KR100911721B1 - 혼화제, 혼화재를 포함하는 몰탈 및 콘크리트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 몰탈 또는 콘크리트의 강도 발현과 중성화억제효과를 가져오는 액상의 혼화제를 제공하기 위한 것으로서, 몰탈 또는 콘크리트와 혼화하는 혼화제는 리그닌술폰산칼슘, 염화칼슘, 아질산칼슘, 히드록시에칠셀룰로오스, 헥사부화규산마그네슘, 물을 함유한다.
혼화제, 콘크리트, 중성화제억제, 몰탈, 콘크리트

Description

혼화제, 혼화재를 포함하는 몰탈 및 콘크리트{COMPOUND, AND MORTAR AND CONCRETE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 혼화제, 혼화재를 포함하는 몰탈 및 콘크리트에 관련된 것으로, 구체적으로는 몰탈과 콘크리트의 강도 향상에 기여함과 동시에 중성화 방지에 기여하는 혼화제, 혼화재를 포함하는 몰탈 및 콘크리트에 관한 것이다.
토목 또는 건축 분야에서 구조물 등의 구축 재료로서 콘크리트가 사용되고 있다. 콘크리트의 강도는 물 시멘트비에 따라 좌우되며, 이 수치가 클수록 강도, 내구성, 수밀성(水密性)이 뒤떨어진다고 말하여진다. 따라서 콘크리트 강도를 향상시키려면 물 시멘트비를 작게 하면 좋다.
또한, 최근 콘크리트의 내구성 문제, 특히 콘크리트의 중성화가 크게 클로즈 업되고 있다. 콘크리트의 중성화는 대기중의 이산화탄소가 콘크리트 안으로 침입하여 탄산화반응을 일으킴으로 인해 본래 알칼리성인 콘크리트의 pH를 낮추는 현상이다.
중성화는 콘크리트 표면에서 진행되고, 철근 등의 강재 위치에 접하면, 부동태피막(不動態被膜))을 파괴한다. 이것에 의해 강재를 부식시키고, 콘크리트의 균열, 박리를 일으켜 내하력 등 구조물의 성능 저하를 일으킨다. 또한 균열이 발생한 콘크리트는 이산화탄소의 침입을 촉진시켜 중성화에 의한 콘크리트의 구조물의 열 화를 가속시킨다.
따라서 물 시멘트비가 작은 콘크리트는 콘크리트의 강도를 향상시킴과 아울러 콘크리트의 열화 요인인 이산화탄소의 침입을 막는 효과가 있다.
그러나, 물 시멘트비를 작게 하면 콘크리트와 몰탈의 유동성이 떨어져, 타설작업효율의 저하와 강도의 불균일함이 커지고, 건설 시 코스트 증가를 초래한다는 문제가 있다.
특허 문헌 1에는 고로서냉슬래그 분말과 산류(酸類)를 함유함으로써 콘크리트 강도 발현과 중성화억제 효과를 가져 오는 시멘트 혼화재가 개시되어 있다.
[특허 문헌 1] 일본특개2003-221265
특허 문헌 1에 개시되어 있는 혼화재의 원료인 고로서냉슬래그는 고로(용광로)에서 생성하는 용융(융해)슬래그를 공랭(공기 냉각)과 알맞은 온도의 살수에 의해 덩어리화시킨 것으로, 콘크리트용 조골재와 시멘트 원료 등으로서 사용되고 있지만, 덩어리 형태이기 때문에 반드시 사용하기 편리하다고 할 수는 없다.
본 발명자는 콘크리트의 강도 발현과 중성화 억제 효과를 가져 오는 액상의 혼화제 개발을 위한 연구를 거듭하여 리그닌술폰산염산캄슘, 염화 칼슘, 아질산 칼슘에 히트록시에칠셀룰로오스를 첨가하고 다시 헥사불화규산 마그네슘을 첨가함으로써 물 시멘트비를 작게 하지 않아도 콘크리트의 강도 발현과 중성화억제 효과를 가져오는 사실을 밝혀 본 발명을 완성함에 이르렀다.
본 발명의 목적은 몰탈 또는 콘크리트의 강도 발현과 중성화 억제 효과를 가져오는 액상의 혼화제, 및 상기 혼화재를 포함하는 몰탈 및 콘크리트를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명이 강구한 수단은 다음과 같다.
본 발명은 리그닌술폰산칼슘, 염화칼슘,아질산칼슘,히드록시에칠셀룰로오스, 헥사불화규산 마그네슘, 물을 함유하는 혼화제이다.
본 발명은 리그린술폰산칼슘 5~20중량부, 염화칼슘 1~10중량부, 아질산칼슘 1~5중량부, 히드록시에칠셀룰로오스 3~5중량부, 헥사불화규산 마그네슘 3~5중량부, 물 80~90중량부를 함유하는 혼화제이다.
본 발명은 상술한 혼화제를 사용하는 몰탈 또는 콘크리트의 제조 방법이다.
본 발명은 상술한 혼화제를 함유하는 몰탈 또는 콘크리트 제품이다.
본 발명을 따르면 몰탈 또는 콘크리트의 강도 발현과 중성화억제효과를 가져 오는 액상의 혼화제를 제공할 수 있다.
또한 몰탈 또는 콘크리트의 강도 발현과 중성화억제 효과를 가져 오는 콘크리트의 제품을 제공할 수 있다.
본 발명에서 사용하고 있는 리그닌술폰산은 시멘트의 응결을 늦추는 지연제로서 알려져 있다. 염화칼슘은 응결, 경화를 촉진시키는 촉진제로서 사용되고 있는 한편, 콘크리트의 흡수성 또는 투수성을 줄이는 목적으로 사용되는 방수제의 주성 분으로서도 사용되고 있다.
혼화제는 리그닌술폰산칼슘 5~20 중량부, 염화칼슘 1~10중량부, 아질산 칼슘1~5중량부, 히드록시에칠셀룰로오스 3~5중량부, 헥사불화규산 마그네슘 3~5중량부, 물 80~90중량부를 포함하는 조성으로 되는 것이 바람직하다. 이들의 수치는 여러 실험 결과와 경험칙(經驗則)에서 이끌어낸 것이다.
후술하는 바와 같이 헥사불화규산 마그네슘을 배합하지 않은 혼화제라도 JIS규격에 의한 배합의 콘크리트 강도가 향상된다. 그러나, 헥사불화규산 마그네슘을 배합함으로써 비약적으로 강도가 향상된다. 그 이유는 지금 시점에서 확실하지는 않다.
본 발명에서 사용하는 물로서는 우물물, 빗물, 수돗물들이 사용되지만 혼입물이 없는 증류수가 바람직하다.
본 발명의 혼화제는 콘크리트를 갤때 사용하는 물(이하[혼련수]라한다.)에 희석하여 사용할 수 있으므로 사용하기 편리하다.
본 발명의 혼화제는 시멘트 페이스트, 몰탈, 또는 콘크리트에 사용할 수 있다.
본 발명에 관련되는 혼화제의 사용 분야로서는 주로 토목, 건축 분야이다.
본 발명에 관계되는 몰탈 또는 콘크리트의 제조 방법은 본 발명에 관계되는 혼화제를 사용함 외에 종래부터 있는 몰탈 또는 콘크리트의 제조 방법에 적용할 수 있기 때문에 설명을 생략한다.
본 발명에 관계되는 몰탈 또는 콘크리트 제품은 본 발명에 관계되는 혼화제 를 사용함외에 종래부터 있는 몰탈 또는 콘크리트 제품에 적용할 수 있고, 그 제품도 종래의 제조 방법으로 제조할 수 있기 때문에 설명을 생략한다.
본 발명을 실시 예에 입각해 상세히 설명한다.
[실시예 1]
-리그닌술폰산칼슘 20중량부
-염화칼슘 6중량부
-아질산칼슘 5중량부
-히드록시에칠셀룰로오스 6중량부
-헥사불화규산마그네슘 5중량부
-증류수 85중량부
를 용기에 넣어 교반하여 액상의 혼화제를 얻었다. 배합 순서와 교반 속도등을 특별히 한정할 사항은 아니며, 통상의 방법으로 충분하다. 이 혼화제의 색은 다갈색으로, 물보다 약간 점성을 가진다.
시험예1 강도시험(1)
실시예1에서 얻어진 혼화제의 콘크리트 강도 발현성에 대해 콘크리트 강도시험용 시험체(이하[공시체]라고 한다.)의 압축강도시험을 실시했다.
공시체는 실시예 1에서 얻어진 혼화제를 혼련수에 100배로 희석한 혼련수 A 163리터를 조정하고, 일반적인 JIS규격의 콘크리트(표준 배합)의 시멘트, 골재배합(1㎥)으로 서로 섞어, 재령7일의 공시체A를 제조했다. 공시체 A의 치수는 Φ10×20㎝의 원주형이다.
공시체A의 배합
-시멘트 296㎏
-혼련수 A 163리터
-세골재 780kg
-조골재 1094kg
비교를 위해 2개의 공시체를 준비했다. 하나는 일반적인 JIS규격의 콘크리트(표준배합)의 경우(1㎥)로 재령 7일, Φ10×20㎝의 원주형 공시체S이다.
공시체S의 배합
-시멘트 296㎏
-혼련수 A 163리터
-세골재 780kg
-조골재 1094kg
다른 하나는 실시예1의 혼화제의 조성에서 헥사불화규산 마그네슘을 제외한그 외에는 실시예1과 같은 조성의 혼화제를 혼련수에 100배로 희석한 혼련수B 163리터를 조정하고, 공시체A와 같은 배합으로 공시체B를 제조했다(혼련수 A를 혼련수 B로 치환한 것이다.).
시험은 JIS A1132 및 압축 강도만능시험기 100t(시마쯔(島津)제작소)등 JIS에 규정하는 시험 방법으로 실시해, 시험체는 1회, 공시체B, S에 대해서는 2회 실시했다.
[표 1]
채취월일 시험월일 재령 (일) 슬럼프(㎝) 공기량(%) 질량 (㎏) 하중 (kN) 강도 N/㎟ 평균강도 N/㎟ CT (℃) 양생방법 비고
공시체 A 6/27 7/4 7 3.69 272 34.6 34.6 현장공중
공시체 B 2/22 2/29 7 4.02 100 12.7 12.6 현장공중
4.00 98.0 12.5
공시체 S 2/22 2/29 7 4.00 75.0 9.55 10.1 현장공중
4.02 84.0 10.7
표 1에서 알 수 있는 바와 같이 통상의 혼련수를 사용한 공시체S의 압축강도가 10.1N/㎟(평균)인 것에 비해, 혼련수A를 사용한 공시체A의 압축 강도는 34.6N/㎟로, 약 3배의 강도 향상이 발현되었다.
혼련수B를 사용한 공시체B의 압축강도는 12.6N/㎟(평균)로, 혼련수A를 사용한 공시체A의 압축 강도보다 작지만, 통상의 혼련수를 사용한 공시체S의 압축강도보다 크다.
시험예2 강도시험(2)
활성오니법으로 폐수를 처리할 때 발생하는 잉여오니는 현재는 투기와 퇴비화등으로 처리되고 있지만, 모두 문제가 있다. 잉여 오니를 콘크리트의 골재로서 사용 가능하면 새로운 처리방법이 되지만, 그 때에 문제가 되는 것은 얻어진 콘크리트의 강도이다.
실시예1에서 얻어진 혼화제의 콘크리트 강도발현성에 대해 오니를 골재의 일부로 사용한 공시체의 압축강도 시험을 실시했다.
혼련수A를 사용하고 시멘트와 다른 골재를 함께 섞어 재령6일의 공시체a를 제조했다. 공시체a의 치수는 Φ10×20㎝의 원주형이다.
오니는 탈수해 건조시킨 것을 사용했다.
공시체a의 배합
-시멘트 672g
-모래 303g
-자갈 2018g
-건조오니 720g
-혼련수A 330g
비교를 위해 2개의 공시체를 준비했다. 하나는 공시체a와 같은 배합으로, 혼련수 A대신 통상의 물을 혼련수로서 사용했다. 재령7일, Φ10×20㎝의 원주형 공시체s이다.
다른 하나는 공시체a와 같은 배합으로 혼련수A 대신 혼련수B를 사용했다. 재령 7일, Φ10×20㎝의 원주형 공시체b이다.
압축강도시험의 결과를 표2에 나타낸다.
[표 2]
채취월일 시험월일 재령 (일) 슬럼프 (cm) 공기량(%) 질량 (㎏) 하중 (kN) 강도 N/㎟ 평균강도 N/㎟ CT (℃) 양생방법 비고
공시체 a 7/9 7/15 6 3.56 186 23.7 23.7 현장공중
공시체 b 2/18 2/25 7 3.15 99.0 12.6 12.6 현장공중
공시체 s 2/18 2/25 7 3.15 75.0 9.55 9.55 현장공중
표2에서 알수 있듯이 통상의 혼련수를 사용한 공시체s의 압축강도가 9.55N/㎟인데 비해 혼련수A를 사용한 공시체a의 압축강도는 23.7N/㎟이며, 약 2배이상의 강도 향상이 발현되었다.
혼련수 B를 사용한 공시체b의 압축강도는 12.6N/㎟이며, 혼련수A를 사용한 공시체a의 압축강도보다 작지만 통상의 혼련수를 사용한 공시체s의 압축강도보다 크다. 따라서 본 발명에 관계되는 혼화제를 사용함으로써 오니를 콘크리트의 골재로서 사용가능하다는 사실을 알았다.
시험예3 중성화시험
중성화시험으로서는 콘크리트의 공시체를 자연건조하에서 그 중성화의 진행상황을 조사하는 방법, 콘크리트의 탄산 가스에 의한 촉진 시험등이 있다.
여기에서는 실시예1의 혼화제를 50배로 희석한 혼련수를 사용한 공시체C 및 비교를 위한 표준 배합(JIS)된 공시체D의 옥외폭로시험에 의한 중성화의 진행상황시험을 실시한 결과를 나타낸다.
표3은 공시체C의 배합표, 표 4는 공시체D의 배합표이다.
[표 3]
배합표 공시체C
No 배합 종별 W/C (%) S/A (%) 1㎥당의 소요량
공기 혼화제(재) 시멘트 혼화제50배 희석혼련수 세골재 조골재
시멘트N 55 43 Kg 296 163 780 1094
L 4.5 94 163 300 398
[표 4]
배합표 공시체D
No 배합 종별 W/C (%) S/A (%) 1㎥당의 소요량
공기 혼화제(재) 시멘트 물 세골재 조골재
시멘트N 55 43 Kg 296 163 780 1094
L 4.5 94 163 300 398
시험방법
(1)공시체
JISA1132에 규정된 작성방법 의거해 제작한 Φ15×30㎝ 원주 공시체를 사용했다.
(2)양생방법
타설후 24시간 지나서 탈형한 직후에 반입하고, 28일간 온도 20±2℃의 항온실 안에 설치된 수조안에서 수중양생했다.
(3)시험시재령
28일 양생후 옥외폭로시험을 개시하고(재령 약90일),(재령 약 180일),(재령 약 270일), (재령 약 360일)의 재령에서 중성화시험을 실시했다.
(4)중성화시험
공시체를 옥외에서 중성화시킨 폭로시험을 실시했다. 옥외폭로시험은 출원인의 주소지에 있는 쿠마모토시에서 실시했다.
(5)콘크리트의 중성화도 측정
콘크리트의 중성화는 압렬(壓裂)에 의한 공시체 파단면에 페놀프탈레인용 액(1g을 무수 알콜65㎤에 녹여 물을 더해 100㎤로 한다.)을 분무기로 도포하여, 공시체단면촬영한 것에 대해 붉은 색으로, 착색하지 않은 면적을 측정하여 평균 중성화 깊이를 구했다.
시험 결과를 표 5에 나타낸다.
[표 5]
콘크리트 중성화도 측정결과(평균)
(단위㎜)
재령(일) 공시체(D) 공시체(C)
90 1.73 1.44
180 2.04 1.35
270 3.11 3.39
360 2.73 2.45
표 5에서 알수 있듯이 재령360일에서 중성화 깊이가 재령270일에서의 측정치보다도 적어지고 있다. 중성화시험에서는 공시체를 압렬 또는 절단하여 그 파단면이 산뜻한 상태에서 이루어지지 않으면 안된다. 때문에 중성화도의 측정에 한번 도움이 된 것은 재차 이용할 수가 없다. 따라서 개체차에 의한 불균일함이 생기는 경우가 있으므로 주의가 필요하다. 그러나 재령270일에서 중성화깊이의 계측치를 무효로 간주하는 것이 가능하며, 시간의 경과와 함께 표층보다 중성화부가 심부로 진행해가는 것을 알 수 있다.
이것들을 공시체의 종류별로 보면 준비한 표준배합(JIS)의 공시체D가 중성화 진행이 크고, 또한 공시체C가 중성화 진행이 느린 결과가 되고 있다.
이상의 설명에서 알수 있듯이 옥외에서 폭로 시험에 사용된 콘크리트 공시체 의 중성화도측정결과로부터 본 발명에 관계되는 혼화제를 사용한 콘크리트 공시체는 본 발명에 관계되는 혼화제를 사용하지 않은 표준 배합의 콘크리트와 비교해 중성화의 진행이 늦어지는 경향을 보이고, 본 발명에 관계되는 혼화제가 중성화의 억제효과를 가질 가능성이 있다는 사실을 판명했다.
본 명세서에서 사용하고 있는 용어와 표현은 어디까지나 설명상의 것으로, 모두 한정적인 것이 아니며, 본 명세서에 기술된 특징 및 그 일부와 등가의 용어와 표현을 제외하는 의도는 없다. 또한 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형 상태가 가능하다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 리그닌술폰산칼슘 5~20중량부, 염화칼슘 1~10중량부, 아질산칼슘 1~5중량부, 히드록시에칠셀룰로오스 3~5중량부, 헥사불화규산 마그네슘 3~5중량부, 물 80~90 중량부를 함유하는 혼화제.
  3. 청구항 2의 혼화제를 포함하는 콘크리트.
  4. 청구항 2의 혼화제를 포함하는 몰탈.
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