KR101744500B1 - 실란커플링제로 표면이 개질된 무기질 충진재를 포함하는 균열보수용 고탄성 퍼티재의 조성물 및 이를 이용한 균열 보수 공법 - Google Patents

실란커플링제로 표면이 개질된 무기질 충진재를 포함하는 균열보수용 고탄성 퍼티재의 조성물 및 이를 이용한 균열 보수 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실란커플링제로 표면이 개질된 무기질 충전재를 함유하여 부착강도, 균열추종성(신장율), 인장강도, 저온굴곡저항성, 상도적합성, 내수성, 내알칼리성이 우수한 건축물 외벽용 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물 및 이를 이용한 균열 보수 공법에 관한 것이다.

Description

실란커플링제로 표면이 개질된 무기질 충진재를 포함하는 균열보수용 고탄성 퍼티재의 조성물 및 이를 이용한 균열 보수 공법{Composition of high elastic putty for crack repair containing inorganic filler surface modified with silane coupling agent and construction method thereof}
본 발명은 실란커플링제로 표면을 개질시킨 무기질 충진재를 포함하여 부착강도, 균열추종성(신장율), 인장강도, 저온굴곡저항성, 상도적합성, 내수성, 내알칼리성이 우수한 건축물 외벽용 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물 및 이를 이용한 균열 보수 공법에 관한 것이다.
일반적으로 건설구조물의 대부분을 차지하고 있는 철근콘크리트 구조물은 재령 경과에 따라 구조물 자체가 노후화되며, 4계절이 뚜렷한 국내 환경 온도변화에 따른 수축·팽창에 의한 균열과 박리·박락, 해안에 인접한 건축물은 비래염분이 콘크리트에 침투되면서 철근에 조성된 부동태 피막이 소실(파괴)되어 철근의 부식을 야기하게 되며, 콘크리트 표면은 오염된 대기중에 장기간 노출되면서 탄산가스와 시멘트 수화물이 반응하여 중성화됨으로써 철근 부식의 원인이 된다. 이때 철근 부식은 철근의 체적 팽창을 유발하여 콘크리트의 균열 및 단면 탈락으로 건축물의 내구성이 저하됨에 따라 유지관리 차원에서 주기적으로 보수·보강을 하여야 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래의 콘크리트 건축물 외벽 보수공법으로는 균열의 내부에 저점도 수지를 주입하여 균열부 사이를 충진하는 주입공법; 및 균열이 발생한 모재의 표면을 V 또는 U 커팅(cutting)하여 실링재를 충전하는 공법; 및 0.2mm 이하의 미세 균열의 표면에 도막을 형성시키는 표면처리공법이 주로 이루어지고 있다.
일반적으로, 아파트 및 고층 콘크리트 건축물 보수공사의 경우에는 로프 공(rope craftman)이 한 가닥 로프에 의지한 채 고공작업을 하는 위험한 공정을 수반하게 된다. 그러나 표면처리공법에 주로 사용되고 있는 기존의 균열보수용 퍼티재는 작업 후 경화과정에서 균열부위를 오버랩한 부위에서 단면축소가 발생하여 2~3회 연속작업을 하여야 하는 불편함이 있다.
따라서, 상기와 같은 위험한 작업환경에서 로프공들의 안전사고를 방지하기 위해서는 로프 작업의 공정을 최대한 단축시키는 것이 필요하며, 경화과정에서 단면축소가 없는 균열보수재(퍼티재) 및 그에 따른 공법이 필요함에도 불구하고 이에 대한 고려가 충분하지 않은 실정이다.
위와 같은 사유로 로프공들은 기존에 사용되고 있던 균열보수재(퍼티재)의 단면축소 결함을 메꾸기 위해 위험작업을 반복함으로써 안전사고에 무방비로 노출되는 문제가 상존하고 있는바, 이에 따른 경화과정에서의 균열부위 오버랩 부분에서 단면결손을 극소화하는 균열 보수용 탄성 퍼티재가 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-0911974호에는 아크릴 에멀젼 40~60중량부; 충진제 50~70중량부; 증점제 0.1~2중량부; 증점보조제 0.1~0.5중량부; pH 조절제 0.01~0.2중량부; 가교촉진제 0.1~1중량부; 가소제 0.01~0.5중량부; 및 0.5~3중량부의 흐름저항성물질;을 포함하는 건축 토목 구조물의 균열 보수제 조성물과 이를 이용한 균열 보수 공법에 대한 내용이 기재되어 있다. 대한민국 등록특허 제10-0773419호에는 25~30중량%, 연옥 45~55중량%, 소포제 0.1~0.3중량%, 분산제 0.1~0.3중량%, 방부제 0.05~0.15중량%, EHEC(Ethyl Hydroxy Ethyl Cellulose) 증점제 0.3~0.5중량%, 무기질 증점제 1~2중량%, 에멀젼 수지 2~4중량%, pH 조절제 0.05~0.1중량%, 탄산칼슘 12~17중량%, 규회석 0.5~1.5중량% 및 알칼리 솔러블 증점제 0.2~0.7중량%를 포함하며, 이때, 상기 연옥은 규산(SiO2) 17~19중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 1~3중량%, 산화철(Fe2O3) 0.3~0.8중량%, 산화칼슘(CaO) 27~33중량%, 산화마그네슘(MgO) 13~18중량%, 산화칼륨(K2O) 0.2~0.5중량%, 산화나트륨(Na2O) 0.3~0.8중량% 및 기타성분 30~35중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 연옥이 함유된 퍼티 조성물에 대한 내용이 기재되어 있다. 대한민국 공개특허 제10-0732408호에는 아크릴 수지의 함량은 6중량%, 증점제의 함량은 0.7중량%, 분산제의 함량은 0.1중량%, 방부제의 함량은 0.1중량%, 동결방지제의 함량은 3중량%, 소포제의 함량은 0.05중량%, pH조절제의 함량은 0.05중량%, 충전제의 함량은 70중량%, 희석용매의 함량은 20중량%인 것을 특징으로 하여 페이스트상으로 제조된 퍼티로서 인테리어용 기초도장, 석고보드 조인트콤파운드, 목재, 콘크리트 및 석고보드 흠집 보수, 올퍼티 시공 및 미세크랙 충진, 데코레이션 마감용 등으로 사용하는 내한성 퍼티의 조성물에 대한 내용이 기재되어 있다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 건축물 외벽의 미세균열부위에 적용하는 표면처리공법용 균열보수재가 경화과정에서 균열부 오버랩 부위의 단면결손을 극소화하여 로프공의 작업공정을 단축함으로써 안전사고 발생의 위험성을 감소시키는 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물과 이를 이용한 균열 보수 공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 실란커플링제로 표면이 개질된 마이크로 파우더를 혼입함에 따라, 기존 콘크리트면의 시멘트 성분과 화학적으로 반응하여 바탕면과 강한 부착강도를 발현함으로써 프라이머 도장 공정이 생략 가능한 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물과 이를 이용한 균열 보수 공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 실란커플링제로 표면이 개질된 마이크로 파우더를 혼입함에 따라, 조성물 내부에 구성된 이질재 간의 결합력을 강화시켜 저온(-18℃ 이하)에서도 강력한 굴곡저항성을 발현하는 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물과 이를 이용한 균열 보수 공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 실란커플링제로 표면이 개질된 마이크로 파우더를 혼입함에 따라, 콘크리트 모체의 거동에 따른 균열부위의 변화를 추종하는 균열추종성으로 표면에 균열을 유발하지 않는 높은 신장율을 발현하는 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물과 이를 이용한 균열 보수 공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 실란커플링제로 표면이 개질된 무기질 충전재를 함유하는 것을 특징으로 하는 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물을 제공한다.
여기서, 상기 실란커플링제로 표면이 개질된 무기질 충전재는, 바람직하게 탄산칼슘, 뵘석 및 규회석으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 무기질 충전재의 표면을 실란커플링제로 개질시킨 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 평균 입경 400 메쉬 이상인 탄산칼슘, 뵘석 및 규회석으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 무기질 충전재의 표면을 실란커플링제로 개질시킨 것이 좋고, 가장 바람직하게는 실란커플링제로 표면이 개질된 평균 입경이 6 ~ 12 ㎛, pH 8.0 ~ 10.0, 비중 2.8 ~ 2.92, 분자량 340 ~ 350인 규회석인 것이 좋다.
또한, 본 발명의 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물은 이질재간의 결합력과 시공 바탕면과의 부착력을 극대화시키기 위해 무기질 충전재의 표면을 실란커플링제로 개질시키는데, 실란커플링제는 분자 내에 유기 기능성기와 결합할 수 있는 반응기 및 무기질 재료와 결합할 수 있는 반응기를 동시에 갖기 때문에 이종 소재 간의 부착력 개선과 이에 수반되는 기계적 강도, 내수성, 내후성, 내열성의 특성을 향상시키는데 중요한 역할을 한다.
상기 실란커플링제는, 바람직하게 γ-아미노프로필트리메톡시실란(APS: γ-Aminopropyltrimethoxysilane), γ-글리시딜프로필트리메톡시실란(GPS: γ-Glycidylpropyltrimethoxysilane), 비닐메톡시실란(VS: Vinylmethoxysilane), γ-멜캅토프로필트리메톡시실란(MGPS: γ-Mercaptopropyltrimethoxysilane), γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(MPS: γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilane), γ-아미노프로필메틸디에톡시실란(APDES: γ-Aminopropylmethyldiethoxysilane), γ-아미노프로필메틸트리에톡시실란(APTES: γ-Aminopropylmethyltriethoxysilane), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(GPTMS: 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 좋다.
이때, 상기 실란커플링제는 가수분해 후 사용하는데, 가수분해 과정에서 산 해교제(pH 조절제)를 사용하는 것이 좋다. 상기 산 해교제는, 바람직하게 아세트산, 질산, 에탄올, 메탄올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용하는 것이 좋다.
한편, 본 발명의 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물은 실란커플링제로 표면이 개질된 무기질 충전재 외에 코-폴리머 바인더, 무기질 충전재, 기능성 첨가제를 더욱 함유하는 것이 좋은데, 바람직하게는 코-폴리머 바인더 20 ~ 45중량%, 무기질 충전재 40 ~ 60중량%, 실란커플링제로 표면이 개질된 무기질 충전재 3 ~ 10중량% 및 기능성 첨가제 1 ~ 5중량%을 포함하는 것이 좋다.
상기 코-폴리머 바인더는, 전체 중량에 대하여 20 ~ 45중량% 함유되는 것이 바람직하다. 20중량% 미만이면 부착강도, 균열추종성 내수성 및 내화학성(내알칼리성)이 저하되는 단점이 있으며, 45중량%를 초과하면 점도가 높아져 작업성에 불편을 초래하고 제조비용의 상승으로 경제성의 저하를 초래하는 단점이 있다.
상기 무기질 충전재는, 조성물 전체 중량에 대하여 40 ~ 60중량% 함유되는 것이 바람직하다. 40중량% 미만인 경우에는 적정한 두께의 도막 형성이 어렵고, 코-폴리머 바인더의 함량이 높아져 건조 및 경화시간이 지연될 뿐만 아니라 경제성이 저하되는 단점이 있다. 또한, 60중량%를 초과하는 경우에는 재료의 혼합성과 점도상승에 의한 작업성의 저하 및 물리·화학적 성능이 저하되는 단점이 있다.
상기 실란커플링제로 표면이 개질된 무기질 충전재는, 조성물 전체 중량 중 3 ~ 10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 3중량% 미만이면 코-폴리머 바인더와 무기질 충전재 간의 결합력이 미흡할 뿐만 아니라 이질 재료 간 및 바탕면과의 부착력 증대 효과가 미흡하며, 10중량%를 초과하면 점도가 급격히 상승하여 작업성이 저하됨과 동시에 경제성이 저하되는 단점이 있다.
상기 기능성 첨가제는, 조성물 전체 중량에 대하여 1 ~ 5중량% 함유되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물에 있어서, 상기 코-폴리머(Co-polymer) 바인더는, 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물의 초기 접착성 및 경화촉진을 유도하는 역할을 한다.
상기 코-폴리머 바인더는, 바람직하게 히드록시에틸아크릴레이트(hydroxyethyl acrylate), 히드록시에틸메타아크릴레이트(hydroxyethyl methacrylate), 에틸헥사아크릴레이트(ethylhexaacrylate), n-부틸아크릴레이트(n-butyl acrylate) 및 n-부틸메타아크릴레이트(n-butyl methacrylate)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 좋다.
이때, 코-폴리머 바인더는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용하는 것을 사용할 수 있으나, 고형분의 함량 55 ~ 85중량%, pH 6.5 ~ 8.5, 점도 100 ~ 300 cps, 입자 직경 0.05 ~ 0.2 ㎛ 범위에 해당하는 것을 선택하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 높은 고형분의 코-폴리머 바인더는 본 발명의 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물의 물리적 특성(균열추종성, 접착강도, 내수성 및 내화학성(내알칼리성))을 더욱 우수하게 한다.
또한, 상기 무기질 충전재는, 본 발명의 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물의 적정 입경을 유지하여 건조시간을 단축시키고, 표면의 평활성을 확보하여 미려한 표면 질감을 확보하는 역할을 한다.
상기 무기질 충전재는, 바람직하게 경질탄산칼슘, 중질탄산칼슘, 황산바륨, 벤토나이트 및 규사로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 평균 입경 325 ~ 400 메쉬, 진비중 2.5 ~ 2.7, 경도 2 ~ 4의 경질탄산칼슘을 사용하는 것이 좋다. 상기 무기질 충전재의 평균 입경이 325 메쉬 미만인 경우에는 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물의 경화 후 표면이 거칠어져 수성페인트 등의 마감면이 저하되는 단점이 있으며, 400 메쉬를 초과하는 경우에는 효과에 비해 원자재 비용 상승으로 경제성이 저하되는 단점이 있다.
또한, 상기 기능성 첨가제는 바람직하게 증점제, 증점안정제, pH 조절제, 가소제, 소포제, 방부제 및 분산제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 좋다.
상기 증점제는 본 발명의 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물의 저장 중 침강 방지 및 작업시 처짐 현상을 방지하면서 일정한 도막 두께를 용이하게 한다. 상기 증점제는 바람직하게 셀룰로오스 에테르계인 히드록시에틸셀룰로오스(Hydroxy ethyl cellulose), 소수성기가 치환된 히드록시에틸셀룰로오스(Hydroxy ethyl cellulose), 히드록시프로필메틸셀룰로오스(Hydroxy propyl methyl cellulose) 및 히드록시에틸메틸셀룰로오스(Hydroxy methyl ethyl cellulose)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
더욱 바람직하게는 점도가 10,000 ~ 15,000 cps이면서; 히드록시알킬기 치환도가 45 ~ 75%인 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시알킬기 치환도가 45 ~ 75%이면서 소수성기의 치환도가 0.1 ~ 0.3%인 히드록시에틸셀룰로오스 중 선택되는 하나 이상인 것이 좋다.
또한, 상기 증점제는 조성물의 전체 중량 대하여 0.1 ~ 3.0중량% 함유되는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 1.0 ~ 2.0중량% 범위로 포함하는 것이 좋다. 0.1중량% 미만인 경우에는 재료분리 및 처짐 현상 억제 효과가 매우 미흡하며, 3.0중량%를 초과하는 경우에는 점도의 급격한 상승으로 작업성이 곤란해지는 단점이 있다.
상기 증점안정제는 증점제의 기능을 더욱 향상시켜 주면서 본 발명의 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물의 처짐 방지, 입자들의 안정성 향상뿐만 아니라 보습 효과의 지속성, 부착 강도의 증진 등의 물리적 강도 향상 및 윤활 특성에 의한 작업성 개선의 효과를 나타내며 용기 내의 분산된 입자들의 안정성을 향상시켜 준다.
상기 증점안정제는 바람직하게 전분질계 및 무기질계로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 비중 2.2 ~ 2.5, 점도(brookfield) 3,000 ~ 3,500 cps, pH 9 ~ 9.5, 평균 입경 325 ~ 400 메쉬인 규산알루미늄계 무기질 증점안정제를 사용하는 것이 좋다.
또한, 상기 증점안정제는 조성물 전체 중량에 대하여 0.05 ~ 0.5중량% 함유되는 것이 바람직하다. 0.05중량% 미만인 경우에는 증점안정제의 첨가 효과가 매우 미흡하고, 0.5중량%를 초과하는 경우에는 점도가 지나치게 높아질 뿐만 아니라 건조시간이 매우 지연되는 단점이 있다.
상기 pH 조절제는 본 발명의 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물의 산도를 조절한다. 상기 pH 조절제는 바람직하게 암모니아 무수물(anhydrous ammonia), 암모늄 포스페이트(ammonium phosphate), 디메틸 에탄올 아민(dimethyl ethanolamine), 포름산(formic acid), 탄산수소나트륨(sodium bicarbonate) 및 트리에틸 아민(triethyl amine)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 비중 1.0 ~ 1.1, pH 12 ~ 13, 점도 500 ~ 550 mPa·s의 특성을 나타내는 암모니아 무수물계 pH 조절제를 사용하는 것이 좋다.
또한, 상기 pH 조절제는 본 발명의 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물 전체 중량에 대하여 0.01 ~ 0.2중량% 함유되는 것이 좋고, 더욱 바람직하게는 0.1 ~ 0.15중량% 함유되는 것이 좋다. 0.01중량% 미만인 경우에는 산도 조절의 효과가 매우 미흡하고, 0.2중량%를 초과하는 경우에는 내수성이 저하되는 단점이 있다.
상기 가소제는, 조막의 역할을 함으로서 작업시 본 발명의 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물을 고르게 펼쳐준다. 상기 가소제는 바람직하게 디옥틸아디페이트(DOA; Dioctyl Adipate), 디옥틸테레프탈레이트(DOTP; Dioctyl terephthalate), 디-N-옥틸프탈레이트(DnOP; Di-N-octylphthalate), 디(2-에틸헥실)프탈레이트(DEHP; Di(2-ethylhexyl)phthalate), 디이소닐프탈레이트(DINP; Diisononyl phthalate), 디소데실 프탈레이트(DIDP; Diisodecyl Phthalate), 디부틸프탈레이트(DBP; Dibutyl phthalate) 및 벤질부틸프탈레이트(BBP; Benzyl butyl phthalate)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것이 좋다.
더욱 바람직하게는 비중 0.9 ~ 0.95, 굴절률 1.4 ~ 1.5, 에스텔가 300 ~ 350, 산가 0.03 ~ 0.05, 가열감량 0.1 ~ 0.2%인 DOA를 사용하는 것이 좋다.
또한, 상기 가소제는 조성물 전체 중량에 대하여 0.01 ~ 0.4중량% 함유되는 것이 좋고, 더욱 바람직하게는 0.2 ~ 0.3중량% 함유되는 것이 좋다. 0.01중량% 미만인 경우에는 조막형성의 효과가 미흡하며, 0.4중량%를 초과하는 경우에는 부착력이 저하되는 단점이 있다.
상기 소포제는 미세기포의 제거 및 시공과정에서 내부 함유된 기포가 신속히 표면으로 빠져나와 표면을 균일하고 평활하게 구현하기 위해서 사용한다. 상기 소포제는 바람직하게 광물유계, 실리카실리콘계 및 변성실리콘계로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 pH 5.0 ~ 5.5, 비중 0.8 ~ 0.9, 유효성분 100%, 비이온성의 특성을 나타내는 광물유계의 소포제를 사용하는 것이 좋다.
또한, 상기 소포제는 조성물 전체 중량에 대하여 바람직하게는 0.1 ~ 0.4중량%, 더욱 바람직하게는 0.2 ~ 0.3중량% 함유되는 것이 좋다. 0.1중량% 미만인 경우에는 기포 제거의 효과가 미흡하며, 0.4중량%를 초과하는 경우에는 부착력과 표면 강도의 급격한 저하 및 건조가 매우 지연되는 단점이 있다.
상기 방부제는 하절기 온도와 습도의 영향으로 미생물에 의해 조성물이 부패되어 변질되는 것을 방지한다. 상기 방부제는 바람직하게 메탄티올(methanethiol), 에탄티올(ethanethiol), 펜탄티올(pentanethiol), 이소티아졸(isothiazol), 살리실산(salicylate), 시스테인(cysteine), 2-머캅토에탄올(2-mercaptoethanol) 및 트랜스글루타미나제(transglutaminase)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 pH 8.0 ~ 9.5, 비중 1.02 ~ 1.04, 점도 5.0 ~ 5.5 mPas인 이소티아졸계 방부제를 사용하는 것이 좋다.
또한, 상기 방부제는 조성물 전체 중량에 대하여 바람직하게는 0.05 ~ 0.2중량% 함유되는 것이 좋다. 0.05 중량% 미만인 경우에는 부패 방지 등의 효과가 매우 미흡하고, 0.2중량%를 초과하는 경우에는 부착력 및 기타 물성의 저하가 나타나는 단점이 있다.
상기 분산제는 본 발명의 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물 제조 과정 중에 조성물의 입자(고형분)를 고르게 분산시키는 기능을 발휘한다. 상기 분산제는 바람직하게 구연산나트륨(sodium citrate), 무수말레인산소듐염(sodium salt of a maleic anhydride), 카르복실산 고분자전해질의 소듐염(sodium salt of a carboxylate polyelectrolyte), 스테아르산 칼슘(Calcium Stearate), 아연 스테아레이트(Zinc Stearate) 및 디메틸디스테아릴 암모늄염(dimethyldistearyl ammonium chloride)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 비중 1.0 ~ 1.2, pH 10 ~ 11, 고형분 23 ~ 27%, 점도 100 ~ 150cps의 특성을 나타내는 무수말레인산소듐염 분산제를 사용하는 것이 좋다.
또한, 상기 분산제는 조성물 전체 중량에 대하여 바람직하게 0.01 ~ 0.3중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 ~ 0.2중량% 함유하는 것이 좋다. 0.01중량% 미만인 경우에는 분산의 효과가 미흡하고, 0.3중량%를 초과하는 경우에는 재료분리 및 내수성의 저하와 처짐현상이 나타나는 단점이 있다.
한편, 본 발명은 건축물 외벽의 이물질을 제거하는 단계 (a); 실란커플링제로 표면이 개질된 무기질 충전재를 함유하는 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물을 충전 및 오버랩하는 단계 (b); 및 외부용 수성페인트를 도장하여 마감하는 단계 (c);를 포함하며, 프라이머 도장 공정은 제외된 것을 특징으로 하는 균열 보수 공법을 제공한다.
종래의 표면처리공법은 일반적으로 건축물 외벽의 이물질을 제거 후, 프라이머를 도포한 다음 보수재료를 피복하고 있다.
그런데 본 발명은 실란커플링제로 표면을 개질시킨 무기질 충전재를 함유하는 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물을 이용함에 따라, 기존 콘크리트면의 시멘트 성분과 화학적으로 반응하여 바탕면과 강한 부착강도를 발현함으로써 프라이머 도장 공정을 생략할 수 있다.
또한, 오버랩 부위 하단부 기존 균열 발생 부분에서 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물 표면의 단면수축 억제 및 무균열 성능에 의해 작업 공정이 축소되고, 콘크리트 구조물 거동을 추종하는 고탄성으로 고층 건축물에서 위험한 작업을 실행하는 작업자의 위험 작업 노출 빈도를 축소시킬 수 있다.
본 발명은 실란커플링제로 표면이 개질된 무기질 충전재를 함유하여 부착강도, 균열추종성(신장율), 인장강도, 저온굴곡저항성, 상도적합성, 내수성, 내알칼리성이 우수한 건축물 외벽용 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물 및 이를 이용한 균열 보수 공법을 제공할 수 있다.
본 발명의 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물은 실란커플링제로 표면을 개질시킨 무기질 충전재를 혼입하여, 이질재료 간의 결합력이 높고, 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물과 바탕면과의 부착강도가 우수하여 들뜸 현상 및 박리를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물은 이질재료 간의 결합력이 강해 저온에서도 강력한 굴곡저항성을 발현하고, 이로 인해 동결융해 저항성이 발휘되어 시공 부위의 내구성을 증진되고, 유지관리에 필요한 수요발생을 억제할 수 있어 관련 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 균열 보수 공법은 프라이머 도포 공정의 생략, 오버랩 부위 하단부 기존 균열 발생 부분에서 균열보수용 탄성 퍼티재 표면의 단면수축 억제 및 무균열 성능에 의한 작업 공정의 축소, 콘크리트 구조물 거동을 추종하는 고탄성(균열추종성, 신장율)을 발휘하여, 고층 건축물에서 위험한 작업을 수행하는 작업자의 위험 노출 빈도를 축소시킴으로써 안전사고 억제와 함께 작업공정의 비용을 절감할 수 있다.
이하, 본 발명의 구성을 하기 실시예를 통해 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니고 이와 등가의 기술적 사상의 변형까지를 포함한다.
[ 제조예 1: 실란커플링제를 이용한 규회석 표면의 개질]
코-폴리머 바인더와 충전재간의 결합력과 시공 바탕면에서 부착강도 증진의 효과가 발휘되도록, 하기 1단계 내지 3단계를 포함하여 규회석(wollastonite)의 표면을 개질하였다.
<1단계>
전구체로서 규회석 표면에 있는 수분을 제거하였다. 이를 위해 130℃ 오븐에서 3시간 동안 건조시킨 후, 상온까지 냉각시켜 규회석 표면에 흡착되어 있던 수분을 제거하였다.
<2단계>
상온에서 95% 에탄올과 정제수의 비율을 80 : 20 (v/v%)으로 하여 300 ㎖ 제조 후, 마그네틱 교반기로 교반하면서 아세트산을 첨가하여 pH 3.0 ~ 3.5 범위를 유지시키면서 조절한 용매를 500 둥근 플라스크(round flask)에 옮긴 후 유리마개로 막고 300 rpm으로 30분간 교반하였다.
교반이 끝난 후, γ-아미노프로필트리메톡시실란(APS: γ-Aminopropyltrimethoxysilane)을 30 g 혼입한 후, 80℃에서 6시간 동안 300 rpm으로 교반하면서 가수분해를 촉진시키고 축합반응을 유도한 후에 상기 1단계에서 준비된 규회석 6.0 g을 넣고 300 rpm으로 표면을 개질하였다.
<3단계>
상기 2단계에서 표면이 개질된 규회석을 원심분리기를 이용하여 3,000 rpm에서 30분 동안 원심분리 후 상청액을 폐기하였다. 그 후, 2단계에서 제조한 가수분해 전의 용매를 사용해서 3회 세척 후 순수 에탄올을 사용하여 2회 더 세척하였다. 그 후, 원심분리한 다음 오븐에서 180℃ 조건에서 1시간 건조 후, 진공오븐에서 상온 조건하에 24시간 동안 건조시켜 표면이 개질된 규회석을 수차례에 걸쳐 수득하였다.
[ 실시예 1 내지 3: 실란커플링제로 표면이 개질된 규회석을 포함하는 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물의 제조]
하기 표 1과 같이 코-폴리머 바인더와 기능성 첨가제 조합군의 첨가비율은 고정하고, 무기질 충전재와 표면이 개질된 무기질 충전재의 첨가비를 조절하여 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물을 제조하였다.
성 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예
코-폴리머 바인더
(아크릴레이트계)		 35 35 35 35
무기질 충전재
(경질탄산칼슘)		 55 53 51 51
표면을 개질시킨 무기질 충전재
(표면을 개질시킨 규회석)		 5 7 9 -
표면을 개질시키지 않은 무기질 충전재
(규회석)		 - - - 9
증점제(히드록시에틸셀룰로스) 3 3 3 3
증점안정제(규산알루미늄계) 0.5 0.5 0.5 0.5
pH조절제(암모니아무수물) 0.2 0.2 0.2 0.2
가소제(DOA) 0.5 0.5 0.5 0.5
소포제(광물유계) 0.4 0.4 0.4 0.4
방부제(이소티아졸계) 0.2 0.2 0.2 0.2
분산제(무수알레인산소듐염계) 0.2 0.2 0.2 0.2
총계 100 100 100 100
[ 실험예 1: 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물의 물리적 성능 평가]
본 발명의 실란커플링제로 표면이 개질된 무기질 충전재를 포함하는 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물의 물리적 성능(부착강도, 인장강도, 신장율, 상도적합성, 내수성, 내알칼리성)을 확인하기 위해 LH 전문시방서 '45510 도장공사-탄성퍼티'와 한국산업표준 KS F 3211, KS F 6010 시험방법에 따른 각각의 시험을 실시하였다.
1. 부착강도
상기 실시예 1 내지 3과 비교예에서 제조한 각각의 조성물을 대상으로 한국산업표준 KS M 6010 시험방법에 따라 재령 14일이 되는 시점에서 부착강도 시험을 실시하였다. 그 결과는 하기 표 2와 같았다.
시험방법 단위 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 품질기준
(KS M 6010)
KS M 6010 N/㎠ 160 185 210 95 49 이상
실험결과, 상기 표 2에서 확인되는 바와 같이, 실시예 1 내지 3, 비교예의 조성물 모두 품질기준을 만족하고, 실시예 1 내지 3의 조성물은 표면이 개질된 무기질 충전재의 혼입량 증가에 따라 부착강도가 증가하며, 비교예에 비하여 매우 높은 결과치를 나타냄을 확인할 수 있었다.
상기와 같은 결과로부터, 본 발명의 조성물에 첨가된 표면이 개질된 무기질 충전재가 부착강도 상승에 많은 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다.
2. 인장강도
상기 실시예 1 내지 3과 비교예에서 제조한 각각의 조성물을 대상으로 한국산업표준 KS F 3211 시험방법에 따라 재령 14일이 되는 시점에서 인장강도 시험을 실시하였다. 그 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
시험방법 단위 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 품질기준
(LH 전문시방서)
KS F 3211 N/㎠ 153 172 194 92 49 이상
실험결과, 상기 표 3에서 확인되는 바와 같이, 실시예 1 내지 3, 비교예의 조성물 모두 LH 전문시방서 품질기준을 만족하고, 실시예 1 내지 3의 조성물은 표면이 개질된 무기질 충전재의 혼입량 증가에 따라 인장강도가 증가하며, 비교예에 비하여 매우 높은 결과치를 나타냄을 확인할 수 있었다.
상기와 같은 결과로부터, 본 발명의 조성물에 첨가된 표면이 개질된 무기질 충전재가 인장강도 상승에 많은 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다.
3. 신장율
상기 실시예 1 내지 3과 비교예에서 제조한 각각의 조성물을 대상으로 한국산업표준 KS F 3211 시험방법에 따라 재령 7일이 되는 시점에서 신장율 시험을 실시하였다. 그 결과는 하기 표 4에 나타내었다.
시험방법 단위 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 품질기준
(LH 전문시방서)
KS F 3211 % 321 376 452 210 100 이상
실험결과, 상기 표 4에서 확인되는 바와 같이, 실시예 1 내지 3, 비교예의 조성물 모두 LH 전문시방서 품질기준을 만족하고, 실시예 1 내지 3의 조성물은 표면이 개질된 무기질 충전재의 혼입량 증가에 따라 신장율이 증가하며, 비교예에 비하여 매우 높은 결과치를 나타냄을 확인할 수 있었다.
상기와 같은 결과로부터, 본 발명의 조성물에 첨가된 표면이 개질된 무기질 충전재가 신장율 상승에 많은 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다.
4. 상도적합성
상기 실시예 1 내지 3과 비교예에서 제조한 각각의 조성물을 대상으로 한국산업표준 KS M 6010 시험방법에 따라 재령 14일이 되는 시점에서 상도 적합성 시험을 실시하였다. 그 결과는 하기 표 5에 나타내었다.
시험방법 단위 실시 예 1 실시 예 2 실시 예 3 비교 예 품질기준
(KS M 6010)
KS M 6010 - 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상 없을 것
실험결과, 상기 표 5에서 확인되는 바와 같이, 실시예 1 내지 3, 비교예의 조성물 모두 상도 적합성에 이상이 없어, 모두 품질기준을 만족하고 있음을 확인할 수 있었다.
5. 내수성
상기 실시예 1 내지 3과 비교예에서 제조한 각각의 조성물을 대상으로 한국산업표준 KS M 6010 시험방법에 따라 재령 14일이 되는 시점에서 물에 30일 침지하여 도막의 상태를 확인하였다. 그 결과는 하기 표 6에 나타내었다. 단, KS M 6010에서는 24시간 침지 후 이상이 없을 것을 품질기준으로 하고 있다.
시험방법 단위 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 품질기준
(KS M 6010)
KS M 6010 - 이상없음 이상없음 이상없음 부풀음 현상 물에 24시간 침지하여 이상이 없을 것
실험결과, 상기 표 6에서 확인되는 바와 같이, 실시예 1 내지 3의 조성물은 물에 30일 침지하였음에도 불구하고 표면에 이상이 없는 반면, 비교예의 조성물은 재령 14일이 경과한 시점에서 표면에 수포가 발생한 것을 확인할 수 있었다.
상기와 같은 결과는 본 발명의 조성물에 포함된 표면이 개질된 무기질 충전재의 첨가가 내수성을 강화시키는데 많은 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다.
6. 내알칼리성
상기 실시예 1 내지 3과 비교예에서 제조한 각각의 조성물을 대상으로 한국산업표준 KS M 6010 시험방법에 따라 재령 14일이 되는 시점에서 수산화칼슘 포화 용액에 30일 침지하여 도막의 상태를 확인하였다. 그 결과는 하기 표 7에 나타내었다. 단, KS M 6010에서는 24시간 침지 후 이상이 없을 것을 품질기준으로 하고 있다.
시험방법 단위 실시 예 1 실시 예 2 실시 예 3 비교 예 품질기준
(KS M 6010)
KS M 6010 - 이상없음 이상없음 이상없음 부풀음 현상 수산화칼슘 포화용액에 24시간 침지하여 이상이 없을 것
실험결과, 상기 표 7에서 확인되는 바와 같이, 실시예 1 내지 3의 조성물은 수산화칼슘 포화용액에 30일 침지하였음에도 불구하고 표면에 이상이 없는 반면, 비교예의 조성물은 재령 14일이 경과한 시점에서 표면에 수포가 발생한 것을 확인할 수 있었다.
상기와 같은 결과는, 본 발명의 조성물에 포함된 표면이 개질된 무기질 충전재의 첨가가 내알칼리성을 강화시키는데 많은 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다.

Claims (8)

  1. 아크릴레이트계 코-폴리머 바인더 20 ~ 45중량%, 무기질 충전재 40 ~ 60중량%, 실란커플링제로 표면이 개질된 무기질 충전재 3 ~ 10중량% 및 기능성 첨가제 1 ~ 5중량%를 포함하며,
    상기 무기질 충전재는 경질탄산칼슘이고,
    상기 실란커플링제로 표면이 개질된 무기질 충전재는 실란커플링제로 표면이 개질된 평균 입경이 6 ~ 12 ㎛, pH 8.0 ~ 10.0, 비중 2.8 ~ 2.92, 분자량 340 ~ 350인 규회석이며,
    상기 기능성 첨가제는 증점제인 히드록시에틸셀룰로스, 규산알루미늄계 증점안정제, pH 조절제인 암모니아 무수물, 가소제인 디옥틸아디페이트, 광물유계 소포제, 이소티아졸계 방부제 및 무수알레인산소듐계 분산제를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실란커플링제는,
    γ-아미노프로필트리메톡시실란(APS: γ-Aminopropyltrimethoxysilane), γ-글리시딜프로필트리메톡시실란(GPS: γ-Glycidylpropyltrimethoxysilane), 비닐메톡시실란(VS: Vinylmethoxysilane), γ-멜캅토프로필트리메톡시실란(MGPS: γ-Mercaptopropyltrimethoxysilane), γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(MPS: γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilane), γ-아미노프로필메틸디에톡시실란(APDES: γ-Aminopropylmethyldiethoxysilane), γ-아미노프로필메틸트리에톡시실란(APTES: γ-Aminopropylmethyltriethoxysilane), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(GPTMS: 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 실란커플링제는 아세트산, 질산, 에탄올, 메탄올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 산 해교제로 가수분해된 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴레이트계 코-폴리머 바인더는,
    히드록시에틸아크릴레이트(hydroxyethyl acrylate), 히드록시에틸메타아크릴레이트(hydroxyethyl methacrylate), 에틸헥사아크릴레이트(ethyl hexaacrylate), 부틸아크릴레이트(n-butyl acrylate) 및 n-부틸메타아크릴레이트(n-butyl methacrylate)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 건축물 외벽의 이물질을 제거하는 단계 (a);
    제1항에 기재된 콘크리트 구조물의 균열보수용 탄성 퍼티재 조성물을 충전 및 오버랩하는 단계 (b); 및
    외부용 수성페인트를 도장하여 마감하는 단계 (c);를 포함하며,
    프라이머 도장 공정은 제외된 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 균열 보수 공법.
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