고강도 시멘트 경화체의 제조 방법

고강도 시멘트 경화체의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING HIGH-STRENGTH CEMENT CURED PRODUCT}

본 발명은, 고강도 시멘트 경화체와 그의 제조 방법에 관한 것이며, 상세하게는, 진공 흡인하여 고강도 시멘트 경화체를 제조할 때의 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 고강도(압축 강도 100 MPa 이상)의 개발에 있어서, 예를 들면, 특허 문헌 1에 기재된 바와 같이, 입경(粒徑) 50 Å∼0.5㎛의 무기 고체 입자 A와, 입경 0.5∼100 ㎛이며 또한 A 입자보다 적어도 1 오더 큰 고체 입자 B와, 표면 활성 분산제와, 추가 소재 C(모래, 돌, 금속 섬유 등)를 포함하는 수경성(水硬性) 복합 재료에 대하여 개시되어 있다. 이 수경성 복합 재료는, 경화 후에 100∼150 N/㎜ ² 의 압축 강도를 발현한다.

또한, 특허 문헌 2에는, (A) 블레인 비표면적 2,500∼5,000 cm ² /g의 시멘트 중량부와, (B) BET 비표면적 5∼25 m ² /g의 미립자 10∼40 중량부와, (C) 블레인 비표면적 3,000∼30,000 cm ² /g이며, 또한 상기 시멘트보다 큰 블레인 비표면적을 가지는 무기 입자 20∼55 중량부와, (D) 입경이 2 ㎜ 이하이며, 또한 75㎛ 이하의 입자의 함유량이 2.0 중량% 이하인 골재를 포함하는 수경성 조성물로서, 상기 골재(D)의 배합량이, 상기 시멘트(A)와 상기 미립자(B)와 상기 무기 입자(C)의 합계량 100 중량부에 대하여 30∼130 중량부인 수경성 조성물에 대하여 개시하고 있다. 이 수경성 조성물을 사용한 시멘트 경화체는, 200∼220 N/㎜ ² 의 압축 강도를 발현한다.

종래부터, 시멘트 혼련물의 탈포 방법으로서는, 예를 들면, 시멘트 혼련물을 형틀에 공급한 후, 진동을 가함으로써, 탈포하는 방법(특허 문헌 3) 등이 알려져 있다.

또한, 특허 문헌 4에는, 높은 플로우값으로 반죽한 시멘트 경화체를 감압 수단에 의해 교반·감압하여, 공기량을 저감시키고 있다. 상기 특허 문헌 1이나 2에 기재된 수경성 재료를 사용한 시멘트 혼련물에서는, 그 혼련 중에 비교적 다량의 공기가 혼입되므로, 반죽 혼합 종료 시에는, 모르타르 에어미터로 측정한 혼련물 중의 공기량이 4∼7 % 정도가 된다. 이와 같은 다량의 공기의 존재는, 시멘트질 경화체의 강도 발현성을 저해하는 요인이 되기 때문에, 상기 공기량을 저감하는 것이 요구되고 있다.

그러나, 상기 특허 문헌 4에 기재된 감압 하에서 반죽한 시멘트를 탈포하고, 공기량을 저감시킨 것을 대기압 하에서 시멘트 혼련물을 되돌렸을 경우, 소정의 플로우 값으로 반죽한 시멘트 혼련물의 간극으로부터 공기가 다시 침입하므로, 양생(養生) 후에 소요 압축 강도가 발현하여 형성되는 상기 시멘트 경화체의 압축 강도를, 대폭 향상시키는 것이 곤란한 과제가 있다.

본 발명은, 상기 문제점을 해결하기 위하여, 압축 강도가 100 MPa 이상이 되는 시멘트 혼련물을 탈포 처리하고, 공기량과 물시멘트 비를 감압 분위기 하에서 저감시키고, 그것을 대기압으로 되돌릴 때에도, 저감시킨 공기량을 유지하도록 함으로써, 압축 강도와 굽힘 강도를 대폭 향상시킬 수 있는 시멘트 경화체와 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하여 제안된 것이다.

본 발명에 따른 고강도 시멘트 경화체의 제조 방법은, 시멘트에 적어도 물과 감수제(減水劑)를 혼합하고 혼련하여 시멘트 혼련물을 얻는 공정과, 상기 시멘트 혼련물을 진공 장치 중에 넣고, 진공 흡인하여 공기 빼기와 탈수를 행하는 공정과, 상기 진공 장치의 진공 용기에 내포된 시멘트 혼련물의 표면에, 불투과막층(不透過膜層)을 형성한 후에, 상기 시멘트 혼련물을 대기압 하로 릴리스(release)하는 공정과, 그 후에 상기 시멘트 혼련물을 경화시키는 공정으로 구성된다.

상기 불투과막층은, 수막(水膜) 및 유막(油膜) 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 또한, 상기 불투과막층은 수막으로서, 감압 하의 시멘트 혼련물에 진동을 가하거나 또는 교반하여, 상기 시멘트 혼련물 내부의 물을 표면으로 떠오르게 하는 것에 의해 상기 수막을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 진공 장치의 상기 진공 용기 내의 대기압 하로의 릴리스는, 상기 진공 용기 내에 공기, 또는 불활성 가스 중 어느 하나의 기체를 넣어서 행하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 고강도 시멘트 경화체는, 상기 시멘트 경화체의 제조 방법에 의해 형성된 시멘트 경화체이다.

본 발명의 고강도 시멘트 경화체의 제조 방법에 의하면, 진공 흡인하여 공기 빼기와 탈수를 행한 후, 시멘트 혼련물의 표면에 불투과막층을 형성함으로써, 시멘트 혼련물을 대기압 하로 릴리스할 때, 공기가, 상기 시멘트 혼련물 중에 다시 들어가는 것이 방지된다. 그 결과, 시멘트 혼련물의 공기량이 저감되 채로 유지되고, 이 시멘트 혼련물이 양생되고 고화(固化)되므로, 압축 강도가 높은 시멘트 경화체(콘크리트 등)를 제조하는 것이 가능하게 된다. 또한, 설비나 제조 공정도 용이하며 제조 비용를 저감할 수 있는 우수한 효과도 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고강도 시멘트 경화체의 제조 방법에 있어서의, 진공 장치(1)의 전체의 개략적인 구성을 모식적으로 나타낸 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 고강도 시멘트 경화체의 제조 방법에 있어서의, 진공 장치(1)에 의해 시멘트 혼련물(5)의 탈포 및 탈수를 행하고 있는 모습을 모식적으로 나타낸 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 고강도 시멘트 경화체의 제조 방법에 있어서의, 탈포 및 탈수를 행한 후에, 시멘트 혼련물(5)의 표면에 불투과막층(7)을 형성하는 모습을 모식적으로 나타낸 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 고강도 시멘트 경화체의 제조 방법에 있어서의, 대기 릴리스 후의 모습을 모식적으로 나타낸 종단면도이다.

본 발명에 따른 고강도 시멘트 경화체의 제조 방법은, 시멘트 혼련물을 얻는 공정(제1 공정), 진공 흡인하여 공기 빼기와 탈수를 행하는 공정(제2 공정), 시멘트 혼련물의 표면에 불투과막층을 형성한 후에, 공기 등의 재인입을 일으키지 않도록 감압 하로부터 대기압 하으로 되돌리는 공정(제3 공정), 및 상기 시멘트 혼련물을 경화시키는 공정(제4 공정)으로 구성된다.

실시예 1

본 발명에 따른 고강도 시멘트 경화체의 제조 방법에 있어서는, 먼저 제1 공정에서, 시멘트에 적어도 물과 감수제를 혼합하고 혼련한다. 이 시멘트 혼련물(5)의 배합예로서는, 예를 들면, 포틀랜드 시멘트(Portland cement)와 실리카 퓸(silica fume)과 감수제 및 물을 이 순서로, 중량부의 비로서 1:0.1:0.015:0.16의 비율로 한다. 그리고, 시멘트 혼련물(5)의 플로우값은, 특별히 한정되는 것은 아니다.

다음의 제2 공정에 있어서, 상기 시멘트 혼련물(5)을, 도 1에 나타낸 바와 같이, 진공 장치(1)의 진공 용기(2) 중에 넣고, 커버(3)로 밀봉한 후, 도 2에 나타낸 바와 같이, 진공 흡인하여 공기 빼기의 탈포와 탈수를 행한다. 진공 펌프(4)를 구동시켜, 진공 용기(2)와 커버(3)의 내부를 4000 Pa까지 진공 흡인하면, 상기 시멘트 혼련물(5)의 내부로부터 공기 등의 탈포, 물이나 증기 등의 탈수가 행해진다. 이 진공 흡인을 행하는 시간은, 예를 들면, 약 2분∼10분 정도이다.

상기 제2 공정에서의 탈포나 탈수에 있어서, 예를 들면, 진공 용기(2)에 가진기(加振機) 등으로 진동을 가하거나, 시멘트 혼련물(5)을 교반하는 것이 바람직하다. 또한, 탈포에 의한 거품을 제거하기 위하여, 소포제(消泡劑)를 사용하면, 진공 펌프(4)에 거품이 흡인되는 것을 방지한다.

이에 따라, 진공 펌프(4)의 성능 열화, 수명의 단축화를 방지하게 되어 바람직하게 된다. 또한, 마이크로파에 의해 시멘트 혼련물(5)을 가열함으로써, 탈수 효과를 높여도 된다. 그리고, 물시멘트비를, 가능한 한 작게 하는 것도 제안할 수 있다.

상기 제2 공정에 이어지는 제3 공정에 있어서는, 상기 진공 장치(1)의 진공 용기(2)에 내포된 시멘트 혼련물(5)의 표면에, 도 3에 나타낸 바와 같이, 불투과막층(7)을 형성한 후에, 상기 시멘트 혼련물(5)을 대기압 하로 릴리스한다. 불투과막층(7)을 형성하는 것은, 상기 시멘트 혼련물(5) 중에 대기의 공기 등이 재혼입되는 것을 방지하기 위해서이다. 상기 불투과막층(7)은, 예를 들면, 수막 및 유막 중 어느 하나이다.

상기 불투과막층(7)을 수막으로 하는 경우에는, 감압 하의 시멘트 혼련물(5)에 가진기 등에 의해 정밀하게 진동을 가하여, 상기 시멘트 혼련물(5)의 내부의 물을 표면으로 떠오르게 하여 형성한다. 이 수막은, 시멘트 혼련물(5)에 큰 힘을 가하면, 그 내부로 상기 수막이 인입되므로, 이 공정에서의 교반 작용이나 진동 작용은 작게 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 진동을 가하는 등을 행하더라도 상기 불투과막층(7)의 형성이 부족한 경우에는, 진공 용기(2)에 공급 장치(호스, 관 등)를 접속해 두고, 물, 오일이나 계면활성제 등을 시멘트 혼련물(5) 상에 공급한다.

상기 진공 장치(1)의 진공 용기(2) 내를 대기압 하로 릴리스할 때는, 상기 진공 용기(2) 내에 공기, 또는 불활성 가스 등의 기체를 넣어서 행한다.

상기 진공 장치(1)의 진공 용기(2) 내를, 감압 하로부터 대기압 하로 되돌림으로써, 도 4에 나타낸 바와 같이, 시멘트 혼련물(5)의 액면이, 액면(8)으로부터 액면(8a)으로 낮아진다. 이와 같이 하여, 시멘트 혼련물(5)의 공기 함유량을, 예를 들면, 3% 이하로 낮고 유지한 채, 시멘트 혼련물(5)의 내부의 물의 함유량이, 전술한 중량부의 비로 0.16 이상을 확보할 수 있다.

그리고, 장시간에 걸쳐서 진공 흡인하면, 시멘트 혼련물(5)의 표면이 건조하여, 거품이 탈포된 후에, 이 거품과 동일한 형상의 공동(空胴)이 시멘트 혼련물(5)의 내부에 잔존하므로, 대기압 하로 릴리스시켜도, 시멘트 혼련물(5)의 액면의 위치가 변화하지 않게 되는 점에 유의(留意)해야 한다.

상기 감압 하로부터 대기압 하으로 되돌리는 제3 공정에 이어지는 제4 공정에 있어서는, 상기 진공 장치(1)로부터 상기 시멘트 혼련물(5)을 인출하고, 이것을 형틀 등에 투입하여, 증기 양생 등을 행하여 경화시킨다. 이로써, 압축 강도와 굽힘 강도를 높여 고강도 시멘트 경화체가 된다.

[산업상의 이용가능성]

본 발명에 따른 고강도 시멘트 경화체와 그의 제조 방법은, 간단한 구성의 장치를 사용한 용이한 방법이므로, 콘크리트 제조 방법에 널리 응용할 수 있다.

1: 진공 장치 2: 진공 용기
3: 커버 4: 진공 펌프
5: 시멘트 혼련물 6: 거품
7: 불투과막층 8: 진공 흡인 시의 액면
8a: 대기 릴리스 후의 액면 9: 압력계