KR101958226B1 - 친환경 속경성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 인공 조형물의 제조방법 - Google Patents

친환경 속경성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 인공 조형물의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시멘트 100중량부 기준으로, 황토 10 내지 80중량부; 섬유 10 내지 40중량부; 칼슘설포알루미네이트 10 내지 20중량부; 프리 폴리머 30 내지 80중량부; 경화제 5 내지 30중량부; 실리카퓸 5 내지 20중량부; 메타카올린 2 내지 10중량부; 폴리비닐알코올 2 내지 10중량부; 석고 5 내지 20중량부; 숯가루 5 내지 20중량부; 소포제 0.5 내지 5중량부; 수축저감제 1 내지 10중량부; 증점제 1 내지 10중량부; 및 고성능 감수제 0.01 내지 10중량부를 포함하는 속경성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 인공 조형물 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 인공 조형물을 제조하기 위한 작업환경을 개선하고, 환경오염을 감소시키면서도 종래 콘크리트와 대등하거나 그 이상의 강도를 갖는 동시에 신속히 경화되어 속경성이 요구되는 인공 조형물을 제조하기 위한 콘크리트 타설에 용이하게 적용할 수 있다.

Description

친환경 속경성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 인공 조형물의 제조방법{Eco-friendly Quick-hardening Concrete Composition and Preparation Methods of Artificial Sculpture Using Thereof}
본 발명은 친환경 속경성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 인공 조형물의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인공암, 인공벽체, 조형물 및/또는 인테리어 등의 인공 조형물을 제조함에 있어서 속경성이 요구되는 부분에 적용 가능한 친환경 속경성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 인공 조형물의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 인간의 활동이 다양한 만큼 야외에서 일어날 수 있는 인간의 활동도 다양하고, 특히 근래에는 소득수준의 증대 등 경제적인 여건이 향상됨과 더불어 건강 및 레저 활동에 대한 관심이 높아짐에 따라 산책이나 조깅 및, 자전거 타기 등 야외에서의 활동이 대폭 증가하고 있다.
이러한 경향에 맞추어 일반적으로, 각종 놀이시설이나 테마공원, 웰빙을 위한 스파시설 뿐만 아니라, 건물의 휴식공간, 관공서, 호텔, 공항은 물론 도로변의 경관을 미려하게 연출하기 위해 조경시설을 설치하고 있으며, 이러한 조경시설에는 자연의 환경을 느낄 수 있도록 화단, 정원은 물론 자연의 환경을 더욱 만끽하고자 인공암 패널을 이용하여 제작되는 인공의 폭포 및 벽체로 조경을 하고 있다.
상기한 자연경관물은 주변환경과 어울어지도록 하면서 특히 경관이 수려한 폭포 등의 형태로 조성하여 보다 많은 사람들이 찾아오는 휴식공간으로의 유인기능을 하여 지역의 이미지 제고에 큰 공헌을 한다.
이러한 조형물은 대개 콘크리트 조형물로 이루어지는 것이 대부분인 바, 종래 콘크리트 조형물은 복수개의 패널들을 철구조물 위에 부착한 후, 패널과 패널 사이의 공간에 철근을 사용하여 공간에 맞는 작은 철구조물을 만들어 끼워넣고, 외형부를 메탈라스를 얹은 뒤, 모르타르를 도포하여 조각하는 방법으로 패널들을 간접 연결하고, 인공폭포 구조물 내부측 인공암 후면부에 10 ~ 15㎝ 정도의 공간을 확보해 나가면서 메탈라스를 거푸집의 형태로 후면의 전체를 설치한 후, 메탈라스와 인공암 후면부 사이의 공간에 모르타르를 채우는 것에 시공이 이루어 진다.
그러나 콘크리트 조형물이 콘크리트 타설에 의해 채워져 이루어지기 때문에 콘크리트 조형물 자체의 두께가 갖는 무거운 하중에 의해 인공폭포와 같은 콘크리트 조형물이 자체 하중에 의한 붕괴 위험이 발생하는 문제점이 있다.
종래 기술을 살펴보면, 등록특허 10-1034228호인 콘크리트 조성물 및 이를 포함하는 인공폭포 또는 인공암, 및 인공폭포 또는 인공암의 시공방법이 안출된 바 있으며, 이는 설치 벽면의 외부에 고정 설치되는 기초골조와, 상기 기초골조의 외부에 고정 설치되어 조형물의 기초형태를 형성하는 조형골조와, 상기 조형골조의 외부에 고정 설치되어 조형물의 세부형태를 형성하는 이형철근과, 상기 이형철근의 외부에 고정 설치되며, 표면에 접착제가 도포되는 금속망과, 상기 금속망의 외면에 도포되어 이루어진다.
이러한 콘크리트 조성물은, 설치 벽면의 외부에 기초골조를 설치하는 단계와, 상기 기초골조의 외부에 조형골조를 설치하여 조형물의 기본형태를 형성하는 단계와, 상기 조형골조의 외부에 이형철근을 설치하여 조형물의 세부형태를 형성하는 단계와, 상기 이형철근이 조밀성을 갖도록 상기 이형철근의 외부에 금속망을 설치하는 단계와, 상기 금속망의 외측에 유리섬유가 포함된 상기 콘크리트 조성물을 스프레이건을 통해 도포하되, 상기 콘크리트 조성물은 제1 공급로를 통해 분사되며, 상기 유리섬유는 제2 공급로를 통해 분쇄된 상태로 상기 콘크리트 조성물에 혼합되게 분사되면서 분사구를 통해 상기 유리섬유가 포함된 콘크리트 조성물을 도포하여 시공된다.
이와 같은 종래 기술은, 하나의 철근에 의해 콘크리트가 지지되도록 하고 있기 때문에 견고성 및 지지성이 저하되어 무거운 자체 하중을 갖는 콘크리트 구조물이 낙하하거나 하는 경우가 발생할 수 있을 뿐만 아니라, 장시간의 양생시간으로 인해 공기가 길어지는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로서, 인공 조형물을 제작하기 위한 작업환경을 개선하고, 환경오염을 감소시키면서도 종래 콘크리트와 대등하거나 그 이상의 강도를 갖는 속경성 콘크리트 조성물을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 콘크리트 조성물을 인공 조형물을 제조하기 위한 공사의 속경성이 요구되는 부분에 적용 가능하도록 한다.
본 발명은
시멘트 100중량부 기준으로,
황토 10 내지 80중량부;
섬유 10 내지 40중량부;
칼슘설포알루미네이트 10 내지 20중량부;
프리 폴리머 30 내지 80중량부;
경화제 5 내지 30중량부;
실리카퓸 5 내지 20중량부;
메타카올린 2 내지 10중량부;
폴리비닐알코올 2 내지 10중량부;
석고 5 내지 20중량부;
숯가루 5 내지 20중량부;
소포제 0.5 내지 5중량부;
수축저감제 1 내지 10중량부;
증점제 1 내지 10중량부; 및
고성능 감수제 0.01 내지 10중량부를 포함하는 속경성 콘크리트 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 원하는 조형물 모양의 몰드를 형성하는 몰드 형성단계;
상기 몰드 형성단계가 종료된 몰드 내부에 시멘트 100중량부 기준으로, 황토 10 내지 80중량부, 섬유 10 내지 40중량부, 칼슘설포알루미네이트 10 내지 20중량부, 프리 폴리머 30 내지 80중량부, 경화제 5 내지 30중량부, 실리카퓸 5 내지 20중량부, 메타카올린 2 내지 10중량부, 폴리비닐알코올 2 내지 10중량부, 석고 5 내지 20중량부, 숯가루 5 내지 20중량부, 소포제 0.5 내지 5중량부, 수축저감제 1 내지 10중량부, 증점제 1 내지 10중량부, 및 고성능 감수제 0.01 내지 10중량부를 포함하는 속경성 콘크리트 조성물을 혼합하여 주입하는 주입단계;
상기 주입단계가 종료된 뒤 양생하는 양생단계; 및
상기 양생단계가 종료된 후 몰드를 제거하는 몰드제거단계를 포함하는 속경성 콘크리트 조성물을 이용한 인공 조형물 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 인공 조형물을 제조하기 위한 작업환경을 개선하고, 환경오염을 감소시키면서도 종래 콘크리트와 대등하거나 그 이상의 강도를 갖는 동시에 신속히 경화되어 속경성이 요구되는 인공 조형물을 제조하기 위한 콘크리트 타설에 용이하게 적용할 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
한 가지 관점에서, 본 발명은 시멘트 100중량부 기준으로, 황토 10 내지 80중량부; 섬유 10 내지 40중량부; 칼슘설포알루미네이트 10 내지 20중량부; 프리 폴리머 30 내지 80중량부; 경화제 5 내지 30중량부; 실리카퓸 5 내지 20중량부; 메타카올린 2 내지 10중량부; 폴리비닐알코올 2 내지 10중량부; 석고 5 내지 20중량부; 숯가루 5 내지 20중량부; 소포제 0.5 내지 5중량부; 수축저감제 1 내지 10중량부; 증점제 1 내지 10중량부; 및 고성능 감수제 0.01 내지 10중량부를 포함하는 속경성 콘크리트 조성물을 제공한다.
다른 관점에서, 본 발명은 원하는 조형물 모양의 몰드를 형성하는 몰드 형성단계; 상기 몰드 형성단계가 종료된 몰드 내부에 시멘트 100중량부 기준으로, 황토 10 내지 80중량부, 섬유 10 내지 40중량부, 칼슘설포알루미네이트 10 내지 20중량부, 프리 폴리머 30 내지 80중량부, 경화제 5 내지 30중량부, 실리카퓸 5 내지 20중량부, 메타카올린 2 내지 10중량부, 폴리비닐알코올 2 내지 10중량부, 석고 5 내지 20중량부, 숯가루 5 내지 20중량부, 소포제 0.5 내지 5중량부, 수축저감제 1 내지 10중량부, 증점제 1 내지 10중량부, 및 고성능 감수제 0.01 내지 10중량부를 포함하는 속경성 콘크리트 조성물을 혼합하여 주입하는 주입단계; 상기 주입단계가 종료된 뒤 양생하는 양생단계; 및 상기 양생단계가 종료된 후 몰드를 제거하는 몰드제거단계를 포함하는 속경성 콘크리트 조성물을 이용한 인공 조형물 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물, 바람직하게는 친환경 속경성 콘크리트 조성물은 속경성을 요구하는 인공 조형물 공사에 적용된다.
본 발명에 따른 시멘트는 당업계에서 통상적으로 사용되는 시멘트라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 일반 포틀랜드 시멘트 또는 고로슬래그시멘트, 초미분말시멘트, 초속경 시멘트 등의 특수 시멘트 등을 사용할 수 있다.
상기 시멘트의 바람직한 분말도는 3,200 내지 6,500cm2/g인 것이 좋다.
본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물을 구성하는 시멘트 외 나머지 성분들의 함량은 시멘트 100중량부 기준으로 한다.
본 발명에 따른 황토는 원적외선 방사량이 뛰어난 점토광물로서, 시멘트와 유사하게 물에 넣으면 질척한 상태로 변하고, 이를 벽이나 바닦에 바르게 되고 시간이 지나 건조가 되면 강한 견고성을 갖추게 되어 골재의 대용으로 사용할 수 있다.
이러한 목적을 갖는 본 발명에 따른 황토는 당업계의 통상적인 황토라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 분말상태인 황토분말로 사용하는 것이 좋다.
이때, 상기 황토분말은 0.4 내지 0.6중량%를 다른 조성물과 배합 후 물기가 스며들 경우에도 견고한 상태를 유지 할 수 있도록 800 내지 900℃에서 1 내지 3시간 소성가공하여 냉각한 것을 사용하는 것이 바람직하며, 분말도는 3500 내지 4000㎠/g인 것을 사용하는데, 분말도가 3,500㎠/g 미만일 경우에는 표면재질이 거칠고, 특히 동절기 재료 분리 현상이 발생되며, 분말도가 4,000㎠/g를 초과하는 경우에는 포졸란의 과 반응으로 인한 수화열 발생으로 구조 크랙이 발생하고, 워커빌리티가 저하를 초래하여 마감 작업시 효율성이 떨어진다.
바람직한 황토, 특정적으로 황토분말의 사용량은 사용자의 선택에 따라 변경 가능하지만, 추천하기로는 시멘트 100중량부 기준으로 10 내지 80중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 섬유는 속경성 콘크리트 조성물로 형성되는 인공 조형물의 종-횡 방향으로 가해지는 응력에 의한 인장력 및/또는 경량성 등을 제공하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 섬유라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 현무암 섬유, 아라미드 섬유, 나일론 섬유, 유리섬유, 탄소섬유, 메탈섬유 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋고, 보다 바람직하게는 나일론 섬유를 사용하는 것이 좋으며, 상기 섬유는 분말, 촙, 등 어떠한 형태로도 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 촙 형태가 좋으며, 그 사용량은 시멘트 100중량부 기준으로 10 내지 40중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 칼슘설포알루미네이트(Calcium Sulfo Aluminate)는 수축보상, 고강도, 예를 들면 높은 압축강도와 휨강도 및 초속경을 부여하기 위한 물질로서, 이러한 목적을 갖는 칼슘설포알루미네이트라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하며, 그 사용량은 시멘트 100중량부 기준으로 10 내지 20중량부인 것을 추천한다.
여기서, 상기 칼슘설포알루미네이트의 사용량이 10중량부 미만이면 경화속도가 감소하고 20중량부 이상인 경우 체적이 팽창되는 문제점이 발생할 수 있다.
한편, 상기 칼슘설포알루미네이트는 물과 접촉할 경우 순식간에 반응하여 에트린가이트(Ettringite) 수화물을 생성함으로써, 시멘트의 압축강도를 수분 내지 수 시간 안에 얻을 수 있도록 한다.
이때, 보다 신속한 수화반응을 위해 초미립 비정질 칼슘설포알루미네이트를 사용할 수도 있다.
상기 수화반응성 증대를 위해 사용되는 초미립 비정질 칼슘설포알루미네이트의 블레인 분말도는 5,000 내지 8,000㎠/g 정도인 것이 좋다.
본 발명에 따른 프리 폴리머는 속경성 콘크리트 조성물이 신속히 경화하도록 하기 위한 것이다.
바람직한 프리 폴리머는 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 코폴리머 폴리올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 또는 이들 중 선택된 적어도 두 개 이상의 혼합물 25 내지 30중량%와 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 70 내지 75중량%를 반응시켜 제조한 폴리우레탄 프리폴리머를 포함한다.
여기서, 상기 폴리올은 경화 전에는 유동성, 작업성에 영향을 주고, 경화 후에는 물리적, 화학적 성능에 영향을 주며, 과다하게 사용 시 경화 중 표면에 블리스터링(Blistering) 현상과 얼룩이 발생할 수 있으므로, 그 사용량을 적절히 조절하는 것이 바람직하다.
상기 프리 폴리머를 구성하는 폴리올, 예를 들면 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 코폴리머 폴리올, 에틸렌글리콜 또는 프로필렌글리콜은 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트와 반응하여 폴리우레탄 프리 폴리머를 제조한다.
상기 프리 폴리머, 특정적으로 폴리우레탄 프리 폴리머의 사용량은 시멘트 100중량부 기준으로 30 내지 80중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 경화제는 상기 속경성 콘크리트 조성물을 신속히 경화시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용되는 경화제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하며, 그 사용량은 시멘트 100중량부 기준으로 5 내지 30중량부를 사용하는 것을 추천한다.
바람직한 경화제로는 2-디에틸아미노에틸아민, N-부틸디에탄올아민, 2-디이소프로필아미노에틸아민, 3-디메틸아미노-1-프로필아민, 3-디에틸아미노프로필아민, 트리에탄올아민, 트리이소프로판올아민, 3-디부틸아미노프로필아민, 트리프로판올아민, 메틸아민, N,N-디메틸 에탄올아민, 사이클로헥실아민, 3-디메틸아미노프로, 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), 4,4' 메틸렌 비스(사이클로 헥실 이소시아네이트), 피마자유, 예를 들면 피마자유, 수소화피마자유 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
여기서, 상기 프리폴리머를 경화시키기 위해서 사용되는 경화제로는 피마자유를 사용하는 것을 추천하는바, 바람직하게는 상기 경화제 전체 중량을 기준으로 10 내지 30중량%의 피마자유를 포함하는 것이 좋다.
특히, 상기 경화제를 구성하는 피마자유, 예를 들면 피마자유, 수소화피마자유를 포함하는 에멀젼 형태를 갖는 경화제이다.
이때, 상기 피마자유는 에멀젼 형태로 존재하기 위해, 용제 바람직하게는 물이 포함되는 것이 좋고, 물의 사용량은 상기 에멀젼 형태를 갖는 경화제 중량을 기준으로 적어도 20중량% 이상이 것이 바람직하다.
상기 피마자유는 천연오일로 요오드가가 120이하이고, 수산기가가 100 내지 200이며, 산가가 1이하인 것을 사용하며, 조성물과 혼합시 사용량에 따라 경화속도, 경화 후 물리적, 화학적 성능에 영향을 준다.
상기 피마자유의 사용량은 에멀젼 형태를 갖는 경화제에 포함된 용제, 예를 들면 물의 사용량 또는 다른 경화제 및/또는 첨가제의 사용량에 따라 변경 가능하지만, 경화제 100중량%를 기준으로 20 내지 80중량%인 것이 좋다.
특정적으로, 본 발명에 따른 경화제는 부가적으로 첨가제, 예를 들면 점감제, 사슬연장제, 충전제 또는 이들로부터 선택된 적어도 두 개 이상의 혼합물로 이루어진 첨가제를 경화제 전체 중량부 기준으로 1 내지 50중량부 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 점감제, 사슬연장제, 안료 또는 충전제는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
한 가지 양태로서, 상기 점감제는 트리메산에스테르, 안식향산에스테르, 에틸사이클로헥산, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올디이소부틸레이트 중에서 하나를 사용하는 것이 좋다.
또한, 상기 사슬연장제는 양 말단에 수산기를 지니고 있는 2-부틸-2-에틸프로판-1,3-디올과 아디핀산의 중축합물인 알킬렌 측쇄를 지닌 폴리에스테르폴리올을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 실리카퓸(silica fume)은 금속 실리콘 또는 규소 합금을 제조할 때에 발생하는 부산물로서, 그 형상은 구상이고, 화학 성분은 대부분 SiO2이다. 이것을 콘크리트 등에 첨가하면 점성이 증가하고 높은 압축 강도가 얻어진다.
바람직한 실리카퓸의 사용량은 시멘트 100중량부 기준으로 5 내지 20중량부인 것을 추천한다.
본 발명에 따른 메타카올린은 당업계의 통상적인 메타카올린을 사용하는 것이 좋고, 그 사용량은 시멘트 100중량부 기준으로 2 내지 10중량부인 것이 좋다.
여기서, 상기 메타카올린은 수화 초기 단계에서 반응속도가 신속하여 초기 강도가 증진되며, 장기에 있어서는 시멘트 수화 과정시 발생하는 Ca(OH)2와 반응하여 C-A-S-H(Calcium aluminum silicate hydroxide) 수화물을 생성함으로서, 일반적인 시멘트를 이용하여 제조한 콘크리트와 비교하여 공극을 보다 치밀하게 하여 강도를 증진시킨다.
본 발명에 따른 폴리비닐알코올은 초기의 끈적임 정도(tacky property)를 증가시켜 초기접착력을 개선하여 들뜸 현상, 뒤틀림 등의 불량률을 감소시킬 수 있도록 하는 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 폴리비닐알코올이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하며, 그 사용량은 시멘트 100중량부 기준으로 2 내지 10중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 석고는 속경성 콘크리트 조성물은 보다 신속한 경화를 위해 상기 칼슘설포알루미네이트 등과 반응하여 경화가 일어날 수 있도록 하는 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용하는 석고라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 무수석고 및/또는 탈황석고를 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 탈황석고를 사용하는 것을 추천한다.
여기서, 상기 탈황석고는 탈황공정에서 발생되는 부산석고로서, 황 성분이 배제되어 친환경적이고, 탈황공정의 부산물을 재활용한다는 측면에서 고려될 수 있다.
상기 석고의 사용량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 시멘트 100중량부 기준으로 5 내지 20중량부인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 숯가루는 높은 공극율로 인하여 속경성 콘크리트 조성물을 구성하는 조성물의 분산성을 향상시키는 동시에 결합력을 향상시켜 인장강도를 증가시키도록 하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 숯가루라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하며, 바람직하게는 볼밀로 분말화한 숯가루를 사용하는 것이 좋다.
바람직한 숯가루의 사용량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 추천하기로는 시멘트 100중량부 기준으로 5 내지 20중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 소포제는 연행공기의 발생으로 인한 공기량의 증가를 감소시키기 위한 것이다.
바람직한 소포제의 사용량은 시멘트 100중량부를 기준으로 0.5 내지 5중량부를 사용하는 것을 추천한다.
바람직한 소포제로는 등유, 파라핀, 미네랄오일, 에탄올합성오일 등과 같은 광유계 소포제, 동식물유, 참기름, 피마자유와 이들의 알킬렌옥사이드 부가물 등과 같은 유지계 소포제, 올레인산, 스테아린산과 이들의 알킬렌옥사이드 부가물 등과 간은 지방산계 소포제, 글리세린모노리시놀레이트, 알케닐호박산 유동체, 솔비톨모노라울에이트, 솔비톨트리올레이트, 천연 왁스 등과 같은 지방산 에스테르계 소포제, 폴리옥시알킬렌류, (폴리)옥시알킬에테르류, 아세틸렌에테르류, (폴리)옥시알킬렌알킬인산에스테르류, (폴리)옥시알킬렌알킬아민류,(폴리)옥시알킬렌아미드 등과 같은 옥시알킬렌계 소포제, 옥틸알콜, 헥사데실알콜, 아세틸렌알콜, 글리콜류 등과 같은 알콜계 소포제, 아크릴레이트폴리아민 등과 같은 아미드계 소포제, 인산트리부틸, 나트륨옥틸포스페이트 등과 같은 인산에스테르계 소포제, 알루미늄스테아레이트, 칼슘올레이트 등과 같은 금속비누계 소포제, 디메틸실리콘유, 실리콘 페이슷, 실리콘 에멀젼, 유기변성 폴리실록산(디메틸폴리실록산 등의 폴리오르가노실록산). 플루오로실리콘유 등과 같은 실리콘계 소포제로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 수축저감제는 콘크리트 조성물을 이용하여 제조한 인공 조형물의 건조수축을 방지하기 위하여 첨가되는 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용하는 수축저감제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 폴리에테르계, 에틸렌글리콜 및 프로필렌글리콜 중에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 그 사용량은 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부인 것을 추천한다.
본 발명에 따른 증점제는 속경성 콘크리트 조성물의 점도를 조절하여 콘크리트 조성물의 사용을 용이하게 하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용되는 증점제라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 하이드록시 에틸 셀룰로오즈(HydroxyEthyl Cellulose), 소수성 우레탄변성계 증점제 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것을 추천한다.
상기 증점제의 사용량은 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 증점제로 사용되는 하이드록시 에틸 셀룰로오즈는 보수성을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 고성능 감수제는 콘크리트 시공을 할 때 콘크리트 속에 있는 작은 공기 거품을 고르게 하기 위하여 사용하는 혼화제로서, 거품을 일으키는 성질이 좋아, 콘크리트 중에 작은 기포를 고르게 발생시켜 내동결 융해성, 내식성, 내구성 등을 개선한다.
특히, 상기 감수제는 미리 믹싱된 베이스 콘크리트에 첨가하여 이것을 교반함으로써 더 부드럽게 하며, 콘크리트의 품질을 저하시키지 않고 콘크리트의 시공성을 개선할 목적으로 이용된다.
더욱이, 상기 감수제는 콘크리트 조성물의 유동성을 좋게 하여 부어 넣기 작업을 용이하게 하고, 굳은 콘크리트의 열전도율을 저하시키며, 수밀성을 향상시키는 등 2차적인 효과도 있다.
이때, 콘크리트 조성물에 사용되는 감수제의 감수율은 일반적으로 10 내지 15%정도이나 그 중 감수율이 20 내지 30%인 것을 본 발명에서는 고성능 감수제라 통칭한다.
바람직한 고성능 감수제는 나프탈렌형, 멜라민형, 폴리카르복실산형, 아미노 술폰산형 감수제 또는 이들의 혼합물로 이루어진 것이 좋고, 그 함량은 특별히 제한되지 않고 필요에 따라 적절하게 조절할 수 있으며, 예를 들어 시멘트 100중량부 기준으로 0.01 내지 10중량부를 사용할 수 있다.
이때, 상기 나프탈렌형 감수제로서 대표적인 것은 변성리그닌, 알킬아릴술폰산 및 활성지속폴리머, 폴리알킬아일슬폰산염과 반응성고분자, 알킬아릴술폰산염고축합물, 슬폰산기카르복실기 함유 다원폴리머, 알킬나프탈렌슬폰산염, 알킬아릴술폰산염변성리그닌공축합물과 변성리그닌, 리그닌유도체와 알킬아릴술포네이트 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상을 들을 수 있다.
상기 멜라민형 감수제로서 대표적인 것은 변성메칠멜라민축합물과 수용성특수고분자화합물, 슬폰화멜라민고축합물 또는 이들로부터 선택된 하나 이상의 혼합물을 들을 수 있다.
상기 폴리카르복실산형 감수제로서 대표적인 것은 불포화 카르복시산 단량체를 단일 성분으로 포함하는 공중합체 또는 그의 염, 예컨대, 폴리(알킬렌 글리콜)모노아크릴레이트, 폴리(알킬렌 글리콜)모노메타크릴레이트, 무수말레인산 및 스티렌의 공중합체, 아크릴레이트나 메타크릴레이트의 공중합체 및 이들 단량체와 공중합가능한 단량체로부터 유도되는 공중합체 등을 포함할 수 있다.
상기 아미노 술폰산형 감수제로서 대표적인 것은 방향족아미노슬폰산계 고분자화합물, 방향족고분자축합물과 리그닌슬폰산유도체 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 들을 수 있다.
또한, 바람직한 고성능 감수제는 나프탈렌형 고성능 감수제를 단독으로 사용하거나 나프탈렌계 고성능 감수제가 80 내지 95중량%이고, 폴리카르복실산형 고성능 감수제가 5 내지 20중량%로 이루어진 혼합조성을 사용하는 것이 좋다.
상기 고성능 감수제의 사용량은 콘크리트 중의 전 공기량이 용적으로 약 4 내지 6%가 되도록 하는 것이 바람직하다. 너무 많이 사용하면 비경제적일 뿐만 아니라, 압축강도의 감소, 철근과의 부착강도의 저하 등 여러 가지 장애가 일어나므로, 적정 사용량을 엄수해야 한다.
본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물, 특정적으로 친환경 속경성 콘크리트 조성물은 하기의 특정 양태의 부가물을 1종 또는 1종 이상 더 포함할 수 있다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물, 특정적으로 친환경 속경성 콘크리트 조성물은 시멘트 100중량부 기준으로 50 내지 1,000중량부의 골재를 더 포함할 수 있다.
상기 골재는 콘크리트 등과 같이 결합재에 의하여 뭉쳐져서 한 덩어리를 이룰 수 있는 건설용 광물질 재료이며, 화학적으로 안정하다.
상기 골재는 콘크리트를 만들기 위하여 시멘트와 물에 혼합하는 모래, 자갈, 현무암, 오석, 바잘트, 기타 이와 비슷한 재료를 지칭한다.
특정적으로, 상기 골재로서 약 25mm의 입경 및 약 0.7%의 흡수율을 갖는 염기성 맥암 및/또는 약 5mm의 입경 및 5.40%의 흡수율을 갖는 보크사이트를 더 포함할 수 있다.
상기 골재는 크기에 따라 0.074mm 이상 4.76mm 미만의 것은 잔골재라 하고, 4.76mm 이상의 것은 굵은 골재라 한다.
다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 작업시간 및/또는 강도발현 속도를 조절하기 위하여 시멘트 100중량부 기준으로 0.1 내지 5중량부의 지연제를 더 포함할 수 있다.
바람직한 지연제로는 타르타르산, 구연산, 글루콘산 등의 카르복시산 또는 그 염으로 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 조성물의 바인더 역할을 제공하기 위하여 시멘트 100중량부 기준으로 5 내지 20중량부의 분체를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 분체는 속경성 콘크리트 조성물에 포함되어 바인더 역할을 수행한다.
상기 분체는 파우더 형태로서 세라믹 결합제, 규사 또는 이들의 혼합물을 포함하며, 상기 분체의 입도는 특별히 한정되지 않지만, 수마이크로미터 또는 수나노미터 단위를 갖는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 분체를 구성하는 세라믹 결합제, 규사의 구성은 분체 전체 100중량%를 기준으로 결합제의 사용량이 40중량%를 초과하는 것이 좋고, 나머지 규사의 사용량은 60중량% 범위에서 사용자의 선택에 따라 조절 가능하다.
하지만, 상기 세라믹 결합제의 사용 없이 규사만으로 분체를 구성할 수도 있다.
상기 세라믹 결합제는 규산나트륨, 규산칼륨, 규산리튬 또는 이들 중 적어도 하나 이상으로 이루어진 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
여기서, 상기 세라믹 결합제는 그 사용량이 증가할수록 색상, 내후성 및 흡착력, 착색 효과가 증가하고, 공기 중에 떠다니는 이산화탄소를 흡수하여 공기정화 작용 및 자외선 파장영역 전체와 가시광선 파장 영역 전체에 걸쳐 흡수하는 효과적인 자외선 안정제 역할을 부여할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물, 특정적으로 친환경 속경성 콘크리트 조성물은 경화를 촉진할 수 있는 금속염계 코발트, 디메틸 아크릴 아마이드(dimethyl acrylamide) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 경화 촉진제를 더 포함할 수 있으며, 이러한 경우 상기 경화 촉진제의 사용량은 시멘트 100중량부 기준으로 0.5 내지 5중량부인 것을 추천한다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부의 응결지연제를 더 포함할 수 있다.
상기 응결지연제는 속경성 콘크리트 조성물을 구성하는 칼슘설포알루미네이트가 물에 분산될 경우 수화속도가 급격히 진행되어 미리 반응함으로써 응결성능이 상실되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 응결지연제라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 구연산, 글루콘산, 붕산, 주석산 등의 유기산과 구연산나트륨, 글루콘산나트륨 등의 유기산염류를 사용하는 것이 좋고, 보다 바람직하게는 구연산나트륨을 사용하는 것이 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부의 열화방지제를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 열화방지제는 속경성 콘크리트 조성물의 열화를 방지하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 열화방지제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다.
바람직한 열화방지제, 특정적으로 오존열화방지제는 6PPD (N-(1,3-dimethylutyl)-N'-phenyl-p-phenylenediamine) 및/또는 TAPDT(2,4,6-tris-(N-
1,4-dimethylpentyl-p-phenylenediamino)-1,3,5-triazine)를 포함하여 수중에서 활성화된 오존라디칼의 산화작용에 의한 콘크리트 조성물의 촉진열화작용을 오존열화방지제 분자구조에 아민과 결합된 방향족 고리화합물 거대분자의 이중결합부분이 자유전자 이동현상에 의해 활성화된 오존라디칼과 상쇄되어 콘크리트 조성물의 열화 방지 및 열화를 지연시킬 수 있다.
즉, 상기 오존열화방지제는 페닐렌디아민(Phenylenediamine-based)계 왁스를 사용할 수 있고, 6PPD와 TAPDT을 포함하는 혼합수지 조성을 사용하거나 라디칼 생성이 활발한 방향족 폴리아민계 등을 사용할 수 있으며, 특히 페닐렌디아민계를 사용하는 것이 바람직하다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 실온에서 효과적으로 경화하고 내열성, 저온 성능, 내화학성, 내용매성 및 내유성과 같은 개선된 특성을 제공하기 위하여 아미노기 함유 실록산(Aminofunctional siloxan)을 더 포함할 수 있다.
상기 아미노 함유 실록산은 특별히 제한되는 것은 아니며, 일례로서 아미노메틸폴리디메틸실록산을 들 수 있으며, 그 사용량은 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 8중량부인 것을 추천한다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 콘크리트 조성물 혼합시 물을 흡수하여 작업성을 좋게 해주고, 이로 인하여 콘크리트 중의 단위 수량을 감소시키고 강도증진에 탁월한 흡수성 폴리머를 더 포함할 수 있다.
상기 흡수성 폴리머로는 폴리아크릴산염 및 그 유도체 및 폴리에틸렌옥사이드 유도체에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있으며, 그 사용량은 시멘트 100중량부 기준으로 2 내지 15중량부인 것을 추천한다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 콘크리트 조성물의 접착성 및 부착강도 향상을 위하여 옥틸트리에톡시실란을 더 포함할 수 있다.
상기 옥틸트리에톡시실란은 단량체 형태로 사용가능하며, 상기 단량체의 분자량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 150 내지 450Da인 것이 좋고, 그 사용량은 시멘트 100중량부 기준으로 5 내지 20중량부인 것을 추천한다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 조성물의 수명 연장을 위하여 마그네슘 실리케이트를 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함할 수 있다.
상기, 마그네슘 실리케이트는 내화학성 및 내약품성과 풍화 저항성이 우수한 물성을 갖고 있으므로 콘크리트 조성물의 수명이 연장된다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 공극을 치밀하게 하고 누수를 방지하며 강도를 향상시키기 위하여 나트륨벤토나이트를 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함할 수 있다.
상기 나트륨벤토나이트는 많은 양의 물을 흡수해 원래 부피의 여러 배로 팽창되며 겔과 같은 상태가 되어 조성물의 공극을 치밀하게 매우게 되어 누수를 방지하고 강도를 향상시켜 균열방지에 기여하게 된다.
본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 내크랙성, 내수성, 내오염성, 내마모성 및/또는 내부착성 등을 향상시키기 위하여 시멘트 100중량부 기준으로 20 내지 60중량부의 변성실란실리케이트 합성물을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 변성실란실리케이트 합성물은 가교역할을 하면서 유기??무기 중합 반응성을 형성함으로써 조성물의 점착성을 강화시킬 수 있도록 한다.
상기 변성실란실리케이트 합성물은 실리케이트와 실란을 혼합하여 제조할 수 있다.
바람직한 실리케이트는 당업계에서 통상적으로 사용하는 실리케이트라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 보다 바람직하게는 알칼리 실리케이트, 특히 바람직하게는 리튬실리케이트, 순수포타슘실리케이트, 전처리된 포타슘실리케이트, 합성실리케이트(리튬, 소디윰, 포타슘), 콜로이드실리카 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
바람직한 실란은 당업계에서 통상적으로 사용되는 실란이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 아미노실란, 비닐실란, 에폭시 실란, 메타크릴실란, 유황, 알킬실란, 페닐실란, 클로로실란 중 비닐트리클로로실란, 노르말헥실트리에톡시실란, 아미노에칠아미노프로필실란, 페닐트리메톡시실란, 비닐벤질아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란, 메틸디메톡시실란, 메타크릴록시프로필트리메톡시실란, 아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 테트라에톡시실란(TEOS), 3글리시독시프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리메톡시실란 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 실리케이트 및 실란을 서로 혼합하여 변성실란실리케이트 합성물을 제조하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 추천하기로는 실리케이트 100중량부를 기준으로, 실리케이트에 실란 0.1 내지 2중량부를 95 내지 110℃의 온도범위에서 희석하여 200 내지 400rpm의 속도로 1 내지 2시간 동안 교반하는 것을 포함한다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 나노세라믹 입자를 더 포함할 수 있다.
바람직한 나노세라믹 입자는 실리콘카바이드, 알루미나, 실리카, 지르코니아-실리카, ZnO, TiO2 및/또는 CaCO3가 포함된다.
이들 세라믹입자는 평균 입경이 나노 범위인 것이 바람직한데, 구체적으로 상기 실리콘카바이드의 평균 입경은 300 내지 500nm, 상기 알루미나의 평균 입경은 500 내지 1000nm, 상기 실리카의 평균 입경은 700 내지 1500nm, 상기 지르코니아-실리카의 평균 입경은 500 내지 1000nm, 상기 ZnO의 평균 입경은 500 내지 1000nm, 상기 TiO2의 평균 입경은 100 내지 300nm, 그리고 CaCO3의 평균 입경은 500 내지 1000nm인 것이 바람직하다.
이 중에서도 실리콘카바이드는 천연광물로 존재하지 않으므로 인공적으로 합성하며, 고온에서의 화학적 안정성 및 내식성이 뛰어나고 높은 경도를 갖는다.
이러한 실리콘카바이드와 알루미나 초미립자 분말이 건조 중에 도막형성이 종료된 표면으로 부상하여 치밀하고 경도가 높은 도막을 형성하기 때문에, 수증기와 기타 기체, 액체의 투과를 방지함은 물론, 내습성, 내구성, 내후성, 내충격성, 내약품성이 뛰어나고 자외선으로부터 조성물을 보호하게 된다.
또한, 실리콘카바이드와 알루미나의 뛰어난 열적 안정성으로 인하여 온도상승을 방지함으로써 콘크리트의 수축, 팽창을 감소시키며 수지의 중성화/염화를 방지하여 내구성을 장기간 유지시킨다.
상기 나노세라믹 입자의 사용량은 사용자의 선택에 따라 변경 가능 하지만, 추천하기로는 시멘트 100중량부 기준으로 10 내지 30중량부인 것이 바람직하다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 점탄성을 높이기 위하여 시멘트 100중량부 기준으로 0.1 내지 1중량부의 소듐 벤조 에이트(sodium benzoate)를 더 포함할 수 있는데, 소듐 벤조 에이트가 0.1중량부 보다 적을 경우 효과가 미미하며, 1중량부를 초과할 경우 과량이 되어 물성을 저하시킬 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 조성물의 분산성, 가소성 및 보수성을 향상시키고 균열방지와 강도증진을 위하여 코코베타인을 시멘트 100중량부를 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 친환경 속경성 콘크리트 조성물은 조성물이 접착되는 피접착면에 존재하는 유해 성분들이 외부로 용출되는 것을 방지함으로써 환경오염을 유발되는 것을 방지하기 위하여 시멘트 100중량부를 기준으로 5 내지 15중량부의 디메틸 암모늄 클로라이드를 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 조성물의 초기반응속도를 향상시키기 위하여 황산나트륨을 시멘트 100중량부를 기준으로 0.1 내지 3중량부로 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 조성물의 점도를 조절하고, 부착성을 향상시키기 위하여 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부의 부틸글리시딜에테르(Butyl glycidyl ether)를 더 포함할 수 있는데, 시멘트 100중량부 기준으로 1중량부 미만이면 점도 조절 및 부착성 향상의 효과가 미미하며, 5중량부를 초과하면 경화가 지연되고 표면의 경도가 저하되는 단점이 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 조성물의 성분들 간의 비중차에 따른 재료의 분리 현상을 방지하기 위하여 웰란 검(welan gum)을 시멘트 시멘트 100중량부 기준으로 0.1 내지 3중량부로 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 조성물의 수분 흡수 및 조절을 위하여 산화칼슘(CaO)을 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함할 수 있는데, 시멘트 100중량부 기준으로 1중량부 미만이면 기포 및 핀 홀 등이 발생할수 있고, 5중량부를 초과하면 점도가 상승하게 되어 좋지 않다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 초기 반응을 지연시키며 또한, 하절기에 물을 추가하지 않고도 가사시간을 길게 하여 작업성과 품질 안정성을 높일뿐만 아니라, 피착면과의 계면 접착력을 증대하기 위하여 올레인산나트륨을 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 자외선을 흡수하고 크랙의 발생을 방지하기 위하여 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부의 하이드라진 페닐 트리아진을 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 조성물의 점도 증진 및 부착력 강화를 위하여 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부의 알긴산 나트륨을 더 포함할 수 있는데, 알긴산 나트륨은(C6H8O6)n으로 표시되는 다당류의 하나로서 카르복실기를 가지고 있으며, 다시마류를 소다회 처리하여 만들 수 있는데, 알긴산 나트륨 자체에 점성을 갖고 있어 이를 친환경 단면 보수용 모르타르 조성물에 포함시키면 점도 증진 및 부착력 강화하게 되며, 그 사용량이 시멘트 100중량부 기준으로 1중량부 미만이면 소수성이 저하되고, 5중량부를 초과하면 과도하게 점도가 상승되어 좋지 않다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 조성물의 점도조절 및 강도증진을 위하여 테트라에틸렌펜타민(Tetraethylenepentamine;TEPA)을 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함할수 있는데, 테트라에틸렌펜타민이 시멘트 100중량부 기준으로 1중량부를 초과하면 그 효과가 미미하며, 10중량부를 초과하면 과다하여 물성에 좋지 않은 영향을 줄 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 가교된 폴리아크릴레이트염을 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함할 수 있는데, 가교된 폴리아크릴레이트염은 속경성 콘크리트 조성물의 내부의 공극을 채우게 되어 수분의 침투를 방지하게 되고, 이에 따라 내부의 내구성을 증진시키는 역할을 하게 되는데, 상세하게는 상기 가교된 폴리아크릴레이트염은 아크릴레이트염의 중합체가 가교된 물질을 말하며, 가교제로 아크릴산이 포함된 아크릴산과 소듐아크릴레이트의 중합체로 이루어지며, 하기 (C3H4O2.C3H3O2Na)x의 분자식을 갖는 것으로 상기 구조로 이루어지는 가교된 폴리아크릴레이트염은 고분자 사슬 간의 가교결합을 통한 3차원의 망상구조 또는 단일 사슬구조에서 친수성기의 도입에 따라 가교된 폴리아크릴레이트염이 사용되면 수분 침투시 팽창하여 내부 공극을 채워 수분의 침투를 방지하고, 내구성을 증진시키게 된다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 내투수 저항성이 탁월하여 조성물에 수분침투하는 것을 최소화함으로써 조성물을 내구성을 향상시키기 위하여 테트라에틸오소실리케이트(tetraethyl orthosilicate:TEOS)를 더 포함 할 수 있는데, 그 사용량은 시멘트 100중량부 기준으로 0.1 내지 5중량부가 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 조성물의 용해를 빠르게 촉진시켜 초기의 반응열을 높게 하여 응결경화를 빠르게 함으로써 초기강도를 확보하기 위하여 칼륨인산염을 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함할 수 있는데, 시멘트 100중량부를 기준으로 5중량부를 초과하면 급결성능에 의해 수축되어 균열이 발생할 수 있고, 1중량부 미만이면 가수분해 속도가 저하되어 강도가 저하되어 좋지 않다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 조성물의 내화화학성을 강화하고 경화시 치밀한 경화체의 조직을 형성하여 조성물의 고강도성을 발현하기 위하여 알루민산 나트륨을 더 포함할 수 있는데, 그 사용량은 시멘트 100중량부 기준으로 0.1 내지 3중량부가 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 조성물의 경화를 촉진시키고 압축강도 및 휨강도를 향상시키기 위하여 리튬카르보네이트(Li2CO3)를 시멘트 100중량부 기준으로 0.1 내지 2중량부로 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 셀프 레벨링을 개선하기 위하여 폴리에틸렌옥사이드를 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 조성물의 내수성을 개선하기 위하여 케이산 소다를 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함할 수 있다.
또 다른 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콜크리트 조성물은 조성물의 흡수성, 투과성 및 보습성을 향상시키기 위하여 음이온 변성스타치의 일종인 스타치 포스페이트 에스테르를 더 포함할수 있는데, 그 사용량은 시멘트 100중량부 기준으로 0.1 내지 2중량부가 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 조성물의 초기작업 성능을 유지하고 압축강도를 향상시키기 위하여 피로인산칼슘을 더 포함할 수 있는데, 그 사용량은 시멘트 100중량부 기준으로 0.1 내지 2중량부가 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 조성물의 방수성능을 향상시키기 위하여 시멘트 100중량부 기준으로 10 내지 30중량부의 콜타르 피치를 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 조성물의 접착력을 향상시키고 속경성 콘크리트 조성물이 부착되는 부착 대상면의 공극을 충전하기 위하여 폴리메틸실세스키옥산(polymetylsilsesquioxane)을 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 속경성 콘크리트 조성물은 조성물이 안정적으로 분산하도록 하고 수분을 흡수 팽윤하여 조성물의 안정성을 향상시키기 위하여 폴리비닐피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone)을 시멘트 100중량부 기준으로 5 내지 20중량부로 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 속경성 콘크리트 조성물의 분산성 향상 및 조성물의 혼합 후에도 다시 엉김현상이 발생하지 않도록 하기 위하여 로진산 나트륨을 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함할 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물, 특정적으로 친환경 속경성 콘크리트 조성물을 이용하여 시공, 바람직하게는 인공 조형물을 제조하기 위한 방법은 당업계에서 통상적으로 사용하는 방법이라면 특별히 한정되지 않지만, 본 발명을 보다 용이하게 설명하기 위해 이러한 일례를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따른 인공 조형물의 제조방법은 원하는 조형물 모양의 몰드를 형성하는 몰드 형성단계;
상기 몰드 형성단계가 종료된 몰드 내부에 시멘트 100중량부 기준으로, 황토 10 내지 80중량부, 섬유 10 내지 40중량부, 칼슘설포알루미네이트 10 내지 20중량부, 프리 폴리머 30 내지 80중량부, 경화제 5 내지 30중량부, 실리카퓸 5 내지 20중량부, 메타카올린 2 내지 10중량부, 폴리비닐알코올 2 내지 10중량부, 석고 5 내지 20중량부, 숯가루 5 내지 20중량부, 소포제 0.5 내지 5중량부, 수축저감제 1 내지 10중량부, 증점제 1 내지 10중량부, 및 고성능 감수제 0.01 내지 10중량부를 포함하는 속경성 콘크리트 조성물을 혼합하여 주입하는 주입단계;
상기 주입단계가 종료된 뒤 양생하는 양생단계; 및
상기 양생단계가 종료된 후 몰드를 제거하는 몰드제거단계를 포함한다.
여기서, 상기 인공 조형물의 제조방법을 구성하는 몰드제거단계의 후단에는 마감처리를 위한 표면연마 및/또는 도색을 위한 별도의 단계를 더 포함할 수도 있다.
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
[실시예 1]
포틀랜드 시멘트 100g, 분말도 약 3,800㎠/g이고, 약 850℃에서 약 2시간 동안 소성 가공한 황토분말 40g, 나일론 섬유 30g, 칼슘설포알루미네이트 15g, 폴리에테르 폴리올 28g 및 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 72g을 반응시켜 제조한 폴리우레탄 프리폴리머 50g, 2-디에틸아미노에틸아민으로 이루어진 경화제 20g, 실리카퓸 12g, 메타카올린 7g, 폴리비닐알코올 7g, 탈황석고 12g, 평균입경이 마이크로미터 단위인 숯가루 12g, 파라핀 3g, 에틸렌글리콜 5g, 하이드록시 에틸 셀룰로오즈 5g, 및 폴리모노아크릴레이트로 이루어진 고성능 감수제 2g을 혼합하여 속경성 콘크리트 조성물을 제조하였다.
[실시예 2]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 모래 200g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 3]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 타르타르산 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 4]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 규산나트륨 10g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 5]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 금속염계 코발트를 포함하는 경화 촉진제 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 6]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 구연산나트륨 5g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 7]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 6PPD를 포함하는 열화방지제 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 8]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 아미노기 함유 실록산 4g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 9]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 폴리아크릴산염 10g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 10]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 평균분자량이 약 200Da인 옥틸트리에톡시실란 10g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 11]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 마그네슘 실리케이트 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 12]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 나트륨벤토나이트 2g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 13]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 리튬실리케이트와 에폭시 실란을 합성하여 제조된 변성실란실리케이트 화합물 30g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 14]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 나노세라믹 입자로서 평균입경이 400nm인 실리콘 카바이드 15g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 15]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 소듐 벤조 에이트 0.5g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 16]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 코코베타인 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 17]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 디메틸 암모늄 클로라이드 8g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 18]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 황산나트륨 1g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 19]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 부틸글리시딜에테르 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 20]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 웰란 검 1g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 21]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 산화칼슘 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 22]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 올레인산나트륨 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 23]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 하이드라진 페닐 트리아진 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 24]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 알긴산 나트륨 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 25]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 테트라에틸렌펜타민 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 26]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 가교된 폴리아크릴레이트염 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 27]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 테트라에틸오소실리케이트 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 28]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 칼륨인산염 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 29]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 알루민산나트륨 1g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 30]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 리튬카르보네이트 1g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 31]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 폴리에틸렌옥사이드 2g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 32]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 케이산 소다 2g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 33]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 스타치 포스페이트 에스테르 1g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 34]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 피로인산칼슘 1g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 35]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 콜타르 피치 15g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 36]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 폴리메틸실세스키옥산 4g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 37]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 폴리비닐피롤리돈 7g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 38]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 로진산 나트륨 2g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 39]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 실시예 2 내지 실시예 38을 모두 부가하여 실시하였다.
[실험]
실시예들에 따라 제조된 조성물을 각각 물과 혼합하여 콘크리트를 제조한 후 물성, 예를 들면 경화시간, 특정적으로 물리적 경화시간, 화학적 경화시간, 압축강도 등을 측정하였다.
그 결과를 표 1로 나타냈다.
경화 시간(hr) 화학적 경화시간(day) 압축강도(MPa)
실시예 1 26 7 79
실시예 2 25 8 78
실시예 3 24 8 78
실시예 4 25 6 76
실시예 5 25 6 77
실시예 6 23 7 76
실시예 7 26 8 79
실시예 8 25 7 78
실시예 9 25 6 75
실시예 10 26 5 76
실시예 11 24 8 78
실시예 12 23 6 77
실시예 13 24 6 79
실시예 14 24 7 78
실시예 15 26 6 79
실시예 16 24 8 79
실시예 17 24 7 79
실시예 18 24 6 78
실시예 19 26 7 77
실시예 20 24 7 77
실시예 21 23 8 79
실시예 22 23 8 78
실시예 23 25 6 75
실시예 24 24 6 77
실시예 25 25 5 78
실시예 26 25 6 78
실시예 27 24 6 76
실시예 28 25 7 77
실시예 29 25 6 78
실시예 30 23 6 77
실시예 31 23 7 76
실시예 32 25 8 79
실시예 33 25 7 77
실시예 34 24 8 75
실시예 35 26 6 78
실시예 36 25 5 78
실시예 37 25 5 78
실시예 38 24 6 77
실시예 39 24 7 78
표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 39에 따라 제조된 속경성 콘크리트 조성물은 만 하루만에 경화될 정도로 신속하고, 압축강도가 콘크리트가 요구하는 물성을 충분히 만족하는 것으로 나타났다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

  1. 시멘트 100중량부 기준으로,
    황토 10 내지 80중량부;
    섬유 10 내지 40중량부;
    칼슘설포알루미네이트 10 내지 20중량부;
    프리 폴리머 30 내지 80중량부;
    경화제 5 내지 30중량부;
    실리카퓸 5 내지 20중량부;
    메타카올린 2 내지 10중량부;
    폴리비닐알코올 2 내지 10중량부;
    석고 5 내지 20중량부;
    숯가루 5 내지 20중량부;
    소포제 0.5 내지 5중량부;
    수축저감제 1 내지 10중량부;
    증점제 1 내지 10중량부; 및
    고성능 감수제 0.01 내지 10중량부를 포함하는 속경성 콘크리트 조성물에,
    열화방지제를 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하고,
    아미노기 함유 실록산을 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 8중량부로 더 포함하며,
    옥틸트리에톡시실란을 시멘트 100중량부 기준으로 5 내지 20중량부로 더 포함하고,
    마그네슘 실리케이트를 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하며,
    소듐 벤조 에이트를 시멘트 100중량부 기준으로 0.1 내지 1중량부로 더 포함하고,
    코코베타인을 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하며,
    디메틸 암모늄 클로라이드를 시멘트 100중량부 기준으로 5 내지 15중량부로 더 포함하고,
    황산나트륨을 시멘트 100중량부 기준으로 0.1 내지 3중량부로 더 포함하며,
    부틸글리시딜에테르를 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하고,
    웰란 검을 시멘트 100중량부 기준으로 0.1 내지 3중량부로 더 포함하며,
    하이드라진 페닐 트리아진을 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하고,
    테트라에틸렌펜타민을 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하며,
    가교된 폴리아크릴레이트염을 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하고,
    테트라에틸오소실리케이트를 시멘트 100중량부 기준으로 0.1 내지 5중량부로 더 포함하며,
    칼륨인산염을 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하고,
    알루민산 나트륨을 시멘트 100중량부 기준으로 0.1 내지 3중량부로 더 포함하며,
    케이산 소다를 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함하고,
    스타치 포스페이트 에스테르를 시멘트 100중량부 기준으로 0.1 내지 2중량부로 더 포함하며,
    피로인산칼슘을 시멘트 100중량부 기준으로 0.1 내지 2중량부로 더 포함하고,
    폴리메틸실세스키옥산을 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하며,
    폴리비닐피롤리돈을 시멘트 100중량부 기준으로 5 내지 20중량부로 더 포함하고,
    로진산 나트륨을 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함하는 속경성 콘크리트 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 원하는 조형물 모양의 몰드를 형성하는 몰드 형성단계;
    상기 몰드 형성단계가 종료된 몰드 내부에 시멘트 100중량부 기준으로, 황토 10 내지 80중량부, 섬유 10 내지 40중량부, 칼슘설포알루미네이트 10 내지 20중량부, 프리 폴리머 30 내지 80중량부, 경화제 5 내지 30중량부, 실리카퓸 5 내지 20중량부, 메타카올린 2 내지 10중량부, 폴리비닐알코올 2 내지 10중량부, 석고 5 내지 20중량부, 숯가루 5 내지 20중량부, 소포제 0.5 내지 5중량부, 수축저감제 1 내지 10중량부, 증점제 1 내지 10중량부, 및 고성능 감수제 0.01 내지 10중량부를 포함하는 속경성 콘크리트 조성물에, 열화방지제를 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하고, 아미노기 함유 실록산을 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 8중량부로 더 포함하며, 옥틸트리에톡시실란을 시멘트 100중량부 기준으로 5 내지 20중량부로 더 포함하고, 마그네슘 실리케이트를 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하며, 소듐 벤조 에이트를 시멘트 100중량부 기준으로 0.1 내지 1중량부로 더 포함하고, 코코베타인을 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하며, 디메틸 암모늄 클로라이드를 시멘트 100중량부 기준으로 5 내지 15중량부로 더 포함하고, 황산나트륨을 시멘트 100중량부 기준으로 0.1 내지 3중량부로 더 포함하며, 부틸글리시딜에테르를 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하고, 웰란 검을 시멘트 100중량부 기준으로 0.1 내지 3중량부로 더 포함하며, 하이드라진 페닐 트리아진을 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하고, 테트라에틸렌펜타민을 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하며, 가교된 폴리아크릴레이트염을 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하고, 테트라에틸오소실리케이트를 시멘트 100중량부 기준으로 0.1 내지 5중량부로 더 포함하며, 칼륨인산염을 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하고, 알루민산 나트륨을 시멘트 100중량부 기준으로 0.1 내지 3중량부로 더 포함하며, 케이산 소다를 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함하고, 스타치 포스페이트 에스테르를 시멘트 100중량부 기준으로 0.1 내지 2중량부로 더 포함하며, 피로인산칼슘을 시멘트 100중량부 기준으로 0.1 내지 2중량부로 더 포함하고, 폴리메틸실세스키옥산을 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하며, 폴리비닐피롤리돈을 시멘트 100중량부 기준으로 5 내지 20중량부로 더 포함하고, 로진산 나트륨을 시멘트 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함하는 속경성 콘크리트 조성물을 혼합하여 주입하는 주입단계;
    상기 주입단계가 종료된 뒤 양생하는 양생단계; 및
    상기 양생단계가 종료된 후 몰드를 제거하는 몰드제거단계를 포함하는 속경성 콘크리트 조성물을 이용한 인공 조형물 제조방법.
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