KR101985722B1 - 경량기포시멘트 발포체 제조방법 - Google Patents

경량기포시멘트 발포체 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101985722B1
KR101985722B1 KR1020180140839A KR20180140839A KR101985722B1 KR 101985722 B1 KR101985722 B1 KR 101985722B1 KR 1020180140839 A KR1020180140839 A KR 1020180140839A KR 20180140839 A KR20180140839 A KR 20180140839A KR 101985722 B1 KR101985722 B1 KR 101985722B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
water
cement
weight
calcium
parts
Prior art date
Application number
KR1020180140839A
Other languages
English (en)
Inventor
주영근
Original Assignee
(유)보창산업
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (유)보창산업 filed Critical (유)보창산업
Priority to KR1020180140839A priority Critical patent/KR101985722B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101985722B1 publication Critical patent/KR101985722B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/02—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by adding chemical blowing agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/022—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/26—Carbonates
    • C04B14/28—Carbonates of calcium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/36—Inorganic materials not provided for in groups C04B14/022 and C04B14/04 - C04B14/34
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/14—Waste materials; Refuse from metallurgical processes
    • C04B18/146—Silica fume
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/0048—Fibrous materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
    • C04B22/06—Oxides, Hydroxides
    • C04B22/068—Peroxides, e.g. hydrogen peroxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
    • C04B22/08—Acids or salts thereof
    • C04B22/10—Acids or salts thereof containing carbon in the anion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04—Portland cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
    • C04B40/0032—Controlling the process of mixing, e.g. adding ingredients in a quantity depending on a measured or desired value
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/46—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with organic materials
    • C04B41/48—Macromolecular compounds
    • C04B41/4853—Epoxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5007—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with salts or salty compositions, e.g. for salt glazing
    • C04B41/5015—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with salts or salty compositions, e.g. for salt glazing containing phosphorus in the anion, e.g. phosphates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5025—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with ceramic materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
    • C04B41/522—Multiple coatings, for one of the coatings of which at least one alternative is described
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/30—Water reducers, plasticisers, air-entrainers, flow improvers
    • C04B2103/302—Water reducers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/27—Water resistance, i.e. waterproof or water-repellent materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/40—Porous or lightweight materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

본 발명은 경량기포시멘트 발포체 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일반시멘트를 이용하여 상온에서 균일한 크기의 발포조직을 형성하며 경량이면서 방음과 단열 및 방습효과가 우수하고 고온에서 유독가스를 방출하지 않으며 발포조직 사이의 결합력이 우수하며, 콘크리트 표면을 보호하고 알칼리성 도막을 유지하여 도막의 박리 현상을 억제하면서 인체와 환경 유해성을 해소시킨 경량기포시멘트 발포체 제조방법에 관한 것이다.

Description

경량기포시멘트 발포체 제조방법{Method of manufacturing lightweight foamed cement foam}
본 발명은 경량기포시멘트 발포체 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일반시멘트를 이용하여 상온에서 균일한 크기의 발포조직을 형성하며 경량이면서 방음과 단열 및 방습효과가 우수하고 고온에서 유독가스를 방출하지 않으며 발포조직 사이의 결합력이 우수하며, 콘크리트 표면을 보호하고 알칼리성 도막을 유지하여 도막의 박리 현상을 억제하면서 인체와 환경 유해성을 해소시킨 경량기포시멘트 발포체 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 발포세라믹 또는 발포시멘트(ALC)를 제조하는 경우 장시간의 양생과정이나 높은 온도가 필요하다.
지구상의 에너지 자원은 제한되어 있으며 가정, 산업 생산, 수송, 상업 등 모든 분야에서 에너지는 필수적으로 사용된다.
그러므로 지구상의 제한된 에너지 절약 및 자원 소비를 줄이는 것도 중요하지만 에너지의 손실, 낭비를 줄이는 것도 중요하다.
국내에서 소모되는 에너지의 약 30 %가 주거용과 사무실을 포함한 비주거용 건축물의 냉난방에 사용되며 건축물을 통한 에너지 낭비를 줄이는 방법의 연구 개발이 계속 진행되는 실정이고, 그 중에 하나가 벽체를 통한 에너지의 소모 또는 낭비를 줄이기 위한 단열소재의 연구 개발이다.
한편, 소음은 심리적으로 영향을 주어 사고능력의 저하, 휴식과 수면과 대화의 방해, 건전한 일상생활 등을 방해하며, 생리적으로 피로의 증대, 조급함, 정신집중의 곤란, 작업시 에너지 소비의 증대, 위액분비와 심혈관계와 침액분비와 자율신경계와 내분비계와 수면 등에 나쁜 영향을 미치므로 건축물의 벽체 등에는 단열재, 방음재를 사용한다.
종래기술에 의한 벽체는 단열과 방음 또는 흡음 효과를 높이기 위하여 미세한 공기세포(발포조직)가 형성된 세라믹 또는 발포성 고분자재료를 사용하거나 공기층이 형성된 다공성 세라믹과 소음을 흡수할 수 있는 흡음재료를 혼합하여 사용하고 공기층은 발포 등에 의하여 형성할 수 있다.
종래기술의 일 실시 예에 의한 단열재와 방음재는 발포폴리스타이렌, 유리면, 발포폴리에틸렌, 폴리우레탄폼, 질석(Vermiculite), 퍼라이트(Perlite), 우레아폼, 셀룰로오즈보온재, 연질섬유판, 페놀폼, 에어로겔, 경량시멘트 등을 사용하는 것이 일반적이다.
발포폴리스타이렌은 단열효과 높고 경량으로 운반과 시공성이 우수하지만 최고안전 사용온도가 70 ℃이므로 고온과 자외선에 약하고 화재발생시 착화나 유독가스 발생 위험이 높아 인체에 치명적인 위험성을 주는 문제가 있다.
유리면은 유리섬유사이에 밀봉된 공기층이 단열층을 형성하고 불연성, 흡음성, 시공성, 운반성이 우수하며 압축과 침하에 의한 유효두께 감소, 함수에 의한 단열성 저하 우려는 없으나, 투습저항이 없으므로 별도의 방습층 설치가 필요하다.
발포폴리에틸린은 폴리에틸렌수지에 발포제와 난연제를 혼합하여 압출 발포 후 냉각한 판상의 발포제를 적층 융착하여 자기소화성을 갖춘 보온판, 보온통 등으로 제조하며 평균 열전도율 0039 kcal/mh℃ 이하이므로 단열효과가 우수하지만 안전 사용온도가 최고 80 ℃이고 화재시 유독가스를 방출하는 문제가 있다.
폴리우레탄은 폴리올(polyol), 폴리이소시아네이트(polyisocyanate), 발포제, 난연성을 위한 첨가제가 주원료이다.
폴리우레탄폼을 발포 성형한 유기발포체(독립기포구조)는 내열성(사용 최고온도 100 ℃)과 단열성이 우수하고 특히, 냉동기기 등의 보냉재로 많이 사용되나 시공 후 부피가 줄고 열전도율이 저하되는 문제와 화재발생시 다른 발포성고분자 재료와 동일하게 유독가스를 방출하는 문제가 있다.
결석(Vermiculite)은 운모계 광석으로 1000 ℃ 이상의 온도에서 소성한 유공형 무기질이며 단열, 보온, 불연, 방음, 결로 방지에 장점이 있다.
퍼라이트는 화산석의 진주석을 900∼1200 ℃로 소성 후 분쇄하여 소성 팽창시킨 것으로 내부에 미세공극을 가지는 경량구상형의 작은 입자로 형성되어 경량골재와 단열재료로 이용하며 단열, 보온, 흡음에 효과가 있으나, 질석과 퍼라이트 등의 광물 발포에는 1,000 ℃ 이상의 높은 에너지가 필요한 문제가 있다.
에어로겔은 머리카락 1 만분의 1 굵기의 구조체가 솜사탕처럼 얽혀서 전체 부피의 95 %를 공기구멍으로 형성하여 단열과 방음 효과가 매우 뛰어난 장점이 있으나 비교적 고가라는 문제에 의하여 일부 첨단산업에 제한적으로 사용된다.
경량시멘트는 결합제로 가격이 저렴한 시멘트를 사용하여 경제성있는 발포체를 제공할 수 있으나, 고온 고압의 반응기(오토클래이브)에서 양생하므로 시설 설치에 대한 경제적 부담이 크며 발포된 시멘트를 경화시키기 위하여 높은 열에너지가 필요하고, 시멘트의 양생을 위해 시간이 많이 소요되는 문제가 있다.
특히, 경량시멘트는 아파트와 같은 건축구조물의 벽면에서 양생되지 않은 슬러리 상태의 발포 시멘트로 직접 시공할 경우 경화 시간이 수일 내지 수십일 소요되므로 이미 발포된 시멘트 발포체가 소포되어 단열, 방음을 위한 경량기포시멘트를 제공할 수 없으며 시멘트의 경화와 소포가 동시 발생하므로 시멘트 입자와 입자사이의 결합이 끊어져서 경화 후 압축강도가 현저히 떨어지는 문제가 있다.
발포재가 석유화학제품인 경우 화재발생시 유독가스 방출에 의하여 치명적인 위해를 가할 수 있고 환경오염을 가속화시키며, 발포세라믹이나 경량기포시멘트는 대규모의 설비시스템이 필요하고, 고온의 제조공정과 장시간의 처리공정 필요하며, 단열과 방음을 위한 건축시공을 작업현장에 타설하기 때문에 에너지손실이 크고 생산성과 작업성이 떨어지는 문제점이 있다.
특히, 발포세라믹은 압축성형을 위하여 일정한 틀을 사용하므로 많은 설비비가 필요하고 에어로겔과 같이 고가원료를 사용하여 가격경쟁력이 떨어지므로 제한적으로 적용되는 문제가 있다.
상기의 제반 문제점을 해소하는 연구 개발이 이루어진 선행기술 자료들을 살펴보면, 한국 공개 특허번호 제2006-0092782호(2006.08.23) “세라믹발포성형물 및 그 제조방법”은 분쇄 발포된 질석, 진주암, 흑요석, 송지석을 포함하는 각종 발포세라믹입자를 단독 또는 혼용하고 석고, 시멘트, 지점토, 규산소다, 미완성 겔화규산소다, 규산소다시멘트 등을 포함하는 각종 무기접착제 1종 이상을 혼합하며, 기타의 강화물질로서 스틸화이바, 섬유쇄설물, 종이분쇄물(파우더형 포함), 유리솜(그라스울)을 혼합하여 제조하거나, 철망 또는 합성수지망을 내부에 장착함으로써 내구성을 강화한 세라믹발포성형물을 제공하는 방법이 제안되고 있다.
또한, 한국 공개 특허번호 제2003-0086955호(2003.11.12) “불연 샌드위치 판넬의 제조를 위해 팽창성 경량골재를 사용한 경량기포 콘크리트의 제조기술”은 천연 질석을 고온으로 가열하여 공극이 형성된 팽창질석과 계면활성제인 라우릴 알킬벤젠 설포네이트계 재료를 이용하여 공기밀도가 약 40 내지 50 kg/㎠ 이 되도록 조절하고, 생성된 기포와 시멘트 슬러리와 팽창질석을 혼합하여 화재시에도 불에 타지 않고 유독가스의 방출이 없는 건축물 외벽 마감 및 단열성을 고려한 불연성 경량기포 콘크리트 샌드위치 판넬을 제안하고 있다.
한국 공개 특허번호 제2000-0060707호(2000.10.16) “경량기포콘크리트를 사용한 흡음형 방음패널”은 시멘트, 석회 및 규산질 미분말에 기포제를 첨가하여 증기양생 또는 고온고압 수증기로 양생하여 얻어지는 경량기포 콘크리트를 흡음재로 하는 방음패널을 제안하고 있다.
상기 한국 공개 특허번호 제2006-0092782호는 세라믹에 포함된 공기층에 의해 단열성을 제공할 수 있으나 발포세라믹을 제조하기 위하여 천연원료인 질석, 진주암, 흑요석, 송지석 등을 포함하는 각종 암석을 원하는 크기로 분쇄하고, 상기 분쇄입자를 800∼1400 ℃의 높은 고열로 가열하므로 발포세라믹 제조에 많은 열에너지가 필요하고, 설비비가 많이 소요되는 단점이 있으며, 이 또한 발포세라믹입자에 석고, 시멘트, 지점토, 규산소다, 미완성 겔화규산소다, 규산소다시멘트 등을 포함하는 무기접착제를 혼합한 것에 불과하므로 시공현장에서 직접적으로 타설하지 못하는 문제가 있다.
상기 한국 공개 특허번호 제2003-0086955호는 계면활성제에 의해 우수한 발포력을 제공하고, 무기결합제로서 시멘트를 이용하여 경제성을 제공할 수 있으나, 실시 예를 살펴보면 경량시멘트의 경화체를 형성하기 위한 양생시간이 1∼2일간의 장시간이 소요되므로 생산성이 떨어지는 문제가 있으며, 상기 제안한 방법을 이용하여 건축구조물의 벽면에 타설할 경우 곧바로 경화되지 않기 때문에 타설 직후 바닥면으로 흘러내려와 시공현장에서 직접 타설하지 못하는 문제가 있다.
상기 한국 공개 특허번호 제2000-0060707호는 다공성을 가진 경량 콘크리트를 제공할 수 있어 흡음효과가 우수할 수 있으나, 발포 콘크리트를 증기양생 또는 고온, 고압 수증기로 양생하므로 양생에 필요한 거대한 장비의 설치비와 운영비가 필요하고, 양생과정에 많은 시간이 필요하므로 경제성이 미비한 문제가 있으며, 벽면에 타설 직후 경화되지 않기 때문에 시공현장에서 직접 타설하지 못하는 문제가 있다.
따라서 일반 시멘트를 사용하고 상온에서 발포조직의 크기가 균일한 발포체를 형성하며 경화시간이 짧게 소요되고 고온에서도 유독가스를 발생하지 않으며 발포조직 사이의 결합력이 우수한 경량시멘트 제조 기술을 개발할 필요가 있다.
대한민국 특허 등록번호 제10-1360261호(2014.02.03.) '경량기포시멘트 조성물을 이용한 경량기포시멘트 발포체 제조방법'
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 일반시멘트를 이용하여 상온에서 균일한 크기의 발포조직을 형성하며 경량이면서 방음과 단열 및 방습효과가 우수하고 고온에서 유독가스를 방출하지 않으며 발포조직 사이의 결합력이 우수하며, 콘크리트 표면을 보호하고 알칼리성 도막을 유지하여 도막의 박리 현상을 억제하면서 인체와 환경 유해성을 해소시킨 경량기포시멘트 발포체 제조방법을 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 일반 포틀랜드시멘트와, 초속경 시멘트와, 탄산칼슘과, 과산화수소와, 탄산리튬과, 칼슘과, 섬유와, 조강제와, 카본과, 폴리머와, 실리카 퓸과, 감수제와, 페믹광물 및 물을 포함하되 무게비를 기준으로, 물:일반 포틀랜드 시멘트 1:2.44, 물:초속경 시멘트 1:0.271, 물:탄산칼슘 1:0.542, 물:칼슘 1:0.027, 물:섬유 1:0.008, 물:조강제 1:0.0818, 물:카본 1:0.162, 물:폴리머 1:0.0164, 물:실리카 퓸 1:0.016, 물:감수제 1:0.0064, 물:페믹광물 1:0.0064로 이루어지며;
상기 섬유는 길이 5-7mm, 굵기 3-50㎛이고; 상기 조강제는 염화칼슘, 트리에타놀아민, 아질산염칼슘 중에서 선택된 어느 하나이며; 상기 일반 포틀랜드시멘트는 1종, 2종, 3종, 4종, 5종 중에서 선택된 어느 하나이고; 상기 페믹광물은 철과 마그네슘이 포함된 광물로 이루어진 경량기포시멘트 조성물을 이용하여 경량기포시멘트 발포체를 제조하는 방법에 있어서,
상기 일반 포틀랜드시멘트와 초속경 시멘트와 탄산칼슘과 과산화수소와 탄산리튬과 칼슘과 섬유와 조강제와 카본과 폴리머와 실리카 퓸과 감수제와 페믹광물을 혼합하여 10 내지 20 분간 상온에서 건식 비빔하는 건식비빔단계; 상기 건식비빔된 상태에 상기 물의 20 중량 퍼센트를 투입하여 10 내지 20 분간 상온에서 습식비빔하는 제 1 습식비빔 단계; 상기 제 1 습식비빔된 상태에 상기 물의 40 중량 퍼센트를 투입하여 20 내지 30 분간 상온에서 습식비빔하는 제 2 습식비빔 단계; 상기 제 2 습식비빔된 상태에 상기 물의 40 중량 퍼센트를 투입하여 30 내지 40 분간 상온에서 습식비빔하는 제 3 습식비빔 단계; 상기 제 3 습식비빔된 상태를 준비된 성형 틀에 투입하고 30 내지 40 분간 고정 상태를 유지하여 숙성시키는 숙성 단계; 및 상기 숙성단계 이후에 3 내지 4 시간 동안 상온에서 성형된 상태로 건조시키는 건조단계;
상기 건조단계 후 발포체 표면에 아비에틴산 1.5중량%와, 알루민산삼석회(3CaOㆍAl2O3) 2.5중량%와, 옥타메틸사이클로테트라실록산 2.5중량%와, 메타인산염 2.5중량%, 1,4-부틸렌글리콜 2중량%와, 테트라이소프로필타이타네이트 3중량%와, 콜로이드성 실리카 3중량%와, 알루미늄 알콕사이드 4중량%와, 폴리락트산 3.5중량%와, 1-2㎛의 입도를 갖는 알루미나 분말 2중량%와, 에폭시 수지(Epoxy Resins) 35중량%와, 폴리우레탄수지를 테실에테르로 수용화시킨 액 3.5중량%와, 우레아 1.5중량% 및 나머지 물로 이루어진 방수저항층도포액을 도포하여 방수저항층을 형성하는 방수저항층 형성단계;
방수저항층의 상면에 알루미늄하이드록사이드(Aluminum hydroxide) 분말 30중량%와, 무정형의 나노입자 크기의 질화붕소를 분산시킨 질화규소 15중량%와, 소성된 산화이테르븀 5중량%와, 제1인산 마그네슘(Mg(H2PO4)2)과 제1인산 알루미늄(Al(H2PO4)3)이 1:1의 중량비로 혼합된 혼합액 10중량%와, 콜로이달 실리카 5중량% 및 나머지 물로 이루어진 부식저항층도포액을 도포하여 중성화에 따른 부식을 억제하는 부식저항층을 더 형성하는 부식저항층 형성단계;를 더 수행하되,
상기 부식저항층도포액에 전체량 대비 알로펜(Allophane) 분말 10중량부와, 세리사이트(Sericite) 분말 5중량부, 폴리우레탄수지를 옥틸페놀로 수용화시킨 수지액 25중량부 더 첨가하여 접착력 강화 및 크랙저항성을 더 강화시킨 것을 특징으로 하는 경량기포시멘트 발포체 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 일반시멘트를 이용하여 상온에서 균일한 크기의 발포조직을 형성하며 경량이면서 방음과 단열 및 방습효과가 우수하고 고온에서 유독가스를 방출하지 않으며 발포조직 사이의 결합력이 우수하며, 콘크리트 표면을 보호하고 알칼리성 도막을 유지하여 도막의 박리 현상을 억제하면서 인체와 환경 유해성을 해소시킨 경량기포시멘트 발포체를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 것으로 경량기포시멘트 발포체 제조방법을 보인 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 것으로 경량기포시멘트 발포체의 예시적인 샘플 사진이다.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 대한 구체적인 설명에 앞서, 본 발명은 상술한 등록특허 제10-1360261호의 주요 구성을 대부분 그대로 이용한다. 따라서, 이하 설명되는 기본 구성은 상기 등록특허의 내용을 그대로 인용하기로 한다.
본 발명은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 구체적인 제조방법을 설명하기에 앞서, 먼저 경량기포시멘트를 제조하기 위한 조성물에 대해 설명하기로 한다.
본 발명을 구현하기 위한 경량기포시멘트 조성물은 일반 포틀랜드(portland) 시멘트(cement)와, 초속경 시멘트와, 탄산칼슘과, 과산화수소와, 탄산리튬과, 칼슘과, 섬유(fiber)와, 조강제(ESA:Early Strength Admixture)와, 카본과, 폴리머(Polymer)와, 실리카 퓸(Silica fume)과, 감수제(Water Reducer)와, 페믹광물(Femic Chloride) 및 물(water)을 포함한다.
시멘트는 크게 분류하여 공기 중에서만 경화하는 기경성시멘트와, 공기와, 물속에서 경화하는 수경성시멘트와, 특수시멘트로 구분할 수 있고, 일반적인 시멘트로 호칭되는 포틀랜드 시멘트는 수경성 시멘트로 분류된다.
포틀랜드 시멘트는 KS L 5201 규격에 의한 것이고, 1종 보통 시멘트, 2종 중용열 시멘트, 3종 조강 시멘트, 4종 저열 시멘트, 5종 내황산염시멘트가 포함된다.
1종 보통 시멘트는 일반적인 시멘트를 말하며 토목, 건축공사 등에 사용되는 시멘트이다.
2종 중용열 시멘트는 보통시멘트와 저열시멘트의 중간수준에 해당하는 수화열을 갖고 건조수축이 작아 균열 방지 기능이 있으며, 장기강도를 증진시키는 시멘트로써 댐, 터널, 도로포장 및 활주로 공사 등에 사용될 수 있다.
3종 조강 시멘트는 수화속도가 빨라 보통 28 일 강도를 7 일만에 발현하고 저온에서 강도발현이 양호하여 긴급공사, 동절기 공사, 지하철 공사, 콘크리트 2 차 제품 생산 등에 이용될 수 있다.
4종 저열 시멘트는 수화열이 낮아 온도균열 제어에 탁월하고, 고유동성, 우수한 고강도를 나타내는 시멘트이며, LNG 지하저장 Tank, 지중 연속 벽을 비롯한 대형 건축물, 여러 분야의 매스콘크리트(Mass concrete) 공사 등에 이용될 수 있다.
5종 내황산염시멘트는 시멘트 성분 중 산에 약한 성분을 최소화하여 황산염에 대한 저항성이 크며 화학적으로 매우 안정되고 강도 발현이 우수하여 황산염을 많이 함유한 토양, 지하수, 하천에 접한 구조물, 공장 폐수시설, 원자로, 항만, 해양공사 등에 이용될 수 있다.
일반 포틀랜드 시멘트는 물 100 중량부에 대하여 200 내지 270 중량부를 구성하되, 물 : 일반 포틀랜드 시멘트를 1:2.44의 무게비율로 구비하는 것이 가장 바람직하다.
일반 포틀랜드 시멘트를 상기의 270 중량부 이상 구성하여 혼합하는 경우 발포조직의 크기와 숫자가 줄어들어 단위 면적당 무게가 오히려 늘어나는 문제가 있다.
한편, 일반 포틀랜드 시멘트를 상기의 200 중량부 이하로 구성하여 혼합하는 경우에는 발포조직이 균일하지 않게 형성되고 최종 완성된 발포체가 쉽게 부스러지는 문제가 있다.
초속경 시멘트는 2~3 시간 만에 보통시멘트의 7 일 강도를 발현하고 알루미나 시멘트보다 조강성을 가지며 도로, 교량의 긴급 보수, 기계기초공사, 한중공사 및 콘크리트 2 차 제품 제조 등에 주로 사용될 수 있다.
초속경 시멘트는 물 100 중량부에 대해 25 내지 35 중량부를 구비하되, 물 : 초속경 시멘트는 1 : 0.271의 무게비율로 구비하는 것이 바람직하다.
초속경 시멘트를 상기의 35 중량부 이상으로 구비하여 혼합(투입)하는 경우는 경화가 빠르게 진행되지만 발포조직이 균일하지 않고 또한, 각 구성물의 혼합이 원활하지 않으며 부분적으로 뭉치므로 전체적인 강직도가 떨어지는 문제가 있다.
한편, 초속경 시멘트를 상기의 25 중량부 이하로 구비하여 혼합하는 경우는 경화를 촉진하는 효과가 거의 나타나지 않는 문제가 있다.
탄산칼슘(CaCO3)은 칼슘의 탄산염이고 흑칠판에 사용되는 분필의 주성분이며 물에 잘 녹지 않은 성질이 있고 시멘트의 원료 중에 하나로 사용된다.
탄산칼슘은 물 100 중량부에 대해 4 내지 7 중량부로 구비하되, 물 : 탄산칼슘을 1 : 0.054 의 무게비율로 구비하는 것이 바람직하다.
탄산칼슘은 최종 경화된 시멘트 제품의 공극률을 증가시켜 주는 작용을 하며, 상기의 4 중량부 이하로 투입하는 경우는 공극률이 증가되지 않는 문제가 있고, 상기의 7 중량부 이상으로 첨가한 경우에 투입량에 비하여 효과변화가 없었다.
과산화수소(H2O2)는 표백제, 산화제 등으로 사용되며 물 100 중량부에 대해 20 내지 25 중량부로 구비하되, 물 : 과산화수소를 1 : 0.213의 무게비율로 구비하는 것이 바람직하다.
과산화수소를 상기의 20 중량부 이하로 투입하는 경우 시멘트의 표백 효과가 거의 나타나지 않고, 상기의 25 중량부 이상으로 투입하는 경우는 투입량의 증가에 대한 표백 변화가 거의 없었다.
칼슘(Ca)은 물 100 중량부에 대해 2 내지 3.5 중량부로 구비하되, 물 : 칼슘을 1 : 0.027 의 무게비율로 구비하는 것이 바람직하다.
칼슘은 발포를 촉진시키는 작용을 하며, 상기의 3.5 중량부 이상으로 투입하는 경우 투입량 증가에 대한 발포촉진의 변화가 거의 없고, 상기의 2 중량부 이하로 투입하는 경우 발포 촉진이 진행되지 않는 문제가 있다.
섬유는 물 100 중량부에 대해 0.5 내지 1 중량부로 구비하되, 물 : 섬유를 1 : 0.008 의 무게비율로 구비하는 것이 바람직하다.
섬유는 식물 섬유와 화학 섬유 모두를 사용할 수 있으며, 경량기포 시멘트의 크랙(crack) 발생을 방지하는 작용을 하고, 3 내지 50 마이크로 미터(um) 범위의 굵기에 5 내지 7 밀리미터(mm) 범위의 길이로 구성된다.
본 발명에 상용되는 섬유의 일 실시 예에 의한 물성치는 아래의 표 1 과 같으며 이러한 물성치를 만족하는 모든 종류의 섬유를 사용할 수 있다.
Figure 112018113790868-pat00001
섬유를 상기의 1 중량부 이상으로 투입하는 경우 최종 완성된 일부 섬유는 혼합이 원활하지 못하고 뭉치게 되므로 미관상 좋지 않으며 일부 섬유는 경량기포 시멘트의 표면으로 돌출되어 역시 미관상 불편하고 크랙 발생 방지의 효과 또한, 크지 못한 문제가 있다
그리고 섬유를 상기의 0.5 중량부 이하로 투입하는 경우는 최종 완성된 경량기포 시멘트가 작은 충격 등에 쉽게 부서지는 문제가 있다.
조강제는 ESA(Early Strength Admixture)라고도하며 물 100 중량부에 대해 8 내지 9 중량부를 구비하되, 물 : 조강제를 1 : 0.0818 의 무게비율로 구비하는 것이 바람직하다.
조강제(ESA)는 염화칼슘, 트리에타놀아민, 아질산염칼슘 등으로 이루어지고 수경성 시멘트를 빠르게 경화시키는 작용을 한다
조강제를 상기의 9 중량부 이상으로 추가 첨가(투입)하는 경우 빨리 경화되기는 하지만 작업성이 나쁘고 투입되어 소요되는 가격 대비 효율이 떨어지는 등의 문제가 있고, 상기의 8 중량부 이하로 첨가하는 경우 투입된 효과를 느끼지 못하면서 경화 시간이 너무 길게 소요되는 문제가 있다.
카본은 물 100 중량부에 대해 15 내지 17 중량부를 구비하되, 물 : 카본을 1 : 0.162 의 무게비율로 구비하는 것이 바람직하다.
카본은 유기물 카본과 무기물 카본이 있으나 모두 사용할 수 있고, 비중이 낮을 것을 사용하는 것이 바람직하다.
카본은 화학적 반응 촉진제로 사용되며 상기의 17 중량부를 초과하여 투입되는 경우 초과 투입되는 양에 비례하여 반응이 더 빨리 촉진되는 결과가 없으며, 상기의 15 중량부 이하로 투입되는 경우 반응 촉진 효과를 검출하기 어려운 것으로 확인된다.
폴리머(polymer 또는 mortar powder)는 물 100 중량부에 대해 1 내지 2 중량부로 구비하되, 물 : 폴리머를 1 : 0.0164 무게비율로 구비하는 것이 바람직하다.
실리카 퓸(silica fume)은 물 100 중량부에 대해 1 내지 2 중량부로 구비하되, 물 : 실리카 퓸을 1 : 0.016 의 무게비율로 구비(첨가)하는 것이 바람직하다.
실리카 퓸은 시멘트의 내구성과 강도를 매우 높은 정도로 개선시켜주는 동시에 결합재의 일부로 사용되고 비교적 가격이 높다.
실리카 퓸을 상기의 2 중량부 이상으로 투입하는 경우 내구성 및 강도의 변화가 더 이상 개선된 것으로 나타나지 않았고, 비용도 많이 소요되고, 상기의 1 중량부 이하로 투입하는 경우는 내구성 및 강도의 변화가 드러나게 나타나지 않았다.
감수제(water reducer)는 물 100 중량부에 대해 0.5 내지 1 중량부로 투입(첨가)하며, 물 : 감수제를 1 : 0.0064 의 무게비율로 구성(투입 또는 첨가)하는 것이 바람직하다.
감수제는 시멘트에 필요한 배합용 물의 용량을 줄이고 응결(고형화 또는 경화)을 촉진시키는 혼화재이며, 리그린 설페이드, 함수탄소, HYDROXYLATED CARBOXYLIC-ACID 등 중에서 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.
감수제를 상기의 1 중량부 이상 투입하는 경우 경량기포 시멘트 발포체의 응결을 더욱 개선시키는 효과가 급감하고, 상기의 0.5 중량부 이하로 투입하는 경우는 응결 개선 효과가 거의 나타나지 않았다.
그러므로 감수제는 물 100 중량부에 대해 0.5 내지 1 중량부로 투입(첨가)하는 것이 바람직하다.
페믹광물은 물 100 중량부에 대해 0.5 내지 1 중량부로 투입(구성 또는 첨가)하며, 물 : 페믹광물을 1 : 0.0064의 무게비율로 투입(구성 또는 첨가)하는 것이 바람직하다 페믹 광물은 철(F), 마그네슘(Mg)이 포함된 광물로 규회석, 방해석이 포함되고, 경량기포 시멘트 발포체의 색상을 밝게 개선해주는 작용을 하는 것으로 상기의 1 중량부 이상을 투입하는 경우 더 이상 개선되지 않았고, 상기의 0.5 중량부 이하로 투입하는 경우는 개선되지 않았다.
물은 일반적인 수돗물을 사용하는 기준으로 하였으나 다른 종류의 물을 사용하는 경우에도 각 조성물의 구성 비율에 큰 차이가 없었다.
본 발명은 이와 같은 조성물을 이용하는 경량기포시멘트 발포체 제조방법을 첨부된 도 1을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 경량기포시멘트 발포체를 제조할 조성물의 준비가 완료되었는지 확인한다(S1000).
경량기포시멘트 발포체의 조성물은 건식 재료인 일반 포틀랜드 시멘트, 초속경 시멘트, 탄산칼슘, 과산화수소, 탄산리튬, 칼슘, 섬유, 조강제, 카본, 폴리머, 실리카 퓸, 감수제, 페믹광물을 건식 비빔 처리한다(S1100).
건식 비빔에 소요되는 시간은 10 내지 20 분의 범위로 진행하며, 약 15 분 진행하는 것이 가장 효율적이며 바람직하고, 섬유의 투입 용량에 비례하여 증감할 수 있다.
여기서, 다른 일 실시 예로, 실리카 퓸을 제외할 수 있으며, 제외된 실리카 퓸이 포함되는 과정을 이후에 다시 설명하기로 한다.
건식비빔이 완료된 조성물에 준비된 물의 20 중량 퍼센트(%)를 투입(혼합)하고 10 내지 20 분의 범위 중에서 선택된 어느 하나의 시간 동안 제 1 습식 비빔처리 한다(S1200).
제 1 습식 비빔은 15 분 진행하는 것이 가장 효율적이며 바람직하고 투입된 섬유의 용량에 비례하여 증감할 수 있다.
제 1 습식 비빔이 완료된 조성물에 준비된 물의 40 중량 퍼센트(%)를 투입(혼합하고 20 내지 30 분의 범위 중에서 선택된 어느 하나의 시간 동안 제 2 습식 비빔처리 한다(S1300).
제 2 습식 비빔은 25 분 진행하는 것이 가장 효율적이며 바람직하고 투입된 섬유의 용량에 비례하여 증감할 수 있다.
제 2 습식 비빔이 완료된 조성물에 준비된 물의 40 중량 퍼센트(%)를 투입(혼합하고 30 내지 40 분의 범위 중에서 선택된 어느 하나의 시간 동안 제 3 습식 비빔처리 한다(S1400).
제 3 습식 비빔은 35 분 진행하는 것이 가장 효율적이며 바람직하고 투입된 섬유의 용량에 비례하여 증감할 수 있다.
여기서, 다른 일 실시예로, 상기 건식비빔 단계에서 실리카 퓸 조성물이 투입 또는 혼합되지 않은 경우, 준비된 실리카 퓸을 투입 또는 혼합하여 제 3 습식비빔을 처리한다.
실리카 퓸이 투입되는 경우 점도가 높아질 수 있으므로 제 3 습식 비빔의 시간을 약 1 내지 2 분 정도 증가하는 것이 바람직하다.
제 3 습식비빔이 완료된 재료를 준비된 성형용 틀 또는 공사현장에 투입하고 상온(실내 온도, 섭시 25도)에서 고정된 상태를 유지시킨다(S1500).
제 3 습식비빔이 완료되어 틀에 투입되거나 공사현장에 투입된 재료의 고정된 상태를 유지시켜 숙성시키는 시간은 최소 30 분이 바람직하다.
성형 틀에 투입되고 전혀 움직이지 않고 고정된 상태로 숙성되는 시간이 30 분 이하 이면 발포조직이 터지거나 바람이 빠지게 되어 발포조직의 크기가 줄어드는 문제가 있고, 숙성이 완료된 30 분 이상이면 후속 작업에 지장을 초래하여 생산성을 낮출 수 있다.
틀에 투입된 후 숙성시간을 포함하여 상온에서 총 4 시간이 경과하였는지 확인하고(S1600), 초기 숙성 시간 30 분을 포함한 총 4 시간이 상온에서 경과하면 틀을 제거 또는 분리하여 경량기포시멘트 발포체의 제조를 완료한다(S1700).
상기와 같은 방법으로 제조된 경량시멘트 발포체가 첨부된 도 2에 사진으로 도시되어 있다.
상기와 같은 구성의 경량기포시멘트 조성물로 제조된 경량기포시멘트 발포체는 단위 면적당 다수의 발포조직이 균일한 크기로 형성되어 방음, 단열 및 방습 효과가 매우 우수한 장점이 있고, 무게가 가벼운 동시에 적정한 강도를 유지하여 건축자재로 활용되며 층간소음 차단, 주거공간의 쾌적한 유지 등에 적합하다.
또한, 사용 주변환경에 고온 상태이어도 유독가스를 방출하지 않으므로 친환경적이고 발포조직 사이에 결합력이 우수하여 수명이 비교적 긴 장점이 있다.
또한, 상온에서 제조하므로 설비비가 절감되는 장점이 있다.
이에 더하여, 본 발명에서는 상기 건조단계 후 방수저항층 형성단계와, 부식저항층 형성단계를 더 수행한다.
이때, 상기 방수저항층 형성단계는 경량기포시멘트 발포체의 표면에 수밀성을 강화시켜 동결융해 저항성을 증대시키고 접착고정성, 박리억제성을 확보하기 위한 것이다.
이를 위해, 상기 방수저항층을 형성하기 위한 방수저항층도포액이 구비되며, 이를 도포한 후 건조함으로써 방수저항층을 형성할 수 있다.
여기에서, 상기 방수저항층도포액은 아비에틴산 1.5중량%와, 알루민산삼석회(3CaOㆍAl2O3) 2.5중량%와, 옥타메틸사이클로테트라실록산 2.5중량%와, 메타인산염 2.5중량%, 1,4-부틸렌글리콜 2중량%와, 테트라이소프로필타이타네이트 3중량%와, 콜로이드성 실리카 3중량%와, 알루미늄 알콕사이드 4중량%와, 폴리락트산 3.5중량%와, 1-2㎛의 입도를 갖는 알루미나 분말 2중량%와, 에폭시 수지(Epoxy Resins) 35중량%와, 폴리우레탄수지를 테실에테르로 수용화시킨 액 3.5중량%와, 우레아 1.5중량% 및 나머지 물로 이루어진 방수저항층도포액을 도포하여 형성된다.
이때, 아비에틴산은 물과 반응하여 불용성의 칼슘 비누화를 유도하고, 이를 통해 강고한 지막을 형성함으로써 수밀성을 강화시켜 동결융해 저항성을 증대시키기 위해 첨가된다.
또한, 알루민산삼석회는 수화반응을 촉진하여 고화 속도를 조절하고, 강도를 증진시키기 위해 첨가된다.
아울러, 옥타메틸사이클로테트라실록산(octamethylcyclotetrasiloxane)은 방수성 유기물로서 접착력을 지속적으로 유지시켜 고강도 실현에 기여하기 위해 첨가되며, 메타인산염은 콘크리트 표면에서의 산화방지 기능을 강화시키기 위해 첨가된다.
뿐만 아니라, 1,4-부틸렌글리콜은 접착성을 강화시켜 부착력을 극대화시키기 위해 첨가되며, 상기 테트라이소프로필타이타네이트는 유기화타이타네이트 구조를 갖는 커플링제로서 고분자 수지와 무기물간의 계면 접착력을 강화시켜 내구성을 높이기 위해 첨가된다.
또한, 콜로이드성 실리카는 5-50nm의 입경을 갖는 무정형의 실리카 졸이 바람직하며, 상기 알루미늄 알콕사이드는 경화 촉매 및 가교 결합제 기능을 수행하기 위해 첨가되며, 부수적으로 내구성이 높은 경도의 피막을 구현하는데 기여한다.
그리고, 폴리락트산은 합성고분자 타입의 수지로서 내습성, 가공성이 우수한 물성이 있으며, 용융온도는 150-200℃이고, 연성에 의한 연질화, 인장강도, 신장율을 향상시키는 특성이 있다.
그리고, 알루미나는 알루미늄과 산소의 화합물로서, 내구성 향상을 위해 첨가된다.
또한, 에폭시 수지는 분자 내에 에폭시기를 갖는 열경화성 수지의 총칭으로서 내후성과 접착성 증대를 위해 첨가된다.
그리고, 폴리우레탄수지를 테실에테르로 수용화시킨 액은 방수성, 내약품성 및 도막의 기계적 강도를 증대시키면서 피막 형성을 촉진하여 열전도효율을 저하시키고, 코팅액의 도막 균일성을 확보하기 위해 첨가되며, 우레아는 잠열 특성을 강화시켜 콘크리트의 열화를 억제하기 위해 첨가된다.
한편, 상기 부식저항층 형성단계는 상기 방수저항층의 표면에 밀착력을 높여 박리억제성을 강화시키면서 중성화되지 않도록 방지하여 발포체의 표면 열화에 의한 크랙, 탈락이 생기지 않도록 하고, 이를 통해 내구성 강화, 부식억제로 인한 장수명화를 달성할 수 있도록 부식저항층도포액을 도포하는 단계이다.
이를 위해, 상기 부식저항층을 형성하기 위한 저항층도포액이 구비되며, 이를 도포한 후 건조함으로써 부식저항층을 형성할 수 있다.
여기에서, 상기 부식저항층도포액은 알루미늄하이드록사이드(Aluminum hydroxide) 분말 30중량%와, 무정형의 나노입자 크기의 질화붕소를 분산시킨 질화규소 15중량%와, 소성된 산화이테르븀 5중량%와, 제1인산 마그네슘(Mg(H2PO4)2)과 제1인산 알루미늄(Al(H2PO4)3)이 1:1의 중량비로 혼합된 혼합액 10중량%와, 콜로이달 실리카 5중량% 및 나머지 물로 이루어진다.
여기에서, 알루미늄하이드록사이드 분말은 산을 중화하는 역할을 하며, 분말을 나노미터 크기로 하며 더욱 좋은데, 이는 공극이 작아 입자와 입자사이가 치밀해지고, 내진네트(110)의 표면과 연결이 잘 이루어져 부착력이 향상됨에 따라 내구성이 증진되기 때문이다.
그리고, 무정형의 나노입자 크기의 질화붕소를 분산시킨 질화규소는 고열 팽창시 열충격을 흡수하여 미소 크랙이 발생하는 것을 억제하며, 내침식성을 강화시키기 위해 첨가된다.
또한, 소성된 산화이테르븀은 희토류 금속으로서 결정립 미세화를 통해 내구성을 증대시키면서 내화학성, 내약품성을 증대시키기 위해 첨가된다.
아울러, 제1인산 마그네슘(Mg(H2PO4)2)과 제1인산 알루미늄(Al(H2PO4)3)이 1:1의 중량비로 혼합된 혼합액은 금속인산염의 투입을 통해 계면 접착력을 극대화시킨다.
뿐만 아니라, 콜로이달 실리카는 인장응력을 부여하는 역할 외에 코팅 형성 이후에 표면조도를 증대시키며, 표면 코팅장력을 강화시키기 위해 첨가된다.
이에 더하여, 접착력 강화, 크랙저항성을 더욱 더 강화시키기 위해 상기 부식저항층도포액에 전체량 대비 알로펜(Allophane) 분말 10중량부와, 세리사이트(Sericite) 분말 5중량부, 폴리우레탄수지를 옥틸페놀로 수용화시킨 수지액 25중량부 더 첨가할 수 있다.
이때, 상기 알로펜 분말은 다공질의 알로펜 점토광물을 0.01mm 이하의 입도를 갖도록 분쇄하여 미분화시킨 것으로, 알로펜은 화산재의 풍화과정에서 생기는 점토광물로서 예외적으로 결정구조를 갖지 않는 이른 바, 비정질점토이다. 이것은 유기질 콜로이드 입자인 부식(腐植)과 결합하기 쉬워 포름알데히드를 흡수 제거하는 기능이 뛰어난 것으로 보고되어 있다.
특히, 알로펜은 다공질의 미세한 입자들로 이루어져 있어 뛰어난 조습기능을 갖는 것으로 알려져 있어 표면이 숨을 쉴 수 있도록 하여 주는 특징이 있다.
그리고, 세리사이트(Sericite) 분말은 표면에 대한 미끄러짐을 방지하고 접착면적을 넓혀주어 부착력을 배가시킬 수 있는데, 이는 친수성 광물로서 콘크리트 구조물의 시멘트와 수소결합에 의해 더욱 견고한 부착이 가능하다는 점이 특징이 다.
아울러, 폴리우레탄수지를 데실에테르로 수용화시킨 수지액은 접착고성성과 내후성 및 기재에 대한 접착력을 증가시키며, 방수성 및 화학물질에 대한 저항성, 크랙저항성을 향상시키기 위해 첨가된다.
이하, 실시예에 대하여 설명한다.
[제 1 실시 예]
경량기포 시멘트 발포체를 구성하는 각 조성물의 조성 비율을 무게(Kg) 단위로하여 아래의 표 2 과 같이 제 1 실시 예로 구비하였다.
Figure 112018113790868-pat00002
상기와 같은 각 조성물을 혼합하였을 경우 가로 : 세로 : 높이 각각 1 미터(m)인 틀 또는 성형용 틀을 꽉 채울 수 있는 상태의 경량기포시멘트 발포체를 생산할 수 있었다.
아울러, 도 2와 같은 조직을 갖는 본 발명에 따른 경량기포시멘트 발포체의 압축강도, 단열성과 방음성을 확인하였다.
이때, 압축강도는 KSF2459 시험법에 따라 테스트하였으며 합격판정을 받았고, 단열성은 KSL9016 시험법에 따라 열전도율을 테스트하였으며 0.08 Kcal/mh℃로 나타났는 바, 이는 일반 콘크리트의 20배 이상으로서 우수한 단열성이 있는 것으로 확인되었으며, 방음성은 다공성의 무수히 많은 독립된 기포형성으로 흡음성이 0.10%로 일반적인 콘크리트의 5배 정도로 방음성도 우수함을 확인할 수 있었다.
[제 2 실시 예]
제 1 실시 예에 따라 제조된 발포체의 표면에 본 발명에 따른 방수저항층과 부식저항층을 더 형성하였다.
[제 3 실시 예]
제 2 실시 예와 동일하게 하되, 부식저항층 형성시 부식저항층도포액에 알로펜(Allophane) 분말 10중량부와, 세리사이트(Sericite) 분말 5중량부, 폴리우레탄수지를 옥틸페놀로 수용화시킨 수지액 25중량부 더 첨가하였다.
제 2,3 실시 예에 따른 시료의 염해저항성을 평가하기 위해 20℃, NaCl 10% 용액에 15일 동안 침지하면서 시료들의 표면에서 염분이 침투한 깊이(mm)를 측정하는 방식으로 진행하였다.
시험결과, 제 2,3 시료 모두 5일까지 염분 침투가 전혀 발생하지 않았다.
또한, 동결융해저항성을 평가하였는 바, 동결융해저항성은 -20℃ ~ 10℃ 온도 범위 내에서 매 6시간 단위로 15℃ 이상 온도차가 발생하도록 외기 조건을 변화시켜 가면서 10일 동안 테스트하여 동결융해가 발생하는지 육안으로 확인하였다.
확인 결과, 제 2,3 시료 모두 동결융해가 생기지 않아 동결융해저항성이 매우 높은 것으로 확인되었다.
또한, 중성화 저항성을 테스트하기 위해 CO2 5% 가스를 반복적으로 25일 동안 분무하면서 미소크랙 발생여부를 확인하였다.
확인 결과, 제 2,3 시료 모두의 표면에서 국부적인 미소 크랙도 발견되지 않았다.

Claims (1)

  1. 일반 포틀랜드시멘트와, 초속경 시멘트와, 탄산칼슘과, 과산화수소와, 탄산리튬과, 칼슘과, 섬유와, 조강제와, 카본과, 폴리머와, 실리카 퓸과, 감수제와, 페믹광물 및 물을 포함하되 무게비를 기준으로, 물:일반 포틀랜드 시멘트 1:2.44, 물:초속경 시멘트 1:0.271, 물:탄산칼슘 1:0.542, 물:칼슘 1:0.027, 물:섬유 1:0.008, 물:조강제 1:0.0818, 물:카본 1:0.162, 물:폴리머 1:0.0164, 물:실리카 퓸 1:0.016, 물:감수제 1:0.0064, 물:페믹광물 1:0.0064로 이루어지며;
    상기 섬유는 길이 5-7mm, 굵기 3-50㎛이고; 상기 조강제는 염화칼슘, 트리에타놀아민, 아질산염칼슘 중에서 선택된 어느 하나이며; 상기 일반 포틀랜드시멘트는 1종, 2종, 3종, 4종, 5종 중에서 선택된 어느 하나이고; 상기 페믹광물은 철과 마그네슘이 포함된 광물로 이루어진 경량기포시멘트 조성물을 이용하여 경량기포시멘트 발포체를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 일반 포틀랜드시멘트와 초속경 시멘트와 탄산칼슘과 과산화수소와 탄산리튬과 칼슘과 섬유와 조강제와 카본과 폴리머와 실리카 퓸과 감수제와 페믹광물을 혼합하여 10 내지 20 분간 상온에서 건식 비빔하는 건식비빔단계; 상기 건식비빔된 상태에 상기 물의 20 중량 퍼센트를 투입하여 10 내지 20 분간 상온에서 습식비빔하는 제 1 습식비빔 단계; 상기 제 1 습식비빔된 상태에 상기 물의 40 중량 퍼센트를 투입하여 20 내지 30 분간 상온에서 습식비빔하는 제 2 습식비빔 단계; 상기 제 2 습식비빔된 상태에 상기 물의 40 중량 퍼센트를 투입하여 30 내지 40 분간 상온에서 습식비빔하는 제 3 습식비빔 단계; 상기 제 3 습식비빔된 상태를 준비된 성형 틀에 투입하고 30 내지 40 분간 고정 상태를 유지하여 숙성시키는 숙성 단계; 및 상기 숙성단계 이후에 3 내지 4 시간 동안 상온에서 성형된 상태로 건조시키는 건조단계;
    상기 건조단계 후 발포체 표면에 아비에틴산 1.5중량%와, 알루민산삼석회(3CaOㆍAl2O3) 2.5중량%와, 옥타메틸사이클로테트라실록산 2.5중량%와, 메타인산염 2.5중량%, 1,4-부틸렌글리콜 2중량%와, 테트라이소프로필타이타네이트 3중량%와, 콜로이드성 실리카 3중량%와, 알루미늄 알콕사이드 4중량%와, 폴리락트산 3.5중량%와, 1-2㎛의 입도를 갖는 알루미나 분말 2중량%와, 에폭시 수지(Epoxy Resins) 35중량%와, 폴리우레탄수지를 테실에테르로 수용화시킨 액 3.5중량%와, 우레아 1.5중량% 및 나머지 물로 이루어진 방수저항층도포액을 도포하여 방수저항층을 형성하는 방수저항층 형성단계;
    방수저항층의 상면에 알루미늄하이드록사이드(Aluminum hydroxide) 분말 30중량%와, 무정형의 나노입자 크기의 질화붕소를 분산시킨 질화규소 15중량%와, 소성된 산화이테르븀 5중량%와, 제1인산 마그네슘(Mg(H2PO4)2)과 제1인산 알루미늄(Al(H2PO4)3)이 1:1의 중량비로 혼합된 혼합액 10중량%와, 콜로이달 실리카 5중량% 및 나머지 물로 이루어진 부식저항층도포액을 도포하여 중성화에 따른 부식을 억제하는 부식저항층을 더 형성하는 부식저항층 형성단계;를 더 수행하되,
    상기 부식저항층도포액에 전체량 대비 알로펜(Allophane) 분말 10중량부와, 세리사이트(Sericite) 분말 5중량부, 폴리우레탄수지를 옥틸페놀로 수용화시킨 수지액 25중량부 더 첨가하여 접착력 강화 및 크랙저항성을 더 강화시킨 것을 특징으로 하는 경량기포시멘트 발포체 제조방법.
KR1020180140839A 2018-11-15 2018-11-15 경량기포시멘트 발포체 제조방법 KR101985722B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180140839A KR101985722B1 (ko) 2018-11-15 2018-11-15 경량기포시멘트 발포체 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180140839A KR101985722B1 (ko) 2018-11-15 2018-11-15 경량기포시멘트 발포체 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101985722B1 true KR101985722B1 (ko) 2019-06-05

Family

ID=66845250

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180140839A KR101985722B1 (ko) 2018-11-15 2018-11-15 경량기포시멘트 발포체 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101985722B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210086895A (ko) 2019-12-31 2021-07-09 한국세라믹기술원 화재확산 방지용 초경량 불연 단열재료 제조를 위한 발포 시멘트계 조성물

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100816518B1 (ko) * 2007-06-22 2008-03-24 주식회사 하남방수 수용성 에폭시 침투 방수 조성물 및 이를 이용한 콘크리트구조물 보수공법
KR101360261B1 (ko) 2013-11-19 2014-02-11 임성호 경량기포시멘트 조성물을 이용한 경량기포시멘트 발포체 제조방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100816518B1 (ko) * 2007-06-22 2008-03-24 주식회사 하남방수 수용성 에폭시 침투 방수 조성물 및 이를 이용한 콘크리트구조물 보수공법
KR101360261B1 (ko) 2013-11-19 2014-02-11 임성호 경량기포시멘트 조성물을 이용한 경량기포시멘트 발포체 제조방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210086895A (ko) 2019-12-31 2021-07-09 한국세라믹기술원 화재확산 방지용 초경량 불연 단열재료 제조를 위한 발포 시멘트계 조성물
KR20220127791A (ko) 2019-12-31 2022-09-20 한국세라믹기술원 화재확산 방지용 초경량 불연 단열재료 제조를 위한 발포 시멘트계 조성물
KR20220127792A (ko) 2019-12-31 2022-09-20 한국세라믹기술원 화재확산 방지용 초경량 불연 단열재료 제조를 위한 발포 시멘트계 조성물의 시공장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101833399B1 (ko) 기포콘크리트 보강용 판재부착 판넬
KR101720487B1 (ko) 친환경 frp 패널 조성물 및 이를 이용한 frp 패널 제조방법 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법
CA2111979C (en) Foamed cementitious composition and method of making
CN107572936B (zh) 聚合物泡沫混凝土及其制备方法和用途
CN102424731B (zh) 抗渗型隧道防火涂料及其使用方法
KR100770389B1 (ko) 고인성 내화모르터 조성물과 이를 이용한 콘크리트구조물의내회피복 보수공법
KR101737811B1 (ko) 내화성 및 우수한 단열 성능을 가진 무기질 발포 모르타르와 그 제조방법 및 이를 이용한 무기질 발포 모르타르의 보수공법
CN101734938A (zh) 一种隧道用防火防水涂料
KR101534198B1 (ko) 복합소재를 이용한 불연 frp 패널조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강공법
CN101844898A (zh) 多功能保温砂浆及其制作方法
CN101088953A (zh) 一种黏结剂、使用该黏结剂的保温隔音材料及其制备工艺
KR101923975B1 (ko) 난연도료와 내화보수재의 제조방법 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보수공법
US20160068440A1 (en) Porous masses or moulded bodies consisting of inorganic polymers and production thereof
CN101628801A (zh) 无机轻集料保温砂浆
CN103243879A (zh) 含纳米材料的高强度、高绝热外墙无机保温装饰面砖
KR101703227B1 (ko) 내화학성 및 내산성이 강한 frp 패널조성물 및 이를 이용한 농수로, 하수암거 등의 구조물 보수보강 공법
JP2017210378A (ja) 組成物及び不燃材
WO2017201566A1 (en) Aerated alkali activated material
KR101931354B1 (ko) 모듈화 된 중공형 경량벽체
KR101360261B1 (ko) 경량기포시멘트 조성물을 이용한 경량기포시멘트 발포체 제조방법
KR101985722B1 (ko) 경량기포시멘트 발포체 제조방법
CN112313185A (zh) 高强度超轻防火绿色隔热地聚板、其环保制备方法及其制品
CN113493340B (zh) 一种磷酸镁基泡沫混凝土保温隔热材料
KR101164580B1 (ko) 단열, 내수성, 내화성을 가지는 초경량 실리카 에어로겔 시멘트 몰탈의 제조방법
WO2016097447A1 (es) Material de relleno para la construcción

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant