KR20070019665A - 적어도 하나의 폴리(알킬렌 산화물) 콤 폴리머 및 적어도하나의 구조 유기 수지를 포함하는 2성분 에트린자이트바인더에 기반한 중질 모르타르 - Google Patents

적어도 하나의 폴리(알킬렌 산화물) 콤 폴리머 및 적어도하나의 구조 유기 수지를 포함하는 2성분 에트린자이트바인더에 기반한 중질 모르타르 Download PDF

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Abstract

본 발명은, (i)황산 칼슘 및 알루미늄산 칼슘 광물질 화합물을 포함하는 에트린자이트 바인더, (ii) 적어도 하나의 폴리(알킬렌 산화물) 콤 폴리머(PCP), 및 (iii) 적어도 하나의 구조 유기 수지를 포함하고, 상기 구조 유기 수지는 모르타르의 중량비로 2%보다 작은 중질 모르타르에 관한 것이다.
에트린자이트, 바인더, 모르타르

Description

적어도 하나의 폴리(알킬렌 산화물) 콤 폴리머 및 적어도 하나의 구조 유기 수지를 포함하는 2성분 에트린자이트 바인더에 기반한 중질 모르타르{Dense mortar based on binary ettringite binder, comprising at least one poly(alkylene oxide) comb polymer and at least one structuring organic resin}
본 발명은 적어도 하나의 폴리(알킬렌 산화물) 콤 폴리머(PCP) 및 적어도 하나의 구조 유기 수지를 포함하는 2성분 에트린자이트 바인더에 기반한 중질 모르타르에 관한 것으로서, 상기 모르타르는 바람직하게는 0.5보다 낮은 수분/고형물 중량비를 나타내며 상기 바인더는 알루미늄산 칼슘(calcium aluminates) 광물질 화합물 및 황산 칼슘(calcium sulphate)를 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "에트린자이트 바인더(ettringite binder)"는 수경 바인더를 의미하는 것으로 이해되며, 그의 성분들은, 사용의 정상적인 조건에서 수화될 때, 주요 수화물로 에트린자이트를 발생시키고, 이것은 화학식 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O의 트리술포알루미늄산 칼슘(calcium trisulphoaluminate)이다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "고형물(solids)"은 모르타르의 모든 건식 성 분들을 의미하는 것으로 이해된다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 중질(重質) 모르타르는 수분/고형물 중량비가 0.5보다 작은 양에서 수분과의 혼합에 의해 얻어진다.
마지막으로, 본 발명은 위에서 정의된 바와 같은 모르타르의 제제(formulation)를 위한 폴리(알킬렌 산화물) 콤 폴리머(PCP)의 용도에 관한 것이다.
알루미늄산 칼슘 및 황산 칼슘의 광물질 화합물을 포함하는 에트린자이트 바인더는, 현장에 빠르게 사용되어야 하는 건축물에서의 모르타르 및 콘크리트로의 이용을 위해 의도된다. 특히, 에트린자이트 바인더는 스크리드 평활 코팅(screed smoothing coating), 포설 접착체(paving glue)와 같은 플로어링(flooring)의 보수 및 준비를 위한 제품을 구성하는 것을 가능하게 한다.
현장의 구조물에 빠르게 이용되기 위해서는, 용도에 따라서, 소정 시간 및/또는 재료내의 잔류 습기에 의해 정의되는 코팅 시간 범위내에 최소 기계적 강도에 도달하여야 한다. 현장에 빠르게 이용되어야 하는 제품들은 수화될 때 에트린자이트를 발생시키는 바인더로부터 전형적으로 준비된다.
평활(smoothing) 코팅 용도에 있어서, 예를 들면, Centre Scientifique et Technique du Batiment("Produits et systemes de preparation de sols interieurs pour la pose de revetements de sols minces"-Guide technique pour lavis technique et le classement P. Cahiers du CSTB,n°2893 - 1996년 6월 370편)의 명세서에 의하면, 제품들은 동시에 기계적 성능, 접착 성능 및 사용을 위한 적합성의 기준(페이스트(paste) 균일성, 유동성(50mm 직경을 갖는, 30mm 높이의 링으로 부어질 때 페이스트의 펴짐 능력 직경) 및 겔화 시간)을 충족시켜야 한다.
CSTB에 의해 부여되는 값들은 별문제로 하고, 빠른 평활 코팅은 온도 및 습도의 정상적인 상태하에서 적어도 다음의 기준을 충족시켜야 한다.
- 7 및 20분에서 150mm의 펴짐 능력,
- 4시간에서 4MPa를 넘는 기계적 압축 강도,
- 피복전의 기간 24시간(10mm미만의 용도 두께를 위한 재료내의 3%의 잔류 습기),
- 28일에서 25MPa를 넘는 기계적 압축 강도,
에트린자이트의 형성을 위한 화학반응은:
6Ca2 + + 2Al(OH)4 - + 3SO4 2 - + 4OH- + 26H2O → 3CaOAl2O3·3CaSO4·32H2O
평형에서의 에트린자이트의 용해도적은:
Kett=4.9×10-44. 에트린자이트의 생성률(에트린자이트의 결정의 핵생성율 및 성장율)은, 핵을 형성하는데 이용될 수 있는 에너지와 관련된, 과포화 계수 β를 포함하여, 몇몇 파라미터(parameter)들에 의존한다:
β=(aca2 +)6*(aAl (OH)4-)2*(aSO42 --)3*(aOH -)4/Kett
여기서 ai는 이온 i의 활동도를 나타낸다.
에트린자이트는 알루미늄산 칼슘 및 황산염의 원(source)을 포함하는 조성물의 수화에 의해서, 가능하게는 이러한 화학반응을 수행하는데 필요한 용액내의 이온들을 공급하는 포틀랜드 시멘트 및/또는 석회를 포함하는 조성물의 수화에 의해 얻어질 수 있다. 알루미늄산 칼슘은, 시멘트 명명법에서 A로 표현되는 알루미늄 산화물 Al2O3 과 동일한 표시법에서 C로 표현되는 칼슘 산화물 CaO의 결합물이며, 이러한 산화물들은 특히 C3A, C12A7 및 CA 형태로 결정화 된다.
실제적으로, 신속한 경화 및 신속한 건조 모르타르의 오늘날의 제제(formulation)는,알루미늄산 칼슘, 황산 칼슘 및 포틀랜드 시멘트의 결합물을 포함하며, 각 성분의 비율을 정하기가 어렵다. 그 이유는 제품의 건조능력(수화물로 결정화된 다량의 혼합수)을 보장하는 생성된 에트린자이트로의 양과, 주어진 결정밀도에 대하여, 압축강도수준을 보장하는 이 에트린자이트로의 형성과, 경화과정 전체에 걸친 그리고 장기간에 걸친 치수변이의 제어와의 사이에서 최상의 타협점에 도달하기 위해서, 에트린자이트로의 수화가 제어되어야 하기 때문이다. 이 타협점은 도달하는데 더욱더 어렵다. 그 이유는 얻어야 하는 추구하는 강도의 획득률의 값이 예상되는 용도의 특성과, 특히 작업성 유지시간을 지속하는 것과 양립하여야 하기 때문이다.
제품의 건조 능력(수화물속으로 결정화되는 혼합수의 많은 양)을 보장하는 에트린자이트의 형성양과 주어진 결정 밀도에 대하여 압축 강도의 수준 및 경화공정을 통한 그리고 장기간으로의 치수변화의 제어를 보장하는 이러한 에트린자이트 의 형태 사이에서의 최상의 타협점에 도달하기 위하여, 에트린자이트속으로의 수화가 제어되어야 하기 때문에, 알루미늄산 칼슘, 황산 칼슘 및 포틀랜드 시멘트의 결합물을 정의하기 어려운 각 성분들의 비율로 포함한다.
이러한 타협은, 추구되는 강도의 취득률의 수준이 기대되는 이용의 특질과, 특히 작업성 유지 시간(workability hold time)의 지속과 양립해야 하기 때문에 도달하기 그만큼 더 어렵다.
그러한 타협은 종래의 모르타르에 있어서는 만족할 만한 방식으로 얻어지지 않는다.
따라서, 예를 들면, US 특허 4,350,533은, 특히 석고, 그리고 선택적으로 구별되게 공급 석회 및 포틀랜드 시멘트의 형태로 알루미늄산 칼슘 및 황산 칼슘 시멘트에 기반한 에트린자이트 시멘트의 조성물을 개시한다. 그러나 기계적 강도의 진행 속도론은 본 발명에서 기대되는 것보다 훨씬 낮다.
지하구조물에서 발생하는 유격들을 충진하는 것을 목적으로 하는 소위 <<마인 패킹(mine packing)>> 용도에 대하여 알루미늄산 칼슘 및 황산 칼슘의 에트린자이트 혼합물을 이용하는 것이 알려져 있다. 그러나 시스템의 요구조건들은 본 발명의 << 중질 모르타르>> 용도와는 상당히 다르다: 제품은 펌핑될 수 있어야 하고, 신속히 경화되야 한다. 다만 5 정도의 수분/고형물 비를 가지며(그러한 용도에 있어서 중요한 사항은 많은 분량을 만들어야 한다), 24시간에서의 기계적 압축 강도는 5MPa를 초과하지 않는다. 게다가, 시스템 내구성은 주요 기준이 아니며, 치수 변화도 주요 기준이 아니다. <<중질 모르타르>> 용도들에 있어서의 현재 요구조건 은 그러한 <<마인 패킹>> 용액을 직접 이용하는 것이 가능하지 않아서, 그것들은 다시 제제되고 중질 시스템 필요조건에 맞춰져야한다.
따라서, 본 발명의 목적은, 종래기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 중질 환경에서 작업성 유지 시간과 기계적 강도 습득 속도론 사이의 최상의 타협점에 도달하게 하는, 황산 칼슘 및 알루미늄산 칼슘 광물질 화합물을 포함하는 에트린자이트 바인더를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 모르타르에 향상된 기계적 특성들을 제공하는 것이다. 이런 목적은 에트린자이트 바인더와 함께 특별한 형태 및 비율의 폴리머의 이용에 의해 도달된다.
에트린자이트 형성은 용액에서의 칼슘, 알루미늄 및 황산 이온 사이의 비율을 결정하는 가용성 성분의 상대적인 용해율로부터 직접 얻어진다. 칼슘 이온 농도는 에트린자이트의 형성 속도론에 1차적으로 작용한다; 그것이 높을 때, 에트린자이트 형성은 매우 빠를 수 있고, 심지어 갑자기 일어나고 그 결과로서, 다른 요구되는 이온들, 즉, 경우에 따라 황산 또는 알루미늄산 등을 함유하는 무수 상 주변에서 순간적으로 일어날 수 있다. 반응 계면에 대한 그러한 차단 현상은, 중질 환경에서 특히 중요하고, 서로 다른 가용성 물질의 칼슘 이온의 방출율 사이의 큰 편차 및/또는 칼슘, 알루미늄 및 황산 이온의 방출율 사이의 큰 편차가 존재할 때, 특히 중요하다. 모르타르에 대해서, 보다 상세하게는 중질 모르타르에 대해서 원하는 성능을 얻기 위해서는, 최소 가용성 입자 주변에 에트린자이트가 이르고 매우 빠르게 형성되는 것을 피해야만 하는데, 이는 이런 현상이 수화의 정상적인 진행을 방해하고 보다 상세하게는 단기 기계적 성능에 있어서, 규격을 충족시키지 못하는 중질 모르타르를 초래하기 때문이다.
반응 계면에 대한 그러한 차단 현상은, 묽은 환경에서 이용되는 용액들은 중질 환경에 융통될 수 없음을 설명하는 이유 중 하나이다: 사실, 묽은 환경에서, 다양한 가용성 상들의 용해는 현저하게 더 쉽게 이루어지고, 이것은 입자와 접촉시 에트린자이트 형성 개연성을 감소시키게 된다.
유사하게, 포틀랜드 시멘트 및/또는 석회, 황산 칼슘 및 알루미늄의 시멘트를 포함하는, 종래의 에트린자이트 바인더는 최상의 경화 속도론 수득률을 제공하지 않는다. 실제로, 포틀랜드 시멘트는, 칼슘 함유 상들의 가용성을 현저하게 개질하는, 알카리성 황산염(alkaline sulphate) 등의 극 가용성 소수 물질뿐만 아니라, 유리석회(free lime), C3S, C2S, 황산칼슘 등의, 매우 다른 광물성 및 용해도를 갖는 칼슘 원들을 포함한다.
이것은 수화 과정 내내 일정한 칼슘 공급을 허용하지 않는다.
석회에 관하여 말하면, 석회의 지나치게 빠른 용해는 알루미늄산염 함유 상들의 용해화를 제한한다. 또한, 과도한 석회는 치수변화(매우 높은 팽창) 및 형성되는 에트린자이트의 형태에 큰 영향을 미쳐, 부피가 보다 더 커지게 되고, 이렇게 하여 보다 덜 조직적(기계적 강도는 감소된다)으로 된다. 따라서 혼합물로의 석회의 도입 정도는 제한되고, 그 자체로 주어진 황산염 또는 알루미늄산염 함량에 대한 에트린자이트 생산 수득률을 제한하고, 이로 인하여 경화 및 빠른 건조 성능을 제한한다.
유사하게, 알루미늄산 칼슘을 함유하는 상들에 상대적으로 과도한 황산 칼슘은 석회처럼 동일한 효과, 이를테면 보다 낮은 기계적강도 및 높은 치수 변화에 이른다. 이것은 황산 칼슘의 용해화는 많은 양의 칼슘을 수성의 상으로 방출한다는 사실로부터 부분적으로 설명될 수 있다. 이것이, 알루미늄산 칼슘 및 황산 칼슘 상등을 화학양론적 비율(황산 칼슘/ 알루미늄 산화물 A의 몰 비 3이다)로 포함하는 조성물들이 중질 모르타르에 양호한 경화 물성 및 제어된 치수 가변성을 부여하는 것을 허용하지 않는 이유이다.
따라서, 모르타르 수화를 제어하는 것은 다른 이온의 종, 특히 알루미늄에 상대적인 칼슘 공급율을 제어하는 것을 먼저 받게 된다.
마지막으로, 모르타르 조성물의 모든 유기 성분들은, 더 많은 또는 더 적은 정도로, 서로 다른 광물질 상들의 용해의 속도론에 직접적인 영향을 또한 미치게 되어, 에트린자이트 생성의 효율, 생성되는 결정의 형태 및 최종 재의 미세구조에 영향을 미치게 된다는 것은 널리 알려져 있다.
따라서, 본 발명은,
(i)황산 칼슘(calcium sulphate) 및 알루미늄산 칼슘 광물질 화합물(calcium aluminate mineral compound)을 포함하는 에트린자이트 바인더(ettringite binder)로, 상기 알루미늄산 칼슘 광물질 화합물은 칼슘 C의 산화물 및 알루미늄 A의 산화물을 포함하며, 상기 산화물은 가용성이고 하나 또는 수개의 결정질 및/또는 비정질의 광물질학적인 상들에서 비율들로 결합되며, 상기 비율들은:
-알루미늄산 칼슘의 광물질 화합물의 유용한 C/A 몰 비가 1.2 내지 2.7 범위;및
-유용한 (C+A)상들의 중량 합이 상기 광물질 화합물의 전체중량의 적어도 30%인, 에트린자이트 바인더와,
(ii)적어도 하나의 폴리(알킬렌 산화물) 콤 폴리머(PCP)(poly(alkylene oxide) comb polymer(PCP))와,
(iii)적어도 하나의 구조 유기 수지(structuring organic resin)를 포함하는 중질 모르타르(dense mortar)에 관한 것으로, 상기 모르타르는 상기 구조 유기 수지의 중량비로 2% 미만을 함유한다.
본 발명은 다음의 도면들에 비추어 보다 잘 이해될 것이다:
도 1 및 2는 종래 및 본 발명에 따른 모르타르의 습윤화 후 및 건조시의 표면 경도.
도 3은 종래 및 본 발명에 따른 모르타르의 마모 저항(wear resistance).
도 4 및 5는 종래 및 본 발명에 따른 모르타르의 수중에서의 24시간 동안 침액 후 및 건조시의 접착성.
본 발명은,
(i)황산 칼슘 및 알루미늄산 칼슘 광물질 화합물을 포함하는 에트린자이트 바인더;
(ii)적어도 하나의 폴리(알킬렌 산화물) 콤 폴리머(PCP);및
(iii)적어도 하나의 구조 유기 수지를 포함하는 중질 모르타르에 관한 것으로, 상기 모르타르는 상기 구조 유기 수지의 2중량% 미만을 함유한다.
본 발명의 장점은, 종래의 모르타르로 얻어지는 것과 동등한 정도의 작업성을 유지하면서도, 구조물의 이용으로의 빠른 결과물을 허락한다는 것이다. 따라서, 알루미나의 동일한 농도, 바인더의 동일한 농도, 및 알루미늄산 칼슘의 동일한 블레인 분말도(Blaine fineness)를 갖는 바인더를 함유하는 제제에 대하여, 기계적 저항성이 훨씬 더 신속히 획득되고, 보행자 교통으로 재개장을 위한 시간은, 종래의 바인더로 생산된 모르타르를 이용하는 것보다 본 발명에 따른 바인더를 가지고 생산되는 모르타르를 이용하는 한, 절반이 된다.
적어도 하나의 폴리(알킬렌 산화물) 콤 폴리머(PCP)와의 바인더의 결합은 습윤화후 또는 건조시의 표면 경도, 마모 저항성, 및 수중에서의 침액 후 또는 건조시의 부착성에 관한 성능이, 각각 도 1, 2, 3, 4 및 5에 예시된 바처럼, 카세인(casein) 기반 모르타르로 얻어지는 것들보다 실질적으로 높은 모르타르를 얻는 것을 가능하게 한다.
본 발명에 따른 에트린자이트 바인더 - PCP의 결합으로, 여기에 언급된 경화된 모르타르의 향상된 물성들이, 건식 모르타르에서 구조물용 폴리머(structuring polymer)의 중량% 농도를 2%미만으로 한정한 상태에서, 얻어진다.
본 발명에 따른 모르타르는 바람직하게는, 모르타르의 중량을 기초로 하여 적어도 0.3%의 구조 유기 수지를 포함한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 모르타르는, 모르타르의 중량을 기초로 하여, 0.05% 내지 0.3%의 폴리(알킬렌 산화물) 콤 폴리머(PCP) 그리고 가장 바람직하게는, 0.1% 내지 0.2%의 폴리(알킬렌 산화물) 콤 폴리머(PCP)를 포함한다.
바람직하게는, 중질 모르타르는 모르타르의 중량에 의한 1% 또는 더 적은량을 나타내는 구조 유기 수지를 포함한다. 실시예에 나타낸 바처럼, 구조 수지의 양은 1% 또는 심지어 0.5%까지 제한될 수 있다. 그러나 0.3%를 초과하는 농도가 권장된다.
본 발명은 바람직하게는 물과의 혼합시에 0.5 미만의 수분/고형물 중량비를 나타내는 모르타르를 제공한다. 에트린자이트 바인더는 황산 칼슘 및 알루미늄산 칼슘 광물질 화합물을 포함하고, 알루미늄산염 및 황산염 및 바인더 내에서의 그들의 농도는 칼슘 및 알루미늄 이온들이 각각 최적의 비율로 수화 과정 전체에 걸쳐 동시에 그리고 고르게 방출될 정도이고, 건조 입자의 용해를 방해하고 결과적으로 에트린자이트 형성 효율을 감소시키는 건조 입자-수분 계면에서의 초기 차단(blocking) 없이, 에트린자이트의 형성에 이르게 한다.
여기에서 사용되는 용어 "유용한 C 및 A 산화물"은, 그것들이 용액내에 놓여졌을 때, 황산 칼슘을 포함하여, 모르타르 조성중의 다른 선택된 성분들과의 혼합물에서, β>1의 과포화 계수를 나타내는 C 및 A 산화물을 의미하는 것으로 이해된다.
여기에서 사용되는 용어 "유용한 상"는 유용한 C 및 A 산화물을 방출하는 상을 의미하는 것으로 이해된다.
따라서, 페라이트인, C2AS 상들은 유용한 상이 아니다(그것들은 "비활성 상"으로 알려져 있다). 반대로, C12A7, C3A, 유리, C4A3$(여기서, $는 시멘트 산업 표기법에서 SO3를 나타낸다), CA 상들은,예를 들면, 유용한 상들이다.
따라서, 알루미늄산 칼슘 광물 화합물의 유용한 몰 비 C/A는 유용한 상들에 존재하는 알루미늄산 칼슘의 광물 화합물의 모든 C 및 A 산화물들의 전체 몰비이다. 같은 방식으로, 유용한 상(C+A)의 중량 합은 산화물 C 및 A를 포함하는 상들의 중량합이고, 그것들은 유용한 상이다.
따라서, 용액내에서의 칼슘 및 알루미늄 이온의 공급은, 알루미늄산 칼슘의 광물질 화합물의 유용한 C/A 몰 비에 의해서 결정되는 비율로 바로 반응 내내 계속된다.
구조 유기 수지(structuring organic resin)는 바람직하게는 예를 들어 왁커(Wacker)사 또는 이로텍스(Elotex)사로부터 입수할 수 있는, 비닐 아세테이트(EVA), 에틸렌(ethylene) 및 비닐 베르세테이트(vinyl versatate)의 공중합체(copolymer)와, 예를 들어 롬&하스(Rohm & Haas)사로부터 입수할 수 있는, 스티렌-부타디엔 디스펄션(styrene-butadiene dispersions), 스티렌 아크릴릭스(styrene acrylics), 아크릴릭스(acrylics), 비닐 아세테이트(vinyl acetates), 및 비닐 및 에틸렌 베르사테이트 중에서 선택되는 폴리비닐 알콜(PVA)(polyvinyl alcohols) 고-액 분산형태의 폴리머 등 중에서 선택된다.
바람직하게는, 여기서 사용되는 용어 "콤 폴리머(comb polymer)"는, 각각이 선형 또는 가지상 측면 사슬의 시작점이 되는 복수의 가지들을 나타내는 주 사슬로 구성되는 폴리머를 의미하는 것으로 이해된다. 특히, 여기서 사용되는 용어 "폴리(알킬렌 산화물) 콤 폴리머(PCP)"는, 중화되거나 그렇지 않은, 카르복실 산(carboxylic acid) 및 폴리(아킬렌 글리콜)의 카르복실 에스테르(carboxylic ester)의 공중합체, 카르복실 산 및 폴리(알킬렌 글리콜) 아미드의 공중합체, 카르복실 산 및 폴리(알킬렌 글리콜) 이미드의 공중합체, 카르복실 산 및 폴리(알킬렌 글리콜)의 비닐 에테르의 공중합체 및 그들의 혼합물중에서 선택되는 하나 또는 수개의 합성 폴리머를 의미하는 것으로 이해된다.
보다 상세하게는, 폴리머들은 그들의 구조내에, 단위 A, B, C, D, E, F, G, H, I를 각각의 몰분율 a, b, c, d, e, f, g, h, i로 포함하고, 여기서 이러한 파라미터들은 다음의 의미를 갖는다:
A는 다음을 나타낸다:
Figure 112006035135681-PCT00001
B는 다음을 나타낸다:
Figure 112006035135681-PCT00002
C는 다음을 나타낸다:
Figure 112006035135681-PCT00003
D는 다음을 나타낸다:
Figure 112006035135681-PCT00004
E는 다음을 나타낸다:
Figure 112006035135681-PCT00005
F는 다음을 나타낸다:
Figure 112006035135681-PCT00006
G는 다음을 나타낸다:
Figure 112006035135681-PCT00007
H는 다음을 나타낸다:
Figure 112006035135681-PCT00008
I는 다음을 나타낸다:
Figure 112006035135681-PCT00009
그러한 기호들은, 동일한 구조내에서 그리고 하나의 구조로부터 다른 구조까지, 서로로부터 독립적으로, 다음의 의미를 갖는다.
- M은 다음을 나타낸다: H, 알칼리 토 이온, NH4+ 이온, 1차, 2차 또는 3차 암모늄 이온.
-R1 및 R2는 서로 독립적으로 다음을 나타낸다: H 또는 CH3.
-R3는 다음을 나타낸다: H, 또는 1부터 20까지의 탄소 원자들을 포함하는 지방족 탄화수소 기(group).
-R4는 다음을 나타낸다: H, 1부터 20까지의 탄소원자들을 포함하는 지방족 탄화수소 기, 5부터 8까지의 탄소 원자들을 포함하는 지방족 탄화수소 고리 또는 6부터 14까지의 탄소 원자들을 포함하는 치환된 방향족 또는 아릴 기(aryl group).
-R5는 다음을 나타낸다: H, 1 내지 20의 탄소 원자들을 갖는 히드록시 기(hydroxyl group)에 의해 치환된 지방족 탄화수소 기, 또는 폴리(알킬렌 산화물)-(CxHxO)n-R4, 여기서 x는 2 와 4 사이에서 구성되며 n은 0 과 200 사이에서 구성된다.
-R6은 다음을 나타낸다: H, CH3, C2-C6 알킬(alkyl) 기, 페닐(phenyl), 페닐 카르복실(phenyl carboxyl), 또는 페닐 술포네이트(phenyl sulphonate) 기.
-m은 다음을 나타낸다: 0 부터 2까지의 정수.
-z는 다음을 나타낸다: 0.5 또는 1
-n은 0 부터 200 (수치적 평균)이다.
-AO=CxH2xO는 x=2부터 x=4까지의 탄소 원자들을 포함하는 알킬렌 산화물 기를 나타내고,
a 및/또는 b 및/또는 c는 0.05 와 0.9사이에서 구성되고; d 및/또는 e 및/또는 f는 0.05 와 0.9사이에서 구성되고; g 및/또는 h는 0과 0.9 사이에서 구성되고;i는 0과 0.9사이에서 구성된다.
바람직하게는, PCPs는 다음과 같이 선택된다:
R1, R2는 다음을 나타낸다: H,
R3는 다음을 나타낸다:H 또는 CH3,
R4는 다음을 나타낸다:CH3,
R5는 다음을 나타낸다:C2H4O(즉, x=2),
R6는 다음을 나타낸다:페닐 기,
m은 0이다,
AO는 다음을 나타낸다:C2H4O(즉, x=2),
n은 16과 115사이에서 구성되고, (2a + 2b + c + g)는 0.70과 0.95 사이에서 구성되고, (d + e + h)는 0.05와 0.7 사이에서 구성되고, f=0, i=0.
변형예로서, PCPs는 다음과 같이 선택된다:
M은 다음을 나타낸다: H, 알칼리 이온, NH4+ 이온, 1차, 2차 또는 3차 암모늄 이온.
R1, R2는 다음을 나타낸다: H,
R3는 다음을 나타낸다:H 또는 CH3,
R4는 다음을 나타낸다:CH3,
R5는 다음을 나타낸다:C2H4O(즉, x=2),
R6는 다음을 나타낸다:페닐 기,
m은 0이다,
AO는 다음을 나타낸다:C2H4O(즉, x=2),
n은 16과 50 사이에서 구성되고, (2a + 2b + c + g)는 0.7과 0.95 사이에서 구성되고, (d + e + h)는 0.05와 0.7 사이에서 구성되고, f=0, i=0, 그리고 폴리머의 분자량은 5000g/mole과 150000g/mole사이에서 결정된다.
변형예로서, PCPs는 다음과 같이 선택된다:
M은 다음을 나타낸다: H, 알칼리 이온, NH4+ 이온, 1차, 2차 또는 3차 암모늄 이온.
R1, R2는 다음을 나타낸다: H,
R3는 다음을 나타낸다:H 또는 CH3,
R4는 다음을 나타낸다:CH3,
R5는 다음을 나타낸다:C2H4O(즉, x=2),
m은 0이다,
AO는 다음을 나타낸다:C2H4O(즉, x=2),
n은 16과 50 사이에서 구성되고, a=0, b=0, c는 0.72와 0.85사이에서 구성되고, (d+e)는 0.15와 0.28사이에서 구성되고, f=0, g=0, h=0, i=0, 그리고 폴리머의 분자량은 5000g/mole과 70000g/mole, 그리고 바람직하게는 5000g/mole 과 40000g/mole 사이에서 구성된다.
변형예로서, PCPs는 다음과 같이 선택된다:
M은 다음을 나타낸다: H, 알칼리 이온, NH4+ 이온, 1차, 2차 또는 3차 암모늄 이온.
R1, R2는 다음을 나타낸다: H,
R3는 다음을 나타낸다: CH3,
R4는 다음을 나타낸다:CH3,
R5는 다음을 나타낸다:C2H4O(즉, x=2),
AO는 다음을 나타낸다:C2H4O(즉, x=2),
m은 0이다,
n은 16과 50 사이에서 구성되고, a=0, b=0, c는 0.72와 0.85사이에서 구성되고, d는 0.15와 0.28사이에서 구성되고, e=0, f=0, g=0, h=0, i=0, 그리고 폴리머의 분자량은 5000g/mole과 70000g/mole, 그리고 바람직하게는 5000g/mole 과 40000g/mole 사이에서 구성된다.
이러한 조성물에서 보통 사용되는 카세인보다 오히려 모르타르에서의 PCP의 사용은, 비교예 4 내지 7 및 본 발명에 따른 조성물의 실시예 1, 2 및 3에 예시된 바와 같이, 경도에 관하여 더 좋은 성능을 얻는 것을 가능하게 한다.
카세인의 대체물로서, PCP의 사용은 또한, 실시예 및 도 1 내지 5에 대한 설명에 나타낸 바와 같이, 구조 폴리머의 특별한 선택으로, 습윤화 후 및 건조시의 표면 경도, 마모 저항성, 및 물속에의 침액 후 및 건조시의 부착성에 관하여 모르타르의 성능을 향상시키는 것을 가능하게 한다.
어느 특별한 이론에 의해 얽매여 지는 것을 원함 없이, 본 발명자들은 최상의 성능들은 얻어지는 물질의 미세구조 덕분에 얻어진다고 생각한다: 본 발명의 조성물속의 PCP의 존재에서 그리고 석회의 보조 공급의 부재에서 정의되는 에트린자이트 바인더의 수화로부터 얻어지는 수화물의 매우 밀한 네트워크 및 미세 기공들의 매우 균일한 크기의 퍼짐은 경화된 재료의 기계적인 강화를 위하여 요구되는 구조 폴리머의 양을 감소시킨다.
바람직하게는, 구조 유기 수지는 폴리(비닐 아세테이트), 에틸렌 비닐 아세테이트(ethylene vinyl acetate, EVA)의 분말상 공중합체, 에틸렌, 비닐 아세테이트, 버사틱산(versatic acid)의 비닐 에스테르(vinyl ester), 염화 비닐(vinyl chloride), 비닐 라우레이트(vinyl laurate), 스티렌(styrene), 부타디엔(butadiene), 알킬 아크릴레이트(alkyl acrylate), 알킬 메타크릴레이트(alkyl methacrylate), 및 말레익 무수물(maleic anhydride)로부터 선택되는 2 이상의 모노머들의 공중합에 의해 형성되는 공중합체, 및 그의 유도체 중으로부터 선택되는 적어도 하나의 폴리머를 포함한다. 바람직하게는,
-여기서, 유리 전이 온도 Tg는 -20℃와 35℃ 사이에서, 바람직하게는 0℃ 와20℃ 사이에서 결정되고,
-여기서, 최소 막 형성 온도(minimum film formation temperature, MFFT)는 0과 +35℃ 사이에서, 바람직하게는 0℃ 와 20℃ 사이에서 결정되고,
- 그들의 표면상에 재분산 가능 폴리머 분말의 제제의 통상적인 성분들 특히, 바람직하게는 폴리비닐 알콜(polyvinyl alcohol) 및/또는 셀룰로스 에테르(cellulose ether)로 이루어진 보호 콜로이드(protecting colloid)를 나타내고,
-여기서, 물에서 재분산 후의 기본적인 입자들의 평균 직경은 100㎛ 보다 작고, 바람직하게는 10㎛ 보다 작다.
가장 바람직한 모르타르는 모르타르의 중량비로 0.2%의 적어도 하나의 폴리(알킬렌 산화물) 콤 폴리머(PCP)를 포함하고, 모르타르의 중량비로 1%의 적어도 하나의, 비닐 및 에틸렌 아세테이트(EVA)의 분말상 공중합체를 포함한다.
레벨링 코트(levelling coat)의 이행에 특히 알맞은, 이러한 형태의 바인더는 실시예 1, 2 및 3에서 보다 상세하게 설명된다.
변형예로서, 구조 유기 수지는, 그의 구조식내에 카르복실산 기를 포함시킴으로써 개질될 수 있는, 적어도 하나의 폴리비닐 알콜(PVA)를 포함한다.
적어도 하나의 폴리비닐 알콜(PVA)를 포함하는 이러한 형태의 모르타르는 표면 코팅의 실시에 잘 알맞고, 석회와 결합된 카세인 및 재분산 가능 분말(EVA)을 포함하는 종래의 모르타르보다 표면 경도 물성에 있어 더 높은 성능을 내는데, 이러한 사실은 실시예를 통해 보다 명확해 질것이다.
여기서 사용되는 "폴리비닐 알콜(polyvinyl)"의 용어는 아래의 도식에 나타낸 분자 구조를 의미하는 것으로 이해된다.
Figure 112006035135681-PCT00010
이것은 전형적인 폴리비닐 알콜(m=0)이고, 이것들은 그의 구조식내에 카르복실산 기를 포함시킴으로써 가능하게 변형될 수 있으며(m은 0이 아님), 그 중 하나의 가능한 실시예는 위의 도식에서 주어진다.
폴리비닐 알콜은 가수분해율(n/(n+p)) 및 그의 분자량에 의해 특징되고, 후자는 물에서 중량비로 4%의 PVA 용액의 20℃에서의 점성을 측정함으로써 간접적으로 측정될수 있으며, mPa·s단위로 표현되고 종래의 규칙에 따라 결정된다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 폴리비닐 알콜은 70%와 98%사이의 가수분해율 및 3과 35사이의 용융 지수(melt index), 바람직하게는 70%와 92%사이의 가수분해율 및 3과 28사이의 용융지수를 갖는다.
가장 바람직한 중질 모르타르는 적어도 하나의 폴리(알킬렌 산화물) 콤 폴리머(PCP)의 모르타르의 0.2 중량% 및 적어도 하나의 폴리비닐 알콜(PVA)의 모르타르의 1중량%를 포함한다.
알칼리성 가수분해 반응 때문에, 보충의 석회가 바인더 재료의 조성으로 첨가되지 않는다면 폴리비닐 알콜은 오직 고농도(즉, 1%)에서 사용될 수 있다. 그렇게 에트린자이트 바인더는 이러한 농도에서의 이러한 계통의 폴리머를 이용하는 것을 가능하게 하고, 이것은 종래의 알루미늄산 칼슘/ 황산 칼슘/ 석회 3원 에트린자이트 조성물에 있어서는 가능하지 않았다.
PCP 및 PVA 형태의 수지의 결합물을 포함하는 모르타르의 바람직한 조성물은 실시예 8, 9, 10 및 11에서 주어진다.
바람직하게는, 알루미늄산 칼슘 광물질 화합물/황산 칼슘의 중량비는 0.5 와 4사이에서, 보다 바람직하게는, 1.5 와 3사이에서 구성된다. 보다 바람직하게는, 에트린자이트 바인더 내의 황산 칼슘/알루미늄 산화물 A 몰 비는 0.5와 2사이에서 구성된다.
본 발명의 바람직한 구성에 따르면, 에트린자이트 바인더내의 알루미늄산 칼슘 광물질 화합물의 유용한 C/A 몰 비는 1.3와 2.5사이에서, 보다 바람직하게는 1.6과 2사이에서 구성된다.
게다가, 유리하게는, 에트린자이트 바인더내의 황산 칼슘/ 알루미늄 산화물 A 몰 비는 0.6과 1.8사이에서, 바람직하게는 0.8과 1.7사이에서 결정된다.
본 발명의 바람직한 구성에 따르면, 물과의 혼합시에 에트린자이트 바인더를 함유하는 중질 모르타르의 수분/고형물 중량 비는 0.5보다 작다.
본 발명에 따른 에트린자이트 바인더는 탁월한 에트린자이트 형성 수득률을 얻는 것을 가능하게 하고, 따라서, 모르타르 제제에 대하여, 칼슘 이온의 어떠한 보충원을 요구함이 없이도 양호한 경화 속도를 얻는 것이 가능하다. 석회 또는 포틀랜드 시멘트가 될 수도 있는, 그러한 보충의 칼슘 원을 생략할 때의 또 다른 이점은, 적용의 중요한 기준에 대한 보다 규칙적인 성능을 갖는 모르타르 조성물이 얻어진다는 것이고, 포틀랜드 시멘트는 특히 매우 가변적인 소수 종 함량을 갖으며, 그의 에트린자이트 형성에 대한 영향은 결정적이다.
따라서, 바람직하게는, 본 발명에 따른 에트린자이트 바인더를 포함하는 모르타르는 포틀랜드 시멘트 또는 수경 석회(hydraulic lime)를 포함하지 않는다. 그럼에도 불구하고, 그들은, 건조 모르타르의 전체 중량에 기초한 중량 3.5% 한도 내에서 낮은 백분율의 수경 석회 및/또는 포틀랜드 시멘트를 허용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구성에 따르면, 유용한 상 (C+A)의 중량에서의 합은 알루미늄산 칼슘 광물질 화합물의 전체 중량의 중량에서 적어도 50%를 나타낸다.
모르타르를 제제하는데 이용되는 바인더에 포함된 알루미늄산 칼슘 광물질 화합물은, 보크사이트(bauxite) 및 초오크(chalk)를 포함하여, 알루미늄 A 산화물 풍부 재료들을 1100℃ 보다 더 높은 온도로 오븐에서 소성함을 통하여 얻어질 수 있다. 그것은 결정질 상 또는 비정질 상을 포함할 수 있는 하나 또는 그 이상의 용융 또는 소결된 클링커들의 형태로 얻어질 수 있거나 소성을 하든 그렇지 않든 차례로 얻어지는, 알루미늄산 칼슘을 포함하는 다양한 광물질 화합물의 혼합물로부터 얻어진다.
이용되는 오븐은, 클링커의 제조에 종래에 이용되는 어떠한 오븐도 가능한데, 반사로(reverberating furnace), 터널로(tunnel furnace), 회전로(rotary furnace) 또는 유도 또는 전기 아크의 전기로 등이 있다..
알루미늄산 칼슘 광물질 화합물은, CA, C12A7, C3A 및 C4A3$중에서 선택되는 결정질 광물학적인 상들의 형태 또는 비정질 상의 형태일 수 있거나 또는 상기 결정질 광물학적인 상들 중 적어도 하나와 비정질 상의 혼합물 형태일 수 있다. 바람직하게는, 광물질 화합물은, 광물질 화합물의 전체 중량을 기초로하여, C12A7의 중량비로 적어도 30%, 보다 바람직하게는 C12A7의 중량비로 적어도 50%, 가장 바람직하게는 C12A7의 중량비로 50% 내지 85%를 포함한다.
알루미늄산 칼슘 광물질 화합물은 또한, C2A(1-x)Fx, C2S, C2AS, C3S 및 그들의 혼합물로부터 선택되는 적어도 하나의 결정질 광물학적인 상들을 포함할 수 있는데, 여기서, F 및 S는 각각 시멘트 표기법에 따라 Fe2O3 및 SiO2를 나타내고, x는 [0 ; 1]에 속하는 정수이다.
알루미늄산 칼슘 광물질 화합물은 분쇄되어서 1500cm2/g이상의, 바람직하게는 2000 내지 5000cm2/g의 블레인 비표면적(Blaine specific surface area)을 가질 수 있다.
바인더에 적합한 황산 칼슘은 무수물, 석고, 반수화물(semi-hydrate) 및 이들의 혼합물로부터, 바람직하게는 석고, 반수화물 및 이들의 혼합물로부터 얻어질 수 있다.
본 발명에 따른 알루미늄산 칼슘의 광물질 화합물을 포함하는 바인더에 의해서, 응집물(aggregate) 및 첨가제(additive)의 첨가후의, 건조 모르타르, 그 다음, 0.5보다 작은 수분/고형물 중량 비를 얻기 위하여 물의 첨가후의, 중질 모르타르를 얻을 수 있게 한다.
본 발명에 따른 중질 모르타르는:
-초오크 충전재(chalk filler) 또는 규산질 모래(siliceous sand): 건조 모르타르의 전체중량을 기초로 중량비 25 내지 85%,
-석회 및/또는 포틀랜드 시멘트: 건조 모르타르의 전체중량을 기초로 중량비 0% 내지 3.5%,
-보충적인 유동학적 첨가제(rheological additive) 및/또는 경화 조절 첨가제(setting regulating additive)를 더 포함한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 중질 모르타르는:
-초오크 충전재 또는 규산질 모래: 건조 모르타르의 전체 중량을 기초로 중량비로 50 내지 80%,
-석회 및/또는 포틀랜드 시멘트; 건조 모르타르의 전체 중량을 기초로 중량비로 0% 내지 0.5%,
-보충적인 유동학적 첨가제 및/또는 경화 조절 첨가제를 더 포함한다.
상보적인 유동학적 첨가제의 목적은 혼합된 모르타르의 개시 유동학을 향상시키는 것이다.:첨가제들은 카세인 또는 셀룰로스 에테르(cellulose ether), 웰란 검(welan gum), 폴리사카라이드(polysaccharide) 등의 수용성 폴리머일 수 있으며, 그의 기능은 편석(segregation)을 제한하는 것이다. 바람직하게는, 이러한 것들은 건조 모르타르의 전체 중량의 0.1 내지 0.5%를 나타낸다.
경화 조절 첨가제는 경화 촉진제(setting accelerator) 또는 경화 지연제(setting retarder)가 될 수 있다. 이러한 것들은 바람직하게는 건조 모르타르의 전체 중량의 0.1 내지 0.5%를 나타낸다. 바람직하게는, 경화 지연제로서 글루콘산 나트륨(sodium gluconate)과 결합하여, 타르타르 산(tartaric acid)이 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 건조 모르타르는, 물과의 혼합에 의해 습(moist) 모르타르를 얻는 것을 가능하게 한다. 바람직하게는, 물의 양은 수분/고형물 중량비가 0.5보다 작은 정도이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 본 발명에 따른 모르타르의 제제를 위하여 에틸렌 폴리옥사이드 폴리카르복실레이트(ethylene polyoxide polycarboxylate, PCP)를 이용하는 것이다.
본 발명은 다음의 실시예에 의해 보다 상세히 설명한다.
모든 실시예에 있어서, 유용한 C/A 비는 몰 비이고; 유용한 백분율 (C+A)는 광물질 화합물의 전체중량과 비교한 중량으로 표현된다.; 황산 칼슘/Al2O3 비는 몰 비이고; 혼합수의 양은 모르타르의 건조 성분들의 전체 중량과 비교된 중량 퍼센트로 주어진다.
실시예 1, 2, 3 - 비교예 4, 5, 6, 7
평활 코팅은 본 발명에 따른 알루미늄산 칼슘 및 황산 칼슘의 광물질 화합물로 제조된다. 테스트 1 내지 6의 조성은 표 1에 주어진다.
비교를 보다 쉽게 하기 위하여, 수지 및 PCP 조성물은 표 2에 주어지고, 종래의 모르타르의 성능 및 본 발명에 따른 모르타르의 성능은 표 3에 주어진다. 표 1에서 바인더 내의 알루미나의 전체 양이 중량비로 나타난다.
Figure 112006035135681-PCT00011
*qsp: 이 표의 모든 건조 성분들로 100%를 구성하는데 충분한 양, 폴리(알킬렌 산화물) 콤 폴리머(PCP) 및 구조 폴리머의 농도를 고려함.
황산 칼슘 : 95% 순도 반수화물.
포틀랜드 시멘트 CPA CEM I 52.5 CP2.
Durcal 2: OMYA에 의해 시판되는 칼슘 카보네이트(calcium carbonate).
Durcal 40: OMYA에 의해 시판되는 칼슘 카보네이트.
Durcal 15: OMYA에 의해 시판되는 칼슘 카보네이트.
Durcal 130: OMYA에 의해 시판되는 칼슘 카보네이트.
Sifraco NE 14 : Sifraco에 의해 시판되는 실리콘 모래.
Sifraco MA 37 : Sifraco에 의해 시판되는 실리콘 모래.
Sifraco CV 32 : Sifraco에 의해 시판되는 실리콘 모래.
폴리(알킬렌 산화물) 콤 폴리머 및 구조 폴리머의 농도 및 특징은 다음 실시예들의 표에 주어진다.
Figure 112006035135681-PCT00012
EV 2000은 Elotex에 의해 시판되는 수지이다. 그것은 MFFT=5℃와, 폴리비닐 알콜 타입의 표면 보호 콜로이드와, 0.5 와 8 미크론 사이에서 구성되는 재분산후의 평균 입자 크기를 갖는 에틸렌 - 비닐 아세테이트 - 비닐 버르사테이트에 기반한 공중합체이다.
RE523Z는 Wacker에 의해 시판된 수지이다. 그것은 MFFT=4℃와, 폴리비닐 알콜 타입의 표면 보호 콜로이드와, 0.5와 8미크론 사이에서 구성되는 분산후의 평균 입자 크기를 갖는 비닐 및 에틸렌 아세테이트 공중합체이다.
PCPa는, 상술한 단위 A, B, C, D, E, F, G, H, I에의 참조에 의해 정의되는 폴리(알킬렌 산화물) 콤 폴리머이고, 여기서,
R1, R2는 다음을 나타낸다: H
R3는 다음을 나타낸다:CH3
R4는 다음을 나타낸다:CH3
R5는 다음을 나타낸다:C2H4O(x=2)
m은 O,
AO= C2H4O(즉, x=2),
n은 19와 25사이에서 구성된다.
그리고 a=0, b=0, c는 0.72 과 0.78 사이에서 구성되고, d는 0.22와 0.28사이에서 구성되고, e=0, f=0, g=0, h=0, i=0, 그리고 평균 분자량은 8000g/mole 및 40000g/mole 사이에서 구성된다.
PCPb는, 상술한 단위 A, B, C, D, E, F, G, H, I에의 참조에 의해 정의되는 폴리(알킬렌 산화물) 콤 폴리머이고, 여기서,
R1, R2는 다음을 나타낸다: H
R3는 다음을 나타낸다:CH3
R4는 다음을 나타낸다:CH3
R5는 다음을 나타낸다:C2H4O(x=2)
m은 O,
AO= C2H4O(즉, x=2),
n은 40와 50사이에서 구성된다.
그리고 a=0, b=0, c는 0.78 과 0.82 사이에서 구성되고, d는 0.18 과 0.22사이에서 구성되고, e=0, f=0, g=0, h=0, i=0. 그리고 여기서 평균 분자량은 10000g/mole 및 40000g/mole 사이에서 구성된다.
본 발명에 따른 조성의 물성들은(테스트 1, 2 및 3), 카세인 + 석회와 결합된 2성분 에트린자이트 바인더(4, 5, 6)로 제조되거나 전형적인 알려진 3원 에트린자이트 바인더(7)로 제조되는 레벨링 코트와 비교된다. 결과들은 표 3에 요약된다.
표 3
Figure 112006035135681-PCT00013
겔화 시간 및 자기 퍼짐은, 기술적 통지 및 P 분류에 대한 기술 안내서(Cahiers du CSTB, No 2893)에 기술된 작업 프로토콜(protocol)에 따라 측정된다.
압축 강도(Rc) 및 굽힘 강도(Rf)들은, 20℃ 및 70% 습도에서 유지된 2×2×16cm 시편상에서 측정된다. Rc 2h00은 건조 모르타르에 혼합수를 넣은 후 2시간에 행해진 측정을 나타낸다; Rc 28days는 28일 후에 얻어진 값이다.
건조시의 부착성은, 기술적 통지 및 P 분류를 위한 기술적 안내서(Cahiers du CSTB, No 2893)에 기술된 작동 프로토콜에 따라 사텍 다이너모미터(Sattec dynamometer)를 가지고, 28일후의 콘크리트 서포트상에서, 키 프라이머(key primer)없이, Mpa단위로 측정된다. 물의 작용 후의 측정이, 연구실 분위기에서 7일 동안 조절된 모델상에서 수행되는데, 물속에서 24시간동안 침액되고 나서 측정전 연구실 분위기에서 7일 동안 재조절된다.
마찰에 의한 마모 저항성 테스트가, 표준 ASTM D4060-95에 간결하게 기술된 타버 머신(Taber machine)(T.Taber Industries, 455 Bryant St., P.O. Box 164, North Tonawanda, NY 14120-9911)을 이용하여 수행된다. 이용되는 연마휠(grinding wheel)은 다음의 특징을 갖는다: Calibrade H-22(직경 50mm, 밴드 폭 13mm).
250g의 추가 두개의 연마휠의 각각에 적용되는데, 거기에 250g인 지지 암(support arm)의 추가 더해진다.
따라서, 각 휠 상의 전체 중량은 500g과 같다. 샘플은 직경 100mm, 두께 10mm를 갖는 원판으로 이루어지는데, 그것을 테스트 턴테이블상의 중앙에 위치시키도록 중앙에 뚫어진 홀을 갖는다. 샘플은, 압축공기로 불어진 후에, 테스트 연구실 분위기에서 무게가 측정된다. 테스트는 연구실 분위기, 즉, 20℃ - 상대 습도 65%에서 수행된다. 중량의 압력하에서 연마휠이 원판과 접촉되어지고, 원판은 몇몇 시리즈의 회전을 받는다: n회 회전, 그 다음 정지, 원판 및 연마휠을 떼어냄, 연마휠 및 원판을 압축 공기로 불어서 클리닝, 그 다음 원판의 무게를 잼. 먼저, 50회전의 3시리즈가 있고, 그 다음으로 150회전의 1시리즈 및 300회전의 최종 시리즈가 이어진다. 회전수에 의존한 질량의 절대 손실은 재료의 마모 저항성을 평가하는 것을 가능하게 한다. 결과를 나타냄에 있어 간결함을 위하여, 오직 600회전 후의 질량 손실이 실시예에 나타나 있다.
브리넬 경도(Brinell hardness)는 타입 B 마이크로듀로미터(Societe d'Ajustage et de Mecanique de Precision, 142 bis, rue de Pelleport-75020 Paris)를 이용하여 결정된다. 그것은, 주어진 하중 하에서 알려진 직경의 강철 비드(steel beed)의 재료속으로의 용입(penetration) 깊이의 측정으로부터 계산된다.
평행육면체의 샘플(100mm × 50mm × 20mm)이 이용된다. 비드 직경은 5.9mm이고; 하중은 75와 100 미크론 사이에서 구성되는 관통을 얻기 위해 선택된다. 하중은 점진적으로 증가되고 용입의 깊이는 디바이스속으로 통합된 레티클(reticle)에 맞춰진 렌즈를 이용하여 측정된다. 브리넬 경도 R은 다음 관계식으로 주어진다:
R(kg/cm2)=( 하중 - 0,2)*105/(π * a * D)
D: 비드의 직경(mm 단위)
a: 용입 두께(um 단위)
적용된 하중 (kg 단위)
표에서 주어진 결과는 5회 측정의 평균이다.
표면을 습윤화한 후의 측정이, 기술적 통지 및 P 분류를 위한 기술적 안내서(Cahiers du CSTB, No 2893)에 기술된 작동 프로토콜에 따라 수행된다.
0.1% 내지 0.2%의 PCP 및 1 내지 1.9%의 EVA 수지를 포함하는 본 발명에 따른 모르타르(테스트 1, 2 및 3)는, 경도(건조시 및 습윤화 후) 및 물의 작용후의 부착성에 관하여, 2원 에트린자이트 바인더를 함유하지만 0.5%의 카세인 + 석회 기반 유동체 및 1%의 구조 폴리머(테스트 4, 5) 또는 3%의 EVA 수지(테스트 6)와 결합된 모르타르로부터 얻어지는 것보다 실질적으로 더 좋은 성능을 갖는다.
본 발명에 따른 모르타르는 카세인 기반 용제 및 3.5%의 구조 수지(테스트 7)를 함유하는 전형적인 3원 에트린자이트 바인더보다 더 좋은 성능을 갖는다.
실시예 8, 9, 10, 11, 비교예 7
레벨링 코트(levelling coat)가 만들어지는데, 그의 특징은 표 1에 주어진다. 수지 및 PCP 기반 용제의 농도 및 타입는 표 4에 주어진다.
Figure 112006035135681-PCT00014
PVA 1은 70%의 가수분해율(hydrolysis)을 갖는 폴리비닐 알콜이고, 여기서 20℃에서의 4% 용액의 점성은 5.5mPa·s.이다.
PVA 2은 96%의 가수분해율을 갖는 폴리비닐 알콜이고, 여기서 20℃에서의 4% 용액의 점성은 31mPa·s.이다.
PVA 3은 88%의 가수분해율을 갖는 폴리비닐 알콜이고, 여기서 20℃에서의 4% 용액의 점성은 23mPa·s.이다.
PVA 4은 88%의 가수분해율을 갖는 폴리비닐 알콜이고, 여기서 20℃에서의 4% 용액의 점성은 4mPa·s.이다.
본 발명에 따른 조성물의 물성(테스트 8 내지 11)은 공지의 레벨링 코트 7에 비교된다. 그 결과는 표 5에 요약되어 있다.
Figure 112006035135681-PCT00015
기계적 물성의 모든 기준들에 대하여, 0.1% 내지 0.2%의 PCP 레벨 및 0.5 내지 1% 양 정도의 구조 폴리머의 농도로 얻어지는 성능은 괄목할 만하며, 2.5%이상의 구조 폴리머의 레벨에 의해 특징되는 종래의 기술로부터 얻어지는 성능보다 현저히 높다.
실시예 12
본 발명에 따른 모르타르 3 및 11, 그리고 종래의 모르타르 7에 대한 전체 기공률 및 기공의 드러난(developed) 표면이 표 6에서 비교된다. 이러한 값들은, Micrometrics Instrument Corporation에 의해 시판되는 수은 침입 기공 미터(Mercure intrusion porosity meter)를 가지고 28일 후에 수행된 측정들로부터 얻어진다. 28일에서의 모르타르에의 수화물의 양은 시차 엔탈피 분석(Differential Enthalpy Analysis(시차 주사 열량법- Perklin Elmer 7))에 의해 결정됐다. 2성분 에트린자이트 바인더의, PCP 및 저농도의 구조 폴리머와의 결합은, 종래 기술에 따라 제조된 모르타르보다 더 낮은 기공율를 갖는 경화된 재료에 이르게 하는 더 양호한 수화 효율에 의해 특징되는 것이 관찰된다. 이것은, 모르타르의 초기 혼합률이 동일함(수분/고형물 = 24%)에도 불구하고, 사실이고, 본 발명에 따라 제조된 모르타르의 향상된 기계적 물성의 기원이 될 수 있다.
표 6
Figure 112006035135681-PCT00016
실시예 13
건조시의 표면 경도(도 1) 및 습윤화 후의 표면 경도(도 2)가 본 발명에 따른 모르타르(테스트 제제 1 내지 3 및 8 내지 11) 및 테스트 제제 4 내지 7에서의 카세인 기반 모르타르에 대해 비교된다. 본 발명의 제제는, 2성분 또는 전형적인 에트린자이트 바인더, 카세인 기반 용제 및, 그들의 일부에 대하여, 2.5%보다 높은 재분산가능 분말 농도를 갖는 공지의 모르타르보다 더 큰 표면 경도를 나타내는 것을 알 수 있다.
실시예 14
테스트 제제 3 및 8 내지 11에 있어 모르타르의 마모 저항성은 시험 제제 7(도 3)의 공지 모르타르의 그것에 비교된다. 테스트된 샘플이 더 마모 저항적일 수록, 그만큼 더 질량 손실이 작아진다. 제제 3 및 8 내지 11의, x축상에 나타내어지는, 600회전에서 (g)단위로의 질량 손실은 제제 7의 질량 손실보다 작고, 이것은 제제 7에 대한 것들보다 훨씬 더 낮은 폴리머 농도에 대해서도 그러하다는 것을 도3으로부터 알 수 있다.
실시예 15
본 발명 1 내지 3 및 8 내지 11에 따른 제제의 모르타르의, 건조시의 부착성(도 4), 및 물의 작용 후의 부착성(도 5)은 제제 4 내지 7의 공지 모르타르와 비교된다. 본 발명의 제제는, 구조 폴리머의 매우 낮은 농도에도 불구하고 공지 모르타르의 그것과 동등한 서포트로의 부착성 값 및 물의 작용후의 탁월하게 우수한 성능을 나타낸다.

Claims (28)

  1. (i)황산 칼슘 및 알루미늄산 칼슘 광물질 화합물을 포함하는 에트린자이트 바인더로, 상기 알루미늄산 칼슘 광물질 화합물은 칼슘 C의 산화물 및 알루미늄 A의 산화물을 포함하며, 상기 산화물은 가용성이고 하나 또는 수개의 결정질 및/또는 비정질의 광물질학적인 상들에서 비율들로 결합되며, 상기 비율들은:
    -상기 알루미늄산 칼슘의 광물질 화합물의 유용한 C/A 몰 비가 1.2 내지 2.7 범위;및
    -상기 유용한 (C+A)상들의 중량 합이 상기 광물질 화합물의 전체중량의 적어도 30%인, 에트린자이트 바인더와,
    (ii)적어도 하나의 폴리(알킬렌 산화물) 콤 폴리머(PCP)와,
    (iii)적어도 하나의 구조 유기 수지를 포함하는 중질 모르타르에 있어서,
    상기 모르타르는 상기 구조 유기 수지의 중량비로 2% 미만을 함유하는 것을 특징으로 하는 중질 모르타르.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 모르타르는, 상기 모르타르의 중량에 기초한, 구조 유기 수지의 중량비로 적어도 0.3%를 포함하는 것을 특징으로 하는 중질 모르타르.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 모르타르는, 상기 모르타르의 전체 중량에 기초하여, 폴리(알킬렌 산화물) 콤 폴리머(PCP)의 0.05% 내지 0.3%를 포함하고, 바람직하게는, 폴리(알킬렌 산화물) 콤 폴리머(PCP))의 0.1% 내지 0.2%를 포함하는 것을 특징으로 하는 중질 모르타르.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구조 유기 수지는 상기 모르타르의 중량비로 1%이하인 것을 특징으로 하는 중질 모르타르.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리(알킬렌 산화물) 콤 폴리머(PCP)는, 중화되거나 또는 중화되지 않은, 카르복실 산 및 폴리(알킬렌 글리콜)의 카르복실 에스테르의 공중합체, 카르복실 산 및 폴리(알킬렌 글리콜) 아미드의 공중합체, 카르복실 산 및 폴리(알킬렌 글리콜) 이미드의 공중합체, 카르복실 산 및 폴리(알킬렌 글리콜)의 비닐 에테르의 공중합체 및 그들의 혼합물중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 중질 모르타르.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구조 유기 수지는, 폴리(비닐 아세테이트), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)의 분말상 공중합체, 에틸렌, 비닐 아세테이트, 버사틱산의 비닐 에스테르, 염화 비닐, 비닐 라우레이트, 스티렌, 부타디엔, 알킬 아크릴레이트, 알킬 메타크릴레이트 및 말레익 무수물로부터 선택되는 2 또는 그 이상의 모노머들의 공중합에 의해 형성되는 공중합체 및 그의 유도체 중으로부터 선택되는 적어도 하나의 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 중질 모르타르.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 중질 모르타르는, 적어도 하나의 폴리(알킬렌 산화물) 콤 폴리머(PCP)의 모르타르의 0.2중량% 및 적어도 하나의 비닐 및 에틸렌 아세테이트(EVA)의 분말상 공중합체의 모르타르의 1중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 중질 모르타르.
  8. 제 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구조 유기 수지는, 그의 구조식내에 카르복실산 기를 포함시킴으로써 개질될 수 있는, 적어도 하나의 폴리비닐 알콜(PVA)를 포함하는 것을 특징으로 하는 중질 모르타르.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 중질 모르타르는, 적어도 하나의 폴리(알킬렌 산화물) 콤 폴리머(PCP)의 모르타르의 0.2중량% 및 적어도 하나의 폴리비닐 알콜(PVA)의 모르타르의 1중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 중질 모르타르.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에트린자이트 바인더 내의 알루미늄산 칼슘 광물질 화합물 / 황산 칼슘의 중량 비는 0.5와 4사이에서 구성되고, 그리고 바람직하게는 1.5 와 3 사이에서 구성되는 것을 특징으로 하는 중질 모르타르.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에트린자이트 바인더 내의 황산 칼슘/알루미늄 산화물 A의 몰 비는 0.5 와 2 사이에서 구성되는 것을 특징으로 하는 중질 모르타르.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에트린자이트 바인더 내의 유용한 광물질 화합물 알루미늄산 칼슘 / 황산 칼슘의 몰비는 1.3과 2.5사이에서, 그리고 바람직하게는 1.6과 2사이에서 구성되는 것을 특징으로 하는 중질 모르타르.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에트린자이트 바인더 내의 상기 알루미늄산 칼슘 미네랄 화합물의 유용한 C/A 몰 비는 0.6 과 1.8 사이에서, 그리고 바람직하게는 0.8 과 1.7사이에서 구성되는 것을 특징으로 하는 중질 모르타르.
  14. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중질 모르타르는 물과의 혼합시에 0.5보다 작은 수분/고형물 중량비를 나타내는 것을 특징으로 하는 중질 모르타르.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중질 모르타르는, 포틀랜드 시멘트 또는 수경 석회를 포함하지 않거나, 건조 모르타르의 전체 중량에 기 초한 중량비로 3.5% 보다 낮은 함량에서 포틀랜드 시멘트 및/또는 수경 석회를 포함하는 것을 특징으로 하는 중질 모르타르.
  16. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 유용한 (C+A) 상의 중량에서의 합은 알루미늄산 칼슘 광물질 화합물의 전체 중량의 중량비로 적어도 50%인 것을 특징으로 하는 중질 모르타르.
  17. 제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄산 칼슘 광물질 화합물은, 로에서 1100℃ 보다 더 높은 온도로 소성함을 통하여, 결정질상 또는 비정질 상을 포함할 수 있는 하나 또는 수개의 용융 또는 소결 클링커의 형태로 얻어지는 것을 특징으로 하는 중질 모르타르.
  18. 제 1항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄산 칼슘 광물질 화합물이 CA, C12A7, C3A 및 C4A3$중에서 선택되는 결정질 광물학적인 상의 형태 또는 비정질 상의 형태이거나 또는 상기 결정질 광물학적인 상들 중 적어도 하나와 비정질 상의 혼합물 형태인 것을 특징으로 하는 중질 모르타르.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 알루미늄산 칼슘 광물질 화합물은, 상기 광물질 화합물의 전체 중량을 기초로하여, C12A7의 중량비로 적어도 30%, 바람직하게는 C12A7의 중량비로 적어도 50%, 가장 바람직하게는 C12A7의 중량비로 50% 내지 85%를 포함하는 것을 특징으로 하는 중질 모르타르.
  20. 제 1항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄산 칼슘 광물질 화합물은, C2A(1-x)Fx, C2S, C2AS, C3S 및 그들의 혼합물로부터 선택되는 적어도 하나의 결정질 광물학적인 상들을 포함하고, 여기서 x 는 [0;1]에 속하는 정수인 것을 특징으로 하는 중질 모르타르.
  21. 제 1항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄산 칼슘 광물질 화합물은 분쇄되고 1500cm2/g과 같거나 더 큰 블레인 비표면적을 나타내는 것을 특징으로 하는 중질 모르타르.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 알루미늄산 칼슘 광물질 화합물이 2000cm2/g과 5000cm2/g사이에서 구성되는 블레인 비표면적으로 분쇄되는 것을 특징으로 하는 중질 모르타르.
  23. 제 1항 내지 제 22항에 있어서, 상기 황산 칼슘은 무수물, 반수화물, 석고 및 그의 혼합물 중으로 부터 선택되는 화합물로부터 파생되는 것을 특징으로 하는 중질 모르타르.
  24. 제 1항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중질 모르타르는,
    -초오크 충전재 또는 규산질 모래: 건조 모르타르의 전체중량을 기초로 중량비 25 내지 85%,;
    -석회 및/또는 포틀랜드 시멘트: 건조 모르타르의 전체중량을 기초로 중량비 0% 내지 3.5%;및
    -보충적인 유동학적 첨가제(rheological additive) 및/또는 경화 조절 첨가제(setting regulating additive)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중질 모르타르.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 중질 모르타르는,
    -초오크 충전재 또는 규산질 모래: 건조 모르타르의 전체 중량을 기초로 중량비로 50 내지 80%;
    -석회 및/또는 포틀랜드 시멘트; 건조 모르타르의 전체 중량을 기초로 중량비로 0% 내지 0.5%;및
    -보충적인 유동학적 첨가제 및/또는 경화 조절 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중질 모르타르.
  26. 제 24항 또는 제 25항에 있어서, 상기 유동학적 첨가제는 건조 모르타르의 전체 중량의 0.1% 내지 0.5%를 나타내고, 상기 경화 조절 첨가제는 건조 모르타르의 전체 중량의 0.1 내지 0.5%를 나타내는 것을 특징으로 하는 중질 모르타르.
  27. 제 1항 내지 제 26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중질 모르타르는 수분/고형물 중량비가 0.5보다 작은 양의 물과의 혼합에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 중질 모르타르.
  28. 제 1항 내지 제 27항 중 어느 한 항에 따른 모르타르의 제제를 위한 폴리(알킬렌 산화물) 콤 폴리머(PCP)의 용도.
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