KR100468231B1 - 경량단열 기포 콘크리트용 감수형 기포제 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경량단열 기포 콘크리트용 감수형 기포제 조성물에 관한 것으로, 감수형 기포제 조성물은 기포제와 고분자 감수제와 기포안정제를 주성분으로 하는 조성물로서 경량기포 콘크리트로 사용시 감수효과로 인한 물의 사용량을 줄일 수 있어 강도를 높이며 미세 균질 기포성을 형성시킴으로써 시공이 용이하며 경량성, 차음성, 보온성, 단열성 및 크랙방지 효과가 우수한 경량기포 콘크리트를 얻을 수 있는 조성물이다.

Description

경량단열 기포 콘크리트용 감수형 기포제 조성물{Low-water foaming composition for lightweight adiabatic foaming concrete}

본 발명은 경량단열 기포 콘크리트용 감수형 기포제 조성물에 관한 것으로, 특히 기포성, 감수작용, 기포안정성 성분의 최적의 배합으로 경량단열 기포 콘크리트의 시공시 우수한 강도 및 경량성, 단열성, 차음성, 보온성 및 크랙방지 효과를 제공할 수 있는 감수형 기포제 조성물에 관한 것이다.

경량단열 기포 콘크리트는 생성된 기포에 의한 낮은 열전도성, 일정기간 양생 후의 압축강도발현, 낮은 비중 및 현장 시공의 편리성 및 원가절감의 차원에서 국내외 토목, 건축 현장에서 널리 사용되고 있다. 국내의 경우, 경량단열 기포 콘크리트의 낮은 열전도성 및 저렴한 원가, 현장시공의 편리성 등으로 인하여 공동주택의 바닥 난방 단열용으로 사용되고 있다. 그러나, 공동주택 단열용 경량기포 콘크리트는 시공 후 경량단열 기포 콘크리트의 심한 균열로 그 효과가 저감되고 있는 실정이다.

경량단열 기포 콘크리트의 균열 발생의 원인은 주로 기포제에 의한다. 기포제는 압축공기에 의해 발포되어 기포군을 형성하며, 이는 시멘트 슬러리와 혼합되어 경량단열 기포 콘크리트를 구성한다. 그러나, 생성된 미세한 기포는 일부가 서로 합쳐져서 일부가 큰 입자를 형성하게 되고 이로 인하여 소포되거나, 커다란 시멘트 공극을 만들게 된다. 기포군은 시멘트와 혼합되어 양생되는 도중에 생성된 기포의 소포에 의해 부피가 줄어들게 되며, 또한 이로 인하여 균열이 발생된다.

현행 경량단열 기포 콘크리트용 기포제로는 동물성 기포제라 불리우는 아미노산계와 식물성 기포제라 불리우는 고급알콜설페이트계, 그리고 광물성 기포제가 있다.

동물성 기포제는 동물의 발톱 등을 가수분해하여 제조하는 것으로서 산, 알칼리의 사용이 높아 pH의 변화에 의해 기포 생성력이 크게 달라지며, 이로 인하여 제조 후 수일 이내에 사용하지 않을 경우 기포의 발생이 현저하게 줄어들며, 장기 보관시 공기 중에서 산화되어 기포 생성력이 현저히 떨어지게 된다.

또한, 시공 현장에서 사용시 심한 악취로 인하여 작업자의 호흡 곤란 및 환경에 의한 민원이 빈번하게 발생되고 있다.

식물성 기포제는 고급알콜설페이트를 주원료로 제조되고 있으며, 이러한 식물성 기포제에 의해 생성된 기포는 안정성 부족으로 기포가 소멸되거나, 미세 기포입자가 서로 결합하여 커다란 입자의 기포로 바뀌어 소포되는 현상이 나타난다. 생성 기포의 안정성 부족으로 인한 소포는 공동주택의 단열성능을 저하시키며, 상부의 바닥용 모르타르의 균열을 유발함으로써 심한 민원의 근본적인 원인이 되고 있다. 즉 경량단열 기포 콘크리트의 소포에 의한 문제점으로는 단열성능의 저하 등의 문제점이 있지만, 상부의 모르타르에 영향을 미치는 것이 더욱 큰 문제점으로 대두되고 있다. 경량단열 기포 콘크리트의 조기강도발현, 균열억제, 소포저감 및 균일한흡수율 등은 후속공정의 품질에 상당히 중요한 영향을 미치게 된다. 즉 상부의 시멘트 모르타르 타설시 모르타르의 균열에 심각한 영향을 미치게 된다. 조기강도 발현 저하로 후속작업이 진행되면서 작업중량에 의한 균열, 편칭파괴, 지압파괴 등이 일어나서 경량단열 기포 콘크리트층이 조각조각 부서지거나 함몰하게 되고, 건조수축에 의해 심한 균열이 발생하게 된다. 이러한 경우 온수배관 파이프의 고정불가로 인해 온수배관 파이프를 따라 발생하는 상부 시멘트 모르타르의 침하 균열 발생과, 경량단열 기포 콘크리트층의 불균일한 흡수에 의한 상부 모르타르 미장 마감시간의 지연 및 불균일에 의한 미장품질 저하와 소성수축에 의한 모르타르의 균열 등을 유발하게 된다. 따라서, 경량단열 기포 콘크리트의 안정성은 상부 모르타르의 품질에 상당히 중요한 역할을 하게 된다. 소포에 의한 부피감소는 상부의 모르타르층의 두께가 넓어져 설계량 이상의 재료가 소모되는 원가상승의 요인이 되며, 온수배관의 들뜸으로 인한 모르타르의 파이프 밑으로의 충진으로 파이프를 따라서 발생하는 균열의 원인이 되기도 한다.

특히, 이러한 기포제만 사용시에는 물의 사용량이 많아져 콘크리트의 강도가 저하되거나, 기포 안정성이 부족하여 콘크리트의 침하현상 및 기포 콘크리트의 장점인 경량, 단열, 차음, 보온성이 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 기포성, 감수작용, 기포안정성을 가진 각각의 성분의 이상적인 배합으로 우수한 기포성 및 감수작용으로 인한 강도증가, 기포안정제의 기포유지력을 향상시켜 종래의 제품으로 시공된 단열 콘크리트에 비해 우수한 경량성, 강도증가, 단열성, 차음성, 보온성 및 크랙방지성을 향상시킬 수 있는 경량단열 기포 콘크리트용 감수형 기포제 조성물을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 경량단열 기포 콘크리트용 감수형 기포제 조성물은, 기포제 40-70중량%와, 고분자형 감수제 20-60중량%와, 코코아미드형 기포안정제 1-5중량%를 포함한 것에 특징이 있다.

바람직하기로는, 상기 고분자형 감수제는 설포멜라민공중합물, 아크릴말레인산공중합물, 나프탈렌설폰산나트륨 및 니그닌설폰산나트륨으로 구성된 군으로부터 하나 또는 조합하여 선택된다.

또한, 상기 코코아미드형 기포안정제는 코코아미드, 코코아미노산염 및 폴리에틸렌글리콜로 구성된 군으로부터 하나 또는 조합하여 선택된다.

또한, 상기 기포제는 고급알콜 유도체 유산에스텔, 도데실벤젠설폰산 나트륨 및 알킬올레핀설폰산나트륨으로 구성된 군으로부터 하나 또는 조합하여 선택된다.

이하, 본 발명의 경량단열 기포 콘크리트용 감수형 기포제 조성물의 구성을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명의 경량단열 기포 콘크리트용 감수형 기포제 조성물은 기재인 기포제와, 감수작용을 위한 고분자형 감수제와, 기포안정작용을 위한 코코아미드형 기포안정제를 포함한다.

먼저 기포제는 고급알콜 유도체 유산에스텔, 도데실벤젠설폰산 나트륨 및 알킬올레핀설폰산나트륨이 단독 또는 조합하여 사용될 수 있다. 기포제의 함량은 총중량에 대해 40-70중량% 첨가되는 것이 바람직하다. 만약 그 함량이 70중량%를 초과한다면 감수성 및 기포안정성의 문제점이 있으며, 그 함량이 40중량%에 미달된다면 기포발생량이 적어 시공에 문제점이 있다.

고분자형 감수제로는 설포멜라민공중합물, 아크릴말레인산공중합물, 나프탈렌설폰산나트륨 및 니그닌설폰산나트륨이 단독 또는 조합되어 사용될 수 있다. 고분자형 감수제의 함량은 총중량에 대해 20-60중량%가 바람직하다. 만약 그 함량이 60중량%를 초과한다면 기포발생량의 문제점이 있으며, 그 함량이 20중량%에 미달된다면 감수성능이 떨어져 시공에 문제점이 있다.

코코아미드형 기포안정제로는 코코아미드, 코코아미노산염 및 폴리에틸렌글리콜이 단독 또는 조합되어 사용될 수 있다. 코코아미드형 기포안정제의 함량은 총중량에 대해 1-5중량%가 바람직하다. 만약 그 함량이 5중량%를 초과한다면 기포발생량의 문제점이 있으며, 그 함량이 1중량%에 미달된다면 기포안정성의 문제점이 있다.

본 발명의 감수형 기포제 조성물을 사용하여 경량단열 기포 콘크리트의 제조공정을 살펴보면 다음과 같다.

본 발명의 기포제와 시멘트, 물을 소정비율로 배합한 다음, 기포 발생기 및 혼합용기를 각각 제자리에 배치하고 1배치의 재료를 하기와 같이 처리한다.

본 발명의 기포제 조성물을 정량하여 부피비로 물과 대략 1:40의 비율로 혼합하여 희석한 다음, 희석된 기포액을 소정의 압력으로 발포시킨다.

혼합기 내에는 시멘트와 물을 넣고 소정의 속도로 혼합한 다음, 혼합기를 정지하고 상기 생성된 기포를 투입한다. 이때 미리 시간당 발생되는 기포의 량을 파악한 후 필요량 만큼의 시간동안 기포를 투입한다. 다시, 소정의 속도로 혼합함으로써 경량단열 기포 콘크리트의 제조공정이 완료된다.

본 발명의 바람직한 실시예를 하기와 같이 들어 설명하지만, 후술할 실시예에 의해 본 발명의 권리범위가 한정됨이 없이 다양한 변형실시가 가능하다.

시험예 1

기포제로서 고급알콜 유도체 유산에스텔 60중량%와, 고분자형 감수제로서 설포멜라민공중합물 37중량%와, 기포안정제로서 코코아미드 3중량%를 혼합하여 감수형 기포제를 준비하였다.

상기와 같이 준비된 기포제와 시중품의 기포발생량과 기포유지력을 알아보기위해 하기와 같은 방법으로 시험하였다.

시험방법: 대조약품(시중품) 및 본 발명의 제품을 1% 상수에 희석하여 교반기를 사용하여 급속교반(3,500 rpm) 시켜 기포를 발생시킨 후, 즉시 1리터 메스실린더에 옮긴 후 기포량을 즉시 그리고 10분간격으로 측정하였다. 그 시험결과는 하기 표 1에 나타내었다.

기포발생량 및 유지력 시험

	대조군(시중품)	본 발명
0분	380ml	100%	510ml	100%
10분	350ml	92.1%	490ml	96.1%
20분	320ml	84.2%	470ml	92.2%
30분	310ml	81.6%	460ml	90.2%
40분	300ml	78.9%	450ml	88.2%
50분	300ml	78.9%	440ml	86.3%
60분	290ml	76.3%	430ml	84.5%

상기 표 1의 시험결과로부터 알 수 있듯이, 초기 기포량은 대조군 대비 약 134% 정도 많게 측정되었고 기포 유지력 또한 우수한 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다.

실시예 1

본 실시예에서는 상기 시험예 1에서 준비된 감수형 기포제를 사용하였다.

경량단열 기포 콘크리트 1입방미터를 생산하기 위해, 본 발명의 기포제 1kg과, 시멘트 320kg과, 물 192kg으로 배합하였다. 기포 발생기 및 혼합용기를 제자리에 배치하고 1배치의 재료를 다음의 순서에 따라 혼합하였다.

본 발명의 기포제를 부피비로 물과 1:40의 비율로 혼합하여 희석하였다. 희석된 기포액을 2.6 bar의 압력으로 발포시켰다. 혼합용기 내에는 시멘트와 물을 넣고 100rpm의 속도로 1분간 혼합한 다음, 혼합기를 정지하고 상기 생성된 기포를 투입하고, 그후 다시 100 rpm의 속도로 3분간 혼합한 후 경량단열 기포 콘크리트를 제조하였다.

이와같이 제조된 경량단열 기포 콘크리트는 현재의 시판품보다 경량성, 차폐성, 보온성, 단열성면에서 모두 우수한 효과를 나타내었다.

이상의 설명에서 알 수 있듯이, 본 발명의 감수형 기포제 조성물을 경량단열기포 콘크리트에 사용시 감수효과로 인한 물의 사용량을 줄일 수 있어 강도를 높이며 미세 균질 기포성을 형성시킴으로써 시공이 용이하며 기존의 시판품보다 경량성, 차폐성, 보온성, 단열성면에서 모두 우수한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 고급알콜 유도체 유산에스텔, 도데실벤젠설폰산 나트륨, 알킬벤젠설폰산나트륨 및 알킬올레핀설폰산나트륨으로 구성된 군으로부터 하나 또는 조합하여 선택된 기포제 40-70중량%와, 설포멜라민공중합물, 아크릴말레인산공중합물, 나프탈렌설폰산나트륨 및 니그닌설폰산나트륨으로 구성된 군으로부터 하나 또는 조합하여 선택된 고분자형 감수제 20-60중량%와, 코코아미드, 코코아미노산염 및 폴리에틸렌글리콜로 구성된 군으로부터 하나 또는 조합하여 선택된 코코아미드형 기포안정제 1-5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 경량단열 기포 콘크리트용 감수형 기포제 조성물.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제