KR20080052458A

KR20080052458A - 폴리머릭 콘크리트 혼합물

Info

Publication number: KR20080052458A
Application number: KR1020070125846A
Authority: KR
Inventors: 페르난도 테자다 주아레스 니콜라스
Original assignee: 페르난도 테자다 주아레스 니콜라스
Priority date: 2006-12-05
Filing date: 2007-12-05
Publication date: 2008-06-11
Also published as: MX2007015473A; SG143227A1; EP1932814A1; JP2008208334A; CA2613683A1; CN101328038A; US20080153942A1

Abstract

본 발명은 폴리머릭 콘크리트의 신규한 혼합물에 관한 것으로서, 상기 혼합물은 점착제 또는 결합제(agglutinant or binding agent)로서 사용되는 포틀랜트 시멘트를 완전히 제거하고, 촉매 또는 경화제로서 사용되는 물을 완전히 제거한 특징을 갖는다. 특히, i) 6.0 내지 35 중량%의 중합(polymerization) 또는 축중합(polycondensation) 수지, ii) 94.0 내지 65.0 중량%의 부하 또는 기계적 저항 요소, iii) 선택적으로 0.5 내지 5.0 중량%의 용매에 용해된 촉매, iv) 선택적으로 1.0 내지 6.0 중량%의 용매에 용해된 비 수용성 중금속과 동화된(elaborated) 비누(soap)계 촉진제(accelerator), v) 선택적으로 1.0 내지 10.0 중량%의 용매에 용해된 자외선 차단제(ultraviolet ray inhibitor), vi) 선택적으로 1.0 내지 15.0 중량%의 용매에 용해된 화염 연소 억제제(flame combustion inhibitor), vii) 선택적으로 4.0 내지 15.0 중량%의 임의의 수지에 용해되는 금속 산화물 및 유기 색소(color)로 구성되는 그룹에서 선택된 통합 색소(integrated colors)를 포함하는 폴리머릭 콘크리트 혼합물이 개시된다.

콘크리트, 포틀랜드 시멘트, 폴리머.

Description

폴리머릭 콘크리트 혼합물{COMPOSITION OF POLYMERIC CONCRETE}

본 발명은 접착제(adhesive) 또는 접합제(agglutination element)로서 포틀랜드 시멘트(portland cement)의 완전한 제거 뿐 아니라, 촉매(catalyst) 또는 경화제(hardening agent)로서 사용되는 물의 완전한 제거를 특징으로 하는 신규한 폴리머릭 콘크리트 혼합물에 관한 것이다.

본 발명에 의한 혼합물은, 내열성(thermostable)의 6.0 내지 35 중량%의 중합(polymerization) 또는 축중합(polycondensation) 수지와, 94.0 내지 65.0 중량%의 부하 또는 기계적 저항 요소로 구성되는데, 상기 부하 또는 기계적 저항 요소는, 수정(quartz), 모든 종류의 장석(feldspar) 또는 오르도스(orthose) 또는 그의 모든 변종; 마이크로클린(microcline) 및 플라지오클라세(plagioclase); 네펠린(nefeline), 소달라이트(sodalite), 백류석(leucite), 모든 운모(micas) 또는 백운모(muscovite) 또는 그 변종들, 흑운모(biotite) 및 플로고파이트(flogopite); 휘석(augite), 에기린(egirine) 및 하이퍼스텐 휘석(hyperstene pyroxene)의 일종 또는 그의 변종; 모든 종류의 각섬석(hornblend), 아프렌드소나이트(afrendsonite) 및 리베카이트(riebeckite) 및 올리빈 타입(olivine type) 및 엠퍼보 울(amphiboles)의 변종, 등과 같은 화산암(igneous rocks)의 기초 미네랄 뿐만 아니라, 지르콘(zircon), 초석(sphene), 마그네타이트(magnetite), 티탄철석(ilmenite), 올리지스트(oligist), 인회석(apatite), 피라이트(pirite), 러틸리움(rutilium), 코린돈(corindon) 및 석류석(garnet)과 같은 화산암으로 된 보조 미네랄 등과 같다.

화강암(granite)의 다른 변종 - 화강섬록암(granodiorite); 시에나이트(sienite)의 다른 변종 - 몬조나이트(monzonite); 토날라이트(tonalite)의 다른 변종 - 수정 반려암(quartz gabbro); 섬록암(diorite)의 다른 변종 - 반려암(gabbro); 페리도라이트(peridorite)의 다른 변종; 리올라이트(riolite)와 같은 화산암(volcanic rock)의 다른 변종; 조면암(trachyte)의 다른 변종; 포놀라이트(phonolite)의 다른 변종; 라타이트(latite) 및 석영 라타이트(quartz latite)의 다른 변종; 라사이트(lacite)의 다른 변종; 석영안산암(dacite)의 다른 변종; 안산암(andesite)의 다른 변종; 현무암(basalt)의 다른 변종; 화성암 또는 심성암 파편, 화산재 및 화산 응애암(volcanic tuff), 화산 먼지(volcanic dust)의 다른 변종; 페그마타이트(pegmatitels)의 다른 변종; 침전암(sedimentary rock)의 다른 일종 및 다른 변종; 역암과 같이 기계적 원인으로 생성된 모든 종류의 침전암; 모든 종류의 사암(sandy rocks); 점토질 편암(argillaceous slate)의 모든 변종; 모든 석회암과 같이 화학적 원인으로 생성된 침전암의 모든 종류 및 모든 변종; 모든 종류의 트래버틴(travertine) 및 그의 모든 변종; 모든 종류의 증발암(evaporite) 및 그의 모든 변종; 모든 종류의 광역 변성암(regional metamorphic rock) 및 그의 모 든 변종; 모든 종류의 접촉 변성암(contact metamorphic rock)과 같은 심성암(plutonic rock)을 사용한다. 또한, 라미네이트(laminate) 또는 그래뉼레이트(granulate)에 포함되는 납; 금속 섬유, 유리 섬유; 모든 종류의 유기 섬유, 광물면(mineral wool), 철 또는 강 슬래그, 유리 펄라이트(glass perlite), 가루 유리(ground glass), 바다 모래, 사막 모래, 라미네이트 또는 그래뉼레이트에 포함되는 알루미늄, 모든 종류의 강철 로드(steel rod)의 레지스탕스(resistance) 또는 그의 모든 변종; 매끈하거나 주름이 진(smooth and corrugated) 강철 바(steel bar); 강철 부스러기(iron shaving), 강철 또는 알루미늄; 나무 부스러기(wood shaving), 톱밥을 사용한다.

또한 다음의 내화 물질(refractory material) 또는 이들의 서로 다른 조합을 사용한다: 마그네사이트, 하소처리된(calcinated) 마그네사이트, 돌로마이트, 하소처리된 돌로마이트, 시아나이트(cianite), 안달루사이트(andalucite), 뒤모르티에라이트(dumortierite), 그래파이트(graphite), 보크사이트(bauxite), 크로마이트(chromite), 지르콘, 아미안터스(amianthus), 활석(talc), 스테아타이트(steatite), 고령석(kaolinite) 및 점토(clay).

본 발명에 의한 혼합물에 사용되는 수지는 액체 중합 및 축중합 수지이지만, 중합 수지인 것이 바람직하다. 사용할 수 있는 중합 수지의 종류는 다음과 같은 것을 포함할 수 있다 : 에폭시 수지, 불포화 폴리에스터 수지, 아크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 실리콘 수지. 사용할 수 있는 축중합 수지는 다음과 같은 것을 포함할 수 있다 : 퓨라닉(furanic) 수지, 페놀-포름알데히드 수지, 우레아-포름알데히 드 수지, 멜라민-포름알데히드 수지 및 트리-메리롤-멜라민 아미노-수지(tri-methylol-melamine amino-resins)

1.0 배경

도시 공학 분야의 지속적인 발전과 산업적 응용의 성장은 구조적인 요청에 보다 더 합치하며 또한 보다 더 엄격해지고 있는 작업 및 환경적인 환경에 대한 요구를 충족시킬 수 있는 건설 산업용 재료에 대한 필요를 꾸준히 창출하고 있다.

전통적으로, 건축 재료를 선택할 때 사용되는 중요 기준은 기계적 외력(mechanical force)이다. 구조물들은 보다 더 높아지고 있고, 구조적 요소들(structural elements)은 보다 넓은 공간에서 사용되는 반면 무게 및 단면의 크기 또는 구조적 요소의 노듈(nodules)은 점차 감소하고 있다.

수학 분야와 구조물 디자인 분야의 기술적인 발전과 신규 재료의 발전은 교량과 구조물에 있어서의 부하 용량(load capacity)의 증가를 가능하게 하고 있다. 종래의 수송 수단에 의해 이용되는 고속도로와 철도 교량은 그 부하 용량을 증가 시키기 위하여 몇몇 분야에서 개선되어 왔는데, 이러한 부하 용량의 증가는 주로 기본 구조를 변경하지 않은 상태로 철 로프(steel ropes)(프리-텐스드 또는 포스트 텐스드 케이블)(pre-tensed or post-tensed cable) 형태로 된 보다 큰 부하 용량을 갖는 강화 철(reinforced steel)의 사용에 기인하며, 신규의 대규모 교량의 경우에는 사전 조립 요소(prefabricated)로서 고저항성 포틀랜드 시멘트(high-resistance Portland cement)(f′c=350kg/cm²) 및 전술한 강화 철의 사용에 기인한다.

1985년의 멕시코 시티 연방 구역 및 멕시코의 기타 지진 구역에 적용되는 일반 건설 규칙(general regulation of construction)에 포함된 수정안으로 인해, 개인적 또는 공공 용도의 고층 및 소형의 구조물(사무실 및 주택)에 있어서 구조적인 디자인은 상당하게 변화되어 왔다.

1986년에 이미 존재하고 있던 고층 구조물은 구조적 수정 및 강화에 직면하게 되는데, 설치 부하 용량과 빔(beam), 컬럼(column), 슬랩 구역(slab section)의 추가에서 고저항성 강화 콘크리트로 된 로드 베어링 벽(load bearing wall)과, 각 층의 내부 및 외부에서의 브레이싱 구조(bracing structure)(절단력(cutting force)에 대하여 구조물을 강화하기 위하여 설계된 대각선 빔-컬럼 노드 투 노드 섹션(diagonal beam-column node to node section)의 사용에까지 적용된다.

1993년에 건축된 신규 구조물은 직경 및 미터당 킬로그램의 관점에서 구조적 요소의 미터당(per meter) 강화 철의 사용을 상당히 증가시켰는데, 영구적인 프레임워크(철 슬랩(steel slabs))에서의(in a permanent framework) 철의 사용으로 인하여 빔 및 컬럼 등과 같은 영역은 더 두꺼워지고 플로어(floor) 사이의 슬랩(slab)은 가벼워졌고 프레임워크의 철 메쉬(steel mesh)의 직경은 타이트해지면서 더 커졌다. 이러한 모든 경우에 있어서, 고저항성 콘크리트는 f′c=350kg/cm²으로 특정된다.

4층 이상의 주택(멕시칸 하우징 펀드, 인포나비트(Mexican Housing Fund, Infonavit))과 같은 구조물에 있어서, 구조적 요소에서의 강화철의 사용은 증가하였으며, 로드 베어링 벽(load bearing walls)과 3개의 각 로우마다의 조인트 보강재(joint reinforcement)에서의 중간적 구조적 요소를 사용하기 위하여 다공 어닐드 벽돌(multi-perforated annealed brick)의 사용이 촉진되었는데, 이러한 보강재는 각각의 구조적 요소에 부착된다. 플로어 슬랩(floor slabs)은 보다 두꺼워지고 사용되는 메쉬(mesh)의 직경 및 크기 또한 수정되고 있다. 콘크리트의 사양은 f´c = 240 kg/cm²으로 변했고, 벽돌을 결합하는 몰타르(mortar)는 3배의 비율로 강화되었다.

기존의 구조물을 포함하여 이러한 모든 경우에 있어서, 기초 보강(foundation reinforcement)을 결정하는 것을 목적으로 하는 기계적 그라운드 연구(mechanical ground studies)는 필연적이다.

고저항성 콘크리트는 압축(compression)에 대한 저항과 관련된 고저항성 텐션만을 의미할 뿐 아니라 기존에 사용되는 환경적인 약제(environmental agent)와 물과 골재(aggregates)에 대한 저항성과 작업 환경과 작업 장소 또는 이러한 작업 장소의 복잡성에 대한 저항성도 의미한다.

구조적인 열화(deterioration) 및 결함은 수학적 문제 및/또는 설계 문제 또는 사용되는 재료의 기계적 저항성 결함 문제 또는 지면 역학(ground mechanics)에서의 오류에 기인할 뿐 아니라, 사용되는 건설 공정과 재료의 내구성 특히, 실제 재료 및/또는 개선용 화학적 약제(modifying chemical agents)(첨가물)(additives) 에 대한 화학적 저항성에도 원인이 있다.

2.0 목적

본 발명이 속하는 분야에 관련된 저비용 생산 공정에 대한 필요성은 가능한 적은 시간 내에 작업 또는 선조립된 요소들의 이용 가능성을 높이는데, 이는 매우 특화된 골재(aggregates), 부하(load), 화학적 수정제(chemical modifier), 재료 또는 공급의 선 재생 또는 후 재생(prior or posterior reprocesses of supplies or material) 또는 "강화제(strengtheners)"들을 사용하지 않고 짧은 세팅 시간을 갖는 재료에 대한 요청을 창출한다.

고저항성 포틀랜드 콘크리트의 선제조(prefabrication)에 있어서 촉매 또는 경화제로서의 물(water)의 사용은 상당한 추가 비용뿐 아니라 물을 음용할 수 있도록 하거나 정화해야 한다는 점이 요구되며, 작업장 또는 조립시의 이용 가능성과 스팀(steam) "강화제(strengtheners)"의 경우 추가적인 작업과 산업 용수로서 제대로 처치된 물의 복귀 또한 고려해야만 한다.

이상적인 재료는 이하의 적어도 하나 이상 바람직하게는 전부의 조건을 충족시키는 재료로 설명될 수 있다. 즉, 고도의 기계적 저항성을 가져야 하며 인장(tension) 및 압축(compression)에 대한 저항성은 서비스 조건에 따른 넓은 범위의 작업 환경에 적용될 수 있어야 하고, 고도의 화학적 저항성과 가혹 조건 및 오염 조건에 대한 고도의 저항성을 필요로 하고; 실제 사용되는 분야예 따라 쉽게 개 선될 수 있어야 하고; 작업 또는 건축에 사용되는 재료의 품질(quality)에 대한 보장을 해줄 수 있어야 하고; 촉매로서 물을 사용하지 않아야 하며; 연성(ductile)이어야 하고; 사용성을 높이기 위해 추가적인 처리나 재생 과정이 필요없어야 하고; 어떠한 대기 기후 또는 조건에서도 사용할 수 있어야 하고; 서로 다른 주기의 시간에서 최소의 수축(contraction)만으로 강화될 수 있도록 "콜드 조인트(cold joints)"를 사용할 필요가 없어야 하고-이는 전반적인 비용 절감을 의미한다-; 구조적인 위험성 없이 두께를 감소시킬 수 있어야 하고; 보다 적은 강화 철을 사용해야 하고; 전술한 강화 철을 녹슬지 않게 해야 하고; 및/또는 재생가능한 것이어야 한다.

제1항 및 그의 종속항에 청구된 신규 조성물은 상술한 요구 조건 중 하나 또는 그 이상, 바람직하게는 전부를 만족한다.

3.0 방법

연구 개발의 시작점은 실험실에서 물에 녹지 않고 그의 주성분을 매질 또는 용제로서 사용할 수 있는 시멘트(cementant)를 얻으면서 결정되었다. 이러한 특정한 경우, 몇 가지 다른 모노머(monomer)들에 대한 시험이 수행되었는데, 이는 이러한 모노머들은 탄소를 함유하고 낮은 분자량 및 단순한 화학적 구조를 가질 뿐만 아니라, 그 자신의 분자들 또는 다른 유사한 분자 합성물과의 결합을 통해서 폴리 머, 플라스틱, 합성수지 또는 엘라스토머(elastomer)가 되기 쉽기 때문이다.

디하이드록사이드 알콜(dihydroxide alcohols) 및 건성유 그리고 불포화 에틸렌(ethylen insaturation);

염화 비닐(vinyl chloride), 메틸 메타크릴레이트(methyl metacrilate), 아디프산(adipic acid), 헥사메틸렌디아민(hexametilendiamine), 에틸렌 글리콜(ethylen glycols), 프로필렌(propylene), 디에틸렌(diethylene), 디프로필렌(dipropylene), 프탈산(phthalic acid), 아디프산, 프루프릴 알콜(furfuryl alcohol), 프루프랄(furfural), 멜라민 및 포름알데히드 아미노 수지(melamine and formaldehyde amino-resins), 요소(urea), 페놀(phenol), 파라톨루엔술폰산(paratoluensulphonic acid), 벤젠술폰산(benzensulphonic acid), 트리-메틸올-멜라민(tri-methylol-melamine), 메틸올 멜라민, 하이드록시페닐벤조트리아졸(hydroxifenilbenzotriazol), 올리고메트릭 클로로알킬 인산염(oligometric chloroalkyl phosphate), 메틸 디메틸 인산염(methyl dimethyl phosphate), 알루미네이트(aluminates), 실리콘 오일, 크레졸, 크실레놀(xylenols), 레조르시놀(resorcinol), 나프톨(naphthols), 하이드록시벤젠(hidroxibenzene), 페놀산(phenolic acid), 석탄산(carbolic acid), 옥시메틸렌(oximethylene), 포름알데히드(formic aldehyde), n-부탄올(n-butanol), 에피클로로하이드린(epichlorohydrin), 메틸렌 클로라이드(methylene chloride), 스티렌 모노머(styrene monomer), 디언하이드릭 파이로멜리틱(dianhydric pyromellitic), 파이로멜리틱 산(pyromellitic acid), 피롤리딘(pirrolidine), 펜타디엔(pentadiene) 및 시클로옥타트린(ciclooctatriene)

을 포함하는 디카르복실산의 다양한 축중합 반응 및/또는 중합반응 생성물에 대한 다양한 종류의 시험이 행해졌다.

실험실에서의 테스트 결과로부터, 원재료 또는 순재료 및 재활용 재료에 대한 상술한 물질 각각을 위한 원재료의 활용성이 결정되었다. 열경화성 플라스틱(포장재, 라이터, 일회용 면도기, 쓰레기 봉투, 음료수 병, 포장재 등) 및 몇몇의 아디프산 유도체들은 상당한 양의 비 산업폐기물(non-industrial waste)에 해당하며, 또한 미생물에 의해 분해되지 않는다.

세척 및 가공처리된 상술한 재료들은 디하이드록사이드 알콜을 포함하는 디카르복실산의 알키딕-스타일 축중합 수지 제조물의 30%에 사용되었고, 이는 원 스티렌 모노머 솔벤트를 희석제로서 사용하고 열과 촉매, 세베캣(sebecat), 아디팻(adipat), 디에틸렌글리콜 및 인산트리크레실을 첨가한 화학 반응으로부터 고분자 화학물이 얻어질 때까지 화학적으로 재처리하여 얻어졌다. 이러한 수지는 하이드록시페닐벤조트리아졸과 클로로알킬 올리고머 포스페이트 및 메틸 디메틸 포스페이트를 포함하는 공정 동안 변형되었다.

얻어진 생성물은 불포화 이소프탈릭 수지(unsaturated isophtalic resin)와 호환되는 에틸레니칼 불포화 오르소프탈릭 포스페이트(ethylenical insaturation orthophtalic phosphate)로서 분류될 수 있다.

비금속재, 합성 및 유기 섬유, 바다모래, 사막모래, 규조토, 칼륨 및 나트륨 장석, 유리조각 및 이들의 펄라이트 및 상기 재질들과, 미생물에 의해 분해되지 않 는 폐기물 또는 철 슬래그와 같은 재활용 가능한 물질뿐만 아니라 피라이트(pirite)를 포함하는 금속성 미네랄의 다양한 조합물에서 다양한 암석 골재(rocky aggregate)를 사용하여 결정된 수지에 대해 흡수성 테스트를 다회에 걸쳐서 행하였다.

대응되는 표준 제정의 필요에 의해서 결과를 과학적으로 검증받기 위해, 얻어진 결과들은 국립 멕시코 대학 공과 대학(National Autonomous University of Mexico Engineering Institute)의 도움으로 확인되었다.

다양한 시험결과를 사용하여, 상술한 표준을 개발하기 위해서, Atizapan Mexico State Campus of the Institute of Technology and Higher Studies of Monterrey)에게 위임되었다.

본 발명에 의하면, 이하의 적어도 하나 이상 바람직하게는 전부의 조건을 충족시키는 재료가 제공된다. 즉, 고도의 기계적 저항성을 가져야 하며 인장(tension) 및 압축(compression)에 대한 저항성은 서비스 조건에 따른 넓은 범위의 작업 환경에 적용될 수 있어야 하고, 고도의 화학적 저항성과 가혹 조건 및 오염 조건에 대한 고도의 저항성을 필요로 하고; 실제 사용되는 분야예 따라 쉽게 개선될 수 있어야 하고; 작업 또는 건축에 사용되는 재료의 품질(quality)에 대한 보장을 해줄 수 있어야 하고; 촉매로서 물을 사용하지 않아야 하며; 연성(ductile)이어야 하고; 사용성을 높이기 위해 추가적인 처리나 재생 과정이 필요없어야 하고; 어떠한 대기 기후 또는 조건에서도 사용할 수 있어야 하고; 서로 다른 주기의 시간에서 최소의 수축(contraction)만으로 강화될 수 있도록 "콜드 조인트(cold joints)"를 사용할 필요가 없어야 하고-이는 전반적인 비용 절감을 의미한다-; 구조적인 위험성 없이 두께를 감소시킬 수 있어야 하고; 보다 적은 강화 철을 사용해야 하고; 전술한 강화 철을 녹슬지 않게 해야 하고; 및/또는 재생가능한 것이어야 한다.

4.0 실험 계획

국립 멕시코 대학의 공과 대학에 따르면, 폴리머릭(Polymeric) 콘크리트로 만들어진 500개의 15.0×30.0㎝의 원통형 표본들이 만들어졌다. 이 500 개의 표본들은, 입도계(Granulometer)의 사용 없이 정제되지 않은 석회암 자갈과 회색 모래를 포함하는 50 개의 제1 표본; 포틀랜드(Portland) 시멘트의 정교 제작에 사용되는 것들과 유사하며 입도계(Granulometer)를 사용한 제1 표본과 같은 물질들로 된 50 개의 제2 표본; 입도계(Granulometer)의 사용 없이 정제되지 않은 현무암 자갈과 회색 모래를 포함하는 50 개의 제3 표본; 포틀랜드(Portland) 시멘트의 정교 제작에 사용되는 것들과 유사하며 입도계(Granulometer)를 사용한 제3 표본과 같은 물질들로 된 50 개의 제4 표본; 입도계(Granulometer)의 사용 없이 정제되지 않은 안산암 자갈과 회색 모래를 포함하는 50 개의 제5 표본; 포틀랜드(Portland) 시멘 트의 정교 제작에 사용되는 것들과 유사하며 입도계(Granulometer)를 사용한 제5 표본과 같은 물질들로 된 50 개의 제6 표본; 입도계(Granulometer)의 사용 없이 정제되지 않은 현무암 자갈과 현무암 모래를 포함하는 50 개의 제7 표본; 포틀랜드(Portland) 시멘트의 정교 제작에 사용되는 것들과 유사하며 입도계(Granulometer)를 사용한 제7 표본과 같은 물질들로 된 50 개의 제8 표본; 입도계(Granulometer)의 사용 없이 정제되지 않은 tezontle 자갈과 회색 모래를 포함하는 50 개의 제9 표본; 및 포틀랜드(Portland) 시멘트의 정교 제작에 사용되는 것들과 유사하며 입도계(Granulometer)를 사용한 제9 표본과 같은 물질들로 된 50 개의 제10 표본으로 되어 있다.

이러한 표본들은 압력에 대한 저항, 탄성 모듈, 장력에 대한 저항(Brazilian test), 소성 적하(plastic dripping) 또는 크리프(creep) 프레임, 흡수, 화학적 저항, 전기적 전도성, 유전체의 저항, 불꽃에 대한 저항, 바르콜(Barcol) 경도의 결정, 마모에 대한 저항, 극한 기후에서의 냉각 및 해동 테스트, 주름지고 매끄러운 철에 부착하는 테스트, 프리 텐션 및 포스트 텐션에 대한 저항 및 단단한 프레임에서의 절삭 저항들을 결정하는데에 사용되었다.

위의 실험에 대한 보완으로서, 15.0×16.0㎝ 짜리 빔(beam) 50개가 만들어졌다. 이 50개의 빔(beam)들은, 입도계(Granulometer)의 사용 없이 안산암 자갈과 정제되지 않은 회색 모래를 포함하는 10 개의 빔으로 된 제1 표본; 포틀랜드(Portland) 시멘트의 정교 제작에 사용되는 것들과 유사하며 입도 계(Granulometer)를 사용한 제1 표본과 같은 물질들로 된 10 개의 빔으로 된 제2 표본; 입도계(Granulometer)의 사용 없이 석회암 자갈과 회색 모래를 포함하는 10 개의 빔으로 된 제3 표본; 포틀랜드(Portland) 시멘트의 정교 제작에 사용되는 것들과 유사하며 입도계(Granulometer)를 사용한 제3 표본과 같은 물질들로 된 10 개의 빔으로 된 4 표본; 및 포틀랜드(Portland) 시멘트의 정교 제작에 사용되는 것들과 유사하며 tezontle 자갈과 회색 모래를 가지는 입도계(Granulometer)를 사용한 제5 표본으로 되어 있다.

이러한 표본들은 그 길이 쪽 방향의 2/3 가 자유롭게 지지되는 빔(beam)으로 장력에 해당하는 실험을 수행하는데에 사용되었다.

위의 결과에 의하여, 7.0×14.0×28.0㎝ 짜리 1000 개의 가벼운 벽돌과 1㎝ 두께의 벽이 탄산칼슘과 규산칼륨을 사용한 골재로 제작되었다.

몇몇의 1㎝의 홈을 가진 조인트(joint)와 포틀랜드(Portland) 시멘트로 만들어진 파티션(partition) 벽들을 포함하는 2.92×2.54m 짜리 테스트 벽들이 앞서 언급한 벽돌을 사용하여 국립 멕시코 대학의 공과 대학의 연구실에 제작되었다. 사용된 모르타르(mortar)는 포틀랜드(Portland) 시멘트로 정교하게 제작되었으며, 그 비율은 포틀랜드(Portland) 시멘트, 칼슘 및 회색 모래가 각각 1:½:4의 비율로 결정되었다.

앞서 언급한 벽은 주기적인 절삭 부하에 노출시켰고, 그 결과 벽돌들은 압력에 큰 저항을 지닌다는 것이 밝혀졌다.

앞서 설명한 테스트들이 수행되는 동안에, 폴리머릭(Polymeric) 콘크리트를 딱딱한 포틀랜드(Portland) 콘크리트에의 부착뿐만 아니라, 금이 가거나, 부서지거나 또는 분리된 후에 굳어진 포틀랜드(Portland) 콘크리트의 저장 역시 결정되었다.

위의 테스트들을 수행하기 위하여, 3가지의 자연 크기 빔 칼럼(natural-size beam column)의 접합 노드들이 생성되었고, 납땜 플레이그(plague) 공정 중의 하나는 철에 의하여 수정되었으며, 그리고 나서 f'c = 1800㎏/㎠ 의 저항을 가지는 폴리머릭(Polymeric) 콘크리트를 붓기 위해서 연결되었다. 두 번째 실시예에서의 납땜 플레이그(plague) 공정은 조절되지 않았으며, 압력과 같은 저항을 가지는 폴리머릭(Polymeric) 콘크리트가 부어졌다. 세 번째 실시예에서 납땜 플레이그(plague) 공정은 압력과 같은 저항을 가지는 폴리머릭(Polymeric) 콘크리트를 붓기 위하여 강철 커넥터(connector) 시설을 이용하여 수행되었다.

위에서 설명한 벽의 경우에 있어서, 앞서 언급한 세 번째 실시예는, 많은 파편들과 부스러기들을 보고하는 마지막 실시예와 함께, 주기적인 절삭 저항의 부하에 노출시되고, 포틀랜드(Portland) 콘크리트를 가지는 폴리머릭(Polymeric) 콘크리트의 중합체에 대해 각각 측면의 부하의 84, 87 및 96톤에서의 실패들이 기록되고, 그러는 동안, 폴리머릭(Polymeric) 콘크리트에 강철 굴곡 힘에 의해 발생한 틈이 기록된다.

위의 테스트에서 사용된 폴리머릭(Polymeric) 콘크리트는 입도계(Granulometer)를 사용한 현무암 자갈과 회색 모래로 결정된 공식과 일치한다. 앞서 언급한 테스트들은 국립 멕시코 대학의 공과 대학의 인원들에 의하여 감독되 었다.

폴리머릭(Polymeric) 콘크리트를 굳은 포틀랜드(Portland) 콘크리트에 부착하는 테스트와 포틀랜드(Portland) 콘크리트를 폴리머릭(Polymeric) 콘크리트에 부착하는 테스트를 발전시키기 위하여, 폴리머릭(Polymeric) 콘크리트와 현무암 자갈과 회색 모래로 만들어진 6 개의 15.0×30.0㎝ 원통이 f'c = 1200㎏/㎠ 의 압력에 공칭(nominal) 저항을 위해 입도계(Granulometer)의 사용 없이 정교하게 만들어졌다. 원통은 주조된 15일 후에 45°도 각도로 절반이 잘려지고, 12 개의 토막들은 금속으로 된 15.0×30.0㎝ 원통 주형에 놓이며, f'c = 350㎏/㎠ 의 압력에 공칭(nominal) 저항을 위한 포틀랜드(Portland) 콘크리트의 혼합물이 주형 위에 부어진다. 그리고 나서, 스팀 하드닝(hardening) 공정이 4시간 동안 진행되고, 그 후에 평가받기 위하여 국립 멕시코 대학의 공과 대학으로 보내졌다.

역(inverse) 실험을 수행하기 위하여, 9 개의 15.0×30.0㎝ 원통이 f'c = 350㎏/㎠ 의 압력에서 공칭(nominal) 저항을 위한 포틀랜드(Portland) 콘크리트를 이용하여 주조되었다. 이 원통들은 8시간 동안 스팀 하드닝(hardening)이 되어졌으며, 15일 후에 45°도 각도로 절단되었다. 18 개의 토막들은 f'c = 1200㎏/㎠ 의 압력에 공칭(nominal) 저항을 위한 폴리머릭(Polymeric) 콘크리트가 주조되어진 위에 있는 금속으로 된 15.0×30.0㎝ 원통 주형에 놓여진다. 이 원통들은 다른 어떤 스팀 하드닝(hardening) 공정을 거치지 않으며, 평가받기 위하여 국립 멕시코 대학의 공과 대학으로 보내졌다.

모든 경우에 있어서, 포틀랜드(Portland) 콘크리트의 부분 주형(cast)을 폴 리머릭(Polymeric) 콘크리트의 주형 부분에 전달하는 경우에, 결합한 지점에서 두 콘크리트 사이에 보이는 부착의 부족으로 인하여 전혀 치환되지 않는 전형적인 실패들이 발생한다. 국립 멕시코 대학의 공과 대학에 의해서 배포된 리포트도 전형적인 압축 실패는 수경성의(hydraulic) 콘크리트를 통하여 초기에 발생하며, 그리고 나서 폴리머릭(Polymeric) 콘크리트에 전달된다는 내용을 포함하고 있다.

통신수송국(Ministry of Communication and Transport)의 연방 고속도로 감독관의 요청에 의하면, 1.15m의 지주(stilt)를 가진 21.0m 길이의 AASHTO IV는 f'c = 1200㎏/㎠ 의 압력에 공칭(nominal) 저항을 위한 폴리머릭(Polymeric) 콘크리트로 제작된다. 이 구조적 요소는 3개의 수압 잭(jack)을 위한 주기적으로 정확한 loads를 가진 변형과 휴식을 측정하기 위하여 게이지를 설치된다. 여기서, 각각의 잭(jack)은 500톤까지 수용할 수 있다.

이 구조적 요소는 1991년 12월 21일에 제작되었으며, 주형(mold)와 안둘레면(intrados)은 주조된 뒤 3 시간 후에 제거되었다. ½" pre-tensed 금속 케이블을 가진 14 개의 금속 피복된 로프는 통신수송국의 일반 표준에서 제시한 36 대신에 사용되었다. 1991년 12월 22일에 14시간의 경화시간을 거쳐 최초의 100톤의 테스트 부하는 한 시간의 주기 동안 구조적 요소의 길이의 2/3에 위치하는 잭(jack)들에 적용되었으며, 변형되는 시간이 측정되었다. 잭(jack)들에 대한 부하가 제거되었을 때, 150톤에 해당하는 정확한 부하가 원래 위치 동안 측정된 변형과 캠버(camber)의 회복을 가지며, 4시간 동안 구조적 요소의 중앙에 적용되었으며, 이러한 것은 부하가 제거된 후에 3분이 소요되었다.

폴리머릭(Polymeric) 콘크리트로 만들어진 6개의 15.0×30.0㎝ 원통이 또한 앞서 언급한 정부 부처를 위하여 제작되었다. 이 경우에 표석과 강이 바위 집합체로써 사용되었다. 원통은 평가받기 위하여 앞서 언급한 정부 부처의 기술지원국(Technical Support Service) 연구소의 관리자에게 보내졌다. 테스트 장비가 500톤의 수용 능력이 있었음에도 불구하고, 압력에 대한 저항과 이 공식적인 다른 특성은 작성하는 동안에 결정되지 않았다. 중심부에 대한 기초적인 분석은 압력에 대한 저항을 4,000 내지 4,500㎏/㎠으로 평가했다.

5. 결 과

환경 면에서 가장 적극적인 요인인 폴리머릭(Polymeric) 콘크리트의 화학적 저항은 훌륭하다. 만일 요구된다면, 그것의 본질에 영향을 주지 않고 특정한 작업에 의하여 조절될 수 있다.

물리적-화학적-기계적 특성

폴리머릭 ( Polymeric ) 콘크리트와 포틀랜드( Portland ) 콘크리트의 비교

특 성	단위	폴리머릭(Polymeric)	포틀랜드(Portland)
밀도	㎏/㎥	1200-2000	2300-2400
경화과정에서의 선형수축율	%	0.03-0.01
압축에 대한 저항	㎏/㎠	1200-380	140-400
휘어짐에 대한 저항*	㎏/㎠	190-280	14-16
장력에 대한 저항**	㎏/㎠	120-160	최대 20
탄성 계수	f'c의 제곱근	10000-15000	7000-10000
최종 압축력	%	12	2-3.5
변형곡선의 선형부	(㎏/㎠)^2	0.6-0.75	0.1-0.3
마모(Boehm disc)	㎝	0.10-0.35	2.0-8.0
비 드립핑(specific dripping) (압축)	10Mpa	35-180	45-300
금속에 대한 부착력 (절단)	㎏/㎝	80-180	15-17
선형 열팽창 비율	10/K	6.0-9.5	10.5-12.5
최종 작업 온도	℃	1280-1835	220-250
수분 흡수율	%(중량)	0.010-0.014	16.0-26.0
부식에 대한 저항		좋음	나쁨
산(acid)에 대한 저항		좋음	나쁨
염기에 대한 저항		좋음	보통
최대부하에서의 유효성	일(day)	0.75	14.0-28.0
중심 제거	시간	3.0-4.5	96.0-336.0
동결과 해동을 원인으로 한 질량의 감소(-40℃~+60℃, 1000회 실험)	%중량손실	0.01	23.0-29.0

여기서, "*"는 길이의 2/3에서 자유롭게 지지되는 빔(beam)이며,

"**"는 브라질리안 텐션 테스트(Brazilian tension test)이며, 이는 국립 멕시코 대학의 공과 대학에서 수행된 테스트로서, 혼합물은 멕시코 시티의 대도심 지역으로부터의 집합물들로 구성되며, 사용된 수지(resin)의 퍼센티지는 포틀랜드(Portland) 콘크리트의 입방 미터당 폴리머릭(Polymeric) 콘크리트 520㎏의 15%임.

측정값	%(부피)	%(중량)
포화 인산나트륨(saturated sodium phosphate)	0.63	0.9
5.0% 인산나트륨(sodium phosphate)	0.6	0.39
10.0% 인산나트륨(sodium phosphate)	0.6	0.35
포화 질산암모늄(saturated ammonium nitrate)	0.25	0.91
5.0% 질산암모늄(ammonium nitrate)	0.16	0.34
포화 질산구리(saturated cupric nitrate)	0.25	0.39
포화 염화구리(saturated cupric chloride)	0.28	0.17
5.0% 염화구리(cupric chloride)	0.04	0.01
50.0% 황산(sulphuric acid)	0.56	1.2
5.0% 황산(sulphuric acid)	0.18	0.37
농축 염산(concentrated chloroydic acid)	0.31	0.79
5.0% 염산(chloroydic acid)	0.12	0.28
농축 아세트산(concentrated acetic acid)	0.31	0.4
20.0% 수산화암모늄(ammonium hydroxide)	0.28	0.54
포화 수산화나트륨(saturated sodium hydroxide)	0.16	0.43
포화 젖산(saturated lactic acid)	0.1	0.14
사염화탄소(carbon tetrachloride)	0.5	0.93
벤젠(benzene)	0.41	0.88
가솔린(nova gasoline)	0	0
에틸 알콜(ethylic alcohol)	0.43	0.48
소금물에 염장(72시간)	0	0
수분 흡수	0.13	0
삼투	0	0

3시간 또는 작업환경에 따라 3시간이 걸리지 않는 몰딩(molding) 또는 인트라도스(intrados)의 제거가 허용된다면, 폴리머릭 콘크리트(polymeric concrete)를 이용한 최적화된 서비스를 얻을 수 있도록 하기 위한 시간은 8시간이면 충분하다.

3시간의 주조(casting) 이후에, 폴리머릭 콘크리트(polymeric concrete)는 70 퍼센트의 작업 저항(working resistance)을 갖는 반면 같은 시간의 플라스틱 드립핑(plastic dripping, cheer mark)은 80 퍼센트이다. 나머지 퍼센트는 작동 수명 전체에 걸쳐 제공된다. 국립 멕시코 대학의 공과 대학에서 수행된 실험에 의하면 상기 작동 수명은 평균 100년으로 추정된다. 최대 디자인 로드(maximum design load)는 주조(casting) 이후에 8시간이 적용될 것이다.

포틀랜드 콘크리트(Portland concrete)와는 다르게, 폴리머릭 콘크리트(polymeric concrete)는 물을 촉매제나 탈수제로 사용하지 않는다. 그리고 증기(steam) "경화(hardening)"를 요구하지 않는다. 주조 과정에서 물을 사용하지 않는다는 것은 제품의 가능 수명은 순수한 물의 사용 크기에 영향받지 않는다는 것을 의미한다. 경화(hardening) 후에, 폴리머릭 콘크리트(polymeric concrete)는 최대 0.012 퍼센트의 물 흡수율을 갖는다

폴리머릭 콘크리트(polymeric concrete)의 가장 명확한 이점은 그것의 넓은 범위의 적용 분야이다. 또한, 그것 자신의 조작가능한 특별한 성질을 이용한 건설적인 물질 제조 가능성을 가진다는 것도 이점 중의 하나이다.

폴리머릭 콘크리트(polymeric concrete)의 본질을 이해하기 위한 가장 좋은 방법은 합리적인 조제 및 그것의 혼합 설계와 특성들을 좀 더 효율적으로 만드는 것이다. 이러한 방법은 우리에게 물질의 주요한 문제들을 이해할 수 있게 하며, 다른 혼합물과의 비교 특히 포틀랜드 콘크리트(Portland concrete)와의 비교 역시 이해할 수 있게 한다.

포틀랜드 콘크리트(Portland concrete)의 물리-화학적 특성 및 그것의 상대적으로 낮은 가격은 포틀랜드 콘크리트(Portland concrete)를 많은 적용예에서의 이상적인 구조재(construction material)로 만들어 준다. 그것의 많은 제약 예컨대 부식에 대한 낮은 저항성, 높은 투과성, 냉각에 의한 파손, 알칼리 골재(Alkali-aggregate)에 대한 반응성, 걸려진 탄산수의 존재, 열에 의한 파괴, 장력에 의한 낮은 저항성, 절연성의 부족, 분리에 대한 저항성의 부족, 400 kg/cm^2 이상의 압 력 저항을 만들기 위한 높은 제조 비용의 필요, 식수(유기성, 산성, 타닌성을 포함하지 않는 개념)의 이용, 석회(lime) 먼지, 유기적 물질, 반응성 알칼리(reactive alkali), 포미틱(pomitic), 유황물질(sulphuric minerals, pirites)이 존재하지 않도록 조작된 입도계(granulometer) 암석 골재(rocky aggregates)의 이용 등의 제약에도 불구하고 상대적으로 낮은 가격은 포틀랜드 콘크리트(Portland concrete)를 많은 적용예의 이상적인 구조재로 만들어 준다.

폴리머릭 콘크리트(polymeric concrete)는 높은 압력 저항을 갖는 물질이다. 그리고 폴리머릭 콘크리트(polymeric concrete)는 골재(aggregates)나 입도계(granulometer)의 사용에 의해 변경될 수 있다. 천연 그대로의 안산암(andesitic) 자갈(입도계(granulometer)를 제외하고) 및 먼지(dust)의 최대 함량이 10 퍼센트인 그레이 샌드(gray sand)로 이루어진 이 물질에 대한 저항성은 1200 kg/cm^2이다. 이 저항성 값은 물질의 표준 저항값으로 선정된다.

모르타르(mortars)의 제조를 위해서, 포틀랜드 시멘트에서 사용된 것들과 비슷한 입도계(granulometer)가 같은 물질(gray sand mortars)을 얻기 위해 적용된다. 그래서 먼지의 함유량을 8 퍼센트로 줄이고 평균 저항성(average resistance)을 제공하여 압력을 1100 kg/cm^2 으로 올린다. 골재(aggregates)들은 포미틱(pomitic), 안산암질(andesitic), 현무암질(basaltic), 운모질(micaceous), 쉘퍼릭 샌드(sulphuric sand), 쿼츠 샌드(quartz sand), 소딕(sodic) 또는 포타식 펠드스파(potasic feldspars), 디아토메서스 얼스(diatomaceous earth), 바다 모래(sea sand), 사막 모래(desert sand), 티존틀(tezontle) 등으로 사용될 수 있다.

폴리머릭 콘크리트(polymeric concrete)의 가공하지 않은 주요한 원료는 불포화의 올소파탈릭 산(orthophtalic acid)에 의해 생성되는 에틸렌기의 인세츄레이션 레신(ethylenic insaturation resin)이다. 사용 비율은 골재(aggregates)의 중량의 6 퍼센트에서 35 퍼센트의 범위를 가지며 물질의 일반적인 흡수 특성에 의존한다. "경화(Hardening)"는 파탈레이트 에스터스(phthalate esters), 세베켓(sebecat), 폴리올 아디팟(poliol adipats)과 같은 비에틸렌기(dietilenglicol) 및 트리크리슬 포스페이트(tricresyl phosphate)에 의해 야기된다. 그것은 물이나 포틀랜드 시멘트를 요구하지 않는다

상기 설명한 이점과 같이, 폴리머릭 콘크리트(polymeric concrete)는 장력에 대한 높은 저항성 및 각 케이스별 특별한 구조의 요구에 따라 변할 수 있는 탄성 모듈(module)의 손상에 대한 저항성을 가지고 있다. 폴리머릭 콘크리트(polymeric concrete)는 산(acids), 알칼리(alkalis), 아로마틱스(aromatics) 및 알파틱스(alphatics)에 대해 높은 저항성을 가진 메모리(memory)를 가진 폴리머들의 부가에 대한 포물레이션(formulation)을 야기한다. 그것은 섭씨 1800 도의 화염에서 최대 2시간 동안 견디는 저항성을 가지며 냉각에 대한 뛰어난 저항성 및 분열이나 중량을 잃는 경우가 없는 해동성(unfreezing)을 가진다. 그것의 안산암질(andesitic) 또는 현무암질(basaltic) 골재(aggregates)들의 부피 중량의 평균은 2000 kg/m^3 이다.

시간의 흐름 또는 햇빛 노출의 연장에 의한 색소(pigments)의 색을 바꾸지 않는 이점을 가지는 포틀랜드 콘크리트(Portland concrete)는 쇠(iron) 산화물 기 초 색소를 이용하는 것을 허용하는 화학적 특성을 가진다.

최대 부하(load) 용량은 8시간 이상의 경화(hardening)가 요구된다. 그리고 3분에서 3시간의 시간 변화가 일어날 수 있다. 사이트(site)에 의해 제작된(elaborated) 콘크리트의 경우, 시간은 각각 경우의 특별한 요구에 따라서 줄어들 수도 늘어날 수도 있다.

6. 정의 및 분류

폴리머릭 콘크리트(polymeric concrete)의 다른 혼합물들은 아래에 나타난 사용예 또는 적용예에 따라 분류된다.

폴리머릭 콘크리트 시멘트(Polymeric Concrete Cement, PCC): 이 물질은 물에 녹는 폴리머(Polymer) 또는 모노머(monomer)를 추가함으로써 준비되는바, 새로운 포틀랜드 콘크리트(Portland concrete)는 시멘트가 혼합되는 동안 그것을 강하게 한다. 예를 들면, 마블 시멘트(marble cement), 타일(tile) 시멘트 등이 될 수 있다. 1/3 페이지의 도 2는 포틀랜드 콘크리트(Portland concrete) 시멘트를 이용하여 경화(hardened)되어 접착된 작은 구멍 구조 도면을 나타낸다. 포틀랜드 콘크리트(Portland concrete) 시멘트는 물에 녹는 폴리머(Polymer)이며, 폴리머는(Polymer)는 부피 중량의 15 퍼센트에서 50 퍼센트의 비율을 가지는 바인딩(binding) 요소로 사용된다. 그리고, 제품의 유공성(porosity)은 그것의 부피의 10~20 퍼센트이며 폴리머(Polymer)의 상(phase)은 균일하게 분산된다.

폴리머릭 인젝티드 콘크리트(Polymeric Injected Concrete, PIC): 이 물질은 주입하거나, 진공 공간을 지나가는 것에 의하거나, 촉매로 된 폴리머(Polymer)의 중력에 의하거나, 모노머(monomer)의 갈라진 틈이나 구멍을 통하거나, 굳어졌거나 굳어지려고 하는 포틀랜드 콘크리트(Portland concrete)의 간격에 의해서 준비된다. 이 물질은 일반적으로 구조적 복구(structural recovery) 및 벽의 복구 또는 경화(hardened)된 물리-화학-기계의 특성 변경에 의한 널판지(slabs) 등으로 사용된다. 1/3 페이지의 도 3은 경화되려는(pre-hardened) 포틀랜드 콘크리트(Portland concrete) 시멘트를 사용하여 경화되게 접착한 구멍 도면을 나타낸다. 그리고, 부피 중량의 5~15 퍼센트의 비율을 가지는 바인딩(binding) 요소에 의해 열안정(thermostable) 폴리머(Polymer)로 재생된다. 유공성(porosity)은 부피의 5~15 퍼센트이며 폴리머(Polymer) 상(phase)은 부분적으로 일정하다.

폴리머릭 콘크리트(Polymeric Concrete, PC): 이 물질은 모노머(monomer)를 골재(aggregates) 등을 결합하거나 접착시키는 물질로서 사용함으로써 희석된 폴리머(polymer)를 혼합함으로써 준비될 수 있다. 그것의 경화(hardening) 또는 중합(Polymerization)은 시간 및 환경에 관해서 전체적으로 제어될 수 있는 화학적 방법에 의하여 야기된다.

폴리머릭 콘크리트(polymeric concrete) 혼합물은 포틀랜드 시멘트에 의한 폴리머(polymer)의 대체와는 다르다. 대체된 폴리머(polymer)의 기능은, 그것의 형태와 고체 내용물의 변경에 의한(액체 또는 파우더), 같지 않다. 그리고 그것의 기본적 차이는 화학적 수단 및 경화(hardening) 발열 온도로서의 촉매 및 제 2의 제품을 경화(hardening)하는 일없이 경화(hardening) 또는 폴리머리제이션(Polymerization)을 하는 물의 리버레이션(liberation)에 의한 폴리콘덴세이션(Polycondensation)과 같은 다른 화학적 반응을 나타낸다. 도 1 내지 4는, 굳어지며 접착하는 포틀랜드 콘크리트(Portland concrete) 시멘트의 구멍(pore) 구조의 도면을 나타낸다. 이것은 바인딩(binding) 요소로 작용하는 폴리머(Polymer)가 없으며 제품의 유공성(porosity)은 부피의 18~26 퍼센트이다. 그리고, 부피 중량인 로디드 폴리머(loaded polymer)인 폴리머릭 콘크리트(polymeric concrete)의 유공성(porosity)은 6~35 퍼센트이다. 이것은 단지 부피의 0~0.2 퍼센트의 유공성(porosity)에 의해 접착되어 사용된다. 그리고, 폴리머(polymer) 상은 연속적이다.

7.0 결론.

시멘트 제품의 소개를 통한 폴리머릭 콘크리트 혼합물(Polymeric Concrete compounds)의 일반적인 개념은 기술의 일부분으로서 여러 방법으로 수행되고 있다.

이것은 대체 변경 또는 접합 물질에 의한 폴리머(Polymer) 및 모노머(monomers)의 사용에 의하여 유도되는 세가지 종류의 콘크리트 제품으로 정의된 다. 세가지는 PCC, PIC, PC 이다.

증가하는 압력에 대한 저항, 장력에 대한 저항 및 두 저항 간의 상호관계를 포함하는 기계적 특성의 향상은 등록된다. 무엇보다 물, 냉각, 화학적 공격에 대한 보다 나은 저항은 경화된 포틀랜드 콘크리트(Portland concrete) 및 극한의 작업 환경에 대한 이익의 주요 결과로 얻어진다.

PCC, PIC 및 PC 는 에폭시(epoxic), 페놀(phenolic), 푸란(furanic) 또는 유황색의 시멘트와 같은 다른 어떤 접착제를 가진 포틀랜드 시멘트 또는 콘크리트의 넓은 범위의 특성과는 다르게 취급된다.

PCC는 변경된(modified) 포틀랜드 콘크리트(Portland concrete)의 알맞은(modest) 변경제(modifier)라고 볼 수 있다. 특히, 그것의 경화된 콘크리트(hardened concrete)와 같은 종류의 점착 및 방수제(sealant) 또는 충전물(filler)은 내벽 또는 물속에서 경화되는(hydraulic) 용도로 사용되거나 위생 설치(sanitary installation)로 사용된다.

PIC는 중요한 구조적 변경제(structural modifier)라고 볼 수 있다. 포틀랜드 콘크리트(Portland concrete)를 이용한 것의 이점은 제품의 물리-화학-기계적 특성의 선형적 추정(lineal extrapolation)이라고 간주 될 수 있다.

PC는 새롭고 다른 종류의 콘크리트 종류라고 볼 수 있다. PC는 많은 물리-화학-기계적 특성의 결합을 가진 것으로 특성화될 수 있다. PC의 이러한 물리-화학-기계적 특성은 다른 제품들에서는 찾기 어려우며, 전술한 많은 제품의 특성 들을 작은 비용으로 결합할 수 있다.

상술한 콘크리트를 포함하는 모든 콘크리트들은 상호 보완적인 특성을 보여주고 있으나, 소비자 시장에서 포틀랜드 콘크리트(Portland concrete)를 대체할 수는 없다. 폴리머 대체제들(Polymer substitutes)은 66 퍼센트의 옵션(options)에 의한 융화성(compatible)이 있다. 폴리머 대체제들(Polymer substitutes)은 그것들의 특성(PCC, PIC)을 보여주는 포틀랜드 콘크리트(Portland concrete)에 의존한다. PC는 전통적인 포틀랜드 콘크리트(Portland concrete)를 대체할 수 있는 특성을 가진 유일한 옵션(option)이며 기술적 및 경제적인 면에서 뛰어난 이점을 가지고 있다. 도 5를 참조한다.

8.0 서지

1. - Czarnecki, L., " Concrete - Polymer Composites " Kunststoffe im bau ( Frankfurt Am Main ), V. 18, No. 4, 1983, pp 178 - 183 (In German).2. - Saucier, Kenneth L., " High - Strength Concrete, past, present, future " Concrete International: Design and Construction, V. 2, No. 6, June 1980, pp. 46 - 50.

3. - Proceedings, 2nd International Congress on Polymers in Concrete, University of Texas at Austin, 1978, 640 pp.

4. - Proceedings, 3rd International Congress on Polymers in Concrete, Nihon University, Koriyama, 1981, 1465 pp.

5. - Cady, Philip D., Weyers, Richard E., and Wilson, David T., " Overlays and Bridge Deck Substrate Treatments ", Concrete International: Design and Construction, V. 6, No. 6, June 1984, pp. 36 - 44.

6. - Scalon, John M., " US - USSR Scientific Exchange Program in Field of Polymer Concrete " Proceedings 2nd International Congress on Polymer in Concrete, University of Texas at Austin, 1978, pp 527 - 533.

7. - Bares, Richard A., " Furane Resin Concrete and its Application to Large Diameter Sewer Pipes ", Polymers in Concrete: International Symposium, sp - 58, American Concrete Institute, Detroit, 1978, pp. 41 - 74.

도 1 내지 4는, 굳어지며 접착하는 포틀랜드 콘크리트(Portland concrete) 시멘트의 구멍(pore) 구조를 나타낸다.

도 5는 화합물 재료 분류에서의 폴리머릭 콘크리트의 위치를 나타낸 도면이다.

Claims

i) 6.0 내지 35 중량%의 중합(polymerization) 또는 축중합(polycondensation) 수지,

ii) 94.0 내지 65.0 중량%의 부하 또는 기계적 저항 요소,

iii) 선택적으로 0.5 내지 5.0 중량%의 용매에 용해된 촉매,

iv) 선택적으로 1.0 내지 6.0 중량%의 용매에 용해된 비 수용성 중금속과 동화된(elaborated) 비누(soap)계 촉진제(accelerator),

v) 선택적으로 1.0 내지 10.0 중량%의 용매에 용해된 자외선 차단제(ultraviolet ray inhibitor),

vi) 선택적으로 1.0 내지 15.0 중량%의 용매에 용해된 화염 연소 억제제(flame combustion inhibitor),

vii) 선택적으로 4.0 내지 15.0 중량%의 임의의 수지에 용해되는 금속 산화물 및 유기 색소(color)로 구성되는 그룹에서 선택된 통합 색소(integrated colors)를 포함하는 폴리머릭 콘크리트 혼합물.
제1항에 있어서,

상기 기계적 저항 요소는,

수정, 모든 오르도스 장석(orthose feldspar) 또는 그의 모든 변종; 네펠린(nefeline), 소달라이트(sodalite), 백류석(leucite), 모든 운모(micas) 또는 백 운모(muscovite), 흑운모(biotite) 및 플로고파이트(flogopite) 또는 그의 모든 변종; 휘석(augite), 에기린(egirine) 및 하이퍼스텐 휘석(hyperstene pyroxene)의 일종 또는 그의 변종; 각섬석(hornblend), 아프렌드소나이트(afrendsonite) 및 리베카이트(riebeckite) 및 올리빈 엠퍼보울(olivine amphiboles)의 일종 또는 그의 변종과 같은 화산암에 존재하는 기초 미네랄 뿐만 아니라

지르콘(zircon), 초석(sphene), 마그네타이트(magnetite), 티탄철석(ilmenite), 올리지스트(oligist), 인회석(apatite), 피라이트(pirite), 러틸리움(rutilium), 코린돈(corindon) 및 석류석(garnet)과 같은 화산암;

화강암(granite)의 다른 변종 - 화강섬록암(granodiorite); 시에나이트(sienite)의 다른 변종 - 몬조나이트(monzonite); 토날라이트(tonalite)의 다른 변종 - 수정 반려암(quartz gabbro); 섬록암(diorite)의 다른 변종 - 반려암(gabbro); 페리도라이트(peridorite)의 다른 변종과 같은 심성암(plutonic rock);

리올라이트(riolite)와 같은 화산암(volcanic rock)의 다른 변종; 조면암(trachyte)의 다른 변종; 포놀라이트(phonolite)의 다른 변종; 라타이트(latite) 및 석영 라타이트(quartz latite)의 다른 변종; 석영안산암(dacite)의 다른 변종; 안산암(andesite)의 다른 변종; 현무암(basalt)의 다른 변종; 화성암 또는 심성암 파편, 화산재 및 화산 응애암(volcanic tuff), 화산 먼지(volcanic dust)의 다른 변종; 페그마타이트의 다른 변종; 침전암(sedimentary rock)의 다른 일종 및 다른 변종; 역암과 같이 기계적 원인으로 생성된 모든 종류의 침전암; 모든 종류의 사 암(sandstone); 점토질 편암(argillaceous slate)의 모든 변종; 모든 석회암과 같이 화학적 원인으로 생성된 침전암의 모든 종류 및 모든 변종; 모든 종류의 트래버틴(travertine) 및 그의 모든 변종; 모든 종류의 증발암(evaporite) 및 그의 모든 변종; 모든 종류의 광역 변성암(regional metamorphic rock) 및 그의 모든 변종; 모든 종류의 접촉 변성암(contact metamorphic rock) 및 그의 모든 변종의 부가적 미네랄 및

추가적으로 라미네이트(laminate) 또는 그래뉼레이트(granulate)에 포함되는 납; 금속 섬유, 유리 섬유; 모든 종류의 유기 섬유, 광물면(mineral wool), 철 또는 강 슬래그, 유리 펄라이트(glass perlite), 가루 유리(ground glass), 바다 모래, 사막 모래, 라미네이트 또는 그래뉼레이트에 포함되는 알루미늄, 모든 종류의 강철 로드(steel rod)의 레지스탕스(resistance) 또는 그의 모든 변종; 매끈하거나 주름이 진(smooth and corrugated) 강철 바(steel bar); 강철 부스러기(iron shaving), 강철 또는 알루미늄; 나무 부스러기(wood shaving), 톱밥

으로 구성되는 그룹에서 선택되고,

또한 다음의 내화 물질(refractory material):

마그네사이트, 하소처리된(calcinated) 마그네사이트, 돌로마이트, 하소처리된 돌로마이트, 시아나이트(cianite), 안달루사이트(andalucite), 뒤모르티에라이트(dumortierite), 그래파이트(graphite), 보크사이트(bauxite), 크로마이트(chromite), 지르콘, 아미안터스(amianthus), 활석(talc), 스테아타이트(steatite), 고령석(kaolinite) 및 점토(clay)

또는 그의 조합을 추가적으로 사용하는 폴리머릭 콘크리트 혼합물.
제1항 또는 제2항에 있어서,

점착성 또는 경화 수지는

에폭시 수지, 불포화 폴리에스터 수지, 아크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 실리콘 수지 및 불포화 에틸렌의 그룹에서 선택되는 유사한 수지로 구성되는 축중합 수지의 그룹 중에서 선택되고,

요소들의 탄성 계수를 달리하여 다양한 조합으로 기억 폴리머(polymer with memory)를 사용하는 것을 포함하는 폴리머릭 콘크리트 혼합물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 축중합 수지는 프르프릴 알콜, 페놀, 포름알데히드, 멜라민, 요소 및 유사한 수지로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 폴리머릭 콘크리트 혼합물.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

로드는

금속 및 비금속 미네랄, 유기 섬유, 미네랄 섬유, 무기 섬유, 주름진(corrugated) 고저항 또는 보통 저항 강철 로드, 다름 합금을 포함하는 매끈한 강철 로드, 프리 텐션(pre-tenstion) 및 포스트 텐션(post tension)된 강철 케이블로 이루어지는 그룹 중에서 선택되고,

임의의 종류의 납 슬래그 뿐만 아니라 주철 및 강철(iron and steel) 슬래그, 임의의 두께의 바 및 라미네이트, 임의의 두께의 알루미늄 바 및 라미네이트, 임의의 두께의 구리 바 및 라미네이트, 임의의 두께의 망간 바 및 라미네이트, 방사선 보호를 포함한 강화 또는 보호를 위해 사용된 임의 재질의 바 및 라미네이트를 포함하는 폴리머릭 콘크리트 혼합물.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

자외선 차단제는 하이드록시바이페닐벤조트리아졸(hydroxybiphenylbenzotriazole)의 그룹으로부터 선택되는 폴리머릭 콘크리트 혼합물.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

연소 억제제 또는 방염제는 알루미네이트(aluminate), 칼륨 알루미네이트(potassic aluminate) 및 실리케이트(silicate)로 구성된 그룹 뿐만 아니라 클로로알킬 올리고머 포스페이트(chloroalkyl oligomer phosphate) 및 메틸 디메틸 포스포네이트(methyl dimethyl phosphonate)로 구성된 그룹 중에서 선택되는 폴리머릭 콘크리트 혼합물.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

저항 물질(resistance element)는

벤토나이트(bentonite), 석회암, 붉은 화산석(tezontle), 칼슘 카보네이트(calcium carbonate), 규조토(diatomaceous earth), 질석(vermiculite), 테포잘(tepojal), 테페실(tepecil), 회색 모래(gray sand), 사막 모래, 바다 모래, 붉은 모래, 펄라이트(perlite), 칼륨 알루미네이트, 피라이트(pirite), 가루 유리(ground glass), 유리 펄라이트, 주트(jute), 셀룰로오스(cellulose), 종이, 톱밥, 나무 부스러기, 용설란 섬유(ixtle) 및 유사 물질로 구성되는 그룹에서 선택되는 폴리머릭 콘크리트 혼합물.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

3시간 동안의 경화 후, 70%의 공칭 디자인(nominal design) 또는 작동 저항(working resistance)를 포함하지만, 동 기간 동안 소성 적하(plastic dripping)(Creep mark)는 80%이고 나머지 20%는, 실험실에서 표준 ASTM-C-88-76 및 NOM C-75-1985을 적용한 것에 의하면 100년 이상인 작동 수명(working life) 전체에 걸쳐서 이루어지는 폴리머릭 콘크리트 혼합물.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

최대 설계 또는 작동 하중(load)가 설치(setting) 후 8시간 후 적용될 수 있는 폴리머릭 콘크리트 혼합물.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 로드, 저항 요소, 수지 및 특징들이 상기 혼합물 또는 그의 조합물에 존재하는 폴리머릭 콘크리트 혼합물.