폴리카르본산계 유동화제(Polycarboxylate superplasticizer)의 분자 구조는 볏모양 구조이다. 볏모양 분자는 선형의 주쇄(main chain)에 측쇄(side chain)로 카르복실산(carboxylate)과 에테르그룹(ether groups)가 붙어있는 구조이다. 이 카르복실그룹이 시멘트 입자와 달라붙는 흡착 수단이 되고, ...
폴리카르본산계 유동화제(Polycarboxylate superplasticizer)의 분자 구조는 볏모양 구조이다. 볏모양 분자는 선형의 주쇄(main chain)에 측쇄(side chain)로 카르복실산(carboxylate)과 에테르그룹(ether groups)가 붙어있는 구조이다. 이 카르복실그룹이 시멘트 입자와 달라붙는 흡착 수단이 되고, 분산성은 카르복실그룹의 약간의 정전기적 반발에 의한 것(멜라민 및 나프탈렌 유동화제의 분산성)과 주로 측쇄의 에테르 그룹의 입체장애에 의한 분산능력을 발휘한다. 콘크리트의 유동성 및 지속성에 미치는 영향은 폴리카르본산계 유동화제의 구조적 영향과 관계가 깊은데 주쇄가 짧을수록 측쇄가 더 길고 많을 수록 유동성이 커지고 슬럼프 지속성이 높아진다.
본 연구에서는 이와 같은 이론을 기초로 에스테르화 반응 조건에 따른 전환율의 관찰과 중합된 콘크리트용 화학 혼화제의 측쇄의 길이와 주쇄의 밀도, 중합도 등과 콘크리트용 화학 혼화제로써의 거동의 상관성을 분석한 결과는 다음과 같다.
측쇄의 역할을 담당하는 에스테르화 반응에서 MA와 MPEGn의 몰비율이 1:1에서 에스테르화 반응 전환율이 56% 측정되었으며 다른 몰비율에서는 이보다 낮게 측정되었는데 그 이유는 MA의 양이 많을 경우 MA와 MPEGn의 에스테르반응보다 결합력이 높은 MA의 중합반응에 의한 폴리머반응이 나타난 결과이다. 중합금지제의 영향은 PTZ, MEHQ 단독으로 사용하는 것보다는 동시에 사용할 때 전환율이 높았다. 중합금지제로써 PTZ 0.1%, MEHQ 5% 사용한 에스테르화반응에서 79%로 측정되어 단독으로 사용됐을때 60% 초반보다 높았다. 촉매 황산과 PTSA를 사용하였는데 전환율을 관찰한 결과 두 촉매 모두 15%이상 사용하였을 때 전환율 85% 이상을 획득할 수 있었으며 PTSA를 사용할 경우 부반응물인 황산염이 발생하지 않았다. 반응용제의 영향으로는 벤젠의 경우 MPEG13에서 반응기 내부에 폴리머 띠가 형성되는 부반응을 보였고, 사이클로헥산은 MPEG22, MPEG50에서 혼용성이 나오지 않아서 모노머와 용제가 따로 움직여 환류에 악영향을 끼쳐 전환율 30∼40%대로 크게 저하되는 경향을 보였다. 따라서 반응온도가 높은 단점이 있지만 반응이 원활하게 보였던 톨루엔의 사용이 가장 좋았으며 MPEGn의 중량대비 100% 이상 사용하였을때 전환율이 87%로 가장 좋은 결과를 얻었다. 위에 결과를 토대로 최종적인 에스테르화 반응 실험 결과 MA와 MPEGn의 몰비 3M/M에서 전환율은 93%로 최대를 얻었다.
중합반응에서 MPEGnMA 중량대비 모노머의 함량 3%에서 몰탈 슬럼프 시험 결과 초기 20cm에서 60분 후 17cm로 나타났으며, 다른 함량에서는 초기 유동성 부분은 24cm이상 나왔지만 슬럼프 저하가 10cm 이상 나타났고 또한 시멘트와 모래의 분리현상을 보였다. 개시제의 경우 사용량 1%에서 PPS보다는 APS가 표면장력 43mN/m, 접촉각 10deg〫 로 계면활성능력, 젖음성이 가장 낮게 나왔다. 분자량 조절제는 3MPA를 사용하였고 사용량 1%에서 분자량 31,000이 나왔으며 그보다 낮은 사용량에서는 분자량이 너무 커서 몰탈 flow 시험 결과 유동성이 저하되었으며, 높은 사용량에서는 분자량이 너무 낮아 몰탈 분리현상 및 슬럼프 저하가 크게 나타났다.
최종 PC 제조시 초기유동성능과 시간에 따른 슬럼프 감소 제어를 위해 MPEGnMA에서 n의 조합을 결정을 위한 시험 결과 MPEG50MA가 초기 유동성 67cm로 가장 높았으며 콘크리트 분리 현상도 발생하지 않았다. 13몰과 22몰과 비교하여 시간에 따른 초기 유동성은 10cm 이상 격차가 생겼으며 슬럼프 감소는 60분 후에 15cm 감소하였다.
폴리카르본산계 유동화제(Polycarboxylate superplasticizer)의 분자 구조는 볏모양 구조이다. 볏모양 분자는 선형의 주쇄(main chain)에 측쇄(side chain)로 카르복실산(carboxylate)과 에테르그룹(ether groups)가 붙어있는 구조이다. 이 카르복실그룹이 시멘트 입자와 달라붙는 흡착 수단이 되고, 분산성은 카르복실그룹의 약간의 정전기적 반발에 의한 것(멜라민 및 나프탈렌 유동화제의 분산성)과 주로 측쇄의 에테르 그룹의 입체장애에 의한 분산능력을 발휘한다. 콘크리트의 유동성 및 지속성에 미치는 영향은 폴리카르본산계 유동화제의 구조적 영향과 관계가 깊은데 주쇄가 짧을수록 측쇄가 더 길고 많을 수록 유동성이 커지고 슬럼프 지속성이 높아진다.
본 연구에서는 이와 같은 이론을 기초로 에스테르화 반응 조건에 따른 전환율의 관찰과 중합된 콘크리트용 화학 혼화제의 측쇄의 길이와 주쇄의 밀도, 중합도 등과 콘크리트용 화학 혼화제로써의 거동의 상관성을 분석한 결과는 다음과 같다.
측쇄의 역할을 담당하는 에스테르화 반응에서 MA와 MPEGn의 몰비율이 1:1에서 에스테르화 반응 전환율이 56% 측정되었으며 다른 몰비율에서는 이보다 낮게 측정되었는데 그 이유는 MA의 양이 많을 경우 MA와 MPEGn의 에스테르반응보다 결합력이 높은 MA의 중합반응에 의한 폴리머반응이 나타난 결과이다. 중합금지제의 영향은 PTZ, MEHQ 단독으로 사용하는 것보다는 동시에 사용할 때 전환율이 높았다. 중합금지제로써 PTZ 0.1%, MEHQ 5% 사용한 에스테르화반응에서 79%로 측정되어 단독으로 사용됐을때 60% 초반보다 높았다. 촉매 황산과 PTSA를 사용하였는데 전환율을 관찰한 결과 두 촉매 모두 15%이상 사용하였을 때 전환율 85% 이상을 획득할 수 있었으며 PTSA를 사용할 경우 부반응물인 황산염이 발생하지 않았다. 반응용제의 영향으로는 벤젠의 경우 MPEG13에서 반응기 내부에 폴리머 띠가 형성되는 부반응을 보였고, 사이클로헥산은 MPEG22, MPEG50에서 혼용성이 나오지 않아서 모노머와 용제가 따로 움직여 환류에 악영향을 끼쳐 전환율 30∼40%대로 크게 저하되는 경향을 보였다. 따라서 반응온도가 높은 단점이 있지만 반응이 원활하게 보였던 톨루엔의 사용이 가장 좋았으며 MPEGn의 중량대비 100% 이상 사용하였을때 전환율이 87%로 가장 좋은 결과를 얻었다. 위에 결과를 토대로 최종적인 에스테르화 반응 실험 결과 MA와 MPEGn의 몰비 3M/M에서 전환율은 93%로 최대를 얻었다.
중합반응에서 MPEGnMA 중량대비 모노머의 함량 3%에서 몰탈 슬럼프 시험 결과 초기 20cm에서 60분 후 17cm로 나타났으며, 다른 함량에서는 초기 유동성 부분은 24cm이상 나왔지만 슬럼프 저하가 10cm 이상 나타났고 또한 시멘트와 모래의 분리현상을 보였다. 개시제의 경우 사용량 1%에서 PPS보다는 APS가 표면장력 43mN/m, 접촉각 10deg〫 로 계면활성능력, 젖음성이 가장 낮게 나왔다. 분자량 조절제는 3MPA를 사용하였고 사용량 1%에서 분자량 31,000이 나왔으며 그보다 낮은 사용량에서는 분자량이 너무 커서 몰탈 flow 시험 결과 유동성이 저하되었으며, 높은 사용량에서는 분자량이 너무 낮아 몰탈 분리현상 및 슬럼프 저하가 크게 나타났다.
최종 PC 제조시 초기유동성능과 시간에 따른 슬럼프 감소 제어를 위해 MPEGnMA에서 n의 조합을 결정을 위한 시험 결과 MPEG50MA가 초기 유동성 67cm로 가장 높았으며 콘크리트 분리 현상도 발생하지 않았다. 13몰과 22몰과 비교하여 시간에 따른 초기 유동성은 10cm 이상 격차가 생겼으며 슬럼프 감소는 60분 후에 15cm 감소하였다.
The molecular structure of polycarboxylate(PC) superplasticizer admixtures is comb-type. Their comb-type molecule consists of one main linear chain with lateral carboxylate and ether groups. The carboxylate groups are instrumental in the adsorption of these admixtures to cement particles. Dispersion...
The molecular structure of polycarboxylate(PC) superplasticizer admixtures is comb-type. Their comb-type molecule consists of one main linear chain with lateral carboxylate and ether groups. The carboxylate groups are instrumental in the adsorption of these admixtures to cement particles. Dispersion is due to electrostatic repulsion(as in melamine and naphthalene admixtures) owing to the carboxylate groups, but primarily to the steric repulsion associated with the long lateral eher chains. The high degree and duration of the fluidity that this admixture affords concrete are related to structural factors; hence, the shorter the main chain and the longer and more numerous the lateral chains, the greater and more long-lasting is the fluidity induced.
In this studies; this theory is based on, the observed conversation ratio according to the esterification reaction conditions and the side chain's length of polymerized chemical admixtures in concrete and main chain's density, the degree of polymerization, correlation of chemical admixtures for concrete as a behavior is analyzed.
As a result, MA and MPEGn esterification reaction in a 1:1 molar ratio of 53 percent conversion rate was measured and was lower than that measured in the other mole ratio. The reason is that a large amount of MA of MA and MPEGn esterification higher than the adhesion to polymers by polymerization of MA is the result of the reaction appeared.
Influence of esterification and polymerization ban was rather than using the conversion rate higher PTZ, MEHQ alone at the same time. Polymerization prohibited by Article PTZ 0.1%, MEHQ 5% to 79% in the esterification with the measured 60% When he was used alone was higher than the beginning.
PTSA as a catalyst for esterification with sulfuric acid and the conversion rates observed result; Using two catalytic hayeoteulttae conversion rate of 15% or 85% were obtained and in case of using the PTSA bubaneungmulin, sulfate did not occur.
Effect of reaction solvents include, the case of benzene; MPEG13 band formed in the reaction of the polymer inside the reactor was seen and the case of cyclohexane; 30-40% conversion rate tended to decrease significantly because cyclohexane have not the compatibility between MPEG22 and MPEG50 moreover monomer and solvent not good compatibility. This give bad affection to this cyclohexane case.
In case of polymerized reaction, in monomer content 3%, the mortar slump test results; early 20cm and 17cm- 60min. later compare with MPEGnMA weight. In the other contents, part of the initial fluid came out but more than 24cm but showed that more than 10cm slump loss and also showed symptoms of the separation between cement and sand.
In case of initiator, PPS the surface tension 43mN/m, contact angle 10deg〫 ability to surfactant, wetting was the lower than PPS in using volume 1%.
Molecular weight regulators was the 3MPA and Mw 31,000 in using volume 1%. In lower using level, mortar flow test results had bad flowbility due to too large molecular weight. In higher using level, there were big mortar seperation and slump decreasing due to too small molecular weight.
On the finall PC manufacturing, the test result to determine the combination of the n beside MPEGnMA for Initial flow performance and the slump decreasing control based on time by time; MPEG50MA highest in the initial flowbility-67cm and there was no the concrete seperation phenomenon.
In comparing with 13mol and 22mol, the initial flowbility depended on time showed the difference more than 10Cm and the slump decreasing showed 15Cm after 60min.
The molecular structure of polycarboxylate(PC) superplasticizer admixtures is comb-type. Their comb-type molecule consists of one main linear chain with lateral carboxylate and ether groups. The carboxylate groups are instrumental in the adsorption of these admixtures to cement particles. Dispersion is due to electrostatic repulsion(as in melamine and naphthalene admixtures) owing to the carboxylate groups, but primarily to the steric repulsion associated with the long lateral eher chains. The high degree and duration of the fluidity that this admixture affords concrete are related to structural factors; hence, the shorter the main chain and the longer and more numerous the lateral chains, the greater and more long-lasting is the fluidity induced.
In this studies; this theory is based on, the observed conversation ratio according to the esterification reaction conditions and the side chain's length of polymerized chemical admixtures in concrete and main chain's density, the degree of polymerization, correlation of chemical admixtures for concrete as a behavior is analyzed.
As a result, MA and MPEGn esterification reaction in a 1:1 molar ratio of 53 percent conversion rate was measured and was lower than that measured in the other mole ratio. The reason is that a large amount of MA of MA and MPEGn esterification higher than the adhesion to polymers by polymerization of MA is the result of the reaction appeared.
Influence of esterification and polymerization ban was rather than using the conversion rate higher PTZ, MEHQ alone at the same time. Polymerization prohibited by Article PTZ 0.1%, MEHQ 5% to 79% in the esterification with the measured 60% When he was used alone was higher than the beginning.
PTSA as a catalyst for esterification with sulfuric acid and the conversion rates observed result; Using two catalytic hayeoteulttae conversion rate of 15% or 85% were obtained and in case of using the PTSA bubaneungmulin, sulfate did not occur.
Effect of reaction solvents include, the case of benzene; MPEG13 band formed in the reaction of the polymer inside the reactor was seen and the case of cyclohexane; 30-40% conversion rate tended to decrease significantly because cyclohexane have not the compatibility between MPEG22 and MPEG50 moreover monomer and solvent not good compatibility. This give bad affection to this cyclohexane case.
In case of polymerized reaction, in monomer content 3%, the mortar slump test results; early 20cm and 17cm- 60min. later compare with MPEGnMA weight. In the other contents, part of the initial fluid came out but more than 24cm but showed that more than 10cm slump loss and also showed symptoms of the separation between cement and sand.
In case of initiator, PPS the surface tension 43mN/m, contact angle 10deg〫 ability to surfactant, wetting was the lower than PPS in using volume 1%.
Molecular weight regulators was the 3MPA and Mw 31,000 in using volume 1%. In lower using level, mortar flow test results had bad flowbility due to too large molecular weight. In higher using level, there were big mortar seperation and slump decreasing due to too small molecular weight.
On the finall PC manufacturing, the test result to determine the combination of the n beside MPEGnMA for Initial flow performance and the slump decreasing control based on time by time; MPEG50MA highest in the initial flowbility-67cm and there was no the concrete seperation phenomenon.
In comparing with 13mol and 22mol, the initial flowbility depended on time showed the difference more than 10Cm and the slump decreasing showed 15Cm after 60min.
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