KR100942028B1 - 무시멘트 알칼리 활성결합재, 상기 결합재를 포함하는 무시멘트 알칼리 활성 모르터, 콘크리트 및 콘크리트 제품 - Google Patents

무시멘트 알칼리 활성결합재, 상기 결합재를 포함하는 무시멘트 알칼리 활성 모르터, 콘크리트 및 콘크리트 제품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무시멘트 알칼리 활성결합재에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 작업성과 강도의 안전성을 높이고 콘크리트 내의 Na2O와 K2O의 총량을 감소시킴으로써 알칼리-골재 반응을 억제할 수 있는 조성의 무시멘트 알칼리 활성 결합재, 상기 결합재를 포함하는 모르터, 상기 결합재를 포함하는 콘크리트, 그 콘크리트로 제조된 콘크리트제품 등에 관한 것이다.
무시멘트, 비나트륨계, 수산화바륨, 수산화칼슘

Description

무시멘트 알칼리 활성결합재, 상기 결합재를 포함하는 무시멘트 알칼리 활성 모르터, 콘크리트 및 콘크리트 제품{ALKALI-ACTIVATED BINDER WITH NO CEMENT, MORTAR, CONCRETE, AND CONCRETE PRODUCTS USING THE SAME}
본 발명은 무시멘트 알칼리 활성결합재에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 작업성과 강도의 안전성을 높이고 콘크리트 내의 Na2O와 K2O의 총량을 감소시킴으로써 알칼리-골재 반응 제어에 효과적인 조성의 무시멘트 알칼리 활성 결합재, 상기 결합재를 포함하는 모르터, 상기 결합재를 포함하는 콘크리트, 그 콘크리트로 제조된 콘크리트제품 등에 관한 것이다.
일반적으로 건설 산업에 이용되는 모르터 및 콘크리트는 결합재, 물 및 골재로 구성되는데 이때 이용되는 대표적인 무기결합재인 시멘트(또는 시멘트 클링커)는 제조 공정 중에 원료의 주성분이 CaCO3 인 석회석을 열처리하는 과정에서 막대한 에너지가 소비되며, 시멘트 제조량의 44 중량% 이상인 다량의 CO2 가스가 발생하게 된다. 이 때 발생하는 이산화탄소가 전 세계 온실가스 방출량의 약 7%에 해당된다.
즉, 시멘트는 주성분이 실리카, 알루미나 및 석회를 함유하는 원료를 적당한 비율로 혼합하고, 그 일부가 용융되어 소결된 클링커에 적당량의 석고를 첨가하여 분쇄시켜 분말로 한 것이어서 이러한 시멘트의 클링커 제조를 위해서는 약 1450℃의 고온 상태에서 용융시켜야만 하기 때문에 대량의 에너지(유 약 30 내지 35ℓ/톤)를 소비하게 된다. 뿐만 아니라 시멘트 1톤을 제조하는 데에는 석회석과 규산의 화학반응만으로도 약 700 내지 870Kg의 이산화탄소를 배출되는 것으로 알려져 있다.
따라서 온실가스인 상기 CO2 배출 규제와 관련하여 시멘트 제조업의 경우 이의 대처가 특히 중요하며, 시멘트 제조업종의 CO2 감축 목표치가 어떻게 설정되느냐에 따라 앞으로 시멘트 클링커의 생산량 감축이 불가피 할 것으로 생각된다.
한편으로 세계의 시멘트 수요량은 21세기 초반까지 매년 2.5 ∼ 5.8 % 정도 의 증가가 예상되고 있으므로, 교통의정서의 준수와 시멘트 수요의 증가를 동시에 충족시키기 위해서는 상기 CO2 의 배출이 감소되거나 전혀 없는 새로운 무기결합재의 개발이 시급하다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 일환으로, 비록 조성은 광물이나 에폭시 및 폴리우레탄과 같은 성형수지의 여러 성질을 구비한 지질중합체(Geopolymer)가 발명되었다. 이러한 지질중합체는, 예를들면, 조셉 다비도비츠의 미국특허 제4,349,386호 및 제4,472,199호에 기술되어 있다. 이들 지질중합체는 주로 실리카와 알루미나로 구성되며, 요망되는 구조의 지질중합체를 제공하기 위해서는 특별한 방법으로(150 ∼ 200℃ 온도 조건) 상기 원료들을 혼합 및 반응시켜 제조된다. 그러므로 상기한 지질중합체는 프리캐스트 제품과 같은 이차제품 형태의 제품의 제조측면에서는 의도하는 목적의 달성에 매우 적합하나, 일반적으로 사용되는 상온(23 ∼ 35℃)에서의 포틀랜드 시멘트의 조성물에서 요구되는 정도의 강도는 제공하지 못한다.
왜냐하면 지질중합체가 제특성을 발휘되기 위해서는 150 ∼ 200℃ 온도 조건에서 중합체( polymerization)가 이루어지게 된다. 이보다 낮은 온도조건에서는 중합체가 잘 이루어지지 않게 되므로 온도에 대한 제약이 있다.
또한, 다른 방향으로 시멘트를 대체하기 위한 무시멘트 알칼리 활성 결합재에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 특히 국내 특허출원번호 제2007-65185호는, 고로슬래그 ; 및 나트륨계를 포함하는 알칼리성 무기질 재료;를 포함하는데, 상기 알칼리성 무기질 재료는 규산나트륨 및 액상형의 물유리 중 어느 하나 이상이고, 상기 알칼리성 무기질 재료에 포함된 나트륨계 대 고로슬래그의 중량비가 0.038 내지 0.088로서, 상기 나트륨계의 중량은 Na20로 환산된 값인 것을 특징으로 하는 무시멘트 알칼리 활성 결합재를 개시하고 있다.
상기 특허를 포함하여 현재까지 알려진 무시멘트 알칼리 활성 결합재 종래의 보통 포틀랜드 시멘트를 대체할 수 있는 결합재로 산업폐기물의 처리를 해결할 수 있어 환경 부하를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 결합재 제소할 때 에너지를 절약하고, 이산화탄소를 방출하지 않아 친환경적인 효과가 있으나, 상기 종래의 무시멘트 알칼리 활성 결합재에 사용된 알칼리성 무기질 재료는 규산나트륨, 분말형 수산 화나트륨, 액상형 물유리 및 액상형 수산화나트륨 등 이었다. 이러한 조성의 알칼리성 무기질 재료를 이용한 결합재의 경우 벽돌, 블록 및 도로 경계석 등과 같은 제품의 적용에는 문제가 없지만, 일반 건축물, 해양 구조물 및 내화 구조물을 포함한 구조물에 적용하기 위해서는 보완되어야 할 문제점이 존재하고 있었다.
즉 콘크리트에서 알칼리-골재 반응을 억제하기 위해 콘크리트 내의 알칼리 총량이 규제되어야 하는데, 알칼리-골재반응을 억제하기 위해서는 콘크리트 1㎥당 Na2O 당량은 0.3kg 이하가 되어야 하기 때문이다. 또한 규제된 알칼리 총량의 범위를 벗어나게 되면 급격한 슬럼프 로스 등의 문제점이 발생하였다.
이에 알칼리 총량의 규제에서 자유롭고 보다 안정적인 작업성과 강도발현이가능한 새로운 조성의 무시멘트 알칼리 활성 결합재에 대한 기술개발의 필요성이 대두되었다.
본 발명자는 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위해 노력한 결과 알칼리 총량의 규제에서 자유로운 새로운 조성의 무시멘트 알칼리 활성 결합재를 개발하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서 본 발명의 목적은 무시멘트 알칼리 활성 결합재의 경화속도를 조절할 수 있는 알칼리성 무기질재료를 압축강도를 유지할 수 있는 함량비로 사용함으로써 작업성과 강도의 안전성을 높일 수 있어 보다 향상된 기능성을 갖는 조성의 무시멘 트 알칼리활성결합재, 상기 결합재를 포함하는 모르터, 상기 결합재를 포함하는 콘크리트, 그 콘크리트로 제조된 콘크리트제품을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 콘크리트 내의 Na2O와 K2O의 총량을 감소시킴으로써 알칼리-골재 반응 제어에 효과적인 조성의 무시멘트 알칼리 활성 결합재, 상기 결합재를 포함하는 모르터, 상기 결합재를 포함하는 콘크리트, 그 콘크리트로 제조된 콘크리트제품을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 고로슬래그 또는 플라이애쉬; 및 나트륨 비함유 알칼리성 무기질 재료;를 포함하는 무시멘트 알칼리 활성결합재를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 고로슬래그 또는 플라이애쉬 100중량부당 상기 나트륨 비함유 알칼리성 무기질 재료는 0.5 내지 20중량부로 포함된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 나트륨 비함유 알칼리성 무기질 재료는 수산화바륨 및 수산화칼슘이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 수산화바륨은 상기 고로슬래그 또는 플라이 애쉬 100중량부당 0.5 내지 5중량부로 포함되고, 상기 수산화칼슘은 상기 고로슬래그 또는 플라이애쉬 100중량부당 0.5 내지 15중량부로 포함된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 나트륨 비함유 알칼리성 무기질 재료는 석고를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 석고는 상기 고로슬래그 또는 플라이애쉬 100중량부당 0.5 내지 5중량부 포함된다.
또한, 본 발명은 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 무시멘트 알칼리 활성결합재를 포함하는 무시멘트 알칼리 활성 모르터를 제공한다.
또한, 본 발명은 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 무시멘트 알칼리 활성결합재를 포함하는 무시멘트 알칼리 활성 콘크리트를 제공한다.
또한, 본 발명은 제 8 항의 콘크리트로 제조된 것을 특징으로 하는 무시멘트 알칼리 활성 콘크리트 제품을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 콘크리트 제품은 벽돌, 블록, 타일, 하수관, 경계석, 콘크리트 파일, 프리스트레스트 콘크리트(Prestressed Concrete), 콘크리트 패널, 콘크리트 관, 맨홀, 기포(氣泡) 콘크리트, 콘크리트 구조물을 포함한다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 갖는다.
본 발명의 무시멘트 알칼리활성결합재를 포함하는 모르터, 상기 결합재를 포 함하는 콘크리트, 그 콘크리트로 제조된 콘크리트제품에 의하면, 무시멘트 알칼리 활성 결합재의 경화속도를 조절할 수 있는 알칼리성 무기질재료를 압축강도를 유지할 수 있는 함량비로 사용함으로써 작업성과 강도의 안전성을 높일 수 있어 보다 향상된 기능성을 갖는다.
또한, 본 발명의 무시멘트 알칼리 활성 결합재, 상기 결합재를 포함하는 콘크리트, 그 콘크리트로 제조된 콘크리트는 콘크리트 내의 Na2O와 K2O의 총량을 감소시킴으로써 알칼리-골재 반응 제어에 효과적인 조성을 갖게 되므로 알칼리 총량의 규제에서 자유롭게 되어 그 생산 및 사용이 매우 용이하다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들 및 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명은 시멘트를 대체할 수 있는 무시멘트 알칼리 활성 결합재로서 특히 고로슬래그 또는 플라이애쉬와 나트륨계 비함유 알칼리성 무기재료를 포함하는데 그 기술적 특징이 있다.
즉 종래의 무시멘트 알칼리 활성 결합재가 규산나트륨, 분말형 수산화나트륨, 액상형 물유리 및 액상형 수산화나트륨 등과 같이 나트륨을 포함하는 알칼리성 무기질 재료를 사용하였으나, 본 발명은 나트륨이 포함된 알칼리성 무기질 재료를 전혀 사용하지 않음으로써 작업성과 강도의 안정성에서 더 우수한 기능성을 갖는 무시멘트 알칼리 활성 결합재를 제공하기 때문이다.
또한, 본 발명의 무시멘트 알칼리 활성 결합재는 나트륨 비함유 알칼리성 무기질 재료와 플라이애쉬, 메타카올린, 또는 고로슬래그를 일정 중량비로 균일하게 혼합하여 제조될 수도 있지만, 특히 본 발명의 무시멘트 알칼리 활성 결합재로 제조된 모르터에 포함되는 Na2O의 함량을 최대한 감소시키기 위해 나트륨이 포함된 알칼리성 무기질 재료를 전혀 사용하지 않을 뿐만 아니라 나트륨의 함량이 다른 산업부산물인 메타카올린보다 2배 이상 적은 플라이애쉬 또는 고로슬래그를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명의 무시멘트 알칼리 활성 결합재에 포함되는 나트륨 비함유 알칼리성 무기질 재료로는 수산화칼슘, 수산화바륨 또는 석고 중 어느 하나 이상을 사용할 수 있는데, 수산화칼슘만을 포함하는 경우에는 강도발현과 작업성이 약간 감소될 수 있다. 따라서 작업성을 향상시키는 동시에 기준 강도 이상을 제공할 수 있도록 하기 위해서는 수산화칼슘과 수산화바륨 또는 석고를 각각 일정 중량비로 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 수산화칼슘과 수산화바륨 및 석고를 각각 일정 중량비로 포함하는 것이 보다 바람직할 수 있다.
또한, 본 발명의 무시멘트 알칼리 활성결합재를 포함하는 모르터 및 콘크리트는 원재료 즉 고로슬래그 또는 플라이애쉬에 포함된 나트륨성분으로 인해 Na2O를 상기 무시멘트 알칼리 활성결합재 100중량부당 0.21 내지 0.22 중량부로 포함한다.
도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무시멘트 알칼리 활성결합재에 포함되는 수산화칼슘 함량과 초기 플로우의 관계 및 플로우 로스 기울기 (
Figure 112009062983540-pat00001
)의 관계를 각각 나타낸 그래프이고, 도 3 및 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무시멘트 알칼리 활성결합재에 포함되는 수산화바륨 함량과 초기 플로우의 관계 및 플로우 로스 기울기 (
Figure 112009062983540-pat00002
)의 관계를 각각 나타낸 그래프이며, 도 5 및 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무시멘트 알칼리 활성결합재에 포함되는 수산화칼슘 및 수산화바륨의 함량과 초기 플로우의 관계 및 플로우 로스 기울기 (
Figure 112009062983540-pat00003
)의 관계를 각각 나타낸 그래프이고, 도 7 및 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무시멘트 알칼리 활성결합재에 포함되는 수산화칼슘, 수산화바륨 및 석고의 함량과 초기 플로우의 관계 및 플로우 로스 기울기 (
Figure 112009062983540-pat00004
)의 관계를 각각 나타낸 그래프이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무시멘트 알칼리 활성결합재에 포함되는 수산화칼슘 함량과 재령 28일 압축강도의 관계를 나타낸 그래프이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무시멘트 알칼리 활성결합재에 포함되는 수산화바륨 함량과 재령 28일 압축강도 의 관계를 나타낸 그래프이며, 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무시멘트 알칼리 활성결합재에 포함되는 수산화칼슘 및 수산화바륨 함량과 재령 28일 압축강도의 관계를 나타낸 그래프이고, 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무시멘트 알칼리 활성결합재에 포함되는 수산화칼슘, 수산화바륨 및 석고 함량과 재령 28일 압축강도 압축강도의 관계를 나타낸 그래프이다.
이하 본 발명에서 사용되는 "GGBS"는 고로슬래그를 일정한 크기의 분말로 미분쇄한 것으로 고로슬래그 미분말(Ground Granulated Blast Furance Slag)을 의미한다.
실시예1
GGBS 100중량부, 수산화칼슘 분말 0.5중량부를 균일하게 혼합하여 무시멘트 알칼리활성결합재1을 제조하였다.
실시예2
GGBS 100중량부, 수산화칼슘 분말 10중량부를 균일하게 혼합하여 무시멘트 알칼리활성결합재2을 제조하였다.
실시예3
GGBS 100중량부, 수산화칼슘 분말 15중량부를 균일하게 혼합하여 무시멘트 알칼리활성결합재3을 제조하였다.
실시예4
GGBS 100중량부, 수산화바륨 분말 0.5중량부를 균일하게 혼합하여 무시멘트 알칼리활성결합재4을 제조하였다.
실시예5
GGBS 100중량부, 수산화칼슘 분말 2.5중량부를 균일하게 혼합하여 무시멘트 알칼리활성결합재5를 제조하였다.
실시예6
GGBS 100중량부, 수산화칼슘 분말 5중량부를 균일하게 혼합하여 무시멘트 알칼리활성결합재6를 제조하였다.
실시예7
GGBS 100중량부, 수산화칼슘 분말 0.5중량부 및 수산화바륨 분말 1중량부를 균일하게 혼합하여 무시멘트 알칼리활성결합재7을 제조하였다.
실시예8
GGBS 100중량부, 수산화칼슘 분말 0.5중량부 및 수산화바륨 분말 5중량부를 균일하게 혼합하여 무시멘트 알칼리활성결합재8을 제조하였다.
실시예9
GGBS 100중량부, 수산화칼슘 분말 15중량부 및 수산화바륨 분말 0.5중량부를 균일하게 혼합하여 무시멘트 알칼리활성결합재9을 제조하였다.
실시예10
GGBS 100중량부, 수산화칼슘 분말 15중량부 및 수산화바륨 분말 5중량부를 균일하게 혼합하여 무시멘트 알칼리활성결합재10을 제조하였다.
실시예11
GGBS 100중량부, 수산화칼슘 분말 10중량부 및 석고 분말 0.5중량부를 균일하게 혼합하여 무시멘트 알칼리활성결합재11를 제조하였다.
실시예12
GGBS 100중량부, 수산화바륨 분말 5중량부 및 석고 분말 5중량부를 균일하게 혼합하여 무시멘트 알칼리활성결합재12을 제조하였다.
실시예13
GGBS 100중량부, 수산화칼슘 분말 10중량부, 수산화바륨 분말 5중량부 및 석고분말 2.5중량부를 균일하게 혼합하여 무시멘트 알칼리활성결합재13을 제조하였 다.
실시예12
물-실시예1 내지 13에서 제조된 무시멘트 알칼리활성결합재1 내지 13의 비(W/B)는 50%이고, 모래-원재료 중량비(S/B)는 3.0이며, 골재의 최대 직경은 5mm이하의 조건으로 무시멘트 알칼리활성 모르터1 내지 13을 제조하였다.
실험예1
무시멘트 알칼리활성 모르터1 내지 3을 대상으로 모르터에 포함된 수산화칼슘 함량과 초기 플로우 및 플로우 로스 기울기 (
Figure 112009062983540-pat00005
)의 관계를 실험하여 도1 및 도 2에 그래프로 나타내었다.
실험예2
무시멘트 알칼리활성 모르터4 내지 6을 대상으로 모르터에 포함된 수산화바륨 함량과 초기 플로우 및 플로우 로스 기울기 (
Figure 112009062983540-pat00006
)의 관계를 실험하여 도3 및 도 4에 그래프로 나타내었다.
실험예3
무시멘트 알칼리활성 모르터7 내지 10을 대상으로 모르터에 포함된 수산화칼슘 및 수산화바륨의 함량과 초기 플로우 및 플로우 로스 기울기 (
Figure 112009062983540-pat00007
)의 관계를 실험 하여 도5 및 도 6에 그래프로 나타내었다.
실험예4
무시멘트 알칼리활성 모르터11 내지 13을 대상으로 모르터에 포함된 수산화칼슘, 수산화바륨 및 석고 함량과 초기 플로우 및 플로우 로스 기울기 (
Figure 112009062983540-pat00008
)의 관계를 실험하여 도7 및 도 8에 그래프로 나타내었다.
실험예1 내지 실험예4의 결과가 도시된 도1 내지 도8을 참조하면, 무시멘트 알칼리 활성 결합재에 포함된 수산화바륨은 수산화칼슘의 포함여부와 무관하게 포함되는 수산화바륨의 함량이 증가할수록 초기 플로우는 증가하는 것을 알 수 있으나(도3 참조), 도4에 도시된 바와 같이 플로우 로스는 수산화바륨의 함량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다.
이러한 결과는 무시멘트 알칼리 활성 결합재에 포함된 수산화바륨의 함량이 증가할수록 무시멘트 알칼리 활성 결합재를 포함하는 모르터의 경화속도가 효과적으로 지연됨을 보여준다. 그 결과 수산화바륨의 함량을 조절함으로써 무시멘트 알칼리 활성 결합재를 포함하는 모르터의 경화속도를 조절할 수 있음을 알 수 있어 작업성이 개선될 수 있다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 무시멘트 알칼리 활성 결합재에 포함된 수산화칼슘함량은 수산화바륨의 포함여부와는 무관하게 그 함량이 이 증가할수록 초기 플로우는 감소하였다. 반면 수산화칼슘 양의 증가는 플로우손실 제어에 효과적이었다.
결과적으로 무시멘트 알칼리 활성 결합재에 포함된 수산화칼슘은 무시멘트 알칼리 활성 결합재의 초기 경화를 지연시킬 수 있다.
따라서 도5 및 도6에 도시된 바와 같이 무시멘트 알칼리 활성 결합재에 포함된 수산화칼슘 및 수산화바륨의 함량을 초기플로우와 플로우손실을 고려한 유동성 측면에서 고려하여 결정함으로써 최적의 작업성을 확보할 수 있다.
한편, 도7 및 도8을 참조하면, 무시멘트 알칼리 활성 결합재에 석고가 포함되면 석고의 함량 또한 초기플로우와 플로우손실에 영향을 미치는 것을 알 수 있지만, 수산화바륨이 일정중량이상 포함되면 석고의 함량증가가 거의 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있다.
실험예5
무시멘트 알칼리활성 모르터1 내지 3을 대상으로 모르터에 포함된 수산화칼슘 함량과 재령 28일 압축강도의 관계를 실험하여 도9에 그래프로 나타내었다.
실험예6
무시멘트 알칼리활성 모르터4 내지 6을 대상으로 모르터에 포함된 수산화바륨 함량과 재령 28일 압축강도의 관계를 실험하여 도10에 그래프로 나타내었다.
실험예7
무시멘트 알칼리활성 모르터7 내지 10을 대상으로 모르터에 포함된 수산화칼슘과 수산화바륨의 함량과 재령 28일 압축강도의 관계를 실험하여 도11에 그래프로 나타내었다.
실험예8
무시멘트 알칼리활성 모르터11 내지 13을 대상으로 모르터에 포함된 수산화칼슘, 수산화바륨 및 석고 함량과 재령 28일 압축강도의 관계를 실험하여 도12에 그래프로 나타내었다.
모르터에 포함된 수산화바륨, 수산화칼슘 및/또는 석고 함량과 재령 28일 압축강도의 관계를 나타낸 그래프가 도시된 도 9 내지 도12를 참조하면, 무시멘트 알칼리 활성 결합재에 포함된 수산화바륨의 함량이 2.5중량부 이하의 범위에서는 수산화바륨의 함량이 증가할수록 재령 28일 압축강도가 증가하지만, 포함된 수산화바륨의 함량이 2.5중량부보다 크게 되면 수산화바륨의 함량이 증가할수록 재령 28일 압축강도는 감소하였다. 이상의 실험결과를 종합해보면 무시멘트 알칼리 활성 결합재에 포함되는 수산화바륨의 함량비는 0.5중량부 내지 5중량부일 수 있다.
한편, 도시된 바와 같이 무시멘트 알칼리 활성 결합재에 포함되는 수산화칼슘의 함량이 일정할 때 수산화바륨의 첨가여부에 따라 그 함량이 증가할수록 재령 28일 압축강도는 감소하였는데, 수산화칼슘만 포함되거나 수산화바륨과 같이 포함되는 수산화칼슘은 그 함량이 10중량부를 초과해도 수산화칼슘 함량의 증가에 따른 압축강도의 유의한 증가가 관찰되지 않았다. 그 결과 무시멘트 알칼리 활성 결합재에 수산화칼슘을 포함시킴으로써 안정적으로 강도가 발현되도록 할 수 있음을 알 수 있다.
실시예로 나타내지는 않았으나 상기와 같은 실험결과는 무시멘트 알칼리활성결합재를 포함하는 무시멘트 비나트륨계 알칼리 활성 콘크리트의 경우도 유사하였다.
따라서, 상기 콘크리트 또한 무시멘트 비나트륨계 알칼리활성결합재를 포함하는 모르터와 동일하게 Na2O를 상기 무시멘트 비나트륨계 알칼리 활성결합재 100중량부당 0.21 내지 0.22 중량부로 포함한다.
또한, 본 발명은 무시멘트 비나트륨계 알칼리활성결합재를 포함하는 콘크리트로 경량 벽돌, 벽돌, 보도블록, 호안블록, 어도블록, 하수관, 경계석, 콘크리트 관과 같은 제품을 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 시멘트 비나트륨계 알칼리 활성 콘크리트 구조부재와 같은 콘크리트제품을 제조할 수 있다. 이와 같이 콘크리트 제품을 본 발명의 무시멘트 비나트륨계 알칼리활성결합재를 포함하는 콘크리트로 제조하게 되면 콘크리트 내의 알칼리 총량의 규제에서 자유로우므로 생산이 매우 용이하다. 또한 알칼리-골재 반응을 방지할 수 있어 그 강도발현이 용이하고 발현된 강도가 유지될 수 있다.
한편, 구체적으로 기재하지는 않지만 상술된 실시예 및 실험예에 사용된 무 시멘트 비나트륨계 알칼리활성결합재의 고로슬래그를 대체하여 플라이애쉬를 사용하여도 상술한 바와 유사한 결과를 얻을 수 있었다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무시멘트 알칼리 활성결합재에 포함되는 수산화칼슘 함량과 초기 플로우의 관계 및 플로우 로스 기울기 (
Figure 112009062983540-pat00009
)의 관계를 각각 나타낸 그래프이고,
도 3 및 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무시멘트 알칼리 활성결합재에 포함되는 수산화바륨 함량과 초기 플로우의 관계 및 플로우 로스 기울기 (
Figure 112009062983540-pat00010
)의 관계를 각각 나타낸 그래프이며,
도 5 및 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무시멘트 알칼리 활성결합재에 포함되는 수산화칼슘 및 수산화바륨의 함량과 초기 플로우의 관계 및 플로우 로스 기울기 (
Figure 112009062983540-pat00011
)의 관계를 각각 나타낸 그래프이고,
도 7 및 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무시멘트 알칼리 활성결합재에 포함되는 수산화칼슘, 수산화바륨 및 석고의 함량과 초기 플로우의 관계 및 플로우 로스 기울기 (
Figure 112009062983540-pat00012
)의 관계를 각각 나타낸 그래프이며,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무시멘트 알칼리 활성결합재에 포함되는 수산화칼슘 함량과 재령 28일 압축강도의 관계를 나타낸 그래프이고,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무시멘트 알칼리 활성결합재에 포함되는 수산화바륨 함량과 재령 28일 압축강도의 관계를 나타낸 그래프이며,
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무시멘트 알칼리 활성결합재에 포함되는 수산화칼슘 및 수산화바륨 함량과 재령 28일 압축강도의 관계를 나타낸 그 래프이고,
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무시멘트 알칼리 활성결합재에 포함되는 수산화칼슘, 수산화바륨 및 석고 함량과 재령 28일 압축강도 압축강도의 관계를 나타낸 그래프이다.

Claims (10)

  1. 고로슬래그 또는 플라이애쉬; 및
    나트륨 비함유 알칼리성 무기질 재료;를 포함하는데,
    상기 나트륨 비함유 알칼리성 무기질 재료는 수산화바륨 및 수산화칼슘인 것을 특징으로 하는 무시멘트 알칼리 활성결합재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고로슬래그 또는 플라이애쉬 100중량부당 상기 나트륨 비함유 알칼리성 무기질 재료는 0.5 내지 20중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 무시멘트 알칼리 활성결합재.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서
    상기 수산화바륨은 상기 고로슬래그 또는 플라이애쉬 100중량부당 0.5 내지 5중량부로 포함되고, 상기 수산화칼슘은 상기 고로슬래그 또는 플라이애쉬 100중량부당 0.5 내지 15중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 무시멘트 알칼리 활성결합재.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 나트륨 비함유 알칼리성 무기질 재료는 석고를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무시멘트 알칼리 활성결합재.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 석고는 상기 고로슬래그 또는 플라이애쉬 100중량부당 0.5 내지 5중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 무시멘트 알칼리 활성결합재.
  7. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 무시멘트 알칼리 활성결합재를 포함하는 무시멘트 알칼리 활성 모르터.
  8. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 무시멘트 알칼리 활성결합재를 포함하는 무시멘트 알칼리 활성 콘크리트.
  9. 제 8 항의 콘크리트로 제조된 것을 특징으로 하는 무시멘트 알칼리 활성 콘크리트 제품.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 콘크리트 제품은 벽돌, 블록, 타일, 하수관, 경계석, 콘크리트 파일, 프리스트레스트 콘크리트(Prestressed Concrete), 콘크리트 패널, 콘크리트 관, 맨홀, 기포(氣泡) 콘크리트, 콘크리트 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 무시멘트 알칼리 활성 콘크리트 제품.
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