KR20180083756A - Binder for enhancing concrete strength and concrete polymer cement complex composition comprising the same - Google Patents
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- C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
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Abstract
Description
본 발명은 콘크리트 강도 증진용 결합제 및 이를 포함하는 폴리머 시멘트 복합체 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a binder for reinforcing concrete strength and a polymer cement composite composition comprising the same.
콘크리트는 시멘트, 모래, 자갈 또는 기타 골재의 혼합물에 물을 소정의 비율로 첨가하여 구조물이 요구하는 크기와 형상의 거푸집 속에서 경화시켜 만든 일종의 인조석이다.Concrete is a kind of artificial stone made by adding water to a mixture of cement, sand, gravel or other aggregates at a predetermined ratio and hardening it in a form of size and shape required by the structure.
산업 발전에 따라 콘크리트 사용이 증가하고 있으나, 콘크리트의 열화 및 중성화, 또는 염해 등으로 인해 콘크리트 구조물의 내부 및 외부에 균열이 발생하는 등 구조적인 안전 문제가 심각해지고 있다. 이에 콘크리트 구조물의 강도를 높이기 위한 다양한 방법이 제시되고 있다.Although the use of concrete is increasing with industrial development, structural safety problems such as cracks occur inside and outside of concrete structures due to deterioration, neutralization, or salt corrosion of concrete are becoming serious. Therefore, various methods for increasing the strength of concrete structures have been proposed.
콘크리트 조성물은 통상 시멘트, 골재 및 물을 혼합하여 사용하며, 이때 골재의 함량을 높일수록 강도가 증가하는 경향이 있으나 제조 공정상 슬럼프가 급격히 적어지고, 부착력이 낮아지는 문제가 있다. 이에 플라이 애쉬나 고로 슬래그 분말과 같은 혼화제를 필수적으로 사용하여 강도를 향상시켰으나, 이들만으로는 부족하여 유리섬유, 비닐섬유, 폴리비닐알코올 섬유, 나일론 섬유와 같은 보강 섬유를 사용하였다.The concrete composition is usually used by mixing cement, aggregate and water. In this case, as the content of the aggregate increases, the strength tends to increase. However, there is a problem that the slump decreases sharply in the manufacturing process and the adhesion is lowered. Therefore, reinforcing fibers such as glass fiber, vinyl fiber, polyvinyl alcohol fiber and nylon fiber were used because they were reinforced by using an admixture such as fly ash or blast furnace slag.
상기 플라이 애쉬나 고로 슬래그는 시멘트와 혼합이 용이하나 보강 섬유와의 혼화성이 낮아 상기 섬유 첨가에 따른 강도 향상 효과 확보가 만족스럽지 않았다. The fly ash and blast furnace slag are easy to mix with cement but have poor compatibility with the reinforcing fiber, so that it is not satisfactory to secure the strength improvement effect by the addition of the fibers.
이러한 결점을 개선할 목적으로 폴리머(polymer, 중합체 또는 고분자 라고도 한다)를 시멘트 콘크리트의 결합제인 시멘트 수화물의 일부 또는 전부를 대체하거나 혹은 강화한 재료로 사용하였다. 이렇게 만들어진 재료를 폴리머 콘크리트 복합체(polymer concrete composite)라 한다.For the purpose of improving these drawbacks, a polymer (also called a polymer, polymer or polymer) has been used as a substitute or reinforced material for some or all of cement hydrate as a binder of cement concrete. This material is called a polymer concrete composite.
폴리머 콘크리트 복합체의 다양한 종류 중에서 폴리머 시멘트 콘크리트 및 모르타르는 시멘트 콘크리트 및 모르타르의 결합제 일부를 폴리머로 대체한 것으로 시멘트 콘크리트 및 모르타르에 폴리머 혼화제(polymeric admixture, 시멘트 혼화용 폴리머；polymeric modifier라고도 부른다)를 혼화해 만들어지는데, 이 경우 통상의 화학 혼화제보다 꽤 다량［일반적으로는, 시멘트에 대해서 5% 이상(질량분율)］의 폴리머가 혼화된다. Among the various types of polymer concrete composites, polymer cement concrete and mortar are made by replacing some of the binder of cement concrete and mortar with polymer. They are blended with polymer admixture (also called polymeric modifier) in cement concrete and mortar In this case, a considerably larger amount of the polymer (generally, not less than 5% (mass fraction) with respect to cement) is mixed with the polymer than the conventional chemical admixture.
즉, 폴리머와 시멘트를 동시에 결합제로 사용한 콘크리트 및 모르타르로서 대표적인 폴리머로는 VAE(Vinyl Acetate-Ethylene), PAE(Polyacrylic Ester), SBR(Styrene-Butadiene Rubber) 등이 사용되며, 대표적인 산업적 용도는 타일 접착재, 외단열(EIFS) 마감재, 미장재, 고속도로 overlay, 바닥재, 방수재, 방식재, 데크커버링재 등이 있다.Concrete and mortar using polymer and cement as binder at the same time. Typical polymers are VAE (Vinyl Acetate-Ethylene), PAE (Polyacrylic Ester) and SBR (Styrene-Butadiene Rubber) , Exterior insulation (EIFS) finishes, plaster, highway overlay, flooring, waterproofing, corrosion resistant and deck covering materials.
상기 제시한 폴리머 콘크리트 복합체는 여기에 포함된 VAE 등의 폴리머로 인해 보강 섬유와 혼화성이 우수하나, 시멘트 수화를 위한 물과 쉽게 혼합되지 않고, 상기 언급한 바와 같이 시멘트 대비 높은 함량이 요구됨에도 불구하고 휨 강도와 같은 인장강도 특성 발현의 제약이 있다. The above-mentioned polymer concrete composite is excellent in compatibility with the reinforcing fibers due to polymers such as VAE contained therein, but is not easily mixed with water for cement hydration, and as mentioned above, a higher content than cement is required And there are restrictions on the manifestation of tensile strength characteristics such as flexural strength.
상기 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 물에서도 경화가 용이하게 일어나고 무기재료 및 유기재료 모두에 대한 높은 부착력을 갖는 물질에 대한 연구를 진행한 결과, 홍합 족사로부터 유래된 홍합 접착제에 대한 아이디어에 착안하여 새로운 콘크리트 강도 증진용 결합제를 개발하였고, 이를 모르타르 및 콘크리트 조성물에 적용하여 구조물의 강도를 획기적으로 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 다양한 구조재(목재, 철근, 고분자섬유, 유리섬유 등)와 접착력이 높은 폴리머 시멘트 복합체 조성물을 만들 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.In order to solve the above problems, the present invention has succeeded in curing easily in water and has studied on a substance having high adhesion to both inorganic and organic materials. As a result, it has been found that the idea of a mussel adhesive The new binder for reinforcing concrete strength has been developed and applied to mortar and concrete compositions to dramatically improve the strength of the structure and to improve the strength of the polymer with high adhesion to various structural materials (wood, reinforcing bar, polymer fiber, Cement composite composition according to the present invention.
따라서, 본 발명의 목적은 콘크리트 구조물의 강도를 높일 수 있는 폴리머 시멘트 복합체 조성물을 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a polymer cement composite composition capable of increasing the strength of a concrete structure.
또한, 본 발명의 다른 목적은 다양한 구조재(목재, 철근, 고분자 섬유, 유리 섬유 등)와 접착 능력이 높은 폴리머 시멘트 복합체 조성물을 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a polymer cement composite composition having high adhesion to various structural materials (wood, reinforcing bar, polymer fiber, glass fiber, etc.).
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 카테콜계 유기 화합물 및 아민계 고분자를 포함하는 콘크리트 강도 증진용 결합제를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a binder for increasing the strength of concrete comprising a catechol-based organic compound and an amine-based polymer.
또한, 본 발명은 상기 콘크리트 강도 증진용 결합제를 포함하는 폴리머 시멘트 복합체 조성물을 제공한다.The present invention also provides a polymer cement composite composition comprising the binder for enhancing concrete strength.
이때 상기 폴리머 시멘트 복합체 조성물은 시멘트 및 잔골재를 포함하는 폴리머 시멘트 모르타르 조성물이거나 시멘트, 잔골재 및 굵은 골재를 포함하는 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물인 것을 특징으로 한다.Here, the polymer cement composite composition is a polymer cement mortar composition including cement and fine aggregate, or a polymer cement concrete composition including cement, fine aggregate and coarse aggregate.
본 발명에 따른 콘크리트 강도 증진용 결합제는 수용성으로 물을 배합하여 사용하는 콘크리트 조성물과 쉽게 혼합된다. 이러한 콘크리트 강도 증진용 결합제를 사용한 폴리머 시멘트 콘크리트 및 폴리머 시멘트 모르타르 조성물은 시멘트 페이스트나 골재들 사이의 공간과 콘크리트 내부의 공극 속에서 폴리머 막이 형성되는데 이를 이용하여 제조된 구조물의 강도를 획기적으로 향상시킬 수 있다.The binder for reinforcing concrete strength according to the present invention is water-soluble and water is easily mixed with a concrete composition to be used. The polymer cement concrete and polymer cement mortar composition using the binder for enhancing concrete strength can form a polymer film in the space between the cement paste and the aggregates and in the pores inside the concrete, have.
뿐만 아니라, 무기 재료(시멘트, 골재 및 유리섬유 등), 탄소재료(목재, 탄소섬유 등) 고분자 섬유나 각종 첨가제와 같은 유기 재료와의 혼화성이 우수하고, 이들과의 부착성이 뛰어나 양생 이후 얻어지는 콘크리트 구조물의 강도 및 내구성을 향상 시킬 수 있다. In addition, it has excellent compatibility with organic materials such as inorganic fibers (such as cement, aggregate and glass fiber), carbon fibers (such as wood and carbon fiber), and various additives, The strength and durability of the resulting concrete structure can be improved.
상기 콘크리트 강도 증진용 결합제는 시멘트 및 골재 등과 혼합되어, 모르타르 및 콘크리트가 사용될 수 있는 각종 건축공사, 토목공사, 외벽공사, 보수공사 등 다양한 분야에 적용이 가능하다.The binder for reinforcing concrete strength is mixed with cement and aggregate, and can be applied to various fields such as construction work, civil engineering work, exterior wall work, and repair work where mortar and concrete can be used.
도 1은 실험예 1에서 휨 강도를 측정하는 것을 보여주는 사진이다.Fig. 1 is a photograph showing the measurement of bending strength in Experimental Example 1. Fig.
본 발명에서는 모르타르 및 콘크리트 재료들과 혼화성이 우수하고 높은 접착력으로 인해 구조물의 강도를 높일 수 있는 콘크리트 강도 증진용 결합제 및 이를 포함하는 폴리머 콘크리트 복합체 조성물을 제시한다.The present invention provides a binder for reinforcing concrete strength and a polymer concrete composite composition comprising the same, which is excellent in compatibility with mortar and concrete materials and can increase the strength of a structure due to high adhesive strength.
이하 보다 자세히 설명한다.This will be described in more detail below.
콘크리트 강도 증진용 결합제 Bonding agent for reinforcing concrete strength
본 명세서에서 언급하는 콘크리트 강도 증진용 결합제는 시멘트 페이스트 및 골재들 사이의 공간 및 공극 사이에 침투하여 경화를 통해 이들을 결합시켜 강도를 증진시킬 수 있는 물질을 의미한다. 상기 결합제는 종래와는 다른 경화 기전을 통해 경화가 가능하며, 최종 제조된 콘크리트 구조물의 강도를 획기적으로 증가시킬 수 있다.The binder for reinforcing concrete strength referred to in the present specification means a material capable of penetrating between spaces and voids between cement paste and aggregates and bonding them through hardening to enhance strength. The binder can be hardened through a hardening mechanism different from the conventional one, and the strength of the finally-produced concrete structure can be remarkably increased.
알려진 바와 같이, 시멘트 및 다양한 골재를 포함하는 콘크리트 조성물은 우수한 성형성과 가격대비 뛰어난 성능을 보유하고 있어 현대 구조물의 주재료로 활용되고 있다. As is known, a concrete composition containing cement and various aggregates has excellent moldability and excellent price performance, and is used as a main material of modern structures.
콘크리트의 주원료인 시멘트는 경화 과정에서 건조수축 균열 및 소성 침강 균열 등 다양한 균열을 야기하며, 시멘트 페이스트나 골재들 사이의 다수의 공극을 발생하여 낮은 강도를 갖는 단점이 있다. 이에 시멘트가 갖는 단점을 극복하고 각종 구조재로서의 물성 특성을 만족하고자, 금속(철근), 유기 바인더, 강화 섬유(유리, 고분자 및 탄소) 및 무기 분말 등을 복합화하는 많은 연구가 진행되고 있다. 하지만 이들 간의 낮은 상용성 및 낮은 접착력으로 인하여 각각 재료가 갖는 물성의 발현이 충분하지 않게 되고, 이로 하여금 제조된 복합체 조성물의 물성 구현의 어려움이 있다. Cement, which is the main material of concrete, has various disadvantages such as drying shrinkage cracking and calcination sedimentation cracking in the curing process, and low porosity due to generation of many voids between cement paste and aggregate. Therefore, in order to overcome the disadvantages of cement and to satisfy the properties of various structural materials, many researches are being conducted to composite metals (reinforcing bars), organic binders, reinforcing fibers (glass, polymer and carbon) and inorganic powders. However, due to low compatibility and low adhesive strength between them, the physical properties of the respective materials are not sufficiently manifested, which makes it difficult to realize the physical properties of the composite composition.
본 발명에서는 콘크리트 내에 존재하는 다수의 공극을 감소시켜 각종 균열의 발생을 억제하고, 강도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 물질에 대한 부착력이 우수하여 콘크리트 구조물의 강도 및 내구성을 향상할 수 있는 새로운 결합제를 제시한다. In the present invention, it is possible to improve the strength and durability of the concrete structure by reducing the number of voids existing in the concrete and suppressing the generation of various cracks, Binders are presented.
상기 결합제는 콘크리트 강도 증진용 결합제로서, 콘크리트 내에 존재할 수 있는 다수의 공극을 감소 할 수 있고, 철근, 시멘트, 골재, 유리 및 고분자들과의 상용성이 우수하며, 이들에 대한 부착력이 높은 물질로서 카테콜계 유기 화합물 및 아민계 고분자를 포함한다. The binder is a binder for increasing the strength of concrete. It is capable of reducing a number of voids that may be present in concrete and is excellent in compatibility with reinforcing bars, cement, aggregate, glass and polymers, Catechol-based organic compounds and amine-based polymers.
카테콜계 유기 화합물과 아민계 고분자는 퀴논 경화 메커니즘을 통하여 콘크리트의 양생 중에 경화가 일어난다. Catechol-based organic compounds and amine-based polymers are cured during concrete curing through quinone curing mechanism.
본 명세서에서 언급하는 '퀴논 경화 메카니즘'은 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이, 산화에 의해 카테콜의 구조가 퀴논으로 전환되고, 이 퀴논이 아민기(NH2)를 포함하는 고분자 화합물과 연쇄적인 네트워크형성 반응을 통해 경화가 일어나는 것을 의미한다.The 'quinone hardening mechanism' referred to herein is a quinone hardening mechanism in which the structure of catechol is converted to quinone by oxidation and the quinone is converted into a quinone by a polymer network containing an amine group (NH 2 ) Means that curing takes place through the formation reaction.
[반응식 1][Reaction Scheme 1]
이러한 퀴논 경화는 종래 열경화 또는 광경화와 같이 외부에서 인가해주는 에너지의 소비, 즉 열 또는 UV 광조사 등이 없이도 공기 중의 산소에 의해서 쉽게 반응이 진행될 수 있는 특징을 갖고 있다.Such quinone hardening is characterized in that the reaction can easily proceed by oxygen in the air without consumption of energy to be externally applied such as heat curing or photo curing, that is, heat or UV light irradiation.
상기 퀴논 경화 메카니즘이 가능하도록 본 발명에 따른 콘크리트 강도 증진용 결합제는 반응 물질로 산소에 의해 퀴논계 화합물로 산화가 가능한 카테콜계 유기 화합물과 분자 구조 내 아민기를 포함하는 아민계 고분자를 포함한다. In order to enable the quinone curing mechanism, the binder for reinforcing concrete strength according to the present invention includes a catechol-based organic compound capable of being oxidized to quinone-based compounds by oxygen as an active material and an amine-based polymer containing amine groups in a molecular structure.
카테콜계 유기 화합물은 벤젠 고리에 2개 또는 3개의 히드록시기가 연결된 구조를 갖는 화합물을 의미하며, 산소와의 반응을 통하여 퀴논상태로 산화될 수 있는 특징을 갖는 화합물이면 이에 해당 가능하며, 히드록시기가 연결 되지 않은 탄소에 여러 가지 다양한 작용기를 가질 수 있다. 상기 카테콜계 유기 화합물로는 하기 화학식들로 L-도파(L-Dopa), 피로갈롤(Pyrogallol), 도파민(Dopamine), 피로카테콜(Pyrocatechol), 노르에피네프린(norepinephrine), 3,4-디히드록시 신남산(3,4-dihydroxycinnamic acid, DHCA), 갈릭산(Gallic acid), 가수분해형 탄닌(Hydrolysable tannin) 및 축합형 탄닌(Condensed Tannin)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상 일 수 있으며, 바람직하기로는 산소에 의한 산화 특성이 빠른 피로갈롤일 수 있다.The catechol-based organic compound refers to a compound having a structure in which two or three hydroxy groups are connected to a benzene ring and may be a compound having a characteristic that can be oxidized to a quinone state through reaction with oxygen. Can have a variety of different functional groups on unreacted carbon. Examples of the catechol organic compound include compounds represented by the following formulas: L-Dopa, Pyrogallol, Dopamine, Pyrocatechol, norepinephrine, 3,4-dihydro May be at least one selected from the group consisting of 3,4-dihydroxycinnamic acid (DHCA), gallic acid, hydrolysable tannin and condensed tannin, The following may be pyrolygraded rolls having a high oxidation characteristic by oxygen.
상기 카테콜계 유기 화합물은 상기 단일 화합물일 수 있으나, 이들이 분자 구조 내 존재하는 것이면 그 어떤 형태의 화합물이라도 가능하다. 일례로, 고분자의 주쇄 또는 측쇄에 카테콜계 유기 화합물이 관능기로 부착된 형태를 가질 수 있다.The catechol-based organic compound may be the single compound, but any type of compound can be used as long as they are present in the molecular structure. For example, the catechol-based organic compound may be attached to the main chain or side chain of the polymer by a functional group.
아민계 고분자는 분자 구조 내 아민기를 갖는 물질로서, 상기 아민기가 반응식 1에 나타낸 바와 같이 산화된 카테콜계 유기 화합물의 퀴논과 화학 결합을 통해 경화가 이루어진다. The amine-based polymer is a substance having an amine group in the molecular structure, and the amine group is cured by chemical bonding with quinone of the oxidized catechol-based organic compound as shown in Reaction Scheme 1.
이때 경화를 위해 바람직하기로 주쇄, 측쇄 또는 말단에 아민기를 갖는 아민계 고분자가 사용될 수 있으며, 본 발명에서 특별히 이들의 종류를 한정하지 않는다.At this time, an amine-based polymer having an amine group at the main chain, side chain, or terminal may be used for curing, and the kind of the amine polymer is not particularly limited in the present invention.
상기 아민계 고분자로는 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine), 폴리아미드아민(polyamideamine), 폴리비닐아민(polyvinylamine), 폴리아미도이민(polyamidoimine), 폴리알릴아민(polyallylamine), 폴리라이신(poly-L-lysine), 키토산(chitosan) 단독, 이들의 공중합체, 이들의 블렌드 중에서 선택된 1종 또는 이들의 혼합물이 가능하며, 바람직하기로 폴리이민계 고분자인 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine), 폴리아민계 고분자인 폴리에틸렌아민, 폴리에틸렌디아민, 폴리디아민프로판, 폴리헥사메틸렌디아민 등이 가능하며, 더욱 바람직하기로는 폴리에틸렌이민이 가능하다. Examples of the amine-based polymer include polyethyleneimine, polyamideamine, polyvinylamine, polyamidoimine, polyallylamine, poly-L-lysine, Chitosan alone, copolymers thereof, and blends thereof, or a mixture thereof. Preferably, it is a polyimine-based polymer such as polyethyleneimine, a polyamine-based polymer such as polyethyleneamine, polyethylene diamine, Polydiamine propane, polyhexamethylenediamine, and the like, and more preferably polyethyleneimine.
본 발명에서 제시하는 콘크리트 강도 증진용 결합제에 사용하는 카테콜계 유기 화합물의 함량은 후속에서 설명되는 폴리머 시멘트 복합체 조성물의 조성 또는 이의 사용 용도, 시공 방법 등의 다양한 요인에 의해 달라질 수 있다. 일례로, 카테콜계 유기 화합물은 폴리머 시멘트 복합체 조성물의 기본 조성인 시멘트의 함량을 기준으로 사용 함량을 조절하며, 바람직하기로 상기 시멘트 100 중량부에 대하여 0.4 내지 40 중량부, 바람직하기로 1.0 내지 5.0 중량부로 사용할 수 있다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면 퀴논 경화가 충분히 일어나지 않아 이로부터 제조된 콘크리트의 내수성이 저하되고, 다양한 재료와 접착 특성 향상 효과가 미미할 수 있다. 이와 반대로 상기 범위를 초과할 경우 이로부터 제조된 모르타르 및 콘크리트 조성물의 가격이 상승하여 사용이 제한적일 수 있는 단점이 있으나, 아민계 고분자와의 적절한 함량비를 유지한다면 상기 범위를 초과하여 사용해도 무방할 수 있다.The content of the catechol-based organic compound used in the binder for reinforcing concrete strength proposed in the present invention may be varied depending on various factors such as the composition of the polymer cement composite composition described below, the use of the polymer cement composite composition, and the construction method. For example, the catechol-based organic compound controls the amount of the cement based on the content of cement, which is the basic composition of the polymer cement composite composition, and is preferably 0.4 to 40 parts by weight, preferably 1.0 to 5.0 parts by weight, Can be used in parts by weight. If the content is less than the above range, quinone hardening does not sufficiently take place and the water resistance of the resultant concrete is lowered and the effect of improving various materials and adhesion properties may be insignificant. On the contrary, when the amount exceeds the above range, there is a disadvantage in that the use of the mortar and concrete composition produced from the mortar and concrete composition produced thereon is limited and the use thereof may be limited. However, if the proper content ratio with the amine polymer is maintained, .
또한, 콘크리트 강도 증진용 결합제에 사용하는 아민계 고분자의 함량은 카테콜계 유기 화합물의 퀴논과 연쇄적인 네트워크 형성 반응을 통해 경화가 원활히 이루어질 수 있도록 아민기의 개수, 아민계 고분자의 분자량, 카테콜계 유기 화합물의 함량 등 다양한 요인들을 고려하여 한정한다. 이때 카테콜계 유기 화합물의 함량이 시멘트의 함량을 기준으로 설정한 것을 고려하여 볼 때 충분한 경화를 이룰 수 있도록, 아민계 고분자의 함량은 상기 시멘트 100 중량부에 대하여 0.6 내지 50 중량부, 바람직하기로 1.0 내지 5.0 중량부로 사용할 수 있다. 만약, 그 함량이 상기 범위 미만이면 원하는 수준의 강도 증진 효과를 확보할 수 없고, 이와 반대로 상기 범위를 초과할 경우 효과 대비 비용이 증가하므로, 상기 범위 내에서 적절히 사용한다.Also, the content of the amine-based polymer used in the binder for reinforcing concrete strength is determined by the number of amine groups, the molecular weight of the amine-based polymer, the catechol-based polymer And the content of the compound. Considering that the content of the catechol-based organic compound is set on the basis of the content of the cement, the content of the amine-based polymer is 0.6 to 50 parts by weight per 100 parts by weight of the cement, 1.0 to 5.0 parts by weight may be used. If the content is less than the above range, a desired level of strength enhancement effect can not be secured. On the other hand, if the content exceeds the above range, the cost for effect increase.
폴리머Polymer 콘크리트 복합체 조성물 Concrete composite composition
전술한 바의 콘크리트 강도 증진용 결합제는 폴리머 콘크리트 복합체 조성물의 첨가제(즉, 결합제의 용도)로서 사용하여, 이를 이용하여 시공된 구조물의 강도를 높일 수 있다.The above-mentioned binder for reinforcing concrete strength can be used as an additive (i.e., a binder) of a polymer concrete composite composition, and the strength of the applied structure can be increased.
본 명세서에서 언급하는 시공은 구조물 또는 콘크리트 구조물의 건축공사, 토목공사, 외벽공사 및 보수공사를 위한 행위를 의미하며, 구조물을 신축하는 공정, 손상, 균열, 흠 및 동공을 보수하는 공정, 이를 위해 폴리머 콘크리트 복합체 조성물을 코팅, 충전 또는 분사하는 모든 공정을 포함한다. 일례로, 상기 구조물의 시공은 주택, 학교, 빌딩, 아파트 등과 같은 건축물 또는 구조물의 신축, 보수, 및 보강; 도로, 철도 등의 신축, 보수, 및 보강; 댐, 교각, 터널 등의 신축, 보수, 및 보강 등 시멘트 작업을 대량으로 하는 토목공사 및 콘크리트 조성물을 적용하는 모든 건축현장의 건축물 또는 구조물의 시공, 보수, 및 보강을 포함한다. The construction referred to in this specification means an operation for construction work, civil engineering work, exterior wall construction and repair work of a structure or concrete structure, a process of expanding and contracting a structure, a process of repairing damage, cracks, Filling, or spraying of the polymeric concrete composite composition. For example, the construction of the structure may include construction, repair, and reinforcement of a building or structure such as a house, a school, a building, an apartment, or the like; Construction, maintenance and reinforcement of roads and railways; Maintenance, and reinforcement of buildings or structures in all construction sites to which civil engineering works and concrete compositions applying large amounts of cement work such as dams, piers, tunnels, etc. are to be constructed.
또한, 본 명세서에서 언급하는 폴리머 콘크리트 복합체 조성물은 특별히 한정하지 않는 한 폴리머 시멘트 모르타르 조성물 및 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 모두 포함한다. 이때 상기 폴리머 시멘트 모르타르 조성물은 시멘트 및 잔골재를 기본적으로 포함하는 조성을 의미하고, 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물은 시멘트, 잔골재 및 굵은 골재를 기본적으로 포함하는 조성을 의미한다.In addition, the polymer concrete composite composition referred to in the present specification includes both polymer cement mortar composition and polymer cement concrete composition, unless otherwise specified. Herein, the polymer cement mortar composition refers to a composition basically including cement and fine aggregate, and the polymer cement concrete composition refers to a composition basically including cement, fine aggregate and coarse aggregate.
본 발명에서 제시하는 콘크리트 강도 증진용 결합제는 구조물의 시공에 사용하는 폴리머 시멘트 모르타르 및 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물과 같은 폴리머 콘크리트 복합체 조성물을 첨가하여 최종 얻어지는 구조물의 강도 및 내구성을 획기적으로 높일 수 있을 뿐만 아니라 다양한 구조재(목재, 철근, 고분자섬유, 유리섬유, 탄소섬유 등)와 접착능력이 향상된 콘크리트를 제조할 수 있다.The binder for reinforcing concrete strength proposed in the present invention can remarkably enhance the strength and durability of the finally obtained structure by adding a polymer concrete composite composition such as polymer cement mortar and polymer cement concrete composition used for construction of a structure, It is possible to produce concrete having improved adhesion with structural materials (wood, reinforcing bar, polymer fiber, glass fiber, carbon fiber, etc.).
콘크리트 구조물의 강도는 단위 시멘트의 사용량에 비례 관계에 있다. 즉, 높은 강도의 구조물을 얻기 위해선 시멘트의 사용량이 많아지는데, 이 경우 시멘트 양생시 발생하는 수화열이 높으며, 이 수화열로 인해 구조물의 균열 발생 가능성이 높아진다. 더욱이 각 재료 간의 낮은 상용성으로 인해 제조된 구조물의 균열 발생, 백화 현상 또는 들뜸과 같은 문제가 발생한다. The strength of the concrete structure is proportional to the amount of unit cement used. In other words, the amount of cement used increases to obtain a high-strength structure. In this case, the hydration heat generated during cement curing is high, and the possibility of cracking of the structure is increased due to the heat of hydration. Furthermore, due to the low compatibility between the materials, problems such as cracking, whitening or lifting of the manufactured structure occur.
이에 본 발명에서 첨가제로 상기 제시한 콘크리트 강도 증진용 결합제로 사용할 경우 시멘트의 사용량을 크게 높이지 않더라도 높은 강도를 확보할 수 있고, 콘크리트 조성의 다른 성분(즉, 무기 및 유기)과의 높은 상용성을 확보할 수 있다. 또한, 콘크리트 구조물을 철근 등과 같은 다른 구조물에 적용할 경우 상기 철근에 대한 높은 부착력을 나타내 균열 또는 들뜸 등의 문제를 해소할 수 있어, 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있다Therefore, when used as an additive in the present invention as the binder for enhancing concrete strength, it is possible to secure high strength without increasing the amount of cement, and it is possible to obtain a high compatibility with other components (that is, inorganic and organic) . In addition, when the concrete structure is applied to other structures such as reinforcing bars, it exhibits a high adhesive force to the reinforcing bars and can solve problems such as cracking or lifting, thereby improving strength and durability
본 발명에서 제시하는 폴리머 시멘트 콘크리트 및 모르타르 조성물은 시멘트 및 골재를 포함하고, 이는 물(배합수)과 함께 혼합하여 콘크리트 구조물의 제작에 적용되며, 이때 첨가제로 본 발명에서 제시하는 콘크리트 강도 증진용 결합제를 함께 사용한다.The polymer cement concrete and the mortar The composition includes cement and aggregate, which is mixed with water (compounding water) to be applied to the production of a concrete structure, wherein the binder for reinforcing concrete strength proposed in the present invention is used together with an additive.
상기 콘크리트 강도 증진용 결합제는 친수성을 가지며, 물에 용해가 용이하고, 피착물에 대한 높은 부착력을 갖는다. 시멘트가 물에 의해 경화가 일어나 콘크리트 구조물이 제작되며, 공지의 고분자 바인더 재질이 물 분위기에서도 경화가 일어나는 특성을 고려할 때 상기 결합제의 사용은 콘크리트 구조물 제작에 매우 고무적이라 할 수 있다. The binder for enhancing concrete strength has hydrophilicity, is easy to dissolve in water, and has high adherence to the adherend. The cement is cured by water to produce a concrete structure, and the use of the binder is very encouraging for the construction of a concrete structure, considering the characteristics of a known polymeric binder material curing in a water atmosphere.
이미 언급한 바와 같이 콘크리트 조성물은 시멘트 및 골재를 포함하고, 이때 시멘트 및 골재의 종류, 함량, 크기 등은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 이 분야에서 통상적으로 공지된 바에 따라 적절히 선택될 수 있다.As already mentioned, the concrete composition includes cement and aggregate, and the kind, content and size of the cement and aggregate are not particularly limited in the present invention, and can be appropriately selected according to a conventionally known method in this field.
시멘트는 모든 시멘트가 가능하며, 일례로 포틀랜드 시멘트, 백시멘트, 고로(高爐) 시멘트, 실리카 시멘트, 플라이애시 시멘트, 알루미나 시멘트, 콜로이드 시멘트, 오일웰 시멘트, 지열 시멘트, 내산(耐酸) 시멘트 등이 가능하며, 일반적으로 시공비용 및 재료의 구입용이성 측면에서 포틀랜드 시멘트, 그 중에서도 보통 포틀랜드 시멘트, 중용열 포틀랜드 시멘트, 조강 포틀랜드 시멘트 등이 바람직하다.Cement can be used for all types of cement. For example, Portland cement, white cement, blast furnace cement, silica cement, fly ash cement, alumina cement, colloidal cement, oil well cement, geothermal cement and acid cement In general, portland cement, in particular portland cement, medium-heat portland cement, crude steel portland cement and the like are preferable from the standpoints of construction cost and easiness of purchase of materials.
골재는 당업계에서 통상 사용되는 모래, 자갈 등을 사용할 수 있음은 물론이며, 본 발명의 콘크리트 조성물이 사용되는 용도에 따라 골재(모래나 자갈)의 혼입, 굵기, 함량 등을 조절할 수 있음은 물론이다. 일례로, 모래 또는 자갈 등으로 잔골재(평균 입경 0.01~5mm) 및 굵은 골재(평균 입경 5mm 이상)가 사용될 수 있다. 시멘트와 잔골재를 혼합하는 것을 모르타르라 하며, 시멘트, 잔골재 및 굵은 골재를 혼합한 것을 콘크리트라 하며, 상기 잔골재 및 굵은 골재의 사용에 따라 폴리머 시멘트 모르타르 및 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물과 같은 폴리머 콘크리트 복합체 조성물을 선택적으로 제작할 수 있다.The aggregate may be sand, gravel or the like commonly used in the art. The aggregate (sand or gravel) may be mixed with the concrete composition according to the use of the concrete composition of the present invention, to be. For example, fine aggregate (average particle diameter 0.01 to 5 mm) and coarse aggregate (average particle diameter 5 mm or more) may be used as sand or gravel. Mixing of cement and fine aggregate is called mortar, and a mixture of cement, fine aggregate and coarse aggregate is called concrete. Depending on the use of fine aggregate and coarse aggregate, a polymer concrete composite composition such as polymer cement mortar and polymer cement concrete composition is selected .
시멘트 및 골재를 포함하는 폴리머 콘크리트 복합체 조성물은 배합수로서 물을 혼합하여 콘크리트 조성물을 제조하고, 이의 시공을 통해 콘크리트 구조물을 제작한다.The polymer concrete composite composition containing cement and aggregate is prepared by mixing water as a blending water, and the concrete structure is produced through the construction of the concrete composition.
상기 폴리머 콘크리트 복합체 조성물은 시멘트 100 중량부에 대해 골재 50 내지 1000 중량부, 물 50 내지 1000 중량부로 사용되며, 특히 본 발명에서 제시하는 콘크리트 강도 증진용 결합제를 1.0 내지 50 중량부로 사용한다. 이러한 함량은 콘크리트 구조물의 강도와 같은 물성을 최소한으로 확보하기 위한 함량으로, 이를 벗어날 경우 원하는 수준의 물성을 갖는 구조물의 제작이 용이하지 않다.The polymer concrete composite composition is used in an amount of 50 to 1000 parts by weight of aggregate and 50 to 1000 parts by weight of water, based on 100 parts by weight of cement, and 1.0 to 50 parts by weight of the binder for improving concrete strength is used. This content is for minimizing the physical properties such as the strength of the concrete structure, and it is not easy to produce a structure having desired physical properties when the concrete structure is deviated.
이러한 조성 이외에 폴리머 시멘트 콘크리트 및 모르타르 조성물은 공지의 첨가제를 더욱 포함 할 수 있다In addition to these compositions, the polymer cement concrete and mortar composition may further comprise known additives
상기 첨가제로는 혼화제 및 각종 보강제등이 가능하며 플라이 애쉬, 고로 슬래그 분말, 무수석고, 석회석 분말, 실리카흄 등의 무기 혼화제와 함께 유기 섬유, 공기 연행제, 감수제, 증점제, 강도촉진제, 분산제, 섬유 보강재, 탄소섬유 등을 제시 할 수 있다.The additive may be an admixture and various kinds of reinforcing agents, and may be used in combination with inorganic admixtures such as fly ash, blast furnace slag powder, anhydrous gypsum, limestone powder and silica fume, organic fibers, air entraining agents, water reducing agents, thickeners, strength promoters, , Carbon fiber, and the like.
플라이 애쉬는 화력발전소 등에서 부산물로 발생하는 것으로, 분말도는 3100 내지 4600 ㎠/g, 비중은 화학성분 중의 Fe2O3에 의해 좌우되며, 시멘트의 2/3정도인 1.91 내지 2.32 정도이다. 평균 입경이 1 내지 화학적 주 성분은 SiO2, Al2O3, CaO 등을 포함한다. 상기 플라이 애쉬를 적정량 사용하면, 블리딩 감소, 슬럼프 손실(slump-loss) 저감, 장기강도 향상, 수화열 억제, 건조수축 저감, 투수성 저감(수밀성 향상) 등의 효과를 얻을 수 있다.Fly ash is generated as a by-product in a thermal power plant and the like, the powder degree is 3100 to 4600 ㎠ / g, the specific gravity is dependent on Fe 2 O 3 in the chemical component, and is about 1.91 to 2.32 which is about 2/3 of cement. The average particle diameter of 1 to the main chemical component comprises SiO 2, Al 2 O 3, CaO and the like. When the fly ash is used in an appropriate amount, effects such as bleeding reduction, slump-loss reduction, long-term strength improvement, hydration heat inhibition, drying shrinkage reduction, and water permeability reduction (watertightness improvement) can be obtained.
고로 슬래그 분말은 철광석, 석회석, 코크스를 원료로 하여 적당한 비율로 조합, 고온에서 용해하여 환원하면 철은 비중이 크기 때문에 고로의 하층부에 가라앉고, 상층부에는 SiO2, Al2O3 등이 주성분인 암질이 CaO와 화합하여 용융 상태로 부유하는 것을 회수하여 사용한다. 상기 고로 슬래그 분말의 비중은 2.85 ~ 2.94 정도로, 최대 입경은 48 내지 150 ㎛, 평균 입경은 10 내지 16㎛, 10㎛ 이하의 량은 33 내지 50%의 범위에 있으며, 44㎛ 잔분은 0.8 내지 15.3% 정도를 갖는다. 이러한 고로 슬래그 분말은 응결시간을 지연시켜 하절기에도 충분한 미장 시간을 확보시켜주므로 초기 균열 방지의 효과를 주는 역할을 수행한다.The blast furnace slag powder is composed of iron ore, limestone and coke as a raw material in appropriate ratio. When it is melted at high temperature and reduced, the iron submits to the lower part of the blast furnace because of its specific gravity. SiO 2 , Al 2 O 3 , The rock quality is combined with CaO and suspended in a molten state. The blast furnace slag powder has a specific gravity of about 2.85 to 2.94, a maximum particle diameter of 48 to 150 占 퐉, an average particle diameter of 10 to 16 占 퐉, an amount of 10 占 퐉 or less in a range of 33 to 50% %. The blast furnace slag powder has the effect of preventing the initial cracking because it secures sufficient blast time in the summer season by delaying the coagulation time.
무수석고는 중유, 벙커시유, 유연탄, 무연탄, 석유코크스, 천연 석유 등의 연소시 얻어진 연도 가스 내에서 흡수제로 소석회 현탁액을 분무하여 생산된 것으로, 이른바 배연 탈황 석고라고 하며, 가스 내의 황화물이 소석회 현탁액 중의 CaO성분과 결합하는 분무 건조-흡착방식의 형태로 제조된다.Anhydrous gypsum is produced by spraying a slaked lime slurry with an absorbent in the flue gas obtained in the combustion of heavy oil, bunker oil, bituminous coal, anthracite coal, petroleum coke, natural oil, etc. It is called "flue gas desulfurization gypsum" It is prepared in the form of a spray drying-adsorption system which binds to the CaO component.
석회석 분말은 고로 슬래그 분말의 작용을 조절하는 역할을 수행한다. 순수한 석회석의 조성은 CaO 56%, CO244% 이지만 보통 고용체로서 MgCO, FeCO3, MnCO3 등을 함유하므로 MgO, FeO, MnO 등의 불순성분을 포함하고 있다. 또한, 점토나 갈철광과 같은 광물을 수반할 때가 많은데, 이때에는 SiO2, Al2O3, Fe2O3 등의 불순성분을 함유한다.The limestone powder plays a role in controlling the action of the blast furnace slag powder. The composition of pure limestone is 56% of CaO and 244% of CO, but it contains MgCO 3 , FeCO 3 , MnCO 3 and so on as solid solution and contains impurity components such as MgO, FeO and MnO 3 . In addition, it is often accompanied by minerals such as clay and calcite. In this case, impurities such as SiO 2 , Al 2 O 3 and Fe 2 O 3 are contained.
실리카흄은 장기 강도 발현 및 내구성 증진 효과를 위해 사용하고, 가 함량이 증가할 경우 초기 강도는 저하되나 장기강도 발현되어 내구성이 증가한다. Silica fume is used for the development of long - term strength and durability. When the content is increased, initial strength is lowered, but durability is increased due to long - term strength development.
상기한 무기 재료 이외에 유기 재료는 하기의 것이 가능하다. 일례로, 공기를 연행시키기 위해 알킬벤젠술폰산과 같은 설페이트계 및 포스페이트계, 또는 기타 지방산계의 공기 연행제가 가능하다. In addition to the above-described inorganic materials, the following organic materials can be used. For example, sulfate-based and phosphate-based or other fatty acid-based airborne agents such as alkylbenzenesulfonic acids may be used to carry the air.
또한, 감수제는 시멘트 입자를 분산 및 현탁시키는 작용을 하는 첨가제로, 시멘트 입자를 (粒子)분산 하여 콘크리트의 소요 워커빌리티를 얻는데 필요한 단위 수량을 감소시키는 역할을 한다. 이러한 감수제로는 통상적으로 설폰산염계의 물질이 사용된다.The water reducing agent is an additive that disperses and suspends cement particles, and disperses cement particles (particles) to reduce the unit quantity required to obtain the required workability of the concrete. Such a water reducing agent is usually a sulfonate based material.
증점제는 대체로 셀룰로오스 유도체 등과 같은 수용성 폴리사카라이드계의 물질로서 물에 용해될 때 소정의 점도를 가지게 되는 성질이 있다. 이는 점도의 향상으로 인한 유동성 증대 역할 뿐 아니라 내구성 증진효과를 나타낸다.The thickening agent is a water-soluble polysaccharide-based material such as a cellulose derivative or the like and has a property of having a predetermined viscosity when dissolved in water. This not only enhances the fluidity due to the improvement of the viscosity but also exhibits the durability enhancement effect.
강도촉진제로 술폭시폴리에틸렌글리콜노닐페닐프로페닐에테르, 술폭시폴리에틸렌글리콜알릴에테르, 술폭시폴리프로필렌글리콜알릴에테르, 술폭시폴리부틸렌글리콜알릴에테르, 술폭시폴리에틸렌글리콜2-부테닐에테르, 술폭시폴리프로필렌글리콜2-부테닐에테르, 술폭시폴리부틸렌글리콜2-부테닐에테르, 술폭시폴리에틸렌글리콜3-부테닐에테르, 술폭시폴리프로필렌글리콜3-부테닐에테르, 술폭시폴리부틸렌글리콜3-부테닐에테르, 술폭시폴리에틸렌글리콜3-펜테닐에테르, 술폭시폴리프로필렌글리콜3-펜테닐에테르, 술폭시폴리부틸렌글리콜3-펜테닐에테르에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 폴리옥시알킬렌알케닐에테르 설페이트 염을 포함하는 공중합체가 가능하다.As the strength promoter, sulfoxypolyethylene glycol nonylphenylpropenyl ether, sulfoxypolyethylene glycol allyl ether, sulfoxypolypropylene glycol allyl ether, sulfoxypolybutylene glycol allyl ether, sulfoxypolyethylene glycol 2-butenyl ether, sulfoxypoly Propylene glycol 2-butenyl ether, sulfoxypolybutylene glycol 2-butenyl ether, sulfoxypolyethylene glycol 3-butenyl ether, sulfoxypolypropylene glycol 3-butenyl ether, sulfoxypolybutylene glycol 3-part At least one polyoxyalkylene alkyl ether sulfate selected from the group consisting of terephthalate, terephthalate, sulfoxypolyethylene glycol 3-pentenyl ether, sulfoxypolypropylene glycol 3-pentenyl ether, sulfoxypolybutylene glycol 3-pentenyl ether, Copolymers containing salts are possible.
분산제는 콘크리트의 작업성 및 동결융해 저항성 향상, 물-시멘트비 저감을 통한 수밀성 향상 등을 위해 사용하며, 나프탈린설폰산 고축합물, 멜라닌설폰산 포름알데히드 고축합물, 폴리카르본산 중합체 등이 사용될 수 있다.The dispersant is used for improving the workability of the concrete, resistance to freezing and thawing, improvement of the watertightness by reducing water-cement ratio, etc., and naphthalene sulfonic acid condensate, melamine sulfonic acid formaldehyde condensate and polycarboxylic acid polymer .
콘크리트 보강재로 사용되는 합성섬유로는, 폴리프로필렌계(PP), 폴리비닐알콜계(PVA), 천연 셀룰로오스계, 강섬유(Steel-fiber)등을 들 수 있으며, 최근에는 나일론계도 사용되고 있다. 사용되는 섬유 보강재의 사용을 통해 초기의 소성 수축 균열 방지와 콘크리트의 2차 보강을 확보할 수 있다. Polypropylene (PP), polyvinyl alcohol (PVA), natural cellulose, and steel fiber are examples of synthetic fibers used as concrete reinforcing materials. Recently, nylon is also used. Through the use of the fiber reinforcement used, it is possible to prevent the initial plastic shrinkage cracks and to reinforce the secondary reinforcement of the concrete.
상기와 같은 성분으로 이루어지는 본 발명의 폴리머 시멘트 콘크리트 및 모르타르 조성물을 포함하는 폴리머 시멘트 복합체 조성물은 일반적으로 일컫는 건축물 또는 구조물의 건축, 보수, 및 보강뿐만 아니라, 특히 습식 및 수중환경에서의 건축물 또는 구조물의 건축, 보수, 및 보강 등에 사용 가능하며, 이러한 콘크리트 조성물은 골재 사이 등 공간으로 침투하여 각 조성에 대한 높은 부착력을 갖는다. 이로 인해 콘크리트 구조물의 강도를 크게 향상시키고, 추가적으로 경도, 내충격성, 내크랙성 등의 물성이 우수한 장점이 있다.The polymer cement composite composition comprising the polymer cement concrete and the mortar composition of the present invention having the above-described components can be used not only for the construction, maintenance, and reinforcement of generally referred to as a building or a structure, but also for a building or structure in a wet and underwater environment Construction, maintenance, and reinforcement. The concrete composition penetrates into the space between the aggregates and has high adhesion to each composition. As a result, the strength of the concrete structure is greatly improved, and furthermore, the excellent properties such as hardness, impact resistance and crack resistance are excellent.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 설명한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐, 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments and comparative examples of the present invention will be described. However, the following embodiments are merely preferred embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments.
[실시예][Example]
실험예Experimental Example 1: 콘크리트 강도 증진용 결합제 사용에 따른 효과 1: Effect of using binder for concrete strength enhancement
본 발명에 따른 콘크리트 강도 증진용 결합제의 사용에 따른 강도 변화를 확인하기 위해, 폴리머 시멘트 복합체 조성물을 이용하여 시편을 제작하였고, 이의 휨 강도를 측정하여 그 결과를 나타내었다.In order to confirm the change of strength according to the use of the binder for reinforcing concrete strength according to the present invention, a specimen was prepared by using a polymer cement composite composition, and its bending strength was measured and the results are shown.
인장강도는 콘크리트의 특성을 설명하기 위한 대표적인 물성이다. 동일한 크기의 외력이 작용할 때 인장응력에 노출된 콘크리트가 먼저 파괴되므로, 인장강도가 높을수록 외력에 의해 쉽게 파괴가 발생하지 않는다. 콘크리트의 인장강도를 측정하기 위해 사용되는 시험은 직접 인장법, 휨인장 시험법, 할렬시험법이 있으며, 본 발명에서는 휨인장 시험법을 통해 휨 강도를 측정하고, 이로부터 인장강도를 평가하였다. 이때 높은 휨 강도는 인장강도가 높음을 의미한다.Tensile strength is a typical property for explaining the properties of concrete. When an external force of the same magnitude acts, the concrete exposed to the tensile stress is destroyed first, so that the higher the tensile strength, the more easily the failure is not caused by the external force. The tests used for measuring the tensile strength of concrete are a direct tensile test, a flexural tens test, and a split test. In the present invention, the flexural strength was measured and the tensile strength was evaluated from the results. At this time, high bending strength means high tensile strength.
(1) 시편 제작(1) Production of specimen
시멘트는 성신양회㈜에서 판매하는 포틀랜드 시멘트를 사용하였으며, 모래는 평균직경 0.5mm 이하의 잔골재를 사용하였다. 피로갈롤은 시그마알드리치社의 제품번호 P0381을 사용하였으며, 폴리에틸렌이민은 시그마알드리치社의 제품번호 181978을 사용하였다. Portland cement sold by Sungshin Cement Co., Ltd. was used for cement and fine aggregate with average diameter less than 0.5mm was used for sand. The pyrogallol was product number P0381 from Sigma-Aldrich, and the product number 181978 from Sigma-Aldrich was used for polyethyleneimine.
콘크리트 강도 증진용 결합제 사용에 따른 휨 강도를 분석하기 위하여, 하기 표 1과 같은 배합비의 폴리머 시멘트 복합체 조성물을 제조하여 직경 3.5cm, 깊이 1cm 크기의 플라스틱 틀에 12.5g의 조성물을 담아, 상온에서 72시간 양생하여 시편을 제작하였다.In order to analyze the flexural strength according to the use of the binder for reinforcing concrete strength, a polymer cement composite composition having a mixing ratio as shown in Table 1 below was prepared and 12.5 g of the composition was placed in a plastic frame having a diameter of 3.5 cm and a depth of 1 cm. The sample was cured for a period of time.
(2) 휨 강도 측정(2) Measurement of bending strength
상기에서 제작된 시편의 휨 강도를 측정하기 위하여, 도 1에 나타낸 바와 같이 만능시험기(Universal Testing Machine, INSTRON 5583)을 이용하여 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 시편의 하단에 내경이 28mm의 원형의 플라스틱 지그(SPL社 50ml 튜브, 제품번호 50050)를 배치하였다. 이어서, 시편 상단의 중앙에 단면적이 1mm2의 팁을 이용하여 20 mm/min의 속도로 압력을 가하여 휨 강도를 측정하였다.In order to measure the flexural strength of the specimens prepared above, as shown in Fig. 1, the specimens prepared in Example 1 and Comparative Example 1 were measured with a universal testing machine (INSTRON 5583) A circular plastic jig (SPL 50ml tube, product number 50050) was placed. Next, the bending strength was measured by applying a pressure of 20 mm / min using a tip having a sectional area of 1 mm 2 at the center of the upper end of the specimen.
도 1은 실험예 1에서 휨 강도를 측정하는 것을 보여주는 사진으로, 측정은 5개의 샘플을 측정하여 평균값을 나타내었으며, 그 수치가 높을수록 휨 강도가 우수함을 나타낸다.FIG. 1 is a photograph showing the measurement of the bending strength in Experimental Example 1. The measurement shows the average value obtained by measuring five samples. The higher the value, the better the bending strength.
(3) 결과(3) Results
하기 표 1에 폴리머 시멘트 복합체 조성물의 비율 및 이에 따른 휨 강도에 대한 결과를 나타내었다.Table 1 shows the results of the ratio of the polymer cement composite composition and the resultant flexural strength.
(N/mm2)Flexural strength
(N / mm 2 )
상기 표 1을 참조하면, 본 발명에 따라 콘크리트 강도 증진용 결합제를 포함하는 실시예 1의 조성물의 휨 강도가 비교예 1 대비하여 향상됨을 알 수 있다. Referring to Table 1, it can be seen that the flexural strength of the composition of Example 1 including the binder for improving the strength of concrete according to the present invention is improved as compared with Comparative Example 1. [
실험예Experimental Example 2: 콘크리트 강도 증진용 결합제 함량비에 따른 효과 2: Effect of binder content ratio for concrete strength enhancement
콘크리트 강도 증진용 결합제 함량비에 따른 강도 특성을 분석하기 위하여, 콘크리트 강도 증진용 결합제를 구성하는 카테콜계 유기 화합물과 아민계 고분자 각각의 함량을 변화하여 폴리머 시멘트 복합체 조성물을 제조하였고, 이로부터 제조된 시편의 휨 강도를 측정하였다. The polymer cement composite composition was prepared by varying the content of each of the catechol organic compound and amine polymer constituting the binder for increasing the concrete strength in order to analyze the strength characteristics according to the binder content ratio for the concrete strength enhancement. The flexural strength of the specimen was measured.
(1) 시편 제작(1) Production of specimen
시멘트는 성신양회㈜에서 판매하는 포틀랜드 시멘트를 사용하였으며, 모래는 평균직경 0.5mm 이하의 잔골재를 사용하였다. 피로갈롤은 시그마알드리치社의 제품번호 P0381을 사용하였으며, 폴리에틸렌이민은 시그마알드리치社의 제품번호 181978을 사용하였다.Portland cement sold by Sungshin Cement Co., Ltd. was used for cement and fine aggregate with average diameter less than 0.5mm was used for sand. The pyrogallol was product number P0381 from Sigma-Aldrich, and the product number 181978 from Sigma-Aldrich was used for polyethyleneimine.
콘크리트 강도 증진용 결합제 함량에 따른 강도 특성을 분석하기 위하여 시멘트는 100 중량부, 모래 100 중량부를 사용하였고, 물은 50 중량부를 사용하였으며, 첨가된 콘크리트 강도 증진용 결합제 함량을 시멘트 100 중량부 대비하여 하기 표 2에 나타내었다. In order to analyze the strength characteristics according to the binder content for reinforcing concrete strength, 100 parts by weight of cement and 100 parts by weight of sand were used, and 50 parts by weight of water was used. The content of the binder for enhancing concrete strength was 100 parts by weight The results are shown in Table 2 below.
이때 콘크리트 강도 증진용 결합제 내 카테콜계 유기 화합물로서 피로갈롤을 사용하고, 이는 시멘트 100 중량부 대비 1.0 중량부, 2.0 중량부 및 4.0 중량부로 그 함량을 변화시켜 가며 수행하였다.At this time, pyrogallol was used as the catechol-based organic compound in the binder for reinforcing concrete strength, and the content was changed to 1.0 part by weight, 2.0 parts by weight and 4.0 parts by weight based on 100 parts by weight of cement.
또한, 아민계 고분자로는 폴리에틸렌이민을 사용하고, 그 함량을 시멘트 100 중량부 대비 1.0 중량부, 2.0 중량부 및 4.0 중량부로 변화시켜 가며 수행하였다.Also, polyethyleneimine was used as the amine-based polymer, and its content was changed to 1.0 part by weight, 2.0 parts by weight and 4.0 parts by weight based on 100 parts by weight of cement.
하기 표 2와 같은 배합비의 폴리머 시멘트 복합체 조성물을 제조하여 직경 3.5 cm, 깊이 1cm 크기의 플라스틱 틀에 12.5g의 조성물을 담아, 상온에서 72시간 양생하여 시편을 제작하였다.A polymer cement composite composition having the composition ratio shown in Table 2 below was prepared and 12.5 g of the composition was placed in a plastic frame having a diameter of 3.5 cm and a depth of 1 cm and cured at room temperature for 72 hours to prepare a specimen.
(2) 휨 강도 측정(2) Measurement of bending strength
상기에서 제작된 시편의 휨 강도는 만능시험기(Universal Testing Machine, INSTRON 5583)을 이용하여 제조된 시편의 하단에 내경이 28mm의 원형의 플라스틱 지그(SPL社 50ml 튜브, 제품번호 50050)를 배치하고 시편 상단의 중앙에 단면적이 1mm2의 팁을 이용하여 20 mm/min의 속도로 압력을 가하여 측정하였다. The bending strength of the specimen prepared above was measured using a universal testing machine (INSTRON 5583), placing a circular plastic jig having an inner diameter of 28 mm (SPL 50 ml tube, product number 50050) at the lower end of the specimen, And the pressure was applied at a rate of 20 mm / min using a tip having a sectional area of 1 mm 2 at the center of the upper end.
이때 측정은 5개의 샘플을 측정하여 평균값을 나타내었으며, 그 수치가 높을수록 휨 강도가 우수함을 나타낸다.At this time, the average value was measured by measuring five samples, and the higher the value, the better the bending strength.
(3) 결과(3) Results
하기 표 2에 폴리머 시멘트 복합체 조성물의 비율 및 이에 따른 휨 강도에 대한 결과를 나타내었다.The results of the ratio of the polymer cement composite composition and the resultant flexural strength are shown in Table 2 below.
중량부0
Weight portion
(비교예 1)21.0
(Comparative Example 1)
상기 표 2를 참조하면, 콘크리트 강도 증진용 결합제가 일정 함량 이상에서 휨 강도가 증가함을 확인하였다. Referring to Table 2, it was confirmed that the flexural strength of the binder for reinforcing concrete strength was increased beyond a predetermined amount.
상기 표 2에서 보이는 바와 같이, 피로갈롤의 함량이 1.0 중량부 이상, 폴리에틸렌이민의 함량이 1.0 중량부 이상일 경우, 휨 강도 면에서 비교예 1 대비 우수한 증가를 보였으며, 특히 폴리에틸렌이민의 함량이 4.0 중량부일 경우 가장 높은 수치를 나타내었다.As shown in Table 2, when the content of pyrogallol was 1.0 parts by weight or more and the content of polyethyleneimine was 1.0 parts by weight or more, the flexural strength showed an excellent increase compared with Comparative Example 1. In particular, the content of polyethyleneimine was 4.0 And the highest value in the case of the weight part.
이러한 결과로부터 피로갈롤로 대표되는 카테콜계 유기 화합물과 폴리에틸렌이민과 같은 아민계 고분자의 동시 사용을 통해, 콘크리트 구조물의 제조 시 상기 구조물의 강도를 획기적으로 증가시킬 수 있음을 알 수 있다.From these results, it can be seen that the strength of the structure can be drastically increased during the production of the concrete structure through simultaneous use of the catechol-based organic compound represented by pyrogallol and the amine-based polymer such as polyethyleneimine.
실험예Experimental Example 3: 3: 콘크리트 강도 증진용 결합제의 종류에 따른 효과Effect of type of binder for reinforcing concrete strength
콘크리트 강도 증진용 결합제를 구성하는 카테콜계 유기 화합물의 종류를 변화하여 폴리머 시멘트 복합체 조성물을 제조하였고, 이에 얻어진 폴리머 시멘트 복합체 시편의 휨 강도를 측정하여 하기 표 3에 나타내었다. The polymer cement composite composition was prepared by changing the kind of the organic compound of the catechol constituting the binder for improving the strength of concrete. The flexural strength of the obtained polymer cement composite specimen was measured and shown in Table 3 below.
(1) 시편 제작(1) Production of specimen
시멘트는 성신양회㈜에서 판매하는 포틀랜드 시멘트를 사용하였으며, 모래는 평균직경 0.5mm 이하의 잔골재를 사용하였다. 폴리에틸렌이민은 시그마알드리치社의 제품번호 181978을 사용하였다. 사용된 카테콜 유기 화합물인 피로갈롤은 시그마알드리치社의 제품번호 P0381을 사용하였으며, 도파민은 시그마알드리치社의 제품번호 H8502를 사용하였으며, 피로카테콜은 시그마알드리치社의 제품번호 C9510을 사용하였다.Portland cement sold by Sungshin Cement Co., Ltd. was used for cement and fine aggregate with average diameter less than 0.5mm was used for sand. The polyethylene imine used was Sigma Aldrich's product number 181978. The catechol organic compound, pyrogallol, was purchased from Sigma-Aldrich, product number P0381, dopamine from Sigma-Aldrich, product number H8502, and pyrocatechol from Sigma-Aldrich, product number C9510.
콘크리트 강도 증진용 결합제를 구성하는 카테콜 유기 화합물의 종류에 따른 효과를 분석하기 위하여 폴리머 시멘트 복합체 조성물을 하기 표 3에 나타내었다. The polymer cement composite composition is shown in Table 3 below in order to analyze the effect of the type of the catechol organic compound constituting the binder for increasing the concrete strength.
하기 표 3과 같이 배합비의 폴리머 시멘트 복합체 조성물을 제조하여 직경 3.5cm, 깊이 1cm 크기의 플라스틱 틀에 12.5g의 조성물을 담아, 상온에서 72시간 양생하여 시편을 제작하였다.A polymer cement composite composition was prepared as shown in Table 3 below, and 12.5 g of the composition was placed in a plastic frame having a diameter of 3.5 cm and a depth of 1 cm, and then cured at room temperature for 72 hours.
(2) 휨 강도 측정(2) Measurement of bending strength
상기에서 제작된 시편의 휨 강도는 만능시험기(Universal Testing Machine, INSTRON 5583)을 이용하여 제조된 시편의 하단에 내경이 28mm의 원형의 플라스틱 지그(SPL社 50ml 튜브, 제품번호 50050)를 배치하고 시편 상단의 중앙에 단면적이 1mm2의 팁을 이용하여 20 mm/min의 속도로 압력을 가하여 측정하였다. The bending strength of the specimen prepared above was measured using a universal testing machine (INSTRON 5583), placing a circular plastic jig having an inner diameter of 28 mm (SPL 50 ml tube, product number 50050) at the lower end of the specimen, And the pressure was applied at a rate of 20 mm / min using a tip having a sectional area of 1 mm 2 at the center of the upper end.
이때 측정은 5개의 샘플을 측정하여 평균값을 나타내었으며, 그 수치가 높을수록 휨 강도가 우수함을 나타낸다.At this time, the average value was measured by measuring five samples, and the higher the value, the better the bending strength.
(3) 결과(3) Results
하기 표 3에 폴리머 시멘트 복합체 조성물의 카테콜계 유기 화합물의 종류에 따른 휨 강도에 대한 결과를 나타내었다.Table 3 shows the results of the flexural strength of the polymer cement composite composition according to the kind of the organic catechol compound.
(N/mm2)Flexural strength
(N / mm 2 )
상기 표 3을 참조하면, 다양한 카테콜계 유기 화합물을 이용하여 휨 강도를 향상 할 수 있는 폴리머 시멘트 복합체 조성물 제조가 가능함을 확인하였다. Referring to Table 3, it was confirmed that the polymer cement composite composition can be improved in flexural strength by using various catechol organic compounds.
본 발명에 따른 콘크리트 강도 증진용 결합제는 빌딩과 같은 콘크리트 구조물의 제작에 사용 가능하다.The binder for increasing the strength of concrete according to the present invention can be used for the production of a concrete structure such as a building.
Claims (9)
상기 카테콜계 유기 화합물은 L-도파(L-Dopa), 피로갈롤(Pyrogallol), 도파민(Dopamine), 피로카테콜(Pyrocatechol), 노르에피네프린(norepinephrine), 3,4-디히드록시 신남산(3,4-dihydroxycinnamic acid, DHCA), 갈릭산(Gallic acid), 가수분해형 탄닌(Hydrolysable tannin) 및 축합형 탄닌(Condensed Tannin)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 콘크리트 강도 증진용 결합제.The method according to claim 1,
The catechol-based organic compound may be selected from the group consisting of L-Dopa, Pyrogallol, Dopamine, Pyrocatechol, norepinephrine, 3,4-dihydroxycinnamic acid (3 , 4-dihydroxycinnamic acid (DHCA), gallic acid, hydrolysable tannin, and condensed tannin. The binder for reinforcing concrete strength according to claim 1,
상기 아민계 고분자는 폴리에틸렌이민, 폴리아미드아민, 폴리비닐아민, 폴리아미도이민, 폴리알릴아민, 폴리라이신 및 키토산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 콘크리트 강도 증진용 결합제.The method according to claim 1,
Wherein the amine-based polymer is at least one selected from the group consisting of polyethyleneimine, polyamideamine, polyvinylamine, polyimidomine, polyallylamine, polylysine and chitosan.
상기 폴리머 시멘트 복합체 조성물은 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물 또는 폴리머 시멘트 모르타르 조성물인 것을 특징으로 하는 폴리머 시멘트 복합체 조성물.5. The method of claim 4,
Wherein the polymer cement composite composition is a polymer cement concrete composition or a polymer cement mortar composition.
상기 폴리머 시멘트 모르타르 조성물은 시멘트, 잔골재 및 콘크리트 강도 증진용 결합제를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 시멘트 복합체 조성물.6. The method of claim 5,
Wherein the polymer cement mortar composition comprises a cement, a fine aggregate, and a binder for enhancing concrete strength.
상기 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물은 시멘트, 잔골재, 굵은 골재 및 콘크리트 강도 증진용 결합제를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 시멘트 복합체 조성물.6. The method of claim 5,
Wherein the polymer cement concrete composition comprises cement, fine aggregate, coarse aggregate, and a binder for reinforcing concrete strength.
상기 콘크리트 강도 증진용 결합제는 폴리머 시멘트 복합체 조성물 내 시멘트 100 중량부에 대해 1.0 내지 50 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리머 시멘트 복합체 조성물.5. The method of claim 4,
Wherein the binder for enhancing concrete strength is contained in an amount of 1.0 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the cement in the polymer cement composite composition.
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