KR20090025683A

KR20090025683A - 파우더형 방수재

Info

Publication number: KR20090025683A
Application number: KR20070090721A
Authority: KR
Inventors: 이호국; 권현오
Original assignee: 이호국; 대실종합건설 주식회사
Priority date: 2007-09-07
Filing date: 2007-09-07
Publication date: 2009-03-11
Also published as: KR100985194B1

Abstract

본 발명은 외부의 온도나 습도 등의 변화, 또는 외부의 충격이 의하여도 2차 균열이 거의 발생하지 않으며, 별도의 보강조치를 하지 않고서도 방수 처리되는 부위의 강도를 향상시킬 수 있는 방수재로서, 구체적으로는, 중량비로, 1종 시멘트 40-60%, 고로 슬래그 30-40%, 천연 II형 무수석고 2-10%를 혼합한 혼합물을 6000-9000㎠/g로 분쇄하여 평균 입경이 약 4㎛이 되도록 한 무기질 바인더 1 중량부에, 실리카 파우더 0.08-0.18 중량부, 실리카흄 0.07-0.15 중량부, 방수파우더 0.07-0.15 중량부, 플라이애쉬 0.03-0.11중량부 및 CSA계 팽창재 0.07-0.12 중량부를 혼합한 파우더형 방수재이다.

방수재, 무기질바인더

Description

파우더형 방수재 {Waterproofing Material In The Form of Powder}

본 발명은 파우더형 방수재에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 초미립 무기질 바인더를 사용하는 파우더형 방수재에 관한 것이다.

방수재는 주로 지하 구조물이나 콘크리트 구조물의 균열에 의한 누수를 방지하기 위하여 사용되는 것으로, 크게, 합성수지나 합성고무 등을 주재료로 사용하는 방수재와, 시멘트, 모래와 방수재료 등을 혼합한 몰탈계 방수재로 대별할 수 있다.

합성수지나 합성고무를 주재료로 사용하는 방수재는 콘크리트 구조물과 이질(異質)의 재료로서 열 팽창율이 서로 다르기 때문에 온도 변화에 따른 2차 균열이 발생하는 문제점이 있으며, 또한 이러한 종류의 방수재는 주원료가 석유화학 제품이므로 융점이 낮아, 화재 등에 의한 고온의 환경에 노출되면, 그 재료들이 녹아내리거나 쉽게 발화되는 문제점이 있다. 뿐만 아니라, 이러한 방수재는 습기의 영향을 많이 받아, 습기가 많은 시절이나 장소에 적용하기에 부적합하다.

시멘트, 모래와 방수재료를 혼합한 몰탈계 방수재는 콘크리트 구조물과 동질의 재료이긴 하나, 외부온도에 따른 수축 팽창율이 서로 다르고, 외부충격에 따른 진동율이 서로 다르며, 습도에 따른 건조 수축율이 서로 다르기 때문에, 외부 사정 의 변화에 의하여 방수재 처리 부위에 2차 균열이 발생할 가능성이 높다는 문제점이 있다. 더욱이, 이러한 2차 균열이 한번 발생하면, 합성수지나 합성고무 등을 주재료로 한 방수재와는 달리, 그 균열이 한 곳에 머무르지 않고 계속 진행되는 취성균열 현상이 발생된다.

한편, 종래 몰탈계 방수재들은 일반 시멘트를 바인더로 사용하고 있는데, 이러한 종래의 방수재는 콘크리트 구조물의 방수 처리되는 부위의 표면과 방수재의 견고한 결착이 이루어지기 어렵고, 또한 소정의 강도를 확보하기 어려웠다. 제1도는 일반 시멘트를 바인더로 사용한 종래 방수재를 사용한 경우, 그 방수재가 방수 대상인 콘크리트 구조물 표면과 부착되는 상태를 보여주는 개념도이다. 제1도에서 보듯이, 종래 방수재를 사용하는 경우, 콘크리트 구조물과 방수재가 긴밀하게 결착되지 못함으로써, 방수재의 부착강도가 약할 수밖에 없었다.

이러한 이유로, 시멘트를 바인더로 사용하는 종래 방수재의 경우, 방수 처리되는 부위의 부착강도를 보강하기 위해서는 별도 보강 몰탈을 시공하거나, 별도의 보호벽을 설치하는 등의 번거로움이 있었다.

뿐만 아니라, 일반 시멘트만을 바인더로 사용하는 경우에는 수축에 의한 크랙이 발생에 취약하기 때문에, 동절기 2차 균열의 문제점이 많이 대두되었다.

본 발명은 위와 같은 종래 기술들의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 외부의 온도나 습도 등의 변화, 또는 외부의 충격이 의하여 도 2차 균열이 거의 발생하지 않으며, 별도의 보강조치를 하지 않고서도 방수 처리되는 부위의 부착강도를 향상시킬 수 있는 방수재를 제공하는 것이다.

본 발명의 방수재는, 중량비로, 1종 시멘트 40-60%, 고로 슬래그 30-40%, 천연 II형 무수석고 2-10%를 혼합한 혼합물을 6000-9000㎠/g로 분쇄하여 평균 입경이 약 4㎛이 되도록 한 무기질 바인더 1 중량부에, 실리카 파우더 0.08-0.18 중량부, 실리카흄 0.07-0.15 중량부, 방수파우더 0.07-0.15 중량부, 플라이애쉬 0.03-0.11중량부 및 CSA계 팽창재 0.07-0.12 중량부를 혼합한 것이다.

먼저, 본 발명의 무기질 바인더에 대하여 설명하면, 본 발명의 무기질 바인더는 1종 시멘트(포틀랜드 시멘트)를 기초재로 하고, 이에 고로 슬래그와, 무수석고를 혼합하여 6000-8000㎠/g로 분쇄하여 초미립의 분말상태로 만든 것이다. 본 발명은 1종 시멘트(포틀랜드 시멘트)를 사용하는데, 보다 바람직하게는 1종 시멘트의 클린커(Clinker)를 사용하는 것이 좋다. 1종 시멘트의 클린커를 사용하면 시멘트를 6000-8000㎠/g의 미세분말로 분쇄하는데 유리하며, 방수처리 시 응결속도가 빠르다.

본 발명의 무기질 바인더는 초미립의 분말로 구성되기 때문에, 장차 물과 혼합되어 몰탈 상태가 되면, 일반 시멘트를 바인더로 사용한 몰탈에 비하여 점성이 높아지며, 이로 인하여 몰탈 내의 분산성이 향상된다. 따라서 방수 몰탈에 보강섬유 등을 함께 혼합하는 경우, 보강섬유가 몰탈 전반에 골고루 분산되게 하는 효과가 있다.

종래에는 방수 몰탈의 점성을 향상시키기 위하여 메틸셀룰로스계 증점제를 사용하였는데, 메틸셀룰로스계 증점제를 첨가하면 몰탈의 내수성이 떨어지는 단점이 있다. 그러나 본 발명에서와 같이 초미립의 무기질 바인더를 사용하면 (메틸셀룰로스계 증점제를 사용할 필요가 없으므로) 이러한 문제점이 발생하지 않는다.

본 발명의 무기질 바인더에 있어, 고로슬래그는 점성을 증가시키며 수밀성을 향상시키는 역할을 한다. 몰탈의 점성이 높아지면, 높은 점성으로 인하여 재료들의 분리현상을 방지하고, 또한 수밀성을 높여 방수효과를 향상시킬 수 있다.

한편, 고로 슬래그가 함유되면 몰탈의 수축현상이 발생될 여지가 있고, 수축현상이 심해지면 방수 시공 후 2차 균열의 발생 확률이 높아지고, 또 그로 인하여 부착강도가 약해지는 문제점이 발생될 수 있다. 이에, 본 발명에서는 무수석고를 첨가함으로써 몰탈의 팽창반응을 유도하고, 이로 인하여 고로 슬래그로 인한 수축현상이 상쇄되게 함으로써, 이러한 문제점을 해결하였다.

무수석고를 첨가하면, 팽창반응 이외에도, 강도 증진 및 수화열 제감을 통한 균열방지 효과를 얻을 수 있다. 무수석고를 사용함에 있어, 천연 II형 무수석고를 사용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 천연 II형 무수석고에는 시멘트 경화체의 공극을 채우는 효과가 있으며, 그로 인하여 우수한 부착강도를 발현시킬 수 있기 때문이다.

본 발명의 무기질 바인더에 있어서, 1종 시멘트의 사용량은 40-50중량%로 하는 것이 바람직하다. 40중량% 이하로 사용하면 방수몰탈의 결착력이 약해질 수 있으며, 60중량% 이상으로 사용하면, 타 재료인 고로 슬래그 및 무수석고의 함유량이 줄게 되어 이들 재료로 인한 소정의 효과를 얻기 어렵게 된다.

본 발명의 무기질 바인더에 있어서, 고로 슬래그의 사용량은 30-40중량%로 하는 것이 바람직한데, 30중량% 이하로 사용하면 몰탈의 점성과 수밀성을 향상시키는 효과가 부족할 수 있으며, 40중량% 이상으로 사용하면 몰탈의 수축현상이 증대되어 장차 2차 균열의 원인이 될 수 있다.

본 발명의 무기질 바인더에 있어서, 무수석고의 사용량은 2-10중량%로 하는 것이 바람직한데, 2중량% 이하로 하면 무수석고로 인한 팽창반응이 미미하여 고로 슬래그의 수축현상을 상쇄하기 어려울 수 있고, 10중량% 이상으로 사용하면 과다한 팽창반응으로 오히려 강도를 저하시킬 염려가 있다.

본 발명의 무기질 바인더는 6000-9000㎠/g로 분쇄하여 평균 입경이 약 4㎛으로 하는 것이 필요하다. 참고로, 일반 시멘트의 경우 분말도는 약 3200㎠/g이고, 평균 입경이 약 20㎛이다. 본 발명의 무기질 바인더에 있어서 혼합물의 분말 정도를 위와 같이 하는 이유는, 앞서 설명한 바와 같이, 몰탈의 점성을 증대시키고, 방수처리 대상인 구조체의 표면과 긴밀하게 결착되게 하여 수밀성을 증대하고, 또한 부착강도를 향상시키기 위함이다. 본 발명의 무기질 바인더 혼합물의 입자 크기가 상기 범위보다 큰 경우에는 위와 같은 효과를 얻기 어려우며, 그 범위보다 적은 것은 불필요하게 비용만 증대시키는 결과를 초래한다. 또한 본 발명의 무기질 바인더는 비중이, 일반 시멘트에 비하여 0.2 정도 낮기 때문에 몰탈을 경량으로 제조할 수 있다는 장점도 있다.

참고를 위하여, 방수재의 바인더로 종래 사용되던 일반 시멘트와 본 발명의 무기질 바인더를 대비하면 표1과 같다.

(표1)

구분	비중 (g/㎠)	분말도 (㎠/g)	평균 입경 (㎛)	최대 입경 (㎛)	압축강도 (kgf/㎠)
본 발명의 무기질 바인더	2.95	6,000-9,000	4	30	560
일반 시멘트	3.15	3200	20	100	360

본 발명은, 앞서 설명한 무기질 바인더 1중량부에 대하여, 고강도 혼합재로서 실리카 파우더 0.08-0.18 중량부, 실리카흄 0.07-0.15 중량부, 방수파우더 0.07-0.15 중량부, 플라이애쉬 0.03-0.11중량부 및 CSA계 팽창재 0.07-0.12 중량부를 혼합한 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 있어서, 실리카 파우더는 수축방지 및 강도증강제로서 기능을 하는 것으로, 무기질 바인더 1 중량부에 대하여 0.08-0.18 중량부 사용하면 된다. 방수재에 있어서 실리카파우더는 바인더와 수축방지 및 강도증강 , 재료의 혼합성을 높이는 분산제 역할을 하는 매개체로 작용하는 것이므로, 0.08 중량부 이하이면 이러한 매개체로서의 역할을 충분히 수행할 수 없고, 0.18 중량부 이상이면, 오히려 재료들 간의 결착을 약화시켜 강도를 저하시킬 염려가 있다.

한편으로, 실리카파우더의 입도를 적절히 분급하면 재료들 간의 결착을 보다 증대시키고, 방수 대상 구조체에 대한 접착력이 강화되며, 또한 방수 처리 후 강도를 향상시킬 수 있다. 따라서 바람직하게는, 본 발명에 사용되는 실리카 파우더는 전체 0.08-0.18 중량부에 있어서, #100체 통과분을 0.03-0.5중량부, #200체 통과분을 0.03-0.05중량부, 그리고 #325체에서 통과하는 실리카 분을 0.02-0.08중량부 사용하는 것이 좋다. 이와 같이 분급된 실리카파우더를 사용하하면, 재료들 간의 결 착이 긴밀해지며, 또한 방수처리를 함에 있어 구조체에 대한 방수재의 접착력이 강화된다.

본 발명에 함유된 방수파우더는 방수효과를 위한 금속염(Metal soaps)과 스테아레이트 및 올레이트계 분말의 혼합물과, 이 혼합물의 분산을 용이하게 하기 위한 성분인 탄산칼슘이나 소석회가 혼합된 것이다. 이러한 방수파우더는 다양한 형태로 상품화되어 시중에 판매되고 있다. 본 발명에 있어서도, 그러한 시중의 방수파우더 제품을 구입하여 사용하는 것을 상정하고 있다.

이러한 방수파우더는 방수성능은 좋으나, 시멘트와 혼합하여 사용하는 경우 부착강도를 저하시키기 문제가 있기 때문에, 종래의 방수재에 있어서는 그 사용량을 전체 중량의 1% 이내로 제한하였고, 그로 인하여 방수파우더의 방수성능이 제대로 발휘되기 어려웠다. 그러나 본 발명의 무기질바인더는 그 부착강도가 일반 시멘트에 비하여 150% 이상 높으며, 또한 포졸란 물질을 포함하고 있기 때문에, 방수성능이 충분히 발휘될 수 있는 양의 방수파우더를 투입하더라도 강도 저하의 문제는 발생하지 않는다. 더구나, 본 발명의 무기질바인더에 함유된 포졸란 물질은 방수파우더에 함유된 소석회 성분을 (백화현상으로 용출시키지 않고) 포졸란 촉진제로 사용함으로서 오히려 강도 증진에 기여하도록 한다.

본 발명에 있어서, 방수파우더는 무기질 바인더 1중량부에 대하여 0.07-0.15 중량부 사용하는 것이 적합하다. 0.07 중량부 이하이면 방수성능이 떨어지며, 0.15 중량부 이상이면 과다사용이 되어 압축강도 저하 또는 백화현상 유발 등의 문제가 발생될 수 있다.

본 발명은, 실리카흄을 무기질 바인더 1중량부에 대하여 0.07-0.15 중량부 사용한다. 실리카흄은 방수 파우더의 점도를 높이고, 스테아레이트계 분말이 표면에 떠오르는 것을 막고, 방수 파우더 사용으로 인한 압축강도의 저하현상을 보상해 주며, 나아가 수밀성을 향상시켜 방수 성능을 증대시키는 역할을 한다. 실리카흄을 사용함에 있어, 0.07 중량부 이하이면 위에서 설명한 소정의 효과를 얻기 어려우며, 0.15 중량부 이상이면 방수재의 재료들 간의 결착을 저하시킬 염려가 있다.

본 발명에 있어서, 플라이애쉬는 포졸란 반응을 일으키는 포졸란재로 사용되는 것으로, 장기 재령의 경우 강도를 높여주고, 초기 수화열을 내려 크랙 발생을 방지하는 역할을 하는 것이다. 본 발명에 사용되기 위해서는 KS L 5405에 적합한 것이면 된다. 플라이애쉬는 무기질 바인더 1 중량부에 대하여 0.03-0.11 중량부 사용되는데, 0.03 중량부 이하이면 상기와 같은 소정의 효과를 얻기 어려우며, 0.11 중량부 이상이면 오히려 방수재의 재료들 간의 결착을 저하시킬 염려가 있다.

종래 시멘트를 바인더로 사용한 방수재의 있어서 가장 큰 단점은 수축에 의한 크랙을 막기 어렵다는 것이었다. 그런데, 본 발명은 CSA계 팽창제를 사용하여 이러한 문제점을 해소하였다. 본 발명은 CSA계 팽창제를 사용함으로써, 28일 수화반응 후에 길이 변화율이 ±0.05% 로 무수축 성능을 갖게 하였다. 또한 본 발명에 있어서 CSA계 팽창제를 사용함으로써 장기적으로 에트링 자이트라는 침상구조체를 생성하여 구조체를 치밀하게 함으로써 구체방수제의 역할을 하도록 하였다. 본 발명에 사용되는 CSA계 팽창제는 K-Type의 것으로 KS L 2562에 적합한 것이며 된다. CSA계 팽창제는 무기질 바인더 1 중량부에 대하여 0.07.-0.12 중량부 사용되는데, 0.07 중량부 이하이면 위에서 설명한 소정의 효과를 얻기 어려우며, 0.12 중량부 이상이면 오히려 과팽창을 일으킬 염려가 있다.

한편, 본 발명의 파우더형 방수재의 구성성분으로 함유되는 플라이애쉬와 실리카흄은 그 속에 활성이 큰 부정형(amorphous)의 실리카를 함유하고 있는바, 이 부정형의 실리카가 무기질 바인더의 수화반응 중에 생성되는 Ca(OH)₂와 반응하여 Calcium silicate hydrate 결합을 일으켜 시멘트 구조체 내의 C-S-H의 비율을 증가시키게 된다. 이러한 반응을 화학식으로 표현하면 아래와 같다.

CH + S + H C-S-H (Calcium silicate hydrate)

(위 식에서 C는 CaO; H는 HO; S는 : SiO이다)

한편, 본 발명의 구성성분들 중 플라이애쉬에 함유된 포졸란 성분은 무기질 바인더 내에 함유된 알루미나와 반응하여 Calcium aluminate hydrate를 만들게 되는데 이 또한 구조체 조직을 치밀하게 하여 내구성과 방수성을 증대시킨다. 이러한 반응을 화학식으로 표현하면 아래와 같다.

CH + A + H C-A-H (Calcium aluminate hydrate)

(위 식에서 C는 CaO; H는 HO; A는 AlO이다)

본 발명은 플라이애쉬와 실리카흄이 적절량 함유되도록 함으로써, 위와 같은 화학반응을 유도하고, 그로 인하여 방수재의 작업성(workability)을 향상시키고, 수화열의 발생을 저감시키고, 초기강도가 다소 떨어지더라도 장기재령의 경우 강도가 증진되도록 하고, 수밀성 향상과 유황성분(sulfate attack)에 대한 저항성을 증 진시키도록 한 것이다.

본 발명을 사용하여 방수처리를 함에 있어서, 방수 시공되는 부분의 인장강도 향상을 위하여 보강섬유를 혼합하여 사용할 수도 있다. 보강섬유로는 통상적으로 콘크리트 몰탈에 사용되는 PP, PE 또는 나일론 중 하나 또는 둘 이상을 함께 혼합하여 사용할 수 있다. 그리고 방수시공의 장소나 주위 환경 등을 고려하여, 필요에 따라, 소석회도 함께 혼합하여 사용할 수 있다. 몰론, 통상적으로 방수재에 함께 혼합되어 사용될 수 있는 성분들은, 그 물성이 본 발명에 어울리는 한, 본 발명의 방수재에도 함께 혼합되어 사용될 수 있다.

본 발명의 파우더형 방수재는 외부의 온도나 습도 등의 변화, 또는 외부의 충격이 의하여도 2차 균열이 거의 발생하지 않으며, 별도의 보강조치를 하지 않고서도 방수 처리되는 부위의 강도를 향상시키는 것이고, 또한 작업성(workability)이 우수하고, 수밀성 향상과 유황성분(sulfate attack)에 대한 저항성이 증진된 매우 유용한 것이다.

제2도는 본 발명의 방수재를 사용하여 방수시공을 한 경우, 방수 대상인 콘크리트 구조물 표면과 본 발명의 방수재가 결착된 상태를 보여주는 개념도이다. 제2도에서 보듯이, 본 발명은 초미립 무기질바인더를 사용하기 때문에 콘크리트 구조물의 표면과 방수재가 긴밀하게 결착됨으로써, 부착강도가 매우 높으며 또는 수밀성이 우수하다.

이하 본 발명을 실시예에 의거 설명한다.

(실시예)

1종 시멘트 55중량%, 고로 슬래그 40중량%, 천연 II형 무수석고 5중량%를 혼합한 혼합물을 약 8500㎠/g로 분쇄하여 평균 입경이 약 4㎛가 되도록 하여 무기질 바인더를 제조하였다. 그리고 이 무기질바인더 1 중량부에 대하여 실리카파우더, 실리카흄, 방수파우더, 플라이애쉬 및 CSA계 팽창제를 아래 표2에 기재된 비율로 혼합하여 본 실시예의 방수재를 제조하였다.

(표2)

재료명	혼합비율
무기질바인더	1
실리카 파우더	0.10
실리카흄	0.10
방수파우더	0.10
플라이애쉬	0.05
CSA계 팽창제	0.09

위와 같은 비율로 혼합된 본 실시예의 방수재에, 표준사 700g과 EVA 수용액(고형분 5%) 180g을 혼합하고 Flow를 190㎜로 하여 방수몰탈로 제조하였다. 한편, 본 실시예에 대한 비교예로서, 1종 시멘트를 바인더로 하는 종래의 방수재에 본 실시예와 동일한 양의 표준사와 EVA 수용액을 배합하고, 역시 Flow를 190㎜로 하여 방수몰탈을 제조하였다. 비교예는 KS F 4716의 기준에 부합되는 것이다. 본 발명의 실시예와 비교예의 구성성분 등에 관한 사항은 아래 표3과 같다.

(표3)

구분	바인더의 종류	방수재(g)	표준사(g)	EVA 수용액(g) (고형분 5%)	Flow(㎜)
실시예	본 발명의 무기질 바인더	300	700	180	190
비교예	1종 시멘트	300	700	180	190

본 실시예의 방수몰탈과 상기 비교예의 방수몰탈을 각각 사용하여 KS F 4716 시험 방법으로 시험을 하였는바, 그 시험결과는 아래 표4와 같았다.

(표4)

구 분		비교예 (KS(KS F 4716) 기준	실시예
연도 변화(%)		0 ~15	7.2
부착강도 (N/mm2)	표준양생	1.1 이상	3.4
부착강도 (N/mm2)	저온양생	0.8 이상	2.2
내잔갈림성		잔갈림이 생기지 않을 것	이상 없음
내충격성		갈림 및 벗겨짐이 없을 것	이상 없음
물 흡수계수	(w)kg/(㎡h⁰ ^.5)	0.2 이하	0.05
온랭반복저항에 대한저항성		갈림, 팽창, 벗겨짐이 없고 부착강도 1.1 이상일 것	이상 없음
습기투과성(s a')	m	2 이하	0.6

표4에서 보듯이, KS 기준인 비교예와 대비할 때, 본 발명의 방수재의방수효과가 월등히 우수한 것임을 보여주었다.

도 1은 종래 방수재와 콘크리트면의 부착상태를 보여주는 개념도;

도 2는 본 발명의 방수재와 콘크리트의 부착상태를 보여주는 개념도이다.

Claims

중량비로, 1종 시멘트 40-60%, 고로 슬래그 30-40%, 천연 II형 무수석고 2-10%를 혼합한 혼합물을 6000-9000㎠/g로 분쇄하여 평균 입경이 약 4㎛가 되도록 한 무기질 바인더 1 중량부에, 실리카 파우더 0.08-0.18 중량부, 실리카흄 0.07-0.15 중량부, 방수파우더 0.07-0.15 중량부, 플라이애쉬 0.03-0.11중량부 및 CSA계 팽창재 0.07-0.12 중량부가 혼합된 것을 특징으로 하는 파우더형 방수재.
제1항에 있어서, 전기 실리카파우더 0.08-0.18 중량부에 있어서, #100체 통과분이 0.03-0.5 중량부, #200체 통과분이 0.03-0.05 중량부, 그리고 #325체에서 통과분이 0.02-0.08 중량부로 구성된 것을 특징으로 하는 파우더형 방수재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 보강섬유가 혼합된 것을 특징으로 하는 파우더형 방수재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 전기 방수파우더는 금속염과 스테아레이트 및 올레이트계 분말의 혼합물이 주성분임을 특징으로 하는 파우더형 방수재.