KR101870361B1

KR101870361B1 - 패각 분말을 활용한 콘크리트용 친환경 고기능성 폴리머 복합 방수제

Info

Publication number: KR101870361B1
Application number: KR1020170002122A
Authority: KR
Inventors: 엄점동
Original assignee: 엄정동
Priority date: 2017-01-06
Filing date: 2017-01-06
Publication date: 2018-06-22

Abstract

본 발명은 패각 분말을 활용한 친환경 고기능성 폴리머 복합 방수제 및 이를 적용한 콘크리트 구조물에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로 설명하면 콘크리트 구조물의 기계적, 화학적 물성을 향상시킬 수 있는 친환경적이면서도 다기능성을 가지는 패각 분말을 활용한 친환경 고기능성 폴리머 복합 방수제 및 이를 적용한 콘크리트 구조물에 관한 것이다.

Description

패각 분말을 활용한 콘크리트용 친환경 고기능성 폴리머 복합 방수제{Eco friendly-high functional polymer waterproof material for concrete using shell powder}

본 발명은 중금속, 총휘발성유기화합물의 배출량이 거의 없으면서도 콘크리트 구조물에 방수성, 내구성을 향상시킬 수 있는 패각 분말을 활용한 친환경 고기능성 폴리머 복합 방수제 및 이를 적용한 콘크리트 구조물에 관한 것이다.

콘크리트는 연속한 모세관공극을 갖는 다공질 구조로서 외부환경에 따라 동결융해, 중성화, 염해 등의 복합적인 원인으로 인해 부식되어 내구성저하를 초래하게 된다. 이는 콘크리트 구조물의 성능저하뿐 아니라 균열 및 박리를 일으켜 누수로 이어지는 원인이 되므로 별도의 방수층을 필요로 한다.

도막 방수재로서 에폭시, 아크릴, 우레탄 계통 재료들은 색상, 초기 접착력, 내약품성이 우수하다. 하지만 콘크리트와 친화력이 떨어지며, 도막의 들뜸 현상이 발생하고 내구성이 떨어지며, 휘발성 유기용제 사용으로 작업 중 사고 발생 및 환경오염 유발 같은 단점을 지닌다. 일부 수정 방수재는 뛰어난 작업성과 친환경적으로 각광을 받고 있지만 내부의 수분증발이 원활히 이루어지지 못하여 도막이 쉽게 탈락되는 문제를 내포하고 있다.

일반적으로 콘크리트의 표면처리 방법에는 콘크리트 표면을 도장재료로 도장하는 방법과, 콘크리트 속으로 재료를 침투시키는 방법이 있다. 상기와 같이 콘크리트의 표면을 처리함으로써 외부의 염소이온이나 수분, 탄산가스 등 콘크리트에 유해한 물질의 침투가 억제되어 콘크리트 구조물의 내구성이 상실되는 원인을 줄여주는 효과가 있다.

종래에는 표면코팅제로 폴리 아크릴레이트 에멀션 등과 같은 에멀션 수지들이 주로 사용되었다. 에멀션 수지란 물속에서 200~1000㎚ 입자의 폴리머 미립자가 균일하게 분산하여 우유처럼 되어 있는 상태로 콜로이드의 일종이며, 그 미립자가 고무인 상태를 라텍스, 수지인 경우를 에멀션이라고 한다. 상기한 에멀션 수지가 구비해야 할 중요한 조건은 시멘트와의 혼합 안정성이다. 에멀션 수지가 시멘트와 혼합되어 반죽될 때 기계적 확산 작용이나 시멘트에서 유리된 칼슘 이온에 의해 에멀션 수지가 응고되어 에멀션이 깨어지지 않도록 해야 한다. 그러나 종래의 제품들은 음이온성 또는 비이온성 유화제로 제조된 에멀션 형태의 제품들이기 때문에 에멀션 입자가 크고 입자의 안정성이 정전기적 반발력에만 기인하기 때문에 칼슘이온에 의해 쉽게 응고되어 에멀션이 깨어진다는 문제점이 있다. 또한, 종래 제품은 콘크리트에 다양한 물성을 부여하기 위해서는 감수제, 등의 다양한 혼화제를 별도로 첨가해야 하는 문제점이 있었다.

또한, 콘크리트 표면 처리 기술과 관련하여, 선진국에서는 유해물질의 함량에 대한 세부적 기준을 마련하여, 이에 만족하는 제품만을 생산할 수 있도록 엄격한 규제가 뒤따르고 있으며, 국내에서도 환경성을 언급하는 제품의 선호도가 양호하게 나타나는 경향이 있고, 규제 역시 엄격하게 변모하고 있기 때문에 추세에 적합한 제품 개발이 필요한 시점에 있다.

또한, 선진 외국의 경우 끊임없이 방수도료를 개발하고 있으나, 국내에서는 저가의 일반 도료 또는 기능성 재료를 일부 혼합한 단순한 기술제품들이 시장에 출시되고 있으며, 고기능성 방수도료 제품인 경우 요구량은 계속적으로 상존하고 있으며 대부분 선진국에서 고가로 수입되고 있는 상황에서 친환경 고기능성의 특수제품에 대한 조속한 연구개발이 필요한 실정이다.

대한민국 공개번호 제2006-0081071호(공개일 2006. 07. 12)

본 발명은 기존 유해물질을 배출하는 콘크리트 방수재와 달리, 친환경적 재료를 사용하면서도 콘크리트의 방수성 및 기계적 물성을 크게 향상시킬 수 있는 최적의 조성 및 조성비를 가지는 친환경 고기능성 폴리머 복합 방수제를 제공하고자 한다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 친환경 고기능성 폴리머 복합 방수제는 물, 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 수지, 비닐아세테이트 에틸렌 코폴리머(vinylacetate ethylene copolymer, VAE) 수지, 폴리머 디스퍼젼(polymer dispersion), 중금속-VOC(Volatile organic compound) 흡착제, 항균성 방부제, 메셀로스(mecellose), 부착강도 향상제, 내마모성 향상제 및 첨가제를 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 친환경 고기능성 폴리머 복합 방수제를 이용하여 표면 처리한 콘크리트 구조물을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 친환경 고기능성 폴리머 복합 방수제는 친환경적인 소재를 흡착제로 도입하여 효과적으로 TVOC(Total Volatile organic compound) 및 중금속 배출을 최소화 또는 방지하며, 콘크리트 도료 및/또는 콘크리트 표면과의 우수한 부착강도 및 압축강도를 가질 뿐만 아니라, 낮은 물 흡수계수비를 가지는 바 방수성이 우수하기 때문에 콘크리트 구조물의 내구안정성을 크게 향상시킬 수 있다.

도 1은 준비예 1에서 실시한 패각류의 XRD 측정 그래프이다.
도 2a ~ 도 2d 각각은 차례대로 준비예 1에서 측정한 바지락, 꼬막, 꼬막, 굴의 SEM 측정 결과이다.
도 3은 준비예 1에서 실시한 패각분말의 폼알데하이드 및 VOC 흡착력 실험의 개략적인 모식도이다.
도 4는 준비예 1의 폼알데하이드 및 VOC(벤젠, 톨루엔, 자일렌) 흡착력 실험 결과이다.
도 5는 준비예 1에서 측정한 패각분말의 압축강도 측정 결과이다.
도 6은 실험예 2에서 실시한 응결시간 측정 사진이다.
도 7은 실험예 3에서 실시에 사용된 압축강도 측정 장치의 사진이다.
도 8은 실험예 5의 투수성 측정에 사용한 투수장비 사진이다.
도 9는 실험예 6의 부착강도 시험장면을 찍은 사진이다.
도 10은 실험예 7의 안정성 측정의 시험체를 나타낸 사진이다.
도 11a 및 도 11b 각각은 실험예 8의 내산성 및 내알칼리성 측정 사진이다.
도 12는 제조예 1의 모르타르를 이용하여 제조한 콘크리트의 물성 측정을 의뢰하여 받은 시험성적서이다.
도 13은 제조예 1의 모르타르를 이용하여 제조한 콘크리트의 내산성, 내알칼리성 측정을 의뢰하여 받은 시험성적서이다.
도 14는 제조예 1의 모르타르를 이용하여 제조한 콘크리트의 TVOC 및 톨루엔, 폼알데하이드 검출 측정을 의뢰하여 받은 시험성적서이다.
도 15는 제조예 1의 모르타르를 이용하여 제조한 콘크리트의 촉진내후성 측정을 의뢰하여 받은 시험성적서이다.
도 16은 제조예 1의 모르타르를 이용하여 제조한 콘크리트의 동결융해성 측정을 의뢰하여 받은 시험성적서이다.
도 17a 및 도 17b는 실시예 1의 폴리머 복합 방수제의 중금속 측정을 의뢰하여 받은 시험성적서이다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 친환경 고기능성 폴리머 복합 방수제(이하, "폴리머 복합 방수제"로 칭한다.)는 물, 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 수지, 비닐아세테이트 에틸렌 코폴리머(vinylacetate ethylene copolymer, VAE) 수지, 폴리머 디스퍼젼(polymer dispersion), 중금속-VOC(Volatile organic compound) 흡착제, 항균성 방부제, 메셀로스(mecellose), 부착강도 향상제, 내마모성 향상제 및 첨가제를 포함한다.

본 발명의 폴리머 복합 방수제 조성 중 상기 SBR 수지는 저온 유화 중합한 것으로서, 천연고무 수지에 비해 품질이 균일하고 내열성 및 내마모성이 우수하며, 본 발명에서 콘크리트 도료 표면 강화제의 내마모성 향상 및 조성물들의 바인더 역할을 하는 것이다. 상기 SBR 수지의 사용량은 물 100 중량부에 대하여, 15 ~ 60 중량부를, 바람직하게는 18.5 ~ 51 중량부를, 더욱 바람직하게는 25 ~ 45 중량부를 사용할 수 있다. 이때, SBR 수지의 사용량이 15 중량부 미만이면 표면 강화제의 적정 압축강도, 부착성을 확보하지 못할 수 있고, 60 중량부를 초과하여 사용하면 오히려 표면 강화제의 점도가 너무 높아져서 조성물간 혼화성 및 도포성이 떨어지는 문제가 있을 수 있다.

본 발명의 폴리머 복합 방수제 조성 중 상기 VAE 수지는 일반적인 유기 접착제와 달리 휘발성 유기용매를 사용하지 않고도 단지 온도를 높여서 피착제와의 접착을 가능케 하는 역할을 한다. 본 발명에서 상기 VAE 수지의 사용량은 물 100 중량부에 대하여 8 ~ 45 중량부를, 바람직하게는 9.2 ~ 40.8 중량부를, 더욱 바람직하게는 12 ~ 28 중량부를 사용할 수 있다. 이때, VAE 수지 사용량이 8 중량부 미만이면 표면 강화제의 적정 부착강도를 확보하지 못할 수 있으며, VAE 수지 사용량이 45 중량부를 초과하여 사용하면 과다 사용으로 비경제적이고, 상대적으로 다른 조성물의 함량을 적게 사용하게 되어 압축강도를 저하시키는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.

본 발명의 폴리머 복합 방수제 조성 중 상기 폴리머 디스퍼젼은 표면 강화제의 수분 투수 및 흡수에 대한 저항성을 향상시키는 역할을 하는 것으로서, 당업계에서 사용하는 일반적인 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 비닐아세테이트-버사틱액시드 비닐 에스테르 공중합체(Vinyl acetate and vinyl ester of Versatic Acid copolymer), 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(Ethylene-vinyl acetate copolymer) 및 스티렌-부타디엔 공중합체(styrene-butadiene copolymer) 중에서 선택된 단종 또는 2종 이상을 혼용하여 사용할 수 있다. 그리고, 본 발명에서 상기 폴리머 디스퍼젼의 사용량은 물 100 중량부에 대하여 4 ~ 24 중량부를, 바람직하게는 4.8 ~ 20.4 중량부를, 더욱 바람직하게는 6 ~ 18 중량부를 사용할 수 있으며, 이때, 폴리머 디스퍼젼의 사용량이 4 중량부 미만이면 그 사용량이 너무 적어서 표면 강화제의 물 흡수계수비가 증가하는 문제가 있을 수 있고, 그 사용량이 24 중량부를 초과하여 사용하면 다른 조성물들간의 상용성, 혼화성이 저하되어 표면 강화제의 전반적인 기계적 물성이 저하되는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.

또한, 본 발명의 폴리머 복합 방수제 조성 중 중금속-VOC 흡착제는 콘크리트 구조물, 콘크리트 도료 등에서 발생하는 중금속, 휘발성 유기화합물을 흡착하여 콘크리트 구조물 외부로 방출되는 것을 방지 및/또는 최소화시키는 역할을 한다. 본 발명에서 상기 중금속-VOC 흡착제로는 친환경 소재인 패각분말을 사용할 수 있고, 바람직하게는 꼬막 패각분말, 대합 패각분말 및 바지락 패각분말 중에서 선택된 단종 또는 2종 이상을 혼용하여 사용하거나, 더욱 바람직하게는 꼬막 패각을 사용하는 것이 가격 경쟁력 및 재료 수급성 측면에서 유리하다. 그리고, 상기 패각분말은 평균입경 15㎛ ~ 40㎛로 분말화된 것을 사용하는 것이 좋다. 본 발명에서 상기 중금속-VOC 흡착제의 사용량은 물 100 중량부에 대하여 6 ~ 15 중량부를, 바람직하게는 7.2 ~ 10.3 중량부를, 더욱 바람직하게는 8 ~ 10 중량부를 사용하는 것이 좋으며, 이때, 중금속-VOC 흡착제의 사용량이 15 중량부를 초과하면 표면 강화제의 점도를 크게 증가시켜서 코팅 작업성이 떨어질 수 있으며, 중금속-VOC 흡착제의 사용량이 6 중량부 미만이면 그 사용량이 너무 적어서 중금속 및/또는 VOC 흡착 효과가 미비할 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.

또한, 본 발명의 폴리머 복합 방수제 조성 중 항균성 방부제는 항균 및/또는 항곰팡이 역할을 부여하기 위해 사용하는 것으로서, 당업계에서 사용하는 일반적인 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 카오린 및 산업용 방부제 중에서 선택된 단종 또는 2종 이상을 혼용하여 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 카오린을 사용할 수 있다. 본 발명에서 상기 향균성 방부제의 사용량은 2 ~ 10 중량부를, 바람직하게는 3.5 ~ 8.3 중량부를, 더욱 바람직하게는 5 ~ 8 중량부를 사용할 수 있으며, 이때, 항균성 방부제 사용량이 2 중량부 미만이면 그 사용량이 너무 적어서 항균 효과를 볼 수 없을 수 있고, 10 중량부를 초과하여 사용하는 것은 비경제적이다.

또한, 본 발명의 폴리머 복합 방수제 조성 중 상기 메셀로스는 에테르화 반응으로 통하여 셀룰로오스 분자 내의 수산화기를 메톡시기와 하이드록시프로복실기로 치환시켜 제조한 수용성 고분자로서, 본 발명에서 점도를 증가시켜 부착력을 향상시키는 역할을 한다. 본 발명에서 상기 메셀로스의 사용량은 물 100 중량부에 대하여 0.5 ~ 5 중량부를, 바람직하게는 1.2 ~ 2.2 중량부를, 더욱 바람직하게는 1.5 ~ 2 중량부를 사용하는 것이 좋으며, 이때, 메셀로스 사용량이 0.5 중량부 미만이면 점도가 약화되어 부착성능을 향상시키는 효과를 볼 수 없을 수 있고, 그 사용량이 5 중량부를 초과하면 점도가 과도하게 증가하여 제품의 사용상의 문제를 유발할 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.

또한, 본 발명의 폴리머 복합 방수제 조성 중 상기 부착강도 향상제는 표면 강화제에 발생할 수 있는 공극을 화학적 반응을 통해 공극을 메워서 표면 강화제의 초기 코팅 작업성, 콘크리트 표면 및/또는 콘크리트 도료 등과의 접착성, 부착강도를 향상시키는 역할을 한다. 상기 부착강도 향상제로는 규산나트륨 및 칼슘포메이트 중에서 선택된 단종 또는 2종 이상을 혼용하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 규산나트륨을 사용하는 것이 좋다. 그리고, 본 발명에서 상기 부착강도 향상제의 사용량은 물 100 중량부에 대하여 1 ~ 7 중량부를, 바람직하게는 1.5 ~ 6.1 중량부를, 더욱 바람직하게는 2 ~ 5 중량부를 사용하는 것이 좋으며, 부착강도 향상제의 사용량이 1 중량부 미만이면 적절한 부착강도 향상 효과를 볼 수 없을 수 있고, 부착강도 향상제의 사용량이 7 중량부를 초과하면 표면 강화제의 도막(코팅) 작업성이 떨어지는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.

또한, 본 발명의 폴리머 복합 방수제 조성 중 상기 내마모성 향상제는 내마모성 향상제는 표면 강화제의 표면 강도 향상, 내마모성 증대 및 내열성 증대 역할을 한다. 내마모성 향상제로는 카본블랙을 사용하는 것이 좋다. 그리고, 본 발명에서 상기 내마모성 향상제의 사용량은 물 100 중량부에 대하여 1 ~ 5 중량부를, 바람직하게는 1.2 ~ 2.5 중량부를, 더욱 바람직하게는 1.5 ~ 2.3 중량부를 사용하는 것이 좋다. 이때, 내마모성 향상제의 사용량이 1 중량부 미만이면 그 사용량이 너무 적어서 내마모성, 표면 강도 향상 효과를 볼 수 없을 수 있으며, 5 중량부를 초과하여 사용하면 과다 사용으로 인해 방수층의 신축성이 저하되어 균열을 유발하는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.

본 발명의 폴리머 복합 방수제는 소포제, 분산제 및 가소제 중에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 첨가제의 사용량은 표면 강화제의 효과를 감소시키지 않는 0.1 ~ 10 중량부, 바람직하게는 0.6 ~ 1.8 중량부 범위에서 사용하는 것이 좋다.

그리고, 첨가제 중 상기 소포제는 당업계에서 사용하는 일반적인 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 미네랄 오일계, 실리콘계 및 비실리콘계 폴리머 중에서 선택된 단독 또는 2종 이상을 혼용하여 사용할 수 있다.

또한, 첨가제 중 상기 분산제는 당업계에서 사용하는 일반적인 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 수계 분산제 중에서 선택된 단독 또는 2종 이상을 혼용하여 사용할 수 있다.

그리고, 첨가제 중 상기 가소제도 당업계에서 사용하는 일반적인 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 프탈산에스테르계 가소제, 직쇄 이염기산 에스테르계 가소제, 연산 에스테르계 가소제, 폴리에스테르계 가소제 및 니트릴계 합성고무 중에서 선택된 단독 또는 2종 이상을 혼용하여 사용할 수 있다.

앞서 설명한 조성 및 조성비로 구성된 본 발명의 표면 강화제는 KS F 4925에 의거하여 측정시, 부착강도가 2.00 N/mm² 이상, 바람직하게는 부착강도가 2.03 ~ 2.15 N/mm² 일 수 있다.

또한, 본 발명의 폴리머 복합 방수제는 KS F 4925에 의거하여 측정시, 압축강도 31.0 N/mm² 이상, 바람직하게는 32.0 ~ 35.0 N/mm² 일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 32.5 ~ 34.8 N/mm² 일 수 있다.

또한, 본 발명의 폴리머 복합 방수제는 KS F 2609에 의거하여 측정시, 물 흡수계수비가 0.29 이하, 바람직하게는 0.250 ~ 0.285일 수 있다.

또한, 본 발명의 폴리머 복합 방수제는 KS F 4925에 의거하여 측정시, 동결용해 후 부착강도가 0.6 N/mm² 이상일 수 있으며, 바람직하게는 0.65 ~ 1.0 N/mm² 일 수 있다.

본 발명의 폴리머 복합 방수제는 실내 공기질 공정 시험기준으로 측정시, 총휘발성유기화합물(TVOC) 배출량이 0.004 mg/(m²ㆍh) 이하일 수 있으며, 바람직하게는 0.001 ~ 0.0035 mg/(m²ㆍh)일 수 있다.

또한, 본 발명의 폴리머 복합 방수제는 실내 공기질 공정 시험기준으로 측정시, 폼알데하이드(formdalhyde) 배출량이 0.03 mg/(m²ㆍh) 이하일 수 있고, 바람직하게는 0.001 ~ 0.025 mg/(m²ㆍh)일 수 있다.

나아가, 본 발명의 폴리머 복합 방수제는 내구안정성이 우수하여 팽창, 균열 또는 비틀림이 없으며, 내산성, 내알칼리성이 우수하기 때문에 갈라짐, 벗겨짐, 용출이 없거나 최소화된 표면 강화제이다. 또한, 우수한 내후성 및 동결용해성을 지니고 있다.

이러한 본 발명의 폴리머 복합 방수제를 콘크리트 표면 및/또는 콘크리트 도료 표면에 코팅시킴으로서 우수한 내구성, 방수성, 기계적 강도 및 친환경적인 콘크리트 구조물을 제공할 수 있다.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.

[ 실시예 ]

준비예 1 : 중금속- VOC 흡착제 선정

국내에서 생산되는 대표적인 패각 4종류(굴, 꼬막, 대합, 바지락)를 대상으로 비중 측정 및 화학적 성분 분석과 같은 패각 자체의 기초물성을 측정하였다, 그리고 분쇄한 패각을 시멘트 모르타르에 혼입한 후 압축강도를 측정하여 도료 표면 강화제에 적용성을 평가하여 최적의 패각 분말을 선정하였다.

(1) 비중 측정 및 수분에 대한 흡수율 측정

패각류의 물리적 성능을 확인하기 위한 실험으로 우선 비중(KSM0602)과 흡수율(KSF2504)을 측정하였다.

패각류의 비중과 수분에 대한 흡수율을 측정한 결과를 하기 표 1에 나타내었으며, 굴을 제외한 나머지 패각의 비중은 2.6~2.7g/㎤의 범위로 측정되었으며, 흡수율 또한 1.8~2.0%로 유사하게 측정되었다. 반면 굴의 경우, 비중은 다른 패각에 비해 절반인 1.358 g/㎤로 측정되었고 흡수율은 9.4%로 다른 패각류에 비해 높게 측정되었다. 종합적으로 고려해보면, 굴은 꼬막, 대합, 바지락의 패각보다 상대적으로 약한 다공질의 재질로 구성된 것으로 판단된다.

구분	굴	꼬막	대합	바지락	시험방법
비중 (g/㎤)	1.358	2.743	2.690	2.697	KS M 0602
흡수율 (%)	9.44	2.02	1.85	2.48	KS F 2504

(2) X선 형광 분석기( XRF ) 측정

XRF를 이용하여 패각류의 화학적 성분을 분석한 결과 표 2에 나타내었으며, 이의 측정 데이터를 도 1의 A, B에 나타내었다. 굴을 제외한 모든 패각에서 CaO 성분의 함량이 90% 이상인 것으로 나타났으며, 그 외 SiO₂ 및 Na₂O가 미량 함유되어 있는 것으로 나타났다.

굴의 경우에도 CaO 성분이 다량 함유되어 있는 것으로 측정되었으나, 다른 패각에 비해 10% 정도 낮은 함유량을 보이고 있다. 뿐만 아니라 다른 패각과는 다르게 굴의 경우에는 Cl 성분이 5.9% 정도 함유되어 있는 것으로 측정되었다.

구분	CaO	Na ₂ O	SiO ₂	SO ₃	Al ₂ O ₃	Fe ₂ O ₃	P ₂ O ₅	K ₂ O
바지락	94.9734	1.0125	1.8393	0.5283	0.4542	0.5815	0.1260	0.0939
꼬막	95.9515	-	1.6848	0.6587	0.5836	0.5905	0.1003	0.0807
대합	92.7901	1.1309	3.0987	0.5925	0.9850	0.6332	0.2282	0.1327
굴	84.5974	5.9262	1.6319	1.1921	0.4529	0.3224	0.2947	0.2390

그리고, 도 1의 XRD 데이터를 분석해 보면, 대합, 꼬막, 바지락의 경우 CaCO₃의 결정상 중 아라고나이트(Aragonite) 와 캘사이트(Calcite)가 복합적으로 구성되어 있는 것으로 나타났으나, 대부분 아라고나이트로 이루어져 있는 것을 알 수 있다. 반면 굴의 경우 대부분 캘사이트 로 구성되어 있으며, 일부 석영(Quartz)과 염화나트륨(NaCl)도 포함되어 있는 것으로 나타났다.

전체적인 데이터를 고려해 보면, 실제 패각류를 이루고 있는 화학성분은 CaCO₃로 동일하며, 그 결정구조만 아라고나이트 또는 캘사이트의 형태로 차이가 있음을 알 수 있다.

(3) SEM 측정

패각의 내·외부 표면의 형상 구조를 확인하기 위해 SEM 측정을 하였으며, 그 결과를 도 2a ~ 도 2d에 나타내었다. 도 2a는 바지락, 도 2b는 꼬막, 도 2c는 대합, 도 2d는 굴의 SEM 측정 결과이다.

도 2d를 보면, 굴의 내외부 형상은 판상형 적층구조인 것으로 관찰되었으며, 얇은 박판 형태의 레이어가 겹겹이 포개져 있는 것을 확인할 수 있었다. 도 2c를 보면, 대합의 외부 형상 또한 굴과 유사한 판상형 적층구조로 관찰되었다. 그러나 굴에 비해 적층된 레이어가 두꺼운 것을 확인할 수 있으며, 이는 패각 자체의 강도와 밀접한 연관성을 가지는 것으로 판단된다.

반면 도 2b 및 도 2a의 꼬막과 바지락의 경우, 결정구조는 대합과 같이 대부분 아라고나이트로 구성되어 있으나 대합과 같은 판상형의 적층 구조는 관찰되지 않았으며 미세 구조상의 특이사항은 관찰되지 않았다.

(4) 패각분말의 폼알데하이드 및 VOC 흡착력 테스트

꼬막의 폐 패각분말과 석고를 대상으로 고형화 시킨 후 폼알데하이드 및 벤젠으로 대표되는 휘발성 유기화합물을 흡착 챔버 내에서 노출시켜 흡착 특성을 측정하였다.

꼬막 패각 분말을 0%, 10%, 30%, 50%로 혼입한 시험체를 대상으로 폼알데하이드와 VOC(벤젠, 톨루엔, 자일렌)를 27.7 ~ 28.5㎎/㎥의 고농도 조건에서 노출시켜 180 분간 흡착성 시험을 진행하였다. 그리고, 이해를 돕기 위해 흡착력 테스트의 개략적인 모식도를 도 3에 나타내었다.

그리고, 흡착력 측정 결과를 도 4에 나타내었는데, (a)는 폼알데하이드, (b)는 벤젠, (c)는 톨루엔, (d)는 자일렌 흡착량 측정 결과이다.

도 4를 살펴보면, 패각분말의 혼입 함량이 많을수록 흡착성이 증가함을 확인할 수 있다.

(5) 패각분말의 압축강도 측정

4종류(바지락, 꼬막, 대합, 굴)의 패각 분말을 잔골재 질량대비 20% 혼입하여 시멘트 모르터를 제작하여 KS L ISO 679 시험방법에 따라 7일 압축강도를 시험하였고, 그 결과는 도 5와 같다.

플레인(Plain)의 7일 압축강도는 14.1 MPa로 측정되었고, 꼬막, 대합, 바지락을 혼입한 경우 각 13.29 MPa, 11.50 MPa, 13.35 MPa로 측정되었다. 대체적으로 패각류의 혼입이 압축강도의 저감을 가져오는 것을 알 수 있다.

그러나, 꼬막과 바지락을 혼입한 시멘트 모르타르의 경우 압축강도의 표준편차가 플레인의 편차범위에 거의 근접한 것으로 나타났다.

반면, 굴 패각을 혼입한 모르타르의 압축강도는 9.08 MPa로 플레인 대비 약 35%의 강도 저하가 발생한 것으로 강도 보강재에는 적합한 재료가 아닌 것으로 판단되었다.

위와 같은 물리·화학적 시험 결과를 종합적으로 볼 때, 굴을 제외한 꼬막, 대합, 바지락은 중금속-VOC 흡착제로 사용하기 적합하였으며, 이 중 가격 경쟁력, 재료 수급성을 고려했을 때, 꼬막 패각 분말이 중금속-VOC 흡착제로 사용하기 가장 적합함을 확인할 수 있었다.

실시예 1 : 패각 분말을 활용한 친환경 고기능성 폴리머 복합 방수제의 제조

물 100 중량부에 대하여, 폴스티렌 부타디엔 고무(SBR) 수지 34.8 중량부, 비닐아세테이트 에틸렌 코폴리머(VAE) 수지 25 중량부, 폴리머 디스퍼젼인 비닐아세테이트-버사틱액시드 비닐 에스테르 공중합체(VINNAPAS EP701)를 12.6 중량부, 중금속-VOC 흡착제로서 평균입경 15 ~ 40㎛인 꼬막 패각 분말 1.2 중량부, 항균성 방부제로서 카오린 5.9 중량부, 메셀로스 1.7 중량부, 부착강도 향상제로서 규산나트륨 3.8 중량부, 내마모성 향상제로서 카본블랙 1.85 중량부, 첨가제인 NOPCO NXZ(소포제) 0.5 중량부, SNDISPERSANT 44S(분산제) 0.3 중량부 및 가소제 0.5 중량부를 혼합 및 교반하여 친환경 기능성 콘크리트 도료 표면 강화제를 제조하였다.

실시예 2 ~ 실시예 3 및 비교예 1 ~ 비교예 3

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 친환경 기능성 콘크리트 도료 표면 강화제를 제조하되, 하기 표 3과 같은 조성비를 가지도록 표면 강화제를 각각 제조하여 실시예 2 ~ 3 및 비교예 1 ~ 3을 각각 실시하였다.

구분 (중량부)	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2	비교예 3
물	100	100	100	100	100	100
SBR 수지	34.8	35.7	28.5	34.8	33.5	63
VAE 수지	25	15.3	27.2	25	50	25
폴리머 디스퍼젼	12.6	15.2	10.9	2.0	5.0	12.6
중금속-VOC 흡착제	1.2	1.2	1.2	1.2	1.2	1.2
항균성 방부제	5.9	5.9	5.9	5.9	5.9
메셀로스	1.7	1.7	1.7	1.7	1.7	0.3
부착강도 향상제	3.8	3.8	3.8	3.8	3.8	3.8
내마모성 향상제	1.85	1.85	1.85	1.85	1.85	1.85
소포제	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
분산제	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3
가소제	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5

실험예 1 : 중금속 검출 측정

유해물질 함유 검증 시험은 4대 중금속 시험을 통하여 검증하고자 하였으며, 실시예 1 ~ 실시예 3의 폴리머 복합 방수제 내 폴리머 성분으로 인한 유해 물질인 4대 중금속인 6가 크롬, 납, 카드뮴, 수은에 대한 존부 평가를 하였다.

4대 중금속 시험은 중금속이 용해된 시험 용액을 제조한 후 분광기에 납 스펙트럼 광원을 장착하고 납 정량을 위한 조건을 설정하였다. 분석 조건이 설정된 분광기로 염산의 흡광도를 먼저 측정한 후 시험 용액의 흡광도를 측정하여 유해물질 함량을 계산하였다.

납, 카드뮴은 IEC 62321 Ed.1 : 2008 (ICP)에 의거하여 측정하였고, 수은은 IEC 62321 Ed.1 : 2008 (CV-AAS)에 의거하여 측정하였으며, 6가 크롬은 IEC 62321 Ed.1 : 2008 (UV/VIS)에 의거하여 측정하였으며 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다. 그리고, 실시예 1의 폴리머 복합 방수제의 중금속 검출 시험성적서를 도 17a 및 도 17b에 나타내었다.

구분	Pb(㎎/㎏)	Cd(㎎/㎏)	Hg(㎎/㎏)	Cr⁶ ⁺(㎎/㎏)
실시예 1	검출안됨	검출안됨	검출안됨	검출안됨
실시예 2	검출안됨	검출안됨	검출안됨	검출안됨
실시예 3	검출안됨	검출안됨	검출안됨	검출안됨

제조예 1 ~ 제조예 3 및 비교제조예 1 ~ 비교제조예 3

상기 실시예 1 ~ 실시예 3 및 비교예 1 ~ 3의 폴리머 복합 방수제를 보통 포틀랜드 시멘트와 규사를 1 : 2 중량비로 혼합하여 혼합물을 제조한 다음, 상기 혼합물과 물을 1 : 0.5 중량비로 혼합하여 시멘트 모르타르를 차례대로 각각 하기 표 5와 같이 제조하였다.

구분	폴리머 복합 방수제
제조예 1	실시예 1
제조예 2	실시예 2
제조예 3	실시예 3
비교제조예 1	비교예 1
비교제조예 2	비교예 2
비교제조예 3	비교예 3

실험예 2 : 응결시간 측정

제조예 및 비교제조예의 시멘트 모르타르 각각을 이용하여 약 10㎝ 정사각형의 깨끗한 유리판 위에 밑면 지름이 약 7.5㎝, 윗면 지름은 약 5.0㎝, 중앙면의 두께가 약 1.3㎝이고, 바깥쪽으로 갈수록 점점 얇은 패드를 만들었다.

그리고, 이의 응결시간을 길모어 장치를 이용하여 KS F 4925:2011의거하여 측정하였으며, 응결시간을 측정하는 데는 침을 수직 위치로 놓고 패드의 표면에 가볍게 댄 후, 흔적을 내지 않고 패드가 길모어의 초결 침을 받치고 있을 때를 시멘트의 초결로 하고, 길모어 종결 침을 받치고 있을 때를 시멘트의 종결로 하였다(도 6 참조). 그리고 이의 결과를 하기 표 6에 나타내었다.

구분		결과 ( 시간:분 )
제조예 1	초결	4:55
제조예 1	종결	7:40
제조예 2	초결	5:00
제조예 2	종결	7:55
제조예 3	초결	4:40
제조예 3	종결	7:50
비교제조예 1	초결	4:10
비교제조예 1	종결	6:30
비교제조예 2	초결	4:13
비교제조예 2	종결	7:50
비교제조예 3	초결	4:15
비교제조예 3	종결	7:10

상기 표 6의 측정결과를 통해서 비교예와 비교하여 수분 증발이 늦어져서 응결이 안정적으로 진행됨을 확인할 수 있었다.

실험예 3 : 압축강도 측정

제조예 1 ~ 3 및 비교제조예 1 ~ 3 를 KS L 5105 3.6의 플로 테이블 및 플로 틀을 사용하여 KS L 5105의 9에 따라 플로어 값이 100 ~ 115㎜가 되도록 하였다.

다음으로, 성형틀(50㎜×50㎜×50㎜)에 플로어를 맞춘 모르타르를 타설한 후에, 즉시 온도 (20±3)℃, 습도 80% 이상의 습기함에서 48시간 양생 후 탈형하여 19일간 다시 습기함 속에서 양생하였다.

이후 온도 (20±3)℃, 습도 (60±5)%의 표준 상태에서 7일간 보존하여 압축강도를 KS F 4925 시험방법에 의거하여 측정하였다. 압축강도 측정식은 하기 식 1과 같으며, 그 결과를 하기 표 7에 나타내었으며, 압축강도 측정 사진을 도 7에 나타내었다.

[식 1]

식 1의 T는 최대 압축 하중(N)값이다.

구분	압축강도(N/㎟)
제조예 1	32.1
제조예 2	34.6
제조예 3	32.1
비교제조예 1	26.5
비교제조예 2	28.2
비교제조예 3	29.4

실험예 4 : 물 흡수계수 측정

물 흡수계수 측정은 제조예 1 ~ 3 및 비교제조예 1 ~ 3 의 모르타르로 제작된 공시체를 KS F 2609(건축 재료의 물흡수 계수 측정방법)에 따라 φ150㎜×40㎜ 크기의 공시체를 이용하여 온도 (80±2)℃에서 48시간 건조한 후 측면에 파라핀 및 에폭시 등으로 방수처리한 다음, 파라핀 및 에폭시가 경화하면 초기무게를 측정하고 약 20℃의 물에 2~10㎜ 정도의 깊이로 담근다. 다음으로, 일정 시간의 간격으로 공시체의 무게를 측정한다. 이때 표면에 묻은 물은 젖은 헝겊 등을 이용하여 제거한 후 측정한다. 물 흡수계수는 다음 식 2로 계산하였다.

[식 2]

식 2에서

는 면적당 물 흡수량(g)이고, t는 시간(초)이다.

그리고, 물 흡수계수비는 하기 식 2에 의거하여 측정하였고, 그 결과를 하기 표 8에 나타내었다.

[식 3]

물 흡수계수비= {표면 강화제 사용한 모르타르 공시체의 물흡수 계수(kg/m²ㆍh^0.5))/{표면 강화제 사용하지 않은 모르타르 공시체의 물흡수 계수(kg/m²ㆍh^0.5))

구분	물 흡수계수비
제조예 1	0.28
제조예 2	0.29
제조예 3	0.32
비교제조예 1	0.43
비교제조예 2	0.36
비교제조예 3	0.39

실험예 5 : 투수성 측정

성형틀(ø150 ㎜×40 ㎜)에 제조예 및 비교제조예의 모르타르 각각을 타설한 후에는 즉시 온도 (20±3)℃, 습도 (60±5)%의 표준 상태에서 5 일간 건조시켰다. 그 후 시험체는 그 양면의 중앙부 지름 50㎜ 이상에 가볍게 솔질하여 레이턴스와 탈형제를 제거하고, 80℃에서 24시간 건조시킨 후 시험체 측면을 파라핀 또는 속경성 에폭시 수지 등으로 방수처리하여 온도 (20±3)℃, 습도 (60±5)%의 표준 상태에서 24시간 건조하였다.

시험체의 질량을 측정한 후, 수압을 가한 시험체를 투수 시험 장치에서 꺼내어 표면에 묻은 물은 젖은 헝겊 등을 이용하여 제거한 후 질량을 측정하였다.

투수 시험 평가는 표면 강화제를 혼합한 것 5개와 혼합하지 않은 것 5개의 시험체를 대상으로 투수량을 구하고, 이 중 최고값과 최저값을 버린 나머지 3개의 측정값을 평균한 값으로 다음 식에 따라 하기 식 4에 따라 투수비를 구하였다. 그리고, 투수장비를 도 9에 나타내었다.

[식 4]

상기 식 4에서 W_p는 투수량(g)이고, W₁은 건조 후 질량(g)이며, W₂는 투수 후의 질량(g)이다.

구분	투수비
제조예 1	0.36
제조예 2	0.39
제조예 3	0.36
비교제조예 1	0.41
비교제조예 2	0.38
비교제조예 3	0.40

실험예 6 : 부착강도 측정

성형틀(40㎜×40㎜×5㎜)에 제조예 및 비교제조예의 모르타르를 각각을 타설, 양생시켜 제조한 시험체를 시험실 내에서 수평하게 놓고, 시료 도포면에 접착제를 바른 후, 상부 인장용 지그(강철제)를 가만히 올려 놓고 가볍게 문질러 접착시킨 후, 다시 그 위에 질량 1㎏의 추를 얹어 주위에 비어져 나온 접착제를 신중히 제거하였다. 24시간 가만히 둔 후 추를 제거하고 인장용 지그(강철제) 및 강철제 받침판을 사용해서 시료 면에 대해 수직 방향으로 인장력을 가해 최대 인장 하중을 측정하였다.

그리고, 부착강도는 다음 식 5에 의해 시험체 5개를 대상으로 측정하고, 이 중 최고값과 최저값을 버리고 나머지 3개의 측정값을 평균한 값으로 구하였다. 그리고, 이의 측정 시험 사진을 도 10에 나타내었다.

[식 5]

식 5에서, T는 최대 인장하중(N)이다.

구분	부착강도(N/㎟)
제조예 1	2.07
제조예 2	2.00
제조예 3	2.10
비교제조예 1	1.68
비교제조예 2	1.45
비교제조예 3	1.60

실험예 7 : 안정성(내구성) 시험

제조예 및 비교제조예의 모르타르를 가로, 세로 각각 약 130㎜의 유리판 위에 놓고 스패튤러로 가장자리에서 안으로 가볍게 문질러 지름을 약 100㎜의 원형으로 하고, 중심의 두께를 약 15㎜로 하여 가장자리를 향하여 얇아지도록 만들었다. 다음으로, 시험체를 만든 즉시 습기함에 넣고 약 24시간 양생하였다. 이때, 습기함 안의 온도는 (20±3)℃로 유지하여야 하면, 습도를 80% 이상으로 하였으며, 또한 시험체를 침수시키는 수조의 물의 온도는 (20±3)℃로 하였다.

이때, 담금방법은 습기함 속에 약 24시간 저장한 시험체 2개를 수조에 넣고 27일간 두어, 팽창성 균열 또는 비틀림 유무를 검사하였다.

안정성 측정한 시험체 사진을 도 10에 나타내었으며, 이 결과를 하기 표 11에 나타내었다. 그리고, 안정성 시험은 KS F 4925:2011에 의거하여 측정한 것이다.

구분	안정성 시험
제조예 1	이상 없음
제조예 2	이상 없음
제조예 3	이상 없음
비교제조예 1	이상 없음
비교제조예 2	이상 없음
비교제조예 3	이상 없음

그리고, 제조예 1의 시험체에 대한 압축강도, 안정성, 물흡수계수비 등의 시험을 의뢰하여 받은 시험성적서를 도 12에 나타내었다.

실험예 8 : 내산성 , 내알칼리성 측정

(1) 내산성 측정

제조예 및 비교제조예의 모르타르 각각을 가로, 세로, 높이 70㎜×70㎜×10㎜로 24시간 간격으로 2회 도포하여 24시간 방치한 후, 시험편의 주변을 시료로 도막에 약 5㎜ 이상 겹치도록 도포하여 6일 동안 방치하였다.

시험판의 주변을 녹인 파라핀(녹는점 55℃~65℃) 중에 차례로 담가 제1회째는 약 3㎜, 제2회째는 약 5㎜가 겹치도록 하여 1시간 방치한 후, 황산 용액(5%)에 3시간 동안 담궜다. 시험편 3매 중 2매 이상에 갈라짐, 벗겨짐, 부풂, 용출 등의 존부로 내산성을 측정하였다.

(2) 내알칼리성 측정

시험판의 주변을 녹인 파라핀(녹는점 55℃~65℃) 중에 차례로 담가 제1회째는 약 3㎜, 제 2회째는 약 5㎜가 겹치도록 하여 1시간 방치한 후, 수산화나트륨 용액(5%)에 3시간 동안 담궜다. 시험편 3매 중 2매 이상에 갈라짐, 벗겨짐, 부풂, 용출 등의 존부로 내알칼리성을 측정하였다.

측정 결과를 하기 표 12에 나타내었고, 제조예 1에 대한 내산성 측정 사진을 도 11a에 나타내었고, 제조예 1에 대한 내알킬성 측정 사진을 도 11b에 나타내었다. 그리고, 내산성, 내알칼리성은 KS M 6030 : 2014에 의거하여 측정한 것이다.

그리고, 제조예 1에 대한 내산성, 내알칼리성 측정 시험성적서를 도 13에 나타내었다.

구분	내산성	내알칼리성
제조예 1	이상 없음.	이상 없음.
제조예 2	이상 없음.	이상 없음.
제조예 3	이상 없음.	이상 없음.
비교제조예 1	시편에 잔갈림, 부풂 생성됨	이상 없음
비교제조예 2	시편에 잔갈림 생성됨	이상 없음
비교제조예 3	이상 없음	이상 없음

실험예 9 : TVOC 및 톨루엔, 폼알데하이드 검출 시험

실시예 1의 TVOC (총휘발성 유기화합물) 방출량 및 톨루엔, 폼알데하이드 방출량 측정을 환경부 고시 제2010-4호에 의거, 실내공기질 공정시험기준에 부합하여 시험을 실시하였다.

측정에 사용된 소형 챔버의 시험조건을 하기 표 13과 같고, 총휘발성유기화합물 및 톨루엔 측정 조건을 하기 표 14와 같으며, 폼알데하이드 측정 조건을 하기 표 15와 같다.

그리고, 제조예 1에 대한 TVOC 및 톨루엔, 폼알데하이드 검출 시험성적서를 도 14에 나타내었다.

시료형태	액상 건축자재	시료구분	접착제
시료량	302 g/㎡	시료부하율	0.4 ㎡/㎥
온도	24.0 ~ 26.0	환기회수	0.50 회/h
상대습도	47%~54%	환기회수	0.50 회/h

시험항목	단위	결과
TVOC	mg/(㎡·h)	0.004
톨루엔(Toluene)	mg/(㎡·h)	검출 안됨
폼알데하이드 (Formaldehyde)	mg/(㎡·h)	0.023

상기 표 16의 측정결과를 살펴보면, 톨루엔은 전혀 검출되지 않으며, TVOC 및 폼알데하이드는 극히 미량만 발생하는 것을 확인할 수 있었다.

실험예 10 : 촉진내후성 시험

제조예 및 비교제조예 모르타르로 시험편을 제조한 후, 이를 KS F 2274 : 2002에 의거하여 촉진내후성을 하기 표 17과 같은 조건으로 측정하였고 그 결과를 하기 표 18에 나타내었다.

좀 더 구체적으로는 선샤인 카본아크 노출시험 조건에 맞추어 아래의 순서로 시험을 실시하였는데, 램프의 상부 카본 홀더 및 하부 카본 홀더에 카본을 장착한 다음, 오염물, 파손 없이 세정된 필터를 장착하였다. 다음으로, 측정용 블랙 패널 온도계를 드럼 또는 틀에 장착한 후, 시험편을 시료 홀더에 넣고 이것을 드럼 또는 틀에 장착하고, 시험편을 장착하지 않은 드럼 또는 틀의 부분에 시료 홀더를 장착하였다. 그리고, 타임 스위치를 소정의 시간에 설정하고 회전을 개시하였으며, 방류 전류 전압을 조절하고, 시험기 내의 온도가 안정할 때 블랙 패널 온도계가 63±3℃인 것을 확인하였다. 그리고, 분무 사이클을 설정하고, 시료 스프레이 분무가 정상적인지를 확인하였으며, 소정 시간에 달할 때까지 조작을 반복하여 측정하였다.

그리고, 제조예 1의 촉진내후성 시험 성적서를 도 15에 나타내었다.

항목	노출시험방법
항목	WS -A
카본 아크 전압·전류	교류 전압 허용 범위 48~52V, 중심값 50±1V 교류 전류 허용 범위 58~62A, 중심값 60±1.2A
필터	Ⅰ형 또는 Ⅱ형
시험편 표면의 방사조도	225±(10%)W/㎡ (파장역 300~700㎚)
블랙 패널 온도	63±3
상대 습도	(50±5)%
시험편 표면에서의 물 분무 사이클	102분 조사 후 18분 조사 및 물 분무, 또는 48분 조사 후 12분 조사 및 물 분무
조사 방법	연속 조사

구분	촉진내후성 시험 후 외관(부풀음, 갈라짐, 떨어짐 유무)
제조예 1	이상 없음
제조예 2	이상 없음
제조예 3	이상 없음
비교제조예 1	이상 없음
비교제조예 2	콘크리트 모체에서 박리됨
비교제조예 3	콘크리트 모체에서 박리됨

실험예 11 : 동결융해 시험

제조예 및 비교제조예 모르타르로 시험편을 제조한 후, KS F 2456의 급속 동결융해에 대한 개발제품의 동결 융해에 대한 저항성 및 KS F 4925 에 의거하여 동경융해 후 부착강도를 측정하였다. 이는 콘크리트 구조물의 내동해성에 대한 내용 연수를 정량적으로 예측하는 방법으로 개발 제품의 내구성을 평가하는데 시험 목적이 있다.

시험편을 제작하여 양생 기간이 끝나면 (6±3)℃의 상태로 옮겨 변형 진동의 1차 공명 진동수와 질량을 측정하였고, 시험편은 양생이 끝나는 시간부터 동결 융해 사이클이 개시되는 기간까지 함수량이 변하지 않도록 보호하였다.

사이클 중 동결 상태의 초기에 융해수 내에 공시체를 넣고 동결 융해 시험을 시작한다. 시험의 종료는 100 사이클로 하며, 그때까지 상대 동 탄성 계수가 60% 이하가 되는 사이클이 있으면 그 사이클에서 시험을 종료하였다.

그리고, 제조예 1의 동결융해 시험 성적서를 도 16에 나타내었다.

구분	동결융해 후, 내잔갈림성	동결융해 후, 부착강도(N/㎟)
제조예 1	이상 없음.	0.7
제조예 2	이상 없음.	0.8
제조예 3	이상 없음.	0.8
비교제조예 1	잔 갈림 생성됨	0.2
비교제조예 2	박리됨	0
비교제조예 3	박리됨	0

상기 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명의 폴리머 복합 방수제가 친환경적인 소재를 사용하면서도 TVOC(Total Volatile organic compound) 및 중금속 배출을 최소화 또는 방지할 수 있으며, 콘크리트 도료 및/또는 콘크리트 표면과의 우수한 부착강도 및 압축강도를 가질 뿐만 아니라, 낮은 물 흡수계수비를 가지는 바 방수성이 우수하기 때문에 콘크리트 구조물의 내구안정성을 크게 향상시킬 수 있음으로 확인할 수 있었다.

Claims

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물 100 중량부에 대하여, 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 수지 25 ~ 45 중량부, 비닐아세테이트 에틸렌 코폴리머(vinylacetate ethylene copolymer, VAE) 수지 12 ~ 28 중량부, 폴리머 디스퍼젼(polymer dispersion) 6 ~ 18 중량부, 중금속-VOC(Volatile organic compound) 흡착제 6 ~ 15 중량부, 메셀로스(mecellose) 0.5 ~ 5 중량부, 항균성 방부제 2 ~ 10 중량부, 부착강도 향상제 1 ~ 7 중량부, 내마모성 향상제 1 ~ 5 중량부 및 첨가제 0.1 ~ 10 중량부를 포함하며,
상기 폴리머 디스퍼젼은 비닐아세테이트-버사틱액시드 비닐 에스테르 공중합체(Vinyl acetate and vinyl ester of Versatic Acid copolymer), 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(Ethylene-vinyl acetate copolymer) 및 스티렌-부타디엔 공중합체(styrene-butadiene copolymer) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고,
상기 중금속-VOC 흡착제는 꼬막 패각, 대합 패각 및 바지락 패각 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 패각을 분말화시킨 패각분말을 포함하며,
상기 항균성 방부제는 카오린 및 산업용 방부제 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고,
상기 부착강도 향상제는 규산나트륨 및 칼슘포메이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함하며,
상기 내마모성 향상제는 카본블랙을 포함하고,
상기 첨가제는 소포제, 분산제 및 가소제 중에서 선택된 1종 이상을 포함하며,
KS F 4925에 의거하여 측정시, 부착강도가 2.00 N/mm² 이상 및 압축강도 31.0 N/mm² 이상이고,
실내 공기질 공정 시험기준인 환경부 고시 제2010-4호에 의거하여 측정시, 총휘발성유기화합물(TVOC) 배출량이 0.004 mg/(m²ㆍh) 이하이며, 폼알데하이드 배출량이 0.03 mg/(m²ㆍh) 이하인 것을 특징으로 하는 패각분말을 활용한 콘크리트용 친환경 고기능성 폴리머 복합 방수제.
제6항에 있어서,
KS F 2609에 의거하여 측정시, 물 흡수계수비가 0.29 이하인 것을 특징으로 하는 패각 분말을 활용한 콘크리트용 친환경 고기능성 폴리머 복합 방수제.
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제6항 또는 제7항의 친환경 고기능성 폴리머 복합 방수제를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물.