KR101415342B1 - 결로 및 수중 조건하의 중성화된 콘크리트의 성능복원 기능성 도료 조성물 - Google Patents
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Abstract
하수 및 정수처리장, 지하저장탱크류, 및 해양구조물 등의 콘크리트 구조물들은 침수 혹은 다습한 결로조건하에 항상 노출되어 있으며, 이로 인한 콘크리트의 염해 및 중성화는 가속화된다. 또한 이러한 결로 및 수중 조건하의 중성화된 콘크리트의 보수 및 성능복원은 결로및 수중조건으로 인하여 각종 코팅재 및 성능복원재 등의 시공이 힘들며, 또한 코팅재 등의 건조 및 경화조건을 갖추기가 어려워 사실상 경화반응 및 건조과정이 수반되는 코팅재 및 복원재의 적용이 불가능하다.
따라서 이러한 결로 및 수중 조건하의 중성화된 콘크리트의 성능복원이 가능한 수중경화형 에폭시 - 실리케이트 하이브리드 기능성도료 조성물과 이를 제조하는 방법을 제시 한다.
따라서 이러한 결로 및 수중 조건하의 중성화된 콘크리트의 성능복원이 가능한 수중경화형 에폭시 - 실리케이트 하이브리드 기능성도료 조성물과 이를 제조하는 방법을 제시 한다.
Description
본 발명은 결로 및 수중 조건하의 중성화된 콘크리트의 성능복원 기능성 도료 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 콘크리트 구조물의 염해,중성화 또는 이들의 복합열화에 기인한 구조물의 보수를 위한 염해 및 중성화 방지공법 및 성능복원 공법에 대한 것이다. 하수 및 정수처리장, 지하저장탱크류, 및 해양구조물 등의 콘크리트 구조물들은 침수 혹은 다습한 결로조건하에 항상 노출되어 있으며, 이로 인한 콘크리트의 염해 및 중성화는 가속화된다. 또한 이러한 결로 및 수중 조건하의 중성화된 콘크리트의 보수 및 성능복원은 결로및 수중조건으로 인하여 각종 코팅재 및 성능복원재 등의 시공이 힘들며, 또한 코팅재 등의 건조 및 경화조건을 갖추기가 어려워 사실상 경화반응 및 건조과정이 수반되는 코팅재 및 복원재의 적용이 불가능한데 본 발명은 이러한 결로 및 수중 조건하의 중성화된 콘크리트의 성능복원이 가능한 수중경화형 에폭시 - 실리케이트 하이브리드 기능성도료 조성물과 이를 제조하는 방법을 제시하는 것이다.
콘크리트는 PH 12.5 정도의 강한 알카리성을 가지며 이와 같은 알카리성 분위기에서는 철근은 부동태 피막을 형성하여 부식이 진행되지 않는다, 그러나 대기 중의 탄산가스나 기타 산성물질의 침투에 의해 콘크리트의 알카리성은 표면에서부터 서서히 저하되어 시멘트의 수화생성물인 수산화칼슘과 대기 중의 이산화탄소가 결합하여 탄산칼슘을 생성하면서 알카리성이 현저하게 저하되는 중성화현상이 발생한다.
중성화된 콘크리트는 내부 철근을 부식시킬뿐만 아니라 콘크리트의 열화, 균열 및 박리가 발생한다. 콘크리트의 중성화를 방지하기 위한 종래 기술로는 콘크리트 피복두께의 증대, 수밀성콘크리트 시공, 콘크리트 표면의 피복도장 등이 주요한 방법이나, 이는 이미 중성화된 콘크리트에 있어 그 알카리성을 회복시키는 근본적인 방안은 아니었다.
따라서, 중성화된 콘크리트는 알카리도를 회복시키기 위한 화학약품 및 알카리도 향상 도료를 이용하여 알카리도를 회복시켜야 하며, 또한 콘크리트의 염해 및 열화방지를 위한 조밀한 방수피막을 형성시켜야 한다.
대한민국 특허등록 10-0895497호 콘크리트 구조물 중성화 및 염해 방지용 시멘트 모르타르조성물 및 이를 이용한 구조물 보수 보강공법은 염해방지용 시멘트 모르타르 조성물을 제공하고 있으나 유연성이 떨어져 도막이 쉽게 손상되는 단점을 가지고 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 결로 및 수중 조건하에 있는 중성화로 인해 성능이 저하된 콘크리트의 성능개선을 위해 결로조건 및 수중조건에서도 경화반응이 진행되는 수중경화타입의 에폭시-실리케이트 하이브리드 수지와 산화금속계 및 금속계 반응 촉진제와 PH 항상제를 혼합하여 제조한 실리에폭시 도료를 2회 도포하여 콘크리트 표면의 중성화된 콘크리트를 고정화 시키고 알카리화하여 중성화된 콘크리트를 강화하고 성능을 개선하고, 아울러 내수성,내약품성,내염해성이 양호하고 고정화 및 알카리화시킨 콘크리트를 보호하기위해 수분 및 염분 등의 침입을 견고하게 막아주는 불침투성 수중경화 실리에폭시를 제조법을 제시한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 수중경화형 변성에폭시수지와 수성 포타슘실리케이트를 제공하는 제1단계와;온도 및 RPM 이 조절 가능한 반응조에 고점도 (1,500CPS)의 상기 변성에폭시수지를 넣고, 온도 섭씨 50-60도 , RPM 800~1000 으로 교반하면서 희석재를 점진적으로 추가하여 저점도(100~500CPS)로 변화시킨 후 천연수지를 전체중량에 대하여 5중량부 이내로 첨가하는 제2단계와;전체중량대비 고형분 23중량부 포타슘실리케이트 수지를 온도 섭씨70~80도, Rpm 1500~2500, 조건에서 1~2시간 동안 교반 후, 물 , 촉매제인 수산화칼륨을 점진적으로 낙하하는 제3단계와;
3단계서 제조된 수지를 온도 섭씨 20내지30도, RPM 500~3,000, 조건을 유지하며 상기 2단계에서 제조된 에폭시수지를 소량(100g)씩 점진적으로 소용돌이(VORTEX) 가장자리에 낙하시키는 제4단계와; 온도를 섭씨60~100 도 범위로 상승시키고 RPM 200내지1,000 조건을 유지하면서 첨가된 물 및 희석재의 전체중량대비 40~60%를 증발시키는 제5단계와;상기 5단계에서 완료된 수지를 상온으로 냉각시킨후 1% 이내의 엉김방지제를 첨가하는 제6단계를 포함할 수 있다.
또한, 포타슘실리케이트 및 리듐실리케이트를 50 : 50 중량부로 혼합한 알카리금속계 화합물을 상기 제6단계에서 제조된 하이브리드 수지 중량 대비 20내지40%를 첨가하는 제7단계를 더 포함할 수 있다.
고알칼리화가 필요한 경우 상기 제7단계에서, KOH (수산화칼륨)을 전체중량대비 1내지3 % 이내로 첨가하는 것일 수 있다.
산화규소, 산화알루미늄, 인산아연, 이산화티탄, 알루미늄 중에서 선택된 어느 하나 이상의 물질을 첨가하는 것일 수 있다.
침수 혹은 다습한 결로조건하에 항상 노출되어있는 콘크리트 구조물의 염해 및 중성화된 콘크리트의 보수 및 성능복원은 결로 및 수중조건으로 인하여 각종 코팅재 및 성능복원재 등의 시공이 힘들며, 또한 코팅재 등의 건조 및 경화조건을 갖추기가 어려워 사실상 경화반응 및 건조과정이 수반되는 코팅재 및 복원재의 적용이 불가능하지만 상기한 발명에 의하여 이러한 결로 및 수중 조건하의 중성화된 콘크리트의 성능복원이 가능한 수중경화형 에폭시 - 실리케이트 하이브리드 기능성도료 조성물을 제공할 수 있다. 따라서 침수 및 결로조건하에 중성화된 콘크리트 구조물의 성능복원 및 중성화방지를 위한 도장이 가능할 것으로 기대된다.
이하, 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 본 발명은 다음과 같이 3단계로 구분된다.
첫째, 수중경화 타입의 변성에폭시 수지와 수계 포타슘실리케이트 수지를 혼합하여 유기/무기 하이브리드 타입의 수지를 제조하고
둘째, 중성화된 콘크리트를 알카리화시키고 아울러 열화된 표면(Soft화)을 단단 하게 고정화시키기기 위해 알카리성으로 변성화시킨 고침투력, 저점도의 수중경화 실리에폭시의 제조공법을 제시하고
셋째, 1차로 형성된 도막 상부에 적용하는 도료로 내수성,내약품성,내염해성이 양호하고 고정화 및 알카리화시킨 콘크리트를 보호하기위해 수분 및 염분 등의 침입을 견고하게 막아주는 불침투성 수중경화 실리에폭시를 제조법을 제시한다.
다음은 본 발명의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
첫째, 수중경화 유기/무기 하이브리드 수지의 제조방법
유기계 수중경화 변성에폭시와 수계인 포타슘실리케이트를 도료용 수지로 사용할 수 있도록 균일한 상으로 제조하는 방법으로 다음과 같은 단계로 한다.
일반적인 방법으로는 용제형 에폭시수지와 수성 포타슘실리케이트의 균일한 혼합은 불가능하며, 따라서 본 발명에서는 다음과 같이 시행하였다
1단계 : 수중경화형 변성에폭시수지 (K사, YD141E)와 수성 포타슘실리케이트(PQ사, PM5108)을 준비한다.
2단계 : 온도 및 RPM 이 조절 가능한 반응조에 고점도 (1,500CPS)의 변성에폭시수지를 넣고, 온도 섭씨 50-60도 , RPM 800~1000 으로 교반하면서 희석재 (Xylene)을 점진적으로 추가하여 저점도(100~500CPS)로 변화시킨 후 , 이 온도 범위에서 용해되어 액체화되는 천연수지를 전체중량에 대하여 5중량부 이내로 첨가한다.
3단계 : 전체중량대비 고형분 23중량부 포타슘실리케이트 수지를 온도 섭씨70~80도, Rpm 1500~2500, 조건에서 1~2시간 동안 교반 후, 물 , 촉매제인 수산화칼륨을 점진적으로 낙하하여 2단계에서 제조된 에폭시수지를 첨가할 수 있도록 한다.
4단계 : 3단계서 제조된 수지를 온도 섭씨 20내지30도, RPM 500~3,000, 조건을 유지 후, 2단계에서 제조된 에폭시수지를 소량(100g)씩 점진적으로 VORTEX 가장자리에 낙하시킨다.
5단계 : 에폭시수지의 첨가가 완료된 후, 4단계 조건에서 2시간 동안 충분한 볼텍수 믹싱을 시킨 후 온도를 섭씨60~100 도 범위로 상승시키고 RPM 200내지1,000 조건을 유지하면서 전체중량대비 첨가된 물 및 희석재의 40~60%를 증발시킨다.
6단계 : 5단계서 완료된 수지를 상온으로 냉각시킨 후, 1% 이내의 엉김방지제를 첨가하여 유기/무기 하이브리드 수지를 완성한다.
상기 방법에 의하여 제조된 유기/무기 하이브리드 수지( 이하, SE-HYBRIDE, 라 칭한다)의 조성은 다음과 같다.
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둘째, 고침투력, 알카리 강화 실리에폭시 제조
중성화된 콘크리트 표면은 열화되어 강도가 저하되어 있으며, 아울러 알카리성도 저하되었으므로 효과적인 보수를 위해서는 열화된 콘크리트를 강화하여 고정화시켜야 하고 아울러 알카리도도 회복시켜야 한다. 따라서 본 발명에서는 상기에서 제조된 수중경화 실리에폭시 하이브리드 수지를 다음과 같이 제조하여 목적을 달성한다.
열화 및 중성화된 콘크리트의 강도 강화 및 알카리 복원을 위해 본 발명의 수지와 혼용성이 있는 포타슘실리케이트 및 리듐실리케이트를 50 : 50 중량부로 혼합한 알카리금속계 화합물을 하이브리드 수지 중량 대비 20내지40%를 첨가한다. 고 알카리화가 필요할 경우 KOH (수산화칼륨)을 3 중량부 이내로 첨가한다.
아울러 고침투력을 확보하고 열화된 콘크리트의 고정화를 위해 희석제를 이용하여 점도 50내지100CPS 범위로 조정한다.
상기 방법에 의하여 제조된 고침투력 알카리 강화 실리에폭시 (이하, SE-P, 라고 칭한다) 의 조성은 다음과 같다.
수중경화 변성에폭시 수지 50 내지 60 중량부
포타슘실리케이트 수지 10 내지 20 중량부
포타슘실리케이트 / 리튬실리케이트 10 내지 20 중량부
기타 첨가제 3 내지 10 중량부
셋째, 불침투성 수중경화 실리에폭시 제조
결로 및 수중조건의 구조물인 점을 감안하여 내수성, 내약품성, 불침투성, 내염수성 등이 양호한 치밀한 도막이 상부층에 필요하다. 이러한 목적을 달성하기 위해 상기 첫째 단계에서 제조된 유기/무기 하이브리드 수지에 시중에서 구입 가능한 도료용 산화규소, 산화알루미늄, 인산아연, 이산화티탄, 및 알루미늄 등이 다음과 같이 배합된 기능성 안료들을 첨가한다.
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이하 본 발명의 바람직한 실시예는 다음과 같다.
비교 실시예 1.
고침투력,알카리강화 실리에폭시 (SE-P)의 성능을 비교하기 위해 시중의 에폭시계 도료와의 결로조건 하에서의 부착력, 시공성, 알카리복원력 및 강도를 시험하였으며 그 결과는 다음 표 < 1>과 같다. 결로조건을 조성하기 위해 중성화로 인하여 열화된 콘크리트 시편에(블럭) 물을 스프레이 하면서 시공하였다. 물론 수중경화형이 아닌 일반 에폭시인 경우에는 표면에 결로가 있을시 도막을 형성 할 수가 없었으며,모두 흘러내리거나 엉겨서 물속으로 분산되었다.
| 항 목 | 실리에폭시 ( SE-P) | 일반에폭시(K사, 에폭시) |
| 시공성 (작업성) | 양호함 | 시공이 불가능함 |
| 건조 및 경화 | 건조 : 10분 이내, 경화 : 30분 이내 | 건조 및 경화 안됨 |
| 부착력 (DOLLY TEST) ( 경화 완료 후 ) |
600 내지 1,000 PSI | 테스트 불가능 |
| 고정화 (테이핑 테스트) |
양호함 | 테스트 불가 |
| 알카리화 ( ph 테스트 ) |
8.5 내지 9.0 | 테스트 불가 |
Claims (7)
- 수중경화형 변성에폭시수지를 제공하는 제1단계와;
온도 및 RPM 이 조절 가능한 반응조에 점도 1,500cps의 상기 변성에폭시수지를 넣고, 온도 섭씨 50-60도 , RPM 800~1000 으로 교반하면서 희석재를 점진적으로 추가하여 점도100cps내지 500cps로 변화시킨 후 천연수지를 전체중량에 대하여 5중량부 이내로 첨가하는 제2단계와;
전체중량대비 고형분 23중량부 포타슘실리케이트 수지를 온도 섭씨70~80도, Rpm 1500~2500, 조건에서 1~2시간 동안 교반 후, 물 , 촉매제인 수산화칼륨을 점진적으로 낙하하는 제3단계와
3단계에서 제조된 수지를 온도 섭씨 20내지30도, RPM 500~3,000, 조건을 유지하며 상기 2단계에서 제조된 에폭시수지를 100g씩 점진적으로 소용돌이(VORTEX) 가장자리에 낙하시키는 제4단계와;
온도를 섭씨60~100 도 범위로 상승시키고 RPM 200내지1,000 조건을 유지하면서 첨가된 물 및 희석재의 전체중량대비 40~60%를 증발시키는 제5단계와;
상기 5단계에서 완료된 수지를 상온으로 냉각시킨후 전체중량대비 1% 의 엉김방지제를 첨가하는 제6단계를 포함하는, 결로 및 수중 조건하의 중성화된 콘크리트의 성능복원 기능성 도료 조성물 의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 포타슘실리케이트 및 리듐실리케이트를 50 : 50 중량부로 혼합한 알카리금속계 화합물을 상기 제6단계에서 제조된 하이브리드 수지 중량 대비 20내지40%를 첨가하는 제7단계를 더 포함하는, 결로 및 수중 조건하의 중성화된 콘크리트의 성능복원 기능성 도료 조성물 의 제조방법.
- 제2항에 있어서, 고알칼리화가 필요한 경우 상기 제7단계에서, KOH (수산화칼륨)을 전체중량대비 1내지3 % 이내로 첨가하는 것을 특징으로 하는, 결로 및 수중 조건하의 중성화된 콘크리트의 성능복원 기능성 도료 조성물 의 제조방법.
- 제1항내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 상기 제6단계 이후에 산화규소, 산화알루미늄, 인산아연, 이산화티탄, 알루미늄 중에서 선택된 어느 하나 이상의 물질을 첨가하는 것을 특징으로 하는, 결로 및 수중 조건하의 중성화된 콘크리트의 성능복원 기능성 도료 조성물 의 제조방법.
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| KR20090003901A (ko) * | 2007-07-05 | 2009-01-12 | 주식회사 우진페인트 | 친환경 기능성 무늬도료 조성물 |
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