KR101971118B1 - 친환경 방수·방식재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 방수·방식 시공 방법 - Google Patents

친환경 방수·방식재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 방수·방식 시공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 기능 충전재 3∼75중량% 및 기능성 개선제 25∼97중량%를 포함하며, 상기 중질탄산칼슘 5∼90중량%, 황산바륨 5∼40중량%, 트리칼슘알루미네이트 0.1~30중량%, 징크크로마이트 0.1~30중량%, 베이클라이트 0.1~30중량%, 리튬-소듐-포타슘실리케이트 0.1∼20중량%, 이산화규소 0.1~20중량%, 히드로벤토나이트메틸셀롤로오스 0.01~10중량% 및 에보나이트 분말 0.01∼10중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 방수·방식재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 방수·방식 시공 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 높은 강도 및 내구성을 나타냄으로써, 시공기간을 단축하고, 구조물의 사용기간을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있으며, 우수한 강도특성과 내구성을 보유하여 공용기간 증가와 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.

Description

친환경 방수·방식재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 방수·방식 시공 방법 {ECO-FRIENDLY WATERPROOF-ANTI-CORROSIVE COMPOSITION AND WATERPROOF-ANTI-CORROSIVE CONSTRUCTION METHOD FOR CONCRETE STRUCTURE THEREWITH}
본 발명은 친환경 방수·방식재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 방수·방식 시공 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시공이 용이하고, 방수성, 내식성, 준불연성, UV 저항성, 내염해성, 중성화 저항성, 부착성, 동결융해저항성 등이 우수하여 콘크리트 구조물의 공용기간 증가로 인한 유지보수비용을 절감할 수 있는 친환경 방수·방식재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 방수·방식 시공 방법에 관한 것이다.
일반적으로 철근콘크리트 구조물이나 화학시설물, 하수관거, 폐수처리장등의 시설물은 산성 가스나 직접적인 산성폐수에 접촉됨으로써 구조물의 노후화가 더 빨리 진행되고 있다. 또한 외부로 확인할 수 있는 시설물뿐만 아니라 지하매설 시설물이나 수중구조물에 있어서도 노후화가 진행되고 있다. 이러한 산성 환경 하에 노출된 콘크리트 구조물의 열화단면을 보수하기 위한 여러 가지 재료 및 공법이 개발 적용되어지고 있으나 현재까지도 산성 환경에 대한 내구성능이 부족한 상황이다. 더욱이, 정수장이나 배수지의 콘크리트 구조물은 염소, 오존 등으로 물을 정수하기 때문에 이러한 물질에 노출되어 열화가 촉진된다.
화학적 부식은 콘크리트가 외부에서 화학적 작용을 받아, 시멘트 경화체를 구성하는 수화 생성물을 변형 혹은 분해하여 결합 능력을 잃어버리는 열화 현상을 총칭한다. 이는 기존의 중성화, 동해, 염해에 의한 열화 현상과 혼동하기 쉬우며, 콘크리트 구조물에 내황산성 보수 모르타르가 아닌 기존의 보수용 모르타르로 타설됨으로써 결국 구조물에 균열 또는 박리 현상 등 성능 저하가 발생되어 내구성이 급격히 저하되는 경우가 빈번히 발생하고 있다.
한편, 정수장이나 배수지의 콘크리트 구조물의 방수·방식공법에는 도막공법이 적용되고 있다.
도막공법에는 일반적으로 에폭시계, 우레탄계 및 아크릴계 수지 도료 등과 같은 유기계 성분으로 이루어진 도료가 주로 사용되는데, 유기계 성분으로 이루어진 도료의 경우는 가공성이 좋고 접착성 및 유연성이 우수하다는 장점이 있으나, 도막을 형성하는 유기물이 자외선, 오존이나 수분에 의한 열화가 쉽게 발생하여 내구성이 저하되며, 내열성이 낮고 기름과 같은 유기물질이 혼입되어 오염되기 쉬운 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-1877221호 (2018년07월05일 등록) 대한민국 등록특허 제10-1530572호 (2015년06월16일 등록) 대한민국 등록특허 제10-1793194호 (2017년10월27일 등록)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 시공이 용이하고, 방수성, 내식성, 준불연성, UV 저항성, 내염해성, 중성화 저항성, 부착성, 동결융해저항성 등이 우수하여 콘크리트 구조물의 공용기간 증가로 인한 유지보수비용을 절감할 수 있는 친환경 방수·방식재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 방수·방식 시공 방법을 제공함에 있다.
본 발명은, 기능 충전재 3∼75중량% 및 기능성 개선제 25∼97중량%를 포함하며, 상기 기능성 개선제는 메틸메타크릴레이트-글리시딜메타크릴레이트-아크릴산 공중합체 25∼99중량%, 에틸렌-메틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체 0.1∼25중량%, 폴리부틸렌 0.01∼20중량%, 에틸렌-플루오로-에틸렌 공중합체 0.01~20중량% 및 N-메틸아크릴아미드 0.01∼20중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 방수·방식재 조성물을 제공한다.
상기 기능성 개선제는 접착력 및 연성을 개선하고 점도를 조절하기 위하여 이타코닉에시드(itaconic acid)를 0.01∼10중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기능성 개선제는 내유성, 내용제성, 내한성, 작업성을 개선하기 위하여 디옥틸세바케이트 0.01∼10중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기능성 개선제는 붓자국, 로울러자국, 오렌지필(orange peal), 분화구현상(cratering), 핀홀(pin hole), 색얼룩 등의 표면에 생기는 결함을 방지하기 위하여 폴리비닐에테르를 0.01∼10중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기능성 개선제는 내마모성, 내열성, 내후성 등을 개선하기 위하여 트리크레딜호스페이트를 0.01~10중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기능성 개선제는 연행공기의 발생으로 인한 공기량의 증가를 감소시키기 위한 소포제 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 기능 충전재는 황산바륨 5∼98중량%, 트리칼슘알루미네이트 0.1~20중량%, 징크크로마이트 0.1~20중량%, 베이클라이트 0.1~20중량%, 리튬-소듐-포타슘실리케이트 0.1∼20중량%, 이산화규소 0.1~20중량%, 히드로벤토나이트메틸셀롤로오스 0.01~10중량% 및 에보나이트 분말 0.01∼10중량%를 포함할 수 있다.
상기 기능 충전재는 시멘트에 의해 수축되는 것을 억제하기 위한 알루민산스트론튬 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기능 충전재는 시멘트 경화체의 내부 조직을 치밀하게 하여 수밀성 및 동결융해 저항성을 개선시키고 내구성을 증진시키기 위한 폴리카본산, 나프탈렌, 멜라민 및 리그닌 감수제 중에서 선택된 1종 이상의 물질 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기능 충전재는 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위한 지연제 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기능 충전재는 색상을 구현하고 미관을 개선하기 위한 안료 0.01~10 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 콘크리트 구조물의 레이턴스, 불순물 또는 열화부위를 그라인더, 평삭기, 연마기, 숏블라스터 등으로 치핑하여 제거하는 단계와, 치핑된 부위를 핸드 워터젯, 진공 흡입기 등으로 청소하는 단계와, 바탕 콘크리트 구조물과 상기 고성능 친환경 방수·방식재 조성물의 부착력을 개선하고, 물의 침투와 염소이온 침투를 억제하며, 내수성 및 방수성을 개선하기 위한 표면 보호제를 도포하는 단계와, 상기 친환경 방수·방식재 조성물을 붓, 롤러, 에어리스 등을 이용하여 살포하는 단계; 및 양생하는 단계를 포함하는 콘크리트 구조물 방수·방식 시공 방법을 제공한다.
여기서, 살포된 상기 친환경 방수·방식재 조성물 상부에 염해 저항성, 중성화 저항성, 표면 경도 개선, 방수성, 내수성을 개선하기 위하여 표면 강화제를 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 표면 보호제는 상기 기능성 개선제의 고형분을 10%이하로 조정하여 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 표면 강화제는 아크릴-우레탄, 실리카 무기질 표면 강화제, 실란계 침투강화제, 상기 기능성 개선제 중 어느 하나 이상을 포함한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 콘크리트 구조물 친환경 방수·방식재 조성물은 지수성능, 자기 치유성, 작업성, 내염해성, 내화학성, 중성화 저항성, 내구성, 부착성, 방수성 등이 우수하여 콘크리트 구조물의 공용기간 증가, 유지보수비용 절감 및 시공성 향상을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 친환경 방수·방식재 조성물은, 피착물이 습윤 상태에서도 시공이 가능하고 우수한 접착력을 나타내 기존 유기계 수지에서처럼 건조할 필요가 없어 시공기간을 단축할 수 있어 비용 절감효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 친환경 방수·방식재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 방수·방식 시공 방법에 의하면, 친환경 방수·방식재 조성물이 속경성이고 높은 강도 및 내구성을 나타냄으로써, 시공기간을 단축하고, 구조물의 사용기간을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있으며, 우수한 강도특성과 내구성을 보유하여 공용기간 증가와 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술 분야에서 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, 콘크리트 구조물이라 함은 일반적인 정수장, 배수지, 하수구조물, 수로, 수로 터널, 지하구조물, 지수구조물, 도로 및 고속도로뿐만 아니라 차량이 통행하는 시설 구조물(중앙 분리벽, 날개벽, 측구 콘크리트), 옹벽 구조물, 콘크리트 슬래브, 해양 구조물 등을 포함하는 콘크리트로 이루어진 모든 구조물의 의미로 사용한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 친환경 방수·방식재 조성물은 기능 충전재 및 기능성 개선제를 포함한다.
상기 기능 충전재는 상기 친환경 방수·방식재 조성물에 대하여 3∼75중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 기능성 개선제는 시멘트 경화체의 내부에 필름을 형성하여 휨, 인장 및 부착강도를 향상시키고 작업성 및 내구성을 개선하며 고유동성(셀프 레벨링)을 갖게 하는 역할을 하며, 상기 친환경 방수·방식재 조성물에 대하여 25∼97중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 기능 충전재는, 황산바륨 5∼98중량%, 트리칼슘알루미네이트 0.1~20중량%, 징크크로마이트 0.1~20중량%, 베이클라이트 0.1~20중량%, 리튬-소듐-포타슘실리케이트 0.1∼20중량%, 이산화규소 0.1~20중량%, 히드로벤토나이트메틸셀롤로오스 0.01~10중량% 및 에보나이트 분말 0.01∼10중량%를 포함할 수 있다.
상기 기능 충전재는 시멘트에 의해 수축되는 것을 억제하기 위한 알루민산스트론튬 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기능 충전재는 시멘트 경화체의 내부 조직을 치밀하게 하여 수밀성 및 동결융해 저항성을 개선시키고 내구성을 증진시키기 위한 폴리카본산, 나프탈렌, 멜라민 및 리그닌계 감수제 중에서 선택된 1종 이상의 물질 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기능 충전재는 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위한 지연제 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기능 충전재는 색상을 구현하고 미관을 개선하기 위한 안료 0.01~10 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 황산바륨은 흡수력이 크고, 증점효과, 재료분리저항성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 황산바륨은 상기 기능 충전재에 대하여 5∼98중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 황산바륨의 함량이 5중량% 미만이면 재료분리 저항성 및 증점 효과가 저하되고, 그 함량이 98중량%를 초과하면 강도 발현이 지연되고 작업성이 저하될 수 있다.
상기 트리칼슘알루미네이트는 초기 강도 발현, 경도, 난연성, 수축저감, 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 트리칼슘알루미네이트는 상기 기능 충전재에 대하여 0.1∼20중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 트리칼슘알루미네이트의 함량이 20중량%를 초과하면 성능은 개선되나 경화가 촉진되어 작업성이 저하될 수 있고, 상기 트리칼슘알루미네이트의 함량이 0.1중량% 미만이면 성능 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 징크크로마이트는 강도 및 내식성을 개선하기 위해 사용할 수 있다. 상기 징크크로마이트는 상기 기능 충전재에 대하여 0.1∼20 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 징크크로마이트의 중량비가 증가할수록 강도 및 내식 성능을 나타내지만, 그 함량이 20 중량%를 초과할 경우에는 강도 발현이 저하되고 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하며, 그 함량이 0.1 중량% 미만일 경우 강도 및 내식 성능 효과가 미약할 수 있다.
상기 베이클라이트는 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 첨가한다. 상기 베이클라이트는 상기 기능 충전재에 대하여 0.1∼20 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 베이클라이트의 함량이 0.1 중량% 미만이면 강도 및 내구성 개선효과가 미흡하고, 그 함량이 20 중량%를 초과하면 점도가 낮아져 재료분리 현상이 발생되기 쉽다.
상기 리튬-소듐-포타슘실리케이트는 강도, 내수성, 내구성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 리튬-소듐-포타슘실리케이트는 상기 기능 충전재에 대하여 0.1∼20중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 리튬-소듐-포타슘실리케이트의 함량이 20중량%를 초과하면 성능은 개선되나, 작업성이 저하될 수 있고, 상기 리튬-소듐-포타슘실리케이트의 함량이 0.1중량% 미만이면 성능개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 이산화규소는 흡수력이 강하고, 내마모성, 난연성, 수축저감효과를 얻기 위하여 사용한다. 상기 이산화규소는 상기 기능 충전재에 대하여 0.1~20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 이산화규소의 함량이 0.1중량% 미만이면 재료분리현상이 발생하기 쉽고, 성능 개선효과가 미흡하게 되며, 그 함량이 20중량%를 초과하면 내마모성, 난연성, 수축저감효과는 개선되나, 점도가 높아져 작업성이 저하된다.
상기 히드로벤토나이트메틸셀롤로오스는 조성물의 재료분리 방지를 위하여 사용한다. 상기 히드로벤토나이트메틸셀롤로오스는 상기 기능 충전재에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 히드로벤토나이트메틸셀롤로오스의 함량이 0.01중량% 미만이면 재료분리현상이 발생하기 쉽고, 그 함량이 10중량%를 초과하면 점도가 높아져 작업성이 저하된다.
상기 에보나이트 분말은 내산성, 내알칼리성, 전기절연성 등을 개선하기 위해 사용한다. 상기 에보나이트 분말은 상기 기능 충전재에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 에보나이트 분말의 함량이 0.01중량% 미만이면 내산성, 내알칼리성, 전기절연성 등의 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 에보나이트 분말의 함량이 10중량%를 초과하면 성능은 개선되나 작업성 및 경제성이 저하된다.
상기 알루민산스트론튬은 시멘트에 의해 수축되는 것을 억제하는 역할을 한다. 상기 알루민산스트론튬은 상기 기능 충전재에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 알루민산스트론튬의 함량이 0.01중량% 미만이면 시멘트에 의한 수축을 억제하는 효과가 미약할 수 있고, 그 함량이 10중량%를 초과하면 작업성이 저하될 수 있다.
상기 폴리카본산, 나프탈렌, 멜라민 및 리그닌계 감수제 중에서 선택된 1종 이상의 물질은 시멘트 경화체의 내부 조직을 치밀하게 하여 수밀성 및 동결융해 저항성을 개선시키고 내구성을 증진시킨다. 상기 폴리카본산, 나프탈렌, 멜라민 및 리그닌계 감수제 중에서 선택된 1종 이상의 물질은 상기 기능 충전재에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 지연제는 일정 시간 동안 작업성을 확보하기 위해 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위하여 사용되는 것으로서, 상기 기능 충전재에 대하여 0.01∼10중량%를 함유되는 것이 바람직하다. 지연제로는 일반적으로 잘 알려진 물질을 사용할 수 있는데, 예컨대 포도당, 글루코오스, 텍스트린, 덱스트란과 같은 당류, 글루콘산, 사과산, 시트릭산(citric acid)과 같은 산류 또는 그의 염, 아미노카복실산 또는 그의 염, 포스폰산 또는 그의 유도체, 글리세린과 같은 다가알코올 등을 사용할 수 있다. 상기 지연제는 시트릭산 : 타르타닉산을 0.5~0.95 : 0.05~0.5의 비율로 혼합된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 안료는 색상을 구현하고 미관을 개선하기 위하여 사용하는 것으로서, 상기 기능 충전재에 대하여 0.01~10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 안료는 식별이 용이하도록 첨가되며, 보다 선명한 색상으로 식별이 용이하고 색상의 지속성이 향상될 수 있다. 상기 안료는 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬 (CrO3), 자색 산화철 및 흑색 산화철(카본 블랙) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 물질을 사용할 수 있으며, 이에 의해 적색, 녹색, 황색, 흑색, 청색, 흰색 등 다양한 색상을 구현할 수 있다.
상기 기능성 개선제는 시멘트 경화체에 분산되면서 시멘트 경화체의 내부에 필름을 형성하여 휨, 인장 및 부착강도를 향상시키고 보수성을 개선하여 중성화 저항성, 내염해성, 내화학성, 동결융해 저항성 등의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 고유동성(셀프 레벨링)을 갖게 하는 역할을 한다.
상기 기능성 개선제는 메틸메타크릴레이트-글리시딜메타크릴레이트-아크릴산 공중합체 25∼99중량%, 에틸렌-메틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체 0.1∼25중량%, 폴리부틸렌 0.01∼20중량%, 에틸렌-플루오로-에틸렌 공중합체 0.01~20중량% 및 N-메틸아크릴아미드 0.01∼20중량%를 포함한다.
상기 메틸메타크릴레이트-글리시딜메타크릴레이트-아크릴산 공중합체는 상기 친환경 방수·방식재 조성물 내부에 폴리머 필름을 형성하여 휨, 인장 및 부착강도를 증진시킬 뿐만 아니라 폴리머 필름막으로 인하여 내구성을 개선시킨다. 상기 메틸메타크릴레이트-글리시딜메타크릴레이트-아크릴산 공중합체는 상기 기능성 개선제에 대하여 25∼99중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 메틸메타크릴레이트-글리시딜메타크릴레이트-아크릴산 공중합체의 함량이 25중량% 미만이면 강도 및 내구성 개선효과가 저하되고, 그 함량이 99중량%를 초과하면 개선효과는 뚜렷하나 경제성이 떨어진다.
상기 에틸렌-메틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체는 건조성, 도막경도, 내황변성, 열연화성을 향상시키기 위하여 첨가한다. 상기 에틸렌-메틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체는 상기 기능성 개선제에 대하여 0.1∼25중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 에틸렌-메틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체의 함량이 0.1중량% 미만이면 성능이 저하되고, 그 함량이 25중량%를 초과하면 성능은 개선되나 작업성이 저하된다.
상기 폴리부틸렌은 부착력, 인성, 내충격성 및 내약품성을 개선하기 위해서 사용된다. 상기 폴리부틸렌은 상기 기능성 개선제에 대하여 0.01~20중량%함유되는 것이 바람직하며, 상기 폴리부틸렌의 함량이 20중량%를 초과하면 내충격성, 내약품성, 작업성, 인성 및 신장률이 증가하지만 경제적이지 못하며, 상기 폴리부틸렌의 함량이 0.01중량% 미만이면 인성, 신장률, 내충격성, 내약품성 및 작업성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 에틸렌-플루오로-에틸렌 공중합체는 인성, 내후성, 내약품성, 내구성 등을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 에틸렌-플루오로-에틸렌 공중합체는 상기 기능성 개선제에 대하여 0.01∼20중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 에틸렌-플루오로-에틸렌 공중합체의 함량이 20중량%를 초과하면 인성, 내후성, 내약품성, 내구성이 증가하지만 경제적이지 못하며, 상기 에틸렌-플루오로-에틸렌 공중합체의 함량이 0.01중량% 미만이면 인인성, 내후성, 내약품성, 내구성 및 작업성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 N-메틸아크릴아미드는 작업성, 강도 및 내구성을 개선하고 수지의 점도를 조절하기 위하여 사용된다. 상기 N-메틸아크릴아미드는 상기 기능성 개선제에 대하여 0.01∼20중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 N-메틸아크릴아미드의 함량이 20중량%를 초과하면 강도 및 내구성은 개선되나 재료분리 현상이 발생되기 쉽고, 상기 N-메틸아크릴아미드의 함량이 0.01중량% 미만이면 강도, 내구성 및 작업성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 기능성 개선제는 접착력 및 연성을 개선하고 점도를 조절하기 위하여 이타코닉에시드를 0.01∼10중량% 더 포함할 수 있다. 상기 이타코닉에시드의 함량이 10중량%를 초과하면 성능은 개선되나 재료분리가 발생하기 쉽고, 상기 이타코닉에시드의 함량이 0.01중량% 미만이면 성능 개선 효과가 미약할 수 있다.
또한, 상기 기능성 개선제는 내유성, 내용제성, 내한성, 작업성을 개선하기 위하여 디옥틸세바케이트를 0.01∼10중량% 더 포함할 수 있다. 상기 디옥틸세바케이트의 함량이 10중량%를 초과하면 내유성, 내용제성, 내한성은 개선되나 재료분리가 발생하기 쉽고, 상기 디옥틸세바케이트의 함량이 0.01중량% 미만이면 성능 개선 효과가 미약할 수 있다.
또한, 상기 기능성 개선제는 붓자국, 로울러자국, 오렌지필(orange peal), 분화구현상(cratering), 핀홀(pin hole), 색얼룩 등의 표면에 생기는 결함을 방지하기 위하여 폴리비닐에테르를 0.01∼10중량% 더 포함할 수 있다. 상기 폴리비닐에테르의 함량이 10중량%를 초과하면 표면 결함은 발생하지 않으나 표면 흐름현상이 발생할 수 있고, 상기 폴리비닐에테르의 함량이 0.01중량% 미만이면 표면 결함 개선 효과가 미약할 수 있다.
또한, 상기 기능성 개선제는 접착력, 내마모성, 내한성 등을 개선하기 위하여 트리크레딜호스페이트를 0.01~10중량% 더 포함할 수 있다. 상기 트리크레딜호스페이트의 함량이 10중량%를 초과하면 접착력, 내마모성, 내한성은 개선되나 경제성이 저하되고, 상기 트리크레딜호스페이트의 함량이 0.01중량% 미만이면 성능 개선 효과가 미약할 수 있다.
또한, 상기 기능성 개선제는 연행공기의 발생으로 인한 공기량의 증가를 감소시키기 위한 인산트리부틸 소포제를 0.01∼10중량% 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 친환경 방수·방식재 조성물은 상기 기능 충전재 3∼75중량% 및 기능성 개선제 25∼97중량%을 혼합하여 소정시간 (예를 들어 1~10분간) 동안 교반하여 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 친환경 방수·방식재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 방수·방식 시공 방법은, 콘크리트 구조물의 레이턴스, 불순물 또는 열화부위를 그라인더, 평삭기, 연마기, 숏블라스터 등으로 치핑하여 제거하는 단계와, 치핑된 부위를 핸드 워터젯, 진공 흡입기 등으로 청소하는 단계와, 바탕 콘크리트 구조물과 상기 고성능 친환경 방수·방식재 조성물의 부착력을 개선하고, 물의 침투와 염소이온 침투를 억제하며, 내수성 및 방수성을 개선하기 위한 표면 보호제를 도포하는 단계와, 상기 친환경 방수·방식재 조성물을 붓, 롤러, 에어리스 등을 이용하여 살포하는 단계; 및 양생하는 단계를 포함한다.
여기서, 살포된 상기 친환경 방수·방식재 조성물 상부에 염해 저항성, 중성화 저항성, 표면 경도 개선, 방수성, 내수성을 개선하기 위하여 표면 강화제를 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 표면 보호제는 상기 기능성 개선제의 고형분을 10%이하로 조정하여 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 표면 강화제는 아크릴-우레탄, 실리카 무기질 표면 강화제, 실란계 침투강화제, 상기 기능성 개선제 중 어느 하나 이상을 포함한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
이하에서, 본 발명에 따른 친환경 방수·방식재 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
기능 충전재 30중량% 및 기능성 개선제 70중량%를 강제식 믹서로 2분간 교반하여 친환경 방수·방식재 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 기능 충전재는, 황산바륨 61중량%, 트리칼슘알루미네이트 5중량%, 징크크로마이트 5중량%, 베이클라이트 5중량%, 리튬-소듐-포타슘실리케이트 5중량%, 이산화규소 5중량%, 히드로벤토나이트메틸셀롤로오스 5중량%, 에보나이트 분말 5중량%, 알루민산스트론튬 1중량%, 지연제 1중량%, 폴리카본산계 감수제 1중량% 및 안료1중량%를 혼합하여 사용하였다. 이 때, 상기 지연제는 시트릭산 : 타르타닉산을 9 : 1의 비율로 혼합한 것을 사용하였다.
상기 기능성 개선제는 메틸메타크릴레이트-글리시딜메타크릴레이트-아크릴산 공중합체 91중량%, 에틸렌-메틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체 1중량%, 폴리부틸렌 1중량%, 에틸렌-플루오로-에틸렌 공중합체 1중량%, N-메틸아크릴아미드 1중량%, 이타코닉에시드 1중량%, 디옥틸세바케이트 1중량%, 폴리비닐에테르 1중량%, 트리크레딜호스페이트 1중량% 및 인산트리부틸 소포제 1중량%를 혼합하여 사용하였다.
<실시예 2>
기능 충전재 30중량% 및 기능성 개선제 70중량%를 강제식 믹서로 2분간 교반하여 친환경 방수·방식재 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 기능 충전재는, 황산바륨 61중량%, 트리칼슘알루미네이트 5중량%, 징크크로마이트 5중량%, 베이클라이트 5중량%, 리튬-소듐-포타슘실리케이트 5중량%, 이산화규소 5중량%, 히드로벤토나이트메틸셀롤로오스 5중량%, 에보나이트 분말 5중량%, 알루민산스트론튬 1중량%, 지연제 1중량%, 폴리카본산계 감수제 1중량% 및 안료1중량%를 혼합하여 사용하였다. 이 때, 상기 지연제는 시트릭산 : 타르타닉산을 9 : 1의 비율로 혼합한 것을 사용하였다.
상기 기능성 개선제는 메틸메타크릴레이트-글리시딜메타크릴레이트-아크릴산 공중합체 83중량%, 에틸렌-메틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체 3중량%, 폴리부틸렌 3중량%, 에틸렌-플루오로-에틸렌 공중합체 3중량%, N-메틸아크릴아미드 3중량%, 이타코닉에시드 1중량%, 디옥틸세바케이트 1중량%, 폴리비닐에테르 1중량%, 트리크레딜호스페이트 1중량% 및 인산트리부틸 소포제 1중량%를 혼합하여 사용하였다.
<실시예 3>
기능 충전재 30중량% 및 기능성 개선제 70중량%를 강제식 믹서로 2분간 교반하여 친환경 방수·방식재 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 기능 충전재는, 황산바륨 61중량%, 트리칼슘알루미네이트 5중량%, 징크크로마이트 5중량%, 베이클라이트 5중량%, 리튬-소듐-포타슘실리케이트 5중량%, 이산화규소 5중량%, 히드로벤토나이트메틸셀롤로오스 5중량%, 에보나이트 분말 5중량%, 알루민산스트론튬 1중량%, 지연제 1중량%, 폴리카본산계 감수제 1중량% 및 안료1중량%를 혼합하여 사용하였다. 이 때, 상기 지연제는 시트릭산 : 타르타닉산을 9 : 1의 비율로 혼합한 것을 사용하였다.
상기 기능성 개선제는 메틸메타크릴레이트-글리시딜메타크릴레이트-아크릴산 공중합체 75중량%, 에틸렌-메틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체 5중량%, 폴리부틸렌 5중량%, 에틸렌-플루오로-에틸렌 공중합체 5중량%, N-메틸아크릴아미드 5중량%, 이타코닉에시드 1중량%, 디옥틸세바케이트 1중량%, 폴리비닐에테르 1중량%, 트리크레딜호스페이트 1중량% 및 인산트리부틸 소포제 1중량%를 혼합하여 사용하였다.
상술한 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 친환경 방수·방식재 조성물의 물성과 비교하기 위하여, 현재 일반적으로 널리 사용되고 있는 마감재 조성물을 비교예 1로서 제시한다.
<비교예 1>
황산바륨 30중량% 및 메틸메타크릴레이트-글리시딜메타크릴레이트-아크릴산 공중합체 70중량%를 강제식 믹서로 2분간 교반하여 마감제 조성물을 제조하였다.
<시험예 1> 시험용 공시체의 제작
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 제시한 배합에 따라 KS F 4936(콘크리트 보호용 도막재)에 의하여 제조하고, 치수 100×100mm(도막형성 후 겉모양), 100×100×100mm모르타르판(중성화깊이), 100×50mm모르타르판(염화물이온침투저항성), 150mm 시험편(투습도), 150×40mm 모르타르판(내투수성), 70×70×20mm모르타르판(부착강도)을 사용하여 시험체를 제작하였으며, 온도(20±2)℃, 습도(65±10)%로 양생하여 시험을 실시하였다. 또한, KS F 4919 (시멘트계 폴리머 혼입 방수재)에 의하여 인장성능, 내투수성, 내균열성, 내잔갈림성 및 내알칼리성 시험을 실시하였다.
<시험예 2> 도막형성후의 겉모양
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물의 도막형성 후의 겉모양을 아래의 표 1에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
표준양생 후 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
촉진내후성시험 후
온·냉반복시험 후
내알칼리성시험 후
내염수성시험 후
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물 모두 도막형성 후의 겉모양은 이상 없이 나타났다.
<시험예 3> 중성화 깊이
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물의 중성화 깊이 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
중성화깊이 (mm) 0.01 0 0 0.03
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물은 비교예 1에 따라 제조된 조성물과 비교하여 중성화 저항성이 매우 우수함을 알 수 있었다.
<시험예 4> 염화물 이온 침투 저항성
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물의 염화물 이온 침투 저항성 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
염화물이온
침투저항성
(Coulombs)
50 35 22 100
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물은 비교예 1에 따라 제조된 조성물과 비교하여 매우 우수한 염화물 이온 침투 저항성을 나타내었다.
<시험예 5> 투습도
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1 에 따라 제조된 조성물의 투습도를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
투습도
(g/m2·℃)
18 16 14 19
상기 표 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물은 비교예 1 에 따라 제조된 조성물과 비교하여 투습도가 낮게 나타났다.
<시험예 6> 부착강도
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1 에 의하여 제조된 조성물의 부착강도 시험을 수행하였고, 그 결과를 표 5에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
부착강도
(N/mm2)
표준양생 후 1.5 1.7 1.9 1.3
촉진내후성시험 후 1.4 1.6 1.8 1.2
온·냉반복시험 후 1.5 1.6 1.7 1.2
내알칼리성시험 후 1.5 1.6 1.8 1.2
내염수성시험 후 1.4 1.5 1.8 1.2
위의 표 5에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3이 비교예 1에 비하여 높은 부착강도를 나타내는 것을 알 수 있었다.
<시험예 7> 인장성능
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물의 인장성능 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
균열대응성 인장강도(N/mm2) 1.45 1.55 1.6 1.2
신장률(%) 58 68 75 52
상기 표 6에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 조성물보다 인장성능이 우수함을 알 수 있었다.
<시험예 7> 내투수성
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1 에 따라 제조된 조성물의 내투수성을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
내투수성 투수안됨 투수안됨 투수안됨 투수안됨
상기 표 7에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1 에 따라 제조된 조성물 모두 내투수성이 우수함을 알 수 있었다.
<시험예 8> 내균열성
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1 에 따라 제조된 조성물의 내균열성을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 8에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
내균열성 파단안됨 파단안됨 파단안됨 파단안됨
상기 표 8에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1 에 따라 제조된 조성물 모두 내균열성이 우수함을 알 수 있었다.
<시험예 9> 내잔갈림성
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1 에 따라 제조된 조성물의 내잔갈림성을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 9에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
내잔갈림성 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
상기 표 9에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1 에 따라 제조된 조성물 모두 표면에 잔갈라짐이 발생하지 않아 내잔갈림성이 우수함을 알 수 있었다.
<시험예 10> 내알칼리성
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1 에 따라 제조된 조성물의 내알칼리성을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 10에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
내알칼리성 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
상기 표 10에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1 에 따라 제조된 조성물 모두 내알칼리성이 우수함을 알 수 있었다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (14)

  1. 친환경 방수·방식재 조성물로서,
    기능 충전재 3∼75중량% 및 기능성 개선제 25∼97중량%를 포함하며,
    상기 기능 충전재는 황산바륨 5∼98중량%, 트리칼슘알루미네이트 0.1~20중량%, 징크크로마이트 0.1~20중량%, 베이클라이트 0.1~20중량%, 리튬-소듐-포타슘실리케이트 0.1∼20중량%, 이산화규소 0.1~20중량%, 히드로벤토나이트메틸셀롤로오스 0.01~10중량%, 에보나이트 분말 0.01∼10중량%, 알루민산스트론튬 0.01∼10중량%, 폴리카본산, 나프탈렌, 멜라민 및 리그닌 감수제 중에서 선택된 1종 이상의 물질 0.01∼10중량%, 지연제 0.01∼10중량% 및 안료 0.01~10 중량%를 포함하고,
    상기 기능성 개선제는 메틸메타크릴레이트-글리시딜메타크릴레이트-아크릴산 공중합체 25∼99중량%, 에틸렌-메틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체 0.1∼25중량%, 폴리부틸렌 0.01∼20중량%, 에틸렌-플루오로-에틸렌 공중합체 0.01~20중량%, N-메틸아크릴아미드 0.01∼20중량%, 이타코닉에시드(itaconic acid) 0.01∼10중량%, 디옥틸세바케이트 0.01∼10중량%, 폴리비닐에테르를 0.01∼10중량%, 트리크레딜호스페이트를 0.01~10중량% 및 소포제 0.01∼10중량%를 포함하며,
    KS F 4936(콘크리트 보호용 도막재) 규정에 따라 중성화깊이(mm)는 0 ~ 0.01이고, 염화물이온침투저항성(Coulombs)은 22 ~ 50이고, 투습도(g/m2·℃)는 14 ~ 18이고, 부착강도(N/mm2)는 표준양생후 1.5 ~ 1.9, 촉진내후성시험후 1.4 ~ 1.8, 온­냉반복시험후 1.5 ~ 1.7, 내알칼리성시험후 1.5 ~ 1.8, 내염수성시험후 1.4 ~ 1.8이고, 인장강도(N/mm2)는 1.45 ~ 1.6이고, 신장률(%)은 58 ~ 75인
    것을 특징으로 하는 친환경 방수·방식재 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 1항에 기재된 친환경 방수·방식재 조성물을 이용하는 콘크리트 구조물 방수·방식 시공 방법으로서,
    콘크리트 구조물의 레이턴스, 불순물 또는 열화부위를 그라인더, 평삭기, 연마기, 또는 숏블라스터로 치핑하여 제거하는 단계와,
    치핑된 부위를 핸드 워터젯 또는 진공 흡입기로 청소하는 단계와,
    청소된 부위에 바탕 콘크리트 구조물과의 부착력을 개선하고, 물의 침투와 염소이온 침투를 억제하며, 내수성 및 방수성을 개선하기 위한 표면 보호제를 도포하는 단계와,
    상기 제 1항에 기재된 친환경 방수·방식재 조성물을 살포하는 단계, 및
    양생하는 단계를
    포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 방수·방식 시공 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 양생하는 단계 이전에, 살포된 상기 친환경 방수·방식재 조성물 상부에 염해 저항성, 중성화 저항성, 표면 경도 개선, 방수성, 내수성을 개선하기 위하여 표면 강화제를 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 방수·방식 시공 방법.
  13. 삭제
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 표면 강화제는 아크릴-우레탄, 실리카 무기질 표면 강화제, 실란계 침투강화제, 상기 기능성 개선제 중 어느 하나 이상을 포함한 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 방수·방식 시공 방법.
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