KR100807850B1 - 속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물 및 그 제조방법을 개시한다. 본 발명에 따른 속경성 라텍스 개질 콘크리트 조성물은 전체 조성물 100 중량%에 대하여 속경성 시멘트 결합재 14~16 중량%, 잔골재 45~47 중량%, 굵은 골재 29~31 중량%, 물 3~5 중량%, 폴리머 에멀젼 4~6 중량%로 구성된다. 속경성 시멘트 결합재는 전체 100 중량%에 대하여 초미립 시멘트 30~50 중량%, 비정질 칼슘 알루미네이트(C12A7; Amorphous Calcium Aluminate) 미분말 10~20 중량%, 플라이애쉬 30~50 중량%, 리튬 카보네이트(Lithium Carbonate) 0.1~1.0 중량%로 구성된다.
본 발명에 따른 속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물의 제조방법은 속경성 시멘트 결합재 14~16 중량%, 잔골재 45~47 중량%, 굵은 골재 29~31 중량%를 강제믹서에서 교반시킨 후, 물 3~5 중량%, 아크릴과 라텍스로 구성되는 폴리머 에멀젼 4~6 중량%를 더 혼합하여 2~3분간 교반한 것을 특징으로 한다.
따라서, 속경성 개질 콘크리트 조성물에 아크릴과 라텍스가 혼합된 폴리머 에멀젼을 사용함으로써, 콘크리트가 경화되는 시간을 연장시켜 타설된 콘크리트의 표면을 매끄럽게 하는 마무리 작업 시간을 충분히 확보할 수 있어서 작업성의 향상 및 콘크리트의 강도와 내구성이 향상되는 효과가 있다.
콘크리트, 개질 폴리머, 속경성 시멘트, 아크릴, 라텍스

Description

속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물 및 그 제조방법{Manufacturing method of The rapid set acryl modified concrete composite}
본 발명은 속경성 개질 콘크리트 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도로의 노면, 수영장, 정수장 등의 구조물을 방수 처리하는데 사용되는 속경성 개질 콘크리트 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 교량의 바닥판, 도로의 노면 및 건물의 외벽과 같이 부식이나 침식이 많이 일어나는 부위를 보수 및 보강하기 위한 보수공사에는 조강 포틀랜드 시멘트(3종 시멘트)가 널리 사용되고 있다. 조강 포틀랜드 시멘트는 일반 시멘트에 비하여 시공성이 우수한 장점이 있는 반하여, 투수성이 높아 염화물이나 수분의 침투가 발생하여 콘크리트가 부식되는 문제가 초래되고 있다. 특히, 조강 포틀랜드 시멘트는 그 특성상 콘크리트가 경화되는 양생시간(2~3시간)이 오래 소요되기 때문에 작업의 특성상 짧은 시간 내에 마무리를 요하는 긴급 보수공사에 사용하기에는 더욱 곤란한 문제점을 내포하고 있는 실정이다.
그래서 최근의 긴급 보수공사에서는 조강 포틀랜드 시멘트의 단점을 보안하 기 위하여 콘크리트에 폴리머 에멀젼을 첨가한 폴리머 시멘트 콘크리트의 사용이 점차 증가하고 있다.
그러나 기존 폴리머 시멘트 콘크리트는 점도가 매우 높은 라텍스의 특성 때문에 콘크리트를 타설 후, 콘크리트의 표면을 매끄럽게 하는 마무리작업을 할 때 콘크리트가 작업도구에 부착되는 문제가 발생되고 있을 뿐만 아니라, 경화되는 시간이 20분 정도로 매우 짧기 때문에 작업성이 저하되는 문제를 내포하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 여러 가지 문제점들을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 아크릴과 라텍스가 혼합된 폴리머 에멀젼을 첨가하여 콘크리트가 경화되는 시간을 연장함으로써, 타설된 콘크리트의 표면을 매끄럽게 하는 마무리 작업 시간을 충분히 확보하여 작업성의 향상 및 콘크리트의 하자를 줄일 수 있는 속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물은 전체 조성물 100 중량%에 대하여 속경성 시멘트 결합재 14~16 중량%와 잔골재 45~47중량%와, 굵은 골재 29~31 중량%와, 물 3~5 중량% 및 폴리머 에멀젼 4~6 중량%로 구성되는데, 상기 속경성 시멘트 결합재는 전체 100 중량%에 대하여 초미립 시멘트 30~50 중량%, 비정질 칼슘 알루미네이트 미분말 10~20 중량%, 플라이애쉬 30~50 중량%, 리튬 카보네이트 0.1~1.0 중량%로 구성되고, 상기 폴리머 에멀젼은 전체 100 중량%에 대하여 아크릴 40~60 중량%, 라텍스 40~60 중량%로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물의 제조방법은 속경성 시멘트 결합재 14~16 중량%, 잔골재 45~47 중량%, 굵은골재 29~31 중량%를 강제믹서에서 교반시킨 후, 여기에 물 3~5 중량%, 폴리머 에멀젼 4~6 중량%를 혼합하여 2~3분간 더 교반한 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물의 바람직한 실시예들 및 그 제조방법을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물은 속경성 시멘트 결합재 14 내지 16 중량%, 잔골재 45 내지 47 중량%, 굵은골재 29 내지 31 중량%, 물 3 내지 5 중량%, 폴리머 에멀젼 4 내지 6중량%를 혼합하여 이루어진다.
상기 속경성 시멘트 결합재는 전체 시멘트 결합재 100 중량%에 대하여 초미립 시멘트 30~50% 중량%, 비정질 칼슘 알루미네이트 미분말 10~20 중량%, 플라이애쉬 30~50 중량%, 리튬 카보네이트 0.1~1.0 중량%로 구성된다.
상기 폴리머 에멀젼은 콘크리트의 점도를 저하시키기 위하여 사용하는 것으로, 아크릴 수지와 라텍스를 혼합한 것이다. 폴리머 에멀젼으로 라텍스만을 사용할 경우에는 콘크리트의 점도가 증가되어 마무리 작업시 콘크리트가 작업도구에 부착 되는 현상이 발생하므로, 이를 방지하기 위하여 아크릴 수지를 혼합하는 것이다. 아크릴 수지와 라텍스의 혼합비는 폴리머 에멀젼 100 중량%에 대하여 아크릴 수지 40~60 중량%와 라텍스 40~60 중량%의 비율로 혼합한다. 폴리머 에멀젼에 아크릴 수지가 첨가되면 콘크리트의 수축이 저하되고 수밀성이 향상되어 슬래브 방수, 수영장 및 정수장 등의 구조물에도 사용할 수 있다.
한편, 아크릴 수지 개질 콘크리트 조성물에는 콘크리트의 타설시 콘크리트를 잘 퍼지게 하여 타설작업시간이 증가되도록 작업성 유지재를 더 혼합할 수 있으며 이때, 속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물은 전체 조성물 100 중량%에 대하여 속경성 시멘트 결합재 14 내지 16 중량%, 잔골재 42 내지 44 중량%, 굵은골재 27~29 중량%, 물 3 내지 5 중량%, 유지재 3 내지 5중량%, 폴리머 에멀젼 4 내지 6중량%를 혼합하는 것이 바람직하다. 그리고, 유지재로서는 폴리 칼본산계 유지재를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물에 혼합되는 물과 시멘트의 혼합비를 줄이기 위하여 감수재를 더 혼합할 수 있으며 이때는, 전체 조성물 100 중량%에 대하여 속경성 시멘트 결합재 14 내지 16 중량%, 잔골재 39 내지 41 중량%, 굵은 골재 25 내지 27 중량%, 물 3 내지 5 중량%, 유지재 3 내지 5중량%, 폴리머 에멀젼 4 내지 6 중량%, 감수재 3 내지 5 중량%를 혼합한다.
상기의 속경성 아크릴 수지 개질 콘크리트 조성물에 있어서, 속경성 시멘트 결합재의 함량이 16 중량%를 초과하면, 일반 시멘트 모르타르가 되어 동결융해저항성이 열화됨과 동시에 내구성이 떨어지며, 속경성 시멘트 결합재의 함량이 14 중량% 미만이면 접착력이 떨어져 시멘트의 결집력이 저하된다. 그리고 유지재가 첨가됨으로 인하여 기존 초속경 폴리머 시멘트 콘크리트의 최대단점인 작업성 유지(경시변화)시간을 현 20내지 30분에서 40내지 60분으로 지연이 가능하여 초기 작업성에서 발생되는 하자 및 이를 방지하기 위하여 소요되는 불필요한 인력을 최소화 할 수 있다. 감수재의 첨가로 인하여 초기 강도 발현할 수 있으며, 폴리머 에멀젼의 함량을 초과할 경우에는 점도가 높아짐으로 작업성(슬럼프)이 떨어지고, 수화반응을 지연시켜 초기 압축강도(3내지 4시간) 발현을 저하시킴과 동시에 가격경쟁력 또한 저하된다. 또한 라텍스보다 아크릴수지의 점도가 낮아 아크릴 혼합비가 높을수록 작업성이 개선됩니다만, 아크릴 수지 혼합비가 60중량%이상이 될 경우 안정성이 떨어져 초기강도발현에 저해된다.
지금부터는, 상기와 같은 본 발명에 따른 속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예1>
속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물을 전체 100 중량%에 대하여 속경성 시멘트 결합재 15.4 중량%, 잔골재 46.7 중량%, 굵은골재 29.9 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 3.1 중량%와 폴리머 에멀젼 4.9 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 제조하였다. 이때, 폴리머 에멀젼은 라텍스만을 사용하였다.
<실시예2>
속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물을 전체 100 중량%에 대하여 속경성 시멘트 결합재 15.4 중량%, 잔골재 46.7 중량%, 굵은골재 29.9 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 3.1 중량%와 폴리머 에멀젼 4.9 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 제조하였다. 이때, 폴리머 에멀젼은 아크릴 수지만을 사용하였다.
<실시예3>
속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물을 전체 100 중량%에 대하여 속경성 시멘트 결합재 15.4 중량%, 잔골재 46.7 중량%, 굵은골재 29.9 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 3.1 중량%와 폴리머 에멀젼 4.9 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 제조하였다. 이때, 폴리머 에멀젼은 전체 100 중량%에 대하여 아크릴 수지 60 중량%와 라텍스 40 중량%를 혼합하여 사용하였다.
<실시예4>
속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물을 전체 100 중량%에 대하여 속경성 시멘트 결합재 15.4 중량%, 잔골재 46.7 중량%, 굵은골재 29.9 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 3.1 중량%와 폴리머 에멀젼 4.9 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 제조하였다. 이때, 폴리머 에멀젼은 전체 100 중량%에 대하여 아크릴 수지 50 중량%와 라텍스 50 중량%를 혼합하여 사용하였다.
<실시예5>
속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물을 전체 100 중량%에 대하여 속경성 시멘트 결합재 15.4 중량%, 잔골재 46.7 중량%, 굵은골재 29.9 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 3.1 중량%와 폴리머 에멀젼 4.9 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 제조하였다. 이때, 폴리머 에멀젼은 전체 100 중량%에 대하여 아크릴 수지 40 중량%와 라텍스 60 중량%를 혼합하여 사용하였다.
<실시예6>
속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물을 전체 100 중량%에 대하여 속경성 시멘트 결합재 15.4 중량%, 잔골재 46.4 중량%, 굵은골재 29.9 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 3.1 중량%, 유지재 0.3 중량% 및 폴리머 에멀젼 4.9 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 제조하였다. 이때, 폴리머 에멀젼은 전체 100 중량%에 대하여 아크릴 수지 60 중량%와 라텍스 40 중량%를 혼합하여 사용하였다.
<실시예7>
속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물을 전체 100 중량%에 대하여 속경성 시멘트 15.4 중량%, 잔골재 46.1 중량%, 굵은골재 29.9 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 3.1 중량%, 유지재 0.3 중량%, 감수재 0.3 중량% 및 폴리머 에멀젼 4.9 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 제조하였다. 이때, 폴리머 에멀젼은 전체 100 중량%에 대하여 아크릴 수지 60 중량%와　라텍스 40 중량%를 혼합하여 사용하였다.
다음은, 상기의 실시예들의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명의 실시예들과 비교할 수 있는 비교예들을 제시한다.
<비교예1>
보통포틀랜드시멘트 15.4 중량%, 잔골재 46.7 중량%, 굵은골재 29.9 중량% 및 물 8 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반하여 보통 콘크리드 조성물을 제조하였다.
<비교예2>
보통포틀랜드시멘트 15.4 중량%, 잔골재 46.7 중량%, 굵은골재 29.9 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 3.1 중량%와 폴리머 에멀젼 4.9 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다. 이때, 폴리머 에멀젼은 라텍스만을 사용하였다.
상기 비교예1 및 2는 본 발명의 실시예들의 특성과 현재 일반적으로 널리 사용되고 있는 보통포틀랜드시멘트 및 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물의 특징을 비교하기 위하여 제시한 것으로, 본 발명의 일실시예를 제시한 것이 아님을 밝힌다.
한편, 상기와 같은 본 발명에 따른 실시예들의 특성과 비교예들의 특성을 시험한 결과는 다음의 실험예1 내지 실험예5와 같다.
<실험예1>
상기에서 설명한 실시예1 내지 실시예7의 속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물과 비교예1 및 비교예2에 의하여 제조된 콘크리트 조성물을 KS F 2402에 규정한 방법에 따라 슬럼프시험(반죽의 정도)을 한 결과를 나타낸 것이다. 슬럼프시험은 콘크리트의 연도 및 점조성 등과 같은 반죽의 질기를 시험하는 것으로, 수치가 클수록 워커빌리티(Workability) 즉, 콘크리트의 타설시 작업성이 우수하다는 것을 의미한다.
아래의 표1은 시간 경과에 따른 슬럼프의 변화이다.
[표1]
Figure 112007042277968-pat00001
위의 표1에서와 같이, 실시예1 내지 실시예7이 비교예1 및 비교예2에 비하여 작업성이 우수하며 특히, 실시예4 내지 실시예7은 시간이 경과하여도 슬럼프의 변 화가 크지 않아 작업성이 매우 우수하다.
<실험예2>
실시예1 내지 실시예7에 따른 속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물과 비교예1 및 비교예2에 의하여 제조된 콘크리트 조성물을 KS F 2405에 규정한 방법에 따라 압축강도시험을 한 결과를 나타낸 것이다.
아래의 표2는 시간 경과에 따른 압축강도의 변화이다.
[표2]
Figure 112007042277968-pat00002
위의 표2에서와 같이, 실시예1 내지 실시예7은 시공 후, 3시간이 경과하면 경화되기 때문에 타설된 콘크리트에서 다른 작업을 수행 할 수 있지만, 비교예1 및 비교예2는 1일이 경과하여도 경화되지 않아 다른 작업을 전혀 수행할 수 없다. 또한, 완전히 경화된 후에도 실시예1 내지 실시예7이 비교예1 및 비교예2에 비하여 압축강도가 월등히 높으므로, 내구성이 우수하다.
<실험예3>
상기에서 설명한 실시예1 내지 실시예7의 속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물과 비교예1 및 비교예2에 의하여 제조된 콘크리트 조성물을 KS F 2408에 규정한 방법에 따라 휨강도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
아래의 표3은 시간 경과에 따른 휨강도의 변화이다.
[표3]
Figure 112007042277968-pat00003
위의 표3에서와 같이, 실시예1 내지 실시예7은 시공 후, 3시간이 경과하면 경화되어 외부의 하중에 대한 저항력이 발생되어 콘크리트의 변형이 발생되지 않는다. 이에 반해, 비교예1 및 비교예2는 1일이 경과하여도 경화되지 않으므로, 외부에서 하중이 발생하면 타설되어 있는 콘크리트가 파손되거나 변형된다. 특히, 콘크리트가 완전히 경화되는 28일 후에는 실시예1 내지 실시예7이 비교예1 및 비교예2에 비하여 휨강도가 월등히 높으므로, 내구성이 우수하다.
<실험예4>
상기에서 설명한 실시예1 내지 실시예7의 속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물과 비교예1 및 비교예2에 의하여 제조된 콘크리트 조성물을 KS F 에 규정한 방법에 따라 흡수율의 측정 결과를 나타낸 것이다. 흡수율이 높으면 분순물이나 물이 콘크리트의 내부로 침투하게 되면 콘크리트의 내부에 기공률이 증가하게 되어 구조물의 파손을 초래하는 문제가 발생한다. 즉, 흡수율이 낮을수록 경화된 후 콘크리트의 강도가 향상되는 것이다.
[표4]
Figure 112007042277968-pat00004
위의 표4에서와 같이, 실시예1 내지 실시예7은 배교예1 및 비교예2에 비하여 흡수율이 낮으므로, 이물질의 침투가 줄일 수 있어서 양질의 콘크리트를 양생할 수 있다.
<실험예5>
상기에서 설명한 실시예1 내지 실시예7의 속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물과 비교예1 및 비교예2에 의하여 제조된 콘크리트 조성물을 KS F 2456에 규정한 방법에 따라 동결융해저항성시험의 측정 결과를 나타낸 것이다. 동결융해는 콘크리 트에 흡수된 수분이 결빙되고 녹는 것을 말하는 것으로, 동결융해가 반복되면 콘크리트 조직에 미세한 균열이 발생하게 되어 내구성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.
표5는 동결융해저항성시험에 따른 각각의 실시예들 및 비교예들의 내구성지수를 표시한 것이다.
[표5]
Figure 112007042277968-pat00005
위의 표5에서와 같이, 실시예1 내지 실시예7이 배교예1 및 비교예2에 비하여 내구성지수가 월등히 높으므로, 내구성이 향상된 것을 알 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물 및 그 제조방법에 의하면, 속경성 개질 콘크리트 조성물에 아크릴수지와 라텍스가 혼합된 폴리머 에멀젼을 사용하여 콘크리트가 경화되는 시간을 연장시킴으로써 타설된 콘크리트의 표면을 매끄럽게 하는 마무리 작업 시간을 충분히 확보할 수 있어서 작업성의 향상 및 콘크리트의 강도와 내구성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 전체 조성물 100 중량%에 대하여 속경성 시멘트 결합재 14~16 중량%, 잔골재 45~47 중량%, 굵은 골재 29~31 중량%, 물 3~5 중량%, 폴리머 에멀젼 4~6 중량%로 구성되되,
    상기 속경성 시멘트 결합재는 전체 100 중량%에 대하여 초미립 시멘트 30~50 중량%, 비정질 칼슘 알루미네이트 미분말 10~20 중량%, 플라이애쉬 30~50 중량%, 리튬 카보네이트 0.1~1.0 중량%로 구성된 것을 특징으로 하는 속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리머 에멀젼은 아크릴 수지와 라텍스의 혼합물인 것을 특징으로 하는 속경성 아크릴수지 개질 콘크리트 조성물.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 아크릴수지와 상기 라텍스는 그 혼합비율이 전체 100 중량%에 대하여 아크릴 40~60 중량%와 라텍스 40~60 중량%인 것을 특징으로 하는 속경성 아크릴 수지 개질 콘크리트 조성물.
  4. 전체 100 중량%에 대하여 초미립 시멘트 30~50 중량%, 비정질 칼슘 알루미네이트 미분말 10~20 중량%, 플라이애쉬 30~50 중량%, 리튬 카보네이트 0.1~1.0 중량%로 구성되는 속경성 시멘트 결합재와, 잔골재와, 굵은 골재를 강제믹서에서 교반시킨 후, 물과 폴리머 에멀젼을 혼합하여 다시 강제믹서에서 2~3분간 더 교반시켜 속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물을 제조하되,
    상기 속경성 시멘트 결합재와, 잔골재와, 굵은 골재와, 물 및 폴리머 에멀젼은 전체 속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물의 100중량%에 대하여 그 혼합비율이 각각 14~16 중량%, 45~47 중량%, 29~31 중량%, 3~5 중량%, 4~6 중량%로 구성된 것을 특징으로 하는 속경성 아크릴 개질 콘크리트 조성물의 제조방법.
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