KR100981702B1 - 시멘트 백화 방지제 및 이를 포함하여 제조된 시멘트 블록 - Google Patents

시멘트 백화 방지제 및 이를 포함하여 제조된 시멘트 블록 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시멘트 백화 방지제 및 이를 포함하여 제조된 시멘트 블록에 관한 것이다.
본 발명은 팔미트산(palmitic acid) 또는 이의 염, 스테아르산(stearic acid) 또는 이의 염, 및 올레산(oleic acid) 또는 이의 염을 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 백화방지제를 제공한다.
또한, 본 발명은 시멘트 100중량부에 대하여 상기 백화방지제 0.1~5중량부를 포함하여 제조된 것을 특징으로 하는 시멘트 블록을 제공한다.
본 발명의 시멘트 백화 방지제를 첨가할 경우, 콘크리트 제품의 방수성을 향상시켜서 백화 현상을 방지할 수 있다. 또한 강력한 방수성을 갖게 함으로서 산성비 등에 의한 콘크리트 중성화 방지 효과도 있다.

Description

시멘트 백화 방지제 및 이를 포함하여 제조된 시멘트 블록{Cement Anti-Whitening Agent and Cement Blocks manufactured using thereof}
본 발명은 시멘트 백화 방지제 및 이를 포함하여 제조된 시멘트 블록에 관한 것이다. 보다 상세하게는 시멘트 성분 중의 석회와 반응하는 수분의 침투를 최대한 억제하도록 방수 성능을 갖는 시멘트 백화 방지제 및 이를 포함하여 제조된 시멘트 블록에 관한 것이다.
시멘트는 일반적으로 토목건축용으로 사용되는 무기질의 값싼 재료로서 널리 사용되고 있다.
그러나 시멘트는 다양한 과제를 안고 있으며 그 중 하나가 백화 현상이다. 시멘트의 백화현상에 의해 최종 제품의 외관, 경관을 해칠 수 있는 문제점이 발생한다
상기 백화현상은 시멘트 중에 포함하고 있는 칼슘성분과 공기중의 이산화탄소와 물의 화학반응에 의해 콘크리트 제품 표면에 탄산칼슘(CaCO3)이 형성됨에 따라 나타나는 현상으로 알려져 있다.
백화 현상이 발생하는 구체적인 메카니즘은 다음과 같다.
시멘트 성분 중 대부분이 석회(CaO)이며, 석회(CaO)가 빗물 등에 의해 용해될 경우 하기 반응식에 따라 수산화칼슘 (Ca(OH)2)을 생성하게 되며, 생성된 수산화칼슘은 반응식2에 따라 공기중의 이산화탄소(CO2)와 반응하여 백화의 원인인 탄산칼슘을 형성하게 되는 것이다.
[반응식1]
CaO + H2O → Ca(OH)2
[반응식2]
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
결국, 백화 현상을 방지하기 위해서는 이산화탄소의 접촉을 방지하거나 콘크리트 제품 내부로의 물의 침입을 억제하는 것이다. 공기 중에 이산화탄소가 포함되어 있으므로 진공상태로 제품을 사용하지 않는 한 백화를 100%방지하기에는 역부족이며 결국 반응식1에서의 물과의 반응을 억제시키기 위해 물의 침입을 방지하기 위한 시도가 필요하였다.
본 발명은 콘크리트 제품의 방수성을 향상시켜서 백화 현상을 방지하는 효과를 가지는 새로운 시멘트 백화 방지제를 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은 팔미트산(palmitic acid) 또는 이의 염, 스테아르산(stearic acid) 또는 이의 염, 및 올레산(oleic acid) 또는 이의 염을 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 백화방지제를 제공한다.
또한, 본 발명은 시멘트 100중량부에 대하여 상기 백화방지제 0.1~5중량부를
포함하여 제조된 것을 특징으로 하는 시멘트 블록을 제공한다.
또한, 본 발명은 시멘트 100중량부에 대하여 물 30~60중량부, 세골재 20~100중량부, 조골재 20~100중량부 및 상기 백화방지제 0.1~5중량부가 혼합된 습식 몰타르로 이루어진 표층 몰타르를 성형틀에 투입하는 표층 몰타르 투입단계; 시멘트 100중량부에 대하여 물 15~30중량부, 골재 80~200중량부 및 상기 백화방지제 0.1~5중량부가 혼합된 건식 몰타르로 이루어진 기층 몰타르를 상기 성형틀 내부의 표층 몰타르 상부에 투입하는 기층 몰타르 투입단계; 상기 기층 몰타르의 상부에 프레스 장치를 통해 압력을 가하여 블록의 형태를 만드는 프레스 성형단계; 및 성형된 블록을 양생하여 상기 기층 몰타르로 이루어진 기층부의 상부에 상기 표층 몰타르로 이루어진 표층부가 구비된 블록을 만드는 양생단계를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 시멘트 블록을 제공한다.
본 발명의 시멘트 백화 방지제를 첨가할 경우, 콘크리트 제품의 방수성을 향상시켜서 백화 현상을 방지할 수 있다.
또한 강력한 방수성을 갖게 함으로서 산성비 등에 의한 콘크리트 중성화 방지 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시멘트 블록의 수조 방치 후 건조한 상태를 나타낸 사진.
도 2는 비교예에 따른 시멘트 블록의 수조 방치 후 건조한 상태를 나타낸 사진.
본 발명의 일실시예는 팔미트산(palmitic acid) 또는 이의 염, 스테아르산(stearic acid) 또는 이의 염, 및 올레산(oleic acid) 또는 이의 염을 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 백화방지제이다.
전체 시멘트 백화방지제 100중량부 중에서 팔미트산 또는 이의 염은 6~10 중량부, 스테아르산 또는 이의 염은 10~14중량부, 올레산 또는 이의 염은 11~15중량부로 포함되어 있는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로는 상기 시멘트 백화방지제는 팔미트산 또는 이의 염 6~10 중량%, 스테아르산 또는 이의 염 10~14중량%, 올레산 또는 이의 염 11~15중량%, 팔미톨레산(palmitoleic acid) 또는 이의 염 3~7중량%, 리놀레산(linoleic acid) 또는 이의 염 2~6중량%, 디에틸렌글리콜(diethylene glycol) 2~6중량%, 폴리옥시에틸렌(polyoxyethylene) 1~5중량%, 알킬벤젠술폰산 또는 이의 염 1~5중량%, 아미드(amide) 1~3중량%, 미리스트산(myristic acid) 또는 이의 염 0.5~1.5중량%, 폴리디메틸실록산 0.5~1.5중량%, 메틸셀룰로스 0.1~1중량%, 및 잔량으로 물을 포함하는 것이 바람직하다.
스테아르산은 고급 지방산 중에서는 상당히 단단한 지방성분으로서 저온에서는 물에 용해되기 어려운 반면 강력한 피막성분을 형성할 수 있으며, 또한 방수 피막의 지속력을 향상시키는 기능을 가진다. 그러나 스테아르산만으로는 특히 겨울 동절기에 있어 액상(液狀)을 보호하기에는 곤란한 부분이 있다. 상기 시멘트 백화방지제 중에서 스테아르산 또는 이의 염은 10~14중량% 범위내에서 사용하는 것이 상기 성능을 발휘하기에 바람직하다.
팔미트산의 특징은 스테아르산과 유사하나 융점이 스테아르산보다 약간 낮기 때문에 용액화(溶液化)할 경우 스테아르산과 원활하게 배합하게 되면 동절기에 사용할 경우의 안정성을 향상시킬 수 있다. 팔미트산은 스테아르산과 마찬가지로 강력한 방수피막을 형성할 수 있는 효과를 발휘한다. 상기 시멘트 백화방지제 중에서 팔미트산 또는 이의 염은 6~10 중량% 범위내에서 사용하는 것이 상기 성능을 발휘하기에 바람직하다.
올레산은 스테아르산과 팔미트산에 비교하여 저온시의 액체안정성이 양호하며 또한 발수성도 양호하다. 또한 물에 용해되기 쉬우며 스테아르산, 팔미트산과 같이 물에 용해되기 어려운 경질 성분과 혼합될 경우 액의 안정성을 높일수 있는 보조 역할을 수행한다. 상기 시멘트 백화방지제 중에서 올레산 또는 이의 염은 11~15중량% 범위내에서 사용하는 것이 상기 성능을 발휘하기에 바람직하다.
미리스트산은 유화제(乳化劑)로서의 역할이 강하며 스테아르산, 팔미트산과 같은 경질(硬質) 지방산의 액상안정화 보조제 역할을 한다. 상기 시멘트 백화방지제 중에서 미리스트산 또는 이의 염은 0.5~1.5중량% 범위내에서 사용하는 것이 상기 성능을 발휘하기에 바람직하다.
팔미톨레산 및 리놀레산은 불포화지방산으로서 발수기능을 발휘하는데 필요한 성분이다. 상기 시멘트 백화방지제 중에서 팔미톨레산 또는 이의 염 및 리놀레산 또는 이의 염은 각각 3~7중량% 및 2~6중량% 범위내에서 사용하는 것이 상기 성능을 발휘하기에 바람직하다.
디에틸렌글리콜은 부동액(동결억제제)로서의 기능을 발휘하는데 필요한 성분이다. 상기 시멘트 백화방지제 중에서 디에틸렌글리콜은 2~6중량%로 사용하는 것이 상기 성능을 발휘하기에 바람직하다.
폴리옥시에틸렌, 알킬벤젠술폰산, 및 아미드는 기포성을 향상시켜 감수효과를 발휘하며, 또한, 믹싱중의 골재 들의 분산성 및 시멘트의 안전성 향상에 기여하게 된다. 상기 시멘트 백화방지제 중에서 폴리옥시에틸렌, 알킬벤젠술폰산, 및 아미드는 각각 1~5중량%, 1~5중량%, 및 1~3중량%로 사용하는 것이 상기 성능을 발휘하기에 바람직하다.
폴리디메틸실록산은 방수피막구조를 형성하여 발수, 방수 성분으로서 기능을 발휘하는데 기여하게 된다. 상기 시멘트 백화방지제 중에서 폴리디메틸실록산은 0.5~1.5중량%로 사용하는 것이 상기 성능을 발휘하기에 바람직하다.
메틸셀룰로스는 블록탈형 직후의 보형성(保型性)을 유지하는 보조제로서 기능하게 된다. 상기 시멘트 백화방지제 중에서 메틸셀룰로스는 0.1~1중량% 로 사용하는 것이 상기 성능을 발휘하기에 바람직하다.
상기 팔미트산, 스테아르산, 올레산, 팔미톨레산, 리놀레산, 알킬벤젠술폰산, 미리스트산 각각은 금속이온과 염을 이룬 상태로 존재가능하며, 상기 금속이온으로는 나트륨, 칼륨, 알미늄, 칼슘, 마그네슘 이온등이 바람직하다. 특히 팔미트산, 스테아르산, 올레산이 염을 이룰 경우 칼슘, 알미늄염이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예는 시멘트 100중량부에 대하여 상기 백화방지제 0.1~5
중량부를 포함하여 제조된 것을 특징으로 하는 시멘트 블록이다.
상기 백화방지제를 0.1 중량부 미만으로 사용할 경우 백화 방지 효과가 미약하고, 5중량부까지 사용하더라도 본 발명의 백화방지 효과가 충분히 달성될 수 있으므로 5중량부를 초과하여 사용하더라도 백화방지 효과상 큰 문제는 없으나 경제적으로 바람직하지 않다.
구체적인 예를 들자면, 시멘트 100중량부에 대하여 상기 백화방지제 0.1~5중
량부, 모래 700~800중량부, 쇄석 100~200중량부 및 물 15~60중량부와 배합하여 성형틀에 주입한 후, 프레스 성형기로 프레스장치를 통해 압력을 가하여 블록의 형태를 만드는 프레스 성형단계를 거쳐 블록을 성형할 수 있다. 그 다음으로 성형된 블록을 양생하여 최종적으로 시멘트 블록을 제조할 수 있다.
또한, 시멘트 100중량부에 대하여 물 30~60중량부, 세골재 20~100중량부,
조골재 20~100중량부 및 상기 백화방지제 0.1~5중량부가 혼합된 습식 몰타르로 이루어진 표층 몰타르를 성형틀에 투입하는 표층 몰타르 투입단계; 시멘트 100중량부에 대하여 물 15~30중량부, 골재 80~200중량부 및 상기 백화방지제 0.1~5중량부가 혼합된 건식 몰타르로 이루어진 기층 몰타르를 상기 성형틀 내부의 표층몰타르 상부에 투입하는 기층 몰타르 투입단계; 상기 기층 몰타르의 상부에 프레스 장치를 통해 압력을 가하여 블록의 형태를 만드는 프레스 성형단계; 및 성형된 블록을 양생하여 상기 기층 몰타르로 이루어진 기층부의 상부에 상기 표층 몰타르로 이루어진 표층부가 구비된 블록을 만드는 양생단계를 거쳐 시멘트 블록을 제조 할 수도 있다.
프레스 성형은 대략 50 ~ 200kgf/㎠ 정도의 압력으로 1 ~ 60초 정도 진행 할 수 있으며, 양생은 30 ~ 60℃정도의 온도에서 24시간 정도 진행할 수 있다.
추가적으로, 양생단계를 통해 양생된 블록의 표층부 표면을 연마하여 세골재와 조골재가 외부로 노출되게 하는 연마단계를 더 포함할 수도 있으며, 연마단계를 통해 연마된 블록의 표층부 표면에 볼을 충돌시켜 요철을 형성하는 쇼트블러스트 가공단계를 더 포함할 수도 있다.
상기 시멘트는 백시멘트, 포틀랜드 시멘트, 고로 슬래그 시멘트, 초조강 시멘트, 조강 시멘트, 속경 시멘트, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 세골재는 0.08 ~ 5mm 범위의 입도를 갖는 골재로서, 모래, 규사, 천연 종석 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 조골재는 5 ~ 50mm 범위의 입도를 갖는 골재로서, 자갈, 쇄석, 제련 슬래그, 폐유리, 발포 스티로폼, 흑돌 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 골재는 자갈, 쇄석, 모래, 석분, 제련 슬래그, 폐유리, 발포 스티로폼 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다.
본원 발명에 따른 백화 방지제를 사용하여 시멘트 블록을 제조할 경우 제조된 시멘트 블록은 물의 침입을 감소시키게 되어 수산화칼슘 생성을 억제시킬 수 있으며 이에 따라 백화현상을 억제할 수 있다.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명의 보호 범위가 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
팔미트산 8중량%, 스테아르산 12중량%, 올레산 13중량%, 팔미톨레산(palmitoleic acid) 5중량%, 리놀레산(linoleic acid) 4중량%, 디에틸렌글리콜(diethylene glycol) 4중량%, 폴리옥시에틸렌(polyoxyethylene) 3중량%, 알킬벤젠술폰산 나트륨 3중량%, 아미드(amide) 2중량%, 미리스트산(myristic acid) 1중량%, 폴리디메틸실록산 1중량%, 메틸셀룰로스 0.5중량%, 및 40.5중량%의 물을 사용하여 백화 방지제를 제조하였다.
제조된 백화 방지제 3.8kg을 시멘트 380kg, 모래2,650kg, 쇄석 500kg, 안료 12kg 및 물 81kg과 배합하여 성형틀에 주입한 후, 프레스 성형기로 프레스장치를 통해 압력을 가하여 블록의 형태를 만드는 프레스 성형단계를 거쳐 블록을 성형하였다. 그 다음으로 성형된 블록을 양생하여 최종적으로 시멘트 블록을 제조하였다.
제조된 시멘트 블록의 제품 표층을 윗면으로 하고 수조에 2cm 정도 물을 채운 후 7일 방치한 후, 꺼내 제품을 건조한 다음 표면부의 백화 여부를 육안으로 관찰하였다. 그 결과를 도 1에 나타내었다. 도 1로부터 확인 할 수 있는 바와 같이, 본원 발명에 따른 백화 방지제를 사용하여 시멘트 블록을 제조한 실시예의 경우 백화 현상이 발생되지 않았다.
또한, 일본공업규격 JIS A 1404 기준에 따라, 제품의 흡수율을 측정하여 백화 억제 기능을 측정하였다. 흡수율은 수조 방치 후 질량과 방치 전 질량과의 차이값을 방치 전 질량으로 나눠서 얻어지는 값에 100을 곱하여 계산하였다. 흡수율이 낮을수록 백화 방지기능이 우수한 것으로 평가할 수 있다. 수조 방치 전 질량이 12.447kg이고, 수조 방치 후 질량은 13.118kg으로서 흡수율은 5.4%로 측정되었다.
[비교예]
백화방지제를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 시멘트 블록을 제조하였다.
제조된 시멘트 블록의 제품 표층을 윗면으로 하고 수조에 2cm 정도 물을 채운 후 7일 방치한 후, 꺼내 제품을 건조한 다음 표면부의 백화 여부를 육안으로 관찰하였다. 그 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2로부터 확인 할 수 있는 바와 같이 비교예의 경우 제품 표면부에 백화 현상이 발생하였다.
또한, 실시예와 마찬가지로 흡수율을 측정하였다. 수조 방치 전 질량이 12.08kg이고, 수조 방치 후 질량은 13.254kg으로서 흡수율은 9.7%로 측정되었다.
이로써, 본원 발명에 따른 백화 방지제를 사용하여 시멘트 블록을 제조한 실시예의 경우가 비교예의 경우보다 흡수율이 낮아 본원 발명의 백화 방지제를 사용 할 경우 백화방지기능이 우수함을 확인할 수 있었다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 첨부된 특허 청구 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 팔미트산 또는 이의 염 6~10 중량%, 스테아르산 또는 이의 염 10~14 중량%, 올레산 또는 이의 염 11~15 중량%, 팔미톨레산(palmitoleic acid) 또는 이의 염 3~7 중량%, 리놀레산(linoleic acid) 또는 이의 염 2~6 중량%, 디에틸렌글리콜(diethylene glycol) 2~6 중량%, 폴리옥시에틸렌(polyoxyethylene) 1~5 중량%, 알킬벤젠술폰산 또는 이의 염 1~5 중량%, 아미드(amide) 1~3 중량%, 미리스트산(myristic acid) 또는 이의 염 0.5~1.5 중량%, 폴리디메틸실록산 0.5~1.5 중량%, 메틸셀룰로스 0.1~1 중량%, 및 잔량으로 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 백화방지제.
  4. 시멘트 100 중량부에 대하여, 제3항의 상기 백화방지제 0.1 ~ 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 블록.
  5. 시멘트 100 중량부에 대하여 물 30~60 중량부, 세골재 20~100 중량부, 조골재 20~100 중량부 및 제3항의 상기 백화방지제 0.1~5 중량부가 혼합된 습식 몰타르로 이루어진 표층 몰타르를 성형틀에 투입하는 표층 몰타르 투입단계;
    시멘트 100 중량부에 대하여 물 15~30 중량부, 골재 80~200 중량부 및 제3항의 백화방지제 0.1~5 중량부가 혼합된 건식 몰타르로 이루어진 기층 몰타르를 상기 성형틀 내부의 표층몰타르 상부에 투입하는 기층 몰타르 투입단계;
    상기 기층 몰타르의 상부에 프레스 장치를 통해 압력을 가하여 블록의 형태를 만드는 프레스 성형단계; 및
    성형된 블록을 양생하여 상기 기층 몰타르로 이루어진 기층부의 상부에 상기 표층 몰타르로 이루어진 표층부가 구비된 블록을 만드는 양생단계를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 시멘트 블록.
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