KR101993203B1

KR101993203B1 - 시멘트용 친수성 아미노알콕시실란계 발수제의 제조방법, 그 제조방법으로 제조된 발수제를 이용한 콘크리트용 고성능 구체방수재 조성물과 구체방수 콘크리트 조성물

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Publication number: KR101993203B1
Application number: KR1020190022863A
Authority: KR
Inventors: 고정원; 유재강; 이의배; 박동철; 양완희; 이정우; 황무연; 정석만; 민경소
Original assignee: 주식회사 대우건설; 주식회사 위드엠텍; (주)에이씨엠텍
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2019-06-27

Abstract

본 발명은 콘크리트용 고성능 구체방수재와 이를 바람직하게 이용한 콘크리트, 그리고 그 고성능 구체방수재의 구성재료로 유리하게 사용하기 위한 친수성 알콕시실란계 발수제와 이의 바람직한 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 시멘트용 친수성 알콕시실란계 발수제는, 2개 이상의 알콕실기(C_nH_2n+1O-)를 가지는 알콕시실란계 발수제에서 일부의 알콕실기가 가수분해되어 수산기(OH-)로 형성된 것을 특징으로 한다. 이러한 시멘트용 친수성 알콕시실란계 발수제는, 3-아미노프로필트리에톡시실란((C₂H₅O)₃SiC₃H₆NH₂)을 알코올에 혼합 용해시킨 후, 알칼리 수용액을 가하여 pH가 10 이상이 되게 한 다음, 3-아미노프로필트리에톡시실란((C₂H₅O)₃SiC₃H₆NH₂)과 물(H₂O)의 몰수가 동일해지도록 물(H₂O)을 추가하여 혼합 교반하고 열건조하는 과정으로 바람직하게 제조할 수 있다.
본 발명 콘크리트용 고성능 구체방수재 조성물은, 산화칼슘(CaO) 60~90중량%, 산화마그네슘(MgO) 5~30중량%, 칼슐설포알루미네이트(CSA) 5~30중량%를 포함하여 조성된 팽창재 60~94중량%; 지방산계 방수제 3~20중량%; 시멘트용 친수성 알콕시실란계 발수제 1~7중량%; 황산나트륨 40~70중량%, 티오시안나트륨 30~60중량%를 포함하여 조성된 강도증진재 2~13중량%;를 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 한다. 이러한 콘크리트용 고성능 구체방수재 조성물은 콘크리트 배합에서 콘크리트 결합재 100중량부에 대하여 4~8중량부를 혼입하여 바람직하게 사용할 수 있다.

Description

시멘트용 친수성 아미노알콕시실란계 발수제의 제조방법, 그 제조방법으로 제조된 발수제를 이용한 콘크리트용 고성능 구체방수재 조성물과 구체방수 콘크리트 조성물{Manufacturing Method of the Hydrophilic Silane Water Repellent Agent, High Performance Waterproofing Admixture Composition for Concrete Using the Water Repellent Agent and Concrete Composition Using the Waterproofing Admixture Composition}

본 발명은 콘크리트용 고성능 구체방수재와 이를 이용한 콘크리트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존 콘크리트용 팽창재와 동등한 수준의 균열저감 성능을 가지면서도 우수한 방수성능과 압축강도 성능을 가진 고성능 구체방수재와 이를 바람직하게 이용한 콘크리트, 그리고 그 고성능 구체방수재의 구성재료로 유리하게 사용하기 위한 친수성 아미노알콕시실란계 발수제와 이의 바람직한 제조방법에 관한 것이다.

콘크리트는 수화반응으로 경화되는 과정에서 자기수축, 소성수축, 건조수축으로 콘크리트의 균열이 발생하며, 균열 발생은 내구성, 내수성, 강도저하 등 여러 가지 하자 발생으로 이어져 건축물의 수명을 단축시킨다.

철근콘크리트 구조물에서 콘크리트의 균열 등으로 인해 콘크리트 내부에 물이 침투하면 철근이 부식 팽창하여 콘크리트의 손상이 일어난다. 콘크리트에 물의 침투를 방지하기 위한 방법에는 콘크리트 표면에 방수막을 형성하는 방법, 일정 깊이까지 방수제를 침투시키는 방법, 콘크리트 내부 공극과 크랙 발생을 방지하는 방법 등이 있다. 여기서 세 번째 경우는 콘크리트 자체에 방수성을 부여하는 방법으로 이를 구체방수라고 부른다. 구체방수는 콘크리트 배합에서 분말이나 액상의 구체방수재를 첨가하는 방법으로, 구조물 전체를 방수화하기 위한 방법이 된다. 구체방수는 별도 공정이 없으므로 시공이 간편하고 공기단축으로 경제성 확보가 가능한 장점이 있다.

콘크리트 구체방수재에 관한 선행문헌으로는 특허 제10-655260호 등이 있다. 그런데 특허 제10-655260호를 비롯하여 종래의 구체방수재는 무기입자들에 의한 방수효과만을 가지고 있으므로 방수 성능의 개선 효과에 한계가 있다. 종래 구체방수재의 방수 성능을 개선하기 위해 발수제를 더 혼입하는 방법도 제안되고 있다. 하지만 기존 발수제는 시멘트의 수산화칼슘과 반응하여 고분자의 발수성 물질을 생성하면서 방수효과의 피막을 형성하므로 콘크리트의 방수성능을 향상시키기는 하나 콘크리트의 표면까지 고분자 피막을 형성시키기 때문에 물을 용매로 하는 도장, 마감, 접착 등의 추가 작업할 경우 부착특성 저하문제가 제기되었다.

본 발명자들은 콘크리트의 균열저감을 통해 내구성을 향상시키면서도 우수한 방수성능을 발휘하고 도장, 마감, 접착 등의 후속 작업과의 부착성능도 좋은 다기능 고성능의 콘크리트 구체방수재를 개발하고자 본 발명을 완성하게 되었다.

KR 10-0655260 B1 KR 10-1550220 B1

본 발명은 기존의 콘크리트용 팽창재와 동등한 수준의 균열저감 성능과 우수한 방수성능 그리고 압축강도 성능을 가진 경제적인 고성능 구체방수재와 이를 바람직하게 사용한 구체방수 콘크리트를 제공하는데 기술적 과제가 있다.

또한 본 발명은 고성능 구체방수재의 구성재료로 바람직하게 이용하기 위한 발수제로, 발수성능을 그대로 보유하면서 말단기에 친수성의 수산기를 가지게 함으로써 시멘트 혼합물에 혼입되어 경화할 경우 경화체 내부의 발수성과 경화체 표면의 친수성을 동시에 발휘시킬 수 있는 친수성 아미노알콕시실란계 발수제와 이의 바람직한 제조방법을 제공하고자 한다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 2개 이상의 알콕실기(C_nH_2n+1O-)와 아미노(NH₂-)를 가지는 아미노알콕시실란계 발수제에서 일부의 알콕실기가 가수분해되어 수산기(OH-)로 형성된 것을 특징으로 하는 시멘트용 친수성 알콕시실란계 발수제를 제공한다.

또한 본 발명은, 3-아미노프로필트리에톡시실란((C₂H₅O)₃SiC₃H₆NH₂)을 알코올에 혼합 용해시킨 후, 알칼리 수용액을 가하여 pH가 10 이상이 되게 한 다음, 3-아미노프로필트리에톡시실란((C₂H₅O)₃SiC₃H₆NH₂)과 물(H₂O)의 몰수가 동일해지도록 물(H₂O)을 추가하여 혼합 교반하고 열건조하는 특징으로 하는 시멘트용 친수성 아미노알콕시실란계 발수제의 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은, 산화칼슘(CaO) 60~90중량%, 산화마그네슘(MgO) 5~30중량%, 칼슐설포알루미네이트(CSA) 5~30중량%를 포함하여 조성된 팽창재 60~94중량%; 지방산계 방수제 3~20중량%; 시멘트용 친수성 아미노알콕시실란계 발수제 1~7중량%; 황산나트륨 40~70중량%, 티오시안나트륨 30~60중량%를 포함하여 조성된 강도증진재 2~13중량%;를 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트용 고성능 구체방수재 조성물을 제공한다.

나아가 본 발명은, 콘크리트 배합에서 콘크리트 결합재 100중량부에 대하여 콘크리트용 고성능 구체방수재 조성물을 4~8중량부를 혼입하는 것을 특징으로 하는 구체방수 콘크리트 조성물을 제공한다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째, 본 발명에 따른 시멘트용 친수성 아미노알콕시실란계 발수제는 2개 이상의 알콕실기 중 일부가 가수분해되어 친수성의 수산기로 변환된 것이므로, 이러한 시멘트용 친수성 아미노에톡시실란계 발수제를 시멘트 혼합물에 혼입하여 경화시키면 경화체 내부의 발수성과 경화체 표면의 친수성을 동시에 발휘시킬 수 있다. 이러한 친수성 아미노알콕시실란계 발수제가 혼입된 경화체 표면은 친수성에 의해 수성 도료, 접착제 등을 추가 시공할 경우 우수한 부착성능을 발휘하게 된다.

둘째, 본 발명에 따른 콘크리트용 고성능 구체방수재는 균열저감, 방수성능 드에서 우수한 성능을 발휘하므로 콘크리트 배합에 혼입할 경우 전반적인 내구성능 향상시켜 하자보수에 대한 문제점을 줄일 수 있다.

본 발명은 콘크리트용 고성능 구체방수재 조성물과 구체방수 콘크리트 조성물, 그리고 콘크리트용 고성능 구체방수재 조성물에 유리하게 사용하기 위한 시멘트용 친수성 아미노알콕시실란계 발수제와 이의 바람직한 제조방법에 관한 것이다.

1. 시멘트용 친수성 아미노알콕시실란계 발수제와 이의 제조방법

본 발명에 따른 시멘트용 친수성 아미노알콕시실란계 발수제는 2개 이상의 알콕실기(C_nH_2n+1O-)와 아미노(NH₂-)를 가지는 아미노알콕시실란계 발수제가 개질된 것으로, 2개 이상의 알콕실기 중 일부의 알콕실기가 가수분해되어 수산기(OH-)로 형성된 것을 특징으로 한다. 이러한 특성의 친수성 아미노알콕시실란계 발수제는 통상의 아미노알콕시실란계 발수제가 가지는 무기성분의 규소(Si)를 기본으로 한 (-O-Si-O-)n 구조를 그대로 보유하기 때문에 발수성능을 발휘하고 동시에 아미노기(NH₂-)도 그대로 가지기 때문에 강알칼리 조건의 시멘트 혼합물에서 효과적으로 분산, 반응이 가능하다. 여기에 더하여 통상의 아미노알콕시실란계 발수제에서 말단기에 친수성의 수산기(-OH)를 가지도록 함으로써 콘크리트 등의 시멘트 혼합물에 혼입되면 시멘트 혼합물 내의 시멘트, 골재와의 결합성능을 효과적으로 유지시키면서 경화되며, 나아가 경화 후에는 물을 용매로 한 도장, 마감, 접착제 등의 추가 시공 시에 추가 시공도료와의 부착특성을 안정적으로 유지시킬 수 있다. 따라서 친수성 아미노알콕시실란계 발수제는 시멘트를 주요한 결합재로 이용하는 시멘트 혼합물에서 발수제로 유리하게 적용할 수 있으며, 이에 따라 시멘트용 친수성 아미노알콕시실란계 발수제가 된다.

아미노알콕시실란계 발수제로는 대표적으로 3-아미노프로필트리에톡시실란((C₂H₅O)₃SiC₃H₆NH₂), 3-아미노프로필트리메톡시실란((CH₃O)₃SiC₃H₆NH₂)) 등이 있다. 본 발명은 3-아미노프로필트리에톡시실란((C₂H₅O)₃SiC₃H₆NH₂)을 바람직하게 채택하는데, 3-아미노프로필트리메톡시실란((CH₃O)₃SiC₃H₆NH₂))는 가수분해시 메탄올(methanol)이 생성되기 때문이다.

나아가 본 발명은 3-아미노프로필트리에톡시실란((C₂H₅O)₃SiC₃H₆NH₂)은 3개의 에톡실기 중 1개를 가수분해되게 하여 수산기(OH-)로 형성시킬 것을 바람직하게 제안한다. 이러한 친수성 아미노알콕시실란계 발수제는, 3-아미노프로필트리에톡시실란을 알코올에 혼합 용해시킨 후, 알칼리 수용액을 가하여 pH가 10 이상이 되게 한 다음, 3-아미노프로필트리에톡시실란((C₂H₅O)₃SiC₃H₆NH₂)과 물(H₂O)의 몰수가 동일해지도록 물(H₂O)을 추가하여 혼합 교반하고 열건조하는 과정으로 바람직하게 제조할 수 있다. 여기서 알코올 용해과정은 아미노알콕시실란계 발수제를 분산시키기 위함이며, 알코올로는 에탄올을 사용하는 것이 바람직하다. pH 조절과정은 시멘트 혼합물에 혼입될 때 반응을 촉진시키기 위함이며, 알칼리 수용액은 NaOH 수용액이 바람직하다. 물 혼합 교반과정은 가수분해하여 수산기를 형성시키기 위함이며, 물의 적정량은 3개 중 1개의 에톡실기만이 가수분해되어 수산기로 형성시키기 위함이다. 다시 말해 3-아미노프로필트리에톡시실란은 아래와 같은 반응식에 의해 3개의 반응기(triethoxysilane) 중 1개의 반응기가 가수분해되므로 물은 3-아미노프로필트리에톡시실란과 동일한 몰수만큼 필요하다.

[반응식] 가수분해 반응

가령 3-아미노프로필트리에톡시실란(분자량 221.4/1mol) 100g에서 1개의 에톡실기의 가수분해를 위한다면 3-아미노프로필트리에톡시실란 100g은 100/221.4=0.45mol이므로 0.45mol의 물(분자량 18g/mol), 즉 0.45mol×18g/mol= 8.1g의 물이 필요하다. 그런데 pH 조절을 위해 사용한 알칼리 수용액에는 물이 포함되어 있으므로, 8.1g의 물에서 알칼리 수용액에 포함된 물을 제외한 양만큼이 추가로 필요하다. 혼합 교반 후 열건조 과정은 알코올과 물을 증발시켜 분말화하기 위한 과정으로, 120℃ 이상 열풍조건에서 분무 건조로 진행하는 것이 바람직하다.

2. 콘크리트용 고성능 구체방수재 조성물

본 발명에 따른 시멘트용 친수성 아미노알콕시실란계 발수제는 팽창재, 방수제, 강도증진재와 함께 혼합 조성하여 콘크리트용 고성능 구체방수재로 제조할 수 있다. 구체적으로, 산화칼슘(CaO) 60~90중량%, 산화마그네슘(MgO) 5~30중량%, 칼슐설포알루미네이트(CSA) 5~30중량%를 포함하여 조성된 팽창재 60~94중량%; 지방산계 방수제 3~20중량%; 시멘트용 친수성 아미노알콕시실란계 발수제 1~7중량%; 황산나트륨 40~70중량%, 티오시안나트륨 30~60중량%를 포함하여 조성된 강도증진재 2~13중량%;를 포함하도록 조성할 수 있다. 이러한 조성의 구체방수재는 팽창재에 의한 균열저감, 발수제 및 방수제에 의한 방수성능, 강도증진재에 의한 강도증진을 동시에 도모할 수 있으므로 고성능 구체방수재가 된다. 한편 팽창재, 방수제, 발수제, 강도증진재는 중량에 맞게 혼합하여 200Mesh 이하로 분쇄하는 것이 바람직하다.

구체방수재에서 팽창재는 OPC와 반응하여 다량의 에트린자이트 생성으로 초기강도 증진 및 수밀성 향상시킴으로써 콘크리트의 균열을 방지하는 재료가 되며, 균열저감효과와 경제성을 동시에 고려할 때 60~94중량% 사용한다. 팽창재에서 산화칼슘(CaO)은 초기에 H₂O와 반응하여 Ca(OH)₂, Mg(OH)₂ 생성함으로써 초기강도 증진 및 수밀성 향상을 이끌고 부피가 팽창(약 1.5배 이상 이상 팽창)하여 균열을 저감시키며, 산화마그네슘(MgO)은 초기에 H₂O와 반응하여 Mg(OH)₂ 생성함으로써 초기강도 증진 및 수밀성 향상을 이끈다. 칼슘설포알루미네이트(CSA)는 OPC와 반응하여 다량의 에트린자이트 생성으로 초기강도 증진 및 수밀성 향상을 이끌고 부피가 팽창(약 2.0배 이상 이상 팽창)하여 균열을 저감시키며, 특히 산화칼슘과 산화마그네슘에 비해 점진적인 반응을 이끌어 팽창반응속도를 조절한다. 산화칼슘, 산화마그네슘, 칼슘설포알루미네이트의 조성범위는 균열저감특성과, 과팽창우려, 경제성을 동시에 고려한 결과이다.

구체방수재에서 방수제는 지방산계 물질로 시멘트의 수산화칼슘과 반응하여 발수성의 고분자 피막을 형성하면서 공극을 충전하는 재료가 되며, 방수성능과 작업성, 경세성을 고려하여 3~20중량% 사용한다. 지방산계 방수제로는 스테아린산계 분말, 실리카질 분말, 라텍스 분말, 오레인산염 분말 중 하나 이상을 사용하면 적당한데, 방수성능과 충전효과를 향상시킬 수 있다.

구체방수재에서 친수성 아미노알콕시실란계 발수제는 앞서 살펴본 바와 같이 말단에 친수성의 수산기를 가짐으로써 시멘트 경화체 외부표면의 친수성능 확보를 가능케 하며, 이로써 시멘트 경화체 외부표면에 수성의 마감재 및 접착제 시공할 경우 부착성능 확보에 유리한 재료가 된다. 더불어 친수성 아미노알콕시실란계 발수제는 -O-Si-O- 구조에 의해 발수성능발현이 가능하므로 외부로부터 수분 침투 방지에도 효과를 발휘한다. 친수성 알콕시실란계 발수제는 1~7중량%가 바람직한데, 1중량% 미만이면 발수성능이 부족하고, 7중량% 초과하면 결합재 반응을 떨어뜨려 압축강도 저하가 우려된다.

구체방수재에서 강도증진재는 초기 및 장기재령의 압축강도를 향상시키기 위한 재료로, 성능발현과 경제성, 백화현상 등을 고려하여 2~13중량% 사용한다. 강도증진재에서 황산나트륨은 시멘트와 석회를 기본으로 하는 시멘트물질에 매우 효과적으로 반응하는 알칼리 활성화제로 초기재령과 장기재령에서 에트링자이트를 생성에 기여하고, 티오시안나트륨은 강도발현을 촉진하며, 이들 재료들의 조성범위는 성능발현, 경제성을 고려한 범위이다.

3. 구체방수 콘크리트 조성물

본 발명에 따른 콘크리트용 고성능 구체방수재는 콘크리트 배합에서, 콘크리트 결합재 100중량부에 대하여 4~8중량부를 혼입하는 것이 바람직하다. 이렇게 고성능 구체방수재가 혼입된 콘크리트는 균열저감 성능, 방수성능, 우수한 압축강도 성능을 발휘하는 경제적인 구체방수 콘크리트가 된다.

이하에서는 제조예 및 시험예에 의거하여 본 발명을 상세히 살펴본다 다만, 아래의 제조예 및 시험예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이로써 한정되는 것은 아니다.

[제조예] 친수성 아미노알콕시살란계 발수제 제조

3-아미노프로필트리에톡시실란((C₂H₅O)₃SiC₃H₆NH₂) 100g, 에탄올 15g을 혼합용해시킨 후 0.01M NaOH 수용액 2~5ml를 가하여 용액의 pH가 10 이상이 되게 한다. 이어 물(8.1g- 첨가한 NaOH 수용액의 부피)을 천천히 혼합하여 1hr 이상 교반 유지 후 혼합교반 용액을 120℃ 이상의 열풍조건에서 분무 건조한다. 이때 혼합교반 용액에서 물과 3-아미노프로필트리에톡시실란의 몰수가 동일해야 이로써 3개의 에톡실기(C₂H₅O-)를 가지는 3-아미노프로필트리에톡시실란((C₂H₅O)₃SiC₃H₆NH₂)에서 1개의 에톡실기가 가수분해되어 수산기(OH-)로 형성된 미분말 상태의 친수성 아미노알콕시실란계 발수제가 제조되며, 이러한 발수제는 밀도 440~500g/L, 융점 120~130℃인 백색 분말 특성을 가진다.

[시험예] 구체방수 콘크리트의 특성

1. 첨가제 준비

아래 [표 1]과 조성으로 첨가제를 준비하였으며, 첨가제는 구체방수재와 이에 상응하는 재료로 준비하였다. 특히 비교예5는 발수제로 3-아미노프로필트리에톡시실란을 그대로 사용하고, 비교예6~8은 발수제로 3-아미노프로필트리에톡시실란의 1개의 에톡실기를 가수분해시킨 제조예의 친수성 아미노알콕시실란계 발수제를 사용한 예가 된다.

첨가제 조성

구분	팽창재	방수제	발수제	강도증진재	계
비교예1	B사 기존 구체방수재(포졸란 반응형 : 비중 2.64, 비표면적 3,700cm2/g, Ca(OH)2+SiO2->CaSiO3+H2O 로 반응)				100
비교예2	기존 팽창재(특허 제10-1539682 : 개질 알루미늄 설페이트 팽창제 84% + 산용출 벤토나이트 14% +기타 2%)				100
비교예3	92	8	-	-	100
비교예4	95	-	-	5	100
비교예5	91	-	4	5	100
비교예6	91	-	4	5	100
비교예7	86	9	-	5	100
비교예8	86	-	9	5	100
실시예1	86	5	4	5	100
비고	- 팽창재(중량%): CaO 78%, MgO 13%, CSA 7%, 기타(첨가제) 1%( - 방수제: 라텍스 분말 - 발수제: (비교예5) 3-아미노프로필트리에톡시실란 (비교예6,8)(실시예1) 제조예의 친수성 아미노알콕시실란계 발수제 - 강도증진재(중량%): 황산나트륨 60%, 티오시안나트륨40%%

2. 콘크리트 배합

[표 1]의 첨가제를 이용하면서 아래 [표 2]와 같이 콘크리트를 배합하였다.

콘크리트 배합

구분	W/C(%)	S/a (%)	단위재료량(kg/m3)
			W	OPC	SP	FA	첨가제	S	G	Ad
			W	OPC	SP	FA	첨가제	잔골재	굵은골재	Ad
대조예	50.0	48.7	176.5	265	53	36	-	877	923	2.47
비교예1~7 실시예1	50.0	48.7	176.5	265	53	36	17.7	877	923	2.47
비고	- 단위분체량:353kg - 보통포틀랜드시멘트(OPC)=비중 3.15, 분말도 3,516 - 고로슬래그 미분말(SP)=비중 2.92, 분말도 4,059 - 플라이애시(FA)=비중 2.24, 분말도 3,403 - 잔골재(S)= 세척사 밀도 2.60 - 굵은골재(G)=25mm 부순자갈 밀도 2.62 - 첨가제: [표 1] - Ad: 폴리카르복실산(PC혼화제)

3. 콘크리트 특성

[표 2]와 같이 배합한 콘크리트에 대하여 슬럼프, 공기량, 압축강도, 길이변화, 흡수량을 시험하였다. 슬럼프는 KS F 2402, 공기량은 KS F 2421, 압축강도는 KS F 2405, 흡수량은 KS L ISO 679에 의거하여 시험하였다. 콘크리트의 길이변화 시험은 다이얼 매립형 게이지를 이용하여 실시하였는데, 100×100×400㎜의 각주 몰드 중앙에 매립형 스트레인게이지를 성형 전 고정하여 설치하고, 시험체 성형 직후부터 매립형 스트레인게이지를 데이터로거(Tokyo Sokki Kenkyujo사 TDS-302)에 연결시켜 항온항습실에 28일간 측정하였다. 시험결과는 아래 [표 3]과 같이 나타냈다.

콘크리트 특성

구분	슬럼프 (mm)	공기량 (%)	압축강도(MPa)			길이변화(10^-6)	흡수량(g)
구분	슬럼프 (mm)	공기량 (%)	3일	7일	28일	28일	1일	4일	10일
대조예	185	5.4	13.2	22.1	34.1	-723	18.61	19.15	19.70
비교예1	200	5.2	12.2	21.3	33.5	-695	18.11	18.87	19.50
비교예2	180	4.8	13.6	22.7	35.7	-412	18.51	19.16	19.76
비교예3	180	5.1	11.4	19.8	30.4	-487	7.85	8.62	9.39
비교예4	190	4.7	17.2	26.7	41.3	-394	18.42	19.07	19.93
비교예5	210	5.5	8.8	14.8	22.1	-527	8.11	9.10	9.44
비교예6	182	4.4	14.8	23.8	36.5	-398	8.12	9.14	9.75
비교예7	185	4.9	16.5	26.0	39.8	-400	8.08	9.20	9.48
비교예8	190	5.6	14.4	22.6	33.7	-377	8.01	9.02	9.14
실시예1	185	4.7	16.6	25.7	39.8	-403	8.03	9.08	9.19

비교예1은 B사 구체방수재를 혼입한 시험체로, 첨가제를 따로 혼입하지 아니한 대조예와 비교할 때, 압축강도 성능이 재령 3일에는 감소하고 28일에야 유사하게 나타냈다. 길이변화 측정결과와 흡수량 측정결과는 대조예보다 향상된 것으로 향상되었지만 큰 차이가 없었다.

비교예2는 기존 팽창재를 혼입한 시험체로, 대조예와 비교할 때, 압축강도 성능이 재령 3일, 28일 모두 증가하고, 길이변화 측정결과도 우수한 것으로 확인되었으나, 흡수량 측정결과는 대조예와 유사한 값으로 나타내어 방수성능 향상에는 도움이 되지 않는 것으로 확인되었다.

비교예3은 첨가제로 팽창재와 방수제를 동시에 혼입한 시험체로, 대조예와 비교할 때, 압축강도 성능이 재령 3일, 28일 모두 크게 감소하는 것으로 나타냈는데, 이는 방수제의 혼입으로 압축강도 성능 저하가 나타낸 것으로 보인다. 길이변화 측정결과와 모르타르의 흡수량 측정결과는 대조예보다 우수한 결과는 나타냈다.

비교예4는 첨가제로 팽창재와 강도증진재를 동시에 혼입한 시험체로, 대조예와 비교할 때, 압축강도 성능이 재령 3일, 28일 모두 크게 증가(강도증진재 혼입으로 압축강도 성능 확보)하고, 우수한 길이변화 측정값이 확인되었고, 흡수량은 대조예와 유사한 수준으로 방수성능이 없는 것으로 확인되었다.

비교예5,6는 첨가제로 팽창재, 발수제, 강도증진재를 동시에 혼입한 시험체로, 비교예5는 발수제로 수산기를 가지지 않은 통상의 아미노알콕시실란계 발수제(3-아미노프로필트리에톡시실란)를 이용한 예가 되고, 비교예6은 발수제로 수산기를 가지도록 일부 알콕실기를 가수분해하여 제조한 제조예의 친수성 아미노알콕시실란계 발수제를 이용한 예가 된다. 비교예5,6를 서로 비교하면, 비교예5는 비교예5에 비해 압축강도가 크게 저하하는 것으로 나타냈는데, 이는 발수제의 완전한 발수특성에 따라 경화체 내에서 결합재, 골재 등과의 결합력이 낮아진 것 때문으로 파악된다. 또한 비교예 6은 발수제를 첨가하지 않은 비교예4와 비교할 때, 압축강도 성능이 재령 3일, 28일 모두 감소하고 길이변화 측정결과는 유사한 수준으로 확인되었으며 흡수량 측정결과로 우수한 방수특성을 보였으며, 다만 발수제 대신 방수제만을 첨가한 비교예3 보다는 약간 낮은 흡수량 측정결과는 나타내 낮은 방수특성을 나타냈다.

비교예7은 첨가제로 팽창재, 방수제, 강도증진재를 동시에 혼합한 시험체이고, 비교예8은 첨가제로 팽창재, 발수제, 강도증진재를 동시에 혼합한 시험체이다. 비교예7,8을 비교해보면, 방수제를 적용한 비교예7보다 발수제를 적용한 비교예8이 수분흡수저감 성능이 우수한 것을 확인할 수 있었으나, 압축강도 성능은 감소하는 것으로 나타냈다. 그리고 비교예8이 비교예7보다 슬럼프와 공기량도 다소 증가하는 특성을 나타냈다.

실시예1은 본 발명에 따른 고성능 구체방수재(팽창재+방수제+발수제+강도증진재)를 혼입한 시험체로, 비교예1과 비교할 때, 압축강도 성능이 재령 3일, 28일 모두 우수한 결과를 나타냈다. 또한 우수한 길이변화 측정값을 낮은 흡수량 측정결도 확인되었다. 기존 제품인 비교예1, 비교예2과 비교할 때에도, 우수한 압축강도, 길이변화, 흡수율이 확인되었다. 일부 재료만을 사용하는 비교예3~8과 비교할 때에도 실시예1이 압축강도, 길이변화, 흡수율 등에서 전반적으로 우수한 성능을 나타냈다. 이러한 결과에 따라 본 발명에 따른 구체방수재는 우수한 균열저감 성능과 높은 방수성능으로 유리하게 적용할 수 있을 것이다.

Claims

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시멘트용 친수성 아미노알콕시실란계 발수제를 제조하는 방법으로,
3-아미노프로필트리에톡시실란((C₂H₅O)₃SiC₃H₆NH₂)을 알코올에 혼합 용해시킨 후, 알칼리 수용액을 가하여 pH가 10 이상이 되게 한 다음, 3-아미노프로필트리에톡시실란((C₂H₅O)₃SiC₃H₆NH₂)과 물(H₂O)의 몰수가 동일해지도록 물(H₂O)을 추가하여 혼합 교반하고 열건조함으로써, 3-아미노프로필트리에톡시실란((C₂H₅O)₃SiC₃H₆NH₂)에서 3개의 에톡실기(C₂H₅O-) 중 1개의 에톡실기가 가수분해되어 수산기(OH-)로 형성되도록 제조되는 것을 특징으로 하는 시멘트용 친수성 아미노알콕시실란계 발수제의 제조방법.
제3항에서,
상기 알코올은, 에탄올이고,
상기 알칼리 수용액은, 수산화나트륨(NaOH) 수용액이며,
상기 열건조는, 120℃ 이상 열풍조건에서의 분무 건조인 것을 특징으로 하는 시멘트용 친수성 아미노알콕시실란계 발수제의 제조방법.
산화칼슘(CaO) 60~90중량%, 산화마그네슘(MgO) 5~30중량%, 칼슐설포알루미네이트(CSA) 5~30중량%를 포함하여 조성된 팽창재 60~94중량%;
지방산계 방수제 3~20중량%;
제3항 또는 제4항에 따라 제조된 시멘트용 친수성 아미노알콕시실란계 발수제 1~7중량%;
황산나트륨 40~70중량%, 티오시안나트륨 30~60중량%를 포함하여 조성된 강도증진재 2~13중량%;
를 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트용 고성능 구체방수재 조성물.
제5항에서,
상기 지방산계 방수제는, 스테아린산계 분말, 실리카질 분말, 라텍스 분말, 오레인산염 분말 중 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 콘크리트용 고성능 구체방수재 조성물.
콘크리트 배합에서,
콘크리트 결합재 100중량부에 대하여 제5항에 따른 콘크리트용 고성능 구체방수재 조성물을 4~8중량부를 혼입하는 것을 특징으로 하는 구체방수 콘크리트 조성물.