KR920003031B1 - 기포콘크리이트의 제조방법 - Google Patents

기포콘크리이트의 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

기포콘크리이트의 제조방법
첨부도면은 본 발명에 따르는 온도와 전양생(前養生) 시간간의 관계를 나타내는 설명그래프이다.
본 발명은 소위 프로포옴(prefoam)방식에 의하여 급경화성 시멘트 화합물의 슬러리로부터 얻은 성형물을 고온고압양생을 받게 함으로써 발포 또는 기포(cellular) 콘크리이트 성형물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
더 상세히는, 본 발명은 급경화성 시멘트 화합물의 발포된 슬러리의 응결을 제어하는 방법과 고온고압양생을 받게되는 성형물의 강도를 발현시키는 방법으로 특징지어지는 기포콘크리이트의 제조방법에 관한 것이다.
기포콘크리이트는 콘크리이트 건축물의 경량화와 에너지절약의 관점에서 관심이 높아져 왔다.
소위 콘크리이트 제품의 조립화가 개발되었고 각종 기포콘크리이트 패널이 사용되기에 이르렀다.
이러한 기포콘크리이트로는 오오토클레이브 경량 콘크리이트(이후부터 ALC라 부름)가 대표적이다.
ALC는 각종 형태의 안정한 건축재료로서 시장성이 크며 오오토클레이브내에서 가압열수조건하에 발포응결물을 양생시킴으로써 생성된 토버머라이트족(tobermorite族)의 결정성 규산칼슘수화물로 이루어진 경량 콘크리이트(LC)이다.
현재 공업적규모로 생산되는 ALC는 기포콘크리이트 형성법의 차이의 견지에서 소위 포스토포옴(post-foam)형과 프리포옴(pre-foam)형으로 분류될 수 있다.
전자의 포스트포옴법은 수경성 시멘트 화합물 슬러리를 형틀에 도입시키고 그것을 시멘트 화합물에 첨가된 알루미늄분말의 시멘트 또는 석회로부터 오는 알칼리성분과의 반응으로부터 발생한 수소기체로 발포시킴으로써 수행된다. 이 방법에 따르면, 형틀내의 발포된 덩어리의 높이는 형틀에서 발포시 시멘트 화합물 슬러리의 정압을 고려하여 상하방향 발포조건의 균일성을 확보하기 위하여 약 60cm로 제한한다.
따라서, 고가인 형틀의 사용효율을 높이기 위하여 결과되는 발포생성물을 소정의 두께로 수직으로 절단시킴으로써 상기한 발포높이로 인한 60-cm폭의 패널 또는 슬랩(양생전)을 제조한다.
상기한 방법에서 명백한 바와 같이, 포스트포옴형의 종래의 기포콘크리이트 패널은 대형화, 복잡한 형태 및 디자인화등의 관점에서는 만족스럽지 못하다.
이러한 문제는 기포를 수경성 시멘트 화합물 슬러리에 도입시킨다음 발포된 슬러리를 형틀에 주가하는 소위 프리-포옴방법으로 본질적으로 해결될 수 있다.
그러나, 이 경우에는 각 패널 또는 슬랩에 대하여 하나의 형틀이 사용된다. 그러므로, 고가인 형틀의 사용효율을 증가시키기 위해서는 시멘트 화합물 슬러리를 급경화시킴으로써 주가와 탈형사이의 시간을 단축시키는 것이 필수적이다.
한편, (i) 시멘트 슬러리의 국부응결, 고밀도성분의 편석 및 주가와 탈형사이의 과정에서 형틀내의 발포 소실과 같은 현상을 방지하기 위해서, 그리고 (ii) 형틀상면의 돌출부의 문지름(고르기), 표면의 기획 또는 디자인 패턴의 압압(押壓)과 같은 표면처리를 수행하기 위해서는 응결시 시멘트 슬러리가 이러한 표면처리에 필요한 기간동안 적당한 일관성을 가질것도 필요하다. 이러한 필요성의 견지에서, 적당한 것으로 생각되는 한 방책으로는 급경화성 시멘트 화합물 슬러리에 응결지연제를 배합하는 것이다. 그러나, 목적에 맞는 응결지연제를 선택하기가 항상 쉽지 않다.
한편, 알루민산칼슘을 급경화성 시멘트 화합물로서 사용할때 경화후의 전이반응에 주목할 필요가 있다.
즉, 알루민산칼슘은 보통 C12A7, CA, CA2, C3A, C4AF 및 C3A3CaSO4(여기서 C는 CaO를 나타내고 A는 Al2O3를 나타낸다)와 같은 광물로부터 유래한다. 이들은 수화반응의 초기에 다량의 결정수를 갖는 광물을 생성하고 가열후 점차적으로 더 적은 결정수를 갖는 광물로 전환된다.
예를들면, CA의 수화에 대한 대표적인 반응은 다음과 같다.
CAH10→C2AH8→C3AH6
이 반응은 전이반응이다. C2AH8→C3AH6의 과정에서 특히, 반응의 동안에 부피의 변화 또는 물의 방출로 일어난 그의 기공도 때문에 결과되는 구조의 강도특성의 감소를 일으킨다.
오오토클레이브 양생 이전의 기포콘크리이트 성형물의 경우에서와 같이 성형물의 강도는 여전히 낮으며, 성형물은 탈형된 후에도 지지대 없이 여전히 지속되어야만 한다.
전이 반응의 동안의 상기한 강도의 감소때문에 성형물은 그 자체의 하중에도 견디지 못할는지도 모른다.
따라서, 종종 구조의 유동과 때때로 붕괴가 일어난다.
본 발명을 요약하면 다음과 같다.
본 발명의 목적은 특정한 응결지연제를 사용하고 오오토클레이브 양생 이전에 특정한 전양생을 행함으로써 상기한 문제를 해결하는 것이다.
본 발명에 따르면, (A) 수경성 주광물 성분으로서 규산칼슘으로 이루어지는 시멘트 화합물의 수성슬러리, (B) 수경성 주광물 성분으로서 알루민산칼슘으로 이루어지는 급경화성 시멘트 화합물의 수성슬러리, (C) 응결지연제 및 수성발포액, (D)을 혼합함으로써 외관 비중이 0.4 내지 1.2인 급경화성 시멘트 화합물의 발포슬러리(E)를 얻는 단계와, 결과된 혼합물을 형틀에서 주형시키는 단계, 그리고 탈형후 결과되는 성형물을 고온 고압 열수 양생을 받게 함으로써 기포콘크리이트물을 제조하는 단계로 이루어지는, 다음의 조건(1) 내지 (4)하에 행하는 것을 특징으로 하는 기포콘크리이트의 제조방법을 제공한다.
(1) 응결지연제(C)는 (a) 시트르산 알칼리금속염, (b) 타르타르산 알칼리금속염, (c) 시트르산 및 탄산 또는 중탄산 알칼리금속염 그리고 (d) 타르타르산 및 탄산 또는 중탄산 알칼리금속염으로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 한 구성요소이다.
(2) 급경화성 시멘트 화합물의 발포슬러리(E)는 형틀에 주가한 후 10 내지 120분간 변형이 없이 그의 탈형에 충분한 강도를 제공한 다음, 탈형시킨다.
(3) 결과되는 탈형물은 첨부도면의 곡선 A와 B로 둘러싸인 영역에 해당하는 온도와 시간의 조건하에 대기압하에서 그것을 온습(溫濕) 상태로 유지시킴으로써 성형물의 슬러리(B)로부터의 알루민산칼슘의 수화에 의존하는 적어도 초기 강도의 부분이 슬러리(A)로부터 수경성 시멘트 화합물의 수화에 의하여 부여된 강도에 의하여 치환되는 것으로 이루어지는 전양생을 받게 된다.
(4) 성형물은 다음에 150 내지 190℃에서 고온 고압 열수양생을 받게 된다.
본 발명에 따르면, 최적응결지연 뿐만 아니라 상기한 목적이 달성될 수 있다. 더우기, 탈형된 성형물의 강도에 관한 문제가 해결된다. 즉, 탈형시의 성형물의 초기경도는 급경화성 성분인 알루민산 칼슘의 수화물로부터 결과되는 강도에 의존한다.
탈형 후, 규산칼슘 기제의 시멘트 화합물의 강도는 적당한 온습한 조건을 제공함으로써 점차적으로 알맞게 발현된다. 따라서, 성형물의 강도가 충분히 높아지기전에 알루민산칼슘의 전이반응을 점차적으로 발생하도록 일으킴으로써, 두가지 수화반응으로 인한 강도의 이동을 완만하게 수행한다.
본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
[급경화성 시멘트 화합물의 발포슬러리(E)]
급경화성 시멘트 화합물의 발포슬러리(E)는 이에의한 응결 및 성형물의 강도의 발현이 본 발명에 따라 제어되는데, 성분(A) 내지 (D)로 이루어진다.
성분(A) 내지 (D)는 그들 자체는 모두 공지이다.
[수성슬러리(A)]
수성슬러리(A)는 수경성 주광물성분으로서 규산칼슘으로 이루어지는 시멘트 화합물의 수성슬러리이다.
시멘트 화합물은 고온고압열수양생을 통한 토버머라이트족의 결정성 규산칼슘 수화물을 생성하는데 사용되는데, 이의 상세한 것은 종래의 ALC에 관한 것이 공지되어 있다.
화합물은 CaO와 SiO2를 주성분으로, 바람직하게는 5 : 5 내지 2 : 8정도의 중량비로 이루어진다.
수성슬러리(A)는 시멘트물질(포틀랜드 시멘트와 같은), CaO, 실리카등의 미세분말을 의도하는 목적에 따라 상기한 CaO대 SiO2비를 제공하도록 하는 양으로 혼합한 다음 결과되는 혼합물을 물에 분산시킴으로써 얻을 수 있다.
수성슬러리(A)에 그의 응결속도를 조절할 목적으로 황산칼슘, 석회등을 첨가할 수 있다. 물론 모래, 퍼얼라이트 분말 및 다른 골재, 보강섬유질재료, 착색안료등도 또한 거기에 첨가할 수 있다.
슬러리의 농도는 총 고형분에 대해 대략 40 내지 75중량%이다.
본 발명에서 수성슬러리(A)(수성슬러리(B)와 (E) 뿐만 아니라)에 관하여 ＂시멘트 화합물＂이라는 말은 시멘트 이외에 실리카, CaO, 모래 및 다른 성분들을 포함하는 시멘트 조성물 뿐만 아니라 시멘트만도 포함된다.
[수성슬러리(B)]
수성슬러리(B)는 수경성 주광물로서 알루민산칼슘으로 이루어지는 급경화성 시멘트 화합물의 수성슬러리이다.
이 시멘트 화합물은 그의 화학조성에 있어서, C12A7, CA, CA2, C3A, C4AF, C3A3CaSO4, C3A3CaF2, C3A3CaSO4등과 같은 광물로 이루어진다.(여기서, C는 CaO를 나타내고, A는 Al2O3를 나타내며, S는 SiO2를 나타낸다)
이 시멘트 화합물은 알루미나 시멘트와 CSA(술포알루민산칼슘)으로 예시된다.
슬러리의 농도는 총 고형분에 대해 40 내지 75중량% 정도이다.
[응결지연제(C)]
본 발명에서 사용되는 응결지연제는 지금까지 설명한 (a) 내지 (d)로 구성되는 군으로부터 선택된다.
＂알칼리금속염＂으로는 Na염과 K염이 대표적이다.
응결지연제가 (a) 내지 (d)군으로부터 선택된것 일지라도 둘 또는 그 이상의 형태(같은 군내의 둘 또는 그 이상의 형태를 포함하는)를 조합하여 사용할 수 있다.
두 형태의 지연제를 조합하여 사용할 경우에는 지연제(a) 및/또는 (b)(즉, 히드록시카르복실산의 알칼리금속염)을 슬러리(A)에, 그리고 지연제(c) 및/또는 (d)(즉, 히드록시카르복실산과 탄산 또는 중탄산 알칼리금속염)를 슬러리(B)에 각각 첨가하여 용해시키는 것이 바람직하다. 이런 방법으로 응결지연제를 사용하고 응결지연제의 형태와 양을 적당히 선택함으로써, 급경화성 시멘트 화합물 슬러리(E)의 초기 응결단계의 동안에 발열정체기를 제공하는 것이 가능하다.
응결지연제의 양은 슬러리(E)의 주가후 20 내지 120분간 탈형에 충분한 강도를 발현시킬 수 있도록 알맞게 정한다.
[수성발포액(D)]
프르포옴형으로 사용되는 수형발포액도 또한 공지이다.
이러한 액은 모두 그것이 적당한한 본 발명에 사용될 수 있다.
수성발포액은 보통 발포제의 수용액을 교반, 기포흡입등으로 발포시킴으로써 얻어진다.
발포제는 탁월한 안정성을 갖는 것이 바람직하고 음이온 합성표면활성제 또는 단백질분해물계 발포제를 보통사용한다.
알맞는 수성발포액은 0.01 내지 0.20정도의 외관 비중을 갖는다.
[발포슬러리(E)]
주형되는 급경화성 시멘트 화합물의 발포슬러리(E)는 상기한 성분(A) 내지 (D)의 혼합물이다.
이들 성분의 양은 의도한 결과를 생산하는한 임의로 선택할 수 있다. 그러나, 일반적으로, 수성슬러리(B)는 수경성 주광물 성분의 양이 수성슬러리(A)의 3 내지 30중량% 정도가 되는 양으로 보통 사용된다.
수성발포액(D)의 양은 기대하는 발포상태(비중)가 얻어지도록, 즉, 본 발명에서 슬러리(E)의 외관비중이 0.4 내지 1.2가 되도록 결정한다.
발포슬러리(E)는 적어도 수성슬러리(A)와 (B)를 각각 제조한 다음 그들을 혼합함으로써 제조하여야 한다. 그러나, 보통의 바람직한 방법은 슬러리(A) 내지 (D)를 각각 제조한 다음 그들을 혼합함으로써 슬러리(E)를 제조하는 것이다. 후자의 경우에, 네 성분의 접촉에 약간의 시간 지연이 있을 수 있다.
발포슬러리(E)의 물함량은 수성슬러리(A)와 (B)의 화합물(고형분) 총량의 40 내지 75중량% 정도이다.
이 물은 보통 성분(A), (B) 및 (C)가운데 분포되고 발포슬러리(E)를 가져오는데, 특정한 분포비는 작업성을 고려하여 정해진다.
발포슬러리(E)의 비중은 첨가한 수성발포액(D)의 양 뿐만 아니라 그의 첨가후 발포의 소실정도에 따라 정해진다.
한편, 기포콘크리이트 제품의 비중은 발포슬러리(D)의 비중에 의해 정해진다.
[기포콘크리이트의 제조]
본 발명에 따르는 기포콘크리이트의 제조방법은 상기한 바와 같은 급-경화성 시멘트 화합물의 발포슬러리(E)의 사용외에 오오토클레이브 양생 이전에 특정한 전양생이 행해지는 것으로 특정지어진다.
상기한 바를 제외하고는 방법은 종래의 프리포옴방법과 본질적으로 다르지 않다.
[주형 및 탈형]
상기한 슬러리(E)를 특정한 형태와 크기를 갖는 형틀에 주가한다(물론, 적당한 철근을 필요에 따라 형틀내에 배치할 수 있다). 다음에 적당한 시간이 지난후 성형물을 탈형시켰다.
본 발명에 따르면, 슬러리(E)의 조성물은 탈형가능한 강도가 주가후 20 내지 120분간 발현되도록 조절된다 .
만일 주가와 탈형사이의 시간이 20분 이하이면 작업성은 나빠질 것이다. 만일 120분 이상이라면 생산성이 감소될 것이며, 급경화제의 효과가 낮아지게 된다.
＂탈형 가능한 강도＂라는 말은 정확히 예를들면 프록도(proctor) 값이 40psig 이상인 강도를 의미한다. 첨언하면, 탈형물의 이강도, 즉 초기경도는 주로 알루민산칼슘의 수화로부터 결과된다.
[전양생]
탈형후, 결과되는 성형물은 특정한 온도/시간 조건하에 대기압에서 실질적으로 온습 상태로 유지되어, 이로써 성형물의 슬러리(B)로부터의 알루민산칼슘의 수화에 의존하는 초기경도의 적어도 일부, 바람직하게는 대부분이 슬러리(A)로부터의 수경성 시멘트 화합물의 수화로 일어나는 강도로 치환된다.
이 경우에 ＂온습상태＂라는 말은 아래에 주어진 온도와 90% 상대습도이상의 온실의 상태 또는 성형물의 표면이 살수등으로 습윤화한 상태에 해당하는 습도 값으로 정의되는 상태를 의미한다.
이러한 온습상태는 첨부도면의 고선 A와 B로 둘러싸인 영역에 해당하는 온도와 시간동안 유지되어야 한다. 더 상세히는, 슬러리(A)로부터의 알루민산칼슘의 전이반응은 슬러리(A)로부터의 시멘트 화합물의 강도가 알맞은 정도로 발현되었을 때 일어나는 것이 필요하다 그러나, 도면의 곡선 B이하의 영역에 해당하는 이러한 조건하에서 전이반응때문에 성형물의 소성(塑性) 유동이 일어나고, 상기한 균형이 적당히 유지되지 못하기 때문에 물리적 특성의 감소 또는 균열 또는 붕괴의 발생을 가져온다.
한편, 곡선(A)위의 영역에 해당하는 조건하에서는 슬러리(A)로부터의 시멘트 화합물의 수화가 과도하게 발생하고 전이반응으로 인한 성형물의 뒤틀림이 억제될지라도 오오토클레이브 양생후 성형물의 강도에 있어서 감소를 가져온다. 특정한 전양생 시간은 주어진 슬러리(E)의 형태, 그리고 주가와 탈형사이의 시간에 의존한다. 대부분의 경우에, 35시간을 초과하지 않을 것이다. 그러나 전양생을 휴일에 수행할때는 35시간 이상이 되도록 두게 된다.
[오오토클레이브 양생]
성형물의 전양생후 행해지는 오오토클레이브 양생은 오오트클레이브내에서 150 내지 190℃의 온도에서 성형물을 열수조건을 받게하는 것으로 이루어진다.
기포콘크리이트 성형물의 제조에서 오오토클레이브 양생은 공지된 바이다.
본 발명은 특기하지 않은한 이러한 공지의 기법을 이용할 수 있다.
[실험실시예]
포틀랜드 시멘트 100부, 실리카 모래 분말 120부, 시멘트 첨가물 10부, 시트르산나트륨 0.7부 및 물 115부로 이루어지는 슬러리(A)에, 알루미나시멘트 20부와 물 15부로 이루어지는 슬러리(B)와 수성발포액을 결과 혼합물의 비중이 0.72가 되도록 하는 양으로 첨가하였다. 혼합물을 형틀에 주가하고 주형시켰다. 결과 성형물을 1시간내에 탈형시켰을때, 30℃에서 살 수하에 20시간 동안 전양생시킨다음 180℃에서 오오토클레이브내에서 열수양생을 받게했다.
이와같이하여 절대 건조비중이 0.50인 기포콘크리이트를 얻었다. 상기에 부로 표시한 모든 양들은 중량부이다.

Claims (3)

  1. (A) 수경성 주광물 성분으로서 규산칼슘으로 이루어지는 시멘트 화합물의 수성슬러리, (B) 수경성 주광물성분으로서 알루민산칼슘으로 이루어지는 급경화성 시멘트 화합물의 수성슬러리, (C) 응결지연제, 및 (D) 수성발포액을 혼합함으로써 외관비중이 0.4 내지 1.2인 급경화성 시멘트 화합물의 발포슬러리(E)를 얻는 단계와, 결과 혼합물을 형틀에서 주형시키는 단계, 그리고 결과 성형물을 탈형후, 고온고압열수양생시킴으로써 기포콘크리이트물을 제조하는 단계로 이루어지는 기포콘크리이트의 제조방법에 있어서, (1)응결지연제(C)는 (a) 시트르산 알칼리금속염, (b) 티르타르산 알칼리금속염, (c) 시트르산과 탄산 또는 중탄산 알칼리금속염, 그리고 (d) 타르타르산과 탄산 또는 중탄산 알칼리금속염으로 구성되는 군으로부터 선택된 젖어도 한가지 구성요소이며; (2) 급경화성 시멘트 화합물의 발포슬러리(E)는 형틀에 주가후 20 내지 120분간 변형이 없이 탈형되기에 충분한 강도를 제공한 다음 탈형시키고; (3) 결과 탈형성형물을 첨부도면의 곡선 A와 B로 둘러싸인 영역에 해당하는 온도와 시간의 조건하에 대기압하에서 온습상태로 유지시키는 것으로 이루어지는 전양생을 받게하여, 이로써 성형물의 슬러리(B)로부터의 알루민산칼슘의 수화에 의존하는 초기강도의 적어도 일부가 슬러리(A)로부터의 수경성 시멘트 화합물의 수화에 의하여 부여된 강도에 의해 치환되며, 그리고, (4) 다음에 성형물을 150 내지 190℃에서 고온고압 열수양생을 받게하는 상기한 조건하에 행하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기포콘크리이트의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 수성시멘트 화합물 슬러리(A)의 CaO : SiO2의 화학조성 중량비는 5 : 5 내지 2 : 8인 것을 특징으로 하는 기포콘크리이트의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 수성급경화성 시멘트 화합물 슬러리(B)의 양은 수성시멘트 화합물 슬러리(A)의 3 내지 30중량%인 것을 특징으로 하는 기포콘크리이트의 제조방법.
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