KR20190069209A - 자체 유연성 유지 라텍스계 복합식 도막형 조성물 및 이를 이용한 콘크리트와 아스팔트 표면 보수 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자체 유연성 유지 라텍스계 복합식 도막형 조성물 및 이를 이용한 콘크리트와 아스팔트 표면 보수 공법에 관한 것으로, 아스팔트 크랙과 콘크리트 열화의 원인을 분석하여 크랙과 열화의 원인으로 알려진 염화칼슘으로부터 구조물 및 포장체를 보호하고 또한 기존 구조물의 파쇄작업없이 보수하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 자체 유연성 유지 라텍스계 복합식 도막형 조성물은, 아스팔트액 100중량부에 대하여 유화제 5~10중량부, 고분자 라텍스 5~20중량부, 경화 조절용 첨가제로서 올레인산 5~20중량부, 식물성 오일 0.1~10중량부, 박리방지제 5~30중량부, 산화방지제 3~10중량부 및 유리섬유 파우더 2~15중량부를 포함한다.

Description

자체 유연성 유지 라텍스계 복합식 도막형 조성물 및 이를 이용한 콘크리트와 아스팔트 표면 보수 공법{Self-flexible latex type combination paint composite and method for repair surface of concrete and asphalt using this same}

본 발명은 콘크리트와 아스팔트의 보수를 위한 조성물 및 보수 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각종 구조물(콘크리트 구조물, 아스팔트)의 열화 등으로 인한 손상부를 파쇄없이 덧씌워 보수하는 자체 유연성 유지 라텍스계 복합식 도막형 조성물 및 이를 이용한 콘크리트와 아스팔트 표면 보수 공법에 관한 것이다.

일반적으로 콘크리트 구조물은 콘크리트가 높은 내구성을 구비하고 있어 반영구적으로 사용할 수 있는 것으로 인정되어 왔으나, 최근의 많은 연구결과와 기존 구조물의 조사 결과 콘크리트 구조물도 경년 열화현상을 피할 수 없음이 밝혀지고 있으며, 특히 오랜 기간을 넘기지 못하고 본래의 기능을 상실하게 되는 사례가 나타나고 있다.

구체적으로, 기존 L형 측구와 경계석, 교량 슬래브 단면, 교각, 신축이음 후타재, 각종 콘크리트 및 아스팔트 포장에서 빈번히 일어나는 열화 작용으로 인한 표면 손상이 많이 발생하나 그 보수 방법은 많지 않으며 보수방법 또한 기존 콘크리트를 파쇄 후 콘크리트 재설치 또는 표면에 일반 시멘트모르타르를 도포하는 임시적인 보수에 그치고 있다.

또한, 기존에 표면보수 및 방수를 위한 조성물들은 아스팔트와의 부착력은 어느 정도 효과를 보이나 콘크리트 표면과의 부착력은 취약했다. 상온식 조성물의 경우, 물의 과다한 혼합으로 동절기 영하온도에서는 재료가 얼어 시공이 불가하고, 가열식 조성물의 경우에는 양생 후 강성 재료의 특성으로 침투력이 취약해 기존면과 분리됐다. 더군다나 두 방식 모두 혼합 후 표면에 포설하는 시간이 10초~30초를 넘으면 굳기 시작해 시공에 어려움이 있다. 이러한 이유들로 인해 기존에 보수를 위한 조성물들의 경우 표면보수재로써의 기능을 충분히 발휘 하지 못했고 잦은 하자와 시공 불량으로 예산 낭비와 사고 위험을 초래했다.

특허문헌(등록특허 제10-1456117호)은 결합재 860~970kg/m3; 라텍스 수용액 250~350kg/m3; 전기로 산화 슬래그 1320~1430kg/m3;를 포함하는 도로포장 보수용 콘크리트 조성물을 이용한 도로포장 보수공법으로서, 상기 콘크리트 조성물을 핸드믹싱에 의해 혼합하는 혼합단계; 상기 혼합단계를 통해 혼합된 혼합물을 도로포장의 보수부위에 도포하는 도포단계;를 포함하고, 상기 혼합단계는 상기 콘크리트 조성물이 수용된 혼합장치을 핸드믹싱하여 상기 결합재, 라텍스 수용액, 전기로 산화 슬래그를 혼합하며, 상기 혼합장치는 내부에 수용공간이 형성되고, 상단에 상하방향으로 가압시 일부영역에 형성된 절취선을 따라 절취되는 절취부가 형성된 본체; 상기 본체의 상부에 결합하고, 일부 또는 전체가 상측으로 이탈시 상기 절취부가 가압 절취되어 상기 본체의 상단에 개구부를 형성하는 손잡이부; 상기 본체의 내부에 높이방향을 따라 설치되며, 내부에 상기 라텍스 수용액이 수용되기 위한 라텍스 수용액 저장부;를 포함하며, 상기 수용공간의 일부에는 상기 결합재 및 전기로 산화 슬래그가 수용되고, 상기 라텍스 수용액 저장부의 내부에는 상기 라텍스 수용액이 밀봉된 상태로 수용되며, 상기 손잡이부의 일부 또는 전체가 상측으로 이탈됨에 따라, 상기 라텍스 수용액 저장부의 하단을 통해 상기 라텍스 수용액이 유출되어 상기 결합재 및 전기로 산화 슬래그와 혼합되는 것이다.

등록특허 제10-1456117호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 아스팔트 크랙과 콘크리트 열화의 원인을 분석하여 크랙과 열화의 원인으로 알려진 염화칼슘으로부터 구조물 및 포장체를 보호하고 또한 기존 구조물의 파쇄작업없이 보수가 가능한 자체 유연성 유지 라텍스계 복합식 도막형 조성물 및 이를 이용한 콘크리트와 아스팔트 표면 보수 공법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 자체 유연성 유지 라텍스계 복합식 도막형 조성물은, 아스팔트액 100중량부에 대하여 유화제 5~10중량부, 고분자 라텍스 5~20중량부, 경화 조절용 첨가제로서 올레인산 5~20중량부, 식물성 오일 0.1~10중량부, 박리방지제 5~30중량부, 산화방지제 3~10중량부 및 유리섬유 파우더 2~15중량부의 조성으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 자체 유연성 유지 라텍스계 복합식 도막형 조성물 및 이를 이용한 콘크리트와 아스팔트 표면 보수 공법에 의하면, 조적으로 일반 시멘트 모르타르와 비교하여도 부착강도가 2.2N/㎟이상으로 상당히 안정적이며, 시공이 되었을 때에도 탈락이나 균열이 발생하지 않으며 변형이 발생하지 않아 내구성과 현장 적용성이 뛰어난 효과를 가지고 있다.

이 효과를 바탕으로 콘크리트 도로 파손구간에도 적용이 가능할 것으로 기대된다. 고속도로 특성상 빠르고 안전한 시공이 필요한데 그 시공에 있어서, 기존 콘크리트 및 아스팔트를 걷어내고 새로 설치하는 보수의 한계를 넘어 사회적 경제적인 효과가 기대되는 조성물이라 할 수 있다.

본 발명은 조성물의 특성상 콘크리트 보수뿐만 아닌 아스팔트와의 부착강도 또한 높아 보도 및 자전거도로 등에도 사용이 가능할 것이라고 판단된다.

또한, 무절삭 무다짐 표면보수로 폐기물 발생이 없으며 물과 혼합 상온 시공하는 저탄소 친환경 표면보수공법으로 미끄럼 저항성능 우수, 표면에서 방수성능의 보강 및 미끄럼 저항성 회복을 위한 박층 포장 시공이 가능하다.

또한, 열화 및 파손된 콘크리트 표면과의 접착 성능 및 방수 성능 보강 후 마모층 적층 시공 가능. 라텍스 첨가로 동결융해 및 염화칼슘을 근본적으로 차단하는 효과가 있고, 기존 파손된 표면과 일체화 보수로 신설과 같은 미관 개선 효과가 있다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 자체 유연성 유지 라텍스계 복합식 도막형 조성물은, 아스팔트액 100중량부에 대하여 유화제 5~10중량부, 고분자 라텍스 5~20중량부, 경화 조절용 첨가제로서 올레인산 5~20중량부, 식물성 오일 0.1~10중량부, 박리방지제 5~30중량부, 산화방지제 3~10중량부 및 유리섬유 파우더 2~15중량부로 이루어진다.

아스팔트액은 가소성(可塑性)이 풍부하고 방수성·전기절연성·접착성 등이 우수하며 바닥재료로 널리 사용되고 있으며, 예를 들어 AP-5, 침입도 60~70의 제품이

유화제는 아스팔트액과 고분자 라텍스 등 재료들의 안정된 혼합을 위하여 사용되는 것으로 5중량부 미만은 재료들의 안정된 혼합을 유도하지 못하며 10중량부 초과는 큰 변화가 없다. 유화제는 바람직하게 양이온계로서 지방산 아민계이며 아스팔트 입자를 부유 상태로 유지하고 분해시기를 결정한다.

라텍스(고분자 라텍스)는 탄성 특성이 있으며, 5중량부 미만은 유연성의 효과가 미비하고 20중량부 초과는 과도한 유연성으로 작업성이 좋지 못하다.

올레인산은 5중량부 미만 혼합시 경화 조절이 미비하며 20중량부를 초과하면 과도한 경화로 작업성이 좋지 못하다.

식물성 오일은 식물의 과육과 씨 등에서 추출한 것으로 수분의 침투를 막아주는 등의 기능을 하며 0.1~10중량부의 범위를 벗어나면 수분 침투의 효과가 약하거나 다른 재료와의 조화를 이루지 못하여 품질을 떨어뜨릴 수 있다.

식물성 오일은 유채꽃유, 해바라기유 등으로서 이는 불포화 지방산으로 외부온도 변화에 민감하지 않고 친환경적이며 초기의 점성을 자체적으로 유지해야 하는 표면보수재의 기능을 증대시키는 역할을 한다.

박리방지제(액상)는 조성물이 구조물에서 박리되는 것을 막기 위하여 사용되며, 5중량부 미만은 박리 방지 효과가 약하고 30중량부 초과는 박리 방지 효과에 큰 차이가 없으며, 아스팔트 포장 분야에서 사용되는 다양한 제품의 사용이 가능하다.

박리방지제는 폴리인산계 액상형 박리방지제로서 아스팔트와 라텍스를 안정화시켜 기존 부착된 표면과의 박리를 방지한다.

산화방지제는 재료들에 생기는 산소의 작용에 의한 산화를 방지하는 것이며, 아민류, 페놀류 등의 사용이 가능하고, 3~10중량부는 산화 방지를 위한 최적의 혼합비율이다.

유리섬유 파우더는 고온에 견디고 불연의 특성이 있고 내부식성과 인장강도가 우수한 특성이 있으며, 예를 들어 5∼20μm 크기(미세균열과 모세관 공극안에 침투할 수 있는 입도가 가능함), 2중량부 미만은 효과를 볼 수 없고 15중량부 초과는 라텍스 등 재료의 효과를 떨어뜨린다.

본 발명에 의한 자체 유연성 유지 라텍스계 복합식 도막형 조성물의 제조 방법은 다음과 같다.

1. 탄성 중합체인 라텍스와 유화제를 50~150도의 온도에서 혼합(1~2시간)한다. 상기 온도는 라텍스를 액상으로 유지하는 온도이다.

2. 1번의 혼합물을 100~210도의 온도에서 미리 끓인 아스팔트액(AP-5)에 혼합(1시간 이내)한다. 상기 온도는 아스팔트액이 경화를 일으키지 않고 액상을 유지하면서 재료들과 균일한 혼합을 위한 온도이다.

3. 2번의 혼합물에 경화조절용 올레인산을 첨가하여 교반한다. 교반조건은 100~210도에서 30분 이내(5분~30분)이다.

4. 3번의 혼합물에 식물성 오일을 첨가하여 교반한다.

5. 4번의 혼합물에 박리방지제를 첨가하여 교반한다.

6. 5번의 혼합물에 산화방지제를 첨가하여 교반한다.

상기 3번부터 6번의 공정은 단일 공정으로 이루어질 수 있다.

이 때, 탄성 중합체인 라텍스와 유화제는 전체무게의 1:5~1:15일 수 있으며, 또한, 라텍스와 유화제의 혼합물은 아스팔트의 구성비는 전체 무게의 1:4~1:99까지 될 수 있다.

본 발명에 의한 자체 유연성 유지 라텍스계 복합식 도막형 조성물을 이용한 콘크리트와 아스팔트 표면 보수 공법은, 구조물의 표면에서 이물질을 제거(바람직하게 건식)한 후 보수재를 도포하는 것으로 이루어지며, 자체 유연성 유지 라텍스계 복합식 도막형 조성물의 단독 사용과 골재와 혼합 사용이 가능하다.

단독 사용은 자체 유연성 유지 라텍스계 복합식 도막형 조성물을 물과 혼합(자체 유연성 유지 라텍스계 복합식 도막형 조성물 100중량부에 대하여 물 30~50중량부)과 혼합하여 구조물의 표면에 1~100mm의 두께로 도포하여 보호막을 형성하는 것이다.

혼합형은 골재(1~10mm입도) 100중량부에 대하여 자체 유연성 유지 라텍스계 복합식 도막형 조성물 1~50중량부, 물 1~20중량부, 유리섬유 파우더 0.1~10중량부(자체 유연성 유지 라텍스계 복합식 도막형 조성물에 포함된 유리섬유 파우더와 별개의 재료임)를 혼합하여 사용하며, 1~100mm의 두께로 도포하여 보호막을 형성한다.

<실시예>

1. 재료(혼합비)

아스팔트액	라텍스	유화제	올레인산	식물성 오일	박리 방지제	산화 방지제
100	15	8	10	5	15	7

상기 표 1의 재료를 이용하고 상기 제조 공정을 통해 단독형 자체 유연성 유지 라텍스계 복합식 도막형 조성물을 제조하였다.

그리고, 골재(1~10mm입도) 100중량부에 대하여 자체 유연성 유지 라텍스계 복합식 도막형 조성물 35중량부, 물 10중량부, 유리섬유 파우더 5중량부를 혼합하여 혼합형 자체 유연성 유지 라텍스계 복합식 도막형 조성물을 제조하였다.

단독형과 혼합형의 자체 유연성 유지 라텍스계 복합식 도막형 조성물을 각각 콘크리트와 아스팔트 시험체(가로 세로 각각 1m, 두께 50cm)에 10mm의 두께로 도포하여 보호막을 형성하였다.

본 실시예에 따르면, 보호막이 시험체에서 박리되지 않는 것으로 확인되었고, 시험기간 동안 자연상태로 방치한 결과 산화도 일으키지 않는 것으로 확인되었으며, 즉, 보수재가 콘크리트의 미세균열 및 모세관 공극 등에 침투하여 시험체와 일체화됨으로써 시험체를 견고하게 하는 것을 알 수 있었다.

Claims (4)

1. 아스팔트액 100중량부에 대하여 유화제 5~10중량부, 고분자 라텍스 5~20중량부, 경화 조절용 첨가제로서 올레인산 5~20중량부, 식물성 오일 0.1~10중량부, 박리방지제 5~30중량부, 산화방지제 3~10중량부 및 유리섬유 파우더 2~15중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자체 유연성 유지 라텍스계 복합식 도막형 조성물.
2. 골재 100중량부에 대하여 자체 유연성 유지 라텍스계 복합식 도막형 조성물 1~50중량부, 물 1~20중량부, 유리섬유 파우더 0.1~10중량부를 포함하는 혼합형으로,
   상기 자체 유연성 유지 라텍스계 복합식 도막형 조성물은 아스팔트액 100중량부에 대하여 유화제 5~10중량부, 고분자 라텍스 5~20중량부, 경화 조절용 첨가제로서 올레인산 5~20중량부, 식물성 오일 0.1~10중량부, 박리방지제 5~30중량부, 산화방지제 3~10중량부 및 유리섬유 파우더 2~15중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자체 유연성 유지 라텍스계 복합식 도막형 조성물.
3. 구조물의 표면에서 이물질을 제거하는 제1단계와;
   상기 제1단계 이후 상기 구조물의 표면에 청구항 1에 의한 자체 유연성 유지 라텍스계 복합식 도막형 조성물을 도포하여 보호막을 형성하는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자체 유연성 유지 라텍스계 복합식 도막형 조성물을 이용한 콘크리트와 아스팔트 표면 보수 공법.
4. 구조물의 표면에서 이물질을 제거하는 제1단계와;
   상기 제1단계 이후 상기 구조물의 표면에 청구항 2에 의한 자체 유연성 유지 라텍스계 복합식 도막형 조성물을 도포하여 보호막을 형성하는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자체 유연성 유지 라텍스계 복합식 도막형 조성물을 이용한 콘크리트와 아스팔트 표면 보수 공법.