KR101122038B1 - 초경량 기포콘크리트 조성물 및 이를 이용한 초경량 기포콘크리트 벽체의 제조 방법 - Google Patents

초경량 기포콘크리트 조성물 및 이를 이용한 초경량 기포콘크리트 벽체의 제조 방법 Download PDF

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최덕근
전용희
김경덕
김춘식
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Abstract

본 발명은 시멘트 50 내지 80 중량%, 슬래그 20 내지 50 중량%로 조성된 혼합시멘트와, 상기 혼합시멘트 100 중량부에 대하여, 감수제 0.05 내지 0.2 중량부를 포함하여 이루어지며, 분쇄밀에서 분말도 4000~5000cm2/g로 분쇄하고, 분쇄된 조강형 혼합시멘트 40~70 중량% 와 물 30~60중량%를 교반하여 제조된 조강형 혼합시멘트 몰탈과, 상기 조강형 혼합시멘트 몰탈 50~70중량%와, 동물성 단백질로된 기포제 30~50중량%를 혼합 교반하여 제조된 조성물을 제조된 기포콘크리트를 성형틀에 주입하여 경화시켜 제조함을 특징으로 하는 초경량 기포콘크리트 조성물 및 이를 이용한 초경량 기포콘크리트 벽체의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

초경량 기포콘크리트 조성물 및 이를 이용한 초경량 기포콘크리트 벽체의 제조 방법{Ultra light aerated concrete composition and method of wall using the same}
본 발명은 동물성단백질을 주로하는 기포제로 제조된 기포콘크리트의 바인더를 사용하여 시멘트, 슬래그, 감수제로 조성된 초경량 기포콘크리트 조성물 및 이를 이용한 초경량 기포콘크리트 벽체의 제조 방법에 관한 것이다.
공동주택, 오피스텔 또는 상용건물 등과 같이 대부분의 건축물은 필요에 따라 구간을 분리하여 사용하게 되며 이를 통칭 벽체라 한다. 벽체의 종류는 현장에서 콘크리트 등을 제조업체로부터 공급받아 형틀에 시공하는 습식 벽체가 있으며, 이에 비해 공기단축, 건축비용 절감, 환경자원보호 등의 이유로 이미 공장에서 제조된 벽체를 운반하여 현장에서 조립, 시공한다.
이러한 벽체는 압출패널에 중공을 형성한 제품이나, 경량골재를 이용한 경량모르타르 또는 경량 콘크리트를 적용하는 제품이며 대부분 밀도는 1300 내지 2000kg/m3의 범위가 한계이다. 이러한 경우, 건식벽체 자체의 과도한 중량에 의해 운반의 비효율성이 발생하며, 현장 시공시 공간내 제한된 협소공간으로 수작업에 의존할 수밖에 없는 상황에서, 시공 설치의 정밀성이 떨어지며, 또한 전도의 위험성을 상시 내포하고 문제점과, 고층건축물의 과도한 하중을 유발하고 있다.
상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여, 대한민국등록특허공보 등록번호 제10-0874945호에는 경량단열 모르타르와 이를 이용한 시공방법이 제시되어 있다. 압출 발포스티로폼 30 내지 60 중량부와 시멘트 135 내지 600 중량부를 포함하고, 세라믹 135 내지 300 중량부, 황토 400 내지 500 중량부, 제올라이트 400 내지 500 중량부중 어느 하나 이상을 포함하는 경량 단열 모르타르 조성물 및 물 270 내지 390 중량부를 포함하며, 씰리게이트계의 규산염 2.5 내지 3.5 중량부, 유연성 아크릴 모노머 2.5 내지 3.5 중량부, 천연 라텍스 2.5 내지 3.5 중량부중 어느 하나 이상을 포함하는 경화 조성물을 포함하고, 경량 단열 모르타르 조성물과 경화 조성물이 3.9 : 1 내지 4.9 : 1 중량비를 이루는 경량 단열 모르타르와 이를 이용한 시공방법을 제시하고 있다. 그러나 이는 모래알 형태로 발포한 압출 발포스티로폼, 제올라이트 등을 경량골재로 사용하여 시멘트 모르타르에 혼용한 방법이 공개되어 있고,
동 공보 등록번호 제10-1020653호에는 무기질 시멘트계 경량 판넬의 제조방법이 제시되어 있으며, 보통포틀랜드시멘트 25~45중량% 및 퍼라이트 55~75중량%로 이루어지는 건식 모르타르 100 중량부에 대해, 배합수 40~50 중량부, 폐기공 형성용 동물성 기포제 0.05~0.2중량부, 나프탈렌계 유동화제 0.1~2중량부, 폴리사카라이드계 증점제 0.01~0.1중량부 혼합하는 단계 및 상기 혼합물을 형틀로 성형하는 단계를 포함하고 있다. 이는 퍼라이트를 경량골재로 사용한 패널제조에 관한 기술이 기재되어 있으며,
동 공보 등록번호 제10-0545158호에는 기포콘크리트용 기포제 조성물이 제시되어 있으며 황산알루미늄, 폴리비닐알콜, 식물성오일, 포름알데히드 및 지방산 알콜로 이루어진 통상의 경량기포 콘크리트용 기포제 조성물에 있어서, 상기 콘크리트용 기포제 조성물에 2가 알콜로서의 글리콜 성분과, 수산화알루미늄을 더 혼합되되, 상기 혼합물들은 전체중량에 대하여 상기 황산알루미늄은 18 내지 24중량%, 상기 폴리비닐알콜은 2 내지 6중량%, 상기 식물성오일은 10 내지 20중량%, 상기 포름알데히드은 0.5 내지 5중량%, 상기 2가 알콜로서의 글리콜 성분 0.5 내지 5 중량%, 상기 수산화알루미늄은 2 내지 10 중량% 및 나머지는 지방산 알콜인 것을 특징으로 하고 있다. 이는 온돌바닥에 사용되는 기포콘크리트의 식물성 기포제의 조성에 관한 기술이 공개되어 있고,
동 공보 등록번호 제10-0290502호에는 장석을 이용한 경량 기포콘크리트 및 이의 제조방법이 제시되어 있으며, 시멘트 약 50 내지 90 중량부와, 장석 입도 약 60～120목의 약 10 내지 50 중량부를 포함하며, 이러한 경량기포콘크리트는 시멘트 약 50 내지 90 중량부와, 장석 약 10 내지 50 중량부를 혼합한 원료에 시멘트 기준으로 물을 약 40 내지 60중량부를 첨가하여 슬러리를 만들고, 상기 슬러리에 기포제에 의해 생성된 기포군을 소정량 첨가하여 소정의 시간동안 혼련함으로써, 제조기술이 제시되어 있다.. 이는 장석을 경량골재로 한 경량기포콘크리트 제조방법에 관한 기술이 기재되어 있으며,
동 공보 등록번호 제10-0120101호에는 경량기포콘크리트 제조방법이 제시되어 있으며, 페건자재, 폐제지류를 경량골재로 한 경량 기포 콘크리트의 제조방법에 관한 것으로 특히, 입자화되거나 분쇄된 폐슬레이트 및 폐천장재와, 수분이 함유된 상태로 분쇄된 폐지 슬러리 및 분말상태로 소성 처리된 폐지 슬러리를 물과 시멘트로 혼합하고, 여기에 발포시킨 동물성 단백질 기포제 희석액을 주입하고 혼합하여 경량 기포 콘크리트를 제조하는 방법이 제시되어 있다. 이는 폐지류나, 폐건자재 등을 경량골재로 한 경량기포콘크리트 제조방법이 공개되어 있고,
동 공보 등록번호 제10-5067729호에는EVA(Ethyrene Vinyl Acetate) 합성수지를 5mm 입자로 분쇄, 가공한 후 섬유질을 첨가하여 구성에는한 경량골재 폴리쉘 16㎏을 기포가 혼합된 상기 시멘트슬러리에 첨가하여 최종적으로 믹싱(Mixing)후 경화시키는 단계;를 거쳐서 경량기포콘크리트를 제조하는 것을 특징으로 하는 고단열 기포콘크리트의 제조방법이 제시되어 있으며, 이는 폴리쉘, 본드폴 등을 경량골재로 한 경량기포콘크리트 제조방법가 기술되어 있으며,
동 공보 등록번호 제10-0550827호에는 기포코크리트를 이용한 웰빙패널이 제시되어 있으나 석회성질원료 30～60 중량부, 규산성질원료 20～50중량부, 식물성 섬유 5～8중량부, 메타카올린 5～20중량부, 발포질석 5～10중량부, 발포제 1～5중량부 및 물 30～100 중량부로 이루어진 기포콘크리트 패널의 양측면에, 게르마늄분말 100 중량부에 흙고화제 20～40 중량부 및 물 40～60 중량부가 첨가된 다수개의 기능성 자갈이 일체형으로 이루어지되, 상기 기능성 자갈은 내부에 빈공간을 구비하는 볼 형상을 구비하고, 상기 흙고화제는 활석, 벤토나이트, 규사, 탄산칼슘, 제오라이트를 단독 또는 2종 이상을 혼용한 무기물분말과, 폴리아크릴산염의 가교물로 이루어진 흡수성 수지와, 폴리아크릴아미드, 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide), 히드록시 에틸 셀룰로오스(hydroxy ethyl cellulose)를 단독 또는 2종 이상을 선택혼합한 수용성 고분자로 이루어진 것을 특징으로 하는 기포콘크리트를 이용한 웰빙패널이 제시되어 있으며, 이는 기포콘크리트 양측면에 이온방출물질이 함유된 기능성 자갈을 일체화 하는 기술이 공개되어 있고,
동 공보 등록번호 제10-0292037호에는 경량 단열 기포콘크리트용 조성물이 제시되어 있으나 식물성 기포제 0.1～0.2 중량%, 시멘트 62～65 중량%, 나머지가 물로 조성물을 특징으로 기술이 공개되어 있다. 이는 식물성 기포제를 사용함에 따른 최적 조성에 관한 기술이 공개되어 있음을 알 수 있다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술은 중량를 감소시키기 위해 시멘트 모르타르에 발포된 발포스티로폼볼 또는 퍼라이트와 같이 경량골재를 첨가하는 방식을 사용하고 있으나, 첨가량이 증가할수록 급격한 강도 저하와, 응결시간의 증가로 인해 경량화에 미치지 못하는 한계성을 나타내고 있으며, 또 다른 종래 기술은 기포콘크리트에 사용되는 기포제의 안정성을 높여 중량감소를 유도하고 있으나, 1종 포틀랜트 시멘트를 사용하는 경우, 단위수량을 높게 배합해야만 하는 기포콘크리트의 특성상 응결시간이 증가하여, 선발포 혼합된 기포군이 경화과정에서 소포현상이 크게 나타나, 침하 및 상부와 하부 위치에 따른 밀도 분리가 나타나는 문제점을 나타내고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 초경량 건식벽체 조성물에 대한 개발이 필요한 실정이다.
따라서, 종래 건식벽체 조성물과 비교하여, 기포콘크리트의 바인더로 조강성 혼합시멘트를 사용하여 밀도700kg/m3 이하의 초경량화 건식벽체를 제조함으로, 생산효율 증대와 함께 자중에 의한 운반, 현장 조립공정에 대한 문제점을 해결하기 위한 초경량 건식벽체의 개발이 필요한 실정이다.
기포콘크리트 바인더로 1종 포틀랜트 시멘트만 사용하면, 과도한 물시멘트비에(통상 시멘트 중량부 70~80%)에 의해 시멘트 응결이 지연되게 되며, 이로 인해 혼합된 기포군이 소포가 되는 현상이 크게 나타나게 되며, 이를 소포에 의한 침하현상 이라 한다. 이러한 침하현상을 개선하지 못하면 경량화가 어렵게 된다. 따라서 본 발명은 조강성 혼합시멘트를 이용하여 혼합된 기포군이 소포가 되기 전에 시멘트 페이스트가 구조적 메트릭스가 형성되어 침하현상을 제거하고자 하였다.
기포콘크리트의 바인더로 조강형 혼합시멘트를 사용하여 초경량 건식벽체를 제조하고, 생산효율 향상 및 조기출하를 위한 공장생산형 건식벽체 제품의 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 기포콘크리트의 바인더로 조강형 혼합시멘트를 사용하여 초경량 건식벽체를 제조하는 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 시멘트 60 내지 90 중량%, 슬래그 10 내지 40 중량%로 조성된 혼합시멘트와, 상기 혼합시멘트 100 중량부에 대하여, 감수제 0.05 내지 0.2 중량부를 포함하여 이루어지며, 분쇄밀에서 분말도 4000~5000cm2/g로 분쇄하고, 분쇄된 조강형 혼합시멘트 50~80 중량% 와 물 20~50중량%를 교반하여 제조된 조강형 혼합시멘트 슬러리와, 상기 조강형 혼합시멘트 슬러리 90~99중량%와, 기포제 1~10중량%를 혼합 교반하여 제조된 기포콘크리트를 성형틀에 주입하여 경화시켜 제조함을 특징으로 하는 초경량 기포콘크리트 벽체 조성물을 포함한다.
또한 본 발명은 상기 초경량 건식벽체의 제조 방법으로써, 상기 조강형 혼합시멘트 조성물 및 제조방법에 의해 제조된 조강형 혼합시멘트를 1M3의 용적으로 제조시 50~80 중량%, 혼합수는 20~50중량%로 혼합하고 교반하여 시멘트 슬러리를 제조하는 제1단계, 폴리펩타이드 화합물을 주성분으로 하는 동물성기포제, 또는 폴리아크릴레이드 화합물을 주성분으로 하는 식물성기포제를 물과 1 : 25~50 중량%의 비율로 희석한 후, 압축공기에 의해 발포시켜 제조하는 제2단계, 제1단계에서 제조된 시멘트 슬러리 90 내지 99 중량%와 제2단계에서 제조된 기포군을 1 내지 10중량%의 비율로 혼합 교반하는 제3단계, 제3단계에 의해 제조된 기포콘크리트를 성형틀에 주입하여 경화시키는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초경량 건식벽체를 제조방법을 제공하는 것이 본 발명이 이루고자 하는 과제 해결 수단인 것이다.
본 발명에 따르면, 기포콘크리트 바인더로 1종 포틀랜트 시멘트를 사용하면, 과도한 물시멘트비에(통상 시멘트 중량부 70~80%)에 의해 시멘트 응결이 지연되게 되며, 이로 인해 혼합된 기포군이 소포가 되는 현상이 크게 나타나게 되며, 이를 소포에 의한 침하현상이라 칭한다.
이를 통해 종래의 기포콘크리트 조성물과 비교하여 약 20%정도 조강성이 향상됨에 따라 소포현상이 감소되고 침하율이 대폭 향상되어 초경량화 건식벽체를 제조할 수 있으며, 이로 인해 생산효율 증대와 함께 자중에 의한 운반, 현장 조립공정에 대한 문제점을 대폭 개선시킬 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성시키기 위하여, 본 발명은 시멘트 60 내지 90 중량%, 슬래그 10 내지 40 중량%로 조성된 혼합시멘트와,
상기 혼합시멘트 100 중량부에 대하여, 감수제 0.05 내지 0.2 중량부를 포함하여 이루어지며, 분쇄밀에서 분말도 4000~5000cm2/g로 분쇄하고, 분쇄된 조강형 혼합시멘트 50~80 중량%와 물 20~50중량%를 교반하여 제조된 조강형 혼합시멘트 슬러리와, 상기 조강형 혼합시멘트 슬러리 90~99중량%와, 기포제 1~10중량%를 혼합 교반하여 제조된 기포콘크리트를 성형틀에 주입하여 경화시켜 제조함을 특징으로 하는 초경량 기포콘크리트 조성물 및 이를 이용한 초경량 기포콘크리트 벽체의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 기포콘크리트의 바인더로 조강형 혼합시멘트를 사용하여 초경량 벽체를 제조하고, 생산효율 향상 및 조기출하를 위한 공장생산형 건식벽체 제품의 조성물 및 이의 제조하는 초경량 기포콘크리트 조성물 및 이를 이용한 초경량 기포콘크리트 벽체의 제조 방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명에서 사용되는 용어를 다음과 같이 정의하기로 하였다.
1)시멘트 : 통상 시멘트라 함은 점토, 철광석, 석회석, 규석 등의 원료를 제조후 1200~1400℃의 온도에서 소성하고 분쇄하는 공정에 의해 제조되는 것을 말한다.
종류로는 보통 포틀랜드시멘트, 조강 포틀랜드시멘트, 초조강 포틀랜드시멘트, 중용열 포틀랜드시멘트, 내황산염 포틀랜드시멘트, 백색 포틀랜드시멘트가 있다.
본 발명에서 사용되는 시멘트는 1종 포틀랜트 시멘트, 슬래그 시멘트, 조강시멘트 등의 각종 혼합시멘트를 사용할 수 있으며, 경제성을 고려하여 선택할 수 있다. 상기 시멘트는, 슬래그를 포함하는 시멘트조성물의 시멘트 60 내지 90 중량%로 포함될 수 있다
2)혼합시멘트 : 제철공장에서 선철을 만들 때 발생되는 고로슬래그, 활성도가 높은 화산재나 산성백토 등 실리카, 화력발전소의 보일러 연소시 발생되는 플라이애쉬와 같은 반응성 포졸란 물질을 보통 10 : 40 중량%의 비율로 포틀랜드시멘트와 혼합하여 제조된 시멘트를 말하며, 종류로는 고로시멘트, 실리카시멘트, 플라이애쉬시멘트가 있다. 포틀랜트시멘트와 다른점은 포졸란 반응에 의한 경화메카니즘을 포함하고 있어, 경화시 발생되는 수화열이 적어, 응결이 늦고, 초기강도가 낮으나, 장기재령은 보통 포틀랜드시멘트와 유사하다.
본 발명의 혼합시멘트는 시멘트 60 내지 90 중량%, 슬래그 10 내지 40 중량%로 조성되어 있다.
3)조강형 혼합시멘트 : 조강포틀랜드시멘트나 초조강 포틀랜드시멘트는 조기강도를 위한 제품제조에 적합하나, 단가가 매우 높아 경제성을 확보한 벽체를 제조하기 어렵다.
따라서 본 발명에서는 혼합시멘트의 단점인 수화반응이 늦어 초기경화가 지연되는 현상을 보완하기 위해 조강성을 나타내면서 경제성 있는 제조단가를 나타낼 수 있는 조강형 혼합시멘트를 제조하게 되었다.
보통 포틀랜드시멘트 60 내지 90 중량%와 슬래그는 분말도 3500내지 4000cm2/g 의 원료 10 내지 40 중량%, 혼화제는 리그닌설포네이트계 화합물, 폴리멜라민설포네이트계 화합물, 폴리나프탈랜설포네이트계 화합물, 풀리카르본산계 화합물 등을 단독 또는 2종 이상 혼합된 0.05 내지 0.2 중량%를 혼합한 후 분쇄하여 분말도 4000~5000cm2/g로 제조된 것을 말한다.
본 발명의 조강형 혼합시멘트는 시멘트 60 내지 90 중량%, 슬래그10 내지 40 중량%로 혼합시멘트를 제조하고, 상기 혼합시멘트 100 중량부에 대하여, 감수제 0.05 내지 0.2 중량부를 첨가하여 조강형 혼합시멘트를 제조한다.
4)조강형 혼합시멘트 효과 : 슬래그의 혼합이 본 발명 범위보다 많게 되면, 분말도를 높인다 하여도 조강성이 나타나지 않으며, 범위보다 적게 되면, 경제성의 효과가 미약하다.
보통 포틀랜드시멘트와 슬래그만을 혼합하여 분말도를 4000~5000cm2/g으로 제조하게 되면 비표면적이 높게 되어 워커빌리티를 확보하는데 많은 혼련수를 필요로 한다. 이에 따라서 조강성이 반감되게 되며, 혼련수의 증가를 감소시키기 위해 혼화제를 사용하였다. 혼화제의 사용이 발명범위보다 많게 되면 과다한 유동성에 의해 물과 혼합시멘트 입자가 분리되게 되며, 발명 범위보다 적게 되면, 혼련수의 감소 효과가 미약하다.
따라서 혼합시멘트의 단점을 보완하면서 조강 포틀랜드시멘트 보다 경제성 있는 조강형 혼합시멘트를 제조하였다.
본 발명의 초경량 벽체 조성물은 조강형 혼합시멘트, 물, 기포제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
슬래그는 제철 및 제강 과정에서 생성되는 부산물이며, 형상으로는 괴재, 분쇄된 미분말, 분쇄된 미분말과 석고를 혼합한 분슬래그 등이 이에 속하며, 혼합시멘트의 10 내지 60 중량%로 포함될 수 있다
감수제는 리그닌설포네이트계 화합물, 폴리멜라민설포네이트계 화합물, 폴리나프탈랜설포네이트계 화합물, 풀리카르본산계 화합물 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 조강성을 나타내는 화합물이 상기 혼화제와 혼합된 것이면 더욱이 바람직하다.
제조된 조강형 혼합시멘트는 분쇄밀을 이용하여 분말도 4000~5000cm2/g로 분쇄 제조 한다.
시멘트, 슬래그를 각각 먼저 분쇄한 후 혼합하면, 동일한 분말도로 제조한다 하면 조강성능이 혼합 후 분쇄한 것에 비해 효과가 적게 나타난다. 이는 균일한 혼합이 어렵고, 입자의 조립율이 연속적이지 못해 충전율이 낮아지기 때문이다.
본 발명에서 사용되는 기포제는 동물성, 식물성 기포제에서 선택된 어느 하나의 기포제로서 다음과 같다.
1)동물성기포제는 폴리펩타이드 화합물로 구성되어 있으며, 동물의 각질을 분해한 천연 고분자 물질을 말한다. 포막 안정성이 좋아 높이가 있거나 두께가 있는 구조물에 시공하기가 적합하다. 경량벽체에 있어 동물성 기포제 사용이 바람직하다.
2)식물성기포제는 폴리아크릴레이드 계통의 화합물로 계면활성화제에 기포안정제, 점도제 등을 첨가하여 제조된 기포제를 말한다. 포막은 동물성기포제에 비해 약하나, 유동성이 우수하여 두께는 얇고 넓은 면적을 시공하기에 적합하다.
구분 동물성기포제 식물성기포제
주성분 동물의 혈액, 카제인, 젤라틴 폴리아크릴레이드 계통
물리적성질 pH7, 비중1.2, 담황색 pH7, 비중1.12, 백색
기포형태 독립기포 연결기포
장점 탄력이 좋다
안정성이 좋다		 포막이 크다
작업성 우수
단점 악취
부식의 원인
장기보존 곤란		 포막이 동물성에 비해 약함
또한, 본 발명은 1M3의 용적으로 제조를 기준으로 할 때 조강형 혼합시멘트 50 내지 80 중량%, 물 20 내지 50중량 혼합하고 교반하여 조강형 혼합시멘트 슬러리를 제조하는 제1단계, 기포제를 물과 1 : 25 내지 50 중량%의 비율로 희석한 후, 압축공기에 의해 발포시켜 제조하는 제2단계, 제1단계에서 제조된 조강형 혼합시멘트 슬러리 90내지 99 중량%와 제2단계에서 제조된 기포군을 1 내지 10 중량%의 비율로 혼합 교반하는 제3단계, 제3단계에 의해 제조된 기포콘크리트를 성형틀에 주입하여 경화시키는 제4단계를 포함 한다.
조강형 혼합시멘트슬러리를 제조 할 때 조강형 혼합시멘트 조성물의 제조방법에 의해 제조된 조강형 혼합시멘트는 50~80중량% 범위에서 선택할 수 있으며, 이 범위보다 적게 사용되면, 조기강도의 효과가 적고 낮은 압축강도에 의해 벽체의 기능을 상실하고, 이보다 범위보다 높으면 성형틀의 충전시간 확보가 어렵다. 물은 시멘트 경화에 영향을 주지 않는 것을 사용하면 되며, 목표한 조강성과 성형틀에 충진성을 확보하기 위해서는 20 내지 50%를 넣고 전용믹서로 교반하는 것이 바람직하다.
본발명의 기포제를 발포 제조 할 때 사용되는 동물성 기포제는 구조식과 같이 폴리펩타이드 단백질 구조로 되어 있으며, 구조식 중 R은 물에 녹지 않고 기름성분과 친한 친유성 분자를 말하며, C-O-O- 카복실 그룹 중 음이온 계면활성제로서 기포 생성력을 우수하게 하며, NH는 아민류 이고 시멘트와 혼합된 후 기포의 안정성을 향상 시키며, 또한 pH7의 중성이고, 비중1.2의 담황색을 가진 액상의 동물성기포제를 특징으로 하며,
Figure 112011058670484-pat00001

식물성 기포제는 구조식과 같이 폴리아크릴레이드 계통의 구조로 되어 있으며, 구조식 중 R은 물에 녹지 않고 기름성분과 친한 친유성 분자를 말하며, (CH2CH2O)3의 에틸렌옥사이드는 2몰과 5몰도 범위 내 포함 하고 있다. 구조내 SO3 -Na+는 물에 녹아 기포 생성력을 높이는 음이온성 계면활성제의 특성을 나타낸다. 또한 pH7의 중성이고, 비중 1.12의 백색을 가진 액상의 식물성기포제를 물과 1 : 25~50 중량%의 비율로 희석한 후, 3.5 내지 4.5kg/㎠의 압축공기와 함께 발포관을 통과 시켜 제조하는 단계로 물과 기포제 희석비율이 낮으면 발포된 기포셀이 커지며, 포막강도가 악해 쉽게 소포가 되며, 기포제의 희석비율이 높으면, 기포셀이 작아지고, 포막강도가 높아지나 기포군의 응집력에 의해 시멘트슬러리와의 교반이 어렵게 된다.
제1단계에서 제조된 조강형 혼합시멘트 슬러리와 90 내지 99중량%와 제2단계에서 제조된 기포군을 1 내지 10중량%의 비율로 혼합 한다. 기포군의 혼합 비율은 경량화에 직접적인 영향을 주는 요인이며, 다량의 기포군을 혼합하여도 침하되지 않는 것이 경량화의 중요 기술이다. 교반은 분당 회전수 100 내지 1000RPM의 범위가 바람직하며, 교반날개는 트윈샤프트 방식이 효율이 좋다. 교반속도가 너무 빠른 경우 교반시 소포가 발생할 수 있다.
제3단계 제조공정에 의해 제조된 기포슬러리를 성형틀에 충전하는 제4단계로 이송은 유압식 또는 유체 로터방식의 펌프를 사용함이 바람직하며, 주입호스를 성형틀의 바닥에 내려 충전시키는 것이 낙하에 의한 재료분리를 방지할 수 있다. 본 발명에 의해 제조된 기포슬러리는 충분한 충전성을 확보하고 있어 진동테이블이나, 봉바이브레이터 등의 진동기구는 별도로 사용하지 않아도 되므로 경제적인 제조가 가능하다.
성형틀 충전 후 20분 이내 양생실로 이동이 가능하며, 이후 진동 및 이동은 침하를 야기할 수 있으므로 주의 하여야 한다. 초결은 교반후 3 내지 8시간부터 시작되어 종결은 5 내지 10시간 이내 완료된다. 초결과 종결 시간은 조강형 혼합시멘트의 사용량에 따라 범위가 조절 가능하며, 생산 공정에 따라 조절 하여야 한다.
성형틀에서의 분리는 압축강도 2kg/㎠ 이상 이면 가능하며, 이는 성형틀 충전 후 7 내지 15시간 이내의 조절이 가능하다. 이 또한 생산 공정에 최적화하여 조절하여야 한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당 업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구 범위에 속하는 것도 당연하다.
실시예 1~4
1M3의 용적으로 제조를 기준으로 할 때, 조강형 혼합시멘트 300~500kg, 물 150~ 250kg을 혼합하고 교반하여 조강형 혼합시멘트 슬러리를 제조하고(제1단계)
기포제 0.51~0.75kg과 물25~37kg을 투입하여 희석한 후, 3.5 내지 4.5kg/㎠의 압축공기에 의해 발포시켜 제조하며(제2단계)
상기에서 제조된 조강형 혼합시멘트 슬러리 450~900kg과 기포제와 물을 25.5~37.7kg 혼합하여 발포시켜 제조된 기포군을 분당 회전수 100 내지 1000 RPM의 교반기내에서 혼합 교반(제3단계)하여 초경량 기포콘크리트 조성물 1M3를 제조한 후, 제3단계에 의해 제조된 초경량 기포콘크리트 조성물을 유압식펌프 또는 유체 로터 방식의 펌프로 성형틀에 주입하여 경화시키(제4단계)되,
성형틀 충전 후 7~15시간 경화시켜 압축강도 2kg/㎠ 이상이 발현된 때 성형틀을 분리하여 초경량 기포콘크리트 벽체를 제조하였다.
실험 예)
1) 시멘트 및 혼합시멘트 비교실험 예
시멘트 및 혼합시멘트 비율에 따른 응결시간 비교 배합비
구 분 1종 보통
포틀랜드시멘트		 슬래그 고성능감수제 계
비교예 100% -

B×0.1%

 100.0
실시예1 80 20% 100.0
실시예2 60 40% 100.0
실시예3 20 80% 100.0
실시에4 - 100% 100.0
시멘트 및 혼합시멘트 비율에 따른 응결시간 비교 결과
항목

 분말도
(㎠/g)
 응결시간
초결 종결
비교예1 1종 보통
포틀랜드시멘트		 3200 3:50 6:15
실시예1 혼합시멘트 4500 3:00 5:20
실시예2 혼합시멘트 4500 4:40 8:00
실시예3 혼합시멘트 4500 7:00 18:25
실시에4 혼합시멘트 4500 측정불가 측정불가
분말도에 따른 응결 및 물리적 특성 비교 배합비
구 분 1종 보통
포틀랜드시멘트		 슬래그 고성능감수제 계
비교예1

80%

20%

B×0.1%
 100.0
실시예1 100.0
실시예2 100.0
실시예3 100.0
실시예4 100.0
분말도에 따른 응결 및 물리적 특성 비교 결과
항목 분말도
(㎠/g)
 응결시간 압축강도
 비중
초결 종결 1일 3일
 7일
 28일
비교예
1		 1종보통
포틀랜드시멘트		 3200 3:50 6:15 98 223 275 345 3.15
실시예1 혼합시멘트
 3200 3:45 6:20 85 210 277 355 3.14
실시예2 혼합시멘트
 4000 3:20 5:45 102 221 283 362 3.14
실시예3 혼합시멘트
 4500 3:00 5:20 108 232 286 365 3.14
실시예4 혼합시멘트
 5000 2:45 5:00 115 245 307 373 3.14
2)기포콘크리트 적용 실험 예
혼합시멘트 사용량에 따른 기포콘크리트 배합비 및 특성 비교 결과
구분
 혼합시멘트 혼합수 W/B 기포군 Sum 기포
슬러리밀도		 기포
건조밀도
(kg) (L) (kg) (%) (L) (L) (ton/m3)
비교예1 300 95.5 150 50 754.5 1000 0.49 0.37
실시예1 350 111.5 175 50 713.5 1000 0.56 0.42
실시예2 400 127.4 200 50 672.6 1000 0.63 0.47
실시예3 450 143.3 275 50 581.7 1000 0.74 0.52
실시예4 500 159.2 250 50 590.8 1000 0.78 0.58
고분말도 혼합시멘트 및 혼합재 성능비교 실험
구분 W/C
(%)		 24H 압축강도
(kgf/㎠)		 24H 부착강도
(kgf/㎠)		 비고
OPC 55 2.6 1.2 2개 계면탈락, 1개 모체부착
OPC+감수제 45 6.7 1.7 3개 모두 모체부착
고분말도 혼합시멘트 55 9.1 1.8 3개 모두 모체부착
OPC +NaCl 1% 55 4.8 1.3 3개 모두 모체부착
OPC + K2SO4 1% 55 3.4 1.1 2개 모두 계면탈락
경화시간에 따른 마감 보드 부착강도 실험 결과
구분 압축강도
(kgf/㎠)		 부착강도
(kgf/㎠)		 함수율
(%)		 건조밀도
(g/㎤)
실시예1 1시간 5.2 2.4 15 0.63
실시예2 2시간 6.7 2.3 15 0.63
실시예3 3시간 7.5 2.5 14 0.62
실시예4 6시간 8.4 2.8 14 0.62
본원발명과 종래기술 비교
구분 종래기술 실시예1
Flow(mm) 측정불가 200
기포슬러리 밀도(g/㎤) 700 800

압축강도(kgf/㎠)		 24H 5.7 8.3
5일 18 23
증기양생 22 28
부착강도(kgf/㎠) 24H 1.3 2.1
함수율(%) 13 20
건조밀도(g/㎤) 0.72 0.56

Claims (7)

  1. 초경량 기포콘크리트 조성물에 있어서,
    시멘트 60 내지 90 중량%, 슬래그 10 내지 40 중량%로 조성된 혼합시멘트와,
    상기 혼합시멘트 100 중량부에 대하여, 감수제 0.05 내지 0.2 중량부를 포함하여 이루어지며, 분쇄밀에서 분말도 4000~5000㎠/g로 분쇄하고, 분쇄된 조강형 혼합시멘트 50~80 중량% 와 물 20~50중량%를 교반하여 제조된 조강형 혼합시멘트 슬러리와, 상기 조강형 혼합시멘트 슬러리 90~99중량%와, 기포제 1~10중량%로 조성되고,
    상기 감수제는 리그닌설포네이트계 화합물, 폴리멜라민설포네이트계 화합물, 폴리나프탈랜설포네이트계 화합물, 풀리카르본산계 화합물 중에서 선택된 어느 하나의 화합물 또는 2종 이상 혼합되며,
    상기 기포제는 동물성 기포제와 식물성 기포제를 포함하고 상기 동물성 기포제는 하기 구조식과 같이 폴리펩타이드 단백질 구조이며, pH7의 중성이고, 비중1.2의 담황색을 가진 액상의 동물성기포제
    Figure 112011104289987-pat00004

    R은 물에 녹지 않고 기름성분과 친한 친유성 분자;
    C-O-O-는 카복실 그룹 중 음이온 계면활성제;
    NH는 아민류;
    식물성 기포제는 하기 구조식과 같이 폴리아크릴레이드 계통의 화합물을 주성분으로 하며 pH7의 중성이고, 비중 1.12의 백색을 가진 액상의 식물성기포제
    Figure 112011104289987-pat00005

    R은 물에 녹지 않고 기름성분과 친한 친유성 분자;
    (CH2CH2O)3의 에틸렌옥사이드는 2몰과 5몰도 범위 내 포함;
    SO3 -Na+는 음이온성 계면활성제;
    중에서 선택된 어느 하나의 화합물을 물과 중량대비 1 : 25~50 로 조성되어 있음을 특징으로 하는 초경량 기포콘크리트 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 초경량 기포콘크리트 조성물을 이용한 초경량 기포콘크리트 벽체의 제조 방법에 있어서,
    1M3의 용적으로 제조를 기준으로 할 때 조강형 혼합시멘트 50~80 중량%, 혼합수는 혼합시멘트 중량부의 20~50%로 혼합하고 교반하여 시멘트 슬러리를 제조하는 제1단계;
    기포제를 물과 1 : 25~50 중량%의 비율로 희석한 후, 3.5 내지 4.5kg/㎠의 압축공기에 의해 발포시켜 제조하는 제2단계;
    제1단계에서 제조된 시멘트 슬러리와 제2단계에서 제조된 기포군을 1M3의 용적으로 제조를 기준으로 할 때 시멘트 슬러리 90 내지 99중량%와 기포군 1내지 10중량%의 비율로 혼합 교반하는 제3단계;
    제3단계에 의해 제조된 기포콘크리트를 성형틀에 주입하여 경화시키는 제4단계를 포함하여 제조함을 특징으로 하는 초경량 기포콘크리트 조성물을 이용한 초경량 기포콘크리트 벽체의 제조 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 제1단계에서 제조된 시멘트 슬러리와 제2단계에서 제조된 기포군을 혼합 교반하는 제3단계는 1M3의 용적을 기준할 때 2단계에서 제조된 기포군을 1 내지 10 중량% 비율로 혼합 하며, 교반은 분당 회전수 100 내지 1000RPM의 전용믹서로 혼합하는 것을 특징으로 하는 초경량 기포콘크리트 조성물을 이용한 초경량 기포콘크리트 벽체의 제조 방법.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 제3단계 제조공정에 의해 제조된 기포슬러리를 성형틀에 충전하는 제4단계는 유압식 또는 유체 로터방식의 펌프를 사용하여 이송하며, 이송호스를 성형틀의 바닥에 내려 충전하는 것을 특징으로 하는 초경량 기포콘크리트 조성물을 이용한 초경량 기포콘크리트 벽체의 제조 방법.
  7. 청구항 4에 있어서, 상기 제4단계의 성형틀에서의 분리는 압축강도 2kg/cm2 이상, 또는 성형틀 충전 후, 7 내지 15시간 내 성형틀 분리를 특징으로 하는 초경량 기포콘크리트 조성물을 이용한 초경량 기포콘크리트 벽체의 제조 방법.
KR1020110075524A 2011-07-29 2011-07-29 초경량 기포콘크리트 조성물 및 이를 이용한 초경량 기포콘크리트 벽체의 제조 방법 KR101122038B1 (ko)

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