KR101811350B1 - 방사선 차폐, 방탄, 방호 및 내진 기능을 구현하는 초고강도 에폭시 수지 모르타르 조성물 및 이를 이용한 구조물 설치 시공 방법 - Google Patents

방사선 차폐, 방탄, 방호 및 내진 기능을 구현하는 초고강도 에폭시 수지 모르타르 조성물 및 이를 이용한 구조물 설치 시공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초고강도 에폭시 수지 모르타르 조성물 및 이를 이용한 구조물 설치 시공 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구조물 벽체 또는 슬라브 설치를 위한 거푸집을 설치하는 단계; 및 상기 거푸집에 에폭시 수지 모르타르 조성물을 타설하여 벽체 또는 슬라브를 형성하는 단계를 포함하여 구성되며, 에폭시 수지 60~80중량%, 반응성 희석제 5~25중량%, 비반응성 희석제 0.01~5중량%, 무기물 충전제 1~20중량%, 응집제 1~5중량%, 난연제 1~3중량% 및 소포제 0.01~1중량%를 포함하는 기본 수지 100 중량부에 대하여, 폴리옥시프로필렌 디아민 10~30중량%, 폴리아미드 아민 30~60중량%, 아닐린 0.01~20중량%, 트리에틸렌테트라아민, 디에틸렌트리아민 중 선택된 하나 이상의 아민 화합물 0.1~20중량%, 촉진제 5~20중량%를 포함하는 경화성분 30~50 중량부를 현장에서 혼합하여 얻어지는 혼합 성분 100 중량부를 기준으로 규사 150~500 중량부를 다시 혼합하여 얻어진 에폭시 수지 모르타르 조성물을 사용하며, 상기 에폭시 수지 모르타르 조성물을 거푸집 내에 타설하고 경화하는 것을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 모르타르 조성물을 이용한 구조물의 설치 시공 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 방법에 의해 시공되는 구조물은 에폭시 수지를 포함하는 주재 성분과 아민계 경화제 성분으로 이루어져 압축강도, 인장강도 등 초고강도의 물성을 가지고, 신속한 공정처리가 가능한 장점이 있다. 따라서 이러한 초고강도를 갖는 에폭시 수지 모르타르 조성물을 이용하여 구조물을 시공함으로써 기존의 콘크리트를 대체하여 방사선 차폐, 방탄 및 방호용 구조물로 이용될 수 있고, 또한 내진 기능도 가질 수 있어 내진 구조물로 이용될 수 있다. 또한, 높은 자중이나, 압력, 충격이 요구되는 구조물에 있어 수축의 안정성으로 크랙이 발생하지 않고 방수기능이 탁월하여 높은 내압력이 요구되는 댐 구조물, 선착장 구조물 등에 그 효용성이 매우 크다.

Description

방사선 차폐, 방탄, 방호 및 내진 기능을 구현하는 초고강도 에폭시 수지 모르타르 조성물 및 이를 이용한 구조물 설치 시공 방법 {Ultra-high strength epoxy mortar composition with function of radiation shield, bulletproof, defense and earthquake proof and construction method of structure using the same}
본 발명은 방사선 차폐, 방탄, 방호 및 내진 기능을 구현하는 초고강도 에폭시 수지 모르타르 조성물 및 이를 이용한 구조물 설치 시공 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구조물의 벽체, 슬라브 등을 시공함에 있어서 기존의 시멘트 콘크리트를 사용하지 않고 초고강도 물성을 갖는 에폭시 수지 모르타르 조성물을 이용하여 시공함으로써 방사선 차폐, 방탄, 방호, 내진 및 방폐 기능을 갖는 구조물을 시공할 수 있는 기술에 관한 것이다.
기존의 방폐(방사선 차폐), 방탄, 방호용 구조물은 주로 고강도 철근 콘크리트를 이용하여 왔으나 콘크리트는 특히 충격강도, 인장 강도 등의 물성이 제한적이고, 강직성, 결합력이 약하여 총탄이나 포탄에 의해 파탄이 일어나기 쉬워 방탄, 방호 기능을 충분히 발휘하기에는 한계가 있다. 또한, 자중이 크므로 취급이 쉽지 않고 스팬 간의 일체성이나 수축의 안정성이 낮아 크랙이 발생하는 문제가 있었다.
기존의 원전 구조물의 방폐 기능은 콘크리트 표면 위에 얇은 도막을 형성하여 이뤄지며 도막 내에 방사선 흡수 물질을 포함시켜 도장하는 방법을 이용하였으나 구조물이 열화되거나 파괴되어 도막이 손상될 경우에는 방사선 유출의 위험성이 상존하였다.
또한, 기존의 내진 구조물은 주로 구조물의 저면에 내진 설계를 포함하는 경우가 대분이었으나 구조물 자체의 강도를 강화함에 의해 내진 성능을 발휘하는 기술은 기존에는 거의 없었다.
또한, 댐과 같이 높은 수압에서는 방수 기능, 그리고 부수적으로 설치되는 금속류와의 일체성이 제한적이고, 선착장이나 부두의 경우 배가 부딪히는 충격으로 파탄되거나 훼손이 일어날 수 있으므로 충격을 흡수하기 위해 보통 폐타이어와 같은 고무 제품을 설치하는 경우가 많으나 이는 충격 흡수에 한계가 있고 내측의 콘크리트가 염기에 의해 손쉽게 열화되는 문제가 있었다.
본 발명자는 기 등록된 여러 건의 특허를 이용하여 콘크리트의 표면 또는 금속의 표면에 시공하여 콘크리트 바닥재, 금속 표면 보호 등의 용도로 사용되는 에폭시 모르타르 조성물을 제안한 바 있다. (대한민국 등록특허 제10-0829988호, 제10-0989942호, 제10-0925850호 등)
그러나, 상기 특허는 대상물의 표면에 시공하여 외부 환경에 대한 보호 기능을 강화하는 용도로만 적용되는데 한정되는 면이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 상황을 개선하기 위하여 개발된 것으로, 본 발명자의 선출원 등록특허에서 제안된 에폭시 수지 조성물을 일부 변형 및 응용하여 이를 구조체, 즉 벽체나 슬라브 시공에 적용함으로써 콘크리트를 사용하지 않고 콘크리트를 대체하여 방사선 차폐, 방탄 및 방호 기능을 발휘할 수 있으며, 또한, 구조물에 별도의 내진 설계를 하지 않고도 내진 구조물의 시공이 가능하고, 댐이나 선착장에 설치시 방압, 방수를 비롯하여 충격에 의한 파탄, 훼손 및 열화 방지가 가능한 구조물을 설치할 수 있는 기술을 제공하고자 한다.
상기와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명은
구조물 벽체 또는 슬라브 설치를 위한 거푸집을 설치하는 단계; 및
상기 거푸집에 에폭시 수지 모르타르 조성물을 타설하여 벽체 또는 슬라브를 형성하는 단계를 포함하여 구성되며,
상기 에폭시 수지 모르타르 조성물은
에폭시 수지 60~80중량%, 반응성 희석제 5~25중량%, 비반응성 희석제 0.01~5중량%,
무기물 충전제 1~20중량%, 응집제 1~5중량%, 난연제 1~3중량% 및 소포제 0.01~1중량%를 포함하는 기본 수지 100 중량부에 대하여, 폴리옥시프로필렌 디아민 10~30중량%, 폴리아미드 아민 30~60중량%, 아닐린 0.01~20중량%, 트리에틸렌테트라아민, 디에틸렌트리아민 중 선택된 하나 이상의 아민 화합물 0.1~20중량%, 촉진제 5~20중량%를 포함하는 경화성분 30~50 중량부를 현장에서 혼합하여 얻어지는 혼합 성분 100 중량부를 기준으로 규사 150~500 중량부를 다시 혼합하여 얻어진 에폭시 수지 모르타르 조성물을 사용하며, 상기 에폭시 수지 모르타르 조성물을 거푸집 내에 타설하고 경화하는 것을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 모르타르 조성물을 이용한 구조물의 설치 시공 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 혼합 성분은 상기 기본 수지 100 중량부를 기준으로 나노 금속 분말 및 나노 금속 산화물 분말의 단독 또는 혼합물을 1~50 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 나노 금속 분말은 알루미늄, 티타늄, 지르코늄, 스칸듐, 이트륨, 코발트, 탄탈륨, 몰리브덴 및 텅스텐으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
또한, 상기 나노 금속 산화물 분말은 산화 팔라듐, 산화이리듐, 산화루테늄, 산화오스뮴, 산화로듐, 산화백금, 산화철, 산화니켈, 산화코발트, 산화인듐, 산화알루미늄, 산화티타늄, 산화텅스텐 및 산화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
이때, 상기 나노 금속 분말 및 나노 금속 산화물 분말은 흑연 산화물로 표면이 코팅된 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 혼합 성분은 상기 기본 수지 100 중량부를 기준으로 무기 첨가제 1~80 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 무기 첨가제는 수산화칼슘, 탄산칼슘, 수산화마그네슘, 탄산마그네슘, 염화바륨 및 황산바륨으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 혼합 성분은 상기 기본 수지 100 중량부를 기준으로 방사능 차폐 내화성 시멘트 1~20 중량부를 추가로 포함하는 것일 수 있다.
이때, 상기 방사능 차폐 내화성 시멘트는 내화성 시멘트 분말을 흑연 산화물과 혼합한 상태에서 자외선 처리를 실시하여 시멘트의 표면을 흑연 산화물로 코팅한 것을 사용하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 혼합 성분은 상기 기본 수지 100 중량부를 기준으로 기능성 섬유 칩 1~20 중량부를 추가로 포함하는 것일 수 있다.
이때, 상기 기능성 섬유 칩은 길이 2~10 mm를 갖는 유리섬유, 아라미드 섬유 및 탄소 섬유 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 거푸집 내측에 철근을 배근하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 형성되는 벽체 또는 슬라브의 외측에 내화 콘크리트 또는 내화 벽돌을 더 설치하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 구조물은 방사선 차폐, 방탄, 방호, 내진 또는 댐, 선착장 등의 방압 내충격 구조물일 수 있다.
본 발명에 따른 에폭시 수지 모르타르 조성물은 에폭시 수지를 포함하는 주재 성분과 아민계 경화제 성분으로 이루어져 압축강도, 인장강도 등 초고강도의 물성을 가지고, 신속한 공정처리가 가능한 장점이 있다. 따라서 이러한 초고강도를 갖는 에폭시 수지 모르타르 조성물을 이용하여 구조물을 시공함으로써 기존의 콘크리트를 대체하여 방사선 차폐, 방탄 및 방호용 구조물로 이용될 수 있고, 또한 내진 기능도 가질 수 있어 내진 구조물로 이용될 수 있다. 또한, 댐이나, 선착장이나 부두에 설치시 압력, 충격에 대한 저항성이 크고 열화를 방지할 수 있는 효과도 있다.
이하, 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 구조물의 설치 시공 방법은 예를 들어 건축물의 벽체 또는 슬라브 등을 시공할 수 있는 것으로서, 기존의 콘크리트를 대체하여 에폭시 수지 모르타르 조성물을 이용하여 구조물을 시공하는 것이다.
본 발명에 따른 에폭시 수지 모르타르 조성물을 이용한 구조물의 설치 시공 방법은 구조물 벽체 또는 슬라브 설치를 위한 거푸집을 설치하는 단계; 및
상기 거푸집에 에폭시 수지 모르타르 조성물을 타설하여 벽체 또는 슬라브를 형성하는 단계를 포함하여 구성되며,
본 발명에서 상기 에폭시 수지 모르타르 조성물은
에폭시 수지를 포함하는 주재 성분과 아민계 경화성분을 포함하여 구성된다.
구체적으로, 주재 성분은 에폭시 수지 60~80중량%, 반응성 희석제 5~25중량%, 비반응성 희석제 0.01~5중량%, 무기물 충전제 1~20중량%, 응집제 1~5중량%, 난연제 1~3중량% 및 소포제 0.01~1중량%를 포함하는 기본 수지로 이루어지며,
경화성분은 폴리옥시프로필렌 디아민 10~30중량%, 폴리아미드 아민 30~60중량%, 아닐린 0.01~20중량%, 트리에틸렌테트라아민, 디에틸렌트리아민 중 선택된 하나 이상의 아민 화합물 0.1~20중량%, 촉진제 5~20중량%를 포함하여 이루어진다.
본 발명에서 상기 기본 수지와 경화성분은 각각 100 중량부 : 30~50 중량부를 포함하여 혼합 성분을 구성한다.
상기 혼합 성분에는 상기 기본 수지 100 중량부를 기준으로 나노 금속 분말 및 나노 금속 산화물 분말의 단독 또는 혼합물을 1~50 중량부를 포함하고,
상기 기본 수지 100 중량부를 기준으로 무기 첨가제 1~80 중량부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 에폭시 수지 모르타르 조성물을 타설하기 위하여 상기 얻어지는 혼합 성분 100 중량부를 기준으로 현장에서 규사 150~500 중량부를 혼합하여 모르타르 조성물을 제조한 후에 이를 사용할 수 있다.
또한, 상기 규사 외에 일부 쇄석을 포함할 수 있다.
이하에서는, 상기 각 구성 성분에 관하여 구체적으로 설명한다.
본 발명에서 상기 에폭시 수지는 본 발명이 속하는 분야에서 통상적으로 사용되는 에폭시 수지를 사용할 수 있으며, 일반적인 에폭시 수지, 염소를 포함하는 에폭시 수지, 또는 3, 4관능 에폭시수지 페놀 노블락, 크레졸 노블락 에폭시 수지 또는 그 혼합물 들을 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 반응성 희석제는 부틸글리시딜에테르, 폐닐글리시딜에테르, 카복실릭 글리시딜에테르, 헥산디올 디글리시딜에테르, 부탄디올 디글리시딜에테르 및 에폭시글리시딜에테르로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하며, 이외 모노에폭시, 디에폭시, 트리에폭시 계열의 희석제를 사용하는 것도 가능하나, 이에 한정하는 것은 아니다.
본 발명에서 상기 무기물 충전제는 탄산칼슘, 탈크, 중탄, 실리카 및 백운석으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.
본 발명에서 상기 응집제는 실리콘 디옥시드, 셀룰로오스, 에어로질, 가레마이트 경질 무수규산 및 아소베스트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.
본 발명에서 상기 비반응성 희석제는 에틸렌글리콜 모노에틸 에테르, 에틸셀로솔브, 크실렌, 메틸에틸케톤, 톨루엔 및 메틸이소부틸케톤으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.
본 발명에서 상기 난연제는 할로겐계 난연제, 비할로겐계 난연제, 인계 난연제, 안티몬계 난연제 등을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 국도화학 제품 KDP 555 MC시리즈 중 난-할로겐 에폭시 수지를 기본 수지 중량으로 대체할 수 있고, 기본수지100중량부에 난-할로겐 무기물(제품 APP-263) 약 20% 내외 또는 난-할로겐 무기물 20% 중 삼산안티몬을 5% 내외를 혼합 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 소포제는 시판 중인 폴리실록사니 소포제를 사용할 수 있으며, 상기 촉진제는 경화를 촉진하는 것으로서 페놀, 노닐 페놀, KH-30, A-399 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
이어서, 상기 경화성분은 폴리옥시프로필렌 디아민 10~30중량%, 폴리아미드 아민30~60중량%, 아닐린 0.01~20중량%, 트리에틸렌테트라아민 및 디에틸트리아민 중 선택된 하나 이상의 아민 화합물 0.1~20중량%, 촉진제 5~20중량%를 포함하여 이루어진다.
상기 경화성분의 조성에 있어 폴리옥시프로필렌 디아민에 이소포론 디아민, 메틸렌디아닐린, 메타크실렌 디아민 중 선택된 하나 이상을 모노머, 다이머, 트리머 유기 지방산과 지방족 아민의 가열 가압 축합반응 결과물인 폴리아미드 외 에폭시를 첨가한 아닥트물을 혼합하여 사용할 수 있으며, 폴리아미드에 이소포론 디아민, 메틸렌 디아닐린, 메타크실렌 디아민을 혼합 변성시킨 타입으로 폴리옥시프로필렌 디아민과 혼합시켜 사용하는 것도 가능하다.
또한, 산무수물계 지방족3급아민, 폴리아미드 또는 폴리프로필렌아민, 이소포론 디아민, 메타크실렌 디아민, 디아미노 디페닐렌 펄폰, 4,4-디아미노 디페닐 메탄 중에서 선택된 하나 이상에 혼합하거나 또는 에폭시를 이용하여 아닥트시켜 트리에틸렌 테트라아민, 디에틸렌 트리아민을 후첨가하여 이를 상기 경화제 조성에서 폴리옥시프로필렌 디아민을 대체하거나 일부분 혼합하여 사용하는 것도 가능하다.
또한, 이관능 방향족 글리시딜 에스테르 이관능 글리시딜 아민, 지환족 에폭시 수지, N,N-디글리시딜 아닐린, N,N-디글리시딜-o-톨루이딘, 트리글리시딜-p-아미노폐놀, 테트라글리시딜-디아미노 디페닐메탄, 테트라글리시딜-m-키실렌 디아민, 트리글리시딜-m-아미노폐놀로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 1종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 경화성분으로 사용되는 종류를 구분하여 설명하면 다음과 같다.
1. 지환족 아민 베이스: 폴리옥시 프로필렌 디아민, 이소포론 디아민, 메틸렌 디아닐린, 메타 크실렌 디아민 등의 지환족 아민의 아닥트물
2. 지방족 아민 베이스: 디에틸렌 트리아민, 트리에틸렌 테트라민, 테트라에틸렌 펜타민 등의 화학적 변성 아닥트물
3. 방향족 아민 베이스: 화학적변성 Adduct 물 : 디아미노 디페닐렌 풀폰(Diamino diphenylene fulfone), 4,4'-디아미노 디페닐 메탄 등의 화학적 변성 아닥트물
4. 폴리아미드 아민: 모노머, 다이머, 트리머 유기지방산과 지방족 Amine의 가열 가압 축합반응 결과물인 폴리아미드 경화제 및 Epoxy 첨가 아닥트물
5. 산무수물: 프탈릭 안히드리드, 헥사히드로 프탈릭 안히드리드, 메틸 테트라히드로 프탈릭 안히드리드의 아닥트물
이러한 본 발명의 조성물은 에폭시 수지에 반응성 희석제, 비반응성 희석제, 응집제, 난연제, 소포제, 경화제, 경화촉진제 등을 포함하는 수지 조성물로서 중점도의 유동 상태에서 혼합되어 활성 반응이 큰 아민에 의하여 안정적인 부동성을 유지하며, 이러한 조성물을 현장에서 규사 또는 쇄석과 혼합한 후 기계를 이용하여 거푸집 내에 타설한다. 이때, 타설과 동시 진동시켜 수밀성을 증대시킬 수 있고, 압착미장 및 벌집 또는 브러쉬 형태의 로울러를 이용한 수작업 롤링에 의하여 표면층이 평활면을 갖도록 시공될 수 있다.
본 발명에서 상기 경화성분은 크게 4가지로 구분할 수 있다. 즉 아민계, 폴리아민계, 산무수물계 및 잠재성계 이미다졸이 그것이다. 여기에 각종 특성에 맞도록 변성타입을 적용하기도 한다. 또한, 모르타르제의 경우 기본 수지 성분과 경화성분을 현장에서 혼합시 적정의 부동성을 안정적으로 유지시켜 주어야 모르타르제로서의 특성을 발휘할 수 있다.
여기서 부동성을 안정적으로 유지시킬 수 있는 핵심요인은 기본 수지 성분과 경화 성분의 혼합에서 오는 활성 반응이다. 일반적인 무용제형 조성에서는 에어로질 등의 응집제를 다량 사용하여야만 흐름성이 제어된다. 이렇게 다량의 응집제를 사용하게 되면 작업성이 불량해지며, 모르타르제로서의 기능을 할 수 없다. 이러한 문제점을 해소하기 위하여 에어로질 등의 응집제를 소량 기본 수지 성분에 투입하고, 아민계 중 활성 산소에 대한 반응성이 큰 트리에틸렌테트라아민, 디에틸렌트리아민 중 선택된 하나 이상을 혼성중합 또는 아닥트 방식으로 중합반응하여 얻어진 경화제를 기 조성된 수지 성분과 현장에서 혼합하는 방법을 사용할 수 있다. 이러한 경우 수지 성분 내에 함유된 극소량의 수분으로 인하여 역반응과 정반응의 교차에 의해 작은 팽윤현상이 나타나며 강력하게 흐름성이 제어되고, 반응에 의한 가교결합에서 상기 흐름성이 지속적으로 유지되어 규사, 기타 무기물, 금속알갱이와 혼합시 공극에서 균일하게 자리한다.
이어서, 본 발명은 상기 구조물을 방폐장의 용도로서 활용할 수 있도록 방사선 흡수 분말 성분을 추가로 포함할 수 있다.
즉, 상기 기본 수지 100 중량부를 기준으로 나노 금속 분말 및 나노 금속 산화물 분말의 단독 또는 혼합물을 1~50 중량부를 더 포함하여 상기 혼합 성분을 구성할 수 있다.
본 발명에서 상기 나노 금속 분말 및 나노 금속 산화물 분말은 방사선을 흡수하여 최종적으로 소멸시키는 역할을 하는 성분으로서, 나노 크기의 입자 크기를 가지며 내부 구조는 흡수 단면적이 큰 다공성으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 나노 금속 분말은 알루미늄, 티타늄, 지르코늄, 스칸듐, 이트륨, 코발트, 탄탈륨, 몰리브덴 및 텅스텐으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 나노 금속 산화물 분말은 산화 팔라듐, 산화이리듐, 산화루테늄, 산화오스뮴, 산화로듐, 산화백금, 산화철, 산화니켈, 산화코발트, 산화인듐, 산화알루미늄, 산화티타늄, 산화텅스텐 및 산화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 나노 금속 분말 및 나노 금속 산화물 분말은 가공 처리되지 않은 형태로 사용될 수도 있으나, 조성물 내에서 서로 융합되는 것을 방지하기 위해 코팅 처리된 것을 사용하는 것이 바람직하며, 구체적으로는 흑연 산화물로 표면이 코팅된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 흑연 산화물은 천연 흑연, 판상 흑연, 인조 흑연, 팽창 흑연 등으로부터 선택되는 1 종 이상의 흑연을 황산, 질산, 과망간산칼륨, 염소산칼슘 등의 산화제로 처리한 것으로서 상기 나노 금속 분말 또는 나노 금속 산화물 분말을 흑연 산화물로 표면을 코팅하는 방법은, 먼저 나노 금속 분말 또는 나노 금속 산화물 분말과 흑연 산화물을 일정 비율로 섞고 소량의 물을 가하여 슬러리 형태로 형성한 후 자외선을 조사하여 상기 흑연 산화물이 상기 나노 금속 분말 또는 나노 금속 산화물 분말과 결합되도록 하여 표면에 코팅층을 형성하도록 하는 방법을 사용한다.
이와 같이 표면에 코팅층이 형성된 나노 금속 분말 및 나노 금속 산화물 분말은 상호 재융합되기 쉽지 않으므로 분산 안정성을 향상시키게 된다.
다만, 본 발명에서는 코팅층이 형성된 나노 금속 분말이나 나노 금속 산화물 분말뿐만 아니라 다른 처리를 한 분말 및 처리를 하지 않은 분말을 그대로 사용하는 것도 본 발명의 범위에 포함된다.
이어서, 본 발명은 상기 구조물에 난연 기능을 발휘하도록 하기 위해 무기 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 무기 첨가제는 금속의 수산화물 또는 탄산화물 등의 염을 사용할 수 있으며, 예를 들어 수산화칼슘, 탄산칼슘, 수산화마그네슘, 탄산마그네슘, 염화바륨 및 황산바륨으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 무기 첨가제는 화재 발생시 난연 또는 불연 기능을 부여할 수 있도록 하는 역할을 한다.
본 발명에서 상기 무기 첨가제는 기본 수지 100 중량부를 기준으로 약 1~80 중량부의 범위로 포함되는 것이 성능의 최적화를 위하여 바람직하다.
또한, 상기 무기 첨가제 외에 난-할로겐계 난연제, 인계 난연제 등을 추가로 포함할 수도 있다.
또한, 본 발명에서 상기 에폭시 수지 모르타르 조성물을 형성하기 위하여 규사를 일정 비율로 포함한다. 상기 규사는 인조규사, 자연규사 또는 칼라규사 등으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 규사를 사용할 수 있으며, 상기 기본 수지 100 중량부에 대하여 150 ~ 500 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 구조물용 모르타르로 사용될 경우 규사 외에 일반 쇄석이나 골재도 포함될 수 있다.
본 발명에서는 또한, 상기 에폭시 수지 모르타르 조성물 내에 선택적으로 시멘트를 더 포함할 수 있으며, 상기 시멘트로 내화성 시멘트를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 내화성 시멘트는 일반 내화성 시멘트를 사용할 수도 있으나, 방사선 차폐 효능을 강화하기 위해 상기 내화성 시멘트가 방사선 차폐 기능을 갖도록 형성된 것을 사용하는 것을 사용할 수도 있다.
본 발명에서 상기 방사선 차폐 기능을 갖는 내화성 시멘트는 상기 기본 수지 100 중량부를 기준으로 1 ~ 20 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 방사선 차폐 기능을 갖는 내화성 시멘트는 흑연 산화물과 혼합한 상태에서 자외선 처리를 실시하여 시멘트의 표면을 흑연 산화물로 코팅한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 내화성 시멘트 분말과 흑연 산화물을 일정 비율로 섞고 소량의 물을 가하여 슬러리 형태로 형성한 후 자외선을 조사하여 상기 흑연 산화물이 상기 내화성 시멘트 분말과 결합되도록 하여 표면에 코팅층을 형성하도록 하는 방법에 의해 얻어진 것을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 에폭시 수지 모르타르 조성물을 인장강도 및 충격강도 등의 물성을 더욱 강화하기 위하여 기능성 섬유를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 기능성 섬유는 유리섬유, 아라미드 섬유 및 탄소 섬유 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 기능성 섬유는 길이가 약 2~10mm 범위에 드는 섬유 칩을 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 기능성 섬유는 상기 기본 수지 100 중량부를 기준으로 약 1~20 중량부를 추가로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 시공되는 상기 구조물은 기존의 콘크리트 구조물과 달리 에폭시 수지모르타르 조성물을 이용하여 설치되는 구조물이다.
상기 구조물은 주로 벽체나 슬라브를 의미하는 외에 일반적인 구조물의 다른 형태도 모두 포함한다.
먼저, 기존의 콘크리트 구조물을 설치하는 것과 같이, 벽체 또는 슬라브를 설치할 거푸집을 설치한다. 예를 들어, 거푸집을 설치할 때, 벽체는 넓이 및 높이 약 1 M 내외로, 슬라브 두께 0.3 ~1 M로 해서 벽면, 슬라브를 시공할 수 있으며, 상기 벽면 및 슬라브의 두께는 일체성이 높은 관계로 이어칠 수 있어 무한정 두께를 증가시킬 수 있는 장점도 있다.
또한, 본 발명에 따른 에폭시 수지 모르타르 조성물은 외기 온도, 스팬(span)의 크기에 따라 필요시 거푸집 내에 냉각 파이프를 설치하여 반응온도를 조절할 수도 있다.
이때, 거푸집 내측에는 반드시 철근을 배근해야 하는 것은 아니지만, 예를 들어 슬라브 시공을 위해서는 철근을 배근하는 것이 바람직하다.
이후에, 본 발명에 따른 상기 에폭시 수지 모르타르 조성물을 타설하고 경화 및 양생한다. 본 발명에 따른 상기 에폭시 수지 모르타르 조성물은 타설 후 약 24시간이 지나면 바로 다음 스팬의 타설이 가능하며, 스팬 간의 가교 반응으로 결합력이 매우 우수하여 기존의 콘크리트 구조물과 달리 스팬 경계면에서의 취약 포인트가 되는 문제가 없다.
본 발명에서 상기 에폭시 수지 모르타르 조성물은 폭열에 대한 약점을 보완하기 위해 상기 구조물의 외측에 내화 콘크리트 또는 내화 벽돌을 더 설치할 수 있다. 상기 내화 콘크리트 및 내화 벽돌은 일반적으로 사용되는 것을 포함할 수 있으며 이에 대해서는 구체적으로 한정하지 않는다.
이 때 표면층과의 일체성을 증대시키기 위하여 표면층에 레진 모르타르제 액을 도포하고 규사를 흩뿌려 요철면을 형성할 수도 있다.
이와 같은 방법으로 설치되는 본 발명에 따른 방법에 의해 시공되는 구조물은 상기 에도 설명된 바와 같이 에폭시 수지를 포함하는 주재 성분과 아민계 경화제 성분으로 이루어져 압축강도, 인장강도 등 초고강도의 물성을 가지고, 신속한 공정처리가 가능한 장점이 있다. 따라서 이러한 초고강도를 갖는 에폭시 수지 모르타르 조성물을 이용하여 구조물을 시공함으로써 기존의 콘크리트를 대체하여 방탄 및 방호용 구조물로 이용될 수 있고, 또한 내진 기능도 가질 수 있어 내진 구조물로 이용될 수 있다. 또한, 높은 자중이나, 압력, 충격이 요구되는 구조물에 있어 수축의 안정성으로 크랙이 발생하지 않고 방수기능이 탁월하여 높은 내압력이 요구되는 댐 구조물, 선착장 구조물 등에 그 효용성이 매우 크다.

Claims (14)

  1. 구조물 벽체 또는 슬라브 설치를 위한 거푸집을 설치하는 단계; 및
    상기 거푸집에 에폭시 수지 모르타르 조성물을 타설하여 벽체 또는 슬라브를 형성하는 단계를 포함하여 구성되며,
    상기 에폭시 수지 모르타르 조성물은
    에폭시 수지 60~80중량%, 반응성 희석제 5~25중량%, 비반응성 희석제 0.01~5중량%, 무기물 충전제 1~20중량%, 응집제 1~5중량%, 난연제 1~3중량% 및 소포제 0.01~1중량%를 포함하는 기본 수지 100 중량부에 대하여, 폴리옥시프로필렌 디아민 10~30중량%, 폴리아미드 아민 30~60중량%, 아닐린 0.01~20중량%, 트리에틸렌테트라아민, 디에틸렌트리아민 중 선택된 하나 이상의 아민 화합물 0.1~20중량%, 촉진제 5~20중량%를 포함하는 경화성분 30~50 중량부를 현장에서 혼합하여 얻어지는 혼합 성분 100 중량부를 기준으로 규사 150~500 중량부를 다시 혼합하여 얻어진 에폭시 수지 모르타르 조성물을 사용하며, 상기 에폭시 수지 모르타르 조성물을 거푸집 내에 타설하고 경화하는 것을 포함하여 구성되며,
    상기 혼합 성분은 상기 기본 수지 100 중량부를 기준으로 흑연 산화물로 표면이 코팅된 나노 금속 분말 및 나노 금속 산화물 분말의 단독 또는 혼합물을 1~50 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 모르타르 조성물을 이용한 구조물의 설치 시공 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 나노 금속 분말은 알루미늄, 티타늄, 지르코늄, 스칸듐, 이트륨, 코발트, 탄탈륨, 몰리브덴 및 텅스텐으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 모르타르 조성물을 이용한 구조물의 설치 시공 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 나노 금속 산화물 분말은 산화 팔라듐, 산화이리듐, 산화루테늄, 산화오스뮴, 산화로듐, 산화백금, 산화철, 산화니켈, 산화코발트, 산화인듐, 산화알루미늄, 산화티타늄, 산화텅스텐 및 산화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 모르타르 조성물을 이용한 구조물의 설치 시공 방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 혼합 성분은 상기 기본 수지 100 중량부를 기준으로 무기 첨가제 1~80 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에폭시수지 모르타르 조성물을 이용한 구조물의 설치 시공 방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 무기 첨가제는 수산화칼슘, 탄산칼슘, 수산화마그네슘, 탄산마그네슘, 염화바륨 및 황산바륨으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 모르타르 조성물을 이용한 구조물의 설치 시공 방법.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 혼합 성분은 상기 기본 수지 100 중량부를 기준으로 방사능 차폐 내화성 시멘트 1~20 중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 모르타르 조성물을 이용한 구조물의 설치 시공 방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 방사능 차폐 내화성 시멘트는 내화성 시멘트 분말을 흑연 산화물과 혼합한 상태에서 자외선 처리를 실시하여 시멘트의 표면을 흑연 산화물로 코팅한 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 모르타르 조성물을 이용한 구조물의 설치 시공 방법.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 혼합 성분은 상기 기본 수지 100 중량부를 기준으로 기능성 섬유 칩 1~20 중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 모르타르 조성물을 이용한 구조물의 설치 시공 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 기능성 섬유 칩은 길이 2~10 mm를 갖는 유리섬유, 아라미드 섬유 및 탄소 섬유 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 모르타르 조성물을 이용한 구조물의 설치 시공 방법.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 거푸집 내측에 철근을 배근하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 모르타르 조성물을 이용한 구조물의 설치 시공 방법.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 형성되는 벽체 또는 슬라브의 외측에 내화 콘크리트 또는 내화 벽돌을 더 설치하는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 모르타르 조성물을 이용한 구조물의 설치 시공 방법.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 구조물은 방사선 차폐, 방탄, 방호, 내진 또는 방압 내충격 구조물인 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 모르타르 조성물을 이용한 구조물의 설치 시공 방법.
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