KR20060107115A

KR20060107115A - 고침투성의 폴리머 몰탈 조성물 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20060107115A
Application number: KR1020050029133A
Authority: KR
Inventors: 유성권
Original assignee: (주)알씨코리아
Priority date: 2005-04-07
Filing date: 2005-04-07
Publication date: 2006-10-13
Also published as: KR100730787B1

Abstract

본 발명은 침투성이 강한 폴리머 몰탈 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 포클랜드 시멘트 28 내지 38 중량부, 규사 57 내지 89 중량부, 가네트 15 내지 29 중량부, 폴리머2.5 내지 5 중량부, 방청제 2.5 내지 4 중량부, 팽창제 0.2 내지 1 중량부, 무수석고 0.05 내지 3 중량부, 알루미늄 시멘트(Calcium-Sulfur Aluminate)0.3 내지 6 중량부, 유동화제 0.001 내지 0.015 중량부 및 증점제 0.005 내지 0.07중량부와 물 15 내지 31 중량부로 구성되어 침투성이 강력하고, 강도와 내구성이 월등히 우수한 폴리머 몰탈 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 고침투성의 폴리머 몰탈 조성물 및 그 제조방법은 포클랜드 시멘트와 규사를 주성분으로 사용하여 고침투성을 부여하고 접착력, 탄성 계수등 우수하여 재료 상호간의 분리 및 흘러내림을 방지할 수 있어 작업이 용이하고 내구성이 향상된 폴리머 몰탈 조성물을 제공하는 유용한 발명이다.

고침투성, 몰탈조성물, 포클랜드 시멘트

Description

고침투성의 폴리머 몰탈 조성물 및 그 제조방법{Polymer mortar composition having high permeability and preparing method thereof}

본 발명은 침투성이 강한 폴리머 몰탈 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 포클랜드 시멘트, 규사, 가네트, 폴리머, 팽창제, 무수석고, 알루미늄 시멘트, 및 방청제를 일정 비율로 혼합하여 얻을 수 있는 침투성이 강력하고, 강도와 내구성이 월등히 우수한 폴리머 몰탈 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래로 부터 콘크리트는 주재료인 시멘트의 응결 및 수화 반응에 따라 그 수명이 반 영구적인 재료로 알려져 있는데, 이는 콘크리트 구조물은 일정한 양의 수분만 존재하여도 지속적으로 반응하여 강도를 더해 가는 시멘트의 수화 반응 때문이다. 상술한 수화반응은 콘크리트 내부의 함수, 모세관수, 대기중의 수분과도 이루어지기 때문에 시간 경과에 따라 강도의 향상이 나타난다. 그러나 콘크리트는 상기의 시멘트 자체의 꾸준한 강도 향상에도 불구하고, 사용 기간이 길어짐에 따라 심각한 열화 및 이에 따른 내구성의 저하 현상을 나타나며, 이는 콘크리트 구조물 을 설계, 시공하는데 있어서 주변 환경 조건의 변화, 재료의 특성에 기인된 하자, 구조 설계의 오류, 시공상의 결함, 사용할 때의 무분별한 초과 하중등이 원인이 되어 구조물의 수명 단축 및 안정성의 저하를 가져오게 된다는 문제점이 있었다.

따라서, 상기한 열화 및 이에 따른 내구성의 저하 현상 등의 각종 원인에 의해 발생된 콘크리트 구조물의 클랙, 탈락 등이 발생하여 그 보수를 요하는데, 이를 위해 종래에 유기계 몰탈을 사용하여 왔으며, 이는 3성분형으로서, 경화시간이 빠르고, 접착력이 우수하며, 압축강도와 굴곡강도, 인장강도가 우수한 장점이 있는 반면, 습윤면에는 사용이 불가능하며, 콘크리트 모체와의 탄성계수, 열팽창계수가 달라 발수성을 방해하여 단기간내에 탈락이 발생할 수 있고, 또한 대량 타설시 모체에 영향을 미쳐 모체 파괴로 인한 대량 타설이 불가능하며, 가사시간의 짧음으로 인한 작업성의 저하, 인체에 해로운 가스발생, 자외선에 의한 변색 등의 단점이 있다.

이같은 문제점으로 인해 최근에는 상기 유기계 몰탈의 단점을 비교적 보완한 유ㆍ무기계 몰탈이 사용되고 있는데, 이러한 유ㆍ무기계 혼합형 몰탈은 2성분형으로서, 무기계 분말과 유기계 수지를 혼합한 형태로 제작된다. 상기 유ㆍ무기계 몰탈의 장점은 습윤면에 시공이 가능하고, 높은 압축강도, 휨강도가 가능하며, 경화시간이 빨라 긴급타설이 용이하다. 반면에, 유ㆍ무기의 혼용으로 콘크리트 모체와의 탄성계수, 열팽창계수가 달라 내구성이 떨어지며, 가사시간이 짧아 작업성이 떨어지고, 대 단면 복구에 따른 어려움이 있었다. 또한 혼합수지가 ph 7이하여서 철근부식의 우려가 있을 뿐만 아니라, 인체에 해로운 포롬알데이드 기체가 발생하여 밀폐된 공간에서는 질식의 우려가 있으며, 유기물의 자외선 노출로 인해 변형되어 콘크리트 모체로부터 탈락이 발생하게 되는 문제점이 있다.

이와 같이 종래의 콘크리트의 열화 현상 등에 따른 내구성 저하와 더불어 콘크리트 보수 공사의 용이를 보다 작업이 용이하게 침투성이 강하고 내구성이 강한 몰탈 조성물을 제공하기 위한 방법으로서 많은 연구가 이루어져 왔는데, 예를 들어, 이런 목적으로 에폭시 또는 우레탄 시스템과 또 다른 한가지 방법으로 규사를 포함한 시멘트와 액상 수지의 조합으로 만든 폴리머 시멘트 몰탈이 제안되었다. 그러나, 상기 전자의 방법은 품질적인 문제점이 있을 뿐 아니라 환경적인 문제점이 끊임없이 대두되고 있으며, 후자의 방법은 환경 오염 문제는 해결할 수 있었으나, 나머지의 문제는 여전히 해결되지 못하였다. 보다 자세하게는, 일본국 공개특허공보 소화64-9273호는 우레탄 수지와 소정의 안정화제, 소포제등으로 구성된 콘크리 구조물의 마감제를 개시하고 있으나, 이는 자체의 강도 및 접착력은 우수하지만 시멘트를 주재료로 사용하는 콘크리트에 적용시 모재와의 탄성 계수와 열적 팽창 계수가 상이함에 따라 계절에 따른 온도 변화가 심한 상황에서 수년이 경과하면 자연적으로 콘크리트와의 계면에서 분리, 탈락 현상이 발생하고, 화재 발생시 유독성개스를 발생한다는 문제점이 있었다. 또한, 한국 공개특허공보 특1998-075891호는 가아네트와 백색 포틀랜드 시멘트, 알루미나 시멘트, 기타 경화제, 소포제등을 이용하는 방법을 개시하고 있고, 한국 공개특허공보 1999-83837호는 보통 포틀랜드 시멘트와, 칼슘-설포-알루 미네이트계 시멘트와, 실리카 흄, 플라이애쉬, 무수 석고, 감수제등을 사용하여 콘크리트 구조물 보강용 침투성 폴리머 조성물을 제조한 다음, 이 조성물을 모래, 보통 포틀랜드 시멘트와 재혼합하여 콘크리트 구조물을 보호하는 방법을 개시하고 있다.

그러나, 상기한 종래 발명들의 조성물 또한 시공부분이 처지거나 탈락하기 쉽기 때문에 얇은 두께로 시공하고 소정의 경화시간 경과 후, 재시공을 반복하여야 하며, 수 미리미터의 얇은 두께 시공시에는 시멘트가 수화 반응에 의하여 충분히 결합력을 발현할 수 있도록 일정 시간동안 일정량 이상의 물이 존재하여야 함에도 불구하고 기재에서의 흡수 및 대기중으로의 증발에 따른 건조에 의하여 시멘트가 반응하지 못한다는 여러 가지 문제점을 안고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기 문제점을 감안해서 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 포클랜드 시멘트와 규사를 주성분으로 사용하여 고침투성을 부여하고 재료 상호간의 분리 및 흘러내림을 방지할 수 있어 작업이 용이하고 내구성이 향상된 폴리머 몰탈 조성물을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 침투성이 강력하고, 강도와 내구성이 월등히 우수한 폴리머 몰탈 조성물의 제조 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 침투성이 강한 폴리머 몰탈 조성물은 침투성과 유동성이 우수하며 얇게 도포하여도 균열이나 박리가 없는 조성물로, 시멘트에 유동성과 재료분리저항성 및 팽창성을 부여할 수 있는 여러 혼화재료를 배합함에 의해 구성되는데;

포클랜드 시멘트 28 내지 38 중량부, 규사 57 내지 89 중량부, 가네트 15 내지 29 중량부, 폴리머2.5 내지 5 중량부, 방청제 2.5 내지 4 중량부, 팽창제 0.2 내지 1 중량부, 무수석고 0.05 내지 3 중량부, 알루미늄 시멘트(Calcium-Sulfur Aluminate)0.3 내지 6 중량부, 유동화제 0.001 내지 0.015 중량부 및 증점제 0.005 내지 0.07중량부와 물 15 내지 31 중량부로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따른 고침투성 폴리머 몰탈 조성물의 제조방법은;

포클랜드 시멘트 28 내지 38 중량부, 규사 57 내지 89 중량부, 가네트 15 내지 29 중량부, 폴리머2.5 내지 5 중량부, 방청제 2.5 내지 4 중량부, 팽창제 0.2 내지 1 중량부, 무수석고 0.05 내지 3 중량부, 알루미늄 시멘트(Calcium-Sulfur Aluminate)0.3 내지 6 중량부, 유동화제 0.001 내지 0.015 중량부 및 증점제 0.005 내지 0.07중량부를 통상의 믹서로 균일하게 혼합하는 단계; 상기 혼합된 조성물에 물을 15 내지 31 중량부를 부가하여 리믹싱하는 단계로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 본 발명의 구성에 따른 유동화제는 바람직하기로는 멜라민술폰산계의 멜라민설폰산 포름알데히드계나 트리아신계 화합물이 사용될 수 있다. 이때, 일반적으로 시멘트에 미분말들을 혼합하게 되면 시멘트와 비중이나 입자 크기의 차이로 인하여 제품의 혼합 과정에서 분리가 일어나 균질한 혼합물을 얻기 곤란한 점이 있 으며, 이러한 점은 유동화제를 첨가하는 경우 더욱 심하게 되므로 상기 본 발명의 조성 범위를 벗어나면 바람직하지 않다.

더욱이, 상기와 같이 각 조성의 분리 경향을 억제하기 위하여 일정량의 폴리머를 부가하는데, 이러한 폴리머로는 예를 들어, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐 피로리돈, 폴리비닐 알콜, 폴리염화비닐, 스티렌 부타디엔 폴리머, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 수용성 폴리아미드 등을 사용할 수 있으며, 특히 친무기물 폴리머, 예를 들면 천연 폴리머, 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐 피로리돈, 폴리비닐 알콜, 수용성 폴리아미드 등을 사용하는 것이 바람직하며, 천연 폴리머로서는 젤라틴, 셀룰로스 유도체, 알긴산 등이 있다. 또한, 유리전이 온도가 85 ℃이하인 폴리머는 염화비닐, 염화비닐리덴, 초산비닐, 부타디엔, 네오프렌, 스티렌, 클로로프렌, 아크릴산 에스테르, 메타아크릴산 에스테르, 아크릴로니트릴 또는 메틸비닐에테르의 중합 또는 공중합에 얻은 것을 사용해도 된다. 이들 폴리머는 시멘트 조성물에 혼합하였을 때 시멘트 반죽의 점도를 증가시켜서 재료분리를 억제하는 효과가 있다. 그러나 점도의 증가는 필수적으로 유동성의 감소를 야기시킬 수 있으므로, 본 발명에서는 상기와 같은 조성으로 함으로 유동성과 재료분리 저항성이 최대가 되는 최적점을 선정하였다.

또한 본 발명에서는 이미 시공한지 오래된 몰탈이나 콘크리트와 새로이 시공하는 시멘트 사이의 부착성을 향상시키기 위해, 팽창제를 소정의 조성비로 함유하며, 이러한 팽창재로는 생석회, 알루미늄 분말 등을 사용할 수 있다. 상기한 팽창제는 새로 시공하는 시멘트의 건조수축을 억제하거나 약간의 팽창이 일어나도록 유 도하여 팽창에 의해 부착력을 증진시키기는 작용을 한다.

또한 본 발명의 다른 조성으로 함유된 무수석고 및 csa 또한 상기 팽창제의작용을 한다.

본 발명에서는 일정량의 증점제를 포함하는데, 상기 증점제로는 메틸 셀룰로스 에테르를 사용할 수 있다.

이하, 본 발명을 다음의 실시예에 의해 보다 자세하게 설명하지만, 본 발명의 범위가 여기에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 있어서, 중량부는 중량%를 의미한다.

실시예1

포클랜드 시멘트 30 중량부,

규사 4호사 15 중량부,

규사 5호사 20 중량부,

규사 6호사 22 중량부,

가네트 20 중량부,

폴리머 3 중량부,

방청제 3 중량부,

팽창제 0.2 중량부,

무수석고 0.2 중량부,

알루미늄 시멘트(Calcium-Sulfur Aluminate) 0.3 중량부,

유동화제 0.001 중량부 및

증점제 0.005 중량부

상기의 원료들을 무중력 분말 혼합기로 약 10분간 혼합하여 균일한 상태의 분말 조성물로 가공한 다음, 상기 혼합 분말 조성물 100중량부를 20중량부의 물과 함께 전동형 혼합기에서 혼합하였다. 혼합은 KS L 5109(수경성 시멘트 반죽 및 몰탈의 기계적 혼합 방법)에 규정되어 있는 혼합기로 약 5분간 혼합하여 균일한 반죽이 되도록 하여 고침투성 폴리머 몰탈 조성물을 제조하였다.

실시예2

포클랜드 시멘트 30 중량부,

규사 4호사 20 중량부,

규사 5호사 20 중량부,

규사 6호사 25 중량부,

가네트 20 중량부,

폴리머 4 중량부,

방청제 4 중량부,

팽창제 0.2 중량부,

무수석고 0.2 중량부,

알루미늄 시멘트(Calcium-Sulfur Aluminate) 0.3 중량부,

유동화제 0.001 중량부 및

증점제 0.005 중량부

실시예3

포클랜드 시멘트 35 중량부,

규사 4호사 25 중량부,

규사 5호사 25 중량부,

규사 6호사 30 중량부,

가네트 20 중량부,

폴리머 3 중량부,

방청제 3 중량부,

팽창제 1 중량부,

무수석고 3 중량부,

알루미늄 시멘트(Calcium-Sulfur Aluminate) 0.3 중량부,

유동화제 0.001 중량부 및

증점제 0.005 중량부

상기의 원료들을 무중력 분말 혼합기로 약 10분간 혼합하여 균일한 상태의 분말 조성물로 가공한 다음, 상기 혼합 분말 조성물 100중량부를 25중량부의 물과 함께 전동형 혼합기에서 혼합하였다. 혼합은 KS L 5109(수경성 시멘트 반죽 및 몰탈의 기계적 혼합 방법)에 규정되어 있는 혼합기로 약 5분간 혼합하여 균일한 반죽이 되도록 하여 고침투성 폴리머 몰탈 조성물을 제조하였다.

실시예4

포클랜드 시멘트 38 중량부,

규사 4호사 15 중량부,

규사 5호사 30 중량부,

규사 6호사 22 중량부,

가네트 20 중량부,

폴리머 5 중량부,

방청제 4 중량부,

팽창제 0.2 중량부,

무수석고 2 중량부,

알루미늄 시멘트(Calcium-Sulfur Aluminate) 5 중량부,

유동화제 0.01 중량부 및

증점제 0.007 중량부

상기의 원료들을 무중력 분말 혼합기로 약 10분간 혼합하여 균일한 상태의 분말 조성물로 가공한 다음, 상기 혼합 분말 조성물 100중량부를 31중량부의 물과 함께 전동형 혼합기에서 혼합하였다. 혼합은 KS L 5109(수경성 시멘트 반죽 및 몰탈의 기계적 혼합 방법)에 규정되어 있는 혼합기로 약 5분간 혼합하여 균일한 반죽이 되도록 하여 고침투성 폴리머 몰탈 조성물을 제조하였다.

비교예 1

포클랜드 시멘트 45 중량부,

규사 4호사 10 중량부,

규사 5호사 10 중량부,

규사 6호사 15 중량부,

가네트 10 중량부,

폴리머 3 중량부,

방청제 3 중량부,

팽창제 0.2 중량부,

무수석고 0.2 중량부,

알루미늄 시멘트(Calcium-Sulfur Aluminate) 0.3 중량부,

유동화제 0.001 중량부 및

증점제 0.005 중량부

비교예 2

포클랜드 시멘트 50 중량부,

규사 4호사 30 중량부,

규사 5호사 10 중량부,

규사 6호사 10 중량부,

가네트 35 중량부,

폴리머 8 중량부,

방청제 3 중량부,

팽창제 1 중량부,

무수석고 5 중량부,

알루미늄 시멘트(Calcium-Sulfur Aluminate) 8 중량부,

유동화제 0.001 중량부 및

증점제 0.005 중량부

상기의 원료들을 무중력 분말 혼합기로 약 10분간 혼합하여 균일한 상태의 분말 조성물로 가공한 다음, 상기 혼합 분말 조성물 100중량부를 30중량부의 물과 함께 전동형 혼합기에서 혼합하였다. 혼합은 KS L 5109(수경성 시멘트 반죽 및 몰탈의 기계적 혼합 방법)에 규정되어 있는 혼합기로 약 5분간 혼합하여 균일한 반죽이 되도록 하여 고침투성 폴리머 몰탈 조성물을 제조하였다.

실험예

상기와 같이 각 실시예 및 비교예에 따라 조성된 몰탈 조성물의 특성을 시험하기 위해 다음과 같은 실험을 실시하였다.

즉, 상기 각 실시예 및 비교예에 따라 조성된 조성물을 사용하여 5㎝ x 5㎝ x 5cm의 시험체를 각각 제작하였다. 이 시험체는 시험체 제작 1일 후부터 24시간동안 온도 20 ℃,습도 100%의 조건으로 조정한 항온 항습 장치에서 보관하고, 28일간 온도 20 ℃ 습도 50--70%의 조건에서 양생후, KS L 5015(수경성 시멘트 몰탈의 압축 강도 시험 방법)에 의하여 압축강도를 측정하였다. 또한 상기 각 조성물을 사용하여 4cm x 4cm x 16cm의 입방체 시험체를 2개 제작하여 동일한 조건하에 양생을 실시한 후 1개의 시험편을 KS F 2407에 제시된 휨강도 측정 방법에 의하여 휨강도를 측정하고, KS L 5104에 제시된 인장강도 측정방법에 의하여 몰탈 인장강도 시험기를 이용하여 인장강도를 측정하였다.

또한, 상기 각 몰탈 조성물의 보수성(保水性)을 측정하기 위하여 물과 혼합된 본 발명의 조성물 및 비교예의 조성물을 KS L 5219에 제시된 보수성 측정 방법에 의하여 보수성을 측정하고 측정 전과 측정 후의 조성물을 몰탈 플로용 몰드에 넣고 플로값을 측정하여 그 비율을 백분율로 환산하였다.

또한 고강도 콘크리트 바탕면에 본 발명에 따른 각 조성물 및 비교예의 조성물을 도포한 후 경화 후 전동 커터를 사용하여 조성물을 4cm x 4cm ×1cm의 시험체로 가공한 후 KS F 4715에 제시된 부착강도 측정 방법에 의하여 부착 강도를 측정하고, KSF 2405에 제시된 정탄성계수 측정방법에 의하여 탄성계수를 측정하였다. 또한, 5cm x 5cm x 5cm의 시험체를 침수하여 24시간 방치후 침수 전과 침수 후의 무게의 차이를 계산하여 흡수량을 KS F 2451에 제시된 흡수량 측정 방법에 의하여 측정하고, 길이 15cm,폭 5cm,깊이 5cm의 한쪽면이 개방되어 있는 용기에 담은 후 이 용기를 수직으로 세워 용기내의 조성물이 흘러내리는 흐름성(단위;cm)을 측정하였다.

상기 각 측정 결과는 다음 표1 에 나타내었다.

	실시예 1	실시예	실시예	실시예	비교예 1	비교예 2
압축강도 (kgf/㎠)	530	558	593	625	523	534
휨강도 (kgf/㎠)	162	156	153	140	90	89
인장강도 (kgf/㎠)	20	23	22	23	25	13
부착강도 (kgf/㎠)	30	28	29	28	20	9
탄성계수 (10 5 kgf/㎠)	2.5	2.3	2.1	2.0	2.8	3.24
흡수량(g)	0.15	0.2	0.2	0.3	0.2	0.5
흐름성(㎝)	0.3	0.2	0.2	0.3	2.3	2.2
보수성(%)	95	90	92	93	72	83

상기의 실시예 및 비교예에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 몰탈 조성물은 압축 강도, 부착 강도 등이 우수하고 흐름성이 양호함을 알 수 있다.

Claims

포클랜드 시멘트 28 내지 38 중량부, 규사 57 내지 89 중량부, 가네트 15 내지 29 중량부, 폴리머2.5 내지 5 중량부, 방청제 2.5 내지 4 중량부, 팽창제 0.2 내지 1 중량부, 무수석고 0.05 내지 3 중량부, 알루미늄 시멘트(Calcium-Sulfur Aluminate)0.3 내지 6 중량부, 유동화제 0.001 내지 0.015 중량부 및 증점제 0.005 내지 0.07중량부와 물 15 내지 31 중량부로 구성됨을 특징으로 하는 고침투성의 폴리머 몰탈 조성물.
포클랜드 시멘트 28 내지 38 중량부, 규사 57 내지 89 중량부, 가네트 15 내지 29 중량부, 폴리머2.5 내지 5 중량부, 방청제 2.5 내지 4 중량부, 팽창제 0.2 내지 1 중량부, 무수석고 0.05 내지 3 중량부, 알루미늄 시멘트(Calcium-Sulfur Aluminate)0.3 내지 6 중량부, 유동화제 0.001 내지 0.015 중량부 및 증점제 0.005 내지 0.07중량부를 통상의 믹서로 균일하게 혼합하는 단계; 상기 혼합된 조성물에 물을 15 내지 31 중량부를 부가하여 리믹싱하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 고침투성의 폴리머 몰탈 조성물의 제조방법.