KR101925817B1 - 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

차수용 뿜칠 멤브레인 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면 굴착면에 대한 지보재로 사용되는 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물에 있어서, 분말 혼화재(100); 및 물(200);을 포함하며, 상기 분말 혼화재(100)는, 분말 폴리머 50~70중량%; 고순도 알루미나 시멘트 10~20중량%; 탄산칼슘 5~15중량%; 칼슘설포알루미네이트 5~15중량%; 수산화알루미늄 5~15중량%; 무수석고 1~5중량%; 증점 안정제 1~3중량%; 및 촉진제 중량0.1~1.5%; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물이 제공된다.
본 발며에 따르면 복잡한 지하 구조물(대단면 터널 및 공동, 피난 연락갱 등)과 싱글쉘 터널 등 불량한 지반조건에서도 시공성 및 경제성을 개선할 수 있음과 아울러, 지하수 누수 문제에 대응할 수 있는 차수재로서의 역할을 수행함과 아울러 화재에 대한 우수한 내화성과 해저터널에서의 염해에 대한 저항성이 높은 지보재를 시공할 수 있는 효과가 있다.

Description

차수용 뿜칠 멤브레인 조성물 및 이의 제조방법{SPRAY COATING WATERPROOFING MEMBRANE COMPOSITION AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로는 복잡한 지하 구조물(대단면 터널 및 공동, 피난 연락갱 등)의 지보재 역할을 수행함과 아울러 고기능의 차수 성능을 발휘하여 누수 및 지하수 용출로 인한 지반함몰의 문제 발생을 최소화하며, 내화 성능을 향상시켜 화재로 인한 사고 발생 염려를 최소화 할 수 있도록 한 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
굴착 등에 의해 형성되는 지하구조물에 대한 차수 및 방수 시공은 구조물의 안전이나 구조적 기능의 향상의 관점을 넘어, 구조물의 설계수명을 장기화하기 위한 조치 중 가장 기초적인 사항에 포함된다. 또한, 지하구조물 특성상 화재에 취약하기 때문에 시공에 사용되는 재료의 내화성은 필수적이다.
차수 시공은 구조물의 열화 현상으로 인한 유지관리 비용을 최소화하며, 설계수명 동안 구조물의 기능이 완전하게 발휘될 수 있도록 한다.
종래에는 지하구조물의 차수 시공을 위해 수밀 숏크리트나 시트 방수 멤브레인 등을 사용하여 왔다.
종래의 수밀 숏크리트는 방수성 및 내구성을 갖춘 재료이나 실험실 수준의 소단위 적용만이 가능할 뿐 대단위 적용을 위해서는 높은 공사비용을 감내해야 한다. 따라서, 현실적인 차수 재료로 사용될 수 없다.
또한, PVC 재질로 제작된 시트 방수 멤브레인은 설치 후 콘크리트 라이닝을 시공하기 때문에, 내부의 시트 방수 멤브레인이 파손될 경우에 누수를 확인하거나 원천적으로 방지하는 재시공이 이루어지기 곤란하다.
더하여, 시트 방수 멤브레인은 지보재인 숏크리트 라이닝과 구조체인 콘크리트 라이닝을 분리하는 역할을 하기 때문에, 숏크리트 라이닝과 콘크리트 라이닝을 복합체로서 활용하는 것이 불가능한 문제가 있다.
이에 따라 부착성 및 내구성이 높고 시공이 간편하며 지보재 및 내화제의 역할 수행도 가능한 뿜칠 방수 재료의 연구가 필요한 실정이다.
종래의 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물에 관한 선행 기술 목록은 이하와 같다. - 대한민국 등록특허 10-1157874 - 대한민국 등록특허 10-1151907 - 대한민국 등록특허 10-1252962 - 대한민국 등록특허 10-1654568
본 발명은 상술된 종래의 지보재의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 복잡한 지하 구조물(대단면 터널 및 공동, 피난 연락갱 등)과 싱글쉘 터널 등 불량한 지반조건에서도 시공성 및 경제성을 개선할 수 있는 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물 및 이의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 양생시간이 짧고 콘크리트, 암반, 목재 등 다양한 표면에 대한 우수한 부착력으로 재료의 리바운드 및 낙반을 방지할 수 있는 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물 및 이의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 시공시 분진과 리바운드량을 최소한으로 하여 시공성을 높일 수 있는 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물 및 이의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 지하수 누수 문제에 대응할 수 있는 차수재로서의 역할을 수행함과 아울러 화재에 대한 우수한 내화성과 해저터널에서의 염해에 대한 저항성이 높은 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물 및 이의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면 굴착면에 대한 지보재로 사용되는 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물에 있어서, 분말 혼화재(100); 및 물(200);을 포함하며, 상기 분말 혼화재(100)는, 분말 폴리머 50~70중량%; 고순도 알루미나 시멘트 10~20중량%; 탄산칼슘 5~15중량%; 칼슘설포알루미네이트 5~15중량%; 수산화알루미늄 5~15중량%; 무수석고 1~5중량%; 증점 안정제 1~3중량%; 및 촉진제 중량0.1~1.5%;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물이 제공된다.
이 경우 상기 분말 혼화재(100)와 상기 물(200)의 중량비는 1 : 0.3~0.5 인 것을 특징으로 하는 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물일 수 있다.
또한, 상기 분말 폴리머는 EVA 공중합체(ethylene vinyl acetate copolymer) 또는 PVAc(poly vinyl acetate)-라텍스인 것을 특징으로 하는 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물일 수 있다.
또한, 상기 고순도 알루미나 시멘트는 산화알루미늄(Al2O3) 함량이 68.5% 이상인 것을 특징으로 하는 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물일 수 있다.
또한, 상기 증점 안정제는 HPMC(hydroxy propyl methyl cellulose)또는 CMC(Carboxy Methyl Cellulose)인 것을 특징으로 하는 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물일 수 있다.
또한, 상기 촉진제는 칼슘 포메이트(calcium formate) 또는 리튬 카보네이트(lithium carbonate)인 것을 특징으로 하는 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물일 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면 제6항의 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물의 제조방법에 있어서, 상기 분말 폴리머(Polymer) 50~70중량%를 투입하는 제1 단계(S100); 상기 제1 단계(S100) 이후에 상기 증점 안정제 1~3중량%를 투입하는 제2 단계(S200); 상기 제2 단계(S200) 이후에 상기 촉진제 중량0.1~1.5%를 투입하는 제3 단계(S300); 상기 제3 단계(S300) 이후에 상기 수산화알루미늄 5~15중량%를 투입하는 제4 단계(S400); 상기 제4 단계(S400) 이후에 상기 무수석고 1~5중량%를 투입하는 제5 단계(S500); 상기 제5 단계(S500) 이후에 상기 고순도 알루미나 시멘트 10~20중량%를 투입하는 제6 단계(S600); 및 상기 제6 단계(S600) 이후에 상기 칼슘설포알루미네이트 5~15중량%를 투입하는 제7 단계(S700); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물의 제조방법이 제공된다.
이 경우 분말 혼화재(100)를 혼합하는 혼합기계의 회전속도는 50~100rpm 이며, 혼합시간은 10~20분인 것을 특징으로 하는 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물의 제조방법일 수 있다.
본 발명에 따르면 복잡한 지하 구조물(대단면 터널 및 공동, 피난 연락갱 등)과 싱글쉘 터널 등 불량한 지반조건에서도 시공성 및 경제성을 개선할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면 양생시간이 짧고 콘크리트, 암반, 목재 등 다양한 표면에 대한 우수한 부착력으로 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 화재에 대한 우수한 내화성과 해저터널에서의 염해에 대한 저항성이 높은 지보재를 시공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물의 실시예 성분비를 나타낸 도표.
도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예의 물성 테스트 결과를 나타낸 도표,
도 3은 본 발명에 따른 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물의 제조 공정의 순서도.
도 4는 본 발명의 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물의 인화성 시험 방법을 나타낸 도면.
본 발명에 따른 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물 및 이의 제조방법의 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 Allied Chemistry) 명칭을 사용한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물은 분말 혼화재(100) 및 물(200);을 포함하되, 분말 혼화재(100)는 분말 폴리머 50~70중량%, 고순도 알루미나 시멘트 10~20중량%, 탄산칼슘 5~15중량%, 칼슘설포알루미네이트 5~15중량%, 수산화알루미늄 5~15중량%, 무수석고 1~5중량%, 증점 안정제 1~3중량%, 촉진제 중량0.1~1.5%를 포함한다.
본 발명의 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물은 광산 및 터널 내면에 대한 차수재로 사용될 수 있으며, 분말 혼화재(100)와 물의 결합되는 중량비는 1:0.3~0.5인 것이 바람직하다.
분말 폴리머는, 구조 중에 다수의 반복단위를 함유하는 고분자량 화합물을 의미하는 것으로서, 예를 들어, EVA 공중합체(ethylene vinyl acetate copolymer) 또는 PVAc(poly vinyl acetate)-라텍스일 수 있다.
고순도 알루미나 시멘트는 산화알루미늄(Al2O3)함량이 68.5% 이상인 것이 바람직하다.
이 경우 일반적인 포틀랜드 시멘트(산화알루미늄(Al2O3)함량이 약 6%)를 사용하는 경우와 비교하여 높은 인장강도 확보와 조기 경화의 이점을 얻을 수 있다.
고순도 알루미나 시멘트는 주로 칼슘 실리케이트로 이루어진 OPC와는 달리 주요 성분이 칼슘 알루미네이트로 이루어진다. 알루미나와 칼슘계 물질을 적정 비율로 하여 용융 또는 소성한 시멘트를 의미하며, 조강성, 내화학성, 내산성, 황산염에 대한 내식성을 부여하는 기능을 수행한다.
탄산칼슘은 조성물에 포함되는 충진제(Filler)로 분산성을 향상시키고 강도의 개선 및 구조 점성을 부여하는 특징을 갖는다.
칼슘설포알루미네이트는 분말도 5,000cm2/g 이상인 것으로 CaO, Al2O3, CaSO4를 주성분으로 하는 시멘트 광물계 화합물로서 조성물에 포함되어 급경성, 조강성, 팽창성 등의 특성을 부여한다.
수산화알루미늄은 화재시 내화제의 효과가 있어 조성물에 포함되어 난연성 및 내화성의 특성을 부여한다.
무수석고는 분말도 4,000cm2/g 이상인 것으로 첨가량이 일정 비율보다 높아지게 되면 응결을 지연시키는 효과가 있으므로 소량 첨가해야 하며, 조성물에 포함되어 조강성, 팽창성, 화학적 저항성 등의 특성을 부여한다.
증점 안정제는 HPMC(hydroxy propyl methyl cellulose)또는 CMC (Carboxy Methyl Cellulose)인 것이 바람직하다. HPMC 및 CMC는 셀룰로오스계 증점제로서 제품의 점도 부여, 제품의 처짐 및 분리 방지 기능을 나타내어 작업성을 향상시키는 효과를 나타낸다.
촉진제는 칼슘 포메이트(calcium formate) 또는 리튬 카보네이트(lithium carbonate)이고, 수화 반응을 촉진시키는 작용을 한다.
이하에서는 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예들을 나타낸 것이며, 하기 실시예에 기재된 사항의 범위로 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
분말 폴리머로 EVA 공중합체 50중량%, 고순도 알루미나 시멘트 15중량%, 탄산칼슘 5중량%, 칼슘설포알루미네이트 14중량%, 수산화알루미늄 10중량%, 무수석고 3중량%, 증점 안정제로서 HPMC 2중량%, 촉진제로 칼슘 포메이트 중량1%를 투입하여 혼합기계의 회전속도를 100rpm으로 10분 동안 혼합하여 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물을 제조하였다.
[실시예 2]
분말 폴리머로 EVA 공중합체 70중량%, 고순도 알루미나 시멘트 10중량%, 탄산칼슘 5중량%, 칼슘설포알루미네이트 5중량%, 수산화알루미늄 5중량%, 무수석고 2중량%, 증점 안정제로서 HPMC 2중량%, 촉진제로 칼슘 포메이트 중량1%를 투입하여 혼합기계의 회전속도를 100rpm으로 10분 동안 혼합하여 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물을 제조하였다.
[비교예]
차수용 뿜칠 멤브레인 조성물로서 범용적으로 쓰이는 해외 N사의 제품을 구입하여 제조사의 지시에 따라 사용하였다.
[실험예]
도 1의 성분비로 실시예 및 비교예의 조성물을 시편에 적용하고, 도 4의 인화성 시험 및 하기 각 항목에 대한 물성을 테스트하고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.
하기 도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예1 및 실시예2 로부터 제조된 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물은 기존 시판되는 N사의 제품에 비하여 인장강도 및 부착강도에서 현저히 우수한 특성을 나타냄을 확인할 수 있다.
특히, 실시예 1의 분말 폴리머 첨가량 대비 고순도 알루미나 시멘트와 캄슘설포알루미네이트의 첨가량에 따른 인장 및 부착 강도의 증진 효과는 우수하였으며, 실시예 3과 같이 내화성을 특징으로 하는 수산화알루미늄과 무수석고의 첨가량에 따라 조성물의 내화 성능에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물의 제조방법에 대해 설명한다.
본 발명에 따른 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물의 제조방법은 분말 폴리머(Polymer) 50~70중량%를 투입하는 제1 단계(S100), 제1 단계(S100) 이후에 증점 안정제 1~3중량%를 투입하는 제2 단계(S200), 제2 단계(S200) 이후에 촉진제 중량0.1~1.5%를 투입하는 제3 단계(S300), 제3 단계(S300) 이후에 수산화알루미늄 5~15중량%를 투입하는 제4 단계(S400), 제4 단계(S400) 이후에 무수석고 1~5중량%를 투입하는 제5 단계(S500), 제5 단계(S500) 이후에 고순도 알루미나 시멘트 10~20중량%를 투입하는 제6 단계(S600) 및 제6 단계(S600) 이후에 칼슘설포알루미네이트 5~15중량%를 투입하는 제7 단계(S700)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 밀도가 낮은 재료를 먼저 투입하고 밀도가 높은 재료를 투입하는 특징이 있다.
이 경우 밀도가 낮은 재료의 비산을 방지하고 밀도 차에 의한 자연 혼합을 유도할 수 있는 효과가 있다.
분말 혼화재(100)를 혼합하는 혼합기계의 회전속도는 50~100rpm 이며, 혼합시간은 10~20분인 것이 바람직하다.
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.
100 : 분말 혼화재
200 : 물

Claims (8)

  1. 굴착면에 대한 지보재로 사용되는 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물에 있어서,
    분말 혼화재(100); 및
    물(200);을 포함하며,
    상기 분말 혼화재(100)는,
    분말 폴리머 50~70중량%;
    고순도 알루미나 시멘트 10~20중량%;
    탄산칼슘 5~15중량%;
    칼슘설포알루미네이트 5~15중량%;
    수산화알루미늄 5~15중량%;
    무수석고 1~5중량%;
    증점 안정제 1~3중량%; 및
    촉진제 중량0.1~1.5%;을 포함하되,
    상기 증점 안정제는 HPMC(Hydroxy Propyl Methyl Cellulose)이고,
    상기 촉진제는 칼슘 포메이트이며,
    상기 분말 혼화재(100)와 상기 물(200)의 중량비는 1 : 0.3~0.5 인 것을 특징으로 하는 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분말 폴리머는 EVA 공중합체(ethylene vinyl acetate copolymer) 또는 PVAc(poly vinyl acetate)-라텍스인 것을 특징으로 하는 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고순도 알루미나 시멘트는 산화알루미늄(Al2O3) 함량이 68.5% 이상인 것을 특징으로 하는 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물.
  5. 물(200)과 혼합되어 차수용 뿜칠 멤브레인 조성물을 형성하는 분말 혼화재의 제조방법에 있어서,
    분말 폴리머(Polymer) 50~70중량%를 혼합기계에 투입하는 제1 단계(S100);
    상기 제1 단계(S100) 이후에 증점 안정제 1~3중량%를 상기 혼합기계에 투입하는 제2 단계(S200);
    상기 제2 단계(S200) 이후에 촉진제 중량0.1~1.5%를 상기 혼합기계에 투입하는 제3 단계(S300);
    상기 제3 단계(S300) 이후에 수산화알루미늄 5~15중량%를 상기 혼합기계에 투입하는 제4 단계(S400);
    상기 제4 단계(S400) 이후에 무수석고 1~5중량%를 상기 혼합기계에 투입하는 제5 단계(S500);
    상기 제5 단계(S500) 이후에 고순도 알루미나 시멘트 10~20중량%를 상기 혼합기계에 투입하는 제6 단계(S600); 및
    상기 제6 단계(S600) 이후에 칼슘설포알루미네이트 5~15중량%를 상기 혼합기계에 투입하는 제7 단계(S700);를 포함하되,
    상기 분말 폴리머(Polymer), 상기 증점 안정제, 상기 촉진제, 상기 수산화알루미늄, 상기 무수석고, 상기 고순도 알루미나 시멘트 및 상기 칼슘설포알루미네이트 중 밀도가 낮은 것부터 먼저 상기 혼합기계에 투입되며,
    상기 혼합기계의 회전속도는 50~100rpm 이며, 혼합시간은 10~20분인 것을 특징으로 하는 분말혼화재의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
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