벤토나이트액, 발수제, 실링제의 특성 및 종류

 

벤토나이트 방수재료

벤토나이트는 팽윤 특성을 지닌 가소성이 높은 광물로서 건축 및 토목 분야의 지하 공사에서 방수 및 차수 목적으로 사용되고 있다.

토목 부문 

슬러리 월(slurry wall) 안정액 - 지하연속벽 공사 중 굴착면의 붕괴 방지와 지하수의 유입을 차단, 토사 및 시멘트와 혼합하여 불투수 차수벽의 건설에 사용된다.

연약지반 개량재 - 콘크리트 믹서를 이용하여 혼합한 벤토나이트와 토사를 롤러로 전압하여 연약한 지반을 개량한다.

건축 부문

지하 외벽용 방수재 - 지하구조물의 기초 슬래브, 외벽 및 상부 슬래브의 방수에 사용된다. 콘크리트 시공 조인트용 수팽창 지수재 - 콘크리트 시공 조인트의 지수판으로 사용된다.

벤토나이트액 특성 

벤토나이트는 지각의 화산활동에 의해 분출된 화산재 물질로서 응회암 적성적용, 퇴적된 물질이 2차, 3차 변화를 나타낸 것을 받거나 또는 유리질 유문암이 열수 작용을 받아 생성된 천연의 무기재료이다. 벤토나이트는 크게 구분하여 칼슘계와 소디움계(나트륨계)로 나누어지고, 국내에서 생산되는 벤토나이트는 대부분이 칼슘계이고, 화학적으로 처리하여 소디움계 벤토나이트로 치환한 경우도 있으나, 토목용이나 방수 자재로는 소디움계 벤토나이트를 사용하고, 방수 제품은 주로 수입에 의존하고 있다. 양질의 소디움 벤토나이트는 물과 반응하면 원래의 체적보다 약 13~16배가 팽창하며 무게의 5배까지 물을 흡수한다. 이 특성으로 인해 벤토나이트는 흔히 실런트로 사용한다. 즉, 토사와 섞어 층을 만들면 물이 침투하지 못하게 한다. 폐수처리장이나 쓰레기 매립장의 주위를 이렇게 처리하여 주변 토사나 지하수의 오염을 예방하기도 한다. 벤토나이트와 토사 또는 시멘트와의 혼합이 지하 구조물의 방수에 응용(top-down 지하 공법이 슬러리 월 제조 시의 팽창액으로 사용)된다. 그러나 염분을 포함한 물에서는 벤토나이트의 팽창 반응이 저하되어 차수력이 떨어지므로 사용상 주의해야 한다.

방수용 벤토나이트 종류 

-벤토나이트 패널

종이로 된 크라프트지의 틈새에 벤토나이트를 채워서 패널 형태로 만든 제품이다. 보통 5kg/m² 이상의 벤토나이트를 채우고 총 무게는 8kg/m³ 이상이어야 한다.

-벤토나이트 시트

고밀도 합성고분자 시트에 벤토나이트 입자를 부착시켜 시트 형태로 만든 제품이다. 보통 두께 4.5 mm 이상으로 HDPE층 0.5mm 이상, 벤토나이트층 4mm 이상이다.

벤토나이트 매트

합성섬유로 만든 부직포 속에 벤토나이트 입자를 채워 넣어 니들펀칭으로 공정시킨 매트형의 제품이다.

벤토나이트 채움재

구조물 코너 부위 등에 사용되는 채움재로서 생물 분해성 크라프트지에 담겨진 것은 32 × 32mm 또는 60mm의 삼각형 형태이고, 수용성 플라스틱에 담겨진 것은 직경 50mm로 각각 그 길이가 600mm의 형태로 되어 있다.

폴리에틸렌 필름

벤토나이트 시트 및 매트의 사전 수화 방지 목적의 보호재로서 KS M 3509(포장용 폴리에틸렌 필름)에서 정하는 품질을 가지는 저밀도 폴리에틸렌 필름의 두께 0.1mm 이상의 것을 사용한다.

고정 못 및 와셔

벤토나이트 시트, 매트 벽체 및 바닥에 고정시키는 부속 재료로서 고정 못은 KS D 7034(콘크리트용 철못)에서 정하는 길이 30 mm 이하의 것을 사용하며, 와셔는 바깥지름이 23 mm 이상의 것을 사용한다.

발수제

발수제란 실리콘계 및 비실콘계의 고분자 유기질 용액 타입의 물질로 콘크리트 또는 모르타르 표면에 도포하면 표층부 공극 내부에서 경화하여, 연속성을 갖는 필름 코팅막을 형성하여 물을 밀어내는 성질(발수성)을 부여함으로써 외부에서 침투하는 물의 흡수(침투)를 차단하는 재료이다. 물체의 표면에 놓인 액체의 형태가 접촉각 90° 이상이 되면 둥근 원형을 유지하려고 한다. 일반적으로 표면 장력이 큰 액체일수록 접촉각은 커지고, 또 접촉각이 클수록 액체를 튀기는 성질이 크다. 매끄러운 고체 표면에서 발수제의 접촉각이 100°를 넘으면 그 표면에서 쉽게 흘러 떨어지는 성질을 갖는데 이를 발수 효과라 부른다.

발수제의 종류

실리콘 실러

실리콘 성분의 투명 액체를 콘크리트, 벽돌, 석재, 석고 미장면 및 제물치장 콘크리트의 표면 발수제로 사용한다.

솔벤트 아크릴 실러

아크릴 성분의 액체에 유기용제인 솔벤트를 첨가하여 희석시킨 발수제로서 일반 콘크리트나 제물치장콘크리트, 석고미장, 벽돌조 및 석재면에 젖은 광택이나 약간의 흑화가 허용되는 경우에 사용한다.

수용성 아크릴 실러

수용성 아크릴 실러는 솔벤트 아크릴의 유해성을 피하거나 대기오염 방지를 목적으로 사용이 금지되었을 때, 또는 젖은 광택의 외관이 허용되는 경우에 사용한다.

실링제

세계적으로 초고층 건축물이 건설됨에 따라 외벽 부재에 커튼월(curtain wall)이 많이 사용되게 되며, 이러한 커튼월의 연결부 줄눈(조인트 부분)에서의 수밀성, 기밀성능, 차음성능을 확보하기 위하여 실링재를 사용하고 있다. 또한 공업화 공법으로 개발된 프리캐스트 콘크리트 패널, 경량 콘크리트 패널 등을 이용한 건축에서도 패널 조인트 줄눈의 수밀성능, 기밀성능, 차음성능을 확보하기 위하여 실링재를 이용하고 있다. 그러나 외벽 전체의 내구성을 고려할 경우, 실링재 줄눈이 약점이 되는 경우가 많기 때문에 실링재의 내구성을 향상시키는 것은 외벽 전체의 내구성을 높이는 방법이 될 수 있다. 건축용 실링재는 방수재료의 한 종류로서 분류되고, 면방수로 사용된 멤브레인(membrane) 방수재에 대하여 '선방수'로서 정의되고 있다. 실링재는 건축물의 각종 줄눈에 충전하여 수밀성 · 기밀성 · 차음성을 확보하는 재료이다. 장기간에 걸쳐서 기능을 유지하기 위해서는 실링재에 영향을 미치는 건축 부재의 열팽창률이나 지진 및 바람에 의하여 받는 거동, 실링재료의 특성을 파악하는 것, 적절한 줄눈 설계와 시공이 필요하다.

실링재에 요구되는 성능은 첫 번째로 줄눈을 구성하는 각종 부재에 잘 부착하는 것, 두 번째로 줄눈에 발생하는 무브먼트(movement)에 잘 추종하는 것, 세 번째로 장기간에 걸쳐서 1과 2의 성능을 유지하는 것 등의 방수기능 이외에 줄눈 주변부에 오염 현상을 발생시키지 않는 의장 면에서의 성능도 주요한 요소이다.