KR100654094B1

KR100654094B1 - 초미립자 시멘트를 사용한 연속섬유보강 시멘트

Info

Publication number: KR100654094B1
Application number: KR1019990040840A
Authority: KR
Inventors: 김태진; 김기수; 최롱; 최용은
Original assignee: 쌍용양회공업(주)
Priority date: 1999-09-21
Filing date: 1999-09-21
Publication date: 2006-12-05
Also published as: KR20010028551A

Abstract

본 발명은 초미립자의 시멘트를 사용하여 연속섬유보강시멘트 복합소재(재료)를 제조할 때 연속섬유를 견고히 접착 또는 부착하기 위해 사용되는 시멘트 매트릭스 제조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연속섬유의 견고한 접착을 위하여 분말도(blaine)가 10,000 이상 20,000 ㎠/g이하의 초미립자상의 시멘트계와 실리카흄, 석회석 미분말, 슬래그미분말, 플라이애시 등 미립분의 무기계 첨가재, 무기게 팽창재 및 유기계 혼화제류를 조합한 조성물로 이루어진 초미립자계의 시멘트 복합매트릭스의 제조방법에 관한 발명이다.

이들 복합체의 조성물 중 시멘트 및 무기계 첨가재 입자의 분말도별로 복합체를 성형, 제조하여 분말도의 영향이 섬유보강 복합체의 계면구조에 미치는 영향을 조사하고 시멘트 복합 매트릭스로서의 한계분말도 즉, 분말도(blaine)가 10,000 이상 20,000 ㎠/g 이하의 초미립자상의 시멘트와 무기계 미분말을 사용함으로서, 고인성,고강도 시멘트계 복합매트릭스를 제조하는 방법을 발명하였다.

또한 시멘트복합체에 인성 등을 보강하기 위해서 사용되는 유리섬유가 시멘트콘크리트중의 강알카리성으로 인해 유리가 침식, 부식되어 그효과가 점차 감소하는 단점이 있다. 이러한 단점을 보강하기 위해서 내알카리 섬유를 첨가 사용하여야 하나 비용이 고가이고 이 내알카리 섬유도 장기간 콘크리트중에서 서서히 침식되는 것을 알 수 있다.

이러한 단점의 근원인 시멘트콘크리트 경화체의 산도를 줄이기 위해 연구한 결과, 무기계 미분말 첨가와 칼슘술포알루미네이트 및 칼슘알루미네이트계 시멘트의 광물을 변화시켜 시멘트콘크리트의 산도(pH)를 8.5∼11.5 범위로 낮출 수 있는 방법을 개발하여 일반 유리섬유로도 보강이 가능한 경제적인 시멘트 복합 매트릭스를 제조할 수 있는 방법을 개발한 독특한 발명이다.

시멘트계 복합 매트릭스, 유리섬유보강 콘크리트, 저알카리성 시멘트, 시멘트 경화체, 초미분 시멘트의 제조방법,

Description

초미립자 시멘트를 사용한 연속섬유보강 시멘트 복합재료의 매트릭스{Matrix for the continuous fiber reinforced cement composites using ultra-super fine cement}

사진 1의 {가}는 시멘트의 분말도(blaine)가 3,500㎠/g(평균입경 D₅₀=15.2μm)수준의 시멘트를 실시예 No1 배합의 시멘트계 매트릭스를 혼합 제조하여 이용한 연속섬유보강시멘트 복합체의 계면구조를 관찰한 전자현미경 사진

사진 1의 {나}는 시멘트의 분말도(blaine)가 10,000㎠/g(평균입경 D₅₀=5.6μm)수준의 시멘트를 실시예 No3 배합의 시멘트계 매트릭스를 혼합 제조하여 이용한 연속섬유보강시멘트 복합체의 계면구조를 관찰한 전자현미경 사진

사진 1의 {다}는 시멘트의 분말도(blaine)가 13,000㎠/g(평균입경 D₅₀=3.9μm)수준의 시멘트를 실시예 No4 배합의 시멘트계 매트릭스를 혼합 제조하여 이용한 연속섬유보강시멘트복합체의 유리섬유와 시멘트매트릭스간 계면구조를 관찰한 전자현미경 사진

사진 1의 {라}는 시멘트의 분말도(blaine)가 15,000㎠/g(평균입경 D₅₀=3.7μm)수준의 시멘트를 실시예 No5 배합의 시멘트계 매트릭스를 혼합 제조하여 이용한 연속섬유보강시멘트복합체의 계면구조를 관찰한 전자현미경 사진

사진 1의 {마}는 시멘트의 분말도(blaine)가 15,000㎠/g(평균입경 D₅₀=3.7μm)수준의 시멘트를 실시예 No6 배합의 시멘트계 매트릭스를 혼합 제조하여 이용한 연속섬유보강시멘트복합체의 계면구조를 관찰한 전자현미경 사진

사진 1의 {바}는 시멘트의 분말도(blaine)가 20,000㎠/g(평균입경 D₅₀=2.1μm)수준인 시멘트를 실시예 No7 배합의 시멘트 매트리스를 혼합 제조하여 이용한 연속섬유보강 시멘트 복합체의 계면구조를 관찰한 전자현미경 사진

본 발명은 초미립자의 시멘트를 사용하여 연속섬유보강시멘트 복합소재(재료)를 제조할 때 연속섬유를 견고히 접착 또는 부착하기 위해 사용되는 시멘트 매트릭스 제조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연속섬유의 견고한 접착을 위하여 초미립자상의 시멘트계와 무기계 첨가재 및 유기계 혼화제류를 조합한 조성물로 이루어진 초미립자계의 시멘트매트릭스이며, 그 조성물 중 시멘트 및 무기계 첨가재 입자의 분말도별로 복합체를 성형,제조하여 분말도의 영향이 복합체의 계면구조에 미치는 영향을 조사하고 시멘트매트릭스로서의 한계 분말도를 설정하기 위한 목적으로, 최적의 시멘트매트릭스 제조를 위해서는 분말도(blaine)가 10,000 이상 20,000㎠/g이하의 초미분 시멘트를 사용하는 것이 필요하다는 발명에 관한 것이다.

일반적으로 내식성이 요구되는 건축. 토목용 구조물의 철근 및 철골대체재로 연속섬유가 보강된 수지 복합재료(FRP)가 일부 사용되고 있으며, 이때 섬유보강 복합체의 매트릭스는 불포화 폴리에스테르나 에폭시 수지와 같은 폴리머 수지를 사용하고 있다(한국특허공개 96-22332호). 그리고 보강되는 섬유는 섬유한가닥(filament) 한가닥을 균질하게 직립 분산시킨 번들(bundle), 수개에서 수천개의 번들을 직립/ 분산/ 조립시킨 시트형이나 weaving에 의한 mat형 등이 이용된다. 한편 철근과 같은 FRP rod형상의 제조에서는 pultrusion 장비를 이용하여 섬유 한가닥씩 또는 번들을 균질 분산의 직립상, 또는 나선형, braiding형에 열가소성 수지를 함침하고, 금형 몰드에서 성형 및 경화시켜 연속공정으로 제조하고 있다.

아울러 연속섬유로서는 주로 탄소섬유(carbon fiber, CF)와 유리섬유(glass fiber, GF)등의 무기계 섬유, 아라미드섬유(ArF), 폴리프로필렌 섬유(PP), 비닐론 섬유(VF), 폴리에틸렌섬유(PE)등의 유기계 섬유, 석면과 같은 광물계섬유, 마, 셀룰로오스 등의 천연섬유 등이 사용되고 있다.

그러나 탄소섬유나 아라미드, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 섬유는 가격이비싸므로 시멘트콘크리트 분야에서는 적용범위가 한정되고 있으며, 종래 일반적으로 사용했던 석면섬유가 인체에 암을 유발시키는 등의 환경문제로 인한 사용규제 때문에 이의 대체용으로 비교적 가격이 저렴한 유리섬유와 비닐론 섬유 등이 시멘트콘크리트분야에 확대 적용되고 있는 추세이다.

한편 비교적 가격이 저렴한 유리섬유는 시멘트 페이스트 중의 강알카리용액내에서 유리섬유가 알카리-실리카반응에 의한 침식으로 유리섬유가 열화되기 때문 에 시멘트콘크리트 분야에서는 내알카리성이 확보된 내알카리성 유리섬유가 사용되고 있으나 이는 유리섬유에 비해 가격이 비싸다.

그리고 유리섬유 또는 유기계 섬유 사용시에는 섬유표면을 무기계 분말 또는 알카리에 안정한 폴리머를 섬유표면을 코팅 처리하여 내알카리성을 개선하는 방법 등이 특허로 출원(한국특허 공개 96-22332호)되고 있다.

그러나 상기와 같은 폴리머계 연속섬유를 사용하여 제조된 고성능 연속섬유보강 폴리머 복합소재가 건축, 토목분야에서 시험 적용되고 있는 사례는 내식성을 요하는 해안구조물의 철근대체재 또는 잉여의 철근 보강재와 일부 PC강선 대체재인 긴장재에 일부 적용되고 있다.

한편 상기와 같은 공정에 의하여 제조된 연속섬유보강 폴리머 복합체가 구조물 표면이나 직사광선에 노출시 자외선 등에 의한 폴리머(폴리머매트릭스)가 열화되어 시간경과에 따라 내구성이 저하되는 단점이 있다. 또한, 연속섬유보강 폴리머복합소재를 시멘트 콘크리트내에 보강재로 사용시, 시멘트콘크리트와 폴리머복합소재는 서로 다른 이질성재료로 인하여, 폴리머와 시멘트간의 계면에서 화학반응이 없어 계면결합이 취약하고, 외부에서 과잉의 응력을 받게되면 매트릭스 파괴이후 섬유가 파단되기 전에 폴리머복합재료가 쉽게 뽑혀지는 pull out현상이 발생하는 단점이 있다. 따라서 이와 같은 문제점을 개선하기 위하여 복합체의 표면을 나선형 또는 요철을 부여하는 공정도 개발되고 있으나 공정이 매우 복잡하고 근본적으로 상기와 같은 물리적 방법은 물성 향상에 한계가 있다.

또한 이러한 폴리머 복합소재는 내화성 및 내구성이 취약하여 화재 발생이 우려되는 곳이나 고온의 영향을 받지 않는 곳에 사용해야 되는 단점도 있다.

반면에 시멘트를 이용한 시멘트계 매트릭스 복합재료에서는 주로 단섬유를 시멘트콘크리트에 보강재로 사용하여 취성증대 또는 건조수축방지 목적으로 일부 사용되고 있다. 또한 일본에서 탄소섬유 또는 내알카리성 유리섬유를 사용하여 외장패널 제품에 적용한 사례가 있다. 여기에 사용된 시멘트는 보통포틀랜드시멘트 및 섬유보강콘크리트에 적합하도록 시멘트를 개질하여 제조한 GRC용 시멘트가 있으며 분말도는 3,200㎠/g이상 5,000㎠/g이하의 제품이 사용되고 있다.

그러나 연속섬유보강 시멘트계 복합재료에 있어서는 아직 상품화된 제품은없다 이는 연속섬유보강시 폴리머계 매트릭스와 같은 특성을 갖는 초미립자, 고유동성, Low pH, 작업성 등의 요구특성을 시멘트 매트릭스가 충족시키기 어럽기 때문이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연속섬유보강 폴리머 복합체의 매트릭스를 시멘트계 매트릭스로 대체함으로서, 복합체 계면에서 화학반응이 일어날 뿐만 아니라 일체화가 가능한 재료를 개발함으로써 물리, 화학적 반응에 의한 Pull-out방지 및 기계적, 역학적 물성의 향상이 가능한 복합체를 발명한 것이다.

또한 폴리머매트릭스를 시멘트계 매트릭스로 치환하면, 내화성이 대폭 개선되고 복합재료가 대기중에 노출시도 자외선과 같은 고 에너지원으로 인한 복합체 매트릭스의 열화가 발생하지 않고 고 내식성을 갖게된다. 이와 같이 반영구적인 내 구성의 건축. 토목재료 개발을 위해서 시멘트 매트릭스를 연구한 결과, 근본적으로 시멘트가 초미립자이어야 하고 여기에 초미립 분체의 혼화재(제)를 첨가 균질하게 혼합한 고유동, 고침적 및 저알카리도(Low pH)의 시멘트계 매트릭스를 개발하는데 본 발명의 목적이 있는 것이다. 상기와 같은 본발명의 초미립자시멘트를 제조하는 방법은 다음의 3가지방법이 있다.

첫째, 건식 제조방법으로 기존의 보통포틀랜드시멘트 입자의 비표면적이 blaine 3,200∼3,500㎠/g(평균입경 D₅₀=15∼17μm)의 복합재료용 시멘트 매트릭스로서는 입자의 크기가 부적합하다. 따라서 수화초기 작업성을 유지하고 시멘트 입도를 초미분화를 할 목적으로 시멘트 소성법으로 제조된 저열시멘트(KS 4종 시멘트)용 반제품인 클링커에 이수 또는 무수석고를 3-5 중량%첨가하여 1차로 롤러 밑에서 압축전단 분쇄하여 고분말도(blaine) 10,000㎠/g수준까지 분쇄한 후, 2차로 고성능 분체 분급기(separator)에서 분체농도 및 선회류 속도를 조절하여, 분말도 13,000 ∼ 20,000㎠/g 범위의 초미립자 시멘트를 제조하였다.

둘째 방법으로 상기와 같은 건식방법은 더 이상 분말도를 높이기 어렵기 때문에 더욱 미립자로 만들기 위해서는 수화반응 지연제(옥시카르복산계의 구연산, 인산염계의 인산마그네슘, 붕산계의 무수붕산, 불소계의 규불화 마그네슘)를 0.5∼1.0 중량부 및 고성능감수제 (폴리카르복산염) 3∼10 중량부와 적정물량 45∼100 중량부를 첨가하고, attrition mill을 이용 습식으로 1∼5시간 정도 분쇄하여 평균입경 1.5μm 이하의 초미립자 시멘트(super ultra fine cement)를 제조하는 방법이 있다.

상기의 첫째 및 둘째방법으로 제조된 초미립자 시멘트를 연속섬유간격사이에 고침적성(충진성)과 유동성 및 저알카리(Low pH) 특성을 갖는 시멘트매트릭스 제조를 위해서는 적정 배합조건이 필요하다. 즉 배합설계는 시멘트 100 중량부를 기준으로 하였다. 여기에서 시멘트는 보통포틀랜드시멘트, 중용열, 조강, 초조강, 저발열, 내황산염시멘트 등의 포틀랜드시멘트 및 알루미나계 시멘트 또는 초속경시멘트 등의 특수시멘트 및 혼합시멘트 등을 단독 또는 2가지 이상 조합하여 사용하는것도 가능하다. 그리고 충진재는 속경화 반응성의 포졸란 물질인 초미립분의 실리카흄(200,000㎠/g수준)을 30∼60 중량부 첨가한다.

한편 시멘트의 건조수축 또는 수축균열 제어를 위하여 시멘트계 팽창제로 칼슘 실리케이트계 초속경, 칼슘술퍼알루미네이트(아윈)계, 칼슘알루미네이트계의 팽창제(blaine 20,000㎠/g이상)를 5∼10 중량부 범위에서 첨가시 수축제어에 큰 효과가 있다. 또, 칼슘술퍼알루미네이트계 아윈시멘트를 시멘트량의 10∼50 중량부 첨가시 기존 보통포틀랜드시멘트의 산도(pH 12.5∼13.0)에 비해 저알카리(pH: 8.8-11.5)를 갖는 장점이 있다. 특히 칼슘 알루미네이트계 시멘트를 사용하면 산도값(pH)을 크게 낮출 수 있는 방안이 되며 이것은 수화초기의 생성물이 Ca(OH)₂대신 Al(OH)₃로 치환되기 때문이다. 또한 반응성 향상 및 저알카리도을 위하여 수경성 슬라그(blaine 15,000㎠/g)를 15∼30 중량부 첨가하고, 매트릭스의 유동성개선 및 충진제로 초미분상의 경질탄산칼슘(blaine 15,000㎠/g) 15∼30 중량부와 폴리카본산계 고성능 감수 고유동화제 (SP-8N)를 3∼10 중량부 첨가한다.

또한, 재료분리방지용 메틸셀률로오스계 증점제(HPMC-90SH) 0.1∼1.0%를 필요시 첨가하며 섬유와 시멘트 매트릭스의 계면접착력을 개선을 위한 실란커플링제(가교반응제) 1.0∼3.0 중량부 및 수용성 폴리비닐알콜 또는 폴리아크릴아마이드를 1.0∼7.0 중량부 등을 첨가하고, 물량은 첨가된 초미립자의 량에 따라 시멘트량의 45∼100 중량부를 첨가하여 균질하게 혼합하여 제조한다.

혼합효율을 높이기 위해서는 혼합기가 자전 및 공전운동이 동시에 진행되는 Omni믹서나 Planetary 믹서등을 사용하는 것이 좋다. 상기와 같이 제조된 초미립자계 시멘트 매트릭스는 고유동성, Low pH성(8.8 < pH <11.5 범위), 작업성측면에서 여러 장점을 갖게되어, 연속섬유 보강용 시멘트 복합재료의 매트릭스로서 요구조건에 적합한 특징을 갖고 있다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 건식 또는 습식방법으로 제조된 초미분의 시멘트에 역시 초미립자상 첨가재 및 혼합제(재)류를 표-1과 같이 일정한 비율로 배합하여 1차로 건조상태의 원부재료만 혼합하여 Omni 믹서로 혼합하고, 2차로 수용액상태의 고성능 유동화제와 물량을 최종 첨가한 후 Planetary 믹서로 습식 혼합으로 제조된 시멘트 매트릭스는 치밀성 및 유동성이 좋고, 또한 pH가 8.8-11.5 범위의 저알카리성을(Low pH)를 가진다.

한편 시멘트 매트릭스의 특성평가는 작업자가 몰드에 공시체를 성형시 필요되는 수화지연 및 유동성 등을 고려한 작업성과 복합체 제작후의 섬유와 시멘트 매트릭스간의 계면구조를 전자현미경을 이용한 관찰결과로 평가하였다. 그리고 성형 시 시멘트 매트릭스의 각 조건별 산도를 pH meter로 측정하였다.

본 발명은 연속섬유를 bundle을 직립 분산 조립시킨 섬유시트(sheet)나 섬유매트를 시공하고자하는 크기로 절단하고, 상기와 같이 제조한 시멘트 매트릭스를 성형몰드내에 시트와 매트릭스를 차례로 6 이상 적층하여 30분간 유지후, 저온가압성형기(40∼90℃,40∼50Kg/㎠, 1∼5hr)에서 예비양생 및 탈형하여 실온 또는 수중에서 7일이상 양생한 후 현장에서 조립 타설한다.

[실시예 1∼8]

본 발명을 이용하여 실험 증명하기 위해서 공시체 제작을 다음과 같이 실시하였다. 먼저 연속섬유(유리섬유) bundle(1200 filament)이 2방향으로 조립(fabric)되어있는 섬유시트를 성형몰드 크기(13×13cm)로 절단하고, 상기와 같이 제조한 시멘트 매트릭스를 성형몰드내에 시트와 매트릭스를 차례로 6 내지 20층을 적층하여 30분간 유지후, 저온가압성형기(60℃,40∼50Kg/㎠,3hr)에서 예비양생 및 탈형하여 실온 또는 수중에서 7일 양생하였다. 이때 온도상승은 급격히 온도를 상승시키는 것보다는 90분 이상의 서서히 온도를 상승시키는 것이 좋다. 이렇게 제조된 연속섬유보강 시멘트 매트릭스 복합체의 일부를 절단하여 계면구조를 전자 현미경으로 관찰하였으며, 실시예는 다음과 같다.

비교예

표1의 No1배합으로 보통 포틀랜드시멘트(분말도 3500㎠/g) 중량 100을 기준으로 초미립자 혼화제류를 60중량부 첨가하여 제조한 시멘트 매트릭스로서 작업성은 보통이며, 복합체의 계면구조 관찰은 사진1의(가)에서와 같이 섬유간격사이로 시멘트 매트릭스가 치밀하게 충진이 불량한 것으로 관찰되었다. 이것은 시멘트 입자의 입자가 커서 섬유사이의 미세공간 내에서 치밀한 계면구조 유지가 어렵기 때문으로 관찰되었다.

실시예 1

분말도 3,500㎠/g수준인 쌍용사제 저열시멘트(KS 4종시멘트)를 건식 볼밀로분말도 6,000㎠/g수준으로 2차 분쇄하여 배합하였으며, 적은 물량과 속경성 아윈계 팽창제 및 PVA를 다량 첨가로 인하여 점성이 증가되어 매트릭스의 작업성은 저하 되었지만, 산도(pH=9.3)가 크게 낮아졌다. 산도가 저하되면 유기계 섬유나 유리섬유를 사용할 경우 섬유열화를 방지할 수 있기 때문에 복합체의 내구성 측면에서 매우 유리해진다. 한편 계면구조를 관찰한 결과, 섬유사이로 시멘트 매트릭스의 완전한 충진성이 미흡하며, 사진1(가) 현상과 유사하였다.

실시예 2

실시예1과 같이 분말도 3,500㎠/g수준인 저열시멘트(KS 4종시멘트)를 건식볼밀로 분말도 6,000㎠/g수준으로 미분쇄한 시멘트를 표-1의 실시예2 배합으로 실험한 결과는 계면구조의 시멘트 충진성이 매우 미약하였다.

실시예 3

실시예1과 같이 분말도 3,500㎠/g수준인 저열시멘트(KS 4종시멘트)를 건식볼밀로 분말도 6,000㎠/g수준으로 2차 분쇄하여 배합하였으며 롤러밀을 이용 분말도 10,000㎠/g 수준으로 1차 건식방법으로 미분쇄한 시멘트를 표-1의 실시예3 배합으로 실험한 걸과는 사진(다)와 같이 계면구조의 시멘트 충진성이 양호하였다.

실시예 4

실시예 2의 시멘트를 분급기로 분급하여 분말도 13,000㎠/g 시멘트로 다시 제조하여 표1의 배합으로 시멘트매트릭스를 제조하여 복합체를 성형하였으며, 공시체를 제조하여 계면구조를 관찰한 결과, 섬유bundle과 시멘트 매트릭스의 계면상태는 사진1의(라)와 같이 매우 우수하고, bundle내의 섬유사이로 충진성은 실시예 3보다는 우수한 편이나 bundle 내부까지의 완전한 충진상태는 보통수준이다. 그리고 섬유사이의 간격이 1∼2μm이하의 매우 작은 공간이기 때문에 그이상의 입자크기를 갖는 시멘트 입자는 충진되기 어렵기 때문에 다소 미흡한 편이었다.

실시예 5 및 실시예 6

롤러밀을 이용 분말도 10,000㎠/g 수준으로 1차 건식방법으로 미분쇄한 시멘트를 분급기로 분말도 15,000㎠/g(평균입경 D₅₀=3.7μm)의 시멘트를 제조하여, 표1의 No5/6 배합으로 시멘트 매트릭스를 제조하여 시트수 6/4개를 적층 성형한 결과, 성형공정의 작업성이 우수하고, 양생후 복합체의 계면구조도 사진1(마), (바)와 같이 섬유bundle과 시멘트 매트릭스 사이의 계면상태가 매우 우수하고, bundle 내의 섬유사이로 충진성도 매우 우수하였다.

즉 가압 성형공정에서도 bundle 내부까지 시멘트 매트릭스가 치밀하게 충진이 잘 되었다.

실시예 7

롤러밀을 이용 분말도 10,000㎠/g 수준으로 1차 건식방법으로 미분쇄한 시멘트를 분급기로 분급하여 분말도 20,000㎠/g(평균입경 D₅₀=2.1μm)의 시멘트를 제조하였고 이 초미립 시멘트를 표1의 No7 배합으로 시멘트 매트릭스를 제조한 결과 성형을 위한 작업성이 우수하고, 계면구조 관찰 결과는 사진1(바)와 같이 섬유bundle과 시멘트 매트릭스의 계면상태가 매우 우수하고, bundle내의 섬유사이로 충진성도 매우 우수하였다.

실시예 8

알루미나함량 70% 수준인 칼슘 알루미네이트계 시멘트를 이용하여 표1의 No.8 배합으로 시멘트 매트릭스를 제조한 결과 성형성은 우수하였으나 계면구조가 보통수준이었다. 매트릭스를 제조하여 3시간 경과 후에 측정한 pH는 8.8수준으로 매우 낮아졌다.

실시예 9

실시예 5에서 건식분쇄/분급방법으로 제조된 분말도 15,000㎠/g(평균입경 D₅₀=3.7μm)인 시멘트를 더욱 미립화하기 위해 attrition mill을 이용한 습식방법으로 표1의 No9의 배합과 같이 시멘트와 고성능감수제, 지연제, 물량을 첨가하여 2시간 분쇄한 시멘트 슬러리(평균입경 D₅₀=1.5μm)에 나머지 첨가제류를 첨가하여 혼합 한 시멘트 매트릭스 슬러리의 유동성이 우수하였으며, 계면구조도 사진1의(바)처럼 매우 치밀한 구조를 나타내었다.

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Claims

무기질 분말 및 혼화제를 이용한 연속섬유보강 복합재료의 매트릭스에 있어서, 분말도가 blaine 13,000㎠/g이상 및 평균입자 직경이 5μm이하(D₅₀:<5μm)인 초미립자를 갖는 시멘트 100 중량부에 대해, 상기와 같은 초미립자의 무기질 첨가재 50∼200중량부와 5∼20중량부의 혼화제와 50∼100중량부의 물로 구성된 초미립자 조성물을 이용하여 연속섬유보강 시멘트계 복합매트릭스의 제조방법.
1항에 있어서, 상기 시멘트는

포틀랜드계 시멘트와, 칼슘실리케이트, 칼슘알루미네이트 및 칼슘설퍼알루미네이트계 수화물을 포함하는 특수시멘트로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는 최소한 1종의 시멘트를 이용하는 것을 특징으로 하는 연속섬유보강 시멘트계 복합 매트릭스의 제조방법.
제 1항에 있어서, 무기질 첨가재로 실리카흄, 슬래그 및 경질탄산칼슘으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 최소한 1종을 시멘트 100 중량부에 대하여 90내지 150중량부의 양으로 사용하는 것을 특징으로 하는 연속섬유보강 시멘트계 복합 매트릭스의 제조방법.
제 1항에 있어서, 혼화제로는 수화반응지연제로 구연산, 폴리카르복산계의 고성능감수제, 폴리비닐알콜 또는 폴리아크릴 아마이드의 수용성폴리머, 메틸셀률로오스계 재료분리방지제, 칼슘술포알루미네이트계 또는 칼슘알루미네이트계 팽창재 및 소포제로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 최소한 1종을 시멘트 100 중량부에 대하여 5내지 50 중량부 첨가하여 제조하는 것을 특징으로 하는 연속섬유보강 시멘트계 복합매트릭스의 제조방법.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한항에 있어서,칼슘술포알루미네이트계 또는 칼슘알루미네이트계팽창재를 시멘트 100 중량부에 대해 10내지 50 중량부를 첨가하고, 시멘트 100 중량부에 대해 50∼100% 물량 첨가후에 10분이상, 24시간 이내에 시멘트매트릭스의 pH가 8.8∼11.5 범위의 Low pH형 특성을 발현하는 연속섬유보강 시멘트계 복합 매트릭스 제조 방법.
초미립자의 시멘트를 제조하기 위하여 미분체 시멘트(분말도 blaine 10,000㎠/g 이상)와 시멘트 100 중량부에 대해 50-200중량부의 물량을 첨가한 상태에서 수화반응 초지연제를 시멘트량에 대하여 0.5∼1.0 중량부, 고성능감수제 3∼10 중량부 첨가하고, attrition mill 또는 볼밀로 1∼5시간 분쇄하여 15000내지 20000㎠/g수준의 분말도를 갖는 초미립자상의 시멘트 슬러리를 제조하는 방법.