KR101668809B1 - 수용성이 우수한 시멘트 클링커 활성화 화합물을 함유하는 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물 - Google Patents

수용성이 우수한 시멘트 클링커 활성화 화합물을 함유하는 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물 Download PDF

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KR101668809B1
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    • Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

Abstract

본 발명은 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물을 포함하는 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물에 관한 것으로, 분자구조상 입체적 장애를 극대화한 아민기와 인산기를 함유한 화합물 또는 이들의 혼합물을 분쇄조제용 조성물로 사용함으로써, 클링커 입자의 흡착, 분산 및 윤활작용을 용이하게 하여 분쇄 효과가 좋고, 화합물에 함유된 인산에 의한 수화지연에 따른 장기압축 강도가 우수한 기능성 시멘트를 제조 할 수 있다.

Description

수용성이 우수한 시멘트 클링커 활성화 화합물을 함유하는 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물{CEMENT CLINKER GRINDING AID COMPOSITION COMPRISING THE CEMENT CLINKER SURFACE ACTIVE COMPOUNDS HAVING IMPROVED WATER SOLUBILITY}
본 발명은 시멘트 클링커 분쇄조제 첨가제인 분쇄조제용 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이산화탄소를 저감하기 위해 클링커에 슬래그, 플라이애쉬 등의 혼합재 함량을 증가시킬 때 감소될 수 있는 강도를 향상시키기 위하여 분쇄 과정시 발생하는 정전기에 의한 입자의 뭉침을 방지하고 시멘트 유동성을 향상시킴으로서 분쇄효율을 높이고 시멘트 강도를 향상시키기 위한 수용성이 우수한 시멘트 클링커 활성화 화합물을 함유하는 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물에 관한 것이다.
시멘트는 탄산칼슘(CaCO3)을 다량 함유하고 있는 석회석, 규석, 점토, 철광석, 슬래그 등의 광석 원료를 분쇄한 후에 킬른내에서 1,450 ℃로 열처리를 하면 결합할 수 있는 클링커라 불리는 경화된 단괴가 생성된다. 클링커는 고온 소성에 의하여 CaCO3이 산화칼슘(CaO)으로 전환되어 수화에 의해 무기결합을 할 수 있는 성질을 갖게 되며, 포틀랜트 시멘트에서 70%~80% 정도로 함유되어 있다. 클링커를 냉각시킨 후, 마감 분쇄밀 내에서 소량의 석고(CaSO4) 석고를 첨가하여 습식, 건식 방법에 의해 볼밀, 롤러밀로 분쇄하면 포틀랜드 시멘트라 알려진 균일한 분말상 제품을 얻는다. 시멘트 제조 공정에서 클링커와 석고를 분쇄하는 목적은 시멘트 클링커 표면적을 크게 하여 반응성을 높이고, 미립자를 쉽게 만들게 할 뿐만 아니라 모래나 자갈 등과 혼합효과와 결합력을 높게 하기 위한 것으로, 이 공정에서 제품의 최종 성능이 결정된다.
클링커를 미세 입자로 분쇄시에 기계적 공정에 의한 이온결합의 파괴는 새로이 형성된 입자표면에 높게 활성화되어 양전하와 음전하가 발생하게 되고, 입자간 정전기적 인력에 의해 입자간에 응집체가 발생하게 되어 분쇄효율을 크게 저하시키고 소비에너지를 크게 증가시키게 된다.
시멘트 제조시에 클링커와 석고를 효율적으로 분쇄하기 위하여 Diethylene Glycol, Polyethylene Glycol 등과 같은 폴리올(Polyol)류와 Triethanol amine, Triisopropyl amine 등을 분쇄조제로 첨가하여 사용하면, 분쇄능을 향상시키고 시멘트 강도 증진을 비롯한 물성을 향상시키는 기능을 하는 것이 알려져 있다. 즉, 분쇄조제는 시멘트 클링커를 분쇄하는 과정에서 미립자간의 정전기를 방지하고 반발성을 확대하여 분산성을 향상시켜 클링커 미립자의 표면적을 크게 하여 반응성과 강도를 높이기 위한 것이다.
상기와 같은 분쇄조제들에 관련해서, 미국의 W.R Grace사에서는 미국등록특허 제4,943,323호 및 제6,290,772호에 생산성 향상 및 에너지 비용 절감을 위한 분쇄성능 향상을 목적으로 Triisopropylene amine (TIPA)를 주원료로 하는 분쇄조제를 특허 등록하였으며, TIPA에 트리에탄올아민(TEA)을 일부 혼합하여 분쇄조제로 사용하는 방법도 출원 개시하였다.
일본공개특허 JP 1998-324550 및 대한민국 등록특허 KR 0596507 에는 TEA와 TIPA에 아세트산이나 탄소수가 2 ~ 4개의 카르복실기, 황산염, 에스테르기로의 치환된 화합물을 분쇄조제용 첨가제로 사용하는 방법이 개시되어 있다.
대한민국 등록특허 KR 0650135에는 폴리프로필렌에탄올아민에 글리콜, 알칸올아민을 혼용하여 분쇄조제용 첨가제로 수행하는 방법이 개시되어 있다.
시멘트 산업은 대표적인 이산화탄소 배출 산업이기 때문에 플라이애쉬 또는 슬래그 등의 혼합재를 함유시켜 이산화탄소 배출량을 감축하도록 하고 있다. 시멘트 제조시에 혼합재의 함량이 많아질 경우, 시멘트의 강도저하가 발생하게 된다. 혼합재를 다량 사용하는 콘크리트는 응결시간 지연, 초기강도 저하, 최고 강도 도달에 장기간 소요 등과 같은 성능 저하가 불가피하며, 이로 인해 공사기간이 연장된다거나 조기공사가 요구되는 곳에는 사용할 수 없는 문제가 있다. 또한 혼합재중에서 플라이 애쉬는 화력발전소 등에서 발생된 부산물이기 때문에 플라이 애쉬 자체의 품질 변동이 큰 특징이 있다. 이와 같이 품질 변동이 큰 플라이 애쉬를 다량 사용할 경우, 콘크리트 자체의 품질 변동도 커지는 문제가 있다. 채광된 석회석 원석에 혼합재(슬래그, 플라이애쉬 등)를 증가시켜 얻는 시멘트 클링커의 강도를 증가시키기 위해서 분쇄 과정의 효율성을 향상시켜 시멘트 강도 및 시멘트 유동성을 향상시킬 수 있는 고기능성의 클링커 활성용 분쇄조제가 필요하게 된 것이다.
따라서 플라이애쉬 또는 슬래그 등의 혼합재 사용량 증가에 따른 시멘트 물성의 유지를 해결하는 방안으로 시멘트의 분쇄효율과 강도증진 두 가지 문제를 동시에 해결 할 수 있는 분쇄조제의 기능을 갖는 새로운 클링커 활성용 분쇄를 위한 개선의 여지가 많다.
이에 본 발명자들은 분자구조상 입체적 장애를 극대화한 아민기와 인산기를 함유한 화합물을 시멘트 클링커 화합물에 도입함으로써, 수용성이 우수하고, 흡착, 분산 및 윤활작용을 원활하게 함으로써 시멘트 클링커 입자의 분쇄 효율을 높이고, 시멘트의 수화지연에 의한 장기 강도증진 등의 특성을 가짐을 발견하여, 본 발명을 완성하게 되었다.
미국등록특허 제4,943,323호 미국등록특허 제6,290,772호 일본공개특허 JP 1998-324550 한국등록특허 KR 0596507 한국등록특허 KR 0650135
본 발명의 목적은 수용성이 우수하고, 입자간의 정전기적인 응집력을 방지하여 분쇄 효율을 높일 수 있는 시멘트 클링커 활성화 화합물을 함유하는 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이들의 혼합물을 포함하는 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112013121211107-pat00001
[상기 식에서,
R1 내지 R2는 독립적으로 탄소수 (C1~C10)의 선형 또는 분지형 알킬이거나 탄소수 (C1~C10)의 선형 또는는 분지형 하이드록시 알킬이고,
Figure 112013121211107-pat00002
는 1가의 음이온으로 염소(Cl), 브롬(Br), 설페이트(sulfate), 아황산(sulfite), (C1-C5)알킬설포네이트(alkylsulfonate) 또는 (C1-C5)의 알킬 측쇄를 갖는 아릴설포네이트(arylsulfonate)이다.]
본 발명의 일실시예에 따른, 상기 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물은 하기 화학식 2를 포함하고, 이의 이성질체 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112013121211107-pat00003
본 발명은 상기 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물, 이의 이성질체 또는 이들의 혼합물에 수용성 글리콜류, 저급의 에탄올아민계 화합물 또는 이들의 혼합물을 더 포함하는 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물은 전체 조성물에 대해 상기 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물, 이의 이성질체 또는 이들의 혼합물 10~90 중량%, 수용성 글리콜류 10~90 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 수용성 글리콜류는 모노에틸렌글리콜(monoethylene glycol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 프로필렌글리콜(propylene glycol), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol) 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물은 전체 조성물에 대해 상기 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물, 이의 이성질체 또는 이들의 혼합물 10~90 중량%, 수용성 글리콜류 1~80 중량% 및 저급의 에탄올아민계 화합물 5~30 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 저급의 에탄올아민계 화합물은 N-메틸-N-에탄올아민, N-에틸-N-에탄올아민, N-프로필-N-에탄올아민, N-이소프로필-N-에탄올아민, N,N-디에탄올아민, N,N-디이소프로판올아민 또는 트리에탄올아민, 디이소프로필 에탄올아민, 디에탄올아민 이소프로필아민, 트리이소프로필아민 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물은 시멘트 클링커 100중량부를 기준으로 0.0005~5 중량부로 첨가될 수 있다.
본 발명은 수용성이 우수하고, 분자구조상 입체적 장애를 극대화한 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물, 이의 이성질체 또는 이들의 혼합물을 이용하여, 플라이애쉬 또는 슬래그 등의 혼합재 사용량 증가에 따른 클링커를 미분쇄하는 과정에서 입자간의 정전기적인 응집력을 방지함으로써, 클링커 입자의 흡착, 분산 및 윤활작용을 제공함으로써, 분쇄효율을 높일 수 있다.
또한 본 발명은 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물, 이의 이성질체 또는 이들의 혼합물을 포함하는 시멘트 분쇄조제용 조성물로써, 압축강도에 있어서 매우 우수하며, 수화촉진 및 고강도 발현 특성을 가지는 분쇄조제용 조성물을 제공할 수 있다. 이는 기존의 분쇄조제들보다, 장기 압축강도가 필수적이고 제한이 많은 특수 분야의 건축물 건설에 많은 도움을 줄 것으로 기대된다.
본 발명에 따른 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물을 포함하는 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물에 대하여 이하 상술하나, 이 때 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 용어를 하기와 같이 정의한다.
“미분쇄”는 롤밀 또는 볼밀로 분쇄하여 분말도가 4,000~6,000 ㎠/g 이 되는 것을 의미한다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이들의 혼합물을 포함하는 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112013121211107-pat00004
[상기 식에서,
R1 내지 R2는 독립적으로 탄소수 (C1~C10)의 선형 또는 분지형 알킬이거나 탄소수 (C1~C10)의 선형 또는는 분지형 하이드록시 알킬이고,
Figure 112013121211107-pat00005
는 1가의 음이온으로 염소(Cl), 브롬(Br), 설페이트(sulfate), 아황산(sulfite), (C1-C5)알킬설포네이트(alkylsulfonate) 또는 (C1-C5)의 알킬 측쇄를 갖는 아릴설포네이트(arylsulfonate)이다.]
본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물은 이에 한정되는 것은 아니나, 물에 대한 용해도에 있어, 바람직하게는 R1 및 R2는 탄소수 (C1~C5)의 선형 또는 분지형 알킬이거나 하이드록시 알킬일 수 있다. 이때, 상기 R1 및 R2가 탄소수 C10 초과의 선형 또는 분지형 알킬일 경우, 물에 대한 용해도가 저하되어 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물의 음이온
Figure 112013121211107-pat00006
는 이에 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 염소(Cl) 음이온, 브롬(Br) 음이온, 설페이트(sulfate) 음이온, 아황산(sulfite) 음이온, 메틸 설포네이트(methylsulfonate) 또는 파라-톨루엔설포네이트(para-toluenesulfonate) 음이온 일 수 있으며, 보다 환경적으로 허용 가능한 음이온 일 수 있다. 또한 상기 화학식 1로 표시되는 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물은 수용성이 좋으며, 당량의 수산화나트륨이나 수산화칼륨 등을 첨가하여 염소, 브롬과 같은 할로겐 성분을 제거하고 무염 상태로 제조할 수도 있고, 다른 이온성 작용기로 작용할 수 있는 설페이트(sulfate), 아황산(sulfite), (C1-C20)알킬설포네이트(alkylsulfonate), (C1-C5)의 알킬 측쇄를 갖는 아릴설포네이트(arylsulfonate), 포스페이트(phosphate) 또는 아인산(phosphite)을 첨가하여 수용성이 좋은 염 형태로 제조할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물은 분자 내에 두 개의 아민기를 포함하며, 그중의 하나의 아민기는 4가 암모늄이온으로 음이온과 착염을 형성함으로써, 계면활성제 역할을 하여 미립자들의 분산을 유도하여 응집을 방해한다. 즉, 상기 4가 암모늄이온과 음이온의 착염은 시멘트 클링커의 기계적 분쇄에 의해 생성되는 양이온성 입자들과 착염의 음이온이 친화력을 갖고 흡착되고, 중심의 4가 암모늄이온은 입자간의 반발력을 유도하면서 입체적 장애로 인해 입자간의 분산을 유도하여 준다. 이때, 상기 화학식 1로 표시되는 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물은 분산된 입자가 다시 붙어 응결되지 않도록 분산을 유도하는 동시에 윤활작용을 하여 시멘트 클링커 분쇄시, 분쇄 시간을 줄여주고 입자크기를 고르게 분쇄할 수 있도록 돕는다.
이렇게 분쇄된 미분쇄 시멘트 클링커는 입자 표면에 분쇄조제로 사용한 상기 화학식 1로 표시되는 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물, 이의 이성질체 또는 이들의 혼합물이 코팅되어 분산성이 향상되고, 감수로 기본적인 강도가 증가될 수 있다. 즉, 상기 화학식 1로 표시되는 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물, 이의 이성질체 또는 이들의 혼합물이 코팅된 미분쇄 시멘트 클링커는 고강도를 나타낼 수 있고, 본 발명의 화학식 1로 표시된 화합물의 인산기에 의한 수화지연에 의한 장기압축 강도가 우수한 기능성 시멘트를 제조 할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 하기 화학식 2로 표시되는 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물, 이의 이성질체 또는 이들의 혼합물들로부터 선택될 수 있으나, 이에 한정이 있는 것은 아니다.
[화학식 2]
Figure 112013121211107-pat00007
상기 화학식 2로 표시되는 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물은 상기 4가 암모늄 이온이온과 착염을 형성하는 음이온이 기계적 분쇄에 의해 생성되는 이온과 흡착되고, 상기 4가 암모늄이온이 정전기적인 반발력을 나타내는 역할을 하고, 소수성을 나타내는 R1 내지 R2가 분자구조상 입체적 장애를 극대화하여 분산된 입자를 응집되지 않도록 분산하는 동시에 윤활작용을 하여 단위 시간당 분쇄하는 시간을 줄여주고 입자크기를 고르게 분쇄할 수 있는 역할을 함으로써, 단위시간당 생산효율 증대 및 에너지 비용을 절감시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 상기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물은 단일물 또는 혼합물로서 혼화제로 사용되거나, 분쇄조제로 사용해 클링커 분쇄공정에 첨가하여 사용함으로써, 장기압축강도, 수화촉진 및 고강도 발현 특성을 나타낼 수 있다. 이때, 상기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물은 다른 첨가제와 혼합하여 원하는 조기압축강도로 조절될 수 있으며, 병용되는 첨가제의 예로는 분쇄효율증대를 위한 수용성 글리콜류 또는 아민계 화합물일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
또한 본 발명에 따른 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물은 특별히 한정되지 않으나, 하기 반응식 1의 경로를 통하여 이미 알려져 있는 유기 반응을 통하여 제조될 수 있다.
[반응식 1]
Figure 112013121211107-pat00008
본 발명은 화학식 1로 표시되는 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물, 이의 이성질체 또는 이들의 혼합물과 수용성 글리콜류를 포함하는 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물을 제공한다.
이때, 상기 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물의 조성비는 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물, 이의 이성질체 또는 이들의 혼합물 10~90 중량% 및 수용성 글리콜류 10~90 중량% 일 수 있다.
상기 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물에서 화학식 1로 표시되는 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물, 이의 이성질체 또는 이들의 혼합물은 10~90 중량%, 바람직하게는 20~80 중량%, 더욱 바람직하게는 30~60 중량%일 수 있다. 이때, 상기 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물, 이의 이성질체 또는 이들의 혼합물이 10 중량% 미만일 경우, 상기의 미분쇄 목적을 달성할 수 없으며, 90 중량% 초과일 경우, 오히려 강도를 감소시키는 결과를 초래하므로 바람직하지 않다.
상기 수용성 글리콜류는 모노에틸렌글리콜(monoethylene glycol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 프로필렌글리콜(propylene glycol), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol) 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 단일물 또는 혼합물로서 분쇄조제로 사용해 클링커 분쇄공정에 첨가하며, 고강도를 나타내기 위해 단독, 또는 저급의 에탄올아민계 화합물을 혼합해 사용해서 원하는 강도를 조절할 수 있다.
따라서 본 발명은 화학식 1로 표시되는 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물, 이의 이성질체 또는 이들의 혼합물과 수용성 글리콜류 및 저급의 에탄올아민계 화합물 또는 이들의 혼합물을 포함하는 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물을 제공한다.
상기에서 저급의 에탄올아민계 화합물은 N-메틸-N-에탄올아민, N-에틸-N-에탄올아민, N-프로필-N-에탄올아민, N-이소프로필-N-에탄올아민, N,N-디에탄올아민, N,N-디이소프로판올아민 또는 트리에탄올아민, 디이소프로필 에탄올아민, 디에탄올아민 이소프로필아민, 트리이소프로필아민 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
또한 상기 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물의 조성비는 화학식 1로 표시되는 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물, 이의 이성질체 또는 이들의 혼합물 10~90 중량%, 수용성 글리콜류 1~80 중량% 및 저급의 에탄올아민계 화합물 5 ~ 50 중량% 일 수 있다.
상기 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물에서 화학식 1로 표시되는 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물, 이의 이성질체 또는 이들의 혼합물은 10~90 중량%, 바람직하게는 20~80 중량% 일 수 있다. 이때, 상기 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물, 이의 이성질체 또는 이들의 혼합물이 10 중량% 미만일 경우, 분쇄 목적을 달성할 수 없으며, 90 중량% 초과일 경우, 오히려 강도를 감소시키는 결과를 초래하므로 바람직하지 않다.
상기 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물은 시멘트 클링커 100중량부를 기준으로 상기 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물, 이의 이성질체 또는 이들의 혼합물을 0.0005 ~ 5 중량부로 첨가하는 것이 바람직하며, 0.0005 중량비 미만으로 사용하는 경우 그 효과가 미미하고, 5 중량비를 초과하는 경우 시멘트 제조 과정에서 분산된 입자 사이에 응집 및 엉김 현상이 일어나 분쇄 효율의 향상이 무의미하게 되므로 바람직하지 못하다.
이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 실시예를 들어 설명을 하며, 본 발명은 하기 실시예에 한정되지 않는다.
(실시예 1)
화학식 2로 표시되는 화합물1 (100 g)과 수용성 디에틸렌글리콜 (100 g) 을 혼합하여 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물을 제조했다.
상기 표 1의 화학 조성비를 가지는 시멘트 클링커는 클링커 90 중량%, 석회석 5 중량% 및 석고를 포함한 혼합재(석고, 고로슬래그, Lime Stone, Fly Ash) 5 중량%를 혼합시켜 제조하였다.
상기 시멘트 클링커에, 시멘트 클링커(2kg) 대비 0.02 중량비(40g)의 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물을 혼합하고, 30분 동안 Ball Mill 분쇄를 실시하였다.
상기 실시예 1로 제조되는 시료 각각의 물성 평가로, 분말도는 KS L 5106(공기 투과 장치에 의한 포틀랜드 시멘트의 분말도 시험 방법)에 의거하여 실시하였으며, 잔사 측정은 KS L 5112(표준체 44㎛에 의한 시멘트 분말도의 시험 방법)에 의거하여 실시하였다.
클링커의 화학 조성비
구분 Chemical composition[wt%]
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 K2O
클링커 21.22 5.31 3.84 62.59 2.77 0.60 1.42
석회석 7.77 2.26 1.31 46.09 1.69 0.25 0.68
석고 0.01 - 0.15 31.36 - 48.25 -
(실시예 2)
화학식 2로 표시되는 화합물1 대신 화합물2를 사용하는 것을 제외하고 (실시예 1)과 동일하게 실시하였다(표2 참조).
(실시예 3)
화학식 2로 표시되는 화합물1 대신 화합물3을 사용하는 것을 제외하고 (실시예 1)과 동일하게 실시하였다(표2 참조).
(실시예 4)
화학식 2로 표시되는 화합물1 대신 화합물4를 사용하는 것을 제외하고 (실시예 1)과 동일하게 실시하였다(표2 참조).
(실시예 5)
화학식 2로 표시되는 화합물1 대신 화합물5를 사용하는 것을 제외하고 (실시예 1)과 동일하게 실시하였다(표2 참조).
(비교예 1)
시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물을 사용하지 않고 동량의 물을 혼합하는 것을 제외하고 (실시예 1)과 동일하게 실시하였다(표2 참조).
분쇄능 평가
구분 분말도(㎤/g)
20 min 25 min 30 min
분말도 잔사율 분말도 잔사율 분말도 잔사율
실시예 1 2492 37.5 2761 23.1 3154 15.2
실시예 2 2563 38.7 2812 24.0 3066 14.7
실시예 3 2545 37.1 2774 23.7 3078 14.9
실시예 4 2496 37.4 2801 23.2 3102 14.2
실시예 5 2428 38.1 2793 23.6 3164 15.5
비교예 1 2313 39.2 2631 25.5 2916 17.1
그 결과, 상기 표 2와 같이, 30분 동안 Ball Mill 분쇄를 실시 할 경우, 분말도가 3000 ~ 3200 ㎠/g이고, 잔사율이 16% 이하를 보임을 확인 할 수 있었다. 이는 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물을 사용하지 않은 비교예 1과 비교시, 분말도의 증가와 잔사량의 감소를 보임을 확인 할 수 있었다.
이는 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물에 포함되어 있는 상기 화학식 1로 표시되는 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물의 구조에서 히드록시기 및 4가 암모늄염과 같은 극성 작용기의 도입에 따른 분산성 향상에 따른 효과인 것으로 판단된다.
모르타르 실험은 KS L ISO 679(시멘트 강도 시험 방법)에 의거하여 실시하였으며, 압축강도는 1일, 3일, 7일, 28일 기준으로 측정하였다(표3 참조).
압축강도 실험 평가
종 류 압축강도(㎫) Blaine
1일 (%) 3일 (%) 7일 (%) 28일 (%) (㎤/g)
실시예 1 19.6 101 25.3 100 37.8 100 52.1 117 3209
실시예 2 20.1 103 25.6 101 38.5 102 47.7 107 3255
실시예 3 19.8 101 25.5 100 39.1 104 50.8 114 3345
실시예 4 19.7 101 24.9 98 38.5 102 50.1 112 3255
실시예 5 19.5 100 25.3 100 39.3 104 48.6 109 3300
비교예 1 19.5 100 25.4 100 37.7 100 44.6 100 3220
상기 표3에서 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물을 사용하지 않은 경우의 압축강도를 100%로 하였을 때, 화학식1의 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물을 사용한 경우 3일, 7일의 조기 압축 강도는 유사하였으나, 28일 장기 압축강도는 107~117 %의 장기 압축강도를 보여서 7-17%의 장기 압축강도의 증가를 확인할 수 있었다.
이는 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물에 포함되어 있는 상기 화학식 1로 표시되는 시멘트 클링커 분쇄 활성화 화합물의 구조에서 히드록시기 및 암모늄염과 같은 극성 작용기가 존재하게 됨으로써 수용성을 높이고, 입체적 장애를 극대화하여 분쇄효율 및 정전기적 상호 작용에 의한 분산성을 향상과, 본 발명의 화학식 1로 표시된 화합물의 인산기에 의한 수화지연에 의한 모르타르의 장기 압축 강도를 향상시키는 효과를 나타내는 것으로 판단된다.

Claims (8)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이들의 혼합물을 포함하는 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112016017574263-pat00009

    [상기 식에서,
    R1 내지 R2는 독립적으로 (C1~C10)의 선형 또는 분지형 알킬이거나 (C1~C10)의 선형 또는 분지형 하이드록시 알킬이고,
    Figure 112016017574263-pat00010
    는 1가의 음이온으로 염소(Cl), 브롬(Br), (C1-C5)알킬설포네이트(alkylsulfonate) 또는 (C1-C5)의 알킬 측쇄를 갖는 아릴설포네이트(arylsulfonate)이다.]
  2. 제 1항에 있어서,
    하기 화학식 2로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이들의 혼합물을 포함하는 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물.
    [화학식 2]
    Figure 112013121211107-pat00011
  3. 제 1항에 있어서,
    수용성 글리콜류, 저급의 에탄올아민계 화합물 또는 이들의 혼합물을 더 포함하는 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물.
  4. 제 3항에 있어서,
    전체 조성물에 대해 상기 시멘트 클링커 분쇄조제 화합물, 이의 이성질체 또는 이들의 혼합물 10~90 중량%, 수용성 글리콜류 10~90 중량%를 포함하는 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 수용성 글리콜류는 모노에틸렌글리콜(monoethylene glycol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 프로필렌글리콜(propylene glycol), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol) 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물.
  6. 제 3항에 있어서,
    전체 조성물에 대해 상기 시멘트 클링커 분쇄조제 화합물, 이의 이성질체 또는 이들의 혼합물 10~90 중량%, 수용성 글리콜류 1~80 중량% 및 저급의 에탄올아민계 화합물 5~30 중량%를 포함하는 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 저급의 에탄올아민계 화합물은 N-메틸-N-에탄올아민, N-에틸-N-에탄올아민, N-프로필-N-에탄올아민, N-이소프로필-N-에탄올아민, N,N-디에탄올아민, 트리에탄올아민, 디이소프로필 에탄올아민 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물은 시멘트 클링커 100 중량부를 기준으로 0.0005~5 중량부로 첨가되는 것을 특징으로 하는 시멘트 클링커 분쇄조제용 조성물.
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