KR101637454B1 - Composition for impregnant of concrete and concrete rod construction method using the same thing - Google Patents
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Abstract
본 발명은 표면 침투제 65~75 중량%; 표면 침투제의 중량 대비, 광촉매 25~35 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 함침용 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 도로구조물의 시공방법을 제시함으로써, 대기오염 정화에 효과적이며, 도로포장을 비롯하여 콘크리트 구조물의 역학적 특성 및 내구성능을 향상시키고, 열화를 방지하며, 사용수명을 연장하고, 적용성, 시공성, 경제성을 향상시키도록 한다.The present invention relates to a surface-active agent comprising 65 to 75% by weight of a surface penetrant; And 25 to 35% by weight of a photocatalyst based on the weight of the surface penetrant; and a method of constructing a concrete road structure using the same, wherein the composition is effective for purification of air pollution, To improve the mechanical properties and durability performance, to prevent deterioration, to extend the service life, and to improve applicability, workability, and economy.
Description
본 발명은 건설 재료분야에 관한 것으로서, 상세하게는 콘크리트 함침용 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 도로구조물의 시공방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a construction material field, and more particularly, to a concrete impregnating composition and a construction method of a concrete road structure using the same.
국제적으로 환경오염에 대한 공동의 대처노력이 이루어지고 있는 현대사회에서, 우리나라도 경제협력개발기구(OECD) 회원국의 일원으로서, 지구 온난화 및 지구환경 문제가 각 분야에서 다루어져야 한다.As a member of the Organization for Economic Cooperation and Development (OECD) member countries, global warming and global environmental problems must be addressed in each sector in a modern society where international efforts are being made to cope with environmental pollution.
현재 우리나라 수도권의 대기오염 실태는 경제협력개발기구(OECD) 30개 회원국 중 가장 열악한 실정이다(도 1).At present, air pollution in the metropolitan area is one of the 30 poorest member countries of the Organization for Economic Cooperation and Development (OECD) (Figure 1).
이와 같이, 국내 대기오염 실태의 심각성을 초래하는 원인으로는 도로이동 오염원이 34.4%로 가장 높은 비중을 차지하고 있다.In this way, the cause of the seriousness of domestic air pollution is the traffic pollution source (34.4%).
도 2에 도시된 그래프는, 도로이동 오염원 중, 대기오염 물질의 배출량 기여율을 나타낸 것으로, 질소산화물(NOx)의 비율이 상당히 높은 것을 확인할 수 있다.The graph shown in FIG. 2 shows contribution rates of air pollutants among road pollution sources, and it can be confirmed that the ratio of nitrogen oxides (NOx) is considerably high.
또한, 도 3에 도시된 그래프는, 대기오염물질 변화의 추세를 나타낸 것으로, 지속적인 자동차 운행대수의 급격한 증가로 인해 질소산화물(NOx) 배출량이 뚜렷한 증가 추세를 보이는 것을 확인할 수 있다(환경부, 2010).In addition, the graph shown in FIG. 3 shows a tendency of changes in air pollutants, and it can be seen that the NOx emission amount shows a marked increase due to a steep increase in the number of automobile operations continuously (Ministry of Environment, 2010) .
이러한 질소산화물(NOx)은 자동차 등의 도로이동오염원과 산업용 보일러나 발전설비와 같은 고정원에서 배출되는 유해 대기오염물질이로서, 특히 대도시 지역에서 자동차 배기가스에 의한 질소산화물(NOx) 오염이 심각한 상황이다.Such NOx is a harmful air pollutant discharged from road moving pollutants such as automobiles and stationary sources such as industrial boilers and power generation facilities. In particular, NOx pollution due to automobile exhaust gas in metropolitan areas is serious. to be.
질소산화물(NOx)은 호흡기계의 병을 일으킴은 물론, 광화학 스모그와 산성비의 원인이 되는 가스성분이다.Nitrogen oxides (NOx) are the gas components responsible for photochemical smog and acid rain as well as respiratory illnesses.
질소산화물(NOx) 중, NO2는 특히 위험한 성분으로서 대기 중에 50ppm 정도 존재할 경우, 생명체의 죽음을 초래하는 것으로 알려져 있고, 0.05와 0.2ppm 사이의 낮은 농도에도 호흡기 장애를 일으킬 수 있다.A nitrogen oxide (NOx), NO 2, particularly when present in the atmosphere around 50ppm as hazardous components, and is known to result in the death of the organism, can lead to respiratory failure, even low concentrations of between 0.05 and 0.2ppm.
현재, 질소산화물(NOx)에 의한 대기오염을 정화할 수 있는 방법으로는, 이산화티타늄(TiO2)의 광촉매작용을 이용한 질소산화물(NOx)의 정화 및 무해화공법 등이 사용되고 있다.At present, as a method for purifying air pollution caused by nitrogen oxides (NOx), purification and non-detoxification of nitrogen oxides (NOx) using the photocatalytic action of titanium dioxide (TiO 2 ) are used.
이 공법은 광촉매가 태양에너지와 반응하여 질소산화물(NOx), 유기염소 화합물 등에 의한 대기의 오염물질을 산화하여 제거하는 원리를 통해 이루어진다.This method is based on the principle that a photocatalyst reacts with solar energy and oxidizes and removes pollutants from the air by nitrogen oxides (NOx), organic chlorine compounds, and the like.
도 4는 대표적인 광촉매 물질인 이산화티타늄(TiO2)의 유기물 분해기구를 도시한 것이다.FIG. 4 shows an organic decomposition mechanism of titanium dioxide (TiO 2 ), which is a representative photocatalyst material.
도 4에 도시된 바와 같이, 이산화티타늄(TiO2) 반도체에 일정한 영역의 에너지(3.2 eV 이상, 388 nm 이하의 파장)가 가해지면 전자가 가전자대(valence band)에서 전도대(conduction band)로 여기게 된다. As shown in FIG. 4, when a certain region of energy (a wavelength of 3.2 eV or more and a wavelength of 388 nm or less) is applied to a titanium dioxide (TiO 2 ) semiconductor, electrons are regarded as a conduction band in a valence band do.
이 때, 전도대(conduction band)에는 전자(e-)들이 형성되게 되고 가전자대(valence band)에는 정공(h+)이 형성되게 된다.At this time, electrons (e - ) are formed in the conduction band and holes (h + ) are formed in the valence band.
이렇게 형성된 전자와 정공은 강한 산화 또는 환원작용에 의해 유해물질을 분리시키는 등 다양한 반응을 일으키게 된다. The electrons and holes formed in this manner cause various reactions such as separating harmful substances by strong oxidizing or reducing action.
광촉매 이산화티탄에 빛이 닿아 발생한 전자(e-)와 정공(h+)은 각각 공기중의 O2 및 H2O와 반응을 일으켜, 산화티탄 표면에 슈퍼옥사이드음이온(O2 -), 수산라디칼(OH-) 2종의 활성산소를 생성한다.The electrons (e - ) and holes (h + ) generated by the light coming into the photocatalytic titanium dioxide react with O 2 and H 2 O in the air, respectively, and superoxide anion (O 2 - ) and hydroxyl radical (OH <">).
특히, 수산라디칼은 높은 산화, 환원 전위를 가지고 있기 때문에 NOx, SOx, 휘발성유기화합물(VOCs) 및 각종 악취 정화에 탁월하고, 축산폐수, 오수, 공장폐수의 BOD, 색도 및 난분해성 오염물질, 환경호르몬 등을 완벽히 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 병원성대장균, 황색포도구균, O-157 등 각종 병원균과 박테리아를 99%이상 살균하는 등 대상물질을 산화시키는 능력을 갖고 있다.Particularly, since the hydroxyl radical has a high oxidation and reduction potential, it is excellent in the purification of NOx, SOx, VOCs and various odors, and is excellent in the BOD of the animal wastewater, sewage, factory wastewater, Hormones, etc., as well as the ability to oxidize the target substance, such as 99% sterilization of various pathogens and bacteria such as pathogenic Escherichia coli, Staphylococcus aureus, and O-157.
이러한 원리를 도로포장재료에 도입한다면, 자동차에서 배출되는 유해가스를 직접적으로 흡수 및 제거함으로써 도시의 대기오염방지에 상당히 효과적일 것이다.If this principle is applied to road pavement material, it will be effective to prevent urban air pollution by directly absorbing and removing harmful gas emitted from automobiles.
그러나, 유기 오염물질 분해에 뛰어난 성능을 발휘하는 광촉매는 빛이 없는 환경에서는 상기 성능을 발휘하지 못한다는 단점이 있으므로, 실제 도로포장에 적용할 경우, 빛이 없는 환경에서도 상기 성능이 발휘될 수 있는 방안이 필요하다.However, a photocatalyst exhibiting excellent performance in the decomposition of organic pollutants has a disadvantage in that it can not exhibit the above performance in a light-free environment. Therefore, when applied to practical road pavement, the performance can be exhibited even in a light- I need a plan.
또한, 일부 유럽국가 및 일본에서는 시멘트 일부를 치환하는 방법으로서, 보도블록 등에 광촉매 소재를 적용하는 방법이 개발되고 있다.In addition, in some European countries and Japan, a method of applying a photocatalytic material to a sidewalk block is being developed as a method of replacing part of cement.
그러나 이러한 방법은, 광촉매의 함유 부분이 상당히 두껍기 때문에 광촉매가 많이 소요되고, 광촉매 반응이 대기와 접하는 반응임을 고려하여 볼 때 내부에 존재하고 있는 광촉매는 광을 받지 못하거나 또는 배기가스와 접촉하지 못함으로써 그 기능을 발휘할 수 없기 때문에 광촉매의 낭비가 심해진다는 단점이 있다.However, this method requires a lot of photocatalyst because the content of the photocatalyst is considerably thick, and considering that the photocatalytic reaction is a reaction with the atmosphere, the photocatalyst existing in the inside does not receive light or contact with the exhaust gas The function of the photocatalyst can not be exhibited, so that the photocatalyst is wasted.
광촉매의 종류에 따라 가격의 폭이 크다는 점을 고려할때, 위의 치환배합으로 광촉매를 콘크리트에 적용하는 것은, 경제성 및 효율성의 측면에서 상당히 불리하다고 볼 수 있다.Considering that the price is wide depending on the type of photocatalyst, applying the photocatalyst to the concrete with the above substitution combination is considerably disadvantageous in terms of economy and efficiency.
이와 같이, 광촉매를 콘크리트에 적용하는 방안 및 효용성에 대한 연구는 미흡한 실정이다.Thus, there is insufficient research on the application and utility of applying photocatalyst to concrete.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 대기오염 정화에 효과적이며, 도로포장을 비롯하여 콘크리트 구조물의 역학적 특성 및 내구성능을 향상시키고, 열화를 방지하며, 사용수명을 연장하고, 적용성, 시공성, 경제성을 향상시키는 콘크리트 함침용 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 도로구조물의 시공방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for effectively cleaning air pollution and improving the mechanical properties and durability of concrete structures including road pavement, preventing deterioration, And a method of constructing a concrete road structure using the same.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 표면 침투제 65~75 중량%; 상기 표면 침투제의 중량 대비, 광촉매 25~35 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 함침용 조성물을 제시한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention relates to a surface-permeation agent comprising 65 to 75% by weight; And 25 to 35% by weight of a photocatalyst based on the weight of the surface penetrant.
상기 광촉매는 이산화티타늄(TiO2)인 것이 바람직하다.The photocatalyst is preferably titanium dioxide (TiO 2 ).
상기 이산화티타늄(TiO2)은 아나타제(anatase) 및 루틸(rutile) 중 어느 하나 또는 2 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.Preferably, the titanium dioxide (TiO 2 ) is a mixture of any one or more of anatase and rutile.
상기 표면 침투제는 유기계 표면 침투제인 것과 아울러, 액상형 실리케이트계 표면 침투제인 것이 바람직하다.It is preferable that the surface wetting agent is an organic surface wetting agent as well as a liquid type silicate surface wetting agent.
상기 표면 침투제는 불화수소 1~10 중량%; 탄산 마그네슘 5~15 중량%; 실리카겔 10~20 중량%; 물 60~80 중량%;를 포함하는 것이 바람직하다.The surface impregnating agent comprises 1 to 10% by weight of hydrogen fluoride; 5 to 15% by weight of magnesium carbonate; 10 to 20% by weight of silica gel; And 60 to 80% by weight of water.
본 발명은 상기 콘크리트 함침용 조성물을 이용한 콘크리트 도로구조물의 시공방법으로서, 상기 표면 침투제와 상기 광촉매를 혼입하여 상기 콘크리트 함침용 조성물을 형성하는 혼입단계; 콘크리트의 표면에 상기 콘크리트 함침용 조성물을 함침시키는 함침단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 도로구조물의 시공방법을 함께 제시한다.The present invention is a method of constructing a concrete road structure using the concrete impregnating composition, comprising: mixing the surface impregnant and the photocatalyst to form the concrete impregnating composition; And impregnating the surface of the concrete with the composition for impregnating the concrete.
상기 함침단계는 상기 콘크리트 함침용 조성물을 상기 콘크리트 표면에 분사시키는 것이 바람직하다.The impregnating step may spray the concrete-impregnating composition onto the concrete surface.
상기 함침단계는 상온(10~30℃)에서 이루어지는 것이 바람직하다.The impregnation step is preferably performed at room temperature (10 to 30 DEG C).
상기 함침단계는 상기 콘크리트가 굳지 않은 콘크리트인 경우, 상기 콘크리트 표면의 물기가 마르는 시점에 상기 콘크리트 함침용 조성물을 함침시키는 것이 바람직하다.In the impregnating step, when the concrete is not hardened, it is preferable that the concrete impregnating composition is impregnated at the time when the water on the surface of the concrete is dried.
본 발명은 대기오염 정화에 효과적이며, 도로포장을 비롯하여 콘크리트 구조물의 역학적 특성 및 내구성능을 향상시키고, 열화를 방지하며, 사용수명을 연장하고, 적용성, 시공성, 경제성을 향상시키는 콘크리트 함침용 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 도로구조물의 시공방법을 제시한다.The present invention relates to a concrete impregnating composition which is effective for purification of air pollution, improves the mechanical properties and durability of concrete structures including road pavement, prevents deterioration, prolongs service life, and improves applicability, And a method of constructing a concrete road structure using the same.
도 1 내지 도 3은 배경기술을 설명하기 위하여 도시한 것으로서,
도 1은 대기오염의 실태를 나타낸 이미지.
도 2는 대기오염물질의 배출량 기여율을 나타낸 그래프.
도 3은 대기오염 물질 변화추세를 나타낸 그래프.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 콘크리트 함침용 조성물을 설명하기 위하여 도시한 것으로서,
도 4는 광촉매의 유기물 분해기구를 나타낸 이미지.
도 5는 표면 침투제의 표면상태를 도시한 도면.
도 6은 표면 침투제의 입자구조를 도시한 도면.
도 7은 이산화티탄의 결정구조를 사시도.
도 8 내지 도 16는 본 발명의 콘크리트 함침용 조성물의 성능 검증을 위한 실험예를 도시한 것으로서,
도 8은 모르타르 배합을 위한 시편 제작과정을 도시한 이미지.
도 9는 광촉매의 침투 깊이를 측정하기 위한 과정을 도시한 이미지.
도 10은 치환배합에 따른 티타늄 검출 결과를 나타낸 그래프.
도 11은 코팅방법에 따른 티타늄 검출 결과를 나타낸 그래프.
도 12는 표면침투제를 이용한 침투방법에 따른 티타늄 검출 결과를 나타낸 그래프.
도 13은 표면침투제를 이용한 침투방법에 따른 티타늄 침투 깊이를 나타낸 그래프.
도 14는 치환배합에 따른 티타늄 침투 깊이를 나타낸 그래프.
도 15는 P-25의 침투에 따른 티타늄 침투 깊이를 나타낸 그래프.
도 16은 CR-57의 침투에 따른 티타늄 침투 깊이를 나타낸 그래프.1 to 3 are diagrams for explaining the background art,
Fig. 1 is an image showing actual condition of air pollution. Fig.
2 is a graph showing contribution rates of air pollutant emissions.
FIG. 3 is a graph showing trends of changes in air pollutants. FIG.
FIGS. 4 to 7 illustrate the concrete impregnating composition of the present invention,
Fig. 4 is an image showing an organic decomposition mechanism of a photocatalyst. Fig.
5 is a view showing the surface state of the surface penetrant.
6 is a view showing the particle structure of the surface penetrant.
7 is a perspective view showing a crystal structure of titanium dioxide.
FIGS. 8 to 16 illustrate experimental examples for testing the performance of the concrete impregnating composition of the present invention.
8 is an image showing a sample preparation process for mortar mixing.
9 is an image showing a process for measuring the penetration depth of the photocatalyst.
10 is a graph showing the results of detection of titanium according to substitution.
11 is a graph showing the results of titanium detection according to the coating method.
12 is a graph showing the detection results of titanium according to the penetration method using a surface penetrant.
13 is a graph showing depth of penetration of titanium according to penetration method using a surface penetrant.
14 is a graph showing the penetration depth of titanium according to the substitutional combination.
15 is a graph showing the depth of penetration of titanium with penetration of P-25.
16 is a graph showing the penetration depth of titanium according to penetration of CR-57.
이하, 첨부표 및 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and the accompanying drawings.
본 발명에서 제시하는 콘크리트 함침용 조성물은 표면 침투제 65~75 중량%; 표면 침투제의 중량 대비, 광촉매 25~35 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The composition for impregnating concrete according to the present invention comprises 65 to 75% by weight of a surface penetrant; And 25 to 35% by weight of the photocatalyst, based on the weight of the surface penetrant.
또한, 위의 콘크리트 함침용 조성물은 콘크리트 표면에 함침되어 광촉매 콘크리트가 형성된다.In addition, the above-mentioned composition for impregnating concrete is impregnated on the concrete surface to form a photocatalytic concrete.
이와 같은 콘크리트 함침용 조성물 및 상기 조성물이 함침된 광촉매 콘크리트는 다음과 같은 장점이 있다.Such a composition for impregnating concrete and the photocatalytic concrete impregnated with the composition have the following advantages.
첫째, 광촉매가 질소산화물(NOx), 유기염소 화합물 등에 의해 대기오염물질을 산화하여 제거하는 기능을 하므로, 대기오염 정화가 효과적이라는 장점이 있다.First, since the photocatalyst has a function of oxidizing and removing air pollutants by nitrogen oxides (NOx), organic chlorine compounds, etc., it has an advantage that air pollution purification is effective.
즉, 콘크리트 도로 자체가 대기정화 성능을 발휘할 수 있는 것이다.That is, the concrete road itself can exhibit the atmospheric purification performance.
둘째, 광촉매가 콘크리트 포면에 최적 깊이까지 안정적으로 함침된 구조를 통하여, 도로의 마모가 발생하여도 광촉매의 효과가 유지된다는 장점이 있다.Second, the photocatalyst is stably impregnated up to the optimum depth on the concrete surface, and the effect of the photocatalyst is maintained even when the road is abraded.
또한, 장기간에 걸쳐 깨끗한 도로포장의 표면을 유지할 수 있다는 장점도 더불어 얻는다.It also has the advantage of being able to maintain the surface of clean road pavement over a long period of time.
셋째, 표면침투제를 통해 콘크리트 도로의 역학적 성능 및 내구성을 향상시키고, 열화를 방지하여 도로의 사용수명을 연장할 수 있다는 장점이 있다.Third, it has an advantage of improving the mechanical performance and durability of concrete road through the surface penetration agent and preventing the deterioration, thereby extending the service life of the road.
넷째, 적용성, 시공성 및 경제성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.Fourth, there is an advantage that applicability, workability and economical efficiency can be improved.
이러한 장점을 얻을 수 있는 본 발명의 콘크리트 함침용 조성물에 대하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The concrete impregnating composition of the present invention, which can achieve these advantages, will be described in more detail as follows.
먼저, 본 발명의 광촉매는 이산화티타늄(TiO2)을 사용한다.First, the photocatalyst of the present invention uses titanium dioxide (TiO 2 ).
일반적으로, 광촉매의 특성을 나타내는 물질로는 ZnO, CdS, TiO2, SnO2, WO3 등과 perovskite형 복합 금속화합물(SrTiO3)등이 있다. In general, as a material showing characteristics of a photocatalyst, there are ZnO, CdS, TiO2, SnO2, WO3, etc. and a perovskite type metal complex compound (SrTiO3).
이러한 각각의 광촉매는 유기물 분해 능력에는 큰 차이가 있으나, 실제 광촉매 반응에 사용할 수 있는 반도체 물질은 광학적으로 광부식이 없고 활성이 있어야 한다.Although each of these photocatalysts has a great difference in their ability to decompose organic materials, the semiconductor material that can be used in the actual photocatalytic reaction must be optically light-free and active.
이 중, 이산화티타늄(TiO2)은 광촉매로서 사용하고 있는 대표적인 물질이며,산과 염기 및 유기 용매에 침식되지 않는 화학적 안전성을 갖고 있고, 지구상에서 9번째로 많은 원소성분이라 할 수 있다.Of these, titanium dioxide (TiO 2 ) is a typical material used as a photocatalyst and has chemical stability that is not eroded by acids, bases and organic solvents, and is the ninth most abundant element in the earth.
또한, 내마모성, 내구성이 우수하며 그 자체로 안전,무독물질로 폐기 시에도 2차 공해에 대한 염려가 없고 자원적으로 풍부하여 가격이 저렴하다는 장점이 있다.In addition, it is excellent in abrasion resistance and durability, and it is advantageous in that it is abundant in resources and cheap in price because there is no concern about secondary pollution even when disposing it as safe and nontoxic substance itself.
도 4는 본 발명에서 사용되는 광촉매 즉, 이산화티타늄(TiO2)의 유기물 분해기구를 도시한 것이다.FIG. 4 shows a mechanism for decomposing organic substances of titanium dioxide (TiO 2 ) used in the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 이산화티타늄(TiO2) 반도체에 일정한 영역의 에너지(3.2eV 이상, 388nm 이하의 파장)가 가해지면 전자가 가전자대(valence band)에서 전도대(conduction band)로 여기게 된다. As shown in FIG. 4, when a certain region of energy (a wavelength of 3.2 eV or more and a wavelength of 388 nm or less) is applied to a titanium dioxide (TiO 2 ) semiconductor, electrons are regarded as a conduction band in a valence band .
이 때, 전도대(conduction band)에는 전자(e-)들이 형성되게 되고 가전자대(valence band)에는 정공(h+)이 형성되게 된다.At this time, electrons (e) are formed in the conduction band and holes (h +) are formed in the valence band.
이렇게 형성된 전자와 정공은 강한 산화 또는 환원작용에 의해 유해물질을 분리시키는 등 다양한 반응을 일으키게 된다.The electrons and holes formed in this manner cause various reactions such as separating harmful substances by strong oxidizing or reducing action.
광촉매 이산화티탄에 빛이 닿아 발생한 전자(e-)와 정공(h+)은 각각 공기중의 O2 및 H2O와 반응을 일으켜, 산화티탄 표면에 슈퍼옥사이드음이온(O2-), 수산라디칼(OH-) 2종의 활성산소를 생성한다. The electrons (e - ) and holes (h + ) generated by the light coming into the photocatalytic titanium dioxide react with O 2 and H 2 O in the air, respectively, and superoxide anion (O 2 - ) and hydroxyl radical OH < - & gt ; ).
특히, 수산라디칼은 높은 산화, 환원 전위를 가지고 있기 때문에 NOx, SOx, 휘발성유기화합물(VOCs) 및 각종 악취 정화에 탁월하고, 축산폐수, 오수, 공장폐수의 BOD, 색도 및 난분해성 오염물질, 환경호르몬 등을 완벽히 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 병원성대장균, 황색포도구균, O-157 등 각종 병원균과 박테리아를 99% 이상 살균하는 등 대상물질을 산화시키는 능력을 갖고 있다.Particularly, since the hydroxyl radical has a high oxidation and reduction potential, it is excellent in the purification of NOx, SOx, VOCs and various odors, and is excellent in the BOD of the animal wastewater, sewage, factory wastewater, Hormones, etc., as well as the ability to oxidize the target substance, such as 99% sterilization of various pathogens and bacteria such as pathogenic Escherichia coli, Staphylococcus aureus, and O-157.
본 발명의 이산화티타늄(TiO2)은 아나타제(anatase) 및 루틸(rutile) 중 어느 하나 또는 2 이상의 혼합물인 것이 사용된다.The titanium dioxide (TiO 2 ) of the present invention may be any one or a mixture of two or more of anatase and rutile.
일반적으로 이산화티타늄(TiO2)은 아나타제(anatase) 및 루틸(rutile), 브루카이트(brookite) 3가지 종류가 있다. In general, titanium dioxide (TiO 2 ) has three types: anatase, rutile, and brookite.
이 중, 브루카이트형은 공업적으로 사용되지 않고 있으며, 광촉매 효과가 거의 없는 것으로 알려져 있다.Among them, the brookite type is not industrially used and is known to have almost no photocatalytic effect.
아나타제(anatase)의 경우는 백색안료로 광촉매용으로 많이 사용되며, 가장 활성이 큰 것으로 알려져 있다. In the case of anatase, white pigment is widely used for photocatalyst, and it is known that it is the most active.
또한, 900℃ 이상의 고온에서 루틸(rutile)형으로 변화되는 특징을 가지고 있다.It also has a feature of changing to a rutile type at a high temperature of 900 ° C or higher.
루틸(rutile)의 경우에는 백색 안료 등 공업적으로 넓게 사용되며, 광촉매용으로 사용된다. In the case of rutile, it is widely used industrially such as white pigment and is used for photocatalyst.
이는, 착색력이 우수하며, 열적으로 안정되어 있다는 특징이 있다.This is characterized by excellent coloring power and thermal stability.
도 7은 이산화티타늄(TiO2)의 결정구조를 도시한 것이다.7 shows the crystal structure of titanium dioxide (TiO 2 ).
한편, 본 발명의 콘크리트 함침용 조성물 중, 표면 침투제는 유기계 표면 침투제인 것과 아울러, 액상형 실리케이트계 표면 침투제를 사용한다.On the other hand, in the concrete impregnating composition of the present invention, the surface penetrant is an organic surface surface penetrant and a liquid type silicate surface surface penetrant.
무기계 표면 침투제의 경우, 국내 적용이 실질적으로 용이하지 않으며 경제적으로 불리하다는 단점이 있다.In case of an inorganic surface penetrant, it is disadvantageous in that it is not practical in domestic application and is economically disadvantageous.
실리케이트계 표면 침투제는 태양광에 의한 광촉매의 화학 반응 시, 변형을 일으키지 않으며, 내부적으로는 콘크리트 표면에 침투하여 콘크리트의 강도 증진 및 내구성 향상 효과를 발휘한다.The silicate-based surface penetration agent does not cause deformation when the photocatalyst is chemically reacted with sunlight, and penetrates the concrete surface internally, thereby improving the strength and durability of the concrete.
이러한 표면 침투제를 이용하여 광촉매가 함침된 콘크리트는 내부 화학반응 활성화 및 마찰계수의 증가로 인하여 강도 증진과 더불어, 부착성능 개선 및 충진 등의 효과를 나타낸다.The concrete impregnated with the photocatalyst using the surface impregnant exhibits the effect of improving adhesion and filling, as well as improving the strength due to the activation of the internal chemical reaction and the increase of the coefficient of friction.
본 발명의 표면 침투제는 불화수소 1~10 중량%; 탄산 마그네슘 5~15 중량%; 실리카겔 10~20 중량%; 물 60~80 중량%;가 혼입되어 형성된다.The surface penetrant of the present invention comprises 1 to 10% by weight of hydrogen fluoride; 5 to 15% by weight of magnesium carbonate; 10 to 20% by weight of silica gel; 60 to 80% by weight of water;
표 1은 표면 침투제의 성분 배합비를 나타낸 것이다.Table 1 shows the composition ratio of the surface penetrant.
이러한 표면침투제는 콘크리트에 침투 시, 시멘트 클링커와 수화반응하여 규산염겔이라고 알려진 C-S-H(Calcium Silicate Hydrate)와 수산화칼슘(Ca(OH)2) 결정이 모세관 공극(capillary pore) 내에 생성되는 포졸란 반응을 활성화시킨다.This surface penetration agent activates a pozzolanic reaction in which CSH (calcium silicate hydrate) and calcium hydroxide (Ca (OH) 2) crystals, which are known as silicate gels, are formed in the capillary pores by hydration reaction with cement clinker .
표면침투제의 실리케이트(Na2O,SiO2) 성분은 포졸란 반응 시, 미활성화 된 수산화칼슘과의 화학 반응에 의해 C-S-H 형태로 모세관 공극에 생성되어 콘크리트 구체의 내부에 공극량을 감소시키는 효과를 나타낸다. The silicate (Na 2 O, SiO 2 ) component of the surface penetrant is produced in the capillary pore in the form of CSH by the chemical reaction with the inactivated calcium hydroxide during the pozzolanic reaction to reduce the porosity inside the concrete sphere.
따라서, 표면침투제를 적용한 콘크리트는 역학적 성능 향상 및 내구성 보강 측면에서 일반 포틀랜드시멘트 콘크리트 보다 치밀한 조직을 형성한다는 장점이 있다.Therefore, the concrete with surface penetration agent has the advantage that it forms denser structure than general portland cement concrete in terms of mechanical performance improvement and durability enhancement.
표면침투제는 기본적으로 시멘트 수화작용에 영향을 미치지 않아야 하므로 시멘트 구성물질의 성분과 유사한 것이 바람직하다고 할 수 있다. Since the surface penetrant should basically not affect the hydration of the cement, it is preferable that it is similar to the composition of the cement constituent.
시멘트의 주요 구성물질은 석회질계, 점토질계 및 석고 등이고, 콜로이달 실리카용액의 주성분은 SiO2로 석회질계의 주성분과 같기 때문에 흡착된 콜로이달 실리카용액으로 인하여 특별한 화학적 반응은 발생하지 않는다.The major components of cement are calcite, clay and gypsum, and the main component of the colloidal silica solution is SiO 2 , which is the main component of the calcareous system, so no special chemical reaction occurs due to the adsorbed colloidal silica solution.
표면침투제의 원료인 실리케이트는 실리카(SiO2)를 기본으로 하는 결합체를 의미한다. The silicate, which is a raw material of the surface penetrant, means a bonded body based on silica (SiO 2 ).
본 발명의 실리케이트계 표면침투제의 기본적인 메카니즘은 크게 실록산 결합 및 제타 전위로 설명될 수 있다.The basic mechanism of the silicate-based surface penetrant of the present invention can be largely explained by the siloxane bond and the zeta potential.
표면침투제 용액은 크기가 대체적으로 1~100nm 정도로 작으므로 침투력이 우수하다.The surface penetrant solution is generally small in size from 1 to 100 nm and therefore has excellent penetration ability.
도 5는 표면침투제 용액의 표면상태를 도시한 것이고, 도 6은 표면침투제 용액의 입자구조를 도시한 것이다.Fig. 5 shows the surface state of the surface impermeant solution, and Fig. 6 shows the particle structure of the surface impermeant solution.
한편, 광촉매가 혼입된 조성물을 이용하여 콘크리트 도로구조물을 시공하는 방법으로는 시멘트 일부를 치환하여 배합하는 방법, 수성 양생제를 이용하여 코팅하는 방법, 광촉매를 표면 침투제를 이용하여 침투시키는 방법 등이 있다.Meanwhile, as a method of constructing a concrete road structure using a composition containing a photocatalyst, there are a method of substituting a portion of cement, a method of coating using an aqueous curing agent, a method of penetrating a photocatalyst using a surface penetrant have.
먼저, 시멘트 일부를 치환하는 방법은 일부 유럽국가 및 일본에서 보도불록 등에 광촉매 소재를 적용 시 사용하고 있는 방법이다.First, the method of replacing part of cement is used in some European countries and Japan when applying photocatalytic material to a news bullock and the like.
현재 가장 활발히 연구가 진행되어 특허 및 시험시공을 통한 대기오염 저감에 긍정적인 효과를 나타내고 있다.Currently, the most active research has been conducted, showing positive effects on reducing air pollution through patent and test construction.
그러나, 위의 방법은 광촉매의 함유 부분이 상당히 두껍기 때문에 광촉매가 많이 사용되어야 하는 단점이 있다.However, the above method has a disadvantage that the photocatalyst must be used in a large amount because the content of the photocatalyst is considerably thick.
또한, 광촉매 반응이 대기와 접하는 반응임을 고려하여 볼 때 내부에 존재하고 있는 광촉매는 광을 받지 못하거나 또는 배기가스와 접촉하지 못함으로써 그 역할을 할 수 없기 때문에 광촉매의 낭비가 심해진다는 문제점이 있다.Considering that the reaction of the photocatalyst is in contact with the atmosphere, there is a problem that the photocatalyst existing in the inside does not receive light or does not come into contact with the exhaust gas, .
광촉매의 종류에 따라 가격의 차이가 크다는 점을 고려하여 볼 때 위의 치환 배합으로 콘크리트 도로를 시공하는 것은 경제성 및 효율성을 확보하지 못하여 실용화에 상당히 어려움이 있는 것이다.Considering that there is a large difference in price depending on the type of photocatalyst, it is difficult to put concrete road by the above substitution mixture because economical efficiency and efficiency can not be ensured and practical use is difficult.
또한, 수성 양생제를 이용한 코팅방법의 경우, 표면에서는 광촉매가 직접적으로 넓은 대기와 접촉하고 있으므로 충분한 효과를 나타낼 것으로 예상된다.In addition, in the case of the coating method using an aqueous curing agent, the photocatalyst is expected to have a sufficient effect because the photocatalyst directly contacts with the wide atmosphere.
그러나, 실제로 콘크리트 포장의 마모나 마찰로 발생하는 광촉매의 감소로 인하여 장기간 사용이 용이하지 못하다는 문제점이 있다.However, there is a problem in that it is not easy to use for a long period of time due to a decrease in photocatalyst caused by abrasion or friction of concrete pavement.
반면, 본 발명에서 사용하는 방법 즉, 광촉매를 표면 침투제를 이용하여 침투시키는 방법의 경우, 침투깊이에 따라 마모의 위험이 없으며 광촉매가 적정량 사용될 수 있다는 장점이 있다.On the other hand, the method used in the present invention, that is, the method of infiltrating the photocatalyst using the surface penetrant, has no advantage of abrasion depending on the depth of penetration and can use an appropriate amount of the photocatalyst.
또한, 자동차의 배기가스와 접하는 대기가 넓기 때문에 광촉매의 공기정화효과가 충분히 발휘될 수 있다는 장점이 있다.Further, since the atmosphere in contact with the exhaust gas of the automobile is wide, the effect of purifying the air of the photocatalyst can be sufficiently exhibited.
더불어, 위의 방법들과 비교하여 경제성을 충분히 확보할 수 있으므로 콘크리트 도로를 시공하기에 가장 적합한 방법이라고 볼 수 있다.In addition, it can be considered as the most suitable method to construct concrete road because it can secure economical efficiency compared with the above methods.
본 발명의 콘크리트 함침용 조성물을 이용한 콘크리트 도로구조물의 시공방법은 다음과 같이 이루어진다.A method of constructing a concrete road structure using the concrete impregnating composition of the present invention is as follows.
먼저, 표면 침투제와 광촉매를 혼입하여 콘크리트 함침용 조성물을 형성하는 혼입단계가 이루어진다.First, a mixing step is carried out in which a surface impregnant and a photocatalyst are mixed to form a concrete impregnating composition.
그리고 콘크리트의 표면에 콘크리트 함침용 조성물을 함침시키는 함침단계가 이루어진다.Then, an impregnation step of impregnating the surface of the concrete with the concrete impregnating composition is performed.
이 함침단계는 콘크리트 함침용 조성물을 스프레이 등을 이용하여 콘크리트 표면에 분사시키는 것이 바람직하다.In this impregnation step, it is preferable that the composition for impregnating the concrete is sprayed onto the concrete surface by spraying or the like.
또한, 함침단계시 함침온도는 제한 없으므로 작업이 용이하다는 장점이 있다.In addition, since the impregnation temperature at the impregnation step is not limited, there is an advantage that the operation is easy.
따라서, 상온(10~30℃)에서 간편하게 함침작업이 이루어질 수 있다.Therefore, impregnation can be easily performed at room temperature (10 to 30 ° C).
함침 시간은 콘크리트가 굳지 않은 콘크리트인 경우, 콘크리트 표면의 물기가 마르는 시점에 콘크리트 함침용 조성물을 함침시키는 것이 바람직하다.When the concrete is not hardened, it is preferable to impregnate the concrete impregnating composition at the time when the water on the concrete surface is dried.
또한, 굳은 콘크리트의 경우, 콘크리트 함침용 조성물의 함침시간은 상시 가능하다.Also, in the case of hardened concrete, the impregnation time of the concrete impregnating composition is always possible.
이와 같은 시공방법으로 형성되는 콘크리트 도로구조물은 콘크리트 도로 및 도로의 중앙분리대, 도로 측구 연석 등이 포함될 수 있다.Concrete road structures formed by such a construction method may include concrete roads, median blocks of roads, roadside curbs, and the like.
이하, 본 발명의 효과를 알아보기 위한 실험예에 관하여 설명한다.Hereinafter, experimental examples for explaining the effects of the present invention will be described.
본 발명에서는 전계방사형 주사전자현미경(SEM/EDAX)을 사용하여 광촉매 즉, 이산화티타늄(TiO2)의 분포도 및 침투 분석을 실시하였다.In the present invention, the distribution and penetration analysis of a photocatalyst, that is, titanium dioxide (TiO 2 ), was performed using a field emission scanning electron microscope (SEM / EDAX).
표 2는 실험에 사용된 광촉매 및 적용인자를 나타낸 것이다.Table 2 shows the photocatalyst and application factors used in the experiment.
광촉매의 경우, 나노(25nm)입자이며, 아나타제인 P-25를 사용하였고, 적용인자로는 본 발명에서 제시하는 표면 침투제 침투 방법 및, 국외에서 많이 사용되고 있는 광촉매 치환 배합 방법, 양생제의 코팅을 적용한 방법을 사용하였다.In the case of the photocatalyst, nano (25 nm) particles and P-25 as an anatase were used. As the application factors, there are a method of penetrating the surface penetrant as disclosed in the present invention, a photocatalyst substitution compounding method widely used outside the country, The applied method was used.
치환배합의 경우, 시멘트량의 5%를 광촉매로 치환하여 배합하였고, 나머지 2가지의 적용인자는 표면에 살포하여 광촉매의 검출여부를 확인하였다. In case of substitution, 5% of cement amount was substituted with photocatalyst and the other two application factors were sprayed on the surface to confirm the detection of photocatalyst.
도 8은 광촉매인 이산화티타늄(TiO2)을 1:2로 배합한 모르타르 시편의 제작과정을 나타낸 것이다.FIG. 8 shows a process for producing a mortar specimen in which titanium dioxide (TiO 2 ) as a photocatalyst is mixed at a ratio of 1: 2.
모르타르 시편의 경우, 티타늄 검출을 확인하기 위한 실험을 실시하기 위해서 시편 사이즈가 작아야 하며, 추후 질소산화물(NOx) 제거실험을 수행하기 위하여 사이즈를 2cm×2cm×2cm로 제작하였다. In the case of mortar specimens, specimen size should be small in order to carry out the experiment to confirm the detection of titanium. In order to carry out the experiment to remove NOx, 2cm x 2cm x 2cm was made.
이산화티타늄(TiO2)(5%) 치환배합 시 시멘트의 5%를 TiO2로 치환하여 모르타르 배합을 실시하였으며, 유기계 표면침투제 및 수성 양생제 적용 시 배합된 1:2 모르타르 시편을 일정기간 양생 후 표면에 살포하였다.The mortar mixture was prepared by replacing 5% of cement with TiO2 during the substitution of titanium dioxide (TiO2) (5%). The 1: 2 mortar specimen mixed with the organic surface impregnant and aqueous curing agent, Lt; / RTI >
전계방사형 주사전자현미경(SEM/EDAX)은 금속표면에 강한 양전위을 걸어 주어서 전자를 표면으로부터 떼어내는 전자총을 사용하여 고휘도의 전자빔을 얻을 수 있다. A field emission scanning electron microscope (SEM / EDAX) can obtain a high-brightness electron beam by using an electron gun which attracts electrons from the surface by applying a strong positive potential to the metal surface.
따라서 고분해능, 고배율로 분석이 가능하며, 시료표면에서 발생하는 다양한 신호를 검출하여 물질의 형태, 구조, 성분 등을 분석할 수 있는 장비이다. Therefore, it is possible to perform analysis with high resolution and high magnification, and it is a device that can detect various signals generated on the surface of a sample and analyze the shape, structure, and components of the material.
광촉매(TiO2)의 분말도에 따라 광촉매(TiO2) 검출을 판단하기 위해서 전계방사형 주사전자현미경을 이용하여 미세구조 및 성분분석을 실시하였다.In order to determine the photocatalyst (TiO2) detection according to the powder diagram of the photocatalyst (TiO2), microstructure and composition analysis were carried out using field emission scanning electron microscope.
광촉매가 적정깊이에 검출되는지를 판단하기 위해서 도 9에 도시된 바와 같이 측정하였다. In order to determine whether the photocatalyst is detected at an appropriate depth, the measurement was made as shown in Fig.
EDAX에 분석하기 위해서는 진공상태가 되어야 측정할 수 있기 때문에 도 9와 같이 시편 중앙 표면에서부터 10mm 이상의 부분을 시편으로 다시 분리하여, EDAX 분석을 실시하였다. In order to perform EDAX analysis, the sample must be in a vacuum state. Therefore, as shown in FIG. 9, a portion of 10 mm or more from the center of the specimen was separated again into specimens and subjected to EDAX analysis.
다양한 적용방안이 광촉매에 적정깊이나 효과와 경제적인 측면을 고려하여 시편의 표면으로부터 0.33mm를 기준으로 검출결과를 분석하였다.Various application methods were analyzed based on 0.33mm from the surface of the specimen considering the proper depth, effect and economical aspect of the photocatalyst.
도 10은 시멘트 일부를 치환하여 배합하는 방법에 따른 티타늄 검출을 분석한 EDAX 분석결과이다.FIG. 10 shows the results of EDAX analysis of titanium detection according to a method of replacing and mixing part of cement.
광촉매의 함유량이 5%로 치환배합한 결과로써, 티타늄의 질량비가 3.38% 검출되었다.As a result of substituting the content of the photocatalyst into 5%, the mass ratio of titanium was 3.38%.
분석 결과, 치환배합의 경우에는 기본적으로 많은 양의 광촉매를 소비하고 있으나, 콘크리트 표면을 제외한 내부에서는 배기가스와 접촉하지 못함으로써 그 역할을 할 수 없기 때문에 광촉매의 소비가 심해진다는 문제점을 확인할 수 있다.As a result of the analysis, it can be confirmed that although the photocatalyst consumes a large amount of photocatalyst in the case of the substitution compound, the photocatalyst is consumed more because the photocatalyst is not in contact with the exhaust gas except for the surface of the concrete, .
도 11은 수성 양생제를 이용한 코팅 방법에 따른 티타늄 검출을 분석한 EDAX 분석결과이다.11 shows the results of EDAX analysis of titanium detection according to the coating method using an aqueous curing agent.
EDAX 분석결과에서 티타늄의 질량비가 검출되지 않은 것을 확인할 수 있다. From the EDAX analysis results, it can be seen that the mass ratio of titanium was not detected.
즉, 시편 위에 5%의 광촉매를 표면 살포한 결과 양생제의 주성분인 Si가 검출되었으나, 티타늄이 검출되지 않았다.That is, when 5% of the photocatalyst was sprayed onto the specimen, Si as the main component of the curing agent was detected, but no titanium was detected.
따라서, 위의 방법은 시간이 경과할 수록 콘크리트 표면에서 광촉매의 기능이 발휘되기가 어려울 것으로 판단되었다.Therefore, it was considered that the above method would not be able to exert the function of the photocatalyst on the concrete surface over time.
도 12는 본 발명에서 제시하는 유기계 표면 침투제를 이용한 침투방법에 따른 티타늄 검출을 분석한 EDAX 분석결과이다.FIG. 12 shows the results of EDAX analysis of titanium detection according to the penetration method using the organic surface impregnant shown in the present invention.
EDAX 분석결과에서 티타늄의 질량비가 14.83%가 검출된 것을 확인할 수 있다. EDAX analysis showed that the mass ratio of titanium was detected to be 14.83%.
즉, 치환배합을 통한 EDAX 분석결과에서는 티타늄의 질량비가 3.38% 검출되었다. In other words, the mass ratio of titanium was 3.38% in the EDAX analysis.
광촉매의 함유량이 5%로 치환배합한 결과로써 티타늄이 5% 미만의 질량비를 나타내고 있다. As a result of substituting 5% of the content of the photocatalyst, titanium has a mass ratio of less than 5%.
치환배합의 경우에는 기본적으로 많은 양의 광촉매를 소비하고 있으나, 콘크리트 표면을 제외하는 내부에서는 배기가스와 접촉하지 못함으로써 그 역할을 할 수 없기 때문에 광촉매의 소비가 심해진다. In the case of the substitution compound, a large amount of photocatalyst is consumed, but the inside of the concrete except the surface is not in contact with the exhaust gas, so that the photocatalyst is consumed because the photocatalyst can not play the role.
따라서, 광촉매의 경제성이나 효율성이 떨어지는 결과를 보이고 있다. Therefore, the economical efficiency and the efficiency of the photocatalyst are lowered.
또한, 수성 양생제를 이용한 코팅의 경우에는 티타늄이 검출되지 않았으며, 콘크리트 포장에 적용하기에는 자동차로 인한 마모 및 산화에 따른 광촉매 효과의 손실이 빠르게 진행될 것으로 판단된다. In addition, titanium was not detected in the case of the coating using an aqueous curing agent, and the loss of the photocatalytic effect due to the abrasion and oxidation due to the automobile would be accelerated to be applied to the concrete pavement.
본 발명에서 제시하는 유기계 표면침투제를 이용한 경우 0.33mm에서 티타늄이 검출되었으며, 광촉매의 적정한 침투깊이를 보이고, 배합 및 코팅과 비교하여 충분한 경제성을 확보 할 수 있는 것을 확인할 수 있다.Titanium was detected at 0.33 mm using the organic surface impregnant according to the present invention, and it was confirmed that adequate penetration depth of the photocatalyst was shown and sufficient economical efficiency was secured compared with the formulation and coating.
즉, 콘크리트 포장에 적용하기 위하여 유기계 표면침투제를 이용하여 침투시키는 방법이 가장 적합하다.In other words, it is best to use an organic surface impregnant to penetrate concrete pavement.
한편, 도로의 마모가 발생하여도, 광촉매의 효과를 나타내기 위해서 표면에서부터 일정 깊이까지의 광촉매가 많이 분포하고 있는 것이 최적의 광촉매 분포라 할 수 있다.On the other hand, even if road abrasion occurs, the photocatalyst distribution in which the photocatalysts are distributed from the surface to a certain depth in order to exhibit the effect of the photocatalyst is an optimum photocatalyst distribution.
도 13에 도시된 바와 같이, 표면 3mm 내에서 표면으로 가까울수록 가장 많은 광촉매를 분포시키는 것이 가장 최적의 분포라고 판단하였다. As shown in Fig. 13, it was judged that the most optimal distribution was that the more the photocatalyst was distributed, the closer the surface was within 3 mm from the surface.
따라서, 유기계 표면침투제를 이용한 침투방법을 적용하여 침투여부를 확인하였으며, 광촉매의 입자와 종류에 따른 침투깊이를 측정하는 실험을 하였다.Therefore, the penetration method using the organic surface impregnant was applied and the penetration depth was measured according to the particle and kind of the photocatalyst.
또한, 광촉매를 치환배합한 일반적인 결과와 본 발명에서 제시하는 유기계 표면침투제를 이용하여 광촉매를 적용한 시편의 차이를 확인하기 위해서 광촉매를 치환한 방법과 유기계표면침투제를 이용한 방법의 결과를 비교,분석하였다.In addition, in order to confirm the difference between the general results of substitution of the photocatalyst and the difference in the specimen using the organic surface impregnant according to the present invention, the results of the method using the photocatalyst replacement and the method using the organic surface impregnant were compared and analyzed .
광촉매가 표면에서부터 일정 깊이까지는 나노입자의 경우 입자가 작기 때문에 침투가 용이할 것이다.In the case of nanoparticles from the surface to a certain depth from the surface of the photocatalyst, the penetration will be easy because the particles are small.
반면에 마이크로 입자의 경우 입자의 크기가 나노입자에 비해 크기 때문에 침투가 용이하지 않을 것으로 판단되지만 적정깊이까지 침투한다면 경제성이 좋은 마이크로입자를 적용하는 것이 좋을 것으로 판단된다.On the other hand, in the case of microparticles, the size of the particles is larger than that of the nanoparticles. Therefore, it is considered that penetration is not easy.
그러므로 본 발며에서는 광촉매의 종류와 입자의 사이즈에 대한 여러 광촉매를 사용하여 침투깊이와 경제성을 고려한 실험을 실시하였다.Therefore, in the present invention, various photocatalysts were used for the type of photocatalyst and particle size, and experiments were carried out in consideration of penetration depth and economical efficiency.
광촉매 종류의 경우 아나타제와 루틸형을 사용하였으며, 아나타제의 경우 P-25(25m), K-100(0.25~0.35um)과 루틸형의 경우 MPT-100(30nm)와 CR-57(260nm)를 적용하였다. Anatase and rutile types were used for the photocatalysts. P-25 (25m), K-100 (0.25-0.35um) for the anatase and MPT-100 (30nm) and CR-57 Respectively.
표 3에 나타낸 바와 같이, 적용인자로는 이산화티탄의 입자에 따른 나노, 마이크로 사이즈와 이산화티탄의 종류인 아나타제, 루틸형으로 구분하여 실험을 실시하였다.As shown in Table 3, experiments were performed by dividing into nano, microsize and titanium dioxide types, anatase and rutile, depending on the particle size of titanium dioxide.
유기계 표면침투제의 사용량과 치환배합을 동일하게 사용할 경우 유기계 표면침투제의 첨가할 수 있는 양이 한정되어 있어 표면침투제와 치환배합에서 사용한 TiO2량을 조정하여 실시하였고, 표면침투제와 치환배합과 비교하기 위하여 질량비,사용량으로 적용하여 비교,분석하였다.The amount of organic surface-suspending agent was limited by the amount of organic surface-suspending agent used and the substitution ratio, and the amount of
먼저, 광촉매를 치환배합한 방법의 티타늄의 깊이에 따른 분포를 알아보기 위해 콘크리트 표면에서 0.33mm의 단위로 질량비를 측정하였고, 총 깊이는 3mm까지 측정하였다.First, in order to investigate the depth distribution of titanium in the method of replacing photocatalyst, the mass ratio was measured in units of 0.33 mm on the concrete surface, and the total depth was measured up to 3 mm.
도 14에 도시된 바와 같이, 표면에서는 100%의 티타늄이 검출되지 않았고 70% 정도의 티타늄만 검출되었다.As shown in Fig. 14, 100% of titanium was not detected on the surface and only about 70% of titanium was detected.
표면 1.33mm에서 100% 이상의 티타늄이 검출되었다.More than 100% of titanium was detected at the surface of 1.33 mm.
사용량에 비해 광촉매가 효율적으로 분포되어 있지 않는 것을 알 수 있고, 다른 깊이에서도 유사한 결과를 나타내고 있다. It can be seen that the photocatalyst is not efficiently distributed relative to the amount used, and similar results are obtained at different depths.
반면, 본 발명에서 제시하는 표면 침투제를 이용한 침투 방법 중, 광촉매 P-25를 이용한 경우의 티타늄 검출 결과는 도 15에 도시된 바와 같다.On the other hand, among the penetration methods using the surface penetrant shown in the present invention, the results of titanium detection in the case of using the photocatalyst P-25 are as shown in FIG.
콘크리트 표면에서 P-25의 침투깊이를 알아보기 위해 0.33mm의 단위로 질량비를 측정하였고 치환배합과 동일하게 3mm까지 측정하였다.To determine the penetration depth of P-25 on the concrete surface, the mass ratio was measured in units of 0.33 mm and measured up to 3 mm as in the substitution formula.
티타늄이 0.33mm에서 70%의 결과를 나타내었으며, 표면에서 멀어지면서 약간의 티타늄이 감소하고 있음을 보였다.Titanium showed a result of 0.33mm to 70%, showing a slight decrease of titanium away from the surface.
표면에서부터 2.66mm 떨어진 거리에서 티타늄이 검출되지 않았다.Titanium was not detected at a distance of 2.66 mm from the surface.
표면으로부터 2.33mm까지 티타늄이 균등하게 검출되었고, 이는 입자의 사이즈가 25nm일 때 모르타르 사이로 침투가 용이한 것으로 판단된다.Titanium was uniformly detected from the surface to 2.33 mm, which is considered to be easy to penetrate into the mortar when the particle size is 25 nm.
따라서, 콘크리트 포장에 적용하기에 적정한 깊이까지 침투되었다고 판단된다.Therefore, it is considered that it has penetrated to a suitable depth for application to concrete pavement.
또한, 표면침투제와 광촉매 CR-57을 이용한 경우는 도 16에 도시된 바와 같은 결과를 나타내었다.In addition, when the surface penetrant and the photocatalyst CR-57 were used, the results shown in Fig. 16 were obtained.
EDAX 분석결과에서 티타늄의 질량비가 검출되었다.In EDAX analysis, the mass ratio of titanium was detected.
콘크리트 표면에서 CR-57의 침투깊이를 알아보기 위해 0.33mm의 단위로 질량비를 측정하였고 치환배합과 동일하게 3mm까지 측정하였다.To determine the penetration depth of CR-57 on the concrete surface, the mass ratio was measured in units of 0.33 mm and measured up to 3 mm as in the substitution formula.
표면으로부터 거리 0.33mm에서 261%, 0.66mm에서는 152.5%, 1mm에서는 52.5%, 1.33mm에서는 46.5%, 1.66mm에서는 20%, 2mm에서는 10%로 질량비,사용량의 티타늄이 검출되었다.The mass ratio and the amount of titanium used were detected as 261% at the distance of 0.33 mm from the surface, 152.5% at 0.66 mm, 52.5% at 1 mm, 46.5% at 1.33 mm, 20% at 1.66 mm and 10% at 2 mm.
CR-57의 경우에는 도 16과 같이 가장 이상적인 침투분포를 나타내고 있으며, 이는 CR-57의 입자 사이즈의 영향으로 표면에서 침투가 가장 많이 이루어진 것으로 판단된다.In the case of CR-57, the most ideal penetration distribution is shown in FIG. 16, and it is considered that the penetration is the highest on the surface due to the particle size of CR-57.
CR-57의 침투깊이는 2.33mm이기 때문에 콘크리트 포장에 적용하였을 때 포장의 공용화에 따른 도로 표층의 마모 후에도 충분한 TiO2의 침투깊이를 가지므로 넓은 대기에 충분히 접촉가능하기 때문에 NOx 제거효과를 볼 수 있을 것으로 판단된다.Since penetration depth of CR-57 is 2.33mm, sufficient penetration depth of TiO2 even after wear of road surface due to the common use of pavement when applied to concrete pavement makes it possible to sufficiently contact with wide atmosphere, .
이와 같이, 본 발명에서 제시하는 표면 침투제를 적용한 콘크리트 함침용 조성물과 이를 이용하여 콘크리트 도로구조물을 시공하는 방법은, 광촉매의 적정한 침투깊이를 확보할 수 있고, 경제성을 확보할 수 있으며, 시간이 지나면서 도로의 마모가 시작되어도 충분한 질소화합물(NOx) 제거거효과를 발휘할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.As described above, the composition for impregnating concrete using the surface penetrant according to the present invention and the method for constructing the concrete road structure using the same can secure the proper depth of penetration of the photocatalyst, ensure economical efficiency, It can be confirmed that even when the wear of the road starts, a sufficient nitrogen compound (NOx) removal effect can be exerted.
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.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It is to be understood that both the technical idea and the technical spirit of the invention are included in the scope of the present invention.
Claims (9)
상기 표면 침투제의 중량 대비, 광촉매 25~35 중량%;를
포함하는 콘크리트 함침용 조성물을 이용한 콘크리트 도로구조물의 시공방법으로서,
상기 광촉매는 이산화티타늄(TiO2)이고,
상기 표면 침투제는 유기계 표면 침투제이며,
상기 표면 침투제와 상기 광촉매를 혼입하여 상기 콘크리트 함침용 조성물을 형성하는 혼입단계; 및
콘크리트의 표면에 상기 콘크리트 함침용 조성물을 함침시키는 함침단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 함침용 조성물을 이용한 콘크리트 도로구조물의 시공방법.
65 to 75% by weight of a liquid type silicate-based surface penetrant;
25 to 35% by weight of the photocatalyst, based on the weight of the surface penetrant,
A method for constructing a concrete road structure using a concrete impregnating composition,
The photocatalyst is titanium dioxide (TiO 2 )
Wherein the surface impermeant is an organic surface impermeant,
Mixing the surface impregnant with the photocatalyst to form the concrete impregnating composition; And
Impregnating the surface of the concrete with the concrete impregnating composition;
Wherein the method comprises the steps of:
상기 이산화티타늄(TiO2)은
아나타제(anatase) 및 루틸(rutile) 중 어느 하나 또는 2 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 콘크리트 함침용 조성물을 이용한 콘크리트 도로구조물의 시공방법.
The method according to claim 1,
The titanium dioxide (TiO 2 )
Wherein the composition is one of anatase and rutile or a mixture of two or more of the anatase and rutile.
상기 함침단계는
상기 콘크리트 함침용 조성물을 상기 콘크리트 표면에 분사시키는 것을 특징으로 하는 콘크리트 함침용 조성물을 이용한 콘크리트 도로구조물의 시공방법.The method according to claim 1,
The impregnating step
Wherein the composition for impregnating concrete is sprayed onto the surface of the concrete.
제 1항에 있어서,
상기 함침단계는
상온(10~30℃)에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 함침용 조성물을 이용한 콘크리트 도로구조물의 시공방법.
The method according to claim 1,
The impregnating step
(10 to 30 占 폚). The method for constructing a concrete road structure using the composition for impregnating concrete.
상기 함침단계는
상기 콘크리트가 굳지 않은 콘크리트인 경우, 상기 콘크리트 표면의 물기가 마르는 시점에 상기 콘크리트 함침용 조성물을 함침시키는 것을 특징으로 하는 콘크리트 함침용 조성물을 이용한 콘크리트 도로구조물의 시공방법.The method according to claim 1,
The impregnating step
Wherein the concrete is impregnated with the concrete impregnating composition at the time when the water on the concrete surface is dried when the concrete is not hardened.
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