KR100588192B1

KR100588192B1 - 백색칼라 콘크리트 조성물

Info

Publication number: KR100588192B1
Application number: KR1020040024036A
Authority: KR
Inventors: 정삼룡; 이승훈; 김규동; 박찬규; 김한준; 김천희; 손명식; 조성호; 이상섭; 조용복; 박도권; 이건섭; 김병철
Original assignee: 삼성물산 주식회사
Priority date: 2004-04-08
Filing date: 2004-04-08
Publication date: 2006-06-08
Also published as: KR20050098607A

Abstract

본 발명은 백색칼라 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 통상의 콘크리트 조성물에 백색칼라를 구현할 수 있는 안료로 무기계 백색안료를 첨가하되 소요강도 및 내구성을 구비하여 구조체용으로 적용가능한 배합비의 백색칼라 콘크리트 조성물에 관한 것이다.

특히 본 발명은 백색안료로 산화티탄계를 채택 적정 배합하여 백색칼라의 콘크리트를 구현하고 또한 보통 시멘트를 추가로 배합함으로써 백색칼라의 색감을 조절할 수 있으며, 동시에 소요강도 및 내구성을 구비하는 바 설계자의 요구 및 구조물의 특성에 부응하는 백색칼라 콘크리트 제물마감의 구조물을 완성할 수 있다.

백색칼라, 백시멘트, 백색안료, 산화티탄

Description

백색칼라 콘크리트 조성물{Composite for White-colored concrete}

도 1은 <실시예 1>의 콘크리트 조성물을 이용하여 제작된 축소모형부재의 사진이다.

도 2는 <실시예 2>의 콘크리트 조성물을 이용하여 제작된 축소모형부재의 사진이다.

도 3은 <실시예 3>의 콘크리트 조성물을 이용하여 제작된 실물모형부재(슬래브)의 사진이다.

최근들어 건축이나 토목 구조물에서 설계자의 의도 또는 구조물의 특성에 맞 게 다양한 콘크리트를 설계에 반영하는 추세에 있으며, 이중 콘크리트 표면마감을 도료나 기타 마감재료를 사용하지 않고 콘크리트 구조체 자체에서 색상을 표현할 수 있도록 하는 제물마감 콘크리트의 적용이 요구되고 있다.

종래에도 칼라 콘크리트 제품이 나오고 있으나, 이들은 대부분 구조체를 위한 것이기보다는 도로 및 보도, 자전차로의 포장을 위한 바닥용도로 제작되어 사용되어 왔는 바, 이러한 특정 용도 때문에 색상발현이나 강도보다는 투수성 개선에 주안점을 두고 개발하여 왔다. 결국, 이러한 종래의 칼라 콘크리트 제품들은 소요강도를 구비하지 못하여 그대로 구조용 콘크리트로 적용하기 곤란하였다. 또한 색상도 붉은색이나 초록색계열 쪽으로 편중되어 왔다.

본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 물, 백시멘트, 골재 등 적절한 배합비를 갖는 콘크리트 조성물에 무기계 백색안료를 첨가하여 백색칼라를 구현하는 백색칼라 콘크리트 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 소요강도 및 내구성을 구비하여 구조체의 제물마감용으로 적용가능한 배합비를 갖는 백색칼라 콘크리트 조성물을 제공하는 것이다.

통상 콘크리트의 색상은 밝은 회색을 띄는 것이 일반적이므로, 소요의 백색 칼라 콘크리트를 제조하기 위해서는 인위적인 첨가제를 사용해야 하는 바, 본 발명은 물, 백시멘트, 골재를 포함한 콘크리트 조성물에서 무기계 백색안료를 더 첨가하여 배합하는 것을 특징으로 하며, 또한 백시멘트양에 대하여 50 중량% 이하의 보통 시멘트를 더 포함시켜 백색칼라의 색감을 조절하고 있다.

하기 표는 백색칼라 콘크리트를 구조체용에 적용하는 경우의 그 배합량을 나타낸 것이다. 후술하는 실시예에 따라 그 사용량을 정하였다.

[표 1] 백색칼라 콘트리트의 배합량

	배합구분	백색칼라 콘크리트
중량비(%)	W/B	35.0~50.0
중량비(%)	S/(S+G)	45.0~50.0
단위재료량(㎏/㎥)	W	155~175
	B	320~500
	백시멘트	160~500
	1종 OPC	0~250
	Pigment	16~50
	S	700~980
	G	900~1000
	AD	1.6~10

물(W)은 통상 콘크리트와 동일한 배합수로써 유해물질이 포함되지 않은 지하수, 수도수등이 적당하고 사용재료에 따라 그 적정량이 결정되며, 콘크리트의 유동성과 시공성에 영향을 미치는 요소로 작용한다. 과도할 경우 건조수축, 재료분리 등의 문제를 일으키므로 결합재(B)와의 배합중량비를 고려하여 그 양을 결정한다.

결합재(B)는 백시멘트와 1종 OPC를 혼합한 것이다. 1종 OPC는 통상의 콘크리트에서 사용되는 보통 시멘트와 동일하고 그 사용량은 단위수량과 물-결합재비(W/B)에 의해 결정되며, 수화반응을 통해 콘크리트의 강도를 발현시킨다. 백시멘트는 순백색의 수경성 백색 포틀랜드 시멘트로서 백색칼라를 표현하기 위한 착색 목적으로 사용되며 안료와 함께 소요의 백색칼라를 표현하는 역할을 하며, 그 양은 결합재(B)량에 대하여 50~100 중량%를 사용한다.

무기계 안료(Pigment)는 유기안료에 비해 일반적으로 안정적이어서 색이 변하지 않는 특징이 있어, 무기계 백색 안료는 백시멘트와 함께 백색칼라를 구현하는 데 중요한 역할을 한다. 즉, 백시멘트가 1차적으로 백색칼라를 구현하면 무기계 안료를 백색칼라의 변형을 방지하여 지속적으로 유지할 수 있도록 한다. 또한, 무기계 백색안료는 보통 시멘트가 추가 배합될 때 보통 시멘트의 회색을 희석시켜주는 역할을 한다. 본 발명에서는 백색을 표현하기 위해 무기계 백색안료로 산화티탄(Titanium dioxide)계를 채택하고 있다. 산화티탄계 안료는 일반 페인트, 플라스틱 및 콘크리트 등의 표백제로 사용되며, 높은 분산력과 강도발현 특성을 가지고 있을 뿐 아니라 생태학적으로 안전한 재료이다. 그 양은 결합재(B)량에 대하여 5~10 중량%를 사용한다.

골재로서 사용되는 모래(S)와 자갈(G)은 통상 콘크리트 배합시 사용되는 것으로 KS시험규정을 만족하는 것을 채택한다.

혼화제(AD)는 일반 AE감수제 또는 고성능 AE감수제를 사용하며, 콘크리트의 슬럼프 품질 기준에 맞도록 나프탈렌계 및 폴리카르본산계 등을 선정하여 적정량을 사용해야 하며, 사용재료에 따라 결합재량에 대하여 0.5~2.0 중량% 사용한다.

물-결합재비(W/B)는 단위수량과 결합재량의 중량비로서, 설계기준강도 및 배 합강도와 같이 콘크리트의 강도와 내구성 등을 결정하는 수치이다. 본 발명의 백색칼라 콘크리트를 구조체용으로 적용하는 경우에는 적정 강도 및 내구성을 위해 설계기준 강도 21~40Mpa에 해당하는 35.0~50.0%의 W/B를 가지도록 배합하는 것이 바람직하다.

잔골재율(S/(S+G))은 전체골재(모래(S)+자갈(G)) 체적에 대한 모래(S)의 체적비로서 콘크리트의 유동성을 결정하는 수치이며, 본 발명에서도 통상의 콘크리트에서와 비슷한 수준의 값을 채택한다.

적정한 공기량 확보를 위해 소포제가 첨가될 수 있으며, 또한 슬래브부재를 위한 경우에는 수축저감제를 더 첨가하여 슬래브 수축에 의한 균열발생을 최소화하도록 하는 것이 바람직하다. 상기 수축저감제는 결합재량에 대하여 2.0~4.0 중량%가 적당하다.

<실시예 1>

[표 2] 백색칼라 콘트리트 조성물의 배합비-실내배합

	배합구분	백색칼라 콘크리트
중량비(%)	W/B	41
중량비(%)	S/(S+G)	47.5
단위재료량(㎏/㎥)	W	165
	B(C+FA)	402
	백시멘트	402
	1종 OPC	0
	Pigment	40.2
	S	834
	G	926
	AD	3.62

상기 사용재료의 재료원으로 각각 물(W)은 수도물, 백시멘트로는 유니온 백시멘트(콘크리트용), 안료(Pigment)는 Bayertitan(Bayer), 모래(S)는 인천세척사, 골재(G)는 부순골재(광주 퇴촌 태산 골재 19㎜), 혼화제(AD)는 폴리카르본산계 고성능 AE감수제를 사용하였다. 상기 표에서 알 수 있는 바와 같이 안료(Pigment) 및 혼화제(AD)는 각각 결합재(B)양에 대하여 10 및 0.9의 중량%를 사용했다. 또한 적절한 공기량 확보를 위해 상기의 배합설계에서 소포제를 결합재(B) 양에 대하여 0.02 중량% 첨가하였다.

상기 실시예 1에 따른 실험결과

[표 3] 실시예 1에 따른 배합비의 백색칼라 콘트리트의 물성

슬럼프(㎝)		공기량(%)		온도(℃)	압축강도(kgf/㎠)
0분	60분	0분	60분	온도(℃)	3일	7일	28일
24.0	22.5	3.9	3.8	18.5	289	361	489

상기 [표 3]은 상기 실시예 1에 따른 배합비로 배합한 콘크리트의 물성을 시험한 결과이다. 굳지 않은 콘크리트의 물성시험결과는 현장 도착까지의 운반시간을 고려하여 60분 경시변화를 고찰하였으며, 60분 이후에 슬럼프 기준인 21.0±2.5㎝를 만족시켰다.

도 1은 실시예 1에 따른 배합비의 백색칼라 콘크리트를 이용하여 제작된 축소모형부재의 사진으로, 색상발현과 시공성을 검토하기 위하여 모형 제작작업을 하였다. 도 1에서 같이 축소모형부재의 색상발현이 양호하였으며, 그 물성 또한 시 공성을 만족시켰고 특히 압축강도는 높은 강도발현을 나타내었다.

<실시예 2>

[표 4] 백색칼라 콘트리트 조성물의 배합비-실내배합

	배합구분	백색칼라 콘크리트
중량비(%)	W/B	40.0
중량비(%)	S/(S+G)	47.5
단위재료량(㎏/㎥)	W	160
	B	400
	백시멘트	280
	1종 OPC	120
	Pigment	40.0
	S	836
	G	925
	AD	2.8

상기 사용재료의 재료원으로 실시예 1에서와 동일하게 물(W)은 수도물, 백시멘트로는 유니온 백시멘트(콘크리트용), 안료(Pigment)는 Bayertitan(Bayer), 모래(S)는 인천세척사, 골재(G)는 부순골재(광주 퇴촌 태산 골재 19㎜), 혼화제(AD)는 폴리카르본산계 고성능 AE감수제를 사용하였으며, 다만 실시예 1에서와는 달리 1종 OPC 즉 보통 시멘트를 추가적으로 배합하였다. 상기 표에서 알 수 있는 바와 같이 1종 OPC, 안료(Pigment) 및 혼화제(AD)는 각각 결합재(B)양에 대하여 30, 10 및 0.7의 중량%를 사용했다. 또한 적절한 공기량 확보를 위해 상기의 배합설계에서 소포제를 결합재(B) 양에 대하여 0.02 중량% 첨가하였다.

상기 실시예 2에 따른 실험결과

[표 5] 실시예 2에 따른 배합비의 백색칼라 콘트리트의 물성

슬럼프(㎝)		공기량(%)		온도(℃)	압축강도(kgf/㎠)
0분	60분	0분	60분	온도(℃)	3일	7일	28일
23.0	19.5	2.8	2.7	18.8	214	342	495

상기 [표 5]는 상기 실시예 2에 따른 배합비로 배합한 콘크리트의 물성을 시험한 결과이다.

도 2는 실시예 2에 따른 배합비의 백색칼라 콘크리트를 이용하여 제작된 축소모형부재의 사진으로, 색상발현과 시공성을 검토하기 위하여 모형 제작작업을 하였다. 도 2에서 같이 축소모형부재의 백색색상발현은 실시예 1보다는 다소 저하되었으며, 이는 보통 시멘트의 첨가에 기인한 것으로 보인다. 물성은 소요의 품질기준을 만족시켰다. 따라서, 보통 시멘트 양의 조절로 백색칼라의 색감을 조절할 수 있을 것으로 기대된다.

<실시예 3>

[표 6] 백색칼라 콘트리트 조성물 배합비-레미콘 B/P생산(현장배합)

	배합구분	백색칼라 콘크리트
중량비(%)	W/B	40.0
중량비(%)	S/(S+G)	47.5
단위재료량(㎏/㎥)	W	160
	B	400
	백시멘트	280
	1종 OPC	120
	Pigment	40.0
	S	836
	G	925
	수축저감제	16.0
	AD	2.8

실시예 3에서는 실시예2에서의 재료 및 배합양과 동일하게 하였으며, 단지 수축저감제를 16.0 ㎏/㎥ 더 첨가하였다. 즉, 본 실시예에서는 타설부재가 바닥 슬래브인 경우 슬래브의 수축에 의한 균열발생을 고려하여 슬래브의 균열발생을 최소화하기 위해 수축저감제를 결합재(B)에 대하여 4.0 중량%를 사용하였다. 수축저감제로는 Flowmix-SPA(동남기업)을 사용하였다.

상기 실시예 3에 따른 실험결과

[표 7] 실시예 3에 따른 배합비의 백색칼라 콘트리트의 물성

슬럼프(㎝)		공기량(%)		온도(℃)	압축강도(kgf/㎠)
0분	60분	0분	60분	온도(℃)	3일	7일	28일
24.0	20.0	3.2	3.0	16.8	201	251	-

상기 [표 7]는 상기 실시예 3에 따른 배합비로 배합한 콘크리트의 물성을 시험한 결과이다.

도 3는 실시예 3에 따른 배합비의 백색칼라 콘크리트를 이용하여 제작된 현장 실물모형부재의 사진으로, 색상발현과 시공성을 검토하기 위하여 실제 현장에서 실물모형(3.6m×3.6m×0.15m) 제작작업을 하였다. 물성은 소요의 품질기준을 만족시켰으며 표면의 색상발현도 양도한 것으로 나타났다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면 백색칼라의 콘크리트를 구현할 수 있 게 되며 동시에 소요강도 및 내구성을 구비하므로 설계자의 요구 또는 구조물의 특성에 부응하는 백색칼라 콘크리트 제물마감의 구조물을 완성할 수 있게 된다.

Claims

단위결합재량 320~500㎏/㎥,

단위수량 155~175㎏/㎥,

단위잔골재량 700~980㎏/㎥,

단위굵은골재량 900~1000㎏/㎥,

물-결합재의 중량비 35.0~50.0%,

잔골재율 45.0~50.0%로 하면서 결합재에 대하여 5~10 중량%의 산화티탄계 백색안료를 더 포함하여 배합되되,

상기 결합재는 백시멘트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 백색칼라 콘크리트 조성물.
제1항에서,

상기 결합재에는 보통시멘트가 더 포함되되,

상기 보통시멘트는 백시멘트에 대하여 50 중량% 이하(0 중량%는 제외)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 백색칼라 콘크리트 조성물.
제1항 또는 제2항에서,

상기 백색칼라 콘크리트 조성물은 결합재에 대하여 2.0~4.0 중량%의 수축저감제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백색칼라 콘크리트 조성물.
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