KR20210000061A - Remitar composition for manufacturing exothermic concrete and Method of exothermic concrete using the remitar composition - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a ready mixed mortar (Remitar) composition for exothermic concrete, comprising: a binder including cement; powdered carbon nanotubes; graphite; and a polycarboxylic acid-based water reducing agent. The Remitar composition can be expected to have sufficient heat generation efficiency even with low energy, and is standardized and thus can be used with ease.

Description

발열콘크리트용 레미탈 조성물 및 이를 이용한 발열콘크리트 제조방법{Remitar composition for manufacturing exothermic concrete and Method of exothermic concrete using the remitar composition}Remitar composition for manufacturing exothermic concrete and Method of exothermic concrete using the remitar composition}

본 발명은 분말형 탄소나노튜브가 첨가된 발열콘크리트용 레미탈 조성물 및 이를 이용한 발열콘크리트 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a remittal composition for exothermic concrete to which powdered carbon nanotubes are added, and a method of manufacturing exothermic concrete using the same.

일반적으로 콘크리트는 주택, 도로, 다리, 초고층빌딩, 댐 등 도처에서 다양한 구조물의 시공에 필요한 것으로, 현대사회에서는 이러한 콘크리트의 영향에서 벗어나기 힘들 정도로 그 활용도가 상당한 실정이다.In general, concrete is necessary for the construction of various structures everywhere, such as houses, roads, bridges, high-rise buildings, and dams, and in the modern society, it is difficult to escape from the effects of such concrete, and its utilization is considerable.

이러한 콘크리트 중 발열콘크리트는 전기전도성의 향상으로 콘크리트로 주거 또는 생산시설의 바닥 및 벽체, 폭설이나 결빙시 눈이나 얼음을 제거하는데 필요한 노동력을 절감할 수 있도록 하는 공항의 활주로, 도로의 결빙지역, 교량, 철도의 분기 시설지, 온실, 농산물의 건조시설 등 난방용 건설 및 건축설비물 등 다양한 온도영역에서 사용되고 있다.Among these concretes, heat-generating concrete is concrete with improved electrical conductivity, such as runways of airports, frozen areas of roads, and bridges that reduce the labor required to remove snow or ice during heavy snow or freezing, and floors and walls of residential or production facilities. It is used in various temperature ranges such as construction and building facilities for heating, such as branch facilities of railways, greenhouses, and drying facilities of agricultural products.

종래기술의 일 예로 대한민국 특허등록 제10-1654478호에서는 콘크리트 제조방법에 있어서, 콘크리트 전체 100중량%에 대하여 마사토 골재 30~40중량%를 준비하는 마사토 골재 준비단계(S100); 콘크리트 전체 100중량%에 대하여 황토 3~7중량%와, 석회석 미분말 3~6중량%와, 시멘트 10~20중량%와, 슬래그미분말 5~7중량%와, 물 20~40중량%로 된 부재료를 준비하는 부재료 준비단계(S200); 콘크리트 전체 100중량%에 대하여 그래핀용액 0.1~6중량%를 준비하는 그래핀용액 준비단계(S300); 콘크리트 전체 100중량%에 대하여 광물접합물질 3~7 중량%를 준비하는 광물접합물질 준비단계(S400); 및 마사토 골재와, 황토와, 석회석 미분말과, 시멘트와, 슬래그 미분말과, 물과, 그래핀용액과, 광물접합물질을 혼합하는 혼합단계(S500)를 포함하되, 상기 그래핀용액 준비단계(S300)에서, 그래핀용액은, 황산(H2SO4) 50ml를 90℃까지 열중탕기를 이용하여 가열하고, 과황화칼륨(K2S2O8) 10g과 오산화인 10g을 넣어준 후, 다 녹을 때까지 교반하고, 교반된 혼합액을 80℃가 되도록 냉각시킨 후, 흑연(Graphite) 12g을 넣고 4~5시간동안 반응시킨 후, 가열을 멈추고 2L의 증류수로 12시간 동안 교반하면서 희석시키며, 희석된 용액을 0.2㎛의 나일론 필터를 이용하여 흑연을 걸러내어 용액만 추출하며, 추출된 용액을 0℃의 항온조에 2L 비커를 넣어 준비하고 460mL의 황산을 비커에 넣고 전처리를 거친 그래핀을 비커에 넣고 교반하고, 혼합물을 비커에 과망간산칼륨(KMnO4) 60g을 넣고 완전히 녹을 때까지 교반한 후, 비커를 꺼내어 35℃의 항온조에 넣고 2시간동안 교반하며, 혼합물을 다시 0℃의 항온조에서 40~50℃의 온도를 유지하면서 증류수 920mL를 20~30mL로 나누어 넣어주면서 2시간 동안 교반 후, 2.8L의 물을 넣어 3시간동안 교반 희석하며, 희석물 100중량%에 대하여 과산화수소(H2O2)를 20~30중량%를 넣어준 후, 염화수소(HCl)와 증류수가 부피비로 1 : 2의 비율로 혼합된 물을 첨가하여 얻어진 PH 5~7에 해당하는 그래핀용액인 것을 특징으로 하는 그래핀을 함유한 전도성 발열콘크리트 제조방법을 제시하고 있다.As an example of the prior art, in Korean Patent Registration No. 10-1654478, in the concrete manufacturing method, Masato aggregate preparation step (S100) of preparing 30-40% by weight of Masato aggregate with respect to the total 100% by weight of concrete; Subsidiary material consisting of 3 to 7% by weight of loess, 3 to 6% by weight of fine limestone powder, 10 to 20% by weight of cement, 5 to 7% by weight of fine slag powder, and 20 to 40% by weight of water based on the total 100% by weight of concrete Subsidiary material preparation step of preparing (S200); Graphene solution preparation step (S300) of preparing a graphene solution 0.1 to 6% by weight based on the total 100% by weight of concrete; Mineral bonding material preparation step (S400) of preparing 3 to 7% by weight of the mineral bonding material with respect to the total 100% by weight of concrete; And a mixing step (S500) of mixing Masato aggregate, loess, limestone fine powder, cement, slag fine powder, water, graphene solution, and mineral bonding material, wherein the graphene solution preparation step (S300 ), in the graphene solution, 50 ml of sulfuric acid (H2SO4) was heated to 90°C using a hot water heater, and 10 g of potassium persulfide (K2S2O8) and 10 g of phosphorus pentoxide were added, followed by stirring until dissolved, and stirred. After cooling the mixture to 80°C, add 12 g of graphite and react for 4 to 5 hours, stop heating, and dilute with 2 L of distilled water while stirring for 12 hours, and dilute the diluted solution with a 0.2 μm nylon filter. The graphite is filtered out by using and only the solution is extracted, and the extracted solution is prepared by putting a 2L beaker in a constant temperature bath at 0°C, and 460 mL of sulfuric acid is added to the beaker, and the pretreated graphene is added to the beaker and stirred. After adding 60 g of potassium permanganate (KMnO4) and stirring until completely dissolved, take out the beaker, put it in a thermostat at 35°C, and stir for 2 hours.The mixture is again 920 mL of distilled water while maintaining the temperature at 40-50°C in a thermostat at 0°C. After dividing into 20-30 mL and stirring for 2 hours, add 2.8 L of water to stir and dilute for 3 hours, and add 20-30% by weight of hydrogen peroxide (H2O2) to 100% by weight of the diluted product, and then hydrogen chloride A method for producing conductive exothermic concrete containing graphene, characterized in that (HCl) and distilled water is a graphene solution corresponding to PH 5-7 obtained by adding water mixed in a volume ratio of 1:2 is proposed. .

그러나 상기 기술의 경우 그래핀을 이용하여 전도성을 부여하고자 한 것이나 이러한 그래핀의 경우 분산이 용이하지 않아 페이스트에 전도성 단절구간을 형성하기 쉬워서 적은 에너지로 우수한 발열효율을 기대하기 어려운 문제가 있다. However, in the case of the above technology, it is intended to impart conductivity using graphene, but in the case of such graphene, dispersion is not easy, so it is easy to form a conductive disconnection section in the paste, so that it is difficult to expect excellent heat generation efficiency with little energy.

대한민국 특허등록 제10-1654478호Korean Patent Registration No. 10-1654478

본 발명은 분말형 탄소나노튜브를 첨가하여 적은 에너지로도 충분한 발열효율을 기대할 수 있으며, 규격화되어 사용의 편의성이 도모되는 레미탈 조성물 및 이를 이용한 발열콘크리트 제조방법을 제공하고자 함이다.An object of the present invention is to provide a remittal composition that can be expected to have sufficient heat generation efficiency with little energy by adding powdered carbon nanotubes, and is standardized for ease of use, and a method for producing heat-generating concrete using the same.

상술한 문제점들을 해결하기 위한 수단으로 본 발명의 발열콘크리트용 레미탈 조성물(이하 "본 발명의 조성물"이라함)은 시멘트를 포함하는 결합재, 분말형 탄소나노튜브, 흑연, 폴리카르본산계 감수제를 포함되는 것을 특징으로 한다. As a means to solve the above-described problems, the remittal composition for exothermic concrete of the present invention (hereinafter referred to as "composition of the present invention") comprises a binder including cement, powdered carbon nanotubes, graphite, and a polycarboxylic acid-based water reducing agent. It characterized in that it is included.

하나의 예로 탄소섬유가 더 포함되는 것을 특징으로 한다. As an example, it is characterized in that the carbon fiber is further included.

하나의 예로 에리스리톨과 폴리부틸주석말레이트 혼합물이 더 포함되는 것을 특징으로 한다. As an example, a mixture of erythritol and polybutyltin maleate is further included.

한편 본 발명의 발열콘크리트용 레미탈 조성물을 이용한 발열콘크리트 제조방법(이하 "본 발명의 제조방법"이라함)은, 상기 발열콘크리트용 레미탈 조성물을 물에 혼합하여 배합하는 단계(S10); 배합물을 이용하여 구조물을 타설 및 양생하는 단계(S20);를 포함하는 것을 특징으로 한다. On the other hand, the method for producing exothermic concrete using the remittal composition for exothermic concrete of the present invention (hereinafter referred to as "the manufacturing method of the present invention") includes the steps of mixing and mixing the remittal composition for exothermic concrete with water (S10); It characterized in that it comprises a; pouring and curing the structure using the blend (S20).

하나의 예로 상기 S10단계에는, 교반용기에 상기 발열콘크리트용 레미탈 조성물과 물을 혼합하고 초음파 발생구를 가동하여 배합하는 것을 특징으로 한다. As an example, in step S10, the remittal composition for heat-generating concrete and water are mixed in a stirring container, and an ultrasonic generator is operated to mix them.

하나의 예로 상기 교반용기는 내용기와 외용기로 구성되며, 상기 외용기에는 냉각수가 충진되며, 상기 외용기의 내부에 구성되는 내용기에는 상기 발열콘크리트용 레미탈 조성물과 물이 투입되고 초음파 발생구에 의해 초음파가 발생되도록 하여 온도상승이 제어되도록 하면서 배합이 이루어지는 것을 특징으로 한다. As an example, the stirring container consists of an inner container and an outer container, and the outer container is filled with cooling water, and the remittal composition for heat-generating concrete and water are added to the inner container, and the ultrasonic generator It is characterized in that the blending is made while controlling the temperature rise by generating ultrasonic waves.

하나의 예로 상기 외용기 내부에 상기 내용기는 복수의 열전도성재질의 열전달바와 그 외주연에 열차단피복을 포함하는 지지대에 의해 지지되어 외부온도에 따라 외용기와 내용기 사이에 냉각수의 충진을 선택적으로 하여 배합이 이루어지는 것을 특징으로 한다. As an example, the inner container inside the outer container is supported by a heat transfer bar made of a plurality of thermally conductive materials and a support including a heat shielding coating on the outer periphery of the outer container, so that the filling of cooling water between the outer container and the inner container is selective It is characterized in that the blending is made.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 조성물은 규격화에 의해 사용의 용이성이 도모되고, 물성적으로 탄소나노튜브 등의 균일한 분산, 탄소나노튜브의 기능저하 방지 등에 의해 적은 에너지로 발열효율을 높일 수 있는 장점이 있다. As described above, the composition of the present invention promotes ease of use by standardization, and improves heat generation efficiency with little energy by uniform dispersion of carbon nanotubes, etc. physical properties, prevention of deterioration of carbon nanotubes, etc. There is an advantage.

또한, 본 발명의 조성물은 전도성 단절구간을 제어하여 발열효율을 배가시키도록 하면서 균열에 대한 저항성을 향상시키도록 하는 장점이 있다. In addition, the composition of the present invention has the advantage of improving resistance to cracking while doubling the heating efficiency by controlling the conductive disconnection section.

도 1은 본 발명의 각 실시예의 발열성능을 실험한 그래프이고,
도 2는 본 발명의 제조방법을 나타내는 블록도이고,
도 3은 본 발명의 제조방법에 사용되는 반응용기의 일예를 도시한 개략도이고,
도 4는 도 3에 도시된 반응용기의 다른 예의 작동상태도이다.
1 is a graph showing the heat generation performance of each embodiment of the present invention,
2 is a block diagram showing the manufacturing method of the present invention,
3 is a schematic diagram showing an example of a reaction vessel used in the manufacturing method of the present invention,
FIG. 4 is an operational state diagram of another example of the reaction vessel shown in FIG. 3.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail based on the accompanying drawings. In describing the present invention, terms or words used in the present specification and claims are the present invention based on the principle that the inventor can appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of

본 발명의 조성물은 시멘트를 포함하는 결합재, 분말형 탄소나노튜브, 흑연, 폴리카르본산계 감수제를 포함되는 것을 특징으로 한다. The composition of the present invention is characterized in that it contains a binder containing cement, powdered carbon nanotubes, graphite, and a polycarboxylic acid-based water reducing agent.

바람직하게 시멘트를 포함하는 결합재 100중량부에 대해 분말형 탄소나노튜브 5 내지 30중량부, 흑연 5 내지 30중량부, 폴리카르본산계 감수제 0.1 내지 2중량부를 포함하도록 배합되는 것이 타당하다. 여기에 더하여 폴리비닐피로리돈 0.1 내지 2중량부가 더 포함되도록 배합될 수 있다. Preferably, it is reasonable to blend so as to include 5 to 30 parts by weight of powdered carbon nanotubes, 5 to 30 parts by weight of graphite, and 0.1 to 2 parts by weight of a polycarboxylic acid water reducing agent based on 100 parts by weight of the binder containing cement. In addition to this, 0.1 to 2 parts by weight of polyvinylpyrrolidone may be further included.

즉 본 발명의 조성물은 상기 조성들이 규격화로 패킹된 상태로 제품화 되어 현장에서 패킹을 제거하여 조성물과 물을 배합하여 사용할 수 있도록 함으로써 사용의 용이성이 도모되는 것이다. That is, the composition of the present invention is commercialized in a state in which the above compositions are packed in a standardized state, and the packing is removed at the site so that the composition and water can be mixed and used, thereby facilitating ease of use.

상기 시멘트를 포함하는 결합재에는 전로슬래그가 포함될 수 있다. 전로슬래그는 철분이 많이 함유돼 있어 천연 암석보다 밀도가 높고 내마모성이 우수한 바, 페이스트의 전기전도성이 부여될 수 있는 것이다. The binder containing the cement may contain converter slag. Since converter slag contains a lot of iron, it has a higher density than natural rock and has excellent abrasion resistance, so the electrical conductivity of the paste can be imparted.

또한, 전로슬래그엔 생석회(CaO)가 함유돼 있어 물과 반응하면 체적팽창이 되는 바, 팽창제로서 균열저감의 기능도 발현되도록 하는 것이다. In addition, since the converter slag contains quicklime (CaO), when it reacts with water, it expands in volume. As an expanding agent, the function of reducing cracks is also expressed.

일반적인 탄소나노튜브 입자들은 강한 반데르발스(Van der Waals) 인력으로 인해 입자간 인력이 생기며, 이로 인해 자기-응집(self-aggregation)을 이루게 된다. 탄소나노튜브의 이러한 특성으로 인해 페이스트에서 탄소나노튜브 입자 자체를 미세입자로 분산시키고, 분산된 미세입자들의 분산성을 유지하는 것에 한계가 있다. 특히 탄소나노튜브는 비중이 매우 낮아 배합시 고르게 분포되지 못하며 표면으로 떠오르기 때문으로 균일한 분산이 이루어지기 어려운 문제가 있다. In general, carbon nanotube particles generate an attractive force between particles due to a strong Van der Waals attraction, which results in self-aggregation. Due to this characteristic of carbon nanotubes, there is a limit to dispersing the carbon nanotube particles themselves into fine particles in the paste and maintaining the dispersibility of the dispersed fine particles. In particular, carbon nanotubes have a very low specific gravity, so they cannot be distributed evenly when blended, and are difficult to achieve uniform dispersion because they float to the surface.

이에 본 발명의 조성물에는 폴리카르본산계 감수제가 더 포함되도록 하여 분말형 탄소나노튜브의 균일한 분산이 이루어지도록 하는 것이다. Accordingly, the composition of the present invention further includes a polycarboxylic acid-based water reducing agent so that the powdery carbon nanotubes are uniformly dispersed.

상기 폴리카르본산(Polycarboxylate)계 감수제를 사용하는데, 주쇄(main chain)가 긴 폴리카르본산계 감수제는 카르복실기(COO-)가 시멘트의 초기 분산을 효과적으로 유도하여 단위수량을 감소시키고 시멘트가 수화하여 강도를 발현하도록 한다. The polycarboxylate-based water reducing agent is used, and the polycarboxylic acid-based water reducing agent with a long main chain effectively induces initial dispersion of cement by carboxyl group (COO-) to reduce the unit quantity and hydrate the cement to To express.

이에 더하여 상기 폴리카르본산(Polycarboxylate)계 감수제와 더불어 폴리카르본산(Polycarboxylate)계 유지제가 더 함유되도록 하는 것이 바람직하다. 측쇄(side chain)가 긴 폴리카르본계 유지제의 카르복실기(COO-)의 주쇄가 시멘트 수화물의 생성물에 매립되면 측쇄의 2차 분산 능력으로 장시간 작업성을 유지하는 역할을 수행한다. In addition, it is preferable to further contain a polycarboxylate-based retaining agent in addition to the polycarboxylate-based water reducing agent. When the main chain of the carboxyl group (COO-) of the polycarbon-based retaining agent with a long side chain is embedded in the product of cement hydrate, it plays a role in maintaining workability for a long time with the secondary dispersion ability of the side chain.

또한, 본 발명에서는 페이스트의 전기전도도가 발현되도록 하기 위해 탄소나노튜브에 더하여 흑연이 더 첨가되도록 한다. In addition, in the present invention, graphite is further added to the carbon nanotubes in order to express the electrical conductivity of the paste.

소정의 전도성능이나 강도강화 성능을 발현하기 위해서는 필러로서 탄소나노튜브 또는 흑연간에 네트워킹(Networking)이 형성되어야 하며, 이러한 필러간에 좋은 네트워킹을 형성하기 위해서는 장축비가 작은 흑연보다는 장축비가 월등히 큰 탄소나노튜브가 절대적으로 유리하다. Networking must be formed between carbon nanotubes or graphite as a filler in order to exhibit a predetermined conductivity or strength enhancing performance, and in order to form good networking between these fillers, carbon nanotubes with a much larger long-axis ratio than graphite with a small long-axis ratio Is absolutely advantageous.

즉, 장축비가 큰 탄소나노튜브는 적은 량의 함량으로도 우수한 전기전도성을 발현하며, 반면에 장축비가 작은 흑연은 탄소나노튜브에 비하면 훨씬 많은 양의 함량이 필요하다. 그러나 탄소나노튜브만을 사용하는 경우 경제적인 문제가 있을 수 있는바, 본 발명에서는 탄소나노튜브와 흑연을 필러로서 동시에 사용하는 것이다. That is, carbon nanotubes with a large long-axis ratio exhibit excellent electrical conductivity even with a small amount, whereas graphite with a small long-axis ratio requires a much higher content than carbon nanotubes. However, when only carbon nanotubes are used, there may be an economic problem. In the present invention, carbon nanotubes and graphite are simultaneously used as fillers.

또한, 이러한 네트워킹을 더욱 강화하기 위해 본 발명에서는 탄소나노튜브와 흑연에 더하여 탄소섬유가 더 혼합되도록 한다. 상기 탄소섬유는 유기섬유를 불활성기체 속에서 적당한 온도로 열처리해 탄화, 결정화시킨 섬유를 정의하는 것으로, 탄소섬유는 그래파이트(graphite)상의 탄소로 된 고강도ㆍ고강성 등 기계적 성질이 발현된다. In addition, in the present invention, in order to further strengthen such networking, carbon fibers are further mixed in addition to carbon nanotubes and graphite. The carbon fiber is defined as a fiber obtained by heat treatment of an organic fiber at an appropriate temperature in an inert gas to carbonize and crystallize, and the carbon fiber exhibits mechanical properties such as high strength and high stiffness made of graphite carbon.

이렇게 탄소섬유가 혼입됨으로써 가교작용을 통한 균열저항성을 향상시키도록 하는 것이며 탄소섬유는 전기전도성을 가지고 있는 바, 페이스트에 전기전도성을 부여하게 되는 것이다. By mixing carbon fibers in this way, the crack resistance is improved through crosslinking, and the carbon fibers have electrical conductivity, which imparts electrical conductivity to the paste.

특히 상기 탄소섬유는 탄소나노튜브에 비해 장축비가 월등히 커서 네트워킹이 더욱 강화되는 것으로 탄소나노튜브 또는 흑연 간에 응집에 의해 전도성의 단절구간이 형성되더라도 탄소섬유가 탄소나노튜브 또는 흑연 간에 응집부분을 연결하여 더욱 전도성을 강화시켜 발열효율을 배가시키도록 하는 것이다. In particular, the carbon fiber has a far greater long-axis ratio than carbon nanotubes, which further strengthens networking. Even if a conductive disconnection section is formed by agglomeration between carbon nanotubes or graphite, the carbon fiber connects the agglomerated part between the carbon nanotubes or graphite. It is to further enhance the conductivity to double the heating efficiency.

즉 작업성 등을 위해 물/결합재비(w/c)가 증가하면 탄소나노튜브 또는 흑연의 뭉침 현상이 증가하는데 탄소섬유(Carbon fiber)에 의해 응집된 탄소나노튜브 간, 흑연 간, 탄소나노튜브와 흑연간에 전기적으로 서로 연결되므로 전도성의 단절구간이 형성되는 것을 제어하게 되는 것이다. In other words, when the water/binder ratio (w/c) increases for workability, the aggregation phenomenon of carbon nanotubes or graphite increases. Between carbon nanotubes aggregated by carbon fiber, between graphite, and carbon nanotubes Since the and graphite are electrically connected to each other, the formation of the conductive disconnection section is controlled.

또한, 콘크리트에 균열이 발생되는 경우 균열부분에서 상기에서 언급한 전도성의 단절구간이 형성되는데 탄소섬유가 첨가됨에 의해 탄소섬유의 가교작용을 통해 페이스트의 균열을 제어함으로써 이와 같은 문제가 해결되도록 하는 것이다. In addition, when a crack occurs in concrete, the above-mentioned conductive disconnection section is formed in the crack part. This problem is solved by controlling the cracking of the paste through the crosslinking action of the carbon fiber by adding carbon fiber. .

바람직하게 시멘트를 포함하는 결합재 100중량부에 대해 탄소섬유 1 내지 3중량부가 포함되도록 배합되는 것이 타당하다. Preferably, it is reasonable to blend so as to contain 1 to 3 parts by weight of carbon fiber based on 100 parts by weight of the binder containing cement.

또한, 본 발명에서는 상기 조성들 외에도 에리스리톨 및 폴리부틸주석말레이트 혼합물이 더 포함되도록 하는 예를 제시한다. In addition, the present invention provides an example in which a mixture of erythritol and polybutyltin maleate is further included in addition to the above compositions.

에리스리톨은 시멘트 페이스트가 전해질 기능이 발현되도록 하여 상기에서 언급한 전도성 단절구간의 형성을 제어하기 위한 것이며, 에리스리톨은 배합과정 및 경화과정에서 수화열을 흡수하여 균열을 제어하는 것은 물론 수화열의 흡수에 의해 열에 의해 탄소나노튜브의 열변성을 제어하여 기능저하를 방지토록 하기 위한 것이다. Erythritol is to control the formation of the conductive disconnection section mentioned above by allowing the cement paste to exhibit an electrolyte function, and erythritol absorbs the heat of hydration during the blending process and curing process to control cracking, as well as by absorption of the heat of hydration. This is to prevent degradation by controlling the thermal denaturation of carbon nanotubes.

시멘트 페이스트가 경화후에는 건조수축 등에 의해 수분이 제거되는 경우 상기 필러가 충진되지 않은 구간은 전도성의 단절구간으로서 작용하여 발열효율을 저하시키게 되며, 이러한 수축은 균열을 유발하여 구조적 건전성을 저하시키고 물리적으로도 전도성의 단절구간으로서 작용을 하게 되는 것이다. If moisture is removed by drying shrinkage, etc. after the cement paste is hardened, the section where the filler is not filled acts as a conductive disconnection section and lowers the heat generation efficiency, and this shrinkage causes cracks to lower structural integrity and It also acts as a conductive disconnection section.

이에 본 발명에서는 에리스리톨을 첨가토록 하여 보습작용이 이루어지도록 함으로써 상기와 같은 문제가 해결되도록 하는 것이며, 이에 더하여 경화과정에서 수화열이 상기 에리스리톨에 의해 흡수되도록 함으로써 온도균열의 형성도 제어되도록 하는 것이다. Accordingly, in the present invention, the above problems are solved by adding erythritol to achieve a moisturizing action, and in addition, the formation of temperature cracks is controlled by allowing the heat of hydration to be absorbed by the erythritol during the curing process.

한편 에리스리톨만 첨가하는 경우 에리스리톨의 경우 상기에서 언급한 바와 같이 열을 흡수하는 성상에 의해 하절기 등 주위 온도가 높은 경우 너무 많은 열을 흡수하여 상기에서 언급한 바와 같이 보습기능이 저하되는 문제가 있을 수 있다. 이에 본 발명에서는 에리스리톨에 더하여 폴리부틸주석말레이트가 더 첨가되도록 하여 열적 안정성이 부여되도록 하기 위한 것이다. On the other hand, when only erythritol is added, there may be a problem in that erythritol absorbs too much heat when the ambient temperature is high, such as in summer due to the property of absorbing heat as mentioned above, and the moisturizing function is deteriorated as mentioned above. have. Accordingly, in the present invention, polybutyltin maleate is further added in addition to erythritol to impart thermal stability.

바람직하게는 시멘트를 포함하는 결합재 100중량부에 대해 에리스리톨과 폴리부틸주석말레이트 혼합물 1 내지 3중량부가 배합되도록 하고, 에리스리톨과 폴리부틸주석말레이트는 중량비로 (70:30) 내지 (80:20)으로 배합되도록 하는 것이 타당하다. Preferably, 1 to 3 parts by weight of a mixture of erythritol and polybutyltin maleate are blended with respect to 100 parts by weight of the binder containing cement, and the erythritol and polybutyltin maleate are mixed in a weight ratio of (70:30) to (80:20). It is reasonable to mix with ).

본 실시예에서와 같이 에리스리톨과 폴리부틸주석말레이트가 더 첨가되는 경우 발열효율이 배가되는 것은 도 1에서 도시하는 실험결과에서도 증명이 된다. As in this example, when erythritol and polybutyltin maleate are further added, the heating efficiency is doubled, which is also proved in the experimental results shown in FIG. 1.

도 1에 있어 실시예 1의 경우는 시멘트를 100중량부에 대해 분말형 탄소나노튜브 20중량부, 흑연 20중량부, 폴리카르본산계 감수제 1중량부를 포함하도록 배합된 예이고, 실시예 2의 경우 실시예 1과 동일하게 배합하되, 탄소섬유 3중량부가 더 배합된 예이며, 실시예 3의 경우 실시예 2와 동일하되, 에리스리톨과 폴리부틸주석말레이트 혼합물 3중량부가 더 배합된 예이며 여기서 에리스리톨과 폴리부틸주석말레이트는 중량비로 (70:30)인 것으로 하였다. In FIG. 1, Example 1 is an example in which cement is blended to include 20 parts by weight of powdered carbon nanotubes, 20 parts by weight of graphite, and 1 part by weight of a polycarboxylic acid-based water reducing agent, based on 100 parts by weight of cement. In the case of the same mixture as in Example 1, but an example in which 3 parts by weight of carbon fibers were further compounded, and in the case of Example 3, the same as in Example 2, but an example in which 3 parts by weight of a mixture of erythritol and polybutyltin maleate was further mixed. Erythritol and polybutyltin maleate were assumed to be (70:30) by weight.

실험결과에서 보면 실시예 1보다 실시예 2의 경우가 더욱 발열효율이 좋은 것을 알 수 있는데 이는 상기에서 언급한 바와 같이 탄소섬유가 탄소나노튜브 또는 흑연 간에 응집부분을 연결하여 전도성을 강화시키는 점과 가교작용에 의해 균열을 제어하는 점 등에 기인한 것으로 판단되며, 실시예 2보다 실시예 3의 경우가 더욱 발열효율이 좋은 것을 알 수 있는데 이는 상기에서 언급한 바와 같이 시멘트 페이스트가 전해질 기능이 유지되도록 하여 전도성 단절구간의 형성을 제어하는 점과 수화열 흡수 등에 의해 균열을 제어하는 점 등에 기인한 것으로 판단된다. From the experimental results, it can be seen that the heating efficiency of Example 2 is better than that of Example 1. This is because, as mentioned above, the carbon fiber connects the agglomerated portions between the carbon nanotubes or graphite to enhance the conductivity. It is judged to be due to the control of cracking by the crosslinking action, etc., and it can be seen that the case of Example 3 has better heat generation efficiency than that of Example 2. This is so that the cement paste maintains the electrolyte function as mentioned above. Therefore, it is considered to be due to the control of the formation of the conductive disconnection section and the control of cracking by absorption of hydration heat.

한편 본 발명은 도 2에서 보는 바와 같이 상기에서 언급한 발열콘크리트 제조방법에 대해서도 개시하고 있다. 본 발명의 제조방법은 도 2에서 보는 바와 같이 상기 발열콘크리트용 레미탈 조성물을 물에 혼합하여 배합하는 단계(S10); 배합물을 이용하여 구조물을 타설 및 양생하는 단계(S20);를 포함하는 것을 특징으로 한다. Meanwhile, the present invention also discloses a method for manufacturing the heating concrete mentioned above, as shown in FIG. 2. The manufacturing method of the present invention comprises the steps of mixing and mixing the remittal composition for exothermic concrete in water as shown in FIG. 2 (S10); It characterized in that it comprises a; pouring and curing the structure using the blend (S20).

본 발명에서는 우선 배합물을 제조하는 단계(S10)를 갖는다. 상기 배합물은 상기 발열콘크리트용 레미탈 조성물과 물을 포함하는 것이다. 패킹된 상기 발열콘크리트용 레미탈 조성물의 포장을 뜯어 내용물인 발열콘크리트용 레미탈 조성물을 물과 함께 교반용기에 충진하고 교반하여 상기 배합물을 제조하는 것이다. In the present invention, first, it has a step (S10) of preparing a blend. The blend is to include the remittal composition for the exothermic concrete and water. The packaging of the packed remittal composition for exothermic concrete is unpacked, the contents of the remital composition for exothermic concrete are filled in a stirring container with water and stirred to prepare the above formulation.

이 경우 본 발명의 조성물에는 분말형 탄소나노튜브가 포함되어 있어 균일한 분산이 이루어지도록 하여야 하는데 본 발명의 제조방법에서는 교반용기에 상기 발열콘크리트용 레미탈 조성물과 물을 혼합하고 초음파발생구를 가동하여 배합하는 예를 제시하고 있다. 초음파를 이용하여 균일한 분산이 이루어지도록 하는 것이다. In this case, since the composition of the present invention contains powdered carbon nanotubes, it must be uniformly dispersed. In the manufacturing method of the present invention, the remittal composition for heating concrete and water are mixed in a stirring container and the ultrasonic generator is operated. An example of mixing is presented. Uniform dispersion is achieved using ultrasonic waves.

그런데 초음파를 이용하여 배합물을 제조하는 과정에서 열이 발생되고 이러한 열은 탄소나노튜브를 열화시키는 인자로 작용하여 상기에서 언급한 기능의 발현이 저해되는 문제가 있을 수 있다. However, there may be a problem in that heat is generated in the process of manufacturing the blend using ultrasonic waves, and this heat acts as a factor that deteriorates the carbon nanotubes, thereby inhibiting the expression of the functions mentioned above.

이에 본 발명에서는 도 3에 도시되는 교반용기(1)를 사용하여 S10단계가 수행되어지는 예를 제시한다. Accordingly, in the present invention, an example in which step S10 is performed using the stirring vessel 1 shown in FIG. 3 is presented.

본 실시예에서 상기 교반용기(1)는 도 3에서 보는 바와 같이 내용기(2)와 외용기(3)로 구성되며, 상기 외용기(3)에는 냉각수(5)가 충진되며, 상기 외용기(3)의 내부에 구성되는 내용기(2)에는 본 발명의 조성물 및 물이 투입되고, 상기 내용기(2)에서 초음파발생구(4)에 의해 초음파가 발생되도록 하여 온도상승이 제어되도록 하면서 배합물(6)이 제조되는 것을 특징으로 한다. In this embodiment, the stirring container (1) is composed of an inner container (2) and an outer container (3) as shown in FIG. 3, and the outer container (3) is filled with cooling water (5), and the outer container The composition of the present invention and water are injected into the inner container 2 configured in the interior of (3), and the ultrasonic wave is generated by the ultrasonic generator 4 in the inner container 2 so that the temperature rise is controlled. It is characterized in that the formulation 6 is prepared.

본 실시예에서는 외용기(3)와 내용기(2) 사이에 충진된 냉각수(5)와 내용기(2)에 충진된 배합물(6) 간에 열교환이 이루어지도록 하여 상기 초음파발생구(4)에 의해 본 발명의 조성물과 물로 이루어진 배합물을 교반하는 과정에서 발생되는 열을 열교환에 의해 낮출 수 있도록 하는 것이다. In this embodiment, heat exchange is performed between the cooling water 5 filled between the outer container 3 and the inner container 2 and the blend 6 filled in the inner container 2, so that the ultrasonic generator 4 Thus, the heat generated in the process of stirring the mixture consisting of the composition and water of the present invention can be reduced by heat exchange.

여기서 상기 초음파발생구(4)는 다양한 공지기술이 존재하므로 그 상세 설명은 생략한다.Here, since the ultrasonic generator 4 has various known technologies, a detailed description thereof will be omitted.

이에 더하여 본 발명에서는 외기의 온도에 따라 열교환이 선택적으로 이루어지도록 하여 교반이 용이하게 이루어지도록 하면서 탄소나노튜브의 열화가 제어될 수 있도록 하는 실시 예가 도 4a 및 도 4b에 도시되고 있다. In addition, in the present invention, an embodiment in which heat exchange is selectively performed according to the temperature of the outside air to facilitate stirring while controlling deterioration of carbon nanotubes is illustrated in FIGS. 4A and 4B.

본 실시예에서는 상기 외용기(3) 내부에 상기 내용기(2)는 열전도성재질의 열전달바(71)와 그 외주연에 열차단피복(72)을 포함하는 복수의 지지대(7)에 의해 지지되어 외부온도에 따라 외용기(3)와 내용기(2) 사이에 냉각수(5)의 충진을 선택적으로 하여 배합물(6)이 제조되는 것을 특징으로 한다. In this embodiment, the inner container (2) inside the outer container (3) is formed by a plurality of supports (7) including a heat transfer bar (71) made of a thermally conductive material and a heat shielding coating (72) at the outer periphery thereof. It is supported and characterized in that the blend 6 is manufactured by selectively filling the cooling water 5 between the outer container 3 and the inner container 2 according to the external temperature.

즉 본 실시예에서는 외용기(3) 내부에 내용기(2)가 복수의 지지대(7)에 의해 상호 이격을 형성하면서 구성되되, 상기 지지대(7)는 열전도성재질의 열전달바(71)와 그 외주연에 열차단피복(72)을 포함하는 것을 특징으로 한다. That is, in this embodiment, the inner container (2) inside the outer container (3) is configured to be spaced apart from each other by a plurality of supports (7), but the support (7) is a heat transfer bar (71) made of a thermally conductive material and It is characterized in that it includes a heat shield coating (72) on its outer periphery.

열전달바(71)는 내용기(2)의 열(H1)을 외부로 방열시키도록 하는 구성으로 그 재질은 당연히 열전도성이 있는 재질로 구성되어야 한다. 상기 열전단바(71)를 감싸는 열차단피복(72)은 열전달바(71)와 외부간 열전달을 차단토록 하는 것으로 도 4a에서는 열전달바(71)와 외용기(3)와 내용기(2) 사이의 공기간 열전달을 차단토록 하여 내용기(2)에서 이하에서 설명할 초음파분산에 의해 발생되는 열(H1)이 외용기(3) 외부로 방열이 되도록 하는 것이며, 도 4b에서는 열전달바(71)와 냉각수(5) 간의 열전달이 차단되도록 하여 냉각수(5)와 배합물(6) 간에만 열전달이 이루어지도록 하기 위한 것이다. 여기서 열차단피복(72)의 경우도 다양한 공지의 재질이 존재하므로 그 상세 설명은 생략한다. The heat transfer bar 71 is configured to radiate heat (H1) of the inner container 2 to the outside, and the material must be made of a material having thermal conductivity. The heat shielding covering 72 surrounding the heat transfer bar 71 blocks heat transfer between the heat transfer bar 71 and the outside. In FIG. 4A, between the heat transfer bar 71 and the outer container 3 and the inner container 2 By blocking heat transfer between the air of the inner container 2, the heat H1 generated by ultrasonic dispersion, which will be described below, is radiated to the outside of the outer container 3, and in FIG. 4B, the heat transfer bar 71 It is to prevent heat transfer between the coolant 5 and the coolant 5 so that heat transfer occurs only between the coolant 5 and the blend 6. Here, since various known materials exist for the heat shielding sheath 72, a detailed description thereof will be omitted.

본 실시예의 작동상태를 설명하면 도 4a는 외부온도가 낮은 경우 특히 동절기 등에 외부의 낮은 온도가 배합물(6)로 전달되는 경우 분산자체가 잘 이루어지지 않아 탄소나노튜브가 응집된 형태의 배합물(6)이 제조될 수 있는 문제가 있는 바, 이 경우 외용기(3)와 내용기(2) 사이는 외기가 내용기(2)로 전달되는 것을 차단토록 하는 열차단층의 기능이 발현되도록 하여 내용기(2) 내부의 배합물(6)에 분산저하를 유발할 정도의 저온이 되는 것을 방지토록 하는 것이며, 초음파에 의한 분산과정에서 발생되는 열(H1)의 경우는 열전달바(71)를 이용하여 외부로 방열시켜 분산과정에서 탄소나노튜브가 열화되는 것을 제어토록 하는 것이다. Referring to the operating state of this embodiment, FIG. 4A shows that when the external temperature is low, especially in the winter season, when the external low temperature is transferred to the formulation 6, the dispersion itself is not well formed, so that the carbon nanotubes are aggregated. ), there is a problem that can be manufactured, in this case, between the outer container (3) and the inner container (2), the function of the thermal barrier to block the transmission of the outside air to the inner container (2) is expressed. (2) It is to prevent the low temperature that may cause dispersion deterioration in the internal compound (6). This is to control deterioration of carbon nanotubes during the dispersion process by heat dissipation.

즉 도 4a는 동절기 등에 내용기(2) 내부에 배합물(6)이 분산이 어려울 정도로 저온이 되는 것을 방지토록 하면서 초음파에 의한 분산과정에서 발생되는 열(H1)은 외부로 방열시켜 탄소나노튜브의 열화를 제어토록 하는 것이다. That is, FIG. 4A shows that the heat H1 generated in the dispersion process by ultrasonic waves is radiated to the outside while preventing the mixture 6 from becoming low enough to be dispersed inside the inner container 2 in winter. It is to control deterioration.

또한 도 4b는 하절기 등의 경우 내용기(2) 내부의 배합물(6)에 외기가 전달되는 것만으로도 탄소나노튜브의 열화를 초래할 수 있는 경우 외용기(3)와 내용기(2) 사이에 냉각수(5)를 충진토록 하여 냉각수(5)와 배합물(6) 간에 열(H2) 교환이 이루어지도록 함과 동시에 초음파에 의한 분산과정에서 발생되는 열(H1)의 경우도 열전달바(71)를 이용하여 외부로 방열시키도록 하여 외기 및 초음파에 의한 분산에 의해 탄소나노튜브가 열화되는 것을 제어토록 하는 것이다. In addition, Figure 4b shows that in the case of the summer season, when the outside air can be caused to deteriorate the carbon nanotubes just by passing the outside air to the inner compound (6), between the external container (3) and the inner container (2). The cooling water (5) is filled so that heat (H2) is exchanged between the cooling water (5) and the compound (6). This is to control the deterioration of carbon nanotubes due to dispersion by outside air and ultrasonic waves by radiating heat to the outside.

상기에서 언급한 바와 같이 배합물을 제조하는 단계(S10)를 거치면, 그 다음으로 배합물을 이용하여 구조물을 타설 및 양생하는 단계(S20)를 갖는다. 본 단계(S20)에서는 용도에 따라 상기 조성물을 타설 및 양생토록 하는데, 용도에 따라 전극이 거푸집에 기 설치된 상태에서 상기 조성물을 타설 및 양생토록 하여 전극이 매립된 형태의 구조물이 제조 또는 시공이 될 수 있도록 하는 것이다. After passing through the step (S10) of preparing the blend as mentioned above, there is a step (S20) of pouring and curing the structure using the blend. In this step (S20), the composition is poured and cured according to the use. According to the use, the composition is poured and cured while the electrode is already installed in the mold, so that a structure in which the electrode is embedded can be manufactured or constructed. To be able to.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.It will be appreciated by those skilled in the art through the above description that various changes and modifications can be made without departing from the technical idea of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention is not limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be determined by the claims.

1 : 교반용기 2 : 내용기
3 : 외용기 4 : 초음파발생구
5 : 냉각수 6 : 배합물
1: stirring container 2: inner container
3: external device 4: ultrasonic generator
5: cooling water 6: blend

Claims (7)

시멘트를 포함하는 결합재, 분말형 탄소나노튜브, 흑연, 폴리카르본산계 감수제를 포함되는 것을 특징으로 하는 발열콘크리트용 레미탈 조성물.
A remittal composition for exothermic concrete comprising a binder including cement, powdered carbon nanotubes, graphite, and polycarboxylic acid-based water reducing agent.
제 1항에 있어서,
탄소섬유가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 발열콘크리트용 레미탈 조성물.
The method of claim 1,
Remittal composition for exothermic concrete, characterized in that the carbon fiber is further included.
제 1항에 있어서,
에리스리톨과 폴리부틸주석말레이트 혼합물이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 발열콘크리트용 레미탈 조성물.
The method of claim 1,
Remittal composition for exothermic concrete, characterized in that it further comprises a mixture of erythritol and polybutyltin maleate.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항의 발열콘크리트용 레미탈 조성물을 물에 혼합하여 배합하는 단계(S10);
배합물을 이용하여 구조물을 타설 및 양생하는 단계(S20);를 포함하는 것을 특징으로 하는 발열콘크리트용 레미탈 조성물을 이용한 발열콘크리트 제조방법.
Mixing the remittal composition for exothermic concrete according to any one of claims 1 to 3 in water (S10);
A method for producing exothermic concrete using a remittal composition for exothermic concrete comprising a; step of pouring and curing a structure using a blend (S20).
제 4항에 있어서,
상기 S10단계에는, 교반용기에 상기 발열콘크리트용 레미탈 조성물과 물을 혼합하고 초음파발생구를 가동하여 배합하는 것을 특징으로 하는 발열콘크리트용 레미탈 조성물을 이용한 발열콘크리트 제조방법.
The method of claim 4,
In the step S10, a method for producing exothermic concrete using a remittal composition for exothermic concrete, characterized in that mixing the remittal composition for exothermic concrete and water in an agitating container and operating an ultrasonic generator for mixing.
제 5항에 있어서,
상기 교반용기는 내용기와 외용기로 구성되며, 상기 외용기에는 냉각수가 충진되며, 상기 외용기의 내부에 구성되는 내용기에는 상기 발열콘크리트용 레미탈 조성물과 물이 투입되고 초음파발생구에 의해 초음파가 발생되도록 하여 온도상승이 제어되도록 하면서 배합이 이루어지는 것을 특징으로 하는 발열콘크리트용 레미탈 조성물을 이용한 발열콘크리트 제조방법.
The method of claim 5,
The stirring container consists of an inner container and an outer container, and the outer container is filled with cooling water, and the remittal composition for heat-generating concrete and water are injected into the inner container, and ultrasonic waves are applied by an ultrasonic generator. A method for manufacturing exothermic concrete using a remittal composition for exothermic concrete, characterized in that mixing is made while controlling the temperature rise by causing the occurrence of.
제 6항에 있어서,
상기 외용기 내부에 상기 내용기는 복수의 열전도성재질의 열전달바와 그 외주연에 열차단피복을 포함하는 지지대에 의해 지지되어 외부온도에 따라 외용기와 내용기 사이에 냉각수의 충진을 선택적으로 하여 배합이 이루어지는 것을 특징으로 하는 발열콘크리트용 레미탈 조성물을 이용한 발열콘크리트 제조방법.
The method of claim 6,
Inside the outer container, the inner container is supported by a heat transfer bar made of a plurality of thermally conductive materials and a support including a heat shielding coating on its outer periphery, and is mixed by selectively filling the coolant between the outer container and the inner container according to the external temperature. Exothermic concrete manufacturing method using a remittal composition for exothermic concrete, characterized in that made.
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