KR0152464B1 - 고성능 발수 방수성 경량 기포 콘크리트의 제조 방법 - Google Patents

고성능 발수 방수성 경량 기포 콘크리트의 제조 방법 Download PDF

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경량 기포 콘크리트의 원료로서 실리카 성분으로서 규사 분말, 석회 성분으로 포틀랜드 시멘트와 석회, 석고, 부생 ALC의 미분말에 물을 가하여 슬러리 상태로 혼합하면서 적정온도에서 Al 분말을 가하여 발포시켜 고압용기에서 고압 수열 처리하여 제조한다.
제조된 ALC는 규산 석회 수화물로서 많은 장점을 가진 반면 단점으로 높은 흡수성을 가지고 있어 사용시에 여러 가지 문제점을 야기시키는 바 본 발명에서는 우수한 실리콘 방수제를 기본재로 하여 여기에 고압 수열 처리에 알맞는 고분자를 합성하여, 표면처리가 아닌 생산 공정중에 혼합하는 방식을 취해, 현재 사용중인 실리콘 방수제보다 우수한 발수 방수성의 ALC를 생산하여 접수 부분이나 다습 지역에 사용이 가능하도록 한다.
발수 방수성 ALC의 발수 방수제로서 실록산(Siloxane)계 고분자 발수 방수제와 혼합 사용할 고분자재료는 라텍스상의 아크릴 및 스티렌계 공중합 고분자이다.
본 발명에서 사용한 실리콘 발수 방수제의 점도는 5-50Centistokes가 되는 실록산계 고분자 및 올리고머이다. 여기에 혼합 사용할 고분자 재료로는 각종의 아크릴레이트(Acrylate)계, 메타아크릴레이트(Methacrylate)계, 아크릴산(Acrylic Acid), 스티렌(Sytrene)계 및 가교성 단량체로 구성 합성된 라텍스상태의 고분자이다. 실리콘 방수제의 첨가로 강도저하가 일어나는 것은 비표면적 4,000Cm2/gr 내지 12,000Cm2/gr으로 미분쇄한 Fly ash를 첨가하여 증강시킨다.
본 발명은 곰팡이의 발생이 억제되는 고성능 발수 방수성의 경량 무기건재를 제조하여 ALC사용 건물 환경에서 미관상 및 에너지 효율이 우수한 경량 기포 콘크리트를 제조하는 방법이다.

Description

고성능 발수 방수성 경량 기포 콘크리트의 제조 방법
본 발명은 경량 기포 콘크리트의 사용시에 높은 흡수성으로 인한 성능저하에 대한 문제점을 제거하기 위하여, 경량 기포 콘크리트에 적합한 발수 방수제를 개발하여 제조 공정상에 혼합하여 고성능의 발수 방수성 경량 기포 콘크리트를 제조하는 방법에 관한 것이다.
경량 기포 콘크리트는 원료로서 실리카 성분으로 규사 분말을, 석회성분으로는 포틀랜드 시멘트나 석회, 석고 및 부생 경량 기포 콘크리트의 미분말에 물을 가하여 슬러리 상태로 혼합하면서 적정 온도에서 Al(알루미늄)분말을 가하여 발포시켜 고압용기에서 고압 수열 처리하여 제조한 것을 의미하며 경량 기포 콘크리트를 이하에서는 ALC(Autoclaved Lightweight Concrete)라 칭한다.
ALC는 규산 석회 수화물로서 많은 장점을 가지고 있지만 높은 흡수성은 사용시에 여러 가지 문제점을 가져오고 있다. 현재 방수제를 사용하지 않는 ALC는 평균 35%의 높은 부피 흡수율을 갖기 때문에 ALC를 건축물에 사용할 경우(특히 국내의 건축 여건을 습식 공법을 많이 사용하고 있음) 여러 가지 문제점이 발생하고 있는데 특히 수분과의 접촉이 많은 부위에의 사용시 과다한 수분을 흡수하여 곰팡이 번식 및 마감재의 박리, 탈락현상, 구체 균열 등의 문제가 발생하여 위생상으로 쾌적하지 못할 뿐 아니라, 미관상으로도 품위가 떨어진다. 또한 건습의 반복에 따른 에너지의 소비가 증가되어 연료비가 상승하는 요인이 되고 있다.
이러한 이유로 외국에서는 현재 일반적으로 경량 기포 콘크리트용의 방수제로서 실리콘 방수제를 사용하여 방수용 ALC를 제작 사용하고 있으며 소기의 성능발현이 이루어진 것으로 알려지고 있지만, 제품의 특성상비용이 상승하여 특수 주문 제작에 의하여서만이 적용되고 있다. 또한 국내에서도 이러한 실리콘 방수제를 사용코자 하였으나 고가의 공장 건설비, 제조 공정의 기술부족과 수요량의 한정으로 아직까지 국내에서는 생산, 적용하기에는 비용에 대한 성능비가 떨어져 불가능한 실정이다.
ALC용의 방수제로 사용되고 있는 실리콘만이 ALC제조 공정인 고압수열 반응(180℃에서 13시간)에서 견딜 수 있고 사용시에 하자가 없기 때문에 최적의 방수제로서 제조 공정에서 혼합하여 사용할 수 있는 유일한 재료이다. 그러나 실리콘 발수 방수제는 너무 고가이어서 제품의 원가를 현저히 상승시키고 ALC의 강도가 떨어지는 문제점을 가지고 있다.
본 발명에서는 우수한 실리콘 발수 방수제를 기본재로 하여 여기에 고압수열처리에 알맞는 고분자를 합성, 첨가하여 현재 사용중인 실리콘 방수제만을 사용하는 것보다 우수한 ALC용의 발수 방수제를 제작하여 접수부분이나 다습지역에 사용이 가능한 고성능 발수 방수성을 개발하는데 목적이 있다.
본 발명에서 사용한 발수 방수제의 점도는 5-50Centistokes가 되는 실록산(Siloxane)계(SiO2가 주성분) 고분자 및 올리고머이다. 여기에 혼합 사용할 고분자 재로로는 각종의 아크릴레이트(Acrylate)계, 메타아크릴레이트(Methacrylate)계, 아크릴산(Acrylic Acid), 스티렌(Sytrene)계 및 가교성 단량체로 구성 합성된 라텍스상태의 고분자이다. 아크릴계 라텍스 합성방법은 적정 비율의 아크릴 단량체에 증류수, 유화제, 완충용액 및 개시제와 혼합하여 60∼90℃에서 회분식 또는 반회분식 중합반응으로 합성한다. 완전 반응이 끝나면 백탁색의 라텍스를 실리콘 방수제와 혼합하면 고온 수열 반응시 상호보완 작용으로 발수 방수성을 발휘하며 고분자는 고온에서 수열반응시에 다공성 수화물의 표면에 골고루 분산, 용착되어 발수 방수성의 ALC를 생산할 수 있으며, 생산된 ALC는 그 고유의 특성인 자체 수분 조절 능력(습도가 높은곳의 습기를 흡수하여 자체에 담고 있다가 습도가 낮은 곳으로 발산함)을 가지고 있을 뿐 아니라 외부의 수분(입자크기-0.004μm 이상의 물방울)은 내부로 흡수 침투하지 못하고 반발시킨다.
이러한 발수 방수제의 첨가시에 생성 광물의 결합으로 약화되는 압축강도를 증강시키기 위하여 Fly ash를 사용하였다.
발수 방수성 ALC의 제조 방법은 석회성분으로 시멘트, 석회와 실리카 성분으로 규사분과 석고 및 ALC부산물을 물로 혼합한 후, 본 발명의 고성능 발수 방수제를 충분히 교반한 후 소량의 Al분말을 가하여 발포시킨 다음 고온 고압의 고압용기(Autoclave)속에서 양생한다. 실리콘 발수 방수제의 사용에 따라 강도는 저하된다. 이것을 보강하기 위하여 이때 사용하는 Fly ash를 부말도 4,000Cm2/gr 내지 12,000Cm2/gr으로 미분쇄하여 첨가(ALC에 대한 중량비로 1 내지 3% 첨가)하면 고온 고압 수열반응하에서 토버몰라이트(Tobermolite-규산 석회 수화물) 광물 생성상이 많아지고 강도 향상이 이루어진다.
발수 방수 ALC는 제조공정을 거치면서 공정의 특성상 외부면이 내부면보다 방수성이 높아지게 되며, 미립의 물방울은 표면의 발수성능으로 반발되어 절대 유통 못하고 수증기 입자만이 증발 또는 확산이 가능한 다공성의 경량체이며, 연결 페이스트는 미세한 조직구조를 가지게 된다.
본 발명의 고성능 발수 방수제를 사용한 ALC성형체의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
[실시예]
고성능 발수 방수 ALC의 제조방법
ALC의 기본배합비는 무게비로서 보통시멘트:규석분:석회:무수석고=28:55:12:5로 하고 혼수량은 기본배합량의 60%로, 발포제인 Al분말은 기본배합량의 0.1%를 사용하여 다음과 같이 본 발명의 제품을 제조하였다.
교반용기에 60℃의 물과 방수제를 넣고 교반하여 균일 혼합한 다음 여기에 규석분과 석회를 교반하면서 혼합하였다. 이어서 시멘트의 절반을 소량씩 넣으면서 교반 혼합한 후 석고와 시멘트의 절반을 투입하여 1분 30초간 교반하였다. 여기에 발포를 위하여 Al 분말을 조금씩 교반하면서 첨가하여 Al의 첨가가 종결된지 30초가 경과한 후 ALC 원료의 혼합을 종결한다. 혼합이 끝난 슬러리를 아크릴제 MOLD에 부어 50℃로 유지되는 항온조에서 발포시킨 후 5시간 동안 유지시켜 응결시킨다. 응결이 끝난 후 탈형하여 AUTOCLAVE에 넣고 3시간 동안 가열한다. 최고온도 180℃에서 7시간 유지한 다음 2시간 동안 냉각시켜 시편을 제조하였다. 제조한 시편은 5×5×5Cm에 가까운 입방체로 절단가공하여 물성 측정을 위한 시편으로 사용하였다.
시험체의 제조를 위한 아크릴제 MOLD의 크기는(12×12×12)Cm의 것을 사용하였다.
[실시예 1]
ALC는 기본배합비와 제조방법에 따라 제조하되 발수 방수제로서 알킬폴리실록산 0.3% 및 아크릴계라텍스 1.2%와 분말도 4,000Cm2/gr로 미분쇄한 Fly ash를 1% 첨가하여 제조한 본 발명의 고성능 발수 방수성 ALC는 부피흡수율은 11.8%, 압축강도 37.3kg/Cm2, 표준건조비중 0.51이었다.
[실시예 2]
실시예 1과 동일하되 발수 방수제로서 알킬폴리실록산 5% 및 아크릴계 라텍스 0.3%와 분말도 4,000Cm2/gr으로 미분쇄한 Fly ash를 1% 첨가하여 제조한 본 발명의 고성능 발수 방수성 ALC는 부피흡수율은 6.5%, 압축강도 37.8kg/Cm2, 표준건조비중 0.52였다.
[실시예 3]
실시예 1과 동일하되 발수 방수제로서 디메틸실옥신폴리머 0.3% 및 아크릴계 라텍스 3%를 첨가한 것만이 다른 본 발명의 고성능 발수 방수성 ALC는 부피흡수율은 2.8%, 압축강도 49.9kg/Cm2, 표준건조비중 0.54였다.
[실시예 4]
실시예 1과 동일하되 발수 방수제로서 디메틸실옥신폴리머 5.0%와 아크릴계 라텍스 0.3%를 첨가한 것만이 다른 본 발명의 고성능 발수 방수성 ALC는 부피흡수율은 3.1%, 압축강도 47.2kg/Cm2, 표준건조비중 0.55이었다.
상기 실시예에서 제조한 ALC가 물과 접촉한 즉시와 4시간이 경과한 후의 ALC표면과 물과의 발수 및 흡수현상을 SEM(X-40A MODEL)관찰한 결과 그의 표면은 흡수하지 않고 상당한 접촉각을 갖는 경량 기포 콘크리트의 우수한 발수 방수성을 관찰할 수 있었다.
상기 실시예에서는 제조한 ALC는 X-선 분석결과 토버몰라이트가 주생성상이었으며, SEM으로 미세구조를 관찰한 결과 규석입자들은 토버몰라이트가 연결되어 있고, 규석과 토버몰라이트의 표면에는 구상의 미세한 아크릴계 라텍스 입자가 부착되어 입자사이의 빈 공극을 채워주고 있는 것으로 나타났다.
본 발명의 ALC는 발수성이 우수하여 흡수율이 낮으므로, 경량 기포 콘크리트 제품이 지니고 있는 단점인 흡수성이 극도로 저감되므로 곰팡이 등의 번식에 의한 부패를 방지할 수 있으며 건습의 반복에 의하는 에너지의 소비증가를 방지하므로 연료비 절감의 효과에 지대한 공헌이 기대된다. 또한 기포 콘크리트 제품의 미관상의 손상방지와 수명연장에도 기여하는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. ALC에 대한 중량비로 방수제는 알킬폴리실록산 0.1-10.0%에 아크릴계 라텍스 0.1-10.0%를 결합시킨 발수 방수제에 비표면적 4,000Cm2/gr 내지 12,000Cm2/gr의 미분쇄한 Fly ash 1 내지 3%를 첨가하여 제조하는 것을 특징으로 하는 고성능 발수 방수성 경량 기포 콘크리트의 제조방법.
  2. ALC에 대한 중량비로 방수제는 디메틸실옥산폴리머 0.1-10.0%에 아크릴계 라텍스 0.1-10.0%를 결합시킨 발수 방수제에 미분쇄한 비표면적 4,000Cm2/gr 내지 12,000Cm2/gr의 Fly ash 1 내지 3%를 첨가하여 제조하는 고성능 발수 방수성 경량 기포 콘크리트의 제조방법.
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