KR20220086746A - 칼슘설포알루미네이트를 함유한 수경성 조성물 및 이를 포함하는 페이스트, 모르타르 및 콘크리트의 유동성 유지방법 - Google Patents

칼슘설포알루미네이트를 함유한 수경성 조성물 및 이를 포함하는 페이스트, 모르타르 및 콘크리트의 유동성 유지방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 칼슘설포알루미네이트를 함유한 수경성 조성물로 제조한 페이스트, 모르타르 및 콘크리트의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 칼슘설포알루미네이트를 함유한 수경성 조성물 100 중량부에 대하여 호박산 또는 그 염, 그리고 주석산 및 글루콘산으로 이루어진 그룹 중에서 호박산을 포함한 1종 이상의 산 또는 그 염의 분말을 0.01~2.0 질량부를 혼합하여 제조한 수경성 조성물을 시멘트로 하고, 구연산 및 사과산으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 산 또는 그 염의 분말을 수경성 조성물 100 중량부에 대하여 0.1~2.0 질량부로 물에 용해한 것을 혼합수로 하여 페이스트, 모르타르 및 콘크리트를 제조하는 것을 특징으로 하여 속경성 시멘트 페이스트, 모르타르 및 콘크리트의 유동성을 유지하는 제조 방법을 제공한다.

Description

칼슘설포알루미네이트를 함유한 수경성 조성물 및 이를 포함하는 페이스트, 모르타르 및 콘크리트의 유동성 유지방법{Hydraulic Compounds Containing Calcium Sulfo-aluminates And Methods For Maintaining The Fluidity Of Pastes, Mortar And Concrete Manufactured Therefrom}
본 발명은 칼슘설포알루미네이트를 함유한 수경성 조성물로 제조한 페이스트, 모르타르 및 콘크리트의 유동성 유지방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 칼슘설포알루미네이트를 함유한 수경성 조성물로 제조한 페이스트, 모르타르 및 콘크리트의 유동성을 유지하기 위하여 응결지연제를 사용하는데, 응결지연제로 호박산을 포함하는 1종 이상의 유기산을 병용하여 유동성을 유지하는 방법이다.
본 발명은 칼슘설포알루미네이트(3CaO·3Al2O3·CaSO4)를 함유한 수경성 조성물로 제조한 페이스트, 모르타르 및 콘크리트를 타설시 충분한 작업성과 작업시간을 확보할 수 있도록 유동성을 유지하는 방법에 관한 것이다.
통상의 속경성 시멘트는 CaO·Al2O3, 12CaO·7Al2O3, 11CaO·7Al2O3·CaX (X : 할로겐 원소) 등의 속경성 광물을 함유하는 클링커를 석고와 혼합하여 분쇄하거나 이들 속경성 광물의 분쇄물을 보통 포틀랜드시멘트, 석고 및 기타의 첨가재와 혼합 함으로써 제조하는 방법이 알려져 있다.
또한, 상기의 속경성 시멘트의 성능문제를 개선하고 경화 이후의 구조체의 안정성을 향상시키기 위한 개량된 제조방법으로서 칼슘설포알루미네이트를 함유한 아윈계 클링커를 주체로 하여 그의 분쇄물에 보통 포틀랜드시멘트, 석고, 소석회 등을 혼합하여 제조하는 방법도 알려져 있다.
상기의 속경성 시멘트들은 일반적으로 모르타르 혹은 콘크리트의 제조시 물과 반응하여 수분 내지 수십분 이내에 경화하여 3 내지 6시간에 20MPa 이상의 강도를 발현하는 것을 특징으로 하며, 도로, 교량 등 구조물의 긴급 보수에 주로 사용될 수 있다. 하지만, 속경성 시멘트는 물과 반응시 에트린자이트(3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O), 모노설페이트(3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O), 칼슘알루미네이트 수화물(4CaO·Al2O3·10H2O), 겔상의 Al(OH)3 등의 수화물이 매우 빠르게 생성되며, 그 결과 페이스트, 모르타르 및 콘크리트의 유동성이 급격하게 저하하게 된다. 또한, 모노설페이트나 칼슘알루미네이트 수화물은 침상구조인 에트린자이트와 달리 판상의 구조를 가지므로 경화체의 3차원적 결합력이 떨어져 강도발현이 저하된다.
이러한 유동성 문제를 해결하기 위해 통상의 속경성 시멘트에는 응결조절제가 사용된다. 한국등록특허 제10-0755272호에는 응결조절제로 약산성을 띄는 다당류 유기산인 구연산, 타르타르산, 글루콘산, 헵톤산, 아세트산이나 이들의 금속염, 혹은 무기산인 붕산이나 이들의 금속염을 사용하는 기술이 개시되어 있다. 속경성 시멘트가 물과 반응할 때 수화액상은 pH 약 12 정도의 알칼리성이므로 약산성인 이들 응결조절제가 첨가되면 물과의 반응 초기에 액상의 pH가 일시적으로 낮아져 반응 초기에 Ca2+ 이온의 용출이 늦어지고, 유기산 혹은 그 염류인 경우는 그 이후 용출되는 Ca2+ 이온과 강한 킬레이트(chelate) 화합물을 형성하여 시멘트 입자표면에 흡착되고, 무기산 및 염류인 경우는 용출되는 Ca2+ 이온과 난용성 염을 형성하여 입자 표면을 둘러싸 수화를 지연시키는 작용을 한다.
특히, 응결지연제로써 무기산인 붕산이나 이들의 금속염을 사용시 유기산인 구연산, 타르타르산, 글루콘산, 헵톤산, 아세트산이나 이들의 금속염을 사용하는 것과 비교하여 액상의 pH 저하 및 유지 효과가 양호하여, 페이스트, 모르타르 및 콘크리트를 타설시 충분한 작업성과 작업시간을 확보할 뿐만 아니라 이후 유동성 소실 후 급격하게 반응하여 초기 강도 발현도 양호한 특징이 있다. 이러한 특성 때문에 통상의 속경성 시멘트에서 응결지연제로써 붕산 및 이들의 금속염을 많이 사용하였으나, 유독물질로 지정되어 더 이상 사용할 수 없다.
본 발명에서는 반응성이 빠른 통상의 속경성 시멘트의 응결지연을 제어하기 위하여 호박산의 적용성에 대하여 검토하였다.
한국공개특허 제10-2017-0143253호, 제10-2017-0140208호 등은 호박산이 공극수 표면장력 감소 효과로 인한 건조수축 저항성 향상 및 내화 콘크리트의 건조시간 개선 등의 효과가 있다고 보고하고 있다. 그러나, 응결지연제로 사용된 실시예는 확인되지 않는다.
일본에서는 아윈계 수경성 조성물의 응결지연방법으로 아윈계 클링커의 반응성을 낮추기 위해 인을 함유한 아윈계 클링커를 사용하는 방법이 개발되어 있다. 일본공개특허 제2017-43516호는 P2O5 환산량으로 인을 0.25~2.0 질량%를 함유한 아윈계 클링커 분말과 포틀랜드 시멘트 클링커 분말, 무수석고 분말을 함유한 아윈계 수경성 조성물 100 질량%에 대하여 구연산, 헵톤산, 호박산, 주석산 및 이들 염 중에서 선택되는 1종 이상의 지연제를 0.5 질량% 이하 함유하는 아윈계 수경성 조성물에 대하여 기술하고 있다. 그러나, 상기 P2O5를 0.25~2.0 질량%를 함유한 아윈계 클링커를 제조하기 위해서는 P2O5의 공급원으로 오니류, 하수오니 및 축산계 폐기물을 1종 이상 사용하여 제조하여야 하나, 광물계 원료만을 사용하는 아윈계 클링커의 P2O5 함량은 0.25 질량% 미만으로 제조하는데 한계가 있다. 또한, 상기 특허의 실시예에서는 구연산을 지연제로 사용한 예만을 제시하고 있으며, 그 외의 헵톤산, 호박산, 주석산 및 이들 염에 대해서는 그 효과가 불분명하며, 2종 이상 병용 사용시의 효과도 제시되지 않고 있다.
(1) 한국공개특허 제10-2017-0143253호 (2) 한국공개특허 제10-2017-0140208호 (3) 일본공개특허 제2017-43516호
본 발명은 통상의 칼슘설포알루미네이트를 함유한 수경성 조성물로 제조한 시멘트 페이스트, 모르타르 및 콘크리트의 유동성을 효과적으로 유지하는 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에서는 응결지연제로써 호박산을 포함하는 1종 이상의 유기산을 병용하는 조합을 통하여 충분한 작업시간의 확보가 가능하면서 4시간 이내에 20MPa 이상의 콘크리트 강도를 발현하는 유동성 유지방법을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 칼슘설포알루미네이트를 함유한 수경성 조성물로 제조한 시멘트 페이스트, 모르타르 및 콘크리트의 유동성을 효과적으로 유지하는 속경성 시멘트 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 칼슘설포알루미네이트를 함유한 수경성 조성물 100 중량부에 대하여 호박산 또는 그 염, 그리고 주석산 및 글루콘산으로 이루어진 그룹 중에서 호박산을 포함한 1종 이상의 산 또는 그 염의 분말을 0.01~2.0 질량부를 혼합하여 제조한 수경성 조성물을 시멘트로 하고, 구연산 및 사과산으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 산 또는 그 염의 분말을 수경성 조성물 100중량부에 대하여 0.1~2.0 질량부로 물에 용해한 것을 혼합수로 하여 페이스트, 모르타르 및 콘크리트를 제조하는 것을 특징으로 하여 유동성을 유지하는 속경성 수경성 시멘트의 페이스트, 모르타르 및 콘크리트의 제조 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 칼슘설포알루미네이트 20~60 질량%, 칼슘알루미네이트 1~20 질량%, 포틀랜드시멘트 20~60 질량%, 석고 5~30 질량%, 소석회, 질산염 및 아질산염으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 경화촉진제 0.1~8.0 질량% 및 나프탈렌 설폰산염계 및 폴리카본산염계로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 분산제 0.05~3.0 질량%을 포함하는 칼슘설포알루미네이트 함유 조성물과 상기 칼슘설포알루미네이트 함유 조성물 100 중량부에 대하여 응결지연제로 호박산 또는 그 염, 그리고 주석산 및 글루콘산으로 이루어진 그룹 중에서 호박산을 포함한 1종 이상의 산 또는 그 염을 0.01~2.0 질량부 포함하는 것을 특징으로 하는 속경성 시멘트 조성물을 제공한다.
본 발명에서 응결 지연제 중 호박산 또는 그 염에 대한 호박산을 제외한 산 또는 그 염의 중량비는 1:1.5~1:2.5인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 상기 응결 지연제는 상기 칼슘설포알루미네이트 함유 조성물 100 중량부에 대하여 0.1~1.0 중량부의 탄산염을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 칼슘설포알루미네이트를 함유한 수경성 조성물로 제조한 페이스트, 모르타르 및 콘크리트에 대하여 호박산을 포함한 1종 이상의 유기산을 병용함으로써 일정 시간 수화반응을 지연시켜 유동성 유지 및 작업성 확보가 가능하면서도 종결 이후에는 수화반응이 급격하게 진행되어 초기강도가 우수한 특징이 있다.
칼슘설포알루미네이트를 함유한 수경성 조성물의 지연제로 유기산을 사용시 물과 반응할 때 액상의 초기 pH가 일시적으로 낮아져 반응 초기의 Ca2+ 이온의 용출이 늦어지고, 용출되는 Ca2+ 이온과 강한 킬레이트 화합물을 형성하여 시멘트 입자표면에 흡착되어 수화를 지연시키는 작용한다. 하지만, 유기산의 종류에 따라 pH 저감 효과가 다르며, Ca2+ 이온 용출 속도의 차이가 발생하여, 유동성은 일찍 소실되면서도 초기 강도 발현은 늦어지는 문제점이 있다.
본 발명에서는 호박산을 포함한 1종 이상의 유기산을 조합하여 병용 사용시 상기의 문제점을 해결할 수 있으며, 안정적인 유동성 유지시간 및 우수한 초기강도 확보가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 응결지연제 종류별 수화열 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 상술한다.
본 발명은 칼슘설포알루미네이트 함유 조성물과 응결지연제를 포함하는 속경성 시멘트 조성물을 제공한다.
본 발명에서 상기 칼슘설포알루미네이트 함유 조성물은 칼슘설포알루미네이트 20~60 질량%, 칼슘알루미네이트 1~20 질량%, 포틀랜드시멘트 20~60 질량%, 석고 5~30 질량%, 소석회, 질산염 및 아질산염으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 경화촉진제 0.1~8.0 질량% 및 나프탈렌 설폰산염계 및 폴리카본산염계로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 분산제 0.05~3.0 질량% 포함할 수 있다.
또한 본 발명에서 응결지연제는 호박산(또는 그 염)을 포함하되, 주석산 및 글루콘산으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 산(또는 그 염)을 상기 칼슘설포알루미네이트 함유 조성물 100 중량부에 대하여 0.01~2.0 질량부 포함하는 것을 특징으로 하는 속경성 시멘트 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 전술한 속경성 시멘트 조성물에 대하여 구연산 및 사과산으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 산 또는 그 염의 분말을 속경성 시멘트 조성물 100 중량부에 대하여 0.1~2.0 질량부로 물에 용해한 것을 혼합수로 하여 상기 속경성 시멘트 조성물과 혼합하여 페이스트, 모르타르 및 콘크리트를 제조하는 것을 특징으로 하여 유동성을 유지하는 속경성 시멘트 페이스트, 모르타르 및 콘크리트의 제조 방법을 제공한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상술한다.
(실시예1)
칼슘설포알루미네이트를 함유한 수경성 조성물에 대하여 응결지연제 종류 별 페이스트의 수화열 및 점성을 측정한 결과이다.
표 1은 본 발명에서 사용된 칼슘설포알루미네이트를 함유한 수경성 조성물의 혼합비율을 나타낸다. 경화촉진제는 소석회, 분산제는 나프탈렌 설폰산염계를 사용하였다.
구분 비율(%)
칼슘설포
알루미네이트		 포틀랜드
시멘트		 칼슘
알루미네이트		 석고 경화
촉진제		 분산제
조성물 30 35 10 15 8 2
표 2는 본 발명에서 사용된 칼슘설포알루미네이트의 화학성분을 나타낸다.
구분 화학성분(%)
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O P2O5 SO3 LOI
칼슘설포
알루미네이트		 9.48 31.80 1.44 40.76 3.58 0.26 0.49 0.14 9.88 0.52
표 3은 실험 수준별 응결지연제 종류 및 사용비율을 나타낸다.
구분 사용비율(%)
호박산 구연산 글루콘산 주석산 탄산염
비교예1 0.7 - - - -
비교예2 - 0.7 - - -
비교예3 - - 0.7 - -
비교예4 - - - 0.7 -
비교예5 - 0.3 - 0.3 -
비교예6 - 0.3 0.3 - -
실시예1 0.3 0.3 - - -
실시예2 0.3 - 0.3 - -
실시예3 0.4 - - 0.2 -
실시예4 0.4 - - 0.2 0.2
도 1은 응결지연제 종류별 수화열 측정 결과를 나타낸다. 수화열 측정은 각 수준별 W/C비 50%인 페이스트를 제조한 후 100×100×100mm 단열용기에 넣은 후 열전대를 삽입하여 측정하였다.
온도 상승 시점은 응결지연제가 수화반응을 지연시켜 유동성이 유지되는 효과를 나타내며, 이후 온도 상승 속도는 초기 강도 발현과 관계가 있다.
호박산 사용시 온도 상승 시점이 빠르며, 온도 상승이 완만하게 이루어지다가 급격하게 올라가는 특성이 있다. 이는 초기 유동성 유지 효과가 낮으며, 초기 강도 발현에는 유리하다.
구연산, 글루콘산 및 주석산은 온도 상승 시점이 느리고, 온도 상승도 완만하게 올라가는 특성이 있다. 이는 초기 유동성 유지 효과는 좋지만, 초기 강도 발현에는 불리하다.
본 발명에서는 초기 강도 발현에 유리한 호박산에 초기 유동성 유지효과가 좋은 구연산, 글루콘산 및 주석산 등을 조합하여 병용 사용하고, 적절한 비율로 사용량을 조절하면 초기 온도 상승시점이 느려져서 유동성 유지 효과가 좋으며, 온도 상승시 급격하게 올라가서 초기 강도 발현에 유리한 특징을 나타내는 것을 확인하였다.
또한, 탄산염을 조합 사용시 초기 온도 상승시점이 느려지는 응결지연 효과가 있으면서도, 온도 상승시 더욱 급격하게 올라가는 촉진제의 특성이 확인되었다.
탄산염 사용시 시멘트를 물에 혼합한 직후에는 용해속도가 빠른 알칼리 이온이 먼저 용해 되어 수화 액상의 알칼리 이온농도가 높아지므로 시멘트의 아윈 클링커에 함유된 칼슘설포알루미네이트 광물로부터 Al3+ 및 Ca2+ 이온의 용출을 일시적으로 억제하여 수화반응의 지연효과를 더욱 향상시켜 충분한 작업시간을 확보할 수 있게 된다.
한편, 시간이 경과함에 따라 시멘트로부터 서서히 용출된 Al3+ 및 Ca2+ 이온들이 과포화 상태가 되고 SO4 2- 이온과 결합하여 에트린자이트 수화물이 석출되기 시작하며, 이 때 탄산염에서 공급된 알칼리 이온들은 칼슘설포알루미네이트와 보통 포틀랜드시멘트 중의 트리칼슘실리케이트(3CaO·SiO2) 및 디칼슘실리케이트(2CaO·SiO2)를 자극하여 수화를 촉진하게 되므로 경화가 시작된 이후 강도 발현을 증진 시키는 작용을 하게 된다.
표 4는 상기 페이스트의 점성 측정 결과이다. 점도계는 BROOKFIELD사의 DV-?Rheometer를 사용하였으며, 각 시간별 50rpm, 10초, 10회 측정한 평균값을 나타낸다.
점도계를 활용하여 점성을 측정시 점성이 작고, 유지되는 것은 응결지연제가 수화반응을 지연시켜 유동성이 유지되는 효과를 나타내며, 이후 점성이 증가하는 속도는 초기 강도 발현과 관계가 있다.
비교예1의 경우, 호박산 사용시 점성이 완만하게 증가하다가 60분 이후에 급격하게 증가하는 특성을 나타낸다.
비교예2 구연산 사용시와 비교예3 글루콘산 사용시에는 점성이 유지되는 시간이 길며, 점성이 증가하는 시간도 지연되는 특성을 나타낸다.
비교예4 주석산 사용시는 점성이 유지되는 시간과 점성이 증가하는 시간이 가장 지연되는 특성을 나타낸다.
호박산을 병용 사용하지 않은 비교예5~비교예6의 경우 점성이 유지되는 시간이 길며, 점성이 증가하는 시간도 지연되는 특성을 나타냈다.
본 발명에서 호박산을 병용 사용한 실시예1~실시예3의 경우 일정 시간 동안 점성이 유지되다가 점성이 급격하게 올라가는 특성을 나타내는 것을 확인하였다.
또한, 실시예3에 탄산염을 추가 조합한 실시예4의 경우는 실시예3 대비하여 초기 점성이 소폭 작게 나타났고, 점성이 유지되는 시간이 더욱 증가되며, 점성이 올라가기 시작할 때는 더욱 급격하게 올라가는 특성을 나타냈다.
구분 Viscosity(cP)
0분 20분 40분 60분 80분 100분 120분 140분
비교예1 1,100 1,530 3,130 7,020 12,050 19,200 Error Error
비교예2 1,010 1,020 1,170 1,190 3,020 5,810 11,040 Error
비교예3 1,080 1,100 1,190 1,200 3,110 6,020 12,330 Error
비교예4 970 1,020 1,080 1,190 1,230 1,280 2,040 19,020
비교예5 1,025 1,060 1,135 1,195 2,170 3,650 7,185 19,320
비교예6 1,030 1,100 1,190 2,030 5,730 7,120 11,240 14,440
실시예1 1,080 1,100 1,200 1,150 5,810 15,660 Error Error
실시예2 1,120 1,170 1,180 1,210 5,620 14,830 Error Error
실시예3 1,040 1,100 1,260 1,280 6,230 16,680 Error Error
실시예4 920 950 990 1,030 1,520 2,100 17,040 Error
(실시예2)
칼슘설포알루미네이트를 함유한 수경성 조성물에 대하여 응결지연제 종류 별 모르타르의 물리적 특성을 평가한 결과이다. 본 발명에 사용된 칼슘설포알루미네이트를 함유한 수경성 조성물은 상기 표 1과 같다. 응결시험은 KS F 2763(관입 저항침에 의한 콘크리트 보수재의 응결시간 측정방법), 압축강도는 KS L ISO 679(시멘트의 강도 시험 방법)을 준용하여 평가하였다.
표 5는 본 발명에 사용된 모르타르 배합이다.
구분 단위재료량(g/Batch) 비고
W Latex C S
모르타르
배합		 90 110 380 1,350 Latex : 스틸렌 부타디엔(고형분 50%)
S : KS L ISO 679 표준모래
표 6은 응결지연제 종류 및 사용비율별 모르타르 응결 및 강도 특성 평가결과이다.
호박산을 병용 사용하지 않은 비교예1과 비교예2는 응결시간 중 초결 시간은 단축되고, 종결 시간은 지연되어 초결과 종결 시간 차이가 길어지며, 4시간 초기강도 발현도 지연되는 특성을 나타낸다.
본 발명에서의 호박산을 병용 사용한 실시예1~실시예3에서는 응결시간 중초결 시간은 지연되고, 종결 시간은 단축되어 초결과 종결 시간 차이가 단축되며, 4시간 초기강도 발현도 우수한 특성을 나타내는 것을 확인하였다.
실시예1, 실시예4, 실시예5는 응결지연제 총량을 1.5%로 동일하게 사용하고, 호박산과 구연산 비율을 조정한 결과를 나타낸다. 호박산 비율이 적은 실시예4(호박산:구연산=1:4)는 초결이 짧고, 초결과 종결 차이가 길게 나타났으며, 강도 발현도 미흡하게 나타났다. 또한, 호박산 비율이 큰 실시예5(호박산:구연산=1:1.14)는 초결과 종결이 모두 길어지며, 초결과 종결 차이도 짧아지지 않고, 강도도 미흡하게 나타났다.
모르타르 배합 및 응결지연제 총량에 따라 물성이 달라질 수 있지만, 본 발명의 모르타르 실험에서 확인된 바람직한 호박산의 사용 비율은 호박산:기타 유기산=1:2 수준인 것으로 나타났다.
탄산염을 추가로 사용한 실시예6의 경우 초결이 지연되고, 종결은 단축되어 초결과 종결 차이가 짧아지는 것으로 나타났으며, 초기 강도 발현도 우수하게 나타났다.
구분 응결지연제 사용비율(%) 응결시간
(분)		 압축강도
(MPa)
조성물 첨가 혼합수 용해
호박산 글루콘산 주석산 탄산염 구연산 초결 종결 4시간 1일 7일
비교예1 - - 0.8 - 1.0 25 60 17.0 40.0 51.1
비교예2 - 0.8 - - 1.0 32 56 18.1 41.3 51.2
실시예1 0.5 - - - 1.0 35 45 27.2 44.1 53.0
실시예2 0.4 - 0.2 - 0.9 36 48 26.9 42.8 52.1
실시예3 0.5 0.3 - - 0.8 35 44 27.1 43.2 52.8
실시예4 0.3 - - - 1.2 28 54 21.0 42.0 52.3
실시예5 0.7 - - - 0.8 46 63 19.3 41.4 52.0
실시예6 0.5 - - 0.2 1.0 40 44 28.3 44.3 53.3
(실시예3)
칼슘설포알루미네이트를 함유한 수경성 조성물에 대하여 응결지연제 종류 별 콘크리트의 물리적 특성을 평가한 결과이다. 본 발명에 사용된 칼슘설포알루미네이트를 함유한 수경성 조성물은 상기 표 1과 같다.
콘크리트 실험은 KS F 2402(콘크리트의 슬럼프 시험 방법), KS F 2421(압력법에 의한 굳지 않은 콘크리트의 공기량 시험방법), KS F 2403(콘크리트의 강도 시험용 공시체 제작 방법), KS F 2405(콘크리트의 압축강도 시험 방법)을 준용하여 실시하였다.
작업시간 평가는 실제 현장에서 작업자들이 체감할 수 있는 방안으로 실시하였다. 가사시간은 콘크리트 약 10ℓ를 용기에 담은 후 슬럼프 평가용 다짐봉(지름 16mm, 길이 500mm)을 콘크리트 표면에서 자유낙하 하였을 때, 용기 바닥까지 삽입될 때 까지를 기준으로 하였다. 경화시간은 가사시간 종료 후 콘크리트가 경화하면서 콘크리트의 표면이 다짐봉으로 긁어지지 않는 시간을 기준으로 하였다.
표 7은 본 발명에 사용된 콘크리트 배합이다.
구분 W/C
(%)		 S/a
(%)		 단위재료량(kg/m3) 비고
W Latex C S G
콘크리트
배합		 36.6 55.0 74 115 360 935 772 Latex : 스틸렌 부타디엔(고형분 50%)
표 8은 실험 수준별 응결지연제 종류 및 사용비율을 나타낸다.
구분 응결지연제 사용비율(%)
조성물에 첨가 혼합수에 용해
호박산 글루콘산 주석산 탄산염 구연산
비교예1 - - 0.8 - 1.0
비교예2 - 0.8 - - 1.0
실시예1 0.5 - - - 1.1
실시예2 0.4 - 0.2 - 0.9
실시예3 0.2 - - - 1.4
실시예4 0.8 - - - 0.8
실시예5 0.5 - - 0.2 1.1
표 9는 응결지연제 종류 및 사용비율별 콘크리트의 물리적 특성을 평가한 결과이다.
호박산을 병용 사용하지 않은 비교예1~비교예2의 경우 작업시간 중 가사시간이 단축되고, 경화시간은 지연되어 가사시간이 끝난 후 경화될 때까지의 시간이 길어지는 것으로 나타났으며, 4시간 초기강도 발현도 지연되는 것으로 나타났다.
본 발명에서의 호박산을 병용 사용한 실시예1~실시예3에서는 작업시간 중가사시간은 지연되고, 경화시간은 단축되어 가사시간이 끝난 후 경화될 때까지의 시간이 단축되며, 4시간 초기강도 발현도 우수한 특성을 나타내는 것을 확인하였다.
실시예1, 실시예3, 실시예4는 응결지연제 총량을 1.6%로 동일하게 사용하고, 호박산과 구연산 비율을 조정한 결과를 나타낸다. 호박산 비율이 적은 실시예3(호박산:구연산=1:7)는 초결이 짧고, 초결과 종결 차이가 길게 나타났으며, 강도 발현도 미흡하게 나타났다. 또한, 호박산 비율이 큰 실시예4(호박산:구연산=1:1)는 초결과 종결이 모두 길어지며, 초결과 종결 차이도 짧아지지 않고, 강도도 미흡하게 나타났다.
콘크리트 배합 및 응결지연제 총량에 따라 물성이 달라질 수 있지만, 본 발명의 콘크리트 실험에서 확인된 바람직한 호박산의 사용 비율은 호박산:기타 유기산=1:2.2 수준인 것으로 나타났다.
탄산염을 추가로 사용한 실시예5의 경우 초결이 지연되고, 종결은 단축되어 초결과 종결 차이가 짧아지는 것으로 나타났으며, 초기 강도 발현도 우수하게 나타났다.
구분 슬럼프
(mm)		 공기량
(%)		 작업시간(분) 압축강도(MPa)
가사 경화 4시간 1일 7일 28일
비교예1 200 4.8 30 68 16.0 30.2 39.7 50.5
비교예2 195 4.7 34 61 17.2 30.9 40.1 50.7
실시예1 205 4.7 40 50 24.0 33.3 42.1 52.2
실시예2 200 4.9 41 52 22.7 32.0 41.1 51.3
실시예3 195 4.7 31 58 20.5 31.8 41.6 51.3
실시예4 200 4.8 49 65 19.7 31.2 41.3 50.9
실시예5 205 4.6 44 49 24.7 34.1 42.4 52.3

Claims (2)

  1. 칼슘설포알루미네이트 20~60 질량%, 칼슘알루미네이트 1~20 질량%, 포틀랜드시멘트 20~60 질량%, 석고 5~30 질량%, 소석회, 질산염 및 아질산염으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 경화촉진제 0.1~8.0 질량% 및 나프탈렌 설폰산염계 및 폴리카본산염계로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 분산제 0.05~3.0 질량%을 포함하는 칼슘설포알루미네이트 함유 조성물과 상기 칼슘설포알루미네이트 함유 조성물 100 중량부에 대하여 응결지연제로 호박산 또는 그 염, 그리고 주석산 및 글루콘산으로 이루어진 그룹 중에서 호박산을 포함한 1종 이상의 산 또는 그 염을 0.01~2.0 질량부 포함하는 것을 특징으로 하는 속경성 시멘트 조성물.
  2. 제1항 기재의 속경성 시멘트 조성물 100 중량부에 대하여, 구연산 및 사과산으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 산 또는 그 염의 분말을 0.1~2.0 질량부로 물에 용해한 것을 혼합수로 하여 페이스트, 모르타르 또는 콘크리트를 제조하는 방법.
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