KR20240019444A - 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제 조성물과 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제 조성물과 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저수조, 폐수조, 교량, 고가차도, 옥상 슬러브 관련 콘크리트 구조물 대상면에 보호, 보강을 위해 콜로이달 실리카를 함유한 Tetra ethoxy silane(TEOS)와 N-Octyltriethoxy silane(OFS-6341 silane) 및 희석재로 이루어진 친환경 세라믹 침투방수 강화제를 침투시켜 안정된 결정구조를 갖은 수밀방수 불용성 조직을 형성하고 실란화 방수포막을 조성하여 줌으로써, 물의 침입을 막고 구조물의 열화원인이 되는 각종 유해물질을 사전에 방지하여 강도 및 내구성을 증가시킬 수 있고, 콘크리트 구조물 대상면에 세라믹 침투방수 강화제를 도포하여 줌으로써, 흡수성 및 투수성을 감소시켜 탁월한 방수성을 부여하여 구조물의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 콜로이달 실리카를 함유한 Tetra ethoxy silane(TEOS)와 N-Octyltriethoxy silane(OFS-6341 silane) 및 희석재로 이루어진 친환경 세라믹 침투방수 강화제를 침투시켜 안정된 결정구조를 갖은 수밀방수 불용성 조직을 형성하고 실란화 방수포막을 조성하여 줌으로써, 물의 침입을 막고 구조물의 열화원인이 되는 각종 유해물질을 사전에 방지하여 강도 및 내구성을 증가시킬 수 있고, 콘크리트 구조물 대상면에 세라믹 침투방수 강화제를 도포하여 줌으로써, 흡수성 및 투수성을 감소시켜 탁월한 방수성을 부여하여 구조물의 수명을 연장할 수 있는 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제 조성물과 그 제조방법에 관한 기술이다.
근래 들어 콘크리트 중성화에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으나, 중성화에 대한 대책을 살펴보면 콘크리트에 혼입되는 재료의 종류 및 조합조건은 중성화 진행속도에 커다란 영향을 미치므로 사용재료의 선정 및 조합조건의 결정시에는 콘크리트 자체의 품질이 가능한 한 치밀, 견고하도록 조강, 보통 포틀랜드 시멘트 사용, 고비중의 양질골재 사용, 혹은 물시멘트비, 공기량 등이 낮게 되도록 하여야 하고, 양생조건, 타설, 다짐방법 등의 시공인지의 영향이 크므로 현장 시공 시에는 충분한 초기양생과 소요부분의 내구성을 감안하여 콘크리트의 피복 두께를 충분히 상정하여야 하며, 타설 시에는 모르타르의 누출, 콘크리트의 분리, 피복콘크리트의 결손이 생기지 않도록 거포집의 제작 및 다짐방법 등에 대한 고려가 있어야 한다.
또한, 표면 마감재의 사용은 탄산가스 침입을 억제하여 중성화 속도를 지연시킬 수 있었다. 따라서 표면 마감재는 에폭시, 우레탄, 아크릴 수지 등의 고분자 계통이 억제효과가 있는 것으로 알려져 있다. 중성화의 진행은 콘크리트 표층부의 기포분포 특성의 탄산가스 확산의 이동으로 시작되므로, 콘크리트 표층부의 성질을 치밀화시킴으로 중성화 진행속도를 지연시킬 수 있다.
일반적으로 콘크리트 구조물은 대기에 노출되어 시간이 경과함에 따라 자외선, 탄산가스, 산성비, 황사, 배기가스의 외부조건에 대한 저항력이 감소되어, 콘크리트가 중성화로 유도된다. 이러한 현상을 열화라고 하는데, 콘크리트는 무수히 많은 콘 구멍을 보유한 다공성 물질인 바, 수분이나 습기는 모세관을 통하여 보유하게 되므로 동-하절기의 온도 변화에 따른 수축-팽창과, 그리고 콘크리트구조물에 함유된 각종 유해물질과 공기(탄산가스, 질소성분) 및 수분과의 반응에 의해 균열이 발생하게 되고, 이러한 현상이 지속 반복 되면서, 열화로 인한 내부 철근이 부식되고 구조물에 치명적인 현상이 일어나게 된다.
따라서 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 기존에 여러 가지 도막방수제 및 모르타르 침투방수제 등을 많이 사용하고 있다.
종래에 방수제는 지방산계 유지 혹은 탄화파라핀수소 화합물 및 에폭시수지와 우레탄계 또는 아크릴계와 라텍스 수지 등의 유기 고분자 계통의 수지를 유기용제나 물에 희석하여 사용해 왔으나, 고분자이기 때문에 침투되지 않고 콘크리트 표면에 도막의 형태로 코팅되어 건조 후 물리적인 에너지 즉 마찰에 의해 없어지거나, 모체와 이질제이므로 들떠서 분리되므로 방수의 기능이 상실된다.
또한. 모르타르 침투방수제로서는 실리카 시멘트에 혼합된 실리카(SiO2) 성분의 혼화재료로서 화산재, 규산백토, 응회암, 규조토 등의 천연 포졸란과 fly ash 등의 인공포졸란을 총칭하여 포졸란이라 하고, 이 포졸란은 모르타르에 혼입하여 사용함으로서 수밀성향상, 내황사염 저항성 향상, 장기강도 증진 등의 효과를 얻을 수 있어, 모르타르 침투방수재로 사용되고 있다. 하지만 방수층 보호 모르타르 및 코팅제와의 부착성 결핍으로 문제점이 있다.
또한, 주로 교량에 사용되는 액상 침투방수제는 n-Octyltriethoxy silane 단량체에 희석제(주로 광유를 사용)를 혼합해 사용하고 있다. 그러나 방수층 보호 코팅제와의 부착성 부족으로 문제점이 있고, 수압을 받는 저수조, 하폐수조와 같은 콘크리트 구조물에는 사용이 불가능하다.
그러므로 콜로이달 실리카를 함유한 Tetra ethoxy silane(TEOS)와 N-Octyltriethoxy silane(OFS-6341 silane) 및 희석재로 이루어진 친환경 세라믹 침투방수 강화제를 침투시켜 안정된 결정구조를 갖은 수밀방수 불용성 조직을 형성하고 실란화 방수포막을 조성하여 주어 물의 침입을 막고 구조물의 열화원인이 되는 각종 유해물질을 사전에 방지하여 강도 및 내구성을 증가시킬 수 있고, 흡수성 및 투수성을 감소시켜 탁월한 방수성을 부여하여 구조물의 수명을 연장할 수 있는 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제 조성물과 그 제조방법의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
이에 본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 착상된 것으로서, 세라믹 침투방수 강화재를 콘크리트 구조물 대상면에 포화상태로 도포시 전 구조체보다 견고하고 치밀하게 결정화 시켜주는 효능을 가진 활성 실리케이트을 함유한 알콕시 실란 제품으로, 콘크리트 내부로 놀라울 만큼 깊이 침투하여 잔존 알카리나, 미수화물들과 같은 내부 잔존물들과 활발하게 반응하여, 침투방수제에 특수하게 함유하고 있는 저함량 고형분의 콜로이드 액상을 100% 불용성 고형침전물로 바꿔줌으로써, 즉시 콘크리트 조직을 치밀하게 하고 모세 기공 및 공극을 채워주어 크랙이 없는 콘크리트 자체가 되게 할 수 있는 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제 조성물과 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한 본 발명의 목적은 침투방수 강화제가 알카리성 또는 산성 환경의 대기 및 기질 내 습기와 반응해 수산기를 생성하고, 상기 수산기는 기질 및 수산기 자체와 결합해 기질로 길의 수분 흡수를 방해하는 소수성 방수막을 형성하여 줌으로써, 물의 침입을 막고, 열화 원인이 되는 염화이온, 탄산가스 침입을 사전에 막아 콘크리트 구조물의 내구력을 획기적으로 향상시킬 수 있음은 물론 어떤 수압에도 견딜 수 있으며, 여전히 통기성이 있고, 수축-팽창의 능력을 유지할 수 있는 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제 조성물과 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 목적은 콜로이달 실리카를 함유한 Tetra ethoxy silane(TEOS)와 N-Octyltriethoxy silane(OFS-6341 silane) 및 희석재로 이루어진 친환경 세라믹 침투방수 강화제를 침투시켜 안정된 결정구조를 갖은 수밀방수 불용성 조직을 형성하고 실란화 방수포막을 조성하여 줌으로써, 물의 침입을 막고 구조물의 열화원인이 되는 각종 유해물질을 사전에 방지하여 강도 및 내구성을 증가시킬 수 있는 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제 조성물과 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 목적은 콘크리트 구조물 대상면에 세라믹 침투방수 강화제를 도포하여 줌으로써, 흡수성 및 투수성을 감소시켜 탁월한 방수성을 부여하여 구조물의 수명을 연장할 수 있는 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제 조성물과 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제 조성물은 콜로이달 실리카 15 내지 25몰을 함유한 Tetraethoxy silane 15 내지 25 중량부와, N-Octyltriethoxy silane 15 내지 25 중량부와, 희석제 60 내지 70 중량부로 이루어진 것을 포함함을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 있어서, 상기 콜로이달 실리카 15 내지 25몰을 함유한 Tetraethoxy silane 15 내지 25 중량부와, N-Octyltriethoxy silane 15 내지 25 중량부로 이루어진 것이 수밀성이 양호하고 강도가 증가하며, 소수성이면서 비등이 없어 2차 코팅해 침투시킬 수 있고. 미립자 사이에 방수막을 형성하여 수분 침입을 막고, 열화요인이 되는 유해물질인 염화이온 및 CO2 가스를 사전에 차단하여 콘크리트의 중성화를 예방할 수 있는 것을 포함함을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 있어서, 상기 Tetraethoxy silane에 포함되어 있는 콜로이달 실리카는 용액상으로, 나트륨염을 0.1 내지 0.5중량부를 포함하고, 기타 물, 콜로이드 형성물질 및 pH 조절물질을 함유하고 있는 10 내지 20㎛의 초미립자 콜로이드 용액으로 pH는 8.5인 고형분 함량 28~32중량부의 용액인 것을 포함함을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 있어서, 상기 희석제는 알코올 용매이고, 이소프로필 알콜을 용매 내에서 졸(sol)화될 수 있는 조성이며, 이러한 졸은 겔화를 거처 방수막을 형성하는 것을 포함함을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제 제조방법은 콜로이달 실리카 15 내지 25몰과 Tetraethoxy silane 15 내지 25 중량부 또는 콜로이달 실리카 15 내지 25몰과 Tetraethoxy silane 5 내지 15 중량부를 반응조에 넣고,190 내지 250 rpm으로 조정하고 55℃에서 3 내지 10 시간 정도 유지하면서 용액이 투명하고 분리 현상이 없으면 반응을 중단하는 단계(S1)와; 상기 반응 중단 후 콜로이달 실리카 15 내지 25몰을 함유한 Tetraethoxy silane 15 내지 25 중량부 또는 콜로이달 실리카 15 내지 25몰을 함유한 Tetraethoxy silane 5 내지 15 중량부와, N-Octyltriethoxy silane 15 내지 25 중량부 또는 N-Octyltriethoxy silane 25 내지 35 중량부를 혼합하는 단계(S2)와; 상기 콜로이달 실리카 15 내지 25몰을 함유한 Tetraethoxy silane 15 내지 25 중량부 또는 콜로이달 실리카 15 내지 25몰을 함유한 Tetraethoxy silane 5 내지 15 중량부와, N-Octyltriethoxy silane 15 내지 25 중량부 또는 N-Octyltriethoxy silane 25 내지 35 중량부로부터 얻어지는 반응물에 희석제인 이소프로필알코올 용매 60 내지 70 중량부를 첨가하여 용해시키는 단계(S3); 을 포함함을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제 시공방법은 시공면의 콘크리트 덩어리나 이물질, 오일 및 페인트를 제거한 후 돌출 부위는 제거하고 크랙이나 패인 곳은 수지 모르타르로 충진 처리하는 단계(S10)와; 숏 블라스트(shot blast) 또는 워터 젯(water jet)을 사용하여 잔사를 완전히 제거하여 콘크리트 시공면을 정돈하는 단계(S20)와; 상기 정돈된 콘크리트 시공면에 저압(5kg/㎠) 스프레이어로 시공 면에서 20cm 띄어 수직으로 0.3L/㎡을 도포 침투시키는 단계(S30); 을 포함함을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 있어서, 상기 침투시킨 단계(S30) 이후에 조건에 따라 도포 회수를 2 내지 3회 조절하는 단계를 더 포함함을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 있어서, 상기 세라믹 침투방수 강화제를 소지면에 롤러, 스프레이, 붓 중에서 어느 하나로 선택되는 방법으로 도포 침투시켜 콘크리트 내부를 수밀화하는 동시에 콘크리트 내부에 실란화 방수포막을 형성하여 방수, 방식, 방청, 내염, 크랙을 방지하고, 내구력을 향상시켜 중성화를 방지할 수 있는 것을 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제 조성물과 그 제조방법은 다음과 같은 효과를 나타낸다.
첫째, 본 발명은 콜로이달 실리카를 함유한 Tetra ethoxy silane(TEOS)와 N-Octyltriethoxy silane(OFS-6341 silane) 및 희석재로 이루어진 세라믹 침투방수 강화제는 소지면에 침투되게 하여 줌으로써, 콘크리트 소지면의 강도 및 내식성을 증가시키고, 투수성 및 흡수성을 감소시켜 완전방수성을 부여하여 콘크리트 구조물의 열화 현상에 따른 성능저하의 경제적 손실 및 탄산가스(CO2)를 줄일 수 있다.
둘째, 본 발명은 콘크리트 구조물 대상면에 세라믹 침투방수 강화제를 도포하여 줌으로써, 콘크리트 내의 수화생성물질인 유리금속이온과 반응하여 규산칼슘 겔, 규산 겔을 동시에 형성하여 안정된 결정구조를 갖은 불용성 조직을 조성하고 실란화 방수막을 형성하여 물의 침입을 막고 열화원인이 되는 염화이온 및 탄산가스 침입을 사전에 막아 콘크리트 구조물의 내구성을 획기적으로 향상시킬 수 있음은 물론 열화된 구조물의 보수 및 보강에도 유용하게 활용할 수 있다.
셋째, 본 발명은 콘크리트 구조물 대상면에 세라믹 침투방수 강화제를 도포하여 줌으로써, 흡수성 및 투수성을 감소시켜 탁월한 방수성을 부여하여 구조물의 수명을 연장할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제의 제조 흐름도.
이하 첨부된 도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시 예를 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명인 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제 조성물과 그 제조방법을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제 조성물을 상세히 설명한다.
본 발명인 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제 조성물은 콜로이달 실리카 15 내지 25몰을 함유한 Tetraethoxy silane 15 내지 25 중량부와, N-Octyltriethoxy silane 15 내지 25 중량부와, 희석제 60 내지 70 중량부로 이루어진 것이다.
상기 콜로이달 실리카 15 내지 25몰을 함유한 Tetraethoxy silane 15 내지 25 중량부와, N-Octyltriethoxy silane 15 내지 25 중량부로 이루어진 것이 수밀성이 양호하고 강도가 증가하며, 소수성이면서 비등이 없어 2차 코팅해 침투시킬 수 있고. 미립자 사이에 방수막을 형성하여 수분 침입을 막고, 열화요인이 되는 유해물질인 염화이온 및 CO2 가스를 사전에 차단하여 콘크리트의 중성화를 예방할 수 있는 것이다.
편의상 세라겔 EM-50으로 표기하는 것은 콘크리트 침투성 표면 강화제로서, 콜로이달 실리카 15 내지 25 몰을 함유한 테트라 에톡시 실란 화합물로이다.
또한, 다른 바람직한 일 측면에 따른 졸-겔 조성물에 있어서, 세라겔 EM-50 5 내지 15 중량부와 OFS-6341 silane 25 내지 35 중량부로 이루어진 것은 깊이 침투되고, 알킬기 증가로 소수성으로 인한 발수성이 우수하나, 수압에는 약하고, 표면에 도막 코팅이 어렵고, 기계적인 물성이 약하다.
또한, 바람직한 일 측면에 따른 졸겔 조성물에 있어서, 세라겔 EM-50 25 내지 35 중량부와 OFS-6341silane 5 내지 15 중량부로 이루어진 것은 수밀성, 강도, 내구력은 향상되나, 알킬기 감소로 수분을 흡수할 수 있고 기질 표면에 침투되지 않은 규산 물질이 불순물로 남아 있게 된다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따른 졸-겔 조성물로부터 얻어진 세라겔 EM-50와 OFS-6341 silane의 혼합물을 이소프로필 알코올에 용해시켜 얻어진 조성물로, 내염, 방식, 방청, 내구성, 내마모성, 내수, 중성화 방지용 세라믹 침투방수 강화제가 최적인 것이다.
상술한, 테트라 에톡시 실란(Tetraethoxy silane)은 단독 또는 희석하여 적용하거나 포물레이션 제품의 첨가제로써 사용할 수 있는 순수한 실란으로, 천연석재 또는 다른 건축 재료에 적용하면, SiO2 바인다와 같은 실리카겔을 형성하여 기재의 강도를 증가시켜 주며, 상기 형성된 실록산 레진은 산성비 등에 매우 강한 저항성을 갖은 무기바인더이고, 매우 낮은 점도로 인해 큰 다공성 기질에 10 내지 20cm까지 침투할 수 있는 것이다.
또한, 상기 Tetraethoxy silane에 포함되어 있는 콜로이달 실리카는 용액상으로, 나트륨염을 0.1 내지 0.5중량부를 포함하고, 기타 물, 콜로이드 형성물질 및 pH 조절물질을 함유하고 있는 10 내지 20㎛의 초미립자 콜로이드 용액으로 pH는 8.5인 고형분 함량 28 내지 32중량부의 용액인 것이다.
또한, n-옥틸트리에톡시 실란(N-Octyltriethoxy silane)은 소형 분자이기 때문에 시멘트계 표면에 깊숙이 침투하며, 이 물질은 알카리성 또는 산성 환경의 대기 및 기질 내 습기와 반응해 수산기를 생성한다. 이러한 수산기는 기질 및 수산기 자체와 결합해 기질로의 수분 흡수를 방해하는 소수성처리가 이루어진다. 새로운 콘크리트와 같은 알카리성 환경은 반응을 촉진시키고 소수성 표면 형성을 가속화시키는 것이다.
또한, 상기 희석제는 알코올 용매이고, 이소프로필 알콜을 용매 내에서 졸(sol)화될 수 있는 조성이며, 이러한 졸은 겔화를 거처 방수막을 형성하는 것이다.
상기 본 발명에 사용된 콜로이달 실리카와 테트라 에톡시 실란(Tetraethoxy silane Si(C2H5O)4)의 졸-겔 공정에 의한 조성물인 세라겔 EM-50은 콘크리트 내부로 침투되어 유리금속 이온과 반응하여 규산칼슘 겔을 형성하여 모세기공 및 공극을 채워주어 콘크리트를 수밀하게 만들어줄 뿐만 아니라, SiO2 바인다와 같은 실리카겔을 형성하여 콘크리트 강도를 증가 시켜주고, 형성된 실록산 레진은 산성비 등에 매우강한 저항성을 갖은 무기바인더이며, 매우 낮은 점도로 인해 큰 다공성 기질에 10 내지 20㎝까지 침투할 수 있는 것이다.
그러나 이와 같은 알콕시 실란류 2종의 단량체을 채택하는 것만으로는 졸-겔 공정에 의해 제조되는 유-무기 하이브리드 유도 제품의 범용적인 사용을 위해 침투성의 확장, 콘크리트 내부의 수밀성, 수분 흡수를 방해하는 소수성 표면 형성, 수압에 견디는 방수성, 열화원인이 되는 염화이온 및 탄산가스 침입을 억제하는 조성물, 표면강도 등 해결해야 할 문제들이 많다.
그래서 콜로이달 실리카 15 내지 25몰을 함유한 Tetraethoxy silane 15 내지 25 중량부와, N-Octyltriethoxy silane 15 내지 25 중량부와, 희석제 60 내지 70 중량부로 이루어진 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제 조성물을 제공한 것이다.
상기 세라믹 침투방수 강화제는 콘크리트 내부로 침투되어 유리 금속이온과 결합해 규산칼슘 겔 및 실리카 겔을 형성하여 모세기공 및 공극을 채워주어 콘크리트를 수밀하게 만들고 콘크리트 강도를 증가시켜 주고, 상기 형성된 실록산 레진은 산성비에 매우 강하며, 알카리성 또는 산성 환경의 대기 및 기질 내 습기와 반응해 수산기를 생성 한다. 이러한 수산기는 기질 및 수산기 자체와 결합해 기질로의 소수성인 방수막을 형성해 물, 염화이온, 탄산가스등 유해물질 침입을 막아버린다. 새로운 콘크리트와 같은 알카리성 환경은 반응을 촉진시키고 소수성 표면 형성을 가속화시켜 주는 효력을 가진 콘크리트 표면이 개질화되어 내구성이 향상되고, 방수성, 내화학성, 내염수성, 내마모성 및 강도가 획기적으로 향상되며, 여전히 통기성이 있고, 수축-팽창의 능력을 유지하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제의 제조 흐름도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제의 제조 방법은 콜로이달 실리카 15 내지 25몰과 Tetraethoxy silane 15 내지 25 중량부 또는 콜로이달 실리카 15 내지 25몰과 Tetraethoxy silane 5 내지 15 중량부를 반응조에 넣고, 190 내지 250 rpm으로 조정하고 55℃에서 3 내지 10 시간 정도 유지하면서 용액이 투명하고 분리 현상이 없으면 반응을 중단하는 단계(S1)와; 상기 반응 중단 후 콜로이달 실리카 15 내지 25몰을 함유한 Tetraethoxy silane 15 내지 25 중량부 또는 콜로이달 실리카 15 내지 25몰을 함유한 Tetraethoxy silane 5 내지 15 중량부와, N-Octyltriethoxy silane 15 내지 25 중량부 또는 N-Octyltriethoxy silane 25 내지 35 중량부를 혼합하는 단계(S2)와; 상기 콜로이달 실리카 15 내지 25몰을 함유한 Tetraethoxy silane 15 내지 25 중량부 또는 콜로이달 실리카 15 내지 25몰을 함유한 Tetraethoxy silane 5 내지 15 중량부와, N-Octyltriethoxy silane 15 내지 25 중량부 또는 N-Octyltriethoxy silane 25 내지 35 중량부로부터 얻어지는 반응물에 희석제인 이소프로필알코올 용매 60 내지 70 중량부를 첨가하여 용해시키는 단계(S3); 을 구비한다.
상기 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제의 제조 방법을 구성하는 기술적 단계들의 기능을 살펴보면 다음과 같다.
첫 번째로는, 콜로이달 실리카와 Tetraethoxy silane을 반응조에 넣고 회전시킨 후 반응을 중단하는 단계(S1)로서, 콜로이달 실리카 15 내지 25몰과 Tetraethoxy silane 15 내지 25 중량부 또는 콜로이달 실리카 15 내지 25몰과 Tetraethoxy silane 5 내지 15 중량부를 반응조에 넣고, 190 내지 250 rpm으로 조정하고 55℃에서 3 내지 10 시간 정도 유지하면서 용액이 투명하고 분리 현상이 없으면 반응을 중단하는 것이다.
두 번째로는, 콜로이달 실리카를 함유한 Tetraethoxy silane와, N-Octyltriethoxy silane을 혼합하는 단계(S2)로서, 상기 반응 중단 후 콜로이달 실리카 15 내지 25몰을 함유한 Tetraethoxy silane 15 내지 25 중량부 또는 콜로이달 실리카 15 내지 25몰을 함유한 Tetraethoxy silane 5 내지 15 중량부와, N-Octyltriethoxy silane 15 내지 25 중량부 또는 N-Octyltriethoxy silane 25 내지 35 중량부를 혼합하는 것이다.
세 번째로는, 콜로이달 실리카를 함유한 Tetraethoxy silane와, N-Octyltriethoxy silane로부터 얻어지는 반응물에 희석제인 이소프로필알코올 용매 60 내지 70 중량부를 첨가하여 용해시키는 단계(S3)로서, 상기 콜로이달 실리카 15 내지 25몰을 함유한 Tetraethoxy silane 15 내지 25 중량부 또는 콜로이달 실리카 15 내지 25몰을 함유한 Tetraethoxy silane 5 내지 15 중량부와, N-Octyltriethoxy silane 15 내지 25 중량부 또는 N-Octyltriethoxy silane 25 내지 35 중량부로부터 얻어지는 반응물에 희석제인 이소프로필알코올 용매 60 내지 70 중량부를 첨가하여 용해시키는 것이다.
또한, 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제 시공방법은 시공면의 콘크리트 덩어리나 이물질, 오일 및 페인트를 제거한 후 돌출 부위는 제거하고 크랙이나 패인 곳은 수지 모르타르로 충진 처리하는 단계(S10)와; 숏 블라스트(shot blast) 또는 워터 젯(water jet)을 사용하여 잔사를 완전히 제거하여 콘크리트 시공면을 정돈하는 단계(S20)와; 상기 정돈된 콘크리트 시공면에 저압(5kg/㎠) 스프레이어로 시공 면에서 20cm 띄어 수직으로 0.3L/㎡을 도포 침투시키는 단계(S30); 을 구비한다.
또한, 상기 침투시킨 단계(S30) 이후에 조건에 따라 도포 회수를 2 내지 3회 조절하는 단계를 더 포함한다.
또한, 상기 세라믹 침투방수 강화제를 소지면에 롤러, 스프레이, 붓 중에서 어느 하나로 선택되는 방법으로 도포 침투시켜 콘크리트 내부를 수밀화하는 동시에 콘크리트 내부에 실란화 방수포막을 형성하여 방수, 방식, 방청, 내염, 크랙을 방지하고, 내구력을 향상시켜 중성화를 방지할 수 있는 것이다.
상기 소지면은 콘크리트재, 철재, 목재 중 선택된 어느 하나일 수 있고, 보다 바람직하기로는 콘크리트재일 것이다.
상술한, 세라믹 침투방수 강화제는 가수분해 되어 형성된 실란올이 무기표면(M-OH)과의 실옥산결합(Si-O-M)을 형성하여 금속산화물을 형성함으로써 콘크리트 기공 또는 모세관 표면이 실란화(silanized)되여 물과, 공기, 그 외의 염화이온 화학물질을 차단할 수 있는 것이다.
3종의 침투방수 강화제를 제조하여 성능 평가한 내용을 일예로 본 발명의 바람직한 일실시예에 보면, 먼저, 세라겔 EM-50 20중량부와 n-Octyltriethoxy silane(OFS-6341) 20중량부를 반응조 넣고 혼합하였고, 반응조에 들어있는 혼합액을 상온에서 190~200 rpm으로 조정하고 3~4시간 동안 교반해 용액을 균질한 알킬화(실란화)용액으로 만들고, 98 rpm으로 조절하고 희석제인 IPA 60중량부를 투입하여 용해시켜 반응을 종료하였다.
상기와 같은 침투방수 강화제 제조공정에 있어서 세라겔 EM-50과 OFS-6341 silane의 혼합비율(몰분율)을 변경해가면서 다음 표 1과 같이 3종의 침투방수제를 제조하였다.
| 시 료 명 | 세라겔 EM-50(몰%) | OFS-6341 실란 |
| S-1 | 40 | 60 |
| S-2 | 50 | 50 |
| S-3 | 60 | 40 |
상기와 같이 얻어진 3종의 침투방수 강화제에 대하여 아래와 같이 성능평가를 수행하였다.
| 시험항목 재료명 | S-1 | S-2 | S-3 |
| 침투깊이 | 5.6mm | 4.2mm | 3.3mm |
| 흡수비 | 0.007 | 0.009 | 0.087 |
| 투수비 | 0.09 | 0.002 | 0.048 |
| 염화이온 침투저항성 | 528 Coulombs | 529 Coulombs | 529 Coulombs |
| 압축강도 | 31.5N/mm2 | 31.8N/mm2 | 31.8N/mm2 |
| 내투수성 | 이상 없음 | 이상 없음 | 이상 없음 |
| 연필경도(미스비시연필) | 5H | 5.5H | 5.6H |
| 중성화 깊이 | 0.0 mm | 0.0 mm | 0.0mm |
| 내 알카리성 | 이상 없음 | 이상 없음 | 이상 없음 |
| 내 염수성 | 이상 없음 | 이상 없음 | 이상 없음 |
표 2. 3종의 침투방수 강화제의 성능 평가 결과
상기 표 2의 결과로부터 본 발명의 세라믹 침투방수 강화제는 혼합 비율의 범위가 크지 않은 이상, 방수, 방식, 중성화 방지제로 우수한 침투방수 강화제임을 확인할 수 있는 것이다.
상술한 바와 같은, 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제 조성물과 그 제조방법은 콘크리트 구조물, 토목구조물, 해양구조물, 오폐수 처리장, 상수도 시설, 철도, 교량의 방수, 방식, 내염, 불연성, 중성화 방지용으로 적용할 수 있으므로 그 적용대상이 광범위하다.
도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었으며, 여기서 사용된 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며, 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능할 것이며, 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
Claims (8)
- 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제 조성물에 있어서,
콜로이달 실리카 15 내지 25몰을 함유한 Tetraethoxy silane 15 내지 25 중량부와, N-Octyltriethoxy silane 15 내지 25 중량부와, 희석제 60 내지 70 중량부로 이루어진 것을 포함함을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제 조성물. - 제 1항에 있어서,
상기 콜로이달 실리카 15 내지 25 몰을 함유한 Tetraethoxy silane 15 내지 25 중량부와, N-Octyltriethoxy silane 15 내지 25 중량부로 이루어진 것이 수밀성이 양호하고 강도가 증가하며, 소수성이면서 비등이 없어 2차 코팅해 침투시킬 수 있고. 미립자 사이에 방수막을 형성하여 수분 침입을 막고, 열화요인이 되는 유해무질인 염화이온 및 CO2 가스를 사전에 차단하여 콘크리트의 중성화를 예방할 수 있는 것을 포함함을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제 조성물. - 제 1항에 있어서,
상기 Tetraethoxy silane에 포함되어 있는 콜로이달 실리카는 용액상으로, 나트륨염을 0.1 내지 0.5중량부를 포함하고, 기타 물, 콜로이드 형성물질 및 pH 조절물질을 함유하고 있는 10 내지 20㎛의 초미립자 콜로이드 용액으로 pH는 8.5인 고형분 함량 28~32중량부의 용액인 것을 포함함을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제 조성물. - 제 1항에 있어서,
상기 희석제는 알코올 용매이고, 이소프로필 알콜을 용매 내에서 졸(sol)화될 수 있는 조성이며, 이러한 졸은 겔화를 거처 방수막을 형성하는 것을 포함함을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제 조성물. - 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제 제조 방법에 있어서,
콜로이달 실리카 15 내지 25몰과 Tetraethoxy silane 15 내지 25 중량부 또는 콜로이달 실리카 15 내지 25몰과 Tetraethoxy silane 5 내지 15 중량부를 반응조에 넣고,190 내지 250 rpm으로 조정하고 55℃에서 3 내지 10 시간 정도 유지하면서 용액이 투명하고 분리 현상이 없으면 반응을 중단하는 단계(S1)와;
상기 반응 중단 후 콜로이달 실리카 15 내지 25몰을 함유한 Tetraethoxy silane 15 내지 25 중량부 또는 콜로이달 실리카 15 내지 25몰을 함유한 Tetraethoxy silane 5 내지 15 중량부와, N-Octyltriethoxy silane 15 내지 25 중량부 또는 N-Octyltriethoxy silane 25 내지 35 중량부를 혼합하는 단계(S2)와;
상기 콜로이달 실리카 15 내지 25몰을 함유한 Tetraethoxy silane 15 내지 25 중량부 또는 콜로이달 실리카 15 내지 25몰을 함유한 Tetraethoxy silane 5 내지 15 중량부와, N-Octyltriethoxy silane 15 내지 25 중량부 또는 N-Octyltriethoxy silane 25 내지 35 중량부로부터 얻어지는 반응물에 희석제인 이소프로필알코올 용매 60 내지 70 중량부를 첨가하여 용해시키는 단계(S3); 을 포함함을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제 제조 방법. - 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제 시공 방법에 있어서,
시공면의 콘크리트 덩어리나 이물질, 오일 및 페인트를 제거한 후 돌출 부위는 제거하고 크랙이나 패인 곳은 수지 모르타르로 충진 처리하는 단계(S10)와;
숏 블라스트(shot blast) 또는 워터 젯(water jet)을 사용하여 잔사를 완전히 제거하여 콘크리트 시공면을 정돈하는 단계(S20)와;
상기 정돈된 콘크리트 시공면에 저압(5kg/㎠) 스프레이어로 시공 면에서 20cm 띄어 수직으로 0.3L/㎡을 도포 침투시키는 단계(S30); 을 포함함을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제 시공 방법. - 제 6항에 있어서,
상기 침투시킨 단계(S30) 이후에 조건에 따라 도포 회수를 2 내지 3회 조절하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제 시공 방법. - 제 6항에 있어서,
상기 세라믹 침투방수 강화제를 소지면에 롤러, 스프레이, 붓 중에서 어느 하나로 선택되는 방법으로 도포 침투시켜 콘크리트 내부를 수밀화하는 동시에 콘크리트 내부에 실란화 방수포막을 형성하여 방수, 방식, 방청, 내염, 크랙을 방지하고, 내구력을 향상시켜 중성화를 방지할 수 있는 것을 포함함을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 세라믹 침투방수 강화제 시공 방법.
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