KR101916081B1 - 건설재료 혼합물 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 첨가제로서 건설재료 건식 혼합물에 관한 것이다. 건설재료 건식 혼합물은 포졸란 기질과 광촉매를 포함한다. 상기 포졸란 기질과 광촉매는 건식 혼합물로 존재한다. 상기 시멘트를 함유하지 않는 건식 혼합물은, 상기 광촉매는 2nm 내지 100nm 사이의 제1 입자 크기를 갖고, 상기 포졸란 기질은 0.1 μm 내지 1mm 사이의 입경을 갖는 플라이 애쉬의 최소 90 중량%로 구성된다. 상기 기질 및 광촉매는 기질의 표면 위에 광촉매가 적어도 부분적으로 분산되도록 집중적으로 혼합되었다. 상기 건설재료 건식 혼합물은 촉매에 대한 다른 포졸란 기질의 사용에 비하여 콘크리트의 공정성을 개선한다.

Description

건설재료 혼합물 및 그의 제조방법 {CONSTRUCTION MATERIAL MIXTURE, A METHOD FOR PRODUCING SAME, AND USE THEREOF}

본 발명은 건설재료 혼합물에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 모르타르 혼합물과 콘크리트 혼합물의 기능적인 첨가물로 사용될 수 있는 건식 건설재료 혼합물에 관한 것이다.

본 발명의 기술 분야에서는 다양한 건설재료가 공지되어 있다. 건설산업의 시공에는 모르타르 및 콘크리트 같은 성형 건설소재가 특히 사용된다. 예를 들어, 콘크리트는 결합제(binder), 시멘트, 물, 및 과립(granulation), 그리고 선택적으로 기능적인 특성에 영향을 미치는 추가의 첨가제로 구성된다.

이러한 건설재료 부품 및 건설재료의 요구조건은 용도에 따라 매우 다양하다. 한편, 콘크리트의 등장은 최고 품질의 건설재료라는 결과를 가져왔다. 또한, 콘크리트는 미적 외관 또는 특정 부가기능의 장점과 같은 추가 요구조건을 달성할 것으로 기대된다. 상대적으로, 콘크리트 첨가제 또는 콘크리트 첨가물은 습식 콘크리트의 특성(예를 들어 공정성 및 처리시간) 및/또는 경화 콘크리트의 특성(예를 들어 저항성)을 개선한다. 이러한 첨가제 및 첨가물은 바람직한 특성을 개선시키면서, 다른 관련 특성을 지나치게 해치지 않는 방식으로 사용된다.

콘크리트 첨가제로 잘 알려진 하나의 첨가제는 광촉매 물질로서, 그 대표적인 예는 이산화티타늄(TiO₂)이 있다.

국제특허공보 제WO2010002934A2호는 시멘트, 이산화티타늄, 발열성 실리카 및 펄라이트(perlite)를 포함하여 다른 성분들로 이루어진 화재 및 내열성 건설재료가 개시되어 있다.

국제특허공보 제WO2008/142205호는 광촉매 활성물질을 포함하는 기질을 개시한다. 특히, 이 기재 입자들은 금속 슬래그(metallurgical slag), 예를 들어 슬래그 모래(slag sand)로 구성된다.

이러한 광촉매는, 전자기 방사선, 특히 UV 방사선 및 가시광선의 영향 하에서, 콘크리트와 접촉하면 즉시 유기 화합물의 분해에 유리한 효과를 가질 수 있다. 게다가, 그들은 질소산화물 및 설폭시산화물과 같은 무기 대기오염 물질의 감축에 또한 기여할 수 있다.

대표적인 광촉매로는 KRONOS 사의 상표명 "KRONOClean"으로 시판되는 제품이 있다.

이러한 광촉매는 기술적인 이유 때문에 바람직하게는 수성제제로서 사용되고 습식 콘크리트를 제조할 때 첨가될 수 있다.

국제특허출원 제WO98/05601 A1호에는 유압 결합제와 광촉매 입자를 혼합하여 건설재료 혼합물로 제공하는 것이 개시되었다. 국제특허출원 제WO2009/080647A1호에는 상기 광촉매 성분이 기질, 예를 들어 메타카올린(metakaolin) 기질에 입자가 분산될 수 있다는 것이 개시되었다.

하지만, 최종 생성된 콘크리트의 특성을 개선하고자 할 때, 건설재료의 공정성이 매우 중요한 문제라는 것을 고려하여야 한다. 공정성에 관해서는, 건설소재 건식 혼합물의 호환성 및 필요수량(water requirement) 뿐만 아니라 준비된 건설재료의 확산 치수의 기준이 잘 알려져 있다.

본 발명의 목적은 안정성과 광촉매 활성에 관한 결과적인 특성에 부정적인 영향 없이 광촉매 활성 건설소재 혼합물의 공정성을 개선하는 건설재료 혼합물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 생성된 물질의 광촉매 활성에 현저한 약화 없이 건설재료 혼합물을 사용할 때 광촉매 물질의 필요량을 감소시키는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은 광촉매 물질을 절감함과 동시에 콘크리트의 기술적 특성을 개선하면서 높은 광촉매 효율을 달성하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또다른 목적은 광촉매 활성 물질의 사용이 감소되는 광촉매 특성을 갖는 콘크리트 제품을 제공하는 것이다.

상기 목적은 청구항 1의 특성을 갖는 건설재료 혼합물에 의해 달성된다.

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본 발명에 따르면, 상기 건설재료 혼합물은 둥글거나 구형 입자 모양의 플라이 애쉬(fly ash)로 이루어진 포졸란(puzzolanic) 기질로 구성된다. 상기 기질은 미립자 광촉매와 혼합되어있다.

플라이 애쉬는 발전소에서 생성되는 탄소 분진 및 선택적으로 사용되는 공동 연소 물질의 미립자 연소 잔류물이다. 그 구성은 연소 상황 및 공동 연소 소재의 양과 유형, 탄소의 종류와 원산지에 따라 달라진다. 플라이 애쉬는 건설재료에 대한 첨가물로 잘 알려진 표준화된 첨가물이다(DIN EN 450).

기질의 평균 입경(grain size)은 0.1μm 와 1mm 사이에 있다. 광촉매 및 기질의 혼합물은 일부 미립자 광촉매 물질이 기질 위에 분산된 것을 사용할 수 있다. 미세한, 더 작은 광촉매 입자는 더 큰 기질 입자의 표면에 적어도 부분적으로 사용할 수 있다. 본 발명에 따르면, 포졸란 기질은 플라이 애쉬의 적어도 90 중량%로 이루어진다.

플라이 애쉬의 특성에 대해 많은 참고 기술문헌들이 있다: Thomas Holzapfel 과 Hans-Ulrich Bambauer 는 TIZ-Fachberichte 1987년, 제111권, 제2번에 그 요약을 제공한다. 플라이 애쉬 등급의 포괄적인 특성은 1958년부터 시작되어 현재까지 유효하다(Gumz, W.; Kirsch, H. 과 Mackowsky, M.-Th.; Schlackenkunde. Springer-Verlag, Berlin 1958). 기본적으로 플라이 애쉬는 재 물질이다. 그의 입경 스펙트럼은 약 0.01μm 와 1mm 사이의 여러 크기 등급을 포함한다. 입자 형상은 기본적으로 다르고, 대부분은 미세한 거친 표면부터 매끄러운 구형의 입자가 있다. 때때로 플라이 애쉬 입자가 중공 입자로 나타나는 것은 주지의 사실이다. 플라이 애쉬의 구성은 사용되는 탄소 및 연소 과정에 따라 달라진다.

이런 맥락에서, 둥글거나 구형입자 모양은 기질 입자의 50% 이상이 둥글거나 구형 입자 모양인 것을 포함한다.

본 발명에 따르면, 연소과정, 특히 에너지 생성과정 동안에 생성된 물질은 두 원소재의 유리한 특성을 개선 및 결합하여 최적화된 건설재료 혼합물에 드물고 비싼 원료(광촉매)와 함께 처리된다. 구형입자 형상 및 입자분포에 의한 포졸란 재료로서 플라이 애쉬는 안정성과 기공분포와 관련하여 개선된 건설재료 특성에 도움이 된다. 한편, 광촉매를 위한 기질로서 광촉매 효율을 유지하는 것과 동시에, 광촉매 재료의 필요량을 개선하는데 기여한다.

플라이 애쉬를 또한 포함하는 포졸란 재료는 일반적으로 알려진 콘크리트 첨가제이다. DIN EN 206-1/DIN 1045-2에 따라 플라이 애쉬는 물/시멘트 비율과 최소한의 시멘트 함유량으로 계산될 수 있다. 그들의 화학적 구성 때문에 물과 알칼리성 결합제가 결합될 때 결합제로서의 역할을 하고, 모르타르와 콘크리트를 생산하기 위한 첨가제로 사용된다.

비록 콘크리트 첨가제로서 플라이 애쉬를 사용하는 것은 일반적으로 알려져 있지만, 상기 건식 혼합물을 첨가했을 때 콘크리트의 생산에 유리한 효과를 가지고 있는 광촉매 물질과 혼합된 둥글거나 구형입자 모양의 플라이 애쉬로 구성되는 포졸란 기질의 건식 혼합물은 놀라운 효과를 나타낸다. 그것은 공정성을 향상시키고 광촉매 효과를 증가시킨다.

그 결과, 선행기술로부터 공지의 혼합물을 비교할 때 본 발명에 기반을 둔 건설재료 혼합물에는 상당한 이점이 있다. 특히 콘크리트 생산 공정성과 관련하여, 본 발명은 종래기술에서 제시한 광촉매와 포졸란 물질의 조합의 특성을 초월한다. 또한, 본 발명에 기반을 둔 건설재료 혼합물은 시멘트가 없는 혼합물의 형태로 사용할 수 있다. 이에 대응하여, 광촉매 활성물질은 플라이 애쉬와 혼합된다. 본 발명의 혼합물에서, 광촉매 활성물질이 플라이 애쉬 입자에 주로 분포된다. 콘크리트를 혼합 이후의 공정에서 이러한 분포는 시멘트를 포함한 건식 물질이 혼합된 건설재료와 비교하여 광촉매의 개선된 분포를 제공한다. 상기 광촉매 물질은 2nm와 100nm 사이의 제1 입자 크기와 100nm와 1μm 사이의 제2 입자 크기(응집체)를 가지는 미립자를 갖는다.

그러므로, 먼저 포졸란 둥근 또는 구형 기질에 광촉매 재료가 기질 표면에 부분적으로 적어도 분산되는 방법으로 광촉매 물질이 혼합될 때, 상기 광촉매 물질이 결합제 혼합물에 나중에 첨가되면 광촉매 물질은 개선된 효과를 나타낸다. 현재 알려진 방법과 비교하여, 더 적은 양의 광촉매 물질로도 선행기술로 알려졌던 방법과 동일하거나 그 보다 큰 효과를 달성할 수 있다.

본 발명의 이러한 건식 혼합물의 제조는 광촉매 활성의 장점과 종래의 건설재료 특성의 효과를 결합한 복합형 광촉매의 제조를 가능케 해준다.

특히, 각각의 화합물 또는 둥글거나 구형의 포졸란 기질의 분포 및 광촉매 물질은 본 발명의 건식 분말 혼합물(예를 들어 Eirich, Loedige 또는 Henschel에 의해)에 의하여 달성될 수 있다. 이러한 두 가지 구성성분을 혼합할 때, 훨씬 더 작은 양의 광촉매 입자가 포졸란 기질에 증착한다. 본 발명은 내구성 건식 혼합물로서, 이 구성물은 후공정에서도 보다 용이하고 효율적으로 사용될 수 있다.

본 발명의 혼합물을 사용하면, 포졸란 기질은 사용되는 결합제에 포졸란 반응을 수행하여 향상된 공정성을 생산해서 안정성을 증가시키고 향상된 콘크리트 특성을 갖게 한다. 한편, 기질 입자에 분산되고, 입자 사이에 혼합되는 광촉매 입자는 잘 분산되어 나중에 결합제 혼합물에 더 효과적이다. 그러나, 이러한 고려사항만으로는 효과의 놀라운 증가를 완전하게 설명할 수 없다. 기질에 콘크리트가 경화된 후에, 기질 입자에 배치되는 광촉매 센터에 반응하는 독성 물질에 대한 흡착제로서 작용하는 기질에 추가적인 시너지 효과가 가능할 수 있다.

둥글거나 구형입자 형태 때문에 기공구조의 변화가 가능하고, 특히 광촉매 반응 콘크리트 표면에서 상기 변화된 기공 구조는 분해속도에 긍정적인 효과를 가지게 할 수 있다.

본 발명에 기반을 둔 건설재료 혼합물은 광촉매로 더 효과적일 뿐만 아니라, 즉 선행기술보다 더 적은 양의 광촉매로도 동일한 분해속도를 달성할 뿐만 아니라, 이 건설재료의 성질은 선행기술에 공지된 각자의 시멘트 혼합물과 같거나 그보다 더 좋다. 또한, 포졸란 기질의 둥근 입자 형상은 콘크리트 또는 시멘트 혼합물의 처리를 향상시키고, 잠재적으로 물을 절약하고 낮은 기공 부피뿐만 아니라 높은 안정성을 고려한다.

광촉매의 미세한 추가는 콘크리트의 물 필요량을 증가시키고 공정성에 부정적인 영향을 가지게 할 수 있고, 더 좋은 포어충전(pore-filling)은 안전성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 기반을 둔 광촉매 물질로 부분적으로 분산된 플라이 애쉬 위에 둥글거나 구형 포졸란 기질의 조합은 생산 콘크리트의 안정성 및 처리 활동, 구멍 크기, 구멍 부피의 조절 및 최적화를 통해 모든 장점을 이용하는 효과가 있다.

따라서, 본 발명은 광촉매 효과와 건설재료의 기술적인 특성에 대해 최적화 및 비용 절감을 할 수 있게 한다.

본 발명에 필수적인 것은 광촉매 물질과 포졸란 기질이 플라이 애쉬로부터 야기된 것이며, 어떠한 다른 첨가물이 부가되기 전에, 포졸란 기질 위의 광촉매 물질의 분산과 기질과 광촉매의 집중적인 혼합이 발생한다는 점이다. 이렇게 함으로써 본 발명은 유리한 효과를 높일 수 있다.

본 발명에 기반을 둔 결합제의 입자 크기는 기본적으로 넓은 영역으로 확장될 수 있다. 그러나 1 내지 3배의 크기가 플라이 애쉬 및 광촉매의 제1 입자 크기 사이에 존재한다.

바람직한 실시예에서 미립자 광촉매는 이산화티타늄을, 바람직하게는 아나타제 형태로 포함한다. 이산화티타늄은 본 발명의 실행에 매우 적합한 것으로 잘 알려진 광촉매이다. 이산화티타늄을 기반으로 설계와 효능에 있어 상당히 어느 정도 다른 광촉매 제품들이 현재 시장에서 제공된다. 예를 들어, 이산화티타늄의 응집체가 최적 유효면적을 가진 제품이 있다. 또한, UV 방사선으로 활성화 될 때뿐만 아니라 가시광선 범위의 방사선 또한, 독성 물질의 저감에 효율적으로 기여하는 이산화티타늄 광촉매의 변형이 있다(예: KRONOClean 7000).

광촉매 입자 응집체의 측정값은 100nm 및 1μm 이상 사이의 범위에 존재하지만, 제1 입자 크기는 2nm 내지 100nm의 사이의 범위에 놓여 있다.

제품이 이미 광범위하게 테스트되어 잘 알려져 있기 때문에, 콘크리트 광촉매 이산화티타늄을 사용하는 것이 유리하며, 이는 다른 형태로도 사용할 수 있다.

본 발명은 이러한 맥락에서, 미립자는 어느 큰 응집체와, 2nm와 100nm 사이의 평균 제1 입자 크기의 혼합물을 포함하며, 상기 이산화티타늄의 모든 이용 가능한 미립자 제품설계에 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 구체예에 있어서, 본 발명의 건설재료 혼합물은 상기 상술한 미립자 광촉매와 플라이 애쉬를 제외하고, 추가적인 충전물을 포함할 수 있다. 특히, 이러한 충전 재료는 플라이 애쉬와 다른 입자 모양을 가지며, 그들은 날카로운 것과 둥근 입자 모양까지 가질 수 있다. 건설재료 혼합물이 후가공의 공정에서 첨가될 때, 그런 충전물이 특히 유동성 향상제로서 사용될 수 있고, 재료 특성에 도움이 된다. 원칙적으로 이러한 충전물은 또한 기능적 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 그들은 푸졸란 효과를 나타낼 수 있다.

상기 충전물로는 어느 충전물이라도, 예를 들어 트래스 가루(trass powder), 현무암 가루(basalt meal), 슬래그 모래, 에어로졸 또는 다른 물질을 포함한다. 하지만 다른 입자 모양을 갖는 충전물의 질량 부분은 항상 구형 또는 둥근입자 형상을 가진 기질의 부분보다 작다.

본 발명의 일 실시예에서 건식 혼합물은 광촉매와 포졸란만으로 이루어져, (다음에는, 플라이 애쉬의 90% 이상을 구성), 즉, 어떠한 충전물도 포함하지 않는다. 이 경우, 물질이 질량부를 포함함에 있어서, 광촉매 부분은 5% 와 50%, 바람직하게는 15%와 35% 사이를 포함한다.

본 발명의 실시예는 전술한 중량비가 사용될 때 발명에 기반을 둔 건설재료 혼합물이 특히 유리한 효과를 높이는 것을 보여주었다. 본 실시예에 따르면, 플라이 애쉬의 비율은 광촉매 만큼 크지만, 바람직하게는 그보다도 더 크다.

결과적으로, 충분한 기질 표면이 광촉매의 분산에 사용될 수 있다. 한편으로는, 이는 광촉매가 플라이 애쉬에 의해 적절히 분리될 수 있음을 보장한다.

본 발명과 관련하여, 본 발명에 기반을 둔 건설재료 혼합물로 달성하고자 하는 주요 목적에 따라 전문가들은 구성 비율을 바꿀 수 있다. 예를 들어, 포졸란 구성요소로서 포졸란 기질의 유익한 효과가 강조될 때, 포졸란 기질의 높은 부분이 선택될 수 있다. 필요량에 따라, 최적화는 잘 알려진 방법에 의해서 일반적으로 수행되는 방법과 실험을 통해 만들어질 수 있다.

본 발명에 기반을 둔 건설재료 혼합물에서, 기질의 평균 입경은 바람직하게는 400μm 미만, 특히 바람직하게는 200μm 미만이고, 특히 50μm보다 작다.

포졸란 기질의 입자 크기의 감소는 기질의 표면 위에 광촉매의 분산 및 기질과 광촉매를 더 잘 혼합할 수 있게 한다.

이어서, 본 발명은 도면에 의해서 보다 상세하게 설명된다.

도 1a는 전자현미경으로 촬영된 플라이 애쉬 입자의 표현을 나타낸다(steament H4). 이는 플라이 애쉬의 구형 입자 모양을 분명히 보여준 뿐만 아니라 대략 크기의 10배 내지 100배의 입자 크기의 분포를 보여준다.

도 1b는 미립자 이산화티타늄 광촉매(KRONOClean 7000)의 이미지를 보여준다. 입자 크기를 추정하기 위해서는 비율에 주의해야 한다. 특히, 광촉매는 응집체 형태로 사용할 수 있다.

도 1c는 이산화티타늄 광촉매(KRONOClean 7000, 1 질량부분)와 플라이 애쉬(steament H4, 3 질량부분)로 이루어진 혼합물을 보여주고, 플라이 애쉬 및 광촉매가 완전히 혼합된 것을 사용할 수 있음이 확연하다. 한편으로는, 대표도와 비교로 본 발명의 실시예에 따른 혼합물은 구성요소의 혼합 처리가 광촉매 구성 요소의 더 나은 분산을 야기함을 분명히 보여준다. 다른 한편으로는, 이러한 작은 입자는 더 큰 플라이 애쉬 입자의 표면에 분산되는 것으로 보인다. 포졸란 기질 재료 입자의 표면에, 광촉매 과립, 특히 기질 표면에 고정된 광촉매 혼합물의 작은 크기 구성요소가 축적된다. 더 큰 응집체의 일부는 여전히 기질로부터 분리된다. 도시된 혼합물은 Henschel사의 인텐시브 건조 분말 믹서에서 건식 혼합 조작으로 만들어졌다.

상기 도면은 시험에서 입증된, 광촉매 물질을 줄였을 때 광촉매 활성의 효율 증가를 설명할 수 없다. 그러나 광촉매 혼합물의 작은 구성요소가 구형 기질 입자에 축적될 때, 광촉매 활성입자의 한 유형이 기질로부터 형성되는 것으로 보인다. 다른 한편으로는, 구형 또는 둥근 형태의 기질 입자는 이후 분산을 시행하여, 기질 사이에 완전한 혼합과 우수한 분산이 되도록 한다.

본 실시예에 따르면, 플라이 애쉬 및 광촉매, 여기에 인텐시브 건조 분말 믹서로 만들어진 이산화 티타늄의 건식 혼합물을 나타낸 것으로, 상기 혼합물은 약 5분 동안 집중적으로 혼합된 것이다. 플라이 애쉬와 광촉매의 비율은 개별 케이스에 따라 결정된다. 특히 유용한 혼합 비율은 모르타르 테스트로 결정된 확산차원과 수치에 따른 기공 함량의 측정값에 따라 결정된다(DIN EN 196).

가장 단단한 패킹을 결정하는 점에 근거하는 방법은 전문가들 사이에서 알려져 있고, 예를 들어, 자기 충전 콘크리트(Self-compacting concrete)에 관한 DAfStB 지침이 규정되어 있다. 미립자 물질을 선별하는 방법은 고밀도의 입자구조를 함수량이 충분하도록 포화시킬 때, 반복적으로 특정물질의 충전밀도를 작은 영향으로 충전할 수 있는 것에 근거한다. 수분 함량을 서서히 증가시켜 "미 포화능력" 전이 점으로부터 "적정 포화능력"이 결정된다. 그런 다음 샘플의 수분 함량을 다시 무게를 측정되고, 기공 함량과 물 요구량이 계산된다.

측정되는 질량 비율은, 25% 시멘트의 혼합물의 양에 대해 100% 시멘트의 사용과 비교하여 일관된 확산 치수를 사용한 방법으로 모르타르 테스트를 실시한다. 이러한 경우가 아니라면, 플라이 애쉬 및 광촉매 사이의 비율은 더 변화할 수 있다.

다음 표는 다른 성분에 대한 건설재료 준비의 공정성을 위한 특징적인 치수로 확산 치수(모르타르 테스트에 따른 DIN EN 196)를 보여준다.

DIN EN 196에 따른 모르타르 테스트

구성	확산치수
1) 100 중량%의 시멘트(CEM I 42.5 R) 포함	164 mm
2) 1)의 시멘트 75 중량%와 플라이 애쉬(steament H4) 25 중량% 함유	173 mm
3) 1)의 시멘트 75 중량%, 6.2 중량%의 광촉매(KRONOClean 7000)가 혼합된 시멘트 18.8 중량% 함유	135 mm
4) 본 발명에 기반을 둔 건설재료 혼합물: 1)의 시멘트 75 중량% 및 6.2 중량%의 광촉매(KRONOClean 7000)가 혼합된 플라이 애쉬(steament H4) 18.8 중량 %를 함유	165 mm
5) 1의 시멘트 75 중량 % 및 6.2 중량 %의 광촉매(KRONOClean 7000)가 혼합된 슬래그 가루 18.8 중량%를 3:1의 질량비로 함유	121 mm
6) 1)의 시멘트 75 중량% 시멘트 및 6.2 중량%의 광촉매(KRONOClean 7000)가 혼합된 구리 슬래그 모래 18.8 중량%를 3:1의 질량비로 함유	124 mm

표 1의 예 1)에서는 결합제로 시멘트만 사용되었다. 나머지 예들은, 혼합물의 시멘트 비율을 100 중량%로 정의했다. 상기 확산치수는 예시된 혼합물이 얼마나 유동성이 있고 가공성이 있는지를 나타낸다. 여기에서 측정된 값은 나머지 예를 위한 기준값으로 사용될 수 있다.

표 1의 예 2)에서는 플라이 애쉬와 시멘트를 25:75의 중량비로 혼합했다. 모르타르 혼합물이 쉽게 가공되고 증가될 수 있는 사실의 결과로, 플라이 애쉬는 확산 치수가 증가한다.

표 1의 예 3)에서는 3 질량부 시멘트 및 1 질량부 이산화티타늄 광촉매로 이루어진 예비 혼합물이 제조되고, 이 혼합물과 시멘트를 포함하여, 25:75의 질량 비율로 혼합하였다. 확산치수는 표1의 예 1)에 비해 상당히 감소되며, 이는 미세 입자 광촉매 효과에 의한 것이다. 시멘트가 광촉매 효과를 얻기 위해서는, 이러한 경우에 확산치수의 상당한 하락을 받아들이는 것이 필요하다.

본 발명에 기반을 둔 예 4)에서는, 1 질량부 광촉매를 플라이 애쉬와 1:3의 질량비로 Eirich사의 인텐시브 건조 분말 믹서에서 5분간 혼합하였다. 그런 다음, 본 발명에 기반을 둔 건설재료를 혼합물과 시멘트를 25:75의 중량비로 혼합하였다. 예 3)의 혼합물은 광촉매 특성의 제공에도 불구하고, 확산치수는 단지 예 1)에 따라 처리된 것이 예 3)의 혼합물의 값을 초과한다. 일관되거나 더욱 개선된 공정성을 가진 본 발명에 따르면, 유해 물질 감소와 함께 효과적인 추가적 이점을 가진 건설재료가 생산된다.

슬래그 모래 및 구리 슬래그 모래 첨가제는 공정성에 대한 긍정적인 영향이 없다. 상기 확산치수는 본 발명에 기반을 둔 혼합물보다 현저하게 낮다.

결과적으로, 슬래그 모래와 구리 슬래그 모래가 콘크리트 첨가제로서 그 자체로 확산 치수에 긍정적인 효과를 가지고, 이에 따라서 플라이 애쉬와 유사한 공정성이 있지만, 광촉매와 관련하여 이러한 2가지 첨가제의 긍정적인 효과는 거의 완전히 사라진다. 본 발명에 기반을 둔 플라이 애쉬와 광촉매의 혼합물은 확산치수를 높은 수준으로 유지하고 동시에 긍정적인 광촉매 효과가 가능하게 한다.

품질 또는 생산된 구성요소를 위해, 특히 표면 품질을 위해, 각각의 건설재료로 성취될 수 있는 충전 밀도가 중요하다.

기본재료로 가장 단단한 패킹(packing)을 측정할 수 있다:

점을 기반으로 한 가장 단단한 패킹의 측정 (부피 퍼센트의 기공 비율의 표시)

구성	기공 비율 (부피 퍼센트)
1) 시멘트(CEM I 42.5 R)	49.8
2) 3:1 질량비로 시멘트(CEM I 42.5 R) 및 광촉매(KRONOClean 7000)	55.2
3) 플라이 애쉬(steament H4)	35.5
4) 발명을 기반으로 한 건설재료 혼합물, 플라이 애쉬(steament H4) 및 광촉매(KRONOClean 7000)를 3:1의 질량비로 함유	40.0
5) 분쇄된 석회석	39.5
6) 3:1의 질량비로 분쇄된 석회석 및 광촉매(KRONOClean 7000)	55.8
7) 현무암 가루	42.3
8) 3:1의 질량비로 현무암 가루 및 광촉매(KRONOClean 7000)	63.8
9) 슬래그 가루	46.0
10) 3:1의 질량비로 슬래그 가루 및 광촉매(KRONOClean 7000)	56.0
11) 구리 슬래그 모래	39.2
12) 3:1의 질량비로 구리 슬래그 모래 및 광촉매(KRONOClean 7000)	51.6

표 2에 나타낸 바와 같이, 표 2의 실시예 4)에 따른 플라이 애쉬 및 광촉매로 이루어진 본 발명에 근거한 혼합물은 매우 조밀하게 채워야 한다. 구멍 비율은 대게 암분이 명백한지에 달려 있다.

이러한 예는 표 2의 실시예 6) 또는 8)에 따른 혼합물이 상당히 채워지기 어렵다는 것을 보여준다. 구형 또는 둥근 플라이 애쉬에 비하여, 암분과 날카로운 입자 형상은 채우는 것을 허용하지 않는다는 사실에 기인한다.

따라서 잘 알려진 광촉매 건설재료와 비교할 때, 건설재료 특성 결과는 본 발명에 기반을 둔 혼합물에 비하여, 건설재료 특성 결과를 개선한다. 더 조밀한 표면은 유해한 물질이 콘크리트를 공격하는 더 적은 기회를 의미한다.

ISO 22197-1에 따라, NO 분해에 대한 광촉매 효과는 강화된 표본에서 테스트되었다. DIN EN 196에 따르면, 테스트 샘플은 첨가물/바인더가 3:1의 비율로 만들어졌다. 플라이 애쉬 및/또는 광촉매 질량 부분은 "바인더 부분” 질량부분 사이에서 계산했다. 다음 표는 NO 분해 측정결과를 보여준다.

NO 분해

구성	NO 분해 퍼센트
1) 100 중량%의 시멘트(CEM I 42.5 R) 포함	0.9
2) 1)의 시멘트 75 중량%와 플라이 애쉬(steament H4) 25 중량% 함유	1.3
3) 1)의 시멘트 75 중량%, 6.2 중량%의 광촉매(KRONOClean 7000)가 혼합된 시멘트 18.8 중량% 함유	10.0
4) 본 발명에 기반을 둔 건설재료 혼합물: 1)의 시멘트 75 중량% 및 6.2 중량%의 광촉매(KRONOClean 7000)가 혼합된 플라이 애쉬(steament 인 H4) 18.8 중량%를 함유	11.6

본 발명에 기반을 둔 건설재료 혼합물을 사용할 때, 표 3의 실시예 3을 보면, 오로지 시멘트가 분산되지만, 표 3의 실시예 4는 동일 부피 광촉매를 함유하는 혼합물과 비교할 때 광촉매 효과가 증가되는 것으로 보인다.

동시에, 상기의 대표에 의하면, 순수한 시멘트 및 광촉매 또는 시멘트 및 플라이 애쉬(표 1을 참조)로 생산된 콘크리트와 비교할 때, 본 발명에 기반을 둔 건설재료 혼합물로 생산되는 습식 콘크리트는 콘크리트의 기술적인 특성이 동일하게 좋거나 개선되는 것을 포함한다.

색이 불균일한 기질 재료를 사용할 때, 본 발명에 기반을 둔 건설재료 혼합물은 더욱 장점을 제공한다. 예를 들어, 콘크리트 속의 플라이 애쉬의 사용은 결과적으로 색이 불균일한 표면이 되고, 노출된 콘크리트의 표면의 제조와 같은 구성은 적합하지 않다는 것이 일반적으로 알려져 있다. 이산화 티타늄 광촉매의 첨가는 색상 레벨링이 불일치한 결과를 야기한다. 그 결과, 플라이 애쉬와 함께 본 발명에 기반을 둔 건설재료 혼합물은 노출된 콘크리트 표면, 콘크리트 구성요소, 포석 등 외에도 내부 및 외부 석고의 생산에 특히 적합하다.

특히 본 발명에 기반을 둔 건설재료 혼합물은 콘크리트 제품, 예를 들어 콘크리트 포장용 블록을 생산하는 데 사용될 수 있다. 현재는 콘크리트 포장용 블록의 생산을 위해서 중심적인 콘크리트가 주변 지역과 접촉하는 장식 콘크리트로 덮여있는 2개의 층 시스템이 사용된다. 이 경우, 광촉매 콘크리트 첨가제는 본 발명에 기반을 둔 건설재료 혼합물에서 단지 장식용 콘크리트로 사용되는데, 이 부분이 주변 지역과 접촉하기 때문이다. 그러나, 본 발명은 또한 많은 다른 건설재료, 예를 들어 내부와 외부 석고, 콘크리트 구성 요소 또는 다른 콘크리트 표면에 사용될 수 있다.

Claims (13)

1. 광촉매 및 포졸란 기질(puzzolanic substrate)만으로 구성된, 모르타르용 또는 콘크리트용 광촉매 건설재료 혼합물로서,
   상기 광촉매 건설재료 혼합물이 포졸란 기질 및 2nm 내지 100nm 사이의 입자 크기를 갖는 광촉매로부터 시멘트-프리(cement-free) 건식 혼합물을 제조하는 방법에 의하여 생산되고,
   상기 건식 혼합물이 광촉매 및 포졸란 기질만으로 구성되고, 상기 광촉매가 5중량% 내지 50중량% 범위이고,
   상기 포졸란 기질이 0.1μm 내지 1mm 사이의 입경(grain size)을 갖는 플라이 애쉬(fly ash)의 최소 90중량%로 이루어지고,
   상기 광촉매 및 포졸란 기질이 인텐시브 건조 분말 믹서에서 건설재료 혼합물로 가공되는 것을 특징으로 하는 광촉매 건설재료 혼합물.
   
2. 제1항에 있어서, 미립자인 상기 광촉매가 이산화티타늄을 아나타제 형태로 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매 건설재료 혼합물.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 건식 혼합물이 15중량% 내지 35중량%의 광촉매 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 광촉매 건설재료 혼합물.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 포졸란 기질의 평균 입자 크기가 400μm 미만인 것을 특징으로 하는 광촉매 건설재료 혼합물.
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