KR100954592B1

KR100954592B1 - 굵은입자 시멘트 및 광물질 혼화재를 이용하여 제조한 저발열시멘트의 조성물 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR100954592B1
Application number: KR1020090099334A
Authority: KR
Inventors: 한천구; 한민철; 백대현; 노상균; 최성용; 이충섭; 이재윤; 권오봉; 차완호; 김영필
Original assignee: 아세아시멘트주식회사; 청주대학교 산학협력단
Priority date: 2009-10-19
Filing date: 2009-10-19
Publication date: 2010-04-26

Abstract

본 발명은 기존의 보통포틀랜드 시멘트 생산설비를 이용하여 수화열의 저감이 가능하고 저렴한 저발열 시멘트의 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것으로써, 본 발명에서는 보통포틀랜드 시멘트 제조 과정의 분쇄 공정 중 밀(Mill)출구에서 배출되는 굵은 입자 시멘트와 보통포틀랜드 시멘트를 혼합하여 사용하는 저발열 시멘트 또는 사이클론 분리기(Cyclone Separator)에서 밀로 반송되는 굵은 입자 시멘트와 보통포틀랜드 시멘트를 혼합하여 사용하는 저발열 시멘트에 추가적으로 일정한 범위의 분말도를 갖는 플라이 애시, 일정한 범위의 분말도를 갖는 고로슬래그 미분말을 단독 혹은 조합하여 사용하는 저발열 시멘트의 제조 방법을 제공한다.

저발열 시멘트, 플라이 애시, 고로슬래그 미분말, 분쇄밀

Description

굵은입자 시멘트 및 광물질 혼화재를 이용하여 제조한 저발열시멘트의 조성물 및 그 제조 방법{A composite generation of low heat cement and that of manufacturing method}

본 발명은 시멘트 초기 수화반응시 저렴한 비용으로 수화열을 줄일 수 있는 저발열 시멘트의 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로는 매스콘크리트 시공 시 높은 수화열로 인한 균열의 발생 확률을 낮추기 위하여 보통 포틀랜드 시멘트(이하 OPC라고 한다) 생산 과정 중에서 별도로 포집한 굵은 입자 시멘트에 OPC 및 광물질 혼화재를 혼합함으로써 우수한 수화열 저감 효과를 발휘하는 것에 관한 것이다.

일반적으로, 구조물의 축조를 위해 많은 양의 콘크리트가 타설되면 콘크리트가 물과 반응하는 과정에서 발생되는 수화열도 크게 증가한다. 이러한 수화열은 콘크리트 구조물의 내부와 외부간에 일반적으로 25 ℃ 이상의 온도 차이를 나타내게 되며, 이러한 온도 차이에 의하여 구조물의 내부와 외부간의 응력차가 생겨 균열발생의 위험이 초래된다. 따라서, 구조물의 균열발생을 방지하기 위해 시공 측면에서는 사용원료를 미리 물이나 액체 질소로 냉각하거나 콘크리트 속에 수냉 파이프를 묻어서 콘크리트의 수화열을 낮추는 방법이 이용되고 있다.

다시 말해서, 최근 국내 건설시장은 늘어나는 사용자의 요구 및 사회 간접자본 확충사업이 활발히 진행됨에 따라 구조물의 초고층화, 대형화, 장대화가 가속화되고 있다. 그에 따른 국내 건설공사 현장에서는 대규모 매스콘크리트 구조물을 시공하는 사례가 증가하고 있는데, 대규모 매스콘크리트 구조물에 다량의 시멘트를 사용하게 되는 경우에는 수화반응에 의한 과도한 수화열이 발생하게 된다.

그러나 아직까지 우리나라 대부분의 건설공사 현장에서는 이와 같은 상황에 수화발열량이 높은 OPC만을 주로 사용하고 있어 구조물의 요구 성능인 저발열을 발휘하지 못하는 문제가 발생하고 있다.

한편, 대한민국 공개특허 특2003-0085368호에는 상변화 물질을 이용하여 조성된 도료 조성물을 이용하여 난방 또는 냉방 시 도료조성물에 전달된 열에너지를 효과적으로 축열하였다가 난방 또는 냉방이 종료된 후에도 일정시간 이상 보온 또는 보냉 효과를 가져다줄 수 있는 도료 조성물이 제안되어 있다. 그러나, 이 특허에 의해 제조된 잠열캡슐은 콘크리트와 혼합하여 사용할 경우 부상하거나 강도를 저하시킬 수 있기 때문에 콘크리트나 모르타르에 혼합하여 사용하기에 어려운 점이 있고, 캡슐 제조공정상의 기술과 경제적인 측면에서 부적합한 문제점이 있다.

또한, 대한민국 공개특허 특2001-0045384호에는 마이크로캡슐형 잠열미립자 슬러리를 제조하는 방법이 개시되어 있으나, 이 특허에서는 계면활성제로서 멜라민 포름알데히드 축합체를 이용하고 있어 이를 콘크리트나 모르타르에 적용할 경우 슬럼프의 증가 또는 강도 저하를 초래하게 되고 가격 경쟁력이 떨어지는 문제점이 있 다.

한편, 대한민국 특허 제0683131호에는 콘크리트용 상변화 물질 및 그 제조방법이 개시되어 있다. 이 특허에서는 유기계 잠열재인 파라핀 왁스 비이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제 및 물을 포함하여 상변화물질을 제조하는 것을 특징으로 하고 있다. 그러나, 상기의 제0683131호 특허는 마이크로 캡슐화한 크림상의 상변화 물질을 콘크리트에 적용하여 수화온도를 낮추고 초기강도를 향상시키는 장점이 있으나, 캡슐화 제조공정이 복잡하고 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.

또한, 유기계 파라핀 왁스와 계면활성제를 사용하여 제조된 크림타입의 마이크로 캡슐형 상변화물질은 음이온성 계면활성제를 적용하여 콘크리트에 대한 친수성을 개선하였으나 콘크리트에 비해 비중이 매우 낮아 콘크리트 혼합과정에서 부상할 우려가 있으며,상변화물질이 포함된 크림상 마이크로 캡슐자체의 단가가 높아 사용량에 제한을 받을 수 있고, 현장시공에도 부담을 줄 수 있는 다른 문제점을 내포하고 있다.

한편, 건설공사 현장에서 매스콘크리트의 균열 문제는 골조 공사의 품질에 가장 기본적이고, 핵심적인 요소기술로서 이를 위해서는 초기 수화열을 저감 시켜야 하는데, 이와 관련하여 현재 국내에서 주로 시도 되고 있는 방법으로는 콘크리트 배합 시 광물질 혼화재를 치환하여 시멘트량을 저감시키는 방법이 존재하지만, 이 경우는 광물성 혼화재의 상당량 치환으로 인한 중성화 등의 내구성저하에 악영향을 미치고 있는 상황이다.

따라서 시멘트 수화반응시 발생되는 수화열을 시멘트의 입자 크기를 크게 하 면서 일부 광물질 혼화재를 혼입시켜 저렴하고 내구성저하가 작으면서도 효과적으로 수화열을 저감 시키는 방법이 콘크리트의 균열 방지 및 품질 향상차원에서 최선으로 인식되고 있다.

이와 같은 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 OPC 제조 공정 중 분쇄공정에서 입자 특성을 굵은 크기로 채집하고, 또한 여기에, 광물질 혼화재를 일정량 치환하는 것만으로 종래의 저발열 시멘트 제조에 필수적이던 성분 조정 및 추가적인 공정을 수행할 필요 없이 경제적으로 제조되는 저발열 시멘트의 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것이 목적이다.

본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여,

매스 콘크리트 타설 시, 온도 저감을 목적으로 보통포틀랜드 시멘트 분쇄 공정 중 사이클론 분리기에 의하여 분리되어 다시 분쇄기로 반송되는 라인에서 채취한 분말도 1000～1200 ㎠/g인 굵은 입자 시멘트를 10～60 질량 %로 하고 보통포틀랜드 시멘트를 90～40 질량 %로 혼합하여 수화반응을 저감시킴으로서 수화열을 낮추는 저발열 시멘트의 조성물을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 조합 방법의 저발열 시멘트 70～90 질량 %에 플라이 애시를 30～10 질량 %로 혼합하여 구성할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 조합 방법의 저발열 시멘트 80 ~ 40 질량 %에 고로슬래그 미분말을 20～60%로 혼합하여 구성할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 조합 방법의 저발열 시멘트 40～70 질량 %에 플라이 애시를 20～10 질량 %으로 하고, 고로슬래그 미분말을 40～20 질량 %를 혼합하여 구성할 수 있다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 보통포틀랜드 시멘트 분쇄 공정 중 사이클론 분리기에 의하여 분리되어 다시 분쇄기로 반송되는 라인에서 분말도 1000～1200 ㎠/g인 굵은 입자 분말을 포집하는 단계 및 상기 포집한 굵은 입자 분말 : 보통포틀랜드 시멘트의 혼합비가 10～60 질량 % : 90～40 질량 %가 되도록 상기 포집한 굵은 입자 분말을 상기 보통포틀랜드 시멘트에 혼합하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 저발열 시멘트의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 조합 방법의 저발열 시멘트 80～40 질량 %에 고로슬래그 미분말을 20～60%로 혼합하여 구성할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 저발열 시멘트를 제조함에 있어서는, 기존의 OPC 생산 설비를 변형하거나 기존 생산 공정에 추가적인 공정을 도입할 필요 없이 시멘트 원료 분말의 분쇄 공정에서 포집되는 분말(저발열 시멘트용 굵은 입자)을 이용하므로, 저발열 시멘트의 생산 가격을 증가시키지 않고도 저발열 시멘트를 생산할 수 있게 된다.

이러한 본 발명의 저발열 시멘트는 건설 현장에서 응결 지연으로 인한 초기 수화열 저감, 수화열 균열 방지 등에 폭넓게 활용될 것이 기대된다. 특히 본 발명의 저발열 시멘트는 건설 현장 수요에 따라 원활하게 시멘트를 공급 할 수 있으므로 초고층 건물 및 대규모 매스콘크리트 현장에 수화열을 줄이고 수화열 균열 방지 및 공사 원가를 줄이는데 큰 효과가 있을 수 있다.

이하 실시예를 들어 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 또한, 아래 실시예에 나타낸 구성은 어디까지나 발명의 이해를 돕기 위함이며 어떠한 경우에도 본 발명의 기술적 범위를 상기에서 제시한 실시예로 제한되어서는 안 된다.

본 발명에서는 먼저 OPC 분쇄 공정의 분쇄밀(Mill) 출구에서 배출한 굵은 입자(도 1의 A공정 시멘트; 이하 MC라고 한다) 분말 25∼75질량 %에 OPC 75∼25 질량 %로 이루어진 조성을 가지는 저발열 시멘트를 제공한다.

상기의 실시예에서 MC는, 평균 지름이 20∼30 ㎛이고, 24 ㎛ 체 통과량이 45.0 % 이상인 입도 분포와 블레인 공기투과장치에 의한 비표면적1500∼2500 ㎠/g의 분말도를 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에서는 MC 25∼75 질량 %에 OPC 75∼25 질량 %로 이루어진 조성에 밀도가 1,90 g/㎤이상이고 분말도 2000∼6000 ㎠/g인 플라이애시(이하 FA라고 한다)를 OPC+MC에 대하여 10∼30 질량 %로 이루어진 조성을 가지는 저발열 시멘트를 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서는 MC 25∼75 질량 %와 OPC가 75∼25 질량 %로 이루어진 조성에 밀도가 2.70 g/㎤이상이고 분말도 2000∼6000 ㎠/g인 고로슬래그 미분말(이하 BS라고 한다)을 OPC+MC에 대하여 20∼60 질량 %로 이루어진 조성을 가지는 저발열 시멘트를 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서는 MC 25∼75 질량 %에 OPC가 75∼25 질량 %로 이루어진 조성에 밀도가 1,90 g/㎤이상이고 분말도 2000∼6000 ㎠/g인 FA를 OPC+MC에 대하여 10∼20 질량 %로 하고, 밀도가 2.70 g/㎤이상이고 분말도 2000∼6000 ㎠/g인 BS를 OPC+MC에 대하여 20∼40 질량 %로 이루어진 조성을 가지는 저발열 시멘트를 제공한다.

본 발명의 한 측면에서는 OPC 분쇄 공정의 사이클론 분리기에서 분쇄기로 반송되는 라인에서 채취한 굵은 입자 분말(도 1의 B공정 시멘트; 이하 RC라고 한다) 10∼60 질량 %에 OPC가 90∼40 질량 %로 이루어진 조성을 가지는 저발열 시멘트를 제공한다.

본 발명의 한 구체적 실시 태양에서 RC는, 평균 지름이 30∼40 ㎛이고, 24 ㎛체 통과량이 25.0 %이상인 입도분포와 1000∼1200 ㎠/g의 분말도를 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 측면에서는 RC 분말 10~60 질량 %에 OPC가 90∼40 질량 %로 이루어진 조성에 밀도 1,90 g/㎤이상이고 분말도 2000∼6000 ㎠/g인 FA를 OPC+RC 에 대하여 10∼30 질량 %로 이루어진 조성을 가지는 저발열 시멘트를 제공한다.

본 발명의 한 측면에서는 RC 분말 10∼60 질량 %와 OPC가 90∼40 질량 %로 이루어진 조성에 밀도가 2.70 g/㎤이상이고 분말도 2000∼6000 ㎠/g인 BS를 OPC+MC에 대하여 20∼60 질량 %로 이루어진 조성을 가지는 저발열 시멘트를 제공한다.

본 발명의 한 측면에서는 RC 분말 10~60 질량 %와 OPC가 90∼40 질량 %로 이루어진 조성에 밀도가 1,90 g/㎤이상이고 분말도 2000∼6000 ㎠/g인 FA를 OPC+MC에 대하여 10~20 질량 %로 하고, 밀도가 2.70 g/㎤이상이고 분말도 2000∼6000 ㎠/g인 BS를 OPC+MC에 대하여 20∼40 질량 %로 이루어진 조성을 가지는 저발열 시멘트를 제공한다.

본 발명의 다른 측면에서는 MC를 포집하는 단계 및 MC : OPC의 혼합비가 25∼75 질량 % : 75∼25 질량 %가 되도록 상기 포집된 분말을 OPC에 혼합하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 저발열 시멘트의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 측면에서는 RC을 포집하는 단계 및 RC : OPC의 혼합비가 10∼60 질량 % : 90∼40 질량 %가 되도록 상기 포집된 분말을 OPC에 혼합하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 저발열 시멘트의 제조 방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

통상적으로 활용되고 있는 OPC의 분쇄 공정에는 튜브밀(Tube mill)이 이용된다. 이와 같은 튜브밀에 의한 OPC를 제조하는 일반적인 공정을 보여주는 모식도가 도 1에 제시되어 있다.

우선, 도 1에 제시된 것처럼, 튜브밀인 시멘트 분쇄기에 클링커, 석고, 고로 슬래그가 투입되어 분쇄된다. 적절한 크기로 분쇄된 시멘트 원료는 배출되어(이하, "A공정 시멘트"라고 한다) 버켓 엘리베이터 등의 이송수단을 통하여 사이클론 분리 기로 이송된다. 사이클론 분리기에서는 분쇄된 시멘트 원료를 입자 크기에 따라 분급하게 되는데, 시멘트 분쇄기에서 충분히 분쇄가 이루어지지 않은 굵은 입자는 사이클론 분리기에서 분리되어 시멘트 분쇄기로 반송(이하, "B공정 시멘트"라고 한다)되며, 반송된 굵은 입자는 시멘트 분쇄기에 재투입되어 다시 분쇄 과정을 거치게 된다. 시멘트 분쇄기를 통하여 일정 크기 범위 이내로 분쇄된 시멘트 분말은 메인 백필터 그리고 사이클론 분리기 백필터(bag filter)에서 포집된 각 입자와도 혼합되어 최종 제품용 분말이 된다.

표 1과 도 2에는 상기 A공정 시멘트, B공정 시멘트 및 최종 완제품으로서의 OPC (Ordinary Portland Cement)의 입도 분포를 보여 주는 표와 그래프가 도시되어 있다.

표 1 및 도 2에 개시한 것처럼, A공정 시멘트는 평균 입경 24.9 ㎛이고, 44 ㎛체 잔사량이 49.0 %, 24 ㎛이하 체의 통과분이 전체의 약 43.0 %수준인 입자분포를 나타내며, 공정 B의 분말은 평균 입경 35.8 ㎛이고, 44 ㎛체 잔사량이 72.5 %, 24 ㎛이하 체의 통과분이 전체의 약 24.9 % 수준인 입자 분포를 나타낸다.

분말 종류	입도 분포(%)				평균 입경 (㎛)	체잔사
분말 종류	1 ㎛ 통과	1~24 ㎛ 통과	24~64 ㎛ 통과	64 ㎛ 잔분		44 ㎛R	88 ㎛R
A공정의 시멘트	4.7	43.0	40.0	11.5	24.9	49.0	12.9
B공정의 시멘트	3.3	24.9	53.0	18.1	35.8	72.5	19.0
OPC	6.5	65.2	24.7	2.8	14.1	7.0	0.5

한편, 표 2 및 도 3은 각각 상기 A공정의 시멘트, B공정의 시멘트 및 OPC에 대하여 측정한 화학 조성의 일예와 분말도의 일예를 보여주는 그래프이다.

시멘트 종류	화학 성분 (%)								LSF	SM	IM	블레인 분말도 (㎠/g)
시멘트 종류	LOI	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	SO₃	K₂O	LSF	SM	IM	블레인 분말도 (㎠/g)
A공저의 시멘트	0.18	22.18	5.17	3.82	64.44	2.05	1.14	0.87	90.03	2.47	1.35	1908
B공정의 시멘트	0.15	22.30	5.24	3.88	64.64	2.06	0.77	0.82	90.12	2.45	1.36	1087
OPC	0.35	21.88	5.02	3.66	64.18	2.01	1.83	0.92	90.44	2.52	1.37	3380

LOI : 강열감량, LSF : 석회포화도, SM : 규산률, IM : 철률

위의 표 2에 개시된 것처럼, 공정A와 B의 시멘트는, 최종 제품으로 생산된 OPC에 비하여 LOI, SO₃, K₂O 함량이 감소하고 SiO₂, Al₂O₃, CaO 함량이 약간 증가하는 특성을 가진다. 그렇지만, 이러한 A, B 공정의 시멘트는 석회포화도(LSF), 규산률(SM) 및 철률(IM)에서 OPC와 비슷한 값을 보이며, KS L 5201에서 규정하고 있는 중용열 포틀랜드 시멘트의 품질 규격을 만족한다.

도 4는 상기 A 공정의 시멘트, B공정의 시멘트 및 OPC에 대하여 측정한 페이스트 플로우를 보여주는 그래프이다. 전반적으로 A공정 시멘트의 유동성은 OPC에 비하여 높게 나타났으나, B공정의 시멘트는 OPC 보다 약간 저하함을 볼수 있다. 이때 B공정의 시멘트에서 유동성이 저하하는 이유는 단일입도에 가까운 좁은 범위의 굵은 입도 분포에 기인한 것으로 보인다. 그러나, B공정 시멘트는 분말도가 굵은 입자이지만 최종 저발열 시멘트 제품에 본 발명에서 광물질 혼화재 및 OPC를 특정 비율로 혼합하면 우수한 유동성과 수화열 저감 성능을 얻을 수도 있다.

도 5는 상기 A공정의 시멘트, B공정의 시멘트 및 OPC에 대하여 측정한 응결시간을 나타낸 그래프이다. A공정의 시멘트와 B공정의 시멘트는 OPC에 비하여 응결시간이 지연되는 것으로 나타났는데, 이는 분말도가 굵어짐에 따라 물과의 접촉 면적이 적어지면서 수화속도가 느려지기 때문으로 분석된다.

도 6은 상기 A공정의 시멘트, B공정의 시멘트 및 OPC에 대하여 측정한 재령경과에 따른 압축강도를 나타낸 그래프이다. 압축강도는 낮은 블레인 값을 갖는 A공정의 시멘트와 B공정의 시멘트가 초기재령 및 28일에서 낮은 압축강도를 나타낸다. 이는 낮은 블레인 값으로 인하여 물과의 접촉 면적이 적어지면서 수화속도가 느려 지기 때문인 것으로 분석되나, 4종(저열) 시멘트의 강도 규격은 만족하는 것으로 나타났다. 그러나, A, B공정의 시멘트는 일본 강점기 콘크리트에서 알 수 있는 바와 같이 수십년 등 장기간 수화되는 구조물 조건에서는 OPC와 거의 같은 혹은 그 이상의 압축강도를 발현할 수 있을 것으로 추측된다.

본 발명에서는 위와 같은 A공정의 시멘트 및 B공정의 시멘트를 이용함으로써 초기강도는 낮을지라도 본 발명의 목적에서 의도하는 저발열 시멘트를 생산하게 된다. 즉, 위와 같은 A공정의 시멘트와 B공정의 시멘트를 별도로 포집하여 모아둔 후, 통상의 방법으로 생산된 OPC, 즉, 일반적인 설비에 의하여 생산된 OPC와 특별한 조성비로 혼합함으로써, 시방 규격에서 요구하는 품질을 만족하는 저발열 시멘트를 경제적인 방법으로 제조할 수 있게 되는 것이다.

구체적으로, 본 발명에 따른 저발열 시멘트는, A공정의 시멘트 25∼75 질량 % 및 OPC 75∼25 질량 %로 이루어진 조성을 갖으며, 또한, 사이클론 분리기에서 시멘트 분쇄기로 반송되는 B공정의 시멘트 10∼60 질량 % 및 OPC 90∼40 질량 % 로 이루어진 조성을 갖는다.

위와 같이 본 발명에 따른 저발열 시멘트를 제조함에 있어서, 저발열 시멘트의 분말도는 2000∼3000 ㎠/g의 범위가 되도록 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 분말도 범위는 현재 OPC 생산라인 중 분쇄기 출구와 사이클론 분리기에서 분쇄기로 반송되는 라인에서 분급할 수 있는 범위로서, 현장에서 요구하는 초기 수화열 저감 성능을 확보할 수 있는 범위에 해당한다. 단, 분말도가 상기 범위를 초과할 경우는 OPC와 유사한 초기 수화열을 나타내 낮은 분말도에서 요구되는 수준의 수화열을 확보하기가 어려워진다.

본 발명에 의한 저발열 시멘트를 제조할 때, 혼합 공정에서는 분체혼합기로 3-5 분간 혼합하여 주는 것이 바람직하다. 이는 낮은 분말도를 갖는 저발열 시멘트 굵은 입자 및 OPC를 분체 혼합기로 3∼5분 정도 혼합하면 각각의 분체가 골고루 섞여 최적의 분산 상태를 유지하고, 이렇게 최적의 분산 상태를 유지한 분체에 물을 첨가하면 고른 수화반응을 나타내 수화열 저감에 유리하기 때문이다.

[실시예 1]

매스 콘크리트를 타설 시, 수화열 온도 저감을 목적으로 OPC 제조 공정 중 분쇄밀 출구에서 채취한 분말도 1500∼2500 ㎠/g인 MC를 OPC의 질량 대비 25∼75 질량 %로 혼합한다. 상기 조합에 의해 제조된 시멘트를 이용하여 콘크리트의 간이 단열에 의한 온도 상승량을 측정한 결과는 아래 표 3과 같다.

W/C (%)	MC치환율 (%)	피크온도시 온도상승량 (%)
50	0(OPC)	14.7
	25	14.6
	50	12.5
	75	11.4

OPC와 비교하였을 때, MC의 치환율이 증가함에 따라 피크온도가 낮아지는 것으로 나타났다.

[실시예 2]

본 발명의 제 2 실시예에서는 제 1 실시예의 방법에 FA를 OPC+MC의 질량 대비 10∼30 질량 %로 혼합하여 구성한다. 상기 조합에 의해 제조된 시멘트를 이용하여 콘크리트의 간이 단열에 의한 온도 상승량을 측정한 결과는 아래 표 4와 같다.

W/C(%)	MC치환율(%)	FA치환율(%)	피크온도 시 온도상승량(%)
50	0	0(OPC)	14.7
	25	10 20 30	14.4 13.6 12.0
	50	10 20 30	11.5 11.1 10.5
	75	10 20 30	11.1 10.7 9.8

OPC와 비교하였을 때, 피크온도는 MC의 치환율이 증가할수록 감소 하였고, FA를 조합 사용함에 따라 감소하였다.

[실시예 3]

본 발명의 제 3 실시예에서는 제 1 실시예의 방법에 BS를 OPC의 질량대비 20∼60%로 혼합하여 구성한다. 상기 조합에 의해 제조된 시멘트를 이용하여 콘크리트의 간이 단열에 의한 온도 상승량을 측정한 결과는 아래 표 5와 같다.

W/C(%)	MC치환율(%)	BS치환율(%)	피크온도 시 온도상승량(%)
50	0	0(OPC)	14.7
	25	20 40 60	12.7 12.2 8.4
	50	20 40 60	11.3 10.3 8.1
	75	20 40 60	11.1 9.8 7.9

[실시예 4]

본 발명의 제 4 실시예에서는 제 1 실시예의 방법에 FA와 BS을 OPC의 질량 대비 10∼20 질량 % + 20∼40 질량 %를 혼합하여 구성한다. 상기 조합에 의해 제조된 시멘트를 이용하여 콘크리트의 간이 단열에 의한 온도 상승량을 측정한 결과는 아래 표 6과 같다.

W/C(%)	MC치환율(%)	FA+BS치환율(%)	피크온도 시 온도상승량(%)
50	0	0(OPC)	14.7
	25	10+20 10+40 20+20 20+40	12.2 10.5 11.4 5.6
	50	10+20 10+40 20+20 20+40	11.2 9.6 10.3 5.2
	75	10+20 10+40 20+20 20+40	10.0 8.4 9.0 4.9

[실시예 5]

본 발명의 제 5 실시예에서는 매스 콘크리트를 타설 시, 온도 저감을 목적으로 OPC 분쇄 공정 중 사이클론 분리기에 의하여 분리 되어 다시 분쇄기로 반송되는 라인에서 채취한 분말도 1000∼1200 ㎠/g인 RC를 OPC의 질량 대비 10∼30 질량 %로 혼합한다.

[실시예 6]

본 발명의 제 6 실시예에서는 제 5 실시예의 방법에 FA를 OPC의 질량 대비 10∼30 질량 %로 혼합하여 구성한다.

[실시예 7]

본 발명의 제 7 실시예에서는 제 5 실시예의 방법에 BS를 OPC의 질량대비 20∼40%로 혼합하여 구성한다.

[실시예 8]

본 발명의 제 8 실시예에서는 제 5 실시예의 방법에 FA와 BS를 OPC의 질량 대비 10∼20 질량 % + 20∼40 질량 %를 혼합하여 구성한다.

[실시예 9]

본 발명의 제 9 실시예에서는 제 5 실시예의 조합에서 OPC 70 % + RC 20 % + FA 10 %로 구성되는 저발열 시멘트와 OPC 100 %를 이용한 콘크리트의 모의 구조체 실험을 실시 하였다.

부재는 가로 800 mm, 세로 800 mm 및 높이 800mm의 정방형 시험체 2개를 만들어 부재 중앙의 상부, 중앙부, 하부에 온도 센서(Thermocouple T-Type)를 매설하여 7일간 온도를 측정 하였다. 그 결과를 도 7에 나타내었다.

OPC를 이용한 콘크리트는 중앙부의 최고온도가 약 48 ℃를 나타냈고, 저발열 시멘트를 이용한 콘크리트는 약 38 ℃를 나타내 OPC를 이용한 콘크리트에 비하여 약 10 ℃정도의 온도 저감효과를 확인할 수 있었다.

도 1은 보통포틀랜드 시멘트의 제조 과정 중 분쇄 공정을 보여주는 모식도이다.

도 2, 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6은 각각 도 1에 도시된 A공정의 시멘트와 B공정의 시멘트 및 이들 분말이 혼합된 최종 완제품으로서의 보통포틀랜드 시멘트(OPC)에 대하여 측정한 입도 분포, 분말도, 페이스트 플로우, 응결 시간 및 재령경과에 따른 압축강도를 나타낸 그래프이다.

도 7은 모의 구조체를 제작하여 실시한 실험으로 본 발명에 의하여 수화열 온도 저감 효과를 나타내는 그래프이다.

Claims

매스 콘크리트 타설 시, 온도 저감을 목적으로 보통포틀랜드 시멘트 분쇄 공정 중 사이클론 분리기에 의하여 분리되어 다시 분쇄기로 반송되는 라인에서 채취한 분말도 1000～1200 ㎠/g인 굵은 입자 시멘트를 10～60 질량 %로 하고 보통포틀랜드 시멘트를 90～40 질량 %로 혼합하여 수화반응을 저감시킴으로서 수화열을 낮추는 저발열 시멘트의 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 조합 방법의 저발열 시멘트 70～90 질량 %에 플라이 애시를 30～10 질량 %로 혼합하여 구성하는 것을 특징으로 하는 수화열을 낮추는 저발열 시멘트의 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 조합 방법의 저발열 시멘트 80 ~ 40 질량 %에 고로슬래그 미분말을 20～60%로 혼합하여 구성하는 것을 특징으로 하는 수화열을 낮추는 저발열 시멘트의 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 조합 방법의 저발열 시멘트 40～70 질량 %에 플라이 애시를 20～10 질량 %, 고로슬래그 미분말을 40～20 질량 %를 혼합하여 구성하는 것을 특징으로 하는 수화열을 낮추는 저발열 시멘트의 조성물.
보통포틀랜드 시멘트 분쇄 공정 중 사이클론 분리기에 의하여 분리되어 다시 분쇄기로 반송되는 라인에서 분말도 1000～1200 ㎠/g인 굵은 입자 분말을 포집하는 단계 및 상기 포집한 굵은 입자 분말 : 보통포틀랜드 시멘트의 혼합비가 10～60 질량 % : 90～40 질량 %가 되도록 상기 포집한 굵은 입자 분말을 상기 보통포틀랜드 시멘트에 혼합하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 저발열 시멘트의 제조 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 조합 방법의 저발열 시멘트 70～90 질량 %에 플라이 애시를 30～10 질량 %로 혼합하여 구성하는 것을 특징으로 하는 수화열을 낮추는 저발열 시멘트의 제조 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 조합 방법의 저발열 시멘트 80～40 질량 %에 고로슬래그 미분말을 20～60%로 혼합하여 구성하는 것을 특징으로 하는 수화열을 낮추는 저발열 시멘트의 제조 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 조합 방법의 저발열 시멘트 40～70 질량 %에 플라이 애시를 20～10 질량 %, 고로슬래그 미분말을 40～20 질량 %를 혼합하여 구성하는 것을 특징으로 하는 수화열을 낮추는 저발열 시멘트의 제조 방법.