KR102306933B1 - 도막식 교면 방수용 조성물 및 이를 이용한 시공방법 - Google Patents

도막식 교면 방수용 조성물 및 이를 이용한 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘크리트 교면용 도막 방수재와 관련된 KS F 4932의 기준을 만족하여 방수성이 우수하고, 동절기 등의 저온에서도 도막의 품질이 유지되며, 도막 내 수분이 최소화되어 콘크리트 또는 아스콘 포장층과의 박리가 발생하지 않는 도막식 교면 방수용 조성물을 개시한다.

Description

도막식 교면 방수용 조성물 및 이를 이용한 시공방법{Liquid-type composition for water-proofing of bridge and method using it}
본 발명은 도막식 교면 방수용 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.
도로에는 많은 교량 및 고가 도로가 가설되고 있으며, 이들은 필수적으로 교면 포장이 시공된다. 상기 교면 포장은 시트식 및 도막식 방수재를 시공 후 콘크리트 또는 아스콘 포장층이 시공된다.
교면 포장에 사용하는 교면 방수재는 건축 및 기타 분야와는 달리 주행차량에 의한 반복하중, 진동, 충격, 전단 등의 역학적 작용과 온도변화에 의한 수축 및 팽창 등이 복잡하게 반복되는 바닥판에 사용되므로 이들에 대한 적절한 적응성이 요구된다.
교면 방수재의 성능 중에서 가장 중요한 요인은 방수재 자체의 방수성과 더불어 바닥판 콘크리트와 아스팔트 포장층 계면에 사용된 방수재의 접착력이다. 아무리 우수한 방수재를 사용할지라도 구성하고 있는 각각의 품질이 불량하거나 시공이 제대로 되지 않는다면 방수층으로서 기능을 다할 수 없다.
교면 방수 공법의 분류는 크게 시트식(Sheet type), 도막식(Liquid type), 침투식(Sealer), 복합식(Combined type) 4종류로 구분되며, 방수 공법에 따라 그 조성을 달리한다.
이 중에서도 도막식 방수 공법은 그 조성물로 아스팔트에 아스팔트 개질제, 왁스 또는 석유수지, 충진제 등을 혼합하여 사용하고 있다. 이러한 도막식 방수 공법은 연속 시공이 가능하고, 형상이 복잡한 부분에 시공이 용이하고 접착성이 우수하다는 이점이 있다.
그러나, 도막식 방수 공법은 바닥판의 평탄성이 좋지 않을 경우 균일한 도막 두께의 확보 곤란 등의 문제점이 있고, 아스콘과 콘크리트 계면에서의 분리(접착성), 교면에서의 유동(탄성), 계절적 온도차에 의한 수축 균열로 인한 물 또는 수분 침투(방수성)가 취약한 단점을 가지고 있다. 또한, 시공 시 환경조건에 매우 취약하며, 예컨대 우기나 동절기에는 시공 시 환경조건의 변수 차이가 높아, 시공되는 제품의 방수 효과를 기대하기 어렵다.
또한, 아스팔트는 고온에서 점성이 높으나 소성 변형이 발생하고, 저온에서는 딱딱하게 굳어져 외부 충격에 의해 균열이 쉽게 발생한다. 이에, 저온에서의 물성을 향상시키기 위해 스티렌-부타디엔-스티렌(Styrene Butadiene Styrene; SBS) 블록 공중합체와 같은 다양한 종류의 아스팔트 개질제를 사용하고 있다. 그러나, 상기 블록 공중합체는 아스팔트와의 상용성이 열악하여 개질된 아스팔트의 탄성, 혼련성, 저온 물성 및 저장 안정성과 같은 물성을 저하시킨다.
KR 등록특허 제10-1731882호에서는 교면과의 접착력이나 저온에서의 균열 및 강도 등의 저하를 방지하기 위해, 인도네시아 천연 아스팔트에 아스팔트 개질제로서 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체와 함께 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체 및 석유수지를 함께 사용함을 개시하고 있다. 상기 아스팔트 개질제의 사용으로 상온 및 저온에서의 전단 강도가 향상되는 효과가 있었으나, 도막의 표면 불량으로 인해 콘크리트 또는 아스콘 포장층과의 계면에서의 분리 현상이 발생하였다.
한편, 도막의 강도를 높이기 위해 충진재를 사용하고 있는데, 이 경우 도막 표면에 상기 충진재가 돌출함에 따라 도막 표면이 평탄화(leveling)가 어려워 그 표면이 매끄럽지 못하거나 시공 도중에 기공 포획으로 인해 핀홀(pin hole) 등의 결함이 많이 발생하게 된다. 이러한 충진재의 돌출이나 핀홀 등은 도막과 이의 상부에 시공되는 콘크리트 또는 아스콘 포장층과의 계면 분리 현상을 유발하고, 수분 등의 침투가 일어난다. 특히, 시공 도중 또는 시공 후 도막 내부에 존재하거나 비나 눈 등으로 침투되는 수분으로 인해 상기 분리 현상이 가속화되며 도막 자체가 갈라지는 등 심각한 문제를 초래한다.
KR 공개특허 제10-2014-0122831호에서는 아스콘 포장층 조성으로서 가교된 폴리아크릴레이트염과 같은 고흡수성 폴리머를 사용하여 포장층 내에서 팽창됨에 따라 내부의 공극을 채움으로써 수분의 침투를 방지함을 개시하고 있다.
그러나 아직까지 도막식 교면 방수용 조성물에 흡습제를 적용한 예는 없었다.
통상 교면 방수용 조성물의 제조는 최소 150℃ 이상에서 아스팔트를 가열 용융시키고, 여기에 나머지 조성을 첨가하는 방식으로 수행하는데, 상기 고흡수성 폴리머의 낮은 열 안정성으로 인해 표면이 변성, 열화, 또는 분해가 발생하여 상기 제시한 효과를 확보할 수 없다.
KR 등록특허 제10-1731882호 (2017.05.04. 공고) KR 공개특허 제10-2014-0122831호 (2014.10.21. 공개)
이에 본 발명에서는 온도 변화에 의한 도막의 품질 저하를 최대한 방지하며, 표면의 평탄화를 이루며 도막 내 수분을 최대 흡수하여 상부에 설치되는 콘크리트 또는 아스콘 포장층과의 박리를 최소화할 수 있도록 새로운 도막식 교면 방수용 조성물을 설계하였다.
본 발명의 목적은 이러한 도막식 교면 방수용 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명은 아스팔트; 아스팔트 개질제; 저온 물성 개선제; 석유수지; 섬유상 필러; 입자상 필러; 흡습제; 및 박리 방지제를 포함하는 도막식 교면 방수용 조성물을 제공한다.
상기 아스팔트 개질제는 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체와 말단기가 3관능 실란 커플링제로 개질된 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체를 포함한다.
상기 저온 물성 개선제는 알킬(C3-C9) 디에스테르 화합물을 포함한다.
또한, 상기 흡습제는 내부 및 표면이 가교화된 아크릴계 입자를 포함한다.
또한, 상기 박리 방지제는 아민-포름알데히드 축합물과 금속 지방산염을 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 도막식 교면 방수용 조성물을 교면에 시공 후 그 상부에 아스팔트 또는 아스콘을 포설하는 교면 시공방법을 제공한다.
본 발명에 따른 도막식 교면 방수용 조성물은 콘크리트 교면용 도막 방수재와 관련된 KS F 4932의 기준을 만족한다.
구체적으로, 상기 도막식 교면 방수용 조성물로 시공된 도막은 방수성이 우수하고, 동절기 등의 저온에서도 도막의 품질이 유지되며, 도막 내 수분이 최소화되어 도막의 갈라짐을 방지할 수 있다. 또한, 콘크리트 또는 아스콘 포장층과의 우수한 접착력으로 인해 주행 차량에 의한 반복하중, 진동, 충격, 전단 등의 역학적 작용에 따른 박리를 최소화할 수 있다.
본 발명은 도막식 교면 방수용 조성물을 개시한다.
상기 도막식 교면 방수용 조성물은 아스팔트에 대한 상용성과 용해성을 보다 향상시키고 저온에서의 물성을 개선시킬 수 있도록 아스팔트 개질제 및 저온 물성 개선제를 혼합 사용하고, 도막 표면의 돌출 면을 방지하여 평편한 표면을 확보할 수 있도록 섬유상 및 입자상 필러를 혼합 사용하고, 도막 내 수분을 흡습하여 수분에 의한 도막 품질 저하를 방지함과 동시에 도막 상부에 도포되는 콘크리트 또는 아스콘 포장층과의 박리를 방지할 수 있도록 특정 조성의 흡습제 및 박리 방지제를 포함하는 신규한 조성을 설계하였다.
구체적으로, 본 발명에 따른 교면 방수용 조성물은
(a) 아스팔트 100 중량부에 대하여,
(b) 아스팔트 개질제 10 내지 40 중량부,
(c) 저온 물성 개선제 1 내지 15 중량부,
(d) 석유수지 1 내지 15 중량부,
(e) 섬유상 필러 1 내지 5 중량부,
(f) 입자상 필러 1 내지 5 중량부,
(g) 흡습제 1 내지 5 중량부, 및
(h) 박리 방지제 5 내지 10 중량부를 포함한다.
이하 각 조성을 상세히 설명한다.
(a) 아스팔트
아스팔트는 원유를 정제할 때 잔류물로 얻어지며, 주로 수소 및 탄소로 구성되어 있고, 소량의 질소, 황, 또는 산소가 결합된 탄화수소화합물로 이루어져 있다.
본 발명에서 아스팔트는 특별히 한정하지 않으며, 공지된 바의 아스팔트가 사용될 수 있다. 일례로, 상기 아스팔트로는 천연아스팔트, 석유계 아스팔트 및 타르가 모두 사용될 수 있으나, 석유계 아스팔트를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
이중 천연 아스팔트로는 레이크(Lake) 아스팔트, 록(Lock) 아스팔트, 샌드 아스팔트, 길소나이트 아스팔트, 그라하마이트 아스팔트 및 글랜스피치 아스팔트가 사용될 수 있으며, 석유계 아스팔트로는 스트레이트 아스팔트, 아스팔트 시멘트, z컷백 아스팔트, 유화 아스팔트, 블로운 아스팔트 및 개질 아스팔트 등이 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 사용되는 아스팔트는 침입도가 40 내지 100인 것을 사용하는 것이 가장 바람직하다.
상기 아스팔트에 대한 상용성과 용해성을 보다 향상시키고 저온에서의 물성을 개선시킬 수 있도록 아스팔트 개질제 및 저온 물성 개선제를 혼합 사용한다.
(b) 아스팔트 개질제
교면 방수 도막은 교통차량에 의한 반복하중, 진동, 충격 등의 역학적 작용과 온도에 의한 바닥판의 수축, 팽창 등이 복잡하게 작용하는 환경에 놓이게 되므로, 탄성 재질을 사용하여 인장 강도 및 신율 등의 물성이 요구된다. 또한, 상부에 설치되는 콘크리트 또는 아스콘의 포설시 골재에 의한 도막의 훼손(Punching 현상 발생)이 일어난다. 이는 아스팔트 개질제로서 탄성이 있는 재질을 사용함으로써 상기 물성을 확보할 수 있다.
아스팔트는 상온에서 고체로 매우 딱딱하며, 이를 개질하기 위한 탄성체 재질의 아스팔트 개질제의 사용이 요구되는데, 이는 아스팔트와의 상용성이 낮고 고온 용융된 아스팔트 내 용해성이 낮아 균일한 혼합이 어렵다. 그 결과 상기 언급한 물성 확보가 어려우며, 특히 겨울철 기온이 낮은 지역은 특히 저온굴곡물성이 낮아 균열이 쉽게 발생한다.
본 발명에 따른 아스팔트 개질제는 이러한 문제를 해소하기 위한 것으로, (b-1) [A-B-C] 블록으로 표시되는 블록 공중합체, 및 (b-2) 이의 말단기가 3관능 실란 커플링제로 개질된 블록 공중합체를 혼합 사용한다.
(b-1) [A-B-C] 블록으로 표시되는 블록 공중합체는 하기 화학식 1로 표시되는 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체이다.
[화학식 1]
Figure 112021042673526-pat00001
(상기 화학식 1에서, A 내지 C 블록은 서로 독립적으로 비닐 방향족 탄화수소 블록 또는 공액디엔 블록이고, m, n 및 o는 0 이상의 정수이며, m+n+o는 2 이상이고, p는 0<p≤3의 정수이다.)
화학식 1에서 비닐 방향족 탄화수소 블록은 스티렌, 비닐 나프탈렌, 비닐 톨루엔 또는 비닐 자일렌 등과 같은 비닐 함유 C6 내지 C30의 방향족 탄화수소계 화합물을 단량체로 이루어진 고분자 단위부이다.
바람직하게 상기 비닐 방향족 탄화수소 블록은 스티렌계 화합물로부터 유래된 구조를 포함하는 폴리스티렌 블록일 수 있다. 예를 들어, 상기 비닐 방향족 탄화수소 블록은 스티렌; 알파-메틸스티렌, 3-메틸스티렌, 4-메틸스티렌, 4-프로필스티렌 등과 같은 C1 내지 C20의 알킬스티렌; 4-사이클로헥실스티렌과 같은 C3 내지 C30의 사이클로알킬스티렌; 4-(파라-메틸페닐)스티렌과 같은 C6 내지 C30의 아릴스티렌 및 C7 내지 C30의 아릴알킬스티렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
이때 보다 바람직하게, 상기 비닐 방향족 탄화수소로서 스티렌 또는 알파-메틸스티렌, 3-메틸스티렌, 4-메틸스티렌을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있고, 상기 공액디엔으로서 부타디엔 또는 2-메틸-1,3-부타디엔을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다
화학식 1에서 공액디엔 블록은 1쌍의 공액 이중 결합을 가지는 디올레핀으로 부타디엔계 화합물로부터 유래된 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 공액디엔 블록은 1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 3-부틸-1,3-옥타디엔, 2-메틸-1,3-부타디엔, 1,3-펜타디엔, 1,3-헥사디엔 및 2-페닐-1,3-부타디엔으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 [A-B-C] 블록으로 표시되는 블록 공중합체는 선형, 분지형, 대칭형, 비대칭형, 또는 방사형의 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS), 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS), 또는 스티렌-부타디엔(SB) 이중 블록 공중합체를 사용할 수 있으며, 이들을 2종 이상 혼합하여 사용할 수도 있고, 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS)을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 (b-1) [A-B-C] 블록으로 표시되는 블록 공중합체는 중량평균분자량이 15,000 내지 500,000 g/mol, 바람직하기로 17,000 내지 300,000 g/mol 일 수 있으며 직쇄형이거나 분지형 또는 이의 혼합형이 될 수 있다. 상기 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체의 분자량이 상기 범위 미만인 경우에는 비닐 방향족 탄화수소 블록의 분자량이 너무 작아서 고온 물성이 저하되고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하는 경우에는 아스팔트에 대한 용해성이 현저하게 나빠진다.
또한, (b-2) 말단기가 3관능 실란 커플링제로 개질된 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체는 하기 화학식 2로 표시된다.
[화학식 2]
Figure 112021042673526-pat00002
(상기 화학식 2에서, A, B, C, m, n, o, 및 p는 화학식 1에서 언급한 바와 같고, R1 및 R2는 서로 같거나 다르며, 각각 독립적으로 C1 내지 C4의 알킬기이다.)
화학식 2의 블록 공중합체는 말단기에 실란 커플링제를 도입함으로써 아스팔트의 극성기와의 반응성이 향상되어 아스팔트에 빠른 속도로 용해되어 아스팔트 개질제의 첨가에 따른 아스팔트 조성물의 물성 개선 효과를 충분히 얻을 수 있다
특히, 상기 실란 커플링제를 단독으로 사용하는 것보다 블록 공중합체를 개질시켜 사용함에 따라 아스팔트와 아스팔트 개질제와의 상용성을 더욱 높일 수 있다. 상기 실란 커플링제는 R1 및 R2가 메틸 또는 에틸기일 수 있으며, 바람직하기로 에틸기이다.
종래 실란 커플링제(예, 디클로로디메틸실란)로 블록 공중합체를 개질하는 것이 아니라 단독으로 첨가하는 사용하는 방법이 시도되었으나, 이러한 실란 커플링제를 단독으로 사용하는 것보다, 상기 (b-1)과 같이 블록 공중합체의 말단기에 도입할 경우 아스팔트와 아스팔트 개질제와의 상용성을 더욱 높여, 사용 온도 범위, 수명 등의 물성을 향상시킬 수 있다.
바람직하기로, (b-2)의 블록 공중합체는 R1 및 R2가 메틸인 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체일 수 있다.
특히, 본 발명에서는 (b-1) 및 (b-2)의 블록 공중합체를 혼합 사용하며, 이를 1:0.1 내지 1:0.8의 중량비로 혼합 사용한다. 상기 (b-2) 블록 공중합체의 함량이 상기 범위 미만이거나 이를 벗어날 경우 상기한 효과를 확보할 수 없다.
본 발명에 따른 도막식 교면 방수용 조성물은 아스팔트 100 중량부에 대해 아스팔트 개질제를 10 내지 40 중량부로 포함한다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면, 전술한 효과를 얻을 수 없고, 반대로 상기 범위를 초과하면 아스팔트에 대한 용해성이 불량하고 물성이 저하된다.
(c) 저온 물성 개선제
저온 물성 개선제는 동절기 등 낮은 온도에서 시공하더라도 조성물의 점도 등의 유동성에 영향이 없어 도막의 온도에 따른 변화를 최소화하는 역할을 한다.
본 발명에서는 하기 화학식 3으로 표시되는 알킬(C3-C9) 디에스테르 화합물을 사용한다.
[화학식 3]
R3-O-C(=O)-(CH2)8-C(=O)-O-R4
(상기 화학식 3에서, R3 및 R4는 각각 독립적으로 C1 내지 C10의 알킬기이다.)
바람직하게는 R3 및 R4는 C3 내지 C9의 알킬기, 더욱 바람직하게는 C4 내지 C8의 알킬기이다. 가장 바람직하기로, 상기 화학식 3의 화합물은 디부틸세바케이트 또는 디옥틸세바케이트를 포함하며, 보다 더 바람직하게는 디부틸세바케이트이다.
본 발명에 따른 도막식 교면 방수용 조성물은 아스팔트 100 중량부에 대해 저온 물성 개선제를 1 내지 15 중량부로 포함한다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면, 전술한 효과를 얻을 수 없고, 반대로 상기 범위를 초과하면 도막의 고온 물성과 점도의 저하가 크게 발생한다.
(d) 석유수지
본 발명의 석유수지는 C9계 방향족계 석유수지 및 C5계 석유수지 등에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다
바람직한 일 예에 있어서, 상기 석유수지는 C5계 석유수지일 수 있으며, 이를 만족할 경우, 전단접착강도 등의 접착력이 보다 향상될 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 C5계 석유수지는 140℃에서의 점도가 200~600 cps일 수 있으며, 이를 만족할 경우, 보다 높은 접착강도를 가질 수 있다. 또한 상대적으로 저분자임에 따라 시공상 유동성이 우수하여 시공이 용이할 수 있다. 또한 상기 석유수지는 용융온도가 100℃ 이상일 수 있으며, 침입도가 3/10mm 이하일 수 있다. 그러나 이에 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 도막식 교면 방수용 조성물은 아스팔트 100 중량부에 대해 석유수지를 1 내지 15 중량부로 포함한다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면, 전술한 효과를 얻을 수 없고, 반대로 상기 범위를 초과하면 조성물의 점도가 줄어들어 시공이 불리해진다.
한편, 종래 교면 방수에 사용하는 도막의 강도 등 물성 향상을 위해 사용하는 필러는 도막 표면에 돌출되어 평탄화되는 것을 방해하고 핀홀을 유발하여 콘크리트 또는 아스콘 포장층과의 박리를 발생시킨다.
이에, 본 발명에서는 도막을 평탄화하여 콘크리트 또는 아스콘 포장층과의 박리를 최소화할 수 있도록 필러로서 섬유상 필러와 입자상 필러를 함께 사용한다.
섬유상 필러는 도막 내에 삼차원의 불규칙적으로 분포되며, 섬유상의 형상에 따라 이들 사이 사이에 입자상 필러가 분포되어 보다 치밀하면서도 매끈한 코팅층을 형성할 수 있다. 이렇게 섬유상 필러 사이에 입자상 필러가 충진되는 구조를 가져 도막 내 또는 표면에 핀홀을 방지하고, 도막의 상층에 섬유상 필러의 존재로 인해 도막 표면에 입자상 필러가 돌출되지 않아 평탄화를 이룰 수 있도록 한다.
(e) 섬유상 필러
특히, 섬유상 필러는 일방향으로 연장된 구조를 가짐에 따라 타설면의 종-횡 방향으로 가해지는 응력에 의한 인장력이 우수하여 도막의 내력(resistance)을 증가시켜 도막의 변형 및 균열에 의한 파손을 방지할 수 있으며, 도막 내 발생한 균열의 전파 및 확장을 억제할 수 있다는 이점이 있다. 또한, 도막의 건조 공정에서의 수축을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 섬유상의 형상에 의해 도막 내에 크랙이 발생하지 않도록 가교 역할을 한다. 더불어, 상기 섬유상 필러는 수분 이동을 줄여 도막을 수분으로부터 보호할 수 있다. 이러한 섬유상 필러는 적은 사용량으로 큰 효과를 발휘하기 때문에 경제성이 매우 높다는 장점이 있다.
본 발명의 섬유상 필러는 특별히 한정하지 않으며, 무기 섬유 및 유기 섬유가 사용될 수 있으며, 바람직하기로는 고온에서도 안정한 유리섬유, 실리카 섬유, 탄소섬유, 세라믹 섬유, 아라미드 섬유, 그리고 고온에서도 안정적인 기타 폴리이미드, 폴리벤즈이미다졸과 같은 유기섬유 등 내열성 섬유가 사용될 수 있다. 즉, 교면 방수재의 제조는 100℃ 이상의 고온에서 수행하며 이 온도에서 섬유의 변형 또는 수축이 발생할 경우 상기 언급한 효과의 확보가 어려우므로 내열성 섬유를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 섬유상 필러는 도막 내 균일한 분산을 이루기 위해 섬유상 필러의 직경 및 길이에 대한 한정이 필요하다.
바람직하기로, 섬유상 필러는 섬유 직경이 0.1 내지 1mm 이고, length-to-diameter ratio(종횡비) 3:1 이상, 3:1~10:1이 바람직한 바, 섬유 길이는 0.3 내지 10mm 이다. 상기 섬유상 필러의 섬유 직경과 섬유 길이는 다른 조성과의 혼련과 관련이 있다. 만약, 섬유 직경 및 길이가 너무 클 경우 균일한 혼련이 어렵고, 너무 짧거나 얇을 경우 섬유상 필러 간의 뭉침이 발생하여 이또한 균일한 혼련이 곤란해지는 문제가 발생한다.
추가로, 본 발명의 섬유상 필러는 타 조성과의 균일한 혼합 및 결합을 위해 계면활성제로 표면 코팅될 수 있다.
계면활성제는 음이온성, 양이온성, 비이온성 및 양쪽성 계열 모두 사용 가능하나, 상기한 아스팔트, 아스팔트 개질제 및 입자상 필러와의 결합력을 고려할 때 양이온성 계면활성제가 사용될 수 있다. 사용 가능한 양이온성 계면활성제로는 4차 암모늄염일 수 있으며, 보다 바람직하기로 테트라알킬(C1~C4) 암모늄염일 수 있다.
계면활성제의 코팅은 섬유상 필러 100 중량부 대비 1 내지 5 중량부의 범위로 코팅하며, 너무 적거나 많은 함량의 코팅은 오히려 균일한 혼합 및 결합을 방해할 수 있다.
본 발명에 따른 도막식 교면 방수용 조성물은 아스팔트 100 중량부에 대해 섬유상 필러를 1 내지 5 중량부로 포함한다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면, 전술한 효과를 얻을 수 없고, 반대로 상기 범위를 초과하면 혼련 과정에서 뭉침이 발생할 수 있어 시공이 불리해진다.
(f) 입자상 필러
입자상 필러는 구형 또는 타원형과 같은 입자 형태를 갖는 필러로서, 도막의 강도뿐만 아니라 내마모성 및 치수 안정성을 증가시키는 역할을 한다.
사용 가능한 입자상 필러로는 활석, 실리카, 탄산칼슘, 탈크, 황산바륨, 알루미나, 지르코니아, 이산화티탄 및 수산화알루미늄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 가능하다.
입자상 분말의 배합량이 증가할수록 물성은 향상되나, 함량 증가에 따라 일정한 점까지 향상되다가 오히려 저하되므로 적절한 배합량의 결정이 필요하다. 또한, 도막 내 균일한 분산을 이룰 수 있도록 입자 크기 또한 제한되어야 한다.
본 발명에서 입자상 필러는 작은 입자와 큰 입자를 혼합 사용하며 혼화성을 더욱 좋게 한다. 일 구현예에 따르면, 10nm 내지 500nm의 작은 입자와 500nm 초과 1mm이하의 큰 입자, 보다 바람직하기로 10nm 내지 500nm의 작은 입자(예, 실리카)와 0.1mm 내지 1mm의 큰 입자(예, 이산화티탄)를 0.5:1 내지 0.8:1의 중량비로 혼합하여 사용한다. 작은 입자 크기의 입자상 필러는 교면 방수의 도막으로 시공시 양생 도중 표면측으로 이동하여 보다 치밀하고 높은 경도를 갖는 도막을 형성한다. 이로 인해 도막의 평탄화를 더욱 달성할 수 있다. 또한, 큰 입자는 도막 내부에 존재하여 섬유상 필러의 사이에 위치함으로써 도막의 강도 등의 물성 향상에 기여할 수 있다. 만약, 작은 입자 크기의 입자상 필러의 함량이 상기 범위 미만이면, 이의 사용으로 인한 효과를 확보할 수 없고, 너무 많을 경우에는 혼합 시 뭉침이 발생할 우려가 있다.
본 발명은 다양한 크기의 입자상 필러를 사용할 경우 혼합력이 우수하고, 특히 섬유상 필러 사이의 충진 또한 용이해질 수 있다. 균일한 혼합을 위해 판상형의 필러가 도출되었으나 이 경우 박편으로 인해 뭉침이 쉽게 발생하여 균일한 분산이 어려운 문제가 발생되었다.
본 발명에 따른 도막식 교면 방수용 조성물은 아스팔트 100 중량부에 대해 섬유상 필러를 1 내지 5 중량부로 포함한다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면, 전술한 효과를 얻을 수 없고, 반대로 상기 범위를 초과하면 강성(stiffness)이 증가하여 가벼운 충격에 쉽게 파손되는 문제가 발생할 수 있다.
(g) 흡습제
흡습제는 도막 내 수분을 흡습하여 수분에 의한 도막 품질 저하를 방지함과 동시에 도막 상부에 도포되는 콘크리트 또는 아스콘 포장층과의 박리를 방지하기 위해 사용한다.
기존 특허(KR 10-2014-0122831)에 아스콘 포장층 내에 가교된 폴리아크릴레이트염을 사용하여 수분을 흡수하는 기술이 개시되어 있으나, 이는 열에 약해 고온에서 수행하는 아스팔트와의 혼합시 입자 표면이 변성, 열화 또는 분해되어 그 기능을 확보하기가 어려웠다. 이 특허에서는 교면 방수 도막에 대한 적용은 언급하고 있지 않다.
흡습제로 사용하는 초흡수성 고분자염 입자는 이온성기를 가지는 고분자에 가교 결합을 도입한 3차원 망상 구조물로서, 본 발명에서는 내부 가교뿐만 아니라 표면 가교층을 형성한 흡습제를 사용한다.
구체적으로, 흡습제는 하기 화학식 4로 표시되는 아크릴산계 단량체가 제1가교제에 의해 내부 가교되고, 제2가교제에 의해 표면 가교된 구조를 갖는 입자이다.
[화학식 4]
R5-COOM
(상기 화학식 4에서, R5는 불포화 결합을 포함하는 C2 내지 C5의 알킬 그룹이고, M은 수소원자, 1가 또는 2가 금속, 암모늄기 또는 유기 아민염이다.)
바람직하게는, 상기 아크릴산계 단량체는 아크릴산, 또는 메타크릴산일 수 있으며, M은 리튬(lithium), 마그네슘, 칼슘, 아연, 알루미늄 등의 염화물, 브롬화물, 요오드화물 등의 할로겐화물 중에서 선택할 수 있다.
제1가교제는 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드, 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 부탄디올디(메타)아크릴레이트, 부틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 헥산디올디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트, 글리세린 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스톨 테트라아크릴레이트, 트리아릴아민, 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르, 프로필렌 글리콜, 글리세린, 및 에틸렌카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이 가능하고, 바람직하기로 에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 또는 부틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트일 수 있다.
제2가교제에 의한 표면 가교는 흡습제의 열 안정성을 보다 높임으로써 고온에서 수행하는 아스팔트와의 혼합 공정에서도 흡습제의 변성 또는 열화를 방지한다.
상기 제2가교제는 에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르, 글리세롤 폴리글리시딜 에테르, 프로필렌글리콜 디글리시딜에테르, 폴리프로필렌 글리콜 디글리시딜 에테르, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라 에틸렌글리콜, 프로판디올, 디프로필렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 글리세린, 폴리글리세린, 부탄디올, 헵탄디올, 헥산디올 트리메틸롤프로판, 펜타에리스리콜, 소르비톨, 칼슘 수산화물, 마그네슘 수산화물, 알루미늄 수산화물, 철 수산화물, 칼슘 염화물, 마그네슘 염화물, 알루미늄 염화물, 및 철 염화물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물일 수 있고, 바람직하기로는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라 에틸렌글리콜, 프로판디올, 또는 디프로필렌글리콜일 수 있다.
본 발명의 흡습제는 도막 내 균일하게 분산되어, 도막의 양생 과정 또는 도막 내부에 존재하거나 외부로부터 침투하는 수분을 흡수한다. 적절한 흡수량을 가짐과 동시에 흡습제 자체의 열 안정성을 위해 제1가교제 및 제2가교제의 함량이 조절되어야 한다.
제1가교제는 아크릴산 단량체의 총 함량 100 중량부에 대해 0.001 내지 1 중량부로 사용한다. 그 함량이 너무 낮을 경우 흡습제의 강도가 약해지고 흡수 속도가 줄어들 수 있다. 반대로 너무 높을 경우에는 흡수력이 낮아져 흡습제로서 바람직하지 못하다.
또한, 제2가교제는 아크릴산 단량체의 총 함량 100 중량부에 대해 0.01 내지 5 중량부로 사용한다. 그 함량이 너무 낮을 경우 충분한 수준의 열 안정성의 확보가 어렵고, 너무 높을 경우에는 과도한 표면 가교 반응으로 인해 흡수력이 낮아져 흡습제로서 바람직하지 못하다.
본 발명에 따른 흡습제는 입자 크기에 따라 제습 속도가 달라지며, 다른 조성과의 혼합이 잘 이루어짐과 동시에 양생 과정에서 충분히 수분을 흡수할 수 있도록 그 크기가 조절되어야 한다. 바람직하기로, 상기 흡습제는 평균 입경이 10㎛ 내지 1000㎛의 크기를 갖는 것이 바람직하며, 너무 작을 경우에는 혼합이 어렵고, 반대로 너무 클 경우에는 양생 과정 전체에 걸쳐 충분한 흡수가 어렵다.
이러한 흡습제의 사용으로 도막 내 수분을 충분히 흡수함에 따라 수분 존재에 의한 콘크리트 또는 아스콘 포장층과의 박리를 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 도막식 교면 방수용 조성물은 아스팔트 100 중량부에 대해 흡습제를 1 내지 5 중량부로 포함한다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면, 전술한 효과를 얻을 수 없고, 반대로 상기 범위를 초과하면 도막의 강도 등이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
(h) 박리 방지제
이에 더하여, 본 발명에서는 박리 방지제를 흡습제와 함께 사용하여 도막과 콘크리트 또는 아스콘 포장층과의 박리를 보다 효과적으로 방지할 수 있도록 설계하였다.
콘크리트 또는 아스콘 포장층에 존재하는 골재는 수분에 대한 친화도가 높아, 도막과 포장층 사이에 수분이 유입되면 하부의 교면 방수 도막은 물을 밀어내고 포장층 내 골재는 물을 흡수하여, 상기 교면 방수 도막과 포장층의 분리가 일어난다. 박리 방지제는 교면 방수 도막과 포장층 사이의 접착력을 향상시켜 상기 분리를 방지하는 역할을 한다.
다양한 박리 방지제의 사용이 시도되고 있다. 대표적인 박리 방지제로는 소석회, 폴리인산계, 아민계, 인산에스테르계, 및 금속계 등의 다양한 박리 방지제 등이 있으며, 이중 폴리인산계, 아민계, 인산에스테르계를 가장 널리 사용하고 있다. 특히, 종래 널리 사용하는 4차 알킬 아민염은 수분에 대한 손상을 억제할 수 없어 수분의 팽창에 따른 박리가 발생하는 문제가 있다.
본 발명에서는 박리 방지제로서 아민-포름알데히드 축합물과 금속 지방산염을 함께 사용한다.
아민-포름알데히드 축합물은 알킬아민과 포름알데히드를 물/산촉매 존재 하에 150∼200℃에서 반응시켜 제조된 것으로, 분자 구조 내 아민기와 수산기의 존재로 포장층 내 골재 등과 강한 수소 결합을 이룬다. 사용 가능한 알킬아민은 TETA(triethylenetetramine), TEPA(tetraethylenepentamine) 및 BHMT(Bis(hexamethylene)-triamine)) 중 1종 이상일 수 있다.
금속 지방산염은 금속 수화물을 물/산촉매 존재하에 1차 반응 후 지방산과 80∼100℃에서 반응시켜 제조된 것으로, 분자 구조 내 친수성의 금속염 및 소수성의 지방산으로 인해 친수성의 골재와 소수성의 아스팔트 각각에 결합하는 다리 역할을 한다. 상기 금속 수화물은 Zn(OH)2, Al(OH)3, 및 Ca(OH)2 중 1종 이상이고, 지방산은 스테아르산 및 팔미트산 중 1종 이상일 수 있다.
이러한 아민-포름알데히드 축합물과 금속 지방산염을 박리 방지제로 사용함에 따라 교면 방수 도막과 포장층 사이의 접착력을 보다 더 향상시킬 수 있으며, 이들의 계면으로 수분 등의 침투를 방지할 수 있다.
특히, 본 발명의 교면 방수 도막은 섬유상 필러와 입자상 필러의 혼합 사용으로 인해 도막 표면이 평탄화됨에 따라 콘크리트 또는 아스콘 포장층과의 결합이 더욱 강화될 수 있다.
보다 구체적으로, 아민-포름알데히드 축합물과 금속 지방산염은 혼합 사용할 때 각각 사용하는 것 대비 우수한 박리 방지 효과를 보이며, 특히 이들을 1:0.5 내지 1:0.9의 중량비로 혼합 사용할 때 그 효과가 매우 우수하였다.
본 발명에 따른 도막식 교면 방수용 조성물은 아스팔트 100 중량부에 대해 박리 방지제를 5 내지 10 중량부로 포함한다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면, 전술한 효과를 얻을 수 없고, 반대로 상기 범위를 초과하더라도 박리 방지 효과의 상승은 미미하며, 제조비용을 증가시키게 된다.
상기한 조성에 더하여, 본 발명은 교면 방수용 조성물 분야에서 통상적으로 사용하는 첨가제를 더욱 포함할 수 있다.
일 구현예에 따른 첨가제로는 점도 조절제, 분산제, 산화 방지제, 계면활성제 등일 수 있으며, 이는 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 각 조성 및 함량의 적의 선택할 수 있다. 바람직하기로, 각 첨가제는 아스팔트 100 중량부에 대해 최대 5 중량부를 넘지 않도록 한다.
전술한 바의 교면 방수용 조성물의 제조는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 이 분야에서 통상적으로 사용하는 방법이 사용될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 아스팔트를 150∼190℃의 온도에서 용융시킨 후, 나머지 조성을 첨가하여 동일 온도 또는 이보다 낮은 온도(예, 100∼150℃)의 온도에서 균일하게 혼합함으로써 제조될 수 있다. 이때 첨가하는 나머지 조성은 한꺼번에 첨가하거나 소량씩 나뉘어서 투입할 수 있다.
이러한 도막식 교면 방수용 조성물을 이용한 시공은 하기와 같이 진행될 수 있다.
먼저, 방수공사를 시공할 교량상판 구조물의 바탕 표면을 가능한 한 깨끗하고 편평하게 한다. 콘크리트 구조물 상판의 경우 콘크리트 표면은 건조해야 하기 때문에, 2주 이상 양생시킨 후 바탕면에 묻어 있는 기름, 흙, 레이턴스 등의 이물질을 깨끗하게 제거하고 요철 부위는 면정리를 수행한다.
바탕면 정리 작업이 끝난 후, 방수 시공할 바탕면 전체에 아스팔트 프라이머를 1 평방미터당 0.3l정도로 도포한다.
상기 도포과정의 수행후, 본 발명의 도막식 교면 방수용 조성물을 상부에 시공하여 양생한다.
다음으로, 시공이 완료되면 콘크리트 또는 아스콘(아스팔트 콘크리트)을 포설하여 포장층 마감 시공을 수행한다.
[실시예]
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
제조예 1: 아스팔트 개질제-A 제조
질소로 치환된 10 L 내압 반응기에 정제된 시클로헥산 4,560g과 스티렌 279g을 주입한 후 60℃로 유지하였다. 개시제인 n-부틸리튬을 반응기에 투입하여 스티렌을 중합하였다. 중합온도가 최고온도에 도달한 후 5분 후에 부타디엔 621g을 주입하여 상기 중합된 스티렌 블록 말단에 부타디엔 블록을 생성하였다.
얻어진 용액에 물 0.3g을 첨가하여 중합반응을 종결한 후, 응집제로 응집 후 여과 및 건조하여 스티렌과 부타디엔의 무게 조성비가 31:69인 분지형 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체(수평균 분자량은 280,000g/mol)를 얻었다.
제조예 1: 아스팔트 개질제-B 제조
상기 제조예 1에서 제조된 아스팔트 개질제-A에 커플링제로서 트리클로로(메틸)실란 1.34g을 투입하여 커플링 반응을 실시하였으며, 반응 종결제로 물 0.5g을 투입하였다. 이어, 응집제로 응집 후 여과 및 건조하여 실란 커플링제로 개질된 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체(수평균 분자량은 295,000g/mol)를 얻었다.
제조예 3: 흡습제-A 제조
반응기에 50% NaOH 200 g을 증류수 300g에 첨가한 후, 아크릴산 240g 및 부탄디올디아크릴레이트 12g을 첨가하였다. 여기에 개시제로 IRGACURE 819을 천천히 적가하여 중합을 수행하고, 응집제로 응집 후 여과 및 건조하여 부탄디올디아크릴레이트로 가교된 폴리아크릴산 리튬염을 포함하는 흡습제-A를 제조하였다.
제조예 4: 흡습제-B 제조
제조예 3에서 제조한 흡습제-A 100 g에 가교제로 디에틸렌글리콜 0.1g을 첨가하여 190℃에서 30분 동안 표면 가교 반응시키고, 분쇄 후 시브(sieve)를 이용하여 입경 크기가 450㎛의 표면 처리된 흡습제를 제조하였다.
제조예 5: 박리 방지제-A 제조
테트라에틸렌펜타아민(TEPA)/포름알데히드의 1:0.5(몰비)와 물 및 산촉매(염산) 존재하에 160℃에서 30분 동안 반응시켜 아민-포름알데히드 축합물을 제조하였다.
제조예 6: 박리 방지제-B 제조
Al(OH)3에 물 및 산촉매(염산)을 첨가하여 반응시킨 후 팔미트산을 알루미늄 수화물 대비 1:1.5의 몰비가 되도록 첨가하여, 85℃에서 30분 동안 반응시켜 금속 지방산염(알루미나 팔미트산염)을 제조하였다.
실시예 및 비교예: 도막식 교면 방수용 조성물의 제조
배합 용기(heating mantle) 내에 아스팔트(GS 칼텍스, AP-5)를 첨가한 후 200℃에서 2,500 rpm의 고속의 전단속도로 교반하였다. 이어, 하기 표 1의 나머지 조성을 첨가한 후 150℃로 온도를 낮추어 1시간 동안 교반하여 도막식 교면 방수용 조성물을 제조하였다. 이때 기타 조성은 하기와 같다.
- 커플링제: 트리클로로(메틸)실란
- 저온 물성 개선제: 디부틸세바케이트
- 석유수지:방향족계 C9계 석유수지(HIKOTACK P-110S, 코오롱 인더스트리 사 제품)
- 섬유상 필러-A: 아라미드 섬유, 직경*길이 (0.5mm*1.5mm), 종횡비 3:1
- 섬유상 필러-B: 테트라알킬(C2) 암모늄염이 2중량부 코팅된 섬유상 필러-A
- 입자상 필러-A: 실리카, 평균입경 50nm
- 입자상 필러-B: 이산화티탄, 평균입경 50㎛
- 박리 방지제-C: 도데실아민, 악조노벨사 제품
조성
(중량부)		 실시예 1 실시예 2
 실시예 3
 실시예 4
 실시예 5
 실시예 6
 실시예 7
 실시예 8
아스팔트 100 100 100 100 100 100 100 100
아스팔트 개질제-A 20 20 20 20 20 20 20 20
아스팔트 개질제-B 10 10 10 10 10 10 10 10
커플링제 - - - - - - - -
저온 물성 개선제 5 5 5 5 5 5 5 5
석유수지 10 10 10 10 10 10 10 10
섬유상 필러 -A 2 - 2 2 2 2 2 2
섬유상 필러 -B - 2 - - - - - -
입자상 필러-A 1 1 - 3 1 1 1 1
입자상 필러-B 2 2 3 - 2 2 2 2
흡습제-A - - - - 3 - - -
흡습제-B 3 3 3 3 - 3 3 3
박리 방지제-A 5 5 5 5 5 8 - -
박리 방지제 -B 3 3 3 3 3 - 8 -
박리 방지제-C - - - - - - - 8
조성(중량부) 비교예 1
 비교예 2
 비교예 3
 비교예 4
 비교예 5
 비교예 6
아스팔트 100 100 100 100 100 100
아스팔트 개질제-A 30 - 20 20 20 20
아스팔트 개질제-B - 30 - 10 10 10
커플링제 10 10 10 - - -
저온 물성 개선제 5 5 5 - - -
석유수지 10 10 10 10 10 10
섬유상 필러 -A 2 2 2 2 - -
섬유상 필러 -B - - - - - -
입자상 필러-A 1 1 1 1 3 3
입자상 필러-B 2 2 2 2 2 2
흡습제-A 3 3 3 3 3 -
흡습제-B - - - - - -
박리 방지제-A 5 5 5 5 5 5
박리 방지제 -B 3 3 3 3 3 3
박리 방지제-C - - - - - -
시험예
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 도막식 교면 방수용 조성물은 KS F 1932에 의거하여 물성을 측정하였고, 그 결과를 하기 표에 나타내었다.
항목 품질 기준 실시예 1 실시예 2
 실시예 3
 실시예 4
 실시예 5
 실시예 6
 실시예 7
작업성 작업에 지장이 없을 것 없음 없음 없음 없음 없음 없음 없음
지촉 건조시간(H) 3시간 이내 2.0 1.8 2.5 2.6 2.5 2.8 2.9
인장 성능 인장강도(MPa) 무처리 1.5 이상 2.5 2.7 1.1 2.2 2.4 2.2 2.2
알칼리 처리 무처리의 80% 이상 1.9 2.3 0.5 1.8 1.8 1.9 1.8
가열 처리 무처리의 80% 이상 1.8 2.2 0.1 1.4 1.7 1.7 1.8
신장률(%) 무처리 100 이상 250 263 180 85 243 236 241
알칼리 처리 무처리의 80% 이상 225 254 115 76 215 225 235
가열처리 무처리의 80% 이상 212 251 111 69 211 224 231
전단 접착 강도(MPa) -20℃ 0.80 이상 1.5 1.8 1.2 1.3 1.2 1.0 1.0
20℃ 0.15 이상 0.5 0.8 0.4 0.2 0.14 0.12 0.13
인장 접착 강도(MPa) -20℃ 1.2 이상 2.4 2.6 2.5 2.3 1.5 1.4 1.3
20℃ 0.6 이상 2.0 2.4 1.8 1.4 0.7 0.7 0.7
수침 7일 후 인장 접착 강도 -20℃ 수침 전의 70% 이상 2.3 2.5 1.8 2.0 1.2 0.8 0.7
20℃ 1.8 2.3 1.2 1.5 0.5 0.2 0.2
내투수성 투수되지 않을 것 투수되지 않음 투수되지 않음 투수되지 않음 투수되지 않음 투수 발생 투수 발생 투수 발생
내피로성 잔금, 찢김, 파단이 생기지 않을 것 없음 없음 발생 발생 없음 없음 없음
내균열성 잔금, 찢김, 파단이 생기지 않을 것 없음 없음 발생 발생 없음 없음 없음
항목 품질 기준 실시예 8
비교예 1
 비교예 2
 비교예 3
 비교예 4
 비교예 5
 비교예 6
작업성 작업에 지장이 없을 것 없음 혼합 곤란 혼합 곤란 혼합 곤란 없음 없음 없음
지촉 건조시간(H) 3시간 이내 2.9 3.8 3.5 3.2 2.8 2.8 2.8
인장 성능 인장강도(MPa) 무처리 1.5 이상 1.8 1.4 1.5 1.6 2.0 1.4 2.2
알칼리 처리 무처리의 80% 이상 1.3 1.0 1.2 0.5 1.8 0.8 1.8
가열 처리 무처리의 80% 이상 1.2 0.9 1.1 0.5 1.5 0.5 1.7
신장률(%) 무처리 100 이상 180 98 110 150 175 86 225
알칼리 처리 무처리의 80% 이상 135 84 89 135 154 74 215
가열 처리 무처리의 80% 이상 127 79 88 128 149 69 206
전단 접착 강도(MPa) -20℃ 0.80 이상 0.6 0.7 0.7 0.8 0.7 0.75 1.4
20℃ 0.15 이상 0.13 0.2 0.1 0.1 0.3 0.12 0.4
인장 접착 강도(MPa) -20℃ 1.2 이상 0.8 0.5 0.8 1.0 0.5 1.0 1.8
20℃ 0.6 이상 0.5 0.4 0.5 0.8 0.5 0.5 2.0
수침 7일 후 인장 접착 강도 -20℃ 수침 전의 70% 이상 0.7 0.4 0.2 0.2 0.2 0.5 0.2
20℃ 0.2 0.1 0.2 0.5 0.1 0.3 0.1
내투수성 투수되지 않을 것 투수 발생 투수 발생 투수 발생 투수 발생 투수되지 않음 투수되지 않음 투수 발생
내피로성 잔금, 찢김, 파단이 생기지 않을 것 발생 발생 발생 발생 발생 발생 발생
내균열성 잔금, 찢김, 파단이 생기지 않을 것 발생 발생 발생 발생 발생 발생 발생
상기 표를 보면, 본 발명에 따른 실시예의 조성물은 비교예의 각 조성물 대비 전체적으로 우수한 결과를 나타내었다.
인장 성능은 도막 방수재 자체의 내화학성 검증과 포장층 시공시 열에 의한 성능 변화에 따른 열화 성능을 확인하기 위한 것으로, 실시예 1의 조성물의 경우 도막의 물성이 비교예의 조성물 대비 우수하였다. 그러나 실시예 1, 실시예 3 및 4를 보면 입자상 필러를 혼합 사용할 때 보다 우수한 효과를 확보할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 비교예 5와 같이 섬유상 필러를 사용하지 않을 경우 그 수치가 낮아 상기 섬유상 필러가 도막에 대한 인장 성능을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
전단 접착 성능은 차량의 급출발, 급제동 및 통행에 의한 부하(아스콘 포장층의 밀림 현상)에 대해 방수층과 콘크리트 및 아스콘 계면의 전단 접착 성능을 평가하기 위한 것으로, 실시예 1 및 2와 같이 섬유상 필러 및 입자상 필러, 흡습제 및 박리 감소제를 함께 사용할 경우 적절한 물성을 확보할 수 있었다.
인장 접착 강도는 콘크리트 바닥판, 방수층, 아스콘 포장층의 계면은 접착에 있어 취약 부분으로 아스콘 포장층과 방수층의 접착력이 부족할 경우 아스콘의 밀림 및 탈락 현상이 발생하기 때문에 이에 대한 조절이 요구된다. 더불어, 수침 후 인장 접착 강도는 콘크리트 바닥판에 물이 침투할 경우 수분으로 인한 접착력 저하가 발생하여 포장층과 방수층과의 박리가 발생한다. 이 경우, 상기 표의 결과를 보면 흡습제 및 박리 강도제의 미사용 및 아스팔트 개질의 조성 설계에 따라 물성이 달라짐을 알 수 있다.
또한, 아스팔트 개질제 및 저온 물성 개선제의 사용을 보면, 전단 접착 강도 및 인장 접착 강도의 저온에서의 물성을 개선시킬 수 있음을 알 수 있다.
한편, 수침 후 인장 강도는 내투수성과 관련하여, 상기 조성 설계에 의해 투수가 발생하는 문제가 발생한다.
내피로성은 도로교의 경우 차량 소등에 의한 반복 하중이 계속적으로 작용하여 진동이 발생하는 등 콘크리트의 거동에 의한 방수재의 내피로성을 확인하기 위한 것이고, 내균열성은 콘크리트 바닥판에서 균열이 발생할 때 방수층이 균열에 대한 저항성을 알아 보기 위해 수행하는 시험이다.
구체적으로, 내피로성은 인장, 및 전단 강도와 관련이 있으며, 섬유상 필러와 입자상 필러의 혼합 사용 및 아스팔트 개질제의 사용 등으로 개선할 수 있다. 또한, 내균열성의 경우 상기 강도와 함께 도막 내 수분에 의한 영향이 커, 이 경우 흡습제의 사용 여부에 따라 균열이 발생함을 알 수 있다.
상기 표의 결과를 통해, 어느 하나의 조성만을 사용하는 것이 아니라, 아스팔트에 아스팔트 개시제, 저온 물성 개선제, 석유수지, 섬유상 필러, 입자상 필러, 흡습제 및 박리 방지제를 함께 사용할 때, 콘크리트 교면용 도막 방수재와 관련된 KS F 4932의 기준을 만족시킬 수 있음을 알 수 있다.

Claims (5)

  1. 아스팔트 100 중량부에 대해;
    비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체와 말단기가 3관능 실란 커플링제로 개질된 비닐 방향족 탄화수소-공액디엔 블록 공중합체를 포함하는 아스팔트 개질제 10 내지 40 중량부;
    저온 물성 개선제 1 내지 15 중량부;
    석유수지 1 내지 15 중량부;
    표면이 테트라알킬(C12) 암모늄염으로 코팅된 섬유상 필러 1 내지 5 중량부;
    입자상 필러 1 내지 5 중량부;
    부탄디올디아크릴레이트로 내부 가교되고, 디에틸렌글리콜로 표면 가교된 폴리아크릴산 리튬염을 포함하고, 평균 입경이 10㎛ 내지 1000㎛인 흡습제 1 내지 5 중량부; 및
    테트라에틸렌펜타아민(TEPA)/포름알데히드 축합물과 알루미나 팔미트산염이 1:0.5 내지 1:0.9의 중량비로 혼합된 박리 방지제 5 내지 10 중량부를 포함하는,
    도막식 교면 방수용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저온 물성 개선제는 알킬(C3-C9) 디에스테르 화합물인, 도막식 교면 방수용 조성물
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항 및 제2항 중에서 선택된 어느 한 항의 도막식 교면 방수용 조성물을 교면에 시공 후 그 상부에 아스팔트 또는 아스콘을 포설하는 교면 시공방법.
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