KR101265239B1 - Water repellency and non-freezing in winter aqueous concrete surface reinforcing agent based alkali silicate, manufacturing method thereof and method of treating concrete surface reinforcement using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 -10℃에서도 결빙하지 않는 수성의 콘크리트 표면강화제로서 겨울철에도 도포작업이 가능하고, 알칼리규산염의 화학반응에 의해 발현되는 콘크리트 표면강화효과는 물론 메틸규산칼륨(PMS)의 화학반응에 의한 발수효과를 동시에 나타내는 발수성과 동결방지성을 지닌 수성 알칼리규산염계 콘크리트 표면강화제와, 상기 콘크리트 표면강화제의 제조방법 및 상기 콘크리트 표면강화제를 이용한 콘크리트 표면강화공법에 관한 것이다.
본 발명에서 개시하는 콘크리트 표면강화제는 알칼리규산염과 메틸규산칼륨을 함유하기 때문에 콘크리트 등의 조직 내에 깊이 침투하여 규산염이 콘크리트로부터 유출되는 Ca++ 등의 다가 금속이온과 반응하여 규산칼슘(또는 금속)염을 형성하여 공극을 충전하는 동시에 메틸규산칼륨이 공기 중의 탄산가스와 반응하여 폴리메틸실리케이트를 형성하여 콘크리트 조직 내에서 충전 효과와 발수성을 부여하므로 콘크리트 구조물의 방수성, 압출강도, 내마모성 등의 물성을 크게 향상시킬 수 있다.The present invention is an aqueous concrete surface strengthening agent that does not freeze at -10 ° C., and can be applied even in winter, and the chemical reaction of potassium silicate (PMS) as well as the concrete surface strengthening effect expressed by the chemical reaction of alkali silicates. The present invention relates to an aqueous alkali silicate-based concrete surface hardener having water repellency and anti-freezing properties, a method for preparing the concrete surface hardener and a concrete surface hardening method using the concrete surface hardener.
Since the concrete surface strengthening agent disclosed in the present invention contains alkali silicate and potassium methyl silicate, calcium silicate (or metal) reacts with polyvalent metal ions such as Ca ++ in which the silicate penetrates deeply into the structure of concrete and flows out of concrete. At the same time, it forms a salt to fill the pores, while potassium methyl silicate reacts with carbon dioxide gas in the air to form polymethyl silicate to impart a filling effect and water repellency in the concrete structure, thereby providing properties such as water resistance, extrusion strength, and abrasion resistance of concrete structures. It can greatly improve.
Description
본 발명은 발수성과 비동결성을 지닌 수성 알칼리규산염계 콘크리트 표면강화제, 상기 콘크리트 표면강화제의 제조방법 및 이를 이용한 콘크리트 표면강화공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 -10℃에서도 결빙하지 않는 수성의 콘크리트 표면강화제로서 겨울철에도 도포작업이 가능하고, 알칼리규산염의 화학반응에 의해 발현되는 콘크리트 표면강화효과는 물론 메틸규산칼륨(PMS)의 화학반응에 의한 발수효과를 동시에 나타내는 비동결, 발수성 수성 알칼리규산염계 콘크리트 표면강화제와, 상기 콘크리트 표면강화제의 제조방법 및 상기 콘크리트 표면강화제를 이용한 콘크리트 표면강화공법에 관한 것이다. The present invention relates to an aqueous alkali silicate-based concrete surface strengthening agent having water repellency and non-freezing property, a method for preparing the concrete surface strengthening agent, and a concrete surface strengthening method using the same, and more specifically, an aqueous concrete surface that does not freeze at -10 ° C. Non-freezing, water-repellent water-based alkali silicate-based concrete that can be applied in winter as a reinforcing agent and simultaneously exhibits the water reinforcing effect of the chemical reaction of potassium silicate (PMS) as well as the concrete surface strengthening effect expressed by the alkali silicate chemical reaction. It relates to a surface hardener, a method for producing the concrete surface hardener and a concrete surface hardening method using the concrete surface hardener.
콘크리트의 열화요인으로서, 내부로 진입하는 탄산가스에 의해 콘크리트가 알칼리성에서 중성으로 변화하는 중성화요인과, 콘크리트가 물을 쉽게 흡수하는 특성(친수성)이 있으므로 동절기에 흡수된 물이 동결융해 작용에 의해 부피가 팽창하여 발생하는 동결융해요인, 및 겨울철 제빙제로 사용하는 염화칼슘(CaCl2) 또는 바닷물의 비말에 의해서 유입되는 염류에 의해 콘크리트 보강용으로 사용된 철근이 녹슬면서 발생하는 철근 부식에 의한 열화요인이 잘 알려져 있다.As the deterioration factor of concrete, there is a neutralization factor in which concrete is changed from alkaline to neutral due to carbon dioxide gas entering the interior, and the water absorbed in winter is freeze-thawing due to the property (hydrophilicity) that concrete easily absorbs water. Degradation factor due to reinforcing steel corrosion caused by rusting of steel used for concrete reinforcement by freezing thaw caused by expansion of volume and salt introduced by calcium chloride (CaCl 2 ) or salt water splash used in winter ice making agent This is well known.
콘크리트의 내구성은 투기성, 투수성 및 흡수성과 깊은 관련이 있는데, 상기와 같은 열화요인은 콘크리트의 기계적 물성을 크게 훼손시키므로, 최근에는 콘크리트의 내구성을 증진시키고 열화된 콘트리트 구조물을 강화시키는 각종 방법이 강구되고 있다.
Durability of concrete is closely related to permeability, permeability, and water absorption. Since such deterioration factors greatly deteriorate the mechanical properties of concrete, various methods for improving the durability of concrete and reinforcing deteriorated concrete structures have recently been devised. It is becoming.
이러한 콘크리트의 열화를 방지하는 방법으로는 에폭시 수지, 우레탄 수지, 아크릴 수지 등으로 콘트리트 표면을 코팅하는 방법이 있다. 그러나, 이러한 도장 공법에 의한 표면강화방법은 도장 재질이 유기계 고분자 물질이기 때문에 콘크리트나 모르타르 등에 대한 침투성이 부족하고, 무기질인 콘크리트 기재와의 접착력이 약할뿐더러 도막이 열화 되거나 박리 및 부풀음 등이 발생하여 3~5년마다 재도장해야 하는 문제가 있다.As a method of preventing such deterioration of concrete, there is a method of coating a concrete surface with an epoxy resin, urethane resin, acrylic resin, or the like. However, the surface reinforcement method by the coating method is because the coating material is an organic polymer material, the permeability to concrete or mortar is insufficient, the adhesive strength with the inorganic concrete substrate is weak, and the coating film is deteriorated, peeling and swelling, etc. 3 There is a problem that needs to be repainted every five years.
한편, 물유리 등의 알칼리규산염 계통의 무기계 방수제를 사용하여 콘크리트 표면을 강화하는 방법이 일찍이 알려져 있다. 물유리 등의 알칼리규산염은 콘크리트에서의 침투성을 강화하기 위하여 반응성 규사(SiO2)와 알칼리(Na2O, K2O)의 몰 비율이 4 이하인 규산염을 원료로 하기 때문에 콘크리트, 모르타르 등에 대한 침투성이 유기계통의 도료에 비하여 뛰어나지만, 반응성 규사와 콘크리트 조직 내에 존재하는 칼슘이온과 빠르게 반응하여 칼슘실리케이트수화물(C-S-H)을 형성하여 고착되므로 침투깊이가 20~50 ㎜로 얕아서 시공 작업 시 도포 후 적당히(5~7시간) 건조시킨 다음 다시 살수 및 건조를 2~3번 반복하여 침투깊이를 확보해야 하는 어려움이 있다.Meanwhile, a method of reinforcing concrete surfaces using an alkali silicate-based inorganic waterproofing agent such as water glass is known. Alkali silicates such as water glass are made of silicate whose molar ratio of reactive silica sand (SiO 2 ) and alkali (Na 2 O, K 2 O) is 4 or less in order to enhance the permeability in concrete. It is superior to organic paints, but it reacts quickly with reactive silica sand and calcium ions in concrete structures to form and adhere to calcium silicate hydrate (CSH), so the penetration depth is 20 ~ 50mm and shallow. 5-7 hours) and then spraying and drying again and again two to three times the difficulty of securing the penetration depth.
또한, 알칼리규산염계 표면강화제는 흡수성이 강하므로 수용액 상에서 강력한 알칼리성을 나타내어 콘크리트 조직 내에 있는 반응성 골재와 알칼리 골재반응(ASR)을 일으켜서 콘크리트의 내구성을 저해시키는 위험성이 있으며, 물유리 같은 규산염이 콘크리트 조직 내에서 공급되는 칼슘 이온과의 반응성이 불충분한 상황에서 물이 흡수되면 알칼리성 물질이 재 용출 해 버리는 문제로 내수성 및 표면강화 내구성이 약하고, 수산화칼슘이 소실된 오래된 콘크리트에서는 방수, 표면강화 효과를 얻을 수 없는 등의 문제가 있었다.In addition, alkali silicate-based surface hardeners exhibit strong alkalinity in aqueous solution, which may cause reactive aggregates and alkaline aggregate reactions (ASR) in concrete tissues, thereby degrading the durability of concrete. When water is absorbed under insufficient reactivity with calcium ions supplied from the water, alkaline substances are re-eluted. Water resistance and surface reinforcement durability are weak, and waterproof and surface reinforcement effects cannot be obtained in old concrete that has lost calcium hydroxide. There was a problem.
또한, 규불화마그네슘, 규불화아연 등의 규불화 화합물을 사용하는 방법도 채택된다. 그러나 규불화 화합물은 독성이 있으므로 환경오염의 원인이 되고, 인체에 유해한 것으로 알려져 있으며, 침투성 표면강화제로서 발수성이 없고, 표면강화 특성이 약하며, 오래된 콘크리트에서는 효과를 얻기 어려웠다.
In addition, a method of using a silicide compound such as magnesium silicate and zinc silicate is also adopted. However, silicified compounds are toxic and cause environmental pollution, and are known to be harmful to the human body. As permeable surface strengthening agents, they have no water repellency, poor surface strengthening properties, and hard to obtain effects in old concrete.
이를 개선하기 위해 선행발명(JP 2003-123838A 참조)에서는 나트륨규산염, 칼륨규산염, 리튬규산염 중 적어도 2가지 이상을 선택하여 조합하여 콘크리트 개질제를 제조하고, 콘크리트의 칼슘과 겔화 반응 속도를 늦추어서 상기와 같은 문제점을 해결하고자 하였다. 또한, 선행발명(JP 2007-197308 A 참조)에서는 열화된 콘크리트를 강화시키는 방법으로 시멘트 조성물 및 미세 실리카, 물유리 및 규불화 마그네슘 및 실리카를 포함한 규불화물의 1종으로 이루어진 수용성 규불화물을 함유한 콘크리트 열화 억제 또는 표면강화제가 제안된 바 있다.In order to improve this, the present invention (see JP 2003-123838A) selects and combines at least two or more of sodium silicate, potassium silicate and lithium silicate to produce a concrete modifier, and slows down the calcium and gelation reaction of concrete. We tried to solve the same problem. In addition, in the preceding invention (see JP 2007-197308 A), concrete containing cementitious compositions and water-soluble silicides consisting of fine silica, water glass and silicides including magnesium silicate and silica as a method of reinforcing deteriorated concrete Degradation inhibition or surface hardening agents have been proposed.
그러나, 상기의 콘크리트 표면강화제 조성물은 구성하는 소재가 복잡하고 제조비용이 많이 들며, 슬러리 상으로 안정성 유지가 쉽지 않고, 침투성 개선 효과가 종래의 방법에 비해 크지 않으며, 상온에서는 문제없이 작업이 가능하나 동절기에는 동결하여 사용하기 어려운 문제가 있다.However, the above-mentioned concrete surface reinforcing agent composition is complicated and expensive to manufacture, it is not easy to maintain stability in the slurry phase, the permeability improvement effect is not large compared to the conventional method, it can be worked without problems at room temperature In winter, there is a problem that is difficult to use frozen.
또한, 국내등록특허 제10-0448520호(발명의 명칭: 염해 및 중성화를 받아 성능이 저하된 철근콘크리트구조물의 표면처리형 성능 개선제용 조성물 및 그 제조방법)에서는 염해나 중성화로 인해 성능이 저하된 콘크리트 구체의 제거작업 없이 반응성이 큰 규산나트륨과 생화학물질인 알긴산나트륨 또는 카제인을 혼합하여 제조한 표면처리형 성능개선제를 1회 또는 수회 콘크리트 구조물에 도포함으로써 콘크리트 내부의 염화물 이온을 고정화시키고, 활성상태에 있는 철근의 부식 활동을 억제함은 물론, 저하된 콘크리트의 pH를 향상시키며, 콘크리트 구체를 강화하여 구조물의 성능을 개선시킬 수 있는 철근 콘크리트 구체의 표면처리형 성능 개선제 및 그의 제조방법이 개시되어 있다.In addition, in Korean Patent Registration No. 10-0448520 (name of the invention: a composition for improving surface treatment type performance improving agent of reinforced concrete structure which is degraded due to salt and neutralization and its manufacturing method), the performance is degraded due to salt or neutralization. A surface treatment type performance improver prepared by mixing a highly reactive sodium silicate and a biochemical sodium alginate or casein without removing the concrete sphere is applied to a concrete structure once or several times to fix chloride ions in the concrete and to maintain an active state. Disclosed is a surface treatment type performance improving agent for reinforced concrete spheres and a method of manufacturing the same, which can suppress the corrosive activity of reinforcing steel bars, improve the pH of degraded concrete, and improve the performance of structures by reinforcing concrete spheres. have.
특히, 상기 발명에서는 Na2O·3SiO2 또는 Na2O·4SiO2 중 선택된 규산나트륨 15중량%~70중량%에 알긴산나트륨과 카제인 중 선택된 하나의 0.05중량%~5.0중량%와 증류수 25중량%~84.05중량%를 교반하여 혼합한 혼합물을 소정온도로 가열하여 유지시키는 제1단계; 및 상기 혼합물이 균등하게 혼합되도록 아세트산을 1~5시간 간격으로 한 방울씩 적가 반응시키는 제2단계를 포함하는 철근 콘트리트 구조물의 표면처리형 성능개선제용 조성물의 제조방법을 제공하였다. 그러나, 상기 방법은 규산나트륨 단독사용에 따른 문제점, 그리고 발수성과 동결 문제를 해결하지 못하였다.In particular, the invention Na 2 O · 3SiO 2 or Na 2 O · 4SiO a 0.05% by weight selected from alginic acid 2 sodium silicate 15% by weight to 70% by weight selected from sodium caseinate and 5.0 wt.%) And distilled water (25% by weight A first step of maintaining the mixed mixture by stirring about 84.05% by weight to a predetermined temperature; And a second step of reacting acetic acid dropwise dropwise at intervals of 1 to 5 hours so that the mixture is mixed evenly. However, the method did not solve the problem of using sodium silicate alone, and the problem of water repellency and freezing.
또한, 지금까지의 열화된 콘크리트 보수공법은 염해 및 중성화에 의해 성능이 저하된 콘크리트 부분을 제거하고 단면회복작업을 거치고 있는데, 이러한 성능이 저하된 콘크리트 손상 부위의 제거 및 단면회복작업은 많은 시간이 소요되어 비용이 많이 들고 콘크리트 제거 대상 부분이 불명확하여 보수설계 시 어려움이 따르고 있다. In addition, the deteriorated concrete repair method has been performed to remove the concrete parts degraded by salting and neutralization, and to perform cross-sectional recovery. It is expensive and expensive, and the part to remove concrete is unclear, which leads to difficulty in designing the repair.
결국, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본 발명의 주된 목적은 콘크리트 표면에서의 침투성을 강화하고, 콘크리트 표면에 강력한 발수성을 나타내며, -10℃에서도 동결하지 않고, 표면장력을 낮추어서 콘크리트에 깊이 침투가 가능한 발수성과 동결방지성을 지닌 수성 알칼리규산염계 콘크리트 표면강화제, 상기 콘크리트 표면강화제의 제조방법 및 이를 이용한 콘크리트 표면강화공법을 제공하는데 있다.As a result, the present invention has been made to solve the above problems, the main object of the present invention is to enhance the permeability on the concrete surface, exhibit a strong water repellency on the concrete surface, without freezing at -10 ℃, surface tension It is to provide an aqueous alkali silicate-based concrete surface strengthening agent having a water repellency and freezing resistance that can be deeply penetrated into concrete, a method for producing the concrete surface strengthening agent and a concrete surface strengthening method using the same.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 알칼리규산염, 메틸규산칼륨(PMS), 겔화시간조절제, 동결방지/표면장력저감제를 포함하는 발수성과 동결방지성을 지닌 수성 알칼리규산염계 콘크리트 표면강화제를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an aqueous alkali silicate-based concrete surface strengthening agent having water repellency and freeze protection, including alkali silicate, potassium methyl silicate (PMS), gelling time control agent, anti-freeze / surface tension reducing agent. do.
또한, 본 발명은 (1) 동결방지제 또는/및 표면장력저감제의 수용액을 제조하는 단계; (2) 상기 수용액에 알칼리규산염과 메틸규산칼륨을 순차적으로 첨가하고 교반하여 혼합용액을 제조하는 단계; (3) 상기 혼합용액에 겔화시간조절제를 첨가하여 교반하는 단계; 및 (4) 상기 용액을 여과하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수성 알칼리규산염계 콘크리트 표면강화제의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of (1) preparing an aqueous solution of a cryoprotectant or / and surface tension reducing agent; (2) sequentially adding alkali silicate and potassium methyl silicate to the aqueous solution and stirring to prepare a mixed solution; (3) adding and stirring a gelling time adjusting agent to the mixed solution; And (4) filtering the solution. It provides a method for producing an aqueous alkali silicate-based concrete surface hardener.
또한, 본 발명은 상기와 같이 제조된 수성 알칼리규산염계 콘크리트 표면강화제를 이용한 콘크리트 표면강화공법을 제공한다.In addition, the present invention provides a concrete surface strengthening method using the aqueous alkali silicate-based concrete surface hardener prepared as described above.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 본 발명의 콘크리트 표면강화제는 알칼리규산염과 메틸규산칼륨을 함유하기 때문에 콘크리트나 모르타르 조직 내에 깊이 침투하여 규산염이 콘크리트로부터 유출되는 Ca++ 등의 다가 금속이온과 반응하여 규산칼슘(또는 금속)염을 형성하여 공극을 충전하는 동시에 메틸규산칼륨이 공기 중의 탄산가스와 반응하여 폴리메틸실리케이트를 형성하여 콘크리트 조직 내에서 충전 효과와 발수성을 부여하여 콘크리트 구조물의 방수성, 압축강도, 내마모성 등의 물성을 크게 향상시킬 수 있다.According to the present invention as described above, since the concrete surface strengthening agent of the present invention contains alkali silicate and potassium methyl silicate, it penetrates deeply into the concrete or mortar structure and reacts with polyvalent metal ions such as Ca ++ , in which silicate is released from concrete. Calcium silicate (or metal) salt is formed to fill the pores, while potassium methyl silicate reacts with carbon dioxide gas in the air to form polymethyl silicate, giving the filling effect and water repellency in the concrete structure. And physical properties such as wear resistance can be greatly improved.
또한, 종래 알칼리규산염계(물유리계) 방수제로 표면처리된 콘크리트는 빗물 등과 같은 지속적인 수분에 접촉되면 주성분들이 재용출 되어 방수성은 물론 강도와 내마모성이 크게 저하되는 문제가 있었지만, 본 발명의 콘크리트 표면강화제로 처리된 경우에는 메틸규산칼륨이 반응하여 형성된 폴리메틸실리케이트가 강력한 발수성을 발휘하므로 빗물 등에 의해서 방수성 및 물성이 저하되지 않는다. 따라서, 흡수성과 밀접한 관계가 있는 콘크리트 동결융해에 대한 저항성을 크게 증진시킬 수 있고, 주차장 바닥 등 수세 작업이 이루어지는 장소에서 유용하게 사용될 수 있다. In addition, the concrete surface treated with a conventional alkali silicate-based (water glass) waterproofing agent has a problem that the main components are re-dissolved when contacted with continuous moisture such as rain water, such that the waterproof and strength and abrasion resistance is greatly reduced, the concrete surface reinforcing agent of the present invention When treated with polymethylsilicate formed by the reaction of potassium silicate exhibits strong water repellency, water resistance and physical properties are not lowered by rain water. Therefore, it is possible to greatly improve the resistance to freeze-thawing concrete closely related to the absorbency, and can be usefully used in the place where the washing operation is performed, such as the parking lot floor.
또한, 메틸규산칼륨이 공기 중의 탄산가스와 반응하여 발수성의 폴리메틸실리케이트 막을 콘크리트 표면에 형성하기 때문에 콘크리트의 중성화가 억제되고, 겨울철 제빙제로 많이 사용하는 염화칼슘 또는 바닷물의 비말에 의해서 유입되는 염분의 침투가 저지되어 철근의 부식성을 크게 저하시킬 수 있으므로 콘크리트 구조물의 장수명화에 크게 기여할 수 있다.In addition, since potassium methyl silicate reacts with carbon dioxide gas in the air to form a water-repellent polymethyl silicate film on the concrete surface, neutralization of concrete is suppressed, and salt infiltration is introduced by calcium chloride or splashes of seawater, which is frequently used as an ice making agent in winter. This can greatly reduce the corrosiveness of the reinforcing bars, which can greatly contribute to the long life of concrete structures.
또한, 본 발명에서 사용되는 겔화시간조절제는 알칼리규산염 수용액에서 알칼리 이온과 규산음이온 사슬을 짧게 하고, 겔화 속도를 지연시켜서 콘크리트 심부까지 표면강화제가 침투되도록 할 수 있으며, 동결방지제와 저급 알코올 또는 계면활성제는 수용액의 표면장력을 낮추는 동시에 어는점을 -10℃까지 낮추어 주므로 겨울철에도 시공이 가능하다.In addition, the gelling time control agent used in the present invention may shorten the alkali ions and silicate anion chains in the alkali silicate aqueous solution, delay the gelation rate to allow the surface strengthening agent to penetrate the deep concrete, freeze-protecting agent and lower alcohol or surfactant Lowering the surface tension of the aqueous solution and lowering the freezing point to -10 ℃ can be installed even in winter.
또한, 본 발명에 따른 콘크리트 표면강화제는 콘크리트의 내구성에 치명적인 알칼리 골재반응을 방지할 수 있다. 알칼리 골재반응은 수분이 콘크리트에 들어가 알칼리 용액을 생성시켜 진행되는데, 본원 발명의 표면강화제는 콘크리트에서 겔화하여 수산화칼슘을 흡수하고 폴리메틸실리케이트기 발수성을 나타내어 안정화시키므로 그 이상의 수산화칼슘에 의한 알칼리 골재반응이 일어나지 않는다. 그리고, 비록 산성비 등에 의해서 콘크리트 조직 내에 산성 물질이 유입되어도 과잉의 알칼리(Na+, K+) 성분이 산성 성분을 중화하고, 탄산가스(CO2) 또는 H2S/H2SO4 등과 같은 산성 물질과 반응하여 Na2SO4, K2SO4, Na2CO3, K2CO3 등의 염을 만들어서 콘크리트 조직 내에 충전되어 열화를 방지하므로 내구성을 현저하게 향상시킬 수 있다.In addition, the concrete surface hardener according to the present invention can prevent the alkali aggregate reaction that is fatal to the durability of the concrete. Alkali aggregate reaction proceeds by generating moisture by entering water into concrete, and the surface strengthening agent of the present invention gels in concrete to absorb calcium hydroxide and stabilizes it by showing polymethyl silicate group water repellency, so that no further alkali aggregate reaction occurs by calcium hydroxide. Do not. And, even if acidic substances are introduced into the concrete structure due to acid rain, the excess alkali (Na + , K + ) component neutralizes the acidic component, and acidic acid such as carbon dioxide (CO 2 ) or H 2 S / H 2 SO 4, etc. By reacting with the material, salts such as Na 2 SO 4 , K 2 SO 4 , Na 2 CO 3 , and K 2 CO 3 are filled in the concrete structure to prevent deterioration, thereby significantly improving durability.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발수효과를 확인한 것으로, (A)는 통상적으로 판매되는 콘크리트 표면강화제로 처리 했을 때이며, (B)는 본 발명의 콘크리트 표면강화제로 처리 했을 때의 사진이다. 1 is to confirm the water-repellent effect according to an embodiment of the present invention, (A) is when treated with a concrete surface strengthening agent usually sold, (B) is a photograph when treated with a concrete surface strengthening agent of the present invention.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 알칼리규산염, 방수/발수효과를 발현하는 메틸규산칼륨, 겔화시간조절제, 동결방지/표면장력저감제를 포함하는 발수성과 동결방지성을 지닌 수성 알칼리규산염계 콘크리트 표면강화제를 제공한다.The present invention provides an aqueous alkali silicate-based concrete surface strengthening agent having water repellency and freeze protection, including alkali silicate, potassium methyl silicate expressing a waterproof / water repellent effect, gelling time control agent, anti-freezing / surface tension reducing agent.
본 발명에서 개시되는 콘크리트 표면강화제는 알칼리규산염으로 나트륨규산염과 칼륨규산염 또는 리튬규산염을 혼합사용하여 칼슘이온과 반응에 의해 형성되는 겔화 시간을 늦추고, 알칼리규산염 수용액에 겔화시간 조정제를 첨가하여 콘크리트 표면강화제의 겔화 반응속도를 조절하여 콘크리트 표면에서의 침투성을 강화하고, 메틸규산칼륨(Potassium Methyl Silicate; PMS)을 첨가하여 공기와 접촉하는 표층부분에서 탄산가스와 반응하여 폴리메틸실리케이트 막을 형성하여 콘크리트 표면에 강력한 발수성을 나타내며, 겔화시간조절제, 동결방지/표면장력저감제 등을 사용하여 콘크리트 표면강화제가 -10℃에서도 동결하지 않고, 표면장력을 낮추어서 콘크리트에 깊이 침투가 가능한 것을 특징으로 한다.Concrete surface strengthening agent disclosed in the present invention by using a mixture of sodium silicate and potassium silicate or lithium silicate as an alkali silicate to slow the gelation time formed by the reaction with calcium ions, and adding a gelation time adjuster to the alkali silicate aqueous solution to strengthen the concrete surface enhancer By controlling the gelation reaction rate of the resin to enhance the permeability on the concrete surface, by adding potassium methyl silicate (PMS) to the surface layer in contact with air to react with carbon dioxide gas to form a polymethyl silicate film on the concrete surface It is characterized by strong water repellency, using a gelling time control agent, anti-freezing / surface tension reducing agent, so that the concrete surface strengthening agent does not freeze even at -10 ℃, it is possible to penetrate deep into the concrete by lowering the surface tension.
본 발명에서 사용되는 알칼리규산염은 일명 물유리로 통용되는 것으로, 화학식은 Na2O/K2O·xSiO2로 표시되며, 몰비{SiO2/(Na/K)2O}가 1.5/1~5.1/1의 것이 국내에서 유통된다.Alkali silicates used in the present invention are commonly used as water glass, and the chemical formula is represented by Na 2 O / K 2 O.xSiO 2 , and the molar ratio {SiO 2 / (Na / K) 2 O} is 1.5 / 1 to 5.1. / 1's are distributed in Korea.
알칼리규산염은 콘크리트, 모르타르 조직으로부터 용출된 수용액상에서 Ca++ 등 다양한 금속 이온과 반응하여 불용성의 규산염금속수화물을 형성하여 콘크리트, 모르타르 등의 내부 공극을 충전시켜 콘크리트 표면을 강화시킨다.Alkali silicates react with various metal ions such as Ca ++ in an aqueous solution eluted from concrete and mortar to form insoluble silicate metal hydrates to reinforce the concrete surface by filling internal pores such as concrete and mortar.
Na2O·nSiO2 + Ca(OH)2 + mH2O → CaO·nSiO2·mH2O + 2NaOH
Na 2 O · nSiO 2 + Ca (OH) 2 + mH 2 O → CaO · nSiO 2 · mH 2 O + 2NaOH
본 발명에서 사용가능한 알칼리규산염은 나트륨규산염, 칼륨규산염, 리튬규산염 등이 있으며, 이때 나트륨규산염은 SiO2가 23~38중량%, 칼륨규산염은 SiO2가 16~29중량%, 리튬규산염은 SiO2가 19~21중량%인 것을 사용하는 것이 바람직하다. Available alkali silicate used in the present invention may include sodium silicate, potassium silicate, lithium silicate, wherein the sodium silicate is SiO 2 is 23-38% by weight of potassium silicate is SiO 2 is 16-29% by weight of lithium silicate is SiO 2 It is preferable to use what is 19-21 weight%.
또한, 본 발명에서 알칼리규산염은 몰비{SiO2/(Na/K)2O}가 3/1~4/1의 것으로 나트륨규산염 : 칼륨규산염을 1.0 ~ 3.0 : 1.0 ~ 3.0의 중량비(w/w)로 혼합하여 사용하는 것이 좋으며, 콘크리트 표면강화제의 고형분 환산 농도로 20~40중량%를 물에 녹여서 수용액 상태로 제조하여 사용한다.In the present invention, the alkali silicate has a molar ratio of {SiO 2 / (Na / K) 2 O} of 3/1 to 4/1, and the weight ratio of sodium silicate to potassium silicate of 1.0 to 3.0: 1.0 to 3.0 (w / w). It is recommended to mix with) Dissolve 20-40% by weight in solids equivalent concentration of concrete surface strengthening agent and use it in the form of aqueous solution.
고형분의 농도가 20중량% 미만에서는 표면강화 효과가 적고, 고형분 농도가 40중량%를 초과하면 수용액의 점도가 높아져 콘크리트에의 침투성이 떨어진다.
If the concentration of the solid content is less than 20% by weight, the surface strengthening effect is small. If the concentration of the solid content is more than 40% by weight, the viscosity of the aqueous solution is increased, and the permeability to concrete is poor.
또한, 본 발명에서는 방수/발수효과를 발현하기 위해 메틸규산칼륨(Potassium Methyl Silicate; PMS)을 사용하는 것이 바람직한데, 상기 메틸규산칼륨은 콘크리트나 모르타르의 표면에서 공기 중의 탄산가스와 반응하여 폴리메틸실리케이트를 형성하여 콘트리트 조직 내에 공극 충전 효과와 발수성을 부여하여 콘크리트 구조물의 방수성 및 내수성을 크게 향상시키는 역할을 한다. 따라서, 수분이 콘크리트 표면으로부터 흡수되는 것을 억제하여 알칼리 골재반응, 염해, 동결융해, 중성화 반응 등을 방지할 수 있다.In addition, in the present invention, it is preferable to use Potassium Methyl Silicate (PMS) in order to express the waterproof / water repellent effect. The potassium silicate reacts with carbonic acid gas in the air on the surface of concrete or mortar to react with polymethyl. It forms a silicate to impart a void filling effect and water repellency in the concrete structure, thereby greatly improving the waterproofness and water resistance of the concrete structure. Therefore, it is possible to suppress the absorption of moisture from the concrete surface and prevent alkali aggregate reaction, salting, freeze thawing, neutralization reaction and the like.
콘크리트에서의 알칼리 골재반응은 시멘트 성분 중에 함유된 알칼리 성분이 콘크리트 골재의 실리카 성분(SiO2)과 반응하여 골재를 분해하여 콘크리트를 저하시키는 반응이나. 그러나, 본 발명에서 개시하는 콘크리트 표면강화제는 알칼리 성분과 함께 반응성 실리케이트 물질로 구성된 염 형태의 화합물로서 반응성 실리케이트 물질은 콘크리트 조직으로 유출된 포틀랜다이트(Ca(OH)2)와 신속하게 반응해서 불용성 칼슘실리케이트(C-S-H겔)을 형성하여 공극을 메꾸어 보강효과를 발휘하는 동시에 반응에서 유출된 알칼리 성분(Na+, K+)은 잉여분의 실리케이트 성분과 또 다른 겔을 형성하여 콘크리트 조직 내에 고착되므로, 골재로부터 반응성 실리케이트의 유출에 의해서 발생되는 알칼리 골재반응을 미연에 방지할 수가 있다.Alkali aggregate reaction in concrete is a reaction in which the alkali component contained in the cement component reacts with the silica component (SiO 2 ) of the concrete aggregate to decompose the aggregate to degrade the concrete. However, the concrete surface strengthening agent disclosed in the present invention is a salt form compound composed of a reactive silicate material together with an alkali component, and the reactive silicate material reacts rapidly with portlandite (Ca (OH) 2 ) that has leaked into the concrete structure. Since insoluble calcium silicate (CSH gel) is formed to fill the voids to exert a reinforcing effect, the alkali component (Na + , K + ) flowing out of the reaction forms another gel with the excess silicate component and is fixed in the concrete structure, Alkali aggregate reaction generated by the outflow of the reactive silicate from the aggregate can be prevented in advance.
특히, 메틸규산칼륨이 탄산가스와 반응하여 형성된 폴리메틸실리케이트(CH3SiO3/2)는 발수성을 나타내므로 흡수를 방지하여 알칼리 골재반응을 방지한다.In particular, polymethyl silicate (CH 3 SiO 3/2 ) formed by the reaction of potassium methyl silicate with carbonic acid gas exhibits water repellency, thereby preventing the absorption of alkali aggregates by preventing absorption.
이때, 메틸규산칼륨(CH3Si(OH)2OK)은 50~60중량% 정도의 수용액 상태로 판매되는 것이 사용된다.At this time, potassium methyl silicate (CH 3 Si (OH) 2 OK) is used that is sold in an aqueous solution of about 50 to 60% by weight.
또한, 상기 메틸규산칼륨의 배합비율은 콘크리트 표면강화제 용액 총 중량의 2~20중량%가 바람직하다. 2중량% 미만에서는 콘크리트, 모르타르 등에 침투가 양호해도 콘크리트 표면강화제 본래의 목적인 발수 효과를 기대할 수 없으며, 20중량%를 넘으면 농도가 높아서 콘크리트, 모르타르 등에 대한 침투성이 부족해져서 바람직하지 않다.
In addition, the mixing ratio of potassium methyl silicate is preferably 2 to 20% by weight of the total weight of the concrete surface hardener solution. If it is less than 2% by weight, even if the penetration of concrete, mortar, etc. is good, the water repellent effect that is the original purpose of the concrete surface strengthening agent can not be expected.
또한, 본 발명에서는 상기한 알칼리규산염과 메틸규산칼륨 혼합물에 더해 겔화시간조절제로서 수산화나트륨 또는/및 수산화칼륨을 일정량 첨가한다. 겔화시간조절제는 규산염과 겔화 속도를 아래에서 제시하는 화학방정식에서와 같은 원리로 조절 가능하기 때문에 콘크리트의 열화상태에 따라 적절하게 조합된 콘크리트 표면강화제를 콘크리트 표면에 적용하여 침투성을 강화시킨다. 겔화시간조절제의 첨가량이 많을수록 규산염의 겔화 시간은 늦어진다. In the present invention, in addition to the alkali silicate and potassium silicate mixtures described above, a certain amount of sodium hydroxide and / or potassium hydroxide is added as a gelling time adjusting agent. The gelation time modifier can control the silicate and gelation rate on the same principle as in the chemical equation shown below. The greater the addition amount of the gelling time adjusting agent, the slower the gelling time of the silicate.
Na2O·SiO2 + Ca(OH)2 + H2O ↔ CaO·SiO2·H2O + 2NaOH Na 2 O · SiO 2 + Ca (OH) 2 + H 2 O ↔ CaO · SiO 2 · H 2 O + 2NaOH
Na2O·SiO2 + H2O ↔ NaOH + SiO2
Na 2 O · SiO 2 + H 2 O ↔ NaOH + SiO 2
다시 말해, 규산염은 콘크리트 조직 내에서 물이 제거되면 점차적으로 점성이 높아지면서 SiO2 사면체의 중합이 일어난다. 이와 같은 규산염의 겔화/폴리머화 현상은 pH가 10.7 이하로 떨어질 때 급격하게 일어나며, 수용액상에 공존하는 각종 양이온들에 따라 각기 다른 속도 및 양태(규산염의 규산이온 모노머, 폴리규산이온 및 콜로이드상의 규산이온 미셀)의 다양한 결합체들이 가교결합(cross-linking)하여 폴리머를 형성한다.In other words, the silicate becomes increasingly viscous when water is removed from the concrete structure, causing polymerization of the SiO 2 tetrahedron. Such gelation / polymerization of silicates occurs rapidly when the pH drops below 10.7 and varies with different rates and modes (silicate silicate monomers, polysilicate ions and colloidal silicates) depending on the various cations in the aqueous solution. Various conjugates of ionic micelles cross-link to form a polymer.
본 발명에서는 나트륨규산염과 칼륨규산염 혼합물에 수산화나트륨/칼륨의 첨가량을 조절하여 겔화속도를 조절하기 때문에 콘크리트 표면강화제를 콘크리트 조직 내에 깊숙히 침투시킬 수 있다. 또한, 콘크리트 조직 내에서 존재하게 되는 알칼리성분(Na+, K+)은 콘크리트에 알칼리성을 유지시키는 동시에 유입되는 수분과 CO2, 또는 H2S/H2SO4 등과 같은 산성물질과 반응하여 Na2SO4, K2SO4, Na2CO3, K2CO3 등의 염을 생성하여 콘크리트 수화물 조직으로부터 Ca(OH)2의 유출을 미리 막아주게 되므로 콘크리트의 열화를 방지하는 효과도 있다.In the present invention, since the gelation rate is controlled by adjusting the amount of sodium hydroxide / potassium silicate mixture in the sodium silicate and potassium silicate mixture, the concrete surface strengthening agent can be deeply infiltrated into the concrete structure. In addition, the alkali component (Na + , K + ) that is present in the concrete structure maintains alkalinity in the concrete and simultaneously reacts with the incoming moisture and acidic substances such as CO 2 , or H 2 S / H 2 SO 4 . Since salts such as 2 SO 4 , K 2 SO 4 , Na 2 CO 3 , and K 2 CO 3 prevent the outflow of Ca (OH) 2 from the concrete hydrate structure, there is also an effect of preventing the deterioration of concrete.
규산염의 겔화시간조절제로 작용하는 수산화나트륨 또는/및 수산화칼륨은 우선, 알칼리규산염과 메틸규산칼륨을 소정의 비율로 섞어서 혼합용액을 만든 다음, 원하는 겔화시간에 따라서 콘크리트 표면강화제 총량의 2~10중량%의 수산화나트륨 또는 수산화칼륨을 첨가한 후 20~30분간 교반하고, 혼합용액을 3 ㎛ 여과막으로 여과하면 콘크리트 표면강화제를 제조할 수 있다.
Sodium hydroxide and / or potassium hydroxide, which acts as a gelling time control agent for silicate, first mix alkali silicate and potassium methyl silicate in a predetermined ratio to form a mixed solution, and then, depending on the desired gelation time, 2 to 10% by weight of the total amount of concrete surface strengthening agent. After adding 20% sodium hydroxide or potassium hydroxide, the mixture is stirred for 20-30 minutes, and the mixed solution is filtered through a 3 μm filtration membrane to prepare a concrete surface hardener.
또한, 본 발명에서 개시하는 수성 콘크리트 표면강화제는 표면장력을 낮추어서 콘크리트에서의 침투력을 향상시키고, -10℃에서도 동결하지 아니하여 동절기에도 시공할 수 있도록 동결방지/표면장력저감제를 포함한다. 본 발명에서 사용되는 동결방지제로는 수용액 상에서의 용해도를 고려하여 탄산칼륨 또는 탄산나트륨을 주로 사용하며, 동결방지제와 함께 저급 알코올 또는 계면활성제를 사용하면 콘크리트 표면강화제 수용액의 표면장력을 현격히 낮추면서 동시에 어는 점을 -10℃까지 낮출 수 있으므로 겨울철에도 시공이 가능하다. 따라서, 본 발명의 콘크리트 표면강화제를 콘크리트에 도포 처리하면 모세관 현상에 의하여 콘크리트 조직에 깊숙하게 침투(약 200 ㎜)하여 강력한 표면강화 및 방수/발수 효과를 발휘한다.In addition, the aqueous concrete surface strengthening agent disclosed in the present invention lowers the surface tension to improve the penetration in concrete, and includes a freeze protection / surface tension reducing agent to be installed even in winter without freezing at -10 ℃. As the cryoprotectant used in the present invention, potassium carbonate or sodium carbonate is mainly used in consideration of solubility in an aqueous solution. When a lower alcohol or surfactant is used together with the cryoprotectant, the surface tension of the aqueous solution of the concrete surface strengthening agent is lowered at the same time. Since the point can be lowered to -10 ℃, construction is possible even in winter. Therefore, when the concrete surface strengthening agent of the present invention is applied to concrete, it penetrates deeply into the concrete structure by capillary action (about 200 mm), thereby exhibiting a strong surface strengthening and waterproofing / water repelling effect.
본 발명에서 사용되는 동결방지제는 콘크리트 표면강화제 총 중량의 10~20중량%의 탄산칼륨 또는 탄산나트륨을 첨가하여 완전히 용해한 후 사용한다.The cryoprotectant used in the present invention is used after completely dissolving by adding 10-20% by weight of potassium carbonate or sodium carbonate to the total weight of the concrete surface hardener.
또한, 본 발명에서 사용되는 표면장력저감제로는 저급 알코올 또는 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 저급 알코올은 탄소수 5 이하의 1가 또는 다가 알코올로서, 에탄올, 이소프로판올, 글리세린 등이 바람직하며, 이들 중 에탄올이 가장 좋다. 또한, 상기 계면활성제는 시중에서 유통되는 수성(O/W)형 음이온 계면활성제, 양이온 계면활성제, 양성 계면활성제, 비이온성 계면활성제 중에서 단독 또는 2종 이상을 선택하여 혼용할 수 있도 있다. 이들 계면활성제 중에서 일반식이 R-O-{(CH2)mO}nH(여기서, R은 탄소수 12~22의 알킬기, m은 1~5의 정수, n은 1~20의 정수)로 표시되는 화합물이 바람직하며, 에틸렌옥사이드 부가몰수가 3~15인 폴리옥시알킬렌알킬에테르가 특히 좋다. 또한, 상기 저급 알코올은 콘크리트표면강화제 총 중량의 5.0~10.0중량%, 계면활성제는 콘크리트표면강화제 총 중량의 0.001~1.0중량%를 사용하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to use a lower alcohol or a surfactant as the surface tension reducing agent used in the present invention. At this time, the lower alcohol is a monovalent or polyhydric alcohol having 5 or less carbon atoms, ethanol, isopropanol, glycerin, and the like, of which ethanol is the best. In addition, the surfactant may be used alone or in combination of two or more selected from commercially available aqueous (O / W) type anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, and nonionic surfactants. Among these surfactants, compounds in which the general formula is represented by RO-{(CH 2 ) mO} nH (wherein R is an alkyl group having 12 to 22 carbon atoms, m is an integer of 1 to 5 and n is an integer of 1 to 20) are preferable. In particular, polyoxyalkylene alkyl ether having an ethylene oxide added mole number of 3 to 15 is particularly preferable. In addition, the lower alcohol is preferably 5.0 to 10.0% by weight of the total weight of the concrete surface hardener, the surfactant is preferably used 0.001 to 1.0% by weight of the total weight of the concrete surface hardener.
또한, 본 발명의 콘크리트 표면강화제는 필요에 따라서 착색용으로 각종 안료, 예를 들면, 공지의 산화티타늄, 탄소브러싱, 산화크롭, 군청 등의 무기질 안료, 아조안료, 축합다환식안료, 퀴난크리돈계 안료, 시아닌블루, 시아닌그린 등의 유기 안료 또는 공지의 유기색소 화합물, 잉크, 천연 또는 합성염료 등을 단독 또는 2종 이상을 사용하여 원하는 색상을 발현시킬 수 있다.
In addition, the concrete surface reinforcing agent of the present invention, if necessary, for coloring, various pigments, for example, known titanium oxide, carbon brushing, oxide crop, inorganic pigments such as ultramarine, azo pigments, condensed polycyclic pigments, quinancredone-based Pigments, organic pigments such as cyanine blue and cyanine green, or known organic pigment compounds, inks, natural or synthetic dyes, etc. may be used alone or in combination of two or more to express a desired color.
본 발명은 또한, 상기 수성 알칼리규산염계 콘크리트 표면강화제의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing the aqueous alkali silicate-based concrete surface hardener.
본 발명의 콘크리트 표면강화제는 먼저 용기에 적당량의 물을 넣고, 적당량의 탄산칼륨 또는 탄산나트륨과, 저급 알코올 또는 계면 활성제를 넣고 완전히 용해시킨 후, 알칼리규산염과 메틸규산칼륨을 순차적으로 넣고 교반하여 혼합용액이 균일하게 된 것을 확인하고, 겔화시간조절제로서 수산화나트륨 또는 수산화칼륨을 적당량 추가하고 용액이 투명해질 때까지 약 20~30분 교반한다. 마지막으로, 상기 용액은 3 ㎛ 여과막으로 여과한다.In the concrete surface strengthening agent of the present invention, first, an appropriate amount of water is added to a container, an appropriate amount of potassium carbonate or sodium carbonate, a lower alcohol or a surfactant is completely dissolved, and then alkali silicate and potassium methyl silicate are sequentially added and stirred to mix the solution. It was confirmed that this uniformity was added, and an appropriate amount of sodium hydroxide or potassium hydroxide was added as a gelling time adjusting agent, and the mixture was stirred for about 20 to 30 minutes until the solution became transparent. Finally, the solution is filtered with a 3 μm filtration membrane.
본 발명은 또한, 상기와 같이 제조된 수성 알칼리규산염계 콘크리트 표면강화제를 이용하여 콘크리트 표면을 강화하는 공법을 제공한다.The present invention also provides a method for strengthening the concrete surface by using the aqueous alkali silicate-based concrete surface hardener prepared as described above.
본 발명에서 개시하는 콘크리트 표면강화 공법은, 상기 발수성과 동결방지성을 지닌 수성 콘크리트 표면강화제를 콘크리트, 모르타르 등의 표면에 솔, 롤러솔, 스프레이 등을 사용하여 0.1~0.5 ㎏/㎡ 도포하여 표면처리 하되, 1회 도포 보다는 2~3회 나누어 도포하면 콘크리트, 모르타르 등에 침투가 보다 깊이 이루어질 수 있으므로 바람직하다.In the concrete surface strengthening method disclosed in the present invention, the surface of the water-repellent concrete having a water-repellent property and freeze-resistant by applying 0.1 ~ 0.5 kg / ㎡ to the surface of concrete, mortar, etc. using a brush, roller brush, spray, etc. The treatment is preferably applied two to three times, rather than a single application, because penetration can be made deeper into concrete, mortar, and the like.
또한, 콘크리트, 모르타르 등으로 마감된 구조물의 바닥은 본 발명의 콘크리트 표면강화제를 도포하여 강화 처리한 상태로 이용할 수도 있지만, 강화된 표면을 다시 에폭시, 우레탄, 아크릴 수지 방수/바닥층 또는 섬유강화수지로 가공하여 바닥표면의 기능을 향상시켜서 사용할 수도 있다.In addition, the floor of the structure finished with concrete, mortar, etc. may be used in a state of reinforcement by applying the concrete surface strengthening agent of the present invention, but the reinforced surface is again epoxy, urethane, acrylic resin waterproof / floor layer or fiber reinforced resin It can also be used by improving the function of the floor surface by processing.
본 발명의 콘크리트 표면강화제의 제조에 있어서는 그 효과를 해치지 않는 범위에서 다양한 다른 성분을 추가할 수 있다. 이때 추가 가능한 성분으로는 실란계 또는 불소계 발수제, 아크릴 수지, 우레탄 수지, SBR 수지, 에폭시 수지, 초산비닐계 수지 등의 유화제, 아질산염 등의 방청방지제, 안료 등의 토너, 실리콘 또는 무기물 기름계 소포제, 폴리카본산계 또는 아크릴 분산제, 무기계 또는 유기의 방지 곰팡이 방지제, 유기의 방미제 등을 들 수 있다.
In the production of the concrete surface strengthening agent of the present invention, various other components can be added within a range that does not impair the effect. At this time, the additional components include silane or fluorine-based water repellent, acrylic resin, urethane resin, SBR resin, epoxy resin, emulsifier such as vinyl acetate-based resin, anti-rust agent such as nitrite, toner such as pigment, silicone or inorganic oil defoamer, Polycarboxylic acid or acrylic dispersants, inorganic or organic anti-mold agents, organic flavoring agents and the like.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these examples are for illustrative purposes only and that the scope of the present invention is not construed as being limited by these examples.
실시예 1. 알칼리(Na:K)규산염 혼합에 따른 표면강화 효과 확인Example 1.Checking the surface strengthening effect by mixing alkali (Na: K) silicate
알칼리규산염의 혼합비율을 달리하여 콘크리트 표면강화제를 제조하였을 때의 겔화시간과 표면강화 특성을 알아보기 위하여, 나트륨규산염과 칼륨규산염을 하기와 같은 혼합비로 하여 제조한 후 육안으로 겔 형성이 관측되는 시간(초기 겔화), 1차 건조 후, 물을 살포하고 육안으로 겔 형성이 관측되는 시간(2차 겔화) 및 표면강화제 도포 전과 도포 7일 후 경도를 Shore D로 측정하고, 다음과 같은 결과를 얻었다. 이때, 나트륨규산염(NS-3종; Na)과 칼륨규산염(PS-0820; K)은 3 : 1 내지 1 : 3의 비율(w/w)로 변화시켜 고형분 함량이 30중량%가 되도록 물에 용해시킨 다음 사용하였다.In order to investigate the gelation time and surface strengthening characteristics when concrete surface strengthening agents were prepared by varying the mixing ratio of alkali silicates, the time when gel formation was observed visually after preparing sodium silicate and potassium silicate in the mixing ratio as follows (Initial gelling), after the first drying, water was sprayed and the time when the gel formation was observed visually (secondary gelling) and the hardness before and after the application of the surface hardener were measured by Shore D, and the following results were obtained. . At this time, sodium silicate (NS-3 species; Na) and potassium silicate (PS-0820; K) were changed in the ratio of 3: 1 to 1: 3 (w / w) in water so that the solid content was 30% by weight. It was dissolved and then used.
실시예 2. 겔화시간조절제 첨가 효과 확인Example 2. Confirmation effect of the gelling time adjusting agent
겔화시간조절제 첨가 효과를 알아보기 위하여, 알칼리규산염을 나트륨규산염(단독)과, 나트륨규산염 및 칼륨규산염(혼합)을 사용하고 겔화시간조절제로서 수산화나트륨을 첨가한 후 초기 겔화 시간을 측정하되, 나트륨규산염(Na) 단독을 사용한 규산염 수용액(Na-Silicate)과, 나트륨규산염(Na)과 칼륨규산염(K)을 1 : 1로 혼합한 규산염수용액{(Na+K)-Silicate} 및, 나트륨규산염(Na)과 칼륨규산염(K)을 1 : 1로 혼합한 규산염수용액에 NaOH를 3중량% 첨가{(Na+K)-Silicate + NaOH}하여 물에 용해시켜서 고향분 함량을 40%로 한 수용액의 겔화 시간을 시험하였다. To determine the effect of adding the gelling time adjusting agent, the initial gelation time was measured after adding sodium hydroxide as the gelling time adjusting agent using sodium silicate (alone), sodium silicate and potassium silicate (mixed) as the alkali gelling time adjusting agent. Silicate aqueous solution (Na-Silicate) using (Na) alone, the silicate aqueous solution {(Na + K) -Silicate} which mixed sodium silicate (Na) and potassium silicate (K) in 1: 1, and sodium silicate (Na 3) NaOH was added to the aqueous silicate solution mixed with potassium silicate (K) in a ratio of 1: 1 ({(Na + K) -Silicate + NaOH}) to dissolve in water to gel the aqueous solution with a 40% home-flavor content. The time was tested.
(40중량%)(Na) -Silicate
(40% by weight)
(40중량%)(Na + K) -Silicate
(40% by weight)
실시예Example 3. 동결방지/ 3. Freeze Prevention / 표면장력저감제Surface Tension Reducing Agent 첨가 효과 확인 Check the addition effect
동결방지/표면장력저감제 첨가 여부에 따른 동결억제 효과를 알아보기 위하여, 탄산칼륨을 먼저 적당량의 물에 투입하여 15~20분간 교반하여 완전히 용해시킨 후 나트륨규산염(NS-3종)과 칼륨규산염(PS-0820)을 순차적으로 투입하여 20분간 교반하고, 용해가 완료되면 표면장력저감제를 투입하여 30분 더 교반한 다음 30 ㎛ 여과포로 여과하여 시료로 사용하였다.To find out the effect of freezing / freezing inhibition according to the addition of anti-freezing / surface tension reducing agent, potassium carbonate was first added to an appropriate amount of water and stirred for 15 to 20 minutes to completely dissolve. Sodium silicate (NS-3 species) and potassium silicate (PS-0820) was added sequentially and stirred for 20 minutes. After dissolution was completed, the surface tension reducing agent was added and stirred for another 30 minutes, and then filtered through a 30 μm filter cloth to be used as a sample.
이때, 표면장력저감제로서 음이온 계면활성제인 도데실 벤젠 설포네이트(Dodecyl Benzene Sulfonate, DBS), 양이온 계면활성제인 도데실 트리메틸 암모늄 클로라이드(Dodecyl TriMethyl Ammonium Chloride, DTAC), 발수제로서 메틸규산칼륨(Potassium Methyl Siliconate, PMS) 및 에틸 알코올(Ethyl Alcohol, EA)를 사용하였으며, 각각의 사용량은 하기 표 3과 같다.At this time, dodecyl benzene sulfonate (DBS), an anionic surfactant as a surface tension reducing agent, dodecyl trimethyl ammonium chloride (DTAC), a cationic surfactant, and potassium silicate (Potassium Methyl) as a water repellent Siliconate, PMS) and ethyl alcohol (Ethyl Alcohol, EA) were used, each of the amount is shown in Table 3.
또한, 비교예로서 공지의 규산염계(물유리계) 콘크리트 표면강화제(Ashford Formula사, 미국)을 사용하였으며, 시료 1~4는 본 발명에 따라 제조한 콘크리트 표면강화제이다.
In addition, a known silicate-based (water glass) concrete surface hardener (Ashford Formula, USA) was used as a comparative example, and Samples 1 to 4 are concrete surface hardeners prepared according to the present invention.
동결상태는 -10℃에서 동결 유무를 확인하였으며, 도포 7일 후 강도 증가율은 슈미츠 해머(Schmidt Hammer) 실험을 통해 측정한 강도비로부터 계산하였다.
The frozen state was confirmed by freezing at -10 ℃, the strength increase rate was calculated from the strength ratio measured through Schmidt Hammer experiment 7 days after application.
(NS-3종)Na-silicate
(NS-3 types)
(PS-0820)K-silicate
(PS-0820)
실시예 4. 발수제 첨가 효과 확인Example 4. Confirmation of the effect of adding a water repellent
발수제로서 메틸규산칼륨(PMS)를 첨가했을 때 발수효과를 실시예 3에서 제시한 비교예와 본 발명의 콘크리트 표면강화제(시료 3)을 사용하여 비교확인하고, 그 결과는 도 1에 나타내었다.
When potassium methyl silicate (PMS) was added as a water repellent, the water repellent effect was compared and confirmed using the comparative example shown in Example 3 and the concrete surface strengthening agent (sample 3) of the present invention, and the results are shown in FIG. 1.
실시예 5. 콘크리트 표면강화제 시공Example 5 Construction of Concrete Surface Hardener
본 발명에 따른 콘크리트 표면강화제 시공법은 하기의 과정에 따라 실시하였다.Concrete surface reinforcement construction method according to the invention was carried out according to the following procedure.
1) 콘크리트 면 처리1) concrete cotton treatment
볼규칙한 콘크리트 표면을 평활하게 처리하여 표면강화제가 균일하게 도포되도록 하였으며, 이때 광택을 발현시키고자 할 경우에는 글라이더로 표면을 갈고 표면강화제를 도포하였다.
A smooth concrete surface was treated smoothly so that the surface reinforcement was evenly applied. In this case, the surface reinforcement was applied with a glider to express gloss.
2) 청소작업2) cleaning
브러쉬 또는 고압 에어 컴프레서로 미세 먼지를 제거하였다.
Fine dust was removed by brush or high pressure air compressor.
3) 콘크리트 표면강화제 교반작업3) Concrete surface hardening agent stirring
콘크리트 표면강화제가 잘 섞이도록 믹서를 사용하여 5~15분 정도 교반하였다.
Stir for about 5 to 15 minutes using a mixer to mix the concrete surface hardener well.
4) 콘크리트 표면 도포작업4) Concrete surface coating work
각 시료 200 g/㎡ 정도를 콘크리트, 모르타르 면에 따라 브러쉬, 롤러 등을 사용하여 표면이 흥건할 정도로 도포하였다. 본 발명의 콘크리트 표면강화제는 적용하고자 하는 콘크리트 표면에 솔, 롤러, 레이크 브러쉬, 또는 시판되고 있는 분무기, 액체 살포기 등 도포 장치를 이용하여 도포할 수 있다. 단 부드러운 모를 사용했을 경우에는 브러쉬가 표면강화제를 빨아들여 겔 상태가 되어 브러쉬모 자체가 많이 빠지게 되며 침투를 촉진시키지 못하는 경우가 발생할 수 있으므로 칫솔모 정도의 두께를 갖는 굵은 모를 사용하는 것이 좋다.
About 200 g / m <2> of each sample was apply | coated so that the surface might be dry using a brush, a roller, etc. according to concrete and mortar surface. The concrete surface strengthening agent of the present invention can be applied to the concrete surface to be applied using a coating device such as a brush, a roller, a rake brush, or a commercially available sprayer or liquid sprayer. However, when a soft bristle is used, the brush sucks the surface reinforcing agent into a gel state, so the bristle itself may be lost and the penetration may not be facilitated. Therefore, a thick bristle having a thickness of the bristles may be used.
5) 표면처리 강화 작업5) Surface treatment reinforcement work
도포 후 표면 위에 침투되지 않은 부분까지 균등하게 침투되도록 브러쉬 작업을 하였다. 습윤상태(흥건한 상태)가 유지되도록 하고 콘크리트 내부로의 침투를 촉진시킨다. 이 상태를 30~40분 동안 유지하여, 표면이 마르거나 약간의 겔이 형성되면 물로 세척 후 2차 도포를 실시하였으며, 상기 2차 도포는 1차 도포량의 ㅍ을 도포하였다.After the application, the brush work was performed to evenly penetrate to the part that did not penetrate the surface. It keeps the wet state (good state) and promotes the penetration into the concrete. The state was maintained for 30 to 40 minutes, and when the surface was dried or a little gel was formed, the second application was performed after washing with water, and the second application was applied with the first coating amount.
브러쉬 작업 후에는 20분 동안 유지하고, 물로 세척하여 자연건조 상태로 양생하였다.
After the brush work was maintained for 20 minutes, and washed with water to cure in a dry state.
이상, 본 발명의 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다. As described above, specific portions of the contents of the present invention have been described in detail, and for those skilled in the art, these specific techniques are merely preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereto. Will be obvious. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
본 발명의 콘크리트 표면강화제로 콘크리트, 모르타르를 표면처리하면 다음과 같은 부수적인 효과가 있다.Surface treatment of concrete and mortar with the concrete surface reinforcement of the present invention has the following side effects.
1) 양생(curing) 효과: 표면으로부터 수분증발을 방지하여 신규 타설 콘크리트에서 미세균열의 발생을 방지하고, 시멘트 수화과정에 필요한 보습효과로 균일하게 콘크리트를 경화시킨다.1) Curing effect: It prevents the evaporation of water from the surface to prevent the occurrence of microcracks in new cast concrete, and the concrete is hardened uniformly with the moisturizing effect required for cement hydration process.
2) 방진(dustproof) 효과: 콘크리트 표면을 유리질로 강화하는 동시에 발수성을 나타내는 폴리메틸실리코네이트 막으로 도포되므로 표면으로부터 분진의 방출을 방지할 수 있다.2) Dustproof effect: It is applied with polymethylsiliconate film which reinforces the concrete surface with glass and shows water repellency, thus preventing the release of dust from the surface.
3) 표면경화(hardening) 효과: 알칼리규산염이 콘크리트 조직 내에서 포틀랜다이트{Ca(OH)2}와 반응하여 조직을 충전하므로 약 30% 정도의 압축강도 및 내마모성 증진효과를 발휘한다.3) Hardening effect: Alkali silicate reacts with portlandite {Ca (OH) 2 } in the concrete structure to fill the structure, which shows about 30% of compressive strength and wear resistance.
4) 밀봉(sealing) 효과: 콘크리트 내부로 깊이 침투하여 화학반응을 일으켜 내부의 기공을 고정시킴으로써, 콘크리트의 투기성, 투수성, 흡수성을 크게 개선하여 콘트리트의 내구성을 향상시킬 수 있다.4) Sealing effect: By penetrating deep into the concrete and causing chemical reaction to fix the pores inside, it can greatly improve the permeability, permeability, and absorbency of concrete, thereby improving the durability of concrete.
5) 광택: 철재로 미장된 부드러운 외면은 대리석과 유사한 마무리 면과 광택을 나타낸다.5) Gloss: The smooth exterior of steel is polished with marble finish.
6)접착성: 콘크리트 표면에서 접착에 악영향을 미치는 레이턴스(Laitance) 등의 염류 생성을 억제하고, 알칼리규산염의 충전효과에 의해서 콘크리트 표면 조직이 치밀해지며, 발수성을 나타내게 되므로 콘크리트 처리 면에 페인트, 코팅제, 접착제 및 바닥마감재를 적용할 경우 접착력이 통상의 콘크리트 면에 비하여 증가한다. 6) Adhesion: It suppresses salt generation such as latence that adversely affects adhesion on the concrete surface, and the concrete surface structure becomes dense and water-repellent due to the filling effect of alkali silicate. Application of coatings, adhesives, and floor finishes results in increased adhesion compared to conventional concrete surfaces.
Claims (10)
Gelling time control agent selected from alkali silicate, potassium silicate (Potassium Methyl Silicate (PMS)), sodium hydroxide or potassium hydroxide mixed with sodium silicate and potassium silicate at a ratio of 1 to 3: 1 to 3, And an aqueous alkali silicate-based concrete surface hardener having water repellency and cryoprotection, including a cryoprotectant selected from potassium carbonate or sodium carbonate.
상기에 더하여 표면장력저감제로서 계면활성제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수성 알칼리규산염계 콘크리트 표면강화제.
The method of claim 1,
In addition to the above, an aqueous alkali silicate-based concrete surface hardener, further comprising a surfactant as a surface tension reducing agent.
상기 메틸규산칼륨(PMS)은 콘크리트표면강화제 총 중량의 2 ~ 20중량%을 사용하는 것을 특징으로 하는 수성 알칼리규산염계 콘크리트 표면강화제.
The method of claim 1,
The potassium silicate (PMS) is an aqueous alkali silicate-based concrete surface hardener, characterized in that using 2 to 20% by weight of the total weight of the concrete surface hardener.
상기 겔화시간조절제는 콘크리트 표면강화제 총 중량의 2 ~ 10중량%를 사용하는 것을 특징으로 하는 수성 알칼리규산염계 콘크리트 표면강화제.
The method of claim 1,
The gelling time control agent is an aqueous alkali silicate-based concrete surface hardener, characterized in that using 2 to 10% by weight of the total weight of the concrete surface hardener.
상기 동결방지제는 콘크리트 표면강화제 총 중량의 10 ~ 20중량% 사용하는 것을 특징으로 하는 수성 알칼리규산염계 콘크리트 표면강화제.
The method of claim 1,
The cryoprotectant is an aqueous alkali silicate-based concrete surface hardener, characterized in that 10 to 20% by weight of the total weight of the concrete surface hardener.
(2) 상기 수용액에 나트륨규산염과 칼륨규산염을 1~3 : 3~1의 비율(w/w)로 혼합한 알칼리규산염과 메틸규산칼륨(PMS)을 순차적으로 첨가하여 교반하여 혼합용액을 제조하는 단계;
(3) 상기 혼합용액에 수산화나트튬 또는 수산화칼륨 중에서 선택되는 겔화시간조절제를 첨가하여 교반하는 단계; 및
(4) 상기 용액을 여과하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수성 알칼리규산염계 콘크리트 표면강화제의 제조방법.
(1) preparing an aqueous solution by dissolving any one or a mixture of surfactants in distilled water as an antifreezing agent selected from potassium carbonate or sodium carbonate and a surface tension reducing agent;
(2) Alkali silicate and potassium silicate (PMS) mixed with sodium silicate and potassium silicate in a ratio (w / w) of 1 to 3: 3 to 1 were sequentially added and stirred to prepare a mixed solution. step;
(3) adding and stirring a gelling time adjuster selected from sodium hydroxide or potassium hydroxide to the mixed solution; And
(4) filtering the solution; method for producing an aqueous alkali silicate-based concrete surface hardener.
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