KR20230144245A - 공기연행 안정화제를 포함한 자동수평용 시멘트 및 콘크리트 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 공기연행 안정화제를 포함한 자동수평용 시멘트 조성물에 따르면, 시멘트 혼합물, 요변제, 비이온성 계면활성제 및 음이온성 계면활성제를 포함하고, 상기 시멘트 혼합물 100 중량부에 대하여, 요변제는 0.1 내지 10 중량부, 비이온성 계면활성제는 0.0001 내지 1 중량부 및 음이온성 계면활성제는 0.01 내지 1 중량부인 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 공기연행 안정화제를 포함한 자동수평용 시멘트 및 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
자력 수평이란 뛰어난 유동성으로 시멘트, 몰탈, 콘크리트 등을 이용하여 시공 시에 이들 재료들이 뛰어난 유동성으로 스스로 수평면을 만들 수 있는 능력을 말하는데, 이러한 자력 수평을 수치적으로 나타내기 위해 건축업계에서는 슬럼프 플로우(Slump flow)라는 물리량을 사용한다.
슬럼프 플로우는 슬럼프 콘에 프레시 콘크리트를 충전하고, 탈형했을 때 자중에 의해 변형되어 프레시 콘크리트의 상면이 밑으로 내려앉는 양을 말하는데, 이는 결국 프레시 콘크리트의 유동성 정도와 자력 수평성을 수치적으로 표시할 수 있게 된다. 이러한 슬럼프 플로우를 증가시키기 위해서 종래에 사용되었던 자력 수평 콘크리트, 초유동화 콘크리트에는 자력 수평성을 부가하기 위해 우레탄계 요변제와 함께 AE 감수제를 사용하였다.
여기서, 자력 수평 콘크리트는 슬럼프 플로우(slump flow) 값이 500mm이상이며, 골재 분리가 없는 것으로 유동성이 매우 큰 콘크리트이나 시멘트 사용량이 최소 400Kg/m3 이상이 사용되는 경우가 일반적이다.
그리고, 자력 수평성을 부여하기 위하여 다량의 화학 콘크리트 혼화제를 사용하는 경우, 급격한 콘크리트의 표면 장력의 변화에 의하여 콘크리트 중의 연행 공기량이 불규칙하여 다량의 공기포의 혼입이나, 급격한 공기량의 감소에 따라 강도 저하, 동결 융해 저항성을 크게 감소시키게 된다.
또한, 불규칙적인 공기량의 변화는 품질관리에 큰 어려움이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
이에 따라 총 콘크리트 용적의 공기연행량이 3~6%로 관리하기 위해서는 분리방지와 콘크리트의 계면장력의 변화가 일정하게 유지되는 것이 반드시 필요하다.
더불어, 최근의 연구에 따르면 요변제를 사용하여 자력 수평 콘크리트를 제조하는 방법이 연구되고 있으나 콘크리트의 표면장력의 변화에 대응하기 어려움이 있다.
이에 따라, 콘크리트의 표면장력의 변화에 대응할 수 있는 자력 수평 콘크리트의 개발이 필요하였다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 비이온성 계면활성제와 음이온성 계면활성제를 동시에 시멘트 분말과 혼합하여 시멘트 및 콘크리트를 제조함으로써, 일정한 콘크리트의 표면장력을 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 콘크리트의 사용방법 변화 없이 자력 수평 콘크리트를 생산할 수 있는 공기연행 안정화제를 포함한 자동수평용 시멘트 및 콘크리트 조성물을 제공하기 위함이다.
또한, 본 발명의 목적은, 공기 연행량이 일정한 자력 수평 콘크리트를 제조할 수 있으므로, 진동 다짐의 시간을 최소화 할 수 있으며, 균일한 공기량에 의하여 동결 융해 안정성을 향상시키고, 인력 비용의 감소와 작업자의 숙련도에 크게 구애 받지 않고 구조물를 시공할 수 있어 콘크리트의 타설 속도를 빠르게 할 수 있으며, 생산 비용을 절감할 수 있는 공기연행 안정화제를 포함한 자동수평용 시멘트 및 콘크리트 조성물을 제공하기 위함이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공기연행 안정화제를 포함한 자동수평용 시멘트 조성물에 따르면, 시멘트 혼합물, 요변제, 비이온성 계면활성제 및 음이온성 계면활성제를 포함하고, 상기 시멘트 혼합물 100 중량부에 대하여, 요변제는 0.1 내지 10 중량부, 비이온성 계면활성제는 0.0001 내지 1 중량부 및 음이온성 계면활성제는 0.01 내지 1 중량부인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시멘트 혼합물은, 시멘트 분말과 분말도 3,000~8,000cm3/g인 슬래그 미분말을 포함하고, 상기 시멘트 분말 30 내지 98 중량%, 슬래그 미분말 0.001 내지 70중량%이며, 상기 요변제는, 벤토나이트, 아타풀자이트 및 실리카 중 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 비이온성 계면활성제는, 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 하이드록시 메틸셀룰로오스 및 하이드록시 에틸셀룰로오스 중 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 음이온성 계면활성제는, HLB 값이 1 내지 5 이며, 폴리알킬렌 글리콜, 오가노실록산, 에멀전, 고급 알코올 및 금속염 중 어느 하나 이상을 포함한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공기연행 안정화제를 포함한 자동수평용 시멘트 조성물에 따르면, 시멘트 혼합물, 요변제, 비이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 모래, 자갈, AE감수제 및 물을 포함하고, 상기 시멘트 혼합물 100 중량부에 대하여, 요변제는 0.1 내지 10 중량부, 비이온성 계면활성제는 0.0001 내지 1 중량부, 음이온성 계면활성제는 0.01 내지 1 중량부, 모래 800 내지 1000 중량부, 자갈 800 내지 1000 중량부, AE감수제 1 내지 1.5 중량부 및 물 45 내지 60 중량부인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시멘트 혼합물은, 시멘트 분말과 분말도 3,000~8,000cm3/g인 슬래그 미분말을 포함하고, 상기 시멘트 분말 30 내지 98 중량%, 슬래그 미분말 0.001 내지 70중량%이며, 상기 요변제는, 벤토나이트, 아타풀자이트 및 실리카 중 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 비이온성 계면활성제는, 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 하이드록시 메틸셀룰로오스 및 하이드록시 에틸셀룰로오스 중 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 음이온성 계면활성제는, HLB 값이 1 내지 5 이며, 폴리알킬렌 글리콜, 오가노실록산, 에멀전, 고급 알코올 및 금속염 중 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 AE감수제는, 폴리카르본산계인 것을 특징으로 한다.
이상 살펴본 바와 같은 본 발명의 효과는, 비이온성 계면활성제와 음이온성 계면활성제를 동시에 시멘트 분말과 혼합하여 시멘트 및 콘크리트를 제조함으로써, 일정한 콘크리트의 표면장력을 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 콘크리트의 사용방법 변화 없이 자력 수평 콘크리트를 생산할 수 있는 공기연행 안정화제를 포함한 자동수평용 시멘트 및 콘크리트 조성물을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 효과는, 공기 연행량이 일정한 자력 수평 콘크리트를 제조할 수 있으므로, 진동 다짐의 시간을 최소화 할 수 있으며, 균일한 공기량에 의하여 동결 융해 안정성을 향상시키고, 인력 비용의 감소와 작업자의 숙련도에 크게 구애 받지 않고 구조물를 시공할 수 있어 콘크리트의 타설 속도를 빠르게 할 수 있으며, 생산 비용을 절감할 수 있는 공기연행 안정화제를 포함한 자동수평용 시멘트 및 콘크리트 조성물을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 추가 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 자동수평용 시멘트 조성물을 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 자동수평용 시멘트 조성물은, 시멘트 혼합물, 요변제, 비이온성 계면활성제 및 음이온성 계면활성제를 포함한다.
먼저, 시멘트 혼합물은, 시멘트 분말과 분말도 3,000~8,000cm3/g인 슬래그 미분말을 포함한다.
이때, 시멘트 분말은, OPC(Ordinary Portland Cement)로 불리는 일반적인 포틀랜드 시멘트이다.
그리고, 시멘트 혼합물은, 시멘트 분말 30 내지 98 중량%, 슬래그 미분말 0.001 내지 70중량%일 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
또한, 슬래그 미분말의 분말도가 3000cm3/g 미만인 경우에는 경화속도가 떨어지고, 강도가 저하되는 현상이 발생될 수 있고, 분말도가 8000cm3/g를 초과하는 경우에는 활성반응이 과도하게 높아져 물성에 악영향을 미칠 수 있다.
그리고 슬래그 미분말은 0.0001 중량% 미만으로 사용되는 경우에는 에트린자이트 수화생성물이 형성되지 않아 수화체가 치밀해지기 어렵고, 70중량%를 초과하여 사용되는 경우에는 미반응물질이 발생하여 물리적 성질이 감소할 수 있다.
슬래그 미분말과 시멘트 분말로 이루어진 시멘트 혼합물은 수화과정에서 에트린자이트(Ettringite) 수화생성물이 형성되어 수화체가 치밀해 질 수 있고, 또한 프리델씨염이 형성되므로 Cl-고정화 효과가 나타나게 된다. 즉, 슬래그 미분말을 다량 함유한 시멘트의 수화체를 XRD 등의 장비로 분석해 보면 수화 초기에 해당되는 3일 내지 7일차에 하기 분자식을 갖는 모노설페이트, 모노카보네이트 및 헤미카보네이트가 동시에 확인될 수 있다.
한편, 자동수평용 시멘트 조성물은 시멘트 혼합물 100 중량부에 대하여, 요변제는 0.1 내지 10 중량부, 비이온성 계면활성제는 0.0001 내지 1 중량부 및 음이온성 계면활성제는 0.01 내지 1 중량부인 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않는다.
요변제는 응력이 없는 상태에서는 고점도를 나타내고 응력이 있는 상태에서는 점도가 급격히 저하되고, 다시 응력을 제거하면 가역적으로 점도가 증가하는 성질을 있으며 pH, 온도 및 경시 변화에 따른 점도 등 물성의 변화가 거의 없다.
또한, 요변제는 수분의 흐름성을 용이하게 하여 다량의 물에 의해 콘크리트의 흐름성을 맞출 수 있도록 만들기 위한 것으로, 많은 양의 수분을 잡으면서도 수분의 표면에 차단막을 형성하지 않아 보습성이 유지되면서도 수분이동이 용이하여 수분이탈에 의한 크랙 저항성이 큰 효과를 갖게 된다.
이러한 요변제는 아타풀자이트, 벤토나이트, 실리카 중 적어도 하나를 포함하는데, 특히 아타풀자이트는 수분이동 차단막이 형성되지 않아 수분의 이동을 용이하게 이루어지는 효과가 매우 크고, 이로 인해 콘크리트 경화체의 표면과 내부의 건조속도에 차이가 발생되지 않아 크랙현상이 현저하게 저감되게 된다.
또한, 아타풀자이트는 흡수 시에도 부피변형이 없어 안정된 경화체를 만들 수 있게 되며, 아타풀자이트는 외관상 벤토나이트와 거의 흡사하지만 벤토나이트보다 규산분이 많고, 알루미나 성분이 적은 특성을 구비하고 있으며, 다공성을 구비하여 콘크리트 내의 각종 중금속을 흡수/제거하는 기능도 함께 구비할 수 있게 된다.
요변제가 포함됨에 따라, 블리딩이 발생하지 않고, 모래와 골재가 침강하여 균열 발생, 강도 저하 현상의 발생이 없다.
그리고 요변제는 0.1 ~ 10 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 0.1 중량% 미만으로 사용되는 경우 후술할 콘크리트 조성물에 포함되는 모래, 자갈 등의 골재가 침강할 수 있게 되고, 10 중량부를 초과하여 사용되는 경우에는 초기 강도 및 초결(initial set) 시간이 지연될 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명의 시멘트 조성물에 다량의 물을 혼합 사용하여 콘크리트 조성물을 구성함으로써 경량성을 확보하되, 아타풀자이트 등을 포함하는 요변제를 첨가하여 골재의 분리 및 침강 현상이 없고, 비용절감 및 작업성을 확보할 수 있게 되는 것이다.
또한, 비이온성 계면활성제는, 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 하이드록시 메틸셀룰로오스 및 하이드록시 에틸셀룰로오스 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
그리고, 음이온성 계면활성제는, HLB 값이 1 내지 5 이며, 폴리알킬렌 글리콜, 오가노실록산, 에멀전, 고급 알코올 및 금속염 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
이에 따라, 시멘트 조성물을 통해 제조된 시멘트는, 비이온성 계면활성제와 음이온성 계면활성제를 동시에 포함함으로써, 일정한 콘크리트의 표면장력을 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 콘크리트의 사용방법 변화 없이 자력 수평 콘크리트를 생산할 수 있다.
한편, 콘크리트 조성물은, 시멘트 혼합물, 요변제, 비이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 모래, 자갈, AE감수제 및 물을 포함한다.
여기서, 콘크리트 조성물은, 시멘트 혼합물 100 중량부에 대하여, 요변제는 0.1 내지 10 중량부, 비이온성 계면활성제는 0.0001 내지 1 중량부, 음이온성 계면활성제는 0.01 내지 1 중량부, 모래 800 내지 1000 중량부, 자갈 800 내지 1000 중량부, AE감수제 1 내지 1.5 중량부 및 물 45 내지 60 중량부일 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
그리고, 시멘트 혼합물, 요변제, 비이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제는 시멘트 조성물에 대한 실시예와 동일하므로, 생략한다.
또한, 본 발명에서는 입경이 25mm 미만에 해당하는 골재에 대해서는 모래로 정의하고, 입경이 25mm 이상에 해당하는 골재에 대해서는 자갈로 정의하기로 한다.
콘크리트 조성물에서 비표면적으로 인한 점도의 증가로 현장에서는 과도한 혼합수를 사용하게 되는데 이는 강도의 하락과 경화지연의 원인이 된다.
이를 해결하기 위해 AE감수제가 사용되며, AE감수제의 구체적인 실시예로는 적은 양의 사용만으로도 큰 효과를 볼 수 있는 폴리카르본산계, 나프탈렌계, 멜라민계 등에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 이루어 진 것으로 들 수 있다.
그리고 AE 감수제는 1.0 ~ 1.5 중량부로 사용되는 것이 바람직한데, AE 감수제가 1.0 중량부 미만으로 사용되는 경우에는 혼합수 사용 증대로 압축강도, 휨강도가 저하되며, 1.5 중량부를 초과하여 사용되는 경우에는 재료분리가 발생되며 흐름성 향상으로 시공성이 불량해질 수 있다.
그리고 특히 AE 감수제는 AE 감수제 전체 중량을 기준으로 고형분의 폴리카르본산계 20 중량%로 이루어지는 것이 바람직한데, 이를 통해 AE 감수제의 효과들을 극대화시킬 수 있게 된다.
물은, 구조물의 종류 및 용도를 고려하여 결정된 것으로, 상기한 바와 같이 구조물의 종류 및 용도에 따라 해당 업계의 통상의 기술 상식을 바탕으로 상기한 함량에 구애 받지 않고, 그 함량을 적절히 조절할 수 있을 것이다.
이하, 본 발명에 따른 공기연행 안정화제를 포함한 자동수평용 콘크리트 조성물에 대한 실시예와 비교예에 대해 설명한다.
하기 [표 1] 및 [표 2]는 콘크리트 조성물의 물성을 나타내기 위한 표이다. 또한, [표 1]의 조성물의 함량은 중량부로 기재된 것이며, [표 2]는 표준배합비 (25-24-45)에 의한 콘크리트 성능 결과가 기재된 것이다.
| 실시예1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | |
| OPC | 96 | 170 | 200 | 340 | 340 | 96 |
| 슬래그 | 204 | 170 | 140 | 0 | 0 | 204 |
| 요변제 | 1.0 | 1.0 | 1.14 | 0 | 0 | 0 |
| 비이온성 계면활성제 | 0.1 | 0.03 | 0.11 | 0 | 0 | 0 |
| 음이온성 계면활성제 | 0.1 | 0.1 | 0.2 | 0 | 0 | 0 |
| 모래 | 940 | 940 | 940 | 940 | 940 | 940 |
| 자갈(25mm) | 860 | 860 | 860 | 860 | 860 | 860 |
| AE감수제 | 3.4 | 3.4 | 3.4 | 0 | 3.4 | 3.4 |
| 물 | 170 | 170 | 170 | 210 | 170 | 170 |
[표 2]를 참조하면, 표준배합비(25-27-45)와 비교하였을 때, 실시예 1 내지 3 및 비교예 2, 3에 있어서, 시멘트 100중량부에 대해 AE감수제를 1중량부 사용한 경우 slump flow가 약 500 ~ 550으로 증가하였음을 확인할 수 있으며, 콘크리트 조성물을 사용하여 시공한 경우 진동다짐 인력 비용 등을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 비교예1의 경우 AE 감수제를 사용하지 않은 것으로, 콘크리트에 적합하지 않았다.
또한, 공기 연행량의 경우 실시예 1 내지 3에서 변화가 없으므로, 사용시 동결 융해에 나쁜 영향을 주지 않음을 알 수 있다.
그리고, 비교예 1 내지 3의 경우 AE감수제의 사용에 따라 공기연행량 증가가 크게 발생하였다. 특히 비교예 1 내지 3의 경우, 공기 연행량은 각각 1.9%, 7.9%, 9.2%로 기준값인 3~6%의 범위에 들지 못하여 규격을 벗어났다.
다음으로, 블리딩량의 비는, 실시예 1 내지 3에서, 5.0%로 블리딩이 거의 발생하지 않아 균열 등의 발생을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
또한, 압축강도 테스트에서, 실시예 1 내지 3은 재령기간 28일에 따른 압축강도인 24MPa를 상회하는 27.3 ~ 31.4MPa 값을 가져 구조적으로 안정된 것을 확인할 수 있다. 비교예 1 내지 3의 경우, 공기연행량이 기준값을 벗어난 비교예 1을 제외하고 비교예 2와 3은 19.7MPa 및 17.9MPa로 기준을 만족하지 못하였다.
마지막으로, 동결융해저항성에서, 실시예 1 내지 3의 경우 기준조건을 만족하였으나, 비교예1의 경우 연행공기량의 부족에 의하여 만족하지 못하였다.
한편, 자동수평용 시멘트 조성물은 기능성첨가재(G) 1.0 중량부를 포함(시멘트 혼합물 100 중량부 대비)한다. 상기 기능성첨가재(G)는 라텍스를 포함하는 신축성 외피재(G1) 0.2 중량부 대비, 비스무트 니켈 철산화물을 포함하는 가변재(G2) 0.4 중량부, 마그네타이트(magnetite), 폴리메타크릴산(polyacrylic acid), 폴리옥시에틸렌(polyoxyethylene)을 포함하는 양이온재(G3) 0.2 중량부, 피-스티렌술포닉산(p-styrenesulfonic acid, SSNa)(G4)을 포함하는 음이온성 폴리머 물질(G4) 0.2 중량부를 포함할 수 있다. (기능성첨가재(G) 각 성분의 비율은 시멘트 혼합물 100 중량부를 기준으로 하였다).
또한 상기 신축성 외피재(G1)는 섬유상이고, 상기 가변재(G2)는 상기 외피재(G1)의 내부에 수용되되 입자 형상이고, 상기 양이온재(G3)는 상기 신축성 외피재(G1)의 양 측 단부 중 어느 한 측 단부에 구비되고, 상기 음이온성 폴리머 물질(G4)은 상기 신축성 외피재(G1)의 양 측 단부 중 다른 한 측 단부에 구비될 수 있다.
도 1을 참조하여, 기능성첨가재(G)를 보다 구체적으로 설명하면, 신축성 외피재(G1)는 후술하는 가변재(G2)의 부피 변화에 대응하기 위해 탄성 변형이 가능한 라텍스를 포함한다.
신축성 외피재(G1)가 0.2 중량부 미만일 경우 0.4 중량부가 포함되는 후술하는 가변재(G2)를 충분한 두께로 충분히 감싸지 못해 가변재(G2)가 소실될 우려가 있으며, 신축성 외피재(G1)가 0.2 중량부를 초과하는 경우 기능성첨가재(G)의 무게를 지나치게 증가시켜 자동수평용 시멘트 조성물(도 1에서 도면부호 GS에 해당)에서 기능성첨가재가(G)가 하측으로 이동하기 때문에 분산성을 저하시킨다는 문제점이 있다.
자동수평용 시멘트 조성물에서 기능성첨가재(G)를 제외한 성분들은 일반적으로 온도가 상승할수록 부피가 증가한다. 그러나 가변재(G2)에 포함되고 산화물 세라믹 재료인 비스무트 니켈 철산화물(BiNi1-xFexO3)은 반대로 온도가 증가할수록 부피가 감소되는 것이다. 비스무트 니켈 철산화물은 실온 상태에서 기존 재료(예시적으로 지르코늄 바나데이트 등) 의 2배 이상의 '음의 열팽창' 효과가 있어 사용되었다.
도 1의 [A]는 실온 중 제1온도(예시적으로 10℃)에서 기능성첨가재(G)를 설명하기 위한 도면이다. 도 1의 [B]는 실온 중 상기한 제1온도보다 높은 제2온도(예시적으로 20℃)에서 기능성첨가재(G)를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에서 자동수평용 시멘트 조성물이 상기 제1온도에서 상기 제2온도로 상승할 경우, 자동수평용 시멘트 조성물(도 1에서 도면부호 GS에 해당)에서 기능성첨가재(G)를 제외한 성분들은 부피가 증가하게 된다. 이러할 경우 자동수평용 시멘트 조성물에서 기능성첨가재(G)를 제외한 성분들이 구부러지고, 우글쭈글해 질 수 있다.
상기한 기능성첨가재(G)는 온도 상승에 따른 자동수평용 시멘트 조성물(기능성첨가재(G)를 제외한 성분)의 부피 증가를 억제하기 위한 것으로, 상기 가변재(G2)는 상술한 바와 같이 온도가 상승함에 따라 오히려 부피가 감소하게 된다.
신축성 외피재(G1)는 탄성 변형되는 재료라고 하였는데, 상기한 가변재(G2)가 도 1의 [B]와 같이 부피가 감소됨에 따라 탄성 복원되어 마찬가지로 부피가 감소된다. 이와 같이, 자동수평용 시멘트 조성물은 가변재(G2)를 포함하는 기능성첨가재(G)를 포함함으로써, 자동수평용 시멘트 조성물이 온도 변화에 따라 부피가 변화((또는 수평 방향(도 1을 기준으로 좌우 방향)으로 늘어남)되는 것을 억제하여 구불어지거나 우글쭈글해지는 것을 억제할 수 있다.
기능성첨가재(G)에서 가변재(G2)는 0.4 중량부가 사용되는 것이 바람직한데, 가변재(G2)가 0.4 중량부 미만이 사용될 경우 자동수평용 시멘트 조성물의 부피 변화를 효과적으로 억제할 수 없다는 문제점이 있고, 가변재(G2)가 0.4 중량부를 초과할 경우 신축성 외피재(G1)에 가변재(G2)가 모두 수용될 수 없어 가변재(G2)의 소실 우려가 있으며, 기능성첨가재(G)의 무게를 지나치게 증가시켜 기능성첨가재(G)의 분산성이 저하된다는 문제점이 있다.
가변재(G2)는 입자 형상인 것이 바람직하고, 섬유상의 신축성 외피재(G1)에 입자 형상의 다수의 가변재(G2)가 수용될 수 있다. 이와 같이, 가변재(G2)가 다수의 입자 형상을 띄기 때문에 이동이 자유로워 섬유상이고 탄성 변형이 가능한 신축성 외피재(G1)의 형상 변화를 꾀할 수 있으며, 자동수평용 시멘트 조성물이 성형된 형상에 대응하여 기능성첨가재(G)의 형상 또한 다양하게 변화될 수 있다는 이점이 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 도 1에서 기능성첨가재(G)는 '-'자 형을 띄지만 구부러져 'ㄱ'자, 'ㄴ'자, 'S'자 등 다양한 형상으로 변화될 수 있다.
또한 기능성첨자제(G)의 외피재(G1)는 탄성 재료이고, 상술한 바와 같이 섬유상을 띄므로 자동수평용 시멘트 조성물에 강인성을 부가할 수 있어, 자동수평용 시멘트 조성물이 파손되는 것들을 효과적으로 억제할 수 있다는 이점이 있다.
양이온재(G3)는 신축성 외피재(G1)의 양 측 단부 중 어느 한 측 단부(도 1에서 우측 단부)에 구비되는 것으로 상술한 바와 같이, 마그네타이트(magnetite), 폴리메타크릴산(polyacrylic acid) 및 폴리옥시에틸렌(polyoxyethylene)을 포함하여 기능성첨가재(G)의 어느 한 측에 양극성을 부가한다.
마그네타이트는 외부 자기장을 받았을 때 자성을 띠다가 외부 자기장을 제거하면 잔류된 자기가 사라지면서 잔류자기로 인한 부작용이 없는 것이다. 마그네타이트는 상기한 신축성 외피재(G1)의 어느 한 측 단부 측에 구비될 수 있다.
폴리메타크릴산은 상기 마그네타이트의 표면에 코팅되는 것으로, 다수의 카복실기를 함유하여 마그네타이트와 다중 결합점에서 배위결합을 형성하므로 코팅 안정성을 높일 수 있다.
폴리옥시에틸렌은 폴리메타크릴산의 표면에서 마그네타이트와 배위결합을 형성하지 않은 카복실기와 반응하여 아마이드 결합을 통해 안정적인 결합을 이루어 상기 마그네타이트에 양전하 특성을 부여할 수 있다. 상기한 양이온재(G3)의 표면 양전하는 +30 mV 이상의 표면 제타전위를 가질 수 있다.
양이온재(G3)는 0.2 중량부가 사용되는 것이 바람직한데, 0.2 중량부 미만인 경우 양전하가 충분하지 않으며, 0.2 중량부가 초과되는 경우 기능성첨가재(G)의 무게를 지나치게 증대시킨다는 문제점이 있다.
음이온성 폴리머 물질(G4)은 신축성 외피재(G1)의 양 측 단부 중 다른 한 측에 구비되는 것으로서, 상술한 바와 같이 피-스티렌술포닉산을 포함 할 수 있는데, 더하여 하이드로겔 프레-폴리머를 더 포함할 수 있다.
음이온성 폴리머 물질(G4)은 피-스티렌술포닉산과 하이드로겔 프레-폴리머를 혼합(1:19 비율)하고 UV 경화된 것일 수 있다.
음이온성 폴리머 물질(G4)은 0.2 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 0.2 중량부 미만이 사용될 경우 음전하가 충분하지 않으며, 0.2 중량부가 초과되는 경우 기능성첨가재(G)의 무게를 지나치게 증대시켜 분산성을 저하시킨다는 문제점이 있다.
자동수평용 시멘트 조성물에 기능성첨가재(G)의 단위체(GU)가 다수 포함되는 경우, 교반(혼합) 상황에서 전단력에 의해 이웃하는 단위체(GU)가 분리되어 자동수평용 시멘트 조성물에서 각 성분들의 분산성을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 기능성첨가재(G)는 신축성 외피재(G1)의 양 측 단부에 각각 양이온재(G3)의 음이온성 폴리머 물질(G4)을 포함한다고 하였는데, 혼합 후 자동수평용 시멘트 조성물이 양생(또는 경화)되는 과정 등에 이웃하는 단위체(GU)들이 정전기적 인력에 의해 부착될 수 있고, 이러할 경우 자동수평용 시멘트 조성물은 섬유상의 신축성 외피재(G1) 뿐만 아니라 양이온재(G3)와 음이온성 폴리머 물질(G4) 간의 정전기적 인력에 의해 강인성이 부여될 수 있다.
이때 양이온재(G3)의 마그네타이트는 광물로서 충격에 의해 파손될 우려가 있는데, 음이온성 폴리머 물질(G4)은 고분자 물질로서 기본적으로 광물보다 변형이 용이하여 이웃하는 단위체(GU)가 정전기적 인력에 의해 상호 부착될 때 양이온재(G3)에 의해 음이온성 폴리머 물질(G4)의 형상이 변화된다. 따라서 양이온재(G3)에 가해지는 충격을 저감시키기 때문에 기능성첨가재(G)의 파손을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. 더불어, 상술하는 과정에서 기술된 구성의 작동순서는 반드시 시계열적인 순서대로 수행될 필요는 없으며, 각 구성 및 단계의 수행 순서가 바뀌어도 본 발명의 요지를 충족한다면 이러한 과정은 본 발명의 권리범위에 속할 수 있음은 물론이다.
Claims (4)
- 시멘트 혼합물, 요변제, 비이온성 계면활성제 및 음이온성 계면활성제를 포함하고,
상기 시멘트 혼합물 100 중량부에 대하여, 요변제는 0.1 내지 10 중량부, 비이온성 계면활성제는 0.0001 내지 1 중량부 및 음이온성 계면활성제는 0.01 내지 1 중량부인 것을 특징으로 하는 공기연행 안정화제를 포함한 자동수평용 시멘트 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 시멘트 혼합물은, 시멘트 분말과 분말도 3,000~8,000cm3/g인 슬래그 미분말을 포함하고,
상기 시멘트 분말 30 내지 98 중량%, 슬래그 미분말 0.001 내지 70중량%이며,
상기 요변제는, 벤토나이트, 아타풀자이트 및 실리카 중 어느 하나 이상을 포함하고,
상기 비이온성 계면활성제는, 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 하이드록시 메틸셀룰로오스 및 하이드록시 에틸셀룰로오스 중 어느 하나 이상을 포함하고,
상기 음이온성 계면활성제는, HLB 값이 1 내지 5 이며, 폴리알킬렌 글리콜, 오가노실록산, 에멀전, 고급 알코올 및 금속염 중 어느 하나 이상을 포함하는 공기연행 안정화제를 포함한 자동수평용 시멘트 조성물.
- 시멘트 혼합물, 요변제, 비이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 모래, 자갈, AE감수제 및 물을 포함하고,
상기 시멘트 혼합물 100 중량부에 대하여, 요변제는 0.1 내지 10 중량부, 비이온성 계면활성제는 0.0001 내지 1 중량부, 음이온성 계면활성제는 0.01 내지 1 중량부, 모래 800 내지 1000 중량부, 자갈 800 내지 1000 중량부, AE감수제 1 내지 1.5 중량부 및 물 45 내지 60 중량부인 것을 특징으로 하는 공기연행 안정화제를 포함한 자동수평용 콘크리트 조성물.
- 제3항에 있어서,
상기 시멘트 혼합물은, 시멘트 분말과 분말도 3,000~8,000cm3/g인 슬래그 미분말을 포함하고,
상기 시멘트 분말 30 내지 98 중량%, 슬래그 미분말 0.001 내지 70중량%이며,
상기 요변제는, 벤토나이트, 아타풀자이트 및 실리카 중 어느 하나 이상을 포함하고,
상기 비이온성 계면활성제는, 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 하이드록시 메틸셀룰로오스 및 하이드록시 에틸셀룰로오스 중 어느 하나 이상을 포함하고,
상기 음이온성 계면활성제는, HLB 값이 1 내지 5 이며, 폴리알킬렌 글리콜, 오가노실록산, 에멀전, 고급 알코올 및 금속염 중 어느 하나 이상을 포함하고,
상기 AE감수제는, 폴리카르본산계인 것을 특징으로 하는 공기연행 안정화제를 포함한 자동수평용 콘크리트 조성물.
Priority Applications (1)
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| KR1020220043288A KR20230144245A (ko) | 2022-04-07 | 2022-04-07 | 공기연행 안정화제를 포함한 자동수평용 시멘트 및 콘크리트 조성물 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020220043288A KR20230144245A (ko) | 2022-04-07 | 2022-04-07 | 공기연행 안정화제를 포함한 자동수평용 시멘트 및 콘크리트 조성물 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR20230144245A true KR20230144245A (ko) | 2023-10-16 |
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ID=88506429
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| KR1020220043288A KR20230144245A (ko) | 2022-04-07 | 2022-04-07 | 공기연행 안정화제를 포함한 자동수평용 시멘트 및 콘크리트 조성물 |
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| KR (1) | KR20230144245A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102243265B1 (ko) | 2020-07-21 | 2021-04-22 | 삼부토건주식회사 | 요변제를 이용한 자력 수평 시멘트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 조성물 |
-
2022
- 2022-04-07 KR KR1020220043288A patent/KR20230144245A/ko not_active Application Discontinuation
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