KR20240040103A - 전압 콘크리트 적용을 위한 윤활 첨가제로서의 폴리에테르기를 갖는 셀룰로스 에테르를 포함하는 건조 혼합물과 시멘트 및 이들의 사용 방법 - Google Patents

전압 콘크리트 적용을 위한 윤활 첨가제로서의 폴리에테르기를 갖는 셀룰로스 에테르를 포함하는 건조 혼합물과 시멘트 및 이들의 사용 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20240040103A
KR20240040103A KR1020247006611A KR20247006611A KR20240040103A KR 20240040103 A KR20240040103 A KR 20240040103A KR 1020247006611 A KR1020247006611 A KR 1020247006611A KR 20247006611 A KR20247006611 A KR 20247006611A KR 20240040103 A KR20240040103 A KR 20240040103A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
composition
weight
cement
cellulose ether
water
Prior art date
Application number
KR1020247006611A
Other languages
English (en)
Inventor
이 판
마이클 제이. 레이들러
조그 더어커프
제시카 알. 레빈
로버트 엘. 샘러
Original Assignee
다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨
롬 앤드 하스 캄파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨, 롬 앤드 하스 캄파니 filed Critical 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨
Publication of KR20240040103A publication Critical patent/KR20240040103A/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24—Macromolecular compounds
    • C04B24/38—Polysaccharides or derivatives thereof
    • C04B24/383—Cellulose or derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/06—Quartz; Sand
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/26—Carbonates
    • C04B14/28—Carbonates of calcium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04—Portland cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0071—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability making use of a rise in pressure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/02—Selection of the hardening environment
    • C04B40/0259—Hardening promoted by a rise in pressure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/06—Inhibiting the setting, e.g. mortars of the deferred action type containing water in breakable containers ; Inhibiting the action of active ingredients
    • C04B40/0608—Dry ready-made mixtures, e.g. mortars at which only water or a water solution has to be added before use
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/06—Inhibiting the setting, e.g. mortars of the deferred action type containing water in breakable containers ; Inhibiting the action of active ingredients
    • C04B40/0641—Mechanical separation of ingredients, e.g. accelerator in breakable microcapsules
    • C04B40/065—Two or more component mortars
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C7/00—Coherent pavings made in situ
    • E01C7/08—Coherent pavings made in situ made of road-metal and binders
    • E01C7/10—Coherent pavings made in situ made of road-metal and binders of road-metal and cement or like binders
    • E01C7/14—Concrete paving
    • E01C7/142—Mixtures or their components, e.g. aggregate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/44—Thickening, gelling or viscosity increasing agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/0075—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for road construction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 초고점도의 셀룰로스 에테르 분말, 입도 골재, 및 수경성 시멘트의 건조 혼합 조성물 또는 상기 시멘트, 입도 골재, 및 셀룰로스 에테르를 포함하는 이의 혼합물의 습식 과립형 혼합물을 제공하며, 상기 셀룰로스 에테르는 10,000 내지 100,000 mPa·s, 바람직하게는 11,000 내지 16,000 mPa·s 범위의 1 중량%의 수용액 점도(제어된 속도 회전 레오미터를 사용하여 결정된 20℃, 2.55 s-1 전단 속도)를 갖는다. 물과 조합하여 습식 과립형 수경성 시멘트 조성물을 형성할 때, 본 발명의 조성물은 아스팔트 조성물과 같이 작용하고, 0 또는 거의 0의 슬럼프, 높은 윤활도, 및 건조 혼합 조성물의 총 중량을 기준으로 13.6 중량% 이하의 물 또는 바람직하게는 5 내지 11 중량%의 물을 갖는다. 셀룰로스 에테르는 압밀을 손상시키지 않고 공기 혼입을 초래하지 않으면서 윤활을 가능하게 한다.

Description

전압 콘크리트 적용을 위한 윤활 첨가제로서의 폴리에테르기를 갖는 셀룰로스 에테르를 포함하는 건조 혼합물과 시멘트 및 이들의 사용 방법
본 발명은 전압 콘크리트(RCC)에서 사용하기 위한 건조 혼합 조성물 및 이로부터 제조된 낮거나, 0의 슬럼프(slump)의 습식 시멘트 조성물뿐만 아니라 습식 시멘트 조성물을 포장하는 단계를 포함하는 습식 시멘트 조성물의 사용 방법에 관한 것이다. 보다 특히, 이는 (a) 수경성 시멘트, (b) 입도 골재(graded aggregate), 예컨대 모래, 미분 과립형 재료, 예컨대 석회암, 및 건조 혼합 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 1.0 중량%, 또는 바람직하게는 0.05 내지 0.3 중량%의 측쇄, 가교로서, 또는 측쇄 및 가교로서 폴리에테르기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르 분말을 포함하는 건조 혼합 조성물에 관한 것이고; 이는 건조 혼합 조성물 및 건조 혼합 조성물의 총 중량을 기준으로 최대 13.6 중량% 또는 최대 11 중량%의 물로부터 제조된 과립형 습식 시멘트 조성물에 관한 것이며, 이는 직경 9.5 mm에 266.7 mm 길이의 강재 로드 교반기에 의해 스테인리스 강재 콘 높이 80 mm, 최상부 직경 40 mm, 최저부 직경 90 mm을 사용하여 ASTM C143(2010)에 따라 결정된 6 mm 미만, 또는 바람직하게는 4.5 mm 미만의 슬럼프를 나타낸다.
전압 콘크리트(RCC)는 보조 도로에 사용되었던 내구성의 저비용 포장 기술이다. 전통적 콘크리트 포장과 달리, RCC는 거푸집, 몰드, 또는 강화재의 사용 없이 아스팔트 포장 장치로 포장될 수 있다. RCC 도로에 대한 서비스 복귀는 포장 후 1일 정도로 빠를 수 있는 반면, 전통적 콘크리트 포장은 도로를 개통하기 전에 양생하는 데 수주가 필요할 수 있다. 더 쉬운 포장 과정 및 더 빠른 서비스 복귀는 콘크리트 포장의 평탄한 외관 및 특유의 높은 내구성을 유지할 수 있는 한, RCC를 바람직한 선택 사항으로 만든다. 그러나, RCC는 종래의 콘크리트와 비교하여 더 높은 부피의 골재를 가지며; 알려진 RCC 포장의 노출된 표면은 노출된 골재의 높은 면적 분율을 갖고, 불충분한 압밀 및 포장 후 강도의 손실로 인해 고르지 않고, 급격한 저하에 적용될 수 있어서 RCC의 사용을 주차장, 산업용 도로, 베이스 층, 및 갓길로 제한한다.
RCC의 알려진 버전에서, 압밀 및 시공연도 이슈는 화학 혼합물의 첨가뿐만 아니라 제형의 최적화에 의해 해결되었다. 용어 "압밀"은 수분 함량은 유지되면서, 공기 공극의 제거를 통해 재료를 치밀화한 작용 또는 결과로 정의된다. 그러나, 재료의 포장에서, "고화(consolidation)"의 대안적 경로가 포장을 압밀하는 것을 의미하는 압력의 적용 시 발생할 수 있으며, 여기서, 재료는 공기 공극 및 물 둘 모두의 제거를 통해 치밀화된다. 물의 제거는 포장 재료에 대한 해로운 영향을 가지며, 결국 파손 및 강도의 손실을 초래할 수 있다. 오직 최상부 표면으로부터 압밀할 때, 물 조성의 구배가 생성되는 것은 또한 최상부에서의 감소된 물 수준이 시멘트 양생에 불리한 영향을 미치는 한편, 최저부에서의 과도한 물은 팽윤된 상태로 양생된 층을 야기할 수 때문에 해로울 수 있다. 그러나, 혼합물은 시멘트의 유체 또는 페이스트 상으로 존재하도록 설계되었으며, 이는 RCC 조성물에서 그 자체로 제한된다. 소기의 압밀 및 시공연도에 대한 영향을 확인하기 위해서는, 극도로 높은 수준의 혼합물이 필요하며, 이는 이들을 매우 비싸고/비싸거나 강도 또는 시공연도에 부정적인 영향을 미치도록 만든다. 높은 비율의 혼합물 성분 없이 양호한 압밀이 가능하도록 하는 RCC 형성 건조 혼합물을 생성하는 것이 바람직할 것이다.
Bury 외의 미국 특허 US 8,377,196 B2호는 적어도 하나의 전단 담화 첨가제 A, 예컨대 하이드록시알킬 셀룰로스; 카복시알킬 셀룰로스, 카복시알킬 하이드록시알킬 셀룰로스, 하이드록시알킬의 염, 및 이의 혼합물)을 포함하는 셀룰로스 에테르 및 하나의 비-전단 담화 첨가제 B를 포함하는 레올로지 개질 첨가제의 건조 캐스트 시멘트질 조성물을 개시하고 있다. 상기 조성물은 순환 시간, 마감의 용이함, 압축 강도, 및 압밀 비율이 개선될 수 있도록 한다. 그러나, Bury 외의 조성물은 몰드가 필요하며, 혼합될 때 임의의 압밀 콘크리트 포장 용액에서의 사용을 좌우하는 슬럼프를 거의 나타내지 않거나, 나타내지 않는 조성물이 공급될 수 있도록 하는 적절한 점도를 나타나게 하는 데는 실패한다.
본 발명에 따르면, 본 발명자들은 양호한 압밀을 나타내고, 슬럼프를 거의 나타내지 않거나, 나타내지 않는 습식 시멘트 조성물을 제공하며, 예를 들어 전압 또는 포장 방법에서 사용하기에 적합한 건조 혼합물을 제공하여 문제를 해결하였다.
본 발명에 따르면, 건조 혼합 조성물은 하기를 포함하며:
(a) 건조 혼합 조성물의 총 중량을 기준으로 10 내지 23 중량%, 또는 바람직하게는 12 내지 20 중량% 미만의 양의 수경성 시멘트, 예를 들어 보통 포틀랜드 시멘트, 알루미네이트 시멘트, 플라이 애쉬, 포졸란, 및 이들의 혼합물,
(b) 하기를 포함하는 건조 혼합 조성물의 총 중량을 기준으로 76 내지 89.99 중량%의 양, 또는 바람직하게는 79.70 내지 87.95 중량%의 양의 입도 골재:
i) 300 μm 내지 20 mm, 또는 바람직하게는 1 내지 18 mm의 체 입자 크기를 갖는 하나 이상의 조골재, 예를 들어 모래, 석회암, 자갈, 화강암, 또는 점토, 또는 바람직하게는 모래 또는 자갈, 또는 바람직하게는 A) 제1 조골재와 B) 제2 조골재의 조합 - 여기서, 제1 조골재는 300 μm 내지 3000 μm의 체 입자 크기를 갖고, 제2 조골재는 2000 μm 내지 20 mm, 또는 3000 μm 내지 20 mm, 또는 최대 18 mm의 체 입자 크기를 갖고, 제2 조골재의 체 입자 크기 대 제1 조골재의 것의 비는 15:1 내지 1.5:1, 또는 바람직하게는 10:1 내지 2:1 범위임 -, 및
ii) 40 내지 300 μm 미만, 또는 바람직하게는 70 내지 300 μm 미만의 체 입자 크기를 갖는 하나 이상의 잔골재, 바람직하게는 석회암 또는 모래, 그리고
(c) 건조 혼합 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 1.0 중량%, 또는 바람직하게는 0.05 내지 0.3 중량% 양의 측쇄, 가교로서, 또는 측쇄 및 가교로서 하나 이상의 폴리에테르기, 예컨대 폴리에테르 측쇄, 가교로서, 또는 측쇄 및 가교로서 폴리(옥시알킬렌)기, 바람직하게는 폴리(옥시에틸렌)기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르 분말 - 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르는 제어된 속도의 회전 레오미터(바람직하게는, Haake Rotovisko™ RV 100 레오미터, Thermo Fisher Scientific, 독일 카를스루에 소재)를 사용하여 결정된 10,000 내지 100,000 mPa·s, 또는 바람직하게는 11,000 내지 16,000 mPa·s 범위의 20℃ 및 2.55 s-1 전단 속도에서의 1 중량%의 셀룰로스 에테르 고형분의 수용액 점도를 갖고, 상기 수용액은 셀룰로스 에테르 분말을 70℃ 진공 오븐 내에서 밤새 건조하고, 이를 70℃의 고온 수 내로 분산시키고, 이를 교반하면서 실온으로 냉각시키는 동안 용해되도록 하고, 이를 4℃에서 밤새 냉장함으로써 제조됨 -,
모든 중량%는 100%로 합산된다.
건조 혼합 조성물의 (b) 입도 골재에서, 입도 골재 중의 총 i) 조골재 대 총 ii) 잔골재의 중량비는 4:1 내지 0.9:1, 또는 바람직하게는 3:1 내지 1:1 범위이고,
건조 혼합 조성물에서, (c) 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르 분말에서 적어도 하나의 셀룰로스 에테르 중의 각각의 폴리에테르기는 독립적으로 4 내지 50개, 또는 5 내지 30개, 또는 바람직하게는 6 내지 25개의 에테르 또는 옥시알킬렌기를 가질 수 있다. 또한, 본 발명의 건조 혼합 조성물은 물을 추가로 포함하는 과립형 습식 시멘트 조성물의 일부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 건조 혼합 조성물은 (d) 하나 이상의 유동화제, 예컨대 폴리카복실레이트 에테르 함유, 나프탈렌 설포네이트 함유, 리그노설포네이트 함유 유동화제, 또는 이의 혼합물로부터 선택되는 유동화제, 바람직하게 폴리카복실레이트 에테르 함유 유동화제를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 건조 혼합 조성물에서, (a) 수경성 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트, 알루미네이트 시멘트, 포졸란, 또는 이들의 혼합물, 또는 바람직하게는 보통 포틀랜드 시멘트, 알루미네이트 시멘트, 또는 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 건조 혼합 조성물의 (b) 입도 골재에서, 총 i) 조골재의 체 입자 크기 대 ii) 잔골재의 체 입자 크기의 비는 10:1 내지 2:1, 또는 바람직하게는 8:1 내지 2:1 범위이다.
보다 바람직하게는, 본 발명에 따른 건조 혼합 조성물은 (b) 입도 골재 중의 조골재로서 i)A) 300 μm 내지 2000 μm의 체 입자 크기를 갖는 모래 또는 자갈과 같은 제1 조골재와 i)B) 자갈 또는 돌과 같은 2000 μm 내지 20 mm, 또는 최대 18 mm의 체 입자 크기를 갖는 제2 조골재의 혼합물을 포함하며, i)B) 제2 조골재의 체 입자 크기 대 i)A) 제1 조골재의 체 입자 크기의 비는 15:1 내지 1.5:1, 또는 바람직하게는 10:1 내지 2:1 범위이다.
본 발명에 따른 건조 혼합 조성물에서, (c) 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르 분말 중의 적어도 하나의 셀룰로스 에테르는 하이드록시에틸, 하이드록시프로필, 메틸, 및 이의 조합, 또는 바람직하게는 하이드록시에틸 및 메틸로부터 선택되는 측쇄를 추가로 갖는다. 보다 특히, 폴리에테르기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르 중 적어도 하나는 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 셀룰로스 에테르를 제조하는 데 사용되는 셀룰로스 또는 셀룰로스 에테르 중의 언하이드로글루코스 단위(AGU)의 몰당 폴리에테르 함유 반응물의 몰 당량수로 결정되는 0.0005 내지 0.01 당량, 또는 바람직하게는 0.001 내지 0.005 당량의 폴리에테르 치환도를 갖는다. 더욱더 특히, (c) 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르 중 적어도 하나는 0 내지 0.4 범위의 하이드록시에틸 치환도(MS) 및 1.2 내지 1.8의 메톡시 치환도(DS)를 갖는 하이드록시에틸 메틸 셀룰로스 에테르이거나, 1.4 내지 2.4, 또는 바람직하게는 1.8 내지 2.2의 하이드록시에틸 치환도(MS)를 갖는 하이드록시에틸 셀룰로스이다.
본 발명에 따른 건조 혼합 조성물에서, (d) 유동화제는, 존재할 때, 건조 혼합 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 0.5 중량%의 폴리카복실레이트 에테르, 0.2 내지 5.0 중량%, 또는 0.3 내지 1.0 중량%의 나프탈렌 설포네이트 또는 리그노설포네이트 함유 물질, 바람직하게는, 0.1 내지 0.5 중량%의 폴리카복실레이트 에테르의 양으로 사용될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 건조 혼합 조성물은 건조 혼합 조성물의 총 중량을 기준으로 (c) 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르에 (d) 하나 이상의 유동화제를 더한 것을 총 2 중량% 미만으로 포함한다.
본 발명에 따른 건조 혼합 조성물은 건조 혼합 조성물의 총 중량을 기준으로 5 내지 13.6 중량%, 또는 바람직하게는 5 초과 내지 11 중량%의 양으로 물과 혼합될 때 과립형 습식 시멘트 조성물 발명을 제공하며, 상기 과립형 습식 시멘트 조성물은 건조 혼합물을 플라스틱 백 내에서 혼합하는 단계, 분말을 Hobart 혼합 보울 내의 명시된 양의 물에 첨가하는 단계, 15초간 속도 1에서 두 차례 혼합하고, 각각의 시간의 혼합 후에 정지시켜서 볼의 측면을 긁어내는 단계, 혼합물을 10분 동안 식히고(slake), 동일한 3층의 혼합물을 스폰지를 통해 물로 적셔지고 비-흡수성 표면 상에 배치되었던 스테인리스 강재 콘(높이 80 mm, 최상부 직경 40 mm, 및 최저부 직경 90 mm) 내로 붓는 단계, 각각의 3층을 충전하고, 원운동의 스테인리스 강재 로드(바람직하게는, 266.7 mm 길이 및 9.5 mm 직경)로 혼합하는 단계, 로드를 콘의 측면과 평행하게 배치하고, 수직 위치로 작동시켜서 중심에서 마무리하는 단계, 습식 시멘트 조성물의 표면을 콘의 최상부와 같은 높이로 마무리하는 단계, 콘을 습식 시멘트 조성물의 위로 당겨서 벗기고, 콘의 총 높이를 측정하고, 측정된 높이와 80 mm의 차이를 기록하여 30초 내에 슬럼프를 기록하는 단계에 의해 ASTM C143(2010)에 따라 결정된 6 mm 미만, 또는 바람직하게는 4.5 mm 미만의 슬럼프를 갖는다.
대안적으로, 본 발명에 따른 건조 혼합 조성물은 2성분형 조성물의 1 성분을 포함할 수 있으며, 제1 성분은 건조 혼합 조성물을 포함하고, 제2 성분은 물 또는 습식 성분을 포함하고, 제1 성분 또는 제2 또는 습식 성분은 (c) 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르 및 사용되는 경우, (d) 하나 이상의 임의의 유동화제를 포함한다. 2성분형 성물은 습식 먼지의 외관을 가질 수 있는 과립형 습식 혼합 조성물을 포함한다.
본 발명에 따른 제2 양태에서, 건조 혼합 조성물 및 물로부터의 과립형 습식 시멘트 조성물은 (a) 수경성 시멘트; (b) 입도 골재; 및 c) 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르를 포함한다. 본 발명에 따른 과립형 습식 시멘트 조성물은 낮은 물 함량, 예컨대 62% 이하의 물 포화 수준을 갖는다. 추가로, 과립형 습식 시멘트 조성물은 ASTM C143 (2010)에 따라 결정된 6 mm 미만, 또는 바람직하게는 4.5 mm 미만의 슬럼프를 갖는다. 더 추가로, 본 발명에 따른 과립형 습식 시멘트 조성물은 수직 응력의 항복 곡선의 기울기의 각도로 결정된 22° 내지 37° 이하, 또는 바람직하게는 26° 내지 36°의 윤활도를 가지며, 조성물은 ASTM D6773 ― 16 (2016)에 따라 수직 응력에 대해 도표화된 전단 시험에서 항복한다. 본 발명의 과립형 습식 시멘트 조성물은 (d) 하나 이상의 유동화제를 추가로 포함할 수 있다. 또 다른 양태에서, 본 발명은 예컨대, 전압 콘크리트(RCC) 조성물로 사용하기 위한 또는 예컨대, 과립형 습식 시멘트 조성물을 전압하는 것에 의한 과립형 습식 시멘트 조성물의 제조 및 사용 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 아스팔트 조성물과 같이 작용하는 과립형 수경성 시멘트 조성물은 시멘트 혼합물 중에 측쇄, 가교로서, 또는 측쇄 및 가교로서 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 셀룰로스 에테르를 포함한다. 본 발명에 따른 과립형 습식 시멘트 조성물은 이들의 자체 중량 하에 패킹 또는 침강되지 않기 때문에 물 중에 약간 저포화되며, 먼지와 같이 나타나고, 작용한다. 마찬가지로, 본 발명에 따른 건조 혼합 조성물과 물 또는 선택적으로 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 셀룰로스 에테르를 포함하는 수성 혼합물을 혼합함으로써 형성되는 과립형 습식 시멘트 조성물은 이들의 자체 중량 하에 패킹 또는 침강되지 않는다. 본 발명의 조성물은 임의의 습식 시멘트 물질의 손실 없이 "압밀" 또는 부피 압축을 통해 포장될 수 있도록 하여 최고 강도를 획득한다. 조성물은 압밀에 대한 매스(mass)로부터의 고화 또는 물과 시멘트의 손실을 늦추는 점도를 제공한다. 또한, 조성물은 제형에서 윤활도가 향상될 수 있도록 하며, 이는 포장을 압밀하고, 조밀화하고, 공기 공극을 제거하는 데 필요한 골재 입자 움직임을 용이하게 하여 최적의 강도를 획득한다. 특히, 본 발명자들은 전압 콘크리트(RCC)에서, 측쇄, 가교로서, 또는 측쇄 및 가교로서 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 셀룰로스 에테르가 물이 RCC를 제조하는 데 첨가되는 건조 혼합 조성물의 중량을 기준으로 심지어 최대 13.6 중량%의 물을 가지면서도 놀랍게도 압밀 및 따라서 콘크리트 강도를 개선함을 발견하였다. 본 발명에 따른 과립형 습식 시멘트 조성물에서, 20℃ 및 514 s-1에서 측정된 간입형 수성상의 점도는 더 높은 물 로딩에서 최적의 강도 및 압밀을 가능하도록 하는 최대 50,000 mPa·s 범위이다. 추가로, 본 발명에 따르면, 과립형 습식 혼합물 중의 수성상은 RCC 혼합물 중의 자유수의 양을 효과적으로 감소시키기 위한 더 높은 점도 범위로 달라질 수 있다. 결과적으로, 임의의 과윤활 효과가 방지될 수 있으며, RCC 혼합물의 바람직한 항복 강도는 유지될 수 있다.
단수 형태("a", "an" 및 "the")는 문맥상 달리 분명하게 지시하지 않는 한, 복수의 지시 대상을 포함한다. 달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 용어는 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다.
달리 명시되지 않는 한, 괄호를 포함하는 임의의 용어는 대안적으로는 괄호가 존재하지 않았던 것과 같은 전체 용어 및 괄호 안에 포함된 용어가 없는 동일한 용어, 및 각각의 대안의 조합을 지칭한다. 따라서, 용어 "(메트)아크릴레이트"는 대안으로 메타크릴레이트, 또는 아크릴레이트, 또는 이의 혼합물을 포함한다.
동일한 성분 또는 특성에 관한 모든 범위의 종점은 종점을 포함하며, 독립적으로 조합 가능하다. 따라서, 예를 들어 15:1 내지 1.5:1, 또는 바람직하게는 10:1 내지 2:1의 개시된 범위는 15:1 내지 1.5:1, 또는 15:1 내지 10:1, 또는 15:1 내지 2:1, 또는 바람직하게는 10:1 내지 2:1, 또는 10:1 내지 1.5:1, 또는 2:1 내지 1.5:1의 임의의 또는 모든 범위를 의미한다.
달리 명시되지 않는 한, 온도 및 압력 조건은 "주위 조건"으로도 지칭되는 실온(23℃) 및 표준 압력(101.3 kPa)이다. 그리고, 달리 명시되지 않는 한, 모든 조건은 50%의 상대 습도(RH)를 포함한다.
본원에 사용된 용어 "아크릴계 또는 비닐"은 예를 들어 알킬 및 하이드록시알킬 (메트)아크릴레이트, 비닐 에테르, 에틸렌계 불포화 카복실산, 알킬 (메트)아크릴아미드와 같은 α,β-에틸렌계 불포화 단량체, 또는 예를 들어 메톡시 폴리(에틸렌 글리콜) (메트)아크릴레이트(mPEG(M)A) 또는 폴리(에틸렌 글리콜) (메트)아크릴레이트(PEG(M)A), 및 알릴 폴리(에틸렌 글리콜)(APEG)와 같은 옥시알킬렌 사슬기 함유 단량체의 부가 중합성 단량체 또는 부가 중합체를 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "수성"은 연속상 또는 매질이 물이며, 매질의 중량을 기준으로 0 내지 10 중량%의 수-혼화성 화합물(들)을 의미한다. 바람직하게는, "수성"은 물을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "ASTM"은 미국 펜실베니아주 웨스트 콘쇼호켄 소재의 ASTM International의 발행물을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "수경성 시멘트"는 물의 존재 하에 응결 및 경화되는 물질, 예컨대 포틀랜드 시멘트, 실리케이트-함유 시멘트, 알루미네이트 기반 또는 알루미나질 시멘트, 포졸란계 시멘트, 및 복합 시멘트를 포함한다.
본원에 사용된 용어 "건조 혼합물" 또는 "건조 분말"은 시멘트, 셀룰로스 에테르, 임의의 다른 중합체성 첨가제, 및 임의의 충전제와 건조 첨가제를 함유하는 저장 안정성 분말을 의미한다. 건조 혼합물 중에 물은 존재하지 않으며; 따라서, 이는 저장 안정성이다.
본원에 사용된 용어 "DS"는 셀룰로스 에테르 중의 언하이드로글루코스 단위당 알킬 치환된 OH기의 평균 수이고; 용어 "MS"는 자이젤 방법에 의해 결정된 언하이드로글루코스 단위당 하이드록시알킬 치환된 OH기의 평균 수이다. 용어 "자이젤 방법"은 MS 및 DS의 결정을 위한 자이젤 분해 절차를 지칭하며, 문헌[G. Bartelmus and R. Ketterer, Fresenius Zeitschrift fuer Analytische Chemie, Vol. 286 (1977, Springer, Berlin, DE), pages 161 to 190]을 참조한다.
본원에 사용된 용어 "윤활도"는 소정의 예비 전단 응력으로서 50,000 Pa를 이용하여 MS Windows용 소프트웨어 RSTCONTROL 95(Dietmar Schulze, 독일 볼펜뷔텔 소재)에 의해 제어되는 자동화 전단 시험기를 사용하여 ASTM D6773 ― 16(슐체 링 전단 시험기를 사용한 벌크 고형분용 표준 시험 방법, 2016)에 따른 전단 시험에 의해 측정된 선형화 항복 궤적 도표의 각도로 표시되는 항복 곡선의 기울기를 지칭한다. 윤활도는 전단 하에 서로에 대해 움직이는 입자의 능력을 측정하며, 더 낮은 상대적 수직 항력 및 더 낮은 기울기가 더 좋다. 바꾸어 말하면, 내부 마찰은 입자들 사이의 수직 항력(압밀)에 대해 물질의 입자들 사이의 움직임에 저항하는 최대 내부 전단력의 비 또는 압밀 및 전단 하에 서로에 대해 움직이는 입자의 저항성이기 때문에, 더 낮은 "내부 마찰" 각도가 더 높은 윤활도를 의미한다.
본원에 사용된 용어 "밤새"는 10 내지 14시간의 기간을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "페이스트"는 수경성 시멘트 및 물로 구성된 혼합물을 지칭하며; 페이스트는 골재는 제외한다.
달리 명시되지 않는 한, 본원에 사용된 문구 "중합체"는 2개 또는 2개 초과의 상이한 단량체로부터의 동종중합체 및 공중합체 둘 모두뿐만 아니라 분절 및 블록 공중합체를 포함한다.
본원에 사용된 용어인 물질의 "체 입자 크기"는 적어도 10 중량%의 물질이 소정의 체 상에 남을 때까지 연속적으로 더 적은 크기의 메쉬 체를 통해 물질을 체질하고, 물질의 적어도 10 중량%가 남은 제1 체보다 하나의 체 크기가 더 큰 체의 크기를 기록하여 결정된 입자 크기를 지칭한다.
본원에 사용된 용어인 조골재의 혼합물에 대한 "총 조골재의 체 입자 크기"는 혼합물 중의 모든 조골재의 체 입자 크기의 가중 평균을 의미한다. 예를 들어, 1 mm의 체 입자 크기의 조골재 및 10 mm의 체 입자 크기의 조골재의 50:50 중량/중량 혼합물의 체 입자 크기는 (1 mm × 0.5) + (10 mm × 0.5) 또는 5.5 mm이다.
본원에 사용된 용어 "슬럼프"는 예를 들어 ASTM C143 (2010)에 따라 결정된 바와 같이 몇몇의 방식으로 측정될 수 있는 소정의 기간에 걸친 습식 시멘트 조성물의 고정 샘플의 측면 또는 하향 흐름을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "저장 안정성"은 실온 조건 및 표준 압력 하에 선반 위에 방치하였을 때, 5일 후에, 또는 바람직하게는, 10일 후에 소정의 분말 첨가제 조성물의 경우, 분말은 막히지 않을 것이며, 소정의 수성 조성물의 경우, 액체 조성물은 혼탁해지거나, 분리되거나, 침전되지 않을 것임을 의미한다.
본원에 사용된 문구 "총 고형분", "고형분", 또는 "고형분으로서"는 합성 중합체, 단량체, 천연 중합체, 산, 소포제, 수경성 시멘트, 충전제, 무기 물질, 및 기타 비휘발성 물질 및 첨가제, 예컨대 개시제를 포함하는 소정의 조성물 중에 존재하는 임의의 또는 모든 비휘발성 성분 또는 물질의 총량을 지칭한다. 물, 암모니아, 및 휘발성 용매는 고형분으로 간주되지 않는다.
본원에 사용된 용어 "점도 개질 첨가제"는 수성 조성물의 점도를 증가시키는 임의의 증점제, 레올로지 개질제, 또는 물 활성화 중합체를 의미한다.
본원에 사용된 용어 "물 포화"는 식 물 포화 = (Vw+Vc)/VV로 제공된 결과를 지칭하며, 상기 식에서, Vw는 습식 시멘트 조성물 중의 물의 부피이고, Vc는 시멘트의 부피 Vc=mc/ρc이고, 여기서, mc는 습식 시멘트 조성물 중의 시멘트의 질량이고, ρc는 시멘트의 물질 밀도이고, VV는 시멘트 및 물 외의 각각의 물질의 입자 밀도, ρi를 측정하고, 시멘트 및 물 외의 각각의 물질의 총 질량, mi를 측정하고, 이들 모두를 잘 혼합하고 용기 내로 부어서 시멘트 및 물 외의 모든 물질의 총 부피, V를 측정하고, "공극 부피" Vv = V ― Σ(mi/ρi)를 계산하는 것에 의해 결정된 총 혼합물 중의 총 공극 부피이다. 공극 부피는 또한 공극률(voidage) 또는 내부 입자 다공도
Figure pct00001
= [V ― Σ(mi/ρi)]/V로도 지칭되며, 1- 로 제공되는 "패킹 분율"의 역이다. 달리 명시되지 않는 한, 본원에 사용된 용어 "중량%"는 용어는 명시된 분모를 기준으로 하는 중량 백분율을 의미한다.
본 발명에 따르면, 과립형 습식 시멘트 조성물 중의 (c) 본 발명의 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 셀룰로스 에테르에 의해 개선된 윤활도는 골재 물질의 입자 크기, 구형도, 및 조도에 민감하지 않으며, 물 로딩에 대한 감소된 민감도를 갖는다. 따라서, 본 발명의 과립형 습식 시멘트 조성물은 골재 물질의 입자 크기, 구형도, 및 조도, 그리고 물 로딩에 대한 감소된 민감도를 나타낸다. 이는 종래의 콘크리트와 비교할 때, RCC가 종래의 콘크리트보다 더 높은 부피의 골재 및 더 낮은 수준의 시멘트와 물을 갖기 때문에 놀랍다. 이러한 제형의 차이는 0의 슬럼프 또는 거의 0의 슬럼프의 포장을 수득하지만, 반면에, 제형 중의 높은 골재 및 낮은 물 함량은 또한 RCC가 압밀에 매우 저항성이도록 하여 생성물을 전통적 콘크리트 포장에 비해 더 거칠게 만든다. 현재 콘크리트에 대해 개발되고, RCC에서 사용되었던 알려진 점도 개질 첨가제(VMA, 예컨대 폴리비닐 알코올)는 항복 강도(혼합물이 항복 또는 압밀되도록 하는 데 필요한 힘)를 낮추고, 윤활도를 개선하는 데 실패한다. 오히려, 고화를 피하도록 최적화된 점도를 얻기 위해 알려진 상업적으로 입수 가능한 VMA를 사용하는 것은 RCC 습식 시멘트 조성물 중의 VMA의 비현실적으로 높은 사용 수준을 필요로 할 것이다.
추가로, 전압 시멘트질 조성물로부터의 생성물의 윤활도 및 강도는 (c) 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르와 (d) 하나 이상의 유동화제를 조합함으로써 추가로 개선될 수 있다. 폴리카복실레이트 에테르, 리그노설포네이트, 및 나프탈렌 설포네이트 함유 가소제를 포함하는 (d) 하나 이상의 유동화제를 첨가하는 것은 RCC 콘크리트 및 이를 제조하기 위한 습식 시멘트 조성물의 항복 강도 및 점도를 추가로 개선할 수 있다. 너무 많은 유동화제의 사용은 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 셀룰로스 에테르와 조합될 때, 항복 강도에 해로운 영향을 미칠 수 있는 반면, 너무 적은 것은 이들을 함유하는 습식 시멘트 조성물로부터 제조된 콘크리트의 강도 또는 윤활도를 변화시키지 않는다. 따라서, 본 발명에 따르면, 과립형 습식 시멘트 조성물의 총 중량을 기준으로 2 중량% 이하의 총량으로 일반적으로 1 중량% 미만의 (d) 하나 이상의 유동화제와 (c) 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르의 조합하는 것이 RCC 포장 압밀 및 강도에 대한 최상의 결과를 수득할 수 있다.
본 발명에 따르면, 건조 혼합 조성물 및 과립형 습식 시멘트질 제형은 (c) 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르, 과립형 재료, (a) 수경성 결합제 또는 시멘트, 및 선택적으로 기타 화학 혼합물을 포함한다. 과립형 습식 시멘트 조성물은 건조 혼합 조성물의 총 중량을 기준으로 5 내지 13.6 중량%, 또는 바람직하게는 5 초과 내지 11 중량%의 양의 물 및 선택적으로 혼합물 보충 시멘트질 재료(SCM)와 혼합된 건조 혼합 조성물을 포함한다. (b) 입도 골재 및 특히 i) 조골재의 입자 크기가 증가됨에 따라, 물 요구량은 감소한다. 따라서, 예를 들어, (b)i) 조골재가 5 mm 이상, 또는 6 mm 이상의 체 입자 크기를 갖는 경우, 적합한 양의 물은 건조 혼합 조성물의 총 중량을 기준으로 5 내지 8 중량% 범위일 수 있다.
(c) 본 발명에 따른 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르는 폴리에테르 측쇄 및/또는 가교기를 갖는 셀룰로스 에테르를 포함할 수 있다. 하나 이상의 셀룰로스 에테르는 건조 혼합 조성물의 일부로서 분말을 포함할 수 있거나, 이들은 2성분형 조성물의 제2 또는 습식 성분의 일부로서 수 중의 용액 또는 분산액의 일부를 포함할 수 있으며, 여기서, 제1 성분은 건조 혼합 조성물(셀룰로스 에테르 없음)을 포함한다. (c) 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르 중 적어도 하나는 하이드록시에틸, 하이드록시프로필, 메틸, 및 이의 조합, 또는 바람직하게는 하이드록시에틸 및 메틸로부터 선택되는 측쇄를 갖는다. 따라서, 본 발명에 따른 가장 바람직한 (c) 셀룰로스 에테르는 하이드록시에틸 메틸 셀룰로스 및 하나 이상의 폴리에테르기를 포함한다.
(c) 폴리에테르기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르는 폴리옥시알킬렌, 예컨대 폴리옥시에틸렌, 폴리옥시프로필렌, 및 이의 조합으로부터 선택되는 폴리에테르기를 포함할 수 있다. 추가로, 셀룰로스 에테르 중의 각각의 폴리에테르기는 4 내지 50개, 또는 바람직하게는 5 내지 30개, 또는 보다 바람직하게는 6 내지 25개의 옥시알킬렌기를 가질 수 있는 폴리옥시알킬렌일 수 있다.
(c) 본 발명의 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르로 사용하기에 적합한 셀룰로스 에테르는 예를 들어 임의의 폴리에테르기 함유 하이드록시알킬 셀룰로스, 임의의 폴리에테르기 함유 알킬 셀룰로스, 이러한 셀룰로스 에테르의 혼합물, 또는 이러한 셀룰로스 에테르의 조합을 포함할 수 있다. 본 발명에 사용하기에 적합한 셀룰로스 에테르의 예는 이들이 또한 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 한, 다음 중 임의의 것을 포함한다:
메틸셀룰로스(MC), 에틸셀룰로스, 프로필셀룰로스, 부틸셀룰로스, 하이드록시에틸 메틸셀룰로스(HEMC), 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(HPMC), 하이드록시에틸 셀룰로스("NEC"), 에틸하이드록시에틸셀룰로스(EHEC), 메틸에틸하이드록시에틸셀룰로스(MEHEC), 소수성 개질 에틸하이드록시에틸셀룰로스(HMEHEC), 소수성 개질 하이드록시에틸셀룰로스(HMHEC), 설포에틸 메틸하이드록시에틸셀룰로스(SEMHEC), 설포에틸 메틸하이드록시프로필셀룰로스(SEMHPC), 및 설포에틸 하이드록시에틸셀룰로스(SEHEC). 바람직하게는, (c) 폴리에테르기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르는 하나 이상의 폴리에테르기 외에, 하이드록시알킬기 및 알킬 에테르기, 예컨대 알킬 하이드록시에틸 셀룰로스, 예를 들어 하이드록시알킬 메틸셀룰로스와 같은 하이드록시알킬 메틸셀룰로스, 예를 들어 하이드록시에틸 메틸셀룰로스(HEMC), 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(HPMC), 메틸 하이드록시에틸 하이드록시프로필셀룰로스(MHEHPC), 및 에틸하이드록시에틸 셀룰로스(EHEC)로부터 선택되는 것들, 또는 보다 바람직하게는 하이드록시에틸 메틸셀룰로스(HEMC), 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(HPMC), 메틸 하이드록시에틸 하이드록시프로필셀룰로스(MHEHPC), 및 에틸하이드록시에틸 셀룰로스(EHEC)로부터 선택되는 것들을 함유하는 혼합된 셀룰로스 에테르를 포함할 수 있다.
(c) 본 발명에 따른 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 임의의 셀룰로스 에테르에서, 알킬 치환도는 용어 "DS"로 셀룰로스 에테르 화학에서 설명된다. DS는 언하이드로글루코스 단위당 치환된 OH기의 평균 수이다. 메틸 치환도는 예를 들어 DS(메틸) 또는 DS(M)로 기록될 수 있다. 하이드록시 알킬 치환은 용어 "MS"로 설명된다. MS는 언하이드로글루코스 단위의 몰당 에테르로서 결합된 에테르화 시약의 평균 몰수이다. 에테르화 시약 에틸렌 옥사이드를 이용한 에테르화는 예를 들어 MS(하이드록시에틸) 또는 MS(HE)로 기록된다. 에테르화 시약 프로필렌 옥사이드를 이용한 에테르화는 상응하게 MS(하이드록시프로필) 또는 MS(HP)로 기록된다. 측기는 자이젤 방법을 사용하여 결정된다(참고문헌: 문헌[G. Bartelmus and R. Ketterer, Fresenius Zeitschrift fuer Analytische Chemie 286 (1977), 161-190]).
본 발명에 따른 적합한 셀룰로스 에테르는 하나 이상의 폴리에테르기를 포함하도록 셀룰로스 또는 셀룰로스 에테르를 개질 또는 가교함으로써 형성될 수 있다. (c) 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 셀룰로스 에테르를 형성하기 위해, 셀룰로스는 각각 Hild 외의 미국 특허 제10,150,704호 또는 국제공개 WO 2020/223040 A1호에 개시된 바와 같은 당업계에 알려진 방식으로의 폴리에테르 함유 개질제에 의한 옥시알킬화, 폴리에테르 함유 가교제에 의한 가교, 알킬화, 및/또는 하이드록시알킬화를 포함하여 임의의 순서로 개질될 수 있다. 예를 들어, 가교 또는 폴리에테르 부가 반응은 일반적으로 반응기 내에서 셀룰로스 에테르를 제조하는 공정에서 실시될 수 있으며, 여기서, 셀룰로스 에테르 자체는 가성 또는 알칼리의 존재 하에 제조된다. 상기 공정은 반응물의 단계식 부가를 포함하여 셀룰로스 상에 알킬 에테르 또는 하이드록시알킬 에테르기 또는 폴리에테르기를 형성할 수 있다. 셀룰로스 또는 셀룰로스 에테르의 가교 또는 폴리에테르 개질은 알칼리의 존재 하의 알킬 할라이드, 예를 들어 메틸 클로라이드의 하나 이상의 첨가에 선행되어 셀룰로스의 알킬 에테르를 형성할 수 있다. 셀룰로스는 바람직하게는 임의의 개질 전에 알칼리로 알칼리화 또는 활성화되어 폴리에테르기를 갖는 셀룰로스 에테르 또는 셀룰로스를 형성할 수 있다.
알려진 옥시알킬화 또는 폴리에테르 함유 가교제는 셀룰로스 에테르의 개질 또는 가교에서 셀룰로스 에테르와 에테르 결합을 형성하는 할로겐기, 글리시딜기, 에폭시기, 및 에틸렌계 불포화 기, 예를 들어 비닐기로부터 선택되는 2개 이상, 바람직하게는 2개의 가교 기를 갖는 하나 이상의 가교제를 갖는 폴리에테르기 함유 개질제, 예를 들어 클로로 또는 1,2-디클로로 (폴리)알콕시 에테르, 예를 들어 디클로로폴리옥시에틸렌; 글리시딜 또는 디글리시딜 폴리알콕시에테르, 예를 들어 디글리시딜 폴리옥시프로필렌; 글리시딜(폴리)옥시알킬 메타크릴레이트; 디글리시딜 포스포네이트; 또는 설폰기 함유 비닐 또는 디비닐 폴리옥시알킬렌을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 개질제는 글리시딜 또는 디글리시딜 폴리알콕시에테르이며, 여기서, 폴리알콕시에테르는 4 내지 50개, 또는 5 내지 30개, 또는 6 내지 25개의 옥시알킬렌기, 또는 보다 바람직하게는 옥시에틸렌 또는 옥시프로필렌기를 함유한다.
폴리에테르 개질제 또는 가교제의 적합한 양은 0.0001 내지 0.05 당량, 또는 바람직하게는 0.0005 내지 0.01 당량, 또는 보다 바람직하게는 0.001 내지 0.005 당량 범위일 수 있으며, 여기서, 단위 "당량"은 셀룰로스 또는 셀룰로스 에테르 중의 언하이드로글루코스 단위(AGU)의 몰수에 대한 각각의 개질제 또는 가교제의 몰의 몰비를 나타낸다.
본 발명에 유용한 예시적인 상업적 가교제, 예를 들어 디글리시딜 에테르 화학을 기반으로 하는 가교제는 EPILOX™ P13-42 및 EPILOX™ M 985(Leuna - Harze GmbH)를 포함한다. EPILOX™ M 985 폴리(프로필렌글리콜) 디글리시딜에테르 가교제는 폴리프로필렌 글리콜(PPG)로부터 제조된 선형 폴리 (프로필렌글리콜) 디글리시딜에테르이다.
본 발명에 따르면, (a) 하나 이상의 시멘트 또는 수경성 시멘트는 물의 존재 하에 응결 및 경화되는 임의의 수경성 시멘트를 지칭한다. 수경성 시멘트의 적합한 비-제한적 예는 포틀랜드 시멘트, 수경성 수화 석회, 알루미네이트 시멘트, 예컨대 칼슘 알루미네이트 시멘트, 칼슘 설포알루미네이트 시멘트, 칼슘 설페이트 반수화 시멘트; 물의 존재 하에 미분 형태로 포틀랜드 시멘트의 수화에 의해 방출된 수산화칼슘과 화학적으로 반응하여 시멘트질 특성을 갖는 물질을 형성하는 소석회를 갖는 규산질 또는 알루미노규산질 물질인 포졸란, 예컨대 규조토, 유백색 처트(opaline chert), 점토, 셰일, 플라이 애쉬, 실리카흄, 응회암, 및 속돌, 예를 들어 소석회와 혼합된 화산재; 내화 시멘트, 예컨대 분쇄 과립화 고로 슬래그; 마그네시아 시멘트, 예컨대 마그네슘 포스페이트 시멘트, 마그네슘 칼륨 포스페이트 시멘트, 및 이의 혼합물을 포함한다. 업계에서 사용되는 포틀랜드 시멘트는 수경성 칼슘 실리케이트, 칼슘 알루미네이트, 및 칼슘 페로알루미네이트로 구성된 클링커를 인터그라인드 첨가(intergrind addition)에서 하나 이상의 황산칼슘 형태와 함께 분쇄 및 하소함으로써 제조된 수경성 시멘트를 의미한다. ASTM C150에 따른 포틀랜드 시멘트는 유형 I, II, III, IV, 또는 V로 분류된다. 적합한 (a) 수경성 시멘트는 예를 들어 보통 포틀랜드 시멘트, 알루미네이트 시멘트, 포졸란, 또는 이들의 혼합물, 또는 바람직하게는 보통 포틀랜드 시멘트, 알루미네이트 시멘트, 또는 이들 혼합물로부터 선택될 수 있다.
적합한 (b) 입도 골재 물질은 모래, 석회암, 자갈, 화강암, 및 점토를 포함하지만, 이로 제한되지는 않으며, i) 적어도 하나의 조골재 및 ii) 적어도 하나의 잔골재의 입도 골재를 포함한다. i) 더 큰 조골재 입자와 혼합된 더 작은 ii) 잔골재 입자, 예컨대 하나 초과의 입자 크기 분포를 갖는 조성물은 공극 부피를 감소시키며, 이로 인해 시멘트 요구량을 감소시키고, 패킹이 개선될 수 있도록 하며, 따라서 일정한 물 대 시멘트 비에서 첨가되는 더 적은 물로 인해 더 높은 강도가 가능하도록 한다. 적합한 ii) 잔골재는 예를 들어 300 μm 미만의 체 입자 크기를 갖는 물질, 에컨대 석회암, 미분 실리카, 활석, 충전제, 또는 안료이다. 적합한 i) 조골재는 300 μm 이상의 체 입자 크기를 가지며, 예를 들어 실리카, 석영, 파쇄된 라운드 대리암(crushed round marble), 유리 구체, 화강암, 굵은 화강암, 방해석, 장석, 충적사, 또는 기타 내구성 골재의 천연 모래 또는 제조 모래, 및 이의 혼합물을 포함할 수 있다.
혼합물은 수성이며, 가소제, 지연제, 가속제, 소포제, (d) 유동화제, 및 점도 개질 첨가제를 포함할 수 있지만, 이로 제한되지는 않는다. 혼합물은 하나 이상의 첨가제를 포함한다. 본 발명의 조성물은 또한 시멘트, 입도 골재, 및 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 셀룰로스 에테르 외에 예를 들어 시멘트 응결 가속제 및 지연제, 공기 혼입제 또는 소포제, 수축제 및 습윤제; 계면활성제, 특히 비이온성 계면활성제; 광유 먼지 억제제; 살생물제; 가소제: 오가노실란; 탈포제, 예컨대 폴리(디메틸폴리실록산)(PDMS) 및 유화 PDMS, 실리콘 오일, 및 에톡실화 비이온화물; 및 커플링제, 예컨대 에폭시 실란, 비닐 실란, 및 소수성 실란과 같은 습윤 또는 건조 형태의 종래의 첨가제를 함유할 수 있다.
본 발명은 다음 조항을 개시하며, 이에 관한 것이다:
조항 1. 건조 혼합 조성물 및 물 또는 습식 성분으로부터의 과립형 습식 시멘트 조성물로서,
건조 혼합 조성물로서의:
(a) 건조 혼합 조성물의 총 중량을 기준으로 10 내지 23 중량%, 또는 바람직하게는 12 내지 20 중량%의 양의 수경성 시멘트, 예를 들어 포졸란, 보통 포틀랜드 시멘트, 알루미네이트 시멘트, 플라이 애쉬, 및 이들의 혼합물,
(b) 하기를 포함하는 건조 혼합 조성물의 총 중량을 기준으로 76 내지 89.99 중량%의 양 또는 바람직하게는 79.7 내지 87.95 중량%의 양의 입도 골재:
i) 300 μm 내지 20 mm의 체 입자 크기를 갖는 하나 이상의 조골재, 예를 들어 모래, 석회암, 자갈, 화강암, 또는 점토, 또는 바람직하게는 모래, 또는 바람직하게는 i)A) 제1 조골재와 i)B) 제2 조골재의 조합 - 여기서, 제1 조골재는 300 μm 내지 3000 μm의 체 입자 크기를 갖고, 제2 조골재는 2000 μm 내지 20 mm, 또는 3000 μm 내지 20 mm, 또는 최대 18 mm의 체 입자 크기를 갖고, i)B) 제2 조골재의 체 입자 크기 대 i)A) 제1 조골재의 것의 비는 15:1 내지 1.5:1, 또는 바람직하게는 10:1 내지 2:1 범위임 -, 및
ii) 40 μm 내지 300 μm 미만, 또는 바람직하게는 70 μm 내지 300 μm 미만의 체 입자 크기를 갖는 하나 이상의 잔골재, 바람직하게는 석회암;
- 건조 혼합 조성물의 모든 중량%는 100%로 합산됨 -; 그리고
물을 별도로 취하는 건조 혼합 조성물의 총 중량을 기준으로 5 내지 13.6 중량%의 양, 또는 바람직하게는 5 초과 내지 11 중량%의 양의 물 또는 물 함유 습식 성분을 포함하며,
과립형 습식 시멘트 조성물은,
건조 혼합 조성물의 일부로서 또는 습식 성분의 일부로서 또는 건조 혼합 조성물과 습식 성분으로서의 둘 모두의 일부로서,
(c) 0.01 내지 1.0 중량%, 또는 바람직하게는 0.05 내지 0.3 중량%의 양의 측쇄, 가교로서 또는 측쇄 및 가교로서 하나 이상의 폴리에테르기, 예컨대 폴리(옥시알킬렌)기, 바람직하게는 폴리에테르 폴리(옥시에틸렌)기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르 분말을 추가로 포함하고, 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르 중 적어도 하나는 제어된 속도의 회전 레오미터(바람직하게는, Haake Rotovisko™ RV 100 레오미터, Thermo Fisher Scientific, 독일 카를스루에 소재)를 사용하여 결정된 10,000 내지 100,000 mPa·s, 또는 바람직하게는 11,000 내지 16,000 mPa·s, a 범위의 20℃ 및 2.55 s-1 전단 속도에서의 1 중량%의 셀룰로스 에테르 고형분의 수용액 점도를 갖고, 상기 수용액은 셀룰로스 에테르 분말을 70℃ 진공 오븐 내에서 밤새 건조하고, 이를 70℃의 고온 수 내로 분산시키고, 이를 교반하면서 실온으로 냉각시키는 동안 용해되도록 하고, 이를 4℃에서 밤새 냉장함으로써 제조되는, 과립형 습식 시멘트 조성물.
조항 2. 상기 항목 1에 있어서, (c) 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르 중의 각각의 셀룰로스 폴리에테르기는 독립적으로 4 내지 50개, 또는 5 내지 30개, 또는 바람직하게는 6 내지 25개의 옥시알킬렌기를 갖는, 과립형 습식 시멘트 조성물.
조항 3. 상기 항목 1 또는 항목 2에 있어서, (a) 수경성 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트, 알루미네이트 시멘트, 포졸란, 또는 이들의 혼합물, 또는 바람직하게는 보통 포틀랜드 시멘트, 알루미네이트 시멘트, 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는, 과립형 습식 시멘트 조성물.
조항 4. 상기 항목 1 내지 항목 3 중 어느 하나에 있어서, (b) 입도 골재 중에서, 총 i) 조골재의 체 입자 크기 대 ii) 잔골재의 체 입자 크기의 비는 20:1 내지 1.5:1, 또는 바람직하게는 10:1 내지 2:1 범위인, 과립형 습식 시멘트 조성물.
조항 5. 상기 항목 1 내지 항목 4 중 어느 하나에 있어서, (b) 입도 골재 중의 조골재로서 i)A) 300 μm 내지 3000 μm의 체 입자 크기를 갖는 모래 또는 자갈과 같은 제1 조골재와 i)B) 자갈 또는 돌과 같은 2000 μm 내지 20 mm, 또는 최대 18 mm의 체 입자 크기를 갖는 제2 조골재의 혼합물을 포함하며, i)B) 제2 조골재의 체 입자 크기 대 i)A) 제1 조골재의 체 입자 크기의 비는 15:1 내지 1.5:1, 또는 바람직하게는 10:1 내지 2:1 범위인, 과립형 습식 시멘트 조성물.
조항 6. 상기 항목 1 내지 항목 5 중 어느 하나에 있어서, (d) 하나 이상의 유동화제를 추가로 포함하는, 과립형 습식 시멘트 조성물.
조항 7. 상기 항목 6에 있어서, (d) 하나 이상의 유동화제는 폴리카복실레이트 에테르 함유, 나프탈렌 설포네이트 함유, 리그노설포네이트 함유 유동화제, 또는 이의 혼합물로부터 선택되는, 과립형 습식 시멘트 조성물.
조항 8. 상기 항목 6 또는 항목 7에 있어서, (d) 하나 이상의 유동화제의 총량은 0.1 내지 0.5 중량%의 폴리카복실레이트 에테르, 0.2 내지 5.0 중량%, 또는 0.3 내지 1.0 중량%의 나프탈렌 설포네이트 또는 리그노설포네이트 함유 물질, 바람직하게는 0.1 내지 0.5 중량%의 폴리카복실레이트 에테르를 포함하며, 모든 양은 건조 혼합 조성물의 총 중량을 기준으로 하는, 과립형 습식 시멘트 조성물.
조항 9. 상기 항목 1 내지 항목 8 중 어느 하나에 있어서, 제1 성분 및 제2 또는 습식 성분의 2성분형 조성물의 혼합물을 포함하며, 제1 성분은 건조 혼합 조성물을 포함하고, 제2 또는 습식 성분은 물을 포함하고,
추가로, 제1 성분의 건조 혼합 조성물은 (c) 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르 및 사용되는 경우, (d) 하나 이상의 유동화제를 포함하는, 과립형 습식 시멘트 조성물.
조항 10. 상기 항목 1 내지 항목 8 중 어느 하나에 있어서, 제1 성분 및 제2 또는 습식 성분의 2성분형 조성물의 혼합물을 포함하며, 제1 성분은 건조 혼합 조성물을 포함하고, 제2 또는 습식 성분은 물을 포함하고,
추가로, 제2 또는 습식 성분은 (c) 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르 및 사용되는 경우, (d) 하나 이상의 유동화제를 포함하는, 과립형 습식 시멘트 조성물.
조항 11. 상기 항목 1 내지 항목 10 중 어느 하나에 있어서, 건조 혼합 조성물을 플라스틱 백 내에서 혼합하는 단계, 분말을 Hobart 혼합 보울 내의 명시된 양의 물에 첨가하는 단계, 15초간 속도 1에서 두 차례 혼합하고, 각각의 시간의 혼합 후에 정지시켜서 보울의 측면을 긁어내는 단계, 혼합물을 10분 동안 식히고, 동일한 3층의 혼합물을 스폰지를 통해 물로 적셔지고 비-흡수성 표면 상에 배치되었던 스테인리스 강재 콘 내로 붓는 단계, 각각의 동일한 층을 충전하고, 원운동의 스테인리스 강재 로드로 혼합하는 단계, 로드를 콘의 측면과 평행하게 배치하고, 수직 위치로 작동시켜서 중심에서 마무리하는 단계, 습식 시멘트 조성물의 표면을 콘의 최상부와 같은 높이로 마무리하는 단계, 콘을 습식 시멘트 조성물의 위로 당겨서 벗기고, 콘의 총 높이를 측정하고, 측정된 높이와 80 mm의 차이를 기록하여 30초 내에 슬럼프를 기록하는 단계에 의한, 스테인리스 강재 콘 높이 80 mm, 최상부 직경 40 mm, 최저부 직경 90 mm, 및 바람직하게는 9.5 mm 직경, 266.7 mm 길이의 강재 로드 교반기를 사용하여 ASTM C143(2010)에 따라 결정된 6 mm 이하, 또는 바람직하게는 4.5 mm 이하의 슬럼프를 갖는, 과립형 습식 시멘트 조성물.
조항 12. 상기 항목 1 내지 항목 11 중 어느 하나에 있어서, 조성물은 수직 응력의 항복 곡선의 기울기의 각도로 결정된 22° 내지 37° 이하, 또는 바람직하게는 26° 내지 36°의 윤활도를 가지며, 여기서, 조성물은 수직 응력(가로 좌표 상)에 대해 도표화된 전단 시험에서 항복하고, 수직 응력은 바람직하게는 MS Windows용 소프트웨어 RSTCONTROL 95(Dietmar Schulze, 독일 볼펜뷔텔 소재)에 의해 제어되는 자동화 전단 시험기를 사용하고, 50,000 Pa을 예비 전단 수직 응력으로서 사용하고, 이어서 수직 응력을 줄이고, 예비 전단 수직 응력의 10%당 5 지점의 지점 간격을 갖는 12,500 Pa 내지 적어도 40,000 Pa 범위의 수직 응력에 대해 측정하는 ASTM D6773 ― 16(2016)에 따라 예비 전단 수직 응력의 25% 내지 80%로 달라지는, 과립형 습식 시멘트 조성물.
조항 13. 상기 항목 1 내지 항목 12 중 어느 하나에 있어서, 조성물은 다음의 식에 의해 표시되는 습식 시멘트 또는 시멘트에 더해진 물로 충전된 공극의 백분율로 정의되는 62% 미만, 또는 바람직하게는 59% 이하의 물 포화 수준을 가지며:
물 포화 = (Vw+Vc)/VV,
상기 식에서, Vw는 습식 시멘트 조성물 중의 물의 부피이고, Vc는 시멘트의 부피 Vc=mc/ρc이고, 여기서, mc는 습식 시멘트 조성물 중의 시멘트의 질량이고, ρc는 시멘트의 물질 밀도이고, VV는 시멘트 및 물 외의 각각의 물질의 입자 밀도, ρi를 측정하고, 시멘트 및 물 외의 각각의 물질의 총 질량, mi를 측정하고, 이들 모두를 잘 혼합하고 용기 내로 부어서 시멘트 및 물 외의 모든 물질의 총 부피, V를 측정하고, 공극 부피 Vv = V ― Σ(mi/ρi)를 계산하는 것에 의해 결정된 총 혼합물 중의 총 공극 부피이고;
추가로, (b) 입도 골재 중의 총 i) 조골재 대 총 ii) 잔골재의 중량비는 4:1 내지 0.9:1, 또는 바람직하게는 3:1 내지 1:1 범위이고,
더 추가로, 모든 중량%는 100%로 합산되는, 과립형 습식 시멘트 조성물.
조항 14. 상기 항목 1 내지 항목 13 중 어느 하나에 있어서, 조성물은 건조 혼합물을 플라스틱 백 내에서 혼합하는 단계, 분말을 Hobart 혼합 보울 내의 명시된 양의 물에 첨가하는 단계, 15초간 속도 1에서 두 차례 혼합하고, 각각의 시간의 혼합 후에 정지시켜서 볼의 측면을 긁어내는 단계, 혼합물을 10분 동안 식히고, 동일한 3층의 혼합물을 스폰지를 통해 물로 적셔지고 비-흡수성 표면 상에 배치되었던 스테인리스 강재 콘(높이, 80 mm, 최상부 직경 40 mm, 및 최저부 직경 90 mm) 내로 붓는 단계, 각각의 층을 충전하고, 원운동의 스테인리스 강재 로드(바람직하게는, 266.7 mm 길이 및 9.5 mm 직경)로 혼합하는 단계, 로드를 콘의 측면과 평행하게 배치하고, 수직 위치로 작동시켜서 중심에서 마무리하는 단계, 습식 시멘트 조성물의 표면을 콘의 최상부와 같은 높이로 마무리하는 단계, 콘을 습식 시멘트 조성물의 위로 당겨서 벗기고, 콘의 총 높이를 측정하고, 측정된 높이와 80 mm의 차이를 기록하여 30초 내에 슬럼프를 기록하는 단계에 의해 6 mm 미만, 또는 바람직하게는 4.5 mm 미만의 ASTM C143(2010)에 따라 결정된 슬럼프를 갖는, 과립형 습식 시멘트 조성물.
조항 15. 상기 항목 1 내지 항목 14 중 어느 하나에 제시된 과립형 습식 시멘트 조성물의 사용 방법으로서,
물, (a) 수경성 시멘트, 및 (b) 입도 골재를 혼합하여 습식 시멘트 조성물을 형성하고, 이에 건조 분말 또는 수성 액체로서 (c) 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르 및 임의의 (d) 유동화제(들)를 첨가하고, 펌프 또는 퍼그밀 혼합기 내에서 혼합하여 과립형 습식 시멘트 조성물을 형성함으로써 과립형 습식 시멘트 조성물을 형성하는 단계,
과립형 습식 시멘트 조성물을 몰드 또는 거푸집 없이 기재에 적용하는 단계, 및 이어서
습식 시멘트 조성물을 포장 또는 롤링하여 콘크리트 또는 시멘트 층, 예컨대 도로 또는 보도를 형성하는 단계를 포함하는, 과립형 습식 시멘트 조성물의 사용 방법. 포장 또는 롤링은 스팀 없이 스팀 롤러를 사용하거나, 바람직하게는 첨가된 열의 부재 하에 종래 또는 고밀도의 아스팔트 포장 장비를 사용하여 수행될 수 있다.
조항 16. 상기 항목 15에 있어서, 과립형 습식 시멘트 조성물은 하기의 물 및 건조 혼합 조성물을 포함하며:
(a) 건조 혼합 조성물의 총 중량을 기준으로 10 내지 23 중량%, 또는 바람직하게는 12 내지 20 중량%의 양의 수경성 시멘트, 예를 들어 포졸란, 보통 포틀랜드 시멘트, 알루미네이트 시멘트, 플라이 애쉬, 및 이들의 혼합물,
(b) 하기를 포함하는 건조 혼합 조성물의 총 중량을 기준으로 70 내지 89.95 중량%의 양 또는 바람직하게는 75 내지 89.65 중량%의 양의 입도 골재:
i) 300 μm 내지 20 mm의 체 입자 크기를 갖는 하나 이상의 조골재, 예를 들어 모래, 석회암, 자갈, 화강암, 또는 점토, 또는 바람직하게는 모래, 또는 보다 바람직하게는 A) 제1 조골재와 B) 제2 조골재의 조합 - 여기서, 제1 조골재는 300 μm 내지 3000 μm의 체 입자 크기를 갖고, 제2 조골재는 2000 μm 내지 20 mm의 체 입자 크기를 갖고, 제2 조골재의 체 입자 크기 대 제1 조골재의 것의 비는 15:1 내지 1.5:1, 또는 바람직하게는 10:1 내지 2:1 범위임 -, 및
ii) 40 μm 내지 300 μm 미만, 또는 바람직하게는 70 μm 내지 300 μm 미만의 체 입자 크기를 갖는 하나 이상의 잔골재, 바람직하게는 석회암,
(c) 건조 혼합 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 1.0 중량%, 또는 바람직하게는 0.05 내지 0.3 중량% 양의 하나 이상의 폴리에테르기, 예컨대 폴리(옥시알킬렌)기, 바람직하게는 폴리(옥시에틸렌)기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르 - 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 셀룰로스 에테르는 제어된 속도의 회전 레오미터(바람직하게는, Haake Rotovisko™ RV 100 레오미터, Thermo Fisher Scientific, 독일 카를스루에 소재)를 사용하여 결정된 10,000 내지 100,000 mPa·s, 또는 바람직하게는 11,000 내지 16,000 mPa·s 범위의 20℃ 및 2.55 s-1 전단 속도에서의 1 중량%의 셀룰로스 에테르 고형분의 수용액 점도를 갖고, 상기 수용액은 셀룰로스 에테르 분말을 70℃ 진공 오븐 내에서 밤새 건조하고, 이를 70℃의 고온 수 내로 분산시키고, 슬러리가 실온으로 냉각됨에 따라 입자를 교반하면서 용해되도록 하고, 이를 밤새(4℃) 냉장하여 수용액을 형성함으로써 제조됨 -; 및
물 - 건조 혼합 조성물의 총 중량을 기준으로 5 내지 13.6 중량%, 또는 바람직하게는 5 초과 내지 11 중량%의 양으로 존재함 -; 그리고
추가로, 건조 혼합 조성물의 모든 중량%는 물을 별도로 처리하여 100%로 합산되는, 과립형 습식 시멘트 조성물의 사용 방법.
조항 17. 상기 항목 15 또는 항목 16에 있어서, 과립형 습식 시멘트 조성물은 다음 식으로 표시되는 시멘트에 물을 더한 습식 시멘트로 충전된 공극의 백분율로 정의되는 62% 이하의 물 포화 수준을 가지며:
물 포화 = (Vw+Vc)/VV,
상기 식에서, Vw는 습식 시멘트 조성물 중의 물의 부피이고, Vc는 시멘트의 부피 Vc=mc/ρc이고, 여기서, mc는 습식 시멘트 조성물 중의 시멘트의 질량이고, ρc는 시멘트의 물질 밀도이고, VV는 시멘트 및 물 외의 각각의 물질의 입자 밀도, ρi를 측정하고, 시멘트 및 물 외의 각각의 물질의 총 질량, mi를 측정하고, 이들 모두를 잘 혼합하고, 용기 내로 부어서 시멘트 및 물 외의 모든 물질의 총 부피, V를 측정하고, 공극 부피 Vv = V ― Σ(mi/ρi)를 계산하는 것에 의해 결정된 총 혼합물 중의 총 공극 부피인, 과립형 습식 시멘트 조성물의 사용 방법.
조항 18. 상기 항목 15 내지 항목 17 중 어느 하나에 있어서, 과립형 습식 시멘트 조성물에서, (b) 입도 골재 중의 i) 총 조골재 대 ii) 총 잔골재의 중량비는 4:1 내지 0.9:1, 또는 바람직하게는 3:1 내지 1:1 범위인, 과립형 습식 시멘트 조성물의 사용 방법.
조항 19. 상기 항목 15 내지 항목 18 중 어느 하나에 있어서, 과립형 습식 시멘트 조성물은 (b) 입도 골재 중의 i) 조골재로서 i)A) 300 μm 내지 3000 μm 미만의 체 입자 크기를 갖는 더 낮은 체 입자 크기 물질 또는 제1 조골재와 i)B) 모래 또는 자갈과 같은 3000 μm 내지 20 mm, 또는 바람직하게는 1.5 내지 18 mm의 체 입자 크기를 갖는 더 높은 체 입자 크기 물질 또는 제2 조골재의 혼합물을 포함하는, 과립형 습식 시멘트 조성물의 사용 방법.
조항 20. 상기 항목 15 내지 항목 19 중 어느 하나에 있어서, 과립형 습식 시멘트 조성물 중의 (b) i) 총 조골재의 체 입자 크기 대 (b) ii) 잔골재의 체 입자 크기의 비는 20:1 내지 1.5:1, 또는 바람직하게는 10:1 내지 2:1 범위인, 과립형 습식 시멘트 조성물의 사용 방법.
조항 21. 상기 항목 1 내지 항목 14 중 어느 하나에 제시된 과립형 습식 시멘트 조성물의 사용 방법으로서,
(c) 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르 및 임의의 (d) 유동화제(들)의 습식 성분을 형성하는 단계;
습식 성분을 (a) 수경성 시멘트 및 (b) 입도 골재를 혼합하고, 펌프 또는 퍼그밀 혼합기 내에서 혼합하여 과립형 습식 시멘트 조성물을 형성함으로써 과립형 습식 시멘트를 형성하는 단계,
과립형 습식 시멘트 조성물을 몰드 또는 거푸집 없이 기재에 적용하는 단계, 및 이어서
습식 시멘트 조성물을 포장 또는 롤링하여 콘크리트 또는 시멘트 층, 예컨대 도로 또는 보도를 형성하는 단계를 포함하는, 과립형 습식 시멘트 조성물의 사용 방법.
조항 22. 상기 항목 15 내지 항목 21 중 어느 하나에 있어서,
스팀 없이 스팀 롤러를 사용하거나, 바람직하게는 첨가된 열의 부재 하에 종래 또는 고밀도의 아스팔트 포장 장비를 사용하여 포장 또는 롤링하는 단계를 포함하는, 과립형 습식 시멘트 조성물의 사용 방법.
실시예
다음 실시예는 본 발명을 예시한다. 달리 명시하지 않는 한, 모든 부 및 백분율은 중량 기준이고, 모든 온도는 ℃ 단위이며, 모든 제조 및 시험 절차는 실온(23℃) 및 압력(1 atm)의 주위 조건에서 수행한다. 이어지는 실시예 및 표 1, 2, 및 3에서, 다음 약어를 사용하였다: CE: 셀룰로스 에테르; DGE: 디글리시딜 에테르; EO: 에틸렌 옥사이드; MPEG: 메톡시폴리(에틸렌 글리콜); MAA: 메타크릴산; AA: 아크릴산; MMA: 메틸 메타크릴레이트; PEO: 폴리(에틸렌 옥사이드). VMA: 점도 개질 첨가제.
다음 재료를 이어지는 실시예에서 사용하였다(모든 성분은 받은 그대로 사용하였음):
실리카 모래: 300 μm의 체 입자 크기(Fairmount Minerals 730, Fairmount Minerals LLC, 미국 오클라호마주 오클라호마 시티 소재);
파쇄 석회암: CaCO3, 체 입자 크기 44 μm(MICRO-WHITE™ 100, Nagase Specialty Materials NA LLC, 미국 일리노이주 이타스카 소재);
제조 모래: 6 mm의 체 입자 크기;
포틀랜드 시멘트: 유형 1 포틀랜드 시멘트);
물(탈이온화);
셀룰로스 에테르 1: 초고점도 하이드록시에틸 메틸셀룰로스(HEMC)(WALOCEL™ M 120-01, The Dow Chemical Co., 미국 미시간주 미들랜드 소재(Dow), MS = 0.27, DS = 1.57; 1 mol의 언하이드로글루코스 단위당 1 mmol의 EPILOX™ M985 가교제, 치환도 < 0.01; 2.55 1/s 및 20℃에서 Haake Viskotester™ VT-550 상에서 측정된 1 중량%의 수용액 점도는 13200 mPa·s였음);
셀룰로스 에테르 2: 하이드록시에틸 메틸셀룰로스(HEMC), WALOCEL™ MW 15000 PFV Dow, MS = 0.17, DS = 1.40, 2.55 1/s 및 20℃에서 Haake Viskotester™ VT-550 상에서 측정된 1 중량%의 수용액 점도는 972 mPa·s였음);
셀룰로스 에테르 3: 하이드록시에틸 메틸셀룰로스(HEMC)(WALOCEL™ M-20678 셀룰로스 에테르, Dow, MS = 0.33, DS = 1.44, 2.55 1/s 및 20℃에서 Haake Viskotester™ VT-550 상에서 측정된 1 중량%의 수용액 점도는 10700 mPa·s였음); 다음 제형화 방법을 이어지는 실시예에서 사용하였다:
건조 혼합 및 습식 시멘트 제조: 표 1A, 1B, 1C, 및 1D 모두에서 명시된 모래, 석회암, 시멘트, 셀룰로스 에테르, 및 유동화제를 플라스틱 백 내에서 2분 동안 건조 혼합하고, 이어서 혼합 보울(Hobart N50 혼합기, Hobart Corp., 미국 오하이오주 트로이 소재) 내의 물에 첨가하였다. 각각의 제형을 낮은 회전 속도(136 RPM)에서 15초 동안 혼합하면서, 혼합 보울 측면을 긁어내고, 보울 최저부로 복귀시켰다. 제형을 동일한 혼합 속도에서 15초 동안 다시 혼합하였다. 모든 시험에서, 습식 시멘트 조성물을 제조 후 10분 내에 시험하였다. 모든 조성물은 총 800 g의 분말 고형분이었고, 여기서, 800 g은 100%의 건조 부 분말이다. 물의 중량%는 분말 고형분 및 물을 포함하는 총 제형 중량을 기준으로 한다.
[표 1A]
Figure pct00003
[표 1B]
Figure pct00004
[표 1C]
Figure pct00005
[표 1D]
Figure pct00006
시험 방법: 다음 시험 방법을 이어지는 실시예에서 사용하였다:
물 포화: 시멘트 페이스트로 충전된 공극 부피의 백분율로 정의된다. 시멘트 페이스트는 시멘트 및 물 부피 분율 둘 모두를 포함하지만, 입도 골재는 제외하다. 물 포화는 다음 식으로 제공된다:
물 포화 = (Vw+Vc)/VV,
상기 식에서, Vw는 습식 시멘트 조성물 중의 물의 부피이고, Vc는 시멘트의 부피 Vc=mc/ρc이고, 여기서, mc는 습식 시멘트 조성물 중의 시멘트의 질량이고, ρc는 시멘트의 물질 밀도이고, VV는 시멘트 및 물 외의 각각의 물질의 입자 밀도, ρi를 측정하여 결정된 총 혼합물 중의 총 공극 부피이다. 시멘트 및 물 외의 각각의 물질의 질량, mi를 측정하였다. 시멘트 및 물 외의 각각의 물질의 밀도, ρi는 각각의 물질을 눈금 용기 내로 부어서 이의 부피를 측정함으로써 결정하였다. 물의 부피, Vw는 이를 눈금 용기 내로 부어서 측정하였다. 물의 질량, mW를 기록하였다. 마찬가지로, 시멘트의 밀도 및 질량, ρi 및 mi를 측정하였다. 이로부터, "공극 부피" Vv = V ― Σ(mi/ρi)를 계산하였다. 공극 부피는 또한 공극률 또는 내부 입자 다공도 = [V ― Σ(mi/ρi)]/V로도 지칭되며, 1- 로 제공되는 "패킹 분율"의 역이다. 물 포화를 측정하기 위해, 물의 명시된 양의 부피 Vw, 건조 시멘트의 부피, Vc뿐만 아니라 시멘트의 질량 및 밀도를 측정하였다. 시멘트 부피는 Vc=mc/ρc로 기록하며, 여기서, mc는 샘플 중의 시멘트의 질량이고, ρc는 시멘트의 물질 밀도이다. 물 포화 = (Vw+Vc)/VV. 습식 시멘트 조성물 중의 물 포화를 측정하기 위해, 시멘트 및 물을 포함하지 않는 모래와 골재의 건조 혼합물을 제조하고, 소정의 혼합물의 건조 부피, V는 각각을 눈금 용기 내로 부어서 측정하였다. 이어서, 명시된 습식 시멘트 조성물을 형성하고, 공극 부피를 결정하였다.
링 전단 시험: 전단 시험은 ASTM D6773 ― 16(슐체 링 전단 시험기를 사용한 벌크 고형분용 표준 시험 방법, 2016)에 따라 수행하였다. MS Windows용 소프트웨어 RSTCONTROL 95(Dietmar Schulze, 독일 볼펜뷔텔 소재)에 의해 제어되는 자동화 전단 고리 시험기를 사용하여 소정의 예비 전단 응력으로서 50,000 Pa를 이용하여 매개변수를 측정하였다. 명시된 습식 시멘트 조성물 샘플을 10분 동안 식힌 후에 환형 시험 셀 내로 로딩하였다. 각각의 샘플 중량을 기록하였다. 이어서, 시험 셀을 링 전단 시험기 내로 배치하고, 링 전단 시험 프로그램을 개시하였다. 세 가지 매개변수를 측정하여 습식 시멘트 조성물의 특성을 정량화하였다: 일축 항복 강도(unconfined yield strength), 응집력, 및 내부 마찰 각도. 일축 항복 강도 또는 항복 강도는 일축 상태(측벽을 제한하지 않음)에서 압밀 또는 고화 수준 하에 벌크 고형분의 강도를 정량화하고, 일축 상태에서의 습식 시멘트 조성물이 전단에 반응하여 항복하도록 하는 응력 수준(수직)으로서 결정하였다. 내부 마찰 각도(윤활도) 또는 전단 하에 조성물 중의 입자가 서로에 대해 움직이는 능력을 전단 시험에 의해 측정된 항복 곡선의 기울기로 결정하였다. 내부 마찰은 압밀 및 전단 하에 입자가 서로에 대해 움직이는 것에 대한 저항력과 동일하며, 입자들 사이의 수직 항력에 대해 입자의 움직임에 저항하는 최대 내부 전단력의 비이다. 윤활도는 링 전단 시험기에 의해 측정된 항복 곡선의 기울기로 결정하며, 여기서, 곡선은 조성물이 수직 압밀에 노출되는 수직 응력에 대해 입자가 움직임에 저항하는(항복 또는 파손되지 않음) 최대 내부 전단을 도표화한다. 더 낮은 내부 마찰은 더 높은 윤활도를 의미한다. 응집력은 외부 힘이 적용되지 않을 때, 습식 시멘트 조성물의 강도를 결정하며, 입자들 사이의 인력을 정량화한다.
습식 시멘트 조성물의 레올로지: 레올로지 데이터를 Peltier 온도 제어기가 장착되고, RHEOLOGY ADVANTAGE™ 데이터 획득 소프트웨어(TA Instruments, v5.5.24)를 사용하는 응력-제어된 회전 레오미터(AR-G2, TA Instruments, 미국 델라웨어주 뉴캐슬 소재)로 20.0℃에서 측정하였다. 재료를 15.00 mm의 내경을 갖는 스테인리스 강재 컵 내에서 4개의 날개의 스테인리스 강재 로터의 회전을 통해 전단시켰다. 날개는 14.00 mm의 외경을 가졌다. 컵을 42.00 mm 침지 높이로 충전하였다. 대략적 샘플 부피는 28.72 mL이었다. 변환기 데이터를 레올로지로 바꾸는 데 사용되는 식은 DIN 동심 실린더 고정 장치와 연관되었으며, 따라서 레올로지 데이터를 겉보기 레올로지로 표지하였다. 습식 시멘트 조성물을 Hobart 혼합물 내에서의 이들의 제조 직후에 연구하였다. 먼저, Hobart 혼합기 내의 흐름으로부터의 조성물의 회복은 시간 분해된 소진폭 진동 전단 흐름(1 rad/s의 각진동 주파수, 선형 점탄성 체제에서의 응력 진폭)으로 15분 동안 모니터링하였다. 회복된 일축 페이스트의 항복 응력(σ Y )은 응력 진폭 스위프(1 내지 5000 Pa, 25 지점/10)로 결정하였다. 항복 응력은 응력 진폭 σ0에 대한 복합 전단 모듈러스 크기 |G*|의 크기의 의존성의 변곡점과 연관된 응력 진폭으로 식별하였다. 변곡점은 S자형 함수를 갖는 반-대수 축에 대한 데이터의 비선형 정합으로 정량적으로 결정하였다. 각각의 반복 실험을 위해 신선한 습식 시멘트 조성물 분취량을 사용하여 세 번의 반복 연구를 수행하고, 결과를 평균 내었다.
습식 시멘트 조성물의 슬럼프: 슬럼프를 ASTM C143에 따라 측정하고, 건조 성분을 플라스틱 백 내에서 혼합하는 단계, 분말을 Hobart 혼합 보울 내의 명시된 양의 물에 첨가하는 단계, 15초간 속도 1에서 두 차례 혼합하고, 각각의 시간의 혼합 후에 정지시켜서 보울의 측면을 긁어내는 단계, 혼합물을 10분 동안 식히고, 동일한 3층의 혼합물을 분무통을 통해 물로 적셔지고 비-흡수성 표면 상에 배치되었던 스테인리스 강재 콘(높이 80 mm, 최상부 직경 40 mm, 및 최저부 직경 90 mm) 내로 붓는 단계, 각각의 층을 충전하고, 원운동의 스테인리스 강재 로드(266.7 mm 길이, 9.5 mm 직경)로 혼합하는 단계, 로드를 콘의 측면과 평행하게 배치하고, 수직 위치로 작동시켜서 중심에서 마무리하는 단계, 습식 시멘트 조성물의 표면을 콘의 최상부와 같은 높이로 마무리하는 단계, 콘을 습식 시멘트 조성물의 위로 당겨서 벗기고, 콘의 총 높이를 측정하고, 측정된 높이와 최초 80 mm 높이의 차이를 기록하여 슬럼프를 기록하는 단계에 의해 결정하였다.
[표 2]
Figure pct00009
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 발명예 1-4는 36도 미만의 허용 가능하게 낮은 각도의 윤활도에서 45 kPa 이상의 최고 항복 강도를 나타냈다. 따라서, 본 발명의 조성물은 고화 없이 용이하게 압밀되며, 압밀력의 부재 하에 형상 변화에 저항하는 충분한 항복 강도를 제공한다.
[표 3]
Figure pct00010
상기 표 3에 나타낸 바와 같은, 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 셀룰로스 에테르가 있는 실시예 2-6 및 실시예 2-7의 본 발명의 습식 시멘트 조성물은 모두 탁월한 항복 강도를 나타내고, 고화 없이 압밀되었고; 이들의 윤활도로 입증된 바와 같이, 이들은 이동 없이 압밀되었다. 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 셀룰로스 에테르의 존재 및 이로 인한 수상에서의 높은 점도때문에, 발명예는 심지어 높은 수준의 물 포화에서도 잘 수행하였다. 비교예 2-4 및 비교예 2-5에서의 측쇄 또는 가교로서 폴리에테르기가 없는 상대적으로 고분자량의 셀룰로스 에테르는 58%의 물 포화에서 적절한 항복 강도를 제공하는 데 실패하였고, 게다가 압밀보다는 고화되었고; 이들 예는 너무 높은 윤활도를 가졌다. 비교예 2-2 및 비교예 2-3에서 측쇄 또는 가교로서 폴리에테르기가 없는 더 낮은 점도의 셀룰로스 에테르는 심지어 더 높은 셀룰로스 에테르 로딩 수준에서도 적절한 항복 강도를 제공하는 데 실패하였고, 압밀보다는 고화되었고; 이들 예는 너무 높은 윤활도를 가졌으며, 이는 0.3%의 더 높은 셀룰로스 에테르 로딩량의 비교예 2-3에서 명백하게 더욱더 우세하였다.
[표 4]
Figure pct00011
상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 혼합물의 항복 강도에 직접 상관관계가 있는 슬럼프는 물 포화의 민감한 함수이다. 58%의 물 포화에서, 실시예 3-1 및 실시예 3-2 각각은 0의 슬럼프를 가졌으며, 이는 과립형 습식 혼합 조성물이 부어지기보다는 압밀 또는 롤링될 수 있음을 나타낸다. 낮은 수경성 시멘트 농도로 인해, 조성물 중의 물의 양은 낮게 유지된다.

Claims (10)

  1. 건조 혼합 조성물로서,
    (a) 건조 혼합 조성물의 총 중량을 기준으로 10 내지 23 중량% 양의 수경성 시멘트,
    (b) i) 300 μm 내지 20 mm의 체 입자 크기를 갖는 하나 이상의 조골재 및 ii) 70 μm 내지 300 μm 미만의 체 입자 크기를 갖는 하나 이상의 잔골재를 포함하는 건조 혼합 조성물의 총 중량을 기준으로 70 내지 89.95 중량%의 양의 입도 골재(graded aggregate) - 여기서, 입도 골재 중의 i) 총 조골재 대 ii) 총 잔골재의 중량비는 4:1 내지 0.9:1 범위임 -,
    (c) 하나 이상의 폴리에테르기를 갖고, 제어된 속도의 회전 레오미터를 사용하여 결정된 10,000 내지 100,000 mPa·s 범위의 20℃ 및 2.55 s-1 전단 속도에서의 1 중량%의 셀룰로스 에테르 고형분의 수용액 점도를 갖는, 건조 혼합 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 1.0 중량%의 하나 이상의 셀룰로스 에테르 분말 - 상기 수용액은 셀룰로스 에테르 분말을 70℃ 진공 오븐 내에서 밤새 건조하고, 분말을 70℃에서 고온 수 중에 분산하고, 실온으로 냉각됨에 따라 이를 교반하면서 용해되도록 하고, 이를 4℃에서 밤새 냉장하여 수용액을 형성하는 것에 의해 제조되었음 -;을 포함하며,
    모든 중량%는 100%로 합산되는, 건조 혼합 조성물.
  2. 제1항에 있어서, (a) 수경성 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트, 알루미네이트 시멘트, 포졸란, 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는, 건조 혼합 조성물.
  3. 제1항에 있어서, (b) 입도 골재 중에서, 총 i) 조골재의 체 입자 크기 대 ii) 잔골재의 체 입자 크기의 비는 10:1 내지 2:1 범위인, 건조 혼합 조성물.
  4. 제3항에 있어서, (b) 입도 골재는 i) 조골재로서 i)A) 300 μm 내지 2000 μm의 체 입자 크기를 갖는 제1 조골재와 i)B) 2000 μm 내지 20 mm의 체 입자 크기를 갖는 제2 조골재의 혼합물을 포함하고,
    추가로, i)B) 제2 조골재의 체 입자 크기 대 i)A) 제1 조골재의 체 입자 크기의 비는 15:1 내지 1.5:1 범위인, 건조 혼합 조성물.
  5. 제1항에 있어서, (c) 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르 분말에서 적어도 하나의 셀룰로스 에테르 중의 각각의 폴리에테르기는 독립적으로 4 내지 50개의 에테르 또는 옥시알킬렌기를 갖는, 건조 혼합 조성물.
  6. 제1항에 있어서, (c) 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르 분말 중의 적어도 하나의 셀룰로스 에테르는 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 셀룰로스 에테르를 제조하는 데 사용되는 셀룰로스 또는 셀룰로스 에테르 중의 언하이드로글루코스 단위(AGU)의 몰당 폴리에테르 함유 반응물의 몰 당량수에 의해 결정된 0.0005 내지 0.01 당량의 폴리에테르 치환도를 갖는, 건조 혼합 조성물.
  7. 제1항에 있어서, (c) 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르 분말 중의 적어도 하나의 셀룰로스 에테르는 하이드록시에틸, 하이드록시프로필, 메틸, 및 이의 조합으로부터 선택되는 측쇄를 추가로 갖는, 건조 혼합 조성물.
  8. 제7항에 있어서, (c) 하나 이상의 폴리에테르기를 갖는 하나 이상의 셀룰로스 에테르 분말 중의 적어도 하나의 셀룰로스 에테르는 0 내지 0.4 범위의 하이드록시에틸 치환도(MS) 및 1.2 내지 1.8의 메톡시 치환도(DS)를 갖는 하이드록시에틸 메틸 셀룰로스 에테르이거나, 1.4 내지 2.4의 하이드록시에틸 치환도(MS)를 갖는 하이드록시에틸 셀룰로스인, 건조 혼합 조성물.
  9. 제1항에 있어서, (d) 하나 이상의 유동화제를 추가로 포함하는 건조 혼합 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 건조 혼합 조성물의 총 중량을 기준으로 5 내지 13.6 중량% 양의 물을 추가로 포함할 때 과립형 습식 혼합 조성물을 제공하며, 상기 과립형 습식 혼합 조성물은 건조 혼합 조성물을 플라스틱 백 내에서 혼합하는 단계, 분말을 Hobart 혼합 보울 내의 명시된 양의 물에 첨가하는 단계, 15초 동안 속도 1에서 두 차례 혼합하고, 각각의 시간의 혼합 후에 정지시켜서 보울의 측면을 긁어내는 단계, 혼합물을 10분 동안 식히고(slake), 동일한 3층의 혼합물을 스폰지를 통해 물로 적셔지고 비-흡수성 표면 상에 배치되었던 스테인리스 강재 콘 내로 붓는 단계, 각각의 3층을 충전하고, 원운동의 스테인리스 강재 로드로 혼합하는 단계, 로드를 콘의 측면과 평행하게 배치하고, 수직 위치로 작동시켜서 중심에서 마무리하는 단계, 습식 시멘트 조성물의 표면을 콘의 최상부와 같은 높이로 마무리하는 단계, 콘을 습식 시멘트 조성물의 위로 당겨서 벗기고, 콘의 총 높이를 측정하고, 측정된 높이와 80 mm의 차이를 기록하여 30초 내에 슬럼프(slump)를 기록하는 단계에 의한, 스테인리스 강재 콘 높이 80 mm, 최상부 직경 40 mm, 최저부 직경 90 mm, 및 강재 로드 교반기 9.5 mm 직경, 266.7 mm 길이를 사용하여 ASTM C143(2010)에 따라 결정된 6 mm 이하의 슬럼프를 갖는, 건조 혼합 조성물.
KR1020247006611A 2021-08-03 2022-07-27 전압 콘크리트 적용을 위한 윤활 첨가제로서의 폴리에테르기를 갖는 셀룰로스 에테르를 포함하는 건조 혼합물과 시멘트 및 이들의 사용 방법 KR20240040103A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202163228657P 2021-08-03 2021-08-03
US63/228,657 2021-08-03
PCT/US2022/038453 WO2023014548A1 (en) 2021-08-03 2022-07-27 Dry mixes and cements comprising cellulose ethers having polyether groups as lubricative additives for roller compacted concrete applications and methods of using them

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240040103A true KR20240040103A (ko) 2024-03-27

Family

ID=82899076

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020247006611A KR20240040103A (ko) 2021-08-03 2022-07-27 전압 콘크리트 적용을 위한 윤활 첨가제로서의 폴리에테르기를 갖는 셀룰로스 에테르를 포함하는 건조 혼합물과 시멘트 및 이들의 사용 방법

Country Status (4)

Country Link
KR (1) KR20240040103A (ko)
CN (1) CN117769529A (ko)
CA (1) CA3226677A1 (ko)
WO (1) WO2023014548A1 (ko)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8394191B2 (en) * 2006-12-06 2013-03-12 Construction Research & Technology Gmbh Rheology modifying additive for cementitious compositions
EP2178807A1 (en) 2007-08-10 2010-04-28 Construction Research and Technology GmbH Rheology modifying additive for dry cast cementitious compositions
WO2013074296A1 (en) * 2011-11-17 2013-05-23 Dow Global Technologies Llc Cmc/hec blends for cement slurries
DK2890657T3 (da) * 2012-10-18 2019-07-29 Dow Global Technologies Llc Mørtel med hydroxyethylmethylcellulose til selvkomprimerende beton
WO2017004119A1 (en) 2015-06-30 2017-01-05 Dow Global Technologies Llc Cementitious tile adhesive compositions containing crosslinked cellulose ethers for mortars with enhanced gel-strength
KR20210131389A (ko) * 2019-02-28 2021-11-02 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 콘크리트-형성 조성물
WO2020223040A1 (en) 2019-05-01 2020-11-05 Dow Global Technologies Llc Process for producing a crosslinked cellulose ether
US20230382797A1 (en) * 2021-02-19 2023-11-30 Dow Global Technologies Llc Dry mixes and cements containing cellulose ethers as lubricative additives for roller compacted concrete applications and methods of using them

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023014548A1 (en) 2023-02-09
CA3226677A1 (en) 2023-02-09
CN117769529A (zh) 2024-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fernández et al. Influence of nanosilica and a polycarboxylate ether superplasticizer on the performance of lime mortars
US20090158970A1 (en) Concrete compositions optimized for high workability
CN109293317A (zh) 一种高强度自密实混凝土及其制备方法
JP6294331B2 (ja) 自己緊結性コンクリート用ヒドロキシエチルメチルセルロース含有モルタル
WO2009085432A1 (en) Highly workable concrete compositions having minimal bleeding and segregation
US20090158965A1 (en) Concrete having high workability through control of fine-to-coarse particulates ratio
US20090158969A1 (en) Concrete optimized for high workability and high strength to cement ratio
WO2009085434A1 (en) Concrete optimized for high workability and high strength to cement ratio
Łaźniewska-Piekarczyk Effect of viscosity type modifying admixture on porosity, compressive strength and water penetration of high performance self-compacting concrete
WO2009085435A1 (en) Concrete optimized for high workability and high strength to cement ratio
Gaimster et al. Self-compacting concrete
Biricik et al. Parameters affecting thixotropic behavior of self compacting concrete and 3D printable concrete; a state-of-the-art review
KR20230145450A (ko) 전압 콘크리트 적용을 위한 윤활 첨가제로서 셀룰로스 에테르를 함유하는 건조 혼합물과 시멘트 및 이들의 사용 방법
CN113003999A (zh) 一种用于富水地层盾构施工的同步注浆浆液及其制备方法
JP2018193280A (ja) 早強性超高強度グラウト組成物
JP5333430B2 (ja) ポリマーセメントグラウト材組成物及びグラウト材
Ke et al. Simulation Analysis of Pumping and Its Variability for Manufactured Sand Concrete.
WO2017025771A1 (en) Castable material based on cementitious binder with shrinkage resistance
WO2009085431A1 (en) Concrete optimized for high workability and high strength to cement ratio
Teng et al. Effect of competitive adsorption between specialty admixtures and superplasticizer on structural build-up and hardened property of mortar phase of ultra-high-performance concrete
KR20240045261A (ko) 고형물 함량이 높은 셀룰로오스 에테르 및 초가소제 분산액
KR20240040103A (ko) 전압 콘크리트 적용을 위한 윤활 첨가제로서의 폴리에테르기를 갖는 셀룰로스 에테르를 포함하는 건조 혼합물과 시멘트 및 이들의 사용 방법
Sis et al. Influence of marble powder and fly ash on rheological properties and strength of cementitious grouts
Udoeyo et al. Self-compacting Concrete Containing Cement Kiln Dust and Ground Granulated Blast Furnace Slag as Supplementary Materials.
BR102020021719A2 (pt) Composição de argamassa autoadensável e seu processo de produção