KR102636131B1 - 개질 아스팔트를 이용한 도막식 교면방수 조성물 및 그 시공방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 개질 아스팔트를 이용한 도막식 교면방수 조성물 및 그 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수분을 포함한 외부 이물질이 교면에 침투되는 것을 방지하도록 하면서 견고하게 접착되도록 하고, 교면에 작용하는 수직하중이나 윤하중에 의해서도 쉽게 균열이 발생하지 않도록 개선된 개질 아스팔트를 이용한 도막식 교면방수 조성물 및 그 시공방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 개질 아스팔트를 이용한 도막식 교면방수 조성물 및 그 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수분을 포함한 외부 이물질이 교면에 침투되는 것을 방지하도록 하면서 견고하게 접착되도록 하고, 교면에 작용하는 수직하중이나 윤하중에 의해서도 쉽게 균열이 발생하지 않도록 개선된 개질 아스팔트를 이용한 도막식 교면방수 조성물 및 그 시공방법에 관한 것이다.
교량의 상판을 이루는 콘크리트 구조물에는 차량의 통행이 용이하도록 아스팔트 등의 포장재가 도포된다.
외부에 노출된 포장재에는 자외선이나 제설을 위해서 겨울에 뿌려지는 염화칼슘, 포장재를 지나는 차량 등에 의해서 작용되는 하중 또는 기온변화에 따른 수축팽창 등에 의해서 균열이 발생하게 되어 틈이 형성된다.
그리고, 이와 같이 포장재에 형성된 틈을 통해서 수분이나 매연 등의 외부 이물질이 콘크리트 구조물에 침투하게 된다.
이에 따라, 콘크리트 구조물이 노화되거나 부식되어서 콘크리트 구조물의 내구성이 저하된다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하고자, 포장재에 틈이 형성되더라도 콘크리트 구조물에 수분을 포함한 외부 이물질이 침투되지 않도록 콘크리트 구조물에 포장재를 도포하기 전에 도막방수재를 도포하게 된다.
그러나, 종래 도막방수재의 경우에는 콘크리트 구조물이나 포장재에 견고하게 접착되지 않아서 포장재가 도막방수재로부터 분리되거나 도막방수재가 콘크리트 구조물로부터 분리된다는 문제점이 있다.
또한, 포장재를 지나는 차량 등에 의해서 포장재에 윤하중이 작용하면 도막방수재에 균열이 발생한다는 문제점이 있다.
이와 같이, 도막방수재에 균열이 발생하게 되면 도막방수재가 전술한 바와 같은 수분을 포함한 외부 이물질이 콘크리트 구조물에 침투하는 것을 방지할 수 없다는 문제점이 있다. 즉, 종래의 도막방수재는 내구성이 좋지 않다는 문제점이 있다. 이에 따라, 도막방수재의 사용기간이 단축된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 수분을 포함한 외부 이물질이 교면에 침투되는 것을 방지하도록 하면서 견고하게 접착되도록 하고, 교면에 작용하는 수직하중이나 윤하중에 의해서도 쉽게 균열이 발생하지 않도록 개선된 개질 아스팔트를 이용한 도막식 교면방수 조성물 및 그 시공방법을 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, TLA(Trinidad Lake Asphalt) 5.5-8.5중량%, 폴리메틸펜텐(Polymethylpentene) 5-10중량부%, 파라핀왁스(Paraffin wax) 10-15중량%, 석유수지 4.5-5.5중량%, n-BMA(n-Butyl methacrylate) 5.5-7.5중량%, 질화붕소 2.5-3.5중량%, SBS(styrene-butadiene-styrene) 30-40중량% 및 나머지 AP(AsPhalt)-5로 이루어진 것을 특징으로 하는 개질 아스팔트를 이용한 도막식 교면방수 조성물을 제공한다.
이때, 상기 개질 아스팔트를 이용한 도막식 교면방수 조성물 100중량부에 대해, 2-아크릴아미노-2-메틸프로판술폰산(2-Acrylamino-2-methyl propane sulfonic acid) 5.5중량부, 트리멜리틴산 안하이드라이드(trimellitic anhydride) 7.5중량부를 더 첨가한 것에도 그 특징이 있다.
또한, 본 발명은 교반기가 부착된 탱크에 간접가열 방식의 쿠커를 이용하여 상기 제1항에 기재된 도막식 교면방수 조성물을 190-210℃의 온도로 가열 용해시키는 제1단계; 상기 제1단계 후 방수할 면을 물로 세척하고, 히트랜서를 이용하여 건조하는 제2단계; 상기 제1단계를 통해 준비된 도막식 교면방수 조성물을 방수할 교면에 도포하는 제3단계; 상기 제3단계 후 도막식 교면방수 조성물이 냉각되면서 상온이 될 때 까지 양생하는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 개질 아스팔트를 이용한 도막식 교면방수 조성물을 이용한 시공방법을 제공한다.
이때, 상기 제4단계 후 마감재로 표면을 마감하는 제5단계를 더 수행하되, 상기 마감재는 폴리염화비닐리덴(PVDC) 100중량부에 대해, 오르토인산이수소나트륨(NaH2PO4·2H2O) 8.5중량부, 규산나트륨(Na2SiO3) 4.5중량부, 노닐페놀 에톡시레이트(Nonylphenol Ethoxylate) 10중량부를 혼합하여 조성된 것에도 그 특징이 있다.
본 발명에 따르면, 수분을 포함한 외부 이물질이 교면에 침투되는 것을 방지하도록 하면서 견고하게 접착되도록 하고, 교면에 작용하는 수직하중이나 윤하중에 의해서도 쉽게 균열이 발생하지 않도록 개선된 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 개질 아스팔트를 이용한 도막식 교면방수 조성물을 이용한 시공방법을 보인 예시적인 플로우챠트이다.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 개질 아스팔트란 아스팔트에 폴리머, 고무 등이 혼합되어 아스팔트의 특성을 개선한 것으로, 이하 설명되는 폴리메틸펜텐(Polymethylpentene), n-BMA(n-Butyl methacrylate), SBS(styrene-butadiene-styrene) 등이 혼합된 것이 그것이다.
이러한 본 발명에 따른 개질 아스팔트를 이용한 도막식 교면방수 조성물은 TLA(Trinidad Lake Asphalt) 5.5-8.5중량%, 폴리메틸펜텐(Polymethylpentene) 5-10중량부%, 파라핀왁스(Paraffin wax) 10-15중량%, 석유수지 4.5-5.5중량%, n-BMA(n-Butyl methacrylate) 5.5-7.5중량%, 질화붕소 2.5-3.5중량%, SBS(styrene-butadiene-styrene) 30-40중량% 및 나머지 AP(AsPhalt)-5로 이루어진다.
이때, TLA(Trinidad Lake Asphalt)는 천연아스팔트의 일종으로서 고온 유동성, 불투수성에 따른 방수효과, 부착력 증대에 기여한다. 이러한 TLA는 광물질(회분) 30∼40중량%, 아스팔텐 10∼12중량%, 고정탄소 8∼12중량%, 유황 5∼7중량%, 및 나머지 이황화탄소를 함유한 것으로 알려져 있다.
그리고, 폴리메틸펜텐(Polymethylpentene)은 점도가 낮고 유동성이 좋아 충전하기 용이하며 특히 인장강도와 인성과 강성이 뛰어나 수분안정성과 부착성능을 증대시켜 결국 아스팔트의 내유동성과 높은 흐름성 및 탄성복원성을 향상시킬 뿐만 아니라 내열안정성을 강화시키기 위해 첨가된다.
또한, 파라핀왁스는 유화성을 증대시켜 탄성복원력을 강화시키기 위해 첨가된다.
아울러, 석유수지는 Petroleum Resin C9을 사용함이 바람직한데, 이는 방향족계 C9 석유수지로 납사 열분해 공정에서 발생되는 방향족계 올레핀의 중합을 통해 얻어지는 연노란색의 열가소성 수지이다.
그리고, n-BMA(n-Butyl methacrylate)는 2-propenoic acid 라고도 하며, 유기합성물질로 신율과 휨강도를 증진시켜 계면에서의 크랙과 균열을 방지한다.
또한, 질화붕소는 열전도율이 높고 열을 효과적으로 반사시켜 방열성을 유지하여 아스팔트 표면층을 안정화시키는데 기여한다.
뿐만 아니라, SBS(styrene-butadiene-styrene)는 아스팔트에 탄성부여하여 탄성회복률을 증대시켜 계면 분리를 막고, 계면에서의 파단, 손상을 억제하며, 아스팔트 포장도로에서 발생된 변형을 보완하여 도로의 파손을 개선하는 특성을 부여한다.
특히, 상기 SBS는 5wt% TSV(toluene solution viscosity)가 28.3cSt이고 경도 65인 방사형 분자구조를 갖는 SBS(styrene-butadiene-styrene)를 사용하는 것이 바람직하다.
여기에서, 5wt% TSV(toluene solution viscosity)는 톨루엔 중 5중량%로 공중합체(SBS)를 용해시킨 후 측정한 점도값(동점도:kinematic viscosity)이 28.3cSt인 것을 말하며, 경도는 낮을 경우 내구성이 떨어지고 햇빛에 쉽게 변색될 우려가 높기에 최소 65 이상은 유지해야 한다.
또한, 방사형을 쓰는 이유는 앵커링 특성을 강화시키기 위함이며, 앵커링 특성이 강할수록 균열 억제력이 높다.
그리고, AP-5는 일반 아스팔트(즉, 아스팔트 시멘트로서 바인더임)로서 침입도 60-80, 25℃, 100g, 0.1mm, PG 64-22에 해당하는 바인더를 말한다.
이 경우, 'PG 64-22'의 표현에서 PG는 Performance Grade로서 아스팔트 바인더의 등급을 말하며, 숫자 64는 7일 평균 최고 포장온도를 말하며, 22는 최저 포장온도를 나타낸다.
한편, 본 발명에서는 상기 개질 아스팔트를 이용한 도막식 교면방수 조성물 100중량부에 대해, 2-아크릴아미노-2-메틸프로판술폰산(2-Acrylamino-2-methyl propane sulfonic acid) 5.5중량부, 또는 트리멜리틴산 안하이드라이드(trimellitic anhydride) 7.5중량부를 더 첨가할 수 있다.
이때, 2-아크릴아미노-2-메틸프로판술폰산(2-Acrylamino-2-methyl propane sulfonic acid)은 겔화 반응을 안정화시켜 부착력과 접착력 및 결합력을 급격히 증가시킨다.
그리고, 트리멜리틴산 안하이드라이드(trimellitic anhydride)은 포장면의 표면에 피막을 형성하여 방수성을 증대시키면서 인성을 유지하여 크랙 발생과 계면 분리를 억제하는데 기여하기 때문이다.
또한, 본 발명에서는 상기 개질 아스팔트를 이용한 도막식 교면방수 조성물 100중량부에 대해, 알킬벤젠술폰산나트륨(Sodium alkylbenzenesulfonate) 4.5중량부 또는 세리사이트(Sericite) 분말 5.5중량부를 더 첨가할 수 있다.
이 경우, 알킬벤젠술폰산나트륨(Sodium alkylbenzenesulfonate)은 내산성을 강화시켜 신축 변화에 따른 탄성저하를 막아 열화저항성을 강화시키면서 내약품성도 증대시킨다.
아울러, 세리사이트(Sericite) 분말은 0.1-0.2㎛ 입도가 바람직하며, 표면에 대한 접착면적을 넓혀주어 부착력을 배가시키는 친수성 광물로서 바인딩성을 강화시켜 내구성을 증대시킨다.
또한, 본 발명에서는 상기 개질 아스팔트를 이용한 도막식 교면방수 조성물 100중량부에 대해, 라나이트(Llanite) 6.5중량부, 비스무트섭카르본산염(Bismuth carbonate) 5.5중량부를 더 첨가할 수 있다.
이때, 라나이트(Llanite)는 광석을 분쇄하여 미세 분말을 만든 것으로, 벨라이트(Belite)의 자연상태로 존재하는 광물로서 수화작용에 따른 내부강도를 높이면서 균열을 억제하는 특성을 발현한다.
뿐만 아니라, 비스무트섭카르본산염(Bismuth carbonate)은 CAS 넘버 5892-10-4에 해당하는 물질로서, 재료의 수분 함유량을 줄여 공극을 감소시키고 이를 통해 강도를 증진시킨다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 시공방법은 다음과 같다.
도 1의 예시와 같이, 교반기가 부착된 탱크에 간접가열 방식의 쿠커를 이용하여 상술한 도막식 교면방수 조성물을 용해시키는 제1단계가 수행된다.
상기 제1단계는 190-210℃를 기준으로 과열되지 않게 가열하여야 한다.
그리고, 방수할 면을 물로 세척하고, 히트랜서를 이용하여 건조하는 제2단계가 수행된다.
이어, 상기 제1단계를 통해 준비된 도막식 교면방수 조성물을 방수할 교면에 도포하는 제3단계가 수행된다.
이때, 도포면을 균일하게 평탄화하는 레벨링 과정을 포함한다.
이후, 도막식 교면방수 조성물이 냉각되면서 상온이 될 때 까지 양생하는 제4단계가 수행된다.
이렇게 하여, 시공이 완료되지만, 제4단계 후 마감재로 표면을 마감하는 제5단계를 더 수행할 수 있다.
여기에서, 상기 마감재는 폴리염화비닐리덴(PVDC) 100중량부에 대해, 오르토인산이수소나트륨(NaH2PO4·2H2O) 8.5중량부, 규산나트륨(Na2SiO3) 4.5중량부, 노닐페놀 에톡시레이트(Nonylphenol Ethoxylate) 10중량부를 혼합하여 조성될 수 있다.
여기에서, 폴리비닐디클로라이드(PVDC)는 수성 폴리머 분산제로서 분산성, 방수성, 접착성을 강화시켜 바인더로서의 기능을 증대시키기 위해 첨가된다.
그리고, 오르토인산이수소나트륨(NaH2PO4·2H2O)은 포장면의 내크랙성, 내침식성, 내부식성을 강화시킨다.
또한, 규산나트륨(Na2SiO3)은 마감 표면의 공극, 크랙, 크랙 부위로 침투, 충진되면서 겔화되어 치밀화시키며, 높은 방수성과 인장강도 및 압축강도를 유지하여 내구성을 높인다.
아울러, 노닐페놀 에톡시레이트(Nonylphenol Ethoxylate)는 수지와의 교합성을 증대시키면서 계면활성 기능을 제공하고, 특히 산화방지 효과를 얻을 수 있다.
이와 같은 본 발명의 특성을 확인하기 위해 상술한 조성물이 도포된 시료를 만들고, 그 시료에 대한 인장력, 내염해성, 방수성 특성을 테스트하였다.
이때, 테스트 방법은 KS F 3211(인장력), KS F 2711(내염해성), KS F 4931(방수성, 내수성)으로 하였으며, 모두 기준을 초과하여 더 우수한 특성을 나타내었다. 또한, 72시간 동안 5톤-10톤 사이의 윤하중을 변화시키면서 반복적으로 가하는 악조건하에 노출시킨 후 크랙 발생여부를 확인하였으나, 크랙 발생이 없었다.
이에 따라, 본 발명은 수분을 포함한 외부 이물질이 교면에 침투되는 것을 방지하도록 하면서 견고하게 접착되도록 하고, 교면에 작용하는 수직하중이나 윤하중에 의해서도 쉽게 균열이 발생하지 않도록 개선된 특성이 있음을 확인하였다.
한편, 방수할 면을 물로 세척하고, 히트랜서를 이용하여 건조하는 제2단계 후 방수할 면에, 내오염성을 향상시키기 위해 오염 방지 도포용 조성물로 이루어진 내오염성도포층이 도포될 수 있다.
이 내오염성 도포용 조성물은 데실트리메틸암모늄브로마이드 및 알파 올레핀 설포네이트가 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고, 데실트리메틸암모늄브로마이드 및 알파 올레핀 설포네이트의 총 함량은 전체 수용액에 대해 1 ~12 중량%이다.
상기 데실트리메틸암모늄브로마이드 및 알파 올레핀 설포네이트는 몰비로서 1:0.01 ~ 1:2가 바람직한 바, 몰비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 방수할 면의 도포성이 저하되거나 도포 후에 표면의 수분흡착이 증가하여 도포막이 제거되는 문제점이 있다.
상기 데실트리메틸암모늄브로마이드 및 알파 올레핀 설포네이트는 전체 조성물 수용액 중 1 ~ 12 중량%가 바람직한 바, 1 중량% 미만이면 방수할 면의 도포성이 저하되는 문제점이 있고, 12 중량%를 초과하면 도포막 두께의 증가로 인한 결정석출이 발생하기 쉽다.
한편, 본 내오염성 도포용 조성물을 방수할 면에 도포하는 방법으로는 스프레이법에 의해 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 방수할 면의 최종 도포막 두께는 700 ~ 2000Å이 바람직하다. 상기 도포막의 두께가 700 Å미만이면 고온 열처리의 경우에 열화되는 문제점이 있고, 2000 Å을 초과하면 도포 표면의 결정석출이 발생하기 쉬운 단점이 있다.
또한, 본 내오염성 도포용 조성물은 데실트리메틸암모늄브로마이드 0.1 몰 및 알파 올레핀 설포네이트 0.05몰을 증류수 1000 ㎖에 첨가한 다음 교반하여 제조될 수 있다.
상기 구성 성분의 비율 및 도포막 두께를 상기와 같이 수치 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험결과를 통해 분석한 결과, 상기 비율에서 최적의 오염방지 도포 효과를 나타내었다.
또한, 방수할 면과 도막식 교면방수 조성물 사이에는 접착력을 향상시키기 위해 접착향상제가 도포될 수 있다.
이 접착향상제는 물 65중량부, 3-머캅토프로필트리메톡시실란 12중량부, 2-헵타데실이미디졸 15중량부, 과황산암모늄 5중량부, 중탄산나트륨 3중량부를 포함하여 이루어질 수 있다.
3-머캅토프로필트리메톡시실란 및 2-헵타데실이미디졸은 밀착, 접착성 부여 , 경화촉진 등의 역할을 하고, 과황산암모늄은 촉매제 역할을 하며, 중탄산나트륨은 완충제 역할을 한다.
상기와 같이 구성 물질 및 구성 성분을 한정하고 혼합 비율의 수치를 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험 결과를 통해 분석한 결과, 상기 구성 성분 및 수치 한정 비율에서 최적의 효과를 나타내었다.
Claims (4)
- TLA(Trinidad Lake Asphalt) 5.5-8.5중량%, 폴리메틸펜텐(Polymethylpentene) 5-10중량%, 파라핀왁스(Paraffin wax) 10-15중량%, 석유수지 4.5-5.5중량%, n-BMA(n-Butyl methacrylate) 5.5-7.5중량%, 질화붕소 2.5-3.5중량%, SBS(styrene-butadiene-styrene) 30-40중량% 및 나머지 AP(AsPhalt)-5로 이루어진 것을 특징으로 하는 개질 아스팔트를 이용한 도막식 교면방수 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 개질 아스팔트를 이용한 도막식 교면방수 조성물 100중량부에 대해, 2-아크릴아미노-2-메틸프로판술폰산(2-Acrylamino-2-methyl propane sulfonic acid) 5.5중량부, 트리멜리틴산 안하이드라이드(trimellitic anhydride) 7.5중량부를 더 첨가한 것을 특징으로 하는 개질 아스팔트를 이용한 도막식 교면방수 조성물. - 교반기가 부착된 탱크에 간접가열 방식의 쿠커를 이용하여 상기 제1항에 기재된 도막식 교면방수 조성물을 190-210℃의 온도로 가열 용해시키는 제1단계;
상기 제1단계 후 방수할 면을 물로 세척하고, 히트랜서를 이용하여 건조하는 제2단계;
상기 제1단계를 통해 준비된 도막식 교면방수 조성물을 방수할 교면에 도포하는 제3단계;
상기 제3단계 후 도막식 교면방수 조성물이 냉각되면서 상온이 될 때 까지 양생하는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 개질 아스팔트를 이용한 도막식 교면방수 조성물을 이용한 시공방법. - 제3항에 있어서,
상기 제4단계 후 마감재로 표면을 마감하는 제5단계를 더 수행하되, 상기 마감재는 폴리염화비닐리덴(PVDC) 100중량부에 대해, 오르토인산이수소나트륨(NaH2PO4·2H2O) 8.5중량부, 규산나트륨(Na2SiO3) 4.5중량부, 노닐페놀 에톡시레이트(Nonylphenol Ethoxylate) 10중량부를 혼합하여 조성된 것을 특징으로 하는 개질 아스팔트를 이용한 도막식 교면방수 조성물을 이용한 시공방법.
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