KR102478933B1 - 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법 및 이에 의한 복합 임베디드 경량 골재 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내부에 내부 기공이 존재하는 경량 골재를 제공하는 경량 골재 제공 단계와, 경량 골재의 내부 기공에 접착력있는 유기 물질에 의한 접착 코팅층을 형성하는 접착 코팅층 형성 단계 및 경량 골재의 내부 기공에 저분자량 수지를 충진하여 복합 임베디드 경량 골재를 형성하는 내부 기공 충진 단계를 포함하는 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법 및 이에 의한 복합 임베디드 경량 골재를 개시한다.
Description
본 발명은 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법 및 이에 의한 복합 임베디드 경량 골재에 관한 것이다.
경량 골재는 일반적으로 내부에 다수의 내부 기공을 포함하고 있다. 상기 경량 골재는 주로 인공적으로 제조되며, 혈암, 점토, 석탄재, 석회, 생석회를 원료로 하여 만들어질 수 있다. 또한, 상기 경량 골재는 제주도에 존재하는 화산재 자갈로도 만들어질 수 있다. 상기 경량 골재는 시멘트등과 혼합되면서 콘크리트를 제조하는데 사용될 수 있다. 일반적으로 시멘트 콘크리트는 골재가 약 70% 정도의 부피비를 점유하므로 골재의 기계적 강도가 중요하다.
상기 경량 골재는 일반 골재인 자갈 또는 파쇄 암석과 달리 무게는 상대적으로 가볍지만 기계적 강도가 약한 측면이 있다. 따라서, 상기 경량 골재는 기계적 강도를 증가시키는 것이 필요하다.
본 발명은 경량 골재의 기계적 강도를 증가시킬 수 있는 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법 및 이에 의한 복합 임베디드 경량 골재를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법은 내부에 내부 기공이 존재하는 경량 골재를 제공하는 경량 골재 제공 단계와, 상기 경량 골재의 내부 기공에 접착력있는 유기 물질에 의한 접착 코팅층을 형성하는 접착 코팅층 형성 단계 및 상기 경량 골재의 내부 기공에 저분자량 수지를 충진하여 복합 임베디드 경량 골재를 형성하는 내부 기공 충진 단계를 포함하는 것을 한다.
또한, 상기 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법은 상기 내부 기공 충진 단계 후에 진행되며, 상기 복합 임베디드 경량 골재의 표면에 고분자량 수지로 표면 코팅층을 형성하는 표면 코팅층 형성 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 경량 골재는 천연 골재 또는 인공 골재일 수 있다.
또한, 상기 접착 코팅층은 상기 경량 골재의 표면에 부분적으로 또는 전체적으로 더 형성될 수 있다. 상기 접착 코팅층은 폴리도파민 코팅 용액에 의하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 접착 코팅층은 1.0 ~ 50nm의 두께로 형성될 수 있다.
또한, 상기 저분자량 수지는 친수성 반응기를 가지며, 분자량이 1,000 ~ 30,000인 수지일 수 있다. 또한, 상기 저분자량 수지는 폴리비닐알콜, 폴리아크릴레이트, 폴리아세트산 비닐 및 에폭시에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 내부 기공 충진 단계는 상기 저분자량 수지가 충진된 상기 경량 골재를 건조시킨 후에 추가로 가교제에 침지하여 가교 반응을 진행할 수 있다. 또한, 상기 가교제는 글루타알데하이드, 술포석신산, 크로신, 안토시아닌, 황산나트륨 및 보론산에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 내부 기공 충진 단계는 저분자량 수지 용액을 진공 챔버에 위치시키고 음압 분위기에서 상기 경량 골재를 침지하여 진행할 수 있다.
또한, 상기 표면 코팅층은 고분자량 수지, 고분자량 수지와 무기 분말의 복합 물질 또는 무기 분말로 형성될 수 있다. 또한, 상기 고분자량 수지는 친수성 반응기를 가지며, 분자량이 70,000 ~ 1,500,000인 수지일 수 있다. 또한, 상기 고분자량 수지는 폴리비닐알콜, 폴리아크릴레이트, 폴리아세트산 비닐 및 에폭시에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 무기 분말은 산화칼슘, 실리카, 알루미나, 산화제2철 및 몰타르에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 임베디드 경량 골재는 상기와 같은 방법으로 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법 및 이에 의한 복합 임베디드 경량 골재는 경량 골재의 내부 기공에 접착 코팅층을 형성하고 수지 물질을 충진하므로 복합 경량 골재의 기계적 강도를 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법 및 이에 의한 복합 임베디드 경량 골재는 경량 골재의 표면에 고분자 수지를 코팅하여 경량 골재의 표면 거칠기를 증가시켜 시멘트와의 결합력을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법의 공정도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법에 사용되는 복합 경량 골재의 구성도이다.
도 3는 도 2의 경량 골재에 접착 코팅층을 형성하기 전후 사진이다.
도 4는 도 3의 경량 골재의 내부 기공에 저분자량 수지를 충진하기 전후 사진이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예 따른 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법에 의한 복합 임베디드 경량 골재의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법에 사용되는 복합 경량 골재의 구성도이다.
도 3는 도 2의 경량 골재에 접착 코팅층을 형성하기 전후 사진이다.
도 4는 도 3의 경량 골재의 내부 기공에 저분자량 수지를 충진하기 전후 사진이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예 따른 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법에 의한 복합 임베디드 경량 골재의 구성도이다.
이하, 첨부된 도면과 실시예를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법 및 이에 의한 복합 임베디드 경량 골재에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법의 공정도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법에 사용되는 복합 경량 골재의 구성도이다. 도 3는 도 2의 경량 골재에 접착 코팅층을 형성하기 전후 사진이다. 도 4는 도 3의 경량 골재의 내부 기공에 저분자량 수지를 충진하기 전후 사진이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법은, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 경량 골재 제공 단계(S10)와, 접착 코팅층 형성 단계(S20)와 내부 기공 충진 단계(S30) 및 표면 코팅층 형성 단계(S40)를 포함할 수 있다.
상기 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법은 경량 골재의 내부 기공에 유기 물질에 의한 접착 코팅층을 코팅하고, 추가로 수지 물질을 충진하여 기계적 강도가 증가된 복합 임베디드 경량 골재를 제조할 수 있다. 또한, 상기 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법은 경량 골재의 내부 기공에 접착력이 높은 유기 물질로 접착 코팅층을 형성한 후에 수지 물질을 충진하므로 수지 물질과 경량 골재의 접착력을 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법은 추가로 경량 골재의 표면에 수지 물질에 의한 표면 코팅층을 형성하여 복합 임베디드 경량 골재와 시멘트의 접착력을 증가시킬 수 있다.
상기 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법은 유기 물질의 경량 골재 내부로의 높은 침투 효율과 접착력 및 수지 물질의 경량골재 내부 및 외부 접착력 증가의 장점을 복합화하여 복합 임베디드 경량 골재를 제조할 수 있다.
상기 경량 골재 제공 단계(S10)는 내부에 내부 기공이 존재하는 경량 골재를 제공하는 단계이다. 상기 경량 골재는, 도 2에서 보는 바와 같이, 내부에 내부 기공이 존재하여 상대적으로 비중이 작은 골재이다. 여기서 상기 내부 기공은 표면으로 개방되는 개방 기공일 수 있다. 한편, 상기 경량 골재는 내부에 표면으로 개방되지 않는 폐쇄 기공을 더 포함할 수 있다. 상기 폐쇄 기공은 내부에 접착 코팅층이 형성되지 않거나, 수지 물질이 충진되지 않을 수 있다. 또한, 상기 경량 골재는 외면의 거칠기가 상대적으로 매끈한 상태일 수 있다. 상기 경량 골재는 천연 골재 또는 인공 골재일 수 있다. 상기 경량 골재는 경석, 화산 자갈, 응회암, 용암 또는 진주암(펄라이트)과 같은 암석으로부터 분쇄되어 형성되는 골재일 수 있다. 상기 경량 골재는 혈암, 점토, 석탄재 또는 석회와 같은 원료를 사용하여 만든 골재일 수 있다. 상기 경량 골재는 평균 직경이 2 mm 이하, 2 ~ 5 mm, 5 ~ 10 mm, 10 ~ 20 mm인 골재들이 혼합되어 형성될 수 있다.
상기 접착 코팅층 형성 단계(S20)는 경량 골재의 내부 기공에 접착력있는 유기 물질에 의한 접착 코팅층을 형성하는 단계이다. 또한, 상기 접착 코팅층 형성 단계(S20)는 경량 골재의 외면에도 접착 코팅층을 형성할 수 있다.
상기 접착 코팅층은 접착력이 있는 유기 물질에 의하여 형성될 수 있다. 상기 유기 물질은 폴리도파민일 수 있다. 상기 폴리도파민은 홍합의 접착력에 관여하는 카테콜(catechol) 작용기와 유사한 작용기를 구비하여 접착 능력을 구비하는 물질이다. 또한, 상기 폴리도파민은 인체에 무해하고 독성이 없는 친환경 물질이다. 또한, 상기 폴리도파민은 코팅성이 우수하여 경량 골재의 내부 기공에 얇고 균일한 코팅층을 형성할 수 있다. 상기 접착 코팅층은 1.0 ~ 50nm의 두께로 코팅할 수 있다.
상기 접착 코팅층 형성 단계(S20)는 경량 골재를 접착 코팅 용액에 침지하여 접착 코팅층을 형성할 수 있다. 상기 접착 코팅 용액은 폴리도파민 코팅 용액으로 형성될 수 있다. 상기 폴리도파민 코팅 용액은 도파민 전구체를 포함할 수 있다. 상기 도파민 전구체는 2-(3,4-디하이드록시페닐)에틸아민 하이드로클로라이드 (2-(3,4- dihydroxyphenyl)ethylamine hydrochloride), 3,4-디하이드록시-L-페닐알라닌 (3,4-dihydroxy-L-phenylalanine, L-DOPA)일 수 있다. 상기 폴리도파민 코팅 용액은 1 ~ 30mM의 수용액으로 제조될 수 있다. 상기 폴리도파민 코팅 용액은 물에 도파민 전구체가 1 ~ 30mM의 농도로 혼합되어 형성될 수 있다. 상기 도파민 전구체의 농도가 1mM 미만이면 폴리도파민 합성이 어려울 수 있다. 또한, 상기 도파민 전구체의 농도가 30mM 이상이면 빠른 고분자화로 인하여 입자 크기가 커져서 경량 골재 내부로 폴리도파민이 침투되기 어려울 수 있다. 또한, 상기 폴리도파민 코팅 용액은 수소 이온 농도 지수(pH)가 7 ~ 13일 수 있다. 상기 폴리도파민 코팅 용액의 수소 이온 농도 지수는 바람직하게는 8 ~ 9일 수 있다. 또한, 상기 폴리도파민 코팅 용액의 수소 이온 농도 지수가 7인 경우에 폴리도파민 코팅 용액에 초음파 또는 열을 추가로 가함으로써 반응을 촉진시킬 수 있다.
상기 접착 코팅층 형성 단계(S20)는 진공 분위기 즉, 음압 분위기에서 경량 골재를 접착 코팅 용액에 침지하여 접착 코팅층을 형성할 수 있다. 상기 음압 분위기는 100 ~ 600torr의 압력일 수 있다. 상기 음압 분위기는 경량 골재의 내부 기공에 존재하는 공기를 경량 골재의 외부로 효율적으로 배기시킬 수 있다. 따라서, 상기 접착 코팅층 형성 단계(S20)는 폴리도파민 코팅 용액이 경량 골재의 내부 기공에 보다 효율적으로 침투하여 접착 코팅층을 형성할 수 있다. 상기 접착 코팅층은 접착 능력을 보유하므로 경량 골재의 내부 기공 표면에 효율적으로 접착될 수 있다. 한편, 상기 경량 골재의 내부 기공 중에서 상대적으로 폭 또는 직경이 기공은 접착 코팅 용액에 의한 접착 코팅층에 의하여 충진될 수 있다. 상기 접착 코팅층은 경량 골재의 내부 기공과 함께 외부 표면에도 코팅될 수 있다. 상기 접착 코팅층은 폴리도파민 코팅 용액에 디핑하여 형성된다. 따라서, 상기 접착 코팅층은 경량 골재의 표면에도 함께 형성될 수 있다.
한편, 상기 접착 코팅층은 폴리도파민 코팅층으로 형성되는 경우에 경량 골재의 표면에서 끈적이는 정도를 증가시키지 않으므로, 작은 직경(대략 5mm이하)의 경량 골재에도 적용될 수 있다. 상기 경량 골재는, 도 3에서 보는 바와 같이, 폴리도파민의 코팅 여부에 따라 외관상 큰 차이를 보이지 않을 수 있다. 여기서, 도 3의 (a)는 내부 접착층 형성전이며, (b)는 내부 접착층 형성후에 대한 경량 골재 사진이다.
상기 내부 기공 충진 단계(S30)는 경량 골재의 내부 기공에 저분자량 수지를 충진하는 단계이다. 상기 내부 기공 충진 단계(S30)는 접착 코팅층이 형성된 내부 기공에 저분자량 수지를 추가로 충진하여 복합 임베디드 경량 골재를 형성할 수 있다. 상기 내부 기공 충진 단계(S30)는 경량 골재를 저분자량 수지 용액에 침지하여 진행할 수 있다. 상기 내부 기공 충진 단계(S30)는 추가로 경량 골재의 표면에 저분자량 수지를 부분적으로 코팅할 수 있다. 상기 저분자량 수지 용액은 5 ~ 35중량%의 농도로 형성될 수 있다. 상기 저분자량 수지 용액은 용매의 종류에 따라 농도를 달리할 수 있다. 상기 저분자량 수지 용액은 용매로 물이 사용될 수 있다.
상기 저분자량 수지는 경량 골재의 내부 기공에 용이하게 충진되도록 상대적으로 저분자량을 갖는 고분자 수지일 수 있다. 상기 저분자량 수지는 분자량이 1,000 ~ 30,000의 범위인 수지일 수 있다. 상기 저분자량 수지는 친수성 반응기를 가지는 수지일 수 있다. 상기 저분자량 수지는 폴리비닐알콜, 폴리아크릴레이트, 폴리아세트산 비닐 및 에폭시에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 저분자량 수지는 바람직하게는 폴리비닐알콜일 수 있다. 상기 폴리비닐알콜은 고밀도의 하이드록시 반응기를 구비하여 강한 접착력을 가지며, 자가 가교도 가능한 수지 물질이다. 따라서, 상기 폴리비닐알콜은 시멘트의 주성분인 실리카 또는 알루미나와 강한 화학 결합을 형성시킬 수 있다.
상기 내부 기공 충진 단계(S30)는 폴리비닐알콜이 충진된 경량 골재를 건조시킨 후에 추가로 가교제 용액에 침지하여 가교 반응을 진행할 수 있다. 상기 가교제는 글루타알데하이드 (Glutaraldehyde), 술포석신산 (sulfosuccinic acid), 크로신 (crocin), 안토시아닌 (anthocyanin), 황산나트륨 (Sodium sulfate) 및 보론산 (Boric acid)중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 폴리비닐알콜 수지는 가교 반응에 의하여 경량 골재의 내부 기공에 임베디드되는 3차원 구조로 형성될 수 있다. 또한, 상기 폴리비닐알콜 수지는 상대적으로 분자량이 작은 수지이므로 경량 골재에 충진되더라도 경량 골재의 무게를 크게 증가시키지 않을 수 있다. 또한, 상기 폴리비닐알콜 수지는 경량 골재의 내부에 충진되므로 경량 골재의 물 흡수율을 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 폴리비닐알콜 수지는 경량 골재의 표면에 부분적으로 코팅되므로 경량 골재의 표면 거칠기를 증가시킬 수 있다.
상기 내부 기공 충진 단계(S30)는 경량 골재를 먼저 폴리비닐알콜 수지 용액에 침지하고, 별도로 가교제 용액에 침지하므로 폴리비닐알콜 수지 용액의 효율적인 사용과 재사용이 가능할 수 있다.
상기 내부 기공 충진 단계(S30)는 저분자량 수지 용액을 진공 챔버에 위치시키고 음압 분위기에서 경량 골재를 침지하여 진행할 수 있다. 상기 음압 분위기는 100 ~ 600torr의 압력일 수 있다. 상기 내부 기공 충진 단계(S30)는 30분 ~ 2시간 동안 진행될 수 있다. 또한, 상기 내부 기공 충진 단계(S30)는 추가로 상온 조건에서 30분 ~ 2시간 동안 침지하여 진행될 수 있다. 따라서, 상기 내부 기공 충진 단계(S30)는 경량 골재의 내부 기공에 보다 효율적으로 저분자량 수지를 충진시킬 수 있다. 상기 저분자량 수지 충진 단계는 침지후에 공기중에서 자연 건조시킬 수 있다. 상기 저분자량 수지는 접착 능력을 가지는 폴리도파민 코팅층의 표면과 접착되므로, 경량 골재의 내부 기공에 효율적으로 충진되어 고정될 수 있다.
상기 복합 임베디드 경량 골재는, 도 4의 (a)와 (b)에서 보는 바와 같이, 폴리비닐알골 수지가 부분적으로 경량 골재의 표면에 코팅되면서 흰색을 띄는 부분이 보일 수 있다. 여기서, 도 4의 (a)는 내부 기공 충진 전이며, (b)는 충진 후에 대한 경량 골재 사진이다. 상기 폴리비닐알콜 수지는 투명한 특성을 가지므로 경량 골재의 색상을 전체적으로 변화시키지 않을 수 있다. 또한, 상기 경량 골재는 내부가 육안으로 크게 변화되지 않았으며 무게 변화도 크지 않은 것으로 확인된다.
상기 내부 기공 충진 단계(S30)는 복수회로 진행될 수 있다. 상기 내부 기공 충진 단계(S30)는 저분자량 수지의 분자량, 충진 회수, 저분자량 수지 용액의 농도를 제어하여 충진 정도를 제어할 수 있다. 상기 저분자량 수지 충진 단계는 횟수가 증가함에 따라 경량 골재의 코팅 두께를 크게 증가시키지 않으며, 파쇄율을 감소시킬 수 있다. 즉, 상기 경량 골재는 저분자량 수지 충진 단계의 횟수가 증가하는 내부 기공에 충진되는 정도가 증가하여 파쇄율이 감소될 수 있다.
상기 표면 코팅층 형성 단계(S40)는 복합 임베디드 경량 골재의 표면에 고분자량 수지로 표면 코팅층을 형성하는 단계이다. 상기 표면 코팅층은 고분자량 수지(즉, 고분자량의 고분자 수지), 고분자량 수지와 무기 분말의 복합 물질 또는 무기 분말과 같은 표면 코팅 물질에 의하여 형성될 수 있다. 상기 고분자량 수지는 저분자량 수지에 대비하여 상대적으로 분자량이 큰 수지일 수 있다. 상기 고분자량 수지는 분자량이 70,000 ~ 1,500,000인 수지일 수 있다. 상기 고분자량 수지는 강한 친수성 반응기를 가지는 수지일 수 있다. 상기 고분자량 수지는 폴리비닐알콜, 폴리아크릴레이트, 폴리아세트산 비닐 및 에폭시에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 일 예로 상기 고분자량 수지는 폴리비닐알콜일 수 있다. 상기 고분자량 수지는 분자량이 크기 때문에 고점도의 특성을 가지며, 경량 골재 내부 기공으로 침투되기 보다는 경량 골재의 표면에만 코팅될 수 있다. 상기 고분자량 수지는 가교 반응 없이도 고분자간 사슬 얽힘 현상에 의해 경량 골재와 단단하게 결합될 수 있다. 상기 무기 분말은 산화칼슘, 실리카, 알루미나, 산화제2철 및 몰타르에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 무기 분말은 나노 마이크로미터의 크기를 가지는 분말일 수 있다.
상기 표면 코팅층 형성 단계(S40)는 복합 임베디드 경량 골재의 표면에 표면 코팅 물질을 코팅하여 표면 코팅층을 형성할 수 있다. 상기 표면 코팅층 형성 단계(S40)는 표면 코팅층을 형성하여 경량 골재의 강도를 추가로 증가시킬 수 있다. 상기 표면 코팅층 형성 단계(S40)는 경량 골재의 내부 기공에 표면 코팅 물질을 충진하는 과정이 아니므로 상압 조건에서 진행될 수 있다. 또한, 상기 표면 코팅층 형성 단계(S40)는 추가적인 가교 반응을 진행하지 않음으로써 시멘트와의 결합력을 증가시킬 수 있다.
상기 표면 코팅층 형성 단계(S40)는 회수가 증가함에 따라 코팅 두께가 증가하고, 파쇄율이 감소할 수 있다. 여기서 파쇄율은 복합 임베디드 경량 골재의 기계적 강도와 연관되며, 파쇄율이 감소한다는 것은 기계적 강도가 증가하는 것을 의미할 수 있다. 따라서, 상기 표면 코팅층 형성 단계(S40)는 경량 골재의 강도를 증가시킬 수 있다.
상기 표면 코팅층 형성 단계(S40)는 고분자량 수지에 무기 분말이 혼합된 표면 코팅 물질을 사용하여 진행할 수 있다. 이러한 경우에 상기 무기 분말은 복합 임베디드 경량 골재와 시멘트와 결합력을 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 무기 분말은 복합 임베디드 경량 골재의 표면 거칠기를 증가시켜 시멘트등과 표면 결합력을 증가시킬 수 있다.
상기 표면 코팅층 형성 단계(S40)는 무기 분말을 표면 코팅 물질로 사용하여 진행할 수 있다. 이러한 경우에 상기 무기 분말은 추가적인 바인더와 혼합되지 않은 상태로 사용될 수 있다. 상기 무기 분말은 경량 골재의 내부 기공에 임베디드되는 저분자량 수지의 접착력에 의하여 복합 임베디드 경량 골재의 표면에 접착될 수 있다. 상기 표면 코팅층 형성 단계(S40)는 표면 코팅층을 자연 건조 후에 80 ~ 100℃의 온도 범위에서 건조시킬 수 있다. 상기 무기 분말은 복합 임베디드 경량 골재의 표면 거칠기를 증가시켜 시멘트등과 표면 결합력을 증가시킬 수 있다.
다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법에 의한 복합 임베디드 경량 골재에 대하여 설명한다.
도 5은 본 발명의 일 실시예 따른 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법에 의한 복합 임베디드 경량 골재의 구성도이다.
상기 복합 임베디드 경량 골재는 내부에, 도 5에서 보는 바와 같이, 다수의 내부 기공이 형성되는 경량 골재와 경량 골재의 내부 기공에서 내면에 코팅되는 접착 코팅층 및 내부 기공에 충진되는 저분자량 수지를 포함하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 접착 코팅층은 경량 골재의 내부 기공의 내면과 함께 경량 골재의 표면에도 부분적으로 또는 전체적으로 형성될 수 있다. 상기에서 설명한 바와 같이 상기 접착 코팅층은 접착 코팅 용액에 경량 골재가 침지되어 형성되므로, 경량 골재의 표면에도 형성될 수 있다. 또한, 상기 저분자량 수지는 경량 골재의 내부 기공에 충진되면서 추가로 경량 골재의 표면에 부분적으로 또는 전체적으로 부착될 수 있다. 상기에서 설명한 바와 같이 상기 저분자량 수지는 저분자량 수지 용액에 경량 골재가 침지되어 내부 기공으로 충진되므로, 경량 골재의 표면에도 형성될 수 있다. 상기 저분자량 수지는 경량 골재의 기계적 강도를 증가시킬 수 있다.
상기 복합 임베디드 경량 골재는 추가로 표면에 고분자량 수지에 의한 표면 코팅층이 형성될 수 있다. 상기 표면 코팅층은 경량 골재의 표면에 전체적으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 표면 코팅층은 표면으로 노출되는 저분자량 수지와 결합될 수 있다. 상기 표면 코팅층은 경량 골재의 기계적 강도를 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 표면 코팅층은 경량 골재의 표면 거칠기를 증가시켜 복합 임베디드 경량 골재가 시멘트와 결합력을 증가시킬 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법 및 이에 의한 임베디드 경량 골재를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
Claims (16)
- 내부에 내부 기공이 존재하는 경량 골재를 제공하는 경량 골재 제공 단계와,
상기 경량 골재의 내부 기공에 접착력있는 유기 물질에 의한 접착 코팅층을 형성하는 접착 코팅층 형성 단계 및
상기 경량 골재의 내부 기공에 저분자량 수지를 충진하여 복합 임베디드 경량 골재를 형성하는 내부 기공 충진 단계를 포함하며,
상기 저분자량 수지는 친수성 반응기를 가지며, 분자량이 1,000 ~ 30,000인 수지인 것을 특징으로 하는 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 내부 기공 충진 단계 후에 진행되며,
상기 복합 임베디드 경량 골재의 표면에 고분자량 수지로 표면 코팅층을 형성하는 표면 코팅층 형성 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 경량 골재는 천연 골재 또는 인공 골재인 것을 특징으로 하는 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 접착 코팅층은 추가로 상기 경량 골재의 표면에 부분적으로 또는 전체적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 접착 코팅층은 폴리도파민 코팅 용액에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 접착 코팅층은 1.0 ~ 50nm의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 저분자량 수지는 폴리비닐알콜, 폴리아크릴레이트, 폴리아세트산 비닐 및 에폭시에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 내부 기공 충진 단계는 상기 저분자량 수지가 충진된 상기 경량 골재를 건조시킨 후에 추가로 가교제에 침지하여 가교 반응을 진행하는 것을 특징으로 하는 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 가교제는 글루타알데하이드, 술포석신산, 크로신, 안토시아닌, 황산나트륨 및 보론산에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 내부 기공 충진 단계는 저분자량 수지 용액을 진공 챔버에 위치시키고 음압 분위기에서 상기 경량 골재를 침지하여 진행하는 것을 특징으로 하는 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 표면 코팅층은 고분자량 수지, 고분자량 수지와 무기 분말의 복합 물질 또는 무기 분말로 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 고분자량 수지는 친수성 반응기를 가지며, 분자량이 70,000 ~ 1,500,000인 수지인 것을 특징으로 하는 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 고분자량 수지는 폴리비닐알콜, 폴리아크릴레이트, 폴리아세트산 비닐 및 에폭시에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 무기 분말은 산화칼슘, 실리카, 알루미나, 산화제2철 및 몰타르에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법. - 제 1 항 내지 제 6 항 및 제 8 항 내지 제 15 항중 어느 하나의 항에 따른 복합 임베디드 경량 골재 제조 방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 복합 임베디드 경량 골재.
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