WO2016167451A1 - 액상 구체방수제의 제조방법, 이에 의하여 제조된 구체방수제 조성물 및 이를 이용한 시공방법 - Google Patents

액상 구체방수제의 제조방법, 이에 의하여 제조된 구체방수제 조성물 및 이를 이용한 시공방법 Download PDF

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WO2016167451A1
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임명수
김명지
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(주)피엠씨
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B41/46—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with organic materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials

Definitions

  • the present invention relates to a liquid concrete waterproofing agent, and more particularly, to a liquid type concrete waterproofing agent that can impart waterproofness to the concrete structure itself by mixing concrete and pouring concrete, and a manufacturing method thereof and a construction method using the same.
  • Concrete is composed of aggregates such as water, cement, sand and gravel, and is used to form building structures such as buildings, bridges, and tunnels by using a hydration reaction in which cement and water react and harden.
  • the concrete structure is divided into the underground layer buried in the ground, the surface layer exposed to the air, the basement layer is always in contact with the moisture and the durability can be reduced as the contraction and expansion repeated with the change of temperature.
  • the degradation of durability of concrete is especially affected by water, water acts as a medium to deteriorate concrete, and dissolved sulfates, nitrates, carbonates and acid rain can accelerate the damage of concrete structures.
  • Methods of providing waterproofness to concrete include a method of forming a waterproof film on the surface of the concrete, a method of infiltrating the waterproofing agent to a certain depth, and a method of preventing voids and cracks inside the concrete, as in the third case.
  • the method of giving is called concrete waterproofing.
  • Concrete waterproofing is implemented by reducing the mixing amount of water to suppress the generation of internal voids, filling the internal voids into fine particles, a method of mixing the water repellent material to prevent the internal penetration of moisture and the like.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a method for producing a liquid concrete waterproofing agent improved workability while the waterproof performance by various mechanisms.
  • the present invention in order to achieve the above object, 100 parts by weight of water, 15 to 20 parts by weight of stearic acid amide, 15 to 20 parts by weight of oleic acid, 40 to 50 parts by weight of sulfonated naphthalene formaldehyde condensate, sodium naphthionate 1 to 2 parts by weight, 5 to 10 parts by weight of ammonia aqueous solution and 0.5 to 1 part by weight of a surfactant, and stirred for 15 minutes at a temperature of 80 to 90 °C to prepare a water-repellent impregnated mixed solution, and 100 parts by weight of water (dispersion medium ), 2 to 3 parts by weight of silica fume, 20 to 30 parts by weight of activated silica, 3 to 5 parts by weight of diatomaceous earth, and 10 to 15 parts by weight of water-soluble latex, and stirred for 15 minutes at a temperature of 70 to 90 °C inorganic particles filled dispersion solution To prepare a second step and the water-
  • 0.5 to 1 parts by weight of hydrogel particles are mixed with 100 parts by weight of the specific waterproofing solution, and further comprising a fifth step of stirring at room temperature for 10 minutes while applying ultrasonic waves.
  • a fifth step of stirring at room temperature for 10 minutes while applying ultrasonic waves can be.
  • the hydrogel particles are preferably 5 to 20 microns in diameter.
  • the manufacturing method of the liquid concrete waterproofing agent of this invention has the following effects.
  • the fatty acid metal salt is produced in the manufacturing process of the mixed solution to impart water repellency inside the concrete, thereby improving the waterproof performance of the concrete.
  • the dispersion solution contains inorganic particles such as silica fume and activated silica, and these inorganic particles fill the internal pores to make the concrete internal structure more dense, especially inorganic particles of different diameters are used. Watertightness can be improved more.
  • the dispersion solution is mixed with a water-soluble resin, thereby preventing the aggregation of the inorganic particles and improving the dispersibility of the inorganic particles.
  • the fluidizing agent and the air entraining agent are included, so that the mixing ratio of water can be reduced while improving the workability, and thus the watertightness can be further improved.
  • the water repellent contains hydrogel particles, the penetration of water into the water is effectively prevented from penetrating the water further by the expansion action of the hydrogel particles.
  • Corrosion inhibitor is included to prevent corrosion of rebar.
  • Figure 1 illustrates in order the method for producing a liquid concrete waterproofing agent of the present invention.
  • the production method of the liquid concrete waterproofing agent of the present invention is 100 parts by weight of water, 15 to 20 parts by weight of stearic acid amide, 15 to 20 parts by weight of oleic acid, 40 to 50 parts by weight of sulfonated naphthalene formaldehyde condensate, sodium naphthionate 1 to 2 parts by weight, 5 to 10 parts by weight of ammonia aqueous solution and 0.5 to 1 part by weight of a surfactant, and stirred for 15 minutes at a temperature of 80 to 90 °C to prepare a water-repellent impregnated mixed solution, and 100 parts by weight of water (dispersion medium ), 2 to 3 parts by weight of silica fume, 20 to 30 parts by weight of activated silica, 3 to 5 parts by weight of diatomaceous earth and 10 to 15 parts by weight of water-soluble latex, and stirred for 15 minutes at a temperature of 70 to 90 °C inorganic particles filled dispersion solution To prepare a second step and
  • FIG. 1 illustrates in order the method for producing a liquid concrete waterproofing agent of the present invention.
  • the liquid sphere waterproofing method of the present invention is a manufacturing step of the water-repellent impregnated mixed solution (S1), the preparation step of the inorganic particle-filled dispersion solution (S2), the manufacturing step of the concrete waterproofing base solution (S3), specific Preparation step of the waterproofing solution (S4) and mixing of the hydrogel particles (S5).
  • the steps are performed sequentially, and each step functions to mix the components expressing the waterproof performance by different mechanisms into the components of the specific waterproofing agent.
  • the first step is to prepare a water-repellent mixed solution.
  • the water-repellent mixed solution contains a fatty acid salt as a basic water-repellent component, and contains a fluidizing agent and a surfactant.
  • the water repellent component may be produced by reacting stearic acid amide, oleic acid, and an aqueous ammonia solution, and the stearic acid amide may be specifically N, N'-methylene bis stearic acid amide.
  • Stearic acid amide and oleic acid ammonia aqueous solution, fatty acid salts such as stearic acid salt and oleic acid salt contain hydrophobic groups to push moisture into the concrete.
  • Stearic acid amide is preferably 15 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of water as a solvent, oleic acid is 15 to 20 parts by weight relative to 100 parts by weight of water. If the amount of stearic acid amide and oleic acid is less than 15 parts by weight, respectively, the water repellency is excessively lowered, and if the amount exceeds 20 parts by weight, respectively, the strength of concrete may be reduced.
  • the amount of the aqueous ammonia solution is preferably 5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of water as a solvent. If the amount of the aqueous ammonia solution is less than 5 parts by weight unreacted stearic acid and oleic acid may be present, if more than 10 parts by weight may cause corrosion of aggregates and the like by ammonia.
  • the water repellent mixed solution may further comprise a glidant and a surfactant.
  • a glidant and a surfactant As the fluidizing agent, sulfonated melamineformaldehyde condensate (SM), sodium naphthionate, and the like may be used.
  • the fluidizing agent is included in the concrete composition to lower the viscosity, and can reduce the mixing amount of the minimum amount of water for workability, thereby suppressing the formation of voids in the concrete.
  • the sulfonated naphthalene formaldehyde condensate, which is a fluidizing agent is preferably mixed in an amount of 40 to 50 parts by weight relative to 100 parts by weight of water, which is a solvent. If it is less than 40 parts by weight, the fluidity imparting effect is too small.
  • Another fluidizing agent, sodium naphthionate, together with the function of the fluidizing agent, has the function of reacting a part of stearic acid amide with oleic acid to produce fatty acid salts.
  • the addition of sodium naphthionate further improves the water repellency. It is preferable that the addition amount of sodium naphthionate is 1-2 weight part with respect to 100 weight part of water which is a solvent. When the content of sodium naphthionate is less than 1 part by weight, it is difficult to produce a fatty acid salt, and when it exceeds 2 parts by weight, rebar corrosion by sodium components may occur.
  • the surfactant is required for the dispersion of stearic acid amide and oleic acid, specifically, may be alkyl benzene sulfonate, and the amount thereof is preferably 0.5 to 1 parts by weight based on 100 parts by weight of water as a solvent.
  • the step of preparing the water-repellent mixed solution is preferably performed at 80 to 90 ° C. for 10 to 20 minutes. Such temperature conditions are advantageous for dissolving fatty acids such as stearic amide and oleic acid.
  • the second step is to prepare the inorganic particle filling dispersion.
  • the inorganic particle filling dispersion solution includes fine particles such as silica fume, activated silica, and diatomaceous earth. These inorganic particles are included in the concrete structure to fill the internal voids generated by the hydration reaction. Silica fume, activated silica and diatomaceous earth are preferred to have different particle sizes, and silica fume is preferably larger in particle size than active silica and diatomaceous earth. Mixing inorganic particles of different particle sizes is more advantageous for filling voids of various sizes.
  • the particle size of silica fume is preferably in the range of 50 to 300 microns, and the particle size of activated silica and diatomaceous earth is preferably in the range of 10 to 50 microns.
  • the inorganic particle filling dispersion further includes a water soluble latex.
  • the water-soluble latex increases the viscosity of the inorganic particle-filled dispersion solution to help the inorganic particles to be more uniformly dispersed in the inorganic particle-filled dispersion solution.As a polymer resin, when the concrete is cured, a fine membrane is formed in the voids and the void space inside the concrete. It also performs a function to fundamentally prevent the movement of water.
  • the amount of silica fume is preferably 2 to 3 parts by weight relative to 100 parts by weight of water as a dispersion, the amount of activated silica is preferably 20 to 30 parts by weight, and the amount of diatomaceous earth is preferably 3 to 5 parts by weight, which is silica fume, active
  • the amount of water-soluble latex is 10-15 weight part.
  • Inorganic particle filling dispersion is preferably prepared under the conditions of stirring for 10 to 20 minutes at a temperature of 70 to 90 °C.
  • the third step is to mix the water-repellent mixed solution prepared in the first step and the inorganic particle filling dispersion solution prepared in the second step to prepare a concrete waterproofing base solution.
  • the mixing ratio of the water-repellent imparting mixed solution and the inorganic particle filling dispersion solution is preferably 1: 0.5 to 1: 0.8 by weight. If the mixing ratio of the inorganic particle filling dispersion is less than 1: 0.5, the void filling effect by the inorganic particles may be insufficient, and large voids may be generated inside, and if the mixing ratio of the inorganic particle filling dispersion solution is more than 1: 0.8, water repellency is imparted.
  • the waterproof effect may be insufficient due to the deterioration of the effect.
  • Mixing of the water-repellent imparting mixed solution and the inorganic particle filling dispersion solution is preferably performed at a temperature of 70 to 80 ° C. for 5 to 15 minutes.
  • the fourth step is to prepare a concrete waterproofing solution by mixing the air entrainer and corrosion inhibitor in the concrete waterproofing base solution prepared in the third step.
  • the air entrainer functions to control the viscosity and air content distribution of the concrete mixture by generating fine bubbles.
  • sodium lauryl sulfate may be used.
  • Corrosion inhibitors function to prevent corrosion of reinforcing bars in concrete, and specifically, sodium benzoate may be used.
  • the amount of the air entraining agent is preferably 1 to 2 parts by weight relative to 100 parts by weight of the concrete waterproofing base solution, and the amount of the corrosion inhibitor is preferably 1 to 2 parts by weight relative to 100 parts by weight of the concrete waterproofing base solution.
  • Mixing of the air entrainer and the corrosion inhibitor is preferably performed for 5 to 15 minutes at a temperature of 70 to 80 ° C.
  • the fifth step is to mix the hydrogel particles with the spherical waterproofing solution prepared in the fourth step.
  • the hydrogel particles are preferably mixed at a ratio of 0.5 to 1 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the specific waterproofing liquid, and the mixing time of the hydrogel particles is preferably 5 to 15 minutes. If the blending amount of the hydrogel particles is less than 0.5 parts by weight, the waterproofing effect by the hydrogel particles is too small, and if it exceeds 1 part by weight, the strength may be lowered.
  • the hydrogel particles are polymer resin particles having the property of absorbing and expanding water, and specifically, may be poly-2-hydroxyethylmethacrylate (PHEMA).
  • Hydrogel particles are dispersed inside the concrete structure, and when water penetrates from the surface, it expands while absorbing moisture. Hydrogel particles located in the concrete interior voids function to fill the voids as they expand and prevent moisture from penetrating further into the interior. Hydrogel particles basically have the property of absorbing and expanding moisture, but depending on the concentration of the salt contained in the moisture, the absorbed moisture may be discharged to the outside. Since there are many kinds of salts in the liquid spherical waterproofing agent, the hydrogel particles are present in a relatively unexpanded state in the state of the liquid spherical waterproofing agent or the concrete composition.
  • Hydrogel which was dispersed and dispersed in the state of the cured concrete sphere, absorbs moisture in the state where groundwater and rainwater penetrate from the outside, and fills the pores, thereby preventing moisture from penetrating.
  • the particle size of the hydrogel particles is preferably 5 to 20 microns. If the particle size of the hydrogel particles is less than 5 microns, manufacturing is difficult, and if it exceeds 20 microns, dispersion becomes difficult.
  • the liquid spherical waterproofing agent prepared by the above method may include a water repellent imparting material, an inorganic particle filling material, hydrogel particles, and the like, and when mixed with concrete or mortar composition, may produce concrete or mortar having high water resistance.
  • Such liquid concrete waterproofing agent should be mixed with the concrete or mortar composition before pouring, and may be mixed with the concrete or mortar composition in a field mixing method or a factory mixing method.
  • On-site mixing is a method of mixing directly by mixing into a mix truck, and after mixing the liquid concrete waterproofing agent into the inside of the mixing truck, it is mixed uniformly while rotating at high speed for 3 minutes or more.
  • Plant mixing is a method of mixing a liquid concrete waterproofing agent in a batcher plant that is a facility for producing a large amount of concrete or mortar composition. It can be added to mixed water so that it may contain.
  • the first step for the preparation of a liquid sphere waterproofing agent is 175 g of N, N'-methylene bis stearic acid amide, 175 g of oleic acid, 450 g of sulfonated naphthalene formaldehyde condensate, 15 g of sodium naphthionate, 70 g of aqueous ammonia and alkyl 7 g of benzene sulfonate were mixed. The mixed solution was stirred at a temperature of 85 ° C. for 15 minutes to prepare a water repellent mixed solution.
  • the water-repellent mixed solution and the inorganic particle filling dispersion solution were mixed at a weight ratio of 1: 0.65, and stirred at a temperature of 70 to 80 ° C. for 10 minutes to prepare a concrete waterproofing base solution.
  • Example 2 After the fourth step in Example 1, 7.5 g of poly-2-hydroxyethyl methacrylate particles (average particle size: 10 microns) was mixed with 1000 g of a concrete waterproofing solution, followed by stirring for 10 minutes at room temperature while applying ultrasonic waves. In addition, a liquid concrete waterproofing agent was prepared.
  • the liquid concrete waterproofing liquid prepared according to Example 1 was added to the mortar mixed with 1000 parts by weight of portland cement, 2450 parts by weight of sand, and 500 parts by weight of water. 0.2 wt% was added and stirred at room temperature for 5 minutes to prepare a mortar composition.
  • the liquid concrete waterproofing liquid prepared according to Example 1 was added to the mortar mixed with 1000 parts by weight of portland cement, 2450 parts by weight of sand, and 500 parts by weight of water. 0.5 wt% was added, and stirred at room temperature for 5 minutes to prepare a mortar composition.
  • the liquid concrete waterproofing liquid prepared according to Example 1 was added to the mortar mixed with 1000 parts by weight of portland cement, 2450 parts by weight of sand, and 500 parts by weight of water. 0.7 wt% was added and stirred at room temperature for 5 minutes to prepare a mortar composition.
  • the liquid concrete waterproofing liquid prepared according to Example 2 was added to the mortar mixed with 1000 parts by weight of Portland cement, 2450 parts by weight of sand, and 500 parts by weight of water. 0.2 wt% was added and stirred at room temperature for 5 minutes to prepare a mortar composition.
  • the liquid concrete waterproofing liquid prepared according to Example 2 was added to the mortar mixed with 1000 parts by weight of Portland cement, 2450 parts by weight of sand, and 500 parts by weight of water. 0.5 wt% was added, and stirred at room temperature for 5 minutes to prepare a mortar composition.
  • the liquid concrete waterproofing liquid prepared according to Example 2 was added to the mortar mixed with 1000 parts by weight of Portland cement, 2450 parts by weight of sand, and 500 parts by weight of water. 0.7 wt% was added and stirred at room temperature for 5 minutes to prepare a mortar composition.
  • Example 2-1 In order to measure the strength, absorption ratio, and permeability ratio of the concrete composition, a mortar composition was prepared in the same manner as in Example 2-1 except that no liquid concrete waterproofing solution was added.
  • Table 1 summarizes the composition ratio of the concrete composition prepared according to Examples 1-1 to Comparative Examples.
  • Table 2 summarizes the evaluation results. The results of the examples confirmed that the absorption ratio and permeability ratio is superior to the comparative example. In particular, the absorption ratio and permeability ratio performance of Example 2-1 to Example 2-3 were excellent.

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Abstract

본 발명의 액상 구체방수제의 제조방법은 물 100중량부, 스테아린산 아마이드 15 내지 20중량부, 올래인산 15 내지 20중량부, 술포네이티드 나프탈렌 포름알데하이드 축합물 40 내지 50중량부, 나프티온산 나트륨 1 내지 2중량부, 암모니아 수용액 5 내지 10중량부 및 계면활성제 0.5 내지 1중량부를 혼합하고, 80 내지 90℃의 온도에서 15분간 교반하여 발수성부여 혼합용액을 제조하는 제1단계와, 물 100중량부(분산매), 실리카 퓸 2 내지 3중량부, 활성실리카 20 내지 30중량부, 규조토 3 내지 5중량부 및 수용성 라텍스 10 내지 15중량부를 혼합하고, 70 내지 90℃의 온도에서 15분간 교반하여 무기입자충전 분산용액을 제조하는 제2단계와, 상기 발수성부여 혼합용액과 무기입자충전 분산용액을 1:0.5 내지 1:0.8의 중량비로 혼합하고, 70 내지 80℃의 온도에서 10분간 교반하여 구체방수 기초용액을 제조하는 제3단계와, 상기 구체방수 기초용액 100중량부에 나트륨 라우릴 황산염 1 내지 2중량부, 소듐 벤조에이트 1 내지 2중량부를 혼합하고, 70 내지 80℃의 온도에서 10분간 교반하여 구체방수액을 제조하는 제4단계와, 상기 구체방수액 100중량부에 하이드로 겔 입자 0.5 내지 1중량부를 혼합하고, 초음파를 가하면서 상온에서 10분간 교반하는 제5단계를 포함한다.

Description

액상 구체방수제의 제조방법, 이에 의하여 제조된 구체방수제 조성물 및 이를 이용한 시공방법
본 발명은 액상 구체방수제에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 레미콘에 혼합하여 콘크리트를 타설함으로써 콘크리트 구조물 자체에 방수성을 부여할 수 있는 액상 타입의 구체방수제와 이의 제조방법 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.
콘크리트는 물, 시멘트, 모래, 자갈 등의 골재 등을 구성성분으로 하며, 시멘트와 물이 반응하여 굳어지는 수화반응을 이용하여 건물, 교량, 터널 등의 건축 구조물을 형성하는데 이용된다.
콘크리트 구조물은 땅속에 묻히는 지하층, 공기에 노출되는 표층부로 나누어 지는데, 지하층은 항상 수분에 접하여 있고 온도의 변화에 따른 수축 및 팽창이 반복되면서 내구성이 저하될 수 있다. 콘크리트의 내구성 저하는 특히 수분에 의한 영향을 많이 받으며, 물은 콘크리트를 열화시키는 매개체 역할을 하며 용존되어 있는 황산염, 질산염, 탄산염, 산성비 등은 콘크리트 구조물의 손상을 가속화할 수 있다.
콘크리트가 경화되는 과정인 수화반응에서 콘크리트 내부에 공극이 형성되는 것은 필연적인데, 이러한 내부 공극은 콘크리트 구조물에 수분이 침투하는 경로가 된다. 내부 공극을 통하여 수분이 침투하면 미세균열을 발생시킬 수 있고, 이는 콘크리트의 방수성능을 저하시키는 동시에 철근 등을 부식시키면서 콘크리트 구조물의 수명에도 큰 영향을 미칠 수 있다.
콘크리트에 방수성을 부여하는 방법으로는 콘크리트 표면에 방수막을 형성하는 방법, 일정 깊이까지 방수제를 침투시키는 방법, 콘크리트 내부 공극과 크랙 발생을 방지하는 방법 등이 있는데, 세 번째 경우와 같이 콘크리트 자체에 방수성을 부여하는 방법을 구체방수라고 부른다. 구체 방수는 물의 혼합량을 감소시켜 내부 공극의 발생을 억제하는 방법, 내부 공극을 미세한 입자로 메우는 방법, 발수성을 가지는 물질을 혼합하여 수분의 내부 침투를 방지하는 방법 등에 의하여 구현된다.
콘크리트 구체방수제에 관한 선행문헌으로는 한국공개특허 제2009-100885호가 있다. 상기 선행문헌은 올레산 35∼42중량%, 부틸셀루솔브 30∼32중량%, 모노 에타놀아민 10∼15중량%, 오산화인 3∼5중량%, 유동화제 5∼10중량%, 소포제 1∼3중량% 및 물 10∼15중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 액상형 콘크리트 구체방수제에 관하여 개시하고 있다. 그러나 상기 선행문헌에 개시된 구체 방수제는 발수성분에 의한 방수 성능에만 의존하고 있으므로 방수 성능의 개선 효과에 한계를 가지고 있다. 따라서, 다양한 메커니즘에 의하여 방수 성능이 발현되면서도 작업성이 우수한 새로운 액상 구체 방수제의 개발 필요성이 매우 크다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 다양한 메커니즘에 의한 방수 성능이 발현되면서도 작업성이 개선된 액상 구체방수제의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 과제를 달성하기 위하여, 물 100중량부, 스테아린산 아마이드 15 내지 20중량부, 올래인산 15 내지 20중량부, 술포네이티드 나프탈렌 포름알데하이드 축합물 40 내지 50중량부, 나프티온산 나트륨 1 내지 2중량부, 암모니아 수용액 5 내지 10중량부 및 계면활성제 0.5 내지 1중량부를 혼합하고 80 내지 90℃의 온도에서 15분간 교반하여 발수성부여 혼합용액을 제조하는 제1단계와, 물 100중량부(분산매), 실리카 퓸 2 내지 3중량부, 활성실리카 20 내지 30중량부, 규조토 3 내지 5중량부 및 수용성 라텍스 10 내지 15중량부를 혼합하고 70 내지 90℃의 온도에서 15분간 교반하여 무기입자충전 분산용액을 제조하는 제2단계와, 상기 발수성부여 혼합용액과 무기입자충전 분산용액을 1:0.5 내지 1:0.8의 중량비로 혼합하고 70 내지 80℃의 온도에서 10분간 교반하여 구체방수 기초용액을 제조하는 제3단계와, 상기 구체방수 기초용액 100중량부에 나트륨 라우릴 황산염 1 내지 2중량부, 소듐 벤조에이트 1 내지 2중량부를 혼합하고 70 내지 80℃의 온도에서 10분간 교반하여 구체방수액을 제조하는 제4단계를 포함하는 액상 구체방수제의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제4단계 후에, 상기 구체방수액 100중량부에 하이드로 겔 입자 0.5 내지 1중량부를 혼합하고, 초음파를 가하면서 상온에서 10분간 교반하는 제5단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 하이드로 겔 입자는 직경이 5 내지 20마이크론인 것이 바람직하다.
본 발명의 액상 구체방수제의 제조방법은 아래의 효과를 가진다.
1. 발수성부여 혼합용액의 제조과정에서 지방산 금속염이 생성되어서 콘크리트 내부에 발수성을 부여함으로써 콘크리트의 방수성능이 향상된다.
2. 무기입자충전 분산용액에는 실리카 퓸, 활성실리카 등의 무기입자들이 포함되어 있고, 이들 무기입자들은 내부 공극을 충진하여 콘크리트 내부조직을 보다 치밀하게 하며, 특히 서로 다른 직경의 무기입자들이 이용되어서 수밀성을 보다 향상시킬 수 있다.
3. 무기입자충전 분산용액에는 수용성 수지가 혼합되어 있어서, 무기입자의 응집을 방지하여 무기입자의 분산성을 향상시킬 수 있다.
4. 구체방수제의 성분으로 유동화제, 공기 연행제가 포함되어 있어서, 작업성을 개선하면서도 물의 혼합비율을 감소시킬 수 있으므로 수밀성을 더욱 향상시킬 수 있다.
5. 구체방수제에 하이드로 겔 입자가 포함되어 있으므로, 내부로 수분이 침투할 경우 하이드로 겔 입자의 팽창 작용에 의하여 수분이 더 이상의 깊이로 침투하는 것이 효과적으로 방지된다.
6. 부식 방지제가 포함되어서 철근 등의 부식이 방지된다.
도 1은 본 발명의 액상 구체방수제의 제조방법을 순서대로 도시한 것이다.
본 발명의 액상 구체방수제의 제조방법은 물 100중량부, 스테아린산 아마이드 15 내지 20중량부, 올래인산 15 내지 20중량부, 술포네이티드 나프탈렌 포름알데하이드 축합물 40 내지 50중량부, 나프티온산 나트륨 1 내지 2중량부, 암모니아 수용액 5 내지 10중량부 및 계면활성제 0.5 내지 1중량부를 혼합하고 80 내지 90℃의 온도에서 15분간 교반하여 발수성부여 혼합용액을 제조하는 제1단계와, 물 100중량부(분산매), 실리카 퓸 2내지 3중량부, 활성실리카 20 내지 30중량부, 규조토 3 내지 5중량부 및 수용성 라텍스 10 내지 15중량부를 혼합하고 70 내지 90℃의 온도에서 15분간 교반하여 무기입자충진 분산용액을 제조하는 제2단계와, 상기 발수성부여 혼합용액과 무기입자충전 분산용액을 1:0.5 내지 1:0.8의 중량비로 혼합하고 70 내지 80℃의 온도에서 10분간 교반하여 구체방수 기초용액을 제조하는 제3단계와, 상기 구체방수 기초용액 100중량부에 나트륨 라우릴 황산염 1 내지 2중량부, 소듐 벤조에이트 1 내지 2중량부를 혼합하고 70 내지 80℃의 온도에서 10분간 교반하여 구체방수액을 제조하는 제4단계를 포함한다.
도 1은 본 발명의 액상 구체방수제의 제조방법을 순서대로 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 액상 구체방수제 제조방법은 발수성부여 혼합용액의 제조 단계(S1), 무기입자충전 분산용액의 제조 단계(S2), 구체방수 기초 용액의 제조 단계(S3), 구체 방수액의 제조 단계(S4) 및 하이드로 겔 입자의 혼합 단계(S5)를 포함한다. 상기 단계들은 순차적으로 진행되는 것이 바람직하고, 각 단계는 서로 다른 메커니즘에 의하여 방수 성능을 발현시키는 성분들을 구체방수제의 성분으로 혼합시키는 기능을 한다.
첫 번째 단계는 발수성부여 혼합용액의 제조 단계이다. 발수성부여 혼합용액은 지방산 염을 기본적인 발수성분으로 포함하고, 유동화제와 계면활성제를 포함하고 있다. 발수성분은 스테아린산 아마이드(stearic acid amide) 및 올래인산(oleic acid)과 암모니아 수용액이 반응하여 생성될 수 있고, 스테아린산 아마이드는 구체적으로 N, N'-메틸렌 비스스테아린산 아마이드일 수 있다. 스테아린산 아마이드와 올래인산 암모니아 수용액은 스테아린산 염과 올래인산 염 같은 지방산 염은 소수성기를 포함하여 콘크리트 내부로 침투하는 수분을 밀어내는 기능을 한다. 스테아린산 아마이드는 용매인 물 100중량부 대비 15내지 20중량부, 올래인산은 물 100중량부 대비 15 내지 20중량부인 것이 바람직하다. 스테아린산 아마이드와 올래인산의 양이 각각 15중량부 미만이면 발수성능이 지나치게 저하되고, 각각 20중량부를 초과하면 콘크리트의 강도가 저하될 수 있다. 암모니아 수용액의 양은 용매인 물 100중량부 대비 5 내지 10중량부인 것이 바람직하다. 암모니아 수용액의 양이 5중량부 미만이면 미반응된 스테아린산과 올래인산이 존재할 수 있고, 10중량부를 초과하면 암모니아에 의하여 골재 등의 부식이 발생할 수 있다.
발수성부여 혼합 용액은 유동화제와 계면활성제를 더 포함할 수 있다. 유동화제는 술포네이티드 나프탈렌 포름알데하이드 축합물(sulphonated melamineformaldehyde condensate, SM), 나프티온산 나트륨(sodium naphthionate) 등이 이용될 수 있다. 유동화제는 콘크리트 조성물에 포함되어서 점도를 낮추는 기능을 하는데, 작업성을 위한 최소량의 물의 혼합량을 낮출 수 있으므로 콘트리트의 공극 형성을 억제할 수 있다. 유동화제인 술포네이티드 나프탈렌 포름알데하이드 축합물은 용매인 물 100중량부 대비 40 내지 50중량부로 혼합되는 것이 바람직한데, 40중량부 미만이면 유동성 부여 효과가 지나치게 적고, 50중량부를 초과하면 콘크리트의 강도가 저하될 수 있다. 또 다른 유동화제인 나프티온산 나트륨은 유동화제의 기능과 함께 스테아린 산 아마이드와 올래인산의 일부가 반응하여 지방산 염을 생성하는 기능을 함께 가진다. 나프티온산 나트륨의 첨가는 발수성능을 더욱 개선한다. 나프티온산 나트륨의 첨가량은 용매인 물 100중량부 대비 1 내지 2중량부인 것이 바람직하다. 나프티온산 나트륨의 함량이 1중량부 미만이면 지방산 염 생성 효과가 발생되기 어렵고, 2중량부를 초과하면 나트륨 성분에 의한 철근 부식이 발생할 수 있다. 계면활성제는 스테아린산 아마이드와 올래인산의 분산을 위해 필요한데, 구체적으로 알킬벤젠 설포네이트(alkyl benzene sulfonate)일 수 있고, 그 양은 용매인 물 100중량부 대비 0.5 내지 1중량부인 것이 바람직하다. 발수성부여 혼합용액의 제조단계는 80 내지 90℃로 10 내지 20분간 진행되는 것이 바람직한데, 이러한 온도조건은 스테아린산 아마이드와 올래인산 같은 지방산의 용해에 유리한 조건이 된다.
두 번째 단계는 무기입자충전 분산용액의 제조 단계이다. 무기입자충전 분산용액은 실리카 퓸(silica fume), 활성실리카, 규조토와 같은 미세한 입자를 포함한다. 이러한 무기입자들은 콘크리트 구조물 내부에 포함되어서 수화반응에서 생성된 내부 공극을 메우게 된다. 실리카 퓸, 활성실리카, 규조토는 서로 다른 입도을 가지는 것이 바람직한데, 실리카 퓸은 활성실리카와 규조토에 비하여 입도가 큰 것이 바람직하다. 서로 다른 입도의 무기입자가 혼합되면 다양한 크기의 공극을 메우는데 보다 유리하다. 실리카 퓸의 입도는 50 내지 300마이크론의 범위에 있는 것이 바람직하고, 활성실리카와 규조토의 입도는 10 내지 50마이크론의 범위에 있는 것이 바람직하다. 무기입자충전 분산용액은 수용성 라텍스를 더 포함한다. 수용성 라텍스는 무기입자충전 분산용액의 점도를 높여서 무기입자충전 분산용액에서 무기입자들이 보다 균일하게 분산 유지 되는 것을 도와주고, 고분자 수지로서 콘크리트가 경화시 내부에서 공극과 공극 내부 공간에 미세한 멤브레인을 형성하여 물의 이동통로를 근본적으로 방지하는 기능도 함께 수행한다. 실리카 퓸의 양은 분산액인 물 100중량부 대비 2 내지 3중량부인 것이 바람직하고, 활성실리카의 양은 20 내지 30중량부인 것이 바람직하며, 규조토의 양은 3 내지 5중량부인 것이 바람직한데, 이는 실리카 퓸, 활성실리카, 규조토의 바람직한 입도를 고려하여 다양한 내부 공극을 메울 수 있는 성분비이다. 수용성 라텍스의 양은 10 내지 15중량부인 것이 바람직하다. 무기입자충전 분산용액은 70 내지 90℃의 온도에서 10 내지 20분 동안 교반하는 조건에서 제조되는 것이 바람직하다.
세 번째 단계는 상기 첫 번째 단계에서 제조된 발수성부여 혼합용액과 두 번째 단계에서 제조된 무기입자충전 분산용액을 혼합하여 구체방수 기초용액을 제조하는 것이다. 이때, 발수성부여 혼합용액과 무기입자충전 분산용액의 혼합비는 1:0.5 내지 1:0.8의 중량비인 것이 바람직하다. 혼합비가 1:0.5 보다 무기입자충전 분산용액이 적게 들어가면 무기입자에 의한 공극 메우기 효과가 부족하여 내부에 큰 공극이 생성될 수 있고, 혼합비가 1:0.8보다 무기입자충전 분산용액이 많이 들어가면 발수성부여 효과의 저하로 방수효과가 부족할 수 있다. 발수성부여 혼합용액과 무기입자충전 분산용액의 혼합은 70 내지 80℃의 온도에서 5 내지 15분간 수행되는 것이 바람직하다.
네 번째 단계는 상기 세 번째 단계에서 제조된 구체방수 기초용액에 공기 연행제와 부식 억제제를 혼합하여 구체방수액을 제조하는 것이다. 공기 연행제는 미세한 기포를 발생시켜 콘크리트 혼합물의 점도 및 공기량 분포를 조절하는 기능을 하는데, 구체적으로 나트륨 라우릴 황산염(sodium lauryl sulfate)이 이용될 수 있다. 부식 억제제는 콘크리트 내부의 철근 등이 부식되는 것을 방지하는 기능을 하는데, 구체적으로 소듐 벤조에이트(sodium benzoate)가 이용될 수 있다. 공기 연행제의 양은 구체방수 기초용액 100중량부 대비 1 내지 2중량부인 것이 바람직하고, 부식 억제제의 양은 구체방수 기초용액 100중량부 대비 1 내지 2중량부인 것이 바람직하다. 공기 연행제와 부식 역제제의 혼합은 70 내지 80℃의 온도에서 5 내지 15분간 수행되는 것이 바람직하다.
다섯 번째 단계는 상기 네 번째 단계에서 제조된 구체방수액에 하이드로 겔 입자를 혼합하는 것이다. 하이드로 겔 입자는 상기 구체방수액 100중량부 대비 0.5 내지 1중량부의 비율로 혼합되는 것이 바람직하고, 하이드로 겔 입자의 혼합시간은 5 내지 15분간인 것이 바람직하다. 하이드로겔 입자의 혼합량이 0.5중량부 미만이면 하이드로 겔 입자에 의한 방수효과가 지나치게 적고, 1중량부를 초과하면 강도가 저하될 수 있다. 하이드로 겔 입자는 물을 흡수하여 팽창하는 성질을 가지고 있는 고분자 수지 입자인데, 구체적으로는 폴리-2-하이드록시에틸메타아크릴레이트(poly-2-hydroxyethylmethacrylate, PHEMA)일 수 있다. 하이드로 겔 입자는 콘크리트 구조물 내부에 분산되고, 표면에서 수분이 침투하면 수분을 흡수하면서 팽창한다. 콘크리트 내부 공극에 위치한 하이드로 겔 입자는 팽창하면서 공극을 메우고, 수분이 더 이상 내부로 침투하는 것을 방지하는 기능을 한다. 하이드로 겔 입자는 기본적으로 수분을 흡수하여 팽창하는 성질을 가지고 있지만, 수분에 포함된 염의 농도에 따라 흡수된 수분을 외부로 배출하기도 한다. 액상 구체방수제에는 많은 종류의 염들이 존재하므로 하이드로 겔 입자가 액상 구체방수제 또는 콘크리트 조성물에 존재하는 상태에서는 상대적으로 팽창이 이루어지지 않은 상태로 존재한다. 양생된 콘크리트 구체 상태 내에서 분산되어 존재하던 하이드로 겔은 외부에서 지하수, 빗물 등이 침투하는 상태에서는 수분을 흡수하면서 공극을 메워 더 이상 수분이 침투하지 못하는 기능을 한다. 하이드로 겔 입자의 입도는 5 내지 20마이크론인 것이 바람직하다. 하이드로 겔 입자의 입도가 5마이크론 미만이면 제조가 어렵고, 20마이크론을 초과하면 분산이 어려워진다.
상기의 방법으로 제조된 액상 구체방수제는 발수성부여 물질, 무기입자충전 물질, 하이드로겔 입자 등을 포함하여, 콘크리트 또는 모르타르 조성물에 혼합되면 높은 방수성을 가지는 콘크리트 또는 모르타르를 제조할 수 있다. 이러한 액상 구체방수제는 타설 전에 콘크리트 또는 모르타르 조성물에 혼합되어야 하는데, 현장혼합 방식 또는 공장혼합 방식으로 콘크리트 또는 모르타르 조성물에 혼합될 수 있다. 현장혼합은 믹스트럭(mix truck)에 직접 투입하여 혼합하는 방식으로서, 믹스트럭의 내부에 액상 구체방수제를 투입한 후 3분 이상 고속회전하면서 균일하게 혼합한다. 공장혼합은 대량의 콘크리트 또는 모르타르 조성물을 제조하는 설비인 배처플랜트(batcher plant)에서 액상 구체방수제를 혼합하는 방식으로서, 콘크리트 또는 모르타르 배합설계 혼합수(물)량에 1루배당 3 내지 3.5kg이 함유되도록 혼합수에 첨가하여 사용할 수 있다.
아래에서 실시예와 평가예를 이용하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
실시예 1(액상 구체방수제의 제조)
액상 구체 방수제의 제조를 위한 첫 번째 단계로, 물 1L에 N, N'-메틸렌 비스스테아린산 아마이드 175g, 올래인산 175g, 술포네이티드 나프탈렌 포름알데하이드 축합물 450g, 나프티온산 나트륨15g, 암모니아 수용액 70g 및 알킬벤젠 설포네이트 7g을 혼합하였다. 상기 혼합액을 85℃의 온도에서 15분간 교반하여 발수제 혼합용액을 제조하였다.
이어서, 두 번째 단계로 물 1L에 실리카 퓸 25g, 활성실리카 250g, 규조토 40g, 수용성 라텍스 120g을 혼합하고, 80℃의 온도에서 15분간 교반하여 무기입자충전 분산용액을 제조하였다.
이어서, 세 번째 단계로 상기 발수성부여 혼합용액과 무기입자충전 분산용액을 1:0.65의 중량비로 혼합하고, 70 내지 80℃의 온도에서 10분간 교반하여 구체방수 기초용액을 제조하였다.
이어서, 네 번째 단계로 상기 구체방수 기초용액 1000g에 나트륨 라우릴 황산염 15g, 소듐 벤조에이트 15g을 혼합하고, 75℃의 온도에서 10분간 교반하여 구체방수액을 제조하였다.
실시예 2(액상 구체방수제의 제조)
상기 실시예 1에서 네 번째 단계 후에, 구체방수액 1000g에 폴리-2-하이드록시에틸메타아크릴레이트 입자(평균입도 : 10마이크론) 7.5g을 혼합하고, 초음파를 가하면서 상온에서 10분간 교반하는 단계를 추가하여 액상 구체방수제를 제조하였다.
실시예 1-1(콘크리트 조성물의 제조)
콘크리트 조성물에 관한 강도, 흡수비, 투수비를 측정하기 위하여, 포틀랜드 시멘트 1000중량부, 모래 2450중량부, 물 500중량부로 혼합된 모르타르에, 실시예 1에 따라 제조된 액상 구체방수액을 포틀랜드 시멘트의 0.2중량%로 첨가하고, 상온에서 5분간 교반하여 모르타르 조성물을 제조하였다.
실시예 1-2(콘크리트 조성물의 제조)
콘크리트 조성물에 관한 강도, 흡수비, 투수비를 측정하기 위하여, 포틀랜드 시멘트 1000중량부, 모래 2450중량부, 물 500중량부로 혼합된 모르타르에, 실시예 1에 따라 제조된 액상 구체방수액을 포틀랜드 시멘트의 0.5중량%로 첨가하고, 상온에서 5분간 교반하여 모르타르 조성물을 제조하였다.
실시예 1-3(콘크리트 조성물의 제조)
콘크리트 조성물에 관한 강도, 흡수비, 투수비를 측정하기 위하여, 포틀랜드 시멘트 1000중량부, 모래 2450중량부, 물 500중량부로 혼합된 모르타르에, 실시예 1에 따라 제조된 액상 구체방수액을 포틀랜드 시멘트의 0.7중량%로 첨가하고, 상온에서 5분간 교반하여 모르타르 조성물을 제조하였다.
실시예 2-1(콘크리트 조성물의 제조)
콘크리트 조성물에 관한 강도, 흡수비, 투수비를 측정하기 위하여, 포틀랜드 시멘트 1000중량부, 모래 2450중량부, 물 500중량부로 혼합된 모르타르에, 실시예 2에 따라 제조된 액상 구체방수액을 포틀랜드 시멘트의 0.2중량%로 첨가하고, 상온에서 5분간 교반하여 모르타르 조성물을 제조하였다.
실시예 2-2(콘크리트 조성물의 제조)
콘크리트 조성물에 관한 강도, 흡수비, 투수비를 측정하기 위하여, 포틀랜드 시멘트 1000중량부, 모래 2450중량부, 물 500중량부로 혼합된 모르타르에, 실시예 2에 따라 제조된 액상 구체방수액을 포틀랜드 시멘트의 0.5중량%로 첨가하고, 상온에서 5분간 교반하여 모르타르 조성물을 제조하였다.
실시예 2-3(콘크리트 조성물의 제조)
콘크리트 조성물에 관한 강도, 흡수비, 투수비를 측정하기 위하여, 포틀랜드 시멘트 1000중량부, 모래 2450중량부, 물 500중량부로 혼합된 모르타르에, 실시예 2에 따라 제조된 액상 구체방수액을 포틀랜드 시멘트의 0.7중량%로 첨가하고, 상온에서 5분간 교반하여 모르타르 조성물을 제조하였다.
비교예(콘크리트 조성물의 제조)
콘크리트 조성물에 관한 강도, 흡수비, 투수비를 측정하기 위하여, 액상 구체 방수액을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 2-1과 동일한 방법으로 모르타르 조성물을 제조하였다.
아래의 표 1에 실시예 1-1 내지 비교예에 따라 제조된 콘크리트 조성물의 조성비를 정리하였다.
[표 1]
Figure PCTKR2016000761-appb-I000001
평가예(압축강도 및 방수성능 평가)
실시예들과 비교예의 모르타르 조성물을 이용하여 KS F 2405 및 KS F 4926에 규정된 평가방법에 따라 압축강도비, 흡수비, 투수비를 각각 측정하였다.
아래의 표 2에 평가결과를 정리하였다. 실시예들의 결과가 비교예보다 흡수비와 투수비가 우수함을 확인하였다. 특히 실시예 2-1 내지 실시예 2-3의 흡수비와 투수비 성능이 우수하였다.
[표 2]
Figure PCTKR2016000761-appb-I000002
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 일 구현예를 이용하여 설명한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에서 설명된 구현 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 구현예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (3)

  1. 물 100중량부, 스테아린산 아마이드 15 내지 20중량부, 올래인산 15 내지 20중량부, 술포네이티드 나프탈렌 포름알데하이드 축합물 40 내지 50중량부, 나프티온산 나트륨 1 내지 2중량부, 암모니아 수용액 5 내지 10중량부 및 계면활성제 0.5 내지 1중량부를 혼합하고, 80 내지 90℃의 온도에서 15분간 교반하여 발수성부여 혼합용액을 제조하는 제1단계;
    물 100중량부(분산매), 실리카 퓸 2 내지 3중량부, 활성실리카 20 내지 30중량부, 규조토 3 내지 5중량부 및 수용성 라텍스 10 내지 15중량부를 혼합하고, 70 내지 90℃의 온도에서 15분간 교반하여 무기입자충전 분산용액을 제조하는 제2단계;
    상기 발수성부여 혼합용액과 무기입자충전 분산용액을 1:0.5 내지 1:0.8의 중량비로 혼합하고, 70 내지 80℃의 온도에서 10분간 교반하여 구체방수 기초용액을 제조하는 제3단계; 및
    상기 구체방수 기초용액 100중량부에 나트륨 라우릴 황산염 1 내지 2중량부, 소듐 벤조에이트 1 내지 2중량부를 혼합하고, 70 내지 80℃의 온도에서 10분간 교반하여 구체방수액을 제조하는 제4단계;를 포함하는 액상 구체방수제의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제4단계 후에, 상기 구체방수액 100중량부에 하이드로 겔 입자 0.5 내지 1중량부를 혼합하고, 초음파를 가하면서 상온에서 10분간 교반하는 제5단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 구체방수제의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하이드로 겔 입도는 5 내지 20마이크론인 것을 특징으로 하는 액상 구체방수제의 제조방법.
PCT/KR2016/000761 2015-04-16 2016-01-25 액상 구체방수제의 제조방법, 이에 의하여 제조된 구체방수제 조성물 및 이를 이용한 시공방법 WO2016167451A1 (ko)

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