KR20020028125A

KR20020028125A - 무용제형 습식 경화성 폴리우레탄 보수재 조성물 및 이를이용한 콘크리트 또는 철골 구조물의 균열 보수 및 보강방법

Info

Publication number: KR20020028125A
Application number: KR1020000059057A
Authority: KR
Inventors: 배성우
Original assignee: 배성우
Priority date: 2000-10-07
Filing date: 2000-10-07
Publication date: 2002-04-16
Also published as: KR100403128B1

Abstract

본원발명은 무용제형 습식경화성 폴리우레탄 보수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 또는 철골 구조물의 균열 보수 및 보강방법에 관한 것이다. 상기 무용제형 습식경화성 폴리우레탄 보수재 조성물은 폴리에테르 폴리올과 폴리에스터 폴리올이 혼합된 폴리올 혼합물 수지를 주제로서, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트의 변성 폴리이소시아네이트 수지를 경화제로서 함유한다. 바람직하기로는, 상기 보수재 조성물은 반응촉진제로서 2차 아민과 주석을 함유한 반응촉매를 더 함유할 수 있다. 이러한 조성을 갖는 보수재는 물기가 많은 지역의 콘크리트 또는 철골 구조물의 접착, 보수 또는 보강작업에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

무용제형 습식 경화성 폴리우레탄 보수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 또는 철골 구조물의 균열 보수 및 보강방법{Non-solvent water curable polyurethan repair composition and method for repairing and reinforcing cracks of concrete or skeleton construction using said composition}

본 발명은 무용제형 습식경화성 폴리우레탄 보수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 또는 철골 구조물의 균열 보수 및 보강방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 습윤한 곳의 콘크리트 및/또는 철골 구조물의 보수공사에 사용시 우수한 내수성, 내후성, 내마모성 및 연성을 갖는 고탄성의 보수재로서 사용할 수 있는 무용제형 습식경화성 폴리우레탄 보수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 또는 철골 구조물의 균열 보수 및 보강방법에 관한 것이다.

지금까지, 콘크리트 및 철골 구조물의 보수 및/또는 보강산업 분야에서는 실온 또는 저온에서도 취급하기가 용이하고, 습윤상태에서도 경화가 균일하고 일정하며, 경화된 후의 탄성력과 인장강도가 우수한 보수재의 필요성이 인식되어 왔다. 또한 환경오염 문제를 야기시키지 않고 보수작업 후에도 환경에 영향을 주지 않는 무용제형이고 불수용성인 보수재로 사용할 수 있는 제품의 개발이 필요하였다.

종래의 경우에는 일반 에폭시 수지를 이용한 2팩 조성물이 보수재로서 주로 사용되어 왔는데, 일반 에폭시 수지를 그대로 사용하는 경우에는 습윤한 곳에서 작업시 보수재의 피막과 콘크리트 및/또는 철골 구조물과의 접착력 저하, 열팽창 계수의 차이로 인한 박리현상, 내후성 불량 등의 여러 가지 문제점이 발생되어 왔고 특히 경화된 후의 탄성력과 인장강도가 떨어진다는 결함을 가지고 있다.

본 발명자는 이러한 접착력, 내후성, 환경상의 문제점, 경화된 후의 탄성력과 인장강도를 개선하기 위해 연구한 결과, 폴리올 혼합물 수지를 주제로 하고 폴리이소시아네이트 수지를 경화제로서 서로 혼합하여 사용하게 되면 수분의 존재 하에서도 경화가 용이하고 우수한 접착력을 나타내며 완전 경화후에는 매우 질기고 탄성있는 방수층을 형성할 수 있다는 것을 알게 되었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 진동이 있는 구조물의 균열보수, 습기있는 축축한 바닥의 균열보수, 지하철이나 터널구조물의 균열 누수보수, 강도를 요하지 않는 이음부 보수 등 여러 산업분야에 응용이 가능한 무용제형 습식 경화성 폴리우레탄 보수재 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같은 조성을 갖는 보수재를 이용하여 콘크리트 구조물 또는 철골 구조물의 균열을 보수 및 보강하는 방법을 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 무용제형 습식 경화성 폴리우레탄 보수재 조성물은, 폴리에테르 폴리올과 폴리에스터 폴리올이 혼합된 폴리올 혼합물 수지를 주제로서, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 변성 폴리이소시아네이트 수지를 경화제로서 함유하는 것에 특징이 있다.

바람직하기로는, 상기 무용제형 습식 경화성 폴리우레탄 보수재 조성물은 반응촉진제로서 2차 아민과 주석을 함유한 반응촉매를 더 함유한다.

본 발명의 또 다른 목적인 콘크리트 구조물 또는 철골 구조물의 균열 보수 및 보강방법은 상기와 같은 조성을 함유하는 무용제형 습식경화성 폴리우레탄 보수재를 콘크리트 또는 철골 구조물의 균열부위에 주입하여 완전 경화시키는 것에 의해 달성될 수 있다.

도 1은 좌대의 부착상태를 도시한 사용상태도.

도 2는 본원발명중 주사기 공법의 사용상태를 나타내는 사용상태도.

도 3은 본원발명중 팩카공법의 사용상태를 나타내는 사용상태도

도 4는 본원발명중 팩카공법의 사용상태를 나타내는 사용상태도

도 5는 본원발명중 팩카공법의 사용상태를 나타내는 사용상태도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 좌대2: 에폭시씰링제

3: 씰링용 주사기4: 폴리우레탄보수재 조성물

11: 크랙12: 천공

13: 팩카14: 표시선

이하, 본 발명에 따른 무용제형 습식경화성 폴리우레탄 보수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 또는 철골 구조물의 균열 보수 및 보강방법의 구성 및 작용을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 무용제형 습식경화성 폴리우레탄 보수재 조성물은 주제와 경화제를 함유한다.

주제 성분으로는 폴리에테르 폴리올과 폴리에스터 폴리올을 기재(base)로서 혼합한 폴리올 혼합물 수지가 사용되며, 경화제 성분으로는 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 변성(modified) 폴리이소시아네이트 수지가 사용된다.

한편, 본 발명에 따른 무용제형 습식 경화성 폴리우레탄 보수재의 경화시스템을 설명하면 다음과 같다.

먼저 주제(폴리올 혼합물)와 경화제(폴리이소시아네이트)를 혼합하면 하기와 같은 폴리우레탄 프리폴리머가 형성된다.

OCN-R1-NCO(폴리이소시아네이트) + OH-R2-OH(폴리올) + OCN-R3-NCO(폴리이소시아네이트) --→ -OCN-R1-NHCOO-R2-OOCHN-R3-NCO-(폴리우레탄 프리폴리머)

그 후, 상기 폴리우레탄 프리폴리머가 물과 반응하면 CO₂(이산화탄소 가스)를 발생하면서 우레탄 폼을 형성한다.

OCN-R1-NHCOO-R2-OOCHN-R3-NCO-(폴리우레탄 프리폴리머) + H₂O(물)

--→H₂N-R1-NHCOO-R2-OOCHN-R3-NH₂(폴리우레아) + 2CO₂(이산화탄소)↑

그 후 계속해서 주입되는 수지는 물이 점점 줄어듦에 따라 발포율이 점차 작아지며 물이 완전히 없어진 상태에서는 수지가 원액상태로(무발포) 경화하여 매우 질기고 탄성있는 방수층을 형성하게 된다.

따라서, 폴리우레탄 원액 자체로 경화된 고탄성 수지(무발포체)는 반영구적인 보수 및 보강효과를 나타내는 것이다.

한편, 반응을 촉진시키기 위해서는 상기 무용제형 습식 경화성 폴리우레탄 보수재 조성물에 2차 아민과 주석을 함유한 반응촉매를 첨가하는 것이 보다 효과적이다.

본 발명에 따른 무용제형 수중경화성 폴리우레탄 보수재 조성물에서, 주제와 경화제 성분의 각각의 물성은 하기 표 1에 기재되어 있다.

	주 재	경 화 재
배합비(중량%)	50	50
외 관	무색투명액체	암갈색 액체
점도(20℃)	200-300 cps	50-100 cps
비 중	1.0-1.1	1.1-1.2

상기 표 1에 기재된 배합비에 따라 제조된 보수재의 가사시간, 완전경화시간등은 하기 표 2에 기재되어 있으며, 본 발명에 따른 보수재의 경화후 물성을 측정한 데이타는 하기 표 3에 기재되어 있다.

	가사시간(분)	경화시간(시간)	발포비	경화물상태
DATE	60	24	1.0-1.1	고탄성 경화체

	팽창계수	인장강도(kgf/cm²)	접착강도(kgf/cm²)	신장률(%)
DATE	1-1.1	15-30	40-60	100-130

이상과 같은 본 발명의 무용제형 습식경화성 폴리우레탄 보강재를 이용하여 콘크리트 구조물 또는 철골 구조물의 균열을 보수 및 보강하는 공정은 다음과 같이 주사기공법과 팩카(packer)공법으로 이루어진다.

먼저, 주사기 공법에 의하면 보수 및 보강작업이 요구되는 콘크리트 구조물 또는 철골 구조물의 균열상태, 폭, 깊이 등을 사전에 충분히 체크하여 공정을 결정한다.

그 다음, 전처리 작업으로서 균열부위에 보강재의 주입이 잘 이루어질 수 있도록 오물이나 먼지 등의 이물질을 제거하고 기름기가 있으면 신나 등으로 닦아낸다. 이때 기구로는 와이어 브러쉬, 디스크 샌더 등을 사용된다.

그 다음, 좌대(1)의 부착위치를 결정한다. 일반적인 경우(콘크리트 두께 200-300mm, 균열폭 1mm 이하), 좌대는 1m당 5개를 20cm 간격으로 설정하나 콘크리트 두께와 균열 폭에 따라 증가시켜야 하며, 특히 슬라브의 경우 바닥면의 균열보수는 아래쪽 천정에서 주입하는 것이 효율적이다. 그러나, 부득이한 경우 바닥에서주입할 경우에는 좌대(1)의 수량을 증가시켜 부착하여야 한다. 균열의 폭과 형태에 따라 주입위치를 결정하여 표시한다.

그 후, 도1에 도시된 바와 같이 에폭시 씰링제(2)로 주입용 좌대를 부착, 고정시킨다. 주입할 보수재가 균열부위로 새나오지 않도록 좌대부착부위 이외의 균열은 두께 1mm, 폭 30mm정도로서 에폭시 씰링제로 씰링한다.

그 후, 에폭시 씰링제가 완전히 경화되었는지를 확인한다. 일반적으로 에폭시 씰링제가 완전히 경화되기 까지는 약 12시간에서 24시간 정도 소요된다.

그 다음, 건축용 주사기(3)를 사용하여 주사기(3)를 한 칸 건너씩 거치하여 본 발명에 따른 보수재(4)를 주입하고, 다시 거치하지 않은 곳에 거치하여 주입한다. 실린더 내의 주입제가 지촉 경화전에 없어지면 신속히 주사기를 교체하여 재차 주입한다. 약 24시간 정도 경과하면 초기경화가 완료되어 마감작업을 할 수 있다. 완전히 경화되기까지는 역 7일 정도 소요된다.

마감작업으로서 건축용 주사기(3), 좌대(1) 등을 제거하고 도찌램프로 씰링제 부분을 따라 열을 가하면서 헤라로 씰링제를 걷어낸다. 헤라로 걷어내지 못할 경우에는 디스크 샌더로 갈아내어 마감한다.

또 다른 보수공법인 팩카공법(고압식 주입공법)에 의하면, 먼저 콘크리트의 균열부위를 조사하여 보수할 부위를 결정한 다음, 크랙주변의 이물질을 깨끗이 제거한다.

그 다음, 도3에 도시된 바와 같이 천공할 위치를 설정하여 45° 각도로크랙(1)을 관통할 수 있도록 지그재그로 천공한다. 이때 천공위치와 개수는 균열에 따라 차이가 있으나 대개 1m에 7-8개 정도 뚫는 것이 바람직하다.

그 후, 인젝션용 팩카(13)를 천공구멍에 삽입시키고 너트를 돌려주어 단단히 고정시킨다. 이때 팩카(13)는 반드시 표시선(14)까지 넣는다.

그 후, 도5에 도시된 바와 같이 팩카의 천공을 통하여 크랙의 내부로 자동주입기나 구리스건과 같은 고압장비를 이용하여 본 발명의 보수재를 주입한다. 크랙에서 보수재가 흘러나오면 다음 팩카(13)로 이동하여 주입한다.

최종적으로, 도6에 도시된 바와 같이 팩카를 망치로 부러뜨리고 흘러나온 보수재를 그라인더 등으로 깨끗이 제거한다. 신축성이 있는 씰링제로 크랙부위를 발라주고 필요시 도색처리함으로써 마무리작업을 종료한다.

이와 같은 보수작업시 주의하여야 할 사항은 작업장의 온도가 항상 5℃ 이상인 상태에서 시공하여야 한다. 만약 영상 5℃ 이하에서 작업을 할 경우에는 점도가 상승하여 주입이 원활하게 되지 않거나 경화시간이 상당히 길어짐으로써 하자가 발생할 위험성이 있다.

하기에 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 실시례를 기재한다. 하기 실시예는 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하기 위한 것이지, 이것에 의해 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

폴리에테르 폴리올과 폴리에스터 폴리올이 혼합된 폴리올 혼합물 수지를 주제로서, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 변성 폴리이소시아네이트 수지를 경화제로서 사용하여 상기 표 1에 기재된 바와 같은 배합비로 배합하여 탄성 우레탄 주입제(당사제품 "JOINSEAL"), 에폭시 씰링제(당사제품 "MIREX-EP1000"), 크랙카바제(Crackseal Plus), 건축용 주사기를 준비하였다.

보수 및 보강작업이 요구되는 콘크리트 구조물의 균열부위에 보강재의 주입이 잘 이루어질 수 있도록 오물, 먼지, 기름기 등을 와이어 브러쉬를 사용하여 닦아내었다. 그 다음, 좌대를 1m당 5개를 20cm 간격으로 설치하였다.

그 후, 에폭시 씰링제로 주입용 좌대를 부착, 고정시켰다. 주입할 보수재가 균열부위로 새나오지 않도록 좌대 부착부위 이외의 균열은 두께 1mm, 폭 30mm정도로서 에폭시 씰링제로 씰링하였다.

약 16시간 경과후, 에폭시 씰링제가 완전히 경화된 것을 확인하였다. 그 다음, 건축용 주사기를 사용하여 주사기를 한칸 건너씩 거치하여 탄성 우레탄 주입제를 균열부위에 주입하고, 다시 거치하지 않은 곳에 거치하여 주입하였다. 24시간 경과후 초기경화가 완료된 것을 확인한 다음, 건축용 주사기, 좌대 등을 제거하고 도찌램프로 씰링제 부분을 따라 열을 가하면서 헤라로 씰링제를 걷어내 마감작업을 완료하였다.

실시예 2

폴리에테르 폴리올과 폴리에스터 폴리올이 혼합된 폴리올 혼합물 수지를 주제로서, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 변성 폴리이소시아네이트 수지를 경화제로서 사용하여 상기 표 1에 기재된 바와 같은 배합비로 배합하여 탄성 우레탄 주입제(당사제품 "JOINSEAL"), 에폭시 씰링제(당사제품 "MIREX-EP1000"), 크랙카바제(Crackseal Plus), 자동주입기를 준비하였다.

보수 및 보강작업이 요구되는 콘크리트 구조물의 균열부위에 보강재의 주입이 잘 이루어질 수 있도록 오물, 먼지, 기름기 등을 와이어 브러쉬를 사용하여 닦아내었다.

천공할 위치를 설정하여 45°각도로 크랙을 관통할 수 있도록 지그재그로 천공하였다. 천공위치와 개수는 1m에 8개 정도 천공하였다.

인젝션용 팩카를 구멍에 삽입시키고 너트를 돌려주어 단단히 고정시켰다.

자동주입기를 이용하여 탄성 우레탄 주입제를 균열부위에 주입하고, 크랙으로 주입제가 흘러나오면 다음 팩카로 이동하여 주입하였다. 24시간 경과후 초기경화가 완료된 것을 확인한 다음, 팩카를 망치로 부러뜨리고 흘러나온 주입제를 그라인더 등으로 깨끗이 제거하였다. 이후, 신축성이 있는 에폭시 씰링제로 크랙부위를 발라주고 도색처리하여 마감작업을 완료하였다.

이와 같은 보수작업을 거쳐 균열부위에 형성된 보수재는 경화된 후에 더욱 더 탄성력과 인장강도가 뛰어나고 접착력이 우수하였음을 알 수 있었다.

이상의 설명에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 무용제형 습식경화성 폴리우레탄 보수재는 다음과 같은 많은 장점과 효과를 가지고 있다.

1. 경화된 후에 탄성력과 인장강도가 더욱 더 뛰어나며 접착력이 우수하다.(상기 [표3] 참조)

2. 가사시간이 약 60분 정도로서 충분하므로 사용하기가 편리하다. 단, 급속한 경화가 필요한 경우 주제에 촉진제를 섞어줌으로써 경화시간을 임의로 단축시킬 수 있다.

3. 저점도이므로 미세균열에도 강력한 침투력을 나타낸다.(상기 [표1]참조)

4. 알칼리성으로 철근, 콘크리트 등 건축재를 걸러, 부식시키지 않으며 내화학성이 뛰어난 환경친화적 제품이다.

5. 무용제 타입으로 반응 중에 탄산가스 이외에는 방출되는 화학물질이 없다.

또한, 본 발명은 고탄성의 폴리우레탄 수지로서 기존의 에폭시 보수공법의 단점을 보완해 줄 수 있을 뿐만 아니라, 폴리우레탄 자체의 특성인 습윤면에서의 물성이 탁월하여 다용도로도 사용할 수 있다. 특히, 진동이 있는 구조물의 균열보수(건식, 습식 겸용), 주차장 바닥의 균열 누수보수, 지하철이나 터널 구조물의 균열 누수보수, 각종 조인트, 씰링용, 강도를 요하지 않는 이음부 보수용, 누수가 심한 균열이나 조인트의 2차 주입용(1차로 우레탄 수지제를 주입함) 등 다양한 콘크리트 또는 철골 구조물의 보수 또는 보강재로서 사용될 수 있는 산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

상술한 내용은 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하기 위한 것이지, 이러한 내용이 본 발명의 범주를 한정함이 없이 다양하게 변형될 수 있다.

Claims

폴리에테르 폴리올과 폴리에스터 폴리올이 혼합된 폴리올 혼합물 수지를 주제로서, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 변성 폴리이소시아네이트 수지를 경화제로서 함유하는 무용제형 습식경화성 폴리우레탄 보수재 조성물.
제 1 항에 있어서, 2차 아민과 주석을 함유한 반응촉매를 촉진제로서 더 함유함을 특징으로 하는 무용제형 습식경화성 폴리우레탄 보수재 조성물.
제 1항 또는 제 2항의 조성을 함유하는 무용제형 고탄성 폴리우레탄 보수재를 콘크리트 또는 철골 구조물의 균열부위에 주입하여 완전 경화시킴을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 또는 철골 구조물의 균열 보수 및 보강방법.