KR101843816B1 - 유기계 자기치유 혼화재의 제조방법과 그 유기계 자기치유 혼화재를 이용한 조기발현형 유무기 융합 자기치유 혼화재 조성물, 그리고 그 유무기 융합 자기치유 혼화재를 포함하는 자기치유 시멘트 결합재 조성물 - Google Patents

유기계 자기치유 혼화재의 제조방법과 그 유기계 자기치유 혼화재를 이용한 조기발현형 유무기 융합 자기치유 혼화재 조성물, 그리고 그 유무기 융합 자기치유 혼화재를 포함하는 자기치유 시멘트 결합재 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초기에 더욱 빠른 자기치유 성능 발현이 가능한 조기발현형 유무기 융합 자기치유 혼화재 관련 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자기치유 성능의 조기발현에 기여하는 유기계 자기치유 혼화재의 바람직한 제조방법과, 그러한 제조방법으로 제조된 유기계 자기치유 혼화재를 이용한 조기발현형 유무기 융합 자기치유 혼화재 조성물, 그리고 그러한 조기발현형 유무기 융합 자기치유 혼화재를 포함하는 자기치유 시멘트 결합재 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 유기계 자기치유 혼화재의 제조방법은, 인산나트륨염 0.1~4중량부, 결정 셀룰로오스 0.1~3중량부, 아세트산칼슘 0.1~1.5중량부를 포함하여 구성된 유기계 자기치유 혼화재를 제조하는 방법으로, 유기계 자기치유 혼화재의 구성재료를 준비하는 제1단계; 제1단계에서 준비한 구성재료와 함께 분쇄조제로서 메틸기(-CH3)를 가지는 클로로실란 화합물((CH3)xHySiClz, x=1~3, y=0~1, z=1~2)을 분쇄기에 투입하여 혼합분쇄하는 제2단계; 제2단계의 혼합분쇄물을 자연건조하는 제3단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

유기계 자기치유 혼화재의 제조방법과 그 유기계 자기치유 혼화재를 이용한 조기발현형 유무기 융합 자기치유 혼화재 조성물, 그리고 그 유무기 융합 자기치유 혼화재를 포함하는 자기치유 시멘트 결합재 조성물{Hybrid Admixture Composition with Early Self-Healing Development Properties and Cement Binder Composition Using the same}
본 발명은 초기에 더욱 빠른 자기치유 성능 발현이 가능한 조기발현형 유무기 융합 자기치유 혼화재 관련 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자기치유 성능의 조기발현에 기여하는 유기계 자기치유 혼화재의 바람직한 제조방법과, 그러한 제조방법으로 제조된 유기계 자기치유 혼화재를 이용한 조기발현형 유무기 융합 자기치유 혼화재 조성물, 그리고 그러한 조기발현형 유무기 융합 자기치유 혼화재를 포함하는 자기치유 시멘트 결합재 조성물에 관한 것이다.
콘크리트는 지구상에서 가장 널리 사용되고 있는 재료로, 토목, 건축, 플랜트에 이르기까지 대부분의 구조물은 콘크리트를 사용하여 건설되고 있다. 콘크리트는 타설이나 성형 후 일정 기간이 지나면, 그 성능이 점차 저하하고 노후화되므로 콘크리트 구조물은 항상 보수나 보강과 같은 일정한 유지관리 활동을 해야 하는 번거로움이 있다.
최근 자기치유 콘크리트 기술이 주목받고 있다. 자기치유 콘크리트 기술은 기존 콘크리트 유지관리 기술과 달리 콘크리트 구조물의 균열발생시 스스로 복원하고 치유하는 기술로서, 추가적인 보수공사가 필요하지 않으므로 콘크리트의 사용기간을 연장시키고 유지관리 비용을 절감할 수 있다. 자기치유 콘크리트 기술 관련 선행 특허문헌으로는 특허 제10-1303622호, 특허 제10-1308084호, 특허 제10-1586416호 등이 있다.
위와 같은 선행 특허문헌에 따른 자기치유 혼화재는 무기계 소재의 팽윤재, 팽창재, 첨가제로 구성되며, 이러한 혼화재의 작용은 다음과 같다. 먼저 팽윤제가 균열을 통해 침투한 수분과 반응하여 팽윤함으로써 균열부에 팽창성 반응물의 점착이 유도되고, 이어 팽창재가 공급된 수분에 의하여 팽창성 수화물을 생성하면서 균열부를 복원하며, 마지막으로 균열부의 복원과정에서 이산화탄소(CO2)의 공급으로 첨가제가 탄산화반응하여 반응물의 생성하면서 치유속도 개선 및 균열부 경도 증진에 역할한다. 그러나 위와 같은 무기계 자기치유 혼화재를 적용한 시멘트 복합체는 자기치유 생성물 형성을 통한 치유 복원에 14일 이상의 시간이 소요되는 단점이 있다. 이는 무기계 자기치유 혼화재 자체의 칼슘이온용출특성이 낮기 때문인데, 다시 말해 용출된 칼슘이온과 이산화탄소가 반응하여 생성물을 형성하는데 느리므로 균열부위에서 누수되는 물에 의해 소량씩 생성되는 자기치유 생성물이 충분히 고착되기까지 시간을 많이 소요된다.
기존 무기계 자기치유 혼화재의 성능 발현이 지연되는 단점을 개선하고자 본 발명자들은 무기계 자기치유 혼화재에 유기계 소재를 융합한 유무기 융합 자기치유 혼화재를 개발하여 대한민국특허출원 제10-2016-23279호로 출원한 바가 있다. 본 발명자들은 대한민국특허출원 제10-2016-23279호를 좀더 발전시켜 초기에 더욱 빠른 자기치유성능 발현이 가능한 본 발명을 완성하게 되었다.
대한민국특허 제10-1303622호 대한민국특허 제10-1308084호 대한민국특허 제10-1586416호 대한민국특허출원 제10-2016-23279호
본 발명은 유무기 융합 자기치유 혼화재를 더욱 개선하고자 개발된 것으로서, 초기 반응성 향상을 통해 초기에 더욱 빠른 자기치유 성능 발현이 가능한 조기발현형 유무기 융합 자기치유 혼화재 조성물과, 이를 이용한 자기치유 시멘트 결합재 조성물을 제공하는데 기술적 과제가 있다.
또한 본 발명은 조기발현형 유무기 융합 자기치유 혼화재 조성물에서 자기치유 성능의 조기발현에 기여하는 유기계 자기치유 혼화재의 바람직한 제조방법을 제공하고자 한다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 유기계 자기치유 혼화재의 제조방법, 조기발현형 유무기 융합 자기치유 혼화재 조성물 그리고 자기치유 시멘트 결합재 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 유기계 자기치유 혼화재의 제조방법은, 인산나트륨염 0.1~4중량부, 결정 셀룰로오스 0.1~3중량부, 아세트산칼슘 0.1~1.5중량부를 포함하여 구성된 유기계 자기치유 혼화재를 제조하는 방법으로, NaxHyPO4nH2O(x=1~3, y=0 또는 1, n=1/2,6,8,12)인 인산나트륨염; 평균입경 6~50micron, 비중 1.50~1.60이며 알칼리조건에서 팽창특성이 있는 결정 셀룰로오스; formate, acetate, propionate, butyrate 중 하나 이상에 의한 칼슘염;으로 하여 유기계 자기치유 혼화재의 구성재료를 준비하는 제1단계; 제1단계에서 준비하는 구성재료와 함께 분쇄조제로서 메틸기(-CH3)를 가지는 클로로실란 화합물((CH3)xHySiClz, x=1~3, y=0~1, z=1~2)을 분쇄기에 투입하여 혼합분쇄하는 제2단계; 제2단계의 혼합분쇄물을 자연건조하는 제3단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 조기발현형 유무기 융합 자기치유 혼화재 조성물은, 상기와 같이 제조된 유기계 자기치유 혼화재;와, SiO2 함량이 90중량% 이상이고 비중이 2.0~2.8이며 분말도가 10,000~200,000㎠/g인 수용성 규산질 분말 1~25중량부, Al2(SO4)3, AlK(SO4)2 중 하나 이상으로 마련된 수용성 무기질계 겔화재 1~15중량부, CaSO4, CaSO42H2O, CaSO41/2H2O 중 하나 이상 35~70중량%와 Na2SO4, K2SO4 중 하나 이상 30~65중량%로 조성된 알칼리설페이트 0.5~15중량부, Al2O3nNa2O(n=1.3~1.8)로 구성되면서 Na2O 함량이 35중량% 이상, 겉보기밀도 0.4~0.7g/㎤인 알루민산나트륨 0.1~5중량부, KFnH2O(n=0~2)인 응결지연제 0.1~1.5중량부를 포함하여 조성된 무기계 자기치유 혼화재;를 포함하여 구성되되, 무기계 자기치유 혼화재와 유기계 자기치유 혼화재가 1:0.2~1의 중량비로 혼합 조성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자기치유 시멘트 결합재 조성물은, 상기와 같은 유무기 융합 자기치유 혼화재 4~65중량%; 포틀랜드시멘트 35~96중량%;를 포함하여 조성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째, 본 발명은 침상형의 결정생성물 형태로 자기치유물을 생성하는 유무기 융합 자기치유 혼화재에 사용하기 위한 유기계 자기치유 혼화재로, 분쇄처리를 통해 초기 반응성을 향상시켜 초기에 더욱 빠른 자기치유성능 발현에 기여할 수 있는 유기계 자기치유 혼화재를 제공할 수 있다.
둘째, 본 발명에 따른 유무기 융합 자기치유 혼화재는 자기치유성능을 초기에 더욱 빨리 발현시킬 수 있기 때문에, 자기치유 콘크리트 기술로 유리하게 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 [시험예2]에서 실시예와 비교예에 대한 투수시험 결과를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 기존 유기계 자기치유 혼화재의 자기치유성능 향상을 위해 유기계 자기치유 혼화재를 분쇄조제를 이용하여 분쇄 처리하여 제조한다는데 특징이 있다. 유기계 자기치유 혼화재는 초기에 빠른 자기치유성능 발현이 가능한 특징이 있는데, 기존 유기계 자기치유 혼화재는 분말상태이나 입자가 고미분말 형태가 아니어서 자기치유 생성물의 초기 형성에 한계가 있는바, 본 발명은 유기계 자기치유 혼화재를 분쇄 처리함으로써 반응성 향상을 도모하여 초기에 더욱 빠른 자기치유성능 발현을 이끌고자 한 것이다.
구체적으로 본 발명에 따른 유기계 자기치유 혼화재의 제조방법은, 인산나트륨염 0.1~4중량부, 결정 셀룰로오스 0.1~3중량부, 아세트산칼슘 0.1~1.5중량부를 포함하여 구성된 유기계 자기치유 혼화재;를 포함하여 조성된 유기계 자기치유 혼화재를 제조하는 방법으로, 유기계 자기치유 혼화재의 구성재료를 준비하는 제1단계; 제1단계에서 준비하는 구성재료와 함께 분쇄조제를 분쇄기에 투입하여 혼합분쇄하는 제2단계; 제2단계의 혼합분쇄물을 건조하는 제3단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
유기계 자기치유 혼화재에서 인산나트륨염은 약산성의 특성으로 OH- 이온과 H+ 이온 간 중성화결합반응이 쉽게 일어나면서 칼슘이온이 수중으로 용출되어 나오도록 해주는 역할을 한다. 칼슘이온용출이 용이하게 됨으로써 자기치유 생성물인 탄산칼슘생성이 더 쉽고 촉진되도록 가능한 것이다. 인산나트륨염은 0.1~4중량부 사용하는데, 0.1중량부 미만이면 유기계 자기치유 생성물 형성이 저하되어 자기치유 성능 향상이 부족하고, 4.0중량부 초과하면 모르타르의 알칼리 특성이 저하되어 모르타르의 물리성능, 자기치유생성물 형성 특성 및 경화특성 저하 문제가 나타난다. 인산나트륨염은 NaxHyPO4nH2O(x=1~3, y=0 또는 1, n=1/2,6,8,12)이면 바람직하다.
유기계 자기치유 혼화재에서 결정 셀룰로오스는 섬유상 형태로 자기치유 생성물이 성장되는 것을 도와주는 역할을 하는 재료가 되며, 미세 셀룰로오스결정이 망상구조를 형성하고 있는 것으로서 평균입경 6~50micron, 비중 1.50~1.60이며 알칼리조건에서 일부 팽창특성이 있으면 된다. 결정 셀룰로오스는 0.1~3중량부 사용하는데, 0.1중량부 미만이면 유기계 치유생성물 형성이 저하되어 자기치유 성능 향상이 부족하고, 3중량부 초과하면 과다 혼입으로 초기 혼합 특성 저하와 경화 시편에 대한 물리성능 저하가 나타난다.
유기계 자기치유 혼화재에서 칼슘염은 자기치유 생성물 형성에 도움이 되도록 추가적으로 칼슘이온을 제공하기 위해 사용한 재료가 되며, 0.1~1.5중량부 사용한다. 0.1중량부 미만이면 자기치유 생성물 형성에 필요한 칼슘이온 용출특성 향상이 낮아져 치유 성능 향상이 부족하고, 1.5중량부 초과하면 과도한 응결지연으로 인한 강도특성 저하가 나타난다. 칼슘염은 formate, acetate, propionate, butyrate 중 하나 이상에 칼슘이 결합된 형태이면 적당하며, 실시예에서는 아세트산의 칼슘염인 아세트산칼슘을 바람직하게 적용하고 있다.
위와 같은 구성재료의 유기계 자기치유 혼화재는 분말상태이기는 하나, 분쇄조제와 함께 분쇄기에서 혼합분쇄하여 더욱 고미분화한다. 고미분화는 반응성을 향상시키기 위함이다. 이때 분쇄조제는 메틸기(-CH3)를 가지는 투명액상의 클로로실란 화합물((CH3)xHySiClz, x=1~3, y=0~1, z=1~2)을 사용하며, 바람직하게는 메틸디클로로실란(methyldichlorosilane, (CH3)HSiCl2, boiling point(bp) 41℃, 비중 1.10, 활성도 85%), 디메틸디클로로실란(Dimethyldichlorosilane, (CH3)2SiCl2, bp 70℃, 비중 1.07, 활성도 85%), 트리메틸클로로실란(Trimethylchlorosilane, (CH3)3SiCl, bp 57℃, 비중 0.85, 활성도 76%) 중에서 하나 이상 포함하도록 한다.
분쇄기로는 볼밀이 적당한데, 분쇄조제는 유기계 자기치유 혼화재의 구성재료 총량 대비 1~6중량%로 준비하여 볼밀에 투입하고 유기계 자기치유 혼화재 1kg에 3~7hr 분쇄시간으로 실시하면 적당하다. 분쇄조제가 1중량% 미만이면 유기계 자기치유 혼화재의 분산성이 낮아 혼화재의 분쇄특성이 낮아지고, 6중량% 초과하면 과도한 분쇄조제 혼입으로 인해 유기계 자기치유 혼화제가 부분적으로 응집되면서 분쇄가 완전히 이루어지지 않는다. 분쇄처리 시간이 3hr 미만이면 분쇄부족으로 고미분화가 어렵고 7hr 초과하면 오히려 혼화재가 서로 붙으면서 플레이크(flake) 형태가 되는 경향이 있다.
분쇄기로 분쇄처리한 후에는 건조하는데, 대기 중에 1일 이상 자연건조할 경우 분쇄조제인 클로로실란 화합물은 자연기화하는 특성으로 제거되므로 별도의 세정이 필요 없다.
위와 같이 제조된 유기계 자기치유 혼화재는 무기계 자기치유 혼화재에 함께 사용하면 초기에 이어 중장기까지 자기치유 성능발현을 극대화할 수 있다. 본 발명에서 무기계 자기치유 혼화재는, 수용성 규산질 분말 1~25중량부, 수용성 무기질계 겔화재 1~15중량부, 알칼리 설페이트 0.5~15중량부, 알루민산나트륨 0.1~5중량부, 응결지연제 0.1~1.5중량부를 포함하여 구성되며, 이러한 무기계 자기치유 혼화재는 유기계 자기치유 혼화재와 1:0.2~1의 중량비로 혼합하면 적당하다. 이러한 혼합비는 아래 [시험예2]의 결과에 따른 것으로 초기는 물론 중장기 자기치유 성능 발현을 극대화하기 위함이다.
무기계 자기치유 혼화재에서 수용성 규산질 분말은 실리케이트이온(Si2+)을 제공하기 위한 재료원으로서 안정적인 물리성능 구현에 영향을 주는 재료가 된다. 수용성 규산질 분말은 실리카퓸(Silica fume), 반응성 실리카 분말(Reactive Silica Powder) 중 하나 이상을 선택하며, 다만 SiO2 함량이 90중량% 이상이고 비중이 2.0~2.8이며 분말도가 10,000~200,000㎠/g인 것이 적절한 반응성을 위해 바람직하다. 수용성 규산질 분말은 1~25중량부 사용하는데, 1중량부 미만이면 강도성능 향상에 기여하지 못하고 25중량부 초과하면 응결시간이 과도하게 증가하여 성형 및 시공특성이 떨어진다.
무기계 자기치유 혼화재에서 수용성 무기질계 겔화재는 분말 형태로서 경화 후 겔형성 수분공급을 통한 ettringite 생성 작용하는 구성이다. 수용성 무기질계 겔화재는 Al2(SO4)3, AlK(SO4)2 중 하나 이상이면 바람직하며, 여기서 Al2(SO4)3는 비중 1.5~1.9, 용해도 8% 이상(25℃), Al2O3 함량 15중량% 이상인 공업용 Al2(SO4)3이면 적당하다. 수용성 무기질계 겔화재는 1~15중량부 사용하는데, 1중량부 미만이면 자기치유 수화물 생성이 낮아 균열부위 치유성능이 낮고 15중량부 초과하면 과다 사용으로 인한 팽창크랙 발생 문제가 우려된다.
무기계 자기치유 혼화재에서 알칼리 설페이트는 수분과 반응하여 팽창성 수화물 ettringite를 생성하여 균열부를 복원시키는 역할을 하는 구성으로, 0.5~15중량부 사용한다. 0.5중량부 미만이면 충분한 ettringite생성이 이뤄지지 않아 균열부위 치유성능이 낮으며, 15중량부 초과하면 경화과정에서 부분 팽창크랙 발생문제가 나타난다. 알칼리 설페이트는 CaSO4, CaSO42H2O, CaSO41/2H2O 중 하나 이상이 35~70중량%이고, Na2SO4, K2SO4 중 하나 이상이 30~65중량%인 것이 바람직하다.
무기계 자기치유 혼화재에서 알루민산나트륨은 물에 용해되어 강알칼리성을 띔으로써 시멘트의 수화반응을 촉진하고 자기치유 물질의 생성, 성장에 영향을 주는 재료가 되며, 0.1~5중량부로 사용하는데 0.1중량부 미만이면 알칼리도가 낮아 수화반응 촉진영향이 미흡하여 자기치유 생성물의 형성이 낮고 초기강도가 저하되는 문제가 있고 5중량부 초과하면 알칼리도 증가로 인해 초결이 빨라 작업성이 부족해진다. 알루민산나트륨(NaAlO2)은 Al2O3nNa2O(n=1.3~1.8)로 구성되며, Na2O 함량이 35중량% 이상, 겉보기밀도 0.4~0.7g/㎤인 것이 바람직하다.
무기계 자기치유 혼화재에서 응결지연제는 알칼리 금속이온(K+)에 의해 초결속도를 제어하고 혼화재의 분산안정성을 증대시키는 재료가 되며, 0.1~1.5중량부 사용하는데 0.1중량부 미만이면 초결속도 제어효과가 부족하고 1,5중량부 초과하면 과다한 지연으로 인한 초기강도 확보가 어렵다. 응결지연제는 KFnH2O(n=0~2)인 것이 바람직하다.
위와 같은 유무기 융합 자기치유 혼화재는 시멘트에 혼합하여 자기치유 시멘트 결합재로 사용할 수 있다. 이 경우 포틀랜트 시멘트 35~96중량%와 유무기 융합 자기치유 혼화재 4~65중량%로 조성하면 바람직하다. 이 범위에서 시멘트의 강도성능 발현과 자기치유 혼화재의 특성 발현이 유리하게 일어난다.
이하에서는 시험예에 의거하여 본 발명을 상세히 살펴본다. 다만, 아래의 시험예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이로써 한정되는 것은 아니다.
[ 시험예1 ] 유기계 자기치유 혼화재의 제조
아래 [표 1]과 같은 조성과 특성으로 유기계 자기치유 혼화재의 구성재료를 준비하였다.
유기계 자기치유 혼화재(중량부)
구성재료 실시예1,
비교예1		 실시예2,
비교예2		 비고
인산나트륨염 1 2.4 NaH2PO42H2O, pH(1% sol'n) 4.2~4.6,
Na2O함량 18.8~20.0%
결정 셀룰로오스 0.85 1.88 결정 셀룰로오스,
pH(10% sol'n) 5.5~6.0,
평균입경 30~40micron, 비중 1.56
칼슘염 0.15 0.72 calcium acetate,
pH(5% sol'n) 8.11,
Cl 0.05%, SO4 0.01%
분쇄조제로서 메틸디클로로실란(methyldichlorosilane, (CH3)HSiCl2, boiling point(bp) 41℃, 비중 1.10, 활성도 85%)를 준비하고, [표 1]의 유기계 자기치유 혼화재 1kg을 메틸디클로로실란 50g과 함께 볼밀에 투입하여 4시간동안 분쇄하고, 분쇄물을 대기 중에서 1일동안 자연건조시켰다(실시예1,2). 비교예1,2는 혼합분쇄하지 않고 위 [표 1]의 유기계 자기치유 혼화재를 단순 혼합하는 것으로 하였다. 이로써 아래 [표 2]와 특성의 유기계 자기치유 혼화재를 얻을 수 있었다.
유기계 자기치유 혼화재의 특성
유기계 자기치유 혼화재 #200 잔량(%) #325 잔량(%)
인산나트륨염 8.1 21.2
미세결정화제 0 0
아세트산칼슘 3.8 14.2
혼합분쇄 처리 후(실시예1,2) 0 0
[ 시험예2 ] 유무기 융합 자기치유 혼화재의 특성
1. 시멘트 페이스트 배합
아래 [표 3]과 같은 조성과 구성재료로 무기계 자기치유 혼화재를 준비하였다.
무기계 자기치유 혼화재(중량부)
구성 성분 실시예1,
비교예1		 실시예2,
비교예2		 비고
수용성
규산질 분말 		4.1 1.7 SiO2 함량: 93%, 비중: 2.3,
분말도: 74,000㎠/g
수용성
무기질계 겔화재		 2 1.8 비중: 1.8, 용해도: 13.3%(25℃),
Al2O3함량 18.9%
알칼리 설페이트 0.9 0.7 CaSO41/2H2O 54중량%, K2SO4 46중량%
알루민산나트륨 0.9 0.6 Na2O 함량 38%, Al2O3nNa2O(n=1.7),
겉보기밀도: 0.52g/㎤
응결지연제 0.1 0.2 중성, 비이온성, n=2
[시험예 1]에서 제조한 유기계 자기치유 혼화재와 위 [표 3]의 무기계 자기치유 혼화재를 이용하여 아래 [표 4]와 같은 조성으로 시멘트 결합재를 준비하였다. 보는 바와 같이 분쇄처리하지 않은 유기계 자기치유 혼화재를 혼입한 조건을 비교예1,2로 하고, 분쇄처리 혼입한 혼화재를 실시예1,2로 하였다.
시멘트 결합재(중량%)
구성재료 실시예1 실시예2 비교예1 비교예2 비고
포틀랜드시멘트 90 90 90 90 분말도 3,300~3,500cm2/g
무기계 자기치유 혼화재 8 5 8 5 [표 3]
유기계 자기치유 혼화재 2 5 2 5 [시험예1]
실시예1,2: 혼합분쇄 처리
비교예1,2: 혼합분쇄 미처리
계 100 -
2. 시멘트 페이스트의 특성
위의 [표 4]와 같은 조성의 시멘트 결합재에 45%의 물을 배합한 시멘트 페이스트에 대하여, 재령별 자기치유 성능을 측정하였다. 자기치유성능은 시험체 상하부를 0.3~0.5mm 간격의 관통부를 가지도록 성형하여 항온항습조건에서 1일간 양생한 후 성형된 간격부위를 통해 물을 지속적으로 투수한 상태에서 투수 경과일별 투수량 변화로 확인하였다. 그 결과 아래 [표 5] 및 도 1과 같이 나타냈다.
구분 0day 1day 3day 5day 7day 14day 28day 비고
실시예1 0.339 0.157 0.056 0.027 0.02 0.01 0.003 분쇄 유기계
자기치유 혼화재
실시예2 0.313 0.072 0.009 0.006 0.003 0.003 0.002
비교예1 0.346 0.191 0.082 0.037 0.022 0.011 0.005 미분쇄 유기계
자기치유 혼화재
비교예2 0.311 0.097 0.027 0.015 0.009 0.006 0.003
위의 [표 5] 및 도 1에서 보는 바와 같이 분쇄 처리된 유기계 자기치유 혼화재를 혼입한 실시예1,2가 분쇄 처리되지 않은 유기계 자기치유 혼화재를 혼입한 비교예1,2보다 초기에 빠른 자기치유성능을 발현하는 것으로 확인된다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 인산나트륨염 0.1~4중량부, 결정 셀룰로오스 0.1~3중량부, 아세트산칼슘 0.1~1.5중량부를 포함하여 구성된 유기계 자기치유 혼화재를 제조하는 방법으로,
    NaxHyPO4nH2O(x=1~3, y=0 또는 1, n=1/2,6,8,12)인 인산나트륨염; 평균입경 6~50micron, 비중 1.50~1.60이며 알칼리조건에서 팽창특성이 있는 결정 셀룰로오스; formate, acetate, propionate, butyrate 중 하나 이상에 의한 칼슘염;으로 하여 유기계 자기치유 혼화재의 구성재료를 준비하는 제1단계;
    제1단계에서 준비하는 구성재료와 함께 분쇄조제로서 메틸기(-CH3)를 가지는 클로로실란 화합물((CH3)xHySiClz, x=1~3, y=0~1, z=1~2)을 분쇄기에 투입하여 혼합분쇄하는 제2단계;
    제2단계의 혼합분쇄물을 자연건조하는 제3단계;를 포함하여 이루어지되,
    상기 제2단계는,
    분쇄조제로 메틸디클로로실란(methyldichlorosilane, (CH3)HSiCl2), 디메틸디클로로실란(Dimethyldichlorosilane, (CH3)2SiCl2), 트리메틸클로로실란(Trimethylchlorosilane, (CH3)3SiCl) 중에서 하나 이상 포함하도록 준비하고,
    볼밀에서 분쇄조제를 제1단계에서 준비한 유기계 자기치유 혼화재의 구성재료 총량 대비 1~6중량%로 투입하면서 실시하는 것을 특징으로 하는 유기계 자기치유 혼화재의 제조방법.
  3. 제2항에 따라 제조된 유기계 자기치유 혼화재;와,
    SiO2함량이 90중량% 이상이고 비중이 2.0~2.8이며 분말도가 10,000~200,000㎠/g인 수용성 규산질 분말 1~25중량부; Al2(SO4)3, AlK(SO4)2 중 하나 이상으로 마련된 수용성 무기질계 겔화재 1~15중량부; CaSO4, CaSO42H2O, CaSO41/2H2O 중 하나 이상 35~70중량%와 Na2SO4, K2SO4 중 하나 이상 30~65중량%로 조성된 알칼리 설페이트 0.5~15중량부; Al2O3nNa2O(n=1.3~1.8)로 구성되면서 Na2O 함량이 35중량% 이상, 겉보기밀도 0.4~0.7g/㎤인 알루민산나트륨 0.1~5중량부; KFnH2O(n=0~2)인 응결지연제 0.1~1.5중량부;를 포함하여 조성된 무기계 자기치유 혼화재;
    를 포함하여 구성되되,
    상기 무기계 자기치유 혼화재와 유기계 자기치유 혼화재는, 1:0.2~1의 중량비로 혼합 조성되는 것을 특징으로 하는 조기발현형 유무기 융합 자기치유 혼화재 조성물.
  4. 제3항에 따른 조기발현형 유무기 융합 자기치유 혼화재 4~65중량%; 포틀랜드 시멘트 35~96중량%;를 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 자기치유 시멘트 결합재 조성물.
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