KR20000012485A

KR20000012485A - 슬럼프로스 방지제

Info

Publication number: KR20000012485A
Application number: KR1019990055649A
Authority: KR
Inventors: 박근성
Original assignee: 박근성
Priority date: 1999-12-08
Filing date: 1999-12-08
Publication date: 2000-03-06
Also published as: KR100329178B1

Abstract

본 발명은 콘크리트에 일정량 첨가될 경우 슬럼프로스를 방지해주는 신규 슬럼프로스 방지제에 관한 것으로서, 구체적으로는, 하기 일반식 (Ⅰ)의 구조를 가지는 화합물을 평균입경 0.01㎛∼500㎛범위의 미립자로 가공하고 가공된 미립자의 말단을 다시 Ca(OH)₂Al(OH)₃, CaCl₂, AlCl₃, FeSO₄, MgSO₄, ZnSO₄, CuCl₂, ZnO, Zn(OH)₂, NiSO₄, CaNO₃, NaNO₃중 하나 이상의 금속 화합물들과 반응시킴으로써 제조하는 슬럼프로스 방지제, 하기 일반식 (Ⅱ)의 구조를 가지며 상기 화합물 (Ⅰ)을 일정 온도에서 금속이온과 반응시켜 제조하는 슬럼프로스 방지제, 상기 2종의 슬럼프로스 방지제를 각각 1∼99% 범위에서 혼합하여 제조하는 슬럼프로스 방지제 및 이 혼합 슬럼프로스 방지제와, 수용성고분자인 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌글리콜, 올리고당, 전분당 중 하나 이상을 각각 1∼99% 범위로 혼합하여 제조하는 슬럼프로스 방지제에 관한 것이다.

여기서, R1∼R5는 수소 또는 메틸기이며, M1 및 M2는 금속이온이고, n은 10∼200의 정수이다.

Description

슬럼프로스 방지제{composition for preventing slump loss}

콘크리트는 기본적으로 시멘트, 모래, 자갈, 물로 구성되어진다. 여기에 콘크리트의 기능성과 내구성을 향상시킬 목적으로, 건축물 및 교량과 같은 구축물의 용도에 맞게 콘크리트용 화학혼화제를 첨가하여 사용하게 되는데, 최근에는 건축물의 고층화와 구축물 등의 대형화로 인하여 콘크리트 강도가 과거보다 더욱더 높은 강도를 요구하게 되었고, 이로인하여 유동성 향상 능력 및 감수력이 높은 콘크리트 화학혼화제, 즉 고성능감수제의 사용이 필수적이 되었다. 이런 고성능감수제의 대표적인 것으로는 NSF계(나프탈렌 설폰산 포름알데히드 축합물), MSF계(멜라민 설폰산 포름알데히드 축합물), LS계(리그닌 설폰산염), 변성LS계(변성 리그닌 설폰산염), 아미노설폰산염계등이 있는데, 이러한 고성능감수제는 높은 감수력을 갖고 콘크리트를 고강도로 제조할 수 있다는 장점이 있는 반면, 시간 경과에 따른 슬럼프로스가 심하다는 문제점도 가지고 있다.

현재 국내에서의 콘크리트 타설은 펌프카 사용시 슬럼프를 15cm이상으로 타설해야 한다고 규정되어 있다. 이것은 건설현장에서 적절한 콘크리트의 작업성을 확보함으로써 저슬럼프 콘크리트의 타설로 인한 두판현상과 충전부족, 과도한 다짐으로 인한 콘크리트의 재료분리, 및 슬럼프가 일정치 못한 콘크리트의 타설로 인한 이음매 부분 발생(콜드 조인트)과 같은 시공상에서 발생할 수 있는 여러 가지 문제점들을 방지하여 부실공사의 원인을 사전에 제거하기 위한 규정이라고 할 수 있다.

그러나 레미콘 공장에서 슬럼프를 20cm로 출하하였다 하더라도 기본적인 레미콘의 운반시간 및 거리, 교통체증에 의한 운반시간의 증가, 타설현장에서의 대기시간 등 여러가지 원인에 의해 슬럼프로스가 발생함으로써, 시공성 불량, 콜드조인트 발생으로 인한 내구성 저하, 펌프 압송압의 증가와 이로 인한 압송관로의 막힘 등 많은 문제점들이 있어 왔다.

이러한 문제점들을 해결하기 위해 선진국에서는 이미 고성능AE(Air Entering)감수제를 개발하여 슬럼프로스가 적은 레미콘을 공장에서부터 제조, 출하함으로써 많은 효과를 보고있으며, 국내의 몇몇 혼화제 회사에서 이러한 선진국의 제품을 수입하여 판매하고 있으나 그 가격이 너무 비싸 현실적으로 국내시장에 적용하기에는 경제적으로 많은 문제점을 안고 있다.

이상과 같은 슬럼프로스 문제를 해결하기 위하여 대부분의 국내 레미콘 공장에서 주로 사용하는 방법으로는 ⅰ) 콘크리트의 단위수량(1m³에 들어가는 물의 양)을 증가시켜 출하하거나, ⅱ) 콘크리트용 혼화제(유동화제)를 현장에서 후첨가하거나, ⅲ) 응결지연제가 첨가된 혼화제를 사용하는 등 세가지가 있다. 이중 첫번째 방법은 레미콘 제조시 사전에 슬럼프로스를 감안, 단위수량을 증가시켜 규정보다 높은 슬럼프로 출하, 현장도착시 규정 슬럼프로 맞추는 방법으로써, 이 경우 단위수량의 증가에 따른 재료분리, 압축강도의 저하, 건조수축 및 균열발생 등으로 인해 내구성이 저하하게 되며, 슬럼프로스를 경험에 의해 추측하므로 교통정체, 대기시간 증가로 인한 슬럼프로스는 방지할 수 없게 되고, 강도를 보상하기 위해 시멘트를 할증하게 되면 제조원가가 상승하게 된다. 두번째 방법은 현장에 도착한 레미콘차에 일정량의 유동화제를 후첨가하는 방법으로써, 베이스콘크리트의 차이에 의하여 콘크리트의 슬럼프값이 일정치 못하게 되고, 현장에서 별도의 인원을 고용하여 일일이 첨가해야하는 불편함이 발생하며, 믹싱시에 발생하는 소음, 고속회전에 의한 레미콘트럭 마모를 이유로 레미콘트럭 기사들이 충분한 믹싱을 꺼려하여 믹싱을 제대로하지 않게 됨으로써 콘크리트제품의 불균일 및 충전부족 등의 문제가 발생하는 등 실제 적용에는 많은 어려움을 안고 있다. 세 번째 방법은 지연형 혼화제 또는 국산 고성능AE감수제를 사용하는 경우로써, 현재 국내에서 시판되고 있는 국산 고성능AE감수제는 슬럼프로스 방지를 목적으로 시멘트 응결지연제의 원료인 글루콘산소다 또는 당밀과 같은 당류를 콘크리트용 혼화제에 상당량 치환첨가하여 사용하고 있는데, 이러한 단당류만의 사용으로는 콘크리트의 슬럼프로스 방지효과가 매우 미미하여 실질적으로 콘크리트의 슬럼프로스 방지가 불가능하다고 할 수 있다. 또한 지연제의 과량혼합으로 인하여 오히려 콘크리트의 응결지연 및 경화불량과 같은 부작용을 유발하고 있어 그 개선책이 시급히 필요한 상황이다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 기존의 문제점들을 해결할 수 있는 슬럼프로스 방지제를 제공함으로써, 콘크리트의 작업성을 개선하고, 콘크리트 작업의 공기를 단축하며, 레미콘 제조회사에서 슬럼프를 원하는대로 조절할 수 있게 하고, 각 레미콘 차량간의 슬럼프 편차를 줄여 조인트부분의 발생 및 구축물의 열화를 방지하며, 슬럼프로스 방지를 위한 레미콘사의 단위수량 및 단위시멘트량 할증을 방지하여 제조 원단위를 낮추어 줌으로써 레미콘 제조원가를 절감할 수 있게 하고, 역시 단위수량 할증과 가수(加水)를 방지함으로써 건조수축과 균열을 저감시키며, 균일한 슬럼프로 계획한 작업성을 확보할 수 있게 함으로써, 결과적으로 부실공사를 방지하기 위한 것이다.

이를 위하여 본 발명의 슬럼프로스 방지제는 하기 일반식 (Ⅰ)의 구조를 가지는 화합물을 평균입경 0.01㎛∼500㎛범위의 미립자로 가공하고 가공된 미립자의 말단을 다시 Ca(OH)₂Al(OH)₃, CaCl₂, AlCl₃, FeSO₄, MgSO₄, ZnSO₄, CuCl₂, ZnO, Zn(OH)₂, NiSO₄, CaNO₃, NaNO₃중 하나 이상의 금속 화합물들과 반응시킴으로써 제조되거나, 하기 화합물 (Ⅰ)을 일정 온도에서 금속이온과 반응시킴으로써 하기 일반식 (Ⅱ)의 구조를 가지는 화합물로 제조되거나, 하기 화합물 (Ⅰ) 및 (Ⅱ)를 각각 1∼99% 범위에서 혼합함으로써 제조되거나, 이 혼합물과 수용성고분자인 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌글리콜, 올리고당, 전분당 중 하나 이상을 각각 1∼99% 범위로 혼합함으로써 제조된다.

본 발명자는 오랜시간 동안 콘크리트의 슬럼프를 유지시키는 방법을 연구하던중 하기 일반식 (A)로 표현되는 탄소수 2∼5개 범위의 탄화수소 단량체와 하기 일반식 (B)로 표현되는 탄수화물 단량체와의 공중합체중 공중합도(n의 갯수)가 10∼200개의 범위에 있는 공중합체 (Ⅰ)의 카르복실기를 일정 온도하에서 금속이온과 반응시킬 경우 수용성 물질인 (Ⅱ)로 변화되며 이를 콘크리트에 일정량 첨가할 경우 슬럼프로스 방지제로서 효과가 있음을 발견하였다.

이는 금속이온으로 치환된 카르복실기가 기존에 사용하였던 고성능감수제인 NSF계, LS계, MSF계 등의 설폰산계 분산제보다 콘크리트속에서 그 구조상의 특징으로 더욱 오랜시간 동안 분산제로서의 성능을 유지할 수 있어서 장시간동안 그 성능을 발휘함으로써 슬럼프 로스를 방지하는 것으로 추측된다. 따라서 이부분을 좀더 연구한 결과 카르복실기중의 일정량만을 금속이온으로 치환했을 때 그 효과가 가장 극대화 됨을 알아내었으나 여러번의 실험을 실시한 결과 금속이온의 치환만으로는 일부 고강도 배합에서 충분한 슬럼프로스 방지 효과를 나타내지 못하는 경우가 발생하였다. 이것은 고강도 배합의 특성상 단위 시멘트량의 증가와 단위수량의 감소로 인하여 시멘트 수화반응시에 생성되는 에트링가이드의 절대량이 증가하게되고 단위수량 감소에 따른 물리적 응집 현상 또한 증가하여, 콘크리트 속에서 각 시멘트 입자에 흡착되어 시멘트 입자를 분산시키던 분산제의 (-)전하가 급속히 사라져 버리는 현상이 발생하여 분산능력이 떨어지기 때문인 것으로 추정되었다. 이에 따라, 이부분에 대하여 더욱더 연구를 계속한 결과, 공중합체 (Ⅰ)를 일정 입도로 가공하고 가공된 공중합체의 말단을 다시 금속 화합물인 Ca(OH)₂Al(OH)₃, CaCl₂, AlCl₃, FeSO₄, MgSO₄, ZnSO₄, CuCl₂, ZnO, Zn(OH)₂, NiSO₄, CaNO₃, NaNO₃중 하나 이상의 금속 화합물들과 접속시킨 후 이것을 수용성 물질인 (Ⅱ)와 1∼99%범위내에서 치환시킬 경우 슬럼프로스 방지 효과가 증가함을 발견하였으며, 이를 다시 수용성고분자인 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌글리콜, 올리고당, 전분당 등에 다시 치환율 1∼99% 범위로 치환할 경우 역시 슬럼프로스 방지효과가 향상됨을 발견하였다. 본 발명 슬럼프로스 방지제들의 경우 각각 또는 혼합시 고강도 배합에서도 양호한 결과를 나타 냈는데, 이는 수화반응시에 사라지는 분산제의 (-)전하량 만큼을 다시 어디에선가 보충해 준다면 콘크리트의 슬럼프로스를 방지할 수 있을 것이라는 점에 착안, 수용성 물질 (Ⅱ)의 원재료인 공중합체 (Ⅰ)를 평균입경 0.01㎛∼500㎛범위의 미립자로 가공하여 일부 금속화합물들과 접속시킨후 수용성 물질 (Ⅱ)에 1∼99%범위내에서 치환함으로써 결국 슬럼프로스 문제를 완전히 해결할 수 있었다. 또한 본 발명 슬럼프로스 방지제의 사용량을 최적화 하기 위하여 여러 가지 화합물과의 적용시험을 실시한 결과 수용성고분자인 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌글리콜, 올리고당, 전분당 등을 치환율 1∼99% 범위내에서 치환 사용할 경우 사용량을 최적화 시킬 수 있음을 알아내었다.

본 발명의 슬럼프로스 방지제를 레미콘 공장에서 직접 첨가하여 레미콘을 제조할 경우 콘크리트의 슬럼프로스가 가장 심한 하절기(콘크리트 온도 35∼37℃)에도 90분동안이나 콘크리트의 슬럼프 유지가 가능했으며, 또한 슬럼프로스 방지제의 첨가량을 조절함으로써 공사현장 도착 슬럼프를 레미콘 제조시에 계획한대로 얼마든지 조절할 수 있었다.

이상과 같이 본 발명의 슬럼프로스 방지제는 NSF계, LS계, MSF계, 변성LS계 혼화제, 및 아미노 설폰산염계, 폴리칼본산염계 혼화제에 1∼99% 범위내에서 치환하여 사용하는 것이 가능하며, 또한 시멘트 배합물인 몰탈, 셀프레벨링제, 숏크리트 몰탈 등과 레미콘 및 증기양생 제품과 흄관 및 PHC파일등과 같은 2차제품 제조공장에서 시멘트 배합물과 콘크리트에 시멘트 중량대비 0.01∼5%범위에서 첨가하여 사용할 수 있고, 고로슬래그, 플라이에쉬 등을 혼합한 콘크리트 배합물에도 사용 가능하다.

이하 KS F 2560에 의하여 일반강도 및 고강도 콘크리트에 대하여 본 발명품을 첨가한 제품과 미첨가 제품을 제조하여 각각의 슬럼프로스를 비교하는 방법으로 시험을 실시하였으나, 본 발명을 이에 제한하고자 하는 것은 아니다.

시험예 1: 일반강도 콘크리트 시험

시험예 2: 고강도 콘크리트 시험

이상의 시험 결과와 같이 본 발명품의 슬럼프로스 방지제를 첨가한 콘크리트의 경우 일반강도 및 고강도에서 슬럼프를 90분 동안이나 일정하게 유지시킬 수 있어서 슬럼프로스로 인하여 공사현장에서 발생할 수 있는 여러 가지 문제점들을 해결할 수 있음을 보여주었으며, 이에 따라 본 슬럼프로스 방지제는 콘크리트의 슬럼프로스 방지에 매우 유효한 물질이라고 할 수 있다.

상기한 바와 같이 현저하게 향상된 슬럼프로스 방지기능을 가지는 본 발명의 슬럼프로스 방지제가 완성됨으로써 콘크리트의 작업성을 개선할 수 있고, 펌프카 타설시에 배관 막힘현상이 방지되어 공기단축이 가능해지며, 콘크리트의 이송거리 및 교통정체에 구애받지 않고 레미콘 제조회사에서 슬럼프를 원하는대로 조절할 수 있고, 각 레미콘 차량간의 슬럼프 편차를 줄여줌으로써 조인트부분의 발생 및 구축물의 열화를 방지 할 수 있게 되었다.

또한, 지금까지 슬럼프로스 방지를 위하여 각 레미콘사에서 단위수량 및 단위시멘트량을 할증하여 레미콘을 출하하고 있었는데, 이런 할증을 완전히 없애 제조 원단위를 낮추어 줌으로써 레미콘 제조원가를 절감할 수 있게 되었고, 단위수량 할증과 가수(加水)를 방지할 수 있어 건조수축과 균열을 저감시키고, 균일한 슬럼프로 계획한 작업성이 확보됨으로써, 결과적으로 부실공사를 방지할 수 있게 되었다.

Claims

슬럼프로스 방지제에 있어서, 하기 일반식 (Ⅰ)의 구조를 가지는 화합물을 평균입경 0.01㎛∼500㎛범위의 미립자로 가공하고 가공된 미립자의 말단을 다시 Ca(OH)₂Al(OH)₃, CaCl₂, AlCl₃, FeSO₄, MgSO₄, ZnSO₄, CuCl₂, ZnO, Zn(OH)₂, NiSO₄, CaNO₃, NaNO₃중 하나 이상의 금속 화합물들과 반응시킴으로써 제조됨을 특징으로 하는, 슬럼프로스 방지제.

(여기서, R1∼R5는 수소 또는 메틸기이며, n은 10∼200의 정수이다)
제 1항에 있어서,

일반식 (Ⅰ)의 구조를 가지는 화합물은 하기 일반식 (A)의 구조를 가지는 화합물과 하기 일반식 (B)의 구조를 가지는 화합물의 공중합체중 공중합도(n의 갯수)가 10∼200개의 범위에 있는 공중합체 임을 특징으로 하는, 슬럼프로스 방지제.

(여기서, R1∼R5는 수소 또는 메틸기이다)
슬럼프로스 방지제에 있어서, 하기 일반식 (Ⅱ)의 구조를 가지며, 제 1항의 화합물 (Ⅰ)을 일정 온도에서 금속이온과 반응시켜 제조함을 특징으로 하는, 슬럼프로스 방지제.

(여기서, R1∼R5는 수소 또는 메틸기이며, M1 및 M2는 금속이온이고, n은 10∼200의 정수이다)
슬럼프로스 방지제에 있어서, 제 1항의 슬럼프로스 방지제와 제 3항의 슬럼프로스 방지제를 각각 1∼99% 범위에서 혼합하여 제조함을 특징으로 하는, 슬럼프로스 방지제.
슬럼프로스 방지제에 있어서, 제 4항의 슬럼프로스 방지제와, 수용성고분자인 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌글리콜, 올리고당, 전분당 중 하나 이상을 각각 1∼99% 범위로 혼합하여 제조함을 특징으로 하는 슬럼프로스 방지제.