Water Repellent Characteristics of Cement Paste Added Silane/siloxane-based Emulsion Water Repellent

(1)

J. Korea Inst. Build. Constr. Vol. 21, No. 1 : 031-039 / Feb, 2021

https://doi.org/10.5345/JKIBC.2021.21.1.031 www.jkibc.org

실란/실록산계 에멀전 발수제를 혼입한 시멘트 페이스트의 발수특성

Water Repellent Characteristics of Cement Paste Added Silane/siloxane-based Emulsion Water Repellent

강 석 표¹¹⁾ 홍 성 욱^1* 강 혜 주² 양 승 현²

Kang, Suk-Pyo¹ Hong, Seong-Uk^1* Kang, Hye-Ju² Yang, Seung Hyeon²

Department of Architecture, Wosuk University, Jincheon-Eup, Jincheon-Gun, 27841, Korea

¹

Department of Construction Engineering, Woosuk University, Jincheon-Eup, Jincheon-Gun, 27841, Korea

²

Abstract

The aim of this paper is to improve durability of cement paste by imparting hydrophobicity to the surface and sphere of cement-based materials. A cement paste mixed with a silane/siloxane-based water repellent, and the initial hydration performance, flow performance, and age-specific compressive strength were measured. In addition, the water contact angle, SEM, and XRD before and after surface polishing were measured. When 0.5% of the silane/siloxane-based water repellent was mixed into the cement paste, the compressive strength increased, but the compressive strength decreased as the mixing amount increased by 1.5% and 3.0%. When a silane/siloxane water repellent was incorporated into the cement paste, the hydrophilicity was improved and the contact angle was increased due to hydrophobicity. In addition, the contact angle after surface polishing was found to be larger than the contact angle before surface polishing.

Keywords : silane, siloxane, water repellents, hydrophobic, contact angle

1. 서 론

1.1 연구의 목적

시멘트 복합체 구조물은 건물, 다리, 도로, 발전소 및 댐 과 같이 중요한 역할을 하는 시설물로 시멘트 복합체는 내 구성이 강해야 한다[1]. 시멘트 복합체는 반영구적인 재료 이나 다양한 성능저하 요인에 의해 지속적인 침식을 받는 다. 이에, 시멘트 복합체의 내구성능을 확보하기 위한 재료‧

구조‧시공 측면의 연구가 활발히 진행되고 있다[2-3]. 시멘

Received : October 30, 2020

Revision received : December 4, 2020 Accepted : December 23, 2020

* Corresponding author : Hong, Seong-Uk

[Tel: 82-43-531-2902, E-mail: [email protected]]

ⓒ2021 The Korea Institute of Building Construction, All rights reserved.

트 복합체는 다양한 환경조건과 기상에 노출되어 구조물의

외관이나 기능성 등에 직‧간접적으로 영향을 받으며 강우,

강설에 의한 수분 침투뿐만 아니라 자동차 분진, 토양입자,

황산암모늄 등이 침투하기도 한다[4-6]. 시멘트 복합체 구

조물은 육안으로 보기에는 단단하며 틈이 없어 보이나 미

세구조의 관점에서 친수성과 다공성이며, 모세관 모공을

통해 물과 이온을 빠르게 흡수한다[7,8]. 시멘트 복합체 구

조물에 흡수된 물 분자는 동절기에 빙온에서 얼음 결정체

로 변환되어 시멘트 복합체의 내부 응력을 증가시키고 시

멘트 복합체 표면에 미세 균열을 유발하게 된다[9,10]. 또

한 시멘트 복합체가 보호되지 않을 경우 철근 콘크리트 부

식이 발생할 수 있다. 부식은 구조물의 거동에 영향을 미칠

수 있으며 구조물의 수명을 단축시킬 수 있다[11,12]. 이러

한 물의 침투는 건축자재의 물리적, 화학적 부식의 주요 원

인으로 판단되며 이러한 물이 구조체 표면에서 장기간 접

(2)

Water Repellent Characteristics of Cement Paste Added Silane/siloxane-based Emulsion Water Repellent

Type of binder Addition rate of water repellent to

cement(%) Mix design Test items

OPC

0 0.5 1.5 3

(P-P) (PD5) (PD15) (PD30)

W/C = 0.25

Flow Setting time Compressive strength

Sandpaper abrasion contact angle (before and after) Hydration characteristics

Table 1. Experimental plan

Type of binder

Specific surface area (cm

²

/g)

Density

(g/cm

³

) Ig. loss Chemical composition (%)

SiO

2

Al

2

O

3

Fe

2

O

3

CaO MgO SO

3

OPC 3,144 3.15 1.32 21.7 5.7 3.2 63.1 2.8 2.2

Table 2. Physical properties and chemical composition of binder

촉하거나 내부로의 침투를 방지하기 위하여 초소수성에 대 한 관심이 증가하고 있다[13-15].

초소수성은 재료의 표면에서 물방울이 굴러 떨어지도록 하는 것으로 표면에서 물을 밀어내는 성질을 부여하여 물 의 접촉각을 크게 만드는 것이다. 초소수성 표면은 낮은 젖 음성과 이물질을 쉽게 제거할 수 있는 장점을 가지고 있어 높은 산업기술적 응용가능성에 의해 주목 받고 있다[16].

초소수성 에멀전 내 PVA는 코팅의 내구성을 향상시키고 유기성 고분자 물질은 필름 형성 특성이 양호하며, 무기 나 노입자를 소량 첨가하면 필요한 거칠기를 제공할 수 있다 [17,18]. 초소수성 에멀전 준비과정은 간단하고 일정한 내 구성이 있어 페이스트 표면의 방수 및 방수저항을 실현할 수 있다[19].

따라서, 본 논문은 시멘트계 재료의 표면에 소수성을 부 여하여 내구성을 향상시키기 위한 기초연구로써, 실란/실 록산계 혼합형 발수제를 혼입한 시멘트 페이스트를 제조하 고, 제조된 페이스트의 초기 수화성능, 유동성능, 재령별 압 축강도, 표면연마 전후의 물접촉각, XRD 및 SEM를 통한 수화특성 분석을 통하여 발수성능을 검토하고자 한다.

2. 실험계획 및 방법

2.1 실험계획

시멘트계 재료의 표면 및 구체에 소수성을 부여하고자 실란/실록산계 혼합형 발수제를 혼입한 초소수성 시멘트 페이스트 개발을 위한 실험계획을 Table 1에 나타내었다.

결합재로는 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였고, W/C는 0.25로 설정하였다. 또한 발수제의 사용량은 시멘트 중량

Type of Active Ingredient (wt%)

Density

(g/cm

³

) pH

water repellent 40 1.01 6

～

8 Table 3. Physical properties and chemical composition of water repellent

에 대해 0%, 0.5%, 1.5%, 3%가 되도록 혼합수에 혼입하여 시멘트 페이스트를 혼합하였다.

평가항목으로는 시멘트 페이스트의 수화성능 및 유동성 능을 확인하기 위하여 응결시간과 플로우를 측정하였고, 재령별 압축강도와 표면 연마전후의 물 접촉각을 측정하였 으며, 수화특성은 XRD 및 SEM으로 관찰하였다.

2.2 사용재료

2.2.1 시멘트

본 연구에서 사용한 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트로서 물리·화학적 특성을 Table 2에 나타내었다. 시멘트는 비표 면적 3,144cm

²

/g, 밀도 3.15g/cm

³

, 강열감량 1.32이며, 화학 성분은 SiO

2

(21.7%), Al

2

O

3

(5.7%), Fe

2

O

3

(3.2%), CaO(63.1%), MgO(2.8%), SO

3

(2.2%)로 KS L 5201의 규 정에 적합한 국내 S 사의 1종 보통 포틀랜드 시멘트를 사 용하였다.

2.2.2 발수제

본 논문에서 페이스트 혼입용으로 사용한 실란/실록산계 혼합형

발수제의 물리·화학적 특성을 Table 3에 나타내었다. 발수제의 활

성성분은 40wt%이고, 주요한 활성성분은 n-octyltriethoxysilane

과 methoxy-terminated aminosilisesquioxane으로 구성되어

(3)

2.3 실험방법

2.3.1 페이스트 배합 및 양생

페이스트의 배합은 강제식 모르타르 믹서를 사용하였으 며, 먼저 혼합수와 실란/실록산계 발수제를 혼합한 뒤 KS L ISO 679 시멘트의 강도 시험방법에 의거하여 페이스트 를 제조하였다. 개발된 시멘트 페이스트는 시편제작용 몰 드에 타설하여 측정시까지 온도 20±2°C, 상대습도 50%

에서 양생하였다[20].

2.3.2 응결시간

실란/실록산계 혼합형 발수제를 혼입한 시멘트 페이스트 의 응결시간은 KS L 5103 길모어 침에 의한 시멘트의 응 결시간 시험방법에 준하여 시험하였다[21]. 시멘트 반죽으 로 약 10cm 정사각형의 꺠끗한 유리판 위에 밑면 지름이 약 7.5cm, 윗면 지름은 약 5.0cm, 중앙면의 두께가 약 1.3cm이고, 바깥쪽으로 갈수록 점점 얇은 패드를 만든 후 패드가 길모어의 초결 침을 받치고 있을 때를 시멘트의 초 결로 하고, 길모어 종결 침을 받치고 있을 때를 시멘트의 종결로 한다.

2.3.3 플로우

시멘트 페이스트의 플로우 시험은 KS F 2476에 준하여 측정하였다[22]. 플로값의 측정은 플로 테이블 위에 플로콘 을 올린 후 모르타르를 2층으로 채우고 각 층마다 15회 다 진 후 표면을 고르게 하였다. 즉시 플로콘을 제거한 후 15 초간 15회 낙하운동을 하였으며 최대 방향과 직각 방향의 평균 값을 구하였다.

2.3.4 압축강도

압축강도는 배합별로 3개의 샘플에 동일한 조건을 적용 하여 3일, 7일 및 28일에 측정하였으며 평균 압축강도의 값으로 하였다. 압축강도는 40×40×160mm의 시편을 유 해한 응력이 재하되지 않은 방법으로 부러뜨린 후 파괴에 이를 때 까지 2400N/s±200N/의 비율로 하중을 증가시 켜 압축강도를 측정하였다. 압축강도 시험은 KS L ISO 679 시멘트의 강도 시험 방법 준하여 측정하였다[20].

Figure 1. Specimen for measuring contact angle

Figure 2. Contact angle meter

2.3.5 물접촉각

접촉각의 측정은 액체방울을 고체 표면위에 떨어뜨린 후, 정지된 액체방울과 표면이 이루는 각도를 측정한다. 통 상적으로 물방울을 떨어뜨려 시험을 하며 고체 표면의 표 면장력이 높을수록 물에 대한 젖음성(Wettability)이 좋아 지고 접촉각은 작아진다. 접촉각이 작다는 것은 친수성이 크고 젖음성이 좋고 접착성이 좋아짐을 의미한다.

물 접촉각의 측정을 위한 시편은 Ø 3.5×0.5cm 샬레에 페이스트를 타설하여 Figure 1과 같이 제작하고 28일동안 양생하였다. 양생한 후 시편은 입도 100의 사포위에 2kg 이하의 추를 올린 후 수평방향으로 30cm, 수직방향으로 30cm 이동하여 표면을 마모하였다. 사포마모 전후 시편을 Figure 2의 피코 표면 접촉각 측정기를 통하여 측정하였 다. 접촉각 시험은 KS L 2110 기판유리 표면의 젖음성 시 험방법에 의거하여 측정하였다[23]. 또한 스포이드로 시험 체 표면에 물방울을 떨어뜨려 육안 관찰을 실시하였다.

2.3.6 수화특성

실란/실록산계 혼합형 발수제의 첨가량 및 양생기간에

따른 시멘트의 수화특성을 관찰하기 위하여 3일 및 28일

압축강도를 측정한 시편을 5mm 이하의 크기로 분쇄하여

48시간동안 무수알코올에 침지시켜 수화를 중지시켰다. 이

어서 시편을 40℃ 오븐에서 48시간동안 건조시켰다. 건조

(4)

Water Repellent Characteristics of Cement Paste Added Silane/siloxane-based Emulsion Water Repellent

Figure 3. Influence of additives on flow Figure 4. Influence of additives on compressive strength

Samples Setting time

Initial (min) Final (hour)

P-P 105 4.75

PD5 105 5.75

PD15 120 6.5

PD30 120 7

Table 4. Setting time

된 시편의 파단면의 수화생성물 조직을 SEM으로 관찰하였 고, 건조된 시편을 분쇄하여 200mesh 체로 통과시킨 후 XRD로 수화생성물을 확인하였다.

3. 실험결과 및 분석

3.1 플로우

실란/실록산계 발수제를 혼입한 시멘트 페이스트의 플로 우 측정결과를 Figure 3에 나타내었다. 플로우 측정결과 발수제를 혼입할 경우 플로우는 증가하는 경향을 보였다.

플로우는 발수제를 혼입하지 않은 P-P는 177mm를 나타 내었다. 발수제를 0.5% 혼입한 PD5의 경우 181mm, 1.5%를 혼입한 PD15의 경우 200mm, 3.0%를 혼입한 PD30의 경우 206mm으로 나타났다. 이는 실란/실록산의 활성성분 40wt%로 액상의 발수제가 다량 혼입되면서 플로 우가 증가한 것으로 사료된다.

3.2 응결시간

실란/실록산계 발수제를 혼입한 시멘트 페이스트의 응결 시간 측정결과를 Table 4에 나타내었다. 샘플은 시멘트 페 이스트에 대해 발수제를 0, 0.5, 1.5, 3.0% 혼입하여 측정

되었다. 응결시간 측정결과 발수제를 혼입할 경우 시멘트 페이스트의 초결 및 종결 시간은 지연되는 것으로 나타났 으며, 혼입량이 증가할수록 응결시간은 더욱 지연지는 것 으로 나타났다.

초결시간은 발수제를 혼입하지 않은 P-P의 경우 105분 을 나타냈으며, 발수제를 3.0% 혼입한 PD30의 경우 120 분으로 지연되는 것으로 나타났다. 종결시간은 발수제를 혼입하지 않은 P-P의 경우 4.75시간을 나타냈으며, 발수제 를 3.0% 혼입한 PD30의 경우 7시간으로 나타났다.

시멘트 페이스트에 3.0%의 발수제를 혼입할 경우 혼입 하지 않은 페이스트와 비교하여 초결시간은 최대 15분 지 연되는 것으로 나타났으며, 또한 종결시간은 최대 2.25시 간이 지연하는 것으로 나타났다. 기존연구와 같이 실란/실 록산계 혼합형 발수제를 시멘트 페이스트에 혼입할 경우 ettringite의 형성을 약간 지연시키고 초결시간을 지연시킨 연구결과와 비슷한 결과를 나타내었다.

3.3 압축강도

실란/실록산계 발수제를 혼입한 시멘트 페이스트의 압축

강도 측정결과를 Figure 4에 나타내었다. 압축강도 측정결

과 발수제를 시멘트 페이스트에 0.5% 혼입할 경우 압축강

도는 증가하였으나, 혼입율이 1.5%, 3.0% 높아질수록 압축

강도는 감소하는 경향을 나타냈다. 시멘트 페이스트의 28

일 압축강도는 발수제를 혼입하지 않은 P-P가 3.15MPa를

나타냈다. 발수제를 0.5% 혼입한 PD5의 경우 38.1MPa로

서 P-P의 121.0%를 나타냈다. PD15의 경우 30.3MPa로

서 P-P의 96.2%, PD30의 경우 28.9MPa로서 P-P의

91.7%로 발수제를 3.0% 혼입한 경우 압축강도는 최대 약

(5)

Type of paste

Contact angle (°)

Before abrasion After abrasion

PP

PD5

PD15

PD30

Figure 5. Influence of additives on contact angle Figure 6. Influence of additives on contact angle ratio

8.3%까지 감소하는 것으로 나타났다.

3.4 접촉각

접촉각 측정결과를 Figure 5에 나타내었으며 표면연마 전에 대한 연마 후의 접촉각에 대한 비율을 Figure 6에 나 타내었다. 또한 접촉각 측정사진을 Table 5에 나타내었다.

접촉각 측정결과 실란/실록산계 발수제를 시멘트 페이스트 에 혼입할 경우 친수성이 개선되며 소수성을 나타내 접촉 각이 커지는 것으로 나타났다. 또한 발수제 혼입량이 증가 할수록 접촉각이 커지는 것으로 나타났다. 또한 표면연마

후 접촉각은 연마 전 보다 커지는 것으로 나타났다.

표면연마 전 접촉각은 발수제를 혼입하지 않은 P-P의 경우 물방울을 떨어뜨림과 동시에 표면에서 물이 흡수되어 접촉각 측정이 불가능하였다. 표면연마 전 접촉각은 발수 제를 0.5% 혼입한 PD5의 경우 40.4°, 1.5%를 혼입한 PD15의 경우 76.5°, 3.0%를 혼입한 PD30의 경우 63.4°

로 나타났다. 표면연마 전 접촉각은 발수제를 혼입할수록

커졌으나 모두 소수성 접촉각 기준으로 정의되는 90°이상

을 나타내지 못하고 모두 친수성을 나타냈다. 표면연마 후

접촉각은 발수제를 0.5% 혼입한 PD5의 경우 100.9°로서

(6)

Water Repellent Characteristics of Cement Paste Added Silane/siloxane-based Emulsion Water Repellent

(a) PP(3D) (b) PD5(3D) (c) PD15(3D) (d) PD30(3D)

(e) PP(28D) (f) PD5(28D) (g) PD15(28D) (h) PD30(28D)

Figure 7. SEM image

(a) 3D (b) 28D

Figure 8. XRD analysis

연마 전과 비교하여 약 244.9% 높아졌으며, 발수제를 1.5% 혼입한 PD15의 경우 113.2°로서 연마 전과 비교하 여 147.9%, 발수제를 3.0%혼입한 PD30의 경우 119.4°로 서 연마 전과 비교하여 188.2% 높아졌다. 발수제를 1.5%, 3.0% 혼입한 시멘트 페이스트는 접촉각 90 °이상으로 모 두 소수성을 나타냈다. 이와 같이 실란/실록산계 혼합형 발 수제를 시멘트 페이스트에 혼입할 경우 표면에서도 약간의 소수성을 나타내며 표면연마로 인한 손상된 표면과 단면에 서도 소수성을 나타내었다. 본 실험에서 PD30의 경우 가 장 큰 접촉각을 나타났으나 초소수성의 기준각도인 150°

이상에 충족하지 못하여, 로터스 효과(lotus effects)를 확 인할 수 없었다. 향후 더 높은 소수성을 나타내기 위하여 혼 합형 발수제의 성능을 개량하고, 로터스 효과를 유지하기 위한 표면거칠기를 조절할 필요가 있을 것으로 판단된다.

3.5 수화특성

실란/실록산계 발수제의 첨가량에 따른 시멘트 페이스트 의 수화생성물을 관찰하기 위하여 PP와 비교하여 재령 3 일 및 28일 SEM images를 Figure 7에 나타내었다.

재령 3일 PP의 SEM image인 Figure 7의 (a)에서 박편

(7)

ettringite 및 C-S-H를 확인할 수 있었다. 또한 시멘트 수 화생성물 사이에 형성된 기공을 확인할 수 있다. 반면에 발 수제를 첨가한 Figure 8의 (b),(c) 및 (d)에서는 박편형의 Ca(OH)

2

, 섬유상 조직의 ettringite 및 C-S-H가 발수제 에 의해 코팅되어 명확하게 확인되지 않으며 , 실란/실록산 계 발수제의 첨가량 증가에 따라 시멘트 수화생성물 사이 의 기공이 채워져 있음을 확인할 수 있었다. 그러나 발수제 첨가에 따른 기공의 충진은 강도에 영향을 미치지 않은 것 으로 판단된다.

재령 28일 PP의 SEM image인 Figure 7의 (e)에서는 박편형의 Ca(OH)

2

는 거의 관찰되지 않으며, 수화생성물은 대부분 C-S-H로 판단된다. 또한 미세기공이 형성되어 있 는 것을 확인할 수 있다. 반면에 실란/실록산계 발수제를 첨가한 Figure 8의 (f),(g) 및 (h)의 경우 시멘트 단독 수화 생성물을 명확하게 구분할 수 없고, 시멘트 수화생성물의 표면에 섬유상의 생성물이 코팅되어 있음을 관찰할 수 있 다. 또한 수화생성물이 코팅되어 미세기공이 채워져 있음 을 확인할수 있다[24].

실란/실록산계 발수제의 첨가량에 따른 시멘트 페이스트 의 수화생성물을 확인하기 위하여 PP와 비교하여 재령 3 일 및 28일 XRD patterns을 Figure 8에 나타내었다.

Figure 8의 (a)에서 2θ값 약 18°, 28°, 34°, 47°, 50.7°

및 54.5° 부근에서 Ca(OH)

2

의 피크와 2θ값 약 9.8°, 24°, 30.9° 부근에서 ettringite의 peak 및 2θ값 약 6.6°, 29.3°, 49.7° 부근에서 C-S-H 및 Tobermorite의 peak 를 확인할 수 있다. 발수제의 첨가량 증가에 따라 PP에서 상대적 강도가 가장 높게 나타난 2θ값 18° 부근의 Ca(OH)

2

의 main peak는 감소하면서, 압축강도 발현에 영향을 미치는 C-S-H 및 Tobermorite peak의 상대적 강도가 PD15까지 증가하고, 발수제의 첨가량이 가장 높은 PD30에서 다시 감소하고 있음을 확인할 수 있다. 이에 따 라 3일 재령에서 발수제의 첨가량이 1.5%까지 압축강도가 PP 대비 동등 이상이 나타났고, 3.0% 첨가한 경우 압축강 도가 감소하는 현상을 설명할 수 있다.

Figure 8의 (b)에서 2θ값 18° 부근의 Ca(OH)

2

의 main peak는 재령 3일과 비교하여 상대적 강도가 크게 감소하였고, C-S-H 및 Tobermorite peak의 상대적 강 도가 증가하고 있음을 확인할 수 있다[25]. 발수제를 첨가 한 경우에 PD5까지 2θ값 18° 부근의 Ca(OH)

2

의 main

수화반응이 진행되고 있음을 확인할 수 있고, PD15 및 PD30에서 감소함을 보이고 있어 압축강도가 PD5에서 가 장 높게 나타난 현상을 설명할 수 있다.

4. 결 론

시멘트계 재료의 표면 및 구체에 소수성을 부여하고자 실란/실록산계 혼합형 발수제를 혼입한 시멘트 페이스트 개발하고 이를 평가한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

1) 실란/실록산계 혼합형 발수제를 혼입한 시멘트 페이 스트의 플로우는 발수제를 1.0%씩 혼입할수록 증가 하였다.

2) 응결시간 측정결과 실란/실록산계 혼합형 발수제를 혼입할 경우 시멘트 페이스트의 응결시간은 초결 및 종결 모두 지연되는 것으로 나타났다. 이러한 지연은 혼합물의 소수성에 기인할 수 있으며, 클링커 입자 근처에 실란/실록산계 발수제를 배치하여 소수성 장 벽을 생성하기 때문인 것으로 판단된다.

3) 압축강도 측정결과 실란/실록산계 혼합형 발수제를 시멘트 페이스트에 0.5% 혼입할 경우 압축강도는 증 가하였으나 혼입량이 1.5%, 3.0% 증가할수록 압축강 도는 감소하는 것으로 나타났다. 최대 혼입량 3.0%

일 경우 압축강도는 최대 8.3%까지 감소하는 것으로 나타났으며, 이는 발수제가 시멘트의 수화를 지연 및 방해하여 압축강도가 저하된 것으로 판단된다.

4) 접촉각 측정결과 실란/실록산계 발수제를 시멘트 페 이스트에 혼입할 경우 친수성이 개선되며 소수성을 나타내 접촉각이 커지는 것으로 나타났다. 또한 표면 연마 후 접촉각은 표면연마 전보다 커지는 것으로 나 타났다. 실란/실록산계 혼합형 발수제의 혼입은 표면 뿐만 아니라 표면연마로 인한 손상된 표면과 단면에 서도 소수성을 나타내었다.

5) 수화특성 검토결과 실란/실록산계 발수제를 시멘트

페이스트에 혼입할 경우 시멘트 단독 수화생성물을

명확하게 구분할 수 없고, 시멘트 수화생성물의 표면

에 섬유상의 생성물이 코팅되어 있음을 관찰할 수 있

다. 또한 수화생성물이 코팅되어 미세기공이 충진된

것으로 판단된다.

(8)

Water Repellent Characteristics of Cement Paste Added Silane/siloxane-based Emulsion Water Repellent

요 약

본 논문은 시멘트계 재료의 표면 및 구체에 소수성을 부여하여 내구성을 향상시키기 위한 기초연구이다. 실란/

실록산계 혼합형 발수제를 혼입한 시멘트 페이스트를 제 조하고 초기 수화성능 및 유동성능, 재령별 압축강도를 측 정하였다. 또한 표면연마 전후의 물접촉각 및 SEM, XRD 를 측정하였다. 실란/실록산계 혼합형 발수제를 혼입한 시 멘트 페이스트의 플로우는 발수제 혼입량을 1.0%씩 높일 수록 증가하였다. 실란/실록산계 혼합형 발수제를 혼입할 경우 시멘트 페이스트의 응결시간은 초결 및 종결 모두 지 연되는 것으로 나타났다. 이러한 지연은 소수성에 기인하 여 실란/실록산계 발수제를 클링커 입자 근처에 배치하여 소수성 장벽을 생성하기 때문이다. 실란/실록산계 혼합형 발수제를 시멘트 페이스트에 0.5% 혼입할 경우 압축강도 는 증가하였으나 혼입량이 1.5%, 3.0% 증가할수록 압축강 도는 감소하는 것으로 나타났다. 최대 혼입량 3.0%일 경 우 압축강도는 최대 8.3%까지 감소하는 것으로 나타났다.

이는 발수제가 시멘트의 수화를 지연 및 방해하여 압축강 도가 저하된 것으로 판단된다. 실란/실록산계 발수제를 시 멘트 페이스트에 혼입할 경우 친수성이 개선되며 소수성 을 나타내 접촉각이 커지는 것으로 나타났다. 또한 표면연 마 후 접촉각은 표면연마 전보다 커지는 것으로 나타났다.

실란/실록산계 혼합형 발수제의 혼입은 표면뿐만 아니라 연마로 인하여 손상된 표면과 단면에서도 소수성을 나타 내었다.

키워드 : 실란, 실록산, 발수제, 초소수성, 접촉각

Funding

Not applicable

Acknowledgement

This work is supported by the Korea Agency for Infrastructure Technology Advancemen(KAIA) grant funded by the Ministry of Land,Infrastructure and Transport (Grant 20CTAP-C157045-01).

ORCID

Suk-Pyo Kang, http://orcid.org/0000-0001-5948-4925 Seong-Uk Hong, http://orcid.org/0000-0003-4808-5034 Hye-Ju Kang, http://orcid.org/0000-0002-2178-0005 Seung Hyeon Yang, http://orcid.org/0000-0003-3380-5852

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