KR101964007B1 - 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물은 시멘트; 수경성 결합재(Hydraulic Binder)와 경량골재의 혼합물; 및 폴리머를 포함하고, 상기 경량골재는 상기 수경성 결합재와 경량골재의 혼합물에 대해 5~50 중량%의 비율로 혼합되고, 상기 폴리머는 상기 수경성 결합재에 대해 고형분으로 3~20 중량%의 비율로 혼합된다.

Description

초고감쇠 경량 콘크리트 조성물{ULTRA HIGH DAMPING LIGHTWEIGHT CONCRETE COMPOSITION}
본 발명의 실시예들은 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 강도 및 탄성계수를 유지하면서도 가볍고 진동을 감쇠할 수 있는 고감쇠 경량 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
콘크리트는 충전재(filler)인 골재를 시멘트 등의 결합재(binder)와 물의 수화물로 결합하여 일정한 형태를 구성하는 물질의 총칭이다. 상기 재료들은 재료의 특성에 따라 세분화할 수 있다. 일반골재의 경우 굵은골재와 잔골재로 분류되어 사용되는데, 입경이 5mm 미만인 것은 잔골재로, 5mm 이상인 것은 굵은골재로 분류된다.
또한, 골재는 종류에 따라 쇄석골재, 경량골재 및 순환골재로 나눌 수 있다. 경량 골재는 콘크리트나 모르타르의 골재 중 보통 골재보다 비중이 가벼운 것으로 말한다. 경량골재는 천연 경량골재, 인공 경량골재, 공업 부산물 등이 있다.
경량 콘크리트를 제조하는 방법으로는 경량골재를 이용하는 방법과 5mm 이하의 잔골재와 시멘트 등의 결합재에 공기를 불어 넣어 경량화시키는 방법이 알려져 있다. 이러한 일련의 경량화 작업은 건축물의 중량 감소에 의하여 기둥의 크기 등을 감소시켜 내부 공간을 확보하기 위한 경제적 이유 또는 단열, 층간 소음 감소, 방음 등을 위하여 개발되어 사용되고 있다.
반도체 공장 등에서 진동을 저감하는 방법으로 기존에는 건물을 구성하는 콘크리트 부재의 치수를 크게 하는 방법이 주로 사용되어 왔으며, 최근에는 콘크리트에 폴리머를 혼입하는 등으로 콘크리트 재료 자체의 감쇠율을 증가시키는 방법이 사용되기 시작하였다.
콘크리트 재료의 기계적 특성(강도 및 탄성계수 등)을 유지하면서 경량화 하여 재료의 동강성을 증가시키는 동시에 재료의 감쇠율을 증가시키는 경우, 부재 혹은 건물의 감쇠 성능을 더욱 증가시킬 수 있어, 기계 기초 혹은 반도체 공장의 구조 부재로 매우 효율적으로 사용이 가능하나, 실제로 기존에는 이러한 초고감쇠 경량 시멘트 콘크리트 조성물은 아직 개발되지 않았다.
관련 선행기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-0196096호(발명의 명칭: 콘크리트 조성물, 등록일자: 1999.02.19)가 있다.
본 발명의 목적은, 기존의 강도 및 탄성계수를 유지하면서도 경량이면서 진동 감쇠율이 우수한 고감쇠 경량 콘크리트 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물은 시멘트; 수경성 결합재(Hydraulic Binder)와 경량골재의 혼합물; 및 폴리머를 포함하고, 상기 경량골재는 상기 수경성 결합재와 경량골재의 혼합물에 대해 5~50 중량%의 비율로 혼합되고, 상기 폴리머는 상기 수경성 결합재에 대해 고형분으로 3~20 중량%의 비율로 혼합된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물은 수경성 결합재와 배합하여 콘크리트 구조물을 타설하기 위한 경량골재와 폴리머를 포함하는 조성물로서, 상기 경량골재는 상기 수경성 결합재와 경량골재에 대해 5~50 중량%의 비율로 혼합되고, 상기 폴리머는 상기 수경성 결합재에 대해 고형분으로 3~20 중량%의 비율로 혼합되며, 상기 폴리머는 분말 수지의 형태로 상기 경량골재와 함께 사전에 혼합된 프리믹스제품으로 제공되어 상기 콘크리트 구조물을 타설하고자 할 때 상기 수경성 결합재와 배합된다.
상기 경량골재는 나노 단위 개질이 된 알루미노-실리케이트(alumina-silicate) 중공구체, 팽창 유리 경량 골재(Expanded Glass Lightweight Aggregate), 입자 크기가 마이크로 단위인 세노스피어, 초경량재료 엑스판셀(EXPANCEL; Expanded microspheres), SiO2와 Al2O3를 원료로 소성 및 하소를 통하여 제조되는 경량골재 중 적어도 하나의 종류를 포함할 수 있다.
상기 경량골재는 비중이 0.3~1.0 이고 입자 지름이 0.5mm 이하인 미소중공구체인 것이 바람직하다.
상기 경량골재는 상기 수경성 결합재와 경량골재의 혼합물에 대해 10~20 중량%의 비율로 혼합되고, 상기 폴리머는 상기 수경성 결합재에 대해 고형분으로 5~10 중량%의 비율로 혼합되는 것이 바람직하다.
상기 수경성 결합재는 포틀랜드 시멘트(1종, 2종, 3종, 4종, 5종) 혹은 슬래그 시멘트, 고미분말 시멘트(블레인 값 4,000~12,000cm2/g), 저미분말 시멘트(블레인 3,000cm2/g 이하), 다성분계 혼합시멘트, 속경성 시멘트, 알루미나 시멘트, 초속경 시멘트, 지오폴리머계 결합재, 저알칼리 시멘트(알칼리 0.65 이하)를 단독 또는 2종류 이상 혼합하여 제조될 수 있다.
상기 수경성 결합재에는 플라이 애쉬, 고로 슬래그 미분말, 실리카 흄, 석회석 미분말, SiO2 분말, Al2O3 분말이 각각 중량비로 3~30% 사용될 수 있다.
상기 폴리머는 재유화 분말 수지의 형태로 사용되며, SBR 라텍스, VAE 수지, EVA 수지, 아크릴 계열의 수지, 폴리우레탄 계열의 수지, 유무기 하이브리드 수지를 단독 또는 2종류 이상 혼합하여 제조될 수 있다.
상기 폴리머는 수용성 에멀전 형태로 제공되고, SBR 라텍스, VAE 수지, EVA 수지, 아크릴 계열의 수지, 폴리우레탄 계열의 수지, 유무기 하이브리드 수지를 단독 또는 2종류 이상 혼합하여 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물은 상기 수경성 결합재와 경량골재의 혼합물에 대해 3~50 중량%의 비율로 혼합되는 일반골재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물은 상기 수경성 결합재에 대해 0.5~5 중량%의 비율로 혼합되는 액상 수축저감제; 상기 수경성 결합재에 대해 3~15 중량%의 비율로 혼합되는 CSA계 팽창재; 및 상기 수경성 결합재에 대해 3~15 중량%의 비율로 혼합되는 소석회계 팽창재 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물은 상기 수경성 결합재에 대해 5~50 중량%의 비율로 혼합되는 속경재료를 더 포함하고, 상기 속경재료는 CSA 분말과 석고 분말의 혼합물, C12A7 분말과 석고 분말의 2성분계 혼합물, CSA 분말과 C12A7 분말을 석고 분말과 혼합한 3성분계 혼합물 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물은 상기 수경성 결합재에 대해 0.2~5 중량%의 비율로 혼합되는 혼화제를 더 포함하고, 상기 혼화제는 폴리칼본산계, 나프탈렌설폰산계, 멜라민설폰산염계, 리그닌설폰산염계(AE)감수제 혹은 고성능(AE)감수제 성분을 단독 또는 2종류 이상 혼합하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물은 상기 폴리머에 대해 0.1~15 중량%의 비율로 혼합되는 계면활성제 성분; 또는 상기 수경성 결합재 또는 상기 경량골재에 대해 0.1~15 중량%의 비율로 혼합되는 무기계 혼화재료 성분을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물은 상기 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물에 대해 0.1~10 체적%의 비율로 혼합되는 섬유를 더 포함하고, 상기 섬유로는 PP 섬유, PE 섬유, PVA 섬유, 나일론 섬유, 셀룰로즈 섬유, 아라미드 섬유, 카본 섬유, 바잘트와 같은 광물계 섬유, 강섬유, 고인장 강섬유를 단독 또는 2종류 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물은 상기 폴리머 또는 상기 시멘트에 검(gum) 종류가 첨가되고, 상기 검 종류로는 구아검, 잔탄검, 웰란검을 단독 또는 2종류 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물은 콘크리트 중의 기포를 콘크리트 체적의 5~50%로 확보하기 위하여, 공기연행제 첨가하여 상기 콘크리트에 공기를 연행시키거나, 사전에 기포발생기를 이용하여 발생된 기포를 혼합하여 제조될 수 있다.
상기 공기연행제는 물, 혼화제 또는 폴리머에 첨가하거나 단독으로 사용되며, 그 사용량은 상기 수경성 결합재에 대해 0.01~5 중량%이고, 상기 혼화제는 액상과 분말 2가지 형태 각각 단독 혹은 혼합하여 사용될 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물은 기존의 강도 및 탄성계수를 유지하면서도 경량이면서 진동을 대폭 감쇠하는 콘크리트 구조물을 제조할 수 있다.
도 1 내지 도 5는 실시예에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물의 조성 성분 및 물성 실험 결과와 비교예에 따른 (경량) 콘크리트 조성물의 조성 성분 및 물성 실험 결과를 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물은 수경성 결합재(Hydraulic Binder)와 경량골재의 혼합물, 및 폴리머를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물은 수경성 결합재와 배합하여 콘크리트 구조물을 타설하기 위한 경량골재와 폴리머를 포함하는 조성물로서, 상기 폴리머는 분말 수지의 형태로 상기 경량골재와 함께 사전에 혼합된 프리믹스 제품으로 제공되어 나중에 콘크리트 구조물을 타설하고자 할 때 상기 수경성 결합재와 배합될 수 있다. 그리고, 상기 프리믹스 제품에는 후술할 팽창재, 수축저감제, 속경재료, 혼화제 등이 분말 형태로 추가될 수 있다.
상기 수경성 결합재는 포틀랜드 시멘트(1종, 2종, 3종, 4종, 5종) 혹은 슬래그 시멘트, 고미분말 시멘트(블레인 값 4,000~12,000cm2/g), 다성분계 혼합시멘트, 속경성 시멘트, 알루미나 시멘트, 초속경 시멘트, 지오폴리머계 결합재, 저알칼리 시멘트(알칼리 0.65 이하)를를 단독 또는 2종류 이상 혼합하여 제조될 수 있다.
상기 수경성 결합재에는 플라이 애쉬, 고로 슬래그 미분말, 실리카 흄, 석회석 미분말, SiO2 분말, Al2O3 분말이 각각 중량비로 3~30% 사용될 수 있다. 다시 말해, 상기와 같이 제조된 수경성 결합재에는 플라이 애쉬, 고로 슬래그 미분말, 실리카 흄, 석회석 미분말, SiO2 분말, Al2O3 분말이 각각 3~30 중량%의 비율로 첨가될 수 있다.
상기 경량골재는 상기 수경성 결합재와 경량골재의 혼합물에 대해 5~50 중량%의 비율로 혼합될 수 있다. 즉, 상기 경량골재는 상기 수경성 결합재와 경량골재의 혼합물 100 중량%에 대하여 5~50 중량%의 비율로 혼합될 수 있으며, 더 바람직하게는 상기 수경성 결합재와 경량골재의 혼합물 100 중량%에 대해 10~20 중량%의 비율로 혼합될 수 있다.
상기 경량골재는 나노 단위 개질이 된 알루미노-실리케이트(alumina-silicate) 중공구체, 팽창 유리 경량 골재(Expanded Glass Lightweight Aggregate), 입자 크기가 마이크로 단위인 세노스피어, 초경량재료 엑스판셀(EXPANCEL; Expanded microspheres), SiO2와 Al2O3를 원료로 소성 및 하소를 통하여 제조되는 경량골재 등의 종류를 사용하는 것이 압축 강도를 확보하는 측면에서 바람직하다. 특히, 경량골재는 비중이 0.3~1.0 이고 입자 지름이 0.5mm 이하인 미소중공구체를 사용하는 것이 더 바람직하다.
상기와 같은 종류를 포함하는 경량골재는 단독으로 혹은 2종류 이상 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 폴리머는 상기 수경성 결합재에 대해 고형분으로 5~30 중량%의 비율로 혼합될 수 있다. 즉, 상기 폴리머는 상기 수경성 결합재 100 중량%에 대하여 5~30 중량%의 고형분 비율로 혼합될 수 있으며, 더 바람직하게는 상기 수경성 결합재 100 중량%에 대해 5~10 중량%의 고형분 비율로 혼합될 수 있다.
상기 폴리머는 SBR 라텍스, VAE 수지, EVA 수지, 아크릴 계열의 수지, 유무기 하이브리드 폴리머, 폴리우레탄 계열의 수지 등의 재유화 분말 수지를 단독 또는 2종류 이상 혼합하여 제조될 수 있다. 또 이와 다르게, 상기 폴리머는 수용성 에멀전(emulsion)의 형태로 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 에멀전 형태의 폴리머를 액상 폴리머 또는 폴리머 에멀전이라 칭한다.
상기 폴리머 에멀전은 라텍스 또는 아크릴과 같은 폴리머를 에멀전 상태로 만든 것으로서, 시멘트 응집 방지용 폴리칼본산계 계면활성제 또는 시멘트 응집 방지용 수분산 우레탄계 계면활성제 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고 시멘트 응집 방지용 비이온계 계면활성제를 포함할 수 있으며, 선택적으로 시멘트 수화지연제를 혼합할 수 있다.
상기 폴리칼본산계 계면활성제는 상기 폴리머 에멀전 전체 중 0.1~10 중량%의 비율로 첨가될 수 있다. 상기 수분산 우레탄계 계면활성제는 변성 수분산 폴리우레탄 공중합체를 포함할 수 있으며, 상기 폴리머 에멀전 전체 중 0.1~5 중량%의 비율로 첨가될 수 있다.
상기 비이온계 계면활성제는 지방산디에탄올아민 화합물, 아민옥사이드, 노닐페놀에틸렌옥사이드 부가물, 솔비탄에스테르화 화합물, 알킬폴리글리코사이드, 지방산에틸렌옥사이드 부가물, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드, 폴리에틸렌폴리프로필렌 공중합체, 고급지방산(C12~C22)디에탄올아민 화합물, 고급지방산(C12~C22)에틸렌옥사이드(EO)부가물(EO는1~50개), 알킬(C4~C20)아민옥사이드, 알킬(C4~C20)페놀에틸렌옥사이드 부가물(EO는1~50개), 솔비탄에스테르화 화합물 및 에틸렌옥사이드 부가물(EO는1~50개), 알킬(C1~C20)폴리클리코사이드(분자량 100~100,000), 고급알콜(C4~C20)에틸렌옥사이드 부가물(EO는1~50개), 폴리에틸렌옥사이드(분자량 100~100,000), 폴리프로필렌옥사이드(분자량 100~100,000), 폴리에틸렌옥사이드와 폴리프로필렌옥사이드공중합체(분자량 100~100,000), 폴리에틸렌이민(분자량 100~100,000), 폴리글리세린(분자량 100~100,000) 중 적어도 어느 하나 또는 2개 이상이 혼합될 수 있다.
상기 비이온계 계면활성제는 상기 폴리머 에멀전 전체 중 0.1~10 중량%의 비율로 첨가될 수 있다.
상기 시멘트 수화지연제는 구연산, 주석산, 글루코산, 글루코스, 올리고당, 솔비톨 및 당밀류 중 적어도 어느 하나 또는 2개 이상이 혼합되며, 상기 폴리머 에멀전 전체 중 0.1~5 중량%의 비율로 첨가될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물은 상기 수경성 결합재와 경량골재의 혼합물에 대해 3~50 중량%의 비율로 혼합되는 일반골재를 더 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 수경성 결합재와 경량골재의 혼합물 100 중량%에 대해 일반골재를 3~50 중량%의 비율로 추가로 첨가할 수 있다.
상기 일반골재는 자갈과 같은 굵은골재, 또는 자갈은 제외하고 모래와 같은 잔골재를 각각 1종류 혹은 각각 2종류 이상 포함하거나 굵은골재와 잔골재의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물은 상기 수경성 결합재에 대해 0.5~5 중량%의 비율로 혼합되는 액상 수축저감제, 상기 수경성 결합재에 대해 3~15 중량%의 비율로 혼합되는 CSA계 팽창재, 및 상기 수경성 결합재에 대해 3~15 중량%의 비율로 혼합되는 소석회계 팽창재중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 수경성 결합재 100 중량%에 대해 액상 수축저감제를 0.5~5 중량%, CSA계 팽창재를 3~15 중량%, 소석회계 팽창재를 3~15 중량%의 비율로 추가로 첨가하되, 상기 CSA계 팽창재 및 상기 소석회계 팽창재를 각각 1종류 혹은 각각 2종류 이상으로 첨가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물은 상기 수경성 결합재에 대해 5~50 중량%의 비율로 혼합되는 속경재료, 및 상기 수경성 결합재에 대해 0.2~5 중량%의 비율로 혼합되는 혼화제를 더 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 수경성 결합재 100 중량%에 대해 속경재료 및 혼화제를 각각 5~50 중량%, 0.2~5 중량%의 비율로 추가로 첨가할 수 있다.
상기 속경재료는 CSA 분말과 석고 분말의 혼합물, C12A7 분말과 석고 분말의 2성분계 혼합물, CSA 분말과 C12A7 분말을 석고 분말과 혼합한 3성분계 혼합물 중 어느 하나일 수 있다.
상기 혼화제는 분말형 혹은 액상 폴리칼본산계, 나프탈렌설폰산계, 멜라민설폰산염계, 리그닌설폰산염계(AE)감수제 혹은 고성능(AE)감수제 성분을 각각 1종류 혹은 각각 2종류 이상 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물은 상기 폴리머 성분에 대해 0.1~15 중량%의 비율로 혼합되는 계면활성제 성분, 또는 상기 수경성 결합재 또는 상기 경량골재에 대해 0.1~15 중량%의 비율로 혼합되는 무기계 혼화재료 성분을 더 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 폴리머 100 중량% 또는 상기 경량골재 100 중량%에 대해 계면활성제 성분 또는 무기계 혼화재료 성분을 각각 0.1~15 중량%, 0.1~15 중량%의 비율로 추가로 첨가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물은 상기 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물에 대해 0.1~10 체적%의 비율로 혼합되는 섬유를 더 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물 100 체적%에 대해 섬유를 0.1~10 체적%의 비율로 추가로 첨가할 수 있다.
상기 섬유로는 PP 섬유, PE 섬유, PVA 섬유, 나일론 섬유, 셀룰로즈 섬유, 아라미드 섬유, 카본 섬유, 바잘트와 같은 광물계 섬유, 강섬유, 고인장 강섬유를 각각 1종류 혹은 각각 2종류 이상 포함하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물은 콘크리트 중의 기포를 콘크리트 체적의 5~50%로 확보하기 위하여, 공기연행제를 첨가하여 상기 콘크리트에 공기를 연행시키는 방법으로 제조될 수 있으며, 이와 달리 사전에 기포발생기를 이용하여 기포를 발생시키고 그 발생된 기포를 혼합하는 방법으로 제조될 수 있다.
상기 공기연행제는 물, 혼화제 또는 폴리머에 첨가하거나 단독으로 사용되며, 그 사용량은 상기 수경성 결합재에 대해 0.01~5 중량%이고, 상기 혼화제는 액상과 분말 2가지 형태 각각 단독 혹은 혼합하여 사용될 수 있다.
한편, 상기 폴리머에는 검(gum) 종류가 첨가될 수 있으며, 상기 검 종류로는 구아검, 잔탄검, 웰란검을 각각 1종류 혹은 각각 2종류 이상 포함하여 사용할 수 있다. 이때, 상기 검 종류는 시멘트에도 첨가될 수 있다.
또한, 상기 폴리머의 유리전이온도는 반도체 공장 및 기타 클린룸 등의 온도 상황을 고려하여 상기 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물의 감쇠율이 최대가 되도록 22.5℃로 설정되는 것이 바람직하다.
참고로, 상기 폴리머는 기온이 상기 폴리머의 유리전이온도 미만으로 낮아질수록 굳어서 탄성이 저하되고, 기온이 상기 폴리머의 유리전이온도를 초과할수록 너무 유연해져서 강도를 잃게 된다. 따라서, 상기 폴리머의 유리전이온도는 기온의 변화에 상관없이 상기 폴리머의 기능이 제대로 발휘될 수 있는 온도로 유지되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성의 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물의 효과를 확인하기 위하여 물성 실험을 수행하였다. 본 물성 실험의 실시예에서는 시멘트로 1종 보통 포틀랜트 시멘트를 사용하였고, 경량골재로 비중 약 0.4이고 입자 지름이 0.5mm 이하인 미소중공구체를 사용하였으며, 속경재로 CSA 계열 제품을 사용하였다. 또한, 본 물성 실험의 비교예에서는 시멘트로 1종 보통 포틀랜트 시멘트를 사용하였고, 잔골재로 비중 약 2.62이고 조립률 2.70의 쇄사와 해사의 혼합 잔골재를 사용하였고, 굵은골재로 비중 약 2.65이고 최대치수 20mm의 석회암 골재를 사용하였다.
물성 실험 1
분말 폴리머와 경량골재가 모두 포함되어 있는 실시예 1-1 내지 1-4에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물과, 분말 폴리머를 제외한 경량골재만 포함되어 있는 비교예 1-1에 따른 경량 콘크리트 조성물, 및 분말 폴리머와 경량골재가 모두 포함되어 있지 않은 비교예 1-2에 따른 일반 콘크리트 조성물을 만들었다. 실시예 1-1 내지 1-4, 비교예 1-1 내지 1-2에 따른 콘크리트 조성물의 조성 성분 및 물성 실험 결과는 도 1의 표에 나타내었다.
도 1의 표를 참조하면, 실시예 1-1 내지 1-4에는 단위 분말 폴리머가 각각 37.8kg/m3, 37.4kg/m3, 37.6kg/m3, 37.3kg/m3 포함되어 있고, 단위 경량골재가 각각 92kg/m3 포함되어 있으며, 단위 결합재가 각각 1,020kg/m3 포함되어 있고, 물결합재비(W/B)가 각각 34.9 중량%로 배합되어 있다.
실시예 1-1 내지 1-4에는 실리카흄이 수경성 결합재에 대해 각각 중량비로 5% 포함되어 있고, CSA계 팽창재가 수경성 결합재에 대해 각각 중량비로 5% 포함되어 있으며, 분말형 PC계 혼화제가 수경성 결합재에 대해 각각 중량비로 0.4% 또는 0.5% 포함되어 있고, 경량골재가 수경성 결합재와 경량골재의 혼합물에 대해 각각 중량비로 8.3% 포함되어 있다.
액상형 PC계 혼화제와 탄소나노튜브(CNT)/탄소섬유(Nano-fiber)는 실시예 1-1을 제외한 나머지 실시예들에만 포함되어 있다. 구체적으로, 실시예 1-2에는 액상형 PC계 혼화제가 수경성 결합재에 대해 중량비로 3.5% 포함되고 CNT 타입 1이 수경성 결합재에 대해 체적비로 1% 포함되어 있다. 실시예 1-3에는 액상형 PC계 혼화제가 수경성 결합재에 대해 중량비로 1.0% 포함되고 CNT 타입 2가 수경성 결합재에 대해 체적비로 1% 포함되어 있다. 실시예 1-3에는 액상형 PC계 혼화제가 수경성 결합재에 대해 중량비로 3.7% 포함되고 탄소섬유가 수경성 결합재에 대해 체적비로 1% 포함되어 있다.
비교예 1-1은 경량 콘크리트 조성물에 관한 것으로 단위 경량골재는 93kg/m3 포함되어 있지만 분말 폴리머는 포함되어 있지 않으며, 단위 결합재가 1,070kg/m3 포함되어 있고, 물결합재비(W/B)가 36.0 중량%로 배합되어 있다.
비교예 1-1에는 실리카흄이 수경성 결합재에 대해 중량비로 5% 포함되어 있고, CSA계 팽창재가 수경성 결합재에 대해 중량비로 5% 포함되어 있으며, 분말형 PC계 혼화제가 수경성 결합재에 대해 중량비로 0.5% 포함되어 있고, 액상형 PC계 혼화제가 수경성 결합재에 대해 중량비로 0.0% 포함되어 있다. 그리고, 비교예 1-1에는 경량골재가 수경성 결합재와 경량골재의 혼합물에 대해 중량비로 8.0% 포함되어 있다.
비교예 1-2는 일반 콘크리트 조성물에 관한 것으로 경량골재와 분말 폴리머가 모두 포함되어 있지 않은 반면, 단위 잔골재는 795kg/m3 포함되어 있고 단위 굵은골재는 930kg/m3 포함되어 있으며, 단위 결합재가 470kg/m3 포함되어 있고, 물결합재비(W/B)가 36.0 중량%로 배합되어 있다. 그리고, 비교예 1-2에는 액상형 PC계 혼화제가 수경성 결합재에 대해 중량비로 1.0% 포함되어 있다.
물성 실험 결과, 도 1에 정리된 바와 같이 본 발명에 따른 실시예 1-1 내지 1-4는 경량골재의 사용으로 인해 비중(7일 재령)이 각각 1.67, 1.68, 1.64, 1.66로 비교예 1-2의 일반 콘코리트에 비해 비중이 크게 감소하였고, 분말 폴리머를 추가함으로써 감쇠율이 각각 127%, 125%, 121%, 129%로 증가하였다. 참고로, 본 명세서에서 '감쇠율'은 비교예 1-2의 일반 콘코리트의 감쇠율을 100%로 기준 했을 때 상대적인 감쇠율을 나타낸다. 다만, 본 발명에 따른 실시예 1-1 내지 1-4는 분말 폴리머의 추가로 인해 압축강도는 비교예 1-1 및 1-2에 비해 감소하였는데, 실시예 1-1의 경우에는 53.9Mpa로 비교예 1-1 및 1-2와 대비하여 소폭 감소하여 목표 압축강도인 40Mpa 이상을 만족시키나, 탄소나노튜브(CNT)나 탄소섬유가 추가로 배합된 실시예 1-2 내지 1-4의 경우에는 비교예 1-1 및 1-2에 비해 압축강도가 크게 감소한 것으로 나타났다. 참고로, 탄소나노튜브(CNT) 또는 탄소섬유는 압축강도를 확보하기 위한 목적으로 추가한 것이나, 실험 결과에 따르면 오히려 압축강도가 더 크게 감소하므로, 본 발명의 기술적 사상에는 적합하지 않은 것으로 확인되었다.
물성 실험 2
분말 폴리머와 경량골재가 포함되어 있는 실시예 2-1 내지 2-2에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물과, 액상 폴리머(에멀전)과 경량골재가 포함되어 있는 실시예 2-3 내지 2-4에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물을 만들었다. 그리고, 실시예 2-1 내지 2-4에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물의 조성 성분 및 물성 실험 결과는 도 2의 표에 나타내었다.
도 2의 표를 참조하면, 실시예 2-1 내지 2-2에는 단위 분말 폴리머가 각각 38.2kg/m3, 37.7kg/m3 포함되어 있고 단위 경량골재가 각각 81kg/m3 포함되어 있으며, 단위 결합재가 각각 1,050kg/m3 포함되어 있고, 물결합재비(W/B)가 각각 34.5 중량%로 배합되어 있다.
실시예 2-3 내지 2-4에는 단위 액상 폴리머가 각각 79.4kg/m3, 78.4kg/m3 포함되어 있고 단위 경량골재가 각각 106kg/m3 포함되어 있으며, 단위 결합재가 각각 950kg/m3 포함되어 있고, 물결합재비(W/B)가 각각 34.4%로 배합되어 있다. 참고로, 본 발명의 액상 폴리머의 경우 고형분이 47% 정도이므로, 실시예 2-3 내지 2-4에서 단위 액상 폴리머는 고형분 기준으로 배합 중량이 실시예 2-1 내지 2-2의 단위 분말 폴리머의 배합 중량과 거의 비슷하다.
실시예 2-1 내지 2-4에는 실리카흄이 수경성 결합재에 대해 각각 중량비로 7% 포함되어 있고, 분말형 PC계 혼화제가 수경성 결합재에 대해 각각 중량비로 0.5%, 0.6%, 0.3%, 0.4% 포함되어 있고, 경량골재가 수경성 결합재와 경량골재의 혼합물에 대해 각각 중량비로 7.2% 또는 10.0% 포함되어 있다.
실시예 2-2, 2-4에는 CSA계 속경재가 수경성 결합재에 대해 각각 중량비로 40% 포함되어 있으며, 실시예 2-1, 2-3에는 소석회계 팽창재가 수경성 결합재에 대해 각각 중량비로 5% 포함되어 있다.
물성 실험 결과, 도 2에 정리된 바와 같이 본 발명에 따른 실시예 2-1 내지 2-4의 경우, 비중(건조 비중)은 각각 1.72, 1.76, 1.66, 1.48로 나타나고, 압축강도(28일 재령)는 각각 54.8Mpa, 54.2Mpa, 47.1Mpa, 53.0Mpa로 나타나며, 감쇠율은 각각 128%, 125%, 127%, 131%로 나타났다. 이에, 본 발명에 따른 실시예 2-1 내지 2-4는 콘크리트 구조물로서 요구되는 압축강도를 확보하면서도 비중이 일반 콘크리트보다 낮아 경량화가 가능하고 또한 진동 감쇠성능이 우수함을 확인할 수 있었다. 이때, 분말 폴리머를 사용하는 실시예 2-1 내지 2-2와 액상 폴리머를 사용하는 실시예 2-3 내지 2-4를 비교하면, 압축강도 확보 측면에서는 분말 폴리머가 어느 정도 이점이 있지만 경량화 및 진동 감쇠성능 측면에 있어서는 액상 폴리머가 이점이 있음을 본 실시예들에 대한 물성 실험 결과를 통해 확인할 수 있었다.
물성 실험 3
분말 폴리머와 경량골재가 포함되어 있는 실시예 3-1 내지 3-2에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물과, 액상 폴리머와 경량골재가 포함되어 있는 실시예 3-3 내지 3-5에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물을 만들었다. 그리고, 실시예 3-1 내지 3-5에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물의 조성 성분 및 물성 실험 결과는 도 3의 표에 나타내었다.
도 3의 표를 참조하면, 실시예 3-1 내지 3-2에는 단위 분말 폴리머가 각각 56.4kg/m3 포함되어 있고 단위 경량골재가 각각 147kg/m3, 138kg/m3 포함되어 있으며, 단위 결합재가 각각 800kg/m3 포함되어 있고, 물결합재비(W/B)가 각각 33.0 중량%로 배합되어 있다.
실시예 3-3 내지 3-5에는 단위 액상 폴리머가 각각 120.0kg/m3 포함되어 있고 단위 경량골재가 각각 154kg/m3, 148kg/m3, 111g/m3 포함되어 있으며, 단위 결합재가 각각 780kg/m3, 800kg/m3, 780kg/m3 포함되어 있고, 물결합재비(W/B)가 각각 33.0 중량%로 배합되어 있다. 특히, 실시예 3-5의 경우 단위 경량골재 외에도 일반골재인 단위 잔골재 250kg/m3 가 추가로 포함되어 있다. 참고로, 앞에서도 언급한 바와 같이 본 발명의 액상 폴리머는 고형분이 47% 정도이므로, 고형분 기준으로는 실시예 3-1 내지 3-2의 단위 분말 폴리머와 실시예 3-3 내지 3-5의 단위 액상 폴리머의 배합 중량은 실질적으로 동일하다.
실시예 3-1 내지 3-5에는 실리카흄이 수경성 결합재에 대해 각각 중량비로 7% 포함되어 있고, 분말형 PC계 혼화제가 수경성 결합재에 대해 각각 중량비로 0.4%, 0.5%, 0.2%, 0.3%, 0.2% 포함되어 있고, 경량골재가 수경성 결합재와 경량골재의 혼합물에 대해 각각 중량비로 15.5%, 14.7%, 16.5%, 15.6%, 12.5% 포함되어 있다.
실시예 3-2, 3-4에는 CSA계 속경재가 수경성 결합재에 대해 각각 중량비로 40% 포함되어 있으며, 실시예 3-1 내지 3-5에는 소석회계 팽창재가 수경성 결합재에 대해 각각 중량비로 4% 또는 3% 포함되어 있다.
물성 실험 결과, 도 3에 정리된 바와 같이 본 발명에 따른 실시예 3-1 내지 3-5의 경우, 비중(건조 비중)은 각각 1.36, 1.38, 1.35, 1.34, 1.71로 나타나고, 압축강도(28일 재령)는 각각 52.4Mpa, 51.2Mpa, 48.1Mpa, 48.2Mpa, 51.5Mpa로 나타나며, 감쇠율은 각각 152%, 151%, 159%, 155%, 158%로 나타났다. 이에, 본 발명에 따른 실시예 3-1 내지 3-5는 콘크리트 구조물로서 요구되는 압축강도를 확보하면서도 비중이 일반 콘크리트보다 낮아 경량화가 가능하고 또한 진동 감쇠성능이 우수함을 확인할 수 있었다. 특히, 실시예 3-1 내지 3-5는 분말 폴리머 또는 액상 폴리머의 사용량을 증가함으로써, 이전 실시예들에 비해 진동 감쇠성능이 더욱 향상되었음을 알 수 있다.
물성 실험 4
분말 폴리머와 경량골재가 포함되어 있는 실시예 4-1 내지 4-2에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물과, 액상 폴리머와 경량골재가 포함되어 있는 실시예 4-3 내지 4-6에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물을 만들었다. 그리고, 실시예 4-1 내지 4-6에 따른 콘크리트 조성물의 조성 성분 및 물성 실험 결과는 도 4의 표에 나타내었다.
도 4의 표를 참조하면, 실시예 4-1 내지 4-2에는 단위 분말 폴리머가 각각 56.4kg/m3, 단위 경량골재가 각각 106kg/m3 포함되어 있으며, 단위 결합재가 각각 1,000kg/m3 포함되어 있고, 물결합재비(W/B)가 각각 30.0 중량%로 배합되어 있다.
실시예 4-3 내지 4-6에는 단위 액상 폴리머가 각각 120.0kg/m3 포함되어 있고 단위 경량골재가 각각 112kg/m3, 112kg/m3, 112kg/m3, 124kg/m3 포함되어 있으며, 단위 결합재가 각각 980kg/m3, 980kg/m3, 980kg/m3, 960kg/m3 포함되어 있고, 물결합재비(W/B)가 각각 30.0 중량% 또는 28.0 중량%로 배합되어 있다.
실시예 4-1 내지 4-6에는 실리카흄이 수경성 결합재에 대해 각각 중량비로 10% 포함되어 있고, 분말형 PC계 혼화제가 수경성 결합재에 대해 각각 중량비로 1.0% 또는 0.8% 포함되어 있고, 경량골재가 수경성 결합재와 경량골재의 혼합물에 대해 각각 중량비로 9.6%, 9.5%, 10.3%, 10.2%, 10.2%, 11.4% 포함되어 있다.
물성 실험 결과, 도 4에 정리된 바와 같이 본 발명에 따른 실시예 4-1 내지 4-6의 경우, 비중(건조 비중)은 각각 1.72, 1.69, 1.66, 1.63, 1.60, 1.57로 나타나고, 압축강도(28일 재령)는 각각 60.0Mpa, 53.4Mpa, 49.1Mpa, 52.1Mpa, 46.7Mpa, 51.6Mpa로 나타나며, 감쇠율은 각각 159%, 152%, 162%, 165%, 168%, 169%로 나타났다. 이에, 본 발명에 따른 실시예 4-1 내지 4-6은 콘크리트 구조물로서 요구되는 압축강도를 확보하면서도 비중이 일반 콘크리트보다 낮아 경량화가 가능하고 또한 진동 감쇠성능이 우수함을 확인할 수 있었다. 또한, 본 실시예들의 경우 탄성계수에 대해서도 실험하였는데, 본 발명에 따른 실시예 4-1 내지 4-6은 탄성계수(28일 재령)가 각각 26.6Gpa, 24.9Gpa, 24.7Gpa, 24.2Gpa, 22.7Gpa, 23.4Gpa로 나타났다. 이러한 수치는 일반 콘크리트와 비교하여 거의 비슷하거나 소폭 감소한 것으로, 본 발명이 경량화 및 진동 감쇠성능을 달성하면서도 콘크리트 구조물로서 요구되는 목표 탄성계수(20Gpa 이상) 또한 충족시키고 있음을 확인할 수 있었다.
물성 실험 5
액상 폴리머와 경량골재가 포함되어 있는 실시예 5-1 내지 5-6에 따른 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물을 만들었다. 그리고, 실시예 5-1 내지 5-6에 따른 콘크리트 조성물의 조성 성분 및 물성 실험 결과는 도 5의 표에 나타내었다.
도 5의 표를 참조하면, 실시예 5-1 내지 5-6에는 단위 액상 폴리머가 각각 120kg/m3 또는 160kg/m3 포함되어 있고 단위 경량골재가 각각 109kg/m3, 107kg/m3, 146kg/m3, 143kg/m3, 178kg/m3, 173kg/m3 포함되어 있으며, 단위 결합재가 각각 980kg/m3, 960kg/m3, 830kg/m3, 810kg/m3, 710kg/m3, 690kg/m3 포함되어 있고, 물결합재비(W/B)가 각각 30.0 중량%로 배합되어 있다.
실시예 5-1 내지 5-6에는 실리카흄이 수경성 결합재에 대해 각각 중량비로 10% 포함되어 있고, CSA계 팽창재가 수경성 결합재에 대해 각각 중량비로 5%, 5%, 8%, 8%, 10%, 10% 포함되어 있으며, 분말형 PC계 혼화제가 수경성 결합재에 대해 각각 중량비로 0.8%, 1.0%, 1.0%, 1.2%, 1.4%, 1.6% 포함되어 있고, 경량골재가 수경성 결합재와 경량골재의 혼합물에 대해 각각 중량비로 10.0%, 10.0%, 15.0%, 15.0%, 20.0%, 20.0% 포함되어 있다.
물성 실험 결과, 도 5에 정리된 바와 같이 본 발명에 따른 실시예 5-1 내지 5-6의 경우, 비중(건조 비중)은 각각 1.71, 1.68, 1.52, 1.55, 1.37, 1.37로 나타나고, 압축강도(28일 재령)는 각각 59.1Mpa, 58.7Mpa, 56.8Mpa, 55.1Mpa, 52.1Mpa, 50.7Mpa로 나타나며, 감쇠율은 각각 158%, 179%, 151%, 183%, 162%, 181%로 나타나고, 탄성계수(28일 재령)는 각각 25.1Gpa, 24.5Gpa, 24.7Gpa, 23.9Gpa, 23.6Gpa, 23.9Gpa로 나타났다. 이에, 본 발명에 따른 실시예 5-1 내지 5-6은 콘크리트 구조물로서 요구되는 압축강도 및 탄성계수를 확보하면서도 비중이 일반 콘크리트보다 낮아 경량화가 가능하고 또한 진동 감쇠성능이 매우 우수함을 확인할 수 있었다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (18)

  1. 수경성 결합재와 경량골재의 혼합물; 및
    폴리머를 포함하고,
    상기 경량골재는 상기 수경성 결합재와 경량골재의 혼합물에 대해 7~20 중량%의 비율로 혼합되고,
    상기 폴리머는 상기 수경성 결합재에 대해 고형분으로 3~10 중량%의 비율로 혼합되며,
    상기 수경성 결합재에 대해 5~10 중량%의 비율로 혼합되는 실리카흄을 더 포함하고,
    상기 수경성 결합재에 대해 5~10 중량%의 비율로 혼합되는 CSA계 팽창재와, 상기 수경성 결합재에 대해 3~10 중량%의 비율로 혼합되는 소석회계 팽창재 중 적어도 하나를 더 포함하며,
    상기 수경성 결합재에 대해 0.2~2.0 중량%의 비율로 혼합되는 혼화제를 더 포함하되, 상기 혼화제는 폴리칼본산계, 나프탈렌설폰산계, 멜라민설폰산염계, 리그닌설폰산염계(AE)감수제 혹은 고성능(AE)감수제 성분을 단독 또는 2종류 이상 혼합하여 구성되고,
    상기 경량골재는 비중이 0.3~1.0 이고 입자 지름이 0.5mm 이하인 미소중공구체이고,
    상기 폴리머는 재유화 분말 수지의 형태로 제공되고, SBR 라텍스, VAE 수지, EVA 수지, 아크릴 계열의 수지, 폴리우레탄 계열의 수지, 유무기 하이브리드 수지를 단독 또는 2종류 이상 혼합하여 제조되거나,
    상기 폴리머는 수용성 에멀전 형태로 제공되고, SBR 라텍스, VAE 수지, EVA 수지, 아크릴 계열의 수지, 폴리우레탄 계열의 수지, 유무기 하이브리드 수지를 단독 또는 2종류 이상 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수경성 결합재는
    포틀랜드 시멘트(1종, 2종, 3종, 4종, 5종) 혹은 슬래그 시멘트, 고미분말 시멘트(블레인 값 4,000~12,000cm2/g), 저미분말 시멘트(블레인 3,000cm2/g 이하), 다성분계 혼합시멘트, 속경성 시멘트, 알루미나 시멘트, 초속경 시멘트, 지오폴리머계 결합재, 저알칼리 시멘트(알칼리 0.65 이하)를 단독 또는 2종류 이상 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 수경성 결합재와 경량골재의 혼합물에 대해 3~50 중량%의 비율로 혼합되는 일반골재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 수경성 결합재에 대해 5~50 중량%의 비율로 혼합되는 속경재료를 더 포함하고,
    상기 속경재료는 CSA 분말과 석고 분말의 혼합물, C12A7 분말과 석고 분말의 2성분계 혼합물, CSA 분말과 C12A7 분말을 석고 분말과 혼합한 3성분계 혼합물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물.
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 폴리머에 대해 0.1~15 중량%의 비율로 혼합되는 계면활성제 성분; 또는
    상기 수경성 결합재 또는 상기 경량골재에 대해 0.1~15 중량%의 비율로 혼합되는 무기계 혼화재료 성분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물에 대해 0.1~10 체적%의 비율로 혼합되는 섬유를 더 포함하고,
    상기 섬유로는 PP 섬유, PE 섬유, PVA 섬유, 나일론 섬유, 셀룰로즈 섬유, 아라미드 섬유, 카본 섬유, 바잘트와 같은 광물계 섬유, 강섬유, 고인장 강섬유를 단독 또는 2종류 이상 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 폴리머 또는 상기 수경성 결합재에 검(gum) 종류가 첨가되고,
    상기 검 종류로는 구아검, 잔탄검, 웰란검을 단독 또는 2종류 이상 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물.
  16. 제1항에 있어서,
    콘크리트 중의 기포를 콘크리트 체적의 5~50%로 확보하기 위하여, 공기연행제 첨가하여 상기 콘크리트에 공기를 연행시키거나, 사전에 기포발생기를 이용하여 발생된 기포를 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 공기연행제는 물, 혼화제 또는 폴리머에 첨가하거나 단독으로 사용되며, 그 사용량은 상기 수경성 결합재에 대해 0.01~5 중량%이고,
    상기 혼화제는 액상과 분말 2가지 형태 각각 단독 혹은 혼합하여 사용되는 것을 특징으로 하는 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물.
  18. 삭제
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102090099B1 (ko) * 2019-06-12 2020-05-15 주식회사 삼표산업 진동 감쇠성능이 우수한 콘크리트 조성물 및 이의 제조방법
KR102260685B1 (ko) * 2019-12-12 2021-06-08 범준이엔씨 주식회사 진동 감쇠용 조성물, 진동 감쇠용 첨가제의 제조방법 및 이를 포함하는 콘크리트

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59156949A (ja) * 1983-02-24 1984-09-06 日本鋼管株式会社 ポリマ−セメントモルタル組成物
JP2001010849A (ja) * 1999-06-25 2001-01-16 Taiheiyo Cement Corp 軽量細骨材およびこれを含有する軽量モルタル・軽量コンクリート
KR20040100202A (ko) * 2003-05-22 2004-12-02 김태균 경량·흡음 콘크리트 조성물 및 흡음재 제조방법
KR101177307B1 (ko) * 2012-03-30 2012-08-30 주식회사 정우소재 수중공사용 수중불분리 시멘트
JP2013545714A (ja) * 2010-12-17 2013-12-26 ザ カソリック ユニヴァーシティ オブ アメリカ 超高性能コンクリート用ジオポリマー複合体
KR101608015B1 (ko) * 2015-12-11 2016-03-31 우성안전 주식회사 속경성 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물 단면의 보수 보강 공법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59156949A (ja) * 1983-02-24 1984-09-06 日本鋼管株式会社 ポリマ−セメントモルタル組成物
JP2001010849A (ja) * 1999-06-25 2001-01-16 Taiheiyo Cement Corp 軽量細骨材およびこれを含有する軽量モルタル・軽量コンクリート
KR20040100202A (ko) * 2003-05-22 2004-12-02 김태균 경량·흡음 콘크리트 조성물 및 흡음재 제조방법
JP2013545714A (ja) * 2010-12-17 2013-12-26 ザ カソリック ユニヴァーシティ オブ アメリカ 超高性能コンクリート用ジオポリマー複合体
KR101177307B1 (ko) * 2012-03-30 2012-08-30 주식회사 정우소재 수중공사용 수중불분리 시멘트
KR101608015B1 (ko) * 2015-12-11 2016-03-31 우성안전 주식회사 속경성 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물 단면의 보수 보강 공법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102090099B1 (ko) * 2019-06-12 2020-05-15 주식회사 삼표산업 진동 감쇠성능이 우수한 콘크리트 조성물 및 이의 제조방법
KR102260685B1 (ko) * 2019-12-12 2021-06-08 범준이엔씨 주식회사 진동 감쇠용 조성물, 진동 감쇠용 첨가제의 제조방법 및 이를 포함하는 콘크리트

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