KR100888243B1 - 동절기 플라이애쉬의 혼화율을 증대시키기 위한 촉진형혼화제 조성물 - Google Patents

동절기 플라이애쉬의 혼화율을 증대시키기 위한 촉진형혼화제 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 동절기 플라이애쉬의 혼화율을 증대시키기 위한 촉진형 혼화제 조성물에 관한 것으로 본 발명에 따른 혼화제 조성물은 폴리카르복실산염 15 내지 40 중량%, 트리에탄올아민 1 내지 5 중량%, 티오시안산나트륨 2 내지 7 중량%, 글리신 2 내지 7 중량% 및 나머지량의 물로 이루어지는 것을 특징으로 하여 동절기 콘크리트 공사인 저온의 조건하에서 조기 강도를 확보하여 플라이애쉬의 혼화율을 증대시키는 효과를 제공한다.
촉진형 혼화제, 플라이애쉬 콘크리트, 폴리카르복실산염

Description

동절기 플라이애쉬의 혼화율을 증대시키기 위한 촉진형 혼화제 조성물{Accelerating admixture compositions for increasing fly ash mixing ratios in winter season}
본 발명은 동절기에 콘크리트의 조기 강도 발현을 증대시키기 위한 촉진형 혼화제 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 동절기 저온의 조건하에서 콘크리트의 조기 강도를 확보하여 플라이애쉬의 혼화율을 증대시킬 수 있는 액상의 촉진형 혼화제 조성물에 관한 것이다.
4℃이하의 한중 콘크리트 공사에서 가장 중요한 문제는 굳지 않는 콘크리트가 동결되지 않고 초기 동해(凍害)의 방지에 필요한 최저 강도인 5㎫를 확보하는 것이다. 건설 현장에서는 온열장비 및 양생포 등을 사용하여 이를 해결하고는 있으나, 공사비의 증대 및 콘크리트의 균일한 양생이 어려워 긴급 공사를 제외하고는 활용되지 못하고 있는 실정이다.
그리하여 질산칼슘, 아질산칼슘 등의 칼슘염류가 주성분인 방동제를 첨가함으로써 콘크리트 중의 반응수가 동결하지 않도록 하여 일정 강도를 초기에 발현하도록 하고는 있지만 방동제는 콘크리트에 첨가되는 감수제 외에 시멘트 중량 대비 3 내지 5%를 추가로 첨가해야 하기 때문에 추가적인 공사 비용의 부담과 시공의 번거로움을 감수해야 하는 문제점이 있다.
또한 종래부터 사용해 오던 동절기용 촉진형 혼화제로서 나프탈렌술폰산염, 멜라민술폰산염 및 리그린술폰산염이 주성분인 무염화 촉진형 혼화제(NCA, Non Chloride Accelerator)가 있는데 이를 사용하는 경우 콘크리트의 유동성을 확보하기 어려우며 실질적으로 저온에서 플라이애쉬의 혼화량을 증대시키기 위한 조기 강도의 확보가 불가능하여 현장 적용에 많은 제한을 받고 있는 실정이다.
이에 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 동절기의 콘크리에 있어서 기존에 사용되던 감수제의 사용량만을 사용하여 소정의 유동성을 확보하고 저온에서도 소정의 조기 강도(재령 2일 5㎫ 이상)를 발현하여 플라이애쉬의 혼화율을 증대시키는 동절기용 촉진형 혼화제 조성물을 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 혼화제 조성물을 포함하는 경제적이고 고품질의 동절기용 플라이애쉬 혼입 콘크리트를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
이와 같은 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 동절기용 촉진형 혼화제 조성물은 주성분으로 폴리카르복실산염, 트리에탄올아민, 티오시안산나트륨 및 글리신을 일정 비율로 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 콘크리트는 상기 혼화제 조성물을 시멘트 중량을 기준으로 0.5 내지 1.2 중량% 포함하는 것을 특징 으로 한다.
본 발명에 따른 동절기용 촉진형 혼화제 조성물은 폴리카르복실산염 15 내지 40 중량%, 트리에탄올아민 1 내지 5 중량%, 티오시안산나트륨 2 내지 7 중량%, 글리신 2 내지 7 중량% 및 나머지 양의 물을 포함한다.
본 발명에 사용되는 폴리카르복실산염은 특별한 제한 없이 당업계에서 사용할 수 있는 것이면 충분하나 주쇄의 아크릴(메트)산과 그래프트 사슬의 알킬렌글리콜의 공중합체인 폴리에틸렌글리콜메틸에스테르메타크릴산염을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 이 폴리카르복실산염을 15 내지 40 중량% 사용하는데, 이 범위에서 소정의 유동성 확보가 용이하기 때문이다.
본 발명에서는 트리에탄올아민을 1 내지 5 중량%의 양으로 사용하는데, 트리에탄올아민의 사용량이 1 중량% 미만일 경우 조기 강도 증진의 효과가 전혀 없고 5 중량%를 초과하는 경우 더 이상의 조기 강도의 증진 효과가 없으며 콘크리트의 슬럼프가 저감되는 문제가 있다.
본 발명의 혼화제 조성물에서는 티오시안산나트륨을 2 내지 7 중량%의 양으로 사용한다. 티오시안산나트륨의 사용량이 2 중량% 미만일 경우 조기 강도 증진의 효과가 없고 7 중량%를 초과하는 경우 조기 강도 증진의 효과가 거의 없고 오히려 점도가 과도하게 상승하여 콘크리트의 슬럼프가 저감되는 문제가 있다.
본 발명에서는 글리신을 2 내지 7 중량%의 양으로 사용하는데, 이 범위를 벗어나는 양을 사용하는 경우 조기 강도에 오히려 악영향을 끼친다.
상기 본 발명의 혼화제 조성물에 사용되는 폴리카르복실산염, 트리에탄올아민, 티오시안산나트륨 및 글리신은 그 형태, 종류 등에 특별한 제한 없이 콘크리트의 혼화제로서 사용하기 적합한 것이면 어느 것이나 사용가능하고 또한 적절히 변형될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태로서 본 발명에 따른 혼화제 조성물은 상기 물질 외에 질산염을 추가로 포함할 수 있다. 이때 질산염은 질산칼슘, 아질산칼슘, 질산나트륨, 아질산나트륨 등을 사용할 수 있고 그 사용량은 10 내지 30중량%이다. 10 중량% 미만의 양으로 사용하는 경우 저온(0℃ 이하)에서 조기 강도 증진의 효과가 없고, 30 중량%를 초과하는 경우 더 이상의 조기 강도 증진의 효과는 없고 오히려 콘크리트의 유동성을 저감시키는 문제가 있다.
본 발명의 혼화제 조성물은 동절기용의 콘크리트에 사용되는데, 이때 첨가되는 혼화제 조성물의 양은 콘크리트가 적용될 장소, 굵은 골재, 모래 등의 사용 재료의 종류, 주변 환경, 기온 등에 따라 변화될 수 있으며 시멘트 중량을 기준으로 0.5 내지 1.2 중량%를 사용하는 것이 바람직하다. 콘크리트는 특별한 제한 없이 어떠한 것에도 적용될 수 있으나 주로 플라이애쉬를 혼화재로 사용하는 콘크리트가 바람직하다. 본 발명에서 사용하는 시멘트 역시 특별한 제한은 없으나 포틀랜드 시멘트가 바람직하다. 또한 본 발명의 목적 범위내에서 콘크리트에 경화조정제, AE제, 감수제, AE감수제, 보수제, 착색제 등이 포함된다. 이때 AE감수제는 기존의 사용량으로 충분하다.
이하, 본 발명은 실시예를 참고로 하여 보다 상세하게 기재될 것이다. 그러 나 본 발명은 이러한 실시예에 의해 제한되지 않는다.
실시예 1
본 발명의 물성을 확인하기 위하여 표 1의 배합비로 KS F 2403 "콘크리트 강도용 공시체 제작방법"에 따라 콘크리트 공시체(Φ10×20㎝)를 제조한 후 이를 0℃의 항온실에서 2일간은 냉풍기에서 발생되는 차가운 바람을 차단하고 초기 동결을 방지하기 위하여 한중콘크리트의 초기 양생방법에 준하여 양생하였으며 2일이후에는 탈형하여 0℃에서 기건양생하였다. 각 재령별로 양생된 공시체는 KS F 2405 "콘크리트 압축강도 시험방법"에 따라 압축강도를 측정하였다. 사용하는 시멘트는 시판되는 비중 3.15의 1종 보통 포틀랜드시멘트이고, 플라이애쉬는 시판되는 비중 2.15의 태안 화력발전소의 것이며, 모래는 시판되는 비중 2.61, 조립율 2.94, 흡수율 0.6의 당진의 해사이고, 자갈은 시판되는 비중 2.65, 조립율 6.07, 흡수율 0.6의 파쇄석이며, AE제는 시판되는 빈졸레진계로서 담황색이고 액상이며 20℃에서의 pH가 9.8, 20℃에서의 비중이 1.06인 것이다.
콘크리트 배합비
공기량 (%) 슬럼프 (㎝) S/A (%) W/B (%) 단위 중량 (㎏/㎥) Ad. (C×%) AE제 (Ad×%)
W C FA S G
4.5±1.5 17.5±0.5 49 45 157.5 262.5 87.5 (25%) 868 917 0.7 1.5
표 1에서 S는 모래, A는 골재(모래+자갈), W는 물, B는 결합재(시멘트+플라이애쉬), C는 시멘트, FA는 플라이애쉬, G는 자갈, Ad.는 혼화제를 나타낸다.
상기 표 1에서의 Ad.는 다음의 표 2의 조성으로 제조하였다.
본 발명에 따른 혼화제 조성물의 조성비(중량%)
실시예 번호 PCA 트리에탄올아민 티오시안산나트륨 글리신 물
1-1 25 - - - 75
1-2 25 1 5 5 64
1-3 25 3 5 5 62
1-4 25 5 5 5 60
1-5 25 3 2 5 65
1-6 25 3 7 5 60
1-7 25 3 5 2 65
1-8 25 3 5 7 60
1-9 15 3 5 5 72
1-10 40 3 5 5 47
표 2에서 PCA는 폴리카르복실산염으로서 폴리에틸렌글리콜메틸에스테르메타크릴산염이다.
표 2의 혼화제를 0.7 중량%의 비율로 상기 표 1의 배합비에 의해 제조한 콘크리트 공시체의 압축강도는 표 3에 나타내었다.
압축강도
실시예 번호 압 축 강 도 (㎫)
2일 3일 7일 28일
1-1 1.5 3.8 14.9 26.0
1-2 4.2 6.2 15.2 25.9
1-3 5.8 7.4 15.8 26.7
1-4 5.7 7.5 15.7 26.3
1-5 5.2 7.3 15.9 26.2
1-6 5.5 7.2 15.3 26.0
1-7 4.5 6.8 15.3 26.5
1-8 5.2 7.1 15,5 26.1
1-9 5.9 7.4 15.6 25.9
1-10 5.6 7.0 15.2 25.5
상기 표 3의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 트리에탄올아민, 티오시안산나트륨 및 글리신을 첨가하지 않은 실시예 1-1의 혼화제 조성물을 포함하는 콘크리트에 비해 상기한 세 가지 물질을 함께 조합하여 제조한 조성물이 조기강도인 재령 2일에 적게는 180%에서 많게는 290%까지 강도 증진의 효과가 있었다. 그러나 재령이 증가할수록 강도차이가 감소하여 재령 28일에는 모든 조합이 강도가 유사하였다. 각각의 성분이 조기강도인 재령 2일의 강도에 미치는 영향은 트리에탄올아민의 첨가량이 1%에서 3%로 증가하면 38%의 강도 증진의 효과가 있었으며 그 이상 첨가시에는 강도 증진의 효과는 없었다. 또한 티오시안산나트륨은 첨가량이 2%에서 5%로 증가하면 12%의 강도 증진의 효과가 있었으며 그 이상 첨가시에는 강도 증진의 효과가 없었다. 또한 글리신의 첨가량이 2%에서 5%로 증가하면 29%의 강도 증진의 효과가 있었으며 7% 첨가시에는 5%일 때에 비해 오히려 강도가 12% 하락하였다. 폴리카르복실산염의 첨가량에 따른 강도의 변화는 첨가량이 증가할수록 강도가 하락하였으나 그 정도가 미미하였다.
실시예 2
한편, 질산염을 첨가한 본 발명에 따른 혼화제 조성물의 효과를 확인하기 위해 상기 표 1에서의 Ad.를 다음의 표 4의 조성으로 제조하였다.
본 발명에 따른 혼화제 조성물의 조성비(중량%)
실시예 번호 PCA 질 산 염 트리에탄올 아민 티오시안산 나트륨 글리신 물
Ca(NO3)2 Ca(NO2)2
1-3 25 - - 3 5 5 62
2-1 25 10 - 3 5 5 52
2-2 25 20 - 3 5 5 42
2-3 25 - 20 3 5 5 42
2-4 25 30 - 3 5 5 32
2-5 25 15 15 3 5 5 32
표 4의 혼화제를 0.7 중량%의 비율로 상기 표 1의 배합비에 의해 제조한 콘크리트 공시체의 압축강도는 표 5에 나타내었다.
압축강도
실시예 번호 압 축 강 도 (㎫)
2일 3일 7일 28일
1-3 5.8 7.4 15.8 26.7
2-1 6.0 7.3 15.5 25.9
2-2 6.1 7.0 15.7 26.0
2-3 6.1 7.0 15.8 26.3
2-4 6.1 7.1 15.5 26.1
2-5 6.2 7.5 15.7 26.5
상기 표 5의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 촉진형 혼화제 조성물에 질산염을 10 내지 30중량% 첨가하면 질산염을 첨가하지 않았을 때에 비해 재령 2일에 3.4%에서 6.9%의 강도 증진의 효과를 나타내나 재령 3일 이후의 강도는 거의 유사하였고 또한 질산염의 종류에 따른 강도 증진의 효과에도 큰 차이가 없었다.
실시예 3
본 발명에 따른 촉진형 혼화제 조성물의 사용량에 따른 효과를 확인하기 위하여 상기 표 1에서의 Ad.를 변화시키면서 슬펌프 및 압축강도를 시험하였다. 그 결과는 표 6에 나타내었다. 이 때 혼화제 조성물로는 표 2의 실시예 1-3을 사용하였다.
실시예 번호 Ad. 사용량 (시멘트×%) 슬럼프(㎝) 압축강도(0℃, 2일) (㎫)
1-3 0.7 17.5 5.8
3-1 0.5 16 5.4
3-2 1.0 19 6.0
3-3 1.2 19.5 6.1
상기 표 6의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 혼화제 조성물의 사용량이 증가할수록 강도 증진의 효과가 나타났으나 그 효과는 그리 크지 않았다. 또한 슬럼프 역시 혼화제 조성물의 사용량 증가에 따라 증가하였다.
비교예
비교를 위하여 본 발명의 혼화제 조성물 대신에 감수제 표준형 혼화제((주)실크로드시앤티의 제품명 RODCON-S)를 사용한 콘크리트를 제조(비교예 1)하였고 또한 종래의 무염화 촉진형 혼화제((주)실크로드시앤티의 제품명 RODCON-NCA)를 사용한 콘크리트를 제조(비교예 2)하여 이들의 압축강도를 실시예에서와 같은 방법으로 측정하였다. 콘크리트의 배합비는 표 7에 그 시험결과는 표 8에 나타내었다.
콘크리트 배합비
공기량 (%) 슬럼프 (㎝) S/a (%) W/B (%) 단위 중량(㎏/㎥) Ad. (C×%) AE제 (Ad×%)
W C FA S G
실시예1-3 4.5±1.5 17.5±0.5 49 45 157.5 262.5 87.5 868 917 0.7 1.5
비교예1 4.5±1.5 17.5±0.5 49 45 157.5 262.5 87.5 868 917 0.9 1.5
비교예 2 4.5±1.5 17.5±0.5 49 45 157.5 262.5 87.5 868 917 0.9 1.5
상기 표 7에서 S는 모래, A는 골재(모래+자갈), W는 물, B는 결합재(시멘트+플라이애쉬), C는 시멘트, FA는 플라이애쉬, G는 자갈, Ad.는 혼화제를 나타낸다.
압 축 강 도 (㎫)
2일 3일 7일 28일
실시예 1-3 5.8 7.4 15.8 26.7
비교예 1 1.5 2.8 10.8 22.4
비교예 2 2.4 3.8 11.4 23.5
한편, 상기한 표 7에서 알 수 있듯이, 비교예 1 및 2의 혼화제를 사용한 경우에는 그 주성분이 나프탈렌술폰산염과 리그린술폰산염이기에 감수율이 본 발명에 따른 혼화제에 비해 떨어지기에 동일한 감수율을 나타내도록 하기 위해 콘크리트에의 첨가량을 0.9%로 하였다.
표 8의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 혼화제를 사용한 콘크리트는 감수제 표준형 혼화제 뿐만 아니라 종래의 무염화 촉진형 혼화제를 사용한 콘크리트에 비해서 조기 강도 및 장기 강도에 있어서 우수한 효과를 나타내었다.
본 발명에 따른 촉진형 혼화제 조성물을 동절기의 콘크리트에 사용하는 경우, 기존에 사용되던 감수제의 사용량만을 사용하여 소정의 유동성을 확보하고 저온에서도 소정의 조기 강도(재령 2일 5㎫ 이상)를 발현하여 플라이애쉬의 혼화율을 증대시키는 효과를 나타낸다.

Claims (5)

  1. 폴리카르복실산염 15 내지 40 중량%, 트리에탄올아민 1 내지 5 중량%, 티오시안산나트륨 2 내지 7 중량%, 글리신 2 내지 7 중량% 및 나머지량의 물로 이루어지는 동절기용 콘크리트에 사용하여 플라이애쉬의 혼화율을 증대시키기 위한 촉진형 혼화제 조성물.
  2. 폴리카르복실산염 15 내지 40 중량%, 트리에탄올아민 1 내지 5 중량%, 티오시안산나트륨 2 내지 7 중량%, 글리신 2 내지 7 중량%, 질산염 10 내지 30 중량% 및 나머지량의 물로 이루어지는 동절기용 콘크리트에 사용하여 플라이애쉬의 혼화율을 증대시키기 위한 촉진형 혼화제 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 폴리카르복실산염은 폴리에틸렌글리콜메틸에스테르메타크릴산염인 것을 특징으로 하는 동절기용 콘크리트에 사용하여 플라이애쉬의 혼화율을 증대시키기 위한 촉진형 혼화제 조성물.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 질산염은 질산칼슘, 아질산칼슘, 질산나트륨, 아질산나트륨으로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나인 동절기용 콘크리트에 사용하여 플라이애쉬의 혼화율을 증대시키기 위한 촉진형 혼화제 조성물.
  5. 시멘트 중량을 기준으로 0.5 내지 1.2중량%의 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 동절기용 콘크리트에 사용하여 플라이애쉬의 혼화율을 증대시키기 위한 촉진형 혼화제 조성물을 포함하는 동절기용 플라이애쉬 혼입 콘크리트.
KR20070059850A 2007-06-19 2007-06-19 동절기 플라이애쉬의 혼화율을 증대시키기 위한 촉진형혼화제 조성물 KR100888243B1 (ko)

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