KR102536966B1 - 콘크리트 혼화용 구체방수재용 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 콘크리트 혼화용 구체방수재용 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 콘크리트 혼화용 구체방수재용 조성물은 4 내지 6 중량부의 실란, 5 내지 7 중량부의 실록산, 0.1 내지 2 중량부의 아민 및 15 내지 25 중량부의 아크릴 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 콘크리트 구조물의 수밀성을 향상시킬 수 있고, 중성화 방지 및 동결융해저항성이 우수하며, 콘크리트 구조의 방수력을 향상시킬 수 있고, 콘크리트 구조의 응집력을 강화시킬 수 있으며, 콘크리트 구조의 수축에 대한 저항성을 향상시킬 수 있고, 콘크리트 구조의 강도와 크랙 방지 효과가 우수하고, 콘크리트 및 몰탈 타설 작업시 재료 분리 등의 위험성이 적고, 콘크리트 구조의 미세 공극을 줄여줄 수 있으며, 독성이 없고, 건물수명을 연장할 수 있고 결로 방지 효과를 제공할 수 있으며, 산업 구조물의 콘크리트 혼화제, 방수 콘크리트, 토목공사에 적용할 수 있고, 아파트, 빌딩 등 건축물의 지하, 옥상 등 콘크리트 구조물의 방수 콘크리트에 적용할 수 있으며, 수영장, 폐수처리장, 정화조, 터널, 교량, 도로공사, 도크, 방파제 등에 적용할 수 있다.
Description
본 발명은 액체형 구체방수재의 제조방법, 조성물을 이용한 콘크리트 부식방지 및 밀도로 인한 흡수방지 시공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 포타슘 메틸 실리케이트를 주원료로 콘크리트와의 화학반응을 통해 콘크리트 구조물의 수밀성과 응집력을 강화시키는 중성타입의 조성물로서, 독성 및 휘발성이 없어서 안전한 콘크리트 혼화용 구체방수재용 조성물에 관한 것이다.
콘크리트의 내구성 증진을 위해 현재 다양한 공법들이 진행되어 왔다. 지난 수십 년간 콘크리트의 외벽 방수공법으로는, 침투식 발수제 계통 재료의 전면 방수공법이 주류를 이루어 왔으며, 부분적으로는 수지 계통의 공법과 시멘트계의 도포 공법이 일반적으로 사용되어 왔다.
기존의 침투식 발수제계 방수공법은 많은 시공실적과 신뢰성으로 인해서 거부감이 없이 채택되고 있으나, 도포 후 도장작업의 어려움과 도막의 부착력을 저하시켜 접합력의 취약 등으로 인해서 품질관리가 까다로운 단점을 지니고 있는 것으로 알려져 있다.
따라서 많은 현장에서 기존의 구조물을 구축하면서 필수적으로 수행하게 되는 구조물 공사와 동시에 방수공사를 수행할 수 있는 구체방수재의 공법을 가장 이상적인 방수공법으로 생각해 왔다.
콘크리트 구조물 공사를 수행하면서 방수공사를 동시에 수행하려면, 기존의 방수재료를 사용해서는 여러 단계의 공정을 피할 수 없기 때문에 콘크리트의 혼화재료의 일부로서의 방수재료를 생각하게 되었고 그런 발상에서 출발한 공법이 구체방수공법이다. 구체방수공법은 별도의 방수공정 필요 없이 레미콘에서 배합하고, 콘크리트 타설로서 공사를 완성하는 이상적인 공법이다.
최근 콘크리트 제조시 동시에 혼입하는 방수용 혼화제인 구체방수재의 사용량이 증가하고 있으며, 콘크리트의 미세공극 충진과 강도향상 및 이를 통한 내구성 증대를 부가효과로 강조하고 있다. 하지만 기존 구체방수재는 대부분이 분말형으로 콘크리트의 공기량에 영향을 주어 결과적으로 내구성이 떨어지는 단점으로 인해 국내에서 크게 보급화 되지 못했다.
구체방수는 구체방수재의 물성에 따라 물의 혼합량을 감소시켜 내부 공극의 발생을 억제하는 방법, 내부 공극을 미세한 입자로 메우는 방법, 발수성을 가지는 물질을 혼합하여 수분의 내부침투를 방지하는 방식 등에 의하여 구현되는데, 이를 위애 보통 콘크리트 구체방수재가 사용된다. 콘크리트 구체방수재에 관한 선행문헌으로는 등록특허공보 제10-655,260호 등이 있다. 그런데 등록특허공보 제10-655,260호를 비롯하여 종래의 구체방수재는 무기입자들에 의한 방수효과만을 가지고 있으므로 방수 성능의 개선 효과에 한계가 있고, 또한 콘크리트 자체의 수밀성을 향상시켜 물의 침투를 방지하는 정도에 머무르기 때문에 콘크리트에 균열이 발생하면 방수성능이 현저히 떨어지는 문제가 있다.
따라서 본 발명은 콘크리트 혼화용 구체 방수재로서 콘크리트의 미세한 공극을 충진함으로서 수밀성을 높여 투수에 저항성을 향상시킬 수 있으며, 콘크리트의 투수율을 획기적으로 낮춰주어 고품질의 콘크리트를 제공할 수 있으며, 콘크리트 구조의 방수력 및 강도, 수밀성, 응집력 강화로 건물의 수명을 연장시킬 수 있는 구체방수재용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예들은 액상형 콘크리트 혼입용 구체방수재 조성물에 관한 것이다.
일 실시예에서, 상기 액상형 콘크리트 혼입용 구체방수재 조성물은 4 내지 6 중량부의 실란, 5 내지 7 중량부의 실록산, 0.1 내지 2 중량부의 아민 및 15 내지 25 중량부의 아크릴 공중합체를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 실란은 Diethoxymethylsilane을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 실록산은 Aminofunctional siloxane을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 아민은 Ethoxylated alkyl amine을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 물, 분산제 및 방부제 중 적어도 하나를 추가로 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 60 내지 80 중량부의 물, 0.1 내지 1.5 중량부의 분산제 및 0.1 내지 1.0 중량부의 방부제 중 적어도 하나를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 구체방수재를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 콘크리트 구조물의 수밀성을 향상시킬 수 있는 구체방수재를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 중성화 방지 및 동결융해저항성이 우수한 구체방수재를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 콘크리트 구조의 방수력을 향상시킬 수 있는 구체방수재를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 콘크리트 구조의 응집력을 강화시킬 수 있는 구체방수재를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 콘크리트 구조의 수축에 대한 저항성을 향상시킬 수 있는 구체방수재를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 콘크리트 구조의 강도와 크랙 방지 효과가 우수한 구체방수재를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 콘크리트 및 몰탈 타설 작업시 재료 분리 등의 위험성이 적은 구체방수재를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 콘크리트 구조의 미세 공극을 줄여줄 수 있는 구체방수재를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 독성이 없는 구체방수재를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 건물수명을 연장할 수 있고 결로 방지 효과를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 산업 구조물의 콘크리트 혼화제, 방수 콘크리트, 토목공사에 적용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 아파트, 빌딩 등 건축물의 지하, 옥상 등 콘크리트 구조물의 방수 콘크리트에 적용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 수영장, 폐수처리장, 정화조, 터널, 교량, 도로공사, 도크, 방파제 등에 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구체방수재를 사용하지 않은 콘크리트 단면에 대한 예시적인 이미지이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구체방수재를 사용하여 혼합한 콘크리트 단면에 대한 예시적인 이미지이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 구체방수재 조성물에 대한 테스트 결과이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구체방수재를 사용하여 혼합한 콘크리트 단면에 대한 예시적인 이미지이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 구체방수재 조성물에 대한 테스트 결과이다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 구성요소 등이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 구성요소 등이 존재하지 않거나 부가될 수 없음을 의미하는 것은 아니다.
다양한 실시예가 첨부 도면에 도시되었다. 그러나 본 창의적 사상은 많은 다른 형태로 구체화될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시가 철저하고 완전하게 이루어질 수 있도록 제공되며, 기술분야에서 통상의 지식을 가진 이들에게 본 창의적 사상의 범위를 충분히 전달할 것이다. 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학 용어 포함)는 본 개시가 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 이에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 바와 같은 용어는 관련 기술 및 본 개시 내용의 문맥 내의 그 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 이상화되거나 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 함이 또한 이해될 것이다.
예시적인 실시예들이 이상화된 실시예들의 개략도인 단면도를 참조하여 본 명세서에서 설명된다. 이와 같이, 예를 들어 제조 기술 및/또는 허용 오차와 같은 결과로서 도시의 형상으로부터의 변형이 예상되어야 한다. 따라서 본 명세서에 기술된 실시예들은 본 명세서에 도시된 바와 같은 영역들의 특정 형상들로 제한되는 것으로 해석되어서는 안되며, 예를 들어 제조로부터 야기되는 형상들의 편차들을 포함해야 한다. 예를 들어, 평평한 것으로 도시되거나 기술된 영역은 전형적으로 거칠거나 및/또는 비선형 특징을 가질 수 있다. 더욱이, 예리하게 도시된 각은 둥글 수 있다. 따라서 도면들에 도시된 영역들은 본질적으로 개략적이며, 그 형상들은 영역의 정확한 형상을 도시하기 위한 것이 아니며, 본 청구항의 범위를 제한하려는 것이 아니다.
특정한 실시예가 기술되었지만, 현재 예상되지 않거나 예상할 수 없는 대안, 수정, 변형, 개선 및 실질적인 균등물이 발명인 또는 당업자에게 발생할 수 있다. 따라서 발명되고 수정될 수 있는 첨부된 청구범위는 그러한 모든 대안, 수정, 변형, 개선 및 실질적 균등물을 포함하는 것으로 의도된다.
본 발명에서 용어 "나노"는 나노 미터(nm) 단위의 크기를 의미할 수 있고, 예를 들어, 1 내지 1,000 nm의 크기를 의미할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에서 용어 "나노 입자"는 나노 미터(nm) 단위의 평균 입경을 갖는 입자를 의미할 수 있고, 예를 들어, 1 내지 1,000 nm의 평균입경을 갖는 입자를 의미할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명은 콘크리트와 혼입하여 구조물의 수밀성을 높여 주어 방수력 및 철근의 부식방지에 도움을 주어 수명을 연장시키며, 외부로부터의 영향을 최소화하여 유해물질의 차단과 흡수율을 억제하며, 콘크리트의 강도증진의 도움을 주어 내구성을 향상시킬 수 있는 콘크리트 혼입용 구체방수재용 조성물에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 콘크리트 혼화용 구체방수재용 조성물을 상세히 설명한다. 다만, 첨부된 도면은 예시적인 것으로, 본 발명의 콘크리트 혼화용 구체방수재용 조성물의 범위가 첨부된 도면에 의해 제한되는 것은 아니다.
도 1은 구체방수재를 사용하지 않은 콘크리트 단면에 대한 예시적인 이미지이다. 또한, 도 2는 구체방수재를 사용하여 혼합한 콘크리트 단면에 대한 예시적인 이미지이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 구체방수재를 포함 여무에 따라 콘크리트의 밀도 증가를 명확하게 확인할 수 있다. 즉, 구체방수재를 포함하지 않은 콘크리트 샘플의 경우 콘크리트의 밀도가 낮은 반면에, 구체방수재를 포함한 콘크리트 샘플의 경우 콘크리트의 밀도가 향상될 수 있다.
일반적으로 콘크리트 내부에는 공극이 많이 존재하는데, 본 발명의 구체방수재를 혼합하여 타설하면, 방수재가 콘크리트 내부에 존재하는 공극을 상당 부분 채워, 물이 침투할 수 없도록 기밀하는 작용을 할 수 있다.
특히, 본 발명의 구체방수재는 pH가 8.5 내지 9.0이며, 비중은 0.9kg/L이다.
이를 통해, 콘크리트 구조체에 유입되는 물이나 습기를 차단해 구조체에 손상을 주는 것을 방지하고 내구성을 증가시켜, 특히 하천, 폐수처리장 또는 염화물이 누적된 장소에 사용하게 되면 콘크리트침식으로 인한 철근 부식을 예방하고, 콘크리트의 공극을 수밀 하여 내구성을 증강시켜준다.
전술한 액상형 콘크리트 혼입용 구체방수재 조성물은 실란, 실록산, 아민 및 아크릴 중공합체를 포함할 수 있다.
실란의 함량은 4 내지 6 중량부일 수 있다.
실란은 비이온계면활성제로서 활용될 수 있으며, 이를 통해 혼화작용을 향상시킬 수 있다.
일 실시예로서, 실란은 Diethoxymethylsilane을 포함할 수 있다.
다만, 실란의 함량의 하한은 4.0 중량부, 4.1 중량부, 4.2 중량부, 4.3 중량부, 4.4 중량부, 4.5 중량부, 4.6 중량부, 4.7 중량부, 4.8 중량부, 또는 4.9 중량부일 수 있으며, 실란의 함량의 상한은 6.0 중량부, 5.9 중량부, 5.8 중량부, 5.7 중량부, 5.6 중량부, 5.5 중량부, 5.4 중량부, 5.3 중량부, 5.2 중량부, 또는 5.1 중량부일 수 있다.
실록산의 함량은 5 내지 7 중량부일 수 있다.
실록산은 고기능성 실록산 에멀젼으로서, 실리콘 계열 화합물이며, 이는 방수력을 향상시키고 밀도를 높여줄수 있다.
일 실시예로서, 실록산은 Aminofunctional siloxane을 포함할 수 있다.
다만, 실록산의 함량의 하한은 5.0 중량부, 5.1 중량부, 5.2 중량부, 5.3 중량부, 5.4 중량부, 5.5 중량부, 5.6 중량부, 5.7 중량부, 5.8 중량부, 또는 5.9 중량부일 수 있으며, 실록산의 함량의 상한은 7.0 중량부, 6.9 중량부, 6.8 중량부, 6.7 중량부, 6.6 중량부, 6.5 중량부, 6.4 중량부, 6.3 중량부, 6.2 중량부, 또는 6.1 중량부일 수 있다.
아민의 함량은 0.1 내지 2 중량부일 수 있다.
아민은 양이온성 계면활성제로서 활용되고, 부식방지성능을 제공할 수 있다.
일 실시예로서, 아민은 Ethoxylated alkyl amine을 포함할 수 있다.
다만, 아민의 함량의 하한은 0.1 중량부, 0.2 중량부, 0.3 중량부, 0.4 중량부, 0.5 중량부, 0.6 중량부, 0.7 중량부, 0.8 중량부, 또는 0.9 중량부일 수 있으며, 아민의 함량의 상한은 2.0 중량부, 1.9 중량부, 1.8 중량부, 1.7 중량부, 1.6 중량부, 1.5 중량부, 1.4 중량부, 1.3 중량부, 1.2 중량부, 또는 1.1 중량부일 수 있다.
아크릴 공중합체의 함량은 15 내지 25 중량부일 수 있다.
아크릴 공중합체는 순수아크릴로서, 방수 성능을 향상시키고, 철근의 부식 방지 성능을 제공할 수 있다.
다만, 아크릴 공중합체의 함량의 하한은 15 중량부, 15.5 중량부, 16 중량부, 16.5 중량부, 17 중량부, 17.5 중량부, 18 중량부, 18.5 중량부, 또는 19 중량부일 수 있으며, 아크릴 공중합체의 함량의 상한은 25 중량부, 24.5 중량부, 24 중량부, 23.5 중량부, 23 중량부, 22.5 중량부, 21 중량부, 20.5 중량부, 또는 20 중량부일 수 있다.
또한, 상기 구체방수재 조성물은 물, 분산제 및 방부제 중 적어도 하나를 추가로 포함할 수 있다.
물의 함량은 60 내지 80 중량부일 수 있다.
다만, 물의 함량의 하한은 60 중량부, 61 중량부, 62 중량부, 63 중량부, 64 중량부, 65 중량부, 66 중량부, 67 중량부, 68 중량부, 또는 69 중량부일 수 있으며, 물의 함량의 상한은 80 중량부, 79 중량부, 78 중량부, 77 중량부, 76 중량부, 75 중량부, 74 중량부, 73 중량부, 72 중량부, 또는 71 중량부일 수 있다.
분산제의 함량은 0.1 내지 1.5 중량부일 수 있다.
분산제는 콘크리트가 뭉치는 것을 방지하고, 밀도를 높여줄 수 있다.
다만, 분산제의 함량의 하한은 0.1 중량부, 0.2 중량부, 0.3 중량부, 0.4 중량부, 0.5 중량부, 0.6 중량부, 또는 0.7 중량부일 수 있으며, 분산제의 함량의 상한은 1.5 중량부, 1.4 중량부, 1.3 중량부, 1.2 중량부, 1.1 중량부, 1.0 중량부, 0.9 중량부 또는 0.8 중량부일 수 있다.
방부제의 함량은 0.1 내지 1.0 중량부일 수 있다.
다만, 방부제의 함량의 하한은 0.1 중량부, 0.2 중량부, 0.3 중량부, 0.4 중량부, 또는 0.5 중량부일 수 있으며, 방부제의 함량의 상한은 1.0 중량부, 0.9 중량부, 0.8 중량부, 0.7 중량부, 또는 0.6 중량부일 수 있다.
일 실시예로서, 액상형 콘크리트 혼입용 구체방수재 조성물은 4.9 중량부의 실란, 5.9 중량부의 실록산, 0.9 중량부의 아민, 18 중량부의 아크릴 공중합체, 69 중량부의 물, 0.8 중량부의 분산제 및 0.5 중량부의 방부제를 포함할 수 있다.
이하, 실험예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
[실험예]
예를 들어 레미콘 타설시 6 m2 당 16 내지 20 리터, 바람직하게는 18 리터의 구체방수재 조성물을 혼합하고, 5 분간 혼합하여 타설한다.
특히, 댐이나 저수조 및 수압이 강한 곳은 6 m2 당 10 내지 30 리터, 바람직하게는 25리터의 구체방수재 조성물을 혼합하고, 5 분간 혼합하여 타설한다.
레미콘 투여 후 5 분정도 혼합하여 사용한다.
시멘트, 몰탈 혼합시 시멘트의 중량 100 중량부 대비 0.5 내지 1 중량부를 사용하여 혼합하여 사용한다.
최소 48 시간 동안 보행을 차단하고, 비, 동결 등의 극심한 외부환경으로부터 보호한다.
일반 구조물의 경우 직사광선을 피하고, 습윤 상태를 유지한다.
균열 현상을 방지하고 저장용 탱크 및 구조물 기초에 타설된 방수 콘크리트는 수압을 받기 전 충분히 양생하여 사용한다.
다만, 기온이 5도 이하의 저온이거나 38도 이상의 고온인 경우에는 시공을 피하는 것이 바람직하다.
또한, 비가 오거나 시공 후 12시간 이내에 비가 올 것이 예상되는 경우에도 시공을 피하는 것이 바람직하다.
전술한 구체방수재 조성물에 대한 시험성적서를 도 3에 도시한다. 도 3에 도시한 바와 같이, 한국에스지에스 건설시험연구원에 의뢰하여 KS F 4926 :2016에 따른 시험방법에 따라 테스트하였다. 각각의 테스트 결과 우수한 성능을 보여주는 것을 확인할 수 있었다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 통상의 기술자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (6)
- 4 내지 6 중량부의 실란,
5 내지 7 중량부의 실록산,
0.1 내지 2 중량부의 아민,
15 내지 25 중량부의 아크릴 공중합체,
60 내지 80 중량부의 물,
0.1 내지 1.5 중량부의 분산제, 및
0.1 내지 1.0 중량부의 방부제를 포함하며,
pH가 8.5 내지 9.0이며, 비중이 0.9kg/L인 액상형 콘크리트 혼입용 구체방수재 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 실란은 Diethoxymethylsilane을 포함하는 액상형 콘크리트 혼입용 구체방수재 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 실록산은 Aminofunctional siloxane을 포함하는 액상형 콘크리트 혼입용 구체방수재 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 아민은 Ethoxylated alkyl amine을 포함하는 액상형 콘크리트 혼입용 구체방수재 조성물.
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