무기경화조성물

[발명의 명칭]

무기경화조성물

[발명의 상세한 설명]

[발명의 배경]

본 발명은 토목 및 건축용 무기 경화조성물에 관한 것이다.

보다 상세하게는 높은 압축강도와 높은치수 정확도를 갖는 경화생성물을 제공하는 무기 경화조성물에 관한 것이다.

지금까지 알칼리토금속 수산화물은 대기중의 탄산가스의 반응하여 경화된다는 현상이 알려져 왔다. 그러나, 그러한 현상에 있어서 반응속도가 너무 느려서 충분한 강도를 갖는 경화물이 적당한 기간내에 생성될 수 없는 한편, 그 경화물은 지연된 내부 탄화내부에 불균일한 내부 구조를 갖는다. 그러한 문제를 극복하기 위하여 알칼리토금속 수산화물과 유기탄산화합물을 습식 반응시켜서 얻은 탄화 경화물이 제안되었다(일본국 특개평 1-270552).

그러나, 알칼리토금속 수산화물을 사용한 경화 생성물은 6×10 ^-4 의 높은 수축율과 낮은 치수 정확도를 갖는다는 단점이 있다.

[발명의 개요]

그러므로 본 발명의 목적은 적당한 경화시간내에 경화되고 높은 압축강도와 높은 치수 정확도를 갖는 경화물을 제공하는 무기경화 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 및 다른 목적은 다음 설명으로 부터 명백하게 될 것이다.

본 발명은 따라서 알칼리토금속산화물 100중량부와 유기탄산화합물 5내지 80 중량부로 이루어진 무기경화조성물이 제공된다.

[발명의 바람직한 구체예]

본 발명은 이하에 더욱 더 상세하게 설명될 것이다.

무기 경화조성물은 특정한 혼합비로 알칼리토금속산화물가 유기 탄산화합물을 함유한다. 본 발명에서 사용되는 알칼리토금속산화물에 대한 특별한 제한은 없다. 따라서 약 연소(soft-burn)시킬수 있으며, 즉 저부피밀도를 갖도록 가볍게 연소되며, 또는 강 연소(hard-burn)될 수도 있는데, 즉 고부피밀도를 갖도록 심하게 연소된다. 바람직하게는 알칼리금속산화물의 성분은 MgO, CaO, SrO, BaO 또는 CaO·MgO와 같은 복염, 또는 그의 혼합물을 포함한다. 이들중에서 처리시간과 발현될 강도의 관점에서 MgO가 가장 바람직하다. 알칼리토금속산화물은 천연광물성분, 예를 들면 Fe ₂ O ₃ , Al ₂ O ₃ , SiO ₂ , TiO ₂ , Na ₂ O 또는 K ₂ O와 같은 금속산화물, MgCO ₃ , CaCO ₃ , SrCO ₃ , 또는 BaCO ₃ 와 같은 탄산염 또는 Mg(OH) ₂ 또는 Ca(OH) ₂ 와 같은 수산화물을 포함할 수 있다. 따라서 출발물질로서 천연 광물로부터 생성된 알칼리토금속산화물을 사용할 수도 있다. 천연광물성분의 함량은 전체 조성물 중량을 기준으로 1내지 30wt%범위가 바람직하다.

본 발명은 사용되는 유기탄산화합물은 탄산에틸렌 또는 탄산프로필렌과 같은 탄산올레핀, 메틸아민, 디메틸아민, 디에틸아민, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 수산화테트라메틸암모늄, 메탄올아민, 에탄올아민, 프로필아민, 부틸아민, 아밀아민 또는 헥실아민과 같은 1 내지 6개의 탄소원자를 갖는 아민의 수용성 탄산염과 카르바민산 또는 요소와 같은 탄산질소 화합물을 포함한다. 이들 중에서 탄산올레핀이 경화조성물과 발현되는 강도의 점에서 가장 바람직하다.

본 발명은 알칼리토금속산화물에 대한 유기탄산화합물의 혼합비는 알칼리토금속 산화물 100중량부에 대하여 5내지 80 중량부, 바람직하게는 10 내지 50 중량부이다. 유기 탄산화합물의 함량이 5중량이하 또는 80중량부 이상이라면 치수정확도와 압축강도는 저하된다.

상기 언급된 필수성분에 더하여, 시멘트와 시멘트용 첨가제도 본 발명의 무기경화조성물에 함유될 수 있다. 그러한 시멘트는 각종 포틀랜드 시멘트, 고로(高爐) 시멘트, 백색시멘트, 알루미나시멘트, 인산마그네슘 시멘트 및 마그네시아 옥시클로라이드 시멘트로 열거될 수 있다. 시멘트의 첨가량은 알칼리토금속산화물 100 중량부를 기준으로 하여 5내지 100중량부가 바람직하다. 시멘트용 첨가제로는 규사, 석회석 또는 각종 경량골재(aggregate)와 같은 골재 ; 유리섬유, 금속섬유 또는 유기섬유와 같은 보강섬유 ; 감수제(減水劑) ; 소포제(消泡劑) ; 발포제 ; 시멘트용 화학혼화제 ; 및 안료를 열거할 수 있다. 골재의 함량은 알칼리토금속 100중량부에 대하여 30 내지 400중량부가 바람직하다. 보강섬유의 함량은 알칼리토금속산화물의 100중량부에 대하여 0.2 내지 10중량부가 바람직하다. 감수제, 소포제 및 발포제의 함량은 알칼리토금속산화물의 100중량부에 대하여 0.2 내지 10중량부가 바람직하다. 안료는 보통 알칼리토금속산화물 100중량부에 대하여 0.01내지 30중량부의 양으로 첨가될 수 있다.

본 발명은 무기경화 조성물은 출발물질을 증기 또는 파쇄 얼음의 형태로 될 수 있는 물과 혼련하여 제조될 수 있다. 그러한 혼련은 무기경화조성물에 대한 출발물질의 모든 성분의 혼합물에 물을 가하는 방법, 알칼리토금속산화물에 유기탄산 화합물과 물의 혼합물을 가하는 방법, 또는 알칼리토금속산화물에 유기탄산 화합물과 물의 혼합물을 가하는 방법, 또는 알칼리토금속산화물과 물을 혼련하고 이어서 그 혼련물에 유기탄산화합물을 가하는 방법 중의 어느 하나로 달성될 수 있다. 물의 양은 감소시킬 수 있으며 결과 생성된 경화생성물은 압축강도와 치수 안전성을 더 개선시킬 수 있기 때문에 액체유기탄산 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 물의 혼합비에는 제한이 없지만 조성물에서 알칼리토금속산화물 100중량부에 대하여 물 10 내지 100중량부가 바람직하며, 보다 바람직하게는 10 내지 50중량이다.

본 발명은 무기경화 조성물은 슬러리가 되도록 물과 혼련되어 경화된다. 슬러리를 성형하기 위하여 주조성형, 프레스 성형, 압출성형 또는 취부(吹付) 성형 중의 어느 하나를 성형체의 치수 및 물리적 특성과 생산 효율성을 고려하여 사용할 수 있다. 강도의 발생을 촉진하기 위하여 실용강도는 가열가습 조건하에 양생(養生), 이를테면 응결 후 증기양생하여 주조한후 1일 만에 달성될 수 있다.

성형에 있어서 적당한 처리시간이 필요하다. 처리시간을 제어하기 위하여 응결지연제 또는 응결 촉진제를 사용할수 있다. 응결지연제는 붕산, 그의 염, 옥시카르복실산, 그의 염, 에틸렌 디아민 테트라아세테이트(EDTA), 그의염, 다가 알코올, 그의염, 실리코플루오라이드 또는 그의 혼합물을 포함한다. 응결촉진제는 Na ₂ CO ₃ , K ₂ CO ₃ , NaCl, KCl, MgCl ₂ , CaCl ₂ , 알루민산 나트륨, 명반 또는 그의 혼합물을 포함한다. 응결지연제의 첨가량은 알칼리금속 산화물 100중량에 대하여 0.5 내지 30 중량부가 바람직하며, 한편 응결촉진제의 첨가량은 알칼리코금속 산화물 100모중량부에 대하여 0.5 내지 30 중량부가 바람직하다.

본 발명의 무기경화 조성물은 필수 성분으로서 알칼리토금속 산화물과 유기탄산 화합물을 혼합비율로 포함하기 때문에 실용적으로 허용되는 시간내에 경화되어 압축강도와 치수정확도를 갖는 경화생성물을 제공할 수 있다.

[발명의 실시예]

이제 본 발명은 실시예와 비교실시예에 관하여 보다 상세히 설명하여, 이는 단지 예시를 위해 주어지며 본 발명을 제한하려는 것은 아니다.

실시예1 내지 8 및 비교실시예1 내지 5

표1에 나타낸 알칼리토금속산화물 또는 알칼리토금속산화물에 표1에 나타낸 소정량으로 유기탄산화합물과 물을 가하고 모르타르 혼합기로 혼련하여 슬러리를 만들었다. 각각의 생성된 슬러리를 테이블 진동기상에 4×4×16㎝ 크기의 성형프레임으로 주조하고 진동하에 성형하였다. 성형된 생성물을 성형프레임으로부터 꺼내고 20℃에서 28일 동안 양생하여 경화샘플을 제조하였다.

각각의 실시예와 사교실시예의 조성을 표1에 나타낸다.

표1에서 NIHON KAISUIKAKO CORPORATION제의 약연소 및 강연소 생성물을 포함한 MgO 및 Mg(OH) ₂ , CHICHIBU LIME INDUSTRIES CO. LTD제의 CaO, TOA GOSEI CHEMICAL INDUSTRY CO. LTD제의 탄산에틸렌 및 KANTO CHEMICAL CO. INC제의 1급 시약의 시트르산을 사용하였다.

주 : 단위는 중량부

각각의 경화생성물에 대하여 휨 강도, 압축강도 및 길이 변화를 다음 방법으로 측정하였다. 결과를 표2에 나타낸다.

휨 강도는 보통 JIS R 5201에 따라서 측정하였다.

압축 강도는 보통 JIS R 5201에 따라서 측정하였다.

길이변화는 20℃와 60% 습도에서 성형 프레임으로부터 꺼내었을때의 기준길이와 28에이징(ageing) 후 측정된 길이와의 차이로서 측정하였다.

상기 표2에 나타낸 바와 같이 유기탄산화합물 5 내지 80중량부를 알칼리토금속산화물 100중량부에 가한 실시예1 내지 8에서는 압축강도가 267 내지 563kgf/㎠이고 길이 변화가 ±600×10 이하인 뛰어난 치수 안정성을 가진 경화생성물을 얻을수 있다.