KR930004552B1 - 골재(骨材) - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

골재(骨材)

본 발명은 흡수성이 극히 작고, 또한 응력완화기능을 보유하는 수지피복의 인공경량골자에 관한 것이다.

최근 인공경량골재(ALG)는 주로 혈암등을 소성한 다공질의 경량골재이며, 그 경량성을 활용하여 경량콘크리트등에 폭넓게 사용되고 있다.

한편, 이 인공골재는 다공질이기 때문에 흡수성이 커서 콘크리트 혼련중에서 골재가 물을 흡수하게 된다.

따라서 콘크리트의 유동성이 변화하는 것을 방지할 필요가 있고, 이를 위하여 콘크리트 혼련전 및 혼련중에 수분관리를 충분하게 행하지 아니하면, 콘크리트 혼련작업이 어려워지거나 혹은 타설된 콘트리트가 동결되어 피해를 입거나하는 결점이 있다.

이러한 인공경량골재의 흡수성을 개선하기 위하여 종래, 골재입자의 표면에 아스팔트를 피복한 것이 공지되어 있다.

그러나 이 아스팔트 피복골재는, 아스팔트의 강도, 부착성 등이 불충분하기 때문에, 이 골재를 이용한 경량콘크리트를 펌프카로 입송할때, 상기한 경량콘크리트 수십기압에 달하는 고압력을 받으면, 골재가 마찬가지로 물을 흡수한다고 하는 문제가 있어, 흡수방지효과가 불충분하게 되었다.

또, 인공경량골재는, 다공질이기 때문에 외부응력에 대한 저항력이 불충분하여, 반복외부응력에 의하여 피로파괴가 조기에 발생하는 경향이 있었다.

이 문제는 인공경량골재에 국한되지 않고 천연의 흡수성을 보유하는 골재에도 나타나고 있다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서 펌프 압송시의 고압력이 가하여져도 흡수현상이 생기지 않는 고도의 흡수방지기능을 보유하고, 또한 외부응력을 흡수하고 이를 완화하는 응력완화기능을 보유하는 골재를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명의 제1실시예는 다공질의 골재입자의 표면에 페놀수지로 피복되어 이루어지는 것이고, 본 발명의 제2실시예는, 다공질의 골재입자표면이 페놀수지 엘라스토머로 피복되고, 그 위에 페놀수지로 재피복되어 이루어지는 것에 관한다.

본원 발명에 사용되는 골재로서는 우선 인공경량골재를 들 수 있는데, 이 인공경량골재로서는, JIS-A-5002「구조용 경량 콘크리트골재」에 개시된 것이 사용된다.

인공경량골재는, 수분 함유량이 적은 것이 좋고, 5중량%의 건조상태인 것이 최적이다.

이 때문에 소성후의 인공경량골재를 공기로 냉각한 함수율 0.1중량% 정도인 것이 적합하다.

이외의 천연산의 골재로 흡수성이 있는 골재도 사용할 수 있다.

본 발명의 제1실시예에 의한 골재를 페놀수지로 피복되어 있다.

여기에 사용되는 페놀수지로서는, 특별하게 한정되지 않지만, 노보락형 페놀수지가 경화시의 발포가 억제되는 까닭에 적합하다.

페놀수지에 의한 피복층의 두께는 통상 20 내지 50㎛이다.

피복층의 두께가 20㎛ 미만에서는 피복층의 강도가 약하고, 충분한 흡수방지 효과를 얻을 수 없고, 또 50㎛를 초과하면 두께가 너무 두꺼워 소정의 기대효과를 바랄 수 없고, 비경제적이라는 결점이 생긴다.

페놀수지에 의한 피복층은, 골재표면을 균열이나 핀홀등이 없는 완전상태로 피복하도록 하는 것이 요구된다.

또 다공질의 골재의 세공의 일부, 또는 전부에 페놀수지가 충전되어 있어도 좋고, 이 상태에서는 표면의 피복층의 부착력이 크게 향상하여 바람직하다.

본 발명의 제2실시예에 의한 골재는, 페놀수지 엘라스토머(elastomer)로 되는 제1층이 피복되어 있다.

이 제1층은 주로 응력완화기능을 담당하는 것이다.

페놀수지 엘라스토머로서는 페놀에 아크릴로니트릴고무 등의 고무성분을 반응시켜서 노보락형 고무-변성 페놀수지 하고, 거기에 에폭시계 수지를 첨가하여 경화시킨 것 등이 사용된다.

이 페놀수지 엘라스토머로 이루어지는 제1층의 두께는 통상 30 내지 70㎛ 정도가 되는데, 30㎛ 미만에서는 피복층의 두께가 불충분하여 목표하는 응력완화작용을 얻을 수가 없고, 70㎛를 초과하여도 상기한 작용효과의 증대를 기대하기 힘들고, 비경제적이다.

이 제1층은, 골재표면에 피복된 상태에서 고무탄성을 나타내고 고무경도(JIS)가 70 내지 85인 것이 적합하다.

이 제1층은, 균열, 핀홀 등이 없는 완전상태로 피복하는 것이 필요하다.

또 다공질 골재의 세공의 일부 또는 전부에 페놀수지 엘라스토머가 충전되어 있어도 좋고, 이 상태에서는 골재입자 표면의 제1층의 부착력이 커지므로 바람직하다.

이 페놀수지 엘라스토머로 이루어지는 제1층상에는 페놀수지로 되는 제2층이 다시 피복되어 있다.

이 제2층은 주로 흡수방지기능을 담당하고 있다. 여기서 사용되는 페놀수지로서는, 제1층의 페놀수지 엘라스토머와의 상대용해성이 커서 접착력이 높은 것이 적합하고, 또한 경화시의 발포가 적은 것이 선택되는데, 통상적으로는 노보락형 페놀수지가 채용된다.

이 제2층의 두께는 통상 20 내지 50㎛ 정도로 되고, 20㎛ 미만에서는 피막강도가 약하고, 충분한 흡수방지 효과를 얻을 수 없다.

또 50㎛를 초과하여도 더이상 흡수방지효과의 증대를 가져오지 않을 뿐만 아니라 비경제적이다.

이 제2층도 제1층의 표면을 크랙, 핀홀 등의 결함을 완전하게 없앤 상태로 피복하는 것이 필요하다.

다음에 이 골재의 제법을 설명한다.

먼저 다공질로 흡수성이 있는 골재를 110 내지 140℃로 예열하여 건조하여, 그 함수량을 5중량% 이하로 유지시킨다.

인공경량골재로서 상기한 바와 같이 공냉하여 얻어진 함수량 0.1중량% 정도의 것을 사용할 수 있다면, 상기한 건조공정은 당연히 생략할 수 있다.

함수량이 높으면 페놀수지 엘라스토머 및 페놀수지에 의한 피복을 행하여도 동해(凍害)를 입을 우려가 있으므로 주의를 요한다.

한편 페놀수지 엘라스토머의 미경화상태의 수지용액과 페놀수지의 미경화상태의 수지용액을 준비한다.

페놀수지 엘라스토머의 수지용액으로서는, 먼저 페놀에 아크릴로니트릴 고무를 반응시켜서 얻어진 노보락형 고무-변성페놀수지와 경화제인 에폭시수지를 소정의 유기용제로 용해한 고형분 10 내지 60% 정도의 용액등이 사용된다.

또 페놀수지의 수지용액으로서는, 가용성 노보락형 수지를 알콜 등의 유기용제로 용해하고, 거기에 10 내지 15%량의 헥사메틸렌테트라민을 가한 고형분 10 내지 60% 정도의 수지용액이 사용된다.

본 발명의 제1실시예를 살핀다.

건조 상태의 골재를 상기한 페놀수지 용액중에 투입·침지한다.

소정시간 침지후, 골재를 꺼내고, 유동산태에서 온도 100 내지 180℃, 시간 3 내지 10분간 가열하여, 골재입자에 부착되어 있는 미경화상태의 수지를 경화시켜 페놀수지 피복을 형성한다. 피복두께는, 수지용액에의 침지시간, 온도, 용액의 농도, 점도 등에 의하여 결정되므로 이를 적정하게 조정하여 두께를 소정범위로 수렴할 수 있다.

또 골재입자의 가공에의 수지용액의 침투도 마찬가지의 요인에 의하여 결정되므로, 역시 세공에의 수지에 충전량도 제어할 수 있다.

상기의 방법에 의하여 목적하는 페놀수지로 된 피복층이 형성된 골재가 얻어진다.

피복층을 이루는 페놀수지는, 그 기계적 강도등이 높고, 골재에 대한 접착성이 양호하므로 골재표면에는 강고한 방수막이 형성되어, 골재로서의 흡수성은 실질적으로 제로(zero)가 된다.

또 피복은 강고하므로 고압력하에서도 파괴됨이 없이, 고압펌프 압송을 받아도, 골재의 흡수 현상이 야기되지 않는다.

또 페놀수지는 저온특성이 양호하므로 저온에 있어서도 강고한 방수막을 유지하무로써 골재의 내한성이 저하하는 일도 없다.

본 발명의 제2실시예를 살핀다. 건조상태의 골재를 상기한 페놀수지 엘라스토머의 수지용액중에 투입·침지한다.

소정시간 칩지후, 골재를 꺼내서 유동상태에서 온도 150 내지 180℃, 적정하게는 170℃에서 시간 2 내지 10분, 적정치 3분 가열처리를 행하여 골재입자를 부착되어 있는 미경화상태의 수지를 경화시켜서 페놀수지 엘라스토머로 이루어지는 제1층을 형성한다. 제1층의 두께는 수지용액에의 침지시간, 온도, 용액농도, 점도 등에 의하여 결정되므로 이를 적정하게 조정하여 두께를 소정범위에 수렴시킬 수가 있다.

또 골재입자의 세공에의 수지용액의 침투도 마찬가지 요인에 의하여 결정되므로 세공에의 수지의 충전량도 마찬가지로 제어할 수 있다.

다음에 이 제1층이 형성된 골재는, 페놀수지의 수지용액중에 투입, 침지한다.

소정시간 침지후에 골재를 꺼내서 유동상태에서 온도 150 내지 180℃, 적정온도 165℃, 시간 3 내지 10분 적정온도 4분간 가열처리하여 페놀수지에 의한 제2층을 형성한다.

제2층의 막두께는 제1층의 형성시아 마찬가지로 제어할 수 있다.

이렇게하여 목적하는 페놀수지 엘라스터머에 의한 제1층과, 페놀수지에 의한 제2층이 피복된 골재가 얻어진다.

제1층을 이루는 페놀수지 엘라스토머는 탄성이 풍부하고 골재에 대한 접착성이 양하므로 골재입자 표면에 고탄성막이 골재와 일체로 형성되게 된다.

그리하여 이 골재에 외부응력이 가해진다고 해도 이 제1층에 의하여 상기한 외부 응력이 흡수되어, 골재 본체에 가해지는 응력이 경감된다.

또 제2층을 이루는 페놀수지는, 그 기계적 강도 등이 높고, 제2층에 대한 접착성이 양호하므로, 표면을 강고한 방수막으로 피복되어 있는 것이어서 골재로서의 흡수성이 실질적으로 제로가 된다.

또 제2층은 강고하므로, 고압력하에서도 파괴되지 않고 수십기압에 달하는 고압펌프압송을 받아도 골재로 흡수현상이 야기되지 않는다.

또 페놀수지 엘라스토머는 페놀수지와 마찬가지로 저온특성이 양호하므로, 상기한 응력완화기능 및 흡수 방지기능이 저온하에서, 저하하지 않고, 저온하에서의 사용신뢰성이 높게 된다.

이하 실험예를 예시하여 본 발명의 작용효과를 명확하게 한다.

[실험예]

인공경량골재(상품명 : 메살리트, 공기냉각에 의한 특별품, 함수량 0.1%, 비중 1.28)를 노보락형 페놀수지 30% 알콜용액 100중량부에 헥사메틸렌테트라민 3중량부를 첨가, 용해하여 조제한 수지용액중애, 2분간 침지한 다음 꺼내서 유동상태로 170℃에서 5분간 가열하여 경화시켜서 페놀수지에 의한 피복을 형성하였다.

피복량은 골재중량에 대하여 1.5%이었다.

이 페놀수지피복 인공경량골재를 20℃의 수중에 30분간 침지하고, 물을 가압하여 압력변화에 수반하여 인공경량골재의 흡수율을 측정하였다.

결과를 하기의 표에 표시한다.

[표1]

* 표는 보통의 인공경량골재의 1기압에 있어서의 흡수율을 표시한다.

표의 결과에서 알 수 있듯이 인공경량골재는, 고압수중에 있어서도 흡수현상이 없고, 높은 방수성능을 보유하는 것임을 알 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 이 발명의 골재는 표면이 페놀수지로 피복되어 이루어진 것이므로 골재표면이 강고한 방수막을 피복되는 것으로 되어, 보존중 혹은 콘크리트 혼련시의 흡수현상이 없고, 수분관리작업이 불필요하게 되며 또한 콘크리트 혼련시에 유동성이 변화하거나 상실되지 않는다.

또 피복은 고압력하에서도 파괴되지 않으므로, 고압펌프 압송에도 견디는 콘크리트 혼련물이 얻어지고, 압송시간의 단축, 펌프압송 양정의 증가가 도모된다.

또 골재증의 수분량을 장기에 걸쳐서 낮게 억제하 수 있으므로 콘크리트로서의 동해, 화재피해를 받지 않아, 한냉자에 있어서의 콘크리트 구조물로 적합하다.

또 내측의 페놀수지 엘라스토머에 의한 피복은 탄성이 풍부하므로, 골재에 가해지는 외부응력이 흡수·완화되어 골재본체에 가해지는 능력이 경감된다.

즉 이 골재를 사용하여 이루어지는 콘크리트 건축물은 예컨대 파도등과 같은 장기의 반복응력이 가해져도 골재에 걸리는 외력은 작아지게 되므로 피로파괴에 이르기 가지의 시간이 대폭 연장되어 신뢰성이 높아진다.

또 제조가 간단하고 특별한 설비가 필요치 않아 제조코스트도 낮아지는 등의 장점을 보유한다.

Claims (9)

1. 흡수성의 골재입자 표면을 페놀수지로 피복한 것을 특징으로 하는 골재.
2. 흡수서의 골재입자 표면을 페놀수지 엘라스토머로 피복하고, 다시 그 위치를 페놀수지로 피복한 것을 특징으로 하는 골재.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 흡수성의 골재입자는 건조상태로서, 5중량% 이하의 함수량을 보유하는 것을 특징으로 하는 골재.
4. 제3항에 있어서, 흡수성의 골재입자는 인공경량골재 또는 흡수성의 천연골재인 것을 특징으로 하는 골재.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 흡수성의 골재입자는 소성후 공냉에 의하여 얻어진 함수량 0.1중량%의 인공경량골재인 것을 특징으로 하는 골재.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 페놀수지는 노보락형 페놀수지인 것을 특징으로 하는 골재.
7. 제1항 또는 2항에 있어서, 페놀수지 피복층의 두께는 20-50㎛인 것을 특징으로 하는 골재.
8. 제2항에 있어서, 페놀수지 엘라스토머는 노보락형 고무-변성페놀수지인 것을 특징으로 하는 골재.
9. 제2항에 있어서, 페놀수지 엘라스토머의 피복층의 두께는 30 내지 70㎛이고 JIS 고무탄성이 70 내지 85인 것을 특징으로 하는 골재.