KR950014103B1

KR950014103B1 - 수경성재료

Info

Publication number: KR950014103B1
Application number: KR1019920017567A
Authority: KR
Inventors: 도시오 요네자와; 겐로오 미쓰이; 구니오 야나기바시; 요오사쿠 이케오; 도오루 오쿠노; 에쓰로오 아사쿠라; 히사쓰구 요시다; 미쓰오 사토오; 미쓰오 기노시타
Original assignee: 가부시끼가이샤 다케나카 고무텐; 다케나카 도오이치; 미츠비시 마테리아루 가부시끼가이샤; 게이힌 료오고오 콘크리트 고오교오 가부시끼가이샤; 후지무라 마사야; 다케모토 유시 가부시끼가이샤; 사이토오 마사루; 다케모토 다이이치
Priority date: 1991-09-25
Filing date: 1992-09-25
Publication date: 1995-11-21
Also published as: US5584927A; CN1071905A; NO923690D0; CA2079088A1; NO317170B1; EP0534385A1; KR930005932A; CA2079088C; CN1064331C; NO923690L; NO920758D0

Abstract

내용 없음.

Description

수경성재료

제1도는 본 발명의 입자 A의 전면이 미립자 B로 코팅된 상태를 나타낸 도면

제2도는 본 발명의 입자 A가 부분적으로 미립자 B로 코팅된 상태를 나타낸 도면

제3도는 본 발명의 입자 A가 미립자 B로 코팅됨과 동시에 미립자 B의 일부가 입자 사이에 응집괴를 포함한 체 분산하고 있는 상태를 나타낸 도면

제4도는 L형 플로우 시험을 측정한 L플로우 속도와 실리카퓸 치환율의 관계를 나타내는 도면

제5도는 콘크리트의 압축강도와 수결합재비의 관계를 나타내는 도면

제6도는 실리카퓸단열체의 입도분포를 나타내는 도면

제7도는 시멘트 추출액 중에서 초음파를 가한 후의 실리카퓸단일체의 입도 분포도

제8도는 시멘트 단일체의 입도분포를 나타내는 도면

제9도는 시멘트와 실리카퓸을 중량비 7 : 3으로 혼합한 상태의 입도 분포를 나타내는 도면

제10도는 수(水)결합재비 28%, 실리카퓸 치환율 0∼30%의 콘크리트를 2.5㎜ 체로 거른 몰탈의 입도분포를 나타낸 도면

제11도는 수결합재비 28%, 실리카퓸 치환율 30%의 콘크리트를 2.5㎜ 체로 거른 몰탈의 입도분포와 이것에 초음파를 가한 상태의 입도분포를 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

A, B : 고체 입자

본 발명은, 콘크리트, 몰탈, 흙등, 주로 건설재료로서 이용되는 수경성재료에 관한 것이다.

콘크리트, 몰탈, 흙등의 건선용 수경성 재료는, 포토랜드시멘트, 플라이에쉬(fly ash), 고로(高爐)슬래그미분말등의 수경성입자체와 물, 골재, 미량의 화학혼화제를 혼합교반한 후, 성형함으로써 제조되어 왔다.

상기 수경성 입자체는 입자직경 1∼100μm 정도의 크기이고, 평균입자 직경은 10∼20μm정도이다.

이러한 종류의 수경성재료가 정화한 후의 역학적 성질이나 내구성성, 일반적으로 물과 수경성입자체와의 비율에 지배되며, 이 비율이 작아질수록 우수한 것으로 된다.

또, 이것에 모래, 들등의 물재를 첨가한 경우, 경화의 성질은 물과 수경입자체와의 비율뿐만 아니라, 불과 수정성 입자체를 가한 양(페이스트량)과 첨가제량의 비율에도 영향을 미치며, 일반적으로 이 비율이 작은 반큼 성능적인 면에서도, 경제성의 면에서도 유리하게 된다.

그러나, 물과 수정성입자체의 비율이 작아 질수록, 또 페이스트량과 첨가제와의 양의 비율이 작아 질수록, 수경성재료의 유동성이 저하한다.

그 결과, 물과 수경성입자체의 비율을 작게하거나, 페이스트량과 첨가제의 양의 비율을 작게하여 수경성재료의 성능을 향상시키도록 하여도 대상이 되는 부재의 형성가능성, 다시말하면, 수경성재료의 유동성의 한계이상으로는, 성능향상을 할 수 없게 된다.

즉, 수경성재료의 성능향상과 유동성의 향상은, 불가분의 관계에 있다.

이와같은 수경성재료의 문제점을 해결하기 위하여 감수제, AE감수제, 고성능감수제, 고성능AE감수재등의 콘크리트용 혼화제를 이용하여 응집한 시멘트 입자를 분산하고, 수경성재료의 유동성을 향상시키는 기술이 사용되어 왔다.

또, 시멘트등의 수경성입자체의 입자 사이에, 이 입자보다도 1오더이상 작은 미립자를 국소적인 응집이없는 균일한 상태로 분산하고, 수경성재료의 유동성을 향상시키고, 결과적으로 수경성재료의 강도나 내구성을 향상시키는 기술이 제안되어있다(일본국 특공소60-59182호).

또 수경성입자체의 하나인 시멘트를 고속기류 속에서 충돌시켜서 시멘트의 모서리를 작게한 구형상화 시멘트를 이용함으로써 수경성재료인 시멘트의 유동성을 향상시키는 기술도 제안되어 있다(일본국 특개평 2-192439호).

또, 이 구형상화 시멘트 기술에서는, 시멘트의 반응성을 활발하게 하거나, 시멘트와는 다른 표면반응성을 갖게 할 목적으로, 구형상화 시멘트를 고속기류 속에서 제조할 때에, 실리카퓸등의 미립자도 동시에 고속기류 속에 투입하고 미립자로 코팅된 구형상화 시멘트의 기술이 제안되어 있다.

이상 설명한 바와 같이 종래의 여러 수단에는 다음에 기재하는 바와 같은 문제점이 있다.

즉, 수경성재료의 유동성을 향상시키는 한편, 고성능감수제나 고성능AE감수제를 이용하여 응집한 수경성입자체를 분산시키는 기술은, 매우 유효하다.

그러나, 수경성재료의 유동성을 더욱 향상시키기 위해서는 고성능감수제의 이용에 더하여 또 다른 기술이 필요하다.

수경성입자체의 입자 사이에, 이 입자보다도 1오더 이상 작은 미립자를 국소적인 응집이 없는 균일한 상태로 분산하는 기술은, 수경성입자체의 입자가 전단변형할때, 입자와 입자의 접촉에 의한 전단저항을 저감하는 효과를 기대할 수 있으나, 입자 사이의 물의 점성을 외견상 증대시키는 작용도 있고, 유동성의 향상작용이 제한된다.

또, 수경성입자체의 입자 사이에, 응집하는 일이 없이 균일하게 미립자를 분산시키는 것은, 매우 곤란하다.

수경성입자체의 하나인 시멘트를 구형상화하는 기술은, 유용하지만, 구형상화에 요하는 에너지 코스트가 크다.

또, 미립자로 코팅한 구형상화 시멘트는, 수경성재료의 유동성의 향상에도 유효하지만, 구형상화의 코스트에 다시 미립자의 재료고스트가 부가된 수경성재료로 되고, 또 경제성이 저하한다.

또, 시멘트가 미립자로서 고딩된 상태를 필요로하는 것은, 물과 혼합 교반한 때이지만, 고속기류중에서 형성된 미립자에 의하 코팅상태가 물과 혼합교반한 후에도 일반적으로 지속하는 것인가는 분명하지 않다.

본 발명은, 수경성재료의 상기 제 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 수경성재료에 있어서는, 소량의 평균입자 직경 5∼50μm의 고체입자 A(포트랜드 시멘트,포트랜드시멘트를 함유하는 혼합시멘트등)에 대하여 수중에서 입자 A의 표면에응집하여 입자 A를 코팅하는 성질을 가지며, 입자 A보다 1/5이상 작은 평균입자 직경을 가지는 고체입자B(유리질 실리카를 함유하는 실리카퓸등)의 양을, 입자 A의 전표면을 또는 표면을 부분적으로 입자 B로 적어도 일측 덮는 양 이상으로 하고, 입자 A의 전표면 또는 그 표면을 부분적으로 입자 B로 적어도 일층이상 덮고, 물의 양을, 입자 A와 입자 B의 합계치 60%이하로 한 것이다.

상기 입자 B의 분포상태는, 입자 A를 코팅하는 상태와 함께, 입자 B로 코팅된 상태의 입자 A의 입자사이에, 입자 B가 균일하게 분산하거나 응집덩어리로되어 분산하는 것도 좋다.

입자 A와 입자 B의 분산에는 소요의 유동성을 얻는데에 필요한 양의 고성능감수제의 사용은 하등 방해되는 것은 아니다.

상기 재료에는, 입자 A보다도 큰 평균 입자직경을 가지는 재료 첨가를 허용한다.

상술의 재료에서, 입자 A가 적어도 20중량%의 포트랜드 시멘트를 함유하고 있으면, 유효성이 높다.

상술의 재료에서, 입자 B가 60중량%이상의 유리질 실리카를 함유하고, 비표면적 50,000∼1,000,000㎠/g의 실리카퓸이면, 유효성이 높다.

상술의 실리카퓸에서, 실리카퓸 0.2g과 증류수 250ml를 초음파 분산랭크(CILAS사제 레이저 회절식입도분포 측정장치 Mode1715에 부속한 것으로 출력 150W, 주파수 20KHZ)에 넣고,12분간 초음파를 가한 대, 30중량%이상이 입자직경 1μm이하의 응집괴로 분산하는 것이라면, 실리카퓸의 분산이 용이하며, 유효성이높아진다.

상기와 같이 구성된 수경성재료에서는, 시멘트등의 고체 입자 A와 이 입자의 평균 직경보다도 1/5이상작은 고체입자 B를 수중에서 혼합교반하였을때, 적절한 고체입자의 조합의 경우에는, 고체입자 B가 고체입자 A의 외표면에 전면적 또는 부분적으로 응집하고, 고체입자 B로 코팅된 상태의 고체입자 A가 형성된다. 이와 같은 코팅이 형성되는가 아닌가는, 수중에서의 고체표면의 전하, 입자, 입자간이 힘등에 의하여 정해지는 것이며, A와 B의 적절한 조합을 선택할 필요가 있다. 고체입자 A가, 시멘트와 같은 분쇄된 입자의 경우, 입자형상은 각이 지고 있으나, 제1도에 나타내는 바와 같이, 입자 A를 입자 B로 코팅하면 입자의각진 부분은 의젼상 적게되며, 유동성이 향상한다.

또 입자 A의 표면의 입자 B는 볼베어링과 같은 것이며, 입자 A 꺼리 접촉한 때의 전단저항을 작게한다임자 B의 표면 및 확산층의 저항에 따라서는, 전기적인 반발력도 유동성의 향상에 기여한다.

입자 B 볼베어링 작용이나 전기적 반발력에 의하여 생기는 입자 A 끼리 접촉하였을때의 전단저항감소작용은 제2도에 나타낸 바와 같이 입자 B가 입자 A의 표면에 불균열하게 응집하거나, 입자 A의 표면에 부분척으로 응집하여 입자 A의 일부에 비코팅부분이 존재하는 경우에도 발생한다. 따라서, 입자 B에 의한 입자 A의 코팅은 전표면에 균일하게 달성되는 것이 바람직하지만 불균일하거나 또 부분적으로 비코팅 부분이 존재하고 있어도 좋다. 입자 A와 입자 B로 코팅함으로써 유동성을 향상시키는 것을 기대하기 위해서는, 수경성재료의 유도성이 입자와 입자의 접촉저항에 지배되어있는 것이 필요하다.

따라서 이 작용은 물의 양이 일정량 이하의 수경성재료로 비로소 기대할 수 있게 된다.

유동성이 있는 수경성재료의 유동특성은, 통상, 항복치(降伏値)와 소성점도로 정하여지나, 항복치를 일정하게 한 때의 소성점도는, 입자 A와 입자 B의 중량의 합계치에 대하여 물의 양이 60% 정도 이하이면, 본발명의 미립자에 의한 코팅결과, 저감하고, 유동성이 향상한다.

본 발명에 의한 유동성 향상 작용은 특히 물의 양이 고체중량의 40%이하로 되는 바와 같이, 물이 적은영역에서 현저하다.

단 이 작용이 현저하게 되는 물의 양은, 입자 A와 입자 B이 조합에 따라 다르기 때문이며, 최적한 물의양은, 목적에 따라 실험에 의하여 정해지는 것이 필요하다.

이와같이 본 발명에서 고체입자 A와 고체입자 B를 적절하게 선택함으로써 수중에서 혼합교반하는 것만으로 B로 코팅된 A를 만드는 것이며, 이 결과, 이 수경성재료의 유동성을 향상시키고, 다시 경화한 수경성재료의 성능을 향상시키는 것이다.

본 발명의 적용대상이 되는 고체입자 A의 크기는, 건설용 수경성재료의 보통크기, 즉 평균직경 5∼50μm정도의 것이다. 고체입자 B는, 고체입자 A의 표면에 응집할 필요가 있다. 이 때문에 B의 입자는 A보다도적어도 1/5이상, 바람직하게는 1/10이상 평균입자직경의 작은 것이 좋다.

또 고체입자 B의 양은, A를 코팅하기에 필요로하는 최저량, 즉 입자 A의 전표면이 또는 표면이 부분적으로 입자 B에 의하여 일측 덮혀지는데에 필요하는 양이상이 필요하다·

예를 들면, 입자 A가 직경 20μm로 단일 입도이고, 입자 B가 직경 0.2μm로 같은 단일 입도라고 가정하면, 입자 A의 표면을.똑같이 B일층으로 코팅하는데에 필요로하는 입자 B의 양은, A의 체적의 3∼3.5%정도이다.

입자 B가 입자 A의 전표면을 균일하게 코팅하지 않는 경우에도 입자 B의 볼베어링 작용이나 전기적 반발력에 의거하는 작용을 기대하기 위해서는 입자 B의 양은 일정 이상 필요하다. 이 입자 B의 양을 이론적으로 구한다는 것은 곤란하지만 실험에 의하면 입자 A의 전표면을 일층 균일하게 코팅하는 양의 양 1/5전후 이상, 바람직하게는 그것과 대략 동등한 양이 필요함을 알았다.

고체입자 A와 B를 수중에서 혼합교반하는 방법은, 재료의 성질에 따라 통상 콘크리트 믹서나 고속회전을 하는 특수한 믹서등 적절한 것을 사용하는 것이 필요하다.

물에 분산한 고체입자의 입자 사이에 이 입자보다도 작은 미립자를 분산시키는 경우, 큰 입자의 간격에 존재하는 미세한 입자는, 큰 입자의 전단변형저항을 감소시켜 유동성을 향상시키는 작용과, 큰 입자 사이의물의 상(相)의 점성을 증대시켜 유동성을 저하시키는 작용도 가진다.

따라서 전단변형저항을 감소시키는 범위에서 미세한 입자를 큰 입자의 간격으로 분산시키는 것은, 수경성유체의 유동성 향상에 유효하다

따라서 입자 A를 입자 B로 코팅함과 동시에, 입자 A의 간격에 입자 B를 분산시키므로서, 더욱 유동성을 향상시킬 수 있다.

제3도는 이 상태의 수경성재료를 나탄낸다.

입자 A사이의 간격에 존재하는 미립자 B는 균일하게 분산하고 있는 것이 바람직하지만 유동성을 가지는한 어느 정도, 응집하고 있는 것도 좋다. 입자 A사이의 간격에 분산하는 적량의 입자 B를 이론적으로 정한다는 것은 곤란하며 대상재료에 따라서 실험에 의하여 적량을 정하는 것이 필요하다. 실험에 의하면 입자A의 표면에 응집하는 입자 B의 양과 입자 A사이에 분산하는 입자 B의 양의 총량이, 입자 A의 전표면을 균일하게 일층 덮는데에 상당하는 양 이상이면 입자 B에 의한 입자 A의 유동특성 개선작용을 기대할 수있는 경우가 많다.

수경성 입자체의 유동성을 향상시키는 한편, 응집한 입자를 분산시키는 작용을 가지는 고성능 감수제는,매우 유효하다.

또 고성능 감수제는, 미립자 B로 코팅된 입자체 A를 형성하는 본 발명에서도, 메우 유효하다. 고성능감수제는, 입자체 A를 분산시킴과 동시에, 미립자인 입자체 B를 분산하고, 분산된 B가 수중에서의 혼합교반에 의하여 A의 표면에 응집하고, 균일성이 높은 B에 의한 A의 코팅상태를 형성하는 작용을 가진다.

미립자인 입자체 B가 의력을 가하여도 분산되지 않고, 응집한 그대로의 상태를 유지하면, 입자체 B와 입자체 A를 수중에서 혼합교반하여도 B에 의한 A의 코팅이 어렵게 되며, B의 응집괴는 크기에 따라서는, B의 첨가에 의하여 오히려 A의 유동성이 저하한다.

고성능 감수제의 사용량을 일반적인 값으로서 정하는 것은 곤란하지만, 입자 A의 분산과 입자 B의 분산및 분산한 입자 B가 입자 A의 표면에 응집하는데에 필요로하는 적정한 양을 수경성제료의 목적에 따른 유동성을 고리하여 실험에 의하여 정하는 것이 필요하다.

본 발명의 수경성재료는, 입자체 A와 입자체 B를 수중에서 혼합교반하는 것만으로, B로 코팅된 입자체A를 만드는 것이지만, 이것에 다시 A보다도 큰 재료 C를 첨가함으로써, 수경성재료의 성능과 경제성의 향상을 도모할 수 있다.

재료 C가, 모래이면 수경성재료는 몰탈이고, 모래와 물이면 콘크리트이다.

또 본 발명에 의한 수경성재료의 경량화를 도모하기도 하고, 변형 성능의 향상을 도모하기 위하여 상기다른 재료 C를 첨가하는 것이 유효하다.

포트랜드 시멘트는, 적절한 미립자 B를 선택함으로써 본 발명에 의한 B로 코팅된 상태를 형성한다.

즉, 포트랜드 시멘트는, 본 발명의 고체입자 A로서 기능한다. 포트랜드 시멘트를 함유하는 한, 혼합시멘트도 고체입자 A로서 기능한다. 단 포트랜드 시멘트의 양이 너무 적으면 본 발명의 효과가 충분하지 않게 나타나기 때문에, 포트랜드 시멘트의 함유량은, 적어도 20%이상, 바람직하게는 30%이상인 것이 필요하다.

실리카퓸등의 유리질 실리카를 함유하는 미립자는, 입자체 A를 적절하게 선택함으로써, 본 발명의 고체입자 B로서 작용하고, B보다도 5∼10배이상 큰 고체입자 A의 표면에 응집하여 A를 코팅한다. 고체입자 B가, 유리질 실리카를 함유하는 미립자인 경우, 포트랜드 시멘트는 이 미립자에 의하여 코팅가능한 고체입자 A의 하나이다.

유리질 실리카의 미립자인 실리카퓸(고체입자 B)와, 고체입자 A로서의 포트랜드 시덴트를 수중에서 혼합교반하면, 시멘트의 표면은 실리카퓸으로 코팅되고, 일부의 실리카퓸은, 시멘트 입자 사이에, 균일 또는응집하여 분산한다.

이 결과, 시멘트와 실리카퓸을 포함하는 수경성재료는, 유동성이 우수한 것으로 된다.

또 실리카퓸은 시멘트의 수화(水和)에 의하여 생성하는 Ca(OH)₂등의 알칼리와 반응하고, 시멘트수화물의 간격을 충전하기 때문에, 경화한 시멘트의 강도나 내구성을 향상시킨다.

단, SiO₂함유량을 너무 적게하면 실리카퓸의 강도향상작용은 크게 되지 않는다·

따라서 실리카퓸의 강도향상작용을 기대하기 위해서는 SiO₂함유량이 6O%이상, 바람직하게는 SiO₂함유량이 70%이상이 것이 필요하다.

입자 A를 포트랜드 시멘트로 한 경우, 고체입자 B인 실리카퓸의 비(比)표면적이 너무 크면 응집한 실리카퓸의 분산이 곤란하게 되며, 시멘트를 코팅하는 것이 어렵게 된다.

또 비표면적이 작으면, 실리카퓸이 분산하여도 시멘트의 표면에 응집하여 시멘트를 코팅하는 것이 어렵게되거나 시멘트수화물과 반응하여, 경화한 시멘트의 성능을 향상시키는 작용이 저하한다. 따라서 실리카퓸의비표면적은, 적절한 범위인 것이 필요하다. 그 범위로서는, 비표면적 50,000∼1,000,000cm/g,_p람직하게는 ·100,000∼500,000㎠/g인 것이 필요하다.

실리콘 메탈이나 페로실리콘 제조시와 같은 SiO₂의 기화와 급냉 프로제스를 거쳐 제조하는 실리카퓸은, 백필터로 회수되는 것이며, l차입자는 0.1∼0.5μm 정도의 입자직경이지만, 희수시까지에 이미 현저하게 응집하고 있고, 평균입자직경은 수 10μm에 달하고 있다.

또 실리카퓸의 일부는, 운송효율을 향상하기 위하여 더욱 응집도를 높이고, 과립화를 행하고 있다.

따라서 실리카퓸이 본 발명의 입자 B로서 효과적으로 작용하기 위해서는 분산성이 높고, 분산한 후, 입자 A를 효율좋게 코팅하는 것이 바람직하다.

발명자들의 연구에 의하면, 실리카퓸의 분산성의 좋고 나쁨은, 적절한 강도의 초음파를 일정시간 가한때, 응집괴가 분산하여 1μm이하로 되는 양에 의하면 판정할 수 있다. CILAS사 제품의 레이저 회절식 입도분포 측정장치 Mode1 715에 부속하는 출력 150W, 주파수 20KHz의 초음파 분산댕크 250ml의 증류수와 0.2g의 실리카퓸을 넣고 12분간 초음파를 가한 때, 30중량%이상, 바람직하게는 50중량%이상이 입자직경 1μm이하의 응집괴로 분산하는 실리카퓸은, 비교적 적은 에너지로 분산이 가능하며, 본 발명에 이용하는 입자 B에 적용하고 있다.

단, 상기 1μm이하의 양이 30중량%이하의 실리카퓸이어도, 현저하게 큰 교반에너지를 가하거나, 장시간의 교반을 행함으로써, 본 발명의 입자 B로서 이용할 수 있다. 이 경우에는, 수경성재료의 제조에너지나 제조단가가 증대한다.

본 발명은 감수제에 전면적으로 의존한다거나, 특수가공을 필요로하는 단가가 높은 수단에 의하지 않고 저가의 수경성재료의 유동성 향상수단을 제공한다.

소정량의 평균입자 직경 5∼50μm의 고체입자 A(포트랜드 시멘트, 포트랜드 시멘트를 함유하는 혼합시멘트등)에 대하여 수중에서 입자 A의 표면에 응집하여 입자 A를 코팅하는 성질을 가지며, 입자 A보다 1/5이상 작은 평균입자 직경을 가지는 고체입자(유리질 실리카를 함유하는 실리카퓸등)의 양을, 입자 A의 전표면을 또는 표면을 부분적으로 입자 B로 적어도 한층 덮는 양 이상으로하여 입자 A의 전표면 또는 그 표면을 부분적으로 입자 B로 적어도 한층 덮고, 물의 양을, 입자 A와 입자 B의 합계치의 60%이하로서, 수중에서 혼합 교반함으로써 미립자로 코팅된 수경성 재료로하고, 유동성을 향상시켰다.

이하, 구체예에 의하여 본 발명의 수경성재료를 설명한다. 단 본 발명은 이 실시예에 한정도는 것은 아니다.

고체입자 A로서 보통 포트랜드 시멘트를 이용하고, 고체입자 B로서 비과립의 실리카퓸을 사용하여 아래의 표의 조합 콘크리트를 만들고, 실리카퓸에 의한 시멘트 코팅상태를 확인함과 동시에, 실리카퓸으로 시멘트를 코팅하는 것에 의한 콘크리트의 유동성의 향상과 경화한 후의 역학적 성질의 향상작용을 조작하였다.

실리카퓸(SF)은, 시멘트(C)의 중량비로 첨가하였다. 실리카퓸치환을 10%라는 것은 SF/(C+SF)의 값이 10%인 것을 의미한다. 실리카퓸치환에 의한 페이스트량의 증대는, 골재량으로 조정하였다. 단 같은 수결합재 비 에서 는, 세골재율(細骨材率) 은 불변으로 하였다.

슬럼프 23cm는, 고성능AE감수제의 첨가량의 조정에 의하여 유지하였다. 사용재료는 이하에 나타낸다.

시멘트 : 플라이 애쉬 시멘트 B종(비중 2.97)

모래 : 비중 2.61, 흡수율 1.53%의 산모래

쇄석 : 비중2.70, 흡수율0.38%의 석회암쇄석

물 : 수도수

고성능AE감수제 : 특수 술폰기 카르복실기 함유 다원 폴리머를 주성분으로 하는 것(다케모토 유지주식회사제, 듀폴 HP-11)

실리카퓸 : 비중 2.35, 비표면적 14.lm²/g, SiO₂함유량=93.8%, 탄소량=0.78%, 함수율 0.40%, 강열감량=2.76%

콘크리트의 반죽혼합에는 용량 50리터의 관형강제 반죽믹서를 이용하고, 전재료를 믹서에 투입한 후 2분간 교반하있다.

제4도는, 본 발명에 의한 실리카퓸으로 코팅한 시멘트를 이용한 수 결합재비 23%, 28%, 33%의 콘크리트의 L플로우 속도와 실리카퓸치환율의 관계를 나타낸 것이다. L플로우 속도라는 것은, 본 출원인이 일본국 특개평 l-297528호, 특개평 1-297529호로 제안한 L형 플로우 시험법으로 측정한 것이며, L플로우 속도가 커질수록 콘크리트의 점성이 낮다는 것을 의미한다.

도면에서는, 실라카퓸량이 증가하면 L플로우 속도가 증내하고, 콘크리트 점성이 저하하고 있는 것을 나타내고 있다. 즉, 본 발명에 의한 시멘트와 실리카퓸을 이용함으로써 콘크리트의 유동성이 향상하는 것을 나타낸다.

제5도는, 실리카퓸으로 코팅한 시멘트를 이용한 콘크리트와 코팅하지 않은 콘크리트의 압축강도와 수결합재비의 관계를 나타낸 것이다. 여기에서, 시멘트와 실리카퓸을 이용함으로써 압축강도도 향상하고 있다.

상기와 같이, 시멘트와 실리카퓸을 수중에서 혼합교반하여 시멘트를 실리카퓸으로 코팅함으로써 콘크리트의 유동성과 역학적 특성이 향상한다.

이어서, 이 예에서 설명한 콘크리트중의 시멘트가 실리카퓸으로 코팅되어 있는 것을 실험으로 확인하였다.

제6도는, 실리카퓸 단일체 0.lg 물 100cc를 넣는 200cc 비이커에 넣고, 이것에 600W의 호모지나이저(주파수 20KHz, 칩선단의 진폭 30μm, 칩직경 36㎜)로 1분간 초음파를 가한 후, 레이저 회절식 입도분포측정장치(측정범위, 0.1∼35μm)로 입도분포를 조사한 것이다. 0.7μm에 피크를 가진다. 10μm에 가까운 피크는, 1차입자의 열부가 응집하고 있는 것을 나타내고 있다고 생각되어진다.

도면의 종축의 분포밀도는 아래의 식으로 정의되는 양이다.

분 포 면 도 = dv . d (lnD )

여기에서, V : 입자직경 D 이하의 양의 체적비율

D : 입자직경

ln : 자연대수

제7도는, 비이커속의 물을 물 시메트비 60%의 페이스트의 상등액으로 변화한 경우이고, 제6도는 거의 변화하지 않는다. 제8도는,0.15g을 물 100cc를 넣고 200cc 비이커에 넣고, 600W 호모지나이저로 1분간초음파를 가한 후, 입도분포를 조사한 것이다. 입도는 0.3∼35μm의 범위로 분포하고 있다. 35μm는 장치의 측정 상한이지만 다른 측정에 의하면 35μm를 상회하는 것은, 10∼15%였다. 제9도는, 시멘트와 실리카퓸 7 : 3의 중량비율의 것 0.15g을, 먼저의 비이커에 투입하고, 같은 초음파를 가한 후의 입도분포를 나타낸다. 1μm이하의 입자량이 약간 증가하고 있으나, 이것은 제8도와 제6도를 7 : 3의 비율로 혼합한 것의 양보다도 현저하게 적다. 제9도에 나타낸 파선은, 제8도와 제6도에서 계산상으로 구한 시멘트와 실리카퓸의 7 : 3의 혼합물의 입도를 나타낸다.

이 입도분포에서는 시멘트 35μm이상의 양의 보정도 이루어지고 있다.

시멘트와 실리카퓸이, 각각 단독으로 존재하는 때와 같이 분산하고 있다고 하면, 이 7 : 3 혼합물은, 제9도의 파선의 입도분포를 나타낸 것이다.

그런데, 이 혼합물이 실제는, 제9도의 실선의 입도분포를 나타내는 것은, 실리카퓸이 시멘트의 표면에 응집하여 시멘트를 코팅하고 있는가, 실리카퓸이 응집괴를 형성하여 외견상 시멘트와 같은 크기로 되어있는가 중 하나이다.

그러나, 이 혼합물에는 실리카퓸 단독의 입도분포측정시와 같은 초음파를 가하고 있으며, 응집괴는 단독시와 같은 레벨로 분산할 것이다.

시멘트와 혼합물은, 시멘트추출액과 같은 액상성분을 가지지만, 제7도에 나타낸 바와 같이, 이 액상성분은, 실리카퓸의 분산에 영향이 없다. 따라서 시멘트와 실리카품 혼합물이 제9도의 실선의 입도분포를 나타내는 것은, 실리카퓸이 시멘트 표면에 응집하고, 시멘트를 코팅하고 있는 것을 나타내고 있다.

단, 일부의 실리카퓸은 시멘트 입자 사이에 어느정도의 응집괴를 포함한 체 분산하고 있다.

제10도는 표 1에 나타낸 No 2의 조합콘크리트로 실리카퓸치환을 0%, 10%, 30%의 3종류의 콘크리트를 먼저 기술한 재료와 방법으로 반죽혼합하여, 이 반죽혼합 직후의 콘크리트를 2.5㎜ 플라이로 스크리닝하고, 곧바로 입도분포를 측정한 것이다. 실리카퓸을 첨가한 것은, 무첨가의 것에 비하여 1μm이하의 입자가 약간 증가하고 있으나, 실리카퓸이 분산한 때에 본래 나타내는 제60도의 피크는 전혀 나타나지 않는다.

또 치환율 10%와 30%로 입도분포를 변화하지 않는다.

이 실리카퓸을 가한 것의 입도분폴르 제9도의 시멘트의 실리카퓸의 혼합물의 입도분포와 거의 같다.

제11도는, 2.5㎜로 채로 친 몰탈 0.4g을 물 100cc를 포함하는 200cc 비이커에 투입하여 호모지나이저로 600w의 초음파를 1분간 가한 후의 입도분포와 초음파를 가하지 않은 것이 입도분포를 나타내지만, 초음파의 영향은 그다지 보이지 않는다.

제11도의 콘크리트는 제 1의 No.2의 조합이며, 실리카퓸치환율은 30%이다.

이들의 결과는, 콘크리트에 있어서도 시멘트가 실리카퓸으로 코팅되어 있고, 본 발명의 수경성재료 특유의 구조로 되어 있는 것을 나타내고 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 수경성재료는, 수경성입자체와 이것의 1/5이상 작은 미립자를 수중에서 혼합교반함으로써 미립자로 코팅한 수경성재료를 형성한 것이다. 이 결과 시멘트와 같은 각진 입자체의 표면에 베어링이 부착하는 구조가 형성되고, 입자체가 전단변형하는 때의 전단저항이 작게되며, 수경성재료의 유동성이 향상한다. 그 결과, 수경성재료의 물과 수경성 입자체의 비율이 작게되거나 페이스트양과 첨가제의 비율을 작게하는 것이 가능하게 되며, 수경성재료의 성능을 향상시킬 수 있다. 이 방법은, 고성능감수제에 의하여 저감되는 물과 수경성 입자체의 비율을 다시 작게하는 것이 가능하며 구형상화 시멘트와 같은 시멘트를 둥글게 하는 일이 없이 유동성을 향상시킨 것이며, 구형상화와 같은 둥글게하기 위한 에너지가 필요로하지 않게 되는등, 단가를 낮출수 있다.

Claims

소정량의 평균입자 직경 5∼50μm의 고체입자 A에 대하여, 수중에서 혼합 교반하므로써 입자 A의 표면에 응집하여 입자 A를 코팅하는 성질을 가지며, 입자 A보다 1/5이상 작은 평균입자 직경을 가지는 고체입자 B를, 입자 A의 전 표면을 입자 B로 적어도 일층 덮은 양이상으로 하여 혼합하고, 여기에, 입자 A와 입자 B의 합계량의 60%이하의 물을 가하여 교반하므로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 수경성재료.

A : 포트랜드 시멘트, 포트랜드 시멘트를 함유하는 혼합시멘트.

B : 유리질 실리카를 함유하는 실리카퓸.
소정량의 평균입자 직경 5∼50μm의 고체입자 A에 대하여, 수중에서 혼합 교반하므로써 입자 A의 표면에 응집하여 입자 A를 코팅하는 성질을 가지며, 입자 A보다 1/5이상 작은 평균입자 직경을 가지는 고체입자 B를, 입자 A의 표면을 부분적으로 입자 B로 적어도 열층 덮는 양 이상으로 하여 혼합하고, 여기에, 입자 A와 입자 B의 합계량의 60%이하의 물을 가하여 교반하므로서 이루어지는 것을 특징으로 하는 수경성재료

A : 포트랜드 시멘트, 포트랜드 시멘트를 함유하는 혼합시멘트.

B : 유리질 실리카를 함유하는 실리카퓸.
제1항에 있어서, 입자 A의 전표면을 입자 B로 적어도 일층 덮는 것으로서 이루어지는 수경성재료.
제1항에 있어서, 입자 A의 표면을 부분적으로 입자 B로 적어도 일층 덮는 것으로서 이루어지는 수경성재료.
제1항에 있어서, 입자 B로 코팅된 상태의 입자 A의 입자 사이에, 입자 B가 균일하게 분산하거나 응집괴로 되어 분산하는 수경성재료.
제1항에 있어서, 입자 A와 입자 B의 분산에는, 필요로 하는 유동성을 얻는데에 필요한 양의 고성능 감수제를 사용한 수경성재료.
제1항 또는 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재한 수경성재료에 입자 A보다도 큰 평균 입자직경을 가지는 재료 C를 첨가한 수경성재료.

C : 모래, 들, 인공경량골재, 무기발포체, 무기소결체, 프라스틱, 유기발포체, 중공프라스틱, 무기섬유, 유기섬유, 금속섬유.
제1항 또는 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 입자 A가, 적어도 20중량%의 포트랜드시멘트를 함유한 것일 수경성재료.
제1항 또는 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 입자 B가, 60중량%이상의 유리질 실리카를 함유하고, 비표면적 50,000∼1,000,000㎠/g의 실리카퓸인 수경성재료.
제9항에 있어서, 실리카퓸의 분산은 초음파분산탱크(CILAS사제 레이저 회절식입조분포 측정장치Mode1715에 부속한 것으로 출력 150W, 주파수 20KHz)에 120mI의 증류수와 0.2g의 실리카퓸을 넣고, 12분간 초음파를 가하였을때, 30중량%이상이 입자직경 1μm이하의 응집괴로 분산하는 실리카퓸인 수경성재료.
제3항에 있어서, 입자 B로 코팅된 상태의 입자 A의 입자 사이에, 입자 B가 균열하게 분산하거나 응집괴로 되어 분산하는 수경성재료.
제4항에 있어서, 입자 B로 코팅된 상태의 입자 A의 입자 사이에, 입자 B가 균일하게 분산하거나 응집괴로 되어 분산하는 수경성재료.
제3항에 있어서, 입자 A와 입자 B의 분산에는, 필요로하는 유동성을 얻는데에 필요한 양의 고성능감수제를 사용한 수경성재료.
제4항에 있어서, 입자 A와 입자 B의 분산에는, 필요로하는 유동성을 얻는데에 필요한 양의 고성능감수제를 사용한 수경성재료.
제 5 항에 있어서, 입자 A와 입자 B의 분산에는, 필요로하는 유동성을 얻는데에 필요한 양의 고성능감수제를 사용한 수경성재료.
제11항에 있어서, 입자 A와 입자 B의 분산에는, 필요로하는 유동성을 얻는데에 필요한 양의 고성능감수제를 사용한 수경성재료.
제12항에 있어서, 입자 A와 입자 B의 분산에는, 필요로하는 유동성을 얻는데에 필요한 양의 고성능감수제를 사용한 수경성재료.
제1l항 내지 제17항중 어느 한항에 기재한 수경성재료에 입자 A보다도 큰 평균 입자직경을 가지는재료 C를 첨가한 수경성재료.

C : 모래, 돌, 인공경량골재, 무기발포체, 무기소결체, 프라스틱, 유기발포체, 중공프라스틱, 무기섬유, 유기섬유, 금속섬유.
제2항에 있어서, 입자 A의 표면을 부분적으로 입자 B로 적어도 일층덮는 것으로서 이루어지는 수경성재료.
제2항에 있어서, 입자 B로 코팅된 상태의 입자 A의 입자 사이에, 입자 B가 균일하게 분산하거나 응집괴로 되어 분산하는 수경성재료.
제4항에 있어서, 입자 B로 코팅된 상태의 입자 A의 입자사이에, 입자 B가 균일하게 분산하거나 응집괴로 되어 분산하는 수경성재료.
제 2 항에 있어서, 입자 A와 입자 B의 분산에는, 필요로하는 유동성을 얻는데에 필요한 양의 고성능감수제를 사용한 수경성재료.
제 4 항에 있어서, 입자 A와 입자 B의 분산에는, 필요로하는 유동성을 얻는데에 필요한 양의 고성능감수제를 사용한 수경성재료.
제 5 항에 있어서, 입자 A와 입자 B의 분산에는, 필요로하는 유동성을 얻는데에 필요한 양의 고성능감수제를 사용하는 수경성재료.
제20항에 있어서, 입자 A와 입자 B의 분산에는, 필요로하는 유동성을 얻는데에 필요한 양의 고성능감수제를 사용한 수경성재료.
제21항에 있어서, 입자 A와 입자 B의 분산에는, 필요로하는 유옹성을 얻는데에 필요한 양의 고성능감수제를 사용한 수경성재료.
제2항 또는 제19항 내지 제26항중 어느 한항에 기재한 수경성재료에 입자 A보다도 큰 평균 입자직경을 가지는 재료 C를 첨가한 수경성재료.

C : 모래 돌, 인공경량골재, 무기발포체, 무기소결체, 프라스틱, 유기발포체, 중공프라스틱, 무기섬유, 유기섬유, 금속섬유.
제2항 또는 제19항 내지 제26항중 어느 한항에 있어서, 입자 A가 적어도 20중량의 포트랜드 시멘트를 함유한 것인 수경성재료.
제2항 또는 제19항 내지 제26항중 어느 한항에 있어서, 입자 B가 60중량%이상의 유리질 실리카를 함유하고, 비표면적 50,000∼1,000,000㎠/g의 실리카퓸인 수경성재료.
제29항에 있어서, 실리카퓸의 분산은 초음파분산탱크(CILAS사제 레이저 회절식입조분포 측정장치Mode1715에 부속한 것으로 출력 150W, 주파수 20KHz)에 250m1의 증류수와 0.2g의 실리카퓸을 넣고, 12분간 초음파를 가하였을때, 30중량%이상이 입자직경 1μm이하의 응집괴로 분산하는 실리카퓸인 수경성재료.
제2항에 있어서, 입자 A가, 적어도 20중량%의 포트랜드 시멘트를 함유한 것인 수경성재료.
제2항에 있어서, 입자 B가, 60중량%이상의 유리질 실리카를 함유하고, 비표면적 50,000∼1,000,000㎠/g의 실리카퓸인 수경성재료.
제32항에 있어서, 실리카퓸의 분산은 초음파분산탱크(CILAS사제 레이저 회절식입도분포 측정장치 Mode1715에 부속한 것으로 출력 150W, 주파수 20KHz)에 250ml의 증류수와 0.2g의 실리카퓸을 넣고, 12분간 초음파를 가하였을때, 30wnd량%이상의 입자직경 1μm이하의 응집괴로 분산하는 실리카퓸인 수경성재료.