KR101580081B1 - 콘크리트 보호용 친환경 수용성 도료 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 콜로이드 규산이 함유된 A.C 에멀젼을 포함하는 물질을 사용하여, 콘크리트 모체에서부터 중성화 방지층을 형성하고 보호코팅하여 미관 및 콘크리트 구조물의 내구성을 향상시킨 콘크리트 보호용 친환경 수용성 도료 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 콘크리트 보호용 친환경 수용성 도료 조성물은 유기 및 무기 복합형으로 이루어져 있어서 유기재료와 무기재료가 복합적으로 반응함으로, 우수한 물성을 구비함과 동시에 직사광선에 강하고 변색이 없어 장기간동안 콘크리트 구조물을 보호할 수 있다. 또한, 본 발명의 콘크리트 보호용 친환경 수용성 도료 조성물은 도포 후 콘크리트 모체에 침투하여 콘크리트의 인장강도, 압축강도, 내산성 및 내염성 등의 물리적 또는 화학적 특성을 향상시켜 충격에 의해 파손되더라도 일정기간 이상 콘크리트의 중성화를 방지할 수 있으며, 시공초기비용이 절감될 뿐만 아니라 경제성이 매우 우수한 효과가 있다.

Description

콘크리트 보호용 친환경 수용성 도료 조성물{Eco-firendly water soluble protective concrete coating composition}
본 발명은 콜로이드 규산이 함유된 A.C 에멀젼을 포함하는 물질을 사용하여, 콘크리트 모체에서부터 중성화 방지층을 형성하고 보호코팅하여 미관 및 콘크리트 구조물의 내구성을 향상시킨 콘크리트 보호용 친환경 수용성 도료 조성물에 관한 것이다.
일반적으로, 콘크리트 구조물의 내구성 저하에 따른 성능저하는 보수ㆍ보강, 우회도로의 건설 및 유지관리 등에 상당한 비용이 소요되고, 만일에 붕괴사태가 발생할 경우 그 파급효과는 경제적, 기술적 차원을 넘어 국가와 기술자에 대한 불안을 조장할 요인을 제공할 뿐만 아니라, 국제사회에서의 경쟁력 약화와 신뢰성 상실로 이어진다. 그러므로, 최근 국내의 건설 환경은 신규투자보다는 기존시설의 유지관리와 성능향상을 위한 보수ㆍ보강으로 변화하고 있으며, 기존 시설물의 효율적인 관리 및 예산의 중복투자를 막기 위하여 시설물에 대한 유지관리 및 수명연장 등에 대한 관심이 급증하고 있는 실정이다.
최근 건설 기술의 발달로 인하여 콘크리트 구조물이 대형화, 고층화되고 있으며, 콘크리트 구조물 자체의 기능과 함께 주변 환경과의 조화 등 외관을 중시하는 경향이 늘어나고 있다. 콘크리트 구조물은 다양한 외부 요인에 의해 표면이 쉽게 오염되어 외관이 손상되거나 파손되기도 한다. 손상된 콘크리트 구조물은 손상정도에 따라 적절한 보수 및 보강을 실시하여 본래의 기능을 회복시켜야만 한다.
이에 따라 구조물의 보수ㆍ보강 및 재료에 관한 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 상기와 같은 콘크리트 구조물의 유지보수 방법으로는 대형 구조물의 누수 및 균열에 의한 장기적인 내구성, 수밀성, 안정성을 보장하기 위해 콘크리트 구조물에 표면 도장을 하는 방법이 가장 많이 이용되고 있으며, 콘크리트 구조물의 유지관리에 사용되는 보수재료로는 에폭시나 우레탄, 불소수지 등의 수지계와 시멘트계 도료가 많이 사용되고 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 재료로 사용되는 보수공법은 대부분 성능저하 현상이 본격화 되었을때, 조치를 취하기 때문에 보수효과가 기대치에 미치지 못하는 경우가 많다. 특히, 수지계는 직사광선을 받는 외부구조물의 경우 황변(黃變) 현상이나, 탈락 등의 우려가 높으며 콘크리트 모체에까지 침투하지 못하기 때문에 표면 들뜸이나 충격에 의해 코팅제가 탈락되었을 경우, 즉시 콘크리트 열화(熱火)가 다시 시작되는 문제점이 있다.
또한, 콘크리트 구조물에 표면 처리하는 도료는 콘크리트 구조물의 수명보존을 도모하고 성능저하, 특히 중성화 방지기능을 발휘하여 콘크리트에 장기적인 접착력과 내약품성 유지를 위해 실시하는 종래의 도료는 안료, 방식제 또는 증량제 등 특색 있는 수지를 배합하여 효과를 유지하여 왔으나, 이들 도료는 수지만을 접착기재로 하여 안료, 증량제 또는 방식제가 피폐물을 보호하고 있기 때문에 접착력이 약하고 수지가 대기 중에 풍화(風化)되어 수분이 침투되면 산화 내지는 분화되어 전면방식 기능을 상실하는 문제점도 있다.
한편, 유기계로만 이루어진 제품들은 콘크리트 구조체에 대한 부착력은 우수한 통기성이 부족하고, 온도변화에 따른 수축, 팽창에 의한 시간이 경과함에 따라 우레탄, 에폭시계의 도료들은 대부분 석유에서 추출된 합성수지가 결합체 성분으로 사용되고, 용매성분은 석유의 유기용제가 사용되지만 이들 성분에는 페놀(Phenol), 포름알데히드(Formaldehyde), 톨루엔(Toluene), 키실렌 등과 같은 휘발성 물질을 함유하고 있어, 무기질 바탕재에 유기질의 이질재료를 코팅하므로 내구성이 떨어지고, 콘크리트와의 접착력이 약해지는 등의 여러가지 문제점이 있었다.
한국 등록특허 제10-1403293호(2014.06.03.) 한국 등록특허 제10-0549045호(2006.02.02.) 한국 등록특허 제10-1263382호(2013.05.21.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하고자 안출(案出)된 것으로서, 콘크리트 구조물의 내구성을 향상시키고 습윤(濕潤)한 면에서도 시공이 가능하며, 접착강도가 현저하게 높고 염해 및 중성화 방지기능을 동시에 구비하는 콘크리트 보호용 친환경 수용성 도료 조성물을 제공함에 그 목적이 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 종래의 수지계 중성화 방식의 단점인 경도, 내수성, 내화성 및 내열성을 향상시킨 콘크리트 보호용 친환경 수용성 도료 조성물을 제공하는데 있다.
하기 도면은 중성화와 콘크리트 구조물의 수명관계를 나타낸 그래프이다.
Figure 112015070690057-pat00001
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 콘크리트 보호용 친환경 수용성 도료 조성물은,
콜로이드 규산(Colloidal silica)이 함유된 A.C 에멀젼 30~40중량%, 수용성 알칼리 규산염(Alkali metal silicate) 20~30중량%, 킬레이트제(Chelating agent)로 이루어진 안정제 5~8중량%, 산화티타늄, 산화크롬, 산화철계열으로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 안료제 13~20중량%, 탄산칼슘, 탈크, 운모, 미분말 규사로 이루어진 군 중에서 선택된 1종의 충전제 0.1~3중량%, 침강 방지제 0.5~5중량%, pH 조정제 0.1~5중량% 및 물 15~25중량%를 포함하여 이루어지되,
상기 충전제 100중량부에 대하여 납 티탄산(Lead titanate) 12~15중량부, 지르콘산 납(Lead zirconate) 6.5~8중량부, 마그네슘(Magnessium) 1.2~2.5중량부, 삼규산염(Tri-silicate) 0.5~1중량부, 포타슘 티탄산(Pottassium titanate) 0.1~1중량부를 더 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 A.C 에멀젼은 입자크기가 0.1~0.5㎛로 형성되고, 콘크리트 내부로 침투하여 상기 콘크리트 내의 공극을 충전시키고, A.C 에멀젼에 함유된 콜로이드 규산(Colloidal silica)이 시멘트 수화반응에서 생성된 수산화칼슘(CaOH2)과 포졸란 반응을 하여 C-S-H 수화물로 전이되는 것을 특징으로 한다.
상기 콜로이드 규산(Colloidal silica)은 입자크기가 10~30nm 인것을 특징으로 한다.
상기 침강 방지제는 이산화규소(Silicon dioxide) 25~35중량%, 산화 마그네슘(Magnesium oxide) 15~20중량%, 산화 알루미늄(Aluminum oxide) 15~20중량% 및 알칼리 금속 산화물(Alkali metal oxide) 30~40중량%를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 물은 포조란 광물 또는 황토석을 5~20nm 크기로 분쇄하여 된 분말에 통과시켜 형성된 처리수를 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 수용성 알칼리 규산염(Alkali metal silicate)은 빠른 내수성을 발현시키기 위하여 실리코네이트(Siliconate)과 폴리실록산(Polysiloxane) 수지를 각각 1:0.2~0.5:0.05~0.2의 혼합비로 혼합하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 콘크리트 보호용 친환경 수용성 도료 조성물은 유기 및 무기 복합형으로 이루어져 있어서 유기재료와 무기재료가 복합적으로 반응함으로, 우수한 물성을 구비함과 동시에 직사광선에 강하고 변색이 없어 장기간동안 콘크리트 구조물을 보호할 수 있다. 또한, 본 발명의 콘크리트 보호용 친환경 수용성 도료 조성물은 도포 후 콘크리트 모체에 침투하여 콘크리트의 인장강도, 압축강도, 내산성 및 내염성 등의 물리적 또는 화학적 특성을 향상시켜 충격에 의해 파손되더라도 일정기간 이상 콘크리트의 중성화를 방지할 수 있으며, 시공초기비용이 절감될 뿐만 아니라 경제성이 매우 우수한 효과가 있다.
본 발명 기존 공법
시공순서 ㆍ염해방지막 형성
ㆍ오염방지막		 ㆍ2차 초속경 도료 도포
ㆍ열화방지막 도포
내구성 약 25년 이상 약 20년 이상
시공초기비용 약 32,000/㎡ 약 34,000원/㎡
경제성 약 1,066원/㎡ 약 1,133원/㎡
본 발명은 일면에 있어서,
콘크리트 보호용 친환경 수용성 도료 조성물은
콜로이드 규산(Colloidal silica)이 함유된 아크릴 에멀젼 30~40중량%, 수용성 알칼리 규산염(Alkali metal silicate) 20~30중량%, 킬레이트제(Chelating agent)로 이루어진 안정제 5~8중량%, 산화티타늄, 산화크롬, 산화철계열으로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 안료제 13~20중량%, 탄산칼슘, 탈크, 운모, 미분말 규사로 이루어진 군 중에서 선택된 1종의 충전제 0.1~3중량%, 침강 방지제 0.5~5중량%, pH 조정제 0.1~5중량% 및 물 15~25중량%를 포함하여 이루어지되,
상기 충전제 100중량부에 대하여 납 티탄산(Lead titanate) 12~15중량부, 지르콘산 납(Lead zirconate) 6.5~8중량부, 마그네슘(Magnessium) 1.2~2.5중량부, 삼규산염(Tri-silicate) 0.5~1중량부, 포타슘 티탄산(Pottassium titanate) 0.1~1중량부를 더 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 보호용 친환경 수용성 도료 조성물을 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석하지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 콘크리트 보호용 친환경 수용성 도료 조성물(이하 '도료 조성물'이라 한다)은 콜로이드 규산(Colloidal silica)이 함유된 초미립 아크릴 에멀젼을 포함하는 중성화 방지막을 형성하는 본 발명의 도료 조성물을 도포하여 콘크리트 구조물의 염해 및 중성화 방지를 함과 동시에 하기 표 3에 나타낸 콘크리트 적용 도료의 품질기준에 부합하기 위한 목적으로 발명하였다.
시험항목 품질기준 적용규격
겉모양 주름, 처짐, 균열, 패임, 경화불량, 뭉침 등이 없을 것 KS F 4921-06
물성


 부착강도 표준상태 150N/㎠
흡수상태 120N/㎠
내충격성 균열, 박리가 없을 것
투수성 투수되지 않을 것
저온, 고온 반복시험 균열, 벗겨짐이 없을 것
용출성








 탁도 0.5도 이하
색도 1도 이하
과망간산칼륨 소비량 2mg/L 이하
잔류염소 감량 0.7mg/L 이하
냄새 이상없을 것
맛 이상없을 것
시안 검출되지 않을 것
페놀류 0.005mg/L 이하
에피클로로히드린 검출되지 않을 것
아민류 검출되지 않을 것
<표 2. 콘크리트 적용 도료의 품질 기준표>
본 발명의 도료 조성물은 하기 표 4에 나타낸 성분을 혼합하여 제조할 수 있다.
성 분 중 량(%)
아크릴 에멀젼 30~40
수용성 알칼리 규산염 20~30
안정제 5~8
안료제 13~20
충전제 0.1~3
침강 방지제 0.5~5
pH 조정제 0.1~5
물 15~25
통상적으로 사용되는 에멀젼 도료의 평균입자 크기는 2㎛ 내지 5㎛이므로, 콘크리트 표면에 침투하지 못하고 상기 콘크리트 표면상에 그대로 접착되어 있어, 그 표면을 통기성 없이 밀폐시켰다. 따라서, 본 발명에서는 전술한 단점을 해소하기 위해서 아크릴 에멀젼의 입자가 0.1㎛ 내지 0.5㎛로서, 콘크리트에 깊이 침투하여 콘크리트 내의 공극을 충전시켜줌과 동시에 에멀젼에 첨가되어진 입자크기가 10nm 내지 30nm인 콜로이드 규산(Colloidal silica)이 시멘트 수화반응에서 생성된 수산화칼슘(CaOH2)과 포졸란(단독으로는 물과 반응하여 경화하는 성질이 없는 물질이 석회와 수중에서 반응하여 경화) 반응을 하여 치밀하면서, 내구성이 좋은 광물 조직인 C-S-H 수화물로 전이됨으로서, 상대적으로 수밀성(水密性)이 향상될 수 있다.
또한, 상기한 효과는 콘크리트 구체의 강도와 내마모성 및 기계적인 물성을 증진시키는 효과도 나타낼 수 있다.
상기 아크릴 에멀젼은 총 중량을 기준으로 30중량% 내지 40중량%를 사용하는게 바람직하다. 상기 아크릴 에멀젼이 전술한 범위 미만일때는 그 첨과 효과가 불충분하고, 상기 범위를 초과하여도 기대할 수 있는 효과를 발휘하기가 곤란하다.
상기 수용성 알칼리 규산염(Alkali metal silicate)은 염해방지 또는 중성화 방지를 위해 첨가되는 물질로서, 특히 대기중에 노출되었을때 이산화탄소(CO2)와의 반응이 적어 백화현상이 적게 나타나고, 탄산염을 매우 적게 형성하는 장점이 있다.
그러나, 물에는 용해가 쉽게 되므로 도장 후 빠른 내수성을 발현시키기 위하여 별도로 실리코네이트(Siliconate)과 폴리실록산(Polysiloxane) 수지를 첨가하는게 바람직할 수 있다. 이때, 수용성 알칼리 규산염(Alkali metal silicate)과 규산염(Siliconate) 및 폴리실록산(Polysiloxane) 수지를 1:0.2~0.5:0.05~0.2로 혼합하는게 가장 적절하다.
한편, 더욱 향상되는 내수성을 얻기 위해서 킬레이트제(Chelating agent)로 이루어진 안정제와 다원자공여체를 추가로 첨가할 수 있다.
상기 킬레이트제(Chelating agent)의 메커니즘은 배위결합 중에서 한 개의 분자에 의한 다배위결합에 의한 화합물이고, 다배위결합은 음이온에 의해 이루어질 수 있다. 상기 음이온은 금속에 전자를 일방적으로 제공하면서 배위결합을 형성하게 된다.
여기서, 킬레이트 결합이란 한 분자가 2개 이상의 음이온을 가지게 됨에 따라 더욱 단단한 착화(着火) 결합을 하게 되는 것을 말한다. 따라서, 킬레이트화합물은 주로 음이온에 의해서 배위결합 금속착염을 하게 된다. 한편, Alkylene diamine polyalkanoic acid 화합물과 Alkylene diamine polyalkanoic acid가 치환된 Hydroxy alkyl이 함유된 화합물이 각각 단독으로 사용되었을 경우에는 필요로 하는 Chelating 정도를 주지 못하여 불안정한 도료 조성물이 형성되어 사용이 불가능할 수 있다. 따라서, 이러한 불안정한 도료 조성물을 해결하기 위해 필수적인 첨가량과 비율을 준수하여 킬레이트제(Chelating agent)를 첨가하는게 바람직하다.
한편, 킬레이트제(Chelating agent)로 이루어진 안정제는 총 중량 기준으로 5중량% 내지 8중량%를 첨가하는게 바람직하다. 5중량% 미만이 사용되었을 경우, 특히 한 개 혹은 그 이상의 충전제 성분을 포함하는 조성물의 경우, 다양한 Polyvalent metal ions이 도료 조성물 형성 과정에서 적절하게 Chelating 되지 못하며, 또한 필수적인 도료 성분의 침전 및 응결을 야기하여 도료 조성물의 안정성을 약화시킨다. 반대로 8중량% 이상으로 사용할 경우에는 성분의 안정성에 큰 진전을 가져오지 못하고 요구되는 불연성능을 약화시킬 수 있다.
상기 안료제는 대체적으로 무기계안료로서, 특히 산화티타늄, 산화크롬, 산화철계 등을 콜로이드 규산(Colloidal silica)과 매우 양호한 결합, 즉 이온교차결합을 하므로 유용한 안료로 사용될 수 있다. 또한, 탄산칼슘, 탈크(일명 '활석'이라고 하는 것으로, 무색 내지 회색의 분말이고 Mg3H2(SiO3)4의 분자식을 가짐), 운모, 미분말 규사로 이루어진 군 중에서 선택된 1종의 충전제는 증량한다는 목적과 일부분은 다원자를 공여하여 규산염과 교차결합을 함으로써 도막의 내수성과 약품성 및 접착력을 향상시키는데 큰 역할을 할 수 있는 장점이 있다.
상기 충전제로 사용할 수 있는 재료는 탄산칼슘, 탈크, 운모, 미분말 규사 등이며, 특히 납 티탄산(Lead titanate), 지르콘산 납(Lead zirconate), 마그네슘(Magnessium), 삼규산염(Tri-silicate) 및 포타슘 티탄산(Pottassium titanate)을 첨가하여 줌으로써 필요한 다원자를 공여할 수 있다.
상기 충전제는 100중량부에 대하여 납 티탄산(Lead titanate) 12중량부 내지 15중량부, 지르콘산 납(Lead zirconate) 6.5중량부 내지 8중량부, 마그네슘(Magnessium) 1.2중량부 내지 2.5중량부, 삼규산염(Tri-silicate) 0.5중량부 내지 1중량부, 포타슘 티탄산(Pottassium titanate) 0.1중량부 내지 1중량부를 첨가하는게 바람직하다.
상기 충전제에 첨가되는 양은 도료 조성물 내의 규산성분과 밀접한 관계가 있으므로 전술한 범위 내의 함량만 첨가되는게 바람직하다. 첨가량이 적을때는 내구성, 내약품성, 접착력이 떨어지고, 반대로 많을때에는 도막에 균열이 발생되어 모체에서 탈락되는 현상이 발생할 수 있다.
상기 침강 방지제는 이산화규소(Silicon dioxide) 25중량% 내지 35중량%, 산화 마그네슘(Magnesium oxide) 15중량% 내지 20중량%, 산화 알루미늄(Aluminum oxide) 15중량% 내지 20중량% 및 알칼리 금속 산화물(Alkali metal oxide) 30중량% 내지 40중량%를 혼합하여 이루어질 수 있다.
한편, 상기 침강 방지제는 혼합 전에 미리 물에 분산시킨 후 첨가하는 것이 적합하다. 첨가량은 0.5중량% 내지 5중량% 범위 내에서 첨가해야 한다. 0.5중량% 미만이 첨가될 때는 수용성 매질로부터 도료 조성물의 구성물 부유 및 침전으로 인해 안정성이 매우 저하될 수 있다. 반대로 5중량%를 초과하여 첨가되었을 경우에는 점도가 매우 높아 사용성 측면에서 비효율적일 수 있다.
상기 pH 조정제는 적어도 1종의 마그네슘(Magnesium) 화합물계 원료로 구성될 수 있으며, 입자크기는 1mm 이상인 것이 바람직하다. 도료 침전물의 질을 개선하기 위한 목적상, 보다 큰 입자 직경의 성분이 빠른 시간에 가라앉으며, 도료 침전물이 슬러지인 경우에는 그 슬러지 내부로 쉽게 매장될 수 있기 때문이다. 따라서, 도료 침전물의 질 개선 효과가 향상될 뿐만 아니라, 도료 침전물 속으로 묻혀짐으로 인하여 물에 의한 이동이 거의 없게 된다.
또한, 상기 pH 조정제는 타 성분과 혼합 후 붕괴를 막기 위해서는 밀도가 2.3g/㎤ 이상인 것이 바람직하다. 밀도가 2.3g/㎤ 이하일 경우에는, 혼합 직후에 붕괴되기 쉬우며, 따라서 장기간에 걸쳐 pH 값을 조정하는 효과가 상실될 수 있다. 본 발명의 도료 조성물에 혼합되는 pH 조정제는 도료 조성물의 침전되는 침전물의 질을 개선시키고자 하는 것으로, 0.1중량% 내지 5중량% 범위 내에서 함유되는게 바람직하다. 상기 범위에서 벗어날 경우에는 pH 값을 조정할 수 있는 능력이 적어지므로 pH 값을 높은 수준까지 상승시킬 수가 없다.
상기 물은 5nm 내지 20nm로 분쇄된 포조란 광물 혹은 황토석 광물을 통과한 처리수를 사용할 수 있는데, 상기 포조란은 다공성으로 이루어져 있으며, 각종 유기물과 미네랄을 다량 함유하고 있는 물질이다. 특히, 게르마나이트, 자르코니아, 지르콘, 산화티타늄, 산화알루미늄, 코디에라이트 등 음이온을 다량 방출하는 원적외선 방사물이 함유되어 있어, 도막에 도포 시 상기 도막에 녹이 발생하는 것을 방지하는데 매우 효과적이다. 상기 포조란 분말은 결합력이 낮으므로 전술한 바와 같이 매우 미세한 크기, 다시 말해서 나노크기로 분쇄하는게 바람직하다.
상기 물은 15중량% 내지 25중량% 범위 내에서 함유되는게 바람직하고, 상기 범위를 초과하거나 미달일 경우에는 도료 조성물의 내수성 측면에서 효율성이 다소 떨어질 수 있다. 또한 상기 물은 수용성이나 에멀젼 도료에서는 물 첨가량의 많고 적음에 따라 근본적인 결함을 미치지는 않으나, 무기질 도료에서는 도막 형성에 매우 중요한 영향을 미치므로 첨가량에 특히 유의하여야 한다.
전술한 바와 같은 성분의 혼합으로 최종 생성되는 도료 조성물은 하기 표 5에 나타난 특성을 구비한다. 또한, 하기 표 5 아래에 나타낸 시험성적서는 본 발명의 콘크리트 보호용 친환경 수용성 도료 조성물의 특징을 더욱 구체적으로 확인할 수 있도록 공인시험기관(Quality Assurance Manager)에 의뢰하여 발급된 시험성적서이다.
콘크리트 보호용 친환경 수용성 도료 조성물
주도(K.U) 120±10
Conversion(%) 93~97
비중 1.42~1.50
pH 8.5±0.2
고화건조(min) 50~55
Viscosity(cps) 200±50
불휘발분 58~60
NCO/OH 1.65~1.80
Stability 5일동안 겔화되지 않음
Glass trans
temperature(Tg, ℃)		 20±0.2
Figure 112015070690057-pat00002

이하, 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
그러나, 하기에 설명하고 있는 실시예 및 실험예에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 : 도료 조성물의 제조
콜로이드 규산이 함유된 아크릴 에멀젼 350g, 수용성 알칼리 규산염 220g, 안정제 73g, 산화티타늄으로 이루어진 안료제 160g, 탈크로 이루어진 충전제 25g, 침강 방지제 40g, pH 조정제 43g 및 물 200g을 교반기 내에 차례로 넣어 650회전/분으로 약 30분간 교반하여 도료 조성물을 제조하였다.
성 분 중 량(%)
아크릴 에멀젼 350
수용성 알칼리 규산염 220
안정제 73
안료제 160
충전제 25
침강 방지제 40
pH 조정제 43
물 200
실시예 2 : 공시체 제작
10×10×40cm의 각주형 공시체를 표준으로 하고, 공시체의 개수는 동일 시험에 대해 2개 이상으로 하였다. 공시체 제작은 KS F2403(실험실에서 압축강도 및 휨강도 측정용 공시체를 제작하고 양생하는 방법)에 의거하여 제작하였으며, 콘크리트의 다짐은 콘크리트 다짐봉(직경 16mm, 길이 50cm의 환강) 또는 내부 진동기(봉형)를 사용하고, 다짐봉의 경우 26회, 내부 진동기는 100㎠ 당 1회의 비율로 다졌다.
다짐이 완료된 공시체는 콘크리트가 경화될 때까지 수평인 장소에 놓아두었으며, 그 표면부를 판유리, 강판, 습포로 덮어 두어 공시체의 수분 증발을 방지하고, 몰드의 탈형은 콘크리트가 경화되었을때 실시하되, 탈형 시기는 투입이 완료된 시점부터 24시간 이상 48시간 이내로 하여 공시체를 제작하였다.
실시예 3 : 평가 단계
콘크리트 구조물의 피도면에 도막 형성 후 부착강도, 저온고온 반복시험, 투수성, 내충격성, 밀도, 균열추종성, 내곰팡이성, 내세척성, 습기 투과성, 내산성, 내알칼리성, 내수성, 중성화촉진시험 및 염수분무시험을 평가하였다.
실험예 1 : 피도면 상부의 물성 평가
콜로이드 규산이 함유된 아크릴 에멀젼 350g, 수용성 알칼리 규산염 220g, 안정제 73g, 산화티타늄으로 이루어진 안료제 160g, 탈크로 이루어진 충전제 25g, 침강 방지제 40g, pH 조정제 43g 및 물 200g을 교반기 내에 차례로 넣어 650회전/분으로 약 30분간 교반하여 형성된 도료 조성물을 도포 및 건조하여 중성화 방지막과 염해방지막을 형성시켜 물성 및 환경성을 평가하였다. 하기 표 7은 중성화 및 염해방지막의 물성을 평가한 결과이다.
평가항목 시험체 기준치
겉모양 이상없음 이상유,무
부착강도
 표준상태 158 1.0이상
흡수상태 127 1.0이상
저온, 고온반복시험 이상없음 이상유,무
투수성 이상없음 이상유,무
내충격성 이상없음 이상유,무
밀도(g/mL) 1.38 수치
균열 추종성 이상없음 이상유,무
내곰팡이성 8 5이상
내세척성(회) 1,000이상 1,000회
습기투과성(sd)(m) 1 2이하
내산성
(5%, H2SO4, 23±2℃, 168h)		 이상없음 이상유,무
내알칼리성
(5%, NaOH, 23±2℃, 168h) 		이상없음 이상유,무
내수성
(증류수, 23±2℃, 168h)		 이상없음 이상유,무
본 실험에서 사용된 시험체에 형성된 피막의 콘크리트 구조물에 대한 중성화억제효과와 우수성을 확인하기 위하여 공시체를 제작하였다. 이 공시체를 7일간 양생한 후 이산화탄소의 농도를 조절할 수 있는 촉진시험기 내부에 넣어 중성화촉진실험을 실시하였고, 시험조건은 온도 30℃, 상대습도 60% 및 이산화탄소 농도 10%로 하여, 7,14,28,56일에 걸쳐 실험을 진행하였다.
상기 표 6에 나타난 바와 같이, 본 발명의 도료 조성물은 내산성, 내알칼리성 및 내수성에서 모두 양호한 결과를 보여주었고, 특히 부착강도 실험항목에서는 기준치를 훨씬 상회하는 결과가 도출되어 본 발명의 도료 조성물의 우수성을 객관적으로 확인할 수 있다. 한편, 기타 나머지 평가항목에서도 기준치에 부합하거나 상회하는 결과가 도출되었다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 실험예에 의해 설명되었지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (6)

  1. 콘크리트 보호용 친환경 수용성 도료 조성물에 있어서,
    상기 도료 조성물은
    콜로이드 규산(Colloidal silica)이 함유된 아크릴 에멀젼 30~40중량%, 수용성 알칼리 규산염(Alkali metal silicate) 20~30중량%, 킬레이트제(Chelating agent)로 이루어진 안정제 5~8중량%, 산화티타늄, 산화크롬, 산화철계열으로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 안료제 13~20중량%, 탄산칼슘, 탈크, 운모, 미분말 규사로 이루어진 군 중에서 선택된 1종의 충전제 0.1~3중량%, 침강 방지제 0.5~5중량%, pH 조정제 0.1~5중량% 및 물 15~25중량%를 포함하여 이루어지되,
    상기 충전제 100중량부에 대하여 납 티탄산(Lead titanate) 12~15중량부, 지르콘산 납(Lead zirconate) 6.5~8중량부, 마그네슘(Magnessium) 1.2~2.5중량부, 삼규산염(Tri-silicate) 0.5~1중량부, 포타슘 티탄산(Pottassium titanate) 0.1~1중량부를 더 혼합하여 이루어지고,
    상기 아크릴 에멀젼은 입자크기가 0.1~0.5㎛로 형성되고, 콘크리트 내부로 침투하여 상기 콘크리트 내의 공극을 충전시키고, 아크릴 에멀젼에 함유된 콜로이드 규산(Colloidal silica)이 시멘트 수화반응에서 생성된 수산화칼슘(CaOH2)과 포졸란 반응을 하여 C-S-H 수화물로 전이되며,
    상기 콜로이드 규산(Colloidal silica)은 입자크기가 10~30nm이고,
    상기 침강 방지제는 이산화규소(Silicon dioxide) 25~35중량%, 산화 마그네슘(Magnesium oxide) 15~20중량%, 산화 알루미늄(Aluminum oxide) 15~20중량% 및 알칼리 금속 산화물(Alkali metal oxide) 30~40중량%를 혼합하여 이루어지며, 혼합 전에 미리 물에 분산시킨 후 첨가하고, 상기 첨가량은 0.5중량% 내지 5중량% 범위내에서 첨가하며,
    상기 물은 포조란 광물 또는 황토석을 5~20nm 크기로 분쇄하여 된 분말에 통과시켜 형성된 처리수를 사용하고,
    상기 수용성 알칼리 규산염(Alkali metal silicate)은 빠른 내수성을 발현시키기 위하여 실리코네이트(Siliconate)과 폴리실록산(Polysiloxane) 수지를 각각 1:0.2~0.5:0.05~0.2의 혼합비로 혼합하며,
    상기 pH 조정제는 1종의 마그네슘 화합물계 원료로 입자 크기가 1㎜ 이상이고, 타 성분과 혼합 후 발생될 수 있는 붕괴를 막기 위해서 밀도가 2.3g/㎤ 이상인 것을 특징으로 하는 콘크리트 보호용 친환경 수용성 도료 조성물.
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