KR101953831B1 - 내구성이 우수한 구조물의 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물 및 이를 이용한 신축이음부 시공방법 - Google Patents

내구성이 우수한 구조물의 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물 및 이를 이용한 신축이음부 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상온경화형 결합재 5∼95 중량% 및 개질 충전재 5∼95 중량%를 포함하는 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물로서, 상기 상온경화형 결합재는 주제와 경화제가 1:0.1∼0.5의 비율로 이루어지고, 상기 주제는 주제의 총 100 중량% 기준으로, 폴리에스테르폴리올 35∼95 중량%, 비스페놀A-에피클로로하이드린 중합체 1∼30 중량%, 스티렌-메틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체 1∼25 중량%, 폴리클로로트리플루오로에틸렌 1∼25 중량%, 글리독시프로필트리메톡시실란 1∼25 중량%, 폴리에틸렌이민 0.5∼10 중량%, 및 폴리에스테르 0.5∼10 중량%를 갖는 것을 특징으로 하는 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물은 탄성, 접착력, 인장강도, 내구성, 내마모성, 내식성, 내열성, 자외선 저항성, 방수성 및 표면경도가 우수하고, 구조물이 열에 의해 길이가 신장, 수축되어 주위 기온의 변화에 따라 미세하게 그 길이가 변화되는 것을 방지할 수 있고, 구조물과의 일체 거동으로 빗물이나 이물질의 침투를 방지하여 신축이음부 파손발생을 최소화할 수 있다. 또한, 상온경화형 결합재를 사용함으로써 시공기간을 단축하고 불필요한 시공공정을 최소화하여 공사비를 절감할 수 있는 경제적인 시공이 가능하다.

Description

내구성이 우수한 구조물의 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물 및 이를 이용한 신축이음부 시공방법{Durable Room Temperature-Cured Elastic Injection Material Composition For Expansion Joint Of Structure And Method For Constructing The Joint Using The Composition}
본 발명은 구조물의 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물 및 이를 이용한 신축이음부 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구조물의 신축이음부에 사용되는 상온경화형 탄성 주입재 조성물 및 이를 이용한 신축이음부 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로, 콘크리트 구조물은 열에 의해 길이가 신장, 수축되어, 주위 기온의 변화에 따라 미세하게 그 길이가 변화되어 도로가 파손되는 문제점이 있다. 따라서, 온도 변화에 따른 신장, 수축에 의해 구조물이 파손되는 것을 방지하기 위하여 상기 콘크리트 구조물에는 소정의 폭과 깊이를 가지는 신축이음부를 설치하고 있는 실정이다.
또한, 겨울철에 도로의 결빙을 방지하기 위하여 사용하는 융빙제로 다량의 염화칼슘을 살포함으로서 해안지역이 아닌 도심 지역의 교량, 지하차도, 지하하수박스 구조물 등의 신축이음부로 물, 염소이온, 유해물질이 침투되어 부식으로 인한 심각한 누수 문제가 발생한다.
한편, 콘크리트 암거 구조물은 온도변화, 크리프(Creep) 및 건조수축(Shrinkage), 프리-스트레싱(Pre-stressing)에 의한 탄성수축, 교통하중, 시공오차 및 다른 영향에 의한 길이변형에 의한 신축을 구조물 안정과 관련하여 신축이음재(Expansion joint)를 설치하도록 각종 시방서에 규정되어 있다. 이는 상기 길이변형이 구속되면 콘크리트 암거 구조물에 큰 수평력이 발생할 수 있으므로 구조물의 안정적인 구동을 유지할 수 없기 때문이다.
또한, 교량 구조물의 경우 온도변화에 의한 길이변형량, 콘크리트 크리프 및 건조수축에 의한 길이변형량, 활하중으로 인한 휨에 의한 길이변형량, 차량하중에 의한 길이변형량을 포함하는 설계변형량과 시공중에 발생하는 시공변형량 등을 함께 고려하여 적절한 조인트부의 유격거리를 확보할 수 있도록 하여 신축된 콘크리트 구조물의 길이변형량을 수용할 수 있도록 하고 나아가 조인트부의 누수 등을 방지하기 위해 신축이음재를 설치하도록 각종 시방서 등에서 규정하고 있다.
기존의 신축이음부의 설치 및 보수를 위하여, 콘크리트 사이에 단열재 및 실란트 등으로 신설 및 보수를 실시하는 방법이 사용되고 있으나, 이 역시, 1년∼2년 사이에 동해로 인하여 조인트 부분에서 들뜸 및 탈락 현상이 일어나고 있다. 또한, 실란트 및 단열재가 들떠서 물이 조인트 사이로 침투하여 동결융해를 받으며, 이로 인하여 콘크리트 구조물의 열화를 진행시키는 문제점이 있으며, 특히 보수 공사 시 조인트 주위에 물이 있을 경우, 대부분 접착제와 콘크리트 사이에 접착성이 좋지 않아 하자가 발생하고 있는 등 여러 가지 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 탄성, 내후성, 내염해성, 동결융해저항성, 내구성, 인장강도 및 신률이 우수하여 콘크리트 구조물이 온도 차이 등과 같은 환경적 조건에 의하여 콘크리트 구조물의 길이 변화량이 큰 조인트 부위와 확실한 접착을 확보할 수 있어 빗물이나 이물질의 침투를 방지하여 신축이음부의 파손발생을 최소화할 수 있는 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물을 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물을 이용하여 시공기간을 단축함으로써 경제적인 시공이 가능한 신축이음부 시공방법을 제공함에 있다.
본 발명자는 상기 과제에 대해 연구한 결과, 특정 구성 성분과 조성을 갖는 상온경화형 탄성 주입재 조성물을 제공함으로써 상기 과제가 해결될 수 있다는 사실을 알아내고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명의 일 실시형태로서 요지는, 상온경화형 결합재 5∼95 중량% 및 개질 충전재 5∼95 중량%를 포함하는 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물로서, 상기 상온경화형 결합재는 주제와 경화제가 1:0.1∼0.5의 비율로 이루어지고, 상기 주제는 주제의 총 100 중량% 기준으로 하기 성분을 갖는 것을 특징으로 하는 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물을 제공하는 것이다:
폴리에스테르폴리올 35∼95 중량%,
비스페놀A-에피클로로하이드린 중합체 1∼30 중량%,
스티렌-메틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체 1∼25 중량%,
폴리클로로트리플루오로에틸렌 1∼25 중량%,
글리독시프로필트리메톡시실란 1∼25 중량%,
폴리에틸렌이민 0.5∼10 중량%, 및
폴리에스테르 0.5∼10 중량%.
본 발명의 바람직한 다른 실시형태는, 상기 경화제가 이소포론 디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트, 디페닐 메탄 디이소시아네이트, 및 헥사메틸렌 디이소시아네이트로 이루어진 군으로 부터 하나 이상이 선택되는 것을 특징으로 하는 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물을 제공한다.
본 발명의 바람직한 또 다른 실시형태는, 상기 상온경화형 결합재가 상온경화형 결합재의 총 중량에 대하여 안료 0.01∼10.0 중량%를 더 포함하고, 안료가 산화티탄, 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬(Cr2O3), 자색 산화철, 흑색 산화철 및 카본블랙 중에서 1종 이상이 선택되는 것을 특징으로 하는 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물을 제공한다.
본 발명의 바람직한 또 다른 실시형태는, 상기 상온경화형 결합재가 탄성, 내열성, 내유성, 내한성, 내용제성을 개선하기 위하여 상온경화형 결합재의 총 중량에 대하여 테트라플루오로에틸렌-트리플루오로니트로소메탄 공중합체 0.01∼10 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물을 제공한다.
본 발명의 바람직한 또 다른 실시형태는, 상기 상온경화형 결합재가 내열성, 내마모성, 내약품성, 난연성을 개선하기 위하여 상온경화형 결합재의 총 중량에 대하여 아크릴로니트릴-부타디엔-폴리염화비닐 공중합체 0.01∼10 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물을 제공한다.
본 발명의 바람직한 또 다른 실시형태는, 상기 상온경화형 결합재가 강도, 내마모성, 내피로성을 개선하기 위하여 상온경화형 결합재의 총 중량에 대하여 메틸렌비스스테아린산아마이드 0.01∼10 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물을 제공한다.
본 발명의 바람직한 또 다른 실시형태는, 상기 상온경화형 결합재가 반응개시제로서 벤조일 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 디라우릴 퍼옥사이드, 디-터트-부틸 퍼옥사이드, 쿠밀 히드로퍼옥사이드, 과산화수소 및 과황산칼륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질 0.01∼10 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물을 제공한다.
본 발명의 바람직한 또 다른 실시형태는, 상기 개질 충전재가, 개질 충전재의 총 100 중량% 기준으로, 하기 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물을 제공한다:
석영질 규사 10∼85 중량%,
탄산칼슘 5∼35 중량%,
이산화규소 5∼35 중량%,
탄화붕소 1∼20 중량%,
알루미나 섬유 1∼15 중량%,
스텔라이트 1∼15 중량%,
벤토나이트 1∼15 중량%,
비트리파이드 0.5∼10 중량%, 및
티타늄옥사이드 0.5∼10 중량%.
본 발명의 바람직한 또 다른 실시형태는, 하기 단계를 포함하는 신축이음부 시공방법을 제공한다:
콘크리트 구조물 신축이음부의 열화되어 찢어지고 일부 탈락된 신축이음부 부위의 줄눈재 및 백업재를 제거하는 단계;
기존 타설된 실란트를 제거한 후 그라인더, 다이아몬드 커팅기, 샌드블러쉬 및 쇠솔 등을 이용하여 콘크리트의 불순물, 이물질 등을 제거한 후 에어 또는 워터젯으로 청소하는 단계;
청소단계 종료 후 콘크리트 신축이음부 부위를 건조하는 단계;
상기 신축이음부가 형성될 부분에 백업재를 삽입하는 단계;
상기 건조된 신축이음부에 물의 침투, 염화물이온 등의 유해물질의 침투를 방지하고 바탕면과의 부착력을 증가시키기 위하여 프라이머를 도포하는 단계; 및
상기 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물을 주입하고 경화시키는 단계.
본 발명의 바람직한 또 다른 실시형태는, 상기 줄눈부에 백업재를 삽입하는 단계에서 물이 접촉되는 지수구조물, 지하구조물, 터널, 지상구조물 등에는 유공관을 삽입하여 물을 유도배수하는 것을 특징으로 하는 신축이음부 시공방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 또 다른 실시형태는, 신축이음부를 신설하는 경우, 하기 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신축이음부 시공방법을 제공한다:
신축이음부의 불순물, 이물질 등을 그라인더, 다이아몬드 커팅기, 샌드블러쉬 및 쇠솔 등을 이용하여 제거하고 에어 또는 워터젯으로 청소하는 단계;
상기 청소된 부위를 건조하는 단계;
상기 건조된 부위에 물의 침투, 염화물이온 등의 유해물질의 침투를 방지하고 바탕면과의 부착력을 증가시키기 위하여 표면 보호제를 도포하는 단계; 및
상기 표면 보호제가 도포된 상부에 상기 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물을 타설하고 경화시키는 양생 단계.
본 발명의 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물에 의하면, 탄성, 접착력, 인장강도, 내구성, 내마모성, 내식성, 내열성, 자외선 저항성, 방수성 및 표면경도가 우수하고, 구조물이 열에 의해 길이가 신장, 수축되어 주위 기온의 변화에 따라 미세하게 그 길이가 변화되는 것을 방지할 수 있고, 구조물과의 일체 거동으로 빗물이나 이물질의 침투를 방지하여 신축이음부 파손발생을 최소화할 수 있다.
또한, 상온경화형 결합재를 사용함으로써 시공기간을 단축하고 불필요한 시공공정을 최소화하여 공사비를 절감할 수 있는 경제적인 시공이 가능하다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
이하에서, 구조물이라 함은 도로 포장, 교량 시설물, 지하구조물, 터널, 지하차도, 지수구조물, 수로교 등으로 콘크리트로 제조되는 모든 구조물을 포함하는 의미로 사용한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물은 상온경화형 결합재 5∼95 중량% 및 개질 충전재 5∼95 중량%를 포함한다. 상기 상온경화형 결합재는 주제와 경화제를 1:0.1∼0.8의 비율로 혼합하여 사용한다.
상기 상온경화형 결합재의 주제는 폴리에스테르폴리올 35∼95 중량%, 비스페놀A-에피클로로하이드린 중합체 1∼30 중량%, 스티렌-메틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체 1∼25 중량%, 폴리클로로트리플루오로에틸렌 1∼25 중량%, 글리독시프로필트리메톡시실란 1∼25 중량%, 폴리에틸렌이민 0.5∼10 중량% 및 폴리에스테르 0.5∼10 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 상온경화형 결합재의 경화제는 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate), 톨루엔 디이소시아네이트(toluene diisocyanate), 디페닐 메탄 디이소시아네이트(diphenyl methane diisocyanate), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(hexa methylene diisocyanate)로 이루어진 군에서 1 이상이 선택되는 것이 바람직하다.
상기 폴리에스테르폴리올은 인장강도, 내약품성 및 내마모성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 폴리에스테르폴리올은 인장강도가 우수하고 내약품성 및 내마모성이 우수하여 엘라스토머(Elastomer), 연성포옴(Flexible Foam), 리지스틱 포옴(Rigistic Foam), 플라스틱, 도료, 접착제, 섬유합성 피혁 등 고분자 재료의 거의 모든 분야에 통용되고 있다. 상기 폴리에스테르폴리올은 상온경화형 결합재에 대하여 35∼95 중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 폴리에스테르폴리올의 함량이 95 중량%를 초과하면 연성이 강해져 하중에 의한 변형이 발생되기 쉽고, 상기 폴리에스테르폴리올 함량이 35 중량% 미만이면 인장강도, 내약품성 및 내마모성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 비스페놀A-에피클로로하이드린 중합체는 부착력 및 인성을 개선하고 점도를 조절하기 위해서 사용된다. 상기 비스페놀A-에피클로로하이드린 중합체는 상기 상온경화형 결합재에 대하여 1∼30 중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 비스페놀A-에피클로로하이드린 중합체의 함량이 30 중량%를 초과하면 내충격성, 강성, 내약품성, 작업성, 인성 및 신장률이 증가하지만 경제적이지 못하며, 상기 비스페놀A-에피클로로하이드린 중합체의 함량이 1 중량% 미만이면 부착력, 인성, 신장률 및 작업성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 스티렌-메틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체는 인성, 신장률, 내충격성, 강성, 내약품성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 스티렌-메틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체는 상기 상온경화형 결합재에 대하여 1∼25 중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 스티렌-메틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체의 함량이 25 중량%를 초과하면 내충격성, 강성, 내약품성, 작업성, 인성 및 신장률이 증가하지만 경제적이지 못하며, 상기 스티렌-메틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체의 함량이 1 중량% 미만이면 인성, 신장률, 내충격성, 강성, 내약품성 및 작업성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 폴리클로로트리플루오로에틸렌은 강도, 내충격성, 내약품성, 내열성을 개선하기 위해 사용된다. 상기 폴리클로로트리플루오로에틸렌은 상기 상온경화형 결합재에 대하여 1∼25 중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 폴리클로로트리플루오로에틸렌의 함량이 25 중량%를 초과하면 성능은 개선되나 경제적이지 못하며, 상기 폴리클로로트리플루오로에틸렌의 함량이 1 중량% 미만이면 작업성은 개선되나, 성능 개선효과가 미흡하게 된다.
상기 글리독시프로필트리메톡시실란은 반응성을 개선하여 강도 및 내수성을 개선하기 위해 사용한다. 상기 글리독시프로필트리메톡시실란은 상기 상온경화형 결합재에 대하여 1∼25 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 글리독시프로필트리메톡시실란의 함량이 25 중량%를 초과하면 내수성이 개선되나 재료분리 현상이 발생되기 쉽고, 상기 글리독시프로필트리메톡시실란의 함량이 1 중량% 미만이면 내수성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 폴리에틸렌이민은 접착력, 흡습 강도 및 내수성을 개선하기 위해 사용한다. 상기 폴리에틸렌이민은 상기 상온경화형 결합재에 0.5∼10 중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 폴리에틸렌이민의 함량이 10 중량%를 초과하면 성능은 개선되나 작업성이 저하되고 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 폴리에틸렌이민의 함량이 0.5 중량% 미만이면 성능 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 폴리에스테르는 강도, 내수성, 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 폴리에스테르는 상기 상온경화형 결합재에 대하여 0.5∼10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리에스테르의 함량이 0.5 중량% 미만이면 성능개선효과가 미흡하게 되고, 상기 폴리에스테르의 함량이 10 중량%를 초과하면 성능은 개선되나 작업성이 저하된다.
상기 상온경화형 결합재는 상온경화형 결합재의 총 중량에 대하여 안료 0.01∼10 중량%를 더 포함할 수 있고, 상기 안료는 산화티탄, 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬(Cr2O3), 자색 산화철, 흑색 산화철 및 카본블랙 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 상온경화형 결합재는 강성, 내크리프성, 내약품성, 내후성, 내연소성을 개선하기 위하여 상온경화형 결합재의 총 중량에 대하여 테트라플루오로에틸렌-트리플루오로니트로소메탄 공중합체 0.01∼10 중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 상온경화형 결합재는 강도, 내열성, 내마모성, 내약품성, 난연성을 개선하기 위하여 상온경화형 결합재의 총 중량에 대하여 아크릴로니트릴-부타디엔-폴리염화비닐 공중합체 0.01∼10 중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 상온경화형 결합재는 강도, 내마모성, 내피로성을 개선하기 위하여 상온경화형 결합재의 총 중량에 대하여 메틸렌비스스테아린산아마이드 0.01∼10 중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 상온경화형 결합재는 반응개시제를 더 포함할 수 있다. 상기 반응개시제로는 벤조일 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 디라우릴 퍼옥사이드, 디-터트-부틸 퍼옥사이드, 쿠밀 히드로퍼옥사이드, 과산화수소 및 과황산칼륨 중에서 선택된 1종 이상의 물질 0.01∼10 중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 개질 충전재는 석영질 규사 10∼85 중량%, 탄산칼슘 5∼35 중량%, 이산화규소 5∼35 중량%, 탄화붕소 1∼20 중량%, 알루미나 섬유 1∼15 중량%, 스텔라이트 1∼15 중량%, 벤토나이트 1∼15 중량%, 비트리파이드 0.5∼10 중량% 및 티타늄옥사이드 0.5∼10 중량%를 포함할 수 있다.
상기 석영질 규사는 흡습성, 수축 저감, 내마모성 및 내열성을 개선하기 위해 사용된다. 상기 석영질 규사는 상기 개질 충전재에 대하여 10∼85 중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 석영질 규사의 함량이 85%를 초과하면 성능은 개선되나 작업성이 저하되며, 상기 석영질 규사의 함량이 10 중량% 미만이면 작업성은 개선되나 성능 개선효과가 미흡할 수 있다.
상기 탄산칼슘은 증점 효과 및 충격강도를 개선하기 위해 사용된다. 상기 탄산칼슘은 상기 개질 충전재에 대하여 5∼35 중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 탄산칼슘의 함량이 35%를 초과하면 충격강도는 개선되나, 작업성이 저하되며, 상기 탄산칼슘의 함량이 5 중량% 미만이면 작업성은 개선되나 충격강도 개선효과가 미흡할 수 있다.
상기 이산화규소는 흡습성, 강도, 내열성, 자외선 저항성, 내마모성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 이산화규소는 상기 개질 충전재에 대하여 5∼35 중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 이산화규소의 함량이 35 중량%를 초과하면 성능은 개선되나 작업성이 저하될 수 있고, 상기 이산화규소의 함량이 5 중량% 미만이면 작업성은 개선되나 성능 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 탄화붕소는 강도, 내열성, 내충격성 및 내식성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 탄화붕소는 상기 개질 충전재에 대하여 1∼20 중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 탄화붕소의 함량이 20 중량%를 초과하면 성능은 개선되나 작업성이 저하될 수 있고, 상기 탄화붕소의 함량이 1 중량% 미만이면 작업성은 개선되나 성능 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 알루미나 섬유는 충전성, 강도, 내마모성 및 내식성을 개선하기 위해 사용한다. 상기 알루미나 섬유는 상기 개질 충전재에 대하여 1∼15 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 알루미나 섬유의 중량비가 증가하면 충전성, 강도, 내마모성 및 내식성을 나타내며, 상기 알루미나 섬유의 함량이 1 중량% 미만일 경우 재료 분리가 발생되기 쉽고 성능 개선 효과가 미흡하게 되고, 상기 알루미나 섬유의 함량이 15 중량%를 초과할 경우에는 성능은 개선되나 점도가 높아져 작업성이 저하된다.
상기 스텔라이트는 강도, 내마모성, 내열성 및 내식성을 개선하기 위해 사용할 수 있다. 상기 스텔라이트는 상기 개질 충전재에 대하여 1∼15 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 스텔라이트의 중량비가 증가하면 강도, 내마모성, 내열성 및 내식성을 나타내며, 상기 스텔라이트의 함량이 1 중량% 미만일 경우 성능 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 스텔라이트의 함량이 15 중량%를 초과할 경우에는 성능은 개선되나 작업성이 저하되고 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하다.
상기 벤토나이트는 흡습제로서 수분을 흡수하여 발포를 방지하고 재료분리저항성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 벤토나이트는 상기 개질 충전재에 대하여 1∼15 중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 벤토나이트의 함량이 15 중량%를 초과하면 작업성이 저하될 수 있고, 상기 벤토나이트의 함량이 1 중량% 미만이면 흡습 효과가 미약할 수 있다.
상기 비트리파이드는 강도, 내마모성, 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 비트리파이드는 상기 개질 충전재에 대하여 0.5∼10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 비트리파이드의 중량비가 증가하면 강도, 내마모성, 내구성을 나타내며, 상기 비트리파이드의 함량이 0.5 중량% 미만일 경우 성능 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 비트리파이드의 함량이 10 중량%를 초과할 경우에는 성능은 개선되나 적업성이 저하될 수 있다.
상기 티타늄옥사이드는 자외선 저항성 및 재료 분리 저항성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 티타늄옥사이드는 상기 개질 충전재에 대하여 0.5∼10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 티타늄옥사이드의 중량비가 증가하면 자외선 및 재료분리 저항성 개선 효과를 나타내며, 상기 티타늄옥사이드의 함량이 0.5 중량% 미만일 경우 자외선 및 재료분리 저항성 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 티타늄옥사이드의 함량이 10 중량%를 초과할 경우에는 성능은 개선되나 강도가 저하되고 가격경쟁력이 떨어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물의 제조방법은, 상기 상온경화형 결합재 5∼95 중량% 및 개질 충전재 5∼95중량를 첨가하여 강제식 믹서나 연속식 믹서로 소정시간(예컨대, 1∼5분)동안 믹싱하여 제조한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 신축이음부를 보수할 경우의 신축이음부 시공방법은, 콘크리트 구조물 신축이음부의 열화되어 찢어지고 일부 탈락된 신축이음부 부위의 줄눈재 및 백업재를 제거하는 단계와, 기존 타설된 실란트 제거한 후 그라인더, 다이아몬드 커팅기, 샌드블러쉬 및 쇠솔 등을 이용하여 콘크리트의 불순물, 이물질 등을 제거한 후 에어 또는 워터젯으로 청소하는 단계와, 청소단계 종료 후 콘크리트 신축이음부 부위를 건조하는 단계와, 상기 신축이음부가 형성될 부분에 백업재를 삽입하는 단계와, 상기 건조된 신축이음부에 물의 침투, 염화물이온 등의 유해물질의 침투를 방지하고 바탕면과의 부착력을 증가시키기 위하여 프라이머를 도포하는 단계와, 상기 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물을 주입하고 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신축이음부 시공방법을 제공한다.
또한, 상기 줄눈부에 백업재를 삽입하는 단계에서 물이 접촉되는 지수구조물, 지하구조물, 터널, 지상구조물 등에는 유공관을 삽입하여 물을 유도배수하는 과정을 포함한다.
또한, 신축이음부 신설할 경우의 신축이음부 시공방법은, 신축이음부의 불순물, 이물질 등을 그라인더, 다이아몬드 커팅기, 샌드블러쉬 및 쇠솔 등을 이용하여 제거하고 에어 또는 워터젯으로 청소하는 단계와, 상기 청소된 부위를 건조하는 단계와, 상기 건조된 부위에 물의 침투, 염화물이온 등의 유해물질의 침투를 방지하고 바탕면과의 부착력을 증가시키기 위하여 표면 보호제를 도포하는 단계와, 상기 표면 보호제가 도포된 상부에 상기 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물을 타설하고 경화시키는 양생 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신축이음부 시공방법을 제공한다.
이하에서, 본 발명에 따른 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예들의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명의 실시예들과 비교할 수 있는 비교예들을 제시한다. 후술하는 비교예 1은 실시예들의 특성과 단순히 비교하기 위하여 제시하는 것으로 본 발명의 선행기술이 아님을 밝혀둔다.
실시예 1 내지 3
본 발명에 따라 주제로서 속경성 탄성 결합재, 경화제, 성능개선 충전재의 성분과 조성비(중량%)를 표 1에 나타낸 바와 같이 혼합하여 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물을 얻었다.
비교예 1
주제로서 폴리에스테르폴리올, 벤조이퍼옥사이드 및 안료로서 산화티탄만을 혼합하여 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물을 얻었다.
성분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
속경성 탄성 결합재
(주제)		 폴리에스테르폴리올 39 33 27 48
비스페놀A-에피클로로하이드린 중합체 1 2 3 -
스티렌-메틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체 1 2 3 -
폴리클로로트리플루오로에틸렌 1 2 3 -
글리독시프로필트리메톡시실란 1 2 3 -
폴리에틸렌이민 1 2 3 -
폴리에스테르 1 2 3 -
테트라플루오로에틸렌-트리플루오로니트로소메탄 공중합체 1 1 1 -
아크릴로니트릴-부타디엔-폴리염화비닐 공중합체 1 1 1 -
메틸렌비스스테아린산아마이드 1 1 1 -
벤조일퍼옥사이드 1 1 1 1
안료(산화티탄) 1 1 1 1
(경화제) 이소포론 디이소시아네이트 10 10 10 10
성능
개선
충전재		 석영질 규사 23 23 23 23
탄산칼슘 10 10 10 10
이산화규소 1 1 1 1
탄화붕소 1 1 1 1
알루미나 섬유 1 1 1 1
스텔라이트 1 1 1 1
벤토나이트 1 1 1 1
비트리파이드 1 1 1 1
티타늄옥사이드 1 1 1 1
(시험예)
아래의 시험예들은 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물의 물성을 측정하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
실험 1(인장강도 및 신장률)
인장강도 및 신장률은 ASTM D 638에 의하여 아령 모양의 몰드에 상기 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1에서 제조한 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물을 주입하여 경화시킨 후 7일 동안 항온항습실(20±2℃, 상대습도 65±5%(RH))에서 양생하여 측정하였다.
실험 2(압축강도)
압축강도는 ASTM C 579에 의하여 1㎝×1㎝×3㎝의 몰드에 조성물을 주입하여 시편에 압축을 가하여 측정하였다.
실험 3(접착강도)
접착강도는 ASTM C 882에 의하여 측정하였다.
실험 4(흡수율)
흡수율은 ASTM C 881에 의하여 측정하였다.
실험 5(마모저항성)
마모저항성은 ASTM C 501에 의하여 측정하였다.
실험 6(가사시간)
가사시간은 AASHTO M-200-73에 의하여 측정하였다.
실험 7(촉진 내후성)
촉진 내후성 시험은 ASTM C 793에 의하여 측정을 5000시간에 걸쳐 측정하였다.
실험 8(염화물이온 침투저항성)
염화물이온 침투저항성 시험은 KS F 4042에 의하여 측정하였다.
실험 9(동결융해저항성)
동결융해저항성 시험은 KS F 2455에 의하여 측정하였다.
실험 9 (내식성)
내식성 시험은KS F 2561에 의하여 측정하였다.
실험 10 (내약품성)
내약품성 시험은 일본 공업 규격 원안 [콘크리트의 용액침적에 의한 내약품성 시험 방법]에 준하여 2% 염산, 5% 황산 및 45% 수산화 나트륨의 수용액을 시험 용액으로 28일 공시체를 침적하여 측정하였다.
아래의 표 2에 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1에 대한 측정 결과를 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
인장강도
(MPa)		 36.0 36.8 39.3 33.0
신장률(%) 110 135 178 95
압축강도
(MPa)		 60.0 63.8 68.9 55.2
접착강도
(MPa)		 3.8 4.1 4.5 3.2
흡수율(%) 0.03 0.02 0.01 0.05
마모저항성
(Wear Index Taber H-22)		 3.4 3.8 4.0 2.8
가사시간(min) 25 25 25 25
촉진내후성 시험(5000hr) 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
염화물이온침투저항성
(Coulombs)		 10 8 4 20
동결융해저항성
(내구성지수)		 95 96 97 92
내식성
(방청률, %)		 96 98 99 95
내약품성 염산 -0.5 -0.3 -0.1 -0.8
황산 -0.1 -0.08 -0.05 -0.8
수산화나트륨 +0.1 +0.2 +0.3 0

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 조성물보다 인장강도, 신장률, 압축강도, 접착강도 및 마모저항성이 우수하였으며, 흡수율은 낮게 나타났다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (11)

  1. 상온경화형 결합재 5∼95 중량% 및 개질 충전재 5∼95 중량%를 포함하는 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물로서,
    상온경화형 결합재는 주제와 경화제가 1:0.1∼0.5의 비율로 이루어지고,
    주제는 폴리에스테르폴리올 35∼95 중량%, 비스페놀A-에피클로로하이드린 중합체 1∼30 중량%, 스티렌-메틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체 1∼25 중량%, 폴리클로로트리플루오로에틸렌 1∼25 중량%, 글리독시프로필트리메톡시실란 1∼25 중량%, 폴리에틸렌이민 0.5∼10 중량%, 및 폴리에스테르 0.5∼10 중량%를 포함하며,
    경화제는 소포론 디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트, 디페닐 메탄 디이소시아네이트, 및 헥사메틸렌 디이소시아네이트로 이루어진 군으로 부터 하나 이상이 선택되며,
    상온경화형 결합재에 대하여, 산화티탄, 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬(Cr2O3), 자색 산화철, 흑색 산화철 및 카본블랙 중에서 1종 이상이 선택되는 안료를 상온경화형 결합재 총중량 대비 0.01∼10.0% 비율로 포함하고,
    탄성, 내열성, 내유성, 내한성, 내용제성을 개선하기 위한 테트라플루오로에틸렌-트리플루오로니트로소메탄 공중합체를 상온경화형 결합재 총중량 대비 0.01∼10% 포함하며,
    내열성, 내마모성, 내약품성, 난연성을 개선하기 위한 아크릴로니트릴-부타디엔-폴리염화비닐 공중합체를 상온경화형 결합재 총중량 대비 0.01∼10% 포함하고,
    강도, 내마모성, 내피로성을 개선하기 위한 메틸렌비스스테아린산아마이드를 상온경화형 결합재 총중량 대비 0.01∼10% 포함하며,
    반응개시제로서 벤조일 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 디라우릴 퍼옥사이드, 디-터트-부틸 퍼옥사이드, 쿠밀 히드로퍼옥사이드, 과산화수소 및 과황산칼륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 상온경화형 결합재 총중량 대비 0.01∼10% 포함하고,
    개질 충전재로 석영질 규사 10∼85 중량%, 탄산칼슘 5∼35 중량%, 이산화규소 5∼35 중량%, 탄화붕소 1∼20 중량%, 알루미나 섬유 1∼15 중량%, 스텔라이트 1∼15 중량%, 벤토나이트 1∼15 중량%, 비트리파이드 0.5∼10 중량%, 및 티타늄옥사이드 0.5∼10 중량%를 포함하며,
    압축강도가 60~68.9MPa이며, 동결융해저항성이 95~97이며, 내식성이 96~99%이고, 염산, 황산, 수산화나트륨에 대한 내약품성이 각각 -0.5~-0.1, -0.1~-0.05 및 0.1~0.3인 것을 특징으로 하는 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 콘크리트 구조물 신축이음부의 열화되어 찢어지고 일부 탈락된 신축이음부 부위의 줄눈재 및 백업재를 제거하는 단계;
    기존 타설된 실란트를 제거한 후 그라인더, 다이아몬드 커팅기, 샌드블러쉬 및 쇠솔 중 선택되는 어느 하나를 이용하여 콘크리트의 불순물, 이물질 중 선택되는 어느 하나를 제거한 후 에어 또는 워터젯으로 청소하는 단계;
    청소단계 종료 후 콘크리트 신축이음부 부위를 건조하는 단계;
    신축이음부가 형성될 부분에 백업재를 삽입하는 단계;
    줄눈부에 백업재를 삽입하는 단계에서 물이 접촉되는 지수구조물, 지하구조물, 터널, 지상구조물 중 선택되는 어느 하나에 유공관을 삽입하여 물을 유도배수하며,
    건조된 신축이음부에 물의 침투, 염화물이온 중 선택되는 어느 하나의 유해물질의 침투를 방지하고 바탕 면과의 부착력을 증가시키기 위하여 프라이머를 도포하는 단계; 및
    청구항 1의 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물을 주입하고 경화시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 신축이음부 시공방법.
  10. 삭제
  11. 제 9항에 있어서, 신축이음부를 신설하는 경우,
    신축이음부의 불순물, 이물질 중 선택되는 어느 하나를 그라인더, 다이아몬드 커팅기, 샌드블러쉬 및 쇠솔 중 선택되는 어느 하나를 이용하여 제거하고 에어 또는 워터젯으로 청소하는 단계;
    청소된 부위를 건조하는 단계;
    건조된 부위에 물의 침투, 염화물이온 중 선택되는 어느 하나의 유해물질의 침투를 방지하고 바탕면과의 부착력을 증가시키기 위하여 표면 보호제를 도포하는 단계; 및
    표면 보호제가 도포된 상부에 상기 신축이음부용 상온경화형 탄성 주입재 조성물을 타설하고 경화시키는 양생 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 신축이음부 시공방법.
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