KR101690928B1 - 콘시럽 및/또는 액당을 이용한 콘크리트용 혼화제의 제조방법 - Google Patents

콘시럽 및/또는 액당을 이용한 콘크리트용 혼화제의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘시럽 및/또는 액당을 이용한 콘크리트용 혼화제의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 콘시럽, 액당 또는 이들의 혼합물을 준비하는 원료준비단계; 상기 원료준비단계에서 준비된 콘시럽, 액당 또는 이들의 혼합물에 폴리카르복실레이트 및 글루타민산나트륨을 혼합하는 혼합물제조단계; 및 상기 혼합물제조단계를 통해 제조된 혼합물에 첨가제를 혼합하는 첨가제혼합단계로 이루어진다.
상기의 과정을 통해 제조되는 콘크리트용 혼화제는 콘시럽 및 액당을 혼합하여 제조되기 때문에 제조비용이 저렴하며, 폴리카르복실레이트계 혼화제를 사용하여 제조된 콘크리트와 동등한 압축강도 및 동결융해성을 나타내는 콘크리트를 제공한다.

Description

콘시럽 및/또는 액당을 이용한 콘크리트용 혼화제의 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF CONCRETE ADMIXTURE USING CORNSYRUP AND/OR LIQUID SUGAR}
본 발명은 콘시럽 및/또는 액당을 이용한 콘크리트용 혼화제의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리카르복실레이트계 혼화제에서 일정량의 폴리카르복실레이트 대신에 콘시럽 및/또는 액당을 혼합하는 것으로 제조비용이 저렴하며, 종래의 폴리카르복실레이트계 혼화제를 사용한 콘크리트와 동등한 압축강도 및 동결융해성을 나타내는 콘크리트를 제공할 수 있는 콘시럽 및/또는 액당을 이용한 콘크리트용 혼화제의 제조방법에 관한 것이다.
콘크리트는 현대의 건축 및 토목 공사에 있어 근간을 이루는 것으로서, 콘크리트의 강도는 첨가된 재료 및 성분들이 얼마나 균질하게 혼합되어 있는가의 여부에 따라 달라진다. 이러한 측면에서, 콘크리트 제조시 사용되는 재료 및 성분들의 균질한 상태를 극대화하기 위한 혼화제의 사용 및 성능이 우수한 새로운 혼화제의 개발이 필수적이다. 최근 대형안전사고의 증가로 인하여 안전에 대한 경각심이 높아지고 있고, 건물의 대형화에 따른 콘크리트의 고강도와 고품질이 더욱 요구되고 있는 가운데 해마다 콘크리트의 제조에 있어서 혼화제의 수요량도 꾸준히 증가하고 있으며, 생산업계의 자체 기술개발이 활발히 진행되고 있다.
혼화제는 콘크리트에 많은 기능성을 부여하는데 물리적, 화학적 작용으로 경 화중인 콘크리트나 경화된 콘크리트의 성질을 개선시키기도 하고, 경제성을 높이는 등의 목적으로 사용된다. 이러한 혼화제는 일반적으로 혼화제를 사용할 때의 효과와 용도에 따라 분류되는데 콘크리트의 공기량, 단위수량, 응결, 초기경화 속도 등에 미치는 효과에 따라 AE(air entraining agent)제, 감수제(water reducing agent), AE감수제(air entraining and water reducing agent), 고성능감수제, 유동화제, 초지연제, 수중 콘크리트용 혼화제, 방청제, 수축저감제, 수화열 억제제, 팽창제 및 방동 내한제 등으로 나누어진다.
특히, 감수제는 리그닌술폰산염계, 옥시칼본산염계, 알킬아릴술폰산염계, 멜라민술폰산염계, 폴리카르복실레이트계, 폴리올 유도체 등으로 분류된다.
이중, 폴리카르복실레이트계 감수제는 우수한 감수효과를 나타내어 콘크리트에 압축강도 및 동결융해성을 향상시키는데, 종래에 폴리카르복실레이트계 감수제는 비용이 고가이기 때문에, 콘크리트의 제조비용을 증가시키는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기한 폴리카르복실레이트계 혼화제의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 폴리카르복실레이트를 일정량 대체하여 콘시럽 및/또는 액당을 혼합함으로써 제조비용이 저렴하며, 폴리카르복실레이트계 혼화제를 사용한 콘크리트와 동등한 압축강도 및 동결융해성을 나타내는 콘크리트를 제공하는 콘시럽 및/또는 액당을 이용한 콘크리트용 혼화제의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 유동화제, 지연제, 경화촉진제, 방청제, 발포제, 방수제, 증점제 및 소포제 등의 첨가제가 투입되어 압축강도와 동결융해에 대한 저항성이 우수한 콘크리트를 제공하는 콘시럽 및/또는 액당을 이용한 콘크리트용 혼화제의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 콘시럽, 액당 또는 이들의 혼합물을 준비하는 원료준비단계; 상기 원료준비단계에서 준비된 콘시럽, 액당 또는 이들의 혼합물에 폴리카르복실레이트 및 글루타민산나트륨을 혼합하는 혼합물제조단계; 상기 혼합물제조단계를 통해 제조된 혼합물에 첨가제를 혼합하는 첨가제혼합단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘시럽 및/또는 액당을 이용한 콘크리트용 혼화제의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 혼합물제조단계는 상기 콘시럽, 액당, 또는 콘시럽과 액당의 혼합물 100 중량부에 폴리카르복실레이트 5 내지 60 중량부 및 글루타민산나트륨 5 내지 50 중량부를 혼합하여 이루어진다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 콘시럽은 고형분의 함량이 30내지 70중량%인 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 콘시럽에는 콘시럽 100 중량부 대비 리그닌 0.1 내지 5 중량부가 더 함유되는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 액당은 고형분의 함량이 30 내지 70중량%인 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 액당에는 액당 100 중량부 대비 리그닌 0.1 내지 5 중량부가 더 함유되는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 콘시럽 및 액당의 혼합물은 콘시럽 및 액당이 0 내지 100: 100 내지 0의 혼합비율로 사용할 수 있다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 첨가제혼합단계는 상기 혼합물제조단계를 통해 제조된 혼합물에 유동화제, 지연제, 경화촉진제, 방청제, 발포제, 방수제, 증점제 및 소포제로 이루어진 첨가제 1 내지 20 중량부를 혼합하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명에 따른 콘시럽 및/또는 액당을 이용한 콘크리트 혼화제의 제조방법은 고가의 폴리카르복실레이트를 일정량 대체하여 혼합 사용하기 때문에 제조비용이 저렴하며, 폴리카르복실레이트계 혼화제를 사용한 콘크리트와 동등한 압축강도 및 동결융해성을 나타내는 콘크리트를 제조할 수 있는 혼화제를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
또한, 유동화제, 지연제, 경화촉진제, 방청제, 발포제, 방수제, 증점제 및 소포제 등의 첨가제가 혼합되어 압축강도와 동결융해에 대한 저항성이 우수한 콘크리트를 제조할 수 있는 혼화제를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 콘시럽 및/또는 액당을 이용한 콘크리트용 혼화제의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 따른 콘시럽 및/또는 액당을 이용한 콘크리트용 혼화제의 제조방법은 콘시럽, 액당 또는 이들의 혼합물을 준비하는 원료준비단계(S101); 상기 원료준비단계에서 준비된 콘시럽, 액당 또는 이들의 혼합물에 폴리카르복실레이트 및 글루타민산나트륨을 혼합하는 혼합물제조단계(S103); 상기 혼합물제조단계를 통해 제조된 혼합물에 첨가제를 혼합하는 첨가제혼합단계(S105)로 이루어진다.
상기 원료준비단계(S101)는 본 발명의 가장 주요한 구성 요소인 콘시럽 및 액당 중의 어느 하나 이상을 준비하는 단계로서, 상기 콘시럽 및 액당은 시중에서 판매하고 있는 제품, 예를 들어 DS-ECOMIXTM, R40TM 등을 사용할 수 있다.
상기 콘시럽과 액당은 고형분의 함량이 전체 중량에서 30 내지 70중량%, 바람직하게는 40 내지 50중량%인 것이 바람직하다. 상기 고형분의 함량이 30중량% 미만인 경우에는 점도가 낮아지며, 고형분의 함량이 70중량%를 초과하는 경우에는 혼화제의 점도가 지나치게 증가하여 콘크리트를 형성하는 시멘트와의 혼합성이 저하되며 제조비용을 증가시키게 된다.
또한, 상기 콘시럽은 콘시럽 100중량부 대비 리그닌 0.1 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.5 내지 1 중량부를 함유할 수 있다.
또한, 상기 액당은 액당 100 중량부 대비 리그닌 0.1 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.5 내지 1 중량부를 함유할 수 있다.
상기 콘시럽 및 액당에 소량의 리그닌 함유에 의하여 추후 제조되는 콘크리트 혼화제의 감수성을 향상시키게 된다.
상기 준비된 콘시럽, 액당 또는 이들의 혼합물은 고가의 폴리카르복실레이트계 혼화제의 폴리카르복실레이트를 대체하여 낮은 가격으로 제조할 수 있으면서도 폴리카르복실레이트계 혼화제와 동등한 압축강도 및 동결융해성을 나타내는 역할을 한다.
또한, 상기 콘시럽과 액당은 상기 폴리카르복실레이트와 유사하게 본 발명에 따른 콘시럽 및/또는 액당을 이용한 콘크리트용 혼화제의 점도를 조절하는 역할을 하는데, 폴리카르복실레이트 보다 저렴한 가격을 나타내기 때문에, 혼화제의 제조비용을 절감하는 역할을 한다.
상기 단계에서 콘시럽과 액당의 혼합물은 콘시럽과 액당이 0 내지 100: 100 내지 0의 중량비, 바람직하게는 1 내지 99: 99: 1의 중량비, 보다 바람직하게는 10 내지 90: 90 내지 10의 중량비로 사용자가 적절히 혼합하여 사용할 수 있다. 이와 같이 콘시럽과 액당의 혼합 비율을 상기 범위로 조절하더라도 본 발명에 따른 콘크리트용 혼화제를 제조하는데 아무런 문제가 없다.
상기 혼합물제조단계(S103)는 상기 원료준비단계(S101)를 통해 준비된 콘시럽, 액당 또는 이들의 혼합물에 폴리카르복실레이트 및 글루타민산나트륨을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계로, 상기 원료준비단계(S101)를 통해 준비된 콘시럽, 액당, 또는 콘시럽과 액당의 혼합물 100중량부에 폴리카르복실레이트 5 내지 60 중량부, 글루타민산나트륨 5 내지 50 중량부를 혼합하고 150 내지 200rpm의 속도로 교반하여 이루어진다.
상기 폴리카르복실레이트는 본 발명에 따른 콘시럽 및/또는 액당을 이용한 콘크리트용 혼화제의 점도를 조절하는 역할을 하는데, 상기 폴리카르복실레이트의 함량이 5 중량부 미만이면 혼화제의 점도가 낮아 콘크리트의 물성을 저하시키고, 상기 폴리카르복실레이트의 함량이 60 중량부를 초과하게 되면 혼화제의 점도가 지나치게 증가하여 콘크리트를 형성하는 시멘트와의 혼합성이 저하되며 제조비용을 증가시키게 된다.
또한, 상기 글루타민산나트륨은 콘트리트의 감수 및 조강 효과를 향상시키는 역할을 하는데, 상기 글루타민산나트륨의 함량이 5 중량부 미만으로 함유되면 상기의 효과가 미미하며, 상기 글루타민산나트륨의 함량이 50 중량부를 초과하게 되면 콘크리트의 경화속도가 지나치게 증가하여 작업성이 저하된다.
상기 첨가제혼합단계(S105)는 상기 혼합물제조단계(S103)를 통해 제조된 혼합물에 첨가제를 혼합하는 단계로, 상기 혼합물제조단계(S103)를 통해 제조된 혼합물에 유동화제, 지연제, 경화촉진제, 방청제, 발포제, 방수제, 증점제 및 소포제로 이루어진 첨가제를 1 내지 20 중량부로 혼합하여 이루어지는데, 상기 유동화제, 지연제, 경화촉진제, 방청제, 발포제, 방수제, 증점제 및 소포제는 콘크리트용 첨가제로 사용되는 일반적인 성분이므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
이하에서는, 본 발명에 따른 콘시럽 및/또는 액당을 이용한 콘크리트용 혼화제의 제조방법을 통해 제조된 혼화제의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.
<실시예 1>
고형분 함량이 40%인 콘시럽 1000g을 170rpm의 속도로 교반하면서 폴리카르복실레이트 200g 및 글루타민산나트륨 200g을 혼합하고 교반이 완료되면 상기 교반된 혼합물에 알킬아릴술폰산염 30g을 투입하여 콘크리트용 혼화제를 제조하였다.
<실시예 2>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 폴리카르복실레이트 500g 및 글루타민산 500g을 투입하여 콘크리트용 혼화제를 제조하였다.
<실시예 3>
고형분 함량이 40%인 액당 1000g을 170rpm의 속도로 교반하면서 폴리카르복실레이트 200g 및 글루타민산나트륨 200g을 혼합하고 교반이 완료되면 상기 교반된 혼합물에 알킬아릴술폰산염 30g을 투입하여 콘크리트용 혼화제를 제조하였다.
<실시예 4>
상기 실시예 3과 동일하게 진행하되, 폴리카르복실레이트 500g 및 글루타민산 500g을 투입하여 콘크리트용 혼화제를 제조하였다.
<실시예 5>
고형분 함량이 40%인 콘시럽 500g과 고형분 함량이 40%인 액당 500g을 170rpm의 속도로 교반하면서 폴리카르복실레이트 200g 및 글루타민산나트륨 200g을 혼합하고 교반이 완료되면 상기 교반된 혼합물에 알킬아릴술폰산염 30g을 투입하여 콘크리트용 혼화제를 제조하였다.
<실시예 6>
상기 실시예 5와 동일하게 진행하되, 폴리카르복실레이트 500g 및 글루타민산 500g을 투입하여 콘크리트용 혼화제를 제조하였다.
<실시예 7>
상기 실시예 5와 동일하게 진행하되, 고형분 함량이 40%인 콘시럽 100g과 고형분 함량이 40%인 액당 900g을 사용하여 콘크리트용 혼화제를 제조하였다.
<실시예 8>
상기 실시예 5와 동일하게 진행하되, 고형분 함량이 40%인 콘시럽 900g과 고형분 함량이 40%인 액당 100g을 사용하여 콘크리트용 혼화제를 제조하였다.
<비교예 1>
폴리카르복실레이트 1000g에 알킬벤젠술폰산염계 AE제 10g, 지방알코올분산제 5g을 혼합한 후에 60℃의 온도에서 2시간 동안 반응시켜 콘크리트용 혼화제를 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 8 및 비교예 1을 통해 제조된 콘크리트용 혼화제 각각을 시멘트 300kg, 물 150kg, 굵은골재 1000kg 및 잔골재 750kg으로 이루어진 콘크리트 조성물에 2kg 함유하여 혼합한 후에 제조된 콘크리트의 물성을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.
(단, 감수율은 물/시멘트 × 100으로 계산되는 값의 감소치를 나타낸 것이며, 재령은 콘크리트 혼합물을 거푸집에 충전시킨 후의 방치 기간을 나타낸 것이다.)
구분15
감수율 압축강도비(%) 길이변화비
(%)		 동결융해에 대한 저항성(%)
재령3일 재령7일 재령28일
기준 10이상 115이상 110이상 110이상 120이하 80이상
실시예 1 15 123 122 123 103 96
실시예 2 16 124 123 122 104 95
실시예 3 15 124 123 123 104 95
실시예 4 16 125 124 123 102 96
실시예 5 16 125 125 124 103 97
실시예 6 17 126 125 124 102 97
실시예 7 16 126 125 124 102 96
실시예 8 16 125 124 124 103 95
비교예 1 15 125 123 122 104 96
위에 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 8를 통해 제조된 콘크리트용 혼화제가 사용된 콘크리트는 가격이 고가인 폴리카르복실레이트의 함량이 낮아도 비교예 1을 통해 제조된 콘크리트용 혼화제가 사용된 콘크리트와 감수율, 압축강도, 길이변화비 및 동결융해에 있어서 대등한 물성을 나타내는 것을 알 수 있다.
S101 ; 원료준비단계
S103 ; 혼합물제조단계
S107 ; 첨가제혼합단계

Claims (6)

  1. 콘시럽 및 액당 중의 어느 하나 이상을 준비하는 원료준비단계(S101); 상기 원료준비단계에서 준비된 콘시럽, 액당 또는 이들의 혼합물에 폴리카르복실레이트 및 글루타민산나트륨을 혼합하는 혼합물제조단계(S103); 및 상기 혼합물제조단계를 통해 제조된 혼합물에 첨가제를 혼합하는 첨가제혼합단계(S105)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘시럽 또는 액당을 이용한 콘크리트용 혼화제의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 콘시럽 및 액당은 각각 고형분의 함량이 30 내지 70중량%인 것을 특징으로 하는 콘시럽 또는 액당을 이용한 콘크리트용 혼화제의 제조방법.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 콘시럽 및 액당은 각각 콘시럽 또는 액당 100 중량부 대비 리그닌 0.1 내지 5 중량부가 더 함유되는 것을 특징으로 하는 콘시럽 또는 액당을 이용한 콘크리트용 혼화제의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 혼합물제조단계는 상기 콘시럽, 액당 또는 이들의 혼합물 100 중량부에 폴리카르복실레이트 5 내지 60중량부 및 글루타민산나트륨 5 내지 50중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘시럽 또는 액당을 이용한 콘크리트용 혼화제의 제조방법.
  5. 청구항 1 또는 4에 있어서,
    상기 콘시럽과 액당의 혼합물은 콘시럽과 액당이 0 내지 100: 100 내지 0의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는 콘시럽 또는 액당을 이용한 콘크리트용 혼화제의 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 첨가제혼합단계는 상기 혼합물제조단계를 통해 제조된 혼합물에 유동화제, 지연제, 경화촉진제, 방청제, 발포제, 방수제, 증점제 및 소포제로 이루어진 첨가제 1 내지 20 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘시럽 또는 액당을 이용한 콘크리트용 혼화제의 제조방법.
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KR20030037597A (ko) * 2001-11-06 2003-05-14 주식회사 지비알씨 당밀 발효 부산물을 포함하는 콘크리트용 혼화제
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