KR20030083726A - 탈수성 슬러리용 첨가제 - Google Patents

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KR20030083726A
KR20030083726A KR10-2003-7011547A KR20037011547A KR20030083726A KR 20030083726 A KR20030083726 A KR 20030083726A KR 20037011547 A KR20037011547 A KR 20037011547A KR 20030083726 A KR20030083726 A KR 20030083726A
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fly ash
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slurry
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KR10-2003-7011547A
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나지바실
오치밀턴
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제임스 하디 리서치 피티와이 리미티드
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Abstract

본 발명은, 주요 입자 크기가 10㎛ 이하인 비산회 및/또는 주요 입자 크기가 150㎛ 이하인 알루미나성 물질을 포함하는 시멘트성 슬러리용 첨가제에 관한 것이다. 당해 첨가제는 수분 감소제로서 작용하며, 기존의 가소화제를 전적으로 또는 부분적으로 대체할 수 있다.

Description

탈수성 슬러리용 첨가제{Additive for dewaterable slurry}
당해 분야에 익히 공지된 바와 같이, 대부분의 시멘트성 조성물은 펴 바르거나 슬러리 형태로 사용한다. 콘크리트와 같은 시멘트성 재료에 사용하기 위한 고품질 응집물을 수득하는 데 있어서의 고충 및 비용 증가로 인해, 제조업자들이 분쇄된 돌, 바닷가 모래, 및 심지어 붕괴되거나 오래된 구조물로부터 수득한 재활용 분쇄된 콘크리트와 같은 하등급 재료에 점점 더 의존하게 되었다. 이로 인해, 보다 높은 수분 요구량, 유출(슬러리가 침강됨에 따라, 수분이 표면으로 이동하는 경우), 보다 낮은 작업능 및 펌핑능과 같은 콘크리트와 관련된 문제가 유도된다.
과거에는, 이러한 문제가 시멘트성 조성물에 특정한 첨가제를 첨가함으로써 극복되었다. 종종 수분 감소제, 분산제 또는 초 가소화제로서 공지된 이러한 가소화제는 소정량의 수분에 대한 슬러리의 작업능 및 유효성을 증가시키는 작용을 한다. 이의 예에는 리그노설포네이트, 나프탈렌 설포네이트-포름알데히드 축합물을 포함한다.
전형적으로, 이들 수분 감소제는 시멘트의 약 0.3중량%의 양으로 첨가하며, 첨가 과정에 따라 수분 대 시멘트 비가 8 내지 12% 감소된다. 시멘트의 1중량%까지 첨가하면 수분 대 시멘트 비가 35%까지 감소된다. 고성능 콘크리트, 예를 들면, 초고강력 콘크리트의 적용시, 가소화제/수분 감소제(또는 이의 혼합물)에 과다투여하여 최대 50%까지 추가로 수분을 감소시킨다. 그러나, 이러한 투여 수준에서, 유해한 효과가 일어나는데, 예를 들면, 경화시간이 증가되고 시멘트성 혼합물의 압축 강도가 감소한다.
본 발명의 목적은 선행 기술의 단점 중의 적어도 하나를 극복하거나 약화시키거나 유용한 대안을 제공하는 것이다.
본원은, 기술된 전체 내용이 상호참조에 의해 본원에 인용되어 있는 하기 오스트레일리아 가특허원으로부터의 우선권을 주장한다.
출원 번호 발명의 명칭 출원일
PR3474 복합 제품 2001년 3월 2일
PR3475 스패터링 장치 2001년 3월 2일
PR3476 탈수성 슬러리용 첨가제 2001년 3월 2일
PR3477 스패터링에 의해 적층 시트 재료를 형성하기 위한방법 및 장치 2001년 3월 2일
PR3478 건축 제품용 피복물 2001년 3월 2일
본 발명은 슬러리용 혼합물, 특히 시멘트성 슬러리 조성물에 관한 것이다.
광의의 양태에서, 본 발명은, 주요 입자 크기가 10㎛ 이하인 비산회(fly ash)(i) 및 주요 입자 크기가 150㎛ 이하인 알루미나성 물질(ii)로 이루어진 무기 성분 중의 하나 또는 둘 다를 포함하는 시멘트성 슬러리용 첨가제를 제공한다.
당해 출원인은, 소립자 크기의 분획 비산회 또는 거대 입자 크기의 분획 알루미나성 물질을 사용하면 이들이 시멘트성 슬러리용으로 효율적인 수분 감소제로서 작용함을 발견하였다. 당해 출원인은, 실제로 이러한 무기 첨가제를 소량 첨가하여 기존 기술로부터 발생되던 전술한 유해한 효과 중의 어느 것도 일어나지 않으면서 소정의 점도를 유지하는 데 필요한 수분이 실질적으로 감소됨을 발견하였다. 전술한 첨가제는, 일부 공지된 혼합물에 수반되던 주요한 문제일 수 있는 경화 시간의 증가 또는 과도한 기화를 유의하게 일으키지 않는다. 추가로, 이는 유출을 억제하고 작업능을 개선시킨다.
바람직한 양태에서, 상술한 무기 첨가제는 이러한 통상적인 첨가제의 수분 감소능을 증가시키기 위해 통상적인 수분 감소제/가소화제와 함께 배합되어 사용될 수 있다.
제2 양태에서, 본 발명은, 수력학적 결합제; 물; 및 주요 입자 크기가 10㎛ 이하인 비산회(i) 및 주요 입자 크기가 150㎛ 이하인 알루미나성 물질(ii) 중의 하나 또는 둘 다를 포함하며 수분 감소 효과를 제공하기에 충분한 양으로 첨가되는 무기 첨가제를 포함하는 시멘트성 슬러리를 제공한다.
제3 양태에서, 본 발명은, 주요 입자 크기가 10㎛ 이하인 비산회(i) 및 주요 입자 크기가 150㎛ 이하인 알루미나성 물질(ii)로 이루어진 무기 성분 중의 하나 또는 둘 다를 유효량으로 첨가함을 포함하여, 시멘트성 슬러리의 수분 요구량을 감소시키는 방법을 제공한다.
제4 양태에서, 본 발명은, 주요 입자 크기가 10㎛ 이하인 비산회(i) 및 주요입자 크기가 150㎛ 이하인 알루미나성 물질(ii)로 이루어진 무기 성분 중의 하나 또는 둘 다를 유효량으로 첨가함을 포함하여, 시멘트성 슬러리의 특성을 개선시키는 방법을 제공한다.
수분 감소 효과는 특정 점도를 수득하는 데 요구되는 수분의 함량을 효과적으로 감소시키기 위한 무기 첨가제의 능력을 지칭한다. 당해 분야의 숙련가에게 명백한 바와 같이, 특정 용도에서, 슬러리는 유동성, 펌핑능 또는 적용상의 이유로 특정한 소정의 점도를 갖도록 설계된다. 상술한 무기 첨가제는 슬러리에 우수한 수분 감소 특성을 제공한다. 논의한 바와 같이, 슬러리에 대해 수분 감소 효과를 제공하기 위해 이러한 무기 첨가제만을 단독으로 사용하거나, 통상적인 가소화제/수분 감소제와 배합하여 사용할 수 있다.
소정량의 통상적인 가소화제/수분 감소제와 배합하여 사용하는 경우, 상술한 무기 첨가제가 후술되는 바와 같이 슬러리의 수분 감소 특성을 증가시키는 것으로 밝혀졌다.
무기 첨가제에서 비산회는 주요 입자 크기가 10㎛ 이하인 비산회를 지칭한다. 당해 분야의 숙련가에게 명백한 바와 같이, 비산회는 분말상 목탄을 연소하는 동안 생성되는 물질의 조성과 유사하거나 동일한 화학 조성을 갖는 고체 분말이다. 당해 조성물은 전형적으로 실리카 25 내지 60%, Al2O310 내지 30%, Fe2O35 내지 25%, CaO 약 20% 이하 및 MgO 약 5% 이하를 포함한다.
비산회 입자는 전형적으로 구형이고 직경은 1 내지 100㎛의 범위이다. 놀라운 수분 감소 특성을 갖는 것은 바로, 주요 크기가 10㎛인 보다 크기가 작은 비산회 입자의 분획이다.
당해 비산회는 바람직하게는, 시멘트의 중량을 기준으로 하여, 30 내지 100%이다. 바람직하게는, 당해 비산회는, 시멘트의 중량을 기준으로 하여, 40 내지 90%, 가장 바람직하게는 50 내지 70%이다.
과거에 공지된 보다 크기가 큰 비산회 입자는 수분 감소 효과를 제공하는 것으로 과거에 공지되어 있었다. 그러나, 크기가 보다 작은 입자는 항상 몇몇 이유로 인해 수분 감소용으로 부적합한 것으로 간주되었다. 우선, 입자 크기가 작을수록 입자의 반응성이 더욱 큰 것으로 예측된다. 비산회는 반응성 포잘란(pozzalan)이므로, 크기가 더 작은 비산회는 수분 감소제로서 작용하기에는 부적합하게 반응성인 것으로 간주되었다.
또한, 크기가 보다 작은 분획의 비산회의 비 표면적이 높기 때문에, 당해 물질은 사실상 수분 요구를 증대시키는 것으로 예측되었다. 그러나, 본 출원인은 놀랍게도 사실상 그와 반대되는 사실을 발견하였다. 입자 크기가 보다 적은 분획의 비산회는 기존의 수분 감소제의 수분 감소 특성을 상당한 정도로 증진시킨다.
당해 무기 첨가제 중의 알루미나성 물질은 바람직하게는 주요 입자 크기가 150㎛ 미만이다. "알루미나성 물질"은 문자적 의미에 국한되서는 안되며, 수화, 부분 수화 및 비수화 알루미나를 포함하는 알루미나형 물질을 지칭한다. 바람직하게는, 알루미나성 물질의 알루미나 함량은, 시멘트의 중량을 기준으로 하여, 5 내지 30%, 바람직하게는 10 내지 25%, 가장 바람직하게는 15 내지 20%이다.
수화 알루미나와 비산회의 혼합물이 무기 첨가제에 사용되는 경우, 수화 알루미나:비산회의 비는 1:1 내지 1:10이다.
본원에서 사용되는 용어 "수력학적 또는 시멘트성 결합제"는 "수력학적 활성"을 나타내는, 즉 수분의 존재하에 단단하게 경화되는, 칼슘, 알루미늄, 규소, 산소 및/또는 황의 화합물을 포함하는 모든 무기 물질을 의미한다. 이러한 유형의 시멘트는, 일반 포틀랜드 시멘트, 급속 경화 또는 초급속 경화 시멘트, 설페이트 내성 시멘트, 개질 시멘트, 알루미나 시멘트, 고알루미나 시멘트, 칼슘 알루미네이트 시멘트, 및 비산회 및 슬래그 등과 같은 2차 성분을 함유하는 시멘트를 포함한다. 본 발명의 조성물에 존재하는 시멘트의 함량은 하한이, 총 무수 성분을 기준으로 하여, 10중량%, 바람직하게는 15중량%, 보다 바람직하게는 20중량%이고, 당해 시멘트 함량의 상한이 50중량%, 바람직하게는 40중량%, 보다 바람직하게는 30중량%이다.
시멘트성 조성물은 임의이지만 바람직하게는, 하나 이상의 충전재 물질, 예를 들면, 세척된 강 자갈, 분쇄된 화강암 또는 석회석, 경량 응집물, 분쇄된 고온 소성 점토 벽돌 또는 공기 냉각된 용광로 슬래그, 모래, 탄산칼슘, 실리카분, 질석, 진주암 및 석고 등과 같은 등급내 및 등급외 응집물을 포함한다.
본 발명의 조성물에 존재하는 충전재의 함량은 하한이, 총 무수 성분을 기준으로 하여, 5중량%, 바람직하게는 10중량%, 보다 바람직하게는 15중량%이고, 상한이 30중량%, 바람직하게는 25중량%, 보다 바람직하게는 20중량%이다.
당해 시멘트성 조성물은 임의로, 멜라민 설포네이트-포름알데히드 축합물,나프탈렌 설포네이트-포름알데히드 축합물, 나프탈렌 설포네이트, 칼슘 리그노설포네이트, 나트륨 리그노설포네이트, 사카로스, 나트륨 글루코네이트, 설폰산, 탄수화물, 아미노 카복실산, 폴리하이드록시 카복실산, 설폰화 멜라민 등과 같은 시멘트 가소화제를 포함하는 기타 첨가제를 함유한다.
무수 시멘트 조성물에 사용되는 통상적인 가소화제의 함량은 선택되는 특정 시멘트 가소화제의 유동성에 따라 가변적이다. 일반적으로, 시멘트 가소화제의 양은 바람직하게는, 무수 시멘트 조성물의 중량을 기준으로 하여, 약 0.3 내지 약 3중량%, 보다 바람직하게는 약 0.5 내지 약 2중량%이다.
바람직한 가소화제는 멜멘트(Melment) F-10 [미세한 백색 분말 형태로 SKW-트로스트베르그(SKW-Trostberg)에 의해 시판되는, 멜라민-포름알데히드-나트륨 비설파이트 중합체 분산제]을 포함한다. 또 다른 적합한 가소화제는 네오신(Neosyn) [호드그슨 케미칼스(Hodgson Chemicals)로부터 입수할 수 있는, 설폰화 나프탈렌 포름알데히드의 축합된 나트륨 염]이다.
셀루로즈계 물질 및 이의 유도체, 전분계 물질 및 이의 유도체 및 기타 다당류로 추가로 세분될 수 있는 하나 이상의 다당류 유동성 개질제를 포함하는 증점제가 시멘트성 조성물에서 사용될 수도 있다.
적합한 셀룰로즈계 유동성 개질제는, 예를 들면, 메틸하이드록시에틸셀룰로즈, 하이드록시메틸에틸셀룰로즈, 카복시메틸셀룰로즈, 메틸셀룰로즈, 에틸셀룰로즈, 하이드록시에틸셀룰로즈 및 하이드록시에틸프로필셀룰로즈 등을 포함한다. 적합한 유동성 개질제의 전체 범위를 본원에 열거할 수는 없지만, 다수의 기타 셀룰로즈 물질이 이와 동일하거나 유사한 특성을 가지며 이에 상응한다.
적합한 전분계 물질은, 예를 들면, 아밀로펙틴, 아밀로스, 바다-겔, 전분 아세테이트, 전분 하이드록시에틸 에테르, 이온성 전분, 장쇄 알킬 전분, 덱스트린, 아민 전분, 인산 전분 및 디알데히드 전분을 포함한다.
기타 천연 다당류계 유동성 개질제는, 예를 들면, 알긴산, 피코콜로이드, 한천, 아라비아 고무, 구아르 고무, 웰란 고무, 메뚜기콩 고무, 카라야 고무 및 트라가칸트 고무를 포함한다.
시멘트성 조성물에서 증점제 첨가율은 무수 시멘트 조성물의 중량을 기준으로 하여 0.0001 내지 0.5%의 범위일 수 있다.
아크릴산 라텍스, 스티렌 라텍스 및 부타디엔 라텍스로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 라텍스의 라텍스 첨가가 또한 바람직하다. 당해 성분은 이를 함유하는 시멘트성 조성물의 접착성, 탄성, 안정성 및 불투과성을 개선시키며, 또한 가요성 필름의 형성에 좋은 영향을 미친다.
라텍스는 무수 시멘트 조성물의 중량을 기준으로 하여 약 0.5 내지 약 20중량%의 고형분으로 사용될 수 있다. 바람직하게는, 이는 무수 시멘트 조성물의 중량을 기준으로 하여 약 1 내지 약 15중량%, 보다 바람직하게는 약 10중량%의 양으로 존재한다.
당해 시멘트성 조성물은, 접착성, 탄성 및 굴곡 강도, 및 조성물의 내마모성을 증가시키기 위해 소정 비율의 분말상 비닐 중합체 또는 기타 상응하는 중합체성 물질을 라텍스 유액에 대한 대체물로서 혼입할 수 있다.
당해 분말상 비닐 중합체는 바람직하게는 폴리비닐 아세테이트이거나, 비닐 아세테이트와 기타 단량체(예: 에틸렌)와의 공중합체이다. 바람직한 비닐 아세테이트 수지는 웍커(WACKER)로부터 입수할 수 있는, 비닐 아세테이트-에틸렌 공중합체를 함유하는 VINNAPAS LL5044 열가소성 수지 분말이다.
분말상 비닐 중합체는, 무수 시멘트 조성물의 중량을 기준으로 하여, 약 0.5 내지 약 20중량%의 양으로 사용될 수 있다. 바람직하게는, 무수 시멘트 조성물의 중량을 기준으로 하여, 약 1 내지 약 15중량%, 보다 바람직하게는 약 10중량%의 양으로 존재한다.
시멘트성 조성물은 기타 충전재/첨가제(예: 무기 산화물, 수산화물 및 점토, 금속 산화물 및 수산화물), 난연제(예: 마그네사이트), 증점제, 열분해 실리카 또는 무정형 실리카, 착색제, 안료, 수분 밀봉제, 수분 감소제, 경화율 조절제, 경화제, 여과 조제, 가소화제, 분산제, 발포제 또는 응집제, 방수제, 밀도 개질제 또는 기타 가공 조제를 임의로 0 내지 40중량% 함유할 수 있다.
본 발명은, 보다 명확하게 이해되도록, 단지 예시용으로, 다음 양태를 참고로 하여 기술될 것이다.
실시예 1: 수분 감소제 및 크기가 작은 비산회 분획의 첨가가 시멘트:비산회 혼합물에서 수분 감소율%에 미치는 영향
3가지 혼합물(고형분의 총 중량 = 각각 1000g)을 물과 혼합하여 4-3초 컵 배수 시간의 혼합물 점도를 수득한다. 혼합물의 상세한 내역은 표 1에 제시하였다.
혼합 성분 혼합물 1(중량, g) 혼합물 2(중량, g) 혼합물 3(중량, g)
시멘트 300g 300g 300g
비산회(크기가 큰 분획) 700g 700g 500g
비산회(크기가 작은 분획) - - 200g
수분 감소제(설폰화 나프탈렌 포름알데히드) - 3g 3g
스티렌 아크릴산 라텍스 유액 (56% 고형분) 60ml 60ml 60ml
웰란 고무(켈코크리트) 0.1g 0.1g 0.1g
물 550ml 350ml 325ml
혼합물 중의 수분 감소제(%) - 36% 41%
점도(50ml 컵 중의 배수 시간) 3초 3초 4초
시멘트 중의 수분 감소제 1중량%를 첨가하면 혼합물의 수분이 36% 감소됨을 알 수 있다. 이러한 수분 감소율은 문헌에 따르면, 이러한 높은 수분 감소제 투여량에서 달성될 수 있는 대략적인 한계에 해당한다. 높은 투여량을 사용하는 경우에는 경화 시간의 과도한 지연과 시멘트성 혼합물에서의 압축 강도의 감소가 유발된다. 혼합물 3에서, 크기가 큰 비산회 분획의 부분이 크기가 작은 분획(주요 입자 크기가 10㎛ 미만)으로 대체되는 경우, 추가의 수분 감소가 달성되며, 총 수분 감소율은 41%에 이른다. 이러한 결과는, 보다 정교한 비산회의 경우 높은 표면적으로 인해 혼합물에서의 수분 요구량이 사실상 증가할 것으로 예측되기 때문에 매우 놀랍다.
시멘트성 혼합물에서 비산회의 수분 감소 효과가 문헌으로부터 익히 공지되어 있음에도 불구하고, 이미 가소화된 시멘트:비산회 혼합물에서 크기가 작은 분획의 가소성 증진 효과는, 보다 정밀한 물질이 보다 큰 표면적을 가지면서 보다 정밀한 입자를 피복하는 기계적 수분으로서 요구되는 수분 요구량의 증가를 유도한다는 일반적인 원칙하에 놀라운 점으로 간주된다.
실시예 1은 수분 감소제에 과도하게 의존하지 않으면서 소정의 크기 범위를 갖는 무기 첨가제, 즉 크기가 작은 비산회 분획을 사용하여 가소화 혼합물 중의 수분 감소 효과를 증가시키는 수단을 설명한다. 이러한 결과는 강도가 더 높고 수축률이 감소된, 내구성이 보다 우수한 혼합물을 생성시킨다.
실시예 2: 크기가 큰 비산회 분획을 크기가 작은 비산회 분획으로 대체한 가소화 혼합물에서의 수분 감소
2가지 혼합물(고형분의 총 중량 = 각각 1000g)을 물과 혼합하여 6 내지 10 Poise 범위의 혼합물 점도를 수득한다. 2가지 혼합물의 상세한 내역은 표 2에 제시하였다.
혼합 성분 혼합물 1(중량, g) 혼합물 2(중량, g)
시멘트 300g 300g
비산회(크기가 큰 분획) 400g 250g
비산회(크기가 작은 분획) - 150g
세노스피어 300g 300g
멜멘트 15(SKW 케미칼스)(설폰화 멜라민 포름알데히드) 3g 3g
MC 1834 아크릴 수지(롬 앤 하스) 10ml 10ml
물 400ml 325ml
수분 감소율(%) - 19%
점도(Rotothinner) 6.5 Poise 8.8 Poise
시멘트, 비산회 및 세노스피어(세라믹 중공 소구체)로 구성된 혼합물 1이 (멜멘트 F15 수분 감소제 1%의 첨가하에) 요구되는 점도를 수득하기 위해 물 400ml를 필요로 함을 알 수 있다. 이 경우, 고형분 %는 71.4%이다.
그러나, 혼합물 2는 유사한 유동성을 수득하기 위해 단지 325ml의 물만을 필요로 한다. 이러한 수분 감소율(약 20%)은 크기가 큰 비산회 입자의 일부를 크기가 작은 분획(10㎛ 이하의 크기, 평균 크기 = 4㎛)으로 대체함으로써 달성할 수 있었다. 이 경우, 고형분 %는 75.5%로 증가한다.
실시예 3: 가소화 혼합물에서의 수분 감소 - 비산회에 대한 실리카의 비교
2가지 혼합물(고형분의 총 중량 = 각각 1000g)을 물과 혼합하여 4-3 초 컵 배수 시간의 혼합물 점도를 수득한다. 2가지 혼합물의 상세한 내역은 표 3에 제시하였다.
혼합 성분 혼합물 1(중량, g) 혼합물 2(중량, g)
시멘트 300g 300g
비산회(크기가 큰 분획) 500g 500g
비산회(크기가 작은 분획) - 200g
실리카 200g -
수분 감소제(설폰화 나프탈렌 포름알데히드) 3g 3g
스티렌 아크릴산 라텍스 유액 (56% 고형분) 60ml 60ml
웰란 고무(켈코크리트) 0.1g 0.1g
물 400ml 325ml
혼합물 중의 수분 감소제(%) - 19%
점도(50ml 컵 중의 배수 시간) 4초 4초
시멘트, 비산회 및 실리카로 구성된 혼합물 1이 (수분 감소제 1%의 첨가하에) 요구되는 점도를 수득하기 위해 물 400ml를 필요로 함을 알 수 있다. 이 경우, 고형분 %는 71.4%이다.
그러나, 혼합물 2는 유사한 유동성을 수득하기 위해 단지 325ml의 물만을 필요로 한다. 이러한 수분 감소율(약 20%)은 실리카를 초미세 분획(10㎛ 이하의 크기, 평균 크기 = 4㎛)으로 대체함으로써 달성할 수 있었다. 이 경우, 고형분 %는 75.5%로 증가한다.
실시예 4: 수화 알루미나 및 비산회의 혼합물을 혼입시킨 가소화 혼합물에서의 수분 감소
표 4에서, 수분 감소제, 즉 설폰화 나프탈렌 포름알데히드 1.0% 첨가량(시멘트의 중량 기준)을 함유하는 2가지 혼합물에 대한 수분 요구량을 비교한다.
혼합 성분 수화 알루미나를 갖지 않는 중량(혼합물 1) 수화 알루미나를 갖는 중량(혼합물 2)
시멘트 10000g 10000g
비산회(크기가 큰 분획) 16000g 16000g
비산회(크기가 작은 분획) 8000g 8000g
탄산칼슘(Omyacarb Grade 40) 6000g 4000g
수화 알루미나 - 2000g
수분 감소제(나프탈렌 포름알데히드 설포네이트) 100g 100g
웰란 고무(케코크리트) 3g 3g
스티렌 아크릴산 라텍스 유액(56% 고형분) 2000ml 2000ml
물 16500ml 12500ml
가소화 혼합물 중의 수분 감소율(%) - 25%
점도(50ml 컵 중의 배수 시간) 3.5초 3초
(탄산칼슘 대신) 혼합물 2 중의 수화 알루미나 2000g을 첨가하면, 동일한 점도 수준에서 수분 요구량이 유의하게 감소함을, 즉 16500ml에서 12500ml로 감소함을 알 수 있다.
이러한 수분 감소율(이미 많이 가소화된 혼합물에서 약 25%)은 전혀 예측치 못한 결과이다. 이는 또한 수분 감소량이 통상 15 내지 35%이고 (특정 투여량을 초과해서) 추가의 수분 감소가 가능하지 않음을 제안하는 시멘트 화학 분야의 문헌[참조: Concrete Admixtures Handbook by, Ramachandran, 2ndedition, page 447]에 제시된 통상적인 수분 감소 경향에 대비된다.
상기 실시예로부터, 크기가 작은 비산회 및/또는 알루미나성 물질을 포함하는 무기 첨가제를 사용하면, 비가소화 시멘트성 혼합물에서 수분이 감소하거나 통상적인 수분 감소제를 함유하는 가소화 시멘트성 혼합물에서 수분이 크게 감소함을 알 수 있다. 수분 감소율이 20 내지 40%로 유의하게 증가됨으로써, 통상적인 유기 수분 감소제를 과다투여함에 따르는 단점, 즉 경화시간 지연, 강도 감소 및 과도한 기화 등을 일으키지 않으면서 고성능 시멘트성 혼합물(수축률이 보다 낮고 강도가 더 높으며 내구성이 보다 우수한 혼합물)을 생산할 수 있다.
본 발명의 요지 및 범주로부터 벗어나지 않으면서 상술한 양태에 대한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음을 이해해야 할 것이다. 특히, 본 발명의 조성물, 피복물, 첨가제, 방법 및 복합 제품은 다양한 우선권 서류에 기재된 방법 및 장치와 함께 사용하기에 적합하거나 적합하게 조정될 수 있다.

Claims (43)

  1. 주요 입자 크기가 10㎛ 이하인 비산회(fly ash)(i) 및
    주요 입자 크기가 150㎛ 이하인 알루미나성 물질(ii)로 이루어진 무기 성분 중의 하나 또는 둘 다를 포함하는 시멘트성 슬러리용 첨가제.
  2. 제1항에 있어서, 비산회가 실리카 25 내지 60%, Al2O310 내지 30%, Fe2O35 내지 25%, CaO 약 20% 이하 및 MgO 약 5% 이하를 포함하는 첨가제.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 비산회가, 슬러리 중의 시멘트의 중량을 기준으로 하여, 30 내지 100중량%인 첨가제.
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 알루미나성 물질이 수화 알루미나, 부분 수화 알루미나 및 비수화 알루미나로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 첨가제.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 알루미나성 물질이, 슬러리 중의 시멘트의 중량을 기준으로 하여, 5 내지 30중량%인 첨가제.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 수화 알루미나 대 비산회의 비가 1:1 내지 1:10의 범위인 첨가제.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 슬러리가 통상적인 가소화제를 함유하는 첨가제.
  8. 제7항에 있어서, 통상적인 가소화제의 양이, 무수 시멘트의 중량을 기준으로 하여, 0.3 내지 3중량%의 범위인 첨가제.
  9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 시멘트성 슬러리가 충전재 5 내지 30중량%를 함유하는 첨가제.
  10. 수력학적 결합제; 물; 및 주요 입자 크기가 10㎛ 이하인 비산회(i) 및 주요 입자 크기가 150㎛ 이하인 알루미나성 물질(ii) 중의 하나 또는 둘 다를 포함하며 수분 감소 효과를 제공하기에 충분한 양으로 첨가되는 무기 첨가제를 포함하는 시멘트성 슬러리.
  11. 제10항에 있어서, 비산회가 실리카 25 내지 60%, Al2O310 내지 30%, Fe2O35 내지 25%, CaO 약 20% 이하 및 MgO 약 5% 이하를 포함하는 시멘트성 슬러리.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 비산회가, 슬러리 중의 시멘트의 중량을 기준으로 하여, 30 내지 100중량%인 시멘트성 슬러리.
  13. 제10항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서, 알루미나성 물질이 수화 알루미나, 부분 수화 알루미나 및 비수화 알루미나로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 시멘트성 슬러리.
  14. 제10항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 있어서, 알루미나성 물질이, 슬러리 중의 시멘트의 중량을 기준으로 하여, 5 내지 30중량%인 시멘트성 슬러리.
  15. 제10항 내지 제14항 중의 어느 한 항에 있어서, 수화 알루미나 대 비산회의 비가 1:1 내지 1:10의 범위인 시멘트성 슬러리.
  16. 제10항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 있어서, 수력학적 결합제가 일반 포틀랜드 시멘트, 급속 경화 또는 초급속 경화 시멘트, 설페이트 내성 시멘트, 개질 시멘트, 알루미나 시멘트, 고알루미나 시멘트, 칼슘 알루미네이트 시멘트, 및 비산회 및 슬래그 등과 같은 2차 성분을 함유하는 시멘트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 시멘트성 슬러리.
  17. 제10항 내지 제16항 중의 어느 한 항에 있어서, 수력학적 결합제가 총 무수 성분의 10 내지 50중량%인 시멘트성 슬러리.
  18. 제10항 내지 제17항 중의 어느 한 항에 있어서, 시멘트성 슬러리가 통상적인 가소화제를 포함하는 시멘트성 슬러리.
  19. 제18항에 있어서, 통상적인 가소화제의 양이, 무수 시멘트의 중량을 기준으로 하여, 0.3 내지 3중량%의 범위인 시멘트성 슬러리.
  20. 제10항 내지 제19항 중의 어느 한 항에 있어서, 충전재 5 내지 30중량%를 함유하는 시멘트성 슬러리.
  21. 주요 입자 크기가 10㎛ 이하인 비산회(i) 및 주요 입자 크기가 150㎛ 이하인 알루미나성 물질(ii)로 이루어진 무기 성분 중의 하나 또는 둘 다를 유효량 첨가함을 포함하여, 시멘트성 슬러리의 수분 요구량을 감소시키는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 비산회가 실리카 25 내지 60%, Al2O310 내지 30%, Fe2O35 내지 25%, CaO 약 20% 이하 및 MgO 약 5% 이하를 포함하는 방법.
  23. 제21항 또는 제22항에 있어서, 비산회가, 슬러리 중의 시멘트의 중량을 기준으로 하여, 30 내지 100중량%인 방법.
  24. 제21항 내지 제23항 중의 어느 한 항에 있어서, 알루미나성 물질이 수화 알루미나, 부분 수화 알루미나 및 비수화 알루미나로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 방법.
  25. 제21항 내지 제24항 중의 어느 한 항에 있어서, 알루미나성 물질이, 슬러리 중의 시멘트의 중량을 기준으로 하여, 5 내지 30중량%인 방법.
  26. 제21항 내지 제25항 중의 어느 한 항에 있어서, 수화 알루미나 대 비산회의 비가 1:1 내지 1:10의 범위인 방법.
  27. 제21항 내지 제26항 중의 어느 한 항에 있어서, 수력학적 결합체가 전체 무수 성분의 10 내지 50중량%인 방법.
  28. 제21항 내지 제27항 중의 어느 한 항에 있어서, 슬러리가 통상적인 가소화제를 함유하는 방법.
  29. 제21항 내지 제28항 중의 어느 한 항에 있어서, 통상적인 가소화제의 양이,무수 시멘트의 중량을 기준으로 하여, 0.3 내지 3중량%의 범위인 방법.
  30. 제21항 내지 제29항 중의 어느 한 항에 있어서, 시멘트성 슬러리가 충전재 5 내지 30중량%를 함유하는 방법.
  31. 주요 입자 크기가 10㎛ 이하인 비산회(i) 및 주요 입자 크기가 150㎛ 이하인 알루미나성 물질(ii)로 이루어진 무기 성분 중의 하나 또는 둘 다를 유효량으로 첨가함을 포함하여, 시멘트성 슬러리의 특성을 개선시키는 방법.
  32. 제31항에 있어서, 비산회가 실리카 25 내지 60%, Al2O310 내지 30%, Fe2O35 내지 25%, CaO 약 20% 이하 및 MgO 약 5% 이하를 포함하는 방법.
  33. 제31항 또는 제32항에 있어서, 비산회가, 슬러리 중의 시멘트의 중량을 기준으로 하여, 30 내지 100중량%인 방법.
  34. 제31항 내지 제33항 중의 어느 한 항에 있어서, 알루미나성 물질이 수화 알루미나, 부분 수화 알루미나 및 비수화 알루미나로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 방법.
  35. 제31항 내지 제34항 중의 어느 한 항에 있어서, 알루미나성 물질이, 슬러리 중의 시멘트의 중량을 기준으로 하여, 5 내지 30중량%인 방법.
  36. 제31항 내지 제35항 중의 어느 한 항에 있어서, 수화 알루미나 대 비산회의 비가 1:1 내지 1:10의 범위인 방법.
  37. 제31항 내지 제36항 중의 어느 한 항에 있어서, 수력학적 결합제가 일반 포틀랜드 시멘트, 급속 경화 또는 초급속 경화 시멘트, 설페이트 내성 시멘트, 개질 시멘트, 알루미나 시멘트, 고알루미나 시멘트, 칼슘 알루미네이트 시멘트, 및 비산회 및 슬래그 등과 같은 2차 성분을 함유하는 시멘트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 방법.
  38. 제31항 내지 제37항 중의 어느 한 항에 있어서, 수력학적 결합체가 전체 무수 성분의 10 내지 50중량%인 방법.
  39. 제31항 내지 제38항 중의 어느 한 항에 있어서, 슬러리가 통상적인 가소화제를 함유하는 방법.
  40. 제39항에 있어서, 통상적인 가소화제의 양이, 무수 시멘트의 중량을 기준으로 하여, 0.3 내지 3중량%의 범위인 방법.
  41. 제31항 내지 제40항 중의 어느 한 항에 있어서, 시멘트성 슬러리가 충전재 5 내지 30중량%를 함유하는 방법.
  42. 제31항 내지 제41항 중의 어느 한 항에 있어서, 개선될 특성이 경화시간, 작업능, 펌핑력, 경화 동안의 유출, 최종 압축 강도 및 수축률 중의 하나 이상인 방법.
  43. 제31항 내지 제42항 중의 어느 한 항에 있어서, 시멘트성 슬러리에서 통상적인 가소화제를 부분적으로 또는 전체적으로 무기 성분으로 대체할 수 있도록 무기 성분이 첨가되는 방법.
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