KR20090129085A - 전도성 시멘트 몰탈 조성물, 이의 건조체 및 이의 건조방법 - Google Patents

전도성 시멘트 몰탈 조성물, 이의 건조체 및 이의 건조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전도성 시멘트 몰탈 조성물, 이의 건조체 및 이의 건조방법에 관한 것으로, 특히 a) 시멘트 100 중량부; b) 유리분말 10 내지 300 중량부; c) 상온 경화형 수지 1 내지 60 중량부; 및 d) 배합수 20 내지 200 중량부를 포함하는 전도성 시멘트 몰탈 조성물, 이의 건조체 및 이의 건조방법에 관한 것이다.
이를 통하여 전도성 시멘트 구조물을 제공하고, 동절기에는 여기에 전기를 공급하여 구조물에 쌓인 눈이나 얼음을 용이하게 제거할 수 있고,구조물이 전자파 차폐 기능을 가질 수 있으며, 이러한 구조물의 제작에 있어서 건조 시에 전기를 공급하여 타설 후에 빠른 건조가 가능하도록 하여 공기를 줄일 수 있는 장점이 있다.
시멘트, 몰탈, 콘크리트, 전도

Description

전도성 시멘트 몰탈 조성물, 이의 건조체 및 이의 건조방법 {Conductive cement mortar composition, dried structure of the same, and dry method of the same}
본 발명은 전도성 시멘트 몰탈 조성물, 이의 건조체 및 이의 건조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전도성 시멘트 구조물을 제공하고, 동절기에는 여기에 전기를 공급하여 구조물에 쌓인 눈이나 얼음을 용이하게 제거할 수 있고,구조물이 전자파 차폐 기능을 가질 수 있으며, 이러한 구조물의 제작에 있어서 건조 시에 전기를 공급하여 타설 후에 빠른 건조가 가능하도록 하여 공기를 줄일 수 있는 전도성 시멘트 몰탈 조성물, 이의 건조체 및 이의 건조방법에 관한 것이다.
종래에 콘크리트 구조물이나 도로 등에서 동절기에 눈이 쌓이거나 얼음이 어는 경우에 이를 제거하기 위하여 도로나 구조물의 내부에 발열선을 넣는 방법이 제시되었으나, 그 가격이 고가이고 시공에 많은 비용이 들며, 발열선의 단선이 발생하는 경우에 작동이 되지 않아 보수보강 공사가 자주 이루어져야 하는 등의 문제점 이 있다.
따라서 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 콘크리트 자체가 전도성을 가지 는 전도성 콘크리트의 개발이 이루어지고 있다. 이에 대한 예로는 일반 콘크리트에 금속 등의 전도성 분말이나 파이버 상의 전도성 분말을 혼합하는 방법이 제시되었으나 콘크리트나 몰탈 자체에는 전도성이 없으므로 전도성이 제대로 얻어지지 않고, 분말의 혼재가 제대로 이루어지지 않을 경우에는 전도성이 없어지는 등의 문제점이 있다.
따라서 동절기의 제설, 제빙 및 동결을 방지하기 위하여 이와 같은 문제점을 해결하는 시멘트 몰탈 조성물의 개발이 절실한 실정이며, 이와 같이 몰탈 자체에 전도성이 얻어지는 경우에는 구조물에 전자파 차폐 기능을 부여할 수 있는 효과도 함께 얻을 수 있다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 전도성 시멘트 구조물을 제공하고, 동절기에는 여기에 전기를 공급하여 구조물에 쌓인 눈이나 얼음을 용이하게 제거할 수 있고,구조물이 전자파 차폐 기능을 가질 수 있으며, 이러한 구조물의 제작에 있어서 건조 시에 전기를 공급하여 타설 후에 빠른 건조가 가능하도록 하여 공기를 줄일 수 있는 전도성 시멘트 몰탈 조성물, 이의 건조체 및 이의 건조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
a) 시멘트 100 중량부; b) 유리분말 10 내지 300 중량부; c) 상온 경화형 수지 1 내지 60 중량부; 및 d) 배합수 20 내지 200 중량부를 포함하는 전도성 시멘트 몰탈 조성물 및 이러한 조성물이 건조되어 형성되는 구조물을 제공한다.
또한 본 발명은
a) 시멘트 100 중량부; b) 유리분말 10 내지 300 중량부; c) 상온 경화형 수지 1 내지 60 중량부; 및 d) 배합수 20 내지 200 중량부를 포함하는 시멘트 몰탈 조성물을 거푸집에 주입하고, 상기 조성물에 전류를 흘려보내어 건조하는 것을 특징으로 하는 건조 방법을 제공한다.
본 발명의 전도성 시멘트 몰탈 조성물, 이의 건조체 및 이의 건조방법에 따 르면 건조체 자체가 전도성을 가지므로 동절기에는 여기에 전기를 공급하여 구조물에 쌓인 눈이나 얼음을 용이하게 제거할 수 있고, 전도성으로 인하여 구조물이 전자파 차폐 기능을 가질 수 있으며, 이러한 구조물의 제작에 있어서도 건조 전 상태에서도 전도성을 가지므로 건조 시에 여기에 전기를 공급하여 타설 후에 빠른 건조가 가능하도록 하여 건축물이나 구조물의 공사기간을 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 전도성 시멘트 몰탈 조성물은 a) 시멘트 100 중량부; b) 유리분말 10 내지 300 중량부; c) 상온 경화형 수지 1 내지 60 중량부; 및 d) 배합수 20 내지 200 중량부를 포함하여 구성된다.
상기 본 발명의 시멘트 몰탈 조성물은 본 출원인에 의하여 제시된 시멘트 몰탈 조성물과 유사한 조성비를 가지나, 이러한 시멘트 몰탈 조성물이 기존에 출원한 특성 외에도, 높은 전기 전도도를 가지는 것은 아니지만, 자체적으로 정전기를 배출할 수 있는 정도 이상의 일정정도의 전기 전도도를 가짐에 따라 그 새로운 용도로 전도성을 가지는 시멘트 몰탈을 개발하게 되었다.
즉, 상온 경화형 수지, 유리분말 및 배합수의 혼합에 따라 일정정도의 자체 전도도가 발생하여 전도성을 가지는 것으로 판단된다. 따라서 이러한 상태가 조성물 전체에 고르게 분포하므로 종래의 전도성 분말을 분산시킨 경우와 달리 자체적으로 전도성을 가지므로 전도성 분말의 존재 여부에 무관하게 일정 수준의 전도도 를 가지고, 전도성 분말, 예를 들면, 흑연 또는 금속입자와 같은 전도성 입자를 분산시키는 경우에는 전도도를 더욱 높일 수 있고, 전도성 입자의 분산 정도가 전도도에 미치는 영향을 줄일 수 있어 균일한 전도도를 얻을 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 전도성 시멘트 몰탈 조성물의 상기 a)의 시멘트는 당업 계에서 콘크리트 혼화제에 사용되는 통상의 시멘트를 사용할 수 있다.
상기 시멘트는 일반 포틀랜드 시멘트, 백시멘트, 고로(高爐)시멘트·실리카시멘트·플라이애시시멘트와 같은 혼합시멘트 및 알루미나시멘트·콜로이드시멘트·오일웰시멘트·지열시멘트·내산(耐酸)시멘트를 포함하여 통상의 시멘트가 특정한 용도에 따라 사용될 수 있으나, 특히 일반적으로 시공비용 및 재료의 구입용이성 측면에서 포틀랜드 시멘트가 바람직하다.
또한 본 발명에 사용되는 상기 b)의 유리 분말(glass powder)은 몰탈 조성물의 응집을 향상시킴과 동시에 주입층의 강도를 증가시키고, 내충격성 및 인장력을 증대시키고, 수축 및 팽창을 억제시켜주는 작용을 하며, 시멘트, 배합수, 수지 사이의 분리가 일어나지 않게 하여 균일한 혼합이 이루어지게 한다.
상기 유리 분말은 다양한 입자 형상과 크기의 것을 사용할 수 있으며, 유리 분말의 입자는 유리, 파유리, 유리 섬유, 또는 유리 커렛 등을 분쇄하여 얻는 것으로, 유리 조성은 A, C, E, 내알칼리성 유리 분말 조성 등 수지와의 상용성이 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 특히 E-글래스 조성의 유리 분말이 부착성 면에서 더욱 바람직하다.
상기 유리 분말의 입경은 10 nm 내지 200 um인 것이 바람직하며, 더욱 바람 직하게는 100 nm 내지 50 um인 것이 좋다. 상기 유리 분말의 입경이 상기 범위 내인 경우 주입층의 강도를 증가시키고, 내충격성 및 인장력을 동시에 증대시킬 수 있다.
상기 유리 분말은 시멘트 100 중량부에 대하여 10 내지 300 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 30 내지 150 중량부로 포함되는 것이 좋다. 유리 분말의 함량이 상기 범위 내인 경우에는 수축과 팽창의 억제 및 철근 및 콘크리트와의 부착력에 있어서 더욱 좋다.
본 발명에 사용되는 상기 c)의 상온 경화형 수지로는 에폭시계 수지 또는 재유화형 수지분말이 이에 해당할 수 있고, 이에 대한 구체적인 예로는 통상의 에폭시 수지 및 통상의 재유화형 수지 분말을 모두 포함하는 것으로 이는 상기 시멘트 및 유리분말과 혼합되어 배합수와 교란이 일어나지 않아 내수성 및 내구성이 뛰어나며, 특히 본 발명의 몰탈 조성물에 함유되어 철근 및 콘크리트와의 부착성을 향상시키는 작용을 한다.
상기 에폭시계 수지로는 디글리실(diglycidyl) 타입과 트리글리실(triglycidyl) 타입 중에서 중량평균분자량이 350 내지 3,000 MW의 범위인 용제 희석 에폭시 수지가 바람직하다.
상기 상온 경화형 수지는 본 발명에 사용되는 몰탈 조성물에 상기 시멘트 100 중량부에 대하여 1 내지 60 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1 내지 30 중량부로 포함되는 것이다. 그 함량이 상기 범위 내일 경우에는 내수성 및 내구성을 향상시키는데 있어 더욱 좋다.
본 발명에 사용되는 상기 d)의 배합수는 일반적인 물이 사용될 수 있으며, 그 함량은 시공을 위한 적정 점도를 유지하기 위하여 상기 시멘트 100 중량부에 대하여 20 내지 200 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 사용되는 몰탈 조성물은 유리 비드(glass bead)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 유리 비드(glass bead)는 유리 비드의 볼 베어링 효과(ball bearing effect)에 의하여 매우 우수한 유동성을 제공하여 본 발명에 사용되는 몰탈 조성물이 좁은 균열이나 틈의 깊숙한 곳까지 도달할 수 있도록 침투성을 증가시키는 역할을 하며, 기타 혼합물에 대하여 우수한 분산성을 제공한다. 또한 시멘트, 유리분말, 상온 경화형 수지, 및 건조상태의 혼합물이 장기 보관된 후에도 단순 교반만으로 잘 혼합되는 우수한 저장성을 나타내도록 하며, 강도 및 경도가 높아 본 발명의 철강 방청제에 우수한 강도 및 내충격성을 제공한다.
상기 유리 비드는 다양한 입자 크기의 것을 사용할 수 있으며, 유리, 파유리, 유리 섬유, 또는 유리 커렛 등을 분쇄하여 얻는 유리 분말을 처리하여 얻어지는 것으로, 유리 조성은 A, C, E, 내알칼리성 유리 분말 조성 등 수지 및 시멘트와 상용성이 있는 것이라면 특별히 한정되지 않는다.
상기 유리 비드는 구형, 타원형, 또는 이에 준하는 모든 형상의 유리 비드가 사용될 수 있으며, 다양한 크기가 분포된 것부터 일정한 크기만을 선별한 것까지 모두 사용할 수 있다.
상기 유리 비드의 입경은 시공 대상에 따라서 적절히 선정하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 1-500 ㎛ 인 것이 사용될 수 있다.
상기 유리 비드는 시멘트 100 중량부에 대하여 10 내지 300 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 상기 범위 내인 경우에는 주입층의 내구성 및 강도가 우수하고, 유리비드가 탈락되지 않는다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 적용되는 몰탈 조성물은 유리 섬유(glass fiber)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 유리 섬유는 주입층이 경화될 경우 경화된 경화체의 내부에서 섬유상 복합재의 역할을 통하여 경화체의 인장력 및 내크랙성을 증가시키는 작용을 한다.
상기 유리 섬유는 E 조성의 장유리 섬유 또는 내알칼리성 조성의 섬유 또는 탄소 섬유를 사용할 수 있으며, 구체적으로 섬유경이 10 내지 20 ㎛인 유리 섬유를 균일한 스트랜드(strand) 길이로 절단한 절단 섬유(chopped fiber) 또는 평균 섬유 길이로 분쇄하여 제조한 분쇄 섬유(milled fiber)가 사용될 수 있다. 특히, 상기 절단 섬유는 섬유상의 효과와 시공의 편의성 및 몰탈 조성물의 유동성, 침투성을 고려하여 2 내지 12 ㎜ 정도의 섬유 길이로 재단된 것이 바람직하며, 상기 분쇄 섬유는 분쇄 섬유의 일반적인 섬유경, 제조상의 편의성, 및 섬유상 효과를 고려하여 평균 섬유길이가 100 내지 300 ㎛인 것이 바람직하다. 특히, 분쇄 섬유가 제조의 용이성, 경제성, 인장력 보강 및 분산성 면을 고려할 때 바람직하며, 절단 섬유와 분쇄 섬유를 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 유리 섬유는 상기 시멘트 100 중량부에 대하여 5 내지 20 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 그 함량이 상기 범위내인 경우에는 경화된 경화체의 인장강도가 우수하고, 균열, 수축, 및 팽창이 발생하지 않는다는 장점이 있다.
이외에 본 발명에 적용되는 상기 몰탈 조성물에는 응집제, 경화제, 경화촉진제, 경화지연제, 팽창제 등 몰탈 조성물에 통상 사용되는 첨가제들이 추가로 더 포함될 수 있음은 물론이다.
또한 상기 전도성 시멘트 몰탈 조성물에 e) 골재 또는 모래를 더욱 포함하여 전도성 콘크리트로 이를 변형하여 구조물 제작에 이용할 수도 있다.
이와 같은 조성물 또는 콘크리트는 전도성 입자의 유무에 무관하게 그 자체로서 건조 전 상태에서 일정수준의 전도도를 가지므로 아래에 설명할 전기를 흘려서 발열이 이루어질 수 있고, 이를 통하여 조기에 건조가 가능할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 전도성 시멘트 몰탈 조성물이 건조되어 형성되는 전도성 구조물을 제공하는 바, 이는 상기 전도성 시멘트 몰탈 조성물을 거푸집과 같은 형틀에 주입하고 이를 건조하여 구조물을 형성하는 경우에, 이와 같은 방법으로 제작된 구조물을 의미하는 것으로 이와 같이 건조된 구조물은 건조 후에도 일정 수준의 전도도를 가진다. 또한 이와 같은 구조물에 사용되는 상기 조성물은 상기 기술한 바와 같이 부가적인 조성을 더 포함할 수도 있고, 특히 전도성 입자를 포함하는 경우에는 전도도를 대폭 개선할 수 있다. 따라서 전도성 시멘트 몰탈 조성물의 건조 전에 거푸집에 전기 전극을 연결하거나 건조 후에 전기 전극을 연결하고, 이와 같은 전극에 전기 전원을 공급하면, 구조물이 금속과 같은 높은 전도도를 가지는 것이 아니고 일정정도 수준의 전기전도도만을 가지므로 여기에서 기존의 전기 발열체와 같이 발열이 이루어지므로 제빙, 제설, 가열기구에 이를 활용할 수 있고, 이와 같은 전기 전극에 접지전극을 연결하면 구조물 자체가 전자파를 차폐할 수 있으 므로 전자파 차폐에 이를 활용할 수 있다.
이와 같은 구조물은 상기 기술한 바와 같은 몰탈 조성물로 이를 형성할 수도 있으며, 이외에도 여기에 골재를 포함하여 전도성 콘크리트로 구조체를 제작하는 경우에는 상기 전도성 콘크리트가 건조되어 형성되는 전도성 콘크리트를 제공할 수 있으며, 이는 다양한 건물이나 교량, 도로 등의 토목 구조물 등에 적용할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 기술한 바와 같은 a) 시멘트 100 중량부; b) 유리분말 10 내지 300 중량부; c) 상온 경화형 수지 1 내지 60 중량부; 및 d) 배합수 20 내지 200 중량부를 포함하는 시멘트 몰탈 조성물을 거푸집에 주입하고, 상기 조성물에 전류를 흘려보내어 건조하는 건조 방법을 제공한다. 상기 기술한 바와 같이 건조 후의 상태뿐만 아니라 건조 전의 상태에서도 조성물은 전도도를 가지므로 건조시에 여기에 전기를 공급하면 자체 발열이 이루어지고 이에 따라 속성 건조가 이루어질 수 있다. 또한 이는 여기에 공급되는 전류 공급량을 조절하여 건조속도를 조절할 수 있으며, 이에 따라 적절한 건조속도 범위에서 속건을 이룰 수 있다.
또한 상기 조성물에는 상기 기술한 바와 같은 다양한 다른 성분들을 더 포함하도록 하고 이를 수행할 수 있으며, 예를 들면 전도도 조절을 위하여 상기 시멘트 몰탈 조성물은 흑연 또는 금속 입자를 포함하는 전도성 입자를 더 포함하도록 할 수도 있고, 여기에 골재 또는 모래를 넣어 콘크리트로 구조물 등을 제작할 수도 있으며, 이와 같은 속선 방법은 상기 조성물뿐만 아니라 콘크리트에도 동일한 방식으로 적용될 수 있다. 즉, i) 상기 시멘트 몰탈 조성물 또는 ii) 상기 시멘트 몰탈 조성물에 흑연 또는 금속 입자를 포함하는 전도성 입자를 더 포함하는 시멘트 몰탈 조성물에 e) 골재 또는 모래를 더욱 포함하는 전도성 콘크리트를 거푸집에 주입하고, 상기 콘크리트에 전류를 흘려보내어 건조할 수도 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 상세한 설명, 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 해당 기술분야의 당업자가 다양하게 수정 및 변경시킨 것 또한 본 발명의 범위 내에 포함됨은 물론이다.

Claims (11)

  1. a) 시멘트 100 중량부; b) 유리분말 10 내지 300 중량부; c) 상온 경화형 수지 1 내지 60 중량부; 및 d) 배합수 20 내지 200 중량부를 포함하는 전도성 시멘트 몰탈 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시멘트 몰탈 조성물은 흑연 또는 금속 입자를 포함하는 전도성 입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 시멘트 몰탈 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 b)의 유리분말의 입경이 10 nm 내지 200 ㎛인 것을 특징으로 하는 전도성 시멘트 몰탈 조성물.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 시멘트 몰탈 조성물은
    상기 시멘트 100 중량부에 대하여 입경이 1-500 ㎛인 유리비드 10 내지 300 중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 몰탈 조성물.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 시멘트 몰탈 조성물은
    상기 시멘트 100 중량부에 대하여 섬유경이 10 내지 20 ㎛인 유리 섬유 또는 탄소 섬유를 균일한 스트랜드(strand) 길이로 절단한 절단 섬유(chopped fiber) 또는 평균 섬유 길이를 100 내지 300 ㎛로 분쇄한 분쇄 섬유(milled fiber) 5 내지 20 중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 시멘트 몰탈 조성물.
  6. 제1항 또는 제2항의 상기 시멘트 몰탈 조성물에 e) 골재 또는 모래를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 콘크리트.
  7. 제1항 또는 제2항의 상기 전도성 시멘트 몰탈 조성물이 건조되어 형성되는 전도성 구조물.
  8. 제6항의 상기 전도성 콘크리트가 건조되어 형성되는 전도성 콘크리트.
  9. a) 시멘트 100 중량부; b) 유리분말 10 내지 300 중량부; c) 상온 경화형 수지 1 내지 60 중량부; 및 d) 배합수 20 내지 200 중량부를 포함하는 시멘트 몰탈 조성물을 거푸집에 주입하고, 상기 조성물에 전류를 흘려보내어 건조하는 것을 특징으로 하는 건조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 시멘트 몰탈 조성물은 흑연 또는 금속 입자를 포함하는 전도성 입자를 더 포함하는 것을 특징으로 건조 방법.
  11. i) 제1항의 상기 시멘트 몰탈 조성물 또는 ii) 상기 시멘트 몰탈 조성물에 흑연 또는 금속 입자를 포함하는 전도성 입자를 더 포함하는 시멘트 몰탈 조성물에 e) 골재 또는 모래를 더욱 포함하는 전도성 콘크리트를 거푸집에 주입하고, 상기 콘크리트에 전류를 흘려보내어 건조하는 것을 특징으로 하는 건조 방법.
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