KR100300472B1 - 시멘트혼화재및시멘트조성물,및그것을사용하여이룬콘크리트제품의제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (1) 석고류와, 황산 알루미늄 및/또는 명반석과, 활성 실리카를 함유하는 것을 특징으로 하는 시멘트 혼화재, (2) 더욱이, 알칼리 금속의 알루민산염, 또는 알칼리 금속의 규산염의 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 기재의 시멘트 혼화재, (3) 포졸란 물질, 잠재 수경성 물질의 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2) 기재의 시멘트 혼화재, (4) 시멘트와, 상기 (1) 내지 (3) 중 임의의 기재의 시멘트 혼화재를 함유하는 것을 특징으로 하는 시멘트 조성물, (5) 상기 (1) 내지 (3) 중 임의의 기재의 시멘트 혼화재를 사용하여, 모르타르 또는 콘크리트를 골고루 섞어서, 형틀에 성형후, 40 내지 100 ℃ 에서 가열 양생하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 제조 방법에 관한 것이다.

Description

시멘트 혼화재 및 시멘트 조성물, 및 그것을 사용하여 이룬 콘크리트 제품의 제조 방법 {CEMENT ADMIXTURE AND CEMENT COMPOSITION, AND PROCESS FOR PRODUCING CONCRETE PRODUCTS USING THEREOF}
본 발명은 시멘트 혼화재 및 시멘트 조성물, 및 그것을 사용하여 이룬 콘크리트 제품의 제조 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 증기 양생 등의 가열 양생에 있어서, 모르타르 또는 콘크리트의 응결 촉진 및 단시간 강도의 발현을 촉진시키며, 콘크리트 2차 제품의 조기 탈형에 사용된다.
종래로부터, 콘크리트 2 차 제품은 다품종 및 다종류이며, 또한 다량으로 판매되기 때문에, 이것에 대응하기 위해, 2 차 제품 공장에서는 다종류의 형틀을 다수 상비할 필요가 있으며, 또한 광대한 제품 대지를 필요로 하게 되었다.
따라서, 될수록 적은 수의 형틀로 생산 효율을 높이기 위해서, 여러 가지의 조기 탈형 방법이 검토되어 있다.
조기에 탈형시키는 방법으로서 생각되는 통상의 수단으로는 양생 온도를 높게 하거나, 또는 수경성이 높은 시멘트를 사용하거나, 또는 콘크리트의 응결 경화를 촉진시키는 염화물 또는 질산염, 로단산염 등의 강력한 응결 촉진제를 사용하는것이 생각이 된다.
그러나, 이와 같은 시멘트의 수화 반응을 무리하게 억지로 진행하는 방법에서는, 단시간 내에 탈형 강도 (2 차 제품의 형상과 중량에 따라 다르나, 대개 대형의 무거운 제품의 탈형 강도는 8 내지 15 N/㎟ 임) 를 얻을 수 있어도, 그 후의 강도 발현이 억눌리게 되는 결과를 초래하여, 설계 강도를 확보하기 위해서는 단위 시멘트량 등을 많게 할 필요가 발생하는 등의 문제점이 있었다.
본 발명자들은 이상과 같은 종래의 응결 촉진 방법에 의한 결점을 해소하기 위해서, 석고와 황산 밴드 또는 명반석과 아황산염, 중아황산염 또는 피로아황산염을 함유하는 에트린가이트의 생성을 이용한 혼화재 (일본국 특개평 제 4-160042 호) 를 제안하였다.
그러나, 이 제안에서는 단시간의 가열 양생으로 탈형 강도가 얻어져서, 장기 강도의 저하를 방지하나, 아황산염 등에 의하여 황산 알루미늄 등의 급격한 수화 반응이 억제되기 때문에, 제조 사이클을 올리는 목적에서, 가열 양생까지의 서두 양생 시간을 보다 짧게 하여, 또한 가열 속도도 빠르게 한 경우에 생기는 열 팽창에 의한 균열의 발생을 억제하는 효과가 적다는 문제가 있었다.
본 발명자들은 상기의 문제를 해결하기 위하여, 예의 연구를 거듭한 결과, 작업 가능한 시간을 확보하면서, 보다 합리적인 응결을 촉진시켜, 서두 양생 시간을 단축시켜, 가열 양생 속도를 빠르게 하여도 열팽창이 없는 우수한 조기 탈형 방법을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은 (1) 석고류와, 황산 알루미늄 및/또는 명반석과, 활성 실리카를 함유하는 것을 특징으로 하는 시멘트 혼화재, (2) 더욱이, 알칼리 금속의 알루민산염, 또는 알칼리 금속의 규산염 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 기재의 시멘트 혼화재, (3) 포졸란 물질, 잠재 수경성 물질 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2) 기재의 시멘트 혼화재, (4) 시멘트와, 상기 (1) 내지 (3) 중 임의의 기재의 시멘트 혼화재를 함유하는 것을 특징으로 하는 시멘트 조성물, (5) 상기 (1) 내지 (3) 중 임의의 기재의 시멘트 혼화재를 사용하여, 모르타르 또는 콘크리트를 골고루 섞어서, 형틀에 성형후, 40 내지 100 ℃ 에서 가열 양생하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 제조 방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 사용되는 석고류란 불용성 또는 난용성이라 불리는 II 형 무수 석고 외에, 2 수 석고, 반수 석고, 가용성의 III 형 무수 석고이며, 장기 강도의 발현에 효과가 있다. 그리고, 이것의 배합량은 시멘트 100 중량부에 대하여, CaSO4환산으로, 많아야 6 중량부이고, 더욱 바람직하게는 5 중량부 이하이며, 가장 바람직한 범위는 0.2 내지 4.0 중량부이다. 0.2 중량부 미만에서는, 장기 강도의 신장이 작게 되며, 6 중량부를 초과하면 장기 강도의 발현성은 양호하게 되나, 응결 지연이 크게 되어, 서두 양생 시간의 단축 효과나 열 팽창에 의한 균열 억제 효과는적게됨으로써 바람직하지 않다.
또한, 석고류 중에서, 불용성 또는 난용성이라 불리는 II 형 무수 석고의 사용이 가장 바람직하고, 그의 브렌법에 의한 비표면적은 특별히 제한되지 않으나, 2,500 ㎠/g 이상이 좋다.
또한, 본 발명에 있어서, 황산 알루미늄 및 명반석 (알루나이트) 은 일반으로 판매되는 것이 사용되며, 응결의 촉진 효과와 가열 양생에 의한 단시간 강도의 발현에 효과가 있으나, 열 팽창 균열을 억제하는 효과는 적다. 그리고, 결정수를 함유하는 것도, 가소(假燒)하여 무수염으로 한 것도 모두 사용된다. 이들은 각각을 단독으로 사용한 경우도, 임의의 비율로 양자를 병용한 경우에도, 각각의 무수물 환산의 전체량에서, 시멘트 100 중량부에 대하여, 많아도 2.5 중량부로 배합되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2.0 중량부 이하이며, 가장 바람직한 범위는 0.1 내지 1.5 중량부이다. 0.1 중량부 미만에서는, 마무리 시간의 단축 효과나 단시간 강도가 적고, 2.5 중량부를 초과하게 되면, 성형에 필요한 작업성이 확보되지 않거나 또는 급결하거나 함으로써 바람직하지 않다.
또한, 이들은 반응성이 큼으로써, 분말도나 입도가 특별히 한정되지 않고, 판매되는 과립상이나 싸라기상의 것을 그대로 사용하여도 좋으며, 또한 이것을 분쇄하여 사용하여도 좋다.
더욱이, 본 발명에 사용되는 활성 실리카는 예를 들면 실리카퓸, 플라이애쉬퓸, 메타카올린, 규화목의 소각재나 에어로졸 등이다. 그리고, 이들은 시멘트 보다도 1 오더 가는 초미세분이며, 석고류나 황산 알루미늄 및/또는 명반석과의 병용에 의해, 극소량으로 보다 응결을 촉진하여 서두 양생 시간의 단축과 열 팽창 균열의 억제에 탁월한 효과를 나타낸다.
활성 실리카는 시멘트 100 중량부에 대하여, 많아도 2.0 중량부로 배합되는 것이 바람직하고, 1.5 중량부 이하가 보다 바람직하며, 가장 바람직한 범위는 0.05 내지 1.0 중량부이다. 0.05 중량부 미만에서는, 마무리 시간을 단축시키는 효과가 적고, 2.0 중량부를 초과하여 첨가하는 경우에도, 서두 양생 시간의 단축 효과 등은 크게 되지 않는다.
이상에서, 석고류와 황산 알루미늄 및/또는 명반석과, 활성 실리카를 함유하는 본 시멘트 혼화재는 시멘트 100 중량부에 대하여, 10.5 중량부 이하, 바람직하게는 8.5 중량부 이하, 가장 바람직하게는 0.35 내지 6.5 중량부이다.
본 발명에서는, 석고류와, 황산 알루미늄 및/또는 명반석과 활성 실리카와의 조합에 의한 응결 촉진 효과를 조장하여, 서두 양생 시간의 단축과 열 팽창 균열의 억제 효과를 발휘하기 위해, 알칼리 금속의 알루민산염 또는 알칼리 금속의 규산염이 병용된다.
또한, 알칼리 금속이란 나트륨, 칼륨 및 리튬을 의미한다.
이들의 배합량은 시멘트 100 중량부에 대하여, 많아도 1.0 중량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.8 중량부 이하이며, 가장 바람직한 범위는 0.04 내지 0.6 중량부이다. 0.04 중량부 미만에서는 응결의 촉진 효과가 작고, 1.0 중량부를 초과하게 되면 시멘트의 로드나 종류에 따라서 급결하는 경우도 있어, 바람직하지 않다.
이상에서, 석고류와, 황산 알루미늄 및/또는 명반석과, 활성 실리카와, 알칼리 금속의 알루민산염 또는 알칼리 금속의 규산염을 함유하는 본 시멘트 혼화재는 시멘트 100 중량부에 대하여, 11.5 중량부 이하, 바람직하게는 9.3 중량부 이하, 가장 바람직하게는 0.39 내지 7.1 중량부이다.
더욱이, 본 발명에 있어서는, 석고류와, 황산 알루미늄 및/또는 명반석과, 활성 실리카와, 알칼리 금속의 알루민산염 또는 알칼리 금속의 규산염과의 조합에 의한 강도 발현 효과를 조장하기 위해, 포졸란 활성 물질이나 잠재 수경성 물질이 병용된다.
포졸란 물질이란 SiO2와 Al2O3를 주성분으로 하며, 장기적으로 석회와 반응하여 시멘트 수화물을 생성하는 것으로서, 벤토나이트, 산성 백토, 제올라이트 등의 각종 점토 광물의 소성물이나 탄재를 연료로 하는 화력 발전소 등에서 부생하는 플라이애쉬 등을 나타낸다. 또한, 잠재 수경성 물질이란 알칼리 자극에 의해 경화하는 고로 슬래그를 나타낸다.
이들은 상기 활성 실리카와는 다르며, 시멘트와 입자 지름의 오더가 동등하고, 분말도 (브렌법 공극율 0.5) 가 3,000 내지 8,500 ㎠/g 정도인 분말이며, 상기 분말도로 특별히 한정되지는 않는다.
이들은 자체의 수화 활성은 작아도, 황산 알루미늄 및/또는 알칼리 금속의 알루민산염이나, 상기 초미분의 활성 실리카 등과 병용 첨가함으로써, 단시간 강도와 장기 강도를 조장한다. 이 이유는 명확하지 않으나, 하나는 수화 반응성이 극히 빠른 황산 알루미늄 등이나 알칼리 금속의 알루민산염 등을, 응집하기 쉽고 분산하기 어려운 활성 실리카 등과 미리 혼합한 경우에는 분산 효과를 높이는 것도 추측이 되나, 포졸란 물질 등 대신에 시멘트 등을 혼합한 것은 강도적 효과를 나타내지 않음으로써, 포졸란 물질과 타성분 사이에 하등의 화학적인 상호 작용에 관여하고 있는 것이라고 추측된다.
이들 포졸란 물질 등의 첨가량은 시멘트 100 중량부에 대하여 0.1 내지 2.0 중량부가 가장 바람직하고, 2 중량부를 초과하여 첨가하여도 그 이상의 효과의 증대는 기대할 수 없고, 또 0.1 중량부 미만에서는 첨가 효과는 기대할 수 없다.
이상에서, (1) 석고류와 황산 알루미늄 및/또는 명반석과, 활성 실리카와, 포졸란 물질, 잠재 수경성 물질 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 본 시멘트 혼화재는 시멘트 100 중량부에 대하여 12.5 중량부 이하, 바람직하게는 10.5 중량부 이하, 가장 바람직하게는 0.45 내지 8.5 중량부이며, (2) 석고류와 황산 알루미늄 및/또는 명반석과 활성 실리카와 알칼리 금속의 알루민산염 또는 알칼리 금속의 규산염과 포졸란 물질, 잠재 수경성 물질 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 본 시멘트 혼화재는 시멘트 100 중량부에 대하여 13.5 중량부 이하, 바람직하게는 11.3 중량부 이하, 가장 바람직하게는 0.49 내지 9.1 중량부이다.
본 발명의 혼화재는 단위 시멘트량이 많게 될수록, 또는 물 시멘트비가 적게 될수록 조기에 탈형 강도가 얻어져서, 장기 강도가 높게 되나, 바람직하게는 단위 시멘트량으로 300 ㎏/㎥ 이상, 물 시멘트비도 55 % 이하이다.
본 발명에 있어서, 본 발명의 혼화재를 배합한 모르타르 콘크리트는 형틀에성형하여 가열 양생을 행한다. 가열 양생 방법은 증기, 전열 및 열탕 등 그의 수단은 묻지 않으나, 이미 콘크리트 2 차 제품 공장에는 증기 양생의 설비가 있기 때문에, 증기 양생에 의한 방법이 바람직하고, 가열 온도는 높아도 100 ℃ 이며, 양생 온도가 높게 될수록 단시간에 얻어지는 강도는 크게 되나, 반대로 높게 되면 열팽창에 의한 균열이 되기 쉽게되므로 50 ℃ 이상이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 65 내지 95 ℃ 이다. 40 ℃ 미만에서는 강도 발현이 늦어지기 때문에 탈형까지의 시간이 길게 되어 조기 탈형의 목적에 적합하지 않게 되며, 100 ℃ 를 초과하는 온도는 증기에 의한 가열에서는 얻기 힘들게 됨으로, 현재 가지고 있는 증기 양생 설비를 사용할 수 없는 것과, 가열 속도를 빨리한 경우는 열팽창에 의한 균열이 보다 발생하기 쉽게됨으로 바람직하지 않다.
본 발명에 사용되는 시멘트의 종류는 각종 포틀랜드 시멘트, 비라이트 시멘트 및 각종 포틀랜드 시멘트에 슬래그, 플라이애쉬 또는 실리카 등을 혼합한 혼합 시멘트이며, 급경성의 시멘트에서는 작업 시간이 단축될 뿐이며, 강도 효과는 기대할 수 없으므로 사용은 바람직하지 않다.
또한, 본 발명의 시멘트 혼화재의 콘크리트에의 첨가 방법이나, 이겨서 혼합하는 방법은 상법으로 좋고, 특별히 제한은 받지 않으나, 시멘트 혼화재의 첨가 방법은 미리 각각의 분말 성분을 혼합하여 두고, 혹은 그의 혼합물을 현탁액으로서 모르타르나 콘크리트의 혼련시 믹서에 첨가하여도 좋고, 각각의 성분을 별개로 첨가하여 이겨서 혼합하여도 좋다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명하나, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않는다.
실시예 1
단위량으로서 물 360 g, 시멘트 1,000 g, 모래 1,500 g 및 감수제로 이룬 모르타르 배합을 사용하여 석고류, 황산 알루미늄, 명반석, 활성 실리카 등의 종류와 배합량을 바꾸어, 이겨서 낸 직후의 플로값이 200 ± 5 ㎜ 의 범위에 들어오도록 감수제의 배합량을 조정하여 모르타르를 혼련하여, 물 주입으로부터 60 분 후의 응결과, 가열 양생후의 탈형시의 압축 강도를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1 내지 표 3 에 제시하였다.
또한, 감수제량은 결과적으로 5 내지 20 g 의 범위에서 플로를 조절하였으나, 황산 알루미늄이나 명반석 및 활성 실리카의 배합량이 많을수록 감수제량은 증가하였다.
또한, 모르타르의 혼련 방법은 JIS R 5201 의 기계로 이기는 것과, 혼련 사발에 물을 넣어 저속으로 교반하면서, 각각 성분과 시멘트를 혼합한 것을 투입하여 30 초간 교반하고, 이어서 모래를 투입하여 저속으로 30 초간 교반한 후, 더욱이 60 초 고속 회전으로 혼련시켰다.
응결 측정은 ASTM C403 에 의한 프록터 관입 시험기를 사용하여 6 W × 6 L × 7 H ㎝ 의 용기에 모르타르를 성형하여, φ 1.6 ㎝ 의 관입침이 1 ㎝ 관입할 때의 압력 게이지의 수치를 측정하였다.
그리고, 모르타르의 혼련과 응결 시험은 20 ± 3 ℃ 및 RH 80 % 이상의 실내에서 행하였다.
압축 강도 시험용 공시체는 4 × 4 × 16 ㎝ 의 3 연(連)형틀에 돌출봉을 사용하여 성형하에 서두 양생 (혼련 뒤로부터 가열 양생 개시까지의 시간) 60 분 후, 증기 양생로에 넣어 30 분내에 65 ℃ 까지 승온시켜, 2.5 시간 동안 증기에 의한 가열 양생을 행한 후, 꺼내어 탈형하여 곧 뜨거운 중에 탈형 강도 (혼련에서 4 시간) 를 측정하였다.
또한, 탈형한 공시체를 20 ℃, RH 60 % 의 실내에서 기건(氣乾) 양생하여 재령(材齡) 28 일 강도로 측정하였다.
<사용 재료>
(1) 시멘트 : 덴끼 가가꾸고오교사제 보통 포틀랜드 시멘트
(2) 모 래 : 일본국 시이가다껜 히메가와 수이게이산 강모래
(3) 감수제 : 덴끼 가가꾸고오교사제 주성분 나프탈렌 술폰산염계 (액체)
A. 석고류
A-1 : II 형 무수 석고(플루오르산 발생부성석고, 브렌비표면적 4,000 ㎠/g)
A-2 : 2 수 석고 (시약, 비표면적 3,800 ㎠/g)
A-3 : 반수 석고 (2 수를 150 ℃ 에서 열처리, 브렌 비표면적 8,000 ㎠/g)
A-4 : 가용성 무수 석고(반수를 200℃ 에서 열처리, 브렌 비표면적 12,000 ㎠/g)
B. 황산 알루미늄 등
B-1 : 황산 알루미늄 18 수염 (공업용)
B-2 : 히로시마겐 미쓰야마의 명반석을 650 ℃ 에서 가소(假燒) (브렌 비표면적 6,800 ㎠/g 에 분쇄, 순도 90 %)
C. 활성 실리카 등
C-1 : 실리카퓸 (BET 법 비표면적 25 ㎡/g)
C-2 : 플라이애쉬퓸 (BET 법 비표면적 30 ㎡/g)
C-3 : 메타카올린 (BET 법 비표면적 1.4 ㎡/g)
C-4 : 에어로졸 (BET 법 비표면적 160 ㎡/g)
C-5 : 겉겨의 소각회 (BET 법 비표면적 1.5 ㎡/g)
표 1 및 표 2 에서, 석고류와 황산 알루미늄 등의 배합량을 일정하게 하고, 활성 실리카의 배합량을 증가시켜 가면, 그 종류에 불구하고 배합량이 많아질수록 응결은 촉진되어 4 시간 강도도 증대한다. 그리고, 활성 실리카는 0.01 중량부로부터 효과가 표시되어, 0.8 내지 1.0 중량부까지는 응결의 촉진과 4 시간 강도의 증대를 촉진하나, 그것을 초과하게 되면 효과는 변하지 않거나, 또는 동일 플로를 얻는데에 감수제의 배합량이 증가하기 때문에, 응결 및 4 시간 강도가 약간 저하하는 경향이 나타난다 (실험 번호 1-6 내지 1-37 참조).
표 2 에서 석고류 배합량을 변화시킨 경우에는 그 종류에 관계 없이 0.2 중량부에서 장기 강도의 개선이 인정되어 4 중량부까지는 응결이나 4 시간 강도에 큰 영향을 주지 않고 장기 강도를 증가시킨다. 그리고, 그 이상으로 되면 응결이 지연이 되어, 4 시간 강도가 저하하는 경향이 나타난다 (실험 번호 1-39 내지 1-55 참조).
표 3 에서, 황산 알루미늄 등은 그 종류에 관계 없이 0.1 중량부로부터 현저한 응결의 촉진과 4 시간 강도의 증가가 표시되어, 첨가량이 많게 될수록 현저하게 되나, 1.5 중량부를 초과하게 되면 장기 강도의 연신이 억제되는 경향이 나타난다 (실험 번호 1-56 내지 1-68 참조).
또한, 황산 알루미늄과 명반석을 조합하여도, 단독일 때의 배합량과 조합에 의한 배합량의 합량이 같으면, 동일한 응결 촉진과 4 시간 강도가 얻어진다 (실험 번호 1-65, 1-66 과 1-69, 1-70 의 비교).
실험 번호 석고류 황산 알루미늄 및 명반석 활성 실리카 압력 게이지 수치 강도 (N/㎟) 비고
4 시간 28 일
1-11-21-31-41-5 - 0A-1 2.0- 0- 0A-1 2.0 - 0- 0B-1 1.0- 0B-1 1.0 - 0- 0- 0C-1 0.5- 15321816 12.06.218.711.515.2 50.555.244.650.953.1 비교예〃〃〃〃
1-61-71-81-91-101-111-121-13 A-1 2.0〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃 B-1 1.0〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃 C-1 0.05〃 0.10〃 0.30〃 0.50〃 0.80〃 1.00〃 1.50〃 2.00 2230425356575553 17.918.720.621.822.122.521.020.0 53.454.455.755.956.454.955.053.1 실시예〃〃〃〃〃〃〃
1-141-151-161-171-181-191-201-21 A-1 2.0〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃 B-1 1.0〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃 C-2 0.05〃 0.10〃 0.30〃 0.50〃 0.80〃 1.00〃 1.50〃 2.00 2532445559585551 18.119.220.921.822.923.620.119.7 51.452.352.751.852.452.051.851.2 실시예〃〃〃〃〃〃〃
1-221-231-241-251-261-271-281-281-29 A-1 2.0〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃 B-1 1.0〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃 C-3 0.05〃 0.10〃 0.30〃 0.50〃 0.80〃 1.00〃 1.50〃 1.50〃 2.00 182328394552535352 15.116.717.318.619.620.721.321.320.6 52.352.653.052.454.052.651.051.050.8 실시예〃〃〃〃〃〃〃〃
실험 번호 석고류 황산 알루미늄 및 명반석 활성 실리카 압력 게이지 수치 강도 (N/㎟) 비고
4 시간 28 일
1-301-311-321-331-34 A-1 2.0〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃 B-1 1.0〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃 C-4 0.05〃 0.10〃 0.30〃 0.50〃 0.80 2835484246 16.819.421.323.625.8 54.355.256.055.856.4 실시예〃〃〃〃
1-351-361-37 A-1 2.0〃 〃〃 〃 B-1 1.0〃 〃〃 〃 C-5 1.00〃 1.50〃 2.00 524845 20.019.118.3 55.954.253.3 실시예〃〃
1-38 - 0 B-1 1.0 C-1 0.5 58 19.0 43.2 비교예
1-391-401-411-42 A-1 0.2〃 0.5〃 1.0〃 1.5 B-1 1.0〃 〃〃 〃〃 〃 C-1 0.5〃 〃〃 〃〃 〃 56575554 19.620.723.521.9 49.852.653.856.0 실시예〃〃〃
1-431-441-451-46 A-1 3.0〃 4.0〃 5.0〃 6.0 B-1 1.0〃 〃〃 〃〃 〃 C-1 0.5〃 〃〃 〃〃 〃 49422418 20.619.013.410.5 57.158.259.961.4 실시예〃〃〃
1-471-481-49 A-4 0.2〃 0.5〃 1.0 B-1 1.0〃 〃〃 〃 C-1 0.5〃 〃〃 〃 586063 19.920.721.8 46.049.651.6 실시예〃〃
1-501-511-52 A-3 1.5〃 2.0〃 3.0 B-1 1.0〃 〃〃 〃 C-1 0.5〃 〃〃 〃 575559 20.720.018.4 52.152.453.0 실시예〃〃
1-531-541-55 A-2 4.0〃 5.0〃 6.0 B-1 1.0〃 〃〃 〃 C-1 0.5〃 〃〃 〃 423121 16.312.49.2 54.655.253.5 실시예〃〃
실험 번호 석고류 황산 알루미늄 및 명반석 활성 실리카 압력 게이지 수치 강도 (N/㎟) 비고
4 시간 28 일
1-56 A-1 2.0 B-1 0.1 - 0 6 7.3 52.8 비교예
1-571-581-591-601-611-62 A-1 2.0〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃 B-1 0.1〃 0.3〃 0.5〃 1.5〃 2.0〃 2.5 C-1 0.5〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃 172941597291 13.019.321.023.125.828.3 53.754.452.250.946.342.3 실시예〃〃〃〃〃
1-631-641-651-661-671-68 A-2 2.0〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃 B-2 0.1〃 0.3〃 0.5〃 1.5〃 2.0〃 2.5 C-1 0.5〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃〃 〃 142335485672 12.817.619.022.524.024.7 51.952.352.750.647.243.9 실시예〃〃〃〃〃
1-69 A-2 2.0 B-1 0.15B-2 0.35 C-1 0.5 36 19.2 52.1 실시예
1-70 A-2 2.0 B-1 1.0B-2 0.5 C-1 0.5 47 22.3 50.9 실시예
1-71 A-1 0.2 B-1 0.1 - 0 16 12.7 50.0 비교예
1-721-731-741-751-76 A-1 0.2〃 1.5〃 3〃 4〃 5 B-1 0.1〃 0.9〃 1.2〃 1.5〃 2 C-1 0.05〃 0.3〃 0.7〃 1.0〃 1.5 2050566779 17.520.222.826.128.1 51.953.457.651.147.0 실시예〃〃〃〃
(주) a. 석고류, 황산 알루미늄, 명반석, 활성 실리카 등은 시멘트 100중량부에 대한 중량부임.b. 석고류, 황산 알루미늄, 명반석은 무수물 환산 수치임.c. 명반석은 또한 순도도 환산 수치임.
실시예 2
표 3 의 실험 번호 1-71, 1-72, 1-73 의 모르타르를 사용하여, 알칼리 금속의 알루민산염 또는 알칼리 금속의 규산염의 종류와 첨가량을 바꾸어 실시예 1 과 동일한 시험을 행하였다. 그 결과를 표 4 에 제시하였다.
<사용 재료>
D-1 : 알루민산나트륨 무수염 (시약)
D-2 : 알루민산칼륨 무수염 (시약)
D-3 : 규산소다 무수염 (시약)
표 4 에서, 본 발명에 있어서 알칼리 금속염의 알루민산염 등의 응결 촉진과 4 시간 강도의 증대 효과는 현저하게 표시된다 (실험 번호 2-1, 2-2 와 2-3, 2-4 비교). 그리고, 알칼리 금속염의 알루민산염 등의 응결 촉진과 4 시간 강도의 증대 효과는 0.04 중량부로부터 인정이 되어, 배합량이 많아질수록 현저하게 되나, 0.6 중량부를 초과하게 되면 장기 강도가 저하된다 (실험 번호 2-5 내지 2-12 참조).
실험 번호 콘크리트의 종류 알칼리 금속의 알루민산, 규산염 압력 게이지 수치 강도 (N/㎟) 비고
4 시간 28 일
2-12-2 1-71〃 D-2 0.2〃 0.4 1617 13.113.4 50.849.1 비교예〃
2-32-4 1-72〃 D-2 0.2〃 0.4 2536 19.721.6 51.449.8 실시예〃
2-52-62-72-82-92-102-112-12 1-73〃〃〃〃〃〃〃 D-1 0.04〃 0.08〃 0.15〃 0.2〃 0.4〃 0.6〃 0.8〃 1.0 535661687789101142 21.822.724.325.926.928.330.529.3 54.154.553.253.952.151.448.945.7 실시예〃〃〃〃〃〃〃
2-132-14 1-73〃 D-3 0.2〃 0.4 6270 23.124.5 52.250.8 실시예〃
(주) a. 석고류, 황산 알루미늄, 활성 실리카, 알칼리 금속의 알루민산염 등은 시멘트 100 중량부에 대한 중량부임.b. 황산 알루미늄석은 무수물 환산 수치임.
실시예 3
표 5 에 표시한 콘크리트 배합을 사용하여, 석고류로서 A-1, 황산 알루미늄 B-1, 명반석 B-2, 활성 실리카로서 C-1, 알칼리 금속의 알루민산염으로서 D-1 을 임의로 조합하여 배합량을 바꾸어서 콘크리트를 혼련한 후, φ 15 × 30 ㎝ 의 형틀에서 콘크리트를 성형하여, 서두 양생 기간 (혼련 후로부터 가열 양생 개시까지의 시간) 을 바꾸어, 증기에서 급속 가열을 행한 경우의 열 팽창 균열의 발생 시험을 행하였다.
급속 가열은 증기 양생조를 미리 75 ℃ 에 설정하여 두고, 2.5 시간 동안 증기 양생하여 탈형하고, 열 팽창의 발생의 유무를 조사하였다.
더욱이, 일부 탈형시의 압축 강도도 측정하였다. 그 결과를 표 6 에 제시하였다.
또한, 콘크리트는 용량 200 리터의 유성(遊星)형의 강제 혼련 믹서를 사용하여 100 리터분의 콘크리트를 20 ± 3 ℃ 의 실내에서 혼련하였다.
석고류 등의 각종 성분은 시멘트에 미리 혼합하여 두고, 쇄석이나 모래와 공련 (空練) 하면서 혼련시키며, 물을 투입하여 슬럼프는 규정의 범위치에 넣어, 실시예에서 사용한 감수제를 임의로 가감하여, 후첨가 방식에 의해 조절하였다.
또한, 혼련 시간은 혼련수를 투입하여 120 초간 이겨서 마무리 하였다.
최대 골재 치수 (㎜) 세골재 율 (%) 물 시멘트 비 (%) 슬럼프 (㎝) 단위량 (㎏/㎥)
물 시멘트 모래 쇄석
25 45 44 8±2 163 370 825 1016
표 6 에서 열 팽창에 의한 균열이 발생하고 있는 것은 연한중에 가열이 된 것으로 또 박아넣는 등의 작업이 가능한 것을 의미한다.
본 발명에서는 짧아도 30 분 정도의 작업 시간을 확보하면서, 급격한 가열 양성에 의한 열 팽창 균열을 억제하여, 단시간 강도를 증진하는 것이 표시된다.
실험 번호 각종 성분 양생 개시 시간 (분) 과 열 균열의 유·무 탈형 강도 (N/㎟) 비고
A-1 B-1 B-2 C-1 D-1 20 분 30 분 40 분 50 분 60 분
3-1 - - - - - 유 유 유 유 ※유 1.0 비교예
3-2 0.5 0.5 - - - 유 유 유 유 ※유 3.5 〃
3-3 0.5 0.5 - 0.1 - 유 유 유 유 ※근소 10.6 실시예
3-4 0.5 0.1 - 0.1 0.4 유 유 유 유 ※무 14.3 〃
3-5 1.0 0.5 - 0.2 - 유 유 유 유 ※무 12.2 〃
3-6 1.5 1.0 - 0.5 - 유 유 근소 ※무 16.7 〃
3-7 1.5 - 1.0 0.5 - 유 유 근소 ※무 16.9 〃
3-8 1.5 - 1.0 0.5 0.4 유 근소 ※무 20.4 〃
3-9 3.0 1.5 - 0.8 - 유 근소 ※무 18.6 〃
3-10 3.0 1.5 - 0.8 0.4 유 ※무 24.0 〃
3-11 6.0 2.0 - 1.0 - 유 유 유 유 ※근소 11.8 〃
3-12 6.0 2.0 - 1.0 0.4 유 유 유 ※무 16.9 〃
(주) a. 황산 알루미늄, 명반석, 활성 실리카, 알칼리 금속의 알루민산염 등은 시멘트 100 중량부에 대한 중량부임.b. 황산 알루미늄, 명반석은 무수물 환산 수치임.c. 명반석은 또한 순도도 환산 수치임.d. ※ 표시에 대하여는 탈형 강도도 측정함.e. 유 : 상반분에 전주위에 균열 발생.근소 : 짧은 균열이 수 개 발생.무 : 균열 없음.
실시예 4
표 1 의 실험 번호 1-1, 1-7 및 표 4 의 실험 번호 2-8 의 모르타르를 사용하여, 포졸란 물질과 잠재 수경성 물질의 종류와 첨가량을 바꾸어, 실시예 1 과 동일한 시험을 행하였다. 그 결과를 표 7 에 제사하였다. 단, 측정 항목은 4 시간 강도와 28 일 강도로 하였다.
<사용 재료>
E-1 : 벤토나이트를 1,200 ℃ 로 소성하여 분말도 4,500 ㎠/g 로 분쇄한 것
E-2 : 산성 백토를 800 ℃ 로 소성하여 5,000 ㎠/g 로 분쇄한 것
E-3 : 시판의 플라이애쉬 (분말도 4,500 ㎠/g)
E-4 : 고로 슬래그 (분말도 4,500 ㎠/g)
실험 번호 콘크리트의 종류 포졸란 물질등 강도 (N/㎟) 비고
4 시간 28 일
4-1 1-1 E-1 2.0 12.1 50.8 비교예
4-24-34-44-54-6 1-7〃〃〃〃 E-1 0.1〃 0.5〃 1.0〃 1.5〃 2.0 19.221.422.322.522.4 55.356.857.658.058.1 실시예〃〃〃〃
4-74-84-94-104-11 1-7〃〃〃〃 E-4 0.1〃 0.5〃 1.0〃 1.5〃 2.0 19.021.621.922.622.6 55.456.357.057.858.0 실시예〃〃〃〃
4-124-134-144-154-16 2-8〃〃〃〃 E-2 0.1〃 0.5〃 1.0〃 1.5〃 2.0 27.028.229.330.630.2 54.355.656.056.956.8 실시예〃〃〃〃
4-17 2-8 E-1 0.5 29.4 58.0 실시예
4-184-194-204-21 2-8〃〃〃 E-3 0.1〃 0.5〃 1.5〃 2.0 26.727.929.330.0 54.555.957.957.5 실시예〃〃〃
4-22 2-8 E-4 0.5 30.2 57.8 실시예
표 7 로부터, 포졸란 물질만을 첨가한 실험 번호 4-1 에서는 첨가량이 적은 것도 있으며, 거의 강도적인 첨가 효과는 표시되지 않는다. 이것에 대하여 본 발명에서는 0.1 중량부로부터 첨가 효과가 나타나 첨가량을 증가시키면 강도도 순차 증대하나, 2 중량부를 초과하여 첨가하여도 이 이상의 강도의 증가는 기대할 수 없는 것이 표시된다.
석고류와 황산 알루미늄 및/또는 명반석과 활성 실리카류를 주성분으로 하는 본원 발명의 시멘트 혼화재를 모르타르나 콘크리트에 배합함으로써 모르타르나 콘크리트의 응결 속도를 빨리하고, 서두 양생 시간을 보다 단축시켜, 가열 양생에 있어서 열 팽창 균열의 억제와 단시간 강도를 높혀, 또 장기 강도의 저하가 없는 모르타르나 콘크리트를 제조할 수가 있다.
더욱이, 알칼리 금속의 알루민산염이나 알칼리 금속의 규산염을 병용함으로써 응결 시간이 더욱 단축되어, 열 팽창 균열의 억제와 단시간 강도도 높이는 효과를 조장할 수가 있다. 또한, 포졸란 물질이나 잠재 수경성 물질을 병용함으로써 단시간 강도와 장기 강도를 증대시킬 수가 있다.
따라서, 콘크리트 2 차 제품 공장에 있어서는 모르타르, 콘크리트의 혼련에서 탈형까지의 제조 사이클을 단축할 수 있으며 더욱이 생산 효율을 높이는 것이 가능하다.

Claims (5)

  1. 석고류와,
    황산 알루미늄, 명반석, 또는 이들의 혼합물과,
    활성 실리카를 함유하는 것을 특징으로 하는 시멘트 혼화재.
  2. 제 1 항에 있어서, 알칼리 금속의 알루민산염 또는 알칼리 금속의 규산염 1 종 또는 2 종 이상을 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 시멘트 혼화재.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 포졸란 물질, 잠재 수경성 물질 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 시멘트 혼화재.
  4. 시멘트와, 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 의한 시멘트 혼화재를 함유하는 것을 특징으로 하는 시멘트 조성물.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 의한 시멘트 혼화재를 사용하여, 모르타르 또는 콘크리트를 혼련하여 형틀에 성형시킨 후, 40 내지 100 ℃ 에서 가열 양생하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 제품의 제조 방법.
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