KR100615826B1

KR100615826B1 - 응결촉진형 혼화제 조성물 및 이를 함유하는 조기강도발현형 콘크리트 조성물

Info

Publication number: KR100615826B1
Application number: KR1020030067805A
Authority: KR
Inventors: 박원규; 한형섭; 정삼룡; 이승훈; 김규동
Original assignee: 동남기업 주식회사; 삼성물산 주식회사
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2006-08-25
Also published as: KR20050031605A

Abstract

콘크리트의 조기 경화특성을 향상시킬 수 있는 혼화제 조성물과 이를 함유하는 콘크리트 조성물이 개시되어 있다. 상술한 혼화제 조성물은 티오시안 나트륨(NaSCN)과 감수제를 포함한다. 여기에 슬럼프 로스(slump loss)를 방지하기 위한 슬럼프 유지제, 조강성을 더욱 향상시키기 위한 조강성 증강제를 더 첨가할 수 있다. 그리고 상술한 혼화제 조성물과 결합재, 물, 모래, 자갈을 가지는 콘크리트 조성물을 제공한다. 이에 의하면 현저하게 개선된 콘크리트의 조기강도 발현성능을 달성할 수 있다. 따라서, 건설현장에서의 전체 공사기간을 단축할 수 있으며, 이에 따라 발생하는 공사 현장의 관리비나 공기단축에 따른 금융비용을 줄일 수 있어 경제적인 효과를 얻을 수 있다.

Description

응결촉진형 혼화제 조성물 및 이를 함유하는 조기강도 발현형 콘크리트 조성물{SET ACCELERATING TYPE ADMIXTURE COMPOSITION AND CONCRETE COMPOSITION FOR REVEALING HIGH EARLY STRENGTH COMPRISING THE SAME}

본 발명은 콘크리트에 사용되는 혼화제 조성물 및 이를 포함하는 콘크리트 조성물에 대한 것으로, 보다 상세하게는 콘크리트의 조기강도 발현특성을 현저하게 향상시킬 수 있는 혼화제 조성물 및 이를 사용한 조강 콘크리트 조성물에 관한 것이다.

콘크리트 골조공사에 있어서, 콘크리트 타설 후 강도 등에 있어서 일정한 품질기준을 만족하면 거푸집을 해체하고 이후의 공정을 진행하게 된다. 따라서 품질기준을 만족하면서 동시에 전체공정에 소요되는 시간을 단축하기 위해서는, 콘크리트 타설 후 일정한 기준강도에 이르는 시기를 단축할 수 있는 조기 경화형 콘크리트 조성물의 개발이 요구된다.

콘크리트 표준 시방서에는 콘크리트 골조공사에 있어 거푸집을 해체하기 위한 최소한의 강도기준을 수직 부재의 경우 5 MPa(50 ㎏f/㎠)로, 수평 부재의 경우 설계기준강도의 2/3이상 또는 14 Mpa(140 ㎏f/㎠)로 규정하고 있다. 이러한 규정 은 콘크리트 골조공사에서 거푸집 해체를 위한 강도 기준일 뿐만 아니라, 한중(寒中) 시공시에 초기 동해를 방지하기 위한 품질확보 차원에서도 중요한 역할을 한다.

건설현장에서 일반적으로 사용하는 콘크리트는 설계강도 21~35 MPa(210~350 ㎏f/㎠)의 강도수준을 가지고 있으며, 종래의 기술에 의하는 경우 거푸집 해체기준인 5 Mpa(50 ㎏f/㎠)에 도달하는 시기는 콘크리트 타설 후 최소한 2일 이상이 소요되어야만 한다.

그러나 실무 현장에서는 골조공사의 공기를 단축하기 위하여, 콘크리트의 강도가 거푸집 해체기준강도에 도달하기 이전에 구조체의 거푸집을 무분별하게 제거하고 있고 이로 인해 콘크리트 구조물의 품질저하를 초래하고 있는 실정이다. 이러한 문제점을 극복하고, 품질기준을 만족하면서 거푸집 해체시기를 앞당기기 위해서 고강도 콘크리트(설계기준강도 40 Mpa 이상)를 사용하는 방법, 조강용 시멘트를 사용하는 방법, 또는 양생방법을 개선하는 방법 등이 제안되고 있다.

예를 들면, 국제공개특허 제WO1999/07647호(대한민국 공개특허 제2000-64260호)에는 포틀랜드 시멘트 또는 혼합시멘트에 대하여, 4N 염산소비량이 70∼500 ㎖인 생석회 덩어리를 브레인비 표면적당 3000 ㎠/g 이상으로 분쇄한 생석회 분말을 CaO 환산하여 3∼15 중량% 첨가하거나, 이것에 알칼리금속의 황산염을 10 중량% 이하로 첨가하는 시멘트 조성물이 개시되어 있다. 전술한 시멘트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 조성물을 사용하면, 콘크리트를 타설한 후에는 조기에 경화가 가능하여 거푸집을 조기에 탈형할 수 있게 된다.

그러나 거푸집의 조기 탈형을 위하여, 상기 고강도 콘크리트를 사용하는 방법, 조강용 시멘트를 사용하는 방법, 또는 양생방법을 개선하는 방법은 간단하지 않고, 또한 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 제1 목적은 콘크리트의 조기 경화특성을 향상시킬 수 있는 혼화제 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은 상기 혼화제 조성물을 함유하는 콘크리트 조성물을 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 제1 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 티오시안 나트륨(NaSCN)과 감수제를 포함하는 혼화제 조성물을 제공한다. 여기서, 감수제는 리그닌계 감수제, 나프탈렌계 감수제, 멜라민계 감수제, 또는 폴리카르본산계 감수제 중에서 하나 이상을 사용할 수 있으며, 티오시안 나트륨과 감수제만을 사용하는 경우, 티오시안 나트륨 1 내지 20 중량%와 감수제 80 내지 99 중량%를 사용한다.

그리고 슬럼프 로스(slump loss)를 방지하기 위하여 상기 혼화제 조성물에 슬럼프 유지제 2 내지 10 중량%를 더 포함할 수 있다. 상술한 슬럼프 유지제로는 무수 말레인산(Maleic Anhydride: MA), 폴리에틸렌 글리콜(PolyEthylene Glycol: PEG), 메타아크릴산(MethAcrylic Acid: MAA), 메틸 메타아크릴레이트(Methyl MethAcrylate: MMA), 아크릴 아마이드(acryl amide), 아크릴산(Acrylic Acid: AA), 또는 아크릴 아마이드 중에서 하나 이상을 선택하여 사용한다.

또한, 조강성을 더욱 향상시키기 위하여 티오시안 나트륨과 감수제를 포함하는 혼화제 조성물에 대하여 소위 조강성 증강제 1 내지 5 중량%를 더 포함할 수 있다. 상술한 조강성 증강제로는 트리에탄올아민(Tri Ethanol Amine: TEA), 황산칼륨(K₂SO₄), 디에틸렌 글리콜(DiEthylene Glycol: DEG), 질산칼슘(Ca(NO₂) ₂)을 사용할 수 있다.

바람직하게는 상술한 슬럼프 유지제와 조강성 증강제를 함께 첨가하여 사용하며, 슬럼프 유지제와 조강성 증가제를 추가하는 만큼 상기 감수제의 사용량을 적게 조절한다.

상술한 본 발명의 제2 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상술한 시멘트 혼화제 조성물을 포함하는 콘크리트 조성물을 제공한다. 구체적으로 콘크리트 조성물은 시멘트 및 혼화재로 이루어진 군으로 선택되는 적어도 하나를 포함하는 결합재, 물, 모래, 자갈, 그리고 상술한 혼화제 조성물을 함유하고, 상술한 혼화제 조성물은 결합재 100 중량부에 대하여 0.3 내지 3 중량부 사용한다.

본 발명에 의한 혼화제 조성물을 사용하면, 현저하게 개선된 콘크리트의 조기강도 발현성능을 달성할 수 있다. 따라서, 거푸집 해체시기 및 골조 공정에서 층당 공사기간을 단축하면서도 콘크리트 표준 시방서에 명시된 품질관리 기준을 만족하는 고품질의 구조물 시공이 가능해진다. 결국 건설현장에서의 전체 공사기간을 단축할 수 있으며, 이에 따라 발생하는 공사 현장의 관리비나 공기단축에 따른 금융비용을 줄일 수 있어 경제적인 효과를 얻을 수 있다.

이하에서 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 티오시안 나트륨과 감수제를 포함하는 콘크리트 조기 경화용 혼화제 조성물을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 혼화제 조성물은 우선 티오시안 나트륨(NaSCN)을 포함한다.

종래 기술과 달리, 혼화제 조성물에 티오시안 나트륨을 사용함으로서 콘크리트의 충분한 조강성을 확보할 수 있다. 상기 티오시안 나트륨은 약 1 내지 20 중량%을 사용한다. 티오시안 나트륨을 약 1 중량% 미만 사용하면 충분한 조강성을 얻을 수 없다. 반대로 티오시안 나트륨의 사용량이 증가할수록 콘크리트에 미치는 조강성은 향상하지만, 20 중량%를 초과하여 사용하는 경우에는 조강성의 향상 폭이 둔화된다. 또한, 약 20 중량%를 초과하여 사용하면, 혼화제의 점성이 증가하여, 레미콘 배치 플랜트(batch plant)에서의 펌핑이 어려워, 실용적으로 사용하기에 어려움이 있다.

그리고 본 실시예에 의한 혼화제 조성물은 감수제를 포함한다. 상기 감수제로는 리그닌계 감수제, 나프탈렌계 감수제, 멜라민계 감수제, 또는 폴리카르본산계 감수제를 단독으로 또는 2 종 이상 혼합하여 사용한다.

감수제는 콘크리트의 시공성(workability)을 개선하기 위한 첨가물이다. 상기 시공성은 채 굳어지지 않은 콘크리트의 중요한 성질로서 콘크리트를 혼합한 다음 운반해서 다져넣을 때까지 작업성의 좋고 나쁨을 나타내는 성질이며, 감수제를 사용하면 콘크리트의 양을 줄일 수 있으며 내구성까지 개선되는 경우가 많고, 강도 가 향상되어 시멘트 절약에 도움이 된다.

상기 감수제는 약 80 내지 99 중량% 사용한다. 약 80 중량% 미만 사용하면 감수제 사용량의 감소에 따라 동일한 유동성을 얻기 위한 혼화제의 사용을 증가시켜야 하며, 약 99 중량%를 초과하여 사용하면 상대적으로 후술하는 티오시안 나트륨의 사용량이 줄어들어 조강성을 향상시킬 수 없게 된다. 다만, 후술하는 바와 같이 슬럼프 유지제나 조강성 증강제를 함께 사용하는 경우, 상기 티오시안 나트륨의 사용량은 유지하고 첨가되는 슬럼프 유지제나 조강성 증가제의 양만큼 상기 감수제의 사용량을 적게 조절한다.

또한, 상기 혼화제 조성물에 슬럼프 유지제를 더 첨가하여 사용할 수 있다.

상술한 슬럼프 유지제로는 무수말레인산(MA), 폴리 에틸렌 글리콜(PEG), 메타아크릴산(MAA), 메틸 메타아크릴레이트(MMA), 아크릴산(AA), 또는 아크릴 아마이드를 단독으로 또는 2 종이상 혼합하여 사용한다. 여기서, 혼합물의 예를 들면, MA 및 PEG의 혼합물, MA 및 MAA의 혼합물, MA 및 MMA의 혼합물, MA 및 AA의 혼합물, MA, MMA 및 AA의 혼합물, PEG 및 MMA의 혼합물, PEG 및 MAA의 혼합물, PEG 및 AA의 혼합물, PEG, MAA 및 AA의 혼합물, PEG, MA 및 MMA의 혼합물, PEG, MA 및 MAA의 혼합물, PEG, MA 및 AA의 혼합물, PEG, MA, MAA 및 AA의 혼합물 등을 사용할 수 있다.

감수제와 티오시안 나트륨만을 함유하는 혼화제 조성물을 사용하면, 슬럼프 경시변화에 있어 슬럼프 로스가 크게 나타나므로, 이를 보완하기 위해 슬럼프 유지제를 혼화제에 첨가하여 사용한다. 상기 슬럼프 유지제를 사용하는 경우, 상기 티 오시안 나트륨 약 1 내지 20 중량%, 상기 감수제 약 70 내지 97 중량% 그리고 상기 슬럼프 유지제 약 2 내지 10 중량%의 비율로 사용한다. 상기 슬럼프 유지제를 약 2 중량% 미만으로 사용하면 슬럼프 로스 방지의 효과가 부족하고, 약 10 중량%를 초과하여 사용하면, 콘크리트의 조강성에 악영향을 주어 강도 발현이 늦어지게 된다.

또한, 상기 혼화제 조성물에 조강성 증강제를 더 첨가하여 사용할 수 있다. 상기 조강성 증강제로는 트리에탄올아민(TEA), 황산칼륨(K₂SO₄), 디에틸렌 글리콜(DEG), 또는 질산칼슘(Ca(NO₂)₂)을 단독으로 또는 2 종 이상 혼합하여 사용한다.

상기 조강성 증강제는 콘크리트의 조강성을 더욱 향상시키기 위하여 사용하며, 상기 티오시안 나트륨 1 내지 20 중량%, 상기 감수제 75 내지 98 중량%에 상기 조강성 증강제 1 내지 5 중량%를 사용한다. 상기 조강성 증강제를 약 1 중량% 미만 사용하면 조강성 향상을 기대할 수 없고, 약 5 중량%를 초과하여 사용하면 콘크리트의 경화를 지연하는 부작용이 있다.

바람직하게는 감수제와 티오시안 나트륨과 상술한 슬럼프 유지제, 조강성 증강제를 함께 사용한다. 상기 슬럼프 유지제 및 조강성 증강제를 모두 첨가하여 사용하는 경우 티오시안 나트륨 약 1 내지 20 중량%, 감수제 약 65 내지 96 중량%, 조강성 증강제 약 1 내지 5 중량%, 슬럼프 유지제 약 2 내지 10 중량%를 사용한다.

본 발명은 상기 콘크리트 조기 경화용 혼화제 조성물을 포함하는 콘크리트 조성물을 제공한다.

우선, 본 발명의 일실시예에 따른 콘크리트 조성물은 결합재(Binder: B)를 포함한다. 구체적으로, 결합재는 시멘트(Cement: C)와 선택적으로 혼화재를 포함한다.

상기 시멘트는 예를 들면, 보통 포틀랜드 시멘트(예를 들면, KS L 5201 등)와 같이 일반 콘크리트에서 사용되는 시멘트와 동일한 재료를 사용하고, 사용량도 거의 유사하며, 사용량은 다른 성분의 사용량이나, 물-결합재비(W/B)를 고려하여 결정한다. 상기 시멘트는 수화반응을 통해 콘크리트의 강도를 발현시키는 역할을 한다.

한편, 상기 혼화재(FA, BS)로는 플라이애쉬(Fly Ash: FA), 고로슬래그 미분말(ground granulated Blast furnace Slag: BS), 또는 이들을 함께 사용할 수 있다. 상기 혼화재는 국내에서 일반적으로 사용하는 플라이애쉬(FA)와 고로슬래그 미분말(BS)로서 KS 규격에 적합한 것을 사용할 수 있는데, 구체적으로 예를 들면, 상기 플라이 애쉬로는 KS L 5405 규격의 것을, 상기 고로슬래그 미분말로는 KS F 2563 규격의 것을 사용할 수 있다.

통상적으로, 플라이 애쉬를 사용하는 경우 결합재량의 약 10 중량% 이하를 사용하고, 고로슬래그 미분말를 사용하는 경우 결합재량의 약 20 중량% 이하를 사용한다. 바람직하게는 플라이 애쉬는 약 5 중량% 이하, 고로스래그 미분말은 약 10 중량%이하를 사용한다. 또한, 결합재를 구성하는 시멘트 280 내지 450 중량부 에 대하여 상기 전체 혼화재는 약 0 내지 50 중량부 사용한다. 상기 혼화재는 콘크리트 조성물의 시공성을 향상시키고, 장기강도를 개선한다. 다만, 혼화재의 양이 상술한 최대치를 초과하는 경우 조기강도가 저하되는 우려가 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 콘크리트 조성물은 물(Water: W)을 포함한다.

여기서 물은 유해물질을 포함하지 않은 지하수, 수도수 등을 사용한다. 물-결합재비(W/B)는 설계기준강도 및 배합강도와 같은 콘크리트의 강도와 내구성 등을 결정하는 수치로서, 본 실시예에서는 W/B가 약 40.0 중량% 내지 55.0 중량%가 되도록 한다. 이는 설계기준강도 21 내지 30 MPa에 해당된다. 물은 콘크리트의 유동성과 시공성에 영향을 미치고, 물을 과량 사용하면, 건조수축, 재료분리 등의 현상이 나타난다.

본 발명의 일실시예에 따른 콘크리트 조성물에는 모래(Sand: S)가 포함되어 있다.

상기 모래(잔골재)는 자연사, 세척사, 부순모래(예를 들면, KS F 2502, KS F 2527, KS F 2515 등)를 사용할 수 있다. 구체적으로, 본 실시예에서 사용하는 모래는 일반 레미콘 사에서 사용하는 것과 동일한 것을 사용하고, KS의 시험규정을 만족하는 것을 사용한다.

본 발명의 일실시예에 따른 콘크리트 조성물은 자갈(Gravels: G)을 일 구성성분으로 한다.

상기 자갈(굵은 골재)은 부순 골재, 천연 골재(예를 들면, KS F 2502, KS F 2527 등)를 사용한다. 자갈 또한 일반 레미콘 사에서 사용하는 것과 동일한 것을 사용하고, KS의 시험규정을 만족하는 것을 사용한다. 잔골재율(S/a)은 전체 골재(모래+자갈: a) 체적에 대한 모래(S)의 체적비로서 콘크리트의 유동성을 결정하는 수치이며, 본 실시예에서는 일반 콘크리트와 유사한 약 42 내지 50 부피% 정도의 값을 가진다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 콘크리트 조성물은 앞서 설명한 혼화제 조성물(ADmixture: AD) 조성물을 함유한다. 즉, 감수제, 티오시안 나트륨과 선택적으로 슬럼프 유지제, 조강성 증강제를 상기 언급한 양만큼 포함한 혼화제 조성물을 사용한다. 여기서, 상기 혼화제 조성물은 상기 결합재 100 중량부에 대하여 약 0.3 내지 3 중량부 사용한다. 약 0.3 중량부 미만을 사용하면 콘크리트의 유동성이나 작업성을 만족시킬 수 없고, 약 3 중량부를 초과하여 사용하는 경우 초기의 경화지연 현상이 발생하는 문제점이 있으므로, 상기 결합재량에 따라 상술한 범위위의 혼화제 조성물을 사용하여야 한다. 본 실시예에서 각 구성성분간 사용량의 비는 현재 일반적으로 사용되는 콘크리트와 거의 유사한 구성성분을 가지며, 조기강도 발현을 위한 상기 혼화제 조성물을 사용한 점이 특징이다. 각 구성성분간의 사용량은 예를 들면, 결합재 약 300 내지 450 중량부, 물 약 160 내지 180 중량부, 모래 약 780 내지 980 중량부, 자갈 약 900 내지 1000 중량부를 사용하고, 혼화제 조성물은 상기 결합재의 100 중량부에 대하여 약 0.3 내지 3 중량부를 사용한다.

이하의 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 이들만으로 한정하는 것은 아니다.

실시예 1(혼화제 조성물)

하기 표 1에 나타낸 비율로 티오시안 나트륨, 나프탈렌계 감수제(경기화학 제조, PNS(Poly Naphthalene Sulphonate) 감수제), 슬럼프 유지제로 아크릴 아마이드를 사용하여 혼화제 조성물을 제조하였다. 상기 혼화제 조성물은 3000 RPM의 시험실용 고속 교반기로 교반하여 안정시킨 후 후술하는 콘크리트 조성물에 사용하였다. 하기 표 1의 수치는 각 성분간의 중량비를 나타낸다(별도의 언급이 없으면 이하, 동일).

실시예 2, 3(혼화제 조성물)

상기 실시예 1과 동일한 방법으로, 하기 표 1에 나타난 비율로 각 구성성분을 사용하여 혼화제 조성물을 제조하였다. 실시예 2, 3의 경우 상기 실시예 1과 달리 조강성 증강제를 추가로 사용하였다.

비교예 1, 2

상기 실시예 1과 동일한 방법으로, 하기 표 1에 나타난 비율로 각 구성성분을 달리 사용하여 혼화제 조성물을 제조하였다. 본 비교예 1의 경우 감수제가 49 중량부(61.3 중량%)이고, 티오시안 나트륨이 22 중량부(27.5 중량%)로서 본 발명의 범위를 벗어난 구성비이고, 비교예 2의 경우 슬럼프가 유지제가 과량 첨가된 비교예이다.

구분	티오시안 나트륨 (NaSCN)	감수제	슬럼프 유지제	조강성 증강제
구분	티오시안 나트륨 (NaSCN)	감수제	슬럼프 유지제	TEA	DEG	Ca(NO₂)₂
실시예 1	12	67	6	-	-	-
실시예 2	12	66.5	6	2	1	-
실시예 3	10	66	6	2	-	2
비교예 1	22	49	6	2	1	-
비교예 2	10	67	12	2	1	-

실시예 4(콘크리트 조성물)

상기 실시예 1에 의한 혼화제 조성물을 사용하여 하기 표 2에 나타낸 중량비로 구성성분을 혼합하여 콘크리트 조성물을 제조하였다. 이때 시멘트는 아세아 시멘트(주)에서 생산된 1종 보통 포틀랜트 시멘트를 사용하였으며, 잔골재는 인천 세척사를 사용하고, 굵은골재는 25mm 부순 골재를 사용하였다.

실시예 5, 6(콘크리트 조성물)

상기 준비된 실시예 2, 3의 혼화제를 사용하여 하기 표 2에 나타난 비율로 각 구성성분을 사용하여 콘크리트 조성물을 제조하였다.

비교예 3, 4

상기 실시예 4와 동일한 방법으로 하기 표 2에 나타난 비율로 콘크리트 조성물을 제조하되, 혼화제 조성물은 각각 상기 비교예 1, 2에서 제조된 것을 사용하였다.

구분	W/B (중량%)	S/a (체적%)	단위재료량 (㎏/㎥)					AD
구분	W/B (중량%)	S/a (체적%)	W	C	F/A	S	G	종류	사용량 (B×%)
실시예 4	45.0	47.0	170	359	19	828	944	실시예 1	1.1
실시예 5	〃	〃	〃	〃	〃	〃	〃	실시예 2	1.1
실시예 6	〃	〃	〃	〃	〃	〃	〃	실시예 3	1.2
비교예 3	〃	〃	〃	〃	〃	〃	〃	비교예 3	1.6
비교예 4	〃	〃	〃	〃	〃	〃	〃	비교예 4	1.1

시험예 1(슬럼프 및 공기량 측정)

상기 준비된 실시예 4 내지 6 및 비교예 3, 4의 굳지 않은 콘크리트 조성물을 사용하여, 배합된 콘크리트를 배합직후 슬럼프와 공기량 시험을 실시하고, 40 분 후에 동일한 시험을 실시하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 표 3을 참조하면, 비교예 3의 경우 40 분 후 슬럼프 및 공기량이 현저히 감소함을 알 수 있다. 다만, 슬럼프 유지제를 과량 사용한 비교예 4에 따른 콘크리트 조성물의 경우 공기량은 다른 실시예와 큰 차이가 없지만, 슬럼프 유지특성 자체는 우수한 것으로 나타났다. 그러나 비교예 4에 따른 콘크리트 조성물의 경우 후술하는 굳은 콘크리트의 압축강도가 떨어지는 문제점이 있다.

시험예 2(압축강도 시험)

상기 준비된 실시예 4 내지 6 및 비교예 3, 4의 굳은 콘크리트 조성물을 사용하여, 재령에 따른 압축강도를 측정하고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 구체적으로, Φ10cm 원통형 몰드로 제작하여 항온항습기에서 양생하여 재령시간에 탈형하였다. 탈형된 몰드는 시편 연마기로 표면을 연마하여 압축강도 시험을 실시하였다.

구분	플레쉬 콘크리트(fresh concrete)				양생온도	재령에 따른 강도(㎏f/㎠)
	슬럼프(cm)		공기(%)
	즉시	40분	즉시	40분		16시간	20시간	24시간
실시예 4	18.0	15.0	4.5	3.9	17℃	49	87	109
					20℃	98	129	152
실시예 5	18.0	15.5	4.7	3.8	17℃	65	105	130
					20℃	124	157	177
실시예 6	18.0	14.0	4.9	4.1	17℃	58	99	121
					20℃	113	143	163
비교예 3	18.0	12.0	4.3	3.2	17℃	68	109	133
					20℃	129	160	176
비교예 4	18.0	17.0	4.4	4.0	17℃	38	64	85
					20℃	79	123	149

실시예 4와 5를 비교해 볼 때 TEA를 사용하지 않은 경우보다 TEA를 사용하였을 때 조강성이 약간 증가함을 알 수 있다. 또한 실시예 5와 비교예 3을 비교하면 티오시안 나트륨을 22 중량% 사용한 비교예 3과 12 중량%를 사용한 실시예 5의 압축강도는 비교예 3의 콘크리트 조성물이 실시예 5보다 약간 높은 강도를 보이고 있으나, 그 증가폭이 크지 않으며, 비교예 3의 경우 혼화제 조성물의 점성이 강하여 실제 타설에서 사용하기에 어려움이 많을 것으로 판단되므로 실용적이지 않다.

실시예 5와 6을 비교하면 티오시안 나트륨에 질산칼슘(Ca(NO₂)₂)을 첨가한 경우인 실시예 6의 경우가 실시예 5보다 약간 강도가 떨어짐을 알 수 있다. 실시예 5와 비교예 4를 비교하면 슬럼프 유지제의 사용량을 12 중량%로 하여 콘크리트의 유지성능을 크게 증가시킨 경우인 비교예 4는 실시예 5에 비해 강도가 크게 떨어지므로, 조강성을 확보하기 위해서는 적절한 슬럼프 유지제량을 사용하는 것이 필요함을 알 수 있다.

실시예 9

상기 실시예 4와 동일한 구성성분 및 방법으로 콘크리트 조성물을 제조하되, 사용하는 혼화제 조성물은 상기 실시예 2에 의한 것을 사용하고, 구성성분간 배합 비율은 하기 표 4에 나와있는 사용량으로 하였다.

비교예 5, 6

상기 실시예 4와 동일한 구성성분 및 방법으로 콘크리트 조성물을 제조하되, 다만, 사용하는 혼화제 조성물은 조강형 감수제(비교예 5), 고성능 감수제 중에서 조강성을 띠는 혼화제(비교예 6)를 사용하고, 구성성분간 배합 비율은 하기 표 4에 나와있는 사용량으로 하였다.

구분	W/B (중량%)	S/a (체적%)	단위재료량 (㎏/㎥)					AD
구분	W/B (중량%)	S/a (체적%)	W	C	F/A	S	G	종류	사용량(B×%)
실시예 9	45.0	47.0	170	359	19	828	937	실시예 2	1.1
비교예 5	45.0	46.5	184	389	20	790	912	조강형 감수제	0.5
비교예 6	45.0	47.0	170	359	19	828	937	고성능 감수제	1.0

시험예 4

일반 감수제 조강형(비교예 5)과 고성능 감수제 중에서 조강성을 띠는 혼화제(비교예 6)를 사용한 배합과 상기 실시예 2에서 제조된 혼화제 조성물을 사용한 실시예 9의 콘크리트 조성물의 물성을 비교 시험하고 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.

구분	플레쉬 콘크리트(fresh concrete)				양생온도	재령에 따른 강도(㎏f/㎠)
	슬럼프(cm)		공기(%)
	즉시	40분	즉시	40분		16시간	20시간	24시간
실시예 9	19.5	16.0	4.7	3.8	17℃	49	73	108
					20℃	82	104	148
비교예 5	18.0	12.5	4.6	3.9	17℃	30	45	78
					20℃	45	63	105
비교예 6	22.5	20.0	4.5	3.0	17℃	35	54	76
					20℃	59	82	130

슬럼프 경시변화에서는 일반 감수제 조강형을 사용한 경우(비교예 5) 보다 실시예 2에 의한 혼화제를 사용한 실시예 9의 콘크리트의 슬럼프 유지력이 우수한 것으로 판명되었다.

또한, 상기 표 4에 나타난 바와 같이 양생온도 17℃에서 재령 16시간에서 24시간까지 감수제 조강형(비교예 5)에 비해 고성능 감수제(비교예 6)의 경우 97∼117%, 실시예 9의 경우 138∼163%의 강도발현을 보이며, 양생온도 20℃에서는 고성능 감수제(비교예 6) 124∼130%, 실시예 9의 경우 141∼182%의 강도증가를 알 수 있었다. 따라서, 실시예 9에 의한 콘크리트 조성물은 초기재령에서의 압축강도 증가가 매우 우수한 것을 알 수 있었다.

실시예 10

상기 실시예 4와 동일한 구성성분 및 방법으로 콘크리트 조성물을 제조하되, 사용하는 혼화제 조성물은 상기 실시예 2에 의한 것을 사용하고, 구성성분간 배합 비율은 하기 표 6에 나와있는 사용량으로 하였다.

비교예 7

상기 실시예 4와 동일한 구성성분 및 방법으로 콘크리트 조성물을 제조하되, 다만, 사용하는 혼화제 조성물은 0.5% Type 일반 혼화제(상품명; 동남기업 900S)를 사용하고, 구성성분간 배합 비율은 하기 표 6에 나와있는 사용량으로 하였다.

구분	W/B (중량%)	S/a (체적%)	단위재료량 (㎏/㎥)					AD
구분	W/B (중량%)	S/a (체적%)	W	C	F/A	S	G	종류	사용량(B×%)
실시예 10	45.0	46.5	165	349	18	838	956	실시예 2	1.2
비교예 7	45.0	47.0	185	390	21	796	912	0.5% Type 동남기업 900S	0.5

시험예 5

실험은 상온(20℃) 조건의 실험실에서 실시하였으며, 조기강도 발현 콘크리트의 성능을 평가하기 위한 양생온도 조건은 항온 항습실에서 17℃, 22℃의 2가지 온도조건에서 강도를 평가하였다. 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.

구분	플레쉬 콘크리트(fresh concrete)				양생온도	재령에 따른 강도(㎏f/㎠)
	슬럼프(cm)		공기(%)
	즉시	60 분	즉시	60 분		16시간	20시간	24시간
실시예 10	20.0	15.0	4.2	3.0	17℃	50	81	123
					22℃	102	154	179
비교예 7	19.0	16.0	6.4	4.8	17℃	14	41	73
					22℃	54	89	117

굳지 않은 콘크리트의 물성시험결과는 현장 도착까지의 운반시간을 고려하여 60분 경시변화를 고찰하였으며, 60분 이후에 슬럼프 기준인 15.0±2.5cm를 만족하였다.

본 발명에서 가장 중요한 조기강도 발현특성을 비교해 볼 때, 일반 콘크리트(비교예 7)에 비해 약 2배 정도 높은 강도발현 특성을 보였으며, 특히 17℃ 양생조건에서 더 큰 차이를 나타내었다.

구체적으로, 상온조건을 고려한 22℃ 양생조건의 경우 재령 16 시간 일 때 비교예 7의 경우 54 ㎏f/㎠이고, 실시예 10의 경우 102 ㎏f/㎠ 이어서 약 1.9배의 강도 차이가 나며, 재령 24 시간 일 때 비교예 7의 경우 117 ㎏f/㎠이고, 실시예 10의 경우 179 ㎏f/㎠로 측정되어, 약 1.5배의 강도 차이가 나타났다.

또한, 17℃ 양생조건의 경우 재령 16 시간 일 때 비교예 7의 경우 14 ㎏f/㎠이고, 실시예 10의 경우 50 ㎏f/㎠ 이어서 약 3.6배의 강도 차이가 나며, 재령 24 시간일 때 비교예 7의 경우, 73 ㎏f/㎠이고, 실시예 10의 경우 123 ㎏f/㎠로 측정되어 약 1.7배의 강도 차이가 나타났다.

이러한 결과를 볼 때 본 발명을 통해 개발된 조기강도 발현형 콘크리트는 일반 콘크리트의 강도발현 특성에 비해 약 1.5 내지 2.0배 높은 강도 발현 특성을 나타내고, 그 성능이 저온상태에서 보다 우수한 것을 알 수 있다.

실시예 11

상기 실시예 4와 동일한 구성성분 및 방법으로 콘크리트 조성물을 제조하되, 사용하는 혼화제 조성물은 상기 실시예 2에 의한 것을 사용하고, 구성성분간 배합 비율은 하기 표 8에 나와있는 사용량으로 하였다.

비교예 8

상기 실시예 4와 동일한 구성성분 및 방법으로 콘크리트 조성물을 제조하되, 다만, 사용하는 혼화제 조성물은 0.5% Type 일반 혼화제(상품명; 동남기업 900S)를 사용하고, 구성성분간 배합 비율은 하기 표 8에 나와있는 사용량으로 하였다.

구분	W/B (중량%)	S/a (체적%)	단위재료량 (㎏/㎥)					AD
구분	W/B (중량%)	S/a (체적%)	W	C	F/A	S	G	종류	사용량(B×%)
실시예 11	48.0	47.0	170	336	18	838	956	실시예 2	1.2
비교예 8	48.0	44.3	178	339	30	796	912	0.5% Type 동남기업 900S	0.5

시험예 6

실험은 상온(20℃) 조건의 실험실에서 실시하였으며, 조기강도 발현 콘크리트의 성능을 평가하기 위한 양생온도 조건은 항온 항습실에서 17℃, 22℃의 2가지 온도조건에서 강도를 평가하였다. 그 결과를 하기 표 9에 나타내었다.

구분	플레쉬 콘크리트(fresh concrete)				양생온도	재령에 따른 강도(㎏f/㎠)
	슬럼프(cm)		공기(%)
	즉시	60 분	즉시	60 분		16시간	20시간	24시간
비교예 8	18.0	16.5	4.8	4.7	17℃	18	29	42
					22℃	38	49	64
실시예 11	18.5	15.5	3.7	3.5	17℃	46	65	78
					22℃	72	94	111

본 발명에서 가장 중요한 조기강도 발현특성을 비교해 볼 때, 일반 콘크리트(비교예 8)에 비해 약 1.5 내지 2배 정도 높은 강도발현 특성을 보였으며, 특히 저온인 17℃ 양생조건에서 더 큰 차이를 나타내었다.

구체적으로, 상온조건을 고려한 22℃ 양생조건의 경우 재령 16 시간 일 때 비교예 8의 경우 38 ㎏f/㎠이고, 실시예 11의 경우 72 ㎏f/㎠ 이어서 약 1.9배의 강도 차이가 나며, 재령 24 시간 일 때 비교예 8의 경우, 64 ㎏f/㎠이고, 실시예 11의 경우 111 ㎏f/㎠로 측정되어 약 1.7배의 강도 차이가 나타났다.

또한, 17℃ 양생조건의 경우 재령 16 시간 일 때 비교예 8의 경우 18 ㎏f/㎠이고, 실시예 11의 경우 46 ㎏f/㎠ 이어서 약 2.6배의 강도 차이가 나며, 재령 24 시간 일 때 비교예 8의 경우, 42 ㎏f/㎠이고, 실시예 11의 경우 78 ㎏f/㎠로 측정되어 약 1.9배의 강도 차이가 나타났다.

한편, 조기강도 발현성능은 앞서 언급한 거푸집 조기해체와 연관된 것으로서 수직부재를 대상으로 거푸집 해체가능 시간을 비교하면 다음과 같다(기준강도 50㎏f/㎠).

상온조건을 고려한 22℃ 양생조건의 경우 비교예 8의 경우 약 20 시간, 실시예 11의 경우 약 14시간 경과 후에 거푸집을 해체할 수 있는 강도를 얻을 수 있으며, 17℃ 양생조건의 경우 비교예 8의 경우 약 28 시간, 실시예 11의 경우 약 17시간 경과 후에 거푸집을 해체할 수 있는 강도를 얻을 수 있었다. 즉, 본 발명에 의한 조기강도 발현 콘크리트를 사용할 경우 일반 콘크리트에 비해 거푸집 해체기간을 월등히 앞당길 수 있으며, 이러한 차이는 저온 상태에서 보다 크게 나타나는 것을 알 수 있었다.

본 발명에 의한 혼화제 조성물을 사용하면, 현저하게 개선된 콘크리트의 조 기강도 발현성능을 달성할 수 있으며, 특히 저온에서 종래의 기술에 비하여 월등한 조기강도 발현특성을 나타낸다. 따라서, 거푸집 해체시기 및 골조 공정에서 층당 공사기간을 단축하면서도 콘크리트 표준 시방서에 명시된 품질관리 기준을 만족하는 고품질의 구조물 시공이 가능해진다. 결국 전체 공사기간을 단축할 수 있으며, 이에 따라 발생하는 공사 현장의 관리비나 공기단축에 따른 금융비용을 줄일 수 있어 경제적인 효과를 얻을 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

티오시안 나트륨(NaSCN) 1 내지 20 중량%;

감수제 70 내지 97 중량%; 및

무수말레인산(maleic anhydride), 폴리 에틸렌 글리콜(poly ethylene glycol), 메타아크릴산(methacrylic acid), 메틸 메타아크릴레이트(methyl methacrylate), 아크릴산(acrylic acid), 및 아크릴 아마이드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 슬럼프 유지제 2 내지 10 중량%를 포함하는 혼화제 조성물.
삭제
제1 항에 있어서, 상기 감수제가 리그닌계 감수제, 나프탈렌계 감수제, 멜라민계 감수제, 및 폴리카르본산계 감수제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 혼화제 조성물.
삭제
삭제
삭제
제1 항에 있어서, 상기 혼화제 조성물이 조강성 증강제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혼화제 조성물.
제7 항에 있어서,

상기 티오시안 나트륨 1 내지 20 중량%;

상기 감수제 75 내지 96 중량%;

상기 슬럼프 유지제 2 내지 10 중량%; 및

상기 조강성 증강제 1 내지 5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼화제 조성물.
제7 항에 있어서, 상기 조강성 증강제가 트리에탄올아민(tri ethanol amine), 황산칼륨(K₂SO₄), 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol), 및 질산칼슘(Ca(NO₂)₂)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 혼화제 조성물.
시멘트 및 혼화재로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 결합재; 물; 모래; 자갈; 및 티오시안 나트륨 1 내지 20 중량%, 감수제 70 내지 97 중량%, 및 무수말레인산(maleic anhydride), 폴리 에틸렌 글리콜(poly ethylene glycol), 메타아크릴산(methacrylic acid), 메틸 메타아크릴레이트(methyl methacrylate), 아크릴산(acrylic acid), 및 아크릴 아마이드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 슬럼프 유지제 2 내지 10 중량%를 포함하는 혼화제 조성물을 상기 결합재 100 중량부에 대하여 0.3 내지 3 중량부를 포함하는 콘크리트 조성물.
삭제
제10 항에 있어서,

상기 시멘트 및 혼화재로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 결합재 300 내지 450 중량부;

상기 물 160 내지 180 중량부;

상기 모래 780 내지 980 중량부;

상기 자갈 900 내지 1000 중량부; 및

상기 결합재 100 중량부에 대하여 상기 혼화제 조성물 0.3 내지 3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물.