KR200175730Y1 - 일액형 폴리머-시멘트계 무기질 도막방수제 - Google Patents

Abstract

본 고안은 콘크리트 건축물의 누수현상과 콘크리트의 부식 및 열화현상을 방지하는 기능을 가진 도막방수제에 관한 것으로 더 상세하게는 건물의 지하실이나 옥상 등의 콘크리트 구조물에 도포함으로써, 구조체에 물이 침투되는 것을 막는 방수기능은 물론 내화학성 및 내후성을 가진 일액형 폴리머-시멘트계 무기질 도막방수제의 제조에 관한 것이다.

폴리머-시멘트계 무기질 도막방수제는 분체 성분인 시멘트, 규사, 세라막광물 등과 혼화제인 시멘트 혼화성 아크릴계의 에멀젼 폴리머 등으로 구성되어 있는데, 상기의 재료를 이용하여 콘크리트 건축물에 방수공사를 하기 위하여는 시공현장에서 조성물을 제조하여야 하는데 재료의 배합율이 일정하지 않음은 물론 교반(攪拌) 및 배합이 소홀하게 되어 불균일한 조성물이 형성될 수 있는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기에서와 같은 도막방수제의 문제점을 해결하기 위한 수단으로, 배합 및 교반시설이 구비된 가공 공장에서 완숙한 조성물을 가공하여 시공현장에 공급하기 위하여 시멘트 입자의 표면을 경화지연제로 코팅하여 수화반응을 억제시킨 조성물을 밀폐된 용기에 포장하여 활용할 수 있도록 된 도막방수제를 제공하는데 그 목적을 두고 있다.

Description

일액형 폴리머-시멘트계 무기질 도막방수제{.}

본 고안은 콘크리트 건축물의 누수현상과 콘크리트의 부식 및 열화현상을 방지하는 기능을 가진 도막 방수제에 관한 것으로, 더 상세하게는 건물의 지하실이나 옥상 등의 콘크리트 구조물에 도포함으로써, 구조체에 물의 침투를 막는 방수 기능은 물론 내화학성 및 내후성을 가진 일액형 폴리머-시멘트계 무기질 도막방수제의제조에 관한 것이다.

일반적으로 사용하는 도막방수제는 여러 종류가 있는데, 콘크리트와의 접착력이 강하고 방수성 및 내후성이 우수하며, pH가 콘크리트와 같은 알카리성이여서 계면에서의 중성화반응이 일어나지 않아서 재료분리 현상이 없는 폴리머-시멘트계 무기질 도막방수제가 보수현장에 적용되고 있다.

콘크리트는 방수력이 약하기 때문에 현재 콘크리트 및 조적식 건축물에는 특별히 방수층을 도입하여 건축물내로 수분 침투를 막아야 하는데, 신축건물에는 비노출형 방수층을 적용하므로 해서 외부에 노출된 누름콘크리트는 계속해서 수분, 산성비, 자외선에 무방비 상태가 된다.

이와 같은 형상이 지속됨에 따라 비노출 방수층까지 수분이 침투하여 방수층중의 가소재가 용출되어 물성이 경질로 변하고, 기계적인 요인에 의해 파괴가 진행되며, 수분은 콘크리트 슬라브에까지 침투가 계속되어 철근이 부식되며 누수 현상이 발생하게 된다. 이러한 누수 현상 및 노화, 열화 및 부식현상을 막기 위하여 누름콘크리트면에 도막방수제를 도포하여 수분과 햇빛으로 부터 콘크리트 건축물을 보호한다.

대부분의 건축물에 대한 수분의 침투 및 누수를 방지하기 위한 방수제로는 사용하는 재료에 따라 아스팔트방수, 시트방수, 몰랄방수, 실링제 방수, 도막방수로 구분되고, 그 주성분은 아스팔트, 염화칼슘, 지방산비누, 합성고무, 천연고무, 아세트산 비닐, 염화비닐, 아크릴산 에스테르를 시멘트 속에 혼합하여 화학적 변화에 따른 수밀성을 크게하는 방법과 도료성 방수제를 사용하여 콘크리트에 수분이 침투하는 것을 방지하는 2가지 방법으로 나누워져 있으며, 기능적인 역할은 방수효과를 높이는 동시에 콘크리트의 다른 성질에 악영향을 주지 않아야 하고 기온변화 및 진동에 의해 발생할 수 있는 건축물의 미세균열을 방지할 수 있어야 한다.

폴리머 시멘트계 무기질 도막방수제는 도료성 방수제에 가깝지만 여기에 시 멘트가 첨가되기 때문에 시멘트이 화학반응이 일어나 수밀성을 증대시킨 방수재로도 분류될 수 있다.

폴리머-시멘트계 무기질 도막방수제는 분체 성분인 시멘트, 규사, 세라막광물 등과 혼화제인 시멘트 혼화성 아크릴계의 에멀젼 폴리머 등으로 구성되어 있는데, 상기의 재료를 이용하여 콘크리트 건축물에 방수공사를 하기 위하여는 시공현장에서 조성물을 제조하여야 하는데 재료의 배합율이 일정하지 않음은 물론 교반(攪拌) 및 배합이 소홀하게되어 불균일한 조성물이 형성될 수 있는 문제점이 있었다. 이러한 문제점의 해결방안은 시공현장에서 배합 및 교반을 하지 않고 사용하는 폴리머-시멘트계 무기질 도막방수제를 제조하여 공급하는 것이 바람직하다.

이와 같은 도막방수제를 공급하기 위하여서는 시멘트의 수화반응을 지연시키는 경화지연제를 시멘트 입자 표면에 흡착시켜 불용성 침전이나 착체 킬레이드 화합물 또는 착염을 형성하고 보호층을 형성시키고 시멘트와 물분자의 수화반응을 차단하여 시멘트 수화물의 생성을 억제 시킨다. 따라서 시멘트 수화반응이 지연됨에 따라 분체와 혼화제를 교반하여 밀폐된 용기에 저장하여 시공현장에 공급할 수 있고 이로 인하여 간단한 시공성을 얻을 수 있고 현장 배합에 따른 물성의 불균일 현상을 해소할 수 있다.

본 고안은 상기에서와 같은 도막방수제의 문제점을 해결하기 위한 수단으로, 배합 및 교반시설이 구비된 가공 공장에서 완숙한 조성물을 가공하여 시공현장에 공급하기 위하여 시멘트 입자의 표면을 경화지연제로 코팅하여 수화반응을 억제시 킨 조성물을 밀폐된 용기에 포장하여 활용할 수 있도록 된 도막방수제를 제공함에 있다.

제1도는 본 고안의 도막방수제의 시멘트, 물, 아크릴계 폴리머 에멀젼, 무기질, 경화지연제를 혼합하여 교반(攪拌)과정을 거친 초기 배열상태를 나타낸 설명도이다.

제2도는 본 고안의 도막방수제의 완성된 조성물 상태에서 시간에 따른 점도의 변화 거동을 나타낸 그래프이다.

본 고안의 도막방수제를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 제품의 포틀랜드 시멘트 또는, 고로 시멘트가 10∼30 중량부, 고형분 함량이 40∼50 중량부인 수분산성 아크릴계 에멀젼이 20∼50 중량부, 160 메쉬이하의 실리카질 규사가 30∼60 중량부, 경화지연제인 규뷸화나트륨, 옥시카본산 및 그 염, 글루콘산 나트룸, 슈크로스, 다당류, 당알코올이 0.5∼1.5 중량부, 필요시에 따라 조색제가 1.5∼5 중량부, 실리콘 계열의 소포제가 0.1∼1 중량부, 물이 1∼10 중량부, 조색보조제 및 증점제, 방부제, 내열노화방지제, 내오존방지제, 자외선 안정제가 0.5∼5 중량비 무게비로 구성되어 있다.

일핵형 폴리머 시멘트게 무기질 도막 방수제의 제조는 다음의 순서로 상기의 무게 조성비에 준하여 제조가 이루어진다. 먼저 물과 경화지연제를 50℃에서 1시간동안 50∼200rpm의 속도로 교반하여 포화용액을 제조한다. 이와같이 제조된 용액과 아크릴계 에멀젼을 상온에서 혼합한 다음, 고로시멘트, 조색제, 소포재, 조색보조제 및 기타 첨가제를 첨가하여 300∼500rpm의 속도로 2시간 교반과정을 거쳐 밀폐된 용기에 포장하게 된다.

잘 알려진바와 같이 시멘트는 4단계에 거쳐서 수화반응이 일어나는데, 이를 구체적으로 설명하면 시멘트에 물을 부어 교반하면 짧은 시간 내에 급속한 수화반응이 일어나는 유도기, 미수화 시멘트 주변에 형성된 시멘트 겔의 피복으로 수화반 응이 중지하게 되는 잠복기, 잠복기에 이은 급격한 반응단계인 가속기, 수화생성물이 증가함에 따라 입자간의 극이 메워지고 시멘트 수화입자 반응도 수화생성물로 두껍게 덮혀 물이나 이온의 이동속도가 점차로 적어지는 감속기로 이루어 졌다.

위와 같은 과정을 거쳐 시멘트가 수화반응이 종료되면 시멘트 입자들은 수화반응에 따른 거대결정을 형성하여 안정한 상태의 거대구조 화합물이 된다.

예시한 도 1은 시멘트, 물, 아크릴계 폴리머 에멀젼, 무기질, 경화지연제가 교반되었을 때 초기 배열상태를 설명한 것이다. 경화 지연제와 에멀젼의 한 구성요소인 계면활성제는 시멘트와의 전기적인 친화력이 우수하여 시멘트 입자의 계면에 흡착하여 물과 시멘트의 수화반응을 방해하는 경화지연층을 형성한다.

이러한 초기 배열상태는 시멘트의 첫 번째 수화반응 단계인 유도기의 속도를 감소시키고, 가속기 이전 단계인 잠복기가 피복층의 두께증가로 인해 증가하게 된다.

상기에서와 같은 메카니즘을 정량적으로 증명할 수 있는 시간에 따른 점도와 변화 거동을 예시 도 2에 설명한다. 본 설명자료는 경화지연층이 존재하는 것과 그러하지 않는 견본을 준비하여 원통형 점도계를 이용하여 시간에 따라 측정하였다. 경화지연층이 없는 경우는 2시간이 채 못되어 적정 작업점도인 140 dPaS를 초과 하였지만, 경화지연층이 있는 경우는 1000시간이 지나도록 적정 작업점도를 초과하지 않았다.

일액형 폴리머-시멘트계 무기질 도막방수제를 가능하게 하기 위해서는 시멘트의 수화반응을 필수적으로 억제시키는데 있으며, 수화반응을 억제시키는 경화지 연층에는 여러 종류의 경화지연제가 사용된다.

본 고안에 사용된 폴리머는 수분산성 아크릴계 에멀젼 폴리머이므로 에멀젼을 이루고 있는 계면활성제에 의해서도 약간의 수화지연 효과를 기대할 수 있다. 계면활성제는 음이온성이므로 시멘트입자의 표면에 약간의 흡착이 이루어져서 수분과 반응할 계면을 감소시키며,다른 원료인 시멘트는 성분조성비에 따라 여러 종류로 나누워진다. 이 중에서 미수화 시멘트 주변에 형성된 시멘트 겔의 피복으로 수화반응이 중지하게 되는 잠복기가 긴 시멘트를 사용하여 수화반응의 지연 효과를 미미한 정도로는 기대할 수 있으나, 이러한 메커니즘을 통하여 조성된 제품은 실사용 시점이 불투명한 유통구조하에서 불합리한 것이다.

본 고안은 경화지연제로 잘 알려져 있는 규물화나트륨, 옥시카본산계 화합물, 당류 등으로 포화수용액을 제조하여 잠복기가 긴 시멘트와 혼합하여 수화반응 지연층을 코팅한 다음, 수분산성 아크릴계 에멀젼 폴리머와 혼합하여 수화반응 지연층을 강화시킨다.

시멘트의 경화지연을 도모하는 재료들을 배합하고 교반함에 따라 장기간 적정점도가 유지되는 일액형 폴리머-시멘트계 무기질 도막방수제가 제조된다. 수화반응 지연정도는 일정온도에서의 시간에 따른 수화반응열을 측정하여 정상적으로 알 수 있고 정량적인 방법으로는 점도의 측정으로 수화반응의 여부를 개략적으로 추정할 수 있다.

일액형 폴리머-시멘트계 무기질 도막방수제를 배합 및 교반시설이 구비된 가 공 공장에서 완숙한 조성물로 가공하여 밀폐된 용기에 포장하여 시공현장에 제공하게되므로서, 혼화제(에멀젼 폴리머)와 분체(무기질 분말)를 현장에서 배합 및 교반작업을 함에 따라 발생하는 공사기간를 단축할 수 있음은 물론, 현장에서 불완전한 배합 및 교반으로 인하여 발생되는 조성물의 불량을 최소화할 수 있어서 시공후 하자발생을 감소시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

또한, 상기와 같은 일액형 폴리머-시멘트계 무기질 도막방수제는 재료의 특성이 콘크리트 성질과 유사하여 재료 분리현상이 일어나지 않아서 노출용 도막방수제로서, 그 효과를 장기간 기대할 수 있다.

Claims (2)

1. 수분산성 아크릴계 에멀젼 폴리머, 시멘트, 규사, 물, 소포제, 경화지연제(슈크로스, 규불화나트륨, 옥시카본산계 화합물), 증점제, 방부재, 조색제, 조색보조제로 이루어진 용기에 점성액체로 포장된 도막방수제를 제조함에 있어서,

   표틀랜드 시멘트 또는, 고로 시멘트가 10∼30 중량부, 고형분 함량이 40∼50중량부인 수분산성 아크릴계 에멀젼이 20∼50 중량부, 160 메쉬이하의 실리카질 규사가 30∼60 중량부, 경화지연제가 0.5∼1.5 중량부, 필요시에 따라 조색제가 1.5∼5 중량부, 실리콘 계열의 소포제가 0.1∼1 중량부, 물이 1∼10 중량부, 조색보조제 및 증점제, 방부제, 내열노화방지제, 내오존방지재, 자외선 안정제가 0.5∼5 중량부를 교반기에 넣어 조성된 것을 특징으로 하는 일액형 폴리머-시멘트계 무기질 도막방수제.
2. 제1항에 있어서,

   시멘트의 경화를 지연시키는 경화지연제를 규불화나트륨, 옥시카본산 및 그염, 글루콘산 나트륨, 슈크로스, 다당류, 당알코올 혼합하여서 된 것을 특징으로 하는 도막방수제.