KR101222920B1

KR101222920B1 - 초속경 개질 콘크리트 제조용 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스의 제조방법

Info

Publication number: KR101222920B1
Application number: KR1020090126757A
Authority: KR
Inventors: 김성남; 양건호; 나상진; 김영상
Original assignee: 금호석유화학 주식회사
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2013-01-17
Also published as: KR20110070079A

Abstract

본 발명은 초속경 개질 콘크리트 제조용 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초기중합단계와 증식중합단계로 연속적으로 단량체를 투입하되, 산 모노머와 소포제를 도입하여 콘크리트의 작업성, 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있는 콘크리트 제조용 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따라 중합체 미셀을 형성시키는 초기중합단계를 거쳐 일정 전환율에 도달하면 연속으로 단량체를 투입하며 일정 전환율에서 일정온도로 승온하는 방법을 통해 얻어진 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스를 라텍스 개질 콘크리트 제조에 사용할 경우, 강도 특성과 슬럼프, 공기량 등의 물성이 현저하게 향상된 라텍스 개질 콘크리트를 제조할 수 있다.

스티렌-부타디엔, 라텍스, 콘크리트, 강도

Description

초속경 개질 콘크리트 제조용 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스의 제조방법{Manufacturing method of styrene-butadiene latex for very early strength modified concrete}

종래 각종 구조물의 제조에는 콘크리트를 사용하여 왔으며, 보통 콘크리트는 일반적으로 보통 포틀랜트 시멘트를 사용하여 제조한 콘크리트를 일컫는다. 보통 콘크리트의 경우 시공성이 우수하고, 강도가 높으며 대량 생산으로 인한 경제적인 이점 등을 가진 반면에 투수성이 높아 염화물이나 수분 등의 침투로 인하여 콘크리트가 부식되고 특히 철근 콘크리트에 있어서는 철근 부식이 촉진되어 내구성을 현저히 감소시키고 있다. 이와같은 문제로 인하여 도로 또는 교량 포장에 있어 이용자의 불편을 초래하고 경제적인 손실을 유발시키고 있다.

상기와 같은 콘크리트의 내구성 저하에 직접적인 영향을 주는 염해물이나 수분의 침투를 효과적으로 방지하기 위한 방법의 하나로 제시되온 것이 보통 콘크리트 배합시에 라텍스를 첨가하여 라텍스 개질 콘크리트(Latex Modified Concrete: LMC)를 사용하는 방법이다.

이때 개질 콘크리트를 제조하기 위해 첨가되는 라텍스는 흔히 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스인 바, 그 제조방법으로는 반응에 소요되는 단량체들과 유화제 등을 일괄투입하여 중합시키는 방법과 초기중합단계와 증식중합단계 등으로 연속적으로 단량체를 투입하여 중합시키는 방법 등이 사용되고 있다.

이와 관련하여 본 발명자들은 한국등록특허 제441,055호에서 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스를 제조하는 방법에 있어서, 단량체, 첨가물의 함량을 최적화한 기술을 개시하고 있으나, 이는 경화시간이 길어 작업성에 영향을 미치지 않는 1종 포틀랜트시멘트에 사용되는 스티렌-부타디엔 라텍스에 관한 것으로, 3시간 이하로 경화가 완료되어 압축강도가 210 kgf/cm² 이상을 가지는 초속경 시멘트 개질 라텍스로서는 작업성이 떨어져 적용될 수 없는 문제가 있다.

이에 본 발명자들은 초기중합단계를 거쳐 연속으로 단량체를 투입하여 증식중합하여 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스를 제조하는 방법을 개선하기 위하여 연구, 노력한 결과 증식중합단계에서 특정 산 모노머와 소포제를 포함시켜 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스를 제조하면 초속경 개질 콘크리트 제조에 적용시 콘크리트의 작업성이 현저하게 개선될 수 있음을 발견함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서 본 발명은 콘크리트의 강도, 슬럼프치, 공기량 등의 물성이 현저하게 향상시킬 수 있는 콘크리트 제조용 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은

중합체 미셀을 형성시키는 초기중합단계와 단량체, 유화제, 분자량 조절제를 투입하여 중합시키는 증식중합단계를 거쳐 공중합체 라텍스를 제조하는 방법에 있어서,

(1) 물 100 중량부에 대하여 부타디엔 단량체 5 ∼ 10 중량부, 스티렌 단량체 10 ∼ 15 중량부, 유화제로 로진염 0.3 ∼ 0.8 중량부, 포타슘하이드록사이드 0.5 ∼ 1.0 중량부, 터셔리도데실머캅탄 0.7 ∼ 1.2 중량부 및 소디움바이설페이트 0.1 ∼ 1.0 중량부를 투입하여 40 ~ 60℃에서 중합을 개시하는 초기 중합 단계;

(2) 상기 물 100 중량부에 대하여 부타디엔 단량체 25 ∼ 30중량부, 스티렌 단량체 50 ∼ 55 중량부, 유화제로 로진염 0.5 ∼ 1.0중량부, 폴리옥시에틸렌알킬 에테르계인 비이온계 유화제 3.0 ∼ 10.0 중량부, 터셔리도데실머캅탄 0.7 ∼ 1.2 중량부, 아크릴산, 메타아크릴산, 에타아크릴산, 부타아크릴산, 이타콘산 및 푸마르산 중에서 선택된 2종 이상의 산 모노머 혼합물 0.5 ~ 4.5 중량부 및 소포제 0.2 ~ 1.0 중량부를 투입하여 40 ~ 80℃에서 중합시키는 증식 중합 단계

를 포함하는 초속경 개질 콘크리트 제조용 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스의 제조방법을 그 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상기 제조방법에 의하여 제조된 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스를 포함하며, 압축강도가 210 ~ 300 kgf/㎠, 휨 강도가 45 ~ 70 kgf/㎠ 인 라텍스 개질 초속경 콘크리트 조성물을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따라 중합체 미셀을 형성시키는 초기중합단계를 거쳐 일정 전환율에 도달하면 연속으로 단량체를 투입하며 일정 전환율에서 일정온도로 승온하는 방법을 통해 얻어진 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스를 초속경 라텍스 개질 콘크리트 제조에 사용할 경우, 강도 특성과 슬럼프, 공기량 등의 물성이 현저하게 향상된 라텍스 개질 콘크리트를 제조할 수 있다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 라텍스의 제조공정은 초기중합단계와 증식중합단계로 이루어지는 데, 먼저 초기중합단계에서는 중합체의 미셀을 형성하여 씨앗입자경으로 제조하기 위하여 부타디엔 단량체, 스티렌 단량체, 유화제인 로진염, 포타슘퍼설페이트, 연쇄이동제인 터셔리도데실머캅탄, 환원제인 소디움바이설페이트를 투입하여 초기중합시킨다.

보다 구체적으로 초기중합단계에서는 물 100 중량부에 대하여 부타디엔 단량체 5 ∼ 10 중량부, 스티렌 단량체 10 ∼ 15 중량부, 유화제로 로진염 0.3 ∼ 0.8 중량부, 포타슘퍼설페이트 0.5 ∼ 1.0 중량부, 터셔리도데실머캅탄 0.7 ∼ 1.2 중량부 및 소디움바이설페이트 0.1 ∼ 1.0 중량부를 투입하여 40 ~ 60℃에서 중합시킨다.

이와같은 초기중합을 통해 중합체 미셀을 형성시킨 다음, 여기에 연속적으로 단량체, 유화제, 분자량조절제 등을 투입하여 증식중합하는 바, 구체적으로는 초기중합단계에서 생성된 반응물에, 물 100 중량부에 대하여 부타디엔 단량체 25 ∼ 30중량부, 스티렌 단량체 50 ∼ 55 중량부, 유화제로 로진염 0.5 ∼ 1.0중량부, 폴리옥시에틸렌알킬에테르계인 비이온계 유화제 3.0 ∼ 10.0 중량부, 터셔리도데실머캅탄 0.7 ∼ 1.2 중량부, 아크릴산, 메타아크릴산, 에타아크릴산, 부타아크릴산, 이타콘산 및 푸마르산 중에서 선택된 2종 이상의 산 모노머 혼합물 0.5 ~ 4.5 중량부 및 소포제 0.2 ~ 1.0 중량부를 투입하여 40 ~ 80℃에서 중합한다.

보다 바람직하게는 초기 중합단계에서, 부타디엔 단량체, 스티렌 단량체, 로진염, 포타슘퍼설페이트, 터셔리도데실머캅탄, 소디움바이설페이트를 투입하여 씨앗 입자경 500∼700Å 정도로 중합시킨다. 이때, 소디움바이설페이트를 제외하 고는 일괄 투입하여 1시간 정도 교반시켜 잘 섞이게 한 후 소디움바이설페이트를 투입하여 40 ~ 60℃로 승온시켜 반응을 개시한다.

초기중합단계에서 생성된 반응물에 부타디엔 단량체, 스티렌 단량체, 로진염, 폴리옥시에틸렌알킬에테르계의 비이온계 유화제, 터셔리도데실머캅탄, 산 모노머 및 소포제를 투입하여 입경을 1500 ∼ 2500 Å까지 비대화시켜 반응을 완료한다.

한편, 본 발명의 라텍스는 초기중합단계에서 일정한 전환율이 진행되면 또 다시 연속으로 단량체를 투입하는 방법으로 제조하고, 반응온도는 초기 40 ~ 60℃에서 개시하여 점차 승온하여 반응시키는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 전환율 40 ~ 50%에서 60 ~ 65 ℃, 전환율 60 ~ 70%에서 65 ~ 70℃, 전환율 80 ~ 90%에서 70 ~ 80℃로 승온하는 것이 좋다.

이때 유화제의 역할을 하는 로진염과 폴리옥시에틸렌알킬에테르계의 비이온계 유화제는 전환율이 40 ~ 70%로 된 때 첨가하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 로진염은 전환율 40 ~ 50%인 때, 폴리옥시에틸렌알킬에테르계의 비이온계 유화제는 전환율 60 ~ 70%인 때 첨가하는 것이 좋다.

상기 로진염은 입자경을 비대화시키는 라텍스의 안정성 향상을 위해 첨가되며, 비이온계 유화제는 최종물의 저장안정성과 시멘트와의 혼화성을 개선하기 위하여 투입된다.

또한 상기 산 모노머는 카르복실기가 라텍스 입자 표면에 분포되어 초속경 시멘트 수화물상의 Ca²⁺이온과 상호작용하므로 시멘트상에 흡착되어 시멘트 입자간의 인력을 방해하여 응결시간을 지연시키는 역할을 한다.

상기 산 모노머는 아크릴산, 메타아크릴산, 에타아크릴산, 부타아크릴산, 이타콘산 및 푸마르산 중에서 선택된 2종 이상의 산 모노머 혼합물을 사용하며, 바람직하게는 아크릴산, 메타아크릴산, 이타콘산 및 푸마르산 중에서 선택된 2종 이상의 혼합물을 사용한다. 또한 더욱 바람직하게는 아크릴산 및 메타아크릴산이 중량비로 6 : 4 ~ 9 : 1의 비율로 혼합된 혼합물을 사용한다.

상기 산 모노머는 전환율 70% 이상인 때 투입하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 80 ~ 90% 인 때 투입하는 것이 좋다.

또한 상기 소포제는 라텍스와 초속경시멘트, 골재들의 분산시 라텍스에 존재하는 유화제 및 초속경시멘트, 골재 입자들 사이에 존재하는 공극으로 인해 발생되는 과량의 공기량을 조절을 위하여 사용된다. 상기 소포제로는 고급지방산아마이드, 고분자량의 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol), 지방산저급알콜에테르, 폴리프로필렌글리콜(polypropylene glycol), 고급지방산의 에스테르아미드(ester amide), 유기인산에스테르, 고급지방산의 금속석검, 톨유, 실리콘계, 디메틸실록산(dimethyl siloxane)계 및 광물유계 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 실리콘계, 폴리에틸렌글리콜, 광물유계, 디메틸실록산계가 사용되며, 더욱 바람직하게는 디메틸실록산계를 사용한다.

라텍스 개질 콘크리트용 라텍스는 시멘트와의 혼화성 및 개질 콘크리트로서 의 물성 향상을 위해서는 라텍스의 유화제 종류, 겔함량, 입자경 및 부타디엔/스티렌 중량비가 중요한 영향을 미친다.

상기 기재한 바와 같이 본 발명에서 유화제로는 지방산계통인 로진염과 폴리옥시에틸렌알킬에테르계의 비이온계 유화제를 사용하며, 상기 폴리옥시에틸렌알킬에테르계 비이온계 유화제로는 노닐페놀폴리에톡실레이트 등이 사용될 수 있다.

본 발명에서 제조된 라텍스의 겔함량은 80% 이하로 하는 것이 바람직하며, 겔 함량 조절을 위하여 분자량 조절제인 터셔리도데실머캅탄을 사용하고 반응온도를 조절함으로써 적절한 겔함량을 조절할 수 있다.

겔함량은 라텍스의 필름 형성시에 큰 영향을 주는데, 겔 함량이 높으면 접착력은 강하나 자체적인 응집에 의해서 분산성이 떨어지고, 겔 함량이 낮으면 시멘트에서 유동성 및 분산성이 양호하여 작업성은 개선되나 상대적으로 접착력이 약화된다.

회분식 중합에서 비대한 입자경의 크기를 조절하기 어려우므로 본 발명에서는 초기 중합단계에서는 500∼700Å정도의 씨앗입자경을 먼저 만들고, 이를 증식 중합단계에서 연속적으로 입자간의 융착에 의해서 입경을 1500∼2500Å까지 비대화 시킨다.

한편, 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스의 부타디엔/스티렌의 중량비는 30∼40/60∼70으로 조절하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 35/65로 조절하여 적절한 강도 및 접착력을 부여하는 것이다.

또한 본 발명은 상기 제조방법에 의하여 제조된 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스를 포함하며 압축강도가 210 ~ 300 kgf/㎠, 휨 강도가 45 ~ 70 kgf/㎠ 인 라텍스 개질 초속경 콘크리트 조성물을 그 특징으로 한다.

상기 라텍스 개질 초속경 콘크리트 조성물에 의한 콘크리트는 강도가 우수하면서도 흐름성이 좋으며, 공기량이 적어 가공성이 우수한 특성을 갖게 된다.

또한 상기 라텍스 개질 콘크리트 조성물은 그루콘산 나트륨, 주석산, 구연산, 인산염, 리그린슬폰산염 및 옥시카르본산염 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 경화지연제로서 더 포함할 수 있으며, 상기 경화지연제는 상기 제조방법에 의하여 제조된 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스에 첨가하는 방식으로 콘크리트 조성물에 포함될 수 있다. 상기 경화지연제는 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스 100 중량부에 대하여 0.01 ~ 2.0 중량부 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명을 실시예 및 비교예를 들어 더욱 상세히 설명하나, 본 발명이 이 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

실시예1

2L 용량의 고압반응기에 하기의 중합시약을 사용하고, 초기 입자경을 조절하기 위해 단량체를 투입하여 초기 입자경으로 형성시키고 연속적으로 투입되는 모노머 및 안정성을 위한 후첨 유화제인 로진염과 비이온계 유화제를 제외한 나머지 중합시약은 일괄투입하여 40℃에서 1시간 정도 교반하여 약액들이 잘 섞이게 한 후, 개시제인 포타슘퍼설페이트와 소디움바이퍼설페이트를 투입하여 55℃로 승온시켜 반응을 개시하였다.

초기중합단계

부타디엔 단량체 7.0 중량부

스티렌 단량체 12.0 중량부

로진염 0.6 중량부

포타슘하이드록사이드 0.7 중량부

터셔리도데실머캅탄 0.9 중량부

포타슘퍼설페이트 0.9 중량부

소디움바이퍼설페이트 0.2 중량부

이온수 100 중량부

초기 투입단량체들의 전환율이 90%이상 진행되고 초기 입자경이 650Å이상으로 확대되었을때, 입경비대화 및 연속적인 반응을 위하여 후반 단량체들을 추가하며 유화제인 로진염 0.7 중량부를 투입하고 반응 12시간 후에 비이온계 계면활성제 4.5 중량부를 투입하였고, 12.5시간후에 메타아크릴산 1.05 중량부와 아크릴산 2.45 중량부을 투입하였고, 14.5시간후에 디메틸실록산 소포제 1.04 중량부를 투입하였다. 증식중합단계에 첨가되는 구체적인 배합물은 하기와 같다.

중합반응의 온도는 55℃에서 개시하여 초기반응이 완료되는 2시간 후에는 55℃에서 60℃로 승온하고, 반응시간 6시간 후에 60℃에서 65℃로, 반응시간 12시간 후에 65℃에서 70℃로 활성화하여 15시간 후 반응을 종료하였고, 제조된 라텍스의 기본 물성은 하기 표 1에 나타난 바와 같다.

증식중합단계

부타디엔단량체 28 중량부

스티렌단량체 53 중량부

테셔리도데실머캅탄 0.9 중량부

로진염 0.7 중량부

비이온염 4.5 중량부

메타아크릴산 1.05 중량부

아크릴산 2.45 중량부

소포제 1.04 중량부

여기에서 비이온염은 폴리옥시에틸렌알킬에스테르계인 노닐페놀폴리에톡실레이트, 소포제는 디메틸실록산이다.

비교예 1

상기 실시예 1의 초기 중합단계와 동일하게 진행한 후, 초기 투입단량체들의 전환율이 90%이상 진행되고 초기 입자경이 650Å이상으로 확대되었을 때, 입경비대화 및 연속적인 반응을 위하여 후반 단량체들을 추가하며 유화제인 로진염 0.7중량부를 투입하고 반응 12시간 후에 비이온계 계면활성제 4.5 중량부를 투입하였다. 증식중합단계에 첨가되는 구체적인 배합물은 하기와 같다.

중합반응의 온도는 55℃에서 개시하여 초기반응이 완료되는 2시간 후에는 55℃에서 60℃로 승온하고 반응시간 6시간 후에 60℃에서 65℃로, 반응시간 12시간 후에 65℃에서 70℃로 활성화하여 15시간 후 반응을 종료하였고, 제조된 라텍스의 기본 물성은 하기 표 1에 나타난 바와 같다.

증식중합단계

부타디엔단량체 28 중량부

스티렌단량체 53 중량부

테셔리도데실머캅탄 0.9 중량부

로진염 0.7 중량부

비이온염 4.5 중량부

여기에서 비이온염은 폴리옥시에틸렌알킬에스테르계를 사용하였다.

비교예 2

상기 실시예 1의 초기 중합단계와 동일하게 진행한 후, 초기 투입단량체들의 전환율이 90%이상 진행되고 초기 입자경이 650Å이상으로 확대되었을 때, 입경비대화 및 연속적인 반응을 위하여 후반 단량체들을 추가하며 유화제인 로진염 0.7중량부를 투입하고 반응 12시간 후에 비이온계 계면활성제 4.5중량부를 투입하였고, 12.5시간후에 메타아크릴산 3.5중량부을 투입하였고, 14.5시간후에 디메틸실록산계 소포제 1.04중량부를 투입하였다. 증식중합단계에 첨가되는 구체적인 배합물은 하기와 같다.

증식중합단계

부타디엔단량체 28 중량부

스티렌단량체 53 중량부

테셔리도데실머캅탄 0.9 중량부

로진염 0.7 중량부

비이온염 4.5 중량부

메타아크릴산 3.5 중량부

소포제 1.04 중량부

여기에서 비이온염은 폴리옥시에틸렌알킬에스테르계를 사용하였고, 소포제는 디메틸실록산계이다.

비교예 3

상기 실시예 1의 초기 중합단계와 동일하게 진행한 후, 초기 투입단량체들의 전환율이 90%이상 진행되고 초기 입자경이 650Å이상으로 확대되었을 때, 입경비대화 및 연속적인 반응을 위하여 후반 단량체들을 추가하며 유화제인 로진염 0.7중량 부를 투입하고 반응 12시간 후에 비이온계 계면활성제 4.5 중량부를 투입하였고, 12.5시간후에 아크릴산 3.5 중량부을 투입하였고, 14.5시간후에 디메틸실록산계 소포제 1.04 중량부를 투입하였다. 증식중합단계에 첨가되는 구체적인 배합물은 하기와 같다.

중합반응의 온도는 55℃에서 개시하여 초기반응이 완료되는 2시간 후에는 55℃에서 60℃로 승온하고 반응시간 6시간후에 60℃에서 65℃로, 반응시간 12시간 후에 65℃에서 70℃로 활성화하여 15시간후 반응을 종료하였고, 제조된 라텍스의 기본 물성은 하기 표 1에 나타난 바와 같다.

증식중합단계

부타디엔단량체 28중량부

스티렌단량체 53중량부

테셔리도데실머캅탄 0.9중량부

로진염 0.7중량부

비이온염 4.5중량부

아크릴산 3.5중량부

소포제 1.04중량부

구분	고형분(%)	pH	점도(cps)	겔함량(%)	Tg(℃)	입자경(Å)
실시예	48.2	9.9	90	80	4.9	1850
비교예1	40.0	8.0	80	61	4.5	1380
비교예2	42.5	9.0	110	68	4.3	1590
비교예3	45.8	9.1	100	78	4.7	1680

상기 표 1의 결과에 있어서, 겔 함량은 라텍스를 이소프로필알코올에 응고시켜 메틸알콜로 세척하여 건조시킨 후 톨루엔에 24시간 녹여서 불용분의 함량을 백분율로 나타낸 값이다.

상기 표 1과 같은 물성을 가진 실시예 1 및 비교예 1∼3에 따라 얻어진 라텍스를 하기 표 2에 나타난 배합비로 라텍스 개질콘크리트를 제조하였으며, 사용된 재료로서 시멘트는 초속경 시멘트(쌍용양회 사), 골재는 최대치수가 13mm인 레미콘용 쇄석, 잔골재는 천연강모래를 사용하였다.

재료	시멘트	라텍스	골재	잔골재	물
함량(kg/m³)	390	123	1008	770	92.6

슬럼프 시험은 KS F 2402(포틀랜드 시멘트 콘크리트의 슬럼프 시험 방법)의 규정에 따른 시험기를 사용하였고, 시험방법은 젖은 걸레로 닦은 슬럼프 콘에 콘크리트 시료를 1/3씩 3회에 나누어 채워 넣고 각 층을 25회씩 단면 전체에 골고루 다진 뒤, 콘크리트로부터 조심성 있게 수직방향으로 슬럼프 콘을 벗기고, 슬럼프 콘의 높이와 공시체 밑면의 원중심 부터의 공시체 높이와의 차를 측정하여 이것을 슬럼프 값으로 하였다.

또한 공기량 시험은 KS F 2449(굳지 않은 콘크리트의 용적에 의한 공기량 시험 방법)에 규정된 장비와 시험방법에 따라 시험하였다.

한편, 휨 강도 시험을 위한 공시체의 제작은 KS F 2403(콘크리트 강도 시험용 공시체 제작방법)에 의거하여 공시체의 단면은 10cm의 정사각형이고 공시체의 길이는 40cm로 제작하였으며, 휨 강도 시험은 KS F 2407(콘크리트 휨 강도 시험방법)에 의거하여 시험하였다. 휨 강도는 다음의 식에 따라 계산하였다.

R = 3PL / 2BD²

상기 식에서, R은 휨강도(kg/㎠)이고, P는 시험용 계기에 나타난 최대 하중 (kg)이며, L은 지간의 길이(cm)이고, B는 평균 나비(cm)이며, D는 평균 두께(cm)이다.

그리고 압축강도 시험은 경화한 LMC의 압축강도를 측정하기 위하여 KS F 2403(콘크리트의 강도시험용 공시체 제작방법)에 의거하여, Φ10 × 20㎝의 압축강도 시험용 공시체를 각 재령별로 3개씩 제작하여 3시간 기건 양생(온도 : 20 ± 1℃, 습도 65 ± 20%)한 후, KS F 2405(콘크리트의 압축강도 시험방법)에 따라 압축강도 시험을 실시하였다. 공시체의 압축강도는 공시체가 받은 최대하중을 공시체의 평균 단면적으로 나누어 구하였으며, 이와 같이 3회 측정한 값의 평균값을 압축강도로 하였다.

상기 시험에 따라 라텍스 개질 콘크리트의 슬럼프, 공기량, 압축강도 및 휨 강도를 측정한 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

구분	슬럼프(cm)	공기량(%)	압축강도(kgf/㎠)	휨 강도(kgf/㎠)
실시예	19	4.5	250	60
비교예1	10	17	130	27
비교예2	13	10.3	170	38
비교예3	12	8.0	210	40

※상기 압축강도 및 휨 강도는 시료 제작 후 3시간 경과 뒤 측정함

본 발명의 라텍스를 배합한 개질 콘크리트의 경우 슬럼프가 커 흐름성이 좋아 작업성이 우수하며, 공기량은 적어 우수한 강도 특성을 발현하는 효과를 얻을 수 있다. 또한 압축강도 및 휨강도가 비교예에 비하여 현저하게 우수함을 확인할 수 있었다.

Claims

중합체 미셀을 형성시키는 초기중합단계와 단량체, 유화제, 분자량 조절제를 투입하여 중합시키는 증식중합단계를 거쳐 공중합체 라텍스를 제조하는 방법에 있어서,

(1) 물 100 중량부에 대하여 부타디엔 단량체 5 ∼ 10 중량부, 스티렌 단량체 10 ∼ 15 중량부, 유화제로 로진염 0.3 ∼ 0.8 중량부, 포타슘퍼설페이트 0.5 ∼ 1.0 중량부, 터셔리도데실머캅탄 0.7 ∼ 1.2 중량부 및 소디움바이설페이트 0.1 ∼ 1.0 중량부를 투입하여 40 ~ 60℃에서 중합을 개시하는 초기 중합 단계;

(2) 상기 물 100 중량부에 대하여 부타디엔 단량체 25 ∼ 30중량부, 스티렌 단량체 50 ∼ 55 중량부, 유화제로 로진염 0.5 ∼ 1.0중량부, 폴리옥시에틸렌알킬에테르계인 비이온계 유화제 3.0 ∼ 10.0 중량부, 터셔리도데실머캅탄 0.7 ∼ 1.2 중량부, 아크릴산, 메타아크릴산, 에타아크릴산, 부타아크릴산, 이타콘산 및 푸마르산 중에서 선택된 2종 이상의 산 모노머 혼합물 0.5 ~ 4.5 중량부 및 소포제 0.2 ~ 1.0 중량부를 투입하여 40 ~ 80℃에서 중합시키는 증식 중합 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 제조용 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 (2)의 중합시 전환율 40 ~ 50%에서 60 ~ 65 ℃, 전 환율 60 ~ 70%에서 65 ~ 70℃, 전환율 80 ~ 90%에서 70 ~ 80℃로 승온하는 것을 특징으로 하는 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 소포제는 폴리프로필렌글리콜(polypropylene glycol), 유기인산에스테르, 톨유, 실리콘계, 디메틸폴리실록산(dimethyl polysiloxane)계 및 광물유계 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 산 모노머 혼합물은 아크릴산과 메타아크릴산의 혼합물인 것을 특징으로 하는 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스의 제조방법.
제 4 항에 있어서, 아크릴산과 메타아크릴산이 중량비로 6 : 4 ~ 9 : 1의 비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스의 제조방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 선택된 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스를 포함하며, 압축강도가 210 ~ 300 kgf/㎠, 휨 강도가 45 ~ 70 kgf/㎠ 인 것을 특징으로 하는 초속경 라텍스 개질 콘크리트 조성물.
제 6 항에 있어서, 그루콘산 나트륨, 주석산, 구연산, 인산염, 리그린슬폰산염 및 옥시카르본산염 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라텍스 개질 콘크리트 조성물.