KR102391141B1

KR102391141B1 - 친환경 무기질 도막 방수제

Info

Publication number: KR102391141B1
Application number: KR1020210055448A
Authority: KR
Inventors: 이관섭
Original assignee: 이관섭
Priority date: 2021-04-29
Filing date: 2021-04-29
Publication date: 2022-04-26

Abstract

본 발명은 친환경 무기질 도막 방수제에 관한 것으로, 아크릴 에멀젼 100 내지 130 중량부; 우레탄 아크릴 하이브리드 수분산체 30 내지 100 중량부; 알루미나 시멘트 복합체 50 내지 70 중량부; 유동화제 1 내지 10 중량부; 소포제 1 내지 10 중량부; 팽창제 1 내지 10 중량부; 및 콘크리트 자가 치유제 10 내지 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 방수성이 우수하고, 건축물 및 토목 구조물 구조 재료의 부식과 크랙에 대한 저항성이 우수하며, 시멘트 혼합계로 동계에 시공이 가능하며, 특히 계절에 따른 온도 변화에 의한 변형을 방지할 수 있고, 경화시간을 단축할 수 있으며, 콘크리트의 자기 치유력이 있는 친환경 무기질 도막 방수제를 제공할 수 있다.

Description

친환경 무기질 도막 방수제 { ECO-FRIENDLY INORGANIC COATING WATERPROOFING AGENT }

본 발명은 친환경 무기질 도막 방수제에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 방수성이 우수하고, 건축물 및 토목 구조물 구조 재료의 부식과 크랙에 대한 저항성이 우수하며, 시멘트 혼합계로 동계에 시공이 가능하며, 특히 계절에 따른 온도 변화에 의한 변형을 방지할 수 있고, 경화시간을 단축할 수 있으며, 콘크리트의 자기 치유력이 있는 친환경 무기질 도막 방수제에 관한 것이다.

일반적으로 콘크리트는 내부에 다수의 기포가 형성되어 있어 방수력이 약하기 때문에 수분의 침투 및 누수를 방지하기 위하여 여러 종류의 방수작업이 수행된다.

건축물에 있어서, 콘크리트 시공면 또는 사용하는 재료에 따라 아스팔트 방수, 시트 방수, 몰탈 방수, 실링제 방수, 도막방수로 구분되는 방수작업들이 수행함으로서 방수성을 확보하게 된다.

상기와 같은 방수작업에는 방수제가 사용되며, 상기 방수제로는 아스팔트, 염화칼슘, 지방산비누, 합성고무, 천연고무, 아세트산 비닐, 염화비닐, 아크릴산 에스테르 등을 시멘트 속에 혼합하여 화학적 변화에 따른 수밀성을 크게 하도록 된 것이 있다. 그리고 상기한 바와는 별로 도료성 방수제를 사용하여 콘크리트에 수분이 침투하는 것을 방지하는 방법으로 사용된다.

이와 같은 방수제를 이용한 방수작업은 기능적인 역할은 방수효과를 높이는 동시에 콘크리트의 다른 성질에 악영향을 주지 않아야 하고 기온변화 및 진동에 의해 발생할 수 있는 건축물의 거동 또는 미세균열을 방지할 수 있어야 한다.

또한, 액체형의 도막에는 가열형, 수경화성, 2액 경화형의 화학물질이 첨가된 재료를 현장에서 도포하거나 혼합하여 타설하는 방식이 있다.

상기한 재료(주로 가열형 아스팔트, 상온형 아스팔트, 클로로프렌, 폴리우레탄 등)는 양생과 동시에 탄성 거동을 하며 매끈한 표면을 형성한다. 이러한 재료는 탄성이 우수하여 균열 또는 조인트 부위에 시공되어 보호하는 기능으로 사용되는 경우도 있다.

그리고 사용조건 및 노출 조건하에서 특정 재료나 시스템의 신장능력은 재료의 신율, 형성되는 도막의 두께, 균열 및 틈이 벌어진 양쪽의 부착되지 아니한 부분간의 도막재의 길이 등에 의해 다양하게 나타난다.

상기한 방수 피막들은 고분자계 유기질 단독 형태로 우레탄과 폴리 이소시아네이트의 가교결합을 통하여 불특수성의 일정한 두께의 피막을 형성하는 방법, 무기질계와 유기질계의 혼합형태를 가지는 시멘트 혼입 폴리머계 도막방수제로서 무기질계는 시멘트를 주성분으로 하고, 유기질계는 각종 유화제를 사용하여 유상의 액상을 수중(O/W)에서 또는 물을 유상의 액상(W/O)에서 유화시킨 수용성화 형태의 에멀젼을 혼합하여 잔류 수분에 의한 시멘트의 수화반응으로 시멘트 입자의 결합과 구상의 폴리머가 연속 피막을 형성하여 견고한 불특수성 피막을 형성하는 방법, 또한 아스팔트계(고무계 아스팔트, 유화 아스팔트)의 액상 또는 고체 형태를 현장에서 전 처리하여 표면에 도포하는 방법 등으로 외부의 수분 및 각종 물리적 작용으로부터 구조체 피막을 보호하는 역할을 하게 된다.

상기한 바와 같이 콘크리트 구조물 또는 구조체를 보호하기 위하여 다양한 방수제가 개발되어 사용되고 있는 실정이며, 콘크리트와의 접착력이 강하고 방수성 및 내후성이 우수하며, 중성화학반응이 일어나지 않아서 재료분리 현상이 없는 콘크리트와 동일한 알카리성을 갖는 폴리머 시멘트계 무기질 도막방수제가 있다.

상기 폴리머 시멘트계 무기질 도막방수제는 도료성 방수제에 가깝지만 시멘트가 첨가되기 때문에 화학반응이 일어나 수밀성을 증대시킨 방수제로도 분류될 수 있다.

이러한 폴리머 시멘트계 무기질 도막방수제는 분체 성분인 시멘트, 규사, 세라믹광물 등과 혼합제인 시멘트 혼화성 아크릴계의 에멀젼 폴리머 등으로 구성되어 있는데, 상기의 재료를 이용하여 콘크리트 건축물에 방수공사를 하기 위하여는 시공현장에서 조성물을 제조하여야 하는데 재료의 배합율이 일정하지 못함은 물론 교반 및 배합이 소홀하게 되어 불균일한 조성물이 될 수 있는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점의 해결방안으로 제시된 국내의 등록실용신안 제20-0175730호는, 포틀랜드 시멘트 또는 고로 시멘트가 10~30 중량부, 고형분 함량이 40~50 중량부인 수분산성 아크릴계 에멀젼이 20~50 중량부, 160 메쉬 이하의 실리카질 규사가 30~60 중량부, 경화지연제인 규불화나트륨, 옥시카본산 및 그 염, 글루코산 나트륨, 슈크로스, 다당류, 당알코올이 0.5~1.5 중량부, 물이 1~10 중량부, 조색 보조제 및 증점제, 방부제, 내열노화방지제, 내오존방지제, 자외선 안정제가 0.5~5 중량비 무게비로 구성되어 있으나, 이와 같은 선행기술의 단점은 수화반응을 억제시키는 여러 종류의 경화지연제를 사용한다는 점과 결과적으로는 혼화제(에멀젼 폴리머)와 분체(무기질 분말)를 현장에서 배합 및 교반작업을 한다는 점에서는 동일하여 이중작업으로 인한 인건비 상승과 불필요한 재료의 남용으로 원가 비용이 상승하는 폐단점을 가지게 되었다.

또한 국내의 특허등록 제10-0406212호는, 물 35~55 중량부를 40~50℃로 가열하고 여기에 비이온성 계면활성제 5~10 중량부와 칼슘 스테아레이트 40~60 중량부를 첨가하여 유화분산시키고, 180~200 중량부의 아크릴 에멀젼 수지 공중합체와 혼합시켜 에멀젼 A 제를 제조하는 단계; 및 백색 포틀렌트 시멘트 100 중량부에 7호 규사 50~70 중량부, 크롬옥사이드 5~9 중량부 및 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르 0.1~0.5 중량부를 혼합하여 제조한 B 제를 상기 A 제와 1:0.25 중량비 되도록 혼합시키는 것이 제시되어 있으나, 이와 같은 선행기술은 에멀젼 A 제를 사용자가 직접 만들기 어려울 뿐만 아니라 결과적으로는 현장에서 배합 및 교반작업을 수행한다는 점에서는 상기의 선행기술과 동일하다.

또한 국내의 특허등록 제10-0661210호는, 실리콘 에멀젼을 주성분으로 하는 액상의 결합체와, 시멘트와 골재가 포함된 분체로 구성되고; 상기 실리콘 에멀젼의 함량은 활성함량으로 시멘트 중량 대비 4~17 중량%로 구성되고, 상기 시멘트와 골재의 혼합비율은 중량비로 1:0.5 내지 1:5로 이루어지고, 상기 시멘트의 매트릭스 구조를 안정화시키기 위해 보조결합제가 시멘트 대비 6 내지 16 중량% 범위 내에서 첨가되는 것이 제시되어 있다.

따라서 상기한 선행기술 내용들에 의하면, 아크릴 또는 실리콘 에멀젼을 혼화제로 사용하고 있으며, 시멘트 계열의 분체(무기질 분말)와 각종 수화반응 및 발수성, 내화학성, 인장강도 등의 성능향상을 위하여 각종 첨가제를 사용하고, 상기 제품들을 시공현장에서 배합 및 교반 작업을 수행하고 있다는 점에서는 동일 유사한 것이라 할 수 있다.

본 발명은 방수성이 우수하고, 건축물 및 토목 구조물 구조 재료의 부식과 크랙에 대한 저항성이 우수하며, 시멘트 혼합계로 동계에 시공이 가능하며, 특히 계절에 따른 온도 변화에 의한 변형을 방지할 수 있고, 경화시간을 단축할 수 있으며, 콘크리트의 자기 치유력이 있는 친환경 무기질 도막 방수제를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예는 도막 방수제를 제공한다.

일 실시예에서, 방수제는 아크릴 에멀젼 100 내지 130 중량부; 우레탄 아크릴 하이브리드 수분산체 30 내지 100 중량부; 알루미나 시멘트 복합체 50 내지 70 중량부; 유동화제 1 내지 10 중량부; 소포제 1 내지 10 중량부; 팽창제 1 내지 10 중량부; 및 콘크리트 자가 치유제 10 내지 20 중량부를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 우레탄 아크릴 하이브리드 수분산체는 수성 폴리우레탄 10 내지 60 중량부 및 (메타)아크릴계 수지 40 내지 90 중량부를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 알루미나 시멘트 복합체는 알루미나 시멘트 100 내지 150 중량부, 실리카 50 내지 70 중량부, 에틸렌비닐아세테이트 10 내지 20 중량부 및 (메타)아크릴계 공중합체 1 내지 10 중량부를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 콘크리트 자가 치유제는 정제수 10 내지 30 중량부, 규산나트륨 35 내지 40 중량부 및 실란계 수용액 100 내지 120 중량부를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 콘크리트 자가 치유제는 정제수 10 내지 30 중량부, 규산나트륨 35 내지 40 중량부 및 실란계 수용액 100 내지 120 중량부를 포함하고, 추가로 시멘트 100 내지 150 중량부; 벤토나이트 1 내지 2 중량부; 탄산리튬 10 내지 20 중량부; 탄산나트륨 3 내지 15 중량부; 및 탄산수소나트륨 20 내지 50 중량부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 방수성이 우수한 친환경 도막 방수제를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 건축물 및 토목 구조물 구조 재료의 부식과 크랙에 대한 저항성이 우수한 친환경 도막 방수제를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 시멘트 혼합계로 동계에 시공이 가능한 친환경 도막 방수제를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 계절에 따른 온도 변화에 의한 변형을 방지할 수 있는 친환경 도막 방수제를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 경화시간을 단축할 수 있는 친환경 도막 방수제를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 콘크리트의 자기 치유력이 있는 친환경 도막 방수제를 제공할 수 있다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 구성요소 등이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 구성요소 등이 존재하지 않거나 부가될 수 없음을 의미하는 것은 아니다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명에서 용어 「나노」는 나노 미터(nm) 단위의 크기를 의미할 수 있고, 예를 들어, 1 내지 1,000 nm의 크기를 의미할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에서 용어 「나노 입자」는 나노 미터(nm) 단위의 평균 입경을 갖는 입자를 의미할 수 있고, 예를 들어, 1 내지 1,000 nm의 평균입경을 갖는 입자를 의미할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

도막 방수제는 고무 아스팔트, 아크릴 고무, 아크릴 수지 등이 주성분인 에멀젼형과, 클로로프렌이나 클로로설폰화폴리에틸렌이 함유된 용액형 우레탄이나 에폭시수지가 주성분인 반응형으로 나눌 수 있다. 이들 중 고무 아스팔트계와 우레탄계 방수제가 주로 많이 사용되고 있다. 고무 아스팔트계 방수제는 아스팔트에 합성고무와 각종 수지를 혼합하여 고분자의 열가소성 성질을 이용하여 급격히 경화시키는 열공법과, 합성 라텍스에 아스팔트를 유화시킨 후 수분의 증발에 의해 자연경화시키는 냉공법에 의해 제조되며, 보통 아스팔트에는 스티렌 계통의 중합체, 어탁틱(atatic) 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 라텍스 등이 혼합 사용되고 있다. 또한 스티렌 계통의 중합체를 사용하지 않고 스티렌 모노머와 아스팔트를 혼합한 후 촉매하에 중합반응시켜 스티렌화율이 10-30%인 폴리스티렌화 아스팔트 도막방수제를 제조하는 방법이 알려져 있다.

한편, 우레탄계 도막방수제는 용제형 우레탄계가 흔히 사용되며, 최근에는 환경 공해나 독성에 대한 작업 안전성을 고려하여 폴리우레탄 에멀젼, 폴리우레탄 콜로이드 분산체, 폴리우레탄 수용액 등의 성상으로 수용성 우레탄계 방수제를 개발하여 사용하고 있다. 그러나 이들 방수제는 내구성을 비롯한 모든 물성면에서는 기존 용제형 우레탄계 방수제 보다 미흡한 점이 많이 있다.

상술한 도막방수제는 건축물과 토목 구조물 등에서의 누수를 방지코자 하는 방수제로서의 기본 기능 이외에, 최근 방수제로서 요구되고 있는 건축물 및 토목 구조물의 부식과 잡초 및 해충의 서식 방지, 건물 옥상에는 화단 조성이나 수목 식재가 가능토록 하는 미장성, 및 급격한 외부온도의 변화에 의해 발생하는 크랙에 대한 저항성 등이 만족할만한 수준에 도달하지 못하여 개선의 여지가 많다. 특히 종래 고무아스팔트 방수제의 경우에도 고무 성분이 적어 건축물의 균열을 방지하는 기능이 현저하게 저하된다는 문제점이 있다.

더욱이, 종래의 방수제들은 계절의 변화에 따른 온도 변화에 의해 도막의 변형이 초래되며, 충격 및 진동에 의한 변형 및 균열이 초래될 뿐 아니라 경화속도가 길어 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 기본적인 방수기능이 개선될 뿐만 아니라 건축물 및 토목 구조물 구조 재료의 부식과 크랙에 대한 저항성을 가지면서 동계에도 시공이 가능하며, 특히 계절의 변화에 따른 온도 변화에 의한 도막의 변형을 방지하고, 경화속도가 짧아 작업성 및 신뢰성이 향상되는 친환경 무기질 도막 방수제 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.

이하, 방수제 조성물을 구성요소에 따라 상세히 설명한다.

방수제 조성물

방수제는 아크릴 에멀젼 100 내지 130 중량부; 우레탄 아크릴 하이브리드 수분산체 30 내지 100 중량부; 알루미나 시멘트 복합체 50 내지 70 중량부; 유동화제 1 내지 10 중량부; 소포제 1 내지 10 중량부; 팽창제 1 내지 10 중량부; 및 콘크리트 자가 치유제 10 내지 20 중량부를 포함할 수 있다.

아크릴 에멀젼

아크릴 에멀젼은 100 내지 130 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 그 하한은 100 중량부, 102 중량부, 104 중량부, 106 중량부, 108 중량부, 110 중량부, 112 중량부, 또는 114 중량부일 수 있다. 반면에, 그 상한은 130 중량부, 128 중량부, 126 중량부, 124 중량부, 122 중량부, 120 중량부, 118 중량부 또는 116 중량부일 수 있다.

상기 아크릴 에멀젼은 물과 계면활성제 및 아크릴 수지 공중합체를 혼합하여 제조한 물질로서, 이러한 아크릴 에멀젼은 우수한 내마모성, 내후성, 내균열성, 내충격성 및 강도를 제공할 수 있다. 구체적으로, 물 100 중량부 대비, 계면 활성제 10 중량부 및 아크릴 수지 공중합체 50 내지 60 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.

우레탄 아크릴 하이브리드 수분산체

우레탄 아크릴 하이브리드 수분산체 30 내지 100 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.

또한, 우레탄 아크릴 하이브리드 수분산체는 30 내지 100 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 그 하한은 30 중량부, 33 중량부, 36 중량부, 39 중량부, 42 중량부, 45 중량부, 48 중량부, 51 중량부, 54 중량부, 또는 57 중량부일 수 있다. 반면에, 그 상한은 100 중량부, 97 중량부, 94 중량부, 91 중량부, 88 중량부, 85 중량부, 82 중량부, 79 중량부, 76 중량부, 또는 73 중량부일 수 있다.

상기 우레탄 아크릴 하이브리드 수분산체는 아크릴 에멀젼과 구분되며, 종래에는 무기질 탄성 도막 방수제에서 수분산체로 아크릴 에멀젼이나 에틸렌 비닐 아세테이트 수지를 단독으로 사용한 제품이 대부분이었으나, 본 발명에서는 종래의 아크릴 에머젼에 더하여 우레탄 아크릴 하이브리드 수분산체를 추가로 포함하여, 종래의 방수 조성물에 비하여 내알칼리성, 내수성, 내용제성, 접착강도, 인장강도 및 신장률이 향상되어 건축 구조물의 수축, 팽창에 의한 내균열 저항성이 매우 강하다. 그리고 내수성과 내알칼리성이 우수하므로 시멘트의 강알칼리 성분에 대한 저항력이 강하여 시공후 도막방수제의 들뜸이나 박리 현상이 발생되지 않는다.

또한, 우레탄 아크릴 하이브리드 수분산체는 수성 폴리우레탄 10 내지 60 중량부 및 (메타)아크릴계 수지 40 내지 90 중량부를 포함할 수 있다.

상기 수성 폴리우레탄은 폴리우레탄을 물에 분산 또는 용해시킨 것으로서, 고형분 함량은 20 내지 30 중량%이고 나머지 성분은 물이 70 내지 80 중량%를 차지한다. 그리고 폴리우레탄은 지방족 이소시아네이트를 사용한 음이온성으로 황변 현상이 거의 발생하지 않는다.

또한, 상기 (메타)아크릴계 수지는 아크릴산 5 내지 10 중량부, 메틸메타크릴레이트 20 내지 30 중량부, 에틸아세테이트 10 내지 20 중량부의 중합 반응 결과 얻어진 생성물이다.

알루미나 시멘트 복합체

알루미나 시멘트 복합체는 50 내지 70 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.

그 하한은 50 중량부, 51 중량부, 52 중량부, 53 중량부, 54 중량부, 55 중량부, 56 중량부, 57 중량부, 58 중량부, 또는 59 중량부일 수 있다. 반면에, 그 상한은 70 중량부, 69 중량부, 68 중량부, 67 중량부, 66 중량부, 65 중량부, 64 중량부, 63 중량부, 62 중량부, 또는 61 중량부일 수 있다.

알루미나 시멘트 복합체는 알루미나 시멘트 100 내지 150 중량부, 실리카 50 내지 70 중량부, 에틸렌비닐아세테이트 10 내지 20 중량부 및 (메타)아크릴계 공중합체 1 내지 10 중량부를 포함할 수 있다.

상기 알루미나 시멘트는 알루미나 함량이 30 내지 40 중량%인 고급 시멘트를 말하며, 겉보기 비중이 3.95, 입경이 10 내지 50㎛의 범위인 것이 바람직하다.

상기 알루미나 시멘트 복합체를 제조하는데 사용되는 에틸렌비닐 아세테이트는 중량평균분자량 20,000 내지 50,000, 특히 약 30,000, 겉보기 비중 300 내지 450, 특히 350, 입경 약 3 내지 10㎛ 특히 약 6㎛인 미세한 입자를 사용한다.

본 발명에서 사용되는 (메타)아크릴계 공중합체는 2종의 아크릴계 반복단위를 갖는 고분자로서, 이 분야에서 통상적으로 사용되는 것을 사용한다. 그 구체적인 예로서 라우릴(메타)아크릴레이트, 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 스테라일(메타)아크릴레이트, 글리시딜(메타)아크릴레이트중에서 선택된 2종의 반복단위를 갖는 공중합체를 들 수 있고, 그 중에서도 메틸아크릴레이트-Co-메틸메타크릴레이트 공중합체와 같은 아크릴계 반복단위와 메타크릴계 반복단위를 포함하는 공중합체를 들 수 있다.

유동화제

유동화제 1 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.

그 하한은 1.0 중량부, 1.5 중량부, 2.0 중량부, 2.5 중량부, 3.0 중량부, 3.5 중량부, 4.0 중량부, 4.5 중량부 또는 5.0 중량부일 수 있다. 반면에, 그 상한은 10.0 중량부, 9.5 중량부, 9.0 중량부, 8.5 중량부, 8.0 중량부, 7.5 중량부, 7.0 중량부, 6.5 중량부, 또는 6.5 중량부일 수 있다.

상기 유동화제(superplasticizer)는 콘크리트를 부드럽게 하기 위한 혼합제로써 시멘트 입자의 분산을 위하여 사용하는데, 입자 사이에 윤활막을 형성하여 각 성분들 사이의 상호 부착력을 저감시켜 배합이나 경화된 콘크리트의 품질을 변경시키는 일 없이 유동성을 대폭적으로 개선시키게 된다.

소포제

소포제 1 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.

상기 소포제는 거품발생을 억제하기 위하여 사용하는데 공기량을 조절하고 기포를 감소시키는 기능을 수행하게 된다. 이로 인해 품질의 안정성을 확보할 수 있게 되며, 강도를 증진시키는 효과가 있다.

여기서, 일반적으로 알려진 Agitan 295, Agitan P803, Agitan P833 등을 포함한 다양한 소포제가 사용될 수 있으며, 상기 제시한 종류의 소포제 뿐 만 아니라 다른 소포제의 사용도 가능하다.

팽창제

팽창제 1 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.

팽창제는 거품을 일으켜 부풀게 하는 물질로써 시멘트의 팽창을 위하여 사용한다. 본 발명에서는 일반적으로 알려진 다양한 종류의 팽창제가 사용될 수 있다.

콘크리트 자가 치유제

콘크리트 자가 치유제 10 내지 20 중량부로 포함될 수 있다.

그 하한은 10.0 중량부, 10.5 중량부, 11.0 중량부, 11.5 중량부, 12.0 중량부, 12.5 중량부, 13.0 중량부, 13.5 중량부, 14.0 중량부, 또는 14.5 중량부일 수 있다. 반면에, 그 상한은 20.0 중량부, 19.5 중량부, 19.0 중량부, 18.5 중량부, 18.0 중량부, 17.5 중량부, 17.0 중량부, 16.5 중량부, 16.0 중량부, 또는 15.5 중량부일 수 있다.

자기치유재료란 크랙 등과 같은 손상을 치료할 수 있는 능력을 발휘하도록 구조적, 화학적으로 개질시킨 재료를 포함한다. 크랙과 다른 종류의 손상이 미세한 수준으로 발생하면 열적, 전기적, 음양학적 성질이 변하고, 결과적으로 재료 전체의 파단에까지 이르게 할 수 있다.

금속의 자기치유는 금속이 갖는 고유의 특성으로 인하여 느리게 진행된다. 즉, 치유제가 금속과 강하게 결합되어 있으며, 그 양도 극히 작다. 일반적으로 금속에서 발생하는 결함의 자기치유는 결함이 일어난 곳에 석출물을 형성시키고, 이 석출물이 파단에 이르도록 하는 결함의 성장을 막는 방법으로 치유한다. 매트릭스에 과포화 상태로 용해되어 있거나, 내부 층에 석출된 용질 원자인 치유제의 유동성은 유기재료에서와는 달리 금속에서는 극히 떨어진다. 심지어는 용융점 근처의 온도에서도 확산 속도가 높지 않아 극히 작은 양만이 작은 거리로 이동된다. 이런 이유로 금속에서의 자기치유는 상대적으로 높은 온도에서 조작되고, 결함의 형성 속도가 느린 계에 국한되는 경우가 많다. 결함이 클 경우 많은 양의 치유제가 급히 필요하기 때문에 금속의 자기치유 공정은 나노 규모 결함에서 가장 효과적이다.

세라믹과 관련하여, 균열 치유 메커니즘은 (1) 재소결, (2) 인장 잔류응력 완화, (3) 산화에 의한 균열 봉합으로 나눌 수 있다. 확산형 균열치유공정인 재소결은 일차 균열의 분해로 시작된다. 이와 같은 퇴행은 크랙 팁 근처에 규칙 배열의 실린더형 공동을 발생시킨다. 단결정 및 다결정 세라믹에서 확산형 균열 치유 모델과 속도론이 제안되기도 하였다. 그러나 고온에서만 결정입자의 성장이 일어나는 단점이 있다. 균열 치유로 상당한 강도의 회복을 기대할 수 있지만, 열처리 후에도 강도가 감소되는 경우가 많다. 침해 받은 자리에서 인장 잔류응력이 완화되면 강도가 회복된다. 산화에 의한 균열치유에 필요한 열처리온도는 재소결에 의한 균열치유에 필요한 온도보다 낮다. 균열이 형성된 산화물에 의해 치유된다는 점도 매우 중요하다.

콘크리트는 분류상 세라믹 재료에 해당하지만 자기치유성이 무엇보다도 필요하다. 균열에 침투된 물과 반응하면 수화과정을 거쳐, 발생된 균열이 일부 혹은 완전히 치유될 수 있기 때문이다.

콘크리트는 지구상에서 가장 널리 사용되고 있는 건축 재료이며, 매년 1인당 2.5톤(1 ㎥ 이상)의 콘크리트를 제조하기 위해 시멘트가 사용되고 있다. PC와 물을 반응시키면 수화 제품이 얻어지며, 이것이 시멘트 입자를 접합시켜, 단단한 시멘트 덩어리가 되도록 한다. 시멘트와 물을 모래와 혼합하면 몰타르가 얻어진다. 이 혼합물은 거친 집합체를 함유하고 있으며, 이를 콘크리트라 부른다. 이것은 취성 재료이고, 압축에 의해 강해지지만, 인장에는 약한 성질을 보인다. 전통적 콘크리트의 압축강도는 20 내지 60 MPa이다. 수분 대 시멘트 비를 낮게 하면 입자 패킹을 향상시킬 수 있으며, 특수 첨가제를 사용 100 내지 200 MPa에 이르는 높은 강도의 시멘트도 만들 수 있다. 시멘트 기초 복합체도 설계할 수 있으며, 압축강도가 800 MPa에 이르는 것도 설계할 수 있다. 그러나, 구부림과 인장력이 가해지면 시멘트는 쉽게 손상되기 때문에 보강이 필요하다. 시멘트의 보강을 수동적인 방법으로 할 경우 콘크리트에 균열이 발생하면 활성화된다. 사실 균열의 형성은 보강 시멘트 고유의 특징이기 때문에 보강 콘크리트 구조에서 균열은 손상이나 파괴로 여기지 않으며, 균열이 안전에 문제를 일으키지 않을 수도 있다. 그러나, 균열 너비는 설계된 균열 너비 한계를 넘지 말아야 한다. 균열이 지나치게 넓으면, 콘크리트가 보강제로 사용되는 강철의 부식을 방지할 수 있는 용량을 넘어설 수도 있기 때문이다. 보강 강철의 부식은 콘크리트 구조의 조기 파괴의 중요한 원인의 하나이다. 이와 같은 거대 균열 외에도 시멘트 덩어리의 수축변형 등의 이유로 기지 재료 내에 미세 균열을 발생시킬 수도 있다. 미세 균열은 콘크리트에서 일반적으로 발생하며, 막을 수 도 없다. 미세 균열이 모여 연속 네트워크를 형성하면 콘크리트의 투수성에 큰 영향을 미치게 되고, 침해성 물질의 침투에 대한 저항성이 급감하게 된다.

콘크리트 자가 치유제는 정제수 10 내지 30 중량부, 규산나트륨 35 내지 40 중량부 및 실란계 수용액 100 내지 120 중량부를 포함할 수 있다.

콘크리트에 내재된 수산화 칼슘과 크리트 자가 치유제가 반응하여 C-S-H계의 백색 결정이 생성되어 생성물이 균열 부위에 충진되어 조직을 치밀화시킬 수 있다.

규산나트륨은 콘크리트 구조물에 내재된 수산화 칼슘(Ca(OH)₂)와 반응하여 C-S-H계의 결정(젤 상태의 무기폴리머)을 생성하게 되어 균열 부분을 충진시키기 위해 포함되는 물질이다. 규산나트륨 수용액은 마감액을 끌고 들어가 충진, 치밀화를 촉진하기 때문에 자가복귀 기능을 수행하게 되어 매우 건실하고 안정적이면서 높은 방수성, 높은 인장강도와 압축강도를 유지하여 내구성을 높이게 되고, 나아가 중성화억제 및 방청기능 강화로 콘크리트 구조물의 장수명화를 달성하게 된다. 콜로이드질 규산나트륨계 함침재는 수용액 상태에서 사슬 형태의 분자가 나트륨 원자에 둘러쌓여 있는 구조를 가지는 폴리 실리게이트 구조로 존재한다. 이러한 폴리 실리게이트 구조(약 50㎛)는 규산나트륨이온(약 30㎛)의 집합체보다 크나, 나노사이즈 형태의 규산나트륨은 약 1 내지 2nm정도로 작기 때문에, 콜로이드질 규산나트륨계함침재와 비교하였을 때 침투속도, 침투깊이, 반응속도 등이 더 우수하며, 방수성능에서도 차이가 있다.

실란계 수용액은 표면 보호제로 작용한다.

또한, 콘크리트 자가 치유제는 정제수 10 내지 30 중량부, 규산나트륨 35 내지 40 중량부 및 실란계 수용액 100 내지 120 중량부를 포함하고, 추가로 시멘트 100 내지 150 중량부; 벤토나이트 1 내지 2 중량부; 탄산리튬 10 내지 20 중량부; 탄산나트륨 3 내지 15 중량부; 및 탄산수소나트륨 20 내지 50 중량부;를 포함할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기 술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

아크릴 에멀젼 100 중량부;
우레탄 아크릴 하이브리드 수분산체 30 중량부;
알루미나 시멘트 복합체 70 중량부;
유동화제 10 중량부;
소포제 10 중량부;
팽창제 10 중량부; 및
콘크리트 자가 치유제 20 중량부를 포함하고,
콘크리트 자가 치유제는 정제수 10 내지 30 중량부, 규산나트륨 35 내지 40 중량부 및 실란계 수용액 100 내지 120 중량부를 포함하는 도막 방수제.
제 1 항에 있어서,
우레탄 아크릴 하이브리드 수분산체는 수성 폴리우레탄 10 내지 60 중량부 및 (메타)아크릴계 수지 40 내지 90 중량부를 포함하는 도막 방수제.
제 1 항에 있어서,
알루미나 시멘트 복합체는 알루미나 시멘트 100 내지 150 중량부, 실리카 50 내지 70 중량부, 에틸렌비닐아세테이트 10 내지 20 중량부 및 (메타)아크릴계 공중합체 1 내지 10 중량부를 포함하는 도막 방수제.
삭제
제 1 항에 있어서,
콘크리트 자가 치유제는 추가로 시멘트 100 내지 150 중량부; 벤토나이트 1 내지 2 중량부; 탄산리튬 10 내지 20 중량부; 탄산나트륨 3 내지 15 중량부; 및 탄산수소나트륨 20 내지 50 중량부;를 포함하는 도막 방수제.