KR101304548B1 - 고인성 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체 및 상기 모르터 복합체로 제조된 모르터 제품 - Google Patents
고인성 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체 및 상기 모르터 복합체로 제조된 모르터 제품 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 시멘트를 전혀 사용하지 않는 모르터에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 산업부산물을 원료로 하는 원재료, 알칼리활성제, 마이크로 섬유, 물, 혼화재, 잔골재를 일정 배합비로 배합하여 인성이 매우 향상된 고인성 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체 및 상기 모르터 복합체로 제조된 모르터 제품에 관한 것이다.
Description
본 발명은 시멘트를 전혀 사용하지 않는 모르터에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 산업부산물을 원료로 하는 원재료, 알칼리활성제, 마이크로 섬유, 물, 혼화재, 잔골재를 일정 배합비로 배합하여 인성이 매우 향상된 고인성 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체 및 상기 모르터 복합체로 제조된 모르터 제품에 관한 것이다.
일반적으로 건설산업에 이용되는 모르터 및 콘크리트는 결합재, 물, 잔골재 로 구성되는데 이때 이용되는 결합재는 일반적으로 포틀랜드 시멘트이다. 상기 포틀랜드 시멘트는 그 생산 과정에서 막대한 에너지를 소비하고, 이로 인해 발생되는 이산화탄소 배출량은 전 세계 온실가스 방출량의 7%에 해당되고, 시멘트 1톤을 제조하는 데에는 약 700 내지 870Kg의 이산화탄소를 배출되는 것으로 알려져 있다.
포틀랜드 시멘트 1톤의 생산에서 수반되는 약 0.8톤의 이산화탄소 방출량을 줄이기 위해 시멘트 사용량을 최소화하여 온실가스 배출량을 절감하기 위해 본 발명자들은 무시멘트 알칼리 활성결합재를 개발하여 출원한 바 있다.
하지만, 건축 및 토목 건설 산업에 이용되는 시멘트 기반 모르터 및 콘크리트의 경우 굳었을 때 압축강도에 비해 인장강도가 낮으며 인장 및 휨 응력에 의해 쉽게 균열을 발생하는 취성적 단점을 갖고 있다. 이러한 취성적 단점은 시멘트 대신 무시멘트 알칼리활성 결합재를 사용하는 경우에도 동일하다.
따라서, 시멘트 또는 무시멘트 알칼리 활성결합재 기반 모르터 및 콘크리트의 압축강도에 비해 상대적으로 단점인 인장 균열 이후의 취성적 단점을 개선한 기술에 대한 개발필요성이 존재한다.
본 발명자들은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 연구 노력한 결과 종래 모르터 및 콘크리트가 갖는 취성적 단점이 개선된 기술을 개발함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 모르터 및 콘크리트 관련 건설 산업에서 종래의 시멘트의 문제점인 이산화탄소의 방출을 획기적으로 줄일 수 있어 저탄소 녹색성장의 친환경성 확보와 더불어 인장 균열 이후 취성특성을 개선하고 초기균열 발생 이후 다중미세균열과 변형경화(strain hardening) 특성거동을 유도하여 균열 이후 고인성 인장변형률을 갖고, 인장 및 휨 거동 능력을 향상시킬 수 있는 배합의 고인성 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체 및 상기 모르터 복합체로 제조된 모르터 제품을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 미세균열 유도로 균열제어효과 우수하여 유해물질 침투의 억제능력 및 내구성 향상된 배합의 고인성 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체 및 상기 모르터 복합체로 제조된 모르터 제품을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고인성 거동특성으로 지진과 같은 반복하중 작용시 에너지흡수 능력이 향상되므로 우수한 내진성을 가질 수 있는 배합의 고인성 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체 및 상기 모르터 복합체로 제조된 모르터 제품을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술된 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 고로슬래그, 플라이애쉬, 실리카흄, 바텀애쉬 중 하나 이상을 포함하는 원재료와 상기 원재료의 알칼리 반응을 활성화시키는 알칼리활성제를 포함하는 무시멘트 결합재(B), 마이크로 섬유(F), 물(W)을 포함하는 매트릭스(M)로 구성된 것을 특징으로 하는 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 무시멘트 결합재는 B/M이 10 내지 50중량%로 포함되고, 마이크로 섬유는 F/M이 1 내지 3중량%로 포함되며, 물은 W/B가 20 내지 70중량%로 포함된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 매트릭스는 잔골재(S)와 혼화재(A) 중 하나 이상을 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 잔골재는 S/B가 5 내지 50중량%로 포함되고, 혼화재는 S/B가 0.5 내지 40중량%로 포함된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 잔골재는 규사 또는 모래로서 직경이 2.5㎜이하이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 혼화재는 고성능감수제, 메틸셀룰로스계 증점제, 공기연행제 중 하나 이상을 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 마이크로섬유는 직경 8 내지 35㎛, 길이 8 내지 16㎜인 합성섬유로서, 폴리비닐알콜(PVA), 폴리프로필렌(PP), 폴리에티렌(PE) 중 하나 이상이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 무시멘트 결합재는 원재료 97 내지 70중량%와 알칼리활성제 3 내지 30중량%를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 알칼리활성제는 나트륨를 포함하는 알칼리활성무기질 재료와 칼슘을 포함하는 알칼리활성무기질 재료 중 하나 이상이다.
또한 본 발명은 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체로 제조된 것을 특징으로 하는 모르터제품을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 모르터 제품은 거푸집을 설치하여 직접 현장 타설하여 제조되거나, 공장에서 프리캐스트로 제조되거나, 레미콘 타설용으로 제조되거나, 뿜칠용으로 제조된다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 갖는다.
먼저, 본 발명에 따른 고인성 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체 및 상기 모르터 복합체로 제조된 모르터 제품은 모르터 및 콘크리트 관련 건설 산업에서 종래의 시멘트의 문제점인 이산화탄소의 방출을 획기적으로 줄일 수 있어 저탄소 녹색성장의 친환경성 확보와 더불어 인장 균열 이후 취성특성을 개선하고 초기균열 발생 이후 다중미세균열과 변형경화(strain hardening) 특성거동을 유도하여 균열 이후 고인성 인장변형률을 가질 뿐만 아니라 향상된 인장 및 휨 거동 능력을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 고인성 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체 및 상기 모르터 복합체로 제조된 모르터 제품은 미세균열 유도로 균열제어효과 우수하여 유해물질 침투의 억제능력 및 내구성 향상된다.
또한, 본 발명에 따른 고인성 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체 및 상기 모르터 복합체로 제조된 모르터 제품은 고인성 거동특성으로 지진과 같은 반복하중 작용시 에너지흡수 능력이 향상되므로 우수한 내진성을 갖는다.
도 1은 본 발명의 실시예들 즉 고인성 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체로 제조된 직접인장시편의 직접인장시험 장면사진이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 따라 시험된 실시예들 및 비교예로 제조된 직접인장시편의 고인성 인장변형률 거동특성을 비교하여 보여주는 그래프이다.
도 3a는 본 발명의 실시예들 즉 고인성 무시멘트 모르터복합체로 제조된 직접인장시편의 다중미세균열 양상 을 보여주는 사진이고, 도 3b는 비교예로 제조된 직접인장시편의 국부 인장균열 파괴 양상을 각각 보여주는 사진이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예들로 제조된 패널 휨 시편의 휨 변형능력 시험 수행 사진이고, 도 4b는 패널 휨 시편의 휨 변형능력 시험 수행 사진이다.
도 5a는 도 4a에 따른 휨 변형능력 시험이 수행된 후의 시편 특히 S2의 결과사진이고, 도 5b는 도 4b에 따른 휨 변형능력 시험이 수행된 후의 비교예 시편의 결과사진이다.
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 실시예들 및 비교예로 제조된 패널 휨 시편의 수직하중 및 수직 변위 관계를 나타낸 그래프이다.
도 7a는 본 발명의 실시예들로 제조된 시편 중 S3의 파단된 단면을 보여주는 사진이고, 도 7b 도 7a의 확대도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 따라 시험된 실시예들 및 비교예로 제조된 직접인장시편의 고인성 인장변형률 거동특성을 비교하여 보여주는 그래프이다.
도 3a는 본 발명의 실시예들 즉 고인성 무시멘트 모르터복합체로 제조된 직접인장시편의 다중미세균열 양상 을 보여주는 사진이고, 도 3b는 비교예로 제조된 직접인장시편의 국부 인장균열 파괴 양상을 각각 보여주는 사진이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예들로 제조된 패널 휨 시편의 휨 변형능력 시험 수행 사진이고, 도 4b는 패널 휨 시편의 휨 변형능력 시험 수행 사진이다.
도 5a는 도 4a에 따른 휨 변형능력 시험이 수행된 후의 시편 특히 S2의 결과사진이고, 도 5b는 도 4b에 따른 휨 변형능력 시험이 수행된 후의 비교예 시편의 결과사진이다.
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 실시예들 및 비교예로 제조된 패널 휨 시편의 수직하중 및 수직 변위 관계를 나타낸 그래프이다.
도 7a는 본 발명의 실시예들로 제조된 시편 중 S3의 파단된 단면을 보여주는 사진이고, 도 7b 도 7a의 확대도이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 본 발명을 설명하기 위해 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명의 기술적 특징은 인장균열 발생 이후에도 즉시 취성파괴가 일어나지 않고(즉 인장응력이 바로 0이 되지 않고) 인장변형률이 2-5%에 도달할 때까지 충분한 인장응력을 유지하는 특성인 고인성을 갖는 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체에 있다. 즉, 본 발명의 모르터복합체는 균열 이후 고인성 인장변형률을 갖게 되므로, 본 발명의 모르터복합체로 시공된 모르터 제품은 인장 및 휨 거동 능력 향상, 미세균열 유도로 균열제어효과 우수, 내구성 향상, 및 에너지흡수능력향상(지진과 같은 반복하증 작용시 유리함)과 같은 우수한 특성을 갖게 된다.
이와 같은, 본 발명의 고인성 무시멘트 모르터복합체는 고로슬래그, 플라이애쉬, 실리카흄, 바텀애쉬 중 하나 이상을 포함하는 원재료와 상기 원재료의 알칼리 반응을 활성화시키는 알칼리활성제를 포함하는 무시멘트 결합재(B), 마이크로 섬유(F), 물(W)을 포함하는 매트릭스(M)로 구성된다.
여기서, 무시멘트 결합재는 B/M이 10 내지 50중량%로 포함되는 것이 바람직한데, 알칼리활성제, 물 및 혼화재료와 함께 충분히 수화반응이 일어날 수 있도록 하는 첨가 범위를 실험적으로 결정한 것이다.
무시멘트 결합재는 원재료 97 내지 70중량%와 알칼리활성제 3 내지 30중량%를 포함하는 것이 바람직하며, 알칼리활성제는 나트륨를 포함하는 알칼리활성무기질 재료와 칼슘을 포함하는 알칼리활성무기질 재료 중 하나 이상일 수 있다.
마이크로 섬유는 고인성 인장변형률이 확보 가능하면서 섬유 분산성을 충분히 확보할 수 있도록 F/M이 1 내지 3중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 마이크로 섬유가 1% 미만이면 고인성 인장변형률 확보가 가능하지 않고, 3중량%를 초과하여도 고인성 인장변형률이 증가하지 않기 때문이다. 또한 마이크로섬유는 직경 8 내지 35㎛, 길이 8 내지 16㎜인 합성섬유로서, 폴리비닐알콜(PVA), 폴리프로필렌(PP), 폴리에티렌(PE) 중 하나 이상일 수 있는데, 마이크로섬유의 직경 및 길이는 섬유 배합범위에서 고인성 인장변형률을 향상시킬 수 있는 범위를 한정한 것으로 실험적으로 결정된 것이다. 이와 같이 사용되는 섬유의 종류, 형상 및 혼합비율에 따라 모르터의 점성, 유동성, 시공성 및 압축강도, 인장강도, 고인성 인장변형률 및 다중미세균열 거동 특성이 적절하게 조정될 수 있다.
물은 W/B가 20 내지 70중량%로 포함되는데, 워커빌리티 및 소요강도 확보에 필요한 첨가 범위를 실험적으로 결정한 것이다.
필요에 따라서는 매트릭스에 잔골재(S)와 혼화재(A) 중 하나 이상을 더 포함함으로써 매트릭스의 특성을 더 좋게할 수 있는데, 잔골재는 S/B가 5 내지 50중량%로 포함되고, 혼화재는 S/B가 0.5 내지 40중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 이 때 잔골재의 배합범위는 압축 및 인장강도 확보를 고려한 것이고, 혼화재는 워커빌리티, 고인성화, 유동성, 점성 및 건조수축 제어를 고려하여 실험적으로 결정된 것이다.
잔골재는 규사 또는 모래로서 직경이 2.5㎜이하인 것이 바람직하며, 혼화재는 고성능감수제, 메틸셀룰로스계 증점제, 공기연행제 중 하나 이상을 포함할 수 있는데, 고성는감수제는 유동성 확보를 위해 사용되며, 메틸셀룰로스계 증점제 및 공기연행제는 섬유의 뭉침을 방지하기 위해 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 고인성 무시멘트 모르터 복합체는 친환경 고성능의 무시멘트 보도블록 및 호안블록, 친환경 고성능의 무시멘트 벽 및 건축용 내외장재에 적용 가능할 뿐만 아니라, 구조재로도 적용이 가능하다. 따라서, 본 발명의 모르터 복합체로 제조된 모르터제품은 그 적용범위가 넓고, 우수한 특성을 가질 뿐만 아니라 거푸집을 설치하여 직접 현장 타설하여 제조되거나, 공장에서 프리캐스트로 제조되거나, 레미콘 타설용으로 제조되거나, 뿜칠용으로 제조될 수 있다.
실시예 1
표1의 배합비에 따라 고인성 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체1(S1)을 다음과 같이 제조하였다.
결합재, 평균입경 130㎛인 규사, SP제를 넣고 1분 이상 건비빔을 실시한 뒤, 물을 넣고 3분 이상 비빔을 실시하였다. 이후 직경 39㎛, 길이 12mm인 PVA 섬유를 잘 혼합될 때 까지 믹서로 비빔을 하였다. 고성능감수제는 건비빔시 반을 투여한 뒤, 물을 넣고 비빔한 후 유동화의 상태를 보고 나머지 반을 투여했다. 이 때 목표 슬럼프-플로우치를 300~700mm의 범위가 되도록 하였다.
| 고인성 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체1(S1) |
| 결합재(B): 고로슬래그+알칼리활성제(수산화칼슘+규산나트륨) + PVA섬유 + 규사(S) + 물(W) + 혼화재(A)(SP제+고성능감수제) |
| (고로슬래그 + 알칼리활성제)/B=22.5% 중량비 알칼리활성제/고로슬래그=15.6% 중량비 W/B = 50.0 % 중량비 S/B = 40.0 % 중량비 A/B = 2.82 % 중량비 PVA 섬유 = 2.0 % 전체 매트릭스에 대한 용적비 |
실시예 2
표2의 배합비에 따라 고인성 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체2(S2)를 실시예1과 같이 제조하였다.
| 고인성 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체2(S2) |
| 결합재(B): 고로슬래그+알칼리활성제(수산화칼슘+규산나트륨) + PVA섬유 + 규사(S) + 물(W) + 혼화재(A)(SP제+고성능감수제) |
| (고로슬래그 + 알칼리활성제)/B=23.3% 중량비 알칼리활성제/고로슬래그=11.7% 중량비 W/B = 40.0 % 중량비 S/B = 40.0 % 중량비 A/B = 2.09 % 중량비 PVA 섬유 = 2.0 % 전체 매트릭스에 대한 용적비 |
실시예 3
표1에서 규사 대신 모래를 사용한 것을 제외하면 실시예1과 동일한 배합비 및 방법으로 고인성 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체3(S3)를 제조하였다.
비교예
표1에서 섬유를 혼입하지 않은 것을 제외하면 실시예1과 동일한 배합비 및 방법으로 비교예 무시멘트 알칼리 활성 모르터(섬유혼입율0%)를 제조하였다.
실험예 1
실시예1 내지 실시예3에서 제조된 고인성 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체 및 비교예의 모르터를 타설하여 직접인장시험 시편(S1 내지 S3)을 제작하고 28일간 양생하여 도 1에 도시된 바와 같은 방법으로 고인성 직접인장실험을 수행하고, 그 결과를 도 2a 내지 도 3b에 도시하였다.
도 2a 및 도 2b로부터, 본 발명의 고인성 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체 1 내지 3 즉 S1 내지 S3로 제조된 시편은 2% 이상의 고인성 인장변형률을 확보한 반면에, 섬유가 혼입되지 않은 비교예 모르터로 제조된 시편의 경우는 국부 인장균열 발생 이후 곧바로 인장변형률을 발휘하지 못하고 인장파괴 되었음을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명의 모르터 복합체 S1 내지 S3로 제조된 시편은 모두 다중미세균열 거동특성을 나타내었는데, 특히 S1으로 제조된 시편의 사진인 도 3a로부터 다중미세균열 거동특성이 나타남을 명확히 알 수 있지만, 도 3b로부터 섬유가 혼입되지 않은 비교예 모르터가 국부적 인장균열에 의한 취성 파괴가 일어났음을 알 수 있다.
실험예 2
실시예1 내지 실시예3에서 제조된 고인성 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체 S1 내지 S3 및 비교예 모르터로 규격 400㎜×100㎜× 10㎜ (L× B× H)의 패널 휨 시험 시편으로 제작하여 휨 변형능력 시험을 도 4a 및 도 4b의 사진과 같이 수행하고, 그 결과 사진을 도 5a 및 도 5b에 나타내었다.
도 4a에 도시된 바와 같이 본 발명의 모르터 복합체 S1 내지 S3으로 제조된 시편은 높은 휨 변형능력을 발휘하였을 뿐만 아니라, 도 5b에 도시된 S2의 사진과 같이 다중미세 휨균열 거동특성을 발휘하였다. 도시하지는 않지만 S1 및 S3으로 제조된 시편 또한 도 5b에 도시된 S2와 동일한 특성을 나타내었다. 반면, 동일 조건의 패널 휨 실험에서 비교예 모르터로 제조된 시편은 도 4b 및 도 5b에 도시된 바와 같이 국부 취성 균열의 증대로 인해 휨 하중하에서 최초 휨균열 발생 후 곧바로 휨 균열에 의한 파괴로 휨 변형을 거의 발휘하지 못할 뿐만 아니라 국부 균열 증대에 의한 취성 파괴 양상을 나타내었음을 알 수 있다.
실험예 3
실시예1 및 실시예2에서 제조된 고인성 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체S1 및 S2와 비교예 모르터로 시편을 제작하여 수직하중 증대에 따른 휨변형능력 시험을 수행하고, 그 결과를 도6a 및 도6b에 도시하였다.
도 6a 및 도 6b로부터 본 발명의 고인성 무시멘트 알칼리 활성 복합체 S1 및 S2로 제조된 시편의 경우 수직하중 증대에 따른 높은 휨변형능력을 발휘하였음을 알 수 있으나, 섬유가 혼입되지 않은 비교예 모르터의 경우 최초 인장균열 발생 후 곧바로 인장변형을 발휘하지 못하고 파괴되었음을 알 수 있다.
실험예 4
본 발명의 실시예들로 제조된 시편 중 S3를 파단하고 그 단면을 관찰한 후 그 결과사진을 도 7a 및 도 7b에 나타내었다.
도 7a 및 도 7b로부터, 매트릭스 내에 분산되어 있는 마이크로 섬유가 균열면 사이를 서로 잡아주는 브리징 효과에 의해 다중미세균열이 무수히 많이 형성되므로 균열 이후 고인성 인장변형률을 나타내게 하는 것을 알 수 있다.
이상의 실험결과들은 본 발명의 고인성 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체 가 균열 이후 고인성 인장변형률을 갖게 되는 것을 명백히 보여준다.
그 결과 본 발명의 모르터복합체로 시공된 모르터 제품은 인장 및 휨 거동 능력 향상, 미세균열 유도로 균열제어효과 우수, 내구성 향상, 및 에너지흡수능력향상(지진과 같은 반복하증 작용시 유리함)과 같은 우수한 특성을 보여준다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
Claims (11)
- 고로슬래그, 플라이애쉬, 실리카흄, 바텀애쉬 중 하나 이상을 포함하는 원재료와 상기 원재료의 알칼리 반응을 활성화시키는 알칼리활성제를 포함하는 무시멘트 결합재(B), 마이크로 섬유(F) 및 물(W)을 포함하는 매트릭스(M)로 구성되는데,
상기 무시멘트 결합재는 B/M이 10 내지 50중량%로 포함되고, 마이크로 섬유는 F/M이 1 내지 3중량%로 포함되며, 물은 W/B가 20 내지 70중량%로 포함되고,
상기 마이크로섬유는 직경 8 내지 35㎛, 길이 8 내지 16㎜인 합성섬유로서, 폴리비닐알콜(PVA), 폴리프로필렌(PP), 폴리에티렌(PE) 중 하나 이상이며,
상기 무시멘트 결합재는 원재료 97 내지 70중량%와 알칼리활성제 3 내지 30중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 매트릭스는 잔골재(S)와 혼화재(A) 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체.
- 제 3 항에 있어서,
상기 잔골재는 S/B가 5 내지 50중량%로 포함되고, 혼화재는 S/B가 0.5 내지 40중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체.
- 제 3 항에 있어서,
상기 잔골재는 규사 또는 모래로서 직경이 2.5㎜이하인 것을 특징으로 하는 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체.
- 제 3 항에 있어서,
상기 혼화재는 고성능감수제, 메틸셀룰로스계 증점제, 공기연행제 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체.
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 알칼리활성제는 나트륨를 포함하는 알칼리활성무기질 재료와 칼슘을 포함하는 알칼리활성무기질 재료 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 무시멘트 알칼리 활성 모르터 복합체.
- 제 1 항, 제 3 항 내지 제 6 항, 제 9 항 중 어느 한 항의 모르터 복합체로 제조된 것을 특징으로 하는 모르터제품.
- 제 10 항에 있어서,
상기 모르터 제품은 거푸집을 설치하여 직접 현장 타설하여 제조되거나, 공장에서 프리캐스트로 제조되거나, 레미콘 타설용으로 제조되거나, 뿜칠용으로 제조된 것을 특징으로 하는 모르터제품.
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN107285776A (zh) * | 2017-06-15 | 2017-10-24 | 郑州瑞泰耐火科技有限公司 | 球墨铸铁扇形浇注包用耐火涂料及其制备方法 |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107285776A (zh) * | 2017-06-15 | 2017-10-24 | 郑州瑞泰耐火科技有限公司 | 球墨铸铁扇形浇注包用耐火涂料及其制备方法 |
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