KR100510875B1

KR100510875B1 - 고유동 콘크리트 제조를 위한 시멘트 혼합재 조성물

Info

Publication number: KR100510875B1
Application number: KR10-2003-0019676A
Authority: KR
Inventors: 정권수
Original assignee: 주식회사 금륜
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2005-08-30
Also published as: KR20040084533A

Abstract

본 발명은 시멘트 관련 기술에 관한 것으로, 특히 시멘트 혼합재 조성물에 관한 것이며, 더 자세히는 고유동 콘크리트 제조를 위한 시멘트 혼합재 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 콘크리트의 유동성을 향상시킬 수 있는 콘크리트 전용 시멘트 혼합재 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 포졸란 물질 40∼59 중량%, 시멘트 입자의 분말도 보다 높은 분말도를 가지는 무기질 분말 40∼59 중량%, 분말형 고성능 감수제 0.3∼1 중량%를 포함하는 콘크리트 전용 시멘트 혼합재 조성물이 제공된다.

Description

고유동 콘크리트 제조를 위한 시멘트 혼합재 조성물{CEMENT ADMIXTURE COMPOSITE FOR HIGH FLOWABILITY CONCRETE FABRICATION}

본 발명은 시멘트 관련 기술에 관한 것으로, 특히 시멘트 혼합재 조성물에 관한 것이며, 더 자세히는 고유동 콘크리트 제조를 위한 시멘트 혼합재 조성물에 관한 것이다.

콘크리트 제조시 통상적으로 천연 포졸란(pozzolan) 재료, 실리카흄(silica fume), 플라이애쉬(Fly-ash), 고로슬래그미분말 등을 혼합재로 사용하고 있다. 이러한 시멘트 혼합재는 상대적으로 고가인 시멘트의 사용량을 줄이면서, 콘크리트의 강도발현, 화학저항성 증대, 동결융해 저항성 증대, 콘크리트의 수화열 저감을 통한 수화열에 의한 콘크리트 균열 방지 등의 내구성 향상 작용을 하여 콘크리트의 성능 향상에 기여하는 바가 크기 때문에 그 수요가 점차 늘어나고 있는 추세이다.

특히, 레미콘(콘크리트 제조 공장에서 아직 굳지 않은 상태로 차에 실어 그 속에서 뒤섞으며 현장으로 배달하는 콘크리트) 전용 시멘트 혼합재로서 플라이애쉬, 고로슬래그미분말 등을 주로 사용하고 있다.

이러한 시멘트 혼합재들은 레미콘 공장에서 시멘트 일부를 대체하여 사용함으로서 원가절감에 기여하고 있다. 그러나, 최근에 건설되고 있는 건설 구조물의 고층화, 대형화, 밀실화 추세에 따라 유동성이 높은 콘크리트가 요구되고 있는 반면, 기존의 시멘트 혼합재로는 고유동 콘크리트에 적합한 슬럼프를 확보하기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 콘크리트의 유동성을 향상시킬 수 있는 콘크리트 전용 시멘트 혼합재 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 열병합 발전소 애쉬 40∼59 중량%, 4,000∼5,000cm²/g의 분말도를 가지는 석회석 분말 40∼59 중량%, 분말형 고성능 감수제 0.3∼1 중량%를 포함하는 콘크리트 전용 시멘트 혼합재 조성물이 제공된다.

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또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기의 콘크리트 전용 시멘트 혼합재 조성물을 이용한 레미콘에 있어서, 콘크리트 전용 시멘트 혼합재 조성물을 시멘트 중량대비 10∼50% 만큼 배합한 것을 특징으로 하는 레미콘이 제공된다.

이하, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 보다 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예를 소개하기로 한다.

하기의 제1 및 제2 실시예는 본원발명의 시멘트 혼합재의 물성(슬럼프, 압축강도)과 그를 구성하는 각 성분의 바람직한 구성비를 파악하기 위한 수 많은 실험 중 일부를 나타낸 것이다.

제1 실시예

하기의 표 1은 레미콘 압축강도 240kg/cm², 슬럼프 15cm인 콘크리트(보통강도 콘크리트)의 표준양생 시험 결과를 나타낸 것이다.

상기 표 1에서, NO.1은 현재 레미콘 공장에서 사용하고 있는 규격으로, 시멘트 혼합재로서 플라이 애쉬(FA)를 사용한 경우이다(종래기술). 한편, NO.2는 다른 조건은 동일한 상태에서 시멘트 혼합재를 열병합 발전소 애쉬, 석회석 분말(분말도 4,000∼5,000cm²/g), 분말형 고성능 감수제의 혼합물로 대체한 경우이다(본 발명). 또한, NO.3은 NO.2와 동일한 시멘트 혼합재를 사용하되, NO.1의 슬럼프 요건에 맞추어 단위수량(W)을 줄인 경우이다(본 발명).

NO.2의 경우, NO.1과 비교할 때 콘크리트의 유동성 및 작업성의 판단 기준인 슬럼프에서 4cm만큼 높은 수치를 나타내고 있어 콘크리트 유동성이 향상됨을 확인할 수 있으며, 압축강도면에서도 NO.1에 비해 떨어지지 않음을 확인할 수 있다.

NO.3의 경우, NO.1과 비교할 때 슬럼프는 동일하나, 단위수량(W)을 NO.1에 비해 8㎏/㎥ 만큼 줄일 수 있었으며, 압축강도면에서 설계강도의 기준이 되는 28일 강도가 NO.1에 비해 약 12% 증가하고, 콘크리트의 거푸집 존치기간을 결정하는 초기강도(7일 강도)에서도 약 11%의 강도 증진을 보였다. 이처럼 종래의 혼합재 사용시에 비해 단위수량을 저감할 수 있다는 것은 콘크리트의 화학저항성, 동결융해저항성 등의 내구성을 증대하는 부수적인 효과를 얻을 수 있다.

다시 말해, 단위수량(W)의 감소는 콘크리트의 W/B(단위수량/결합재량)를 낮게 가져갈 수 있도록 함으로써 콘크리트의 강도를 증진시킬 수 있으며, 이에 따라 콘크리트 용적중 단위수량(W)이 차지하는 양이 적으므로 고내구성의 콘크리트의 구현이 가능하다.

상기 표 1에서 설명하지 않은 C는 시멘트, S는 모래, G는 자갈, AD는 액상 AE감수제를 각각 나타낸 것이며, 단위는 ㎏/㎥이다.

제2 실시예

하기의 표 2는 레미콘 압축강도 400kg/cm², 슬럼프 18cm인 콘크리트(고강도 콘크리트)의 표준양생 시험 결과를 나타낸 것이다.

상기 표 2에서, NO.4은 현재 레미콘 공장에서 사용하고 있는 규격으로, 시멘트 혼합재로서 플라이 애쉬(FA)를 사용한 경우이다(종래기술). 한편, NO.5는 다른 조건은 동일한 상태에서 시멘트 혼합재를 열병합 발전소 애쉬, 석회석 분말, 분말형 고성능 감수제의 혼합물로 대체한 경우이다(본 발명). 또한, NO.6은 NO.5와 동일한 시멘트 혼합재를 사용하되, NO.4의 슬럼프 요건에 맞추어 단위수량(W)을 줄인 경우이다(본 발명).

NO.5의 경우, NO.4와 비교할 때 슬럼프가 4cm 만큼 높은 수치를 나타내고 있어 콘크리트 유동성이 향상됨을 확인할 수 있으며, 압축강도면에서도 NO.4에 비해 떨어지지 않음을 확인할 수 있다.

NO.6의 경우, NO.4와 비교할 때 슬럼프는 동일하나, 단위수량(W)을 NO.4에 비해 11㎏/㎥ 만큼 줄일 수 있었으며, 28일 강도 및 7일 강도가 NO.4에 비해 각각 약 10% 정도 증가함을 확인할 수 있었다. 이러한 단위수량(W)의 저감은 콘크리트의 내구성 증대를 의미한다.

한편, NO.6의 경우, NO.4에 비해 압축강도가 높아 시멘트의 배합비를 줄이고 그 만큼 혼합재의 사용량을 증가시키는 배합도 가능하기 때문에 고강도 콘크리트의 문제점인 수화열에 의한 크랙을 줄일 수 있을 뿐만아니라, 단위 시멘트량의 저감에 의한 원가 절감을 기대할 수 있다.

상기와 같은 실험을 반복 실시함으로써 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 고유동 콘크리트 제조용 시멘트 혼합재의 조성비가 열병합 발전소 애쉬 40∼59 중량%, 석회석 분말(분말도 4,000∼5,000cm²/g) 40∼59 중량%, 분말형 고성능 감수제 0.3∼1 중량% 임을 도출할 수 있었다.

본 발명의 시멘트 혼합재의 경우, 물리적으로 시멘트 입자의 공극을 충전하는 석회석 분말에 의해 강도가 발현되고, 화학적으로 열병합 발전소 애쉬의 포졸란 반응에 의해 강도가 발현되므로, 상호 상승작용에 의해 초기 및 장기 강도의 증진이 가능한 것이다.

석회석 분말은 시멘트 입자 사이의 공극을 충전하는 작용을 한다. 이를 위해 석회석 분말의 분말도는 시멘트 분말도인 3,000∼3,800cm²/g 보다 높은 4,000∼5,000cm²/g를 유지하는 것이 바람직하다. 이는 석회석 분말의 분말도가 4000cm²/g 보다 낮으면 시멘트 입자의 공극을 충전하기 어렵고, 5000cm²/g 보다 분말도가 높으면 유동성 확보에는 효율적이나 석회석 분말의 분쇄 비용이 크게 증가하여 경제성이 떨어지기 때문이다. 시멘트 입자의 공극에 충전된 석회석 분말의 입자는 시멘트 입자 간의 마찰저항을 저감하고, 분체와 골재 간의 마찰 저항도 감소시켜 콘크리트의 유동성을 향상시킬 수 있으며, 슬럼프를 증가시켜 단위수량을 저감할 수 있게 함으로써 고내구성의 콘크리트를 구현할 수 있도록 한다. 석회석 분말은 물리적 특성만을 제공하기 때문에 분말도가 같은 다른 무기질 재료(예컨대, 모래, 규사 분말 등)로 대체할 수 있다.

한편, 열병합 발전소 애쉬는 포졸란 반응을 유도하는 작용을 한다. 포졸란 물질로 열병합 발전소 애쉬를 선택한 것은 화력 발전소 애쉬(플라이 애쉬)에 비해 시멘트와의 반응성(예컨대, 굳는 성질)이 우수하기 때문이며, 화학적 특성만을 제공하기 때문에 기존의 플라이 애쉬를 비롯한 다른 포졸란 물질로 이를 대체할 수 있다.

그리고, 분말형 고성능 감수제는 석회석 분말의 볼 베어링 효과를 증진시키는 작용을 한다. 분말형 고성능 감수제의 성분비가 0.3 중량% 보다 낮으면 콘크리트의 유동성 확보가 어려우며, 1 중량% 보다 높으면 재료 분리 현상이 일어나 강도 발현이 어렵다.

한편, 열병합 발전소 애쉬(또는 다른 포졸란 물질)와 석회석 분말(또는 다른 무기질 재료)의 성분비를 각각 40∼59 중량%로 설정한 이유는 두 성분 중 어느 하나가 과다하게 많거나 적을 경우, 콘크리트의 유동성 및 강도발현을 모두 취하기 어렵기 때문이다.

상기와 같은 본 발명의 시멘트 혼합재를 배합하여 고유동 콘크리트를 제조할 때, 시멘트 중량대비 10∼50% 정도를 혼합하는 것이 바람직하며, 시멘트 슬러지, 폐도자기 분쇄물, 고령토, 제지 애쉬 등을 혼합재에 포함시켜 원가 절감을 이룰 수 있다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

예컨대, 전술한 실시예에서는 석회석 분말의 분말도를 4,000∼5,000cm²/g로 설정하는 경우를 일례로 들었으나, 여기에는 경제성 등 기술적인 사항이 아닌 부분이 고려되어 있으므로, 본 발명에서 석회석 분말로 대표되는 무기질 분말의 분말도는 콘크리트에 사용되는 시멘트 입자의 분말도 보다 큰 경우라면 본 발명의 기술적 원리에 부합된다.

전술한 본 발명은 콘크리트의 유동성 증대, 단위수량 저감, 수화열 저감, 화학 저항성 증대, 동결융해 저항성 증대 등을 통해 콘크리트의 내구성 향상을 도모할 수 있으며, 폐자원의 적극적 활용이라는 측면에서 레미콘 공장의 원가 절감 및 환경 보호에도 일익을 담당하는 효과를 기대할 수 있다.

Claims

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열병합 발전소 애쉬 40∼59 중량%, 4,000∼5,000cm²/g의 분말도를 가지는 석회석 분말 40∼59 중량%, 분말형 고성능 감수제 0.3∼1 중량%를 포함하는 콘크리트 전용 시멘트 혼합재 조성물.
제5항의 콘크리트 전용 시멘트 혼합재 조성물을 이용한 레미콘에 있어서,

상기 콘크리트 전용 시멘트 혼합재 조성물을 시멘트 중량대비 10∼50% 만큼 배합한 것을 특징으로 하는 레미콘.