KR20190119485A - 콘크리트용 혼화제 용도의 무수당 알코올 조성물 및 이를 포함하는 콘크리트 조성물 - Google Patents

콘크리트용 혼화제 용도의 무수당 알코올 조성물 및 이를 포함하는 콘크리트 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘크리트용 혼화제 용도의 무수당 알코올 조성물 및 이를 포함하는 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 일무수당 알코올, 이무수당 알코올, 및 이들 중 하나 이상의 중합체를 포함하며, 상기 이무수당 알코올을 특정 함량 범위로 포함함으로써, 콘크리트용 혼화제 용도로 사용시 친환경적인 콘크리트를 우수한 경제성으로 제조하는 것을 가능하게 하는 무수당 알코올 조성물과, 이를 포함하는 콘크리트용 혼화제 및 콘크리트 조성물에 관한 것이다.

Description

콘크리트용 혼화제 용도의 무수당 알코올 조성물 및 이를 포함하는 콘크리트 조성물{Anhydrodugar alcohol composition for use as additive for concrete and concrete composition comprising the same}
본 발명은 콘크리트용 혼화제 용도의 무수당 알코올 조성물 및 이를 포함하는 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 일무수당 알코올, 이무수당 알코올, 및 이들 중 하나 이상의 중합체를 포함하며, 상기 이무수당 알코올을 특정 함량 범위로 포함함으로써, 콘크리트용 혼화제 용도로 사용시 친환경적인 콘크리트를 우수한 경제성으로 제조하는 것을 가능하게 하는 무수당 알코올 조성물과, 이를 포함하는 콘크리트용 혼화제 및 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
콘크리트는 현대의 건축 및 토목 공사의 주재료로서, 그 강도 및 분산성을 향상시키기 위하여 다양한 혼화제가 사용된다. 이러한 콘크리트용 혼화제로서 제지공정의 부산물로부터 유래한 공중합체 개질된 리그닌을 사용하여 경제성을 높이려는 시도가 있어 왔다(예컨대, 대한민국공개특허공보 제10-2015-0101815호, 제10-2013-0012301호 등).
수소화 당(“당 알코올”이라고도 함)은 당류가 갖는 환원성 말단기에 수소를 부가하여 얻어지는 화합물을 의미하는 것으로, 일반적으로 HOCH2(CHOH)nCH2OH (여기서, n은 2 내지 5의 정수)의 화학식을 가지며, 탄소수에 따라 테트리톨, 펜티톨, 헥시톨 및 헵티톨(각각, 탄소수 4, 5, 6 및 7)로 분류된다. 그 중에서 탄소수가 6개인 헥시톨에는 소르비톨, 만니톨, 이디톨, 갈락티톨 등이 포함되며, 소르비톨과 만니톨은 특히 효용성이 큰 물질이다.
무수당 알코올은 분자 내 하이드록시기가 두 개인 디올(diol) 형태를 가지며, 전분에서 유래하는 헥시톨을 활용하여 제조할 수 있다(예컨대, 한국등록특허 제10-1079518호, 한국공개특허공보 제10-2012-0066904호). 무수당 알코올은 재생가능한 천연자원으로부터 유래한 친환경 물질이라는 점에서 오래 전부터 많은 관심과 함께 그 제조방법에 관한 연구가 진행되어 오고 있다. 이러한 무수당 알코올 중에서 솔비톨로부터 제조된 이소소르비드가 현재 산업적 응용범위가 가장 넓다.
무수당 알코올의 용도는 심장 및 혈관 질환 치료, 패치의 접착제, 구강 청정제 등의 약제, 화장품 산업에서 조성물의 용매, 식품산업에서는 유화제 등 매우 다양하다. 또한, 폴리에스테르, PET, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 에폭시 수지 등 고분자 물질의 유리전이온도를 올릴 수 있고, 이들 물질의 강도 개선효과가 있으며, 천연물 유래의 친환경 소재이기 때문에 바이오 플라스틱 등 플라스틱 산업에서도 매우 유용하다. 또한, 접착제, 친환경 가소제, 생분해성 고분자, 수용성 락카의 친환경 용매로도 사용될 수 있는 것으로 알려져 있다.
이렇듯 무수당 알코올은 그 다양한 활용 가능성으로 인해 많은 관심을 받고 있으며, 실제 산업에의 이용도도 점차 증가하고 있다.
본 발명의 목적은, 콘크리트용 혼화제 성분으로서 바이오-기반 부산물을 활용할 수 있어 경제성 및 친환경성을 동시에 높일 수 있는 콘크리트용 혼화제 용도의 무수당 알코올 조성물과, 이를 포함하는 콘크리트용 혼화제 및 콘크리트 조성물을 제공하는 것이다.
상기한 기술적 과제를 해결하고자 본 발명은, (i) 일무수당 알코올; (ii) 이무수당 알코올; 및 (iii) 상기 (i) 및 (ii) 중 하나 이상의 중합체;를 포함하며, 조성물 총 중량 기준으로, 상기 이무수당 알코올을 5 중량% 초과 및 95 중량% 미만의 양으로 포함하는, 콘크리트용 혼화제 용도의 무수당 알코올 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명에 따른 무수당 알코올 조성물을 포함하는 콘크리트용 혼화제가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 시멘트; 및 본 발명에 따른 콘크리트용 혼화제를 포함하며, 상기 시멘트 100 중량부 기준으로, 상기 콘크리트용 혼화제를 0.1 중량부 초과 및 5 중량부 미만의 양으로 포함하는, 콘크리트 조성물이 제공된다.
본 발명에 따르면, 수소화 당의 내부 탈수물 및/또는 다양한 당류 제조 후 발생하는 바이오-기반 부산물을 콘크리트용 혼화제 성분으로 활용할 수 있기 때문에, 해당 부산물을 산업 폐기물로 처리(소각, 매립 등)시 발생하는 비용 및 환경 오염 문제를 해결하면서 새로운 부가가치를 창출할 수 있어 경제성을 높이는 동시에 친환경적인 콘크리트를 제조할 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 무수당 알코올 조성물은 일무수당 알코올; 이무수당 알코올; 및 이들 중 하나 이상의 중합체;를 포함한다.
무수당 알코올은 천연물 유래의 수소화 당을 탈수 반응시켜 제조할 수 있다. 수소화 당(“당 알코올”이라고도 함)은 당류가 갖는 환원성 말단기에 수소를 부가하여 얻어지는 화합물을 의미하는 것으로, 일반적으로 HOCH2(CHOH)nCH2OH (여기서, n은 2 내지 5의 정수)의 화학식을 가지며, 탄소수에 따라 테트리톨, 펜티톨, 헥시톨 및 헵티톨(각각, 탄소수 4, 5, 6 및 7)로 분류된다. 그 중에서 탄소수가 6개인 헥시톨에는 소르비톨, 만니톨, 이디톨, 갈락티톨 등이 포함되며, 소르비톨과 만니톨은 특히 효용성이 큰 물질이다.
본 발명의 무수당 알코올 조성물에 포함되는 일무수당 알코올, 이무수당 알코올, 및 이들 중 하나 이상의 중합체(즉, 일무수당 알코올 및/또는 이무수당 알코올의 중합체) 중 하나 이상, 바람직하게는 둘 이상, 보다 바람직하게는 이들 모두는, 수소화 당(예를 들면, 솔비톨, 만니톨, 이디톨 등의 헥시톨)을 탈수 반응시켜 무수당 알코올을 제조하는 과정에서 수득될 수 있다.
일무수당 알코올은 수소화 당의 내부로부터 물 분자 1개가 제거되어 형성되는 무수당 알코올로서, 분자 내 하이드록시기가 네 개인 테트라올(tetraol) 형태를 가진다.
본 발명에 있어서, 상기 일무수당 알코올의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 일무수당 헥시톨일 수 있으며, 보다 구체적으로는 1,4-언하이드로헥시톨, 3,6-언하이드로헥시톨, 2,5-언하이드로헥시톨, 1,5-언하이드로헥시톨, 2,6-언하이드로헥시톨 또는 이들 중 2 이상의 혼합물일 수 있다.
이무수당 알코올은 수소화 당의 내부로부터 물 분자 2개가 제거되어 형성되는 무수당 알코올로서, 분자 내 하이드록시기가 두 개인 디올(diol) 형태를 가지며, 전분에서 유래하는 헥시톨을 활용하여 제조할 수 있다. 이무수당 알코올은 재생 가능한 천연자원으로부터 유래한 친환경 물질이라는 점에서 오래 전부터 많은 관심과 함께 그 제조방법에 관한 연구가 진행되어 오고 있다. 이러한 이무수당 알코올 중에서 솔비톨로부터 제조된 이소소르비드가 현재 산업적 응용범위가 가장 넓다.
본 발명에 있어서, 상기 이무수당 알코올의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 이무수당 헥시톨일 수 있으며, 보다 구체적으로는 1,4-3,6-디언하이드로헥시톨일 수 있다. 상기 1,4-3,6-디언하이드로헥시톨은 이소소르비드, 이소만니드, 이소이디드 또는 이들 중 2 이상의 혼합물일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 일무수당 알코올 및 이무수당 알코올 중 하나 이상의 중합체(즉, 일무수당 알코올 및/또는 이무수당 알코올의 중합체)는 일무수당 알코올의 축합 반응, 이무수당 알코올의 축합 반응, 또는 일무수당 알코올과 이무수당 알코올의 축합 반응으로부터 제조되는 축합 중합체일 수 있다. 상기 축합 반응 시에 단량체 간의 축합 위치 및 축합 순서는 특별히 한정되지 않고, 이 분야의 통상의 기술자가 통상적으로 예측 가능한 범위 내에서 제한 없이 선택될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 예컨대, 상기 일무수당 알코올 및 이무수당 알코올 중 하나 이상의 중합체는 하기 화학식 1 내지 5로 표시되는 중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 이는 축합 반응에서의 단량체 간의 축합 위치 및 축합 순서에 따라 제조되는 중합체의 일 예시일 뿐, 이에 제한되지 않는다.
[화학식 1]
Figure pat00001
[화학식 2]
Figure pat00002
[화학식 3]
Figure pat00003
[화학식 4]
Figure pat00004
[화학식 5]
Figure pat00005
상기 화학식 1 내지 5에서,
a 내지 d는 각각 독립적으로 0 내지 10의 정수(보다 구체적으로는, 0 내지 4의 정수)이되, 단, a+b+c+d는 2 내지 20(보다 구체적으로는, 2 내지 10)이다.
본 발명의 무수당 알코올 조성물에는 상기 이무수당 알코올이, 조성물 총 중량 기준으로, 5 중량%를 초과하고 95 중량% 미만인 양으로 포함된다. 무수당 알코올 조성물 100 중량% 내의 이무수당 알코올 함량이 5 중량% 이하이거나 95 중량% 이상이면 무수당 알코올 조성물을 혼화제로서 포함하는 콘크리트의 물성 평가 시, 초기 슬럼프 값 및 일정 시간 경과 후의 슬럼프 값이 저하되는 문제점이 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 무수당 알코올 조성물 100 중량% 내에는 상기 이무수당 알코올이 6 중량% 이상, 7 중량% 이상, 8 중량% 이상, 9 중량% 이상, 또는 10 중량% 이상 포함될 수 있고, 또한 94 중량% 이하, 93 중량% 이하, 92 중량% 이하, 91 중량% 이하, 또는 90 중량% 이하로 포함될 수 있다.
일 구체예에서, 본 발명의 무수당 알코올 조성물 100 중량% 내에는 상기 일무수당 알코올이, 예컨대, 1 중량% 이상, 3 중량% 이상, 5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 30 중량% 이상, 40 중량% 이상 또는 45 중량% 이상 포함될 수 있고, 또한 93 중량% 이하, 91 중량% 이하, 85 중량% 이하, 80 중량% 이하, 75 중량% 이하, 70 중량% 이하, 65 중량% 이하, 60 중량% 이하 또는 55 중량% 이하로 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 일 구체예에서, 본 발명의 무수당 알코올 조성물 100 중량% 내에는 상기 일무수당 알코올 및 이무수당 알코올 중 하나 이상의 중합체가, 예컨대, 1 중량% 이상, 3 중량% 이상, 5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 30 중량% 이상, 40 중량% 이상 또는 45 중량% 이상 포함될 수 있고, 또한 93 중량% 이하, 91 중량% 이하, 85 중량% 이하, 80 중량% 이하, 75 중량% 이하, 70 중량% 이하, 65 중량% 이하, 60 중량% 이하 또는 55 중량% 이하로 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 다른 측면은 전술한 무수당 알코올 조성물을 포함하는 콘크리트용 혼화제에 관한 것이다.
본 발명의 콘크리트용 혼화제에 포함되는 상기 무수당 알코올 조성물의 양은, 혼화제 총 100 중량%를 기준으로, 예컨대, 10 중량% 이상, 20 중량% 이상, 30 중량% 이상, 40 중량% 이상, 또는 45 중량% 이상일 수 있다. 콘크리트용 혼화제에 포함되는 상기 무수당 알코올 조성물의 양의 상한에는 특별한 제한이 없으며, 예컨대, 혼화제 총 100 중량%를 기준으로, 100 중량% 이하, 90 중량% 이하, 80 중량% 이하, 70 중량% 이하, 60 중량% 이하, 또는 55 중량% 이하일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 혼화제 내의 무수당 알코올 조성물의 양이 지나치게 적으면, 그 혼화제를 포함하는 콘크리트의 물성 평가 시, 초기 슬럼프 값 및 일정 시간 경과 후의 슬럼프 값이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
본 발명의 콘크리트용 혼화제는, 전술한 무수당 알코올 조성물 이외에, 당류 제조 후 발생하는 바이오 기반 부산물을 추가로 포함할 수 있다. 상기 당류 제조 후 발생하는 바이오 기반 부산물은, 예컨대, 하이드롤, 옥수수 습식 가공 부산물, 엿밥, 당밀 또는 글루콘산 나트륨(Sodium Gluconate)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 이에 특별히 한정되지는 않는다.
상기 하이드롤은 포도당 제조시 포도당 원액을 결정화 처리하여 포도당 결정(무수결정 또는 함수결정)을 형성한 뒤, 그 결과물을 여과하여 포도당 결정을 수득하고 남은 결정 모액을 의미하며, 통상 82 내지 90 중량%의 포도당 및 10 내지 18 중량%의 올리고당(이당류, 삼당류, 사당류 등)을 함유하고 있다.
상기 옥수수 습식 가공 부산물은 옥수수 침지액(Corn Steep Liquor(CSL)), 옥수수 배아 또는 옥수수 글루텐 등을 포함하며, 상기 옥수수 침지액은 옥수수 전분을 제조하는 과정에서 옥수수를 아황산 용액에 침지한 후 젖산 발효를 통하여 얻어지는 액을 의미한다.
상기 엿밥이란 옥수수 전분에 염산 또는 황산 등의 산 성분을 넣고 끓여 녹말을 분해시키는 과정(당화)을 거친 후 정제 및 농축하여 물엿을 수득하고 남은 부산물을 의미한다.
상기 당밀이란 사탕수수나 사탕무를 설탕으로 가공할 때 부산물로 나오는 찐득한 시럽을 의미한다.
상기 당류 제조 후 발생하는 바이오 기반 부산물이 본 발명의 콘크리트용 혼화제에 포함되는 경우, 그 양은, 혼화제 총 100 중량%를 기준으로, 예컨대, 10 중량% 이상, 20 중량% 이상, 30 중량% 이상, 40 중량% 이상, 또는 45 중량% 이상일 수 있고, 또한 90 중량% 이하, 80 중량% 이하, 70 중량% 이하, 60 중량% 이하, 또는 55 중량% 이하일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 또 다른 측면은 전술한 콘크리트용 혼화제를 포함하는 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 콘크리트 조성물은 시멘트; 및 본 발명에 따른 콘크리트용 혼화제를 포함하며, 상기 시멘트 100 중량부 기준으로, 상기 콘크리트용 혼화제를 0.1 중량부 초과 및 5 중량부 미만의 양으로 포함한다. 보다 구체적으로, 본 발명의 콘크리트 조성물 내의 상기 콘크리트용 혼화제 함량은, 시멘트 100 중량부를 기준으로, 0.2 중량부 이상, 0.3 중량부 이상, 0.4 중량부 이상, 또는 0.5 중량부 이상일 수 있고, 또한, 4 중량부 이하, 4.5 중량부 이하, 3 중량부 이하, 또는 2.5 중량부 이하일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 콘크리트 조성물 내에 포함되는 혼화제의 양이 상기 시멘트 100 중량부 당 0.1 중량부 이하이거나 5 중량부 이상이면 콘크리트의 물성 평가 시, 초기 슬럼프 값 및 일정 시간 경과 후의 슬럼프 값이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
본 발명의 콘크리트 조성물은, 상기한 성분들 이외에도, 물 및 콘크리트 조성물에 통상 첨가되는 골재, 예컨대, 모래, 부순 모래 또는 자갈 등을 하나 이상 더 포함할 수 있으며, 그외에도, 콘크리트 조성물에 통상 첨가되는 하나 이상의 첨가제를 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 추가로 포함할 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 이들로 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
< 무수당 알코올 조성물의 제조>
실시예 A1: 이무수당 알코올 10 중량%를 함유하는 무수당 알코올 조성물의 제조
교반기가 부착된 3구 유리 반응기에 소르비톨 분말(D-소르비톨) 1,000g을 넣고, 3 mmHg의 진공 조건에서 반응기 내부 온도를 110℃로 승온하여 녹인 후에, 진한 황산(95%) 5g과 메탄설폰산(70%) 10g의 혼합산을 투입한 후에 반응 온도를 145℃로 승온하였다. 이후 3시간 동안 진공 하에 탈수 반응을 진행하여 이무수당 알코올인 이소소르비드로 전환시켰다. 이어서 반응기의 온도를 110℃로 낮춘 후에 탈수 반응액에 50% 수산화나트륨 용액 20g을 첨가하여 중화시켜 무수당 알코올 용액을 수득하였다. 중화가 완료된 무수당 알코올 용액의 온도를 190℃로 승온하면서 3 mmHg의 진공 하에 증류시켜 이소소르비드를 분리하였다. 이소소르비드 분리 후, 이소소르비드 10 중량%, 소르비탄(일무수당 알코올) 20 중량% 및 이들의 중합체 70 중량%를 함유하는 무수당 알코올 조성물 240g을 수득하였다.
실시예 A2: 이무수당 알코올 50 중량%를 함유하는 무수당 알코올 조성물의 제조
진공 증류 과정을 통해, 이소소르비드 증류량을 변경시킨 것을 제외하고는, 실시예 A1과 동일한 방법을 수행하여, 이소소르비드 50 중량%, 소르비탄(일무수당 알코올) 10 중량% 및 이들의 중합체 40 중량%를 함유하는 무수당 알코올 조성물 240g을 수득하였다.
실시예 A3: 이무수당 알코올 90 중량%를 함유하는 무수당 알코올 조성물의 제조
진공 증류 과정을 통해, 이소소르비드 증류량을 변경시킨 것을 제외하고는, 실시예 A1과 동일한 방법을 수행하여, 이소소르비드 90 중량%, 소르비탄(일무수당 알코올) 5 중량% 및 이들의 중합체 5 중량%를 함유하는 무수당 알코올 조성물 240g을 수득하였다.
비교예 A1: 이무수당 알코올 5 중량%를 함유하는 무수당 알코올 조성물의 제조
중화가 완료된 무수당 알코올 용액의 승온 온도를 190℃에서 230℃로 변경하고, 진공 증류 과정을 통해 이소소르비드 증류량을 변경시킨 것을 제외하고는, 실시예 A1과 동일한 방법을 수행하여, 이소소르비드 5 중량%, 소르비탄(일무수당 알코올) 20 중량% 및 이들의 중합체 75 중량%를 함유하는 무수당 알코올 조성물 170g을 수득하였다.
비교예 A2: 이무수당 알코올 95 중량%를 함유하는 무수당 알코올 조성물의 제조
진공 증류 과정을 통해, 이소소르비드 증류량을 변경시킨 것을 제외하고는, 실시예 A1과 동일한 방법을 수행하여, 이소소르비드 95 중량%, 소르비탄(일무수당 알코올) 2 중량% 및 이들의 중합체 3 중량%를 함유하는 무수당 알코올 조성물 480g을 수득하였다.
<콘크리트 조성물의 제조>
실시예 B1: 무수당 알코올 조성물 1 중량부를 함유하는 콘크리트 조성물의 제조
물 170 kg/m3, 시멘트 320 kg/m3, 모래 272 kg/m3, 부순 모래 632 kg/m3 및 자갈 957 kg/m3의 배합비를 갖는 시멘트 혼합물에 혼화제로서 상기 실시예 A1에서 제조된 무수당 알코올 조성물을 시멘트 100 중량부 기준으로, 1 중량부로 첨가하여 콘크리트 조성물을 제조하였다.
실시예 B2: 무수당 알코올 조성물 1 중량부를 함유하는 콘크리트 조성물의 제조
혼화제로서 실시예 A1에서 제조된 무수당 알코올 조성물 1 중량부 대신에 실시예 A2에서 제조된 무수당 알코올 조성물 1 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 B1과 동일한 방법을 수행하여, 콘크리트 조성물을 제조하였다.
실시예 B3: 무수당 알코올 조성물 1 중량부를 함유하는 콘크리트 조성물의 제조
혼화제로서 실시예 A1에서 제조된 무수당 알코올 조성물 1 중량부 대신에 실시예 A3에서 제조된 무수당 알코올 조성물 1 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 B1과 동일한 방법을 수행하여, 콘크리트 조성물을 제조하였다.
실시예 B4: 무수당 알코올 조성물 2 중량부를 함유하는 콘크리트 조성물의 제조
혼화제로서 실시예 A1에서 제조된 무수당 알코올 조성물의 함량을 1 중량부에서 2 중량부로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 B1과 동일한 방법을 수행하여, 콘크리트 조성물을 제조하였다.
실시예 B5: 무수당 알코올 조성물 0.5 중량부 및 옥수수 침지액 0.5 중량부를 함유하는 콘크리트 조성물의 제조
혼화제로서 실시예 A1에서 제조된 무수당 알코올 조성물 1 중량부 대신에 실시예 A1에서 제조된 무수당 알코올 조성물 0.5 중량부 및 옥수수 침지액(CSL)(삼양사에서 입수) 0.5 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 B1과 동일한 방법을 수행하여, 콘크리트 조성물을 제조하였다.
실시예 B6: 무수당 알코올 조성물 1 중량부 및 옥수수 침지액 1 중량부를 함유하는 콘크리트 조성물의 제조
혼화제로서 실시예 A1에서 제조된 무수당 알코올 조성물 1 중량부 대신에 실시예 A1에서 제조된 무수당 알코올 조성물 1 중량부 및 옥수수 침지액(CSL)(삼양사에서 입수) 1 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 B1과 동일한 방법을 수행하여, 콘크리트 조성물을 제조하였다.
실시예 B7: 무수당 알코올 조성물 0.5 중량부 및 하이드롤 0.5 중량부를 함유하는 콘크리트 조성물의 제조
혼화제로서 실시예 A1에서 제조된 무수당 알코올 조성물 1 중량부 대신에 실시예 A1에서 제조된 무수당 알코올 조성물 0.5 중량부 및 하이드롤(삼양사에서 입수) 0.5 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 B1과 동일한 방법을 수행하여, 콘크리트 조성물을 제조하였다.
실시예 B8: 무수당 알코올 조성물 0.5 중량부 및 엿밥 0.5 중량부를 함유하는 콘크리트 조성물의 제조
혼화제로서 실시예 A1에서 제조된 무수당 알코올 조성물 1 중량부 대신에 실시예 A1에서 제조된 무수당 알코올 조성물 0.5 중량부 및 엿밥(삼양사에서 입수) 0.5 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 B1과 동일한 방법을 수행하여, 콘크리트 조성물을 제조하였다.
실시예 B9: 무수당 알코올 조성물 0.5 중량부 및 당밀 0.5 중량부를 함유하는 콘크리트 조성물의 제조
혼화제로서 실시예 A1에서 제조된 무수당 알코올 조성물 1 중량부 대신에 실시예 A1에서 제조된 무수당 알코올 조성물 0.5 중량부 및 당밀(경기화학약품상사에서 구입) 0.5 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 B1과 동일한 방법을 수행하여, 콘크리트 조성물을 제조하였다.
실시예 B10: 무수당 알코올 조성물 0.5 중량부 및 글루콘산 나트륨 0.5 중량부를 함유하는 콘크리트 조성물의 제조
혼화제로서 실시예 A1에서 제조된 무수당 알코올 조성물 1 중량부 대신에 실시예 A1에서 제조된 무수당 알코올 조성물 0.5 중량부 및 글루콘산 나트륨(대정화금에서 구입) 0.5 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 B1과 동일한 방법을 수행하여, 콘크리트 조성물을 제조하였다.
비교예 B1: 무수당 알코올 조성물을 함유하지 않는 콘크리트 조성물의 제조
혼화제로서 실시예 A1에서 제조된 무수당 알코올 조성물 1 중량부 대신에 글루콘산 나트륨(대정화금에서 구입) 1 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 B1과 동일한 방법을 수행하여, 콘크리트 조성물을 제조하였다.
비교예 B2: 무수당 알코올 조성물 함유하지 않는 콘크리트 조성물의 제조
혼화제로서 실시예 A1에서 제조된 무수당 알코올 조성물 1 중량부 대신에 리그노 술폰산염(동남기업에서 구입) 1 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 B1과 동일한 방법을 수행하여, 콘크리트 조성물을 제조하였다.
비교예 B3: 무수당 알코올 조성물 0.1 중량부를 함유하는 콘크리트 조성물의 제조
혼화제로서 실시예 A1에서 제조된 무수당 알코올 조성물 함량을 1 중량부에서 0.1 중량부로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 B1과 동일한 방법을 수행하여, 콘크리트 조성물을 제조하였다.
비교예 B4: 무수당 알코올 조성물 5 중량부를 함유하는 콘크리트 조성물의 제조
혼화제로서 실시예 A1에서 제조된 무수당 알코올 조성물 함량을 1 중량부에서 5 중량부로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 B1과 동일한 방법을 수행하여, 콘크리트 조성물을 제조하였다.
비교예 B5: 무수당 알코올 조성물 1 중량부를 함유하는 콘크리트 조성물의 제조
혼화제로서 실시예 A1에서 제조된 무수당 알코올 조성물 1 중량부 대신에 비교예 A1에서 제조된 무수당 알코올 조성물 1 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 B1과 동일한 방법을 수행하여, 콘크리트 조성물을 제조하였다.
비교예 B6: 무수당 알코올 조성물 1 중량부를 함유하는 콘크리트 조성물의 제조
혼화제로서 실시예 A1에서 제조된 무수당 알코올 조성물 1 중량부 대신에 비교예 A2에서 제조된 무수당 알코올 조성물 1 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 B1과 동일한 방법을 수행하여, 콘크리트 조성물을 제조하였다.
<콘크리트 조성물의 물성 평가>
콘크리트 슬럼프 테스트
상기 실시예 B1 내지 B10 및 비교예 B1 내지 B6에서 제조된 콘크리트 조성물에 대하여 콘크리트 감수 성능을 평가하였다. 구체적으로, 상기에서 제조된 콘크리트 조성물을 강제식 팬 믹서를 이용하여 120초 동안 혼합하였고, 이어서 KS F 2402 규격에 의거하여, 콘크리트 슬럼프 테스트를 하기와 같이 실시하였다.
상기 제조된 콘크리트 조성물 각각을 제조 직후, 슬럼프 콘에 다지면서 채우고 나서, 슬럼프 콘을 제거하였으며, 콘크리트의 높이와 슬럼프 콘의 높이 차이를 측정하였다. 또한 상기 제조된 콘크리트 조성물 각각을 30분 보관한 후, 슬럼프 콘에 다지면서 채우고 나서, 슬럼프 콘을 제거하였으며, 콘크리트의 초기 높이와 슬럼프 콘의 높이 차이를 측정하였다.
콘크리트 높이와 슬럼프 콘의 높이 차이가 클수록 콘크리트의 유동성(분산성)이 우수한 것을 의미한다.
블리딩 평가
상기 제조된 콘크리트 조성물 각각의 블리딩 발생 유무를 육안으로 관찰하였다. 블리딩은 콘크리트 조성물 중에 물이 골재와 분리되어 표면에 노출되는 현상을 의미하며, 블리딩이 발생한 경우에는 ○로 표시하였고, 블리딩이 발생하지 않은 경우에는 ×로 표시하였다. 블리딩이 발생한 경우는 콘크리트 조성물이 제대로 혼합되지 않았다는 것을 의미한다.
상기 콘크리트 슬럼프 테스트 결과 및 블리딩 평가를 하기 표 1에 기재하였다.
Figure pat00006
Figure pat00007
표 1에 기재된 바와 같이, 실시예 B1 내지 B10의 콘크리트 조성물의 경우, 콘크리트 슬럼프 테스트 결과, 시판중인 혼화제인 글루콘산 나트륨(비교예 B1)과 대비하여 초기 슬럼프 값이 180 mm 이상으로 동등 수준 이상이었고, 30 분 경과 후의 슬럼프 값이 105 mm 이상으로 글루콘산 나트륨과 대비하여 우수한 유동성(분산성)을 나타내었으며, 블리딩도 발생하지 않았다.
한편, 혼화제로서 리그노 술폰산염을 사용한 비교예 B2의 경우, 초기 슬럼프 값은 높았으나, 30분 경과 후의 슬럼프 값이 상당히 감소하였고, 혼화제로서 무수당 알코올 조성물을 본 발명에서 특정한 함량보다 적게 사용한 비교예 B3의 경우, 초기 슬럼프 값 및 30분 경과 후의 슬럼프 값이 매우 열악하였으며, 혼화제로서 무수당 알코올 조성물을 본 발명에서 특정한 함량보다 많이 사용한 비교예 B4의 경우, 초기 슬럼프 값은 높았으나, 30분 경과 후의 슬럼프 값이 상당히 감소하였고, 블리딩이 발생하여 콘크리트 감수 성능이 감소하였다.
또한, 비교예 B5 및 비교예 B6의 경우, 혼화제로서 무수당 알코올 조성물을 본 발명에서 특정한 함량 범위 내에서 사용하였지만, 무수당 알코올 조성물 내의 이무수당 알코올 함량이 본 발명에서 특정한 함량보다 적거나 많음으로 인하여, 초기 슬럼프 값 및 30분 경과 후의 슬럼프 값 모두 열악하였음을 확인할 수 있다.

Claims (10)

  1. (i) 일무수당 알코올;
    (ii) 이무수당 알코올; 및
    (iii) 상기 (i) 및 (ii) 중 하나 이상의 중합체;를 포함하며,
    조성물 총 중량 기준으로, 상기 이무수당 알코올을 5 중량% 초과 및 95 중량% 미만의 양으로 포함하는,
    콘크리트용 혼화제 용도의 무수당 알코올 조성물.
  2. 제1항에 있어서, (i) 일무수당 알코올, (ii) 이무수당 알코올 및 (iii) 상기 (i) 및 (ii) 중 하나 이상의 중합체 중 하나 이상이, 수소화 당을 탈수 반응시켜 무수당 알코올을 제조하는 과정에서 수득된 것인, 무수당 알코올 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 일무수당 알코올이 일무수당 헥시톨인, 무수당 알코올 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 이무수당 알코올이 이무수당 헥시톨인, 무수당 알코올 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 일무수당 알코올 및 이무수당 알코올 중 하나 이상의 중합체가 일무수당 알코올의 축합 반응, 이무수당 알코올의 축합 반응 또는 일무수당 알코올과 이무수당 알코올의 축합 반응으로부터 제조되는 축합 중합체인, 무수당 알코올 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 일무수당 알코올 및 이무수당 알코올 중 하나 이상의 중합체가 하기 화학식 1 내지 5로 표시되는 중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인, 무수당 알코올 조성물:
    [화학식 1]
    Figure pat00008

    [화학식 2]
    Figure pat00009

    [화학식 3]
    Figure pat00010

    [화학식 4]
    Figure pat00011

    [화학식 5]
    Figure pat00012

    상기 화학식 1 내지 5에서,
    a 내지 d는 각각 독립적으로 0 내지 10의 정수이되, 단, a+b+c+d는 2 내지 20이다.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 무수당 알코올 조성물을 포함하는 콘크리트용 혼화제.
  8. 제7항에 있어서, 당류 제조 후 발생하는 바이오 기반 부산물을 추가로 포함하는, 콘크리트용 혼화제.
  9. 제8항에 있어서, 당류 제조 후 발생하는 바이오 기반 부산물이 하이드롤, 옥수수 습식 가공 부산물, 엿밥, 당밀 또는 글루콘산 나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인, 콘크리트용 혼화제.
  10. 시멘트; 및
    제7항의 콘크리트용 혼화제;를 포함하며,
    상기 시멘트 100 중량부 기준으로, 상기 콘크리트용 혼화제를 0.1 중량부 초과 및 5 중량부 미만의 양으로 포함하는,
    콘크리트 조성물.
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