KR100496646B1 - 고상분말 자기발포제 조성물 및 그를 이용한 경량기포콘크리트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고상분말 자기발포제 조성물 및 그를 이용한 경량기포 콘크리트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 작업공정의 단순화와 함께 균질한 제품의 생산이 가능하며, 일체의 장비 없이도 쉽고 빠르게 경량기포콘크리트를 제조하여 사용할 수 있도록 한 고상분말 자기발포제 조성물 및 그를 이용한 경량기포 콘크리트에 관한 것이다.

본 발명은, 현장타설용 경량기포콘크리트에 있어서: 알루미늄미세분말 20~30 중량부, 초산계 활성탄소 화합물 20~30 중량부, 계면활성제인 알파올레핀계음이온 20~30 중량부, 알킬벤젠계음이온 20~30 중량부의 조성비로 교반 혼합되고, 혼합된 화합물을 4-6시간 숙성하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

Description

고상분말 자기발포제 조성물 및 그를 이용한 경량기포 콘크리트{Lightweight foaming concreat}

본 발명은 고상분말 자기발포제 조성물 및 그를 이용한 경량기포 콘크리트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 작업공정의 단순화와 함께 균질한 제품의 생산이 가능하며, 일체의 장비 없이도 쉽고 빠르게 경량기포콘크리트를 제조하여 사용할 수 있도록 한 고상분말 자기발포제 조성물 및 그를 이용한 경량기포 콘크리트에 관한 것이다.

일반적으로, 공동주택의 옥상이나 바닥의 단열, 흡음을 하기 위해서 설치되는 경량기포콘크리트는 고압증기양생(ALC류), 상압증기양생(PALC류), 현장타설(아파트단열)용 등 크게 3종류로 구분되는데, 양생방법중에서도 기포의 생성방법에 따라 발포법, 프리폼(Pre-foam)법, 믹서폼(Mix-foam)법으로 구분된다. 이런 종류들은 슬러리속에 기포제를 혼합하여 발포시키는 방법과 미리 기포를 만든 다음 슬러리에 혼합시키는 방법으로 구별할 수 있다. 기포를 슬러리속에서 발포시키는 방법은 ALC와 같은 제품 제조시에 사용되는 방법으로, 금속분말 기포제(AL분말, Zn분말 등)를 사용한다. 한편, 미리 기포를 만들어 슬러리에 혼합시키는 방법은 현장 타설용 기포콘크리트 제조시에 사용되는 방법으로, 유기물 기포제(식물성 기포제, 동물성 단백질 기포제 등)를 사용한다.

ALC의 제조와 같이 슬러리에 기포제를 혼입하여 발포시키는 방법은 최종부피를 가늠할 수 없기 때문에, 완전 발포후 일정한 크기로 절단하여 양생 하지만, 기포를 미리 만들어 슬러리와 같이 혼합하는 방법은 설계부피 만큼만 타설하여 양생시키면 되므로, 타설후의 가공이 필요없는 차이가 있다. 또한, 금속분말 기포제는 높은 온도 조건에서 반응하는 경우가 대부분으로, 상온에서는 화학반응이 일어나지 않거나 늦게 일어나는 경향이 있어, 상온에서 제조시에 기포의 생성량이 적어 생산성이 떨어지는 반면에, 유기물 기포제는 상온에서 쉽게 발포되므로 현장 타설용으로 주로 사용된다.

건조분말 기포제를 사용하는 선행기술로는 금속 알루미늄 분말이나 금속 아연 분말을 이용해 ALC 제품을 제조하는 기술이 대부분이다. 금속 분말이 현장 타설용 경량기포콘크리트에 사용된 경우는 지금까지 없었으며, 현장 타설용 경량기포콘크리트를 제조하기 위해서는 동물성 단백질 기포제가 사용되어 왔다. 이는 금속분말 기포제가 기포의 생성량이 적어 생산성이 떨어지고 고가이기 때문인 것으로, 투자비용 보다 경제성이 떨어져 효율적으로 사용되지 못하기 때문이다.

종래 현장에서 경량기포콘크리트를 제조하는 방법은 약 20∼30톤의 큰 용기에 약 2%정도의 농도로 유기물 기포 원액을 희석한 다음, 기포액 이송 펌프를 이용하여 발포기로 압송할 때, 고압 콤프레셔에 의해 생성된 압축공기를 발포기로 이송되는 기포액에 분사시켜 기포군을 만들어 몰탈 슬러리와 함께 혼합하는 방법을 주로 사용하고 있다. 여기서, 기포군의 비중을 일반적으로 약 0.035∼0.05정도로 만들어 시멘트 슬러리와 혼합해야 안정된 기포콘크리트가 만들어지는 것으로 되어 있으나, 기포를 만드는 발포기의 형상이나 크기가 각 장비마다 일정하지 않기 때문에 기포군의 품질도 다르게 제조될 수 밖에 없다. 또한, 기포 원액을 희석하는 농도도 작업자에 따라 약 2 중량부에서 7 중량부까지 다르게 희석하므로, 기포군의 비중이 각양각색임은 물론 경량기포콘크리트의 품질이 불균질함은 당연하다고 할 수 있다.

또한, 사용되고 있는 기포 원액이 유기물이기 때문에 기포콘크리트 타설 작업이 끝난 후, 기포 희석액이 남았을 경우 처리가 곤란하고, 남은 기포액을 방치하거나 하수구로 방류했을 경우 부패하여 악취가 발생하는 등의 문제점이 있다.

이같은 경량기포콘크리트는 대개 선발포 방식으로 제조되며, 작업자의 숙련도에 따라 제품의 품질이 불균질하며 타설 후 기포소멸로 인한 함몰현장 균열현상, 단열, 흡음, 방수, 건조속도 저하 등은 현장시공에 있어서, 후속공정지연과 함께 부실시공 등으로 재시공하는 경우가 빈번하며, 공동주택의 윗층과 아래층 소음분쟁으로 인한 민원발생으로 사회적 문제가 되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 작업공정의 단순화와 함께 균질한 제품의 생산이 가능하며, 일체의 장비 없이도 쉽고 빠르게 경량기포콘크리트를 제조하여 설치할 수 있도록 한 고상분말 자기발포제 및 그를 이용한 경량기포 콘크리트를 제공하는데 주된 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적으로는 경량화, 단열화가 가능하면서도 차음 및 내화강도가 보강되도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적으로는 적은 비용으로도 쉽고 빠르게 경량기포콘크리트를 제조하여 사용할 수 있도록 하는데 있다.

이와 같은 목적을 효과적으로 달성하기 위해 본 발명은, 현장타설용 경량기포콘크리트에 있어서: 알루미늄미세분말 20~30 중량부, 초산계 활성탄소 화합물 20~30 중량부, 계면활성제인 알파올레핀계음이온 20~30 중량부, 알킬벤젠계음이온 20~30 중량부의 조성비로 교반 혼합되고, 혼합된 화합물을 4-6시간 18~40℃에서 숙성하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

또한, 알루미늄미세분말, 초산계 활성탄소 화합물, 계면활성제인 알파올레핀계음이온, 알킬벤젠계음이온을 교반 혼합하여 제조한 고상분말자기발포제 0.1~0.5 중량부, 포틀랜드시멘트 70~80 중량부, 규사 20~30 중량부, 생석회 1~5 중량부, 실리카흠 1~5 중량부가 혼합되어 기능성 경량자기 발포 시멘트가 제조되는 한편: 상기 기능성 발포 시멘트 60~70 중량부에 물 30~40 중량부가 혼합되어 제조되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 구체적인 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 고상분말자기발포제는 알루미늄미세분말과 초산계 활성탄소 화합물(목초산)과 계면 활성제인 알파올레핀계음이온과 알킬벤젠계음이온이 교반 혼합되어 제조되는 것을 포함하여 구성된다.

상기 알루미늄미세분말 20~30 중량부, 초산계 활성탄소 화합물 20~30 중량부와 액상인 계면활성제 알파올레핀계음이온 20~30 중량부, 알킬벤젠계음이온 20~30 중량부를 교반 혼합하여 혼합된 화합물을 4~6시간 18~40℃에서 숙성한다. 상기 숙성과정에서 알루미늄미세분말은 초산계 활성탄소 화합물의 알카리 성분과 화학반응에 의해 발열반응을 일으키게 되면서, 물분자를 발산시켜 활성탄소 기능을 가진 고상분말 발포제가 제조되게 된다.

이때, 상기 초산계 활성탄소 화합물은 목초산으로도 일컬어지고 있는데, 상기 목초산은 수량(收量)이 건재(乾材)에서 30% 이상이며, 조목초(粗木醋)에는 목타르가 일부 용해되어 있으나 증류에 의해 분류할 수 있다. 자극적인 냄새가 나는 흑갈색 액체이며, 80% 이상이 물이다. 또한 비중은 1.018~1.030이며, 다량의 아세트산을 함유하고 있고, 이 밖에 메탄올 ·포름산 등 저급 지방산, 아세트산메틸 ·포름알데히드 ·아세트알데히드 ·푸르푸랄 ·아세톤 ·메틸에틸케톤 ·디에틸케톤 ·암모니아 ·메틸아민 ·피리딘 ·톨루엔 ·크실렌 등 수많은 유기화합물이다.

이와 같이 제조된 고상분말 자기발포제는 표 1과 같은 제법으로 이루어지게 되는 것이다.

<표 1>

<고상분말 자기발포제 제법>

한편, 상기한 고상분말 자기발포제 그 기능을 배가시킬 수 있도록 부가재료를 혼합하고 일정비의 물을 혼합하게 되면, 경량기포콘크리트를 제조할 수 있게 된다.

상기 고상분말자기발포제 0.1~0.5 중량부에 포틀랜드시멘트 70~80 중량부를 혼합하고, 규사 20~30 중량부, 생석회 1~5 중량부, 실리카흠 1~5 중량부를 혼합하게 되면, 기능성 경량자기 발포 시멘트가 제조되며, 여기에 물을 일정량 첨가하게 되면, 경량기포 콘크리트가 제조되게 된다.

즉, 상기 고상분말기포제와 포트랜드시멘트에 첨가되는 규사, 생석회, 실리카흠은 재료 특성상 시멘트의 내구성 및 내화강도를 증대시키는 역할을 하게 되며, 이같이 제조된 기능성 발포 시멘트 60~70 중량부에 물 30~40 중량부를 혼합하여 슬러리 시키게 되면, 현장에서도 단시간에 경량기포콘크리트가 제조되어 비내력벽 등에 타설됨으로써, 건축물 등이 견고한 내구성을 갖게 된다.

이렇게 제조된 경량기포콘크리트의 배합비 중 표 2는 규사의 첨가량에 따른 경량기포콘크리트의 발포전과 발포후의 체적비를 비교한 것이다.

<표 2>

<경량기포콘크리트의 배합비>

위와 같은 실험을 한 결과, 본 발명의 경량기포콘크리트는 KSF 2459에 준하는 수치보다 높게 났으며, 타설 후 1~2일 후 후속공정이 가능함으로 단기간에 공사가 이루질 수 있게 되는 것이다. 또한 배합 2와 배합 3은 규사(세골재)의 첨가로 하기 <표3>의 내용과 같이 압축강도가 높이 나타나는 것을 알 수 있었다.

표 3은 경량기포콘크리트의 규사 첨가량에 따른 물성을 나타낸 것이다.

<표 3>

<경량기포콘크리트의 물성>

상기 표 3에 나타난 바와 같이 규사 첨가량을 증가에 따라 절건비중 및 압축강도 등이 크게 증진되는 것을 알 수 있으며, 이 실험의 배합 1과 배합 2는 KSF 2459에 준하는 절건비중이 0.7 이하로 나타났고 배합 3은 규사의 첨가로 절건비중이 상승되는 것을 알 수 있었다.

또한, 본 발명의 경량기포콘크리트를 품질검사전문기관에서 여러가지 시험방법을 통해 그 강도와 열전도율, 절대건조겉보기비중 및 길이변화율, 흡수율을 시험한 결과를 보이는 것을 확인할 수 있었다.

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또한, 도 1은 본 발명의 경량기포콘크리트(10)가 비내력벽체(20)에 타설된 것을 보인 단면도로서, 상기 경량기포콘크리트(10)를 비내력벽체(20)에 타설할 경우, 선발포 방식에서와 같은 타설후의 기포소멸 현상이 없이 콘크리트가 수축 및 함몰되지 않게 된다.

즉, 공동주택이나 고층건물 등의 비내력 벽체(세대간 칸막이) 시공시 상기 비내력벽체(20)의 거푸집을 시멘트보드(30) 및 석고보드(40)를 사용하여 거푸집 사이로 경량자기발포콘크리트를 시공체적물에 적량(약 60~70%)을 주입시키게 되면, 경량자기발포콘크트가 발포 반응을 일으켜 60~120분 사이에서 체적이 점진적으로 증가되어 적층되게 된다. 이때, 체적이 증가된 경량자기발포콘크리트와 거푸집(시멘트보드, 석고보드)은 일체화 되어 견고한 비내력벽체를 구성하게 되는 것이다.

따라서 본 발명에 따른 고상분말 자기발포제 및 경량기포 콘크리트는 작업공정의 단순화와 함께 균질한 제품의 생산이 가능하며, 일체의 장비 없이도 쉽고 빠르게 경량기포콘크리트를 제조하여 설치할 수 있을 뿐만 아니라, 경량화, 단열화가 가능하면서도 차음 및 내화강도가 보강되며, 적은 비용으로도 쉽고 빠르게 경량기포콘크리트를 제조하여 사용할 수 있어 건축물 제작자에게 매우 큰 만족감을 줄 수 있게 되는 것이다.

도 1은 본 발명의 경량기포콘크리트가 비내력벽에 타설된 것을 보인 단면도.

<도면 각 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 경량기포콘크리트 20: 비내력벽체 30: 시멘트보드

40: 석고보드

Claims (2)

1. 현장타설용 경량기포콘크리트에 있어서:

   알루미늄미세분말 20~30 중량부, 초산계 활성탄소 화합물 20~30 중량부, 계면활성제인 알파올레핀계음이온 20~30 중량부, 알킬벤젠계음이온 20~30 중량부의 조성비로 교반 혼합되고, 혼합된 화합물을 4~6시간 18~40℃에서 숙성하여 제조되는 것을 특징으로 하는 고상분말 자기발포제 조성물.
2. 알루미늄미세분말, 초산계 활성탄소 화합물, 계면활성제인 알파올레핀계음이온, 알킬벤젠계음이온을 교반 혼합하여 제조한 고상분말자기발포제 0.1~0.5 중량부, 포틀랜드시멘트 70~80 중량부, 규사 20~30 중량부, 생석회 1~5 중량부, 실리카흠 1~5 중량부가 혼합되어 기능성 경량자기 발포 시멘트가 제조되는 한편: 상기 기능성 발포 시멘트 60~70 중량부에 물 30~40 중량부가 혼합되어 제조되는 것을 특징으로 경량기포 콘크리트.