KR20040029565A

KR20040029565A - 시멘트 혼화용 동결방지제

Info

Publication number: KR20040029565A
Application number: KR1020020059868A
Authority: KR
Inventors: 김현민; 최성로
Original assignee: 주식회사 리콘스
Priority date: 2002-10-01
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2004-04-08

Abstract

본 발명은 건축 및 토목 구조물의 동절기 공사에서 시멘트 사용에 따른 시멘트 구조물의 동해에 의한 피해를 방지하기 위해 첨가되는 시멘트 혼화용 동결방지제에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물 100 중량부에 아초산염 20∼50 중량부, 프로필 셀로솔브 10∼25 중량부, 칼륨인산염 5∼20중량부, 변성 나프탈렌 축합물 2∼10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 혼화용 동결방지제를 제공한다.

본 발명에 의한 시멘트 혼화용 동결방지제는 염화물을 전혀 함유하지 않은 완전 무염화로 철재부식의 우려가 없고 강재 표면에 부동태 피막을 형성해 부식을 억제하는 방식작용이 있으며, 빙점강하작용에 의해 혼합된 물에 부동성을 부여해 동해에 의한 구조체의 피해를 방지할 뿐만 아니라 시멘트 가수분해를 촉진해 시멘트의 응결경화를 빠르게 하여 시멘트 구조체의 초기강도를 높여주고 장기간에 걸쳐서 압축강도를 증가시켜 동절기 공사에도 시공이 가능하도록 해줌으로서 공사능률을 높여주고 동절기 보온양생의 설치나 경비등의 공사비 절감을 가능하도록 할 수 있는 시멘트 혼화용 동결방지제이다.

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Description

시멘트 혼화용 동결방지제{Anti-freezing cement admixture}

본 발명은 건축 및 토목구조물의 동절기 공사시 시멘트에 혼합하여 사용하는 혼화제로서, 보다 상세하게는 아초산염을 사용하여 시멘트 중에서 알루민산칼슘의 수화반응을 촉진하여 시멘트의 동결온도를 낮추어줌으로서 유해수가 얼지 않고 0℃이하의 기후조건에서도 시멘트 수화반응이 진행되어 강도가 발휘 되도록 하고, 칼륨인산염을 사용하여 시멘트의 가수분해를 빠르게 촉진하여 초기의 시멘트 수화반응열을 높여 응결경화를 빠르게 해줌으로서 시멘트의 초기강도를 확보하여 한냉시에도 시공이 가능하도록 하는 시멘트 혼화용 동결방지제를 제공하기 위한 것이다.

종래에는 시멘트의 수화반응에 따른 감수효과와 강도발현은 배제한 채, 물의 빙점강하작용에 의한 유해수의 동결방지만을 고려한 제품들이 제조되어 사용되었으나 이는 물의 빙점강하작용은 있으나 0℃이하의 기후조건이 계속될 때, 결국 물의 증발로 인하여 시멘트 수화반응시 필요한 물이 부족하게 되어 충분한 시멘트 수화반응이 일어나지 못하게 됨으로서 구조물의 강도저하와 크랙발생등을 일으키는 역효과를 주고 있다. 또한 염화물이 함유되는 경우가 많아 철재부식의 우려가 높아 구조물의 내구성을 저하시키는 문제점이 있었다.

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본 발명은 상기와 같은 종래의 시멘트 혼화용 동결방지제의 문제점을 극복하고자 시멘트 혼화용 동결방지제의 물의 빙점강하작용과 저온환경하에서 시멘트 수화반응에 의한 충분한 강도발현과 크랙발생의 염려가 없는 완전무염화 시멘트 혼화용 동결방지제의 조성물을 고안하여 본 발명에 이른 것이다.

본 발명은 건축 및 토목구조물의 동절기 공사에서 시멘트 사용에 따른 시멘트 구조물의 동해에 의한 피해를 방지하기 위해 첨가되는 시멘트 혼화용 동결방지제에 관한 것으로 물의 빙점강하작용을 종래의 제품보다 향상시키고 저온환경하에서도 시멘트 수화반응에 의한 강도발현이 충분히 발휘되어 크랙발생의 우려가 없는 시멘트 혼화용 동결방지제를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 완전 무염화의 시멘트 혼화용 동결방지제를 제조하여 철재 부식에 의한 구조물의 내구성 저하 우려가 전혀 없는 시멘트 혼화용 동결방지제를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 시멘트 혼화용 동결방지제는 물 100 중량부에 아초산염 20∼50 중량부, 프로필 셀로솔브 10∼25 중량부, 칼륨인산염 5∼20 중량부, 변성 나프탈렌 축합물 2∼10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 ‘중량부’는 각 조성 성분의 무게비를 표시한 것이다.

본 발명의 아초산염은 수용성염으로 가수분해되기 쉬운 특성을 가지고 있어야

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한다. 아초산염은 20∼50 중량부를 사용하는 것을 기본으로 하며 시멘트중에 알루민산칼슘의 수화반응을 촉진하여 시멘트의 초기강도를 높여주고 시멘트의 동결온도를 낮추어 유해수가 얼지않도록 함으로서 0℃이하의 환경하에서도 시멘트의 수화가 진행되어 강도가 발휘되므로 동해로 인한 구조물의 피해를 막아준다. 아초산염이 20 중량부 이하이면 시멘트의 초기 수화반응이 충분히 발휘되지 못하여 동해로 인한 피해를 완벽히 막을 수 없고, 50 중량부 이상이면 제조된 시멘트 혼화용 동결방지제가 과포화 용액이 되어 아초산염의 입자가 남게되고 불안정하여 시멘트의 수화반응이 일정하지 못해 구조물의 품질관리에 어려움이 따른다.

본 발명에서 사용하는 아초산염은 바람직하게는 녹는점 276.9℃, 비중2.16, 물에 대한 용해도 0.85인 것을 특징으로 한다.

또한 프로필 셀로솔브는 10∼25중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 프로필 셀로솔브는 빙점강하작용에 의해 혼합수에 부동성을 부여해 시멘트 구조체의 동해를 방지해주고 작업성을 증진시키는 윤활특성을 가지고 있다. 프로필 셀로솔브 사용량이 10 중량부 이하이면 혼합수의 충분한 부동성 확보와 윤활특성을 기대할수없고, 25 중량부 이상이면 시멘트 입자의 표면에 막을 형성하여 시멘트의 수화반응 과정에 방해를 초래하여 시멘트의 응결경화가 충분히 진행되질 못하여 구조체의 강도저하가 발생될 수 있다.

본 발명에서 프로필 셀로솔브는 바람직하게는 분자량 104.17, 비중 0.9, 증기압 2.9mmHg, 끓는점 150∼152℃인 무색의 투명액체인 것을 특징으로 한다.

칼륨인산염은 5∼20 중량부를 사용하는 것을 특징으로 하며 시멘트의 가수분

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해를 빠르게 촉진하여 초기의 반응열을 높여 응결경화를 빠르게 함으로서 초기강도를 확보하는 기능을 가지고 있으며, 또한 금속이온 봉쇄작용이 있는데 특히 철분(Fe²⁺)에 의한 철재부식의 품질저하 방지 역할이 매우 우수하다. 칼륨인산염을 5 중량부 이하를 사용하면 시멘트의 가수분해 속도가 떨어져 초기강도 확보가 어렵고 금속 표면에 부동태 피막을 형성해 부식을 억제하는 효과가 떨어지고, 20 중량부 이상이면 시멘트와의 반응에서 급결성능이 발휘되어 시멘트의 응결경화가 빨라져 빠른 수축에 의한 갈라짐이나 크랙등이 발생하여 구조체의 강도가 저하되는 역효과를 가져올 수 있다.

본 발명에서 칼륨인산염은 바람직하게는 분자량 330.34, 비중 2.33, 1%수용액의 pH가 10.0∼10.7인 것을 특징으로 한다.

변성 나프탈렌 축합물은 2∼10 중량부를 사용하는 것이 바람직하며 시멘트 입자를 강력하게 분산시키고 블리딩을 감소시켜 수밀성이 좋은 구조체를 만들고 건조수축을 적게 하여 구조물의 균열을 방지해 주고 내구성을 증진시켜 준다. 또한 단위수량을 감소시켜도 유동성이 확보되어 시공이 용이하므로 유해수를 감소시켜 동해로 인한 피해를 막을 수 있다.

변성 나프탈렌 축합물을 2 중량부 이하로 사용하면 상기의 기대효과를 충분히 만족하지 못하고, 10 중량부 이상 사용하면 구조체의 공기량 증가와 응결시간의 지연이 일어나 구조체의 강도저하를 유발할 수 있다.

본 발명에서 사용한 변성 나프탈렌 축합물은 고형분 40±2%이상이고 비중이 1.19±0.02인 암갈색의 액상인 것을 특징으로 한다.

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이하 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.

〈실시예1〉

혼합교반조에 100 중량부의 물을 넣고 300rpm의 속도로 교반하면서 아초산염 30 중량부, 프로필 셀로솔브 10 중량부, 칼륨인산염 5 중량부, 변성 나프탈렌 축합물 2 중량부를 순서대로 서서히 투입한 후 상온에서 아초산염과 칼륨인산염이 완전히 용해될 때까지 교반하여 시멘트 혼화용 동결방지제를 제조 하였다.

〈실시예2〉

혼합교반조에 100 중량부의 물을 넣고 300rpm의 속도로 교반하면서 아초산염 40 중량부,프 로필 셀로솔브 15 중량부, 칼륨인산염 10 중량부, 변성 나프탈렌 축합물 5 중량부를 순서대로 서서히 투입한 후 상온에서 아초산염과 칼륨인산염이 완전히 용해될 때까지 교반하여 시멘트 혼화용 동결방지제를 제조 하였다.

〈실시예3〉

혼합교반조에 100 중량부의 물을 넣고 300rpm의 속도로 교반하면서 아초산염 40 중량부, 프로필 셀로솔브 15 중량부, 칼륨인산염 20 중량부, 변성 나프탈렌 축합물 5 중량부를 순서대로 서서히 투입한 후 상온에서 아초산염과 칼륨인산염이 완전히 용해될 때까지 교반하여 시멘트 혼화용 동결방지제를 제조 하였다.

이상의 실시예로 제조된 시멘트 혼화용 동결방지제의 성능을 평가하기 위해 KS규격, KSL5015상의 시험방법에 의거하여 시험체를 만들고 압축강도를 측정 하였

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으며, KSL5103의 규정에 따라 응결시험을 행하였고 염화물량은 콘크리트 염화물 측정기 EM-250을 이용하여 측정하여 각각의 결과를 표1에 나타내었다.

실시예

항목

무 첨 가

1

2

3

비 고

물시멘트비

(%)

50

시멘트 혼화용 동결방지제 첨가량

-

시멘트중량

×3%

시멘트중량

×3%

시멘트중량

×3%

염화물량

(kg/㎥)

0.115

0.114

0.115

*콘크리트 염화물 측정기 EM-250사용

응결시험

(시-분)

초결

8-10

5-10

4-20

3-35

*KSL5103

*0℃에서 시험

종결

11-05

6-50

6-10

5-40

압축강도

(kgf/㎠)

7일

74

100

107

110

*KSL5105

*양생조건:시험체 성형즉시 -10℃냉동실에 24시간 양생시킨 후 꺼내어 상온(20℃)에서 양생을 하면서 강도시험을 행함.

14일

134

196

202

215

28일

180

234

245

258

(표1)

상기 표1에서 알 수 있듯이 염화물량은 시멘트 혼화용 동결방지제에 의한 염화물량이 아니라 물,골재,시멘트에 함유되어 있는 염화물량임을 알 수 있어 본 발명에 의해서 제조된 시멘트 혼화용 동결방지제에는 염화물이 함유되어 있지 않음을 알 수 있었다. 또한 저온양생을 실시한 경우 본 발명에 의한 시멘트 혼화용 동결방지제를 첨가한 시험체가 첨가되지 않은 시험체보다 시멘트의 응결경화를 빠르게 촉진하고 압축강도가 우수하며 특히 초기강도가 매우 우수한 결과를 보여주고 있다.

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상기와 같이 본 발명에 의한 시멘트 혼화용 동결방지제는 염화물을 전혀 함유하지 않은 완전 무염화로 철재부식의 우려가 없고 강재 표면에 부동태 피막을 형성해 부식을 억제하는 방식작용이 있으며, 빙점강하작용에 의해 혼합된 물에 부동성을 부여해 동해에 의한 구조체의 피해를 방지할 뿐만 아니라 시멘트 가수분해를 촉진해 시멘트의 응결경화를 빠르게 하여 시멘트 구조체의 초기강도를 높여주고 장기간에 걸쳐서 압축강도를 증가시켜 동절기 공사에도 시공이 가능하도록 해줌으로서 공사능률을 높여주고 동절기 보온양생의 설치나 경비등의 공사비 절감을 가능하도록 할 수 있는 시멘트 혼화용 동결방지제이다.

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Claims

물 100 중량부에 아초산염 20∼50 중량부, 프로필 셀로솔브 10∼25 중량부, 칼륨인산염 5∼20 중량부, 변성 나프탈렌 축합물 2∼10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 혼화용 동결방지제.
제1항에 있어서, 상기 아초산염은 수용성염으로 녹는점 276.9℃, 비중2.16, 물에 대한 용해도 0.85인 것을 특징으로 시멘트 혼화용 동결방지제.
제1항에 있어서, 상기 프로필 셀로솔브는 분자량 104.17, 비중 0.9, 증기압 2.9mmHg, 끓는점 150∼152℃인 무색의 투명액체인 것을 특징으로 하는 시멘트 혼화용 동결방지제.
제1항에 있어서, 상기 칼륨인산염은 분자량 330.34, 비중 2.33, 1%수용액의 pH가 10.0∼10.7인 것을 특징으로 하는 시멘트 혼화용 동결방지제.
제1항에 있어서, 상기 변성 나프탈렌 축합물은 고형분 40±2%이상이고 비중이 1.19±0.02인 암갈색의 액상인 것을 특징으로 하는 시멘트 혼화용 동결방지제.

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