KR101588722B1 - 콘크리트 포장 보수용 속경성 및 저온대응형 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트 콘크리트 조성물 - Google Patents

콘크리트 포장 보수용 속경성 및 저온대응형 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트 콘크리트 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시멘트 콘크리트 포장의 공용연수 증가를 위하여 공용 중 발생하는 줄눈부 균열, 스폴링, 표면 스케일링 등 콘크리트 포장 파손 부분이나 콘크리트 구조물, 건축물에서 콘크리트 표면 조건에 관계없이 저온 또는 극저온에서도 보수 및 보강할 수 있는 콘크리트 보수재료로서, 저온 환경에서의 속경성 및 역학적 특성이 우수한 폴리머 개질 마그네시아 시멘트와 속경성 및 마모저항성이 우수한 아윈계 시멘트를 결합한 복합 시멘트 콘크리트 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 복합 시멘트 콘크리트 조성물은 종래의 마그네시아 시멘트 및 초속경 시멘트에 비하여 시멘트 바인더의 마찰력 감소 효과와 저온 및 극저온 환경 하에서 경화성을 향상시켜 작업성 개선은 물론 경화 후 내균열성 증가, 휨강도 및 압축강도 증가로 불투수성 및 내구성능이 우수하여 장기적 사용 하에 높은 공용성을 확보할 수 있으며, 특히 극저온 시공시에도 역학적 특성 및 품질 확보가 가능하다.

Description

콘크리트 포장 보수용 속경성 및 저온대응형 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트 콘크리트 조성물 {Polymer Modified Magnesia-Awin Cement and Cement Concrete Composition of Rapid Setting and Low Temperature for Concrete Pavement Repair}
본 발명은 시멘트 콘크리트 포장의 공용연수 증가를 위하여 공용 중 발생하는 줄눈부 균열, 스폴링, 표면 스케일링 등 콘크리트 포장 파손 부분이나 콘크리트 구조물, 건축물에서 콘크리트 표면 조건에 관계없이 저온 또는 극저온에서도 보수 및 보강할 수 있는 콘크리트 보수재료로서, 저온 환경에서의 속경성 및 역학적 특성이 우수한 폴리머 개질 마그네시아 시멘트와 속경성 및 마모저항성이 우수한 아윈계 시멘트를 결합한 복합 시멘트 콘크리트 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 복합 시멘트 콘크리트 조성물은 종래의 마그네시아 시멘트 및 초속경 시멘트에 비하여 시멘트 바인더의 마찰력 감소 효과와 저온 및 극저온 환경 하에서 경화성을 향상시켜 작업성 개선은 물론 경화 후 내균열성 증가, 휨강도 및 압축강도 증가로 불투수성 및 내구성능이 우수하여 장기적 사용 하에 높은 공용성을 확보할 수 있으며, 특히 극저온 시공 시에도 역학적 특성 및 품질 확보가 가능하다.
시멘트 콘크리트 포장은 내후성 및 내구성이 우수하여, 일반국도 및 고속국도 포장에 적용이 점차 확대되고 있으나, 공용기간이 경과하면서 시멘트 콘크리트의 구조적인 파손이 증가하고 있다.
도로포장 파손 유형으로는 구조적인 측면에서 횡방향 균열, 종방향 균열, 단차, 펀치아웃, 모서리균열 등이 있으며, 기능적인 측면에서 평탄성 불량, 침하, 공동, 마찰력 상실, 펌핑 등이 있고, 내구성 측면에서 ASR, D균열, 패칭부분 재파손, 스폴링, 줄눈재 손상, 하중전달률 저하 등이 있다. 특히 내구성 측면에서의 파손은 포장의 설계수명에 도달하기 이전에 주로 발생하며 이로 인한 도로포장 유지관리에 막대한 국가예산이 낭비되고 있는 실정이다. 최근 들어 도로포장 수명연장 및 유지보수 예산 절감을 위한 연구사업의 일환으로 포장분야에서 이러한 파손에 대한 보수·보강 재료 및 공법에 대한 연구가 진행되고 있다.
이러한 콘크리트 포장 파손의 보수·보강 목적으로 속경성을 부여한 시멘트계 보수재료가 적용되고 있으며, 보통 제트시멘트, 슈퍼시멘트 등으로 불리는 초속경 시멘트를 이용한 콘크리트가 사용되고 있다.
그러나 현재 적용되고 있는 초속경 시멘트는 유지보수 현장에서 적합한 조기강도 발현 측면에서 효과를 나타내지만, 빠른 강도발현에 의한 초기의 높은 수화열 발생으로 내부에서 열과 수분의 이동이 발생하여, 구속된 보수면에서 인장응력 발생으로 초기균열이 발생하는 것이 문제점으로 지적되어 왔다. 이와 같은 초기균열은 포장면의 투수성 증가 등으로 다양한 형태의 이차적 파손을 발생시킴으로써 내구성에 심각한 영향을 주고 있다.
또한, 이러한 초속경 시멘트 콘크리트는 보통 시멘트에 비하여 상온에서 속경성 및 초기 강도 발현이 우수하지만, 저온 및 극저온에서 경화성 및 강도발현이 부족하여 콘크리트 포장면의 온도 및 시공온도가 낮은 동절기 및 야간 시공 환경에서 적용성에 한계를 나타내며, 콘크리트 포장 보수재로서의 품질 확보가 불가능한 것으로 알려져 있다. 또한, 고온 환경이 지속되는 하절기의 경우 지나치게 빨리 굳어져 작업성 확보를 위한 가사시간 조정이 어려우며, 초기 높은 수분 증발로 인하여 콘크리트 표면에서 미세 균열이 많이 발생하는 단점을 내포하고 있다.
최근 지반 보강 및 극한지용 건설재료로 연구되고 있는 마그네시아 인산염 복합체는 속경성 및 저온 환경에서 경화 특성이 초속경 시멘트에 비하여 우수한 것으로 알려져 있으나, 마그네시아 인산염의 높은 초기 반응 특성으로 시공을 위한 가사시간 확보가 어려울 뿐만 아니라 취성 재료로서 내균열에 대한 안정성의 부족으로 콘크리트 포장 보수용 재료로 실용화가 어려운 실정이다.
이에, 본 발명은 상기 문제점들을 해결하고 콘크리트 포장, 콘크리트 구조물 및 건축물에서 콘크리트 표면 조건, 날씨 및 기온(저온 및 극저온)에 관계없이 보수 및 보강할 수 있는 콘크리트 보수재료를 개발하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는 상기 목적을 달성하기 위하여 마그네시아 시멘트의 기본성분인 산화마그네슘 및 인산암모늄에 산화철, 붕사, 삼인산나트륨 및 분말수지계 폴리머를 혼입하여 마그네시아 시멘트의 경화 시간 및 저온 환경에서의 발현 특성과 콘크리트 표면에서의 부착특성을 개선하며, 마그네시아 시멘트의 취성 특성 및 내균열성을 개선하기 위하여 저온 및 극저온 환경하에서 경화 특성에 영향을 주지 않는 범위 내에서 아윈계 초속경 시멘트를 마그네시아 시멘트와 혼용한 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트를 제조하고, 이를 활용한 복합 시멘트 콘크리트를 개발하여 기존의 초속경계 시멘트 및 마그네시아계 시멘트에 비하여 저온 및 극저온 환경 하에서 속경성 및 우수한 경화 특성을 발현하며, 시멘트 바인더의 마찰력 감소효과로 인한 작업성 증대, 경화 후 내균열성 증가, 휨강도 및 압축강도 증가로 불투수성 및 내구성능이 우수함을 확인하였다.
본 발명에서 폴리머 개질 마그네시아 시멘트는 산화마그네슘 20~55 중량%; 인산암모늄 15~45 중량%; 삼인산나트륨 5~35 중량%; 산화철 0.1~2 중량%; 분말수지 5~20 중량%; 붕사 2~10 중량%를 포함한다.
상기 폴리머 개질 마그네시아 시멘트에서 삼인산나트륨은 제1인산나트륨과 제2인산나트륨 혼합물을 540~580℃로 가열·탈수하여 제조한 것으로 흡습성을 약간 가진 분말 형태이며, pH 완충 능력 및 금속이온과의 결합능력이 우수하고 제조 및 생산시 분산성과 교질용액의 안정성이 우수하여 보수력, 결착력 및 수화력을 높여준다. 삼인산나트륨이 5 중량% 미만인 경우 보수력, 결착력 및 수화력 향상 효과가 미미하며, 35 중량%를 초과하는 경우에는 산화마그네슘과 인산암모늄과의 반응성을 저해하여 MgO + NH4H2PO4 + 5H2O에 의한 NH4MgPO4 6H2O 형성을 감소시키기 때문에 강도 및 부착성 저하 등 역학적 특성이 저하된다.
또한, 상기 분말수지계 폴리머는 아크릴계 분말수지, 비닐계 분말수지 및 이들을 혼용한 분말수지 등 재유화형 폴리머인 것을 특징으로 하며 상기 중량 범위 내에서 시멘트 콘크리트에 내균열성, 부착성 및 휨강성을 부여하며, 구형의 분말수지는 콘크리트 혼합 과정에서 볼베어링 효과로 마찰력을 감소시켜 시멘트 콘크리트의 작업성 및 강도를 개선한다. 5 중량% 미만인 경우 내균열성, 부착성 및 휨강성 향상 효과가 미미하며, 20 중량%를 초과하는 경우에는 마그네시아 인삼염의 수화 생성을 저해하여 강도 발현이 지연되며, 특히 저온에서의 수화 반응이 크게 저하된다.
또한, 아윈계 초속경 시멘트는 칼슘 알루미네이트계 광물을 다량으로 함유하여 물에 의한 수화반응으로 에트린자이트라는 수화생성물을 형성하여 급속한 강도 발현을 할 뿐 아니라 포틀랜트 시멘트의 주광물인 알라이트의 반응으로 강도가 초조강으로 발현된다.
본 발명에서 상기 아윈계 초속경 시멘트는 아윈계 클링커 25~55 중량%; 포틀랜드 시멘트 25~65 중량%; 석고 1~5 중량%; 석회석 2~20 중량%; 타르타르 지연제 0.01~1 중량%를 포함하며, 상기 폴리머 개질 마그네시아 시멘트의 내균열성 및 취성 특성을 개선하는 데 효과적이다.
본 발명은 상기 폴리머 개질 마그네시아 시멘트와 아윈계 초속경 시멘트를 중량비 10:1~3으로 결합한 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트를 제공하며, 또한 상기 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트 20~45 중량%; 규사 45~70 중량%; 첨가제 4~15 중량%를 포함하는 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합시멘트 콘크리트 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 시멘트 콘크리트 조성물 100 중량부에 25mm 이하 골재를 10~70 중량부가 부가됨을 특징으로 하는 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트 콘크리트 조성물을 제공한다. 골재가 10~70 중량부 범위를 벗어난 경우 골재의 혼입률이 과소 또는 과다가 되어 마그네시아 인산염 반응에 의한 수화생성물과의 매트릭스 형성이 이루어지지 않기 때문에 압축강도 및 부착강도가 크게 저하된다.
또한, 본 발명은 상기 첨가제가 나프탈렌계 감수제, 폴리카본산계 감수제, 구연산, 글루콘산 나트륨, 당류, 주석산, 소듐 글루네이트 및 붕사 중 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트 콘크리트 조성물을 제공한다.
본 발명은
산화마그네슘 20~55 중량%;
인산암모늄 15~45 중량%;
삼인산나트륨 5~35 중량%;
산화철 0.1~2 중량%;
분말수지 5~20 중량%;
붕사 2~10%를 포함하는 폴리머 개질 마그네시아 시멘트와
아윈계 클링커 25~55 중량%;
포틀랜드 시멘트 25~65 중량%;
석고 1~5 중량%;
석회석 2~20 중량%;
타르타르 지연제 0.01~1 중량%로 구성된 아윈계 초속경 시멘트를 중량비 10:1~3으로 혼합한 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트에 관한 것이다. 폴리머 개질 마그네시아 시멘트에 대한 아윈계 초속경 시멘트의 비율이 낮은 경우에는 아윈계 초속경 시멘트에 의한 내균열성 및 취성적 특성의 개선이 미미하여 사용성이 없으며, 반대로 폴리머 개질 마그네시아 시멘트에 대한 아윈계 초속경 시멘트의 비율이 높은 경우에는 아윈계 초속경 시멘트에 의해 저온 및 극저온 수화 특성이 저하되며 마그네시아 인삼염 고유의 수화 특성을 상실하게 된다.
또한, 본 발명은
상기 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트 20~45 중량%;
규사 45~70 중량%;
첨가제 4~15 중량%를 포함하는 폴리머 개질 복합 시멘트 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 폴리머 개질 마그네시아 시멘트는 산화마그네슘과 인산염의 초기 높은 반응 특성으로 속경성 및 경화발현 특성이 우수할 뿐만 아니라 반응 초기 높은 온도로 인하여 저온 및 극저온 환경하에서도 경화 특성 및 역학적 특성이 매우 우수하다. 또한 재유화형계 분말수지의 혼입으로 구형의 분말수지에 의한 볼베어링 효과로 콘크리트 제조시 혼합성능 및 경화 후 복합 시멘트 콘크리트의 부착성 및 휨강성이 크게 개선된다.
또한 본 발명에 따르면, 폴리머 개질 마그네시아 시멘트에 포함되는 삼인산나트륨은 시멘트 제조과정에서 혼합시 분산력과 보수력 증대로 안정적인 마그네시아-인산염의 수화반응을 유도하고, 일차 수화반응 생성 후 이차 수화반응에 기여함으로서 콘크리트 내부 밀도 및 내구성을 증대시킨다.
또한, 본 발명의 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트는 마그네시아-인산염에 의해 생성된 수화생성물 사이에 아윈계 시멘트의 수화반응에 의해 생성된 다량의 칼슘실리케이트 수화생성물이 부가적으로 채워짐으로써 시너지 효과에 의해 복합 시멘트 콘크리트의 역학적 특성이 전반적으로 개선되는 효과를 기대할 수 있다. 특히 본 발명의 복합 시멘트는 마그네시아 시멘트의 내균열성 및 취성적 성질을 개선함으로서 콘크리트 포장의 보수 및 보강 재료에 적합한 성능을 발휘할 수 있게 된다.
한편, 최근 환경문제의 이슈화로 시멘트 제조 특성상 발생되는 이산화탄소 배출 저감에 대한 시대적 요구가 높아지면서 상대적으로 이산화탄소 발생이 적은 마그네시아 시멘트를 사용함으로써 저탄소의 시대적 요구에 부합하며, 마그네시아 시멘트의 저온 경화특성을 유지하면서 분말수지 및 삼인산나트륨의 혼용으로 얻어지는 내균열성, 휨강도 및 수분 침투저항성 등의 역학적 특성 개선으로 공용성을 증대시켜 유지보수비용 절감에 따른 생애주기비용 감소 및 에너지 저감 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트의 상온 및 저온에서의 압축강도 시험결과를 나타낸다.
도 2는 일반 초속경 시멘트의 상온 및 저온에서의 압축강도 시험결과를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트의 상온 및 저온에서의 휨강도 시험결과를 나타낸다.
도 4는 일반 초속경 시멘트의 상온 및 저온에서의 휨강도 시험결과를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트의 상온 및 저온에서의 부착강도 시험결과를 나타낸다.
도 6은 일반 초속경 시멘트의 상온 및 저온에서의 부착강도 시험결과를 나타낸다.
아래에서는 구체적인 실시예를 들어 본 발명의 구성을 좀 더 자세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 실시예 기재범위 내로 한정되는 것이 아님은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트 제조 및 이를 이용한 복합 시멘트 콘크리트 조성물에 대한 실시는 다음과 같다.
분말수지는 폴리머 에멀젼을 건조시켜 분체화한, 재유화가 가능한 분말수지 폴리머를 사용하였다. 삼인산나트륨은 제1인산나트륨과 제2인산나트륨 혼합물을 가열 탈수하여 제조한 것을 사용하였다.
분말수지 및 삼인산나트륨이 포함된 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트의 물성 평가를 위한 배합은 표 1과 같다. 표 1에서 보는 바와 같이 마그네시아-아윈계 복합 시멘트 제조시 분말수지 사용 유무에 따른 비교예 1, 비교예 2 및 분말수지를 포함한 폴리머 개질 마그네이시아-아윈계 복합시멘트에 삼인산나트륨의 혼입률에 따라 실시예 1, 실시예 2를 제조하여 물성을 비교하였다.
항목＼비율 마그네시아-아윈계 복합 시멘트 분말수지 삼인산나트륨
실시예 1 70중량% 10중량% 20중량%
실시예 2 60중량% 10중량% 30중량%
비교예 1 100중량% - -
비교예 2 90중량% 10중량% -
폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트의 물성을 평가하기 위한 응결시간 시험은 KS L 5108 「비카트 침에 의한 수경성 시멘트의 응결 시간 시험 방법」에 준하여 규정된 침이 일정 시간 내에 침입하는 깊이를 1mm 단위로 측정하여 25mm의 침입도를 얻을 때까지 시험을 수행하여 응결시간을 구하였다.
상술한 바와 같은 시험을 통한 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트 시험결과는 표 2에서 보는 바와 같이 비교예 1에 비하여 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2에서 시멘트의 응결시간의 지연으로 가사시간이 증가하는 것으로 나타났으며, 분말수지만을 사용한 비교예 2와 거의 유사하거나 약간 상회하는 결과가 도출되었다.
항목 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
초결(분) 11 11 7 10
종결(분) 36 38 28 35
폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트 콘크리트 조성물에 대한 배합은 표 3과 같다. 콘크리트 포장 보수를 위한 시멘트 콘크리트 보수용 몰탈은 5mm 이하 입도를 사용하여 배합하였으며, 시멘트:규사 = 1:2로 하였고, W/B를 41%로 적용하였다. 첨가제로는 응결시간 지연 목적 및 포졸란 반응에 의한 장기 강도 증진을 목적으로 플라이 애시를 사용하였다.
시험은 Flow, 휨강도, 압축강도 및 부착강도시험을 실시하였다. Flow 시험은 KS F 2476(폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 준하여 시험하였으며, 작업성을 위한 Flow 증가로 낙하횟수를 5회로 수정하여 진행하였다. 휨강도 및 압축강도는 KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에 준하여 시험하였으며, 부착강도는 KS F 2762(콘크리트 보수·보호재의 접착 강도 시험방법)에 준하여 시험하였다.
항목 시멘트 바인더 규사 첨가제
폴리머 개질
마그네시아-아윈계
복합 시멘트		 분말수지 삼인산
나트륨		 조립 세립
실시예 1 26.6중량% 3.8중량% 7.6중량% 33중량% 22중량% 7중량%
실시예 2 22.8중량% 3.8중량% 11.4중량% 33중량% 22중량% 7중량%
비교예 1 38.0중량% - - 33중량% 22중량% 7중량%
비교예 2 34.2중량% 3.8중량% - 33중량% 22중량% 7중량%
폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트 콘크리트의 Flow 시험은 KS F 2476(폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 준하여 시험하였으며, 작업성을 위한 Flow 증가로 낙하횟수를 5회로 수정하여 진행하여 결과값을 측정하였다. 휨강도 및 압축강도는 양생을 3시간과 24시간 진행 후 KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에 준하여 시험하였으며, 부착강도는 양생을 14일 진행 후 KS F 2762(콘크리트 보수·보호재의 접착 강도 시험방법)에 준하여 시험하였다.
상술한 바와 같은 시험을 통한 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트 콘크리트에 대한 시험결과는 표 4에서 보는 바와 같이 비교예 1에 비하여 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2의 휨강도 및 부착강도가 크게 개선되는 것으로 나타났으며, 휨강도의 경우 분말수지와 삼인산나트륨을 포함한 배합이 포함하지 않은 배합에 비하여 3시간 양생의 경우 약 2.5배, 24시간 양생의 경우 2.4배 향상되었다. 또한, 분말수지와 삼인산나트륨을 같이 포함한 배합이 분말수지만을 사용한 비교예 2를 상회하는 것으로 나타났으며, 이러한 결과는 압축강도에서도 유사하게 나타났다. 현재 한국도로공사 고속도로공사 전문시방서(토목편) 제10장 시멘트 콘크리트 포장공사의 휨강도 기준이 4.5MPa이상인 것을 고려할 때 본 발명에 따른 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트 콘크리트의 휨강도 및 부착강도 시험결과는 시멘트 콘크리트 포장의 보수재료로 적용할 경우 내구성 측면에서 매우 유리할 것으로 기대된다.
항목 양생기간 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
Flow(mm) 경화 전 170 170 155 165
휨강도(MPa) 3시간 7.2 7.5 3.3 2.7
압축강도(MPa) 3시간 19.3 20.2 7.2 5.8
휨강도(MPa) 24시간 13.4 13.8 5.7 8.8
압축강도(MPa) 24시간 36.2 38.8 26.8 25.1
부착강도(MPa) 14일 2.5 2.6 1.8 2.3
한편, 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트의 저온에서의 경화 특성을 평가하기 위하여 상온 및 극저온(-15℃)에서 압축강도, 휨강도 및 부착강도 시험을 실시하였다. 압축강도 및 휨강도 재령 3시간과 1일에 KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에 준하여 시험하였으며, 부착강도는 재령 3시간 및 1일에 KS F 2762(콘크리트 보수·보호재의 접착 강도 시험방법)에 준하여 시험하였다. 표 5는 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트와 초속경 시멘트의 저온에서의 경화 특성 시험을 위한 배합표를 보여준다.
항목 시멘트 바인더 규사 첨가제
마그네시아-아윈계 복합 시멘트 분말수지 삼인산
나트륨		 조립 세립
실시예 1 26.6중량% 3.8중량% 7.6중량% 33중량% 22중량% 7중량%
비교예 1 기존 초속경 시멘트
폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트의 상온 및 저온에서의 압축강도 시험결과, 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트의 경우 상온(20℃)에서 재령 3시간 및 1일에 각각 19.3MPa 및 40MPa를 나타내었고, 저온(-15℃)에서 재령 3시간 및 1일에 각각 8.9MPa 및 19.2MPa를 나타내어 저온에서도 경화 특성이 우수한 것으로 나타났다. 반면, 초속경 시멘트의 경우 상온(20℃)에서 재령 3시간 및 1일에 각각 19.2MPa 및 37MPa를 나타내었고, 저온(-15℃)에서 재령 3시간 및 1일에 각각 3MPa 및 5MPa를 나타내어 저온 경화 특성이 매우 낮은 것으로 나타났다.
폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트의 상온 및 저온에서의 휨강도 시험결과, 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트의 경우 상온(20℃)에서 재령 3시간 및 1일에 각각 3.5MPa 및 8.3MPa를 나타내었고, 저온(-15℃)에서 재령 3시간 및 1일에 각각 2.2MPa 및 4.9MPa를 나타내어 저온에서도 경화 특성이 우수한 것으로 나타났다. 반면, 일반 초속경 시멘트의 경우 상온(20℃)에서 재령 3시간 및 1일에 각각 2.2MPa 및 6.9MPa를 나타내었고, 저온(-15℃)에서 재령 3시간 및 1일에 각각 0.8MPa 및 1.2MPa를 나타내어 압축강도와 마찬가지로 경화 특성이 매우 낮은 것으로 나타났다.
폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트의 상온 및 저온에서의 부착강도 시험결과, 도 5 및 도 6과 같이 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트의 경우 상온(20℃)에서 재령 1일 및 7일에 각각 1.8MPa 및 2.3MPa를 나타내었고, 저온(-15℃)에서 재령 1일 및 7일에 각각 0.8MPa 및 1.4MPa를 나타내어 저온에서도 경화 특성이 우수한 것으로 나타났다. 반면, 일반 초속경 시멘트의 경우 상온(20℃)에서 재령 3시간 및 1일에 각각 1.4MPa 및 1.9MPa를 나타내었고, 저온(-15℃)에서 재령 3시간 및 1일에 각각 0.2MPa 및 0.4MPa를 나타내어 저온에서 경화 특성이 매우 낮은 것으로 나타났다. 상기 시험결과를 고려할 때 본 발명의 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트의 저온 경화 특성이 기존 초속경 시멘트 콘크리트에 비하여 월등히 우수하기 때문에 동절기 또는 야간과 같이 콘크리트의 표면온도 및 시공온도가 낮은 저온환경에서의 시공시 우수한 경화 발현 특성을 나타내어 우수한 품질 확보가 가능할 것으로 판단된다.

Claims (6)

  1. 산화마그네슘 20～55 중량%;
    인산암모늄 15～45 중량%;
    삼인산나트륨 5～35 중량%;
    산화철 0.1~2 중량%;
    분말수지계 폴리머 5~20 중량%;
    붕사 2~10 중량%를 포함하는 폴리머 개질 마그네시아 시멘트와
    아윈계 클링커 25~55 중량%;
    포틀랜드 시멘트 25~65 중량%;
    석고 1~5 중량%;
    석회석 2~20 중량%;
    타르타르 지연제 0.01~1 중량%를 포함하는 아윈계 초속경 시멘트를 중량비 10:1~3으로 결합한 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 분말수지계 폴리머는 재유화형으로서 아크릴계 분말수지, 비닐계 분말수지 및 이들의 혼용 분말수지 중 1종임을 특징으로 하는 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 삼인산나트륨은 제1인산나트륨과 제2인산나트륨 혼합물을 가열·탈수하여 제조된 백색 분말임을 특징으로 하는 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트 조성물.
  4. 청구항 1의 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트 조성물 20~45 중량%;
    규사 45~70 중량%;
    첨가제 4~15 중량%를 포함하는 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트 콘크리트 조성물.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 시멘트 콘크리트 조성물 100 중량부에 25mm 이하 골재를 10~70 중량부가 부가됨을 특징으로 하는 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트 콘크리트 조성물.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 첨가제는 나프탈렌계 감수제, 폴리카본산계 감수제, 구연산, 글루콘산 나트륨, 당류, 주석산, 소듐 글루네이트 및 붕사 중 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 폴리머 개질 마그네시아-아윈계 복합 시멘트 콘크리트 조성물.
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