KR101804307B1 - 침투형 콘크리트 방수제 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 침투형 콘크리트 방수제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 경질유, 실란계 커플링제, 실리콘계 발수제, 계면활성제 및 물로 이루어진다.
상기의 성분으로 이루어지는 침투형 콘크리트 방수제는 콘크리트의 통기성은 유지시키면서, 내구성, 융해저항성 및 알칼리 저항성을 향상시키고 균열을 보완하는 효과를 나타낸다.
상기의 성분으로 이루어지는 침투형 콘크리트 방수제는 콘크리트의 통기성은 유지시키면서, 내구성, 융해저항성 및 알칼리 저항성을 향상시키고 균열을 보완하는 효과를 나타낸다.
Description
본 발명은 침투형 콘크리트 방수제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 콘크리트의 통기성은 유지시키면서, 내구성, 융해저항성 및 알칼리 저항성을 향상시키고 균열을 보완하는 효과를 나타내는 침투형 콘크리트 방수제에 관한 것이다.
콘크리트는 다공성의 건설 재료로서 그 내부에는 직경 0.1 내지 50㎜의 큰 기포에서부터 10㎚ 내지 10㎛ 크기의 작은 모세관 공극들이 존재하며, 또한, 외부 환경하에서 건조 및 수축에 의해 생성된 폭 0.3㎜ 이하의 미세한 균열이 무수히 존재한다. 이러한 공극과 균열은 외부의 수분과 열화 물질 등이 침투하는 통로가 되어 콘크리트 구조물의 내구성을 저하시킬 수 있기 때문에, 장기적인 내구성을 확보하기 위해서는 콘크리트의 표면에 방수 및 열화 억제성 물질을 도포하여 콘크리트 내부로의 열화 물질 등의 침투를 방지하는 것이 요구된다.
이러한 목적으로 콘크리트의 표면에 도포하는 방수 및 열화 억제성 물질로서 종래에는 에폭시계 또는 폴리우레탄계와 같은 유기질계 방수제가 많이 이용되었지만, 이러한 유기질계 방수제는 자외선 등의 외부 환경 조건에 취약하기 때문에 장기적으로 내구 성능을 발휘하지 못하고, 탄성 계수 및 수축 팽창율이 콘크리트와 달라 시간이 경과함에 따라 박리되거나 들뜨는 현상이 발생하는 등 실제 사용에 있어 많은 문제점이 있었다.
최근에는 이러한 문제점을 해결하기 위해 콘크리트 내부로 침투해 들어가서 밀실한 방수층을 형성할 수 있는 물 흡수 방지제를 부가적으로 도입하여 콘크리트의 표면에 도포하였지만, 이러한 물 흡수 방지제는 외국에서 수입된 제품이고, 고분자 구조로서 입자의 크기가 1㎛ 이상이기 때문에 콘크리트 내부로 보다 깊숙이 침투해 들어가지 못하여 수분의 차단, 표면 강도의 증가, 열화 물질의 차단 등에 한계를 나타내었다.
콘크리트에 적용하기 위한 보다 효과적인 방수제 조성물을 제조하는 종래의 방법으로서, 분말형 침투 공법, 액체형 침투 공법 등을 들 수 있다. 먼저, 분말형 침투 공법은 여러 종류의 활성 화합물을 포함하는 분말형 방수제를 물과 혼합하여 도포함으로써, 상기 분말형 방수제가 콘크리트 내부의 수산화 칼슘과 화학적인 반응을 일으키도록 하여, 불용해성 결정체의 형성을 유도하는 방법이다. 콘크리트에의 수밀 성능을 부여할 수 있는 상기 분말형 침투 공법은 규소 성분을 함유한 반응성 금속 산화물과 반응성 실리카 활성 산화물을 주요 침투 활성 성분으로서 사용한다. 분말형 방수제의 구성 성분 중에서 상기 규소 성분은 콘크리트 내부에서 수화되지 않은 칼슘과 수화 반응하여 칼슘 실리케이트 수화물 및 에트링가이트(ettringite)를 형성하여 콘크리트의 조직을 치밀하게 한다. 미장 또는 고무 주걱을 사용한 도포에 의해 주로 지하 구조물에 적용하는 상기 공법은, 그러나 반응 원리상 알칼리 조건하에서만 활성화되기 때문에 알칼리도가 낮은 부위에서는 그 효능을 기대할 수 없다는 단점이 있다. 또한, 알칼리 조건이 충족된 경우에도 방수제의 침투 속도가 낮아 활성 성분이 모체에 충분히 침투하여 결정화 생성물을 형성하는 데까지 장시간이 소요되므로 활성화 이전까지의 성능 발현에 대한 문제점이 있으며, 실제 현장 적용한 경우에서, 충분한 양생 조건이 마련된 경우에도 성능을 발휘하는 데에는 약 28일 정도가 소요되는 것으로 밝혀졌다. 또한, 활성 성분이 고농도의 상태로 콘크리트 구조물의 표면에 존재할 경우, 활성 성분에 의해 도포 초기에 상기 콘크리트 구조물의 표면에서 겔을 형성하기 때문에, 이것이 침투 차단제의 역할을 함으로써 잔여 성분의 내부 침투 및 지속적인 침투를 차단한다는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 콘크리트의 통기성은 유지시키면서, 내구성, 융해저항성 및 알칼리 저항성을 향상시키고 균열을 보완하는 침투형 콘크리트 방수제를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 경질유, 실란계 커플링제, 실리콘계 발수제, 계면활성제 및 물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 침투형 콘크리트 방수제를 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 침투형 콘크리트 방수제는 경질유 100 중량부, 실란계 커플링제 55 내지 65 중량부, 실리콘계 발수제 5 내지 10 중량부, 계면활성제 2 내지 4 중량부 및 물 25 내지 35 중량부로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 경질유는 수소처리된 등유로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 실란계 커플링제는 n-옥틸트리에톡시실란으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 실리콘계 발수제는 칼륨메틸실리코네이트로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명에 따른 침투형 콘크리트 방수제는 콘크리트의 통기성은 유지시키면서, 내구성, 융해저항성 및 알칼리 저항성을 향상시키고 균열을 보완하는 탁월한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 침투형 콘크리트 방수제가 처리된 콘크리트와 일반적으로 도막형성을 통해 방수성능을 부여하는 방수제가 처리된 콘크리트의 모세공극 상태를 나타낸 개념도이다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 따른 침투형 콘크리트 방수제는 경질유, 실란계 커플링제, 실리콘계 발수제, 계면활성제 및 물로 이루어지며, 경질유 100 중량부, 실란계 커플링제 55 내지 65 중량부, 실리콘계 발수제 5 내지 10 중량부, 계면활성제 2 내지 4 중량부 및 물 25 내지 35 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 경질유는 본 발명에 따른 침투형 콘크리트 방수제의 주재료가 되는 성분으로, 상기 커플링제, 발수제 및 계면활성제를 상기 물에 분산시키는 역할을 하기 때문에 고른 물성을 나타내는 침투형 콘크리트 방수제를 제공하는데, 상기 경질유의 성분으로는 경질 정제 연료유나 수소처리된 등유를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 실란계 커플링제는 55 내지 65 중량부가 함유되며, n-옥틸트리에톡시실란으로 이루어지는데, 본 발명에 따른 침투형 콘크리트 방수제를 구성하는 성분들을 결속시키며 방수성능을 부여하는 역할을 한다.
상기와 같이 n-옥틸트리에톡시실란으로 이루어지는 실란계 커플링제는 본 발명에 따른 침투형 콘크리트 방수제를 구성하는 성분들의 계면 접착성을 높여 콘크리트와의 혼합성을 향상시킨다.
또한, 콘크리트 손상의 주요 원인은 환경적 영향에 의한 철근부식과 염화물인데, 양생이 끝난 콘크리트는 고알칼리성이며, 철근을 화학적 반응으로 부터해야 한다. 상기 화학적 반응은 수용성 염 특히 염화이온에 의해서 발생되는 철근 부식이 대표적으로, 상기 염화이온은 전형적으로 제설용 염화칼슘과 해수의 형태로 콘크리트에 침투하며 이것은 특히 고속도로나 해안지역 건축물에 영향을 미치게 된다.
상기와 같은 철근의 부식 과정은 부피 팽창을 동반하기 때문에 부식된 철근과 인접하고 있는 콘크리트는 심각한 손상을 받게 되는데, 콘크리트 내에 보이지 않는 미세 빈 공간(cavity)을 형성한다.
또한, 콘크리트의 손상은 항상 수분과 연관 되어있는데, 화학반응에 의한 철근 부식과정에서 반응 매개체 및 반응물질로 작용할 수 있다. 무기계 건축자재가 수분과 접촉시, 흡수량은 모체자재의 공극 정도에 의존하는데, 수분의 흡수는 다양한 형태의 손상을 야기한다.
따라서, 건축물 표면이 건조한 상태일 경우에는 수분에 의한 손상이 적을 수도 있지만, 우천시와 같이 모세관을 통해 콘크리트에 수분이 흡수되었을 경우에는 심각한 손상을 발생할 수 있다. 콘크리트 보호의 가장 효과적인 방법은 수분을 차단하는 것으로, 상기의 실란계 커플링제는 탁월한 소수 소수성(Hydrophobe)을 나타내기 때문에 우수한 방수성능을 부여하며, 물리적, 화학적 및 미생물에 대한 저항성이 우수하여, 콘크리트의 중성화를 방지하여 보존성을 향상시킨다.
또한, 실란계 커플링제는 실리콘레진과 유사한 극도로 안정한 Si-O-Si구조를 형성하면서 건축자재와 강력하게 부착되기 때문에, 콘크리트의 표면에 도막을 형성하는 방식이 아니라, 콘크리트 내부에 침부되는 방식으로 콘크리트 내부에 모세공극을 막지 않아 수증기 투과성을 유지할 수 있도록 하면서 방수성능을 나타내도록 하는 역할을 하는데, 실란계 커플링제를 사용한 본 발명에 따른 침투형 콘크리트 방수제가 처리된 콘크리트와 일반적으로 도막형성을 통해 방수성능을 부여하는 방수제가 처리된 콘크리트의 모세공극 상태를 나타낸 개념도를 아래 도 1에 나타내었다
또한, 상기의 실란계 커플링제는 완전히 경화된 실란과 자연에 존재하는 모래와 비교하면 이들의 유사성을 쉽게 발견할 수 있는데, 상기 실란계 커플링제는 유기기를 갖는 모래의 형태로, 이러한 구조적 유사성은 무기질계 건축자재와의 이상적인 친화성과 표면 보호제로서의 특별한 내구성을 나타내도록 한다.
또한, 상기의 성분으로 이루어지는 실란계 커플링제는 콘크리트에 알카리 저항성을 향상시키며, 습기와 반응하여 부산물로 알코올이 생성되면서 콘크리트 모체와 매우 안정적인 결합을 하는데, 습기와 반응한 후에는 이소옥틸 그룹이 콘크리트 모체 공극의 중심부에 자리를 잡게 됨으로써, 콘크리트를 알카리 성분으로부터 효과적으로 보호할 수 있다.
상기 실란계 커플링제의 함량이 55 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 실란계 커플링제의 함량이 65 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 더이상 향상되지 않으면서 제조비용을 증가시키게 된다.
상기 실리콘계 발수제는 5 내지 10 중량부가 함유되며, 칼륨메틸실리코네이트로 이루어지는데, 콘크리트의 방수성능을 향상시키는 역할을 한다.
상기와 같이 실리콘계 발수제로 사용되는 칼륨메틸실리코네이트는 한국특허등록 제10-0915216호에 기재된 방법을 통해 제조될 수 있으며, 상기 실란계 커플링제와 더블어 콘크리트에 발수성을 부여하여 방수성능이 향상된 콘크리트를 제공하는 역할을 한다.
상기 실리콘계 발수제의 함량이 5 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 실리콘계 발수제의 함량이 10 중량부를 초과하게 되면 콘크리트의 방수성능을 크게 향상되지 않으면서 제조비용을 증가시키게 된다.
계면활성제 2 내지 4 중량부가 함유되며, 본 발명에 따른 침투형 콘크리트 방수제를 구성하는 성분들의 혼합성능을 향상시켜 균일한 물성을 나타내도록 하는 역할을 한다.
상기 계면활성제는 음이온 또는 비이온 계면활성제로 이루어지는 것이 바람직한데, 더욱 상세하게는 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 노닐 페닐에테르, 폴리프로필렌 글리콜 노닐 페닐 에테르, 폴리에틸렌 글리콜 노닐 페닐 에테르와 폴리프로필렌 글리콜 노닐 페닐 에테르의 블록 코폴리머, 소듐 디옥틸 설포석시네이트, 폴리에틸렌 글리콜 알킬 에테르, 폴리에틸렌 글리콜 패티 에씨드 에스터로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 계면활성제의 함량이 2 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 계면활성제의 함량이 4 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 상대적으로 본 발명에 따른 침투형 콘크리트 방수제를 구성하는 경질유, 실란계 커플링제 및 실리콘계 발수제의 함량이 줄어들어 방수성능이 저하될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 침투형 콘크리트 방수제는 콘크리트의 통기성은 유지시키면서, 내구성, 융해저항성 및 알칼리 저항성을 향상시키고 균열을 보완하는 탁월한 효과를 나타낸다.
Claims (5)
- 경질유 100 중량부, 실란계 커플링제 55 내지 65 중량부, 실리콘계 발수제 5 내지 10 중량부, 계면활성제 2 내지 4 중량부 및 물 25 내지 35 중량부로 이루어지며,
상기 경질유는 수소처리된 등유로 이루어지고,
상기 계면활성제는 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 노닐 페닐에테르, 폴리프로필렌 글리콜 노닐 페닐 에테르, 폴리에틸렌 글리콜 노닐 페닐 에테르와 폴리프로필렌 글리콜 노닐 페닐 에테르의 블록 코폴리머, 소듐 디옥틸 설포석시네이트, 폴리에틸렌 글리콜 알킬 에테르, 폴리에틸렌 글리콜 패티 에씨드 에스터로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 침투형 콘크리트 방수제.
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- 청구항 1에 있어서,
상기 실란계 커플링제는 n-옥틸트리에톡시실란으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 침투형 콘크리트 방수제.
- 청구항 1에 있어서,
상기 실리콘계 발수제는 칼륨메틸실리코네이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 침투형 콘크리트 방수제.
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