KR102660677B1 - 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제, 마그네시아 인산세라믹 결합재 및 이를 포함하는 초속경 마그네시아 인산세라믹 개질 콘크리트 - Google Patents
마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제, 마그네시아 인산세라믹 결합재 및 이를 포함하는 초속경 마그네시아 인산세라믹 개질 콘크리트 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제, 마그네시아 인산세라믹 결합재 및 초속경 인산세라믹 개질 콘크리트에 관한 것으로 트리에탄올아민(Trieathanolamine, TEA), 메타인산나트륨((NaPO3)6) 및 물을 포함하는 첨가제, 소성 마그네시아, 인산염, 증량제 및 지연제를 포함하는 결합재 및 결합재 100 중량부 및 첨가제 2 내지 4 중량부를 포함하는 초속경 인산세라믹 개질 콘크리트를 제공한다.
이러한 첨가제는 결합재와의 화학결합 반응을 제어하여 안정적인 경화 제어를 가능케 하고 특히 고온 환경에서도 경화 반응제어에 효과를 발휘하기 때문에 마그네시아 인산세라믹 결합재에 혼입하여 배합하는 경우 작업시간 확보 및 물리성능 개선의 효과가 있다.
이러한 첨가제는 결합재와의 화학결합 반응을 제어하여 안정적인 경화 제어를 가능케 하고 특히 고온 환경에서도 경화 반응제어에 효과를 발휘하기 때문에 마그네시아 인산세라믹 결합재에 혼입하여 배합하는 경우 작업시간 확보 및 물리성능 개선의 효과가 있다.
Description
본 발명은 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제, 마그네시아 인산세라믹 결합재 및 이를 포함하는 초속경 마그네슘 인산세라믹 개질 콘크리트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마그네시아 인산세라믹 결합재와 함께 사용될 때 기존의 지연제보다 콘크리트의 건조시간을 늦춰 작업시간의 확보가 가능하고 물리성능이 개선시키는 새로운 첨가제와 마그네시아 인산세라믹 결합재 및 이를 포함하는 초속경 인산세라믹 개질 콘크리트에 관한 것이다.
시멘트는 건설 및 산업 분야에서 사용되고 있으나, 소성수축, 자기수축, 건조수축으로 인한 균열과 CSA의 함유에 따른 내화학성 취약 등의 단점으로 지적된다. 이러한 단점은 특히 긴급공사를 위한 급결형 초속경 시멘트에서 발생하기 쉽다. 보통 교량 바닥판 철근 콘크리트를 보호하기 위한 교면 포장에는 초속경 시멘트를 베이스로 하는 라텍스 혼합 개질 콘크리트(LMC)가 적용되는데, 초속경 시멘트 베이스의 라텍스 혼합 개질 콘크리트는 직사광선에 의해 급격하게 수분건조가 이루어지면서 조기 건조수축이 일어나는 문제와 조기 건조수축에 따라 경화 반응 제어가 어렵다는 문제가 있으며, 중·장기적인 측면에서도 균열로 인한 하자 발생 문제가 있었다.
한편 시멘트 산업은 많은 탄소를 배출하는 산업으로, 최근에는 시멘트를 사용하지 않고자 하는 연구들이 많이 진행되고 있으며, 마그네시아 인산세라믹 결합재도 그 중 하나이다. 마그네시아 인산세라믹 결합재는 소성 마그네시아(MgO)와 인산염의 화학반응으로 경화하는 특성을 나타내는데, 이때 화학반응은 매우 속도가 빠르고 강한 발열반응이라는 특징이 있다. 또한 마그네시아 인산세라믹 결합재는 압축강도 및 부착강도는 물론, 내구성, 동결융해 저항성, 염소이온 침투저항성 등의 시멘트가 갖는 취약점을 해소할 수 있는 특징이 있는데, 특히 저온에서도 경화시간이 크게 지연되지 않고 우수한 강도특성을 나타내는 특징이 있다. 이러한 특징에 따라 최근에는 마그네시아 인산세라믹 결합재를 초속경 시멘트의 대체재로 활용하기 위한 연구들이 진행되고 있다.
하지만 마그네시아 인산세라믹 결합재를 현장에 적용하는 사례는 극히 드물고 그 적용범위 또한 적은 실정이다. 왜냐하면 마그네시아 인산세라믹 결합재는 첨가되는 응결 지연제의 혼입량에 따라 확보할 수 있는 작업시간에 비하여 압축강도의 저하가 크기 때문이다. 다시 말해 마그네시아 인산세라믹 결합재는 기존의 지연제로 어느 정도 응결 조정은 가능하지만 지연제 혼입에 따른 응결의 지연 범위가 적은데, 그 결과 일정 수준 이상의 지연제를 첨가하면 물리성능의 저하로 이어지게 되기 때문에 응결지연 한계에 따라 경화 제어가 불완전하게 됨으로써 마그네시아 인산세라믹 결합재의 적용범위가 줄어들 수밖에 없었다.
또한 마그네시아 인산세라믹 결합재는 저온에서는 크게 문제되지 않지만, 무더운 하절기에는 높은 온도로 인해 결합재에 H2O(혼합수)가 빠르게 용해되어 응결이 촉진되는 현상이 발생한다. 이러한 현상은 기존의 지연제의 혼입으로 어느 정도 조정은 가능하지만 그러한 조정에 한계가 있었다.
본 발명의 일 목적은 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은 마그네시아 인산세라믹 결합재를 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 초속경 인산세라믹 개질 콘크리트를 제공하고자 한다.
그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위해, 트리에탄올아민(Trieathanolamine, TEA); 메타인산나트륨((NaPO3)6); 및 물;을 포함하는 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제를 제공한다.
상기 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제는 트리에탄올아민 50 내지 80 중량%, 메타인산나트륨((NaPO3)6) 10 내지 20 중량% 및 물 10 내지 30 중량%을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해 상기 마그네시아 인산 세라믹 결합재는 소성 마그네시아(MgO); 인산2수소칼륨(KH2PO4), 인산2수소나트륨(NaH2PO4), 인산수소2암모늄((NH4)2HPO4) 및 인산2수소암모늄(NH4H2PO4)로 이루어지는 군 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 인산염; 메타카올린(metakaolin), 실리카흄(silica fum) 및 플라이애시(Fly ash)로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 증량제; 및 주석산, 붕사(Na2B4O710H2O) 및 붕산(H3BO3)로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 지연제;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 마그네시아 인산세라믹 결합재는 소성 마그네시아 40 내지 60 중량%, 인산염 10 내지 30 중량%, 증량제 10 내지 20 중량% 및 지연제 5 내지 15 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 초속경 인산세라믹 개질 콘크리트에 있어서, 상기 초속경 인산세라믹 개질 콘크리트는 제3항에 따른 마그네시아 인산세라믹 결합재 100 중량부 및 제1항에 따른 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제 2 내지 4 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 초속경 인산세라믹 개질 콘크리트는, 잔골재 800 내지 850kg/m3, 단위결합재량 550 내지 600kg/m3, 물결합재비 20 내지 25 중량% 및 잔골재율 52 내지 56 중량%로 배합되는 것을 특징으로 한다.
마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제의 제조방법에 있어서, 메타인산나트륨에 물을 투입 교반하는 제1단계; 및 상기 제1단계에서 생성된 교반물에 트리에탄올아민을 투입 교반하는 제2단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
마그네시아 인산세라믹 결합재의 제조방법에 있어서, 소성 마그네시아와 지연제를 혼합하여 제1혼합물을 생성하는 단계; 인산염과 증량제를 분쇄 혼합한 제2혼합물을 생성하는 단계; 및 상기 제1혼합물에 제2혼합물을 투입하여 혼합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제는 마그네시아 인산세라믹 결합재의 화학결합 반응을 제어하여 안정적인 경화 제어를 가능케 하고 특히 고온 환경에서도 경화 반응제어에 효과를 발휘하기 때문에 마그네시아 인산세라믹 결합재에 혼입하여 배합하는 경우 작업시간 확보 및 물리성능 개선의 효과가 있다.
또한 본 발명의 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제와 마그네시아 인산세라믹 결합재를 포함하는 초속경 인산세라믹 개질 콘크리트는 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제의 조절로 콘크리트 응결시간과 물리성능의 조절이 가능하여 현장 상황에 맞는 적절한 배합을 제안할 수 있어 우수한 작업성능과 물리성능을 확보할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제를 이용하여 마그네시아 인산세라믹 결합재의 화학결합 반응을 제어함으로써 콘크리트 응결시간과 물리성능 조절이 가능한 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제, 마그네시아 인산세라믹 결합재 및 이들을 혼입 배합한 초속경 인산세라믹 개질 콘크리트에 대해 실시예를 참고하여 상세히 살펴본다.
본 발명의 일 실시예인 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제는 pH 제어형 첨가제로, 이러한 pH 제어형 첨가제는 마그네시아 인산세라믹 결합재 혼합물의 pH를 조정함으로써 마그네시아 인산세라믹 결합재의 화학결합 반응을 제어하여 안정적인 경화 제어가 이루어지게 한다.
상기 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제는 트리에탄올아민(Trieathanolamine, TEA); 메타인산나트륨((NaPO3)6); 및 물;을 포함한다.
상기 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제는 트리에탄올아민 50 내지 80 중량%, 바람직하게는 60 내지 70 중량%을 포함하며, 이는 pH 조절을 하는 주요한 재료가 되고, 이를 통해 안정적으로 마그네시아 인산세라믹 결합재의 화학반응을 지연시키는 효과가 있다. 트리에탄올아민이 50 중량% 미만이면 pH 조절 효과가 미흡하며, 80 중량% 초과인 경우 콘크리트의 강도 저하 및 경제성이 상실된다.
상기 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제는 메타인산나트륨((NaPO3)6) 10 내지 20 중량%, 바람직하게는 13 내지 17 중량%를 포함하며, 이는 마그네시아 인산세라믹 결합재의 화학반응에서 발열을 억제하여 적절한 작업시간을 확보할 수 있게 하는 효과가 있다. 메타인산나트륨이 10 중량% 미만이면 발열 억제 효과가 미미하고, 20 중량%를 초과하면 콘크리트의 강도 저하 및 경제성이 상실되는 효과가 있다.
상기 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제는 물 10 내지 30 중량%, 바람직하게는 15 내지 25 중량%를 포함하며, 이는 상기 트리에탄올아민의 점도를 낮추어 첨가제의 고른 분산과 원활한 현장 배합에 기여하는 효과가 있다. 물이 10 중량% 미만이면 점도 저감효과가 미미하고, 30 중량%를 초과하면 트리에탄올아민에 의한 화학반응 지연효과가 미미해진다.
본 발명의 다른 실시예인 마그네시아 인산세라믹 결합재는 소성 마그네시아(MgO); 인산2수소칼륨(KH2PO4), 인산2수소나트륨(NaH2PO4), 인산수소2암모늄((NH4)2HPO4) 및 인산2수소암모늄(NH4H2PO4)로 이루어지는 군 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 인산염; 메타카올린(metakaolin), 실리카흄(silica fum) 및 플라이애시(Fly ash)로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 증량제; 및 주석산, 붕사(Na2B4O710H2O) 및 붕산(H3BO3)로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 지연제;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 소성 마그네시아는 인산염과 수화반응하여 결합재를 경화하는 주요재료가 되며, 소성 마그네시아는 비소성 마그네시아에 비해 결정성 개선으로 인산염 수용액에의 용해도를 감소시킴으로써 반응속도 조절할 수 있다. 소성 마그네시아는 1500℃ 이상에서 소성된 과소(dead burn)된 형태의 마그네시아가 더욱 바람직하다.
상기 마그네시아 인산세라믹 결합재는 소성 마그네시아 40 내지 60 중량%, 바람직하게는 40 내지 50 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하며, 40 중량% 미만이면 화학결합 효과가 미미하여 강도 저하의 효과가 있으며, 60 중량%를 초과한 경우 작업성과 경제성이 상실하는 효과가 있다.
상기 인산염은 소성 마그네시아와 수화반응하여 결합재를 경화하는 주요재료가 되며, 인산2수소칼륨(KH2PO4), 인산2수소나트륨(NaH2PO4), 인산수소2암모늄((NH4)2HPO4), 인산2수소암모늄(NH4H2PO4) 등으로 이루어지는 군 중에서 선택된 하나 이상을 포함한다.
상기 마그네시아 인산세라믹 결합재는 인산염을 10 내지 30 중량%, 바람직하게는 20 내지 30 중량% 포함하는 것을 특징으로 하며, 이는 반응성, 경제성 등에 비추어 바람직하다.
상기 소성 마그네시아와 인산염의 화학반응인 수화반응은 하기 반응식 1과 같다.
[반응식 1]
MgO + KH2PO4 + 5H2O → MgKPO4·6H2O
MgO + NaH2PO4 + 5H2O → MgNaPO4·6H2O
MgO + (NH4)2HPO4 + 5H2O -> MgNH4PO4·6H2O + NH3
MgO + 2((NH4)H2PO4)+ 3H2O -> Mg(NH4)2(HPO4)2·4H2O
상기 증량제는 증량 효과를 위한 필러로써의 역할을 하는 재료로, 증량제는 메타카올린(metakaolin), 실리카흄(silica fum), 플라이애시(Fly ash) 등으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상을 실리케이트계 재료를 포함하며, 실리케이트계 재료는 포졸란 반응의 반응성이 높은 비정질 재료로 다량의 마그네시아 성분을 함유하기 때문에 화학결합 반응에 기여한다.
상기 마그네시아 인산세라믹 결합재는 결합재에서 증량제 10 내지 20 중량%, 바람직하게는 15 내지 20 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하며, 이는 반응성, 경제성 등에 비추어 바람직하다.
상기 지연제는 소성 마그네시아와 인산염의 반응을 지연하여 적절한 작업시간의 확보에 기여하는 재료로, 주석산, 붕사(Na2B4O710H2O), 붕산(H3BO3)로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상을 포함한다. 이러한 지연제는 반응 지연을 위한 1차 지연제로 결합재의 구성재료라면, 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제는 1차 지연제의 반응 지연효과를 더욱 보완하기 위한 2차 지연제로 일종의 혼화제라 수 있다.
상기 마그네시아 인산세라믹 결합재는 지연제 5 내지 15 중량%, 바람직하게는 8 내지 12 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하며, 5 중량% 미만이면 반응 지연 효과가 미미하고, 15 중량% 초과인 경우 경제성 상실 및 강도 저하가 우려된다.
본 발명의 또 다른 실시예인 초속경 마그네시아 인산세라믹 개질 콘크리트는 상기 마그네시아 인산세라믹 결합재 100 중량부에 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제 2 내지 4 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 혼입 배합으로 인해 마그네시아 인산세라믹 결합재의 화학결합 반응의 제어가 가능해지면서 안정적인 경화 제어가 이루어지게 된다.
상기 초속경 마그네시아 인산세라믹 개질 콘크리트는 잔골재 800 내지 850kg/m3, 단위결합재량은 550 내지 600kg/m3, 물결합재비 20 내지 25 중량% 및 잔골재율(S/a) 52 내지 56 중량%로 포함하며 잔부는 물인 것이 바람직한데, 이러한 콘크리트 배합은 교면 콘크리트 용도로 유리하게 적용할 수 있다.
본 발명의 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제의 제조방법에 있어서,
메타인산나트륨에 물을 투입 교반하는 제1단계; 및 상기 제1단계에서 생성된 교반물에 트리에탄올아민을 투입 교반하는 제2단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 먼저 메타인산나트륨에 물을 투입 교반한 후 트리에탄올아민을 투입한 경우 믹서에 달라붙지 않고 원활하게 교반할 수 있다.
상기 교반 시 물은 30℃ 미만인 것이 바람직한데, 물이 30℃ 이상인 경우 기화현상에 의해 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제 생산과정에서 오차범위가 발생할 가능성이 높아진다.
상기 제조된 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제는 밀봉 후 직사광선을 피해 저장하는 것이 장기간 보관을 위해 바람직하다.
본 발명의 마그네시아 인산세라믹 결합재의 제조방법에 있어서, 소성 마그네시아와 지연제를 혼합하여 제1혼합물을 생성하는 단계; 인산염과 증량제를 분쇄 혼합한 제2혼합물을 생성하는 단계; 및 상기 제1혼합물에 제2혼합물을 투입하여 혼합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제1혼합물은 투입순서 상관없이 소성 마그네시아와 지연제를 약 5 분간 혼합하여 준비하고, 이렇게 준비된 제1혼합물에 제2혼합물을 투입하여 15 분간 정도 추가 혼합을 실시하는 것이다. 인산염은 나중에 투입 혼합되며, 이는 높은 조해성의 인산염이 혼합믹서에서 응집 및 다져지는 현상을 막기 위함으로 혹시 모를 인산염의 손실 가능성을 염두에 두어 배합비의 변동으로 인한 품질 저하를 방지하고자 한 것이다. 특히 인산염은 증량제와 함께 분쇄공정을 거쳐 제2혼합물로 준비되는데, 이는 최소한의 분쇄공정을 통해 경제성을 확보하면서 인산염을 고르게 분산시켜 수화반응을 촉진 및 상승시키기 위함이다. 더불어 분쇄공정을 거쳐 No.200mesh under 수준으로 분쇄를 하면 적은 입도로 인하여 대기 중 습기와의 풍화를 막는 한편 조해성이 높은 인산염이 분쇄 시 발생되는 발생열로부터 융해되어 믹서 내부에 응집되는 현상도 막을 수 있다.
이하 실시예에 의거하여 본 발명을 상세히 살펴본다. 다만, 아래의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이로써 한정되는 것은 아니다.
실시예
[제조예 1] 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제 제조
마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제를 위해 트리에탄올아민(C6H15NO3 98%, 몰질량 149.188 g/mol, 밀도 1.13 g/cm3, 끓는점 335.4℃, 무색/액상) 70 중량%, 메타인산나트륨((NaPO3)6, 몰질량 611.77 g/mol, 밀도 2.48 g/cm3, 무색 또는 백색 유리상 10 중량%, 물(30℃미만) 20 중량%로 조성하여 준비하였다. 이러한 조성의 재료를 가지고, 먼저 메타인산나트륨에 물을 투입하여 서서히 교반하고, 이어 트리에탄올아민을 투입하여 약 10 분간 교반하였다.
[제조예 2] 마그네사아 인산세라믹 결합재 제조
마그네시아 인산세라믹 결합재를 위해 소성 마그네시아(MgO, 1500℃ 이상 소성) 45 중량%, 인산염(KH2PO4, NaH2PO4, (NH4)2HPO4, NH4H2PO4 중 2종) 25 중량%, 증량제(메타카올린, 실리카퓸, 플라이애시 중 1종) 20 중량%, 지연제(Na2B4O5(OH)48H2O, 몰질량 81.37 g/mol, 밀도 1.73 g/cm3, 무색 결정 또는 백색 결정성 가루) 10 중량%로 조성하여 준비하였다. 이러한 조성의 재료를 가지고, 먼저 분쇄기에 인산염과 증량제를 투입하여 No.200mesh under 수준으로 분쇄하는 과정을 거쳐 제2혼합물을 준비하였다. 이어 믹서기에 소성 마그네시아와 지연제를 투입하여 약 5 분간 혼합하여 제1혼합물을 준비한 다음, 여기에 제2혼합물을 투입하여 약 15 분간 추가 혼합하였다.
[제조예 3] 초속경 인산세라믹 개질 콘크리트 제조
콘크리트 배합은 교면 콘크리트 용도를 기준으로 하였다. 비교예 1은 한국도로공사 품질기준에 부합하는 교면 콘크리트를 배합한 것으로, CSA계 초속경 시멘트를 사용한 라텍스 개질 콘크리트 배합이다. 비교예 2 내지 5는 마그네시아 인산세라믹 결합재(MPC)를 이용한 콘크리트 배합으로, 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제 없이 잔골재율(S/a)의 변화에 따라 배합하였다. 실시예 1 및 2는 상기 비교예 4에서 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제를 더 혼입한 콘크리트 배합으로, 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제의 혼입량은 결합재 100 중량부에 대해 첨가제 1 중량부(실시예 1) 및 첨가제 2.5 중량부(실시예 2)에 따라 배합하여 하기 표 1에 나타냈다.
| 구분 | 물결합재비 (중량%) |
잔골재율 (중량%) |
단위재료량(kg/m3) | |||||||
| 물 | 결합재 | 골재 | Latex | 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제 | ||||||
| CSA계 초속경 시멘트 |
MPC | 합계 | 잔골재 | 굵은골재 (19mm) |
||||||
| 비교예1 | 38.0 | 54 | 137 | 360 | - | 360 | 906 | 783 | 115.0 | 0.2 |
| 비교예2 | 24.0 | 50.0 | 139 | - | 580 | 580 | 764 | 779 | - | - |
| 비교예3 | 24.0 | 52.0 | 139 | - | 580 | 580 | 796 | 747 | - | - |
| 비교예4 | 24.0 | 54.0 | 139 | - | 580 | 580 | 827 | 716 | - | - |
| 비교예5 | 24.0 | 56.0 | 139 | - | 580 | 580 | 855 | 686 | - | - |
| 실시예1 | 23.2 | 54.0 | 139 | - | 580 | 580 | 827 | 716 | - | 5.8 |
| 실시예2 | 22.0 | 54.0 | 139 | - | 580 | 580 | 827 | 716 | - | 14.5 |
[실험예] 콘크리트 특성 시험
상기 표 1과 같이 배합된 콘크리트에 대하여, 응결시간(KS F 2436 관입 저항침에 의한 콘크리트 응결시간 시험방법), 슬럼프(KS F 2402 콘크리트의 슬럼프 시험 방법), 공기량(KS F 2421 압력법에 의한 굳지 않은 콘크리트의 공기량 시험방법), 압축강도(KS F 2405 콘크리트의 압축강도 시험방법), 부착강도(KS F 2762 콘크리트 보수ㆍ보호재의 접착강도 시험방법), 길이변화(Data Rogger(TDS-530)법 사용), 염소이온침투저항성(KS F 2711 전기전도도에 의한 콘크리트의 염소이온 침투저항성 시험방법)을 시험하였으며 그 결과를 하기 표 2에 나타냈다.
| 구분 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | 비교예4 | 비교예5 | 실시예1 | 실시예2 | |
| 압축강도 (MPa) |
4시간 | 26.1 | 22.4 | 26.7 | 32.4 | 35.1 | 30.7 | 29.5 |
| 7일 | 30.4 | 32.7 | 34.5 | 37.1 | 40.2 | 37.6 | 34.2 | |
| 28일 | 39.8 | 41.9 | 44.7 | 47.3 | 49.1 | 46.4 | 43.2 | |
| 부착강도 (MPa) |
4시간 | 1.6 | 1.5 | 1.9 | 2.6 | 2.8 | 1.9 | 2.4 |
| 7일 | 1.9 | 1.7 | 2.3 | 2.9 | 3.1 | 2.4 | 3.0 | |
| 28일 | 2.1 | 2.3 | 2.7 | 3.4 | 3.5 | 2.8 | 3.4 | |
| Setting Time(min:sec) (온도조건: 20 ± 1℃) |
28:30 | 24:20 | 20:15 | 16:30 | 10:20 | 22:00 | 31:05 | |
| Setting Time(min:sec)(온도조건: 30 ± 1℃) |
21:25 | 18:50 | 14:20 | 11:35 | 6:00 | 18:55 | 24:15 | |
| Slump(mm) | 190 | 175 | 180 | 185 | 190 | 195 | 205 | |
| Air(%) | 5.3 | 4.9 | 4.6 | 4.2 | 4.5 | 4.6 | 4.4 | |
| 길이변화 (Х10-6) |
28일 | -529 | -127 | -98 | -84 | -48 | -81 | -92 |
| 염소이온 침투저항성 (Coulombs) |
1,512 | 521 | 472 | 314 | 292 | 402 | 518 | |
비교예 1은 CSA계 초속경 시멘트를 사용한 라텍스 개질 콘크리트로, 상기 표 2에 도시된 바와 같이 마그네시아 인산세라믹 결합재를 이용한 비교예 2 내지 5, 실시예 1 및 2에 비해 압축강도, 부착강도, 초기유동성 및 공기량 길이변화, 염소이온침투성 등의 물리성능이 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.
비교예 2 내지 5는 마그네시아 인산세라믹 결합재를 이용한 콘크리트 배합에서 잔골재율에 따른 콘크리트 특성을 보여주는데, 상기 표 2에 도시된 바와 같이 잔골재율이 증가함에 따라 압축강도, 부착강도, 초기유동성 및 공기량 길이변화, 염소이온침투성 등의 물리성능 향상과 함께 응결시간 단축이 확인된다. 응결시간 단축은 작업시간 확보의 어려움으로 이어지기 때문에, 물리성능 확보와 함께 콘크리트 실용화의 가장 중요한 원활한 작업시간 확보를 위해 비교예 4의 잔골재율 54 중량%를 최적 잔골재율로 선정하여 실시예 1 및 2의 배합에 반영하였다.
실시예 1 및 2는 최적 잔골재율 54 중량%를 고정하고 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제의 혼입량에 따른 콘크리트 특성을 보여주는데, 상기 표 2에 도시된 바와 같이 첨가제의 혼입량이 증가함에 따라 작업시간이 확보되는 것이 확인되며, 표준온도 조건 외에 하절기 현장시공을 고려한 30±1℃의 온도조건에서도 우수한 작업성능이 확보되는 것으로 확인되었다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
Claims (8)
- 초속경 인산세라믹 개질 콘크리트에 있어서,
상기 초속경 인산세라믹 개질 콘크리트는 마그네시아 인산세라믹 결합재 100중량부 및 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제 2 내지 4 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 마그네시아 인산세라믹 결합재는
소성 마그네시아(MgO);
인산2수소칼륨(KH2PO4), 인산2수소나트륨(NaH2PO4), 인산수소2암모늄((NH4)2HPO4) 및 인산2수소암모늄(NH4H2PO4)로 이루어지는 군 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 인산염;
메타카올린(metakaolin), 실리카흄(silica fum) 및 플라이애시(Fly ash)로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 증량제; 및
주석산, 붕사(Na2B4O710H2O) 및 붕산(H3BO3)로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 지연제;를 포함하며,
소성 마그네시아 40 내지 60 중량%, 인산염 10 내지 30 중량%, 증량제 10 내지 20 중량% 및 지연제 5 내지 15 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네시아 인산세라믹 결합재이고,
상기 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제는 트리에탄올아민 50 내지 80
중량%, 메타인산나트륨((NaPO3)6) 10 내지 20 중량% 및 물 10 내지 30 중량%을 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제이고,
상기 초속경 인산세라믹 개질 콘크리트는 잔골재 800 내지 850kg/m3, 단위결합재량 550 내지 600kg/m3, 물결합재비 20내지 25 중량% 및 잔골재율 52 내지 56 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 초속경 인산세라믹 개질 콘크리트.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 따른 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제의 제조방법에 있어서,
메타인산나트륨에 물을 투입 교반하는 제1단계; 및
상기 제1단계에서 생성된 교반물에 트리에탄올아민을 투입 교반하는 제2단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제의 제조방법. - 제1항에 따른 마그네시아 인산세라믹 결합재의 제조방법에 있어서,
소성 마그네시아와 지연제를 혼합하여 제1혼합물을 생성하는 단계;
인산염과 증량제를 분쇄 혼합한 제2혼합물을 생성하는 단계; 및
상기 제1혼합물에 제2혼합물을 투입하여 혼합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네시아 인산세라믹 결합재 제조방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020210151938A KR102660677B1 (ko) | 2021-11-08 | 2021-11-08 | 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제, 마그네시아 인산세라믹 결합재 및 이를 포함하는 초속경 마그네시아 인산세라믹 개질 콘크리트 |
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| KR1020210151938A KR102660677B1 (ko) | 2021-11-08 | 2021-11-08 | 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제, 마그네시아 인산세라믹 결합재 및 이를 포함하는 초속경 마그네시아 인산세라믹 개질 콘크리트 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210151938A KR102660677B1 (ko) | 2021-11-08 | 2021-11-08 | 마그네시아 인산세라믹 결합재용 첨가제, 마그네시아 인산세라믹 결합재 및 이를 포함하는 초속경 마그네시아 인산세라믹 개질 콘크리트 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102660677B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100599061B1 (ko) | 1995-10-13 | 2006-09-22 | 덴끼 가가꾸 고교 가부시키가이샤 | 분무물질 및 이를 사용하는 분무방법 |
| CN105418050A (zh) | 2015-11-02 | 2016-03-23 | 卓达新材料科技集团有限公司 | 一种建筑用磷酸镁楼承板及其制备方法 |
| KR101911824B1 (ko) * | 2017-11-01 | 2018-10-26 | 주식회사 위드엠텍 | 초기반응 제어형 콘크리트 도로포장재, 그리고 그 도로포장재를 이용한 콘크리트 도로포장공법 |
| CN109694231A (zh) * | 2019-02-22 | 2019-04-30 | 山东创能机械科技有限公司 | 一种磷镁基水泥喷浆材料及其制备方法和应用 |
-
2021
- 2021-11-08 KR KR1020210151938A patent/KR102660677B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100599061B1 (ko) | 1995-10-13 | 2006-09-22 | 덴끼 가가꾸 고교 가부시키가이샤 | 분무물질 및 이를 사용하는 분무방법 |
| CN105418050A (zh) | 2015-11-02 | 2016-03-23 | 卓达新材料科技集团有限公司 | 一种建筑用磷酸镁楼承板及其制备方法 |
| KR101911824B1 (ko) * | 2017-11-01 | 2018-10-26 | 주식회사 위드엠텍 | 초기반응 제어형 콘크리트 도로포장재, 그리고 그 도로포장재를 이용한 콘크리트 도로포장공법 |
| CN109694231A (zh) * | 2019-02-22 | 2019-04-30 | 山东创能机械科技有限公司 | 一种磷镁基水泥喷浆材料及其制备方法和应用 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20230066686A (ko) | 2023-05-16 |
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