KR0150774B1 - 콘크리트용 무염화 촉진형 감수제 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축물 부식원인이 되는 염분을 획기적으로 줄임과 함께 응결시간을 단축하고, 압축강도를 증대시키는데 적합한 콘크리트용 화학혼화제 중 촉진형 감수제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 질산칼슘이 10-40wt%이고, 여기에 고유동화제로서 나프탈린 설폰산중합체 또는 멜라민 설폰산중합체가 10-30wt%, 리그닌이 3-12wt%, 계면활성제가 1-11wt%혼합되고 나머지는 물로 조성됨을 특징으로 하는 콘크리트용 무염화 촉진형 감수제로 이루어지고, 이에 대한 제조공정은 물에 질산칼슘, 리그닌, 계면활성제, 고유동화제를 순차적으로 첨가하여서 됨을 특징으로 하는 콘크리트용 무염화 촉진형 감수제의 제조방법으로 구성된 기술이다.

Description

콘크리트용 무염화 촉진형 감수제 및 그 제조방법

첨부 도면은 본 발명의 제조공정도이다

본 발명은 콘크리트용 무염화 촉진형 감수제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건축물의 부식원인이 되는 염분을 획기적으로 줄임과 함께 응결시간을 단축하고, 압축 강도를 증대시키는데 적합한 콘크리트용 화학혼화제중 촉진형 감수제 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 콘크리트는 물, 시멘트, 모래, 자갈 등을 적절한 배합조건에 의해 만들어진다.

이러한 콘크리트는 점차적으로 건축물의 고층화, 대형화되고 있는 시점에서 볼 때 강도의 증가, 내구성의 향상, 경제성 등을 고려하지 않을 수 없다.

이러한 사항을 만족시키기 위해 사용하는 것이 혼화제이다.

이와 같은 혼화제를 첨가함으로써, 시멘트와 물의 접촉시 엉겨 붙는 현상을 방지하여 균질의 배합이 가능하게 하고, 필요한 물(水)의 양을 감소시켜 콘크리트의 강도를 증가시켜며, 또한 적정의 공기연행제를 투입함으로써 유동성 및 작업성을 향상시키고, 기온의 변화에 의한 건축물의 수축, 팽창에 대한 저항성을 높여준다.

특히 겨울철의 공사 시에는 콘크리트의 동해방지에 효과적으로 대처하기 위해 조기강도의 발현이 빨라야 하고, 응결시간이 단축되어야 하며, 유동성이 좋아야 한다.

이러한 사항을 고려하여 기 개발된 것이 염화칼슘(CaCl₂)을 주성분으로 하는 촉진형 감수제이다.

그러나 완공된 건축물의 콘크리트재료에 염화물이 과다하게 포함될 경우 염화물에 의한 알카리성 철근피막이 쉽게 파괴되고, 이에 따라 철근피막이 파괴된 곳으로 물과 공기 중의 이산화탄소가 스며들게 되어 산화철, 즉 Fe(OH₃)을 Fe₂O₃로 만들게 되므로 이 산화철이 부식되면 철근의 체적이 팽창된다.

이와 같이 철근의 체적이 팽창되면 건축물의 붕괴 위험이 초래된다.

이러한 이유로 염화물 함유량을 0.3㎏/㎥로 KS F 4009에서 규제하고 있다.

또한 건축재료의 점차적인 고갈화현상으로 오염된 재료의 사용이 증가되고 있는데, 특히 강에서 채취된 모래의 고갈로 인해 바다에서 채취된 모래로부터 염화물을 완전히 제거하지 않은 상태에서 곧 바로 시멘트와 섞어 사용함에 따라 콘크리트내의 염화물 함유량이 증가되고 있다.

일반적으로 콘크리트의 배합시 물은 상수도를 기준으로 하며, 자갈은 바다에서 채취된 것을 사용하지 않으므로 이들에 염분이 함유되어 있는 양을 무시할 수 있으나, 모래의 경우는 채취된 장소에 따라 염분 함유량이 크게 달라진다.

즉, 염분 함유량 상승의 주된 원인은 모래의 채취 장소에 따라 크게 좌우된다.

이에 본 발명은 종래의 문제점을 해결한 무염화 촉진형 혼화제를 안출한 것으로, 염분함유량을 거의 없앰과 함께 응결시간의 촉진 및 압축강도를 향상시키는데 적합한 무염화 촉진혐 감수제 및 그 제조공정을 제공하고자 하는데 목적이 있다.

이와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은 무염화 촉진형 감수제로서, 질산칼슘이 10-40wt%이고, 여기에 고유동화제가 10-30wt%, 리그닌이 3-12wt%, 계면활성제가 1-11wt% 혼합되고, 나머지는 물론 조성된 콘크리트용 무염화 촉진형 감수제로 이루어진다.

상기한 조성에서 질산칼슘이 사용량 이하일 경우는 응결시간의 단축효과가 적어 이로 인해 유동성이 저하되므로 작업성이 떨어지게 되는 반면, 과량 투입시는 오히려 응결시간의 지연현상을 초래한다.

따라서 10-40wt% 범위가 바람직하다.

고유동화제는 유동성증대 및 작업성을 향상시킬 수 있으며 기존의 콘크리트와 비교하여 조기강도의 증대효과를 얻을 수 있다.

이때, 사용되는 고유동화제로서는 나프탈린설폰중합체 또는 멜라민설폰산 중합체를 들 수 있다.

이때 사용허용치이하일 경우는 조기강도 발현이 극히 낮게 나타나는 반면, 과량 투입시에는 콘크리트의 불경화 현상 및 재료의 분리 현상이 발생하게 된다.

따라서 10 - 30 wt%가 가장 바람직하다.

리그닌은 콘크리트 배합시 물과 시멘트가 접촉하여 발생되는 시멘트의 엉겨 붙는 현상을 방지하고, 고유동화제의 강도증진을 보조하기 위하여 사용하는 것으로, 상기한 사용범위로 하므로서 양호한 효과를 얻을 수 있다. 계면활성제는 응결시간 단축 및 강도증진 보조제로서 소량 투입시는 그 역할을 발휘할 수 없으며, 과량 투입시는 응결시간의 급격한 단축으로 콘크리트 타설시 작업성이 떨어지게 된다.

이때 계면활성제로서는 트리에탄올아민 또는 글루콘산을 들 수 있다. 또한 질산칼슘 및 고유동화재를 사용하므로써 초기응결시간 단축 및 조기 강도 발현에 의하여 발생되는 공기연행 억제현상의 발생에 대비하여 적정량의 공기연행제를 투입하여 동결응해에 대한 저항성을 높여주며, 보다 경제적인 콘크리트를 만들 수 있다.

이때 공기연행제는 기존의 투입량범위로 하여 사용할 수 있다.

다음은 제조공정에 따라 설명한다.

첨부된 도면은 본 발명에 따른 제조공정을 나타낸 것으로, 원부재료 투입시 물을 기본으로 하고, 적정량의 질산칼슘을 투입하여 교반한다.

질산은 물에 잘 용해되나, 물을 기본으로 하지 않거나 교반이 충분하지 않을 경우 용해되지 않아 침전물이 남게 되므로 성능의 저하를 초래하게 된다.

그후, 리그닌과 계면활성제를 적정량 투입하여 교반한다.

만약 상기 단계에서 계면활성제를 질산칼슘보다 먼저 넣게 되면 암모니아 가스가 발생하게 되며, 이는 최종 제품의 성능저하의 원인이 되며, 작업성 방해의 원인이 된다.

그 후 고유동화제를 투입하여 교반함으로써 본 발명이 완성된다.

이와 같이 제조하여서 된 본 발명은 기존의 촉진형 감수제와 마찬가지로 응결시간단축에 직접적인 영향을 주는 수용성 칼슘성분을 함유하고 있어 일반 촉진형 감수제와 비교하여 성능 면에서 응결시간 단축 효과가 크다.

그러나 일반 촉진형감수제에 볼 수 있는 염분 함유량을 포함하지 않은 질산칼슘을 주원료로 사용하므로 염화칼슘을 주원료로 사용하는 일반 촉진형 감수제의 대체 제품으로 유용하게 사용할 수 있다.

다음은 실시예에 따라 본 발명을 설명한다.

[실시예 1]

본 실시예는 기존 콘크리트에 질산칼슘만을 투입 응결시간을 투입량별로 비교하기 위하여 KS F 2436 관입 저항침에 의한 콘크리트 응결시간 시험방법 및 KS F 2560 시험 방법의 조건에 따라 시험하였으며, 그 결과는 표 1과 같다.

상기 표 1의 결과 질산칼슘 투입량 증가에 따라 초결 및 종결 응결시간은 비례적으로 단축되는 결과를 볼 수 있었다.

[실시예 2]

질산칼슘 30 wt%, 리그닌 6wt%, 계면활성제 4wt%, 고유동화제 20wt%가 조성되게 첨부된 제조공정에 따라 본 발명인 무염화 촉진형 감수제를 얻고, 기존 콘크리트 및 국내 모기업에서 생산된 일반촉진형 감수제의 응결 시간을 비교하기 위하여 KS F 2560 콘크리트용 화학 혼화제 시험방법의 조건에 따라 시험하였다.

또한 혼화제를 시멘트 중량대비 0.5%를 사용하여 슬러프 8cm로 시험하였으며 시험결과는 표 2와 같다.

상기 표 2에서 나타난 바와 같이 본 발명은 기존의 콘크리트에 비하여 초결에서 55분, 종결에서 60분 응결시간 단축효과를 보이며, 일반 촉진형 감수제와 비교하여 큰 차이가 없음을 알 수 있었으며, 이러한 결과는 KS F 2560의 응결시간 품질조건, 즉 기준 콘크리트 응결시간 대비 초결 +30분 이하, 종결 0 이하를 만족하고 있다.

[실시예 3]

본 실시예는 실시예 2에서와 같이 본 발명과 일반촉진형을 대상으로 하고, 그리고 국내에서 생산되고 있는 2개사의 일반 촉진형 감소제에 대한 염화물 함유량을 비교 시험하였으며, 그 결과는 하기 표 3와 같으며 그 결과는 로트별로 3회 이상, 5회 생산분을 측정한 수치의 평균치를 나타낸 것이다.

본 발명의 염분 함유량은 상기 표 3에서와 같이 일반 촉진형 감수제, A사 및 B사의 촉진형에 비하여 월등히 적게 함유한 것으로 나타났다.

[실시예 4]

본 실시예는 실시예 2에서의 투입조성을 대상으로 하되, 이중 질산칼슘의 투입량을 달리하여 응결시간을 비교한 시험으로써, 실시예 2와 동일한 시험조건으로 하였다.

그 결과 표 4와 같이 나타났다.

상기 표 4와 같이 질산칼슘 함유량증가에 따라 응결시간은 비례적으로 단축되나, 일정량 이상의 질산칼슘 투입시에는 상기의 결과와는 달리 응결 시간이 다소 지연되는 것을 볼 수 있었다.

[실시예 5]

본 실시예는 실시예 2에서의 투입조성을 대상으로 하되, 이중 고유동화제의 투입량에 따른 조기강도발현 및 유동성에 관한 비교시험으로써, 실시예 2와 동일한 시험조건으로 하였다.

그 결과 표 5와 같이 나타났다.

표 5의 시험결과 고유동화제 투입량 증가에 따라 압축강도비가 증가하나, 적정량 이상 투입시에는 콘크리트의 불경화현상 및 재료분리현상이 나타난다. 또한 투입량의 증가에 따라 상대적으로 감수율도 증가하여 유동성도 증가하는 효과도 나타난다.

[실시예 6]

본 실시예는 실시예 2에서의 투입조성을 대상으로 하되, 이중 리그닌의 투입량에 따른 분산효과와 강도증진효과의 비교시험으로써, 실시예 2와 동일한 시험조건으로 하였다.

그 결과 표 6과 같이 나타났다.

상기 표 6과 같이 리그닌의 투입량 증가에 따라 압축강도가 비례적으로 증가함과 함께 고유동화제의 조기강도 보조역할을 하며, 또한 감수율이 증가하는 것은 리그닌 투입량 증가에 따른 분산효과가 양호하게 됨을 나타낸다.

[실시예 7]

본 실시예는 실시예 2에서의 투입조성을 대상으로 하되, 이중 계면활성제의 투입량에 따른 응결시험 및 강조증진효과를 비교 시험한 것으로써, 실시예 2와 동일한 시험조건으로 하였다.

그 결과 표 7과 같이 나타났다.

상기 표 7에서와 같이 계면활성제의 투입량 증가에 따라 압축강도도 약간씩 비례적으로 증가함을 알 수 있으며, 이것은 강도증진 보조제로써의 역할임을 알 수 있다.

또한, 투입량 증가에 따른 응결시간 단축은 질산칼슘의 보조제역할임을 알 수 있었다.

그러나 소량 투입시에는 그 역할을 발휘할 수 없으며 과량 투입시에는 응결시간의 급격한 단축으로 콘크리트 타설시 작업성이 크게 떨어진다.

[실시예 8]

상기 실시예 1부터 실시예 7까지의 시험결과에 의해 적정 비율의 원료투입에 의해 본 발명의 무염화 촉진형 감수제와 일반 촉진형 감수제를 비교 시험하였으며, 실시예 2와 동일한 조건으로 시험하였다.

그 결과는 표 8과 같다.

상기 표 8에서와 같이 최종제품의 비교시험결과 응결시간과 조기강도에 있어서 차이가 없으며, 7일과 28일 강도에서 일반 촉진형 감수제와 유사하게 나타났다.

그러나 감수율면에서는 본 발명이 높게 나타남을 알 수 있다.

따라서 일반 촉진형 감수제보다 유동성이 우수함을 알 수 있다.

Claims (3)

1. 질산칼슘이 10-40wt%이고, 여기에 고유동화제로서 나프탈린 설폰산중합체 또는 멜라민 설폰산중합체가 10-30wt%, 리그닌이 3-12wt%, 계면활성제로서 트리에탄올아민 또는 글루콘산이 1-11wt% 혼합되고 나머지는 물로 조성됨을 특징으로 하는 콘크리트용 무염화 촉진형 감수제.
2. 물에 질산칼슘, 리그닌, 계면활성제(트리에탄올아민 또는 글구콘산), 고유동화제(나프탈릴 설폰산중합체 또는 멜라민설폰산중합체)를 순차적으로 첨가하면서 교환함을 특징으로 하는 콘크리트용 무염화 촉진형 감수제의 제조방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 혼합조성 100wt%에서 질산칼슘이 10-40wt%, 리그닌이 3-12wt%, 계면활성제 1-11wt%, 고유동화제 10-30wt% 조성됨을 특징으로 하는 콘크리트용 무염화 촉진형 감수제의 제조방법.