KR102398226B1 - 수경화 폴리우레탄과 섬유보강재를 포함하는 인장강도를 향상시킨 콘크리트 조성물 및 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수경화 폴리우레탄과 섬유 첨가제를 이용해 종래보다 인장강도, 내구성을 보강하고, 철근과의 결합력을 증가시켜 건축물의 진동 등에 의한 균열 발생을 억제하여, 건축물의 장기적인 수명 확보와 유지보수비를 절감하기 위해 안출된 섬유 보강 콘크리트에 관한 것으로, 본 발명에 의한 섬유 보강 콘크리트는, 물, 골재, 시멘트, 결합재, 수경화 폴리우레탄 및 섬유 첨가제를 포함하고, 상기 결합재는 염기성 활성화제 및 경화제를 포함하되, 콘크리트 총 중량의 2~20%로 함유된다.

Description

수경화 폴리우레탄과 섬유보강재를 포함하는 인장강도를 향상시킨 콘크리트 조성물 및 제조 방법 {Cement Concrete Composition with Water-Cured Polyurethane and Fiber Reinforcement for Improved Tensile Strength and Manufacturing Method for it}
본 발명은 건축물과 토목구조물 등에 사용하여 균열 등의 파손을 억제하고자 수용성의 수경화 폴리우레탄과 유리섬유를 사용한 콘크리트 재료의 조성물과 이의 제조에 관한 것이다.
특허문헌 001은, 비정질 강섬유 시멘트 복합체 및 이를 이용한 콘크리트이고, 시멘트와 잔골재(S)를 포함하는 시멘트 결합재(B), 비정질 강섬유(F), 물(W), 혼화재(A)를 포함하는 매트릭스(M)를 포함하는 비정질 강섬유 시멘트 복합체 및 이를 이용한 콘크리트를 개시하고 있다.
특허문헌 002는, 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르이고, 압축 강도와 인장(引張) 강도를 상승적(相乘的)으로 향상시키고, 양호한 보수(補修) 강도를 기대할 수 있는 분사용(spraying) 섬유 강화 시멘트 모르타르이며, 물 결합재비(Water-Binder Ratio)(W/B%)를 15~25%로 한 저유동성(低流動性) 시멘트 모르타르(8) 중에 낱개의 단섬유(短纖維)(5a) 또는/및 단섬유를 수속(收束)하여 이루어지는 수속 섬유(6)를 배합하고, 또한 시멘트 모르타르 중에 기포제(起泡劑)를 배합하고, 상기 기포제의 배합에 의한 발포(發泡)에 의해 시멘트 모르타르의 유동성을 높여 상기 섬유의 분산을 촉진하고, 상기 발포 섬유 강화 시멘트 모르타르(10)의 분사에 의해 시멘트 모르타르 중의 기포(氣泡)를 방산(放散)하는 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르를 개시하고 있다.
특허문헌 003은, 에어로겔을 포함하는 압출형 시멘트 복합체 및 이의 제조방법이고, 입자 크기가 20~500μm인 에어로겔, 시멘트 또는 석고, 강화섬유, 계면활성제 및 바인더를 포함하는 압출형 시멘트 복합체를 개시하고 있다.
특허문헌 004는, 유리 이오노머 시멘트, 이의 제조 방법 및 용도이고, 치과 사용을 위한 유리 이오노머 시멘트를 제조하기 위한 부분들의 키트로서, 상기 키트는 부분 A 및 부분 B를포함하고, 부분 A는 분말이며, 부분 A의 중량에 대한 중량%로, 약 60 중량% 초과 내지 약 95 중량%의 양의 산-반응성 무기 충전제- 상기 산-반응성 충전제는 평균 입자 크기가 3.5 내지 10 μm의 범위임 -, 및 약 5 중량% 초과 내지 약 30 중량%의 양의 비 산-반응성 무기 충전제- 상기 비 산-반응성 충전제는 평균 입자 크기가 1.0 내지 3.5 μm의 범위임 - 를 포함하고, 부분 A는 폴리산을 약 1 중량% 이하의 양으로 포함하고, 부분 B는 액체이며, 부분 B의 중량에 대한 중량%로, 약 35 중량% 초과 내지 약 60 중량%의 양의 폴리산, 물, 및 착화제를 포함하는, 키트를 개시하고 있다.
KR 10-2013-0075334 KR 10-2012-0001584 KR 10-2019-0065598 KR 10-2016-0097267
일반적으로 건축물 및 토목구조물에서 사용하는 콘크리트는 강성체로서 인장강도 및 휨인장 등에 취약하여 지속적인 하중 및 진동 등에 의한 외부 충격 발생 시 균열 등의 파손을 유발하고 이는 취성 파괴로 인한 구조물 붕괴의 원인이 되기도 한다. 또한 외부 수분의 유입으로 인한 콘크리트의 동상과 철근 부식 등에 의한 구조물의 강도 저하를 발생시키기도 한다. 이러한 환경과 하중에 의한 콘크리트 구조물의 복합적인 강도 저하 문제를 해결하면서 장기적인 파손 현상을 억제하기 위한 수분저항성 및 인장강도 보강 콘크리트가 필요하다
본 발명은 상기의 필요성에 따라 개발된 것으로서, 외부의 수분 유입을 억제하고 저온에 의한 수축 팽창을 저감하면서 철근과의 부착력을 향상시킬 수 있는 수용성 폴리우레탄을 사용하고, 콘크리트의 인장강도 향상 및 균열 저항성을 가진 섬유 첨가제를 혼입하면서 콘크리트의 강도 발현을 위한 결합제 사용을 특징으로 하는 섬유보강 콘크리트를 제공하는 것에 목적이 있다.
종래기술의 문제점을 해결하기 위한 섬유 보강 콘크리트에 관한 발명이며, 골재, 시멘트, 결합재, 수경성 폴리우레탄 및 섬유 첨가제를 포함하고, 상기 결합재는 염기성 활성화제 및 경화제가 포함된다.
종래기술의 문제점을 해결하기 위한 섬유 보강 콘크리트에 관한 발명이며, 상기 섬유 보강 콘크리트의 물-결합재비(Water-Binder ratio, W/B)는 35~50%이고, 상기 시멘트의 총 중량을 100이라고 했을 때, 이와 별도로 추가적으로 혼입하는 상기 결합재에서 상기 염기성 활성화제는 3~10의 중량부로 함유되고, 상기 경화제는 1~10의 중량부로 함유되며, 상기 수경화 폴리우레탄은 1~10 중량부로 함유되며, 상기 섬유 첨가제는 0.5~1.0kg/m3로 함유된다.
종래기술의 문제점을 해결하기 위한 섬유 보강 콘크리트에 관한 발명이며, 상기 염기성 활성화제는, 수산화칼륨, 수산화나트륨 및 암모니아 중 선택되는 하나 이상을 포함한다.
종래기술의 문제점을 해결하기 위한 섬유 보강 콘크리트에 관한 발명이며, 상기 경화제는, 규산, 규산나트륨 및 규산마그네슘 중 선택되는 하나 이상을 포함한다.
종래기술의 문제점을 해결하기 위한 섬유 보강 콘크리트에 관한 발명이며, 상기 수경성 폴리우레탄은 비용제형 폴리우레탄으로, 45~65 중량비의 프로필렌 글리콜(Propylene Glycol), 10~25 중량비의 톨루엔디이소시아네이트(Toluene Diisocyanate), 5~10 중량비의 피그먼트(Pigment), 10~20 중량비의 가소제와 첨가제의 혼합물을 포함한다.
종래기술의 문제점을 해결하기 위한 섬유 보강 콘크리트에 관한 발명이며, 상기 섬유 보강 콘크리트의 잔골재율(s/a)은 55~60이다.
종래기술의 문제점을 해결하기 위한 섬유 보강 콘크리트에 관한 발명이며, 상기 섬유 첨가제는 유기체 섬유 및 무기체 섬유를 포함한다.
종래기술의 문제점을 해결하기 위한 섬유 보강 콘크리트에 관한 발명이며, 상기 유기체 섬유는 나일론 및 폴리프로필렌 중 선택되는 하나 이상을 포함하고, 상기 무기체 섬유는 강섬유, 탄소섬유 및 유리섬유 중 선택되는 하나 이상을 포함한다
본 발명에 의한 섬유 보강 콘크리트는, 수경화 폴리우레탄과 섬유 보강재를 함께 사용하여, 내구성능 향상, 철근과의 결합력 증가와 같은 특성을 가지는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 수경화 폴리우레탄은 탄성 보강 및 철근과의 부착강도를 증가시키고, 섬유 첨가제는 섬유 보강 콘크리트의 인장강도를 발현시켜, 본 발명에 의한 섬유 보강 콘크리트를 건축물에 사용할 경우, 건축물의 주요 구조부의 인장균열 방지와 수밀성 향상을 통해 내구성능을 확보할 수 있으며, 이러한 특성을 통해 본 발명에 의한 섬유 보강 콘크리트를 건축물에 사용할 경우, 건축물의 진동 등에 의한 균열 발생을 억제해, 내진설계에 유리하고, 건축물의 장기적인 수명 확보와 유지 보수비를 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 섬유 첨가제는 유기체 섬유와 무기체 섬유를 포함하고, 무기체 섬유와 유기체 섬유의 장단점을 고려해 이의 비율을 결정해, 본 발명에 의한 섬유 보강 콘크리트의 특성을 조절할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 섬유 보강 콘크리트의 실시예1~7 및 비교예 1~2 각각의 휨 강도를 그래프로 도시한 것이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
아래의 실시예에서 인용하는 번호는 인용대상에만 한정되지 않으며, 모든 실시예에 적용될 수 있다. 실시예에서 제시한 구성과 동일한 목적 및 효과를 발휘하는 대상은 균등한 치환대상에 해당된다. 실시예에서 제시한 상위개념은 기재하지 않은 하위개념 대상을 포함한다.
(실시예 1-1) 본 발명은 섬유 보강 콘크리트에 관한 것이고, 골재, 시멘트, 결합재, 수경화 폴리우레탄 및 섬유 첨가제를 포함하며, 상기 결합재는 시멘트에 포함되지 않고 추가적으로 혼입하며 염기성 활성화제 및 경화제를 포함하되, 콘크리트 총 중량에 2~15%로 함유된다.
국내외에서는 라텍스 및 폴리머 등을 이용한 복합 건설 재료 및 활용 기술들을 개발하여 교량, 도로, 건축물 등에 적용하고 있으나, 이러한 복합 건설 재료 및 활용 기술들은 경제성이 낮고, 작업자의 숙련도에 의해 재료의 물리적 특성이 일정하지 않아 변동하는 등의 단점이 있어, 실제 현장에 적용하는 것은 다소 한계가 있는 것으로 지적되어 왔다.
이에 다양한 폴리머 첨가제 및 섬유 보강재 등을 활용하여 구조물의 안정성과 경제성 등을 향상시킨 슈퍼 콘크리트 등이 개발되어 다양한 토목구조물 및 건축물 등에 활용되고 있으나, 높은 가격 등으로 인해 소규모 건축물에 사용하는데 어려움이 있는 실정이다. 종래의 첨가제 및 섬유 보강재를 이용한 섬유 보강 콘크리트는 일반 콘크리트가 인장에 약한 단점을 보완한 콘크리트로, 주요 보 또는 기둥 등에 사용되고 있으나, 현장 생산 과정 중에서 섬유보강 첨가제의 재료분리 등에 따른 균질성 확보 문제와 섬유보강재와 콘크리트 사이의 부착력 손실 문제, 그리고 철근과의 결합력 문제 등으로 인장강도 보강에 한계가 있다.
한편, 건축물의 주차장 등의 바닥 방수층 등의 시멘트 페이스트 재료로 사용되는 수경화 폴리우레탄은 콘크리트 원재료에 비해 낮은 밀도를 가지고 있어 경량화가 용이하고 비교적 우수한 강도 및 탄성 물성으로 인해 진동 등에 대한 보강 특성을 발휘한다. 특히, 탄성 회복 능력 및 내화학성 등이 우수하고 콘크리트 재료와의 접착력 특성으로 다양한 건축물의 보강자재로 사용되고 있다.
본 발명은 수용성의 수경화 폴리우레탄과 섬유 보강재를 함께 사용하여, 내구성능 향상, 철근과의 결합력 증가와 같은 특성을 가지는 섬유 보강 콘크리트를 제공하고자 하며, 이를 위해 상기한 바와 같은 기술적 특징을 가진다.
여기서, 수경화 폴리우레탄은 본 발명에 의한 섬유 보강 콘크리트의 탄성 보강 및 철근과의 부착강도를 증가하기 위한 것이며, 섬유 첨가제는 본 발명에 의한 섬유 보강 콘크리트의 인장강도 발현을 위한 것으로, 상기한 바와 같은 기술적 특징을 가지는 본 발명에 의한 섬유 보강 콘크리트는, 건축물의 주요 구조부의 인장균열 방지와 수밀성 향상을 통해 내구성능을 확보할 수 있는 효과가 있다.
본 실시예에서 골재란, 잔골재와 굵은 골재를 포함할 수 있다. 잔골재는 크기가 0.074mm이상인 것을 의미하고, 굵은 골재는 4.76mm이상인 것을 의미할 수 있다.
본 실시예에서 시멘트는 포틀랜드 시멘트일 수 있다. 포틀랜드 시멘트란 주성분인 석회, 실리카, 알루미나 및 산화철을 함유하는 원료를 적당한 비율로 충분히 혼합하고, 그 일부가 용융하여 소결된 클링커에 석고를 첨가해 분말로 제조한 것을 의미하며, 오늘날 쓰이고 있는 보통 시멘트 형태이다.
(실시예 1-2) 본 발명은 섬유 보강 콘크리트에 관한 것이고, (실시예 1-1)에 있어서, 상기 섬유 보강 콘크리트의 물-결합재비(Water-Binder ratio, W/B)는 35~50%이고, 상기 시멘트의 총 중량을 100이라고 했을 때, 이와 별도로 추가 혼입하는 상기 염기성 활성화제는 1~10의 중량부로 함유되고, 상기 경화제는 1~10의 중량부로 함유되며, 상기 수경화 폴리우레탄은 1~10 중량부로 함유되며, 상기 섬유 첨가제는 0.5~1.0kg/m3로 함유된다.
상기한 구성들 중, 섬유 첨가제는 0.5~1.0kg/m3를 현장에서 인력이 직접 첨가하여 본 발명인 섬유 보강 콘크리트에 혼입할 수 있다. 보다 구체적으로는 본 발명에 있어서 수경화 폴리우레탄과 섬유 첨가제는 현장의 레미콘 차량에 순차적으로 투입하여 제조될 수 있으며, 이렇게 제조된 본 발명에 의한 섬유 보강 콘크리트는 충분한 혼합이 이루어졌는지 확인 후에 타설되어 사용될 수 있다.
이때, 상기한 섬유 첨가제는 유기체 섬유와 무기체 섬유가 혼합되어 사용될 수 있다. 유기체 섬유는 나일론, 폴리프로필렌과 같은 종류일 수 있으며, 재료의 대량생산이 가능하고, 시멘트와의 결합성이 우수한 장점이 있으나, 탄성계수가 낮은 단점이 있다. 무기체 섬유는 강섬유, 탄소섬유 및 유리섬유와 같은 종류일 수 있으며, 주 재료가 균질하고 신뢰도가 높지만 경제성이 상대적으로 낮은 단점이 있다. 본 발명은 이러한 유기체 섬유와 무기체 섬유의 장단점을 고려해 두 가지를 모두 사용하되, 유기체 섬유와 무기체 섬유의 비율을 적절히 조절하여 본 발명에 의한 섬유 보강 콘크리트의 특성을 조절할 수 있다.
(실시예 1-3) 본 발명은 섬유 보강 콘크리트에 관한 것이고, (실시예 1-1)에 있어서, 염기성 활성화제는 수산화칼륨(Calcium Hydroxide), 수산화나트륨 (Sodium Hydroxide) 및 암모니아 (Ammonia) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
(실시예 1-4) 본 발명은 섬유 보강 콘크리트에 관한 것이고, (실시예 1-1)에 있어서, 상기 경화제는, 규산, 규산나트륨 및 규산마그네슘 중 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
콘크리트용 경화제는 유기 또는 무기 기반의 화학적 활성 화합물로, 기밀성을 제공하고 먼지 형성을 방지하는 역할을 한다. 특히 규산 기반의 경화제는 콘크리트의 강도, 내구성, 수명 및 내마모성을 향상시키기 위해 사용될 수 있다.
(실시예 1-5) 본 발명은 섬유 보강 콘크리트에 관한 것이고, (실시예 1-1)에 있어서, 상기 수경화 폴리우레탄은 비용제형 수용성 폴리우레탄으로, 45~65 중량비의 프로필렌 글리콜(Propylene Glycol), 10~25 중량비의 톨루엔디이소시아네이트(Toluene Diisocyanate), 5~10 중량비의 피그먼트(Pigment), 10~20 중량비의 가소제(Plasticizer)와 첨가제(Addition agent)의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예 1-1, 실시예 1-2, 실시예 1-3, 실시예 1-4 및 실시예 1-5의 기술적 특징을 모두 포함할 경우, 불휘발분(Nv%) 88.0~91.0, 비중(Specific gravity) 1.03~1.05, 점성(Viscosity) 600~2,000cps/25℃의 특성을 보인다.
(실시예 1-6) 본 발명은 섬유 보강 콘크리트에 관한 것이고, (실시예 1-1)에 있어서, 잔골재율(s/a)은 55~60일 수 있다.
여기서 잔골재율(S/a%)란 콘크리트 배합에 있어 전체 용적 중 잔골재가 차지하는 퍼센테이지를 의미한다. 잔골재는 앞서 설명한 바와 같이 골재 중 상대적으로 작은 크기의 골재를 의미하며, 시멘트와 물의 관계는 제외한 상태에서 볼 때, 모래와 자갈간의 혼합비율을 의미한다.
본 발명은 상기한 바와 같은 다양한 실시예들에 의한 기술적 특징을 가져, 건축물의 주요 구조부용 콘크리트 재료로 사용되어, 인장강도 보강을 통한 내구성능 향상뿐 아니라, 철근과의 결합력을 증가시켜, 건축물의 진동 등에 의한 균열 발생을 억제해, 건축물의 장기적인 수명 확보와 유지 보수비를 절감할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 의한 섬유 보강 콘크리트는 수분 경화 발현에 의한 내구 양생 작용에 따른 콘크리트의 치밀도 내부조직의 특성에 따른 장기적인 균열 발생을 억제할 수 있는 효과가 있다. 아울러, 본 발명에 의한 섬유 보강 콘크리트는 소규모 건축물의 내진 성능 보강을 통해 건축비 절감 및 소규모 건축물의 적정 수명을 확보할 수 있는 효과가 있다.
이하 구체적인 실시예들과 비교예의 혼합 비율을 제시한 후, 본 발명과 비교예들의 특성을 서로 비교한다. 본 발명의 실시예들과 비교예에 포함되는 구성들의 비는 아래 표와 같다.
Figure 112022023044720-pat00001
상기한 표에서 폴리우레탄은 앞서 설명한 수경화 폴리우레탄을, 섬유보강제는 앞서 설명한 섬유 첨가제를 의미할 수 있다. 상기한 표의 실시예 1~7의 배합 구성과, 비교예 1~2의 배합 구성에서 확인할 수 있듯, 본 발명에 의한 섬유 보강 콘크리트는 시멘트와별도로 염기성 활성화제, 경화제 및 섬유보강재를 추가적으로 포함하고 있는 것을 확인할 수 있다. 상기한 실시예들과 비교예들의 특성은 휨 강도를 측정하여 비교하였으며, 특성의 비교는 아래와 같고, 도 1은 상기한 실시예1~7 및 비교예 1~2 각각의 휨 강도를 그래프로 도시한 것이다.
Figure 112022023044720-pat00002
도 1과 상기한 표에서 확인할 수 있듯, 본 발명의 실시예 1~7에 의한 섬유 보강 콘크리트의 휨강도는 비교예 1~2의 휨강도에 비해 월등히 높음을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예 1~7 중, 물-결합재비(W/B%)가 46이고, 잔골재율(S/a%)가 58이며, 물 179, 시멘트 329, 염기성 활성화제 28, 경화제 20, 수경성 폴리우레탄 27, 잔골재 932, 굵은골재 731, 섬유 보강제 1(이하 단위량은 kg/m3)의 배합비를 가지는 실시예 2에 의한 섬유 보강 콘크리트의 휨 강도가 다른 실시예들에 의한 섬유 보강 콘크리트에 비해 월등히 높음을 알 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

Claims (8)

  1. 물, 골재, 시멘트, 결합재, 수경화 폴리우레탄 및 섬유 첨가제를 포함하고, 상기 결합재는 염기성 활성화제 및 경화제를 포함하되 콘크리트 총 중량에서 2~15%로 함유되며;
    상기 수경화 폴리우레탄은 비용제형 폴리우레탄으로, 45~65 중량비의 프로필렌 글리콜(Propylene Glycol), 10~25 중량비의 톨루엔디이소시아네이트(Toluene Diisocyanate), 5~10 중량비의 피그먼트(Pigment),10~20 중량비의 가소제와 첨가제의 혼합물로 이루어지며;
    상기 섬유 첨가제는 유기체 섬유와 무기체 섬유가 혼합되며, 유기체 섬유는 나일론 또는 폴리프로필렌으로 형성되는 것;
    을 포함하는 섬유 보강 콘크리트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 섬유 보강 콘크리트의 물-결합재비(Water-Binder ratio, W/B)는 35~50%이고,
    상기 시멘트의 총 중량을 100이라고 했을 때, 별도로 혼입하는 상기 염기성 활성화제는 25~50의 중량부로 함유되고, 상기 경화제는 25~75의 중량부로 함유되며, 상기 수경화 폴리우레탄은 1~10 중량부로 함유되며, 상기 섬유 첨가제는 0.5~1.0kg/m3로 함유되는 섬유 보강 콘크리트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 염기성 활성화제는, 수산화칼륨, 수산화나트륨 및 암모니아 중 선택되는 하나 이상을 포함하는 섬유 보강 콘크리트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 경화제는, 규산, 규산나트륨 및 규산마그네슘 중 선택되는 하나 이상을 포함하는 섬유 보강 콘크리트.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 섬유 보강 콘크리트의 잔골재율(s/a)은 55~60인 섬유 보강 콘크리트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 섬유 첨가제는, 유기체 섬유 또는 무기체 섬유를 0.5~1.0 kg/m3 포함하는 섬유 보강 콘크리트.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유기체 섬유는 나일론 및 폴리프로필렌 중 선택되는 하나 이상을 포함하고,
    상기 무기체 섬유는 강섬유, 탄소섬유 및 유리섬유 중 선택되는 하나 이상을 포함하는 섬유 보강 콘크리트.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006206354A (ja) * 2005-01-26 2006-08-10 Dainippon Ink & Chem Inc ウレタン系セメント組成物、床材および舗装材
KR20120001584A (ko) 2010-06-28 2012-01-04 가부시키가이샤 비루도란도 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르
KR20130075334A (ko) 2011-12-27 2013-07-05 재단법인 포항산업과학연구원 비정질 강섬유 시멘트 복합체 및 이를 이용한 콘크리트
KR101641536B1 (ko) * 2015-11-02 2016-07-22 노재호 무기폴리머와 유기폴리머가 조합된 하이브리드 폴리머 바인더 조성물, 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 구조물
KR20160097267A (ko) 2013-12-12 2016-08-17 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 유리 이오노머 시멘트, 이의 제조 방법 및 용도
KR20190065598A (ko) 2017-12-04 2019-06-12 (주)엘지하우시스 에어로겔을 포함하는 압출형 시멘트 복합체 및 이의 제조방법
KR101993155B1 (ko) * 2018-11-13 2019-06-28 (주)대우건설 경화 열변색성을 가지는 저점도 및 상온 속경화형 콘크리트 구조물 균열 보수 및 보강용 2액형 고강도 및 고탄성 폴리우레탄 수지조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 균열 보수 및 보강 시공방법
KR102249517B1 (ko) * 2020-11-23 2021-05-10 (주)오성그린콘크리트 압축강도가 향상된 친환경 호안블럭 제조용 콘크리트 조성물

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006206354A (ja) * 2005-01-26 2006-08-10 Dainippon Ink & Chem Inc ウレタン系セメント組成物、床材および舗装材
KR20120001584A (ko) 2010-06-28 2012-01-04 가부시키가이샤 비루도란도 분사용 섬유 강화 시멘트 모르타르
KR20130075334A (ko) 2011-12-27 2013-07-05 재단법인 포항산업과학연구원 비정질 강섬유 시멘트 복합체 및 이를 이용한 콘크리트
KR20160097267A (ko) 2013-12-12 2016-08-17 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 유리 이오노머 시멘트, 이의 제조 방법 및 용도
KR101641536B1 (ko) * 2015-11-02 2016-07-22 노재호 무기폴리머와 유기폴리머가 조합된 하이브리드 폴리머 바인더 조성물, 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 구조물
KR20190065598A (ko) 2017-12-04 2019-06-12 (주)엘지하우시스 에어로겔을 포함하는 압출형 시멘트 복합체 및 이의 제조방법
KR101993155B1 (ko) * 2018-11-13 2019-06-28 (주)대우건설 경화 열변색성을 가지는 저점도 및 상온 속경화형 콘크리트 구조물 균열 보수 및 보강용 2액형 고강도 및 고탄성 폴리우레탄 수지조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 균열 보수 및 보강 시공방법
KR102249517B1 (ko) * 2020-11-23 2021-05-10 (주)오성그린콘크리트 압축강도가 향상된 친환경 호안블럭 제조용 콘크리트 조성물

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