KR0133274B1 - 클리콜을 혼입한 수경시멘트 경화촉진제 - Google Patents

클리콜을 혼입한 수경시멘트 경화촉진제

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KR0133274B1 KR1019930000956A KR930000956A KR0133274B1 KR 0133274 B1 KR0133274 B1 KR 0133274B1 KR 1019930000956 A KR1019930000956 A KR 1019930000956A KR 930000956 A KR930000956 A KR 930000956A KR 0133274 B1 KR0133274 B1 KR 0133274B1
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Abstract

본 발명은 기지의 경화 촉진제에 어떤 저분자량의 글리콜 예를들면 글리세롤과 에틸렌 글리콜을 혼입한 경화촉진제로서 수경시멘트, 몰탈 및 콘크리트의 초기 경화 시간을 대폭적으로 감소시키며 저온 경화 촉진제로서 유용하다.

Description

클리콜을 혼입한 수경시멘트 경화촉진제
본 발명은 몰탈, 그라우트 및 콘크리트와 같은 수경시멘트 조성물을 위한 경화촉진제의 개량에 관한 것이다. 특히 본 발명은 수경시멘트의 신규한 경화촉진제 및 어떤 저 분자량의 글리콜, 예를 들면, 글리세롤과 에틸렌글리콜을 부가시킴을 포함하는 경화촉진 방법에 관한 것이다.
경화촉진제는 빙점 또는 빙점 근처에서 수경시멘트 조성물로 작업하는 것이 필요한 경우 사용된다. 포틀란트 시멘트의 수화율은, 예를 들자면, 온도에 바로 의존하는데 저온에서는 경화공정이 가속되지 않으면 요구되는 것 보다 훨씬 느린 속도로 경화하는 경우가 많다. 경화를 촉진하는데 덧붙여 정상 또는 낮은 온도에서 조기 강도 달성률의 증가를 달성하는 것이 또한 요청된다. 이것은 콘크리트에서 특정강도를 달성하는데 필요한 경화 및 보호기간을 줄인다. 경화를 촉진하는 기술은 혼합물에서 시멘트의 비율을 증가시키는 방법, 혼합물을 가열시키는 방법 및 시멘트의 경화속도를 증가시키도록 혼합물 성분에 작용하는 화학첨가제를 사용하는 방법이 있다.
여러개의 화학적 경화촉진제가 잘 알려져 있다. 알칼리 금속 수산화물, 실리케이트, 플루오로 실리케이트, 칼슘 포르메이트, 소듐 클로라이드, 칼슘 클로라이드, 칼슘 나이트레이트 및 칼슘 나이트라이트가 있다.
염화 캄슘이 생산비가 작게 들고 생산이 용이하며 수경시멘트에 대한 효과를 예측하기 쉽고 데이터가 잘 정리되어 있기 때문에 가장 널리 사용된다. 그러나, 그것은 염화나트륨처럼 금속을 부식하는 결점이 있다. 따라서 그것은 콘크리트의 강화 철근의 부식을 유발한다. 염화칼슘 사용의 다른 단점은 나중의 압축강도 감소, 공기연행의 감소 및 경화된 콘크리트 표면의 반점(Concrete Admixtures, Dodson : Van Nostrand Reinhold, 1990)등이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 철근의 부식을 초래하거나 진작시키지 않고 낮은 온도에서 수경시멘트 조성물의 경화시간을 감축시키는 새로운 경화촉진제 조성물을 제공하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 이러한 시멘트 조성물을 제조하는 방법을 제공하고 수경시멘트 조성물의 경화 시간을 감축하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은 새로운 수경시멘트 경화촉진제 조성물, 이러한 경화촉진제를 함유하고 있는 시멘트 조성물 및 이러한 시멘트 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 이 조성물은 경화촉진 성분과 이 경화촉진 성분의 경화촉진 성질을 증진 시키는데 유효한 양의 C₂내지 C6의 글리콜 성분을 포함한다. 본 발명은 또한 수경 시멘트 결합제, 경화촉진 성분 및 경화촉진성분의 경화촉진성질을 증진시키는 데 유효한 양의 C₂내지 C6의 글리콜 성분을 부가시키는 것을 포함하는 수경 시멘트 조성물 제조방법 및 수경시멘트 결합제, 경화촉진성분 및 경화촉진성분의 경화촉진성질을 증진시키는데 유효한 양의 C₂내지 C6의 글리콜 성분을 포함하는 시멘트 조성물에 관한 것이다.
경화촉진 화합물과 어떤 저분자량 글리콜을 포함하는 첨가물이 수경시멘트 조성물의 경화시간을 감소시키는데 놀라운 효과가 있다는 것을 본 발명자는 발견하였다. 이러한 첨가물은또한 낮은 작업온도, 예를 들자면 약 50°F에서도 아주 효과적이라는 것이 발견되었다. 이러한 저분자량 글리콜이 경화촉진 화합물의 경화촉진 성질을 증진시키는 것 처럼 보인다. 또한, 본 발명의 첨가제들은 통상 시멘트 조성물에 함몰되는 강화 철근의 부식을 억제하는 조성이 되도록 배합될 수 있다.
여기서 사용되는 글리콜이라는 용어는 탄소수 2 내지 6의 지방족 2가 및 3가의 알콜을 의미한다. 본 발명의 사용에 적합한 글리콜은 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 및 글리세롤이다. 상기 조건을 만족시키는 다른 화합물은 이 기술 분야에서 종사하는 당업자에게는 자명할 것이다. 지금까지는 이러한 화합물이 경화촉진 성질을 가지는 것으로 알려지고 않고 미분 조제 및 경화 지연제로 주로 사용되었다.
이러한 이유로 이러한 화합물들이 경화촉진제의 일부로서 가치가 있다고 간주되지 않았다. 상기 언급한 글리콜이 시멘트 조성물에 경화촉진 성분만 부가하여 얻어지는 것보다 시멘트의 경화촉진을 증진 시키기 위하여 경화촉진성분과 함께 사용될 수 있다는 것이 발명자에는 놀라운 일이었다. 따라서 본 발명은 바람직한 증진효과를 가지는 시멘트 조성물이 글리콜 성분을 활용하는 것이다.
여기서 사용하는 시멘트 조성물이라는 용어는 수경 시멘트 결합제를 포함하는 페이스트, 몰탈 및 콘크리트 조성물을 말한다. 페이스트는 수경시멘트 결합제, 예를 들면, 포틀란트 시멘트 단독 또는 플라이 애쉬, 실리카 흄 또는 블라스트 퍼니스 슬랙, 및 물을 포함하는 혼합물이고; 몰탈은 여기에다 모래를 더 포함하는 것이고; 콘크리트는 몰탈에 자갈을 더 포함하는 것이다. 이러한 조성물에 부가적으로 소포제, 공기연행제 또는 탈기제, 경화지연제, 감수제, 초가소제 및 당업자에게 잘 알려진 다른 성분을 포함할 수 있다. 본 발명의 시멘트 조성물은 어떤 물질 예를 들면, 적용분야에 따라서 수경시멘트, 물 및 모래 또는 자갈을 혼합하면서 형성된다.
경화촉진성분은 상기의 시멘트 조성물에 첨가될 때 시멘트 조성물의 경화시간을 단축하는 성분이다. 예를 들면, 알카리 또는 알카리 토금 속의 무기 또는 유기산 염이 적용될 수 있다. 이러한 화합물의 예를 들자면 알카리 또는 알카리토금속 나이트레이트, 나이트라이트 및 포르메이트; 알카리 또는 알카리금속 클로라이드, 브로마이드, 이오다이드, 티오시아네이트, 티오설페이트 및 페르클로레이트와 같은 알카리 또는 알카리토금속의 할로겐 및 유사 할로겐산 (VI족)의 염: 알카리 또는 알카리토금속 알루미네이트, 실리케이트 및 하이드락사이드 예를 들면 소듐하이드락사이드이다. 칼슘염은 특히 유리하고 특히 칼슘나이트레이트, 칼슘클로라이드, 칼슘포르메이트 및 칼슘나이트라이트가 유리하다.
알카리 또는 또는 알카리 토금속염의 혼합물, 예를 들자면 칼슘나이트레이트와 칼슘나이트라이트 혼합물을 사용하는 것도 가능하다. 어떤 비율의 염도 적용될 수 있다; 바람직한 칼슘 나이트레이트/ 칼슘 나이트라이트 혼합물에서는 그비율이 대략 1:3 내지 3:1이 사용될 수 있다. 본 발명자는 그러한 첨가제가 칼슘 나이트레이트/칼슘 나이트라이트 혼합물을 경화촉진성분으로 사용할 때 시멘트 조성물에 통상 함몰된 강화 철근의 부식을 방지하는데 특히 유용하다는 것을 발견했다.
경화촉진 성분과 글리콜 성분이 시멘트 조성물에 별도로 부가된다면 고형대 고형 퍼센트(%ss/s)로 시멘트 조성물에서 수경시멘트 결합제 무게로 기준하여 약0.05% s/s 내지 1.0% s/s 바람직하게는 0.1% s/s 내지 0.75% s/s 범위이다.
경화촉진성분은 경화촉진을 시키는데 필요한 통상의 양으로 첨가될수 있으나, 일반적으로는 약0.05% s/s 내지 4.0% s/s 의 범위이다(본 발명의 글리콜 사용에도 불구하고 글리콜과 경화촉진제의 결합에 의하여 제공되는 증진된 경화촉진 때문에 일정수준의 경화촉진에 통상으로 요하는 경화촉진제의 성분의 양을 줄일 수 있는 것 또한 가능하다).
그러나, 본 발명자는 시멘트 조성물에 부가하기전에 글리콜 성분과 경화촉진성분을 의도되는 양으로 결합하는 것이 바람직하며 그래서 단 하나의 조성물이 적정되어 시멘트 조성물에 부가될 필요가 있다는 것을 알았다.
이것이 각 성분을 별도로 가하는 것보다 간단하고 정확한 방법이며 정확한 배합을 조제하는데 실수의 기회를 감소시켜 준다. 경화촉진성분과 글리콜 성분이 시멘트 조성물 부가전에 혼합되어야 한다면 글리콜 성분과 경화촉진성분은 바람직한 결과를 내는데 유효한 비율로 결합될 수 있다. 혼합물에서 글리콜의 양은 글리콜 성분과 촉진제 성분의 합산 중량을 기준으로 0.5 내지 40 중량 % 바람직하게는 약 2 내지 30 중량 %의 범위이다.
본 발명의 첨가제는 원하는 촉진효과를 얻는 유효한 양으로 수경시멘트에 혼합되어야 한다. 첨가제의 특정 양은 용이하게 시멘트 조성물, 조성성분 비율 및 요구되는 촉진도에 따라 결정된다. 일반적으로 시멘트 조성물에 첨가되는 양은 상기한 바와 같이 약 0.05% s/s 내지 1.0% s/s 이며 바람직하게는 약 0.1% s/s 내지 0.75% s/s 이다.
본 발명의 첨가제는 통상적인 공지의 방법으로 시멘트 조성물에 첨가된다. 첨가물은 시멘트 조성물과 본질적으로 균일하게 섞인다.
다음 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다른 언급이 없으면, 모든 부 및 비율은 중량 기준이다.
[실시예 1]
물에 2:1의 비율로 칼슘 나이트레이트 및 칼슘 나이트라이트를 함유하는 첨가제가 제조되었다. 첨가제의 전체 고형%는 42.6%이었다.
[실시예 2]
물에 칼슘 나이트레이트, 칼슘 나이트라이트 및 글리세롤이 2:1:1의 중량비로 함유된 본 발명에 따른 첨가제가 제조되었다. 첨가제의 전체 고형%는 45%이었다.
[실시예 3]
실시예 1 및 2에서 생산된 첨가물을 각각 I-II 형의 포틀란트 시멘트, 모래 및 물을 사용하여 제조된 시멘트 비율이 0.45인 몰탈에 개별적으로 부가한다. 첨가제를 함유하지 않은 순수 몰탈 또한 제조된다. 각 몰탈은 4500g 의 모래, 900g의 물 및 2000g의 시멘트를 균질이 될 때까지 호바트 혼합기에서 제조한다. 실시예 1과 2의 충분한 양의 혼합용액이 수경시멘트 중량 기준으로 0.5% s/s 내지 2.0% s/s의 첨가물 고형농도를 제공하도록 부가된다. 경화시간은 ASTM C403에 따라 측정된다. 시험은 55°F에서 수행된다.
표 1은 이러한 데이터를 보여준다. 이 데이터에 의하면 각기 다른 부가 속도에서, 경화촉진화합물, 이 경우에는 칼슘 나이트레이트와 칼슘 나이트라이트의 혼합물의 수행능력을 개선하기 위한 본 발명의 글리콜(글리세롤) 부가의 유용성을 보인다.
[실시예 4]
물에 칼슘 나이트레이트, 칼슘 나이트라이트 및 글리세롤을 중량으로 60:16:24의 중량비로 함유하는 첨가제가 제조되었다. 첨가제의 전체 고형%는 45%이었다.
[실시예 5]
실시예 4에 생산된 첨가물은 I-II 형의 포틀란트 시멘트(시멘트 1, 2와 3), 모래 및 물을 사용하여 제조된 시멘트 비율이 0.45인 몰탈에 개별적으로 부가한다. 첨가제를 함유하지 않은 순수 몰탈 또한 제조된다. 각 몰탈은 4500g 의 모래, 900g의 물 및 2000g의 시멘트를 균질이 될 때까지 호바트 혼합기에서 제조한다. 실시예 4의 충분한 양의 혼합용액이 수경시멘트 중량 기준으로 2.5% s/s 첨가물 고형농도를 제공하도록 부가된다. 경화시간은 ASTM C403에 따라 측정된다. 시험은 40°F에서 수행된다.
표 2은 그러한 데이터를 나타내는데, 3종류의 시멘트 형태에 따른 경화 시간 수행 능력을 보여준다. 이 데이터는 본 발명의 경화촉진제가 저온 수행능력이 우수함을 보인다.
상기에서 설명한 것은 본 발명의 제한을 위한 것이 아니고 본발명을 예시하고자 하는 것이다. 본 발명의 정신에 벗어나지 않으면서 첨부된 특허청구범위에 포함되는 여러 변형과 개조가 가능할 것이다.

Claims (17)

  1. a) 경화촉진 성분; 및 b) 상기 경화촉진 성분의 경화촉진성질을 증진시키기에 유효한 양의 C₂내지 C6의 글리콜 성분을 포함하는 수경시멘트 결합제 함유 시멘트 조성물의 경화시간을 단축시키는 첨가제.
  2. 제1항에 있어서, 상기 첨가제에서 상기 글리콜 성분의 양이, 글리콜과 경화촉진 성분의 합산중량을 기준으로 약 0.05 내지 40 중량%인 첨가제.
  3. 제1항에 있어서, 상기 첨가제에서 상기 글리콜 성분의 양이 글리콜과 경화촉진 성분의 합산중량을 기준으로 약 2.0 내지 30 중량%인 첨가제.
  4. 제1항에 있어서, 상기 경화촉진 성분이 알카리 또는 알카리 토금 속의 유기 또는 무기산 염, 또는 이들의 혼합물인 첨가제.
  5. 제1항에 있어서, 상기 경화촉진 성분이 칼슘나이트레이트, 칼슘나이트라이트와 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 첨가제.
  6. a) 경화촉진 성분; 과 b) 상기 경화촉진 성분의 경화촉진성질을 증진시키기에 유효한 양의 C₂내지 C6의 글리콜 성분과 수경시멘트 결합제를 포함하는 시멘트 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 글리콜 성분의 양이 상기 조성물에서 수경 시멘트 결합제의 양을 기준으로 약 0.05% s/s 내지 1.0% s/s 인 조성물.
  8. 제6항에 있어서, 글리콜 성분의 양이 상기 조성물에서 수경 시멘트 결합제의 양을 기준으로 약 1.0% s/s 내지 0.75% s/s 인 조성물.
  9. 제6항에 있어서, 상기 경화촉진 성분이 알카리 또는 알카리토금속의 유기 또는 무기산 염, 또는 이들의 혼합물인 조성물.
  10. 제6항에 있어서, 상기 경화촉진 성분이 칼슘나이트레이트, 칼슘나이트라이트와 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 조성물.
  11. 수경시멘트 결합제에, a) 경화촉진 성분; 및 b) 상기 경화촉진 성분의 경화촉진 성질을 증진시키기에 유효한 양의 C₂내지 C6의 글리콜 성분을 부가하는 시멘트 결합제 함유 시멘트 조성물 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 글리콜 성분의 양이 상기 조성물에서 수경 시멘트 결합제의 중량 기준으로 약 0.05% s/s 내지 1.0% s/s 인 제조방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 글리콜 성분의 양이 상기 조성물에서 수경 시멘트 결합제의 중량 기준으로 약 0.1% s/s 내지 0.75% s/s 인 제조방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 경화촉진 성분이 알카리 또는 알카리토금속의 유기산 또는 무기산 염, 또는 이들의 혼합물인 제조방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 경화촉진 성분이 칼슘나이트레이트, 칼슘나이트라이트와 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 제조방법.
  16. 수경 시멘트 결합제를 함유한 시멘트 조성물의 경화시간을 단축하기 위하여, a) 알카리토금속 나이트레이트 및 알카리토금속 나이트라이트를 포함하는 경화촉진 성분; 및 b) 상기 경화촉진 성분의 경화촉진 성질을 증가시키기에 유효한 양의 C₂ 내지 C6의 글리콜 성분을 포함하는 경화촉진 조성물.
  17. 제16항에 있어서, 상기 글리콜 성분이 글리세롤이고 상기 경화촉진 성분이 칼슘 나이트레이트와 칼슘 나이트라이트의 혼합물인 경화촉진 첨가제.
KR1019930000956A 1992-01-28 1993-01-25 클리콜을 혼입한 수경시멘트 경화촉진제 KR0133274B1 (ko)

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