KR101121724B1 - A composition of cement zero concrete using the mixed blast slag, powder type sodium silicate and desulfurization gypsum as binder and method for it - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고로슬래그, 분말형 규산나트륨, 탈황석고를 포함하는 결합재를 이용하는 무시멘트 콘크리트 조성물 및 무시멘트 콘크리트의 제조방법에 관한 것으로, 그 목적하는 바는 이산화탄소를 다량으로 배출하는 시멘트 대신에 고로슬래그, 분말형 규산나트륨 및 탈황석고를 적정비율로 구성시킨 결합재를 사용하여, 작업성이 우수하고 상온양생이 가능한 압축강도 25~65MPa급의 무시멘트 콘크리트 조성물 및 그 제조방법을 제공하고자 하는데 있다.The present invention relates to a cementless concrete composition using a binder comprising a blast furnace slag, powdered sodium silicate, desulfurized gypsum, and to a method of manufacturing cementless concrete, the purpose of which is blast furnace slag instead of cement to discharge a large amount of carbon dioxide By using a binder composed of powdered sodium silicate and desulfurized gypsum in an appropriate ratio, it is to provide a cementless concrete composition having a compressive strength of 25 ~ 65MPa grade and excellent workability and room temperature curing, and a method of manufacturing the same.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 결합재, 잔골재, 굵은골재, 배합수를 포함하는 콘크리트 조성물에 있어서, 상기 결합재는 고로슬래그, 분말형 규산나트륨 및 탈황석고를 포함하며 이들의 비율은 고로슬래그 77~83중량%, 분말형 규산나트륨 15~18중량%, 탈황석고 2~5중량%인 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object in the concrete composition comprising a binder, fine aggregate, coarse aggregate, blending water, the binder comprises blast furnace slag, powdered sodium silicate and desulfurized gypsum, the ratio thereof is blast furnace slag 77 ~ 83 wt%, powdered sodium silicate 15-18 wt%, desulfurized gypsum 2-5 wt%.
콘크리트, 결합재, 고로슬래그, 분말형 규산나트륨, 탈황석고 Concrete, binder, blast furnace slag, powdered sodium silicate, desulfurized gypsum

Description

고로슬래그, 분말형 규산나트륨, 탈황석고를 포함하는 결합재를 이용하는 무시멘트 콘크리트 조성물 및 무시멘트 콘크리트의 제조방법{A COMPOSITION OF CEMENT ZERO CONCRETE USING THE MIXED BLAST SLAG, POWDER TYPE SODIUM SILICATE AND DESULFURIZATION GYPSUM AS BINDER AND METHOD FOR IT}COMPOSITION OF CEMENT ZERO CONCRETE USING THE MIXED BLAST SLAG, POWDER TYPE SODIUM SILICATE AND DESULFURIZATION GYPSUM AS BINDER AND METHOD FOR IT}
본 발명은 고로슬래그, 분말형 규산나트륨, 탈황석고를 포함하는 결합재를 이용하는 무시멘트 콘크리트 조성물 및 무시멘트 콘크리트의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고로슬래그, 분말형 규산나트륨, 탈황석고를 포함하는 결합재를 사용하여 콘크리트의 반응을 활성화시킬 뿐만 아니라, 콘크리트의 강도를 증진시킬 수 있는 무시멘트 콘크리트 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cementless concrete composition using a binder comprising a blast furnace slag, powdered sodium silicate, desulfurized gypsum, and to a method for producing cementless concrete, and more particularly, to a blast furnace slag, powdered sodium silicate, and desulfurized gypsum. The present invention relates to a cementless concrete composition and a method of manufacturing the same, which not only activate the reaction of concrete but also enhance the strength of concrete.
세계적으로 지구 온난화 방지를 위하여 다양한 형태의 노력(1997년 채택, 2005년 발효된 교토 의정서 2012년 종료)을 가하고 있는 가운데 2007년 12월에는 인도네시아 발리에서 ‘발리 로드맵’을 채택함에 따라 2009년 까지 새 기후변화 협약을 위한 협상이 진행되고 있다. 이에 따라 전 세계적으로 이산화탄소 등 온실가스의 배출량을 큰 폭으로 줄여야 하는 실정에 있다.With various efforts to prevent global warming (adopted in 1997, ending the Kyoto Protocol in effect in 2005), in December 2007, the Bali Roadmap was adopted in Bali, Indonesia, until 2009. Negotiations are in progress for a climate change agreement. Accordingly, there is a need to significantly reduce the amount of greenhouse gas emissions such as carbon dioxide worldwide.
한편, 콘크리트 제조 시 근간이 되는 시멘트 1 톤을 생산하는 데 이산화탄소 를 약 0.9톤을 배출할 정도로 시멘트 산업은 철강산업과 더불어 주요 이산화탄소 배출 산업이므로 이에 대한 방법 및 대체 물질이 제시가 시급히 요구되고 있다. Meanwhile, since the cement industry is a major carbon dioxide emission industry in addition to the steel industry, about 0.9 tons of carbon dioxide is produced to produce 1 ton of cement, which is the basis for the production of concrete. Therefore, methods and alternative materials are urgently required.
국내의 시멘트 생산량은 1년에 약 6,000만 톤으로 이산화탄소를 약 5,400만 톤 배출하고 있어 문제시되고 있다. 이에 대한 타개책의 일환으로 산업부산물을 이용하여 시멘트를 대체하기 위한 연구가 끊임없이 진행되고 있다.Domestic cement production is about 60 million tons a year, which is about 55 million tons of carbon dioxide emissions. As part of the remedy, research to replace cement using industrial by-products is constantly underway.
국내외적으로 고로슬래그, 플라이애시 등을 시멘트와 일부 혼합하여 콘크리트에 많이 적용되고 있으나, 이런 방법으로는 이산화탄소를 획기적으로 저감시키는 데 한계가 있다.Domestic and international blast furnace slag, fly ash, and some mixed with cement has been applied to a lot of concrete, but this method has a limit in dramatically reducing carbon dioxide.
국외에서는 중합반응에 의한 알칼리 활성화 시멘트(콘크리트)에 관한 기술은 개념적으로 1978년 Davidovits(프랑스)에 의해 카올리나이트 광물질을 이용하고 제올라이트와 유사한 구조를 가지도록 하는 메커니즘으로 이론이 정립되었지만, 제조상의 문제점 및 경제성 등의 이유로 실용화가 이루어지지 않았다.Overseas, the technology of alkali-activated cement (concrete) by polymerization reaction was conceptually established by Davidovits (France) in 1978 as a mechanism for using kaolinite mineral and having a structure similar to zeolite. There was no practical use because of economics.
시멘트를 전혀 사용하지 않고 석탄회만을 사용하여 콘크리트를 제조하는 종래의 기술로서, 60℃ 이상의 고온양생 과정을 통해 석탄회의 유리(glassy) 피막을 파괴하여 반응을 유도하여 30MPa 이상을 확보할 수 있는 방법이 있다.As a conventional technique of producing concrete using only coal ash without using cement at all, a method capable of inducing a reaction by destroying the glassy film of coal ash through a high temperature curing process of 60 ° C. or more, thereby securing 30 MPa or more. have.
그러나 이 방법은 고온양생으로 인한 에너지 소비와 이산화탄소 배출 문제가 발생하였다.However, this method has a problem of energy consumption and carbon dioxide emission due to high temperature curing.
또한, 종래 기술 중에는 메타카올린을 사용하는 경우가 있으나, 카올린을 700~800℃로 소성하여 메타카올린을 사용하기 때문에 이 과정에서 이산화탄소를 배출하고 가격도 고가이어서 실용화하는 데 문제점이 있었다.In addition, in the prior art, there is a case in which metakaolin is used, but since the kaolin is calcined at 700 to 800 ° C. to use metakaolin, carbon dioxide is discharged in this process, and the price is expensive, so there is a problem in practical use.
그리고, 종래 기술 중에 고로슬래그를 단독으로 사용하고 고알칼리성을 가진 액상 NaOH, KOH 등의 알칼리 활성화제를 사용하여 무시멘트 콘크리트를 제조하는 방법이 있다. 그러나 이러한 방법에 의한 콘크리트는 상온에서도 50MPa 정도의 압축강도가 발현되나, 급격한 유동성 저하 및 초기 급결현상 등으로 작업성을 확보하기 어렵고, 수축 등이 크게 발생하는 등 실용화하는데 문제가 되고 있다.In the prior art, there is a method for producing cement concrete using blast furnace slag alone and alkali activators such as liquid NaOH and KOH having high alkalinity. However, the concrete by this method has a compressive strength of about 50MPa even at room temperature, but it is difficult to secure workability due to a sudden drop in fluidity and initial sudden phenomena, and it is a problem in practical use such as large shrinkage.
이에 본 발명자들은 고로슬래그를 콘크리트의 결합재로 사용하기 위해 연구와 실험을 거듭하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 이산화탄소를 다량으로 배출하는 시멘트 대신에 고로슬래그, 분말형 규산나트륨 및 탈황석고를 적정비율로 구성시킨 결합재를 사용하여, 작업성이 우수하고 상온양생이 가능한 압축강도 25~65MPa급의 무시멘트 콘크리트 조성물 및 그 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.The present inventors have repeatedly studied and experimented to use the blast furnace slag as a binder of concrete, and the present invention proposes the present invention, instead of cement which emits a large amount of carbon dioxide, blast furnace slag, powdered sodium silicate and desulfurized gypsum. By using a binder composed of a proper ratio, excellent workability and room temperature curing is possible to provide a cementless concrete composition of 25 ~ 65MPa grade strength and its manufacturing method, and its purpose.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 콘크리트 조성물은 결합재, 잔골재, 굵은골재, 배합수를 포함하는 콘크리트 조성물에 있어서, 상기 결합재는 고로슬래그, 분말형 규산나트륨 및 탈황석고를 포함하며 이들의 비율은 고로슬래그 77~83중량%, 분말형 규산나트륨 15~18중량%, 탈황석고 2~5중량%인 것을 특징으로 하며,Concrete composition of the present invention for achieving the above object is a concrete composition comprising a binder, fine aggregate, coarse aggregate, blending water, the binder comprises blast furnace slag, powdered sodium silicate and desulfurized gypsum, the ratio of these It is characterized in that the slag 77 ~ 83% by weight, powdered sodium silicate 15 ~ 18% by weight, desulfurized gypsum 2 ~ 5% by weight,
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 콘크리트 제조방법은 결합재, 잔골재, 굵은골재, 배합수를 배합하는 과정, 교반하는 과정, 양생하는 과정을 포함하여 이루어지는 콘크리트 조성물의 제조방법에 있어서, 상기 결합재는 고로슬래그 77~83중량%, 분말형 규산나트륨 15~18중량%, 탈황석고 2~5중량%로 구성되는 것임을 특징으로 한다.In addition, the concrete manufacturing method of the present invention for achieving the above object in the method for producing a concrete composition comprising a binder, fine aggregate, coarse aggregate, the process of mixing the blending water, stirring, curing process, the binder The blast furnace slag is characterized by consisting of 77 to 83% by weight, powdered sodium silicate 15 to 18% by weight, desulfurized gypsum 2 to 5% by weight.
상술한 바와 같은 본 발명의 비소성 결합재 및 이를 사용한 콘크리트 조성물 은 적정한 바텀애쉬, 나트륨계 또는/및 칼륨계 알칼리성 무기질 재료, 소듐실리케이트로 구성된 결합재의 혼합비 그리고 물과 결합재의 비를 제시하여 압축강도를 25~55MPa 범위로 확보할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 의한 콘크리트 조성물은 콘크리트 타설 후 일정시간까지 유동성이 유지되어 충분한 작업성을 확보할 수 있는 장점이 있다.As described above, the non-plastic binder and the concrete composition using the same have a compressive strength by presenting a suitable mixing ratio of a bottom ash, a sodium or / and potassium-based alkaline inorganic material, a sodium silicate, and a ratio of water and the binder. There is an advantage that can be secured in the 25 ~ 55MPa range. In addition, the concrete composition according to the present invention has the advantage that the fluidity is maintained until a certain time after the concrete is poured to ensure sufficient workability.
상술한 바와 같은 본 발명의 무시멘트 콘크리트 조성물 및 그 제조방법은 고로슬래그, 분말형 규산나트륨, 탈황석고가 적정 배합비로 구성된 결합재와 이러한 결합재와 배합수의 적정 배합비를 제시하여 소성과정 없이 5~40℃의 상온에서도 압축강도를 25~65MPa 범위까지 확보할 수 있음은 물론 콘크리트 제조 후 1시간 30분까지 유동성이 유지되는 콘크리트 조성물을 제공하는 장점이 있고,Cementium concrete composition of the present invention as described above and a method for producing the same, blast furnace slag, powdered sodium silicate, desulfurized gypsum 5 ~ 40 without presenting a binder and a suitable mixing ratio of the binder and the blending water by presenting a suitable mixing ratio Compressive strength can be secured to a range of 25 ~ 65MPa even at room temperature of ℃ ℃, there is an advantage to provide a concrete composition that maintains fluidity until 1 hour 30 minutes after concrete production,
또한, 본 발명의 무시멘트 콘크리트 조성물 및 그 제조방법은 분말형 규산나트륨 등에 의해 건조수축, 내구성이 매우 우수하여 시멘트를 사용한 일반 콘크리트를 대체하여 콘크리트 구조물에 충분히 적용 가능한 장점이 있고,In addition, the cementless concrete composition of the present invention and its manufacturing method is excellent in dry shrinkage and durability by powdered sodium silicate and the like, replacing the ordinary concrete using cement has an advantage that can be sufficiently applied to the concrete structure,
또한, 본 발명의 무시멘트 콘크리트 조성물 및 그 제조방법은 분말형 규산나트륨 등을 사용함에 의해 액상의 알칼리 활성화제에 있어 NaOH, 액상의 규산나트륨 및 물 등을 일정한 비율과 복잡한 공정을 거쳐 제조해야 하는 번거로움 없이 현장에서 누구나 계량하여 제조하여 사용할 수 있어 그 시공의 용이성이 있는 장점이 있고,In addition, the cementless concrete composition of the present invention and a method of manufacturing the same by using powdered sodium silicate, NaOH, liquid sodium silicate and water in the liquid alkali activator must be produced through a constant ratio and complex process Anyone can measure and manufacture in the field without any hassle, and there is an advantage of ease of construction.
또한, 본 발명의 무시멘트 콘크리트 조성물 및 그 제조방법은 콘크리트 제조에 있어 시멘트를 전혀 사용하지 않고 고온양생이 필요하지 않기 때문에 시멘트 제 조 시 그리고 콘크리트 제조 시 다량의 CO2 가스의 발생을 줄일 수 있어 환경오염을 줄일 수 있는 장점이 있고,In addition, the cementless concrete composition of the present invention and its manufacturing method do not use any cement and do not require high temperature curing in the production of concrete, so that a large amount of CO 2 is produced during cement production and concrete production. It can reduce the generation of gas has the advantage of reducing environmental pollution,
또한, 본 발명의 무시멘트 콘크리트 조성물 및 그 제조방법은 산업 부산물인 고로슬래그가 재활용되므로 매립지 확보를 위한 경제적 부담뿐만 아니라, 매립 시 발생되는 침출수에 의해 발생하는 많은 환경문제 등을 저감시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, the cement concrete composition of the present invention and the method of manufacturing the blast furnace slag as an industrial by-product is recycled as well as an economic burden for securing landfills, as well as an advantage that can reduce many environmental problems caused by leachate generated during landfill There is this.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명에 의한 콘크리트는 결합재, 잔골재, 굵은골재, 배합수를 포함하여 구성되어지며, 상기 결합재는 고로슬래그, 분말형 규산나트륨, 탈황석고로 구성된다.Concrete according to the present invention comprises a binder, fine aggregate, coarse aggregate, blending water, the binder is composed of blast furnace slag, powdered sodium silicate, desulfurized gypsum.
상기 탈황석고와 상기 고로슬래그는 재령초기에 수화반응(Reaction of Hydration)에 의해 에트링가이트(Ettringite;3CaOAl2O33CaSO432H2O)를 생성하고, 재령이 증가함에 따라 탈황석고와 고로슬래그의 수화반응에 의해 생성된 수산화칼슘(Ca(OH)2)이 고로슬래그를 자극함에 의해 잠재수경성이 발휘되게 하여 콘크리트의 반응을 활성화시키게 되는 것이다.The desulfurized gypsum and the blast furnace slag is produced by the reaction of Hydration (Ettringite; 3CaOAl 2 O 3 3CaSO 4 32H 2 O) in the early stages of regeneration, desulfurized gypsum and blast furnace slag as the age of Calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) produced by the hydration reaction of the stimulation of the blast furnace slag to exhibit the potential hydraulic properties to activate the reaction of the concrete.
또한, 상기 분말형 규산나트륨과 상기 고로슬래그는 수화반응 그리고 중합반응(Polymersation)에 의해 규산칼슘수화물(C-S-H gel ;3CaO.2SiO23H2O) 등을 생성하여 콘크리트의 강도가 증진되게 하는 것이다.In addition, the powdered sodium silicate and the blast furnace slag is to produce calcium silicate hydrate (CSH gel; 3CaO.2SiO 2 3H 2 O) by the hydration reaction and polymerization (Polymersation) to enhance the strength of the concrete.
이렇게 결합재로서 고로슬래그, 분말형 규산나트륨, 탈황석고를 사용함에 의해 시멘트를 사용하지 않고서도 고로슬래그와 탈황석고의 반응으로 소성과정 없이 고로슬래그의 잠재수경성이 발휘되는 것이며 또한 고로슬래그와 분말형 규산나트륨의 반응으로 강도를 증진시킬 수 있게 되는 것이다.Thus, by using blast furnace slag, powdered sodium silicate and desulfurized gypsum as binders, blast furnace slag and desulfurized gypsum can be used without cement so that the potential hydraulic properties of blast furnace slag can be exhibited without calcination. The reaction of sodium will increase the strength.
여기서 상기 고로슬래그는 결합재 전체 중량에 대하여 77~83중량%의 비율로 첨가하는데, 그 비율이 77중량%미만이거나 83중량%를 초과하면 목적하는 강도발현에 문제가 있기 때문이다. 그리고 강도와 반응성을 고려하면 상기 고로슬래그는 78~82중량%가 보다 바람직하며 80중량%가 가장 바람직하다.The blast furnace slag is added in a ratio of 77 to 83% by weight based on the total weight of the binder, because if the ratio is less than 77% or more than 83% by weight there is a problem in the desired strength. In consideration of strength and reactivity, the blast furnace slag is more preferably 78 to 82% by weight, most preferably 80% by weight.
이러한 고로슬래그는 분말도 3,300~8,200cm2/g인 것이 바람직한데, 이는 고로슬래그의 분말도가 3,300cm2/g 미만인 경우에는 반응성이 작아 강도발현에 불리하고, 분말도가 8,200cm2/g을 초과하는 경우에는 반응성이 크지만, 시공성이 다소 저하되고 통상의 제품으로 판매되지 않는 관계로 미분말화시키기 위해 분쇄하는 과정 또는 분급하는 과정을 거쳐야 하기 때문에 경제성이 저하될 수 있기 때문이다. 상기 고로슬래그는 강도발현 및 반응성을 고려하면 분말도 6,100~6,300m2/g인 것이 보다 바람직하며, 6,200m2/g인 것이 가장 바람직하다.The blast furnace slag powder is preferably 3,300 ~ 8,200cm 2 / g, which is less reactive when the powder density of blast furnace slag less than 3,300cm 2 / g, the powder is 8,200cm 2 / g This is because the reactivity is large, but because the workability is slightly lowered and is not sold as a normal product, the economic efficiency may be lowered because it has to go through a grinding process or a classification process for fine powdering. The blast furnace slag is more preferably 6,100 ~ 6,300m 2 / g, and most preferably 6,200m 2 / g in consideration of strength expression and reactivity.
상기 분말형 규산나트륨은 결합재 전체 중량에 대하여 15~18중량%의 비율로 첨가하는데, 그 비율이 15중량%미만이면 수화반응과 중합반응이 약해져 강도가 작게 나타나는 문제가 있고, 18중량%를 초과하면 급결이 발생하여 시공성이 다소 저 하되고 강도증진에도 사용효과가 크게 나타나지 않을 뿐만 아니라 경제성에 불리하게 작용하는 문제가 있기 때문이다. 그리고 시공성과 강도를 고려하면 상기 분말형 규산나트륨은 16~18중량%가 보다 바람직하며 17중량%가 가장 바람직하다.The powdered sodium silicate is added in a proportion of 15 to 18% by weight based on the total weight of the binder, but if the ratio is less than 15% by weight, the hydration reaction and the polymerization reaction are weakened, resulting in a small strength, and exceeding 18% by weight. This is because there is a problem in that there is a problem in that the workability is not greatly improved even when the strength is increased due to rapid freezing, and the effect on economic efficiency is not significant. In consideration of workability and strength, the powdered sodium silicate is more preferably 16-18% by weight and most preferably 17% by weight.
이러한 분말형 규산나트륨은 SiO2와 Na2O의 몰비가 2.3~3.4인 것을 사용하는 것이 바람직한데, 이는 분말형 규산나트륨의 SiO2와 Na2O의 몰비가 2.3 미만인 경우에는 콘크리트의 점도가 급격히 증가되어 슬럼프가 저하됨으로써 시공성이 저하될 뿐만 아니라 중합반응에 필요한 Si 성분이 적어져 장기강도가 발현이 작아지고, 몰비가 3.4를 초과하는 경우에는 시공성에 영향을 주지 않지만, Na이온이 적어져 초기강도가 작아지는 문제가 있기 때문이다. 상기 분말형 규산나트륨은 시공성 및 강도를 고려하면 SiO2와 Na2O의 몰비가 3.0~3.2인 것을 사용하는 것이 보다 바람직하다.It is preferable to use a powdered sodium silicate having a molar ratio of SiO 2 to Na 2 O of 2.3 to 3.4. This means that when the molar ratio of SiO 2 to Na 2 O of powdered sodium silicate is less than 2.3, the viscosity of concrete rapidly increases. The increase in slump decreases not only the workability but also decreases the Si component required for the polymerization reaction, and thus the long-term strength is decreased. When the molar ratio exceeds 3.4, it does not affect the workability. This is because there is a problem of decreasing the strength. In consideration of the workability and strength of the powdered sodium silicate, a molar ratio of SiO 2 to Na 2 O is more preferably 3.0 to 3.2.
상기 탈황석고는 결합재 전체 중량에 대하여 2~5중량%의 비율로 첨가하는데, 그 비율이 2중량%미만이면 재령 초기에 에트링가이트의 생성이 작아져 초기강도가 저하되고, 수축이 다소 증가되는 문제가 있고, 5중량%를 초과하면 시공성이 저하될 뿐만 아니라 에트링가이트가 과다하게 생성되어 팽창에 의한 콘크리트가 균열이 발생하여 강도가 저하되는 문제가 있기 때문이다. The desulfurized gypsum is added in a ratio of 2 to 5% by weight based on the total weight of the binder, but if the ratio is less than 2% by weight, the formation of ettringite is reduced at the early stage of age, so that the initial strength is lowered and the shrinkage is slightly increased. This is because there is a problem, and when the content exceeds 5% by weight, not only the workability is lowered, but also the ettringite is excessively generated, which causes cracking of the concrete due to expansion, thereby lowering the strength.
그리고, 초기강도 및 시공성을 고려하면 상기 탈황석고 3~4중량%가 보다 바람직하고, 3중량%가 가장 바람직하다.In consideration of the initial strength and workability, the desulfurized gypsum is more preferably 3-4% by weight, most preferably 3% by weight.
이러한 탈황석고는 그 순도가 95%이상인 것이 바람직한데, 이는 탈황석고의 순도가 95% 미만인 경우에는 반응성이 저하되어 소정의 콘크리트의 강도를 달성할 수 없을 가능성이 높고, 콘크리트 품질제어도 어렵기 때문이다.The desulfurized gypsum is preferably at least 95% purity, because when the desulphurized gypsum is less than 95% purity is less likely to be reactive to achieve a certain strength of the concrete, it is difficult to control the concrete quality to be.
또한, 본 발명의 무시멘트 콘크리트 조성물을 얻기 위해서는 배합수와 결합재의 배합비를 중량비(배합수에 대한 결합재의 중량비, 배합수-결합재비, 이하 같다)로 25~60% 범위로 하는 것이 바람직한데, 이는 배합수와 결합재의 배합비가 25% 미만인 경우에는 강도 증진에 효과가 있으나 시공성이 저하되어 감수제 등 기타 혼화제가 다량으로 사용하여 경제성이 저하되고, 60%를 초과하는 경우에는 시공성은 향상되나 강도가 급격이 저하되어 압축강도 25MPa 미만으로 콘크리트 구조물에 적용할 수 없게 될 뿐만 아니라 건조수축이 증가되는 등의 문제점이 있기 때문이다. 보다 바람직한 배합비는 33~37%이고, 가장 바람직한 배합비는 35%이다.In addition, in order to obtain the cementless concrete composition of the present invention, it is preferable that the mixing ratio of the blending water and the binder is in the range of 25 to 60% by weight ratio (weight ratio of the binder to the blending water, blending water-binder ratio, the same). This is effective to increase the strength when the mixing ratio of the blending water and the binder is less than 25%, but the workability is lowered, and the economic efficiency is reduced by using a large amount of other admixtures such as a water reducing agent. This is because there is a problem in that the sharpness is lowered and the compressive strength cannot be applied to the concrete structure with the compressive strength of less than 25 MPa, and the dry shrinkage is increased. The more preferable compounding ratio is 33 to 37%, and the most preferable compounding ratio is 35%.
또한, 본 발명은 상기 고로슬래그, 분말형 규산나트륨과, 탈황석고를 포함한 결합재를 배합하여 콘크리트를 제조하는 방법을 제시하는 바, 이러한 콘크리트 제조방법은 상기 결합재, 잔골재, 굵은골재 및 물 등을 배합하고, 교반하는 과정과 양생하는 과정을 거쳐 제조한다. 상기 배합, 교반, 양생은 통상의 방법에 의해 행할 수 있으며, 일반적으로 첨가되는 첨가제 등도 첨가할 수도 있다.In addition, the present invention proposes a method for producing concrete by combining the blast furnace slag, powdered sodium silicate and a binder containing desulfurized gypsum, such a concrete manufacturing method is a mixture of the binder, fine aggregate, coarse aggregate and water, etc. It is prepared through a process of stirring and curing. The said mixing | blending, stirring, and curing can be performed by a conventional method, and the additive etc. which are added generally can also be added.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으므로, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시예에 한정되지는 않는다. Embodiments according to the present invention can be modified in many different forms, the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.
<실시예 1> &Lt; Example 1 >
고로슬래그 분말도의 영향Effect of Blast Furnace Slag Powder
본 발명에서 제시된 무시멘트 콘크리트 조성물에 있어서, 고로슬래그의 분말도에 따른 영향을 분석하기 위해, 하기 표 1과 같은 성분을 갖는 고로슬래그를 분말도를 각각 2,700cm2/g, 3,300cm2/g, 4,500cm2/g, 6,200cm2/g, 8,200cm2/g, 10,100cm2/g으로 조절하여 준비하였고, 이러한 고로슬래그를 결합재 전체 중량에 대하여 각각 80중량%씩 사용하였다. In cementless concrete composition set forth in this invention, in order to analyze the effect of the degree of blast furnace slag powder, to the degree of blast furnace slag powder, each having the components as shown in Table 1 2,700cm 2 / g, 3,300cm 2 / g , 4,500cm 2 / g, 6,200cm 2 / g, 8,200cm 2 / g, 10,100cm 2 / g was prepared and adjusted, these blast furnace slag was used by 80% by weight relative to the total weight of the binder.
구분division SiO2
(%)
SiO 2
(%)
Al2O3
(%)
Al 2 O 3
(%)
Fe2O3
(%)
Fe 2 O 3
(%)
CaO
(%)
CaO
(%)
MgO
(%)
MgO
(%)
SO3
(%)
SO 3
(%)
lg. loss
(%)
lg. loss
(%)
밀도
(g/cm3)
density
(g / cm 3)
분말도
(cm2/g)
Powder
(cm 2 / g)
BS2700BS2700 33.3333.33 15.3415.34 0.440.44 42.1242.12 5.705.70 2.082.08 0.030.03 2.902.90 2,7002,700
BS3300BS3300 33.3333.33 15.3415.34 0.440.44 42.1242.12 5.705.70 2.082.08 0.030.03 2.902.90 3,3003,300
BS4500BS4500 33.3333.33 15.3415.34 0.440.44 42.1242.12 5.705.70 2.082.08 0.030.03 2.902.90 4,5004,500
BS6200BS6200 33.3333.33 15.3415.34 0.440.44 42.1242.12 5.705.70 2.082.08 0.030.03 2.902.90 6,2006,200
BS8200BS8200 33.3333.33 15.3415.34 0.440.44 42.1242.12 5.705.70 2.082.08 0.030.03 2.902.90 8,2008,200
BS10100BS10100 33.3333.33 15.3415.34 0.440.44 42.1242.12 5.705.70 2.082.08 0.030.03 2.902.90 10,10010,100
그리고 상기의 고로슬래그와 함께 분말형 규산나트륨(SiO2와 Na2O의 몰비 3.1)을 결합재 전체 중량에 대하여 17중량%, 순도 95% 이상인 탈황석고를 결합재 전체 중량에 대하여 3중량%로 하여 결합재를 구성하였다.And together with the blast furnace slag powdered sodium silicate (molar ratio of SiO 2 and Na 2 O 3.1) 17% by weight relative to the total weight of the binder, desulfurized gypsum having a purity of 95% or more to 3% by weight of the total weight of the binder Was constructed.
또한 수돗물로 구성된 배합수와 상기의 결합재를 중량비로 35%를 사용하였으며, 나머지 잔골재, 굵은골재는 통상의 콘크리트와 같은 비율로 사용하였다. 그리고 무시멘트 콘크리트와 비교하기 위해 통상의 시멘트를 사용한 보통 콘크리트(물-시멘트 비 45%)를 제조하였다.In addition, the blended water consisting of tap water and the binder was used as a weight ratio of 35%, the remaining fine aggregate, coarse aggregate was used in the same proportion as conventional concrete. And ordinary concrete (water-cement ratio 45%) using normal cement was prepared to compare with cement concrete.
제조한 콘크리트에 대하여 슬럼프와 압축강도를 측정하여 그 결과를 각각 도 1 및 도 2에 나타내었다.The slump and the compressive strength of the prepared concrete were measured and the results are shown in FIGS. 1 and 2, respectively.
여기서, 슬럼프 시험은 KS F 2402에 준하여 콘크리트를 혼합하여 믹서로부터 배출된 직후에 작업성을 평가하였으며, 압축강도는 φ100× 200mm 원주시험체를 제작하여 20℃에서 1일 동안 양생을 실시한 다음 기건상태(습도 65± 5%)에서 양생을 실시하여 재령 3일, 7일, 28일 및 91일에서 KS F 2405에 준하여 측정하였다.Here, the slump test was evaluated for workability immediately after discharging from the mixer by mixing concrete according to KS F 2402, and the compressive strength was Φ100 × 200mm circumferential test specimens were cured for 1 day at 20 ℃ and then dried ( Curing was carried out at 65 ± 5% humidity) and measured according to KS F 2405 at 3, 7, 28 and 91 days of age.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 고로슬래그의 분말도가 클수록 시공성이 다소 저하되는 것으로 나타났으나, 분말도 8200cm2/g까지는 슬럼프가 210~190mm 범위로 유동성 저하가 크지 않으나, 분말도 10,100cm2/g인 경우에는 슬럼프가 150mm 정도로 유동성이 크게 저하되는 것으로 나타났다.As can be seen in Figure 1, as the powder density of the blast furnace slag was found to be slightly lower in the workability, but the slump up to 8200cm 2 / g slump is 210 ~ 190mm range, but the fluidity is not large, powder 10,100cm In the case of 2 / g, the slump was found to significantly reduce the fluidity to about 150mm.
도 2의 결과로부터 고로슬래그의 분말도가 작을수록 강도발현이 저하되고, 분말도 2,700cm2/g인 경우에는 재령 28일, 재령 91일에서도 25MPa 이하로 비교적 낮은 강도를 나타내고 있다. 그리고 분말도 8,200cm2/g과 10,100cm2/g를 비교해 보면 분말도 10,100cm2/g를 사용한 경우에는 재령 7일까지 초기강도의 증진에 효과가 조금 있는 것으로 나타났으나, 그 이후에는 분말도 차이가 거의 없는 것으로 나타났다.From the results of FIG. 2, the smaller the powder density of the blast furnace slag, the lower the strength expression. When the powder degree is 2,700 cm 2 / g, the strength is relatively low at 25 MPa or less even at 28 days and 91 days. In addition, when comparing the powder degree of 8,200cm 2 / g and 10,100cm 2 / g, it was found that the powder intensity of 10,100cm 2 / g was slightly effective in improving the initial strength until 7 days of age. There was little difference in degrees.
이상의 결과를 종합하면, 고로슬래그, 분말형 규산나트륨 그리고 탈황석고로 구성된 결합재를 사용하여 무시멘트 콘크리트를 제조할 경우, 고로슬래그는 3,300~8,200cm2/g의 범위를 만족하는 분말도를 사용한 경우에는 슬럼프 190mm 이상으로 충분한 작업성을 확보할 수 있고, 재령 28일에서 압축강도 25~65MPa 범위의 압축강도를 확보할 수 있으므로 사용자의 목적에 맞는 무시멘트 콘크리트의 제조가 가능할 것으로 판단된다.In conclusion, when cementless concrete is manufactured using a binder composed of blast furnace slag, powdered sodium silicate and desulfurized gypsum, blast furnace slag has a powder content satisfying the range of 3,300 to 8,200 cm 2 / g. The slump of 190mm or more can secure sufficient workability, and the compressive strength in the range of 25 ~ 65MPa compressive strength in 28 days of age can be secured to manufacture cement concrete to meet the user's purpose.
특히 작업성 측면, 강도측면 및 미분쇄과정 등을 고려하여 분말도 6,200cm2/g과 8,200cm2/g은 그 강도면에서 별 차이가 없는 바, 최적의 고로슬래그의 분말도는 6,200cm2/g인 것으로 판단된다.Particularly, considering the workability, strength, and pulverization process, the powder levels of 6,200 cm 2 / g and 8,200 cm 2 / g do not differ significantly in terms of strength, so the optimum blast furnace slag powder is 6,200 cm 2 / g is determined.
<실시예 2><Example 2>
분말형 규산나트륨의 SiO2와 Na2O의 몰비 영향Molar Ratio Effect of SiO 2 and Na 2 O on Powdered Sodium Silicate
본 발명에서 제시된 무시멘트 콘크리트 조성물 제조 시 분말형 규산나트륨의 SiO2와 Na2O의 몰비에 따른 영향을 분석하기 위해, SiO2/Na2O의 몰비 2.2, 2.3, 2.7, 3.1, 3.4, 3.5를 가진 규산나트륨을 17중량% 사용하였다. 그리고 이들 규산나트륨과 분말도 4,500cm2/g인 고로슬래그를 80중량%, 그리고 순도 95% 이상인 탈황석고를 3중량%로 하여 결합재를 사용하였다.Mole ratios of SiO 2 / Na 2 O 2.2, 2.3, 2.7, 3.1, 3.4, 3.5 in order to analyze the effect of the molar ratio of SiO 2 and Na 2 O of powdered sodium silicate in the preparation of cementless concrete compositions presented in the present invention 17% by weight of sodium silicate was used. The binder was used with 80% by weight of blast furnace slag having 4,500 cm 2 / g powder and 3% by weight of desulfurized gypsum having a purity of 95% or more.
그리고 수돗물로 구성된 배합수와 결합재의 비를 중량비로 35%로 하였고, 나머지 굵은골재 및 잔골재 등은 통상의 콘크리트 제조시와 동일하게 사용하여 콘크리트를 제조하였다.And the ratio of the mixing water consisting of the tap water and the binder was 35% by weight, and the remaining coarse aggregate and fine aggregate was used in the same manner as in the manufacture of concrete to produce concrete.
이렇게 제조된 콘크리트를 KS F 2402에 준하여 슬럼프 시험과 φ100× 200mm 원주시험체를 제작하여 20℃에서 1일 동안 양생을 실시한 다음 기건상태(습도 65± 5%)에서 양생을 실시하여 재령 3일, 7일, 28일 및 91일에서 KS F 2405에 준하여 압축강도를 측정하였다. 그 결과를 정리하면 도 3과 도 4와 같다.The concrete thus prepared was prepared according to KS F 2402 and subjected to slump test and φ100 × 200mm circumferential test specimens, which were cured at 20 ° C for 1 day, and then cured in the air condition (humidity 65 ± 5%). The compressive strength was measured according to KS F 2405 at days, 28 and 91 days. The results are summarized in FIGS. 3 and 4.
도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 규산나트륨의 몰비가 감소할수록 콘크리트의 점도가 증가하여 슬럼프가 저하함으로써 시공성이 저하되는 결과를 초래하였다. 특히 SiO2와 Na2O의 몰비가 2.3 미만에서 시공성이 저하되어 고성능 감수제 등의 화학혼화제 사용이 필요한 것으로 나타났다. 그리고 몰비가 3.1과 3.5 범위에서 슬럼프가 202~207mm로 슬럼프 증가가 크지 않는 것으로 나타났다.As can be seen in Figure 3, as the molar ratio of sodium silicate decreases, the viscosity of the concrete increases, resulting in a decrease in slump, resulting in poor workability. In particular, when the molar ratio of SiO 2 to Na 2 O is less than 2.3, the workability is deteriorated, and thus, a chemical admixture such as a high performance water reducing agent is required. In addition, the slump increased from 202 to 207mm in the molar ratio of 3.1 and 3.5.
또한 도 4의 결과로부터 분말형 규산나트륨의 몰비가 낮을수록 장기강도 발현이 작고, 몰비가 높을수록 초기강도가 낮아져 결국은 장기강도도 다소 낮은 것으로 나타났다. SiO2와 Na2O의 몰비가 3.1에서 초기강도 및 장기강도 모두 우수한 것으로 나타났으며, 몰비가 2.3 미만에서 중합반응에 필요한 Si 성분이 적어져 재령 28일에서 강도가 25MPa 이하이고, 몰비가 3.4 초과인 경우에는 Na 성분이 적어져 재령 7일의 강도가 20MPa 정도로 비교적 낮은 관계로 콘크리트 구조물에 사용하기가 어렵다고 판단된다.In addition, from the results of FIG. 4, the lower the molar ratio of the powdered sodium silicate, the lower the long-term intensity expression, and the higher the molar ratio, the lower the initial strength and eventually, the lower the long-term strength. The molar ratio of SiO 2 and Na 2 O was excellent in both initial strength and long-term strength at 3.1, and the molar ratio was less than 2.3, which means less Si components for the polymerization reaction. If it is exceeded, it is difficult to use it in concrete structures because Na content is small and the strength of 7 days is relatively low, such as 20 MPa.
이상의 결과를 종합하면, 고로슬래그, 분말형 규산나트륨, 탈황석고로 구성된 결합재를 사용하여 무시멘트 콘크리트를 제조할 경우, SiO2와 Na2O의 몰비를 2.3~3.4 범위를 만족하는 분말형 규산나트륨을 사용하는 경우에는 시공성과 압축강도가 우수한 무시멘트 콘크리트 제조가 가능한 것으로 분석된다. 특히 SiO2와 Na2O의 몰비가 3.1을 만족하는 분말형 규산나트륨의 경우 시공성을 만족하면서 강도면에서 우수하여 가장 최적의 결과를 나타낸다.In summary, when manufacturing cementless concrete using a binder composed of blast furnace slag, powdered sodium silicate and desulfurized gypsum, the powdered sodium silicate satisfying the molar ratio of SiO 2 and Na 2 O in the range of 2.3 to 3.4 In case of using, it is analyzed that cementless concrete can be manufactured with excellent workability and compressive strength. Particularly, powdered sodium silicate having a molar ratio of SiO 2 and Na 2 O satisfying 3.1 shows the best results due to its satisfactory workability and excellent strength.
<실시예 3><Example 3>
결합재 구성재료의 중량비 영향Effect of Weight Ratio on Binder Material
본 발명에서 제시된 무시멘트 콘크리트 조성물 제조 시 결합재의 구성재료인 고로슬래그, 분말형 규산나트륨 및 탈황석고의 중량비에 따른 영향을 분석하기 위해, 분말도 4500cm2/g를 가진 고로슬래그, SiO2/Na2O의 몰비가 3.1인 분말형 규산나트륨, 그리고 순도 95%이상인 탈황석고를 중량비로 80:20:0, 80:19:1, 80:18:2, 80:17:3, 80:16:4, 80:15:5, 80:14:6로 구성된 결합재를 사용하였다. 그리고 수돗물로 구성된 배합수와 결합재의 비를 중량비로 35%로 하였고, 나머지 굵은골재, 잔골재 등은 통상의 콘크리트 제조시와 동일하게 하여 콘크리트를 제조하였다.In order to analyze the effect of the weight ratio of the blast furnace slag, powdered sodium silicate and desulfurized gypsum, the constituent material of the binder when preparing the cement concrete composition presented in the present invention, the blast furnace slag having a powder degree of 4500 cm 2 / g, SiO 2 / Na Powdered sodium silicate with a molar ratio of 2 O of 3.1 and desulfurized gypsum with a purity of at least 95% by weight 80: 20: 0, 80: 19: 1, 80: 18: 2, 80: 17: 3, 80:16: A binder composed of 4, 80: 15: 5, and 80: 14: 6 was used. And the ratio of the mixing water consisting of the tap water and the binder was 35% by weight, and the remaining coarse aggregate, fine aggregate, etc. were prepared in the same manner as in the conventional concrete production.
이렇게 제조된 콘크리트를 KS F 2402에 준하여 슬럼프 시험을 행하고 φ100× 200mm 원주시험체를 제작하여 20℃에서 1일 동안 양생을 실시한 다음 기건상태(습도 65± 5%)에서 양생을 실시하여 재령 28일에서 KS F 2405에 준하여 압축강도를 측정하였다. 그 결과를 정리하면 도 5와 같다.The concrete thus prepared was subjected to a slump test in accordance with KS F 2402, and a φ100 × 200 mm column test specimen was made and cured at 20 ° C. for 1 day, followed by curing in a dry state (humidity 65 ± 5%). Compressive strength was measured according to KS F 2405. The results are summarized in FIG. 5.
도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 결합재 구성재료의 중량비에 따라 규산나트륨 18% 초과, 탈황석고 2% 미만부터는 슬럼프와 압축강도 저하가 크고, 탈황석고 5% 초과, 규산나트륨 15% 미만부터는 슬럼프와 압축강도가 저하되는 것으로 나타났다. 즉 규산나트륨이 필요 이상이 많을 경우, 급결 등의 발생하여 시공성이 저하되고 탈황석고의 부족으로 인해 초기재령에서 수화반응의 부족으로 강도발현이 저하되는 것으로 나타났으며, 탈황석고가 필요이상으로 많이 사용하였을 경우에는 급결 등의 발생으로 시공성이 저하되고 규산나트륨의 부족으로 인해 장기재령에서 수화반응과 중합반응의 활성화가 되지 않아 강도가 저하되는 것으로 나타났다.As can be seen in Figure 5, depending on the weight ratio of the constituent material of the binder, more than 18% sodium silicate, less than 2% desulfurized gypsum, the slump and compressive strength drop is large, greater than 5% desulfurized gypsum, less than 15% sodium silicate and slump It was found that the compressive strength was lowered. In other words, when sodium silicate is more than necessary, the workability decreases due to the occurrence of rapid freezing and the deterioration of strength expression due to the lack of hydration reaction in the early age due to the lack of desulfurized gypsum. When used, it was found that the workability was reduced due to the occurrence of rapid freezing, and the strength was decreased due to the lack of sodium silicate, which did not activate the hydration reaction and the polymerization reaction at a long age.
이상의 결과로부터, 결합재의 구성비는 중량으로 분말형 규산나트륨이 15~18중량%, 탈황석고가 2~5중량%인 범위로 구성될 경우에는 시공성과 압축강도 발현이 우수한 것으로 나타나고 있으며, 특히 고로슬래그, 분말형 규산나트륨, 탈황석고의 구성이 중량으로 80:17:3인 경우가 작업성을 만족하면서 압축강도면에서 가장 우수하여 최적의 배합비인 것으로 판단된다.From the above results, when the composition ratio of the binder is in the range of 15 to 18% by weight of powdered sodium silicate and 2 to 5% by weight of desulfurized gypsum, the workability and compressive strength are excellent. Particularly, the blast furnace slag , Powdered sodium silicate and desulphurized gypsum are 80: 17: 3 by weight, which is the best in terms of compressive strength and satisfactory workability.
<실시예 4><Example 4>
배합수-결합재의 중량비 영향Effect of Weight Ratio of Mixing Water-Binder
본 발명에서 제시된 무시멘트 콘크리트 조성물 제조 시 수돗물로 구성된 배합수와, 고로슬래그(분말도 4500cm2/g), 분말형 규산나트륨(SiO2/Na2O의 몰비 3.1), 순도 95% 이상인 탈황석고를 중량으로 80:17:3으로 구성된 결합재의 배합비의 영향을 분석하기 위해 배합수와 결합재의 비를 중량으로 23, 25, 30, 35, 45, 55, 60, 65%로 하였고, 나머지 굵은골재, 잔골재 등은 통상의 콘크리트 제조시와 동일하게 하여 제조하였다.Formulated water consisting of tap water, blast furnace slag (powder degree 4500cm 2 / g), powdered sodium silicate (molar ratio of SiO 2 / Na 2 O 3.1), desulfurized gypsum having a purity of 95% or more In order to analyze the effect of the blending ratio of the binder composed of 80: 17: 3 by weight, the ratio of the blended water and the binder was 23, 25, 30, 35, 45, 55, 60, 65% by weight, and the remaining coarse aggregate was , Fine aggregates and the like were prepared in the same manner as in normal concrete production.
이렇게 제조된 콘크리트를 KS F 2402에 준하여 슬럼프 시험을 행하고, φ100× 200mm 원주시험체를 제작하여 20℃에서 1일 동안 양생을 실시한 다음 기건상태(습도 65± 5%)에서 양생을 실시하여 재령 28일에서 KS F 2405에 준하여 압축강도를 측정하였다. 그 결과를 정리하면 도 6과 같다.The concrete thus prepared was subjected to a slump test in accordance with KS F 2402, a φ100 × 200 mm column test specimen was made, and cured for 1 day at 20 ° C., followed by curing in an air condition (humidity 65 ± 5%). The compressive strength was measured according to KS F 2405 at. The results are summarized in FIG. 6.
도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 배합수와 결합재의 구성비가 작을수록 수량이 적어져 유동성이 저하되나, 압축강도는 향상되는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 통상의 콘크리트에서도 동일한 결과를 보인다. 구체적으로 설명하면, 배합수와 결합재의 비 25% 미만에서는 슬럼프 저하는 급격히 저하되어 고성능 감수제 등 화학혼화제의 사용할 필요가 있으며, 배합수와 결합재의 비 60% 초과에서는 슬럼프 증가도 크지 않고 압축강도가 급격히 저하되어 65%에서는 강도가 25MPa 정도로 콘크리트 구조물에 적용하기가 어려운 것으로 나타났다.As can be seen in Figure 6, the smaller the composition ratio of the blended water and the binder, the smaller the quantity, the fluidity is lowered, but the compressive strength was found to be improved. This result shows the same result in ordinary concrete. Specifically, when the ratio of the blended water to the binder is less than 25%, the slump drop is sharply lowered, and it is necessary to use a chemical admixture such as a high-performance sensitizer. When the ratio of the blended water to the binder is greater than 60%, the slump increase is not large and the compressive strength is increased. Due to the sharp drop, it is difficult to apply to concrete structures at 65% of strength at 65%.
이상의 결과로부터, 수돗물로 구성된 배합수와, 고로슬래그, 분말형 규산나트륨, 탈황석고로 구성된 결합재의 비는 중량으로 25~60% 범위에서 구성될 경우에는 시공성과 압축강도 발현이 우수한 것으로 나타나 무시멘트 콘크리트 제조가 가능할 것으로 판단된다. 특히 배합수와 결합재의 중량비가 35%인 경우에 작업성을 만족하면서 압축강도가 우수하여 최적의 배합비인 것으로 판단된다.From the above results, the ratio of the blended water consisting of tap water and the binder composed of blast furnace slag, powdered sodium silicate and desulfurized gypsum was found to be excellent in construction and compressive strength when it was composed in the range of 25 to 60% by weight. We believe it will be possible to manufacture concrete. Particularly, when the weight ratio of the blended water and the binder is 35%, the workability is satisfied and the compressive strength is excellent.
<실시예 5>Example 5
기존 액상형 알칼리 활성화제와의 비교Comparison with Conventional Liquid Alkali Activators
본 발명의 분말형 결합재를 사용한 무시멘트 콘크리트와 기존 액상형 알칼리 활성화제를 사용한 무시멘트 콘크리트를 비교하기 위해 상기 실시예 1에서 BS4500(고로슬래그 분말도 4,500cm2/g)을 사용한 배합으로 하여 콘크리트를 제조하였다. 그리고 기존 무시멘트 콘크리트의 제조에는 동일한 분말도 고로슬래그를 사용하고, 9M NaOH와 액상형 규산나트륨(SiO2와 Na2O의 몰비 3.1)을 중량비로 각각 50%씩 구성된 액상형 알칼리 활성화제를 사용하였으며, 나머지 재료구성은 본 발명의 배합과 동일하다.In order to compare the cementless concrete using the powdery binder of the present invention and the cementless concrete using the conventional liquid alkali activator, the concrete was prepared using the formulation using BS4500 (blast furnace slag powder degree of 4,500 cm 2 / g) in Example 1. Prepared. The same powder was also used for the manufacture of cementless concrete, and a liquid alkali activator composed of 9% NaOH and liquid sodium silicate (molar ratio of SiO 2 and Na 2 O 3.1 by 50%) was used. The rest of the material composition is the same as the formulation of the present invention.
시험은 상기 실시예 1과 유사한 방법으로 슬럼프 시험과 압축강도 시험을 실시하였으나, 슬럼프 시험은 콘크리트를 제조한 다음 KS F 2402에 준하여 1시간 30분이 경과할 때 까지 슬럼프를 측정하여 작업성을 평가하였다. 슬럼프 및 압축강도의 결과를 각각 도 7과 도 8에 나타내었다.The test was carried out in a slump test and a compressive strength test in a similar manner to Example 1, but the slump test was evaluated for workability by measuring the slump until 1 hour and 30 minutes elapsed according to KS F 2402 after the concrete was prepared. . The results of slump and compressive strength are shown in FIGS. 7 and 8, respectively.
그리고 상기의 배합을 토대로 건조수축, 황산염, 동결융해, 탄산화, 염해 저항성을 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 각각 나타내었다.And based on the above formulation was evaluated for dry shrinkage, sulfate, freeze-thawing, carbonation, salt resistance, the results are shown in Table 3, respectively.
이때, 건조수축은 100× 100× 400m 각주 시험체를 제작하여 60℃에서 1일 동안 양생한 다음 기건상태(온도 20± 2℃, 습도 65± 5%)에 노출시킨 다음 KS F 2424에 준하여 재령 91일까지 측정하였다.At this time, dry shrinkage was made in 100 × 100 × 400m footnote test specimens and cured at 60 ℃ for 1 day, and then exposed to dry condition (temperature 20 ± 2 ℃, humidity 65 ± 5%), followed by KS F 2424. Measured by day.
황산염 시험은 φ100× 200mm 원주시험체와 100× 100× 400m 각주 시험체를 제작하여 60℃에서 1일 동안 양생한 후 20℃의 기건상태(습도 65± 5%)에서 28일 동안 양생한 다음 10% 황산나트륨 용액에 91일 동안 침지시킨 다음 압축강도의 변화와 길이변화율을 측정하였다.In the sulfate test, φ100 × 200mm columnar specimens and 100 × 100 × 400m footnote specimens were prepared and cured at 60 ° C for 1 day, then cured at 20 ° C in air condition (humidity 65 ± 5%) for 28 days, and then 10% sodium sulfate. After soaking in the solution for 91 days, the change in compressive strength and length change rate were measured.
동결융해 시험은 100× 100× 400m 각주 시험체를 제작하여 60℃에서 1일 동안 양생한 후 20℃의 기건상태(습도 65± 5%)에서 28일 동안 양생한 다음 온도범위를 +4℃~-18℃로 하고 1사이클 시간은 2시간 40분으로 하여 300사이클까지 시험을 수행하여 상대동탄성계수를 측정하였다.In the freeze-thawing test, 100 × 100 × 400m footnote specimens were prepared and cured at 60 ° C for 1 day, and then cured for 28 days at 20 ° C in air condition (humidity 65 ± 5%), and then the temperature range was + 4 ° C ~- The relative dynamic modulus was measured by 18 ° C. and 1 cycle time of 2 hours 40 minutes to 300 cycles.
탄산화 시험은 φ100× 200mm 원주시험체를 제작하여 60℃에서 1일 동안 양생한 후 20℃의 기건상태(습도 65± 5%)에서 28일 동안 양생한 다음, 이산화탄소 농도 5%, 온도 30℃, 습도 50%를 조건으로 제어되는 챔버에서 시험체를 91일 동안 노출시킨 다음, 시험체를 이등분하여 할렬하여 그 면에 페놀프탈렌인 1% 용액을 분무하여 탄산화 깊이를 측정하였다.In the carbonation test, φ100 × 200mm columnar specimens were prepared and cured at 60 ° C. for 1 day, and then cured at 20 ° C. in a dry state (humidity 65 ± 5%) for 28 days, followed by carbon dioxide concentration of 5%, temperature of 30 ° C., and humidity. The test body was exposed for 91 days in a chamber controlled at 50%, and then the test body was bisected and split to spray a 1% solution of phenolphthalene on the surface to measure the carbonation depth.
염해 저항성은 φ100× 50mm 시편을 제작하여 60℃에서 1일 동안 양생한 후 20℃의 기건상태(습도 65± 5%)에서 28일 동안 양생한 다음, ASTM C 1202에 준하여 전기적 촉진시험으로 평가하였다.Salt resistance was prepared by φ100 × 50mm specimen and cured for 1 day at 60 ℃, then cured for 28 days at 20 ℃ in air condition (65 ± 5% humidity), and then evaluated by electrical accelerated test according to ASTM C 1202. .
도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 기존의 액상형 알칼리 활성화제를 사용하여 제조한 무시멘트 콘크리트는 초기에도 슬럼프가 저하되고 시간이 경과함에 따라 슬럼프가 급격히 저하되어 제조된 후 30분이 경과된 후에는 작업성이 확보되지 않은 것으로 나타났다. 이에 비해 본 발명의 분말형 결합재를 사용한 경우에는 초기 슬럼프가 200mm이고 1시간이 경과하더라도 슬럼프가 200mm가 유지되어 충분한 작업성을 확보하고 있다.As can be seen in Figure 7, the cement concrete prepared using the conventional liquid alkali activator is the initial slump is lowered and the slump is rapidly reduced over time after 30 minutes after the work is produced The castle was not secured. In contrast, in the case of using the powdery binder of the present invention, the initial slump is 200 mm, and even after one hour, the slump is maintained at 200 mm to ensure sufficient workability.
또한 도 8의 압축강도는 기존의 액상형 알칼리 활성화제를 사용한 무시멘트 콘크리트는 초기강도가 크게 증가되나, 그 이후에서 강도발현이 점차 감소하는 것으로 나타났다. 이에 비해 본 발명의 분말형 결합재를 사용하는 경우에는 초기강도는 기존의 액상형 알칼리 활성화제를 사용하는 경우보다 저하되나 통상의 콘크리트 이상으로 발현되고, 재령이 증가함에 따라 액상형 알칼리 활성화제와 동등이상으로 발현되는 것으로 나타났다.In addition, the compressive strength of FIG. 8 shows that the cementless concrete using the conventional liquid alkali activator increases the initial strength, but the strength expression gradually decreases thereafter. On the contrary, when using the powdery binder of the present invention, the initial strength is lower than that of using the conventional liquid alkali activator, but is expressed as more than ordinary concrete, and as the age is increased, it is equal to or more than the liquid alkali activator. It has been shown to be expressed.
배합
combination
건조수축
(×10-6)
Dry shrinkage
(× 10 -6 )
황산염sulfate 탄산화 깊이
(재령 14주)
(mm)
Carbonation depth
(14 weeks of age)
(mm)
동결융해
상대동탄성계수
(%)
Freeze thawing
Relative dynamic modulus
(%)
염해
총전하량
(클롬)
Salt
Total charge
(Chrome)
강도변화율
(%)
Intensity change rate
(%)
길이변화율
(%)
Length change rate
(%)
일반콘크리트General Concrete 680680 5.45.4 3.53.5 1313 8585 24502450
액상형 알칼리활성화제 사용 무시멘트 콘크리트
(종래기술)
Liquid Alkali Activator Cement Concrete
(Prior Art)


980


980


2.7


2.7


1.3


1.3


9


9


4


4


970


970
분말형 결합재 사용 무시멘트 콘크리트
(발명예)
Cementless concrete with powder binder
(Invention example)

430

430

1.7

1.7

0.8

0.8

6

6

99

99

680

680
상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 종래 액상형 알칼리 활성화제를 사용한 무시멘트 콘크리트인 경우에는 건조수축은 통상의 콘크리트에 비해 증가하고, 나머지 황산염, 동결융해 등 내구성 등 모두 일반 콘크리트에 비해 성능이 우수한 것으로 나타났다.As can be seen in Table 2, in the case of cementless concrete using a conventional liquid alkali activator, the dry shrinkage is increased compared to conventional concrete, and the performance of the remaining sulfate, freeze-thawing, etc. are superior to general concrete. Appeared.
이에 반해 본 발명의 분말형 결합재를 사용한 경우는 액상형 알칼리 활성화제를 사용한 무시멘트 콘크리트는 물론 일반 콘크리트보다 건조수축이 저감되고, 내구성도 매우 우수하였다.On the other hand, in the case of using the powdery binder of the present invention, dry shrinkage was reduced and durability was much higher than that of ordinary concrete, as well as cementless concrete using a liquid alkali activator.
도 1은 고로슬래그의 분말도에 따른 슬럼프 결과를 보이는 그래프이다.Figure 1 is a graph showing the slump results according to the powder diagram of blast furnace slag.
도 2는 고로슬래그의 분말도에 따른 압축강도 결과를 보이는 그래프이다.2 is a graph showing the results of compressive strength according to the powder degree of blast furnace slag.
도 3은 분말형 규산나트륨의 몰 비에 따른 슬럼프 결과를 보이는 그래프이다.Figure 3 is a graph showing the slump results according to the molar ratio of powdered sodium silicate.
도 4는 분말형 규산나트륨의 몰 비에 따른 압축강도 결과를 보이는 그래프이다.4 is a graph showing the compressive strength results according to the molar ratio of powdered sodium silicate.
도 5는 결합재 구성재료의 중량비에 따른 슬럼프, 압축강도 결과를 보이는 그래프이다.5 is a graph showing the results of slump and compressive strength according to the weight ratio of the binder component material.
도 6은 배합수와 결합재의 비에 따른 슬럼프, 압축강도 결과를 보이는 그래프이다.6 is a graph showing the results of slump and compressive strength according to the ratio of the mixing water and the binder.
도 7은 기존 콘크리트와 무시멘트 콘크리트의 슬럼프 경시변화 비교 결과를 나타낸 그래프이다.7 is a graph illustrating a comparison result of slump over time of existing concrete and cementless concrete.
도 8은 기존 콘크리트와 무시멘트 콘크리트의 압축강도 발현 비교결과를 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing a comparison result of the expression of compressive strength of concrete and cement concrete.

Claims (12)

  1. 결합재, 잔골재, 굵은골재, 배합수를 포함하는 콘크리트 조성물에 있어서,In the concrete composition comprising a binder, fine aggregate, coarse aggregate, blending water,
    상기 결합재는 고로슬래그, 분말형 규산나트륨 및 탈황석고를 포함하며 이들의 비율은 고로슬래그 77~83중량%, 분말형 규산나트륨 15~18중량%, 탈황석고 2~5중량%인 것을 특징으로 하는 고로슬래그, 분말형 규산나트륨, 탈황석고를 포함하는 결합재를 이용하는 무시멘트 콘크리트 조성물.The binder includes blast furnace slag, powdered sodium silicate and desulfurized gypsum, and their ratio is 77 to 83% by weight of blast furnace slag, 15 to 18% by weight of powdered sodium silicate and 2 to 5% by weight of desulfurized gypsum. Cemented concrete composition using a binder comprising blast furnace slag, powdered sodium silicate, desulfurized gypsum.
  2. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 고로슬래그는 분말도 3,300~8,200cm2/g인 것을 특징으로 하는 고로슬래그, 분말형 규산나트륨, 탈황석고를 포함하는 결합재를 이용하는 무시멘트 콘크리트 조성물.The blast furnace slag is a cement cement composition using a binder comprising a blast furnace slag, powdered sodium silicate, desulfurized gypsum, characterized in that the powder is 3,300 ~ 8,200cm 2 / g.
  3. 제 2항에 있어서,3. The method of claim 2,
    상기 고로슬래그는 분말도 6,100~6,300m2/g인 것을 특징으로 하는 고로슬래그, 분말형 규산나트륨, 탈황석고를 포함하는 결합재를 이용하는 무시멘트 콘크리트 조성물.The blast furnace slag is a cement cement composition using a binder containing a blast furnace slag, powdered sodium silicate, desulfurized gypsum, characterized in that the powder is 6,100 ~ 6,300m 2 / g.
  4. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 분말형 규산나트륨에 있어 SiO2와 Na2O의 몰비가 2.3~3.4인 것을 특징으로 하는 고로슬래그, 분말형 규산나트륨, 탈황석고를 포함하는 결합재를 이용하는 무시멘트 콘크리트 조성물.Cemented concrete composition using a binder comprising a blast furnace slag, powdered sodium silicate, desulfurized gypsum, characterized in that the molar ratio of SiO 2 and Na 2 O in the powdered sodium silicate is 2.3 to 3.4.
  5. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein
    상기 분말형 규산나트륨에 있어 SiO2와 Na2O의 몰비가 3.0~3.2인 것을 특징으로 하는 고로슬래그, 분말형 규산나트륨, 탈황석고를 포함하는 결합재를 이용하는 무시멘트 콘크리트 조성물.Cementium concrete composition using a binder comprising a blast furnace slag, powdered sodium silicate, desulfurized gypsum, characterized in that the molar ratio of SiO 2 and Na 2 O in the powdered sodium silicate is 3.0 to 3.2.
  6. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 탈황석고는 순도가 95% 이상인 것을 특징으로 하는 고로슬래그, 분말형 규산나트륨, 탈황석고를 포함하는 결합재를 이용하는 무시멘트 콘크리트 조성물. The desulfurized gypsum cement cement composition using a binder comprising a blast furnace slag, powdered sodium silicate, desulfurized gypsum, characterized in that the purity is 95% or more.
  7. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 결합재의 비율은 고로슬래그 78~82중량%, 분말형 규산나트륨 16~18중량%, 탈황석고 3~4중량%인 것을 특징으로 하는 고로슬래그, 분말형 규산나트륨, 탈황석고를 포함하는 결합재를 이용하는 무시멘트 콘크리트 조성물. The ratio of the binder is blast furnace slag 78 to 82% by weight, powdered sodium silicate 16 to 18% by weight, desulfurized gypsum 3 to 4% by weight, characterized in that the binder containing blast furnace slag, powdered sodium silicate, desulfurized gypsum Cemented concrete composition used.
  8. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 배합수와 상기 결합재는, 배합수에 대한 결합재의 중량비가 25~60%인 것을 특징으로 하는 고로슬래그, 분말형 규산나트륨, 탈황석고를 포함하는 결합재를 이용하는 무시멘트 콘크리트 조성물.Cemented concrete composition using the binder containing the blast furnace slag, powdered sodium silicate, desulfurized gypsum, characterized in that the weight ratio of the binder to the blended water is 25 to 60%.
  9. 제 8항에 있어서,The method of claim 8,
    배합수와 결합재는, 배합수에 대한 결합재의 중량비가 33~37%인 것을 특징으로 하는 고로슬래그, 분말형 규산나트륨, 탈황석고를 포함하는 결합재를 이용하는 무시멘트 콘크리트 조성물.Cemented concrete composition using a binder comprising blast furnace slag, powdered sodium silicate, desulfurized gypsum, characterized in that the weight ratio of the binder to the blended water is 33 to 37%.
  10. 결합재, 잔골재, 굵은골재, 배합수를 배합하는 과정, 교반하는 과정, 양생하는 과정을 포함하여 이루어지는 콘크리트 조성물의 제조방법에 있어서,In the method for producing a concrete composition comprising a binder, fine aggregate, coarse aggregate, the process of mixing the blending water, stirring, curing process,
    상기 결합재는 고로슬래그 77~83중량%, 분말형 규산나트륨 15~18중량%, 탈황석고 2~5중량%로 구성되는 것임을 특징으로 하는 무시멘트 콘크리트의 제조방법.The binder is 77 to 83% by weight of blast furnace slag, 15 to 18% by weight of powdered sodium silicate, desulfurized gypsum 2 to 5% by weight of the manufacturing method of cement cement concrete.
  11. 제 10항에 있어서,The method of claim 10,
    상기 배합하는 과정에서 상기 결합재는 분말도가 3,300~8,200cm2/g인 고로슬래그와, SiO2와 Na2O의 몰비가 2.3~3.4인 분말형 규산나트륨과, 순도가 95%이상인 탈황석고를 사용하고, 배합수와 결합재는, 배합수에 대한 결합재의 중량비가 25~60%로 배합되도록 하는 것을 특징으로 무시멘트 콘크리트의 제조방법.In the blending process, the binder includes blast furnace slag having a powder degree of 3,300 to 8,200 cm 2 / g, powdered sodium silicate having a molar ratio of SiO 2 and Na 2 O of 2.3 to 3.4, and desulfurized gypsum having a purity of 95% or more. The method for producing cement concrete, wherein the blended water and the binder are blended at 25 to 60% by weight of the binder to the blended water.
  12. 제 11항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 배합하는 과정에서 결합재는 분말도가 6,100~6,300cm2/g인 고로슬래그와, SiO2와 Na2O의 몰비가 3.0~3.2인 분말형 규산나트륨과, 순도가 95%이상인 탈황석고를 이용하여, 각각 중량비로 고로슬래그 79~81중량%, 분말형 규산나트륨 16~17중량%, 탈황석고 3~4중량%로 배합하고, 배합수와 결합재는, 배합수에 대한 결합재의 중량비가 33~37%로 배합되도록 하는 것을 특징으로 무시멘트 콘크리트의 제조방법.In the blending process, the binder is a blast furnace slag having a powder degree of 6,100 to 6,300 cm 2 / g, powdered sodium silicate having a molar ratio of SiO 2 to Na 2 O of 3.0 to 3.2, and desulfurized gypsum having a purity of 95% or more. 79 to 81% by weight of blast furnace slag, 16 to 17% by weight of powdered sodium silicate, and 3 to 4% by weight of desulfurized gypsum, respectively, and the weight ratio of the binder to the blended water is 33 to Method for producing cement concrete, characterized in that to be compounded at 37%.
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