KR0158245B1

KR0158245B1 - 시멘트 배합물, 시멘트 조성물 및 이들로 부터 제조된 화학적 프레스트레스화 콘크리트

Info

Publication number: KR0158245B1
Application number: KR1019940019387A
Authority: KR
Inventors: 미노루 모리오까; 야스유끼 나까이도; 도시오 미하라; 요시히사 마쓰나가; 미노루 시라사와
Original assignee: 야노 스네오; 덴끼가가꾸고오교 가부시끼가이샤
Priority date: 1993-08-05
Filing date: 1994-08-05
Publication date: 1998-11-16
Also published as: KR0150183B1; DE4427661A1; KR950005768A; DE4427661C2

Abstract

CaO 원료, Al₂O₃, 원료 및 CaSO₄원료를 혼합한 다음, 열처리를 행하여 제조하면서 CaO/Al₂O₃몰비가 6.5∼18이고 CaSO₄/Al₂O₃몰비가 1.5∼ 4인 팽창재료를 함유하는 시멘트 배합물.

Description

시멘트 배합물, 시멘트 조성물 및 이들로부터 제조된 화학적 프레스 트레스화 콘크리트

본 발명은 토목공사, 건축물 및 건조물 분야에서 우선적으로 사용될 수 있는 시멘트 배합물, 시멘트 조성물 및 이들로부터 제조된 화학적 프레스 트레스화 (chemical prestressed), 콘트리트에 관한 것이다.

시멘트의 토목공사 또는 건축 구조물에서 필수 불가결한 재료이다. 시멘트와 같이 값싸게 거대한 구조물을 형성시킬 수 있는 다른 재료는 없다고 말할 수 있을 것이다.

그러나, 시멘트로부터 제조된 경화물은 균열이 발생할 소지가 있다는 문제점을 갖고 있다. 이러한 균열의 발생에 대해서는 여러 가지 요인을 들 수 있다.

이들중의 하나는 건조 수축이고, 이러한 건조 수축을 보상할 목적으로 수많은 팽창 시멘트 재료 (expansive cement material)가 제안되었다.

균열에 대한 두 번째 요인으로서, 수화열에 기인한 열균열을 언급할 수 있다. 이러한 열균열을 감소시키는 방법으로서는, 저열발생 시멘트, 즉 소량의 수화열을 발생하는 시멘트를 사용하는데 관심이 모아지고 있으며, 또한 팽창 시멘트 재료와 수화열의 억제제를 배합하여 사용하는 방법도 제안되고 있다.

낮은 열발생 시멘트로서, 포틀랜드 시멘트에 혼입된 용광로 슬래그 또는 플라이 애쉬 (fly ash)와 같은 다량의 포졸란 재료를 함유하는 것이 주로 사용되고, 이는 수화작용에 의하여 발생하는 초기 열발생을 상당히 감소시킬 수 있기 때문에, 댐과 같은 건조물용 매스 콘크리트의 열균열을 방지하는데 효과적이라고 알려져 있다.

실제적 건조물에 발생한 균열은 보통 열균열과 건조 수축에 기인한 균열의 병합된 것이다. 따라서, 전체적인 균열을 방지하기 위하여, 낮은 열발생 시멘트와 팽창 시멘트 재료를 배합하여 사용하는 것이 일반적이다.

팽창 시멘트 재료로서, 3CaOSiO₂-유리 CaO형, 3CaOSiO₂-유리 CaO유리 CaSO₄형 및 3CaO₃Al₂O₃CaS₄- 유리 CaO- 유리 CaSO₄형의 팽창 시멘트 재료가 알려져 있다 (일본국 특허 공보 제 13650/1978 호, 제 31170/1978호 및 제 7171/1976호).

그러나, 이들 팽창 시멘트 재료는, 혼입된 용광로 슬래그, 플라이 애쉬 및 실리카와 같은 포졸란 재료를 시멘트 혼합물로서 이들을 사용할 경우, 팽창성이 상당히 열악해지는 경향이 있다는 문제점을 갖고 있다. 따라서, 이러한 시멘트 혼합물로서 이들을 사용할 경우, 이들 팽창 시멘트 재료를 다량으로 사용할 필요가 있으므로, 경제적 관점에서 거의 실용적이지 못하다. 더욱이, 이들은 콘크리트의 장기간 내구성이 열악해지는 경향이 있다는 문제점을 갖고 있다.

팽창성의 열약 이외에도, 이들 팽창 시멘트 재료를 다량으로 혼입시킬 때, 팽창 시간이 지연되는 경향이 있으며, 보강 효과도 감소하고, 팽창 균열이 야기될 수도 있다.

한편, 최근 몇 년동안에, 건설 현장에서 작업자의 안전을 도모하는데 어려움과 큰 규모 건설의 증가로 노동력 절감의 목적을 위하여, 다짐 과정이 필요하지 않거나 적은 진동으로 다짐과정을 행할 수 있는, 콘크리트 배합 조성물이 제안되었고, 이러한 조성물에는 다량의 중점제 및 감수제가 혼입되어 있고 플라이 애쉬 또는 용광로 슬래그와 같은 잠재적인 수압 재료가 시멘트와 혼합되어 있다 (일본국 공개 특허 공보 제 45522/1991 호 및 제237049/1991호).

그러나, 이들 콘크리트 배합 조성물은 수축이 본질적이며 치수 안정성이 빈약하다는 문제점을 갖고 있다.

최근에는 건축 및 건설분야에서 프레스트레스와 콘크리트가 널리 사용되고 있다.

프레스트레스와 콘크리트로 만들어진 구조물들은 이들이 설계 하중하에 균열로부터 자유로와질 수 있고, 내구성이 양호하고, 복구성이 강하고 우수하면서, 결합 부분을 안전하게 고정시킬 수 있으므로 조립식 강성 결합 구조물을 용이하게 만들 수 있으며, 부품에 강도의 확실한 안전 인자를 제공할 수 있는 특징을 갖는다.

프레스트레스를 도입하는 방법으로서는, 예컨대 기계적 방법, 전기적 방법 및 화학적 방법이 알려져 있다. 그러나, 화학적 방법, 예컨대 화학적 프레스트레스화 방법은 복잡한 형상 또는 장황한 제조 단계를 갖는 콘크리트 파이프 또는 건축 분야의 경우에 보통 사용되고 있다. 이러한 화학적 프레스트레스화 콘크리트를 위한 다양한 시멘트 배합물이 제안되었다 (예컨대, 일본국 특허 공보 제 7171/1976호, 제 13650/1978호 및 제31170/1978호).

그러나, 최근 몇 년 동안에, 경량이 콘크리트 구조물의 요구가 증가함에 따라, 예컨대, 작업 효율성을 증진시키거나 비용을 절감시킬 목적으로 용광로 슬래그 또는 플라이 애쉬와 같은 포졸란 재료를 포함하는 혼합 시멘트의 사용 빈도가 증가에 따라, 그리고 지하에서의 사용과 같은 심각한 환경조건하에서 사용의 증가에 따라, 도입되는 화학적 프레스트레스의 양을 증가시킬 필요가 있어 왔다.

특히, 혼합 시멘트에 대하여, 통상적인 시멘트 배합물과 함께 도입될 수 있는 적당한 화학적 프레스트레스가 없다는 문제점이 있다.

본 발명자들은 상술한 문제점을 해결하기 위아여 여러 가지 노력을 행한 결과, 특정한 성분을 함유하는 시멘트 배합물을 사용하여 이러한 문제점을 해결할 수 있다는 것을 알게되었다. 본 발명은 이러한 발견에 근거하여 완성되었다.

따라서, 본 발명은 CaO 원료, Al₂O₃원료 및 CaSO₄원료를 배합한 다음, 열처리를 행하여 CaO/Al₂O₃의 몰비가 6.5∼18이고 CaSO₄/Al₂O₃의 몰비가 1.5∼4가 되도록 제조된 팽창 재료를 함유하는 시멘트 배합물; 이러한 팽창 재료와 CaO 함량이 35∼45 중량 %인 무정형 칼슘 알루미네이트를 함유하는 시멘트 배합물; 이러한 시멘트 배합물에 혼입되어 잠복성 수압재료 (latent hydraulic material), 중점제 및 감수제(water redcing agent)를 함유하는 시멘트 배합물; 이러한 시멘트 배합물에 도입되어 냉각수 가용성 함량이 10∼65wt %인 덱스트린을 함유하는 시멘트 배합물; 이러한 시멘트 배합물 및 시멘트를 함유하는 시멘트 조성물; 및 이러한 시멘트 조성물을 함유하는 시멘트 혼합물을 모을드로 압착한 후 경화하여 제조된 화학적 프레스트레스화 콘크리트를 제공한다.

이후에 본 발명을 상세히 설명할 것이다.

본 발명의 시멘트 배합물에서 팽창 재료는 혼합된 시멘트에 효과적인 팽창성을 부여하고, 이러한 팽창성은 CaO 원료, Al₂O₃원료 및 CaSO₄원료의 배합 비율을 특정범위로 조절하므로써 증진될 수 있다.

본 발명에서 사용될 수 있는 팽창 재료를 위한 원료는 순도 및 비용에 따라 임의로 선택될 수 있으며, 특정하지 않는다. 그러나, CaO 재료는, 예컨대 석회석 또는 소석회와 같은 CaCO₃재료 또는 Ca(OH)₂재료일 수 있으며; Al₂O₃원료는, 예컨대 보크사이트 또는 알루미늄 잔류 애쉬일 수 있고; CaSO₄원료는, 예컨대 석고 무수술, 석고 반수화물 또는 석고 이수화물일 수 있다.

이들 원료에 존재하는 SiO₂, Fe₂O₃, CaF₂, MgO 및 TiO₂와 같은 불순물들은 이들이 본 발명의 목적에 실질적으로 역효과를 주지 않는한 특별히 제한하지 않는다.

본 발명에서, 원료의 배합 비율은 얻어진 팽창 재료에서 CaO/Al₂O₃몰비가 6.5∼18이고 CaSO₄/Al₂O₃몰비가 1.5∼4가 되도록 조절할 필요가 있다. 바람직한 CaO/Al₂O₃몰비는 8∼12이고, CaSO₄/Al₂O₃는 2∼3이다. CaO/Al₂O₃몰비가 6.5 미만일 경우에는, 혼합 시멘트를 위한 팽창 재료로 사용할 때 적당한 팽창성이 얻어지지 않는 경향이 있다. 한편, 이 값이 18을 초과할 때, 팽창 균열이 형성될 수 있다. 마찬가지로, CaSO₄/Al₂O₃몰비가 1.5미만일 경우에는, 적당한 팽창성이 얻어지지 않는 경향이 있고, 4를 초과하면, 팽창시간이 지연되는 경향이 있으며 팽창균열이 형성되기 쉽다.

본 발명에서, 석회의 탈황산 분해 온도는 원료 혼합물의 배합 비율 또는 불순물의 함량에 따라 실질적으로 변하므로, 베이킹을 위그리하여 베이킹 온도는 특정하지 않는다. 그러나, 베이킹 온도는 보통 1100∼1600℃가 바람직하다.

원료를 혼합하는 방법은 특정하지 않으며, 보통의 방법이 사용될 수 있다.

이후에는, 팽창 재료의 제조방법을 기술할 것이다.

시멘트 배합물의 제조를 위한 열처리 방법은 특정하지 않으며, 예컨대 회전 가마에 의한 베이킹 또는 전기로에 의한 용융과 같은 어떠한 방법이 사용될 수 있다.

본 발명의 팽창 재로에 분말도는 특정 목적 또는 적용 분야에 따를 것이며 특정하지 않는다. 그러나, 보통 블라인 수치(Blaine value)가 1500∼8000㎠/g인 것이 바람직하다 만일 이 수치가 1500㎠/g 미만이면, 보강 효과가 낮아지는 경향이 있고, 이 수치가 800㎠/g을 초과하면, 적당한 팽창성이 얻어지지 않는 경향이 있다.

팽창 재료 및 후술하는 잠복성 수압 재료, 중점제 및 감수제를 함유하는 시멘트 배합물의 경우에, 팽창 재료의 양은 보통 상술한 시멘트, 팽창 재료 및 후술하는 잠복성 수압 재료를 함유하는 결합제의 100중량부에 대하여 3∼12 중량부가 바람직하고, 5∼7 중량부가 더욱 바람직한데, 이는 특정 목적에 따라 변할 수 있다. 만일 이 양이 3중량부 미만일 경우에, 적당한 팽창성이 얻어지지 않는 경향이 있고, 15 중량부를 초과하면 비정상적인 팽창이 발생할 수 있다.

팽창재료 및 후술하는 무정형 칼슘 알루미네이트, 잠복성 수압 재료, 중점제 및 감수제를 함유한 시멘트 배합물의 경우, 팽창자료의 양은 보통 상술한 시멘트, 팽창재료, 무정형 칼슘 알루미테이트 및 잠복성 수압재료, 중점제 및 감수제를 함유하는 결합제의 100 중량부에 대해 바람직하게는 3∼15중량부, 더욱 바람직하게는 5∼7 중량부를 함유하는데, 이는 특정 목적에 따라 변할 수 있다. 만일 이 양이 3중량부 미만이면, 적당한 팽창성이 얻어지지 않는 경향이 있고, 15 중량부를 초과하면, 비정상적인 팽창이 발생할 수 있다.

팽창 재료 및 후술하는 덱스트린을 함유하거나, 팽창재 재료, 무정형 칼슘 알루미네이트 및 덱스트린을 함유하는 시멘트 배합물의 경우에, 팽창 재료의 양은 시멘트 배합물 100 중량부에 대하여 80∼98 중량부가 바람직하고, 90∼95 중량부가 더욱 바람직하다. 만일 이 양이 80 중량부 미만일 경우에, 보강성이 낮아지는 경향이 있고, 98 중량부를 초과하면, 수화에 의한 열발생의 방지 효과가 낮아지는 경향이 있다.

본 발명에서 사용되는 무정형 칼슘 알루미네이트는 CaO 원료 및 Al₂O₃원료의 혼합물을 용융하고, 이 용융물을 담금질하여 클링커를 얻은 다음, 클링커를 분쇄하여 얻어진 것이다.

무정형 칼슘 알루미네이트의 용융 온도는 불순물에 따라 변하며 특정하지 않는다. 그러나, 이는 보통 1500∼1700℃가 바람직하다.

무정형 칼슘 알루미네이트의 CaO 함량은 35∼45wt%가 바람직하다. 만일 이 함량이 35wt% 미만일 경우에는, 팽창성이 부적당하게 되는 경향이 있으며, 45wt%를 초과할 때면, 시멘트 조성물의 유동성이 낮아지는 경향이 있고, 작업효율성이 손상되는 경향이 있다.

무정형 칼슘 알루미네이트는 CaO 원료 및 Al2O3 원료의 혼합물을 용융하고, 얻어진 용융물을 담근질하여 클링커를 얻은 다음, 클링커를 분쇄하여 얻어질 수 있다.

무정형 칼슘 알루미네이트의 분말도는 특정 목적에 따라 좌우되며, 이는 보통 블라인 수치가 1500∼6000㎠/g일 때가 바람직하다, 만일 이 수치가 1500㎠/g미만일 때는, 적당한 팽창성이 얻어지지 않는 경향이 있고, 6000㎠/g을 초과하면, 작업성이 빈약해지는 경향이 있다.

팽창 재료 및 무정형 칼슘 알루미네이트를 함유하는 시멘트 배합물이 경우에 무정형 칼슘 알루미네이트의 양은 팽창 재료 100 중량부에 대하여, 보통 10∼100 중량부가 바람직하고, 20∼50중량부가 더욱 바람직하다 만일 이 양이 10 중량부 미만일 경우에는, 이로부터 제조된 시멘트 경화물에 균일이 형성될 수 있고, 100 중량부를 초과하면, 팽창성이 부적당할 수 있다.

본 발명에 화학적 프레스트레스를 도입하는 경우에, 6.5∼18의 CaSO₄/Al₂O₃몰비 및 1.5∼4의 CaSO₄/Al₂O₃몰비를 갖는 팽창 재료에 대한 무정형 칼슘 알루미네이트의 배합비는 무정형 칼슘 알루미네이트가 팽창 재료 100중량부에 대하여 바람직하게는 20∼50 중량부, 더욱 바람직하게는 25∼35 중량부가 되도록 하는 값이다. 만일 이 값이 20 중량부 미만일 경우에는, 도입된 프레스트레스의 양이 매우 낮아지는 경향이 있으며, 50 중량부를 초과하면, 작업 효율성에 역효과를 줄 수 있다.

팽창재료, 무정형 칼슘 알루미네이트, 잠복성 수압 재료, 증점제 및 감사제를 함유하는 시멘트 배합물의 경우에, 무정형 칼슘 알루미네이트의 양은 시멘트, 잠복성 수압 재료, 무정형 칼슘 알루미네이트 및 팽창 재료를 함유하는 결합제 100 중량부에 대하여 3∼7 중량부가 바람직하다. 만일 이 양이 3 중량부 미만일 경우에, 팽창성이 얻어지지 않는 경향이 있고, 7 중량부를 초과할 경우에는, 유동성이 손상되는 경향이 있으며, 작업 효율성에 역효과를 줄 수 있다.

또한, 팽창재료, 무정형 칼슘 알루미네이트 및 덱스트린을 함유하는 시멘트 배합물의 경우에, 무정형 칼슘 알루미네이트의 양은 시멘트 배합물 100 중량부에 대하여 10∼50 중량부가 바람직하고, 20∼40 중량부가 더욱 바람직하다. 만일 이 양이 10중량부 미만일 경우에, 이로부터 제조된 시멘트 경화 생성물에 균열이 형성될 수 있으며, 50 중량부를 초과할 경우에는, 팽창성이 부적당하게되는 경향이 있다.

본 발명에 사용되는 잠복성 수압 재료는 시멘트 내에 혼입되어 유동성, 재료의 분리에 대한 내성 및 밀도를 증진시킨다. 특히, 이는 예컨대, 실리카 증기, 플라이 애쉬 또는 용광로 슬래그의 미분말과 같은 포졸란 재료일 수 있다.

잠복성 수압 재료의 분말도는 특정하지 않지만, 블가인 수치가 4000㎠/g이상 수준이 바람직하다. 만일 이 값이 4000㎠/g 미만일 경우에, 적당한 유동성 또는 재료의 분리에 대한 내성이 얻어지지 않는 경향이 있다.

잠복성 수압 재료의 양은 시멘트와 잠복성 수압 재료의 총량 100 중량부에 대하여 10∼70 중량부가 바람직하다. 만일 이 양이 10중량부 미만일 경우에, 시멘트 조성물의 유동성 또는 재료의 분리에 대한 내성이 부적당하게 되는 경향이 있고, 70중량부를 초과할 경우에는, 유동성이 매우 빈약하여지는 경향이 있다.

본 발명에서, 중점제는 유동성을 유지시키거나 재료의 분리를 방지하는데 사용된다. 특히, 수용성 중합제, 예컨대 메틸 셀룰로오스형, 폴리에틸렌 글리콜형, 에틸렌옥시드형, 폴리아미드오 같은 아크릴형, 및 폴리비닐 알콜형의 중점제가 언급될 수 있다. 그러나, 미분리 수성 배합물로서 시중에서 구입가능한 상업제품도 사용될 수 있다.

이러한 미분리 수성 배합물은, 예컨대 아스카클린 (Askaclean, 상표명, Shin-Etse Chemical Industry Co., Ltd.에서 제조) 또는 아퀴아세터 ( Aquasetter, 상표명, Takemoto Yushi K.K.에서 제조), 또는 덴카스타비콘 A (Denkastabikon A, 상표명, Denki Kagaku Kogyo K.K.에서 제조) 와 같은 메틸 셀룰로오스형, 또는 시베터 (Seabetter, 상표명, Sankyo Kasei Kogyo K.K.에서 제조) 또는 아론시크레이트 W (Aronseacrete W, 상표명, Toa Gosei Chemical Industries Co., Ltd.에서 제조)와 같은 아크릴형일 수 있다.

이들 증점제는 각각의 제조자에 의하여 특정한 양으로 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 증점제의 양은 보통 콘크리트 1㎥당 0.01∼2kg이 바람직하다. 특정 목적 또는 사용조건에 따라 이 양을 적당히 변화시키는 것이 좋다.

본 발명에서 사용되는 감수제는 특정하지 않는다. 그러나, 고성능 감수제, 고성능 AE 감수제 또는 유동화제를 사용하는 것이 바람직하다. 감수제는 나프탈렌형, 멜라민형, 폴리카르복실산형 및 아미노술폰산형으로 일반적으로 분류될 수 있다.

대표적인 예로는, 마이티 2000WH (Maity 2000 WH, 상표명, Kao Corpor ation에서 제조), 덴카 FT-500 또는 덴카 FT-80 (Denka FT-500, Denka FT-80, 상표명, Denki Kagaku Kogyo K.K.에서 제조) 이 나프탈렌형으로서 언급될 수 있으며, 메르멘토 F-10 (Mermento F-10, 상표명, Showa Denko K.K.에서 제조) 또는 시마멘트 1000H (Sicament 1000H, 상표명, Nippon Sica K.K에서 제조)가 멜라민형으로서 언급될 수 있으며; 달렉스 슈퍼 100PHX 또는 달렉스 슈퍼 200(Darlex super 100PHX, 또는 Darlex super 200, 상표명, Denka Grace K.K.에서 제조) 또는 레오빌드 SP-8HS(Reobuild SP-8HS, 상표명 NMB K.K에서 제조)가 폴리카르복실산형으로 언급될 수 있으며; 파릭 FP-100U (Paric FT-1000U, 상표명, Fujisawa Pharmaceutical Co., Ltd.에서 제조)가 아미노술포산형으로서 언급될 수 있다.

또한, 유사한 감수제를 다른 회사 (예컨대, Nippon Zeon K.K., Kobe Zairyp K.K., Nippon Paper Mills Co., Ltd., Takemoto Yushi K.K., Fukui Chemical Industries Co., Ltd. 및 Dia-ichi Kogyo Seiyaku K.K.)로부터 상업적으로 구입 가능하다.

이러한 감수제는 각각의 제조회사에 의하여 특정된 양으로 사용될 수 있다. 그러나, 나프탈렌형 또는 멜라민형의 경우에, 이 양은 시멘트, 팽창 재료, 무정형 칼슘 알루미네이트 및 잠복성 수압 재료를 함유하는 결합제 100 중량부당 1∼4 중량부가 바람직하다. 이와 마찬가지로, 폴리카르복실산형 또는 아미노술폰산형의 경우에, 이 양은 1∼2 중량부가 바람직하다. 그러나, 감수제의 양은 이러한 특정예로서 특정하지 않는다.

본 발명서에서, 덱스트린은 시멘트의 수화열을 억제하기 위한 시제로서 사용된다. 이의 냉각수 가용성 함량이 10∼65wt% 이기만 한다면, 어떠한 덱스트린, 예컨대 전분에 묽은 산을 기한후, 열분해에 의하여 얻어질 수 있는 것, 전분의 효소분해에 의하여 얻어질 수 있는 것 또는 글루코스의 축합에 의하여 얻어질 수 있는 것이 본 발명에서 사용될 수 있다.

본 명세에서, 덱스트린의 냉각수 가용성 함량 (Cold Water Soluble Content)은 21℃의 온도 증류수에 용해되는 덱스트린의 양을 의미한다.

특히, 10g의 덱스트린을 200ml의 플라스크에 부은 다음, 21℃ 온도의 증류수 150ml를 여기에 가하고, 혼합물 21±1℃의 온도에서 1시간동안 유지한 다음, 여과하고, 여액을 증류 건조하는데, 여기서 시험 덱스트린에 대하여 얻어진 덱스트린의 비를 냉각수 가용성 함량으로서 취한다.

본 발명에서, 덱스트린의 냉각수 가용성 함량은 10∼65wt%, 바람직하게는 15∼50wt%, 더욱 바람직하게는 20∼40wt%이다.

덱스트린의 양은 팽창 재료와 덱스트린을 함유하는 시멘트 배합물 또는 팽창 재료, 무정형 칼슘 알루미네이트 및 덱스트린을 함유하는 시멘트 배합물 100 중량부에 대하여 바람직하게는 2∼20 중량부, 더욱 바람직하게는 5∼10 중량부이다. 이 양이 2 중량부 미만일 경우에, 수화열의 억제 효과가 적고, 20 중량부를 초과하면 보강성이 낮아지는 경향이 있다.

본 발명에서, 시멘트 배합뮬은 팽창 재료 함유하는 것, 팽창 재료 및 무정형 칼슘 알루미네이트를 함유하는 것, 팽창 재료, 잠복성 수압 재료, 중점제 및 감수제를 함유하는 것, 팽창 재료, 무정형 칼슘 알루미네트, 잠복성 수압 재료, 중점제 및 감수제를 함유하는 것, 팽창 재료 및 덱스트린을 함유하는 것, 또는 팽창재료, 무정형 칼슘 알루미네이트 및 덱스트린을 함유하는 것이다.

본 발명의 시멘트 배합물 분말의 분말도는 특정 목적 또는 적용분야에 의존하며 특정하지 않는다. 그러나, 이는 보통 블라인 수치가 1500∼8000㎠/g인 수준이 바람직하다. 만일 이 수치가 이 범위를 벗어나면, 몇몇 경우에 적당한 팽창성이 얻어지지 않는 경향이 있다.

팽창 재료를 함유하는 시멘트 배합물의 경우에, 시멘트 배합물의 양은 시멘트 100 중량부에 대하여 바람직하게는 3∼12중량부, 더욱 바람직하게는 5∼7 중량부이다. 그러나 이는 특정 목적에 따라 변할 수 있다. 만일 이 양이 3중량부 미만일 경우, 적당한 팽창성이 얻어지지 않는 경향이 있고, 12 중량부를 초과하면 비정상적인 팽창이 일어날 수 있다.

팽창 재료를 함유하면서 화학적 프레스트레스가 도입되어진 시멘트 배합물의 경우에, 시멘트 배합물의 양은 비록 이 양이 특정 목적에 의존하여 변할 수 있지만, 시멘트와 시멘트 배합물의 총량 100 중량부에 대하여 바람직하게는 3∼15 중량부, 더욱 바람직하게는 5∼12 중량부이다. 만일 이 양이 3 중량부 미만일 경우에, 도입되는 프레스트레스의 양은 부적당하게되는 경향이 있고, 15 중량부를 초과하는 경우조차도, 추가적인 효과를 기대할 수 없다.

팽창 재료 및 무정형 칼슘 알루미네이트를 함유하는 시멘트 배합물의 경우에, 시멘트 배합물의 양은 시멘트 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 3∼20 중량부, 더욱 바람직하게는 5∼15 중량부이다. 만일 이 양이 3중량부 미만일 경우에, 적당한 팽창성이 얻어지지 않는 경향이 있고, 20 중량부를 초과하면, 비정상적이 팽창이 일어날 수 있다.

팽창 재료 및 무정형 칼슘 알루미네이트를 함유하면서 화학적 프레스트레스가 도입되어진 시멘트 배합물의 경우에, 시멘트 배합물의 양은 시멘트 및 시멘트 배합물의 총량 100 중량부에 대하여 바람직하게는 5 ~ 20 중량부, 더욱 바람직하게는 7 ~ 15 중량부이다. 만일 이 양이 5 중량부 미만일 경우에, 도입되는 프레스트레스의 양은 부적당하여지는 경향이 있고, 20 중량부를 초과하는 경우조차도, 부가적인 효과를 기대할 수 없다.

팽창 재료 및 덱스트린을 함유하는 시멘트 배합물의 경우에, 시멘트 배합물의 양은 시멘트 및 시멘트 배합물의 총량 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 3∼12 중량부, 더욱 바람직하게는 5∼9 중량부이다. 만일 이 양이 3 중량부 미만일 경우에, 적당한 팽창성이 얻어지지 않는 경향이 있으며, 12 중량부를 초과하면, 비정상적 팽창이 발생할 수 있다.

팽창 재료, 무정형 칼슘 알루미네이트 및 덱스트린을 함유하는 시멘트 배합물의 경우에, 시멘트 배합물의 양은 시멘트와 시멘트 배합물의 총량 100중량부에 대하여 바람직하게는 3∼20중량부, 더욱 바람직하게는 5∼15 중량부이다. 만일 이 양이 5 중량부 미만일 경우에, 적덩한 팽창성이 얻어지지 않는 경향이 있고, 20 중량부를 초과하면, 비정상적인 팽창이 발생할 수 있다.

팽창 재료와 무정형 칼슘 알루미네이트를 배합하여 사용되는 시멘트 배합물이 왜 시멘트 혼합물에 대한 팽창성을 증진시킬 수 있는가에 대한 이유는 분명하게 이해되지 않고 있다. 그러나, 팽창 재료와 무정형 칼슘 알루미네이트가 함께 존재하므로써, 팽창 재료의 수화 반응과 매트릭스 시멘트의 수화 반응간의 시간 지체를 피할 수 있고, 동시에 혼합 시멘트중의 포졸란 재료에 의하여 소비되는 칼슘 이온이 무정형 칼슘 알루미네이트에 의하여 보충되어지는 것으로 믿어진다.

본 발명의 시멘트 배합물에서, 팽창성은 팽창 재료용 원료로서 CaO 원료, Al₂O₃원료 및 CaSO₄원료의 혼합 비율을 조절하여, 또는 팽창 재료 및 무정형 칼슘 알루미네이트의 배합비를 조절하여 특정 목적 또는 사용되는 시멘트에 맞도록 조절될 수 있다.

본 명세서에서, 시멘트로서는, 알루미나 시멘트 뿐만 아니라, 정상적인, 높은 - 초기 강도, 극히 높은 - 초기 강도 및 온화한 열 포틀랜트 시멘트와 같은 다양한 포틀랜드 시멘트, 이러한 포틀랜드 시멘트와 혼합되어진 용광로 슬래그 또는 플라이 애쉬와 같은 포졸란 재료를 갖는 다양한 혼합 시멘트, 또는 이러한 혼합 시멘트를 기재물로서 사용하는 낮은 열 - 발생 시멘트를 사용할 수 있다. 본 발명의 특징은 혼합 시멘트를 사용할 때 특히 뛰어나다.

본 발명에서, 시멘트 배합물 이외에, 경화 조절제, 모래 및 자갈과 같은 혼합재, AE재, 방오제, 동결 방지제, 중합체 에멀젼, 벤토나이트와 몬트몰릴로나이트와 같은 점토광물, 제올라이트, 히드로탈시트와 히드로칼루미트와 같은 이온 교환제, 황산 알루미늄 및 황산 나트륨과 같은 무기 황산염, 무기 인산염 및 붕산으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 부재가 본 발명의 목적을 실질적으로 손상시키지 않는 범위내에서 혼입될 수 있다.

시멘트 배합물 또는 시멘트 조성물을 혼합시키거나 혼련시키는 방법은 특정하지 않으며, 통상적인 방법이 사용될 수 있다. 각각의 재료를 예비 혼합한 다음 시멘트와 혼합한다. 다른 방법으로는 이들을 개별적으로 시멘트와 혼합시킬 수 있다. 각각의 재료는 적용시에 혼합되어질 수 있다. 다른 방법으로는 이들중 몇가지 또는 모두가 일차적으로 혼합될 수 있다.

시멘트 배합물과 시멘트를 혼합시키기 위한 장치로서는, 경사 배럴(iclined barrel)혼합기, 오무니(omuni) 혼합기, B - 형 혼합기, 헨쉘 혼합기 또는 노터(Nauter) 혼합기와 같은 통상적인 혼합 장치를 사용할 수 있다.

사용되는 물의 양은 통상적인 몰타르 또는 콘크리트를 위하여 일반적으로 사용되는 수준일 수 있으며, 이는 특정하지 않는다.

본 발명의 시멘트 배합물로부터 제조된 시멘트 경화 생성물을 위한 경화방법은 특정하지 않으며, 정상적인 온도 압력 경화, 증기 경화, 고온 고압 경화 또는 가압 경화와 같은 통상적인 방법이 사용될 수 있다.

본 발명의 시멘트 배합물을 사용하여 화학적 프레스트레스와 콘크리트를 제조할 경우에, 우선적으로 모울드내에 인장 - 단열 중심부를 배치하는 것이 일반적이다.

본 발명의 명세서에서, 인장 - 단열 중심부(tension - insulating core) 를 사용하여 인장응력을 콘크리트내에 도입한다. 특히 고인장 강도 강철로 만들어진 PC 강철 재료 또는 유기 물질에 의하여 고정된 섬유를 갖는 FRP 의 인장 재료가 예컨대 사용될 수 있다. 인장 - 단열 중심부를 배치시키는 방법은 특정하지 않지만, 인장 응력이 발생하는 방향으로 설치하는 것이 바람직하다.

본 발명의 시멘트 배합물을 사용하여 제조된 시멘트 혼합물의 적용 방법은 특정하지 않으며, 통상적인 방법이 적당하게 사용될 수 있다.

이후에는, 실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명할 것이다.

그러나, 본 발명을 이러한 특정예로 한정하려는 의도는 전혀 없다는 것을 이해하여야 한다.

[실시예 1]

생성물이 표1에 나타낸 것과 동일한 몰비를 갖도록 Cao 원료, Al₂O₃원료 및 CaSO₄원료 시제(reagent)를 혼합한 다음 1300℃의 전기로에서 1시간 동안 베이킹하여 클링커를 얻는다.

얻어진 클링커를 분쇄하여 블라인 수치가 3000±200㎠/g 이 되도록 조정하여 시멘트 배합물을 얻는다.

팽창 재료의 CaO, Al₂O₃원료 및 CaSO₄의몰량은 화학적 분석치로 부터 얻어진다. CaSO₄는 SO₃의 화학적 분석치로 부터 계산되고, CaO는 전체 CaO로부터 CaSO₄중의 CaO 함량을 빼어서 얻어진 수치이다.

시멘트로서는, 시멘트 α를 사용하고, 얻어진 시멘트 배합물을 시멘트 100중량부에 대하여 표1에 특정한 양으로 혼입하여 물 / (시멘트 + 시멘트 배합물) = 60%이고 (시멘트 + 시멘트 배합물) / 모래비 = 1/2 인 몰타르를 얻은 다음, 이를 20℃의 공기중에서 80%의 습도하에 경화시킨 다음, 팽창계수를 측정한다. 그 결과를 표1에 나타낸다.

비교 목적으로, 시중에서 구입가능한 팽창 재료를 사용하여 동일한 방법으로 실험을 행한다. 그 결과를 표1에 나타낸다.

[사용된 재료]

CaO 원료 : 탄산 칼슘, 시제 등급 1 (Wako Junyak 제조)

Al₂O₃원료 : 산화 알루미늄, 시제 등급 1 (Wako Junyak 제조)

CaSO₄원료 : 무수 석고, 시제 등급 1 (Wako Junyak 제조)

시중에서 구입 가능한 팽창 재료 δ : 상표명 오노다 익스팬(Onodaan) (Onoda Cement Co.,Ltd.에서 제조, 불라인 수치 : 3100㎠/g)

시중에서 구입 가능한 팽창 재료 ε : 상표명 덴카 CSA #20(Denki Kagaku Kogyo K.K. 제조, 블라인 수치 : 2950㎠/g)

시멘트 α : 정상적인 포틀랜드 시멘트 (Denki Kagaku Kogyo K.K. 제조)

모래 : 회사(Toyoura)에서 생산하는 표준모래

물 : 도시용 급수

[시험법]

팽창 계수 : JIS A6202 (방법 B) 에 따라

상기 양은 시멘트 100중량부에 대한 시멘트 배합물의 중량부이고 팽창계수에서의 부호 *는 팽창균열을 가리킨다.

[실시예 2]

시멘트로서 시멘트 β를 사용한 것만 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 시험을 수행한다.

그 결과를 표 2에 나타낸다.

[사용된 재료]

시멘트 β:용광로 슬래그 시멘트

(Ube Kosan 사 (제), B 형 )

[실시예 3]

CaO 원료, Al₂O₃원료 및 CaSO₄원료를 변화시키고, 팽창 재료를 1400℃의 최대 베이킹 온도에서 회전 가마에 의하여 베이킹한 것을 제외하고 실시예 2와 동일한 방법으로 실험을 수행한다. 그 결과을 표 3에 나타낸다.

[사용된 재료]

CaO 원료 :오우미 광산(Oumi mine)으로부터 산출된 석회석 (Denki Kagaku Kogyo K.K 에서 제조, 블라인 수치 :3840 cm²/g)

Al₂O₃원료 : 알루미늄 잔류 애쉬(Nippon Kaisui Koko K.K에 의하여 제조)

CaSO₄원료 :무수 석고(Shin Akita Kasei K.K 에서 제조, 블라인 수치:4210cm²/g)

[실시예 4]

실시예 1에 사용된 바와 같이 CaO 원료 및 Al₂O₃원료의 사제를 CaO:Al₂O₃=10:8의 몰비로 배합한 다음, 1650℃의 전기로에서 용융하여 담금질한 다음 무정형 칼슘 알루미네이트의 클링커를 얻은 후, 이를 분쇄하여 블라인 수치가 3410cm²/g 인 무정형 칼슘 알루미네이트를 얻는다.

무정형 칼슘 알루미네이트(A-CA)를 실시예 1에서 얻어진 팽창 재료 100중량부에 대하여 표 4에 나타낸 양으로 혼입하여 시멘트 배합물을 얻는다.

시멘트로서는, 시멘트 α를 사용하고, 얻어진 시멘트 배합물을 시멘트 100중량부에 대하여 표4에 나타낸 양으로 혼입하여 물/ (시멘트+시멘트 배합물)=50% 및 (시멘트 + 시멘트 배합물) /모래비 =1/2인 몰타르를 얻은 후, 이를 20℃의 공기중에서 80% 의 습도하에 경화시킨 다음 팽창계수를 측정한다. 그 결과를 표 4에 나타낸다.

[사용된 재료]

모래:니이가지따깽에 있는 히메까와에서 산출된 강 모래

A-CA 는 팽창재료 100 중량부에 대한 A-CA의 중량부이다. 양은 중량부로 표시되는 시멘트 배합물의 양이고 팽창계수에서의 부호 *는 비정상적 팽창으로 인한 팽창 균열을 나타낸다.

[실시예 5]

표5에 나타낸 것과 동일한 CaO 함량을 갖는 30 중량부에 A-CA를 CaO:Al₂O₃:CaSO₄몰비가 10:1:2.5인 팽창재료 100 중량부에 대하여 사용한다. 그 결과을 표 5에 나타낸다.

[실시예6]

시멘트β를 시멘트로서 사용한 것을 제외하고 실시예4와 동일한 방법으로 실험을 수행한다. 그 결과 표 6에 나타낸다.

A-CA는 팽창재료 100 중량부에 대한 A-CA의 중량부이다. 양은 중량부로 표시되는 시멘트 배합물의 양이고 팽창계수에서의 부호 *는 비정상적 팽창으로 인한 팽창 균열을 나타낸다.

[실시예 7]

실시예 3에서 얻어진 팽창재료를 사용한 것을 제외하고 실시예 6과 동일한 방법으로 실험을 수행한다. 그 결과를 표 7에 나타낸다.

[실시예 8]

CaO 원료, Al₂O₃원료 및 CaSO₄원료를 변화시키고, 팽창 재료의 클링커를 1400℃의 최대 베이킹 온도에서 회전 가마를 사용하여 실시예3과 동일한 방법으로 케이킹한 다음, 분쇄하여 블라인 수치가 3000±200cm²/g인 다양한 팽창 재료를 얻는다.

시멘트로서, 시멘트 α를 사용하고 시멘트 및 잠복성 수압 재료의 함량 100 중량부중의 30중량부의 잠복성 수압 재료 및 시멘트, 팽창 재료 및 잠복성 수압 재료를 함유하는 100 중량부의 결합제중에 제조된 하나의 팽창재료 7중량부를 혼합하여, 결합제의 단위량의 460kg/m³이고 다른 것들의 단위량으로서 물이 158.1kg/m³이며, 미세한 혼합재가 889kg/m³이고, 거칠은 혼합재가 741kg/m³이며, 중점재가 20g/m³이고, 감수재가 6.9kg/m³이며 AE 재가 23g/m3 인 콘크리트를 얻는다.

이러한 혼련된 콘크리트를 사용하여 슬럼프 유동수치 및 VE 수치를 유동성의 척도로서 측정한다. 그 결과을 표 8에 나타낸다.

또한, 이 콘크리트를 10 × 10 × 40 cm 의 모울드내에 채운다. 20시간후에, 모울드린 생성물을 모울드로 부터 떼어내고, 24시간 후에 하루 경과 시 재료의 팽창계수를 측정한다. 이어서, 생성물을 물에서 경화시키고, 3일 경과후 7일 경과후의 재료의 팽창 계수를 측정한다. 그 결과를 표 8에 나타낸다.

[사용된 재료]

CaO 원료 : 오우미 광산으로 부터 산출된 석회석 분말 Denki Kagaku K.K. 에서 제조)

Al₂O₃원료 : 시중에서 구입 가능한 보크사이트

CaSO₄원료 : 플루오로수소산의 생산시 부산물인 무수 석고

팽창재료 a : CaO:Al₂O₃:CaSO₄몰비=5:1:2.5, 블라인 수치 :2990cm²/g

팽창재료 b : CaO:Al₂O₃:CaSO₄몰비=6.5:1:2.5, 블라인 수치 :3120cm²/g

팽창재료 c : CaO:Al₂O₃:CaSO₄몰비=10:1:2.5, 블라인 수치 :3140cm²/g

팽창재료 d : CaO:Al₂O₃:CaSO₄몰비=15:1:2.5, 블라인 수치 :3010cm²/g

팽창재료 e : CaO:Al₂O₃:CaSO₄몰비=18:1:2.5, 블라인 수치 :3100cm²/g

팽창재료 f : CaO:Al₂O₃:CaSO₄몰비=20:1:2.5, 블라인 수치 :3060cm²/g

팽창재료 g : CaO:Al₂O₃:CaSO₄몰비=10:1:1, 블라인 수치 :2960cm²/g

팽창재료 h : CaO:Al₂O₃:CaSO₄몰비=10:1:1.5, 블라인 수치 :3110cm²/g

팽창재료 i : CaO:Al₂O₃:CaSO₄몰비=10:1:3.0, 블라인 수치 :3050cm²/g

팽창재료 j : CaO:Al₂O₃:CaSO₄몰비=10:1:4.0, 블라인 수치 :2880cm²/g

팽창재료 k : CaO:Al₂O₃:CaSO₄몰비=10:1:5.0, 블라인 수치 :2920cm²/g

잠복성 수압 재료 A : 회사(Tohoku Hastsuden Kogyo K.K.)에서 제조된 플라이 애쉬

증점제 : 회사(Shin-Etsu Chemical Industries Co., Ltd)에서 제조된 메틸 셀룰로스

감수제:주성분이 펄리카르복실산형이면서 회사(Denka Grace K.K.)에서 제조된 상표명 Darlex super 100 PHX

AE 제:주성분이 술폰산 탄화수소형이면서 회사(Denka Grace K.K.)에서 제조된 상표명 AEA-S

미세한 혼합재:비중 2.63, FM 2.74이며 니이가따껭에 있는 히메까와에서 산출됨

거칠은 혼합재:비중 2.67, FM 6.94이며 니이가따껭에서 산출됨

[시험법]

슬럼프 유동치:콘크리트의 확장성은 시험법(Test of Aqueous Inseparable Concrete Slump Flow Test in attachment 1 of Aqueous Inseparble Concreate Manual, published by Foundation Engan Kaihastsu Gijutsu Center and Gyoko Gyoson Kensetsu Gijusu Kenkyusho)에 따라 수직방향으로 두 지점에서 측정한다.

VF수치:토목 공학 협회에 의하여 제안된 VF 조도계를 사용하여, 시멘트 조성물을 진동이 없는 실린더의 하부 부위에 있는 관통부로 부터 유동하도록 허용하여, 유동이 정지할 때 실린더 용기내의 시멘트 조성물의 최상부 표면의 하부점을 측정하고 측정치를 VF 수치를 취한다.

충진성:콘크리트의 충진성은 진동없이 평가한다. 50 × 50cm의 수펑 단면적 및 40cm의 높이를 갖는 투명한 아크릴 용기내에, 직경 16mm 인 56개의 보강봉 전체를 수평방향에서 8열로, 수평 방향에서 서로 평행하게 수직 방향에서 7열로 배열하고, 수평 방향과 수직방향 모두에서 50mm 피치를 갖도록 하여 보강봉이 배열되지 않은 공간은 용기의 한쪽 측면에 제공되도록 한다. 이러한 공간내로 콘크리트를 충진하고 이때 완전한 충진에 필요한 시간으로서 보강봉-배열 부위에 대한 충진성을 평가하고 부호 ×,○ 및 ◎ 으로 나타낸다. 부호 ×는 완전한 충진이 달성될때까지 소요시간이 15초 이상, ○는 10초 이하를, ◎는 7초 이하를 나타낸다.

팽창재료에서^*1은 상업용 팽창 재료 δ를,^*2는 상업용 팽창 재료 ε를 나타낸다. 충진성에서 ○는 10초이내에, ◎는 7초내에 충진이 완결됨을 의미한다. 팽창계수에서^*3은 비정상적 팽창에 기인하여 팽창균열이 형성됨을 표시한다.

[실시예 9]

시멘트, 팽창 재료 및 잠복성 수압재료를 함유하는 결합제 100중량부내에 팽창재료 c의 양이 표 9에 표시된 값으로 변화시킨 것을 제외하고 실시예 8과 동일한 방법으로 실험을 수행한다. 그 결과을 표 9에 나타낸다.

팽창재료는 시멘트, 팽창재료 및 잠복성 수압재료를 함유하는 결합제 100중량부에 대한 중량부이다. 충진성에서 ○는 10초이내에, ◎는 7초내에 충진이 완결됨을 의미한다.

[실시예 10]

팽창재료 c를 사용하고, 시멘트와 잠복성 수압재료의 총량 100중량 부내에 잠복성 수압재료의 형태와 양을 표 10에 나타낸 것으로 변화시킨 것을 제외하고 실시예8과 동일한 방법으로 실험를 수행한다.

그 결과를 표 10에 나타낸다.

[사용된 재료]

잠복성 수압재료 B:용광로 슬래그, 블라인 수치 :4200cm²/g

잠복성 수압재료는 시멘트 및 잠복성 수압재료의 총량 100중량부에 대한 중량부이다. 충진성에서×는 충진이 적어도 15초내에, ○는 10초내에 ◎는 7초내에 완결됨을 의미한다.

[실시예 11]

오무미 광산 (Denkin Kagaku Kogyo K.K)으로부터 산출된 석회석 분말을 CaO원료로서 사용하고 시중에서 구입 가능한 보크사이트를 Al₂O₃원료로서 사용하여, 실시예 4와 동일한 방법으로 1650℃의 전기로에서 이들을 용융하고 담근질하여 A-CA의 클링커를 얻은 다음, 이를 분쇄하여 A-CA를얻는다.

시멘트 α를 시멘트로서 사용하고 A-CAa를 A-CA로 사용하며, 시멘트와 잠복성와 잠복성 수압재료의 총량 100중량부내의 잠복성 수압 재료 30 중량부, 시멘트, 팽창재료 A-CA및 잠복성 수압재료를 함유하는 결합제 100 중량부내의 팽창 재료 7 중량부 및 5중량부이 A-CA를 혼합한다.

그 결과를 표 11에 나타낸다.

[사용된 재료]

A-CAa : CaO 함량 40wt% , 블라인 수치 : 3120cm²/g

팽창재료에서^*1은 상업용 팽창재료 δ를,^*2는 상업용 팽창재료 ε를 나타낸다. 충진성에서 ○는 충진이 10초내에, ◎는 7초내에 완결됨을 의미한다.^*3은 비정상적 팽창에 기인하여 팽창균열이 발생함을 가리킨다.

[실시예 12]

시멘트, 팽창재료, A-CA및 잠복성 수압재료를 함유하는 결합제 100 중량부내의 팽창재료의 양을 표 12에 나타낸 것으로 변화시킨 것을 제외하고 실시예 11과 동일하게 실험를 수행한다. 그 결과를 표12에 나타낸다.

팽창재료에서 시멘트, 팽창재료, A-CA 및 잠복성 수압재료를 함유하는 결합제 100 중량부에 대한 중량부이다. 충진성에서 ○는 충진이 10초내에 완결됨을 의미하고 ◎는 7초내에 완결됨을 의미한다.

[실시예 13]

팽창 재료 c를 사용하고 시멘트와 잠복성 수압재료의 총량 100 중량부내의 잠복성 수압 재료의 형태와 양을 표 13에 나타낸 것들로 변화시킨 것을 제외하고, 실시예 11과 동일하게 실험을 수행한다. 그 결과를 표 13에 나타낸다.

잠복성 수압재료는 시멘트, 및 잠복성 수압재료의 총량 100 중량부에 대한 중량부이다. 충진성에서 ×는 충진이 15초내에, ○는 10초내에 ◎는 7초내에 완결됨을 가리킨다.

[실시예 14]

시멘트, 팽창재료, c. A-CA 및 잠복성 수압재료를 함유하는 결합제 100 중량부내의 A-CA의 형태와 양을 표 14에 나타낸 것들로 변화시킨 것을 제외하고 실시예 11과 동일하게 실험을 수행한다. 그 결과를 표 14에 나타낸다.

[사용된 재료]

A-CAb : CaO 함량 35wt%, 블라인 수치 : 3150cm²/g

A-CAC : CaO 함량 45wt%, 블라인 수치 : 3090cm²/g

A-CA는 시멘트, 팽창재료, A-CA 및 잠복성 수압재료를 함유하는 결합제 100중량에 대한 중량부이다. 충진성에서 ×는 충진이 적어도 15초내에, ◎는 7초내에 완결됨을 의미한다.

[실시예 15]

팽창재료의 클링커를 실시예 3과 동일한 방법으로 얻고 블라인 수치가 3000±200cm²/g이 되도록 분쇄하여 다양한 팽창재료를 얻는다. 시멘트로서, 시멘트 α를 사용하고 94중량부의 팽창재료 하나와 6중량부의 덱스트린 A를 함유로 시멘트 배합물을, 시멘트와 시멘트 배합물의 총량 100 중량부내에 7중량부의 양으로 혼합하여 물/(시멘트+시멘트 배합물) 비=45 %이고 (시멘트+시멘트 배합물)/모래=1/2이면서 완전하게 혼련시킬 때의 온도가 20±0.3℃인 몰타르를 얻으며, 이때 몰타르 중심부의 온도와 팽창계수를 측정한다. 그 결과를 표 15에 나타낸다.

[사용된 재료]

팽창 재료 l : CaO:Al₂O₃:CaSO₄몰비 = 4:1:2.5

팽창 재료 m : CaO:Al₂O₃:CaSO₄몰비 = 6.5:1:2.5

팽창 재료 n : CaO:Al₂O₃:CaSO₄몰비 = 10:1:2.5

팽창 재료 o : CaO:Al₂O₃:CaSO₄몰비 = 18:1:2.5

팽창 재료 p : CaO:Al₂O₃:CaSO₄몰비 = 20:1:2.5

팽창 재료 q : CaO:Al₂O₃:CaSO₄몰비 = 10:1:1

팽창 재료 r : CaO:Al₂O₃:CaSO₄몰비 = 10:1:1.5

팽창 재료 s : CaO:Al₂O₃:CaSO₄몰비 = 10:1:4

팽창 재료 t : CaO:Al₂O₃:CaSO₄몰비 = 10:1:5

덱스트린 A:회사 (Nichiden Kagaku K.K)에서 제조되고 냉각수 가용성 함량=30wh% 인 상표명 MF 30

미세한 혼합재 : 니이가까껭에 있는 히메까와에서 산출되고 5mm 이하인 강모래

[측정 방법]

몰타르 중심에서의 온도 :높이가 30cm 이고 내부직경이 13cm 이며 두께가 10cm 인, 발포된 스티롤로 만들어진 실린더 용기내에 약 3.5l의 몰타르를 넣고, 20℃의 일정한 실온에서 경화시키므로써, 몰타르 중심에서의 온도를 온도계에 의하여 자동적으로 측정한다.

실험번호 15-10에서는 팽창재료와 덱스트린을 혼합하지 않았다. 몰타르 중심부에서 온도는 예정시간 (hr)의 만료시 온도이다. 팽창계수에서 부호 *는 비정상적 팽창에 기인한 팽창균열을 가리킨다.

[실시예 16]

팽창재료 n을 사용하고 시멘트와 시멘트배합물의 총량 100중량부 내에 혼합된 시멘트 배합물의 양을 변화시키는 것을 제외하고는 실시예 15와 동일한 방법으로 실험을수행한다. 그 결과를 표 16에 나타낸다.

시멘트 배합물은 시멘트와 시멘트 배합물의 총량 100중량부에 대한 중량부이다.

[실시예 17]

시멘트γ를 시멘트로서 사용하는 것을 제외하고 실시예 15와 동일한 방법으로 실험을 수행한다. 그 결과를 표 17에 나타낸다.

[사용된 재료]

시멘트 γ=용광로 슬래그 시멘트(Denk:화학 공업사(제),B형)

실험번호 17-10에서 팽창 재료와 덱스트린을 혼합하지 않았다. 몰타르 중심부에서 온도를 예정시간 (hr)의 만료시 온도이다. 팽창계수에서 부호 *는 비정상적 팽창에 기인한 팽창균열을 가르킨다.

[실시예 18]

팽창재료 n을 사용하고 시멘트 배합물 100 중량부 내의 덱스트린의 형태와 양을 변화시킨 것들을 제외하고 실시예 17과 동일한 방법으로 실험을 수행한다. 그 결과를 표 18에 나타낸다.

[사용된 재료]

덱스트린 B : 냉각수가 가용성 함량 : 10wh%

덱스트린 C : 냉각수가 가용성 함량 : 45wh%

덱스트린 D : 냉각수가 가용성 함량 : 65wh%

덱스트린은 시멘트 배합물 100 중량부에 대한 중량부이다.

[실시예 19]

94 중량부의 팽창 재료 n 및 6 중량부의 덱스트린 A를 함유하는 시멘트 배합물을, 시멘트와 시멘트 배합물의 총량 100중량부내에 7중량부의 양으로 혼합하고 352중량부의 거칠은 혼합재와 255 중량부의 미세한 혼합재를 혼합시켜 몰/(시멘트+시멘트 배합물)비가 53% 가 되도록 조정된 콘크리트를 얻은 후, 20℃의 온도에서 완전하게 혼련시킨다. 이 콘크리트를 두께가 10cm 이고 발포된 스티롤로 열 봉합된 4개의 측면을 가며 열방출을 위하여 2개의 측면이 개방된 철로 제작된 50 × 50 × 50cm 의 모울드 내에 도입하고 20℃의 일정한 온도에서 경화하므로써, 콘크리트의 중심부에서 온도를 온도계에 의하여 자동적으로 측정한다. 또한 팽창계수를 측정한다. 그 결과를 표 19에 나타낸다.

[사용된 재료]

거칠은 혼합재: 니이가따껭에 있는 히메가와에서 산출되고 Gmax=25mm인 장자갈

콘크리트 중심부에서 온도는 예정시간 (hr)의 만료시의 온도이다.

[실시예 20]

실시예 4에서 사용된 A-CA를 사용하고 69중량부의 팽창 재료중의 하나, 25 중량부의 A-CA및 6 중량부의 덱스트린 A를 함유하는 시멘트 배합물를 시멘트 α와 시멘트 배합물의 총량 100 중량부 내에 10 중량부의 양으로 혼합하여 물/(시멘트+시멘트 배합물)비가 45%이고 (시멘트 +시멘트 배합물) /모래=1/2인 몰타르를 얻고, 20±0.3℃온도에서 완전히 훈련시킨다. 몰타르 중심부에서 온도와 팽창계수를 측정한다. 그 결과를 표 20에 나타낸다.

실험 번호 15-10에서는 팽창 재료 및 덱스트린을 가하지 않았다. 몰타르 중심부에서 온도는 예정된 시간 (hr)의 만료시의 온도이다. 팽창 계수에서 부호 *는 비정상적 팽창에 기인한 팽창 균열을 가리킨다.

[실시예 21]

팽창 재료 n를 사용하고 시멘트와 시멘트 배합물의 총량 100 중량부내에 혼입된 시멘트 배합물의 양을 변화시키는 것을 제외하고 실시예 20과 동일한 방법으로 실험을 수행한다. 그 결과를 표 21에 나타낸다.

시멘트 배합물은 시멘트와 시멘트 배합물의 중량 100 중량부에 대한 중량부이다.

[실시예 22]

시멘트 γ를 사용하는 것만 제외하고 실시예 20과 동일한 방법으로 실험을 수행한다. 그 결과를 표 22에 나타낸다.

실험 번호 17-10에서는 팽창 재료 및 덱스트린을 가하지 않았다. 몰타르 중심부에서 온도는 예정된 시간 (hr)의 만료시 온도이다. 팽창 계수에서 부호 *는 비정상적 팽창에 기인한 팽창 균열을 가리킨다.

[실시예 23]

팽창 재료 n을 사용하고 시멘트 배합물 및 시멘트 배합물 내의 덱스트린의 양을 일정하게 유지하면서 A-CA의 양을 변화시키는 것을 제외하고 실시예 22에서와 동일하게 실험을 행한다. 그 결과를 표 23에 나타낸다.

A-CA는 시멘트 배합물 100 중량부 중의 중량부이다.

[실시예 24]

팽창 재료 n을 사용하고 시멘트 배합물의 양과 시멘트 배합물 내의 A-CA의 양을 일정하게 유지하면서 시멘트 배합물 100 중량부 내의 덱스트린의 형태와 양을 변화시키는 것들만 제외하고 실시예 22에서와 같이 실험을 행한다. 그 결과를 표 24에 나타낸다.

덱스트린은 시멘트 배합물 100중량부 중의 중량부이다.

[실시예 25]

69중량부의 팽창재료 n, 25 중량부의 A-CA 및 6중량부의 덱스트린 A를 함유하는 시멘트 배합물을 시멘트와 시멘트 배합물의 총량 100 중량부내에 10 중량부의 양으로 혼입시키고 352중량부의 거칠은 혼합재 및 255 중량부의 미세한 혼합재를 혼입시켜 물/(시멘트+시멘트 혼합물)비가 49%인 조성물의 콘크리트를 얻고 20℃의 온도에서 완전히 훈련시킨다. 그 결과를 표 25에 나타낸다.

콘크리트 중심부에서 온도는 예정된 시간 (hr)의 만료시 온도이다.

[실시예 26]

실시예 15에서와 동일한 방법으로 팽창 재료를 제조하여 시멘트 배합물로서 사용한다. 시멘트로서 시멘트 β를 사용하고 시멘트와 시멘트 배합물의 총량 100중량부당 1중량부의 감수제를 사용하여 물/(시멘트+시멘트 배합물)비가 40%이고 미세한 혼합재 함량이 39% 인 콘크리트를 제조하는데, 여기서 시멘트의 단위량은 385kg/m³이고 시멘트 배합물, 미세한 혼합재, 거칠은 혼합재 및 물의 단위량이 각각 45kg/m³, 654kg/m³, 1054kg/m³및 172kg/m³이다.

주요 보강재로써 PC 강철봉을, 나선 보강재로서 PC 강철선을 사용하여, 강철 비율이 0.4%인 인장-단열중심부를 모울드 내에 위치시키고 제조된 콘크리트를 도입하고 직경 20cm 길이 25cm 및 벽 두께 40±1mm 인 콘크리트 파이프 내로 원심력에 의하여 모울딩한 다음, 경화를위하여 방안에서 약 24시간 동안 방치한다. 이어서, 콘크리드 파이프를 모울드로 부터 꺼내어 65℃에서 10시간동안 증기경화시킨다. 증기경화 후, 옥외의 수분무 경화를 행한다.

나선 보강재에 우선적으로 연결된 스트레인 게이지에 의하여 스트레인을 측정하고 콘크리트의 측정방향에 도입된 프레스트레스의 양을 28일째의 재료에서 결정한다. 그 결과를 표 26에 나타낸다.

[사용된 재료]

감수재 : 회사 (Denki Kagaku Kogyo K.K)에서 제조된 Denka FT-500G

미세한 혼합재 : 니이가따껭에 있는 히메까와에서 산출된 강모래

거칠한 혼합재 : 니이가따껭에 있는 히메까와에서 산출되고 Gamx 15mm 인 강자갈

[실시예 27]

팽창 재료 n으로 구성된 시멘트 배합물을 사용하여, 물/(시멘트+시멘트 배합물)비가 38% 이고 미세한 혼합재 함량이 39% 인 콘크리트를, 시멘트 및 시멘트 배합물의 총량 100 중량부당 감수제 1중량부를 사용하여 제조하는데, 여기서 시멘트 단위량은 390kg/m³이고 시멘트 배합물, 미세한 혼합재, 거칠은 혼합재 및 물의 단위량이 각각 50kg/m³, 685kg/m³, 1098kg/cm³및 167kg/m³이다.

제조된 콘크리트를 사용하여 외부 크기가 2340 × 2340 × 1500 mm 이고 두께가 170mm 이며 하안치 (hunch)부위 치수가 150mm 인 박스 컬버트 (box culvert)를 성형한다.

강철 보강재는 강철비가 주요 보강 봉측상에서 1.6%이고 분산봉측상에서 0.25% 이중봉 배열로 되어 있다. 콘크리트의 도입후 3시간 부터, 온도 상승율 16℃/hr로 증기경화를 수행하고 모울드를 65℃의 최대온도에서 3시간 동안 유지시킨다. 증기경화 후 모울드를 자연적으로 냉각되도록 한다. 24시간 후에 성형품을 모울드로부터 꺼내어 실온에 방치하고 14일째의 재료에서 스트레인을 스트레인 게이지로 측정한다. 그 결과를 표 27에 나타낸다.

[실시예 28]

팽창 재료 n으로 구성된 시멘트 배합물을 사용하여 몰타르 유동치가 W/C=34%에서 200±20mm 인 몰타르를 제조하는데, 여기서 시멘트 배합물은 시멘트 및 시멘트 배합물의 총량 100 중량부당 8 중량부이고 (시멘트+시멘트 배합물) / 모래비는 1/1.8이다.

최대 회전에서 25G 를 갖는 원심력 성형법에 의하여 직경 10cm 의 강철 파이프 30개에 0.5cm 의 두께로 제조된 몰타르를 채워 넣는다.

얻어진 몰타르-충진 강철 파이프를 4시간 동안 방치한 후 16℃/hr 의 온도 상승율로 가열시키고 이때 강철 파이프를 50℃의 최대 온도에서 3시간동안 유지하면서 증기경화를 수행한다.

이어서 성형물을 자연적으로 냉각하고 24시간의 만료시에 모울드로 부터 꺼내 다음 옥외에 방치하여 1년의 재료 수명시에 균열 및 박리상태를 관찰한다. 그 결과를 표 28에 나타낸다.

[실시예 29]

팽창 재료 n으로 구성된 시멘트 배합물을 사용하고, 시멘트와 시멘트 배합물의 총량 100 중량부 내의 시멘트 배합물의 양을 표 29에 나타낸 것으로 변화시키는 것을 제외하고 실시예 26과 동일한 방법으로 실험을 수행한다. 그 결과를 표 29에 나타낸다.

시멘트 배합물은 시멘트와 시멘트 배합물의 더욱량 100 중량부 내의 중량 부이다.

[실시예 30]

시멘트로서 시멘트 β와 함께 실시예 11에서 사용된 바와 같은 A-CAa를 사용하여 실시예 15에서와 동일한 방법으로 제조된 팽창 재료 100 중량부 및 A-CA 30 중량부를 혼합하여 시멘트 배합물을 얻는다.

시멘트 단위량이 374kg/cm³이고 시멘트 배합물의 단위량 56kg/cm³인 것을 제외하고 실시예 26과 동일한 방법으로 실험을 수행한다. 그 결과를 표 30에 나타낸다.

[실시예 31]

팽창 재료 n으로 구성된 시멘트 배합물을 사용하고, A-CA 형태를 변화시키는 것을 제외하고 실시예 30과 동일한 방법으로 실험을 수행한다. 그 결과를 표 31에 나타낸다.

[실시예 32]

100 중량부의 팽창 재료 n 및 30 중량부의 A-CA를 함유하는 시멘트 배합물을 사용하고 시멘트 단위량이 383kg/m³이고 시멘트 배합물 및 물의 단위량이 57kg/m³및 176kg/m³이며 물/(시멘트+시멘트 배합물)비가 40% 인 것을 제외하고 실시예 27과 동일한 방법으로 실험를 수행한다. 그 결과를 표 32에 나타낸다.

[실시예 33]

100 중량부의 팽창 재료 n 및 30 중량부의 A-CA를 함유하는 시멘트 배합물을 사용하는 것을 제외하고 실시예 28과 동일하게 실험을 수행한다. 그 결과를 표 33에 나타낸다.

[실시예 34]

100 중량부의 팽창 재료 n 및 30 중량부의 A-CAa를 함유하는 시멘트 배합물을 사용하고, 시멘트 및 시멘트 배합물의 총량 100중량부 내의 시멘트 배합물의 양을 표 34에 나타낸 바와 같이 변화시키는 것을 제외하고 실시예 29에서와 같은 동일한 방법으로 실험을 수행한다. 그 결과를 표 34에 나타낸다.

본 발명의 시멘트 배합물을 사용하므로써, 우수한 팽창성과 수화열의 감소효과가 혼합 시멘트와 함께 사용하더라도 얻어 질 수 있으며 다짐과정이 필요하지 않는 우수한 치수 안정성을 갖는 콘크리트를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 여기에 도입된 다량의 프레스트레스를 갖는 화학적 프레스트레스화 콘크리트를 제공한다.

Claims

석회석 또는 소석회를 포함하는 CaCO₃재료 또는 Ca(OH)₂재료와 같은 CaO 원료, 보크사이트 또는 알루비늄 잔류 애쉬와 같은 Al₂O₃원료 및 석고 무수물, 석고 반수화물 또는 석고 이수화물과 같은 CaSO₄원료를 혼합한 다음, 열처리를 행하여 제조하면서 CaO/Al₂O₃몰비가 6.5∼18이고 CaSO₄/Al₂O₃몰비가 1.5∼4인 팽창 재료를 함유하는 시멘트 배합물.
시멘트 및 제 1항의 시멘트 배합물을 함유하는 시멘트 조성물을 함유로 시멘트 혼합물을 모울드 내에 가득 채워 놓은 다음 경화시켜 제조되는 화학적 프레스트레스화 콘크리트.