KR101599446B1 - 액상 혼화재와 분말 혼화재를 포함하는 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르면, 지보재로 사용되는 액상 혼화재와 분말 혼화재를 포함하는 2성분계 박층 폴리머 라이너(Thin Spray-on Liner) 조성물에 있어서, 조성물의 총 중량에 대비하여, 상기 액상 혼화재는 20 내지 60 중량%; 상기 분말 혼화재는 40 내지 80 중량%;를 포함하되, 상기 액상 혼화재는 상기 액상 혼화재의 총 중량에 대비하여, 폴리머 30 내지 60 중량%; 산화안정제 10 내지 40 중량%; 점도조절제 10 내지 20 중량%; 가교제 0.2 내지 10 중량%; 및 가소제 1 내지 10 중량%;를 포함하며, 상기 분말 혼화재는 상기 분말 혼화재의 총 중량에 대비하여, 알루미나 시멘트 30 내지 50 중량%; 칼슘 카보네이트(calcium carbonate) 5내지 10 중량%; 및 충진제 20 내지 40 중량%;을 포함하는 것을 특징으로 하는 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물이 제공된다.
Description
본 발명은 토목 기술 분야에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사면 및 터널면의 주지보재로 사용되는 숏크리트를 대용하여 사용할 수 있는 새로운 주지보재 조성물에 관한 것이다.
지보재란 굴착에 의해 형성되는 구조물의 굴착시의 안전성 증대를 위해 설치되는 숏크리트, 록볼트 및 강지보재 등을 말한다.
지보재는 숏크리트, 록볼트, 강지보재로 구성되는 주지보재와 굴착의 용이성 및 안전성 증징을 목적으로 주지보재에 추가하여 시공되는 강봉, 주입재, 강관 등의 보조지보재로 구분될 수 있다.
여기서 주지보재로 사용되는 숏크리트는 압축공기를 이용하여 굴착된 지반면에 뿜어 붙여지는 모르타를 또는 콘크리트를 말한다.
숏크리트는 지반의 이완을 방지하여 원지반의 강도를 유지하고, 콘크리트 아치로서 하중을 분담하며, 응력의 국부적인 집중을 방지하고, 암괴의 이동 및 낙반을 방지하며, 굴착면의 풍화를 방지하는 역할을 수행한다.
그러나 숏크리트는 불량한 지반조건에서는 타설량이 증가되어 시공의 경제성 및 시공성을 저하시키고, 시공시 20% 이상의 리바운드 및 다량의 분진이 발생되어 재료의 손실률이 높고 탈락된 강섬유 등의 폐기물의 처리문제가 발생된다.
또한, 급결성의 확보를 위해 급결제의 사용이 필수적이어서, 급결제에 의한 장기강도 및 내구성의 저하 문제 및 알칼리 성분의 급결제에 의한 작업환경의 저하 문제를 수반하고 있다.
또한, 급결제의 알칼리 성분에 의해 숏크리트의 내구성이 약화되고 지하수에 의해 용출된 알칼리 성분에 의해 지하수의 PH가 증대되고 터널 배수관의 폐색 현상이 발생됨과 아울러 해저터널의 경우에는 염해로 인한 더 큰 문제의 발생의 우려가 존재하는 실정이다.
본 발명은 상술된 숏크리트의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 불량한 지반조건 하에서도 타설량을 감소시켜 터널 시공의 시공성 및 경제성을 개선할 수 있는 주지보재 용도의 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 양생시간이 짧고 부착강도가 강하여 재료의 리바운드 및 낙반을 방지할 수 있는 주지보재 용도의 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 시공시 분진과 리바운드량을 최소한으로 하여 시공성을 높일 수 있는 주지보재 용도의 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 지하수 누수 문제에 대응할 수 있는 차수재로서의 역할을 수행함과 아울러 해저터널에서의 염해에 대한 저항성이 높은 주지보재 용도의 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물을 제공함에 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 지보재로 사용되는 액상 혼화재와 분말 혼화재를 포함하는 2성분계 박층 폴리머 라이너(Thin Spray-on Liner) 조성물에 있어서, 조성물의 총 중량에 대비하여, 상기 액상 혼화재는 20 내지 60 중량%; 상기 분말 혼화재는 40 내지 80 중량%;를 포함하되, 상기 액상 혼화재는 상기 액상 혼화재의 총 중량에 대비하여, 폴리머 30 내지 60 중량%; 산화안정제 10 내지 40 중량%; 점도조절제 10 내지 20 중량%; 가교제 0.2 내지 10 중량%; 및 가소제 1 내지 10 중량%;를 포함하며, 상기 분말 혼화재는 상기 분말 혼화재의 총 중량에 대비하여, 알루미나 시멘트 30 내지 50 중량%; 칼슘 카보네이트(calcium carbonate) 5내지 10 중량%; 및 충진제 20 내지 40 중량%;을 포함하는 것을 특징으로 하는 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물이 제공된다.
여기서, 상기 폴리머는, EVA copolymer 또는 PVAc-Latex 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물일 수 있다.
또한, 상기 산화안정제는 BHT 이며, 상기 점도조절제는 PVA 이며, 상기 가교제는 보락스이며, 상기 가소재는 DOP인 것을 특징으로 하는 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물일 수 있다.
또한 상기 액상 혼화재는 CSA(Calcium sulfo aluminate) 5 내지 10 중량%;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물일 수 있다.
또한, 상기 액상 혼화재는 폴리 에틸렌 유리섬유(Poly Ethylene Fiber) 또는 불포화 폴리 에스터 유리섬유(Unsaturated Poly ester Fiber)중 어느 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물일 수 있다.
또한, 상기 분말 혼화재는 GFRP(Glass Fiber Reinforce Plastic);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물일 수 있다.
또한, 상기 충진제는 실리카 샌드(silica sand)인 것을 특징으로 하는 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물일 수 있다.
또한, 상기 GFRP는, 폴리 에틸렌 유리섬유(Poly Ethylene Fiber) 또는 불포화 폴리 에스터 유리섬유(Unsaturated Poly ester Fiber)인 것을 특징으로 하는 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물일 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물의 제조방법에 있어서, 상기 액상 혼화재를 제조하는 방법은, 50 내지 80 ℃ 의 혼합 온도 및 200 내지 500 rpm의 혼합 속도에서, 상기 폴리머를 투입하는 제1 단계(S100); 상기 점도조절제를 투입하는 제2 단계(S200); 상기 산화안정제를 투입하는 제3 단계(S300); 상기 가교제를 투입하는 제4 단계(S400); 및 상기 가소제를 투입하는 제5 단계(S500);를 포함하는 것을 특징으로 하는 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물의 제조방법이 제공된다.
여기서, 상기 분말 혼화재를 제조하는 방법은, 상기 알루미나 시멘트를 투입하는 제1 단계(A100); 상기 칼슘 카보네이트를 투입하는 제2 단계(A200); 상기 실리카 샌드를 투입하는 제3 단계(A300); 및 상기 폴리 에틸렌 유리섬유 또는 상기 불포화 폴리 에스터 유리섬유 중 어느 하나를 투입하는 제4 단계(A400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물의 제조방법일 수 있다.
본 발명에 따르면, 불량한 지반조건 하에서도 타설량을 감소시켜 터널 시공의 시공성 및 경제성을 개선할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 양생시간이 짧고 부착강도가 강하여 재료의 리바운드 및 낙반을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 시공시 분진과 리바운드량을 최소한으로 하여 시공성을 높일 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면 지하수 누수 문제에 대응할 수 있는 차수재로서의 역할을 수행함과 아울러 해저터널에서의 염해에 대한 저항성이 높은 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 혼화재를 제조하는 방법을 나타내는 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분말 혼화재를 제조하는 방법을 나타내는 순서도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물과 종래의 숏크리트의 물성을 비교하는 비교도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분말 혼화재를 제조하는 방법을 나타내는 순서도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물과 종래의 숏크리트의 물성을 비교하는 비교도.
본 발명에 따른 액상 박층 폴리머 라이너 조성물의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부된 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
본 발명의 설명에서 사용되는 구성물의 명칭은 영문의 IUPAC(International Union of Pure and Applied Chemistry) 명칭을 사용한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 2성분계 박층 폴리머 라이너(Thin Spray-on Liner) 조성물은 사면이나 터널의 내면에 대한 주지보재로 사용되는 것으로서, 액상 혼화재와 분말 혼화재가 소정의 중량비로 배합되어 형성된다.
여기서 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물은 조성물의 총 중량에 대비하여, 액상 혼화재는 20 내지 60 중량%, 분말 혼화재는 40 내지 80 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액상 혼화재는 액상 혼화재의 총 중량에 대비하여, 폴리머 30 내지 60 중량%, 산화안정제 10 내지 40 중량%, 점도조절제 10 내지 20 중량%, 가교제 0.2 내지 10 중량% 및 가소제 1 내지 10 중량%를 포함할 수 있다.
여기서 폴리머는 구조 중에 다수의 반복단위를 함유하는 고분자량 화합물을 의미하는 것으로서, EVA copolymer 또는 PVAc-Latex 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
또한, 산화안정제는 BHT 이며, 점도조절제는 PVA 이며, 가교제는 보락스이며, 가소재는 DOP인 것을 특징으로 한다.
BHT(Bibuthyl Hydroxy Toluene)란 폐놀계의 산화방지제로서, 조성물에 포함되어 대기 중의 공기와의 반응을 억제하는 기능을 수행한다.
PVA(Poly Vinyl Alcohol)란 vinyl류의 점도 감소제를 의미한다.
보락스(Na2B4O7ㅇ10H2O)는 붕사계의 가교제로서, 조성물에 포함되어 경도 및 탄력성 등의 기계적 강도와 화학적 안정성을 부여하는 기능을 수행한다.
DOP(Di-Octyl-Phthalate)는 프탈레이트계의 가소제로서, 조성물에 포함되어 폴리머의 유연성을 증가시키는 역할을 수행한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액상 혼화재는 폴리 에틸렌 유리섬유(Poly Ethylene Fiber) 또는 불포화 폴리 에스터 유리섬유(Unsaturated Poly ester Fiber) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
폴리 에틸렌 유리섬유 및 불포화 폴리 에스터 유리섬유는 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물에 포함되어 조성물에 제공되는 인장 및 휨응력에 대한 보강 작용을 수행한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면 액상 혼화재는 조성물의 총 중량에 대비하여, 폴리머 30 내지 60 중량%, 산화안정제 10 내지 40 중량%, 점도조절제 10 내지 20 중량%, 가교제 0.5 내지 2.0 중량% 및 가소제 1 내지 10 중량%를 포함할 수 있다.
여기서, 산화안정제는 BHT 이며, 점도조절제는 PVA 이며, 가교제는 글리세롤이며, 가소재는 DOP일 수 있다.
글리세롤(glycerol [C3H5(OH)3])은 보락스와 같이 가교제의 역할을 수행한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 분말 혼화재는 알루미나 시멘트 30 내지 50 중량%, 칼슘 카보네이트(calcium carbonate) 5내지 10 중량%, 충진제 20 내지 40 중량%을 포함할 수 있다.
알루미나 시멘트란 보크사이트(Al2O3ㅇH2O)와 석회석(CaCO3)을 혼합하여 소성한 시멘트를 의미하며, 조성물에 포함되어 조강성과 내화성을 부여하는 기능을 수행한다.
칼슘카보네이트는 탄산칼슘을 말하며, 조성물에 포함되어 조성물의 경화전 유동성을 부여한다.
충진제는 실리카 샌드(silica sand)일 수 있으며, 실리카 샌드는 규사를 의미하는 것으로서, 조성물에 포함되어 조성물에 발생되는 간극을 충전하여 강도를 보정하는 역할을 수행한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 분말 혼화재는 GFRP(Glass Fiber Reinforce Plastic)를 더 포함할 수 있다.
여기서 GFRP는, 폴리 에틸렌 유리섬유(Poly Ethylene Fiber) 또는 불포화 폴리 에스터 유리섬유(Unsaturated Poly ester Fiber)일 수 있다.
폴리 에틸렌 유리섬유(Poly Ethylene Fiber) 및 불포화 폴리 에스터 유리섬유(Unsaturated Poly ester Fiber)는 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물에 포함되어 조성물의 인장 및 휨강도에 대한 보정기능을 수행한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면 분말 혼화재는 조성물의 총 중량에 대비하여, CSA(Calcium sulfo aluminate) 5 내지 10 중량%, 칼슘 카보네이트(calcium carbonate) 5내지 10 중량%, 충진제 20 내지 40 중량%을 포함하는 것도 가능하다.
CSA(Calcium sulfo aluminate)는 조성물에 포함되어 조성물의 경화를 촉진하는 역할을 수행한다.
도 3의 본 발명의 일 실시예에 따른 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물과 종래의 숏크리트를 비교한 실험데이터를 참조하면, 양생시간, 재령 28일의 부착강도, 리바운드 물량 및 재령 28일 투수계수의 측면에서 종래의 숏크리트보다 좋은 물성적 특성을 갖는다는 것을 확인할 수 있다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 혼화재의 제조방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액상 혼화재는 50 내지 80 ℃ 의 혼합 온도 및 200 내지 500 rpm의 혼합 속도에서 폴리머를 투입하는 제1 단계(S100), 점도조절제를 투입하는 제2 단계(S200), 산화안정제를 투입하는 제3 단계(S300), 가교제를 투입하는 제4 단계(S400) 및 가소제를 투입하는 제5 단계(S500)를 포함할 수 있다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 분말 혼화재의 제조방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 분말 혼화재는 알루미나 시멘트 또는 CSA 중 어느 하나를 투입하는 제1 단계(A100), 칼슘 카보네이트를 투입하는 제2 단계(A200), 실리카 샌드를 투입하는 제3 단계(A300) 및 폴리 에틸렌 유리섬유 또는 불포화 폴리 에스터 유리섬유 중 어느 하나를 투입하는 제4 단계(A400)를 포함할 수 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
S100 : 제1 단계
S200 : 제2 단계
S300 : 제3 단계
S400 : 제4 단계
S200 : 제2 단계
S300 : 제3 단계
S400 : 제4 단계
Claims (10)
- 지보재로 사용되는 액상 혼화재와 분말 혼화재를 포함하는 2성분계 박층 폴리머 라이너(Thin Spray-on Liner) 조성물에 있어서,
조성물의 총 중량에 대비하여,
상기 액상 혼화재는 20 내지 60 중량%;
상기 분말 혼화재는 40 내지 80 중량%;를 포함하되,
상기 액상 혼화재는
상기 액상 혼화재의 총 중량에 대비하여,
폴리머 30 내지 60 중량%;
산화안정제 10 내지 40 중량%;
점도조절제 10 내지 20 중량%;
가교제 0.2 내지 10 중량%; 및
가소제 1 내지 10 중량%;를 포함하며,
상기 분말 혼화재는
상기 분말 혼화재의 총 중량에 대비하여,
알루미나 시멘트 30 내지 50 중량%;
칼슘 카보네이트(calcium carbonate) 5내지 10 중량%; 및
충진제 20 내지 40 중량%;을 포함하며,
상기 산화안정제는 BHT(Bibuthyl Hydroxy Toluene) 이며, 상기 점도조절제는 BHT(Bibuthyl Hydroxy Toluene) 이며, 상기 가교제는 보락스이며, 가소재는 DOP(Di-Octyl-Phthalate)인 것을 특징으로 하는 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 폴리머는,
EVA(Ethylene Vinyl Acetate) copolymer 또는 PVAc(Poly Vinyl Acetate)-Latex 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 액상 혼화재는
CSA(Calcium sulfo aluminate) 5 내지 10 중량%;를
더 포함하는 것을 특징으로 하는 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물.
- 제4항에 있어서,
상기 액상 혼화재는
폴리 에틸렌 유리섬유(Poly Ethylene Fiber) 또는 불포화 폴리 에스터 유리섬유(Unsaturated Poly ester Fiber)중 어느 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 분말 혼화재는
GFRP(Glass Fiber Reinforce Plastic);를
더 포함하는 것을 특징으로 하는 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물.
- 제6항에 있어서,
상기 충진제는 실리카 샌드(silica sand)인 것을 특징으로 하는 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물.
- 제7항에 있어서,
상기 GFRP는,
폴리 에틸렌 유리섬유(Poly Ethylene Fiber) 또는 불포화 폴리 에스터 유리섬유(Unsaturated Poly ester Fiber)인 것을 특징으로 하는 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물.
- 제5항의 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물의 제조방법에 있어서,
상기 액상 혼화재를 제조하는 방법은,
50 내지 80 ℃ 의 혼합 온도 및 200 내지 500 rpm의 혼합 속도에서, 상기 폴리머를 투입하는 제1 단계(S100);
상기 점도조절제를 투입하는 제2 단계(S200);
상기 산화안정제를 투입하는 제3 단계(S300);
상기 가교제를 투입하는 제4 단계(S400); 및
상기 가소제를 투입하는 제5 단계(S500);를
포함하는 것을 특징으로 하는 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물의 제조방법.
- 제8항의 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물의 제조방법에 있어서,
상기 분말 혼화재를 제조하는 방법은,
상기 알루미나 시멘트를 투입하는 제1 단계(A100);
상기 칼슘 카보네이트를 투입하는 제2 단계(A200);
상기 실리카 샌드를 투입하는 제3 단계(A300); 및
상기 폴리 에틸렌 유리섬유 또는 상기 불포화 폴리 에스터 유리섬유 중 어느 하나를 투입하는 제4 단계(A400);를
포함하는 것을 특징으로 하는 2성분계 박층 폴리머 라이너 조성물의 제조방법.
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