KR19990067576A - 수경 시멘트 조성물용 다목적 혼합재 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 다목적 수경 시멘트 조성물 혼합재는 경화 촉진제, 바람직하게는 칼슘 염, 및 지방산 아미노술폰산 계면활성제를 포함한다. 다른 혼합재는 감수제, 예컨대 리그노술폰산염, 및/또는 초기 강도 향상제, 예컨대 알카놀아민을 추가로 포함한다.

Description

수경 시멘트 조성물용 다목적 혼합재
"수경 시멘트"라는 용어는 화학 반응 또는 물과의 반응에 의해 경화되는 시멘트를 말한다. 수경 시멘트의 어떤 특성이 수많은 화학적 첨가제의 첨가에 의해 변화될 수 있음은 공지되어 있다. 예컨대, 경화 촉진제로서 질산칼슘을 첨가하는 것은 공지되어 있다. 그러나, 질산칼슘은 다른 종류의 첨가제, 화학물질 및 화학제와 수화성 시멘트 혼합물에서 결합될 때 양립할 수 없을 수 있다. 본 발명에서, 발명자는 수경 시멘트 조성물에서 수많은 특성을 동시에 획득하기 위한 화학적 첨가제의 신규 조합을 밝혔다.
본 발명은 수경 시멘트 조성물용 혼합재에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 경화 촉진 및 공기 연행 특성을 결합한 다목적 혼합재에 관한 것이다.
요약
본 발명은 유기 또는 무기산의 염인 알칼리 또는 알칼리 토금속염인 경화 촉진제 및 지방산 아미노술폰산 계면활성제를 포함하는 다기능 수경 시멘트 조성물에 관한 것이다.
바람직한 실시 형태에 있어서, 경화 촉진제는 칼슘염, 예컨대 질산칼슘, 염화칼슘, 포름산칼슘, 또는 아질산칼슘; 및 화학식 CH3(CH2)x-CH=CH(CH2)y-CO-NR-(CH2)z-SO3 -Mn+를 갖는 지방산 아미노술폰산이다. 상기 식에서, "R"은 H, 알킬기 또는 아릴기이며; "x"는 1 내지 10이고; "y"는 3 내지 10이며; "z"는 1 내지 10이고; "M"은 알칼리 또는 알칼리 토금속, 암모늄, 또는 알킬 암모늄 이온이며; 또 "n"은 1 내지 3이다.
더욱 바람직한 혼합재 제제에 있어서, 경화 촉진제는 질산칼슘을 포함하며, 또 계면활성제는 화학식 CH3(CH2)7-CH=CH(CH2)7-CO-N(CH3)CH2CH2SO3 -Na+를 갖는 나트륨 N-메틸 올레오일 타우레이트를 포함한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 다기능 수경 시멘트 혼합재는 경화 촉진제 및 계면활성제 이외에 감수제, 초기 강도 향상제 및 바람직하게는 둘 다를 추가로 포함한다. 감수제는 리그노술폰산염, 예컨대 리그노술폰산 칼슘을 포함할 수 있다. 초기 강도 향상제는 알카놀아민, 바람직하게는 트리에탄올아민을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 바람직한 다기능 수경 시멘트 조성물 혼합재는 경화 촉진제, 감수제, 초기 강도 향상제, 및 공기 연행제로 작용하는 것으로 보이는 지방산 아미노술폰산 계면활성제를 포함할 수 있다. 몇몇 상기 기능이 하나의 혼합재 제제 내에 동시에 결합될 수 있었지만, 상술한 네 가지의 기능성 성분 모두는 말할 것도 없이, 경화 촉진제와 계면활성제의 조합과 같은 상기 기능성 성분의 임의의 조합은 종래 기술에 의해 개시되거나 또는 제안되지 않았다.
본 발명은 또한 콘크리트 혼합물을 포함하여, 상기 및 하기의 다기능 혼합재를 포함하는 수경 시멘트 혼합물에 관한 것이다.
본 명세서에 사용된 "시멘트 조성물"이란 용어는 수경 시멘트 결합제를 포함하는 페이스트, 모르타르 및 콘크리트 조성물을 말한다. 상기 용어는 당업계의 용어이다. 페이스트는 수경 시멘트 결합제, 예컨대 포틀랜드 시멘트를 단독으로 또는 다른 성분 예컨대 플라이 애쉬, 실리카 증기 또는 고로 슬래그, 및 물과의 조합으로 구성된 혼합물이며; 모르타르는 잔골재를 추가로 포함하는 페이스트이고; 또 콘크리트는 굵은 골재를 추가로 포함하는 모르타르이다. 본 발명의 시멘트 조성물은 제조될 특정 시멘트 조성물에 적용할 수 있는 필요한 재료, 예컨대 수경 시멘트, 물 및 잔골재 또는 굵은 골재를 소정의 양으로 혼합함으로써 형성된다.
본 명세서에서 사용된 "콘크리트"라는 용어는 상기 수경 시멘트 및 불활성 골재의 혼합물을 포함한다. 일반적인 골재는 통상적인 "굵은" 골재, 예컨대 자갈, 화강암, 석회암, 석영 시브(sieve)뿐만 아니라 통상적으로 "잔" 골재로 알려진 재료, 예컨대 모래 및 플라이 애쉬를 포함한다. 통상적인 수경 시멘트 콘크리트, 예컨대 포틀랜드 시멘트 콘크리트는 경화 산물에서 상기 골재를 주요량, 즉 50부피% 이상, 일반적으로 약 75부피%까지 사용한다.
본 발명은 경화 촉진 성분, 바람직하게는 질산칼슘, 및 지방산 아미노술폰산 계면활성 성분, 바람직하게는 나트륨 N-메틸 올레오일 타우레이트를 포함하는 수경 시멘트 조성물 혼합재에 관한 것이다. 다른 바람직한 혼합재는 감수제, 예컨대 알카놀아민 및 더욱 바람직하게는 트리에탄올아민; 초기 강도 향상 성분, 예컨대 리그노술폰산염 및 바람직하게는 리그노술폰산 칼슘을 추가로 포함하며; 또 더욱 바람직하게는 상기 혼합재가 또한 트리에탄올아민과 리그노술폰산 칼슘을 모두 포함한다. 상기 혼합재 성분은 통상적인 혼합 장치를 사용하여 안정한 용액으로 혼합될 수 있다.
경화 촉진 성분은 시멘트 조성물에 첨가될 때 시멘트 조성물이 경화되는데 필요한 시간을 줄이는 임의의 화합물일 수 있다. 예컨대, 유기 또는 무기산의 염인 알칼리 또는 알칼리 토금속염이 사용될 수 있다. 비록 하기 목록으로 제한되지는 않지만, 상기 화합물의 예는 알칼리 또는 알칼리 토금속의 질산염, 아질산염 및 포름산염; (VII)족 할로겐 및 슈도할로겐산의 알칼리 또는 알칼리 토금속염, 예컨대 알칼리 또는 알칼리 토금속의 염화물, 브롬화물, 요오드화물, 시안화물, 시안산염, 아지드 및 티오시안산염; 알칼리 또는 알칼리 토금속의 티오황산염 및 과염소산염; 및 알칼리 또는 알칼리 토금속의 알루민산염, 규산염 및 수산화물, 예컨대 수산화나트륨이다. 칼슘염, 특히 질산칼슘, 염화칼슘, 포름산칼슘 및 아질산칼슘이 특히 유리하다. 질산칼슘이 바람직하다.
수경 시멘트 조성물에서 공기 연행제로 작용하는 것으로 보이는 지방산 아미노술폰산은 화학식 CH3(CH2)x-CH=CH(CH2)y-CO-NR-(CH2)z-SO3 -Mn+를 갖는 N-알킬-N-톨유 아미노술폰산의 알칼리 또는 알칼리 토금속염일 수 있다. 상기 식에서, "R"은 H, 알킬기 또는 아릴기이며; "x"는 1 내지 10이고; "y"는 3 내지 10이며; "z"는 1 내지 10이고; "M"은 알칼리 또는 알칼리 토금속, 암모늄, 또는 알킬 암모늄 이온이며; 또 "n"은 1 내지 3이다.
바람직한 지방산 아미노술폰산 계면활성제는 나트륨 N-메틸-N-올레오일 타우레이트(상품명 Igepon T-33, 미국 뉴저지 크랜베리 소재 Rhone-Poulenc로부터 구입)를 포함한다.
감수제는 리그노술폰산, 폴리카르복시산, 나프탈렌 술폰산 축합물, 멜라민 술폰산 축합물, 수산화 카르복시산 및 탄수화물 예컨대 옥수수 시럽의 알칼리 또는 알칼리 토금속염일 수 있다. 바람직한 감수제는 리그노술폰산염, 예컨대 리그노술폰산 칼슘이다.
초기 강도 향상제는 공지되어 있으며, "초기 강도"라는 용어는 1 내지 3일에서의 압축 강도를 의미한다(예컨대 ASTM C-39 참조). 초기 강도 향상제는 알카놀아민을 포함한다. 알카놀아민은 3가 질소가 알킬 알코올의 탄소 원자에 직접 결합된 화합물의 기에 대한 총칭이며, 예로는 모노에탄올아민, 디에탄올아민 및 트리에탄올아민이다. 알카놀아민은 또한 메틸디에탄올아민 및 트리이소프로판올아민을 포함한다.
본 발명의 바람직한 다기능 혼합재는 콘크리트 내의 시멘트를 기준으로 0.05 내지 1.0%s/s의 양으로 사용되는 것이 바람직하며, 여기서 "%s/s"는 시멘트 고형물에 대한 혼합재 고형물의 퍼센트이다. 바람직한 혼합재는 90 내지 99.5%s/s의 질산칼슘 및 0.5 내지 10.0%s/s의 나트륨 N-메틸 올레오일 타우레이트를 포함할 수 있다. 다른 바람직한 혼합재는 질산칼슘(50-90%s/s); 리그노술폰산 칼슘(5.0-40.0%s/s); 트리에탄올아민 또는 트리이소프로판올아민(0.1-5.0%s/s); 및 나트륨 N-메틸 올레오일 타우레이트(0.01-5.0%s/s)를 포함한다.

Claims (11)

  1. 유기 또는 무기산의 염인 알칼리 또는 알칼리 토금속염인 경화 촉진제 및 지방산 아미노술폰산 계면활성제를 포함하는 다기능 수경 시멘트 조성물 혼합재.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 경화 촉진제가 질산칼슘, 염화칼슘, 포름산칼슘, 또는 아질산칼슘; 및 화학식 CH3(CH2)x-CH=CH(CH2)y-CO-NR-(CH2)z-SO3 -Mn+를 갖는 지방산 아미노술폰산을 포함하는 혼합재:
    상기 식에서,
    "R"은 H, 알킬기 또는 아릴기이며;
    "x"는 1 내지 10이고;
    "y"는 3 내지 10이며;
    "z"는 1 내지 10이고;
    "M"은 알칼리 또는 알칼리 토금속, 암모늄, 또는 알킬 암모늄 이온이며; 또
    "n"은 1 내지 3이다.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 지방산 아미노술폰산이 나트륨 N-메틸 올레오일 타우레이트를 포함하는 혼합재.
  4. 제 2항에 있어서, 리그노술폰산, 폴리카르복시산, 나프탈렌 술폰산 축합물, 멜라민 술폰산 축합물, 수산화 카르복시산 또는 탄수화물의 알칼리 또는 알칼리 토금속염을 포함하는 감수제를 추가로 포함하는 혼합재.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 감수제가 리그노술폰산 칼슘을 포함하는 혼합재.
  6. 제 2항에 있어서, 초기 강도 향상제를 추가로 포함하는 혼합재.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 초기 강도 향상제가 알카놀아민을 포함하는 혼합재.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 알카놀아민이 트리에탄올아민 또는 트리이소프로판올아민을 포함하는 혼합재.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 경화 촉진제가 질산칼슘을 포함하고, 상기 지방산 아미노술폰산 계면활성제가 나트륨 N-메틸 올레오일 타우레이트를 포함하며, 또 상기 혼합재가 리그노술폰산 칼슘 및 트리에탄올아민을 추가로 포함하는 혼합재.
  10. 포틀랜드 시멘트, 칼슘염 경화 촉진제 및 지방산 아미노술폰산 계면활성제를 포함하는 수경 시멘트 조성물.
  11. 제 10항에 있어서, 하나 이상의 골재를 추가로 포함하는 시멘트 조성물.
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