 낮은 것으로 나타나고 있다. 따라서 방수제의 첨가는 시멘트 페이스트의 공극 부피를 감소시킴으로써 시멘트 재료의 방수성능을 개선하는 것으로 판단된다. 도 7은 전체 공극 부피를 나타낸 것으로서 방수제 첨가량이 증가할수록 공극 부피가 감소하고 있음을 알 수 있다.

시험예 6: 수화물 분석

상기 실시예 1에서 수득된 콘크리트 방수제 조성물이 포함된 모르타르의 수화물을 하기와 같이 분석하였다.

재령별 수화 생성물의 특성을 분석하기 위하여 분말 X-선 회절 분석(Ultima+ Horizontal goniometer II, Rigaku, Japan) 및 SEM(LEO-1420, Khal Zise, Germany) 분석을 실시하였으며 시료는 각 재령서 아세톤으로 수화정지 후 건조하여 사용하였다.

도 8 및 도 9에 수화물 분석 결과를 나타내었다. 도 8의 XRD 분석결과 플레인의 경우 수화 초기부터 침상결정의 고황산염 수화물(ettringite, 에트린가이트) 및 Ca(OH)₂의 활발한 생성을 볼 수 있으며 재령 7일 이후에는 에트린가이트가 모노 설페이트로 전이됨을 확인할 수 있다. 그러나 방수제 첨가의 경우 첨가량 1중량%에서는 플레인과 유사한 결과를 나타내고 있으나 재령 7일 이후에는 불소계 에멀젼에 의한 CaF₂ 결정 또는 칼슘-플로라이드(Calcium-Fluoride) 염의 결정이 나타나며, 알칼리 실리케이트에 의한 CaO-SiO₂-H₂O(이하 C-S-H) 결정의 생성이 증가함을 확인할 수 있다. 그러나 첨가량 3중량% 이상에서는 에트린가이트의 생성이 지연되어 재령 7일 이후에도 에트린가이트가 존재하고 있으며 Ca(OH)₂의 생성도 재령 7일 이후부터 활발하게 나타남을 알 수 있다. 도 9의 SEM 분석결과 플레인의 경우 수화 초기부터 C-S-H와 에트린가이트와 Ca(OH)₂의 생성이 활발함을 볼 수 있다. 방수제 1% 첨가의 경우 수화 3일에서는 C-S-H 및 에트린가이트의 생성이 미약하며 재령 7일에서는 C-S-H와 Ca(OH)₂, 에트린가이트 등의 생성이 활발함을 볼 수 있다. 3% 첨가의 경우 수화 초기에는 C-S-H와 에트린가이트와 Ca(OH)₂의 생성이 미약하며 일반적인 시멘트의 수화물에서 볼 수 없는 박편형의 결정이 생성되는 것을 볼 수 있다. 이는 F^- ion과 Ca²⁺ ion과의 반응에 의한 CaF₂ 결정 또는 칼슘-플로라이드 염으로 판단된다. 5% 첨가의 경우 역시 3%의 경우와 동일하게 CaF₂ 또는 칼슘-플로라이드 염의 결정이 생성되었음을 알 수 있었다.

본 발명의 시멘트 페이스트는 수화열을 감소시키고 유동성을 증가시킬 뿐만 아니라 흡수율을 감소시키고 시멘트 수화물의 공극 크기를 감소시킴으로써 콘크리트의 내구성을 향상시킬 수 있어 당분야에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

Claims (5)

1:0.45의 중량비로 배합된 시멘트 및 물, 그리고 콘크리트 방수제를 포함하는 시멘트 페이스트로서, 상기 콘크리트 방수제가 알칼리 실리케이트 40 내지 65중량%, 불소계 에멀젼 3 내지 12중량%, 폴리머 에멀젼 8 내지 20중량%, 에탄올 아민 1 내지 8중량%, 실리콘 소포제 0.5 내지 1.5중량% 및 물 15 내지 25중량%로 이루어진 시멘트 페이스트에 있어서, 상기 폴리머 에멀젼이 스타이렌-아크릴레이트 폴리머 에멀젼과 스타이렌-아크릴 에스터 폴리머 에멀젼을 2 내지 5 : 3 내지 6의 중량비로 혼합한 혼합물인 것을 특징으로 하는 시멘트 페이스트.

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