KR101952787B1

KR101952787B1 - 기포콘크리트 조성물과 이에 의해 발포성형된 기포콘크리트 구조체

Info

Publication number: KR101952787B1
Application number: KR1020180080635A
Authority: KR
Inventors: 강정용
Original assignee: 주식회사 마메든하우징
Priority date: 2018-07-11
Filing date: 2018-07-11
Publication date: 2019-02-27

Abstract

본 발명은 기포콘크리트 조성물과 이에 의해 발포성형된 기포콘크리트 구조체에 관한 것으로, 그 목적은 기포의 안정적인 생성 및 유지를 통해 압축강도가 저하되지 않으면서도 우수한 단열성 및 차음성을 구비할 수 있는 기포콘크리트 조성물과 이에 의해 발포성형된 기포콘크리트 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명은 시멘트 100중량부에 대하여, 혼합개선제 0.5∼1.0 중량부, 복합증강제 0.3∼1.0 중량부, 폴리프로필렌섬유 0.3∼0.8 중량부, 고로슬래그 30∼50 중량부, 플라이애시 10∼20 중량부, 물 50∼75 중량부, 과산화수소 6∼10 중량부를 포함하는 기포콘크리트 조성물의 발포성형에 의해 기포콘크리트 구조체가 형성되도록 되어 있다.

Description

기포콘크리트 조성물과 이에 의해 발포성형된 기포콘크리트 구조체{A foam concrete composite and lightweight concrete usiing the same}

본 발명은 기포콘크리트 조성물과 이에 의해 발포성형된 기포콘크리트 구조체에 관한 것으로, 저비중의 높은 폐공률을 구비하고, 기포공극이 균일하면서도 압축강도의 저하현상이 발생되지 않는 기포콘크리트 조성물과 이에 의해 발포성형된 기포콘크리트 구조체에 관한 것이다.

일반적으로 경량기포콘크리트는 시멘트슬러리 속에 기포제의 물리적 계면 활성 작용에 의해 얻어진 다량의 기포방울을 혼합시켜 콘크리트 내부에 기포를 형성시켜 경화시킨 다공질의 재료로써 보통콘크리트보다 가벼운 경량콘크리트의 일종이다. 이러한 경량기포콘크리트는 고압증기양생(ALC류), 상압증기양생(PALC류), 현장타설(아파트단열) 등 크게 3종류로 구분되는데, 양생방법중에서도 기포의 생성방법에 따라 발포법, 프리폼(Pre-form)법, 믹서폼(Mix-form)법으로 구분된다. 이런 종류들은 슬러리속에 기포제를 혼합하여 발포시키는 방법과, 미리 기포를 만든 다음 슬러리에 혼합시키는 방법으로 구별할 수 있다.

상기 기포를 슬러리속에 발포시키는 방법은 ALC와 같은 제품 제조시에 사용하는 방법으로, 금속분말 기포제(Al분말, Zn분말 등)가 사용되어지고 있으며, 미리 기포를 만들어 슬러리에 혼합시키는 방법은 현장타설용 기포콘크리트 제조시에 사용되는 방법으로, 유기물 기포제(식물성 기포제, 동물성 단백질 기포제 등)가 사용되어지고 있다.

그런데 통상의 경량 기포콘크리트는 기포발생제로 사용하는 알루미늄파우더가 Ca(OH)2 또는 NaOH 등의 발포촉진제를 필요로 하기 때문에 배합과정에서 발포촉진제의 사용에 따라 균질한 기포 발생을 위해 기포 발생 속도 등을 고려해야 하는 번거로움이 있다.

또한, 종래의 기포콘크리트는 기포발생제로 과산화수소가 사용된 것도 있으나, 상기 과산화수소는 시멘트 몰탈내 성분과의 격렬한 반응에 의해 산소를 방출하여 기포를 생성하는 것으로, 생성된 기포의 크기가 균일하지 못하여, 작은 기포가 큰 기포안으로 확산되는 현상이 발생되어, 기포가 점차 사라지게 되는 현상 즉, 기포가 점차적으로 커지고 압력이 증가되어 결국 기포전체가 사라지게 되는 현상이 발생되는 등 여러가지 문제점이 있었다.

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본 발명의 목적은 기포의 안정적인 생성 및 유지를 통해 압축강도가 저하되지 않으면서도 우수한 단열성 및 차음성을 구비할 수 있는 기포콘크리트 조성물과 이에 의해 발포성형된 기포콘크리트 구조체를 제공하는 것이다.

본 발명은 시멘트 100중량부에 대하여, 혼합개선제 0.5∼1.0 중량부, 복합증강제 0.3∼1.0 중량부, 폴리프로필렌섬유 0.3∼0.8 중량부, 고로슬래그 30∼50 중량부, 플라이애시 10∼20 중량부, 물 50∼75 중량부, 과산화수소 6∼10 중량부를 포함하는 기포콘크리트 조성물의 발포성형에 의해 기포콘크리트 구조체가 형성되도록 되어 있다.

본 발명은 혼합개선제에 의해 기포의 표면장력을 낮추고, 표면점도를 높여 기포의 안정성을 향상시키며, 복합증강제에 의해, 물사용량을 줄이고, 몰탈의 유동성을 개선하여, 과산화수소의 첨가시에도 압축강도의 저하현상없이 미세하고 균질한 기포가 발생되어, 우수한 단열성 및 경량성을 구비하는 효과가 있다.

본 발명의 기포콘크리트 구조체는 건축물 내외부에 적용될 경우, 건축물 내외부의 화재로 인한 구조체의 내구성 저하와 이로 인한 파손을 줄일 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 혼합개선제는 조각자나무 열매추출물, 황산나트륨 도세실(sodium docecyl sulfate), 폴리옥시에틸렌알킬에테르(alkyl polyoxyethylene ether), 에틸렌디아민사초신이나트륨(ethylenediaminetraacetic acid disodium salt)를 포함하도록 되어 있어, 기포의 표면장력 저하, 기포의 표면점도 향상, 기포의 생성, 기포의 탄력 및 두께증진을 통해, 기포가 사라지지 않고 안정성이 확보되어 기포콘크리트 조성물의 성능을 향상시키는 효과가 있다.

본 발명에 따른 복합증강제는 헥사메타인산나트륨(sodium hexametaphosphate), 트리폴리인산나트륨(sodiumtripolyphosphate) 및 탄산나트륨의 복합배합에 의해, 거품 안정성이 유지되면서도 기포콘크리트 구조체의 압축강도를 크게 증진시키는 효과가 있다.

본 발명에 따른 기포콘크리트 구조체는 종래의 기포콘크리트 조성물과 비교하여 약 5∼20% 정도의 조강성이 향상됨에 따라 소포현상이 감소되고 침하율이 대폭 향상되어 초경량성이 구비되는 효과가 있다.

본 발명은 시멘트 슬러리에 혼합개선제, 복합증강제, 폴리프로필렌 섬유, 고로스래그, 및 플라이애시가 배합되어, 기포콘크리트의 압축강도 및 단열성이 향상되는 등 많은 효과가 있다.

본 발명은 성형후 자연적인 양생에 의해 콘크리트 구조체가 이루어지도록 되어 있어, 종래 ALC 블록과 대비할 경우, 에너지 소모 및, 이산화탄소 배출량 발생이 적어 공기오염을 발생시키지 않는 효과가 있다.

본 발명은 종래 ALC 블록에 비해, 몰탈 접합성이 우수하고, 시공이 간단하며, hollowing, 크랙이나 폐단이 발생되지 않은 효과가 있다.

본 발명은 우수한 단열성을 구비하고 있어, ALC 블록에 비해 약 30% 까지 두께를 감소시킬 수 있으며, 이를 통해 생산원가의 절감 및 설치면적을 증대시킬 수 있는 등 많은 효과가 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 기포콘크리트 구조체의 제조과정을 보인 블록예시도
도 2 는 본 발명에 따른 기포콘크리트 구조체를 보인 예시도

본 발명에 따른 기포콘크리트 조성물과 이에 의해 제조된 기포콘크리트 구조체는 시멘트 100중량부에 대하여, 혼합개선제 0.5∼1.0 중량부, 복합증강제 0.3∼1.0 중량부, 폴리프로필렌섬유 0.3∼0.8 중량부, 고로슬래그 30∼50 중량부, 플라이애시 10∼20 중량부, 물 50∼75 중량부, 과산화수소 6∼10 중량부를 포함하여 발포성형되도록 되어 있다.

상기 혼합개선제는 거품의 표면장력, 표면점도 및 표면탄력을 증진시키기 위한 것으로, 조각자나무 열매추출물 20∼30wt%, 황산나트륨 도세실(sodium docecyl sulfate) 20∼40wt%, 폴리옥시에틸렌알킬에테르(alkyl polyoxyethylene ether) 3∼5wt%, 에틸렌디아민사초신이나트륨(ethylenediaminetraacetic acid disodium salt) 2∼4wt%, 물 30∼50wt%로 이루어져 있다.

상기 조각자나무 열매추출물은 조각나무의 열매에서 추출된 것으로, 기포의 표면점도를 향상시키면서, 몰탈의 유동성에 영향을 주지 않을 뿐 아니라, 기포막의 탄력, 두께 및 강도를 증진시켜 기포가 상대적으로 안정되도록 하는 기능을 구비한다.

즉, 높은 점도의 용액에서 형성된 기포는 막 위의 액체 유동배출이 방지되어 액체막의 파열이 지연되므로 거품의 안정성이 향상되나, 점도가 높은 용액은 그 자체로도 유동이 어려울 뿐 아니라, 기초 몰탈의 유동성에 영향을 주게 되는 문제점이 있다. 이에 반하여, 본 발명에 따른 조각자나무 열매추출물은 20∼30wt% 범위내에서 첨가될 경우, 기포의 표면점도를 향상시키면서도, 몰탈의 유동성에 영향을 주지 않고, 기포막의 탄력, 두께 및 강도의 증진에 뛰어난 작용을 하게 된다.

상기 조각자나무 열매추출물은 주요성분이 트리 파펜 노이드 사포닌(triterpenoid saponin)으로 이루어져 있으며, 상기 트리 파펜 노이드 사포닌은 매우 강한 친수성을 구비하는 단당류(Monosaccharide), 글루코사이드(Glucoside)와 친유성(hate water-based)을 구비하는 아글리콘(aglycon)을 베이스로 구성되어 있으며, 물에 용해되면, 고분자는 기액의 계면에 흡착되어, 두가지 라디칼 그룹(radical group)의 오리엔테이션 어레인지먼트(orientation arrangement-일정한 방향으로 배열)를 형성함으로써, 기액 계면의 장력을 낮추어 새로운 계면이 쉽게 형성되도록 하는 기능을 구비한다.

또한, 상기 트리 파펜 노이드 사포닌(triterpenoid saponin)분자는, 구조가 비교적 크기 때문에 형성된 분자막이 두껍고, 기포벽의 탄력과 강도가 높아 기포를 안정시키는 기능도 구비한다.

또한, 상기 조각자나무 열매추출물은 기계적 방법을 사용하여 용액을 믹싱할 경우, 기포가 발생되는 특성을 구비하고 있어, 기포의 발생 및 기포의 안정기능을 통해 장시간 기포가 유지되도록 하는 기능을 구비한다.

상기 조각자나무 열매추출물은 조각자나무 열매의 추출 처리에 의하여 얻어지는 추출액, 상기 추출액의 희석액이나 농축액, 상기 추출액을 건조하여 얻어지는 건조물, 상기 추출액의 조정제물이나 정제물, 또는 이들의 혼합물 등, 추출액 자체 및 추출액을 이용하여 형성 가능한 모든 제형의 추출물을 포함한다.

상기 조각자나무 열매추출물은 그 추출방법은 특별히 제한되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 방법에 따라 추출할 수 있다. 상기 추출 방법의 일 예로는, 열수 추출법, 초음파 추출법, 여과법, 환류 추출법, 용매추출 등을 들 수 있으며, 이들은 단독으로 수행되거나 2 종 이상의 방법을 병용하여 수행될 수 있다.

본 발명에서 상기 조각자나무 열매추출물을 추출하는 데에 사용되는 추출 용매의 종류는 특별히 제한되지 아니하며, 당해 기술 분야에서 공지된 임의의 용매를 사용할 수 있다. 상기 추출 용매의 비제한적인 예로는 물, 증류수, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 아세톤, 에테르, 벤젠, 클로로포름, 에틸아세테이트, 메틸렌클로라이드, n-헥산, 염산, 초산, 포름산, 디에틸에테르 및 사이클로헥산으로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상의 용매 등을 들 수 있으며, 알코올을 용매로 사용하는 경우에는 바람직하게는 C1 내지 C4의 알코올(메탄올, 에탄올,프로판올, 부탄올)을 사용할 수 있다. 본 발명에서 상기 조협의 추출 용매로 보다 바람직하게는 물, 에탄올 또는 이의 혼합물을 사용할 수 있다.

상기 조각자나무 열매추출물은 물 또는 저급 알코올, 보다 바람직하게는 물, 에탄올, 가장 바람직하게는 물(특히, 열수)을 용매로 하여 얻어진 것이 사용되며, 열수추출에 의해 얻어진 조각자나무 열매추출물은 기포 발생능력이 우수할 뿐 아니라, 기포막의 탄력, 두께 및 강도 증진효과가 다른 추출물에 비해 상대적으로 커 기포의 안정을 증진시키는 효과가 있다.

일예로, 상기 조각자나무 열매추출물은 조각자나무 열매 100중량부를 분말화하고, 90∼95%의 에탄올 100중량부를 넣어 침지시키고, 추출기에서 2∼3시간동안 가열환류시킨 후, 에탄올을 증발건조시키고, 잔류물을 다수번 여액분리, 정제 및 증발건조하여 조각자나무 열매추출물(정제된 사포닌 분말)을 얻을 수 있다.

또한, 상기 조각자나무 열매추출물은 조각자나무 열매 100중량부를 물 100∼300중량부, 바람직하게는 물 100∼200중량부에 넣고, 온도 40∼100℃에서 약 1시간동안 추출하여 여과한 후, 온도 80∼90℃하에서 감압농축(250∼400rpm) 및 건조시켜 조각자나무 열매추출물(정제된 사포닌 분말)을 얻을 수 있다.

상기 황산나트륨 도세실(sodium docecyl sulfate,물질명;도데실 황산나트륨)은 최저표면장력 38ｍＮ／ｍ를 구비하며, 20∼40wt% 범위내로 첨가되어, 거품의 표면장력을 낮추어 거품의 안전성을 향상시키는 기능을 구비함과 동시에, 우수한 발포성능을 구비하고 있어, 안정된 거품생성을 위한 시너지 효과를 부여하게 된다.

상기 폴리옥시에틸렌알킬에테르(alkyl polyoxyethylene ether)는 비이온 표면활성제로, 성질이 안정적이고 내산, 내알칼리, 고분산성을 구비하고 있으며, 3∼5wt% 범위내로 첨가될 경우, 몰탈의 유동성과 거품 세밀성 및 안정성에 일정한 작용을 한다.

즉, 상기 황산나트륨 도세실과 폴릭옥시에틸렌알킬에테르는 거품 표면장력을 낮추어 거품안정성을 향상시키는 기능을 구비하며, 적정첨가범위 미만 또는 초과하여 첨가될 경우, 거품 표면장력을 낮추는 효과가 미미하게 되므로, 적정범위내로 첨가된다.

상기 에틸렌디아민사초신이나트륨(ethylenediaminetraacetic acid disodium salt)은 카르복실기를 구비하고 있어, 기포의 직경을 크게 하는 기능을 구비할 뿐 아니라, 킬레이트제(chelating agent), 착화제(Complexing agent) 기능을 구비하여, 안전성 및 분산성을 향상시키는 기능을 구비한다.

상기 에틸렌디아민사초신이나트륨(ethylenediaminetraacetic acid disodium salt)은 3∼5wt% 범위내에서 첨가되는 것이 바람직하며, 3wt% 미만으로 포함하면 기포작용 및 분산성 기능이 저하되고, 5wt%를 초과하여 포함되면 제품의 안정성이 떨어질 수 있다.

상기와 같이 이루어진 혼합개선제는 기포의 표면장력 저하, 기포의 표면점도 향상, 기포의 생성, 기포의 탄력 및 두께증진을 통해, 기포가 사라지지 않고 안정성이 확보되어 기포콘크리트 조성물의 성능을 향상시키게 된다. 특히, 이와 같은 혼합개선제의 기능은 과산화수소에 의해 발생되는 불규칙한 기포를 균일하게 하여 단열성능을 향상시키게 된다.

상기 복합증강제는 물 사용량을 줄이고, 몰탈의 유동성을 개선하며, 기포콘크리트 구조체의 압축강도를 증진시키기 기능을 구비한다. 이와 같은 복합증강제는 헥사메타인산나트륨(sodium hexametaphosphate) 16∼30wt%, 트리폴리인산나트륨(sodiumtripolyphosphate) 8∼15wt%, 탄산나트륨 60∼74wt%를 포함한다.

상기 헥사메타인산나트륨(sodium hexametaphosphate)은 최종경화속도와 압축강도를 향상시키는 것으로, 16wt% 미만으로 첨가될 경우, 그 효과가 미미하고, 30wt%를 초과하여 첨가될 경우, 기포콘크리트 구조체에 불규칙적인 미세크랙이 발생되므로, 적정범위내에서 첨가된다.

상기 트리폴리인산나트륨(sodiumtripolyphosphate)은 유동성을 개선하고, 분산성 및 압축강도를 향상시키는 것으로, 8wt% 미만으로 첨가될 경우, 유동성 개선효과가 거의 없고, 15wt%를 초과하여 첨가될 경우, 헥사메타인산나트륨(sodium hexametaphosphate)이 상대적으로 적게 첨가되어 최종경화속도와 압축강도 증진이 저하되게 된다.

즉, 상기 헥사메타인산나트륨(sodium hexametaphosphate)는 우수한 최종경화속도와 압축강도 증진효과를 구비하나, 트리폴리인산나트륨(sodiumtripolyphosphate)에 비해, 분산성이 저하되어 유동성 개선능력이 저하되는 문제점이 있으며, 트리폴리인산나트륨(sodiumtripolyphosphate)은 분사성은 뛰어나나, 최종경화속도와 압축강도의 증진효과가 헥사메타인산나트륨에 미치지 못하게 되므로, 상기 헥사메타인산나트륨(sodium hexametaphosphate)와 트리폴리인산나트륨(sodiumtripolyphosphate)는 상호작용에 의해 최종경화속도 및 압축강도 증진효과를 구비하면서도, 우수한 분산성을 통해 유동성이 개선되도록 적정범위내에서 첨가되어야 한다. 일예로, 상기 헥사메타인산나트륨(sodium hexametaphosphate)과 트리폴리인산나트륨(sodiumtripolyphosphate)은 대략 2 : 1 의 중량비를 구비하도록 첨가되는 것이 바람직하다.

상기 탄산나트륨은 조기강도 증진을 위하여 첨가되는 것으로, 60wt% 미만으로 첨가될 경우, 조기강도 증진효과가 미미하고, 74wt%를 초과하여 첨가될 경우, 헥사메타인산나트륨(sodium hexametaphosphate) 및, 트리폴리인산나트륨(sodiumtripolyphosphate)의 첨가량이 저하되므로, 유동성 개선효과가 저하되므로, 적정범위내에서 첨가된다.

또한, 종래에는 콘크리트의 조기강도를 증진시키는 강도증진제로, 석고 또는 수용성 알루민산염이 첨가되고 있으나, 상기 석고 또는 수용성 알루민산염은 시멘트 페이스트의 응결시간에 비교적 큰 영향을 주기 때문에, 기포콘크리트 조성물에 적용될 경우, 기포안정성이 저하되는 문제점이 발생되고 있으며, 또한, 황산나트륨의 경우 단독첨가시에는 조기강도 증진효과는 있으나, 헥사메타인산나트륨(sodium hexametaphosphate), 트리폴리인산나트륨(sodiumtripolyphosphate)과 복합적으로 사용할 경우, 탄산나트륨에 비해 조기강도증진효과 현저하게 저하되는 문제점이 있다.

즉, 본 발명에 따른 복합증강제는 헥사메타인산나트륨(sodium hexametaphosphate), 트리폴리인산나트륨(sodiumtripolyphosphate) 및 탄산나트륨의 복합배합에 의해, 거품 안정성이 유지되면서도 기포콘크리트 구조체의 압축강도를 크게 증진시키는 효과를 구비하게 된다.

또한, 상기 복합증강제는 카르복시메틸셀룰로오스나트륨(carboxymethylcellulose sodium) 2∼8wt%를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨(CMC-Na)은 빠르게 용해 및 분산되어 낮은 비율로 첨가되더라도 조기강도 증진효과가 우수한 특성을 구비할 뿐 아니라, 기포크기를 제어하는 기능을 구비한다.

상기 카르복시메틸셀룰로오스나트륨(carboxymethylcellulose sodium)는 2wt% 미만으로 첨가될 경우, 기포크기 제어효과를 기대하기 어렵고, 8wt%를 초과하여 첨가할 경우, 탄산나트륨의 첨가량이 상대적으로 적게 들어가므로 조기강도 증진효과가 저하되므로, 적정범위내에서 첨가된다.

즉, 본 발명에 따른 복합증강제는 카르복시메틸셀룰로오스나트륨(carboxymethylcellulose sodium)를 더 포함할 경우, 카르복시메틸셀룰로오스나트륨(carboxymethylcellulose sodium)의 첨가량은 헥사메타인산나트륨(sodium hexametaphosphate)와 트리폴리인산나트륨(sodiumtripolyphosphate)의 첨가량에는 영향을 주지 않으며, 카르복시메틸셀룰로오스나트륨(carboxymethylcellulose sodium)의 첨가량 만큼 탄산나트륨의 첨가량이 변화된다.

상기 폴리프로필렌섬유는 기포콘크리트 구조체의 균열 저항성, 내마모성, 동결방지능력을 향상시키기 위한 것으로, 몰탈/콘크리트에 균일하게 분포되어, 보강작용을 하고, 이를 통해 구조 안정성을 증진시키며, 구조적 충격파괴력을 분산시켜 파손이 방지되도록 하는 기능을 구비한다.

상기 폴리프로필렌섬유는 길이 약 12㎜ 이상, 바람직하게는 약 12∼25㎜, 더욱 바람직하게는 약 12∼15㎜의 것이 사용된다. 즉, 본 발명은 약 12㎜ 이상의 폴리프로필렌섬유가 첨가될 경우, 연결성과 크랙저항성 및 휨저항성능이 가장 균형적으로 구비되게 된다.

상기 고로슬래그는 콘크리트의 유동성을 개선하고, 시멘트의 수화열을 감소시키며, 불투수성을 개선시켜줄 뿐 아니라, 후기 강도를 향상시키는 기능을 구비한다. 상기 고로슬래그는 30 중량부 미만으로 첨가될 경우, 후기강도증진효과가 저하되고, 50중량부를 초과하여 첨가될 경우, bleeding crack 이 발생된다. 상기 고로슬래그는 약 400∼1,000 메쉬, 바람직하게는 450∼650 메쉬의 것이 사용된다.

상기 플라이애시는 콘크리트의 유동성과 응집성 및 보수성을 개선하기 위한 것으로, 수화시 발열량이 매우 작기 때문에 온도로 인한 균열을 현저하게 저감시킬 수 있다. 상기 플라이애시는 10 중량부 미만으로 첨가될 경우, 유동성 및 응집성 개선효과가 미미하고, 20중량부를 초과하여 첨가될 경우, 강도가 오히려 저하되므로, 적정범위내에서 첨가된다. 상기 플라이애시는 약 500∼800 메쉬의 것이 사용된다.

상기 폴리프로필렌섬유, 고로슬래그 및 플라이애쉬는, 시멘트 100 중량부에 대하여, 폴리프로필렌섬유 0.3∼0.8 중량부, 고로슬래그 30∼50 중량부, 플라이애시 10∼20 중량부로 첨가되어, 강도를 증진시키면서도, 몰탈/콘크리트의 유동성, 기포공극의 세밀성 및 감수작용이 이루어지게 된다.

즉, 본 발명은 시멘트 100 중량부에 대하여, 폴리프로필렌섬유(길이 12∼25㎜) 0.3∼0.8 중량부, 고로슬래그(500∼1,000 메쉬) 30∼50 중량부, 플라이애시(500∼800 메쉬) 10∼20 중량부가 첨가될 경우, 이에 의해 성형된 제품인 기포콘크리트 구조체의 강도 및 기포공극의 세밀성이 가장 우수한 효과가 발현된다.

상기 물은 약 35℃∼50℃, 바람직하게는 약 40℃∼45℃의 것이 첨가된다. 이와 같은 물의 온도유지는 시멘트와 고온의 수화열이 발생되도록 함과 동시에, 과산화수소의 화학반응 시너지효과를 통해, 과산화수소로 하여금 신속하게 대량의 산소기포가 발생되도록 하고, 발생된 다량의 기포가 시멘트에 흡착되어 우수한 발포시멘트가 이루어지도록 하기 위한 것이다. 또한, 35℃∼50℃의 물이 첨가될 경우, 시멘트의 초기응결시간을 앞당길 수 있어, 발포성형된 제품의 기포사라짐 현상이 방지되게 된다.

상기 과산화수소는 기포를 발생시키기 위한 것으로, 6 중량부 미만으로 첨가될 경우, 기포발생 효과가 미미하고, 10 중량부를 초과하여 첨가될 경우, 과다한 기포발생으로 물리적 성능이 저하될 우려가 있으므로, 적정범위내에서 첨가된다. 이때, 상기 과산화수소는 25∼30% 농도, 바람직하게는 약 27∼28% 농도, 더욱 바람직하게는 약 27.5% 농도의 것이 바람직하다. 이와 같은 과산화수소의 농도범위는 다른 구성성분들과의 혼합시, 균일한 믹싱이 이루어지면서도 발포가 시작되지 않도록 하기 위한 농도범위이다.

상기와 같이 이루어진 본 발명에 따른 기포콘크리트 조성물과 이에 의해 발포성형된 기포콘크리트 구조체는,

시멘트 100중량부에 대하여, 고로슬래그 30∼50 중량부, 플라이애시 10∼20 중량부, 물 50∼75 중량부, 폴리프로필렌섬유 0.3∼0.8 중량부를 혼합교반기에 넣고 약 3∼5분간 혼합교반하는 제1믹싱단계;

제1믹싱단계 후, 혼합개선제 0.5∼1.0 중량부, 복합증강제 0.3∼1.0 중량부를 투입하여 약 1∼3분간 혼합교반하는 제2믹싱단계;

제2믹싱단계 후, 과산화수소 6∼10 중량부를 투입하고, 약 3∼10초, 바람직하게는 약 3∼6초동안 믹싱한 후, 몰드에 투입하여 성형하는 성형단계;

성형단계 후, 상온에서 양생하는 양생단계;를 통해 이루어져 우수한 압축강도 및 단열성능을 구비하게 된다.

상기와 같이 발포성형된 본 발명의 기포콘크리트 구조체는, 내부에 1∼5㎜의 안정적인 기포공극이 생성되게 되어, 내외장용 기포콘크리트 패널, 기포콘크리트 단열패널, 기포콘크리트 단열블록, 기포콘크리트 벽체, 기포콘크리트 벽돌 등등 다양한 용도로 사용될 수 있다.

[표1]

위의 [표1]는 내외장 패널용 단열기포콘크리트(길이 300∼600㎜, 폭 300㎜, 두께 30∼120㎜)에 대한 물성을 테스트한 것으로, 종래의 ALC 블록은 밀도 400 ㎏/㎥ 이하의 경량제품을 안정적으로 생산할 수 없으나, 본 발명은 밀도 100∼220(㎏/㎥)의 경량성을 구비하면서도 안정적인 제품의 생산이 가능하였다.

특히, 본 발명은 밀도 100∼220(㎏/㎥)의 경량성을 구비하면서도, 흡수율 8% 이하, 열전도율이 0.55W/(m·K)이하, 인장강도 0.1∼0.18㎫의 우수한 특성을 구비하고 있음을 알 수 있다.

[표2]

위의 [표2]는 벽체용 기포콘크리트 블록(길이 400∼600㎜, 폭 200∼300㎜, 두께 180∼400㎜)에 대한 물성을 테스트한 것으로, 본 발명은 밀도 500(㎏/㎥) 하이의 경량성을 구비하면서도 열전도율 0.1W/(m·K)이하, 흡수율 7.5% 이하, 압축강도 2.0∼3.5㎫ 의 우수한 물성을 구비하고 있으며, 이는 시중에 판매되고 있는 ALC 블록(밀도 400 ㎏/㎥ 이상)의 흡수율이 45% 이상, 열전도율이 0.14∼0.18W/(m·K)을 고려할 경우, 매우 우수한 물성을 구비하고 있음을 알 수 있다.

상기 [표1] 및[표2]에서와 같이, 본 발명은 낮은 흡수율, 저밀도 초경량성 및 우수한 단열성을 구비하고 있음을 알 수 있으며, 이를 통해 본 발명은 내부에 1∼5㎜의 기포공극이 균일하게 유지되고 있음을 알 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 기포콘크리트 구조체는 우수한 기공구조에 의해 흡음율 0.08∼0.17을 구비하고 있어, 종래 ALC 블록의 흡음율 0.2∼0.3 과 대비할 경우, 약 200% 이상의 우수한 흡음효과가 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

(10) : 기포콘크리트 패널
(20) : 기포콘크리트 블록
(30) : 기포콘크리트 벽돌

Claims

시멘트 100중량부에 대하여, 혼합개선제 0.5∼1.0 중량부, 복합증강제 0.3∼1.0 중량부, 폴리프로필렌섬유 0.3∼0.8 중량부, 고로슬래그 30∼50 중량부, 플라이애시 10∼20 중량부, 물 50∼75 중량부, 과산화수소 6∼10 중량부를 포함하되,
상기 혼합개선제는, 조각자나무 열매추출물 20∼30wt%, 황산나트륨 도세실(sodium docecyl sulfate) 20∼40wt%, 폴리옥시에틸렌알킬에테르(alkyl polyoxyethylene ether) 3∼5wt%, 에틸렌디아민사초신이나트륨(ethylenediaminetraacetic acid disodium salt) 2∼4wt%, 물 30∼50wt%를 포함하고,
상기 복합증강제는, 헥사메타인산나트륨(sodium hexametaphosphate) 16∼30wt%, 트리폴리인산나트륨(sodiumtripolyphosphate) 8∼15wt%, 탄산나트륨 60∼74wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 기포콘크리트 조성물.
삭제
청구항 1 에 있어서;
조각자나무 열매추출물은, 조각자나무 열매 100중량부를 물 100∼300중량부에 넣고, 온도 40∼100℃에서 1시간동안 추출하여 여과한 후, 온도 80∼90℃하에서 감압농축(250∼400rpm) 및 건조시킨 것을 특징으로 하는 기포콘크리트 조성물.
청구항 1 에 있어서;
조각자나무 열매추출물은, 조각자나무 열매 100중량부를 분말화하고, 90∼95%의 에탄올 100중량부를 넣어 침지시키며, 추출기에서 2∼3시간동안 가열환류시킨 후, 에탄올을 증발건조시키고, 잔류물을 다수번 여액분리, 정제 및 증발건조한 것을 특징으로 하는 기포콘크리트 조성물.
삭제
청구항 1 에 있어서;
헥사메타인산나트륨(sodium hexametaphosphate) : 트리폴리인산나트륨(sodiumtripolyphosphate)은, 2 : 1 의 중량비를 구비하는 것을 특징으로 하는 기포콘크리트 조성물.
청구항 1 에 있어서;
복합증강제는, 카르복시메틸셀룰로오스나트륨(carboxymethylcellulose sodium) 2∼8wt%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기포콘크리트 조성물.
청구항 1 에 있어서;
폴리프로필렌섬유는 길이 12∼25㎜를 구비하고,
고로슬래그는 500∼1,000 메쉬의 분말도를 구비하며,
플라이애시는 500∼800 메쉬의 분말도를 구비하는 것을 특징으로 하는 기포콘크리트 조성물.
청구항 1 에 있어서;
과산화수소는 농도 25∼30%를 구비하는 것을 특징으로 하는 기포콘크리트 조성물.
청구항 1,3,4,6,7,8,9 중 어느 한 항으로 이루어진 기포콘크리트 조성물에 의해 발포성형된 것을 특징으로 하는 기포콘크리트 구조체.
청구항 10 에 있어서;
기포콘크리트는,
시멘트 100중량부에 대하여, 고로슬래그 30∼50 중량부, 플라이애시 10∼20 중량부, 물(35℃∼50℃) 50∼75 중량부, 폴리프로필렌섬유 0.3∼0.8 중량부를 혼합교반기에 넣고 3∼5분간 혼합교반하는 제1믹싱단계;
제1믹싱단계 후, 혼합개선제 0.5∼1.0 중량부, 복합증강제 0.3∼1.0 중량부를 투입하여 1∼3분간 혼합교반하는 제2믹싱단계;
제2믹싱단계 후, 과산화수소(농도 25∼30%) 6∼10 중량부를 투입하고, 3∼10초동안 믹싱한 후, 몰드에 투입하여 성형하는 성형단계;
성형단계 후, 상온에서 양생하는 양생단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기포콘크리트 구조체.
청구항 10 에 있어서;
기포콘크리트 구조체는, 내외장용 기포콘크리트 패널, 기포콘크리트 단열패널, 기포콘크리트 단열블록, 기포콘크리트 벽체, 기포콘크리트 벽돌로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 기포콘크리트 구조체.