KR101625075B1 - 조기강도 발현용 콘크리트 액상 혼화제 및 이를 포함하는 콘크리트 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기존 경화촉진제와 감수제(유동화제), 분산제, 유지제, 방청제, 소포제 등을 포함하되, 이들의 함량비가 최적화된 신규 콘크리트 액상 혼화제 및 이를 포함하는 조기강도 발현용 콘크리트 조성물을 제공한다.
본 발명에서는 전술한 조기강도 발현용 콘크리트 액상 혼화제를 사용함으로써, 기존 분말형 경화촉진제의 사용성과 저장성 문제점을 개선할 뿐만 아니라 콘크리트의 물성에 변화가 없으면서도 양생 6시간 이내에 10MPa 이상의 압축강도를 확보할 수 있다. 또한 추가적인 레미콘 제조설비의 보완 없이, 전용설비가 없는 소규모 건설 현장에도 유용하게 적용될 수 있다.
본 발명에서는 전술한 조기강도 발현용 콘크리트 액상 혼화제를 사용함으로써, 기존 분말형 경화촉진제의 사용성과 저장성 문제점을 개선할 뿐만 아니라 콘크리트의 물성에 변화가 없으면서도 양생 6시간 이내에 10MPa 이상의 압축강도를 확보할 수 있다. 또한 추가적인 레미콘 제조설비의 보완 없이, 전용설비가 없는 소규모 건설 현장에도 유용하게 적용될 수 있다.
Description
본 발명은 조기강도 발현용 콘크리트 액상 혼화제 및 이를 포함하는 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존 경화촉진제와 감수제(유동화제), 분산제, 유지제, 방청제, 소포제 등을 포함하되, 이들의 함량비를 최적화하여 액상 형태로 제조함으로써, 콘크리트의 물성에 변화가 없으면서도 양생 6시간 이내에 10MPa 이상의 압축강도를 확보할 수 있는 조기강도 발현용 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
건설현장에서는 콘크리트의 타설 후 시멘트의 수화작용에 의해 품질기준을 만족하는 경우 거푸집을 해체하고 후처리공정을 진행한다. 이때, 거푸집의 해체 시기는 건설공사의 기간단축에 무엇보다도 필수적임은 물론 공사비용을 절감하는 데에 무엇보다도 중요한 요인으로 작용한다.
따라서, 건설현장에서 콘크리트의 품질기준을 만족하면서 건설공사 시간을 단축하기 위해 조강시멘트를 사용하고 있으나, 이 역시 12시간 이상이 경과하여야 16MPa 정도의 강도를 발현하고, 1종의 포틀랜드 시멘트 사용시에는 분산제의 사용으로 물과 시멘트의 비율을 낮추어도 14시간에 14MPa 정도의 강도를 발현하는 것이 일반적인 기술이다. 그리고 조기강도 발현을 위해 1종 보통 포틀랜드 시멘트를 사용할 경우, 단위 시멘트량을 증가시키고 감수율이 높은 혼화제를 사용하는데, 이로 인해 단위재료비의 상승을 유발하고 시멘트 증대에 따른 플로우 수치 변화 및 가사시간 저하 등의 부작용이 발생하게 된다. 또한, 기존의 종래기술로는 시공온도가 10℃ 이하로 저하되는 겨울철 공사 시 강도발현이 제대로 이루어지지 않아 공사진행에 어려움을 겪는 경우가 빈번하다.
한편 기존 콘크리트 공사에 있어서, 조기강도 발현용 경화촉진제는 주로 분말 형태를 사용한다. 이러한 분말형 경화촉진제는 일반적으로 높은 조해성(潮解性)으로 인해 상온에서 공기중의 수분과 빠르게 반응하므로, 사용 후 저장 및 보관하는데 제약이 있다. 또한 분말형 경화촉진제를 올바르게 사용하기 위해서는 시멘트 바인더에 고르게 혼입하여야 하는데, 이 경우 전용 혼합설비가 반드시 요구된다. 즉, 통상 레미콘 공장에서 분말형 경화촉진제를 사용하려면 분말형 경화촉진제를 저장하기 위한 설비와 이를 공급하기 위한 설비가 별도로 필요하다. 따라서 소규모 건설현장이나 전용 혼합설비를 보유하지 않은 현장에서는 분말 형태의 경화촉진제를 사용하는데 어려움이 있는 실정이다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 기존 분말형 경화촉진제의 사용성과 저장성 한계를 개선함과 동시에 상기 분말형 경화촉진제의 조기강도 발현 효과와 대등하게 발휘할 수 있는 신규 콘크리트 액상 혼화제를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 전술한 콘크리트 액상 혼화제를 구성성분으로 포함하여, 양생 6시간 이내에 10MPa 이상의 압축강도를 구현할 수 있는 조기강도 발현용 콘크리트 조성물을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 조강 시멘트에 적용되는 조기강도 발현용 콘크리트 액상 혼화제로서, 전체 100 중량%를 기준으로, 질산칼륨 1~50 중량%; 티오시안산 나트륨 0.1~3 중량%; 칼슘 포메이트 0.1~5 중량%; 분산제, 유지제, 방청제 및 소포제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제 2.2~40 중량%; 및 상기 혼화제 100 중량%를 만족시키는 잔량의 물을 포함하는 조성인 것을 특징으로 하는 조기강도 발현용 콘크리트 액상 혼화제를 제공한다.
본 발명의 바람직한 일례에 따르면, 상기 1종 이상의 첨가제는 분산제 1~10 중량%; 유지제 1~20 중량%; 방청제 0.1~5 중량%; 및 소포제 0.1~5 중량%의 조성으로 구성되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 콘크리트 액상 혼화제; 및 조강 시멘트를 포함하며, 양생 6시간 이내에 10MPa 이상의 압축강도를 발현하기 위한 조기강도 발현용 콘크리트 조성물로서, 상기 콘크리트 액상 혼화제는 조강 시멘트 100 중량부에 대하여 10 내지 15 중량부 범위로 포함된 것을 특징으로 하는 조기강도 발현용 콘크리트 조성물을 제공한다.
여기서, 상기 조기강도 발현용 콘크리트 조성물은 폴리카본계 감수제(AD) 비함유형인 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일례에 따르면, 상기 조강시멘트는 규사, 탄산칼슘, 수축저감제, 메틸셀룰로우즈 (methyl cellulose) 및 메틸에틸셀룰로우즈(methyl ethyl cellulose)를 더 포함하되, 상기 조강시멘트 25 ~ 30 중량%, 규사 35 ~ 45 중량%, 탄산칼슘 15 ~ 25 중량%, 수축저감제 0.1 ~ 5 중량%, 메틸셀룰로우즈(methyl cellulose) 0.001~0.005 중량% 및 메틸에틸셀룰로우즈(methyl ethyl cellulose) 0.001 ~ 0.005 중량% 범위로 조성되는 것일 수 있다.
또한 상기 콘크리트 조성물은 물 150kg/m3에 대하여, 상기 조강시멘트 450 ~ 550kg/m3, 모래 750 ~ 850kg/m3, 자갈 950 ~ 1000kg/m3, 및 콘크리트 액상 혼화제 45 ~ 60kg/m3로 배합되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 물과 조강시멘트의 중량% 배합비(W/C)는 25 ~ 35 범위인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 조기강도 발현용 콘크리트 액상 혼화제는 기존 경화촉진제와 감수제(유동화제), 분산제, 유지제, 방청제, 소포제 등을 포함하되, 이들의 함량비를 최적화하여 액상 형태로 구성함으로써, 기존 분말형 경화촉진제의 사용성과 저장성 문제점을 개선할 뿐만 아니라 콘크리트의 물성에 변화가 없으면서도 양생 6시간 이내에 10MPa 이상의 압축강도를 확보할 수 있다.
따라서, 본 발명의 콘크리트 액상 혼화제는 콘크리트 조성물의 유동성을 감소시키지 않으면서 조기강도를 향상시킬 수 있으며, 콘크리트의 초기강도를 향상시키는 것 이외에 자원 재활용의 이점과 더불어 건설기간의 단축 및 원가절감이라는 이점 또한 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 조기강도 발현용 콘크리트 액상 혼화제는 기존 분말형 혼화제를 이용하여 레미콘 제조시 계량, 투입 및 저장에 불편한 점이 많았던 문제점을 개선하여, 전용 설비가 없는 소규모 건설현장에서도 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 비교예 1 ~ 7에 따른 콘크리트 조성물 시료들에 대한 시멘트 및 경화촉진제 양에 따른 유동성 실험결과를 나타낸 도면이다.
도 2는 비교예 8 ~ 13 및 실시예 1에 따른 콘크리트 조성물 시료들에 대한 시멘트 및 경화촉진제 양에 따른 유동성 실험 결과를 나타낸 도면이다.
도 3은 비교예 1 ~ 7에 따른 콘크리트 조성물 시료들에 대한 조기강도 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 비교예 8 ~ 13 및 실시예 1에 따른 콘크리트 조성물 시료들에 대한 조기강도 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 비교예 8 ~ 13 및 실시예 1에 따른 콘크리트 조성물 시료들에 대한 시멘트 및 경화촉진제 양에 따른 유동성 실험 결과를 나타낸 도면이다.
도 3은 비교예 1 ~ 7에 따른 콘크리트 조성물 시료들에 대한 조기강도 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 비교예 8 ~ 13 및 실시예 1에 따른 콘크리트 조성물 시료들에 대한 조기강도 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에서는 기존 분말 형태의 경화촉진제가 사용성 및 저장성 면에서 한계가 있다는 점을 착안하여, 이의 형태를 액상(液狀)으로 변경함과 동시에 기존 분말형 경화촉진제와 대등한 조기강도 증대 효과를 확보할 수 있도록 최적의 조성비를 구현한 콘크리트 액상 혼화제를 제공하는 것을 특징으로 한다.
즉, 종래 분말 형태의 경화촉진제는 높은 조해성(潮解性)으로 인해 상온에서 자체적으로 빠르게 반응하기 때문에, 사용 후 저장 및 보관시 어려움이 있으며, 또한 사용시에도 시멘트 바인더에 혼입하여 혼합(mixing)하기 위한 전용설비가 필요하였다.
이에 비해, 본 발명에 따른 콘크리트 액상 혼화제는 액상 형태의 수용성 제품이므로, 사용 후 저장하는데 비교적 유리할 뿐만 아니라 제품 사용시에도 시멘트 바인더에 직접 혼합하는 대신 사용수에 혼입하는 것으로 대체됨으로써 전용설비가 없는 소규모 건설현장에서도 사용이 가능하다.
특히, 통상 레미콘 공장에서는 감수제, 유동화제, AE제 등의 기존 혼화제 사용을 위해 액상 원재료를 저장하는 탱크나 투입설비를 이미 보유하고 있으므로, 원료의 계량 및 투입 측면에서 액상형 혼화제가 분말형의 혼화제보다 유리하다. 또한 액상형의 혼화제의 경우 추가적인 설비 증설도 비교적 용이할 뿐만 아니라, 기존의 감수제, 유동화제, AE제 등과 혼합하여 사용할 수 있기 때문에 기존 혼화제 탱크에 그대로 투입하여 저장 및 공급할 수 있으므로, 추가적인 설비의 보완 없이도 제조 현장에 적용이 가능하다.
아울러 본 발명에서는 상기 액상 혼화제의 조성(함량비)을 최적화함으로써, 기존 분말형 경화촉진제 대비 5% 내외의 대등한 조기 강도 발현 및 수축저감율 효과를 발휘할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 콘크리트 액상 혼화제는 기존 분말형 경화촉진제를 주로 사용하는 대형건설사 및 전문설비를 보유한 제조공장에서도 여전히 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 특히 작업여건과 기후환경이 상대적으로 열악한 일부 제조업체 또는 소규모 건설현장에서 유용하게 사용될 것으로 기대된다.
한편 본 발명에서 ‘혼화제’는 기존 경화촉진제, 감수제(유동화제), 분산제, 유지제, 방청제, 소포제 등을 포괄하는 용어로서, 이들의 기능이 하나로 일체화된 것을 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 콘크리트 액상 혼화제 및 이를 이용한 콘크리트 조성물을 보다 상세히 설명한다. 그러나 하기 화학조성에 의해서만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 변형되거나 또는 선택적으로 혼용될 수 있다.
<콘크리트 액상 혼화제>
종래 분말형 경화촉진제는 석고원을 사용하였는데, 본 발명에서는 액상형의 혼화제를 제조하기 위해서 물에 대한 용해가 어려운 석고원을 배제하고 용매(혼합수)에 잘 용해되며, 용해 후에도 그 성능을 유지할 수 있는 원료를 사용한다.
이에 따라, 조강 시멘트에 적용되어 조기강도를 발현하는 본 발명의 콘크리트 액상 혼화제는, 용매(물)에 잘 용해되면서 조기강도 증대효과를 갖는 알칼리금속 또는 알칼리토금속 함유 염; 분산성이나 조강성 등을 향상시키는 첨가제; 및 용매(물)를 포함하여 구성된다. 이때 상기 알칼리금속 또는 알칼리토금속 함유 염(salt)은 당 분야에 알려진 통상적인 무기염이나 유기염 형태일 수 있으며, 또는 이들의 혼합 형태일 수도 있다.
보다 구체적으로, 상기 콘크리트 액상 혼화제는 (a) 질산칼륨; (b) 티오시안산 나트륨; (c) 칼슘 포메이트; (d) 분산제, 유지제, 방청제 및 소포제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 첨가제; 및 (e) 잔량의 용매(물)를 포함하되, 이들을 일정 비율로 혼합하여 구성될 수 있다. 이때 필요에 따라 당 분야에 알려진 통상적인 콘크리트 적용 첨가제 성분을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 콘트리트 액상 혼화제에 있어서, 질산칼륨, 티오시안산 나트륨, 칼슘 포메이트는 모두 물에 용해되는 물질로서, 콘크리트 적용시 조기 강도를 증대시키는 역할을 한다.
일례로, 질산칼륨은 일정 강도를 초기에 발현할 수 있을 뿐만 아니라 저온에서의 응결촉진 성능을 발휘하며, 칼슘포메이트는 조강성과 방동성을 발휘하고, 티오시안산 나트륨 역시 조강성을 갖는다.
질산칼륨은 상기 액상 혼화제 전체 중량 대비 1 내지 50 중량% 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 이때 전술한 함량을 벗어나는 경우 도모하고자 하는 조강 효과와 응결 촉진 효과가 미미할 수 있으며, 오히려 콘크리트의 유동성을 저감시키는 문제가 초래될 수도 있다.
본 발명에서는 질산칼륨 대신, 아질산염, 티오시안산염, 일가 에탄올아민, 이가 에탄올 아민, 삼가 에탄올아민, 알칸올아민, 황산알루미늄, 황산칼륨, 트리에탄올 아민 및 알파-하이드록시카르복실 중 1종 이상을 대체하여 사용할 수 있다.
또한 티오시안산 나트륨은 상기 액상 혼화제 전체 중량 대비 0.1~3 중량% 범위로 사용될 수 있다. 이때 상기 함량이 너무 낮은 경우 조기강도 증진효과가 미미하게 되고, 상기 함량이 너무 높은 경우 조기강도 증진효과가 거의 없으며, 오히려 점도가 과도하게 상승하여 콘크리트의 슬럼프가 저감되는 문제가 있다.
칼슘 포메이트(CF)는 본 발명의 액상 혼화제 전체 중량 대비 0.1 내지 5 중량% 범위로 사용될 수 있다. 이때 상기 함량이 너무 낮은 경우 강도 향상이 미비하게 되고, 상기 함량이 너무 높은 경우 물에 용해되지 않아 도모하고자 하는 조강 효과와 응결 촉진 효과가 미미할 수 있다. 상기 칼슘포메이트 이외에, 소듐포메이트, 포타슘 포메이트, 마그네슘 포메이트 등의 유기산염을 대체하여 사용하는 것도 본 발명의 범주에 속한다.
한편 본 발명의 콘트리트 액상 혼화제는 종래 조강성을 갖는 경화촉진제 성분에, 감수제(유동화제), 분산제, 유지제, 방청제, 소포제 등의 첨가제 성분이 첨가되어 균일하게 혼합된 형태이다.
전술한 첨가제 성분으로는 당 분야에서 콘크리트에 적용 가능한 통상적인 첨가제를 제한 없이 사용할 수 있으며, 일례로 분산제, 유지제, 방청제 및 소포제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 사용할 수 있다.
상기 1종 이상의 첨가제는 본 발명의 액상 혼화제 전체 중량 대비 2.2 내지 40 중량% 범위로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 분산제 1~10 중량%; 유지제 1~20 중량%; 방청제 0.1~5 중량%; 및 소포제 0.1~5 중량%의 조성으로 구성되는 것이다.
여기서, 상기 분산제, 유지제, 방청제, 소포제 등은 당 분야에 알려진 통상적인 성분을 제한 없이 사용할 수 있다.
소포제는 기포의 생성을 막고 생성된 기포를 제거하기 위한 목적으로 첨가된다. 사용 가능한 소포제의 비제한적인 예로는 실리콘계, 알코올계 및 에틸렌 옥사이드 프록틸렌(EOPO)계 중에서 선택된 단독 또는 2종 이상의 혼합물 등이 있다. 상기 소포제는 액상 혼화제 전체 중량의 0.1 ~ 5 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 소포제의 함량이 너무 낮을 경우에는 그 첨가량이 미미한 관계로 기포 생성 억제 및 제거 효과를 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 소포제의 함량이 너무 높을 경우에는 더 이상의 효과 상승 없이 제조 비용만을 상승시키는 요인으로 작용할 수 있으므로, 경제적이지 못하다.
분산제는 콘크리트 조성물의 각 성분들이 용이하게 분산되어 응집되는 것을 방지하고, 내부의 마찰을 감소시켜 작업시 유동성과 이동성을 개선해주는 역할을 한다. 사용 가능한 분산제의 비제한적인 예로는 리그닌계, 나프날렌계, 멜라민계, 폴리글리콜에테르류, 고분자량의 축합 나프탈렌 술폰산 나트륨염, 나프탈렌 술폰산 칼슘염 또는 이들의 1종 이상의 혼합물 등이 있다.
방청제는 콘크리트 중의 금속, 예컨대 철근을 부식으로부터 보호하는 역할을 하는 것으로, 콘크리트에 영향을 주지 않으면서 비교적 소량을 사용하여도 철근이나 강재의 부식을 방지하는 방청작용(Corrosion Inhibitor)을 한다. 사용 가능한 방청제로는 당 분야에 알려진 양극형 무기염 등이 있으나, 이에 특별히 한정되지 않는다.
본 발명의 바람직한 일례에 따르면, 상기 콘크리트 액상 혼화제는 전체 100 중량%를 기준으로, 질산칼륨 1~50 중량%; 티오시안산 나트륨 0.1~3 중량%; 칼슘 포메이트 0.1~5 중량%; 분산제, 유지제, 방청제 및 소포제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제 2.2~40 중량%; 및 상기 혼화제 100 중량%를 만족시키는 잔량의 물을 포함하는 조성일 수 있다. 여기서, 물의 함량은 30 내지 70 중량% 범위일 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.
전술한 콘크리트 액상 혼화제는 금속염이 수용액에 용해 또는 분산된 형태로서, 이때 수용액 내 금속염의 함유량은 1.2 내지 58 중량% 범위일 수 있다.
전술한 성분들 이외에, 본 발명의 콘크리트 액상 혼화제는 당 분야에 알려진 통상적인 콘크리트 적용 첨가제, 일례로 부식방지제, pH 조절제, 증점제, 산화방지제, 방부제, 동결방지제, 안료 등을 더 포함할 수 있다.
<조기강도 발현용 콘크리트 조성물>
본 발명에 따른 조기강도 발현용 콘크리트 조성물은 조강시멘트에 적용되고, 양생 6시간 이내에 10MPa 이상의 압축강도를 발현할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이를 위해, 상기 조기강도 발현용 콘크리트 조성물은 조강시멘트 100 중량부에 대하여, 전술한 콘크리트 액상 혼화제를 10 내지 15 중량부 범위로 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 조기강도 발현용 콘크리트 조성물에 있어서, 액상 혼화제는 조강시멘트의 수화반응을 촉진시켜 용액 중의 수산화칼슘(Ca(OH)2)의 과포화도가 최고에 도달하게 되고 시멘트 겔(CSH Gel) 등의 수화생성물의 석출이 매우 활발해져 초기 강도가 커지게 되며, 이로 인해 시멘트 겔의 결정형상에 영향을 주어 장섬유상의 결정이 조직을 밀실하게 하여 강도를 증가시키게 된다.
이러한 액상 혼화제의 함량이 조강시멘트 100 중량부에 대하여 10 중량부 미만일 경우에는 그 첨가량이 미미한 관계로 조기강도 발현에 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 액상 혼화제의 함량이 조강시멘트 100 중량부에 대하여 15 중량부를 초과할 경우에는 더 이상의 효과 상승 없이 제조비용만을 상승시키는 요인으로 작용하므로, 경제적이지 못하다.
본 발명에 따른 조기강도 발현용 콘크리트 조성물에서, 조강시멘트는 수화 반응속도가 빨라 발열성이 높으므로 경화 및 강도를 증진시키는 역할을 한다.
조강시멘트는 전체 중량의 25 ~ 30 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 조강시멘트의 함량이 25 중량% 미만일 경우에는 충분한 강성을 확보하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 상기 조강시멘트의 함량이 30 중량%를 초과할 경우에는 더 이상의 첨가 효과 없이 제조 비용만을 상승시킬 우려가 크므로 경제적이지 못하다.
이때, 조강시멘트는 규사, 탄산칼슘, 수축저감제, 메틸셀룰로우즈(methyl cellulose) 및 메틸에틸셀룰로우즈(methyl ethyl cellulose)를 더 포함하되, 상기 조강시멘트, 규사, 탄산칼슘, 수축저감제, 메틸셀룰로우즈(methyl cellulose) 및 메틸에틸셀룰로우즈(methyl ethyl cellulose)를 합한 전체 중량 중에서, 조강시멘트는 25 ~ 30 중량%, 규사는 35 ~ 45 중량%, 탄산칼슘은 15 ~ 25 중량%, 수축저감제는 0.1 ~ 5 중량%, 메틸셀룰로우즈(methyl cellulose)는 0.001 ~ 0.005 중량% 및 메틸에틸셀룰로우즈(methyl ethyl cellulose)는 0.001 ~ 0.005 중량%의 비율로 포함되어 구성될 수 있다.
여기서, 수축저감제는 당 분야에 공지된 것을 제한 없이 사용할 수 있으며, 특히 헤비 글리콜(heavy glycol) 계열의 수축저감제를 이용하는 것이 바람직하다.
규사는 시공 후 몰탈의 표면 조도(surface roughness)를 향상시키기 위한 목적으로 첨가된다. 이러한 규사는 대략 0.01 ~ 0.3mm의 평균 직경을 갖는 것을 이용하는 것이 바람직하다. 상기 규사의 평균 직경이 0.01mm 미만일 경우에는 미세 입자를 수득하는데 필요한 시간 및 비용 대비 표면 조도 상승 효과가 미미할 수 있으므로, 경제적이지 못하다. 반대로, 규사의 평균 직경이 0.30mm를 초과할 경우에는 표면 조도 향상 효과를 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 뿐만 아니라 크랙 저항성이 급격히 저하되는 문제가 있다.
상기 조강시멘트, 규사, 탄산칼슘, 수축저감제, 메틸셀룰로우즈(methyl cellulose) 및 메틸에틸셀룰로우즈(methyl ethyl cellulose)를 합한 전체 중량 중에서, 상기 규사는 35 ~ 45 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 규사의 함량이 35 중량% 미만일 경우에는 표면 조도 향상 효과를 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 규사의 함량이 45 중량%를 초과할 경우에는 더 이상의 첨가 효과 없이 제조 비용만을 상승시킬 우려가 크다.
탄산칼슘(CaCO3)은 물에 잘 녹지 않고 수용액 상에서 침전되기 때문에 미분 필러의 용도로서 사용된다.
상기 조강시멘트, 규사, 탄산칼슘, 수축저감제, 메틸셀룰로우즈(methyl cellulose) 및 메틸에틸셀룰로우즈(methyl ethyl cellulose)를 합한 전체 중량 중에서, 상기 탄산칼슘은 15 ~ 25 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 탄산칼슘의 함량이 15 중량% 미만일 경우에는 입도 분산 효율을 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 탄산칼슘의 함량이 25 중량%를 초과할 경우에는 더 이상의 첨가 효과 없이 비용 상승만을 초래할 우려가 크다.
수축저감제는 수축을 저감하기 위한 목적으로 첨가되며, 이러한 수축저감제로는 헤비 글리콜(heavy glycol) 계열의 수축저감제가 이용될 수 있다.
상기 조강시멘트, 규사, 탄산칼슘, 수축저감제, 메틸셀룰로우즈(methyl cellulose) 및 메틸에틸셀룰로우즈(methyl ethyl cellulose)를 합한 전체 중량 중에서, 상기 수축저감제는 0.1 ~ 5 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 수축저감제의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우에는 첨가 효과를 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 수축저감제의 함량이 5 중량%를 초과할 경우에는 더 이상의 효과 상승 없이 제조 비용만을 상승시키는 요인으로 작용할 수 있으므로, 경제적이지 못하다.
메틸셀룰로우즈(methyl cellulose)는 알킬셀룰로우즈 중 하나의 물질로서, 알칼리 조건에서 점도를 증가시켜, 점착력과 보습성을 가지도록 하는 역할을 한다. 다만, 메틸셀룰로우즈를 단독으로 적용할 경우에는 메틸셀룰로우즈의 함량이 증가함에 따라 시공성이 저하되는 문제가 있으므로, 후술할 보조첨가제인 메틸에틸셀룰로우즈(methyl ethyl cellulose)를 함께 혼합하여 과도한 시공성 하락을 방지하면서 접착성 및 장기내구성은 향상시키는 것이 바람직하다.
상기 조강시멘트, 규사, 탄산칼슘, 수축저감제, 메틸셀룰로우즈(methyl cellulose) 및 메틸에틸셀룰로우즈(methyl ethyl cellulose)를 합한 전체 중량 중에서, 상기 메틸셀룰로우즈는 0.001 ~ 0.005 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 메틸셀룰로우즈의 함량이 0.001 중량% 미만일 경우에는 상기의 효과를 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 메틸셀룰로우즈의 함량이 0.005 중량%를 초과할 경우에는 점착성이 과도해지는 관계로 끈적거려 시공성이 저하되는 문제가 있다.
메틸에틸셀룰로우즈(methyl ethyl cellulose)는 메틸셀룰로우즈 첨가량의 증가에 따른 과도한 시공성 하락을 방지하기 위한 목적으로 첨가된다.
상기 조강시멘트, 규사, 탄산칼슘, 수축저감제, 메틸셀룰로우즈(methyl cellulose) 및 메틸에틸셀룰로우즈(methyl ethyl cellulose)를 합한 전체 중량 중에서, 상기 메틸에틸셀룰로우즈(methyl ethyl cellulose)는 0.001 ~ 0.005 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 메틸에틸셀룰로우즈(methyl ethyl cellulose)의 함량이 0.001 중량% 미만일 경우에는 시공성 하락 방지 효과를 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 메틸에틸셀룰로우즈(methyl ethyl cellulose)의 함량이 0.005 중량%를 초과할 경우에는 첨가 효과 대비 제조 비용만을 상승시킬 우려가 크므로, 경제적이지 못하다. 또한, 점도 하락으로 인한 처짐(tagging) 현상이 나타날 수 있다.
본 발명의 바람직한 일례에 따르면, 상기 조기강도 발현용 콘크리트 조성물은 물 150kg/m3에 대하여, 상기 조강시멘트 450 ~ 550kg/m3, 모래 750 ~ 850kg/m3, 자갈 950 ~ 1000kg/m3, 및 콘크리트 액상 혼화제 45 ~ 60kg/m3로 배합되는 것이 보다 바람직하다. 이때, 물과 시멘트의 중량% 배합비는 25 ~ 35인 것이 바람직하다.
전술한 본 발명에 따른 조기강도 발현용 콘크리트 조성물은 콘크리트 액상 혼화제를 최적의 함량비로 첨가함으로써, 콘크리트의 물성에 변화가 없으면서도 0℃ 이하의 저온에서 양생 6시간 이내에 10MPa 이상의 강도를 확보할 수 있다(하기 표 4 및 도 4 참조).
따라서, 본 발명의 조기강도 발현용 콘크리트 액상 혼화제는 기존 분말형 경화촉진제를 주로 사용하는 대형건설사 및 전문설비를 보유한 제조공장에서도 여전히 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 특히 작업여건과 기후환경이 상대적으로 열악한 일부 제조업체 또는 소규모 건설현장에서 유용하게 사용될 수 있다.
또한 종래 스팀양생이 반드시 필요한 PC 콘크리트(precast cocrete)와 달리 스팀양생을 실시할 필요가 없으므로 스팀양생에 필요한 보일러 등의 설비가 생략될 수 있을 뿐만 아니라, 공정 시간을 단축시킬 수 있고, 이산화탄소 배출이 감소하여 친환경적인 작업이 가능해질 수 있는 이점이 있다.
이하, 본 발명의 실시예와 비교예를 통하여 더욱 상세하게 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
[
실시예
1 및
비교예
1~13]
하기 표 2는 실시예 1 및 비교예 1 ~ 13의 콘크리트 조성물 시료들에 대한 배합비를 나타낸 것이다.
이때, 실시예 1 및 비교예 1~13에서 사용된 액상 혼화제와 분말형 경화촉진제의 조성(배합비)은 하기 표 1과 같다. 또한 표 2의 감수제(AD)로는 폴리카본계 감수제를 사용하였다.
[표 1]
한편, 분산제로는 리그노술폰산염(Ligno sulphonates), 하이드록시 폴리 카르본산(Hydroxypolycarboxylic acids), 나프탈렌 포름알데하이드 술폰산염(Salts of naphtalene formaldehyde sulphonic acids) 및 멜라민 포름알데하이드 술폰산염(Salt of melamine formaldehyde sulphonates)으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 하나 이상을 사용하였다. 또한, 유지제로는 폴리 카르본산(Polycarboxylic acids)계 지연형 감수제 용액을 사용하였고, 방청제로는 아질산칼슘 주성분의 방청제 용액을 사용하였으며, 소포제로는 에테르계 액상팽창제 용액 및 EOPO(에틸렌옥사이드 프록틸렌)계 소포제 용액을 사용하였다.
[표 2]
[
실험예
1. 유동성 실험 결과]
표 3은 비교예 1 ~ 13 및 실시예 1의 콘크리트 조성물 시료들에 대한 시멘트 및 경화촉진제 양에 따른 유동성 실험결과(굳지 않은 콘크리트의 슬럼프 플로 및 공기량 실험결과)를 나타낸 것이다.
도 1은 비교예 1 ~ 7에 따른 시료들에 대한 시멘트 및 경화촉진제 양에 따른 유동성 실험결과를 나타낸 그래프이고, 도 2는 비교예 8 ~ 13 및 실시예 1에 따른 시료들에 대한 시멘트 및 경화촉진제 양에 따른 유동성 실험결과를 나타낸 그래프이다.
[표 3]
표 3 및 도 1~2를 참조하면, 양생온도 0℃일 때 시멘트 및 경화촉진제의 첨가량에 따른 유동성 실험결과에 해당하는 슬럼프 플로우 및 공기량에 대한 구체적인 값이 나타나 있다. 이때 비교예 1 ~ 13 및 실시예 1에 따른 콘크리트 조성물 시료들에 대한 슬럼프 플로우 및 공기량의 최적의 비율이 나타나 있으며, 전술한 범위로 첨가될 경우 적당한 유동성의 확보로 굳지 않는 것을 확인하였다.
[
실험예
2. 조기강도 (압축강도) 평가 결과]
표 4는 비교예 1~13 및 실시예 1의 콘크리트 조성물 시료들에 대한 시멘트 및 경화촉진제 양에 따른 조기강도(압축강도)를 나타낸 것이다.
도 3은 비교예 1~7에 따른 시료들에 대한 시멘트 및 경화촉진제 양에 따른 조기강도 실험결과를 나타낸 그래프이고, 도 4는 비교예 8 ~ 13 및 실시예 1에 따른 시료들에 대한 시멘트 및 경화촉진제 양에 따른 조기강도 실험결과를 나타낸 그래프이다.
[표 4]
표 4 및 도 3 내지 도 4를 검토한 결과, 비교예 1~12에 따른 시료들의 경우 양생시간 6시간 이내의 압축강도 10MPa 이상을 만족하지 못하였으나, 실시예 1 및 비교예 13에 따른 시료만이 양생시간 6시간 이내의 압축강도가 각각 11.4MPa 및 11.5 MPa로 측정되어 목표값을 만족하는 것을 확인하였다. 따라서 본 발명의 액상 혼화제 조성물은 종래 분말형 경화촉진제와 대등한 조기강도 발현효과를 발휘한다는 것을 확인할 수 있었다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해서 판단되어야 할 것이다.
Claims (9)
- 삭제
- 삭제
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- 콘크리트 액상 혼화제; 및
조강 시멘트를 포함하되,
양생 6시간 이내에 10MPa 이상의 압축강도를 발현하기 위한 조기강도 발현용 콘크리트 조성물로서, 상기 콘크리트 액상 혼화제는 조강 시멘트 100 중량부에 대하여 10 내지 15 중량부의 범위로 포함되고,
상기 콘크리트 액상 혼화제는, 액상 혼화제 전체 100 중량%를 기준으로,
질산칼륨 1~50 중량%;
티오시안산 나트륨 0.1~3 중량%;
칼슘 포메이트 0.1~5 중량%;
분산제, 유지제, 방청제 및 소포제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제 2.2~40 중량%; 및
상기 콘크리트 액상 혼화제 100 중량%를 만족시키는 잔량의 물을 포함하여 조성되되,
상기 1종 이상의 첨가제는 분산제 1~10 중량%; 유지제 1~20 중량%; 방청제 0.1~5 중량%; 및 소포제 0.1~5 중량%의 조성으로 구성되고, 상기 콘크리트 액상 혼화제의 수용액 내 금속염의 함유량은 1.2 내지 58 중량% 범위이며,
상기 소포제는 실리콘계, 알코올계 및 에틸렌 옥사이드 프록틸렌(EOPO)계로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용하고,
상기 조강시멘트는 규사, 탄산칼슘, 수축저감제, 메틸셀룰로우즈(methyl cellulose) 및 메틸에틸셀룰로우즈(methyl ethyl cellulose)를 더 포함하되,
상기 조강시멘트, 규사, 탄산칼슘, 수축저감제, 메틸셀룰로우즈(methyl cellulose) 및 메틸에틸셀룰로우즈(methyl ethyl cellulose)를 합한 전체 중량 중에서, 상기 조강시멘트는 25 ~ 30 중량%, 규사는 35 ~ 45 중량%, 탄산칼슘은 15 ~ 25 중량%, 수축저감제는 0.1 ~ 5 중량%, 메틸셀룰로우즈는 0.001~0.005 중량% 및 메틸에틸셀룰로우즈는 0.001 ~ 0.005 중량%의 비율로 구성되고, 상기 규사는 0.01 ~ 0.3mm의 평균 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 조기강도 발현용 콘크리트 조성물.
- 제5항에 있어서,
폴리카본계 감수제(AD) 비함유형인 것을 특징으로 하는 조기강도 발현용 콘크리트 조성물.
- 제5항에 있어서,
상기 질산칼륨 대신, 아질산염, 티오시안산염, 일가 에탄올아민, 이가 에탄올 아민, 삼가 에탄올아민, 알칸올아민, 황산알루미늄, 황산칼륨, 트리에탄올 아민 및 알파-하이드록시카르복실 중 1종 이상이 첨가된 것을 특징으로 하는 조기강도 발현용 콘크리트 조성물.
- 제5항에 있어서,
상기 콘크리트 조성물은 물 150kg/m3에 대하여, 상기 조강시멘트 450 ~ 550kg/m3, 모래 750 ~ 850kg/m3, 자갈 950 ~ 1000kg/m3, 및 상기 콘크리트 액상 혼화제 45 ~ 60kg/m3로 배합되는 것을 특징으로 하는 조기강도 발현용 콘크리트 조성물.
- 제8항에 있어서,
상기 물과 조강시멘트의 중량% 배합비(W/C)는 25 ~ 35 범위인 것을 특징으로 하는 조기강도 발현용 콘크리트 조성물.
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