KR102424851B1 - 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물 및 이를 이용한 아스팔트 교면 복합방수 시공방법 - Google Patents

침투결합형 무기계 구체강화제 조성물 및 이를 이용한 아스팔트 교면 복합방수 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 물 30 내지 50 중량%, 복합 알칼리 실리케이트 30 내지 50 중량%, 탄산칼슘 1 내지 10 중량%, 젠노타임(Xenotime) 1 내지 10 중량%, 액상 게르마늄 1 내지 10 중량%, 하기 화학식 1로 표시되는 티오모폴리노실란 0.1 내지 5 중량%, 소듐 글라이세릴 올리에이트 포스페이트 0.1 내지 5 중량% 및 규소-함유 페로센 화합물 0.01 내지 3 중량%를 포함하는 것이고;
상기 복합 알칼리 실리케이트는 소듐 실리케이트, 포타슘 실리케이트 및 리튬 실리케이트를 60 내지 80: 5 내지 25: 5 내지 25의 중량비율로 포함하는 것이고;
상기 소듐 실리케이트는 규산과 소듐의 몰비(SiO2/Na2O)가 3.0 내지 3.8인 것이고; 상기 포타슘 실리케이트는 규산과 포타슘의 몰비(SiO2/K2O)가 2.8 내지 3.4인 것이고; 상기 리튬 실리케이트는 규산과 리튬의 몰비(SiO2/Li2O)가 3.8 내지 4.2인 것을 사용함으로써;
우수한 방수 및 발수기능을 구현하고, 강도를 회복 및 증진시키며, 외부로부터의 열화인자(수분, 화학적 물질 등)가 침투되는 것을 차단하여 내구성을 향상시키고; 아스팔트 프라이머 및 방수시트와, 아스콘층과의 전단성능 및 인장접착력의 저하를 효과적으로 방지하고, 균열에 대한 저항성을 매우 향상시킴으로써; 교면 콘크리트의 열화 및 철근의 부식을 효과적으로 방지하여, 교면의 공용년수를 증가시킬 수 있는 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물 및 이를 이용한 아스팔트 교면 복합방수 시공방법에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure 112022051918709-pat00004

Description

침투결합형 무기계 구체강화제 조성물 및 이를 이용한 아스팔트 교면 복합방수 시공방법{INFILTRATIVE COMBINED TYPE INORGANIC STRENGTHENING AGENT COMPOSITION AND CONSTRUCTION METHOD FOR ASPHALT COMPLEX WATERPROOFING BRIDGE DECK USING THE SAME}
본 발명은 우수한 방수 및 발수기능을 구현하고, 강도를 회복 및 증진시키며, 외부로부터의 열화인자(수분, 화학적 물질 등)가 침투되는 것을 차단하여 내구성을 향상시키고; 아스팔트 프라이머 및 방수시트와, 아스콘층과의 전단성능 및 인장접착력의 저하를 효과적으로 방지하고, 균열에 대한 저항성을 매우 향상시킴으로써; 교면 콘크리트의 열화 및 철근의 부식을 효과적으로 방지하여, 교면의 공용년수를 증가시킬 수 있는 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물 및 이를 이용한 아스팔트 교면 복합방수 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트 교면의 공용년수가 증가하면 빗물 침투와 제설재의 침투, 누적된 하중 등에 의해 재료간의 결합력이 저하되고 온도변화에 의한 물의 체적변화에 따라 균열 등의 손상이 발생한다. 이러한 손상은 시간경과에 따라 균열이 확대되어 구조물의 강도저하 및 수명저하를 초래하며, 우수 등이 아스팔트 공극 균열부분과 중앙분리대 및 조인트 부위의 틈새를 통해 침투함로써 콘크리트 내부의 철근을 부식시켜 구조물의 수명단축 및 붕괴를 초래할 수 있다.
따라서 콘크리트 교면에 적용되는 방수시공은 이러한 손상을 방지하고자 적용되는 것으로, 아스팔트 포장으로부터 침투되는 물과 염화물에 의한 바닥판 콘크리트의 열화 및 철근의 부식 등을 방지하기 위해 수행된다.
이러한 콘크리트 교면에 적용되는 방수시공은 일반적으로 시공방법에 따라 침투방수, 도막방수, 시트방수 및 이들을 조합한 복합방수로 구분된다.
침투방수는 침투성 방수재를 도포하는 방법으로서, 시공 용이성과 경제성을 이유로 과거에는 많이 사용하였으나, 최근 이러한 침투방수는 소정압력 이상의 수압이 작용할 경우에 방수효과가 현저하게 저하되어 제한적으로 적용되고 있는 실정이다. 또한, 최근 고품질의 장대교량이 많이 건설되면서 침투방수는 강도가 큰 콘크리트에는 충분히 침투되지 못하는 문제점이 있었고, 특히 교면의 콘크리트 노출바닥판에 균열이 발생하는 경우 방수기능을 상실하는 문제점이 있다.
도막방수는 액상형의 방수재를 반복하여 도포하는 방법으로, 액상 자체의 퍼짐성으로 인해 교면의 콘크리트 노출바닥판의 평활도가 좋지 않으면 균일한 두께의 도막형성이 어렵고, 바탕의 습기에 의해 부풀림이 쉽게 발생하며, 바탕의 크랙에 대한 대응성이 현저히 저하되는 문제점이 지적되어 왔다.
이에반해 시트방수의 경우에는 균일한 방수층 두께를 형성할 수 있고, 교면의 콘크리트 노출바닥판의 균열에도 대응할 수 있어 우수한 방수성능을 가지므로 널리 이용되고 있다.
그러나 이러한 시트방수의 경우에는 교면의 콘크리트 노출바닥판에 프라이머가 도포된 후 부착되기는 하나, 교면방수에서 중요한 전단성능이나 인장접착력 등의 물성이 현저히 떨어져 시트층과 포장층, 즉 아스콘층과의 접착성능 부족한 문제점이 있었다. 또한, 교면의 콘크리트 노출바닥판에 요철 또는 공극이 많은 경우, 프라이머의 접착력이 매우 저하되고 시트의 아랫면에 수많은 작은 기포인 핀홀(pin-hole)에서부터 큰 기포까지 발생하고, 이것이 외부로 배출되지 못해 상기한 문제점을 더욱 악화시키는 문제점이 있었다.
이로 인하여, 아스콘층과 시트층이 서로 쉽게 분리될 수 있어, 교면 포장층 시공 시 아스팔트 피니셔에 의해 찢겨지거나 떨어져 나갈 우려가 있었고, 고하중 차량 및 고속 주행시, 교면에 부착된 시트층으로부터 아스콘층이 더욱 쉽게 탈락되는 문제점이 있었다. 결국 이로 인해 교면 포장층으로부터 침투되는 물이나 염화물이 교면의 콘크리트 바닥판으로 침투되어 교면의 콘크리트 바닥판이 열화되거나 철근이 부식되게 되는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-0496509호 대한민국 등록특허 제10-1315125호 대한민국 등록특허 제10-1581302호 대한민국 등록특허 제10-2352169호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 구현예는 교면 콘크리트 바닥판의 균열에 대한 저항성을 향상시키고, 외부로부터의 열화인자(수분, 화학적 물질 등)가 침투되는 것을 차단하여, 교면 콘크리트의 열화 및 철근의 부식을 방지하며, 아스팔트 프라이머 및 방수시트가 아스콘층과 서로 쉽게 분리되는 것을 방지함으로써, 교면의 아스팔트 교면 복합방수 시공시 날카로운 작업도구에 의해 찢겨지거나, 고하중 차량 및 고속 주행 차량에 의하여 아스콘층이 탈락되는 문제점을 해결할 수 있는 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물 및 이를 이용한 아스팔트 교면 복합방수 시공방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 구현예는 물 30 내지 50 중량%, 복합 알칼리 실리케이트 30 내지 50 중량%, 탄산칼슘 1 내지 10 중량%, 젠노타임(Xenotime) 1 내지 10 중량%, 액상 게르마늄 1 내지 10 중량%, 하기 화학식 1로 표시되는 티오모폴리노실란 0.1 내지 5 중량%, 소듐 글라이세릴 올리에이트 포스페이트 0.1 내지 5 중량% 및 규소-함유 페로센 화합물 0.01 내지 3 중량%를 포함하는 것이고;
상기 복합 알칼리 실리케이트는 소듐 실리케이트, 포타슘 실리케이트 및 리튬 실리케이트를 60 내지 80: 5 내지 25: 5 내지 25의 중량비율로 포함하는 것이고;
상기 소듐 실리케이트는 규산과 소듐의 몰비(SiO2/Na2O)가 3.0 내지 3.8인 것이고; 상기 포타슘 실리케이트는 규산과 포타슘의 몰비(SiO2/K2O)가 2.8 내지 3.4인 것이고; 상기 리튬 실리케이트는 규산과 리튬의 몰비(SiO2/Li2O)가 3.8 내지 4.2인 것인 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112022051918709-pat00001
상기 액상 게르마늄은 게르마늄이 함유된 백운모를 평균입경이 1 내지 3 mm가 되도록 분쇄하는 단계; 및 상기 분쇄된 게르마늄이 함유된 백운모를 전기분해하여 액상 게르마늄을 추출하는 단계;를 포함하는 방법으로 제조되는 것일 수 있다.
상기 액상 게르마늄은 상기 분쇄된 게르마늄이 함유된 백운모를 전기분해하여 액상 게르마늄을 추출하는 단계; 이후에, 상기 추출된 액상 게르마늄을 피트모스 발효 추출물과 1 내지 3: 1 부피비율로 혼합하여 숙성시키는 단계를 더욱 포함하는 것이고;
상기 피트모스 발효 추출물은 강산성인 피트모스에 알칼리물질을 투입하여 pH가 8 내지 9이 되도록 산성도를 조절하는 단계; 상기 산성도가 조절된 피트모스를 부숙시켜 피트모스 발효물을 제조하는 단계; 및 액상추출기를 이용하여 상기 피트모스 발효물을 교반하고 원심분리하여 피트모스 발효 추출물을 제조하는 단계;를 포함하는 제조방법에 의해 제조되는 것일 수 있다.
상기 규소-함유 페로센 화합물은 1,1'-디클로로-2-트리클로로실라닐-페로센, 비스(1,1'-디클로로-2,2'-페로세닐렌)-실란, (1,1'-옥타메틸-페로세닐렌)-디메틸실란, (1,1'-디클로로-2,2'-페로세닐렌)-디페닐실란, 1,1'-디[α-히드록시-α-(트리실릴프로필)에틸]페로센, 1,1'-디(프탈이미드메틸디실릴)페로센 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 구현예는 상기 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물을 이용한 아스팔트 교면 복합방수 시공방법으로서,
교면 시공대상의 열화부위 및 이물질을 제거한 후 청소하여, 교면 콘크리트 바닥판을 정리하는 단계; 상기 교면 콘크리트 바닥판을 정리한 표면에 상기 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물을 도포하는 단계; 상기 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물을 도포한 표면에 아스팔트 프라이머를 도포하는 단계; 상기 아스팔트 프라이머를 도포한 표면에 방수시트를 적층하는 단계; 상기 방수시트를 적층한 표면에 방수층 보호재를 도포하는 단계; 및 상기 방수층 보호재를 도포한 표면에 아스콘을 포설 및 다짐하여, 교면을 포장하는 단계;를 포함하는 것인 아스팔트 교면 복합방수 시공방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물 및 이를 이용한 아스팔트 교면 복합방수 시공방법에 의하면, 상기 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물이 교면 콘크리트 바닥판의 미세한 공극 속으로 깊숙이 침투하여 수밀한 방수층을 형성함으로써 우수한 방수 및 발수기능을 구현하고, 강도를 회복 및 증진시키며, 외부로부터의 열화인자(수분, 화학적 물질 등)가 침투되는 것을 차단하여 내구성을 향상시키는 효과가 있다. 또한, 상기 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물은 아스팔트 프라이머 및 방수시트와의 접착력이 매우 우수하여, 아스콘층과의 전단성능 및 인장접착력의 저하를 효과적으로 방지하고, 균열에 대한 저항성을 매우 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이로써, 상기 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물에 의하여 긴밀하게 접착된 아스팔트 프라이머 및 방수시트가 아스콘층과 서로 쉽게 분리되는 것을 방지함으로써, 교면의 아스팔트 교면 복합방수 시공시 날카로운 작업도구에 의해 찢겨지거나, 고하중 차량 및 고속 주행 차량에 의하여 아스콘층이 탈락되는 문제점을 효과적으로 해결할 수 있다. 또한, 교면 콘크리트의 열화 및 철근의 부식을 효과적으로 방지할 수 있는 바, 교면의 공용년수가 증가하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물을 이용한 아스팔트 교면 복합방수 시공방법의 시공이미지 및 시공순서도를 나타낸 것이다.
도 2 및 3은 실시예 1의 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물에 대한 물성평가 시험성적서를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현예는 물 30 내지 50 중량%, 복합 알칼리 실리케이트 30 내지 50 중량%, 탄산칼슘 1 내지 10 중량%, 젠노타임(Xenotime) 1 내지 10 중량%, 액상 게르마늄 1 내지 10 중량%, 하기 화학식 1로 표시되는 티오모폴리노실란 0.1 내지 5 중량%, 소듐 글라이세릴 올리에이트 포스페이트 0.1 내지 5 중량% 및 규소-함유 페로센 화합물 0.01 내지 3 중량%를 포함하는 것이고;
상기 복합 알칼리 실리케이트는 소듐 실리케이트, 포타슘 실리케이트 및 리튬 실리케이트를 60 내지 80: 5 내지 25: 5 내지 25의 중량비율로 포함하는 것이고;
상기 소듐 실리케이트는 규산과 소듐의 몰비(SiO2/Na2O)가 3.0 내지 3.8인 것이고; 상기 포타슘 실리케이트는 규산과 포타슘의 몰비(SiO2/K2O)가 2.8 내지 3.4인 것이고; 상기 리튬 실리케이트는 규산과 리튬의 몰비(SiO2/Li2O)가 3.8 내지 4.2인 것인 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112022051918709-pat00002
이러한 본 발명의 일 구현예에 따른 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물 및 이를 이용한 아스팔트 교면 복합방수 시공방법에 의하면, 상기 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물이 교면 콘크리트 바닥판의 미세한 공극 속으로 깊숙이 침투하여 수밀한 방수층을 형성함으로써 우수한 방수 및 발수기능을 구현하고, 강도를 회복 및 증진시키며, 외부로부터의 열화인자(수분, 화학적 물질 등)가 침투되는 것을 차단하여 내구성을 향상시키는 효과가 있다. 또한, 상기 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물은 아스팔트 프라이머 및 방수시트와의 접착력이 매우 우수하여, 아스콘층과의 전단성능 및 인장접착력의 저하를 효과적으로 방지하고, 균열에 대한 저항성을 매우 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이로써, 상기 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물에 의하여 긴밀하게 접착된 아스팔트 프라이머 및 방수시트가 아스콘층과 서로 쉽게 분리되는 것을 방지함으로써, 교면의 아스팔트 교면 복합방수 시공시 날카로운 작업도구에 의해 찢겨지거나, 고하중 차량 및 고속 주행 차량에 의하여 아스콘층이 탈락되는 문제점을 효과적으로 해결할 수 있다. 또한, 교면 콘크리트의 열화 및 철근의 부식을 효과적으로 방지할 수 있는 바, 교면의 공용년수가 증가하는 효과가 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 구현예에 따른 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물은 물 30 내지 50 중량%, 복합 알칼리 실리케이트 30 내지 50 중량%, 탄산칼슘 1 내지 10 중량%, 젠노타임(Xenotime) 1 내지 10 중량%, 액상 게르마늄 1 내지 10 중량%, 하기 화학식 1로 표시되는 티오모폴리노실란 0.1 내지 5 중량%, 소듐 글라이세릴 올리에이트 포스페이트 0.1 내지 5 중량% 및 규소-함유 페로센 화합물 0.01 내지 3 중량%를 포함한다.
먼저, 상기 복합 알칼리 실리케이트는 교면 콘크리트 바닥판의 미세한 공극 속으로 깊숙이 침투하여 표면흡착, 화학반응 및 침투성능 향상, 내부 겔 형성에 의하여 강도를 회복 및 증진시키며, 알칼리 회복성능 향상 및 경화촉진 기능을 향상시키는 기능을 한다.
이러한 상기 복합 알칼리 실리케이트는 소듐 실리케이트, 포타슘 실리케이트 및 리튬 실리케이트를 60 내지 80: 5 내지 25: 5 내지 25의 중량비율로 포함하는 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
더욱 바람직한 상기 소듐 실리케이트는 규산과 소듐의 몰비(SiO2/Na2O)가 3.0 내지 3.8인 것이고; 상기 포타슘 실리케이트는 규산과 포타슘의 몰비(SiO2/K2O)가 2.8 내지 3.4인 것이고; 상기 리튬 실리케이트는 규산과 리튬의 몰비(SiO2/Li2O)가 3.8 내지 4.2인 것을 사용함으로써, 특히, 표면 강화성능, 알칼리 회복성능 및 경화촉진 효과를 매우 개선할 수 있는 효과가 있다.
상기 복합 알칼리 실리케이트는 상기 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물에 30 내지 50 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 복합 알칼리 실리케이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 복합 알칼리 실리케이트의 함량이 너무 많은 경우에는 더이상의 성능개선효과는 기대하기 어려워 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 탄산칼슘은 체질안료로서 콘크리트 내부조직을 치밀화하여 우수한 수밀성으로 구체를 보호하는 기능을 한다.
상기 탄산칼슘은 상기 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물에 1 내지 10 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 탄산칼슘의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 탄산칼슘의 함량이 너무 많은 경우에는 강도성능이 오히려 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 젠노타임(Xenotime)은 이트륨 인산염 광물로서, 콘크리트 내부조직을 치밀화하여 우수한 수밀성으로 구체를 보호할 뿐만 아니라, 표층에 잔존하여 아스팔트 프라이머 및 방수시트와의 우수한 접착력을 제공하고, 우수한 열적 안정성을 구현함으로써, 고온의 아스콘 포설 및 다짐시; 방수시트의 들뜸 및 분리와 아스콘층의 탈락을 효과적으로 방지하는 기능을 한다.
이러한 젠노타임(Xenotime)은 평균입경이 1 내지 30 μm되도록 분쇄한 것을 사용함으로써, 상기한 개선효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 젠노타임(Xenotime)은 상기 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물에 1 내지 10 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 젠노타임의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 젠노타임의 함량이 너무 많은 경우에는 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 액상 게르마늄은 상기 복합 알칼리 실리케이트와 이온교환되어, 교면 콘크리트 바닥판의 미세한 공극 속으로 침투하여 표면흡착 및 내부 겔 형성에 의하여 더욱 우수한 방수기능을 구현하고, 강도를 회복 및 증진시키는 기능을 한다.
이러한 상기 액상 게르마늄은 게르마늄이 함유된 백운모를 평균입경이 1 내지 3 mm가 되도록 분쇄하는 단계; 및 상기 분쇄된 게르마늄이 함유된 백운모를 전기분해하여 액상 게르마늄을 추출하는 단계;를 포함하는 방법으로 제조되는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
이때, 상기 전기분해는 제1전극과 제2전극으로서 순도가 99.9999% 이상인 무기게르마늄(Ge) 전극이 구비되고, 전해액으로서 칼륨(K), 마그네슘(Mg), 나트륨(Na) 및 이들의 혼합으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 전해질을 포함하는 물이 충진된 전기분해조에서, 220 내지 380v의 정전압 방식에 의해서 수행될 수 있다. 또한, 상기 전해액의 온도는 15 내지 25 ℃이고, pH값은 6.5 내지 7.5인 것이 바람직하다.
또한, 상기 분쇄된 게르마늄이 함유된 백운모를 전기분해하여 액상 게르마늄을 추출하는 단계;는 1000 내지 2000 ppm 농도의 액상 게르마늄을 추출함으로써 수행되는 것일 수 있다.
또한, 상기 액상 게르마늄은 상기 분쇄된 게르마늄이 함유된 백운모를 전기분해하여 액상 게르마늄을 추출하는 단계; 이후에, 상기 추출된 액상 게르마늄을 피트모스 발효 추출물과 1 내지 3: 1 부피비율로 혼합하여 숙성시키는 단계를 더욱 포함함으로써; 상기한 개선효과를 더욱 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 아스팔트 프라이머 및 방수시트와의 우수한 접착력을 제공함으로써, 방수시트의 들뜸 및 분리를 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.
이때, 상기 피트모스 발효 추출물은 강산성인 피트모스에 알칼리물질을 투입하여 pH가 8 내지 9이 되도록 산성도를 조절하는 단계; 상기 산성도가 조절된 피트모스를 부숙시켜 피트모스 발효물을 제조하는 단계; 및 액상추출기를 이용하여 상기 피트모스 발효물을 교반하고 원심분리하여 피트모스 발효 추출물을 제조하는 단계;를 포함하는 제조방법에 의해 제조되는 것일 수 있다.
이때, 상기 피트모스는 pH가 3.5 내지 4.0로서 강산성이므로, 피트모스에 pH 조절과 산화촉매 역할을 하는 알칼리물질인 탄산나트륨을 투입하여 pH가 8 내지 9이 되도록 산성도를 조절하고, 이를 10 내지 30일 동안 부숙시켜 피트모스 발효물을 제조할 수 있다. 이후, 상기 피트모스 발효물을 4 내지 10배 중량의 물과 혼합하여, 내부 온도가 55 내지 80 ℃의 온도로 조절된 액상추출기에 넣어, 18 내지 30 시간 동안 교반한 후, 원심분리기로 분리하여 피트모스 발효 추출물을 제조할 수 있다.
또한, 상기 추출된 액상 게르마늄을 피트모스 발효 추출물과 숙성시키는 단계는 30 내지 60 ℃의 온도에서 5 내지 15 시간 동안 수행되는 것이 바람직하다.
상기 액상 게르마늄은 상기 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물에 1 내지 10 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 액상 게르마늄의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 액상 게르마늄의 함량이 너무 많은 경우에는 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 티오모폴리노실란은 교면 콘크리트 바닥판의 미세한 공극 속에 침투하여 형성된 내부 겔에 매우 우수한 접착력으로 접착하여 더욱 우수한 방수 및 발수기능을 구현하고, 강도를 회복 및 증진시키는 기능을 한다. 뿐만 아니라, 아스팔트 프라이머 및 방수시트와의 접착력도 매우 우수하여, 아스콘층과의 전단성능 및 인장접착력의 저하를 더욱 효과적으로 방지하고, 균열에 대한 저항성을 매우 향상시키는 기능을 한다.
상기 화학식 1로 표시되는 티오모폴리노실란은 상기 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물에 0.1 내지 5 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 화학식 1로 표시되는 티오모폴리노실란의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 화학식 1로 표시되는 티오모폴리노실란의 함량이 너무 많은 경우에는 더이상의 개선효과는 기대하기 어렵고, 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 소듐 글라이세릴 올리에이트 포스페이트는 계면활성제로서 우수한 작업성 및 소포 효과를 제공하는 기능을 한다. 뿐만 아니라, 우수한 열적 안정성을 구현할 수 있어, 고온의 아스콘 포설 및 다짐시; 방수시트의 들뜸 및 분리와 아스콘층의 탈락을 효과적으로 방지하는 기능을 한다.
상기 소듐 글라이세릴 올리에이트 포스페이트는 상기 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물에 0.1 내지 5 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 소듐 글라이세릴 올리에이트 포스페이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 소듐 글라이세릴 올리에이트 포스페이트의 함량이 너무 많은 경우에는 오히려 표면 강화 효과가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 규소-함유 페로센 화합물은 교면 콘크리트 바닥판의 미세한 공극 속에 침투하여 형성된 내부 겔에 매우 우수한 접착력으로 접착하여 더욱 우수한 방수 및 발수기능을 구현하고, 우수한 열적 안정성을 구현할 수 있어, 고온의 아스콘 포설 및 다짐시; 방수시트의 들뜸 및 분리와 아스콘층의 탈락을 효과적으로 방지하는 기능을 한다. 이로써, 아스콘층과의 전단성능 및 인장접착력의 저하를 더욱 효과적으로 방지하고, 균열에 대한 저항성을 매우 향상시키는 기능을 한다.
이러한 상기 규소-함유 페로센 화합물은 1,1'-디클로로-2-트리클로로실라닐-페로센, 비스(1,1'-디클로로-2,2'-페로세닐렌)-실란, (1,1'-옥타메틸-페로세닐렌)-디메틸실란, (1,1'-디클로로-2,2'-페로세닐렌)-디페닐실란, 1,1'-디[α-히드록시-α-(트리실릴프로필)에틸]페로센, 1,1'-디(프탈이미드메틸디실릴)페로센 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 규소-함유 페로센 화합물은 상기 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물에 0.01 내지 3 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 규소-함유 페로센 화합물의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 규소-함유 페로센 화합물의 함량이 너무 많은 경우에는 오히려 침투성능이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물은 작업성 및 분산력 향상을 위하여, 물 30 내지 50 중량%와 함께 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 일 구현예는 상기 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물을 이용한 아스팔트 교면 복합방수 시공방법으로서,
교면 시공대상의 열화부위 및 이물질을 제거한 후 청소하여, 교면 콘크리트 바닥판을 정리하는 단계; 상기 교면 콘크리트 바닥판을 정리한 표면에 상기 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물을 도포하는 단계; 상기 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물을 도포한 표면에 아스팔트 프라이머를 도포하는 단계; 상기 아스팔트 프라이머를 도포한 표면에 방수시트를 적층하는 단계; 상기 방수시트를 적층한 표면에 방수층 보호재를 도포하는 단계; 및 상기 방수층 보호재를 도포한 표면에 아스콘을 포설 및 다짐하여, 교면을 포장하는 단계;를 포함하는 것인 아스팔트 교면 복합방수 시공방법을 제공한다.
이러한 본 발명의 일 구현예에 따른 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물을 이용한 아스팔트 교면 복합방수 시공방법의 시공이미지 및 시공순서도를 도 1에 도시하였다.
이때, 상기 아스팔트 프라이머는 부착성, 방수성 및 내식성을 증가시키고 상면을 평평하게 형성시킴으로써, 방수시트와의 결합력을 향상시키기 위한 것으로, 당분야에서 일반적으로 사용되는 아스팔트를 함유하는 아스팔트 프라이머인 것으로 그 종류를 특별히 제한하지 않는다.
또한, 상기 방수시트는 상기 아스팔트 프라이머를 도포한 표면에 다수개가 배치되어 상기 아스팔트 프라이머를 덮게 된다. 이때, 둘 이상의 방수시트가 맞닿게 연결되는 경우, 틈이 발생되지 않도록 상기 둘 이상의 방수시트들의 테두리 부분이 적층되도록 배치시킨 후, 롤러로 가입하여 적층된 부분을 평평하게 유지되도록 할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 둘이상의 방수시트가 맞닿는 부분에 프라이머 또는 실리콘을 분사하여 틈을 메우는 것도 가능하다.
이러한 상기 방수시트는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 그 종류를 특별히 제한하지 않는다. 다만, 상기 방수시트의 비제한적인 예를들면, 부직포를 포함하여 구성되는 중심보강재를 도막방수재에 함침시킨 아스팔트 펠트시트를 사용할 수 있다.
보다 구체적으로 이러한 상기 아스팔트 펠트시트는 폴리에스테르 장섬유 또는 단섬유 부직포를 포함하여 구성되는 중심보강재를 교면 복합방수용 도막방수재에 함침시킨 후, 상면, 하면 또는 양면에 규사 또는 알루미늄옥사이드를 부착시켜 마감한 것을 사용할 수 있다. 이때, 상기 아스팔트 펠트시트의 하면에는 중밀도폴리에틸렌(MDPE) 층이 더 포함되어 구성되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물 및 이를 이용한 아스팔트 교면 복합방수 시공방법에 의하면, 상기 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물이 교면 콘크리트 바닥판의 미세한 공극 속으로 깊숙이 침투하여 수밀한 방수층을 형성함으로써 우수한 방수 및 발수기능을 구현하고, 강도를 회복 및 증진시키며, 외부로부터의 열화인자(수분, 화학적 물질 등)가 침투되는 것을 차단하여 내구성을 향상시키는 효과가 있다. 또한, 상기 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물은 아스팔트 프라이머 및 방수시트와의 접착력이 매우 우수하여, 아스콘층과의 전단성능 및 인장접착력의 저하를 효과적으로 방지하고, 균열에 대한 저항성을 매우 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이로써, 상기 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물에 의하여 긴밀하게 접착된 아스팔트 프라이머 및 방수시트가 아스콘층과 서로 쉽게 분리되는 것을 방지함으로써, 교면의 아스팔트 교면 복합방수 시공시 날카로운 작업도구에 의해 찢겨지거나, 고하중 차량 및 고속 주행 차량에 의하여 아스콘층이 탈락되는 문제점을 효과적으로 해결할 수 있다. 또한, 교면 콘크리트의 열화 및 철근의 부식을 효과적으로 방지할 수 있는 바, 교면의 공용년수가 증가하는 효과가 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
<제조예 1>
액상 게르마늄의 준비
게르마늄이 많이 함유된 백운모 석을 평균입경이 2 mm가 되도록 분쇄한 이후, 전기분해 장치에 넣은 후 전기분해하였다. 이때, 상기 전기분해 장치는 제1전극과 제2전극으로서 순도가 99.9999% 이상인 무기게르마늄(Ge) 전극이 구비된 것을 사용하였고, 상기 전기분해는 전해액으로서, 25 ℃이고, pH 7.0인 칼륨(K), 마그네슘(Mg) 및 나트륨(Na)을 포함하는 물이 충진된 전기분해조에서, 220v의 정전압 방식에 의하여 수행되었다. 이로써 99.9999중량%의 고순도 이온 상태의 액상 게르마늄 2000 ppm을 추출하였다.
<제조예 2>
액상 게르마늄의 준비
상기 제조예에서 추출된 액상 게르마늄을 피트모스 발효 추출물과 2: 1 부피비율로 혼합하여 60 ℃의 온도에서 10 시간 동안 숙성시킴으로써, 피트모스 발효 추출물로 숙성된 액상 게르마늄을 수득하였다.
이때, 상기 피트모스 발효 추출물은 다음과 같은 방법에 의하여 제조되었다. 강산성인 피트모스에 탄산나트륨을 투입하여 pH가 8.5가 되도록 산성도를 조절한 이후, 상기 산성도가 조절된 피트모스를 28일 동안 부숙시켜 피트모스 발효물을 제조하였다. 이후, 상기 피트모스 발효물을 5배 중량의 물과 혼합하여, 내부 온도가 80 ℃의 온도로 조절된 액상추출기에 넣어, 24 시간 동안 교반한 후, 원심분리기로 분리하여 피트모스 발효 추출물을 제조하였다.
<실시예 및 비교예>
하기 표 1에 나타낸 바와 같은 성분 및 함량으로 교반 및 혼합함으로써, 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물 및 비교용 조성물을 제조하였다.
구분(중량%) 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
40 40 40 48 45
복합 알칼리 실리케이트 35 35 35 40 41
(중량비율) 소듐 실리케이트
[SiO2/Na2O=3.4]
70 70 70 90 55
포타슘 실리케이트
[SiO2/K2O=3.0]
15 15 15 7 40
리튬 실리케이트
[SiO2/Li2O=4.0]
15 15 15 3 5
탄산칼슘 7 7 7 10 10
젠노타임[평균입경: 27 μm] 8 8 8 - -
액상 게르마늄 5.5
[제조예1]
5.5
[제조예1]
5.5
[제조예2]
- -
티오모폴리노실란[화학식1] 2.5 2.5 2.5 - -
n-옥틸트리에톡시실란 - - - - 2.5
소듐 글라이세릴 올리에이트 포스페이트 1.5 1.5 1.5 - -
소르비탄 모노올리에이트 - - - 2 1.5
규소-함유 페로센 화합물[1,1'-디클로로-2-트리클로로실라닐-페로센] - 0.5 0.3 - -
규소-함유 페로센 화합물[1,1'-디[α-히드록시-α-(트리실릴프로필)에틸]페로센] 0.5 - 0.2 - -
이하에서는 상기 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 상기 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1 및 2의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
<시험예 1>
침투결합형 무기계 구체강화제 조성물 자체의 기본 물성 평가
상기 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물과 비교예 1 및 2에 따라 제조된 비교용 조성물에 대하여; 다음과 같은 물성을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2 및 도 2, 3에 나타내었다.
항목 시험방법 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
침투깊이(mm) KS F 4930: 2012 15 15 17 6 9
내흡수성
(물흡수계수비)
표준상태 KS F 4930: 2012 0.08 0.08 0.07 0.13 0.11
내알칼리성
시험 후
0.09 0.09 0.08 0.14 0.12
저온, 고온 반복저항성 시험 후 0.09 0.08 0.08 0.14 0.12
촉진 내후성 시험 후 0.09 0.08 0.08 0.14 0.12
내투수 성능 KS F 4930: 2012 0.09 0.09 0.07 0.14 0.12
안정성 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
염화이온 침투저항성능(mm) 0 0 0 3.5 1.4
동결융해저항성
(상대동탄성 계수, 90 cycles)
KS F 2456 0.88 0.91 0.93 0.42 0.63
촉진 탄산화 실험_
탄산화 저항성(mm)
KS F 2584,
KS F 2596
0 0 0 1.1 0.9
용출저항성능 냄새와 맛 KS F 4930: 2012 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
탁도 0.02 이하 0.02 이하 0.02 이하 0.02 이하 0.02 이하
색도 0.1 이하 0.1 이하 0.1 이하 0.1 이하 0.1 이하
중금속(Pb) 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출
과망간산
칼륨 소비량
4.3 3.8 2.7 8.6 6.1
페놀 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출
증발 잔류분 3 2 2 4 3
pH 8.1 8.0 8.0 8.1 8.1
잔류염소의 감량 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
인화점 KS M 2010 불꽃 발생없음 불꽃 발생없음 불꽃 발생없음 불꽃 발생없음 불꽃 발생없음
내산성 KS M ISO 2812-1:2012 이상없음 이상없음 이상없음 부풀음 발생 부풀음 발생
내알칼리성 KS M ISO 2812-1:2012 이상없음 이상없음 이상없음 갈라짐 발생 갈라짐 발생
동결박리저항성
(100사이클, A법)
SS 13 72 44 0.27 0.24 0.23 0.54 0.42
미끄럼
저항성
(BPN)
무도포 KS F 2375: 2016 80 81 82 75 76
도포 73 73 75 69 71
상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물은 비교예 1 및 2에 따라 제조된 비교용 조성물과 비교하여, 동등 이상의 물성치를 보였으나, 침투깊이, 내흡수성, 내투수성, 염화이온 침투저항성, 동결융해저항성, 탄산화 저항성, 내산성, 내알칼리성, 미끄럼 저항성은 매우 월등한 값을 보이는 것을 확인할 수 있었다.
<시험예 2>
복합방수 성능평가
침투결합형 무기계 구체강화제 조성물과 방수시트와의 상용성을 평가하기 위하여, 210 mm × 70 mm의 바탕시험체 시험용 밑판에 상기 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물과 비교예 1 및 2에 따라 제조된 비교용 조성물을 각각 도포 및 건조한 후, 통상의 아스팔트 프라이머를 도포 및 건조하였다. 이후, 방수시트로서, 아스팔트 펠트시트를 부착시킨 다음 7일 동안 양생함으로써, 평가용 시험체를 제작하였다.
상기 제작된 평가용 시험체에 대하여 다음과 같은 물성을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
항목 시험방법 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
굴곡저항성능 KS F 4934 이상없음 이상없음 이상없음 박리 박리
정합안정성능 내정수압성능 이상없음 이상없음 이상없음 투수 투수
벗김저항성능
(N.mm)
3.5 3.6 3.9 0.5 1.2
부착성능
(N.mm, 필-아웃)
20℃ 2.8 2.9 3.2 0.4 0.7
0℃ 1.3 1.5 1.6 0.1 0.5
접합성능_접합강도(N.mm) KS F 4917 12.4 12.8 13.7 3.1 7.3
상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물을 사용한 경우에는 비교예 1 및 2에 따라 제조된 비교용 조성물을 사용한 경우와 비교하여, 방수시트가 우수한 굴곡저항성능, 정합안정성능, 부착성능 및 접합성능으로 부착되는 것을 확인할 수 있었다.
이는 본 발명의 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물이 아스팔트 프라이머 및 방수시트와 우수한 상용성을 갖는 것을 나타내는 것으로, 본 발명의 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물을 사용함으로써, 이를 이용한 아스팔트 교면 복합방수는 매우 우수한 성능으로 시공될 수 있을 것으로 기대된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

  1. 물 30 내지 50 중량%, 복합 알칼리 실리케이트 30 내지 50 중량%, 탄산칼슘 1 내지 10 중량%, 젠노타임(Xenotime) 1 내지 10 중량%, 액상 게르마늄 1 내지 10 중량%, 하기 화학식 1로 표시되는 티오모폴리노실란 0.1 내지 5 중량%, 소듐 글라이세릴 올리에이트 포스페이트 0.1 내지 5 중량% 및 규소-함유 페로센 화합물 0.01 내지 3 중량%를 포함하는 것이고;
    상기 복합 알칼리 실리케이트는 소듐 실리케이트, 포타슘 실리케이트 및 리튬 실리케이트를 60 내지 80: 5 내지 25: 5 내지 25의 중량비율로 포함하는 것이고;
    상기 소듐 실리케이트는 규산과 소듐의 몰비(SiO2/Na2O)가 3.0 내지 3.8인 것이고; 상기 포타슘 실리케이트는 규산과 포타슘의 몰비(SiO2/K2O)가 2.8 내지 3.4인 것이고; 상기 리튬 실리케이트는 규산과 리튬의 몰비(SiO2/Li2O)가 3.8 내지 4.2인 것을 특징으로 하는 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112022051918709-pat00003

  2. 제1항에 있어서,
    상기 액상 게르마늄은
    게르마늄이 함유된 백운모를 평균입경이 1 내지 3 mm가 되도록 분쇄하는 단계; 및 상기 분쇄된 게르마늄이 함유된 백운모를 전기분해하여 액상 게르마늄을 추출하는 단계;를 포함하는 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 액상 게르마늄은 상기 분쇄된 게르마늄이 함유된 백운모를 전기분해하여 액상 게르마늄을 추출하는 단계; 이후에, 상기 추출된 액상 게르마늄을 피트모스 발효 추출물과 1 내지 3: 1 부피비율로 혼합하여 숙성시키는 단계를 더욱 포함하는 것이고;
    상기 피트모스 발효 추출물은 강산성인 피트모스에 알칼리물질을 투입하여 pH가 8 내지 9이 되도록 산성도를 조절하는 단계; 상기 산성도가 조절된 피트모스를 부숙시켜 피트모스 발효물을 제조하는 단계; 및 액상추출기를 이용하여 상기 피트모스 발효물을 교반하고 원심분리하여 피트모스 발효 추출물을 제조하는 단계;를 포함하는 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 규소-함유 페로센 화합물은 1,1'-디클로로-2-트리클로로실라닐-페로센, 비스(1,1'-디클로로-2,2'-페로세닐렌)-실란, (1,1'-옥타메틸-페로세닐렌)-디메틸실란, (1,1'-디클로로-2,2'-페로세닐렌)-디페닐실란, 1,1'-디[α-히드록시-α-(트리실릴프로필)에틸]페로센, 1,1'-디(프탈이미드메틸디실릴)페로센 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중에서 선택되는 어느 한항에 따른 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물을 이용한 아스팔트 교면 복합방수 시공방법으로서,
    교면 시공대상의 열화부위 및 이물질을 제거한 후 청소하여, 교면 콘크리트 바닥판을 정리하는 단계; 상기 교면 콘크리트 바닥판을 정리한 표면에 상기 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물을 도포하는 단계; 상기 침투결합형 무기계 구체강화제 조성물을 도포한 표면에 아스팔트 프라이머를 도포하는 단계; 상기 아스팔트 프라이머를 도포한 표면에 방수시트를 적층하는 단계; 상기 방수시트를 적층한 표면에 방수층 보호재를 도포하는 단계; 및 상기 방수층 보호재를 도포한 표면에 아스콘을 포설 및 다짐하여, 교면을 포장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 아스팔트 교면 복합방수 시공방법.
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