KR100599586B1

KR100599586B1 - 구조물의 균열보수제 및 이의 적용방법

Info

Publication number: KR100599586B1
Application number: KR1020050026340A
Authority: KR
Inventors: 곽주호
Original assignee: 곽주호
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-07-13

Abstract

본 발명은 구조물의 균열 보수제 및 이를 사용하여 균열을 보수하는 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 저점도의 액상의 형태를 갖기 때문에 균열 부위에 쉽게 주입 가능하고, 구조물의 균열 치유 효과가 우수하며, 파손된 구조물의 제거 없이 균열의 보수가 가능하여 경제적이면서 친환경적인 균열보수제 및 이를 사용하여 균열을 보수하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 균열 보수제는 실란 화합물을 용매로 사용하여 분자 내에 이중결합을 갖는 모노머를 중합하여 제조된 것으로, 이를 구조물의 균열부위에 적용하면, 구조물의 균열부 표면에서는 구조물에 존재하는 수산화칼슘의 영향으로 균열 보수제의 고형화가 진행되어 표면 균열이 접합되어 보수가 이루어지고, 구조물과 접촉하지 않는 부분에 있어서는 용액상태로 존재하면서 공극을 메우고 있다가 내부에 새로운 균열이 생기면 새로운 균열로 이동하여 균열보수제가 고형화 되면서 균열을 치유하는 것으로 균열 치유능 뿐만 아니라 추후 발생할 균열 치유 능력도 있 다.

실란 화합물, 구조물, 콘크리트, 균열, 보수, 방수

Description

구조물의 균열보수제 및 이의 적용방법{Repair agent for cracks of the structure and using method for the same}

도 1은 균열부위에 본 발명의 균열보수제와 시판되고 있는 균열보수제를 주입하였을 때의 결과를 나타내는 사진이다.

도 2a는 옥상 방수공사 이전의 상태를 나타낸 사진이고, 도 2b는 본 발명의 균열보수제를 사용하여 방수공사를 시행한 후의 상태를 나타내는 사진이다.

도 3a는 지하매설물 방수공사 이전의 상태를 나타낸 사진이고, 도 3b는 본 발명의 균열보수제를 사용하여 방수공사를 시행한 후의 상태를 나타내는 사진이다.

본 발명은 구조물의 균열 보수제 및 이를 사용하여 균열을 보수하는 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 실란 화합물을 용매로 사용하여 분자내에 이중결합을 갖는 모노머를 중합하여 제조된 고분자 중합체 균열 보수제 및 이를 사용하여 균열을 보수하는 방법에 관한 것이다.

건축 구조물, 특히 콘크리트 구조물은 여러 가지 복합적인 요인들에 의하여 균열이 발생하게 되고, 시간의 경과함에 따라 균열이 점차 확대되어 콘크리트 구조물의 내구성이 현저하게 약화되어 결과적으로 구조물의 수명이 단축된다. 특히 공해, 산성비 등의 환경적 요인이 균열을 통하여 콘크리트 구조물 내에 침투하게 되면, 콘크리트가 중성화되어 구조물 내부의 철근이 부식하게 되고 결과적으로 구조물의 수명이 단축된다.

따라서 구조물 특히 콘크리트 구조물에서 균열이 발생하였을 때는 이 균열을 치유하여 구조물의 내구성 및 방수성을 회복시킴으로써 구조물의 수명 단축을 방지할 수 있다.

종래 이러한 균열 치유를 위하여, 예를 들면, 균열이 발생한 부위 상단부에 막을 형성시키는 방법, 구체적으로는 도막탄성 방수제, 폴리머 시멘트 페이스트, 충전재 등을 사용하여 균열 부분만을 피복시키거나 균열이 발생한 구조물의 전체면을 피복시키는 방법을 사용하여 왔다. 그러나 이 방법은 균열 내부에의 처리가 용이하지 않고, 균열이 확산될 경우에 균열의 움직임을 추적하기 어렵기 때문에 발생된 균열을 적절하게 치유할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 균열이 미세한 경우에는 균열부위에 직접 균열 보수제를 주입시키고, 균열이 0.3㎜ 이상의 비교적 큰 폭을 갖는 경우에는 균열부위를 따라 V형 또는 U형으로 컷팅한 후에 균열 보수제를 주입하여 균열을 치유하는 방법이 있다. 그러나 이 방법에 주로 사용되는 균열 보수제가 우레탄수지, 에폭시 수지와 같은 유기물계 보수제이기 때문에 근본적으로 무기물계를 주성분으로 하는 콘크리트 구조물과는 친화성이 부족하여 효과적으로 균열을 치유하는 데는 한계가 있다. 더구나, 이들 유기물계 균열 보수제는 주로 주제와 경화제로 이루어진 이액형으로 현장적용 직전에 각각을 적정 비율로 혼합한 후 균열 부위에 주입하게 되면 균열내부에서 가교반응에 의해 경화체가 형성되고, 이 물질이 균열 부위를 채움으로써 균열이 치유되는 것으로, 시공 직전에 별도로 혼합 공정을 수행하여야 하고, 전동 펌프 주입기 등 별도의 장비를 사용하여 균열부위에 주입하여야 하기 때문에 시공상 번거로운 문제점이 있다.

한편, 종래 콘크리트 구조물에 균열이 발생하고, 이 균열을 통하여 누수가 발생하였을 경우에는, 만약 구조물이 토목구조물의 지하 구조물인 경우에는 도막방수, 시트(sheet) 방수 등의 방법을, 구조물이 옥상인 경우에는 우레탄 재질의 방수 시트(sheet)를 형성하고 그 위에 누름 콘크리트를 타설하거나, 폴리에스터나 PVC계열의 시트 방수층을 형성하고 그 위에 누름 콘크리트를 타설하는 방법을 사용하여 누수를 방지하여 왔다. 그러나 이러한 공법들에 의해 균열에 의한 누수를 방지하더라도, 구조물의 변위 및 기타 요인에 의하여 다시 콘크리트에 균열이 발생하게 되고, 균열이 더 진행되면 방수 시트가 손상을 받아 결과적으로 누수가 발생하게 되어 구조물의 수명이 단축되지만, 이러한 문제점을 최대한 해결하고 저하된 성능을 향상시킬 수 있는 균열 보수제 및 보수 공법이 없는 것이 현실이다.

또한, 건축구조물의 경우에는 비노출 시트 방수공법을 시행한 후 시트의 손 상으로 누수가 발생할 때 다시 시트 방수를 시행하고 그 위에 누름 모르타르를 다시 타설하는 방법으로 균열에 의한 누수를 방지할 수도 있다. 그러나 이 방법은 누수 방지 목적은 달성할 수 있지만, 비용 면이나 시공성면에서 비효율적이기 때문에 현재는 많이 시행되고 있지 않다. 따라서 현재는 파손된 누름 콘크리트를 제거하고 단면 복구시킨 뒤 균열부에는 에폭시나 우레탄 수지 등을 주입하여 균열을 막는 방법을 이용하고 있지만, 이 방법의 경우에는 보수비용이 많이 발생하기 때문에 비경제적일 뿐만 아니라 파손된 누름 콘크리트의 제거에 따른 폐기물 발생으로 인한 공해를 야기 시키는 문제점이 있다.

이에 본 발명자들은 액상으로 특별한 도구 없이 균열부위에 쉽게 주입할 수 있고, 무기질계이기 때문에 콘크리트와의 친화성도 우수하여 균열 치유에 효과적이며, 기존의 파손된 구조물을 제거하지 않고도 구조물의 균열과 누수를 차단할 수 있어 경제적이면서 환경친화적인 균열 보수제를 개발하기 위하여 연구를 하였다.

그 결과, 본 발명자가 2004년 7월 19자로 출원한 한국특허출원 제 2004- 55958호의 제조방법에 의해 제조되는, 즉, 테트라에톡시실란, 테트라메톡시실란 등의 실란 화합물을 용매로 사용하여 제조되는 고분자 중합체를 균열 보수제로 사용하면 상기한 목적을 달성할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서 본 발명의 목적은 저점도의 액상으로 균열 부위에 쉽게 주입 가능하고, 균열 치유 효과가 우수하며, 파손된 구조물의 제거 없이 균열의 보수가 가능하여 경제적이면서 친환경적인 균열보수제를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 상기한 균열보수제를 사용하여 구조물의 균열을 보수하는 방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 균열보수제는 하기 화학식1의 실란 화합물을 용매로 사용하여 분자내에 이중결합을 갖는 모노머를 중합하여 제조된 고분자 중합체임을 특징으로 한다.

(상기 식중, R₁, R₂, R₃및 R₄는 서로 같거나 다른 것으로서, 메톡시기 또는 에톡시기이다.)

또한, 상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 구조물의 균열을 보수하는 방법은 하기 화학식1의 실란 화합물을 용매로 사용하여 분자내에 이중결합을 갖는 모노머를 중합하여 제조된 고분자 중합체를 균열부위에 적용하여 구조물의 내부로 침투시킴을 특징으로 한다.

[화학식 1]

이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 균열 보수제는 실란 화합물을 용매로 사용하여 분자내에 이중결합을 갖는 모노머를 중합하여 제조된 고분자 중합체로, 이 중합체를 구조물의 균열부위에 적용하면 중합체가 저점도의 용액상태이기 때문에 구조물의 표면에도 존재하지만 내부로도 용이하게 침투하게 되고, 그 결과, 구조물의 크랙 표면에서는 구조물에 존재하는 수산화칼슘의 영향으로 중합체의 고형화가 진행되어 표면 균열이 접합되어 보수가 이루어지고, 구조물과 접촉하지 않는 부분에 있어서는 용액상태로 존재하면서 공극을 메우고 있다가 내부에 새로운 균열이 생기면 새로운 균열로 이동하여 균열보수제가 고형화 되면서 균열이 치유되는 것이다.

즉, 본 발명에 따른 균열보수제는 균열부위에 적용되어 균열을 치유할 수 있을 뿐만 아니라 추후 발생할 균열 또한 치유할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 균열보수제는 물을 밀어내고 결합하는 특성을 지니고 있는 성분으로 이루어졌기 때문에, 방수성 또한 우수하여 균열 치유 뿐만 아니라 구조물의 방수제로도 사용할 수 있다.

본 발명의 균열 보수제에 사용된 실란화합물은 하기 화학식 1로 표기되는 것으로, 바람직하게는 테트라메톡시실란(tetramethoxysilane; 이하, 'TMOS'라 함.)，테트라에톡시실란(tetraethoxysilane; 이하, 'TEOS'라 함), 메틸트리메톡시실란(methyltrimethoxy silane), 메틸트리에톡시실란(methyltriethoxy silane) 등 작용기로 메톡시 또는 에톡시 관능기를 함유하는 물질 또는 이들의 혼합물이다.

[화학식 1]

상기 실란 화합물은 상기 균열 보수제 제조시 첨가되는 모노머, 실란 화합물 및 중합개시제의 총 중량에 대하여 5∼98중량%의 양으로 사용되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 균열보수제 제조에 사용되는 모노머는 분자내에 이중결합을 갖는 모노머를 특별히 제한 없이 모두 사용가능하지만, 바람직하게는 아크릴계 모노머와 실란계 모노머의 공중합물이며, 더욱 바람직하게는, 아크릴계 모노머는 메틸메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴아마이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트, N-부틸아크릴레이트, t-부틸아크릴레이트 및 비닐아세테이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이며, 실란계 모노머는 예를 들어, 비닐트리메톡시 실란(vinyltrimethoxy silane), 비닐트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시 실란(3-methacryoxypropyltrimethoxy) 등을 포함하는 적어도 1이상의 메톡시기 또는 에톡시기를 갖는 실란계 모노머 1종 이상의 혼합물이다.

상기 실란 화합물을 용매로 사용하고, 아조비스이소부티로니트릴(azobisisobutyronitrile; AIBN)을 중합개시제로 사용하여 공중합을 하게 되면 이중결합을 가진 모노머들은 결합하여 고분자 중합체를 형성하게 된다.

이렇게 제조된 고분자 중합체의 일반적인 구조는 하기 화학식 2내지 4로 나 타낼 수 있다.

상기 화학식 2내지 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 균열 보수제에서 용제로 사용된 실란 화합물도 모노머의 에톡시 관능기와 반응하게 되어 최종 고분자 중합체내에 무기 용매성분이 유·무기 복합체를 형성하며 존재하게 되므로, 용매가 유효성분화된다. 즉, 이러한 고분자 중합체는 용제를 사용하지만 용제가 100% 유효성분화되어 용제가 존재하지 않는 형태의 물질로 전환되므로, 밀폐된 구조물이나 환기를 제대로 시킬 수 없는 구조물 등 용제의 휘발에 따른 안전사고가 우려되는 구조물의 균열 보수제로 효과적으로 사용할 수 있다.

더구나, 용매로서 사용된 실란 화합물은 비등점이 높기 때문에 상온에서는 거의 휘발되지 않아 고분자 중합체를 언제나 액상으로 존재하게 할 수 있어, 본 발명의 균열 보수제는 별도로 액상화할 필요 없이 균열 부위에 적용하면 되기 때문에 시공이 간편하다.

또한, 본 발명의 균열 보수제는 분자내에 에톡시나 메톡시 관능기를 가진 아크릴계 모노머와 실란계 모노머의 공중합물과 실란 화합물을 중합을 하여 제조된 것으로, 각각의 아크릴계 모노머와 실란계 모노머를 용제인 실란 화합물과 중합하는 것보다 내수성 및 접착력이 매우 우수하다.

상기한 특성을 갖는 균열보수제는 구조물이 토목 구조물인 경우에는 콘크리트 구조물 외벽에 설치된 시트까지만 천공하여 주입구를 설치하고 저압으로 주입하는 방법으로 균열을 치유한다. 이 방법에 의하여 균열부위에 균열보수제를 주입하게 되면 균열 부위 뿐만 아니라 시트와 콘크리트의 들뜸부분, 추후 문제점이 발생할 부분을 모두 균열 보수제가 채워주게 되므로, 한번의 시공으로 효과를 오랫동안 지속시킬 수 있다.

또한, 구조물이 옥상인 경우에는 누름 콘크리트와 시트 방수층까지 구멍을 뚫고, 본 발명의 균열 보수제를 주입하는 방법으로 균열을 치유한다. 이 방법을 사용하게 되면, 기존 누름 콘크리트와 시트를 제거하지 않고 균열을 치유하므로 보수 비용이 저렴할 뿐만 아니라 시공도 간편하고 기존 구조물의 제거함에 따른 폐기물 처리비용 및 기타 소음 공해 등을 없앨 수 있기 때문에 경제적이다.

이하 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 상세히 설명하지만 본 발명이 이들 예로만 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

5톤의 반응기에 TEOS 512㎏과 AIBN 4㎏을 투입하고, 질소가스로 퍼지(purge)하였다. 드롭핑펀넬(dropping funnel)에 메틸메타아크릴레이트(MMA) 712㎏, 부틸아크릴레이트(BA) 352㎏, 비닐에톡시실란 104㎏을 첨가하고 혼합하여 모노머 혼합액을 준비하였다.

반응기 내부 온도를 80℃로 유지하여 8시간동안 중합한 다음, AIBN 1㎏을 추가로 반응기에 투입하고 80℃에서 반응을 2시간 동안 더 지속하여 미반응 모노머를 제거하여 메틸메타아크릴레이트-부틸아크릴레이트-비닐에톡시실란 공중합체를 합성하였다. 이렇게 합성된 중합체에 적절한 점도를 유지시키기 위하여 580㎏의 TEOS를 추가로 투입하여 점도 1,000cps정도로 조절하여 균열보수제로 사용하였다.

[실시예 2]

5톤의 반응기에 TEOS 512㎏과 AIBN 4㎏을 투입하고, 질소가스로 퍼지(purge)하였다. 드롭핑펀넬(dropping funnel)에 메틸메타아크릴레이트(MMA) 712㎏, 부틸아크릴레이트(BA) 352㎏, 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란 104㎏을 첨가하고 혼합하여 모노머 혼합액을 준비하였다.

반응기 내부 온도를 80℃로 유지하여 8시간동안 중합한 다음, AIBN 1㎏을 추가로 반응기에 투입하고 80℃에서 반응을 2시간 동안 더 지속하여 미반응 모노머를 제거하여 메틸메타아크릴레이트-부틸아크릴레이트-3-메타아크릴옥시프로필트리메톡 시실란 공중합체를 합성하였다. 이렇게 합성된 중합체에 적절한 점도를 유지시키기 위하여 620㎏의 TEOS를 추가로 투입하여 점도 1,000cps정도로 조절하여 균열보수제로 사용하였다.

[실시예 3]

5톤의 반응기에 TEOS 512㎏과 AIBN 4㎏을 투입하고, 질소가스로 퍼지(purge)하였다. 드롭핑펀넬(dropping funnel)에 메틸메타아크릴레이트(MMA) 712㎏, 부틸아크릴레이트(BA) 352㎏, 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란 85㎏, 비닐에톡시실란 85㎏을 첨가하고 혼합하여 모노머 혼합액을 준비하였다.

반응기 내부 온도를 80℃로 유지하여 8시간동안 중합한 다음, AIBN 1㎏을 추가로 반응기에 투입하고 80℃에서 반응을 2시간 동안 더 지속하여 미반응 모노머를 제거하여 메틸메타아크릴레이트-부틸아크릴레이트-3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란-비닐에톡시실란 공중합체를 합성하였다. 이렇게 합성된 중합체에 적절한 점도를 유지시키기 위하여 650㎏의 TEOS를 추가로 투입하여 점도 1,000cps정도로 조절하여 균열보수제로 사용하였다.

[비교예 1]

상품명 KG-60으로 시판되고 있으며, 에폭시 제품으로 2액형이고, 150 cps의 점도를 갖으며, 고형분이 78%인 제품을 비교예 1의 균열보수제로 사용하였다.

[비교예 2]

상품명 KG-25로 시판되고 있으며, 에폭시 제품으로 2액형이고, 500 cps의 점도를 갖으며, 고형분이 98%인 제품을 비교예 2의 균열보수제로 사용하였다.

<시험예 1>

상기 실시예 1 내지 3에서 제조된 균열보수제 및 비교예 1 및 2의 균열보수제를 직경이 10㎝이고 원통형 모양의 강도 250Kgf/㎠ 인 콘크리트 공시체 표면에 1mm 정도로 전체 도포한 다음, 각각의 균열보수제에 대한 지촉건조시간 및 완전 건조까지의 소요시간을 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2
지촉 건조시간	약 50분	약 30분	약 25분	6시간	6시간
완전 건조시간	48시간	32시간	24시간	15시간	12시간

상기 표 1로부터, 본 발명의 균열보수제인 실시예 1 내지 3의 경우에는 에톡시 관능기를 가진 모노머의 함량이 많아질수록 지촉 건조시간과 완전 건조시간이 짧아지는걸 알 수 있는데, 이는 에톡시 관능기가 콘크리트 내부에 존재하는 수산화칼슘을 촉매로 콘크리트 내부의 히드록시 관능기와 반응하거나 자체적으로 경화반응을 일으키게 되기 때문에 경화시간이 단축되고, 따라서, 건조시간 역시 단축되는 것이다. 반면, 비교예 1 및 2의 균열보수제는 2액형 타입이기 때문에 본 발명의 균열보수제와 비교하여 지촉 건조 시간이 매우 길다는 것을 알 수 있었다. 더구나, 주입시간이 가사 시간을 넘어설 경우(비교예 1 및 2의 균열보수제의 가사시간은 약 5시간 정도임) 더 이상의 주입이 되지 않는 단점이 있다는 것을 알 수 있었다.

<시험예 2>

상기 시험예 1에서 각각의 공시체의 표면을 실시예 1내지 3 및 비교예 1내지 4의 균열보수제로 도포하여 완전히 건조되었을 때의 무게를 측정한 후, 1m 깊이의 수조에 30일간을 담가두고 난 후 공시체 표면의 물기를 마른 수건으로 닦고 중량을 측정하였다. 중량변화율 즉 물에 담근 후 공시체의 무게를 초기 공시체의 무게로 나누어준 값을 하기 표 2에 나타내었다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2
중량변화율	1.00065	1.00045	1.00015	1.018	1.014

상기 표 2로부터, 비교예의 균열보수제와 비교하여 본 발명의 균열보수제를 도포하는 경우에는 거의 물이 공시체 내부로 침투되지 않는 다는 것을 알 수 있었다. 따라서, 본 발명의 균열보수제는 방수 효과가 우수하다.

<시험예 3>

직경이 10㎝이고 원통형 모양의 강도 250kg_f/cm²인 콘크리트 공시체의 표면에 각각의 실시예 1내지 3 및 비교예 1 및 2의 균열보수제를 처리한 직후의 부착강도를 측정하고, 공시체를 30일 동안 물에 침지시킨 후에 부착강도를 측정하여 표 3에 나타내었다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2
균열보수제처리 48시간 후 접착강도	21.0kg_f/cm²	24.0kg_f/cm²	24.0kg_f/cm²	18.4kg_f/cm²	19.2kg_f/cm²
물에 침지 후 30일경과 후 접착강도	20.5kg_f/cm²	23.5kg_f/cm²	24kg_f/cm²	16.3kg_f/cm²	16.8kg_f/cm²

상기 표 3으로부터, 본 발명의 균열보수제를 도포하는 경우에는 구조물에 누수가 발행하더라도 부착강도에 있어서 차이가 없다는 것을 알 수 있었다. 따라서, 본 발명에 따른 균열 보수제는 구조물에 침투하여 접착력 또한 강화시킨다는 알 수 있었다.

<시험예 4>

강도 270 kg_f/cm²의 공시체에 균열을 발생시키고 균열부위를 테이프를 사용하여 밀봉한 후, 실시예 1 의 균열보수제를 균열부위에 주사기로 주입하여 균열폭에 따른 침투의 정도를 관찰하였다.

그 결과, 본 발명의 균열보수제는 균열폭 0.1㎜ 이하, 예를들면 균열폭이 0.04mm 정도인 미세균열에도 용이하게 침투가 가능함을 확인하였다(도 1참조). 이로부터 본 발명의 균열보수제는 미세한 균열에도 용이하게 주입 가능하여 효과적으로 균열을 치유할 수 있다는 것을 알 수 있다.

[비교예 3]

5톤의 반응기에 TEOS 512㎏과 AIBN 4㎏을 투입하고, 질소가스로 퍼지(purge)하였다. 드롭핑펀넬(dropping funnel)에 메틸메타아크릴레이트(MMA) 712㎏, 부틸아크릴레이트(BA) 352㎏을 첨가하고 혼합하여 모노머 혼합액을 준비하였다.

반응기 내부 온도를 80℃로 유지하여 8시간동안 중합한 다음, AIBN 1㎏을 추가로 반응기에 투입하고 80℃에서 반응을 2시간 동안 더 지속하여 미반응 모노머를 제거하여 아크릴 공중합체를 합성하였다. 이렇게 합성된 중합체에 적절한 점도를 유지시키기 위하여 250㎏의 TEOS를 추가로 투입하여 점도 1,000cps정도로 조절하여 균열보수제로 사용하였다.

[비교예 4]

5톤의 반응기에 TEOS 512㎏과 AIBN 4㎏을 투입하고, 질소가스로 퍼지(purge)하였다. 드롭핑펀넬(dropping funnel)에 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란 485㎏을 투입하고 반응기 내부로 적하하였다.

반응기 내부 온도를 80℃로 유지하여 8시간동안 중합한 다음, AIBN 1㎏을 추가로 반응기에 투입하고 80℃에서 반응을 2시간 동안 더 지속하여 미반응 모노머를 제거하여 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란 중합체를 합성하였다. 이렇게 합성된 중합체에 적절한 점도를 유지시키기 위하여 120㎏의 TEOS를 추가로 투입하여 점도 1,000cps정도로 조절하여 균열보수제로 사용하였다.

<시험예 5>

비교예 3 및 4의 균열보수제를 사용하여, 상기 시험예 2 및 3과 동일한 방법으로 중량변화율 및 부착강도를 측정하고, 그 결과를 표 4에 나타내었다.

	비교예 3	비교예 4
중량변화율	1.034	1.00043
균열보수제처리 48시간 후 접착강도	21.0kg_f/cm²	14.6kg_f/cm²
물에 침지 후 30일경과 후 접착강도	20.5kg_f/cm²	14.0kg_f/cm²

상기 표 4로부터, 본 발명의 균열보수제와 달리 아크릴 모노머 단독으로 균열보수제를 제조한 비교예 3의 경우 내수성이, 실란 모노머 단독으로 균열보수제를 제조한 비교예 4의 경우 접착강도에 있어서 효과적이지 못하다는 것을 알 수 있었다. 따라서, 아크릴 모노머와 실란 모노머를 공중합하여 균열보수제를 제조한 본 발명의 균열보수제는 내수성 및 접착강도면에서 효과적이다.

[실시예 4] 건축 구조물의 보수 처리 방법

비노출우레탄 방수공법으로 누수가 발생한 건축구조물(도 2a 참조)에 우레탄 쉬트층까지 0.3m 간격으로 구멍을 뚫고 저압펌프를 사용하여 실시예 2의 균열보수제를 주입하였다. 0.3m 간격으로 구멍을 뚫어 놓은 부위로 실시예 2로 제조된 균열보수제가 밀려 나올때까지 주입한 후, 에폭시 2액형 균열보수용 실링제로 뚫어 놓은 구멍을 막은 다음, 균열이 발생한 누름 콘크리트 표면을 m² 당 0.4ℓ의 균열보수제로 도포하였다. 완전히 건조가 되는 48시간이 소요되었으며, 건조 후 미관상과 방수성능의 효과를 더욱 증진시키고자 콘크리트 표면보호제로 코팅처리하고 보수시공을 마무리하였다(도 2b 참조).

[실시예 5] 지하에 매설된 콘크리트 구조물의 보수 처리 방법

균열이 심하게 발생하여 누수가 진행되고 있는 매립된 콘크리트 구조물인 전력구내(도 3a 참조)에 표면 오염원을 글라인더를 사용하여 제거한 후, 실시예 3의 균열보수제 0.4ℓ/m² 을 1차 도포하였다. 이때 구조물이 습기로 젖어있었으나 열풍 등으로 건조하는 과정을 생략하고 습윤면에 직접 도포하였다. 도포 후 0.3㎜ 이상의 큰 균열부위는 표면을 실링제로 처리하였다. 한편, 열화가 많이 진행되어 조성물의 침투가 많은 곳을 보강하기 위하여 균열보수제 0.2 ℓ/㎡를 1회 더 도포하였다. 시공 후 7일, 14일, 30일, 60일, 90일에 지하 매설물의 상태를 관찰하였으나 누수는 발생하지 않음을 확인하였다(도 3b 참조).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 균열 보수제는 액상으로 존재하지만 콘크리트 내부로 침투하여 경화되는 특징을 나타내는 고분자로 콘크리트와 우수한 접착력과 내수성을 나타낸다. 이러한 합성 조성물은 광범위한 부분의 방수 및 보수시공에 적용이 가능하며 특히 시트 방수를 콘크리트의 외벽에 하였으나, 시공 불량 및 기타 요인에 의해 시트가 손상되어 균열을 타고 누수가 되는 부분에 적용시, 물을 밀어내고 결합하는 특성을 가진 재료적인 특성과 콘크리트에 침투 보강되어 작은 크랙까지도 치유하는 특성이 있으므로 매우 효과적이다.

또한 본 발명의 균열 보수제를 건축구조물의 옥상에 적용시 방수시트, 누름콘크리트가 파손된 경우에의 보수 공사시 누름 콘크리트의 제거 없이 보수가 가능하기 때문에 경제적이고, 폐기물의 발생을 줄일 수 있기 때문에 친환경적이다.

또한 본 발명의 균열보수제는 100% 유효성분만으로 이루어져 있으며, 용제가 비휘발성이기 때문에 밀폐된 구조물이나 환기를 제대로 시킬 수 없는 구조물의 방수 및 보수 공사에도 적용이 용이하다.

Claims

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하기 화학식 1의 실란 화합물을 용매로 사용하여 분자내에 이중결합을 갖는 모노머를 용액중합하여 제조된 고분자 중합체로된 구조물의 균열 보수제로서,

[화학식 1]

(상기 식중, R₁, R₂, R₃및 R₄는 서로 같거나 다른 것으로서, 메톡시기 또는 에톡시기이다.)

상기 용매는 테트라메톡시실란(tetramethoxysilane; TMOS), 테트라에톡시실란(tetraethoxysilane; TEOS), 메틸트리메톡시실란(methyltrimethoxysilane), 메틸트리에톡시실란메틸트리메톡시실란(methyltriethoxysilane) 또는 이들의 혼합물이며, 상기 실란 화합물 용매는 전체 조성물 총 중량에 대하여 5~98중량%의 양으로 사용하며,

상기 분자내에 이중결합을 갖는 모노머는 아크릴계 모노머와 실란계 모노머의 혼합물이되, 상기 아크릴계 모노머는 메틸마타아크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴아마이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트, N-부틸아크릴레이트, t-부틸아크릴레이트 및 비닐아세테이트(비닐아세테이트)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이며, 상기 실란계 모노머는 적어도 1 이상의 메톡시기 또는 에톡시기를 갖는 실란계 모노머 1종 이상의 혼합물임을 특징으로 하는, 균열 보수제.
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제 6항에 있어서, 상기 구조물은 콘크리트 구조물임을 특징으로 하는, 균열보수제.
구조물의 균열부위에 제 6항의 균열보수제를 주입하여 구조물의 내부에 균열보수제를 침투시킴으로서 구조물의 균열을 보수하는 방법.