KR101162027B1 - 친환경 레디믹스트 콘크리트 제조방법 - Google Patents

친환경 레디믹스트 콘크리트 제조방법 Download PDF

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Abstract

레디믹스트 콘크리트의 제조 방법에 있어서,
레디믹스트 콘크리트시 포함되는 시멘트를 전혀 사용하지 않고, 시멘트에 대응하는 자극제를 사용하여 제조하되, 규격 40 ~ 20mm의 크기를 갖는 굵은 골재 38 ~ 41중량%, 해사 10 ~ 13중량%, 부순모래 25 ~ 28중량%, 자극제 18 ~ 20중량%, 물 6 ~ 9중량%를 혼합하고 여기에 혼화제 0.1중량% 내지 0.13중량%를 첨가하여 제조하며, 자극제는 상기 자극제 중량을 기준으로 산업부산물을 재활용한 무기결합재 86 ~ 90%, 결합력 보완을 위한 메타카올린 5 ~ 7%와 성형성 향상을 위한 실리카 5 ~ 7%를 혼합하여 제조하고, 상기 무기결합재는 무기결합재 중량을 기준으로 슬래그미분말 50 ~ 70%, 소디움알루미늄셀페이트 10 ~ 15%, 석고 10 ~ 15%, 생석회 5 ~ 10%, 고화제 5 ~ 10% 비율로 혼합하여 제조하는 친환경 레디믹스트 콘크리트 제조방법으로서, 시멘트를 전혀 사용하지 않고 산업재활용 재료를 재활용함으로써, 시멘트 생산량 감소에 의한 온실가스 감축하고 대기오염을 방지하며, 폐석고와 폐석회사용으로 인한 수질 오염을 방지하고 자원 고갈을 방지하며, 콘크리트의 압축강도 향상과 물리적 성질을 크게 개선하는 효과를 거둘 수 있다.

Description

친환경 레디믹스트 콘크리트 제조방법{ENVIRONMENT-FRIENDLY READYMIXED CONCRETE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 레디믹스트 콘크리트 제조 방법에 관한 것으로, 시멘트를 사용하지 않고, 고로슬래그 미분말 등의 잠재수경성 재료 또는 포졸란과 같은 자극제를 이용하여 레디믹스트 콘크리트를 제조함으로써, 시멘트를 사용한 콘크리트보다 더 우수한 압축강도와 내구성을 확보하면서, 동시에 시멘트를 사용하지 않음에 따른 지구 환경 보호와 자원 재활용 등의 잇점을 구현할 수 있는 친환경 레디믹스트 콘크리트 제조 기술에 관한 것이다.
일반적으로 레디믹스트 콘크리트는 골재와 시멘트 및 물을 일정비율로 혼합하여 제조하고 있다. 보다 구체적으로 규격 25-24-150에 해당하는 보통 레디믹스트 콘크리트는 아래 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 굵은 골재 39.2중량%, 해사 11.3중량%, 부순모래 25.3중량%, 포틀랜트 시멘트 18중량%, 물 6중량%를 혼합하고, 여기에 혼화제를 미량(0.1중량%) 첨가하고 있다.
W/C
(%)
 S/s
(%)
 단위재료량(㎏/㎥)
굵은
골재		 해사 부순
모래		 포틀랜트
시멘트		 물 혼화제
(A/D)		 합계
47.1 49.1 910 262 588 417 139 (2.50) 2,319
중량% 39.2 11.3 25.3 18 6 - 100
이러한 조성물에 의해 제조된 보통 레디믹스트 콘트리트의 압축강도를 시험하면 아래 표 2에서 확인되는 바와 같이, 7일 양생 압축강도 19.8 ~ 20.6MPa, 28일 양생 압축강도 28.7 ~ 30.1MPa로 측정되어 7일 양생 압축강도는 평균 20.2MPa이고, 28일 양생 압축강도는 29.3MPa가 발현된다.
시험회수 7일 양생 압축강도(MPa) 28일 양생 압축강도(MPa)
1 20.6 평균 20.2

 29.2 평균29.3
2 19.8 28.7
3 20.1 30.1
그런데 상기 보통 레디믹스트 콘크리트에 사용되는 시멘트는 지구에 매장된 석회석과 점토 등을 채굴하고 이를 고온에서 소성시켜 클링커를 형성한 다음, 석고와 혼합 분쇄하여 제조되고 있는 것이 주지된 사실이다.
즉, 이러한 시멘트 제조용 클링커는 일반적으로 석유 석탄 등의 화석연료를 1450℃로 가열하여 제조되는 것으로서, 클링커 1톤을 생산하는 경우에 CO2 또한 1톤 가량이 배출되고 있고, 전세계 시멘트 생산량을 감안하면, 지구온난화의 원인이 되는 온실가스 중 55%가 CO2에 의한 것인데, 이 55% 중 시멘트 제조 분야에서 약 8%를 차지하고 있는 것으로 알려져 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 19세기 이후 대기 중의 CO2 농도는 시멘트 생산량의 증가에 따라 CO2 농도 또한 증가하여 2000년에는 시멘트 생산량이 1900×106톤으로 증가하였고, 이에 따라 CO2 농도 또한 급격하게 증가하여 350ppm이나 되는 것으로 발표된 바 있다. 즉, 시멘트 사용이 늘어나면 그에 따라 지구온난화도 더욱 빠르게 진행될 것이라는 점은 더 설명하지 않아도 알 수 있는 자명한 사실이다.
특히 상기 시멘트로 제조된 레디믹스트 콘크리트는 시멘트 수화시 생성된 Ca(OH)2에 의해 알칼리화가 강해져서 pH13 이상의 강알카리성을 나타내고 있고, 이러한 콘크리트에 의해 노천에 시공되는 각종 콘크리트 제품은 pH10 ~ 12의 강알칼리성 침출수가 발생되어 식물의 식생정착 및 성장에 장애요인이 되고 있다는 문제점이 발생되고 있다.
또한 시멘트 사용의 증가는 석회석 채굴의 증가로 이어지는데, 예를 들어 클링커 1톤을 생산하기 위해서는 이보다 1.16배 가량의 석회석을 채굴하여야 하기 때문에, 시멘트 사용이 늘어나는 것은 석회석 자원을 고갈시키는 문제도 발생되고 있는 것이다.
한편, 인광석을 가공하여 제조하는 인산비료 제조에 있어서, 인광석 가공시에 생성되는 부산물로 다량의 폐석고가 발생되고 있다. 예를 들어 인산비료 1톤 제조시 5톤의 폐석고가 생성되고 있고, 이러한 폐석고는 pH2 ~ 3의 강산성을 이루고 있어서 이를 야적할 경우 강산성의 침출수가 발생되어 수질을 오염시키고 아울러 적재장소 부족 등의 문제가 발생되고 있다.
상기 폐석고는 85% 이상이 CaSO4?2H2O로 이루어져 있다. 따라서 중화처리를 통해 슬래그 자극제로 재활용할 수 있는 자원에 해당된다. 그런데 이러한 자원이 그대로 방치되거나 버려짐으로써, 환경을 오염시키는 것은 물론 적재장소 부족 현상을 초래하는 문제가 발생되고 있는 것이다.
또한 소다회 생산시에는 pH12 이상의 강알카리성을 가지는 폐석회가 다량으로 발생되는데, 상기 폐석회는 CaCO3, Ca(OH)2CaCl2가 주성분이다. 따라서 소다회 제조시 발생되는 폐석회는 슬래그 자극제로 재활용할 수 있는 자원이라고 할 수 있지만, 이러한 자원이 그대로 방치되거나 버려짐으로써, 강알칼리성 침출수로 발생으로 인해 수질을 오염시키고 적재장소 부족과 같은 문제가 발생되는 것이다.
이와 같이 현재까지 일반적으로 사용되고 있는 보통 레디믹스트 콘크리트는 모두 다량의 시멘트를 사용하고 있고, 지구상의 시멘트 사용량은 계속적으로 증가하고 있어서, 지구의 대기와 수질을 포함한 환경오염이 증가하며, 동시에 점차적으로 자원 고갈이라는 문제가 발생되고 있는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하는 환경 친화형 레디믹스트 콘크리트의 제조라는 기술적 요구를 달성하기 위한 것으로, 시멘트를 사용하지 않고 산업부산물을 재활용하여 자극제를 제조하고 이를 골재에 첨가하여 시멘트를 사용한 보통 레디믹스트 콘크리트보다 향상된 압축강도를 가지는 친환경 레디믹스트 콘크리트 제조방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 일정 크기를 가지는 골재에 산업부산물로 얻어지는 무기결합재와 메타카올린과 실리카로 이루어지는 자극제를 일정량 혼합하여 압축강도가 향상된 레디믹스트 콘크리트를 제조하는 방법이다.
보다 구체적으로 본 발명의 레디믹스트 콘크리트는 시멘트를 전혀 사용하지 않고, 규격 40 ~ 20mm의 크기를 갖는 굵은 골재 38 ~ 41중량%, 해사 10 ~ 13중량%, 부순모래 25 ~ 28중량%, 자극제 18 ~ 20중량%, 물 6 ~ 9중량%를 혼합하고 여기에 혼화제 0.1중량% 내지 0.13중량%를 첨가하도록 한다.
상기 자극제에 포함되는 조성물은 자극제 중량를 기준으로 산업부산물을 재활용한 무기결합재 86 ~ 90%, 결합력 보완을 위한 메타카올린 5 ~ 7%와 성형성 향상을 위한 실리카 5 ~ 7%를 혼합하도록 한다.
또한 상기 무기결합재는 무기결합재 중량을 기준으로 슬래그미분말 50 ~ 70%, 소디움알루미늄셀페이트 10 ~ 15%, 석고 10 ~ 15%, 생석회 10 ~ 15%, 고화제 15 ~ 20%를 혼합하여 형성하는 것이 바람직하다.
상기 무기결합재의 구성 요소 중 석고는 비료 공장에서 인산제조시 발생하는 pH2 ~ 3인 폐석고를 채용하고, 생석회는 소다회 공장에서 발생하는 pH12 이상의 폐석회를 중화 처리하여 채용하도록 한다.
본 발명에 따른 자극제를 이용한 레디믹스트 콘크리트 제조방법에 의해 제조된 콘크리트는 시멘트를 사용한 규격 25-24-150에 해당하는 보통 레디믹스트 콘크리트에 비해 재료 분리 현상이나 워커빌리티 부족 등의 콘크리트의 물리적인 특성이 저하됨 없이 7일 양생 평균 압축강도가 3% 향상된 20.8MPa, 28일 양생 평균 압축강도는 4.4% 향상된 30.6MPa가 발현되는 작용효과가 발생한다.
또한 본 발명에 따른 친환경 레디믹스트 콘크리트 제조방법은 보통 시멘트를 레디믹스트 콘크리트와 달리 시멘트를 전혀 사용하지 않고 산업 부산물을 재활용하므로 시멘트 사용을 감소시켜 그에 따른 지구의 온난화를 방지하고 대기 및 수질 오염을 줄이며, 자원을 재활용하는 등의 작용효과가 발생된다.
도 1은 세계의 시멘트 생산량에 따른 대기중 이산화탄소농도 관계를 도시한 도면이다.
도 2는 보통 레디믹스트 콘크리트와 본 발명의 친환경 레디믹스트 콘크리트의 압축강도 측정결과를 나타낸 실험 결과도이다.
도 3은 무기결합재와 메타카올린과 실리카의 성분 배합비에 따른 친환경 레디믹스트 콘크리트의 압축강도 측정결과를 나타낸 실험 결과도이다.
본 발명의 레디믹스트 콘크리트는 시멘트를 전혀 사용하지 않고, 표 3에서와 같이 굵은 골재 38 ~ 41중량%, 해사 10 ~ 13중량%, 부순모래 25 ~ 28중량%, 자극제 18 ~ 20중량%, 물 6 ~ 9중량%를 혼합하고 여기에 혼화제 0.1중량% 내지 0.13중량%를 첨가하도록 한다.
W/C
(%)
 S/s
(%)
 중량%
굵은
골재		 해사 부순
모래		 자극제 물 혼화제
(A/D)
47.1 49.1 38~41 10~13 25~28 18~20 6~9 0.1~0.13
즉, 본 발명은 시멘트를 전혀 사용하지 않고, 종래의 보통 레디믹스트 콘크리트 제조방법에서 사용되는 조성물과 동일한 성분과 동일한 중량%에 해당하는 골재, 해사, 부순모래 및 물을 혼합하면서 동일한 량의 혼화제를 첨가하되, 시멘트 대신에 이와 동일한 중량%를 가지는 자극제를 혼합하는 것을 발명의 핵심으로 한다.
상기 자극제로 사용되는 조성물은 산업부산물을 재활용한 무기결합재와, 결합력 보완을 위한 메타카올린 및 성형성을 향상시키는 실리카를 일정비율로 혼합하여 조성하도록 한다.
상기 무기결합재는 산업부산물인 슬래그미분말, 황산염 자극제인 소디움알루미늄셀페이트와 석고, 생석회, 고화제를 일정비율로 혼합하여 조성하는데, 상기 슬래그미분말은 고로슬래그를 사용하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 자극제에 포함되는 조성물의 조성비율은 자극제 중량을 기준으로 무기결합재 86 ~ 90%, 메타카올린 5 ~ 7%, 실리카 5 ~ 7%의 비율로 혼합하도록 한다.
또한 상기 자극제 조성물 중에서 무기결합재에 포함되는 조성물의 조성비율은 무기결합재 중량을 기준으로 슬래그미분말 50 ~ 70%, 소디움알루미늄셀페이트 10 ~ 15%, 석고 10 ~ 15%, 생석회 5 ~ 10%, 고화제 5 ~ 10%를 혼합하여 형성하는 것이 바람직하다.
이어서 상술한 본 발명의 레디믹스트 콘크리트 제조방법에 포함되는 조성물의 선정 및 수치한정의 이유 등에 대하여 자세히 설명하도록 한다.
먼저 굵은 골재는 레디믹스트 콘크리트 규격에 해당하는 크기의 것으로서 40mm, 25mm, 20mm의 것을 선택적으로 사용할 수 있다. 본 발명의 상기 규격의 실시예에서는 25mm의 것을 사용하도록 한다. 그리고 상기 부순모래와 해사는 불순물이 적은 순수한 것을 사용하되 부순모래는 조립율이 FM 3.05 범위의 것을 사용하고, 해사는 FM 2.50 범위의 것을 사용하여 골재와 혼합성이 향상되도록 한다.
본 발명에서 상기 굵은 골재의 중량은 단위재료의 합계 량을 기준으로 38 ~ 41중량% 혼합하는데, 이는 굵은 골재가 차지하는 중량비를 38중량% 미만을 혼합할 경우 부순모래 및 해사와 결합력은 향상되지만 다른 조성물들과 배합시 형성되는 슬럼프가 너무 질어 재료 분리 현상이 발생되고 내구성이 떨어지고, 중량비를 41중량% 초과하여 혼합시킬 경우 배합되는 자극제의 중량비가 상대적으로 낮아지게 되어 상기 자극제가 골재를 전체적으로 코팅하기 어려워 결합 강도가 떨어지므로 경화후 콘크리트에 크랙이 발생되는 문제가 있기 때문이다.
또한 본 발명의 해사는 조립율 FM 2.50에 해당하는 것을 단위재료의 합계 량을 기준으로 10 ~ 13중량%를 혼합하고, 부순모래는 조립율 FM 3.05에 해당하는 것을 단위재료의 합계 량을 기준으로 25 ~ 28중량%를 혼합하는데, 이는 콘크리트에 불순물이 없도록 하고 압축강도가 향상된 양질의 콘크리트를 제조하기 위한 것이다.
또한 본 발명에서 보통 레디믹스트 콘크리트에 사용되는 포틀랜트 시멘트 대신에 첨가되는 자극제를 단위재료의 합계 량을 기준으로 18 ~ 20중량% 혼합하는데, 이는 시멘트가 가지는 특성 또는 그보다 향상된 특성을 자극제에 의해 구현되도록 하는 것으로서, 상온 양생시 압축강도와 점착력 및 워커빌리티와 피니셔빌리 및 성형성을 향상시키고 균열을 억제시켜 콘크리트의 품질을 향상시키기 위한 것이다.
상기 자극제에 포함되는 무기결합재에 고로슬래그와 같은 슬래그미분말과 소디움알루미늄셀페이트를 포함시키는 것은 슬래그 및 소디움알루미늄셀페이트의 활성화 메카니즘을 기반으로 고온의 소성과정 없이 상온에서 콘크리트를 제조하기 위한 것으로서, 상기 활성화 메커니즘은 슬래그미분말과 같은 비결정질 물질을 수산화물 또는 황산염과 같은 자극제로 수화반응을 유도시켜 비결정질 입자의 불규칙적 3차원 쇄상결합이 절단되면서 망상구조체 내부에 함유된 Ca+², Mg+², Al+³ 등의 수식이온들이 용출되어 경화특성을 가지게 되는 원리를 이용한 것이다.
상기 고로슬래그는 분말도가 높을수록 알칼리성에 의해 Si, Al 이온이 쉽게 용출될 수 있어 결합력이 향상되고, 콘크리트내에서 비석(zeolite)의 생성률을 높이며 Ca 이온을 제공하여 콘크리트 내부에 C-S-H 생성물을 단시간에 생성하는 역할을 하므로 분말도가 4000㎠/g ~ 6000㎠/g인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
즉, Ca 이온은 Ca(OH)2를 생성하여 콘크리트 내의 pH를 높여 알카리화하고, 생석회를 보조해 줌으로써 고로슬래그를 둘러싸고 있는 피막을 파괴하여 수화반응 및 2차 생성물인 비석(zeolite) 형성을 촉진시켜 경화특성을 가지게 되는 것이다.
또한 상기 무기결합재에 포함되는 고로슬래그는 무기결합재의 중량을 기준으로 50 ~ 70%가 포함되도록 하는데, 이는 고로슬래그를 50% 미만을 첨가하는 경우에는 콘크리트 내에서 충분한 C-H-S 생성을 할 수 없고, 70%를 초과하는 경우에는 과도한 첨가량으로 인해 각각 콘크리트 내에서 Ca(OH)2의 생성량 증가되어 Ca(OH)2 생성 시 발생되는 발열로 인해 경화된 콘크리트의 표면에 크랙 발생을 유발하여 강도를 저하시키기 때문이다.
또한 상기 무기결합재에 포함되는 소디움알루미늄셀페이트(황산나트륨, 황산알루미늄)는 상기 무기결합재의 중량을 기준으로 10 ~ 15%를 혼합하는데, 그 이유는 소디움알루미늄셀페이트를 10% 미만을 첨가하는 경우 수화반응 유도에 의한 비결정질 입자의 불규칙적 3차원 쇄상결합의 절단이 용이하지 못해 망상 구조체 내부에 함유된 Ca+², Mg+², Al+³등의 수식이온들이 용출이 적어 알루미노실리케이트 젤 구조인 지오폴리머를 형성하기 어려워 경화특성이 나빠지게 되고, 15%를 초과하는 경우에는 포졸란 반응에 의한 기체 활성도가 높아 초기 수화열 제어로 인한 균열이 발생을 가져오기 때문이다.
또한 상기 무기결합재에 포함되는 석고는 무기결합재의 중량을 기준으로 10 ~ 15%의 중량을 혼합하고 생석회는 5 ~ 10%를 혼합하는데, 이와 같이 무기결합재에 석고를 포함시키는 이유는 석고의 화학적구조가 CaSO42H2O로 구성된 황산염 광물로 지표수와 지하수에 의한 경석고의 수화작용에 의해 형성되는 물질이어서, 고로슬래그와 소디움알루미늄셀페이트 내의 Si-O나 Al-O의 결합을 빠르게 파괴하는 기능을 하며, 고로슬래그에서 용출된 Al과 Si 이온은 서로 반응하여 C-S-H나 C-A-H 수화물을 형성하거나 지올렛을 생성시키는 작용을 하며, 상기 무기결합재에 포함되는 생석회는 CaO로 구성된 알칼리 성분으로 pH를 증가시켜 고로슬래그를 둘러싸고 있는 피막을 파괴하여 수화반응을 유도하는 기능을 하기 때문에 이들 석고와 생석회를 무기결합재에 포함시키는 것이다.
이에 따라 상기 석고와 생석회의 중량비가 상기 범위 미만일 경우에는 콘크리트 내에서 불순물로 작용하게 되어 강도의 증가하는 현상이 발생되지 않으며, 상기 범위를 초과하여 첨가하면 고로슬래그와 소디움알루미늄셀페이트의 첨가량이 상대적으로 적어지게 되어 콘크리트 내에서 충분한 결합력을 발휘할 수가 없어 압축강도의 저하가 발생된다.
특히 상기 석고는 비료공장에서 인산제조시 발생하는 pH2 ~ 3인 폐석고를 채용하고, 생석회는 소다회 공장에서 발생하는 pH12 이상의 폐석회를 중화처리 후 재사용하여 폐석고와 폐석회의 침출수로 인한 수질오염을 방지할 수 있도록 한다.
이어서 본 발명에서 자극제에 메타카올린을 포함하는데, 상기 메타카올린을 자극제 사용하는 기술적 의미에 대하여 설명하도록 한다.
상기 메타카올린은 내화물, 고무, 페인트, 화학, 제약 등 폭 넓게 사용가능한 카올린을 특수 처리하여 콘크리트용 자극제로 제조한 것으로서, 고로슬래그와 물유리에 의해 생성된 Ca(OH)₂와 반응하여 포졸란 반응을 일으켜 강한 고결성을 발현하는 특징과 지오폴리머 소재로서 매우 우수한 반응성을 나타내는 원료로서 고로 슬래그와 마찬가지로 비정질 유리상을 다량으로 포함하고 있어 Si-O-Al의 3차원적 망목구조를 형성하는데 매우 유리한 원료이며, 또한 메타카올린은 물유리와 고로슬래그의 매우 빠른 급결성을 억제하는 효과가 있어 적절한 양의 메타카올린을 첨가하는 것은 지오폴리머 반응 이외에 반응지연효과를 가져오므로 메타카올린을 첨가하는 비율의 조정은 무엇보다 중요하다.
이러한 메타카올린은 고로슬래그와 물유리에 의해 생성된 Ca(OH)2와 반응에 의한 강한 포졸란 반응을 일으키는데, 상기 포졸란은 실리카 혼합물로서 그 자체는 수경성이 없으나 석회와 결합하여 불용성의 실리카질 화합물을 생성시키는 물질로 물과 접촉하면 미량의 CaO와 SiO2가 용출되어 입자의 표면에 불용성의 치밀한 수화물과 함께 비결정질의 실리카 및 알루미나 수화물이 생성되고, 이러한 포졸란을 포틀랜트 시멘트와 섞을 경우 수화반응시 생성된 Ca(OH)2와 포졸란이 반응하게 되어서 Ca(OH)2를 소모하면서 수화된 시멘트 고화체에서 C-S-H의 비율을 증가시킨다. 이와 같은 포졸란 반응을 유도하는 메타카올린을 본 발명의 레디믹스트 콘크리트 조성물에 포함시킴으로써 워커빌리티를 증가시키고, 수화열 발생을 낮아지도록 하며, 또한 초기 강도를 증진시키고, 수밀성과 황산염 이온의 침식에 대한 저항성이 향상시킬 수 있게 된다.
상기 메타카올린은 분말도가 6000㎠/g ~ 10000㎠/g 범위 내의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이는 압축강도 발현과 점착력 향상 및 동절기 콘크리트 표면보호 효과가 우수하게 나타나도록 하기 위한 것으로서, 분말도가 6000㎠/g 미만인 경우는 단기적으로 콘크리트의 수화과정에서 생성되는 에트링자이트(ettringite)의 생성을 낮춰 초기강도가 저하되고 수산화칼슘과의 반응성이 떨어져 포졸란 반응이 억제되어 압축강도와 내구성이 떨어지는 문제점이 발생되고, 분말도가 10000㎠/g을 초과하면 골재와의 부착력을 증대시켜 고강도 발현에 의한 경화체의 내부조직이 과밀하게 형성됨으로써 워커빌리티를 저하시켜 성형성을 떨어뜨리는 현상을 초래하기 때문이다.
이어서 본 발명의 자극제에 포함되는 실리카에 대한 기술적 의미를 설명하면, 상기 실리카는 SiO2로 구성된 규산 부수물로서 천연으로는 석영, 수정, 옥수, 마노, 부싯돌, 규사, 인규석, 홍연석 등에 결정 또는 비결정으로 산출되는데, 본 발명에서는 분말도 3100 ~ 3300㎠/g, 순도 90%이상인 것을 사용하도록 한다. 이는 분말도와 순도가 상기 범위 내에서 최적의 워커빌리티와 피니셔빌리티, 성형성을 향상시키고 포졸란 반응에 의한 기체 활성도가 높아 초기 수화열 제어로 인한 균열 발생을 억제하는 기능이 탁월하기 때문이다.
즉, 순도가 90% 미만에서는 슬럼프가 거칠어지고, 강도가 저하되며, 펌프압송력도 저하되고, 공기량이 불량하고, 블라딩수가 과다 발생하며, 레이탄스가 발생하고, 분말도가 3100㎠/g 미만인 경우에는 워커빌리티, 성형성이 불량하고, 3300㎠/g를 초과하면 슬럼프가 불량하고, 재료분리 현상이 발생하기 때문이다.
이어서 본 발명의 레디믹스트 콘크리트에서 상기 자극제에 포함되는 무기결합재와 메타카올린 및 실리카의 조성비율이 86 ~ 90% : 5 ~ 7% : 5 ~ 7% 범위에 미달되거나 초과되는 량을 첨가하는 경우에 압축강도와 워커빌리트 및 균열발생 상태에 관한 임계적 의의를 설명하도록 한다.
먼저 레디믹스트 콘크리트 제조규격 25-24-150에 해당하는 콘크리트를 제조하는 방법에 있어서 단위재료량을 총 2,319kg/m3(100중량%)로 조성한다. 그리고 이 중량을 기준으로 본 발명의 범위 내에서 굵은 골재와 해사, 부순모래, 자극제 및 물을 각각 일정량으로 한정하여 아래 표 4, 5와 같이 굵은 골재 39.2중량%(910kg/m3), 해사 11.3중량%(262kg/m3), 부순모래 25.3중량%(588kg/m3), 자극제 18중량%(417kg/m3) 및 물 6중량%(139kg/m3)를 혼합하고, 여기에 혼화제 0.01중량%(2.50kg/m3)를 첨가하도록 한다.
조성물 굵은
골재		 해사 부순
모래		 자극제 물 혼화제
(A/D)		 합계
중량% 39.2 11.3 25.3 18 6 (0.01) 100
W/C
(%)
 S/s
(%)
 단위재료량(kg/m3)
굵은
골재		 해사 부순
모래		 자극제 물 혼화제
(A/D)		 합계
47.1 49.1 910 262 588 417 139 (2.50) 2,319
이 때, 자극제에 포함되는 조성물인 무기결합재와 메타카올린 및 실리카의 첨가비율을 자극제 중량을 기준으로 본 발명에서 한정하고 있는 수치범위인 86 : 7 : 7과 88 : 6 : 6 및 90 : 5 : 5를 초과하거나 미달하는 경우에 해당하는 수치범위인 85 : 8 : 8 및 91 : 4 : 4의 비율로 자극제를 첨가하여 압축강도와 워커빌리티 및 성형성에 관한 특성을 시험하였다.
그 결과, 아래 표 6에서 확인되고 도 3에 도시한 바와 같이, 무기결합재와 메타카올린 및 실리카의 첨가비율이 본 발명에서 한정하는 수치범위에 해당하는 86 ~ 90 : 5 ~ 7 : 5 ~ 7 범위에서 7일 양생 압축강도가 20.2 ~ 20.8MPa, 28일 양생 압축강도가 28.8 ~ 30.6MPa로 나타났다.
자극제 조성비율(자극제 중량기준 %)
(무기결합재:메타카올린:실리카) 		압축강도
(MPa)		 워커빌리티
 표면 클랙
7일 28일
85 : 8 : 8 20 28.6 묽은 반죽 재료분리
86 : 7 : 7 20.2 28.8 적정 없음
88 : 6 : 6 20.8 30.6 적정 없음
90 : 5 : 5 20.5 29.5 적정 없음
91 : 4 : 4 18.2 26.4 적정 없음
즉, 본 발명의 자극제 수치한정의 범위를 벗어나는 무기결합재가 1% 미달되고 메타카올린과 실리카 비율이 1%를 초과하는 경우, 레디믹스트 콘크리트는 7일 양생 압축강도가 20.0MPa, 28일 양생 압축강도 28.6MPa이며, 무기결합재의 비율이 본 발명의 자극제 수치한정 범위에서 1% 초과하고, 메타카올린과 실리카 비율이 1% 미달되는 경우 7일 양생 압축강도가 18.2MPa, 28일 양생 압축강도 26.4MPa인 것으로 나타났다.
따라서 본 발명의 자극제는 자극제 중량을 기준으로 무기결합재와 메타카올린 및 실리카의 86 ~ 90 : 5 ~ 7 : 5 ~ 7 범위에서 이 수치범위를 초과하거나 미달되는 경우에 비해 향상된 압축강도를 발현하면서 워커빌리티 및 표면균열이 발생되지 않는 임계적 의의를 가지는 것이다.
한편, 배경기술 부분에서 설명한 바와 같이, 규격 25-24-150에 해당하는 보통 레드믹스콘크리트에서 굵은 골재 39.2중량%, 해사 11.3중량%, 부순모래 25.3중량%, 포틀랜트 시멘트 18중량%, 물 6중량%를 혼합하고, 여기에 혼화제를 미량(0.1중량%) 첨가하는 경우, 7일 양생 압축강도가 평균 20.2MPa이고 28일 양생 압축강도는 평균 29.3MPa이다.
상기 규격 25-24-150에 해당하는 굵은 골재와 해사, 부순모래, 물 및 환화제를 동일한 중량으로 혼합하고 여기에 혼합되는 포틀랜트 시멘트 18중량%를 사용하지 않고, 이와 동일한 중량의 무기결합재와 메타카올린 및 실리카로 이루어지는 본 발명의 자극제를 첨가하고 압축강도를 시험한 결과 아래 표 7, 8 및 도 2에 도시한 바와 같이, 보통 레디믹스트 콘크리트에 비해 재료 분리 현상이나 워커빌리티 부족 등의 콘크리트의 물리적인 특성이 저하됨 없이 7일 양생 평균 압축강도가 3% 향상된 20.8MPa, 28일 양생 평균 압축강도는 4.4% 향상된 30.6MPa가 발현되는 작용효과가 발생되는 것이다.
강도/
시험회수		 7일 양생후 압축강도(MPa) 28일 양생후 압축강도(MPa)
실험치 평균값 실험치 평균값
1회 21.4 20.8

 30.5 30.6
2회 20.7 31.2
3회 20.4 30.2
규격 25-24-150 보통 레디믹스트
콘크리트(A)		 본 발명의 친환경
레디믹스트콘크리트(B)		 대비(%)
[(B/A)×100]
7일 양생 평균
압축강도(MPa)		 20.2 20.8 2.9
28일 양생 평균
압축강도(MPa)		 29.3 30.6 4.4
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 친환경 레디믹스트 콘크리트 제조방법은 종래의 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하여 경우에 비해 우수한 압축강도를 발현할 뿐만 아니라, 기존의 산업 부산물을 재활용하여 사용하므로 시멘트 사용에 따른 폐해를 줄이고, 산업 부산물에 따른 폐해를 줄여 친환경적이고 자연 보호에 크게 유용한 효과를 갖는다.
이상에서 설명한 본 발명의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않은 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

Claims (4)

  1. 레디믹스트 콘크리트의 제조 방법에 있어서,
    레디믹스트 콘크리트시 포함되는 시멘트를 전혀 사용하지 않고, 시멘트에 대응되는 자극제를 사용하여 제조하되,
    규격 40 ~ 20mm의 크기를 갖는 굵은 골재 38 ~ 41중량%, 해사 10 ~ 13중량%, 부순모래 25 ~ 28중량%, 자극제 18 ~ 20중량%, 물 6 ~ 9중량%를 혼합하고 여기에 혼화제 0.1중량% 내지 0.13중량%를 첨가하여 제조하고,
    상기 자극제는 자극제 중량을 기준으로 산업부산물을 재활용한 무기결합재 86 ~ 90%, 결합력 보완을 위한 메타카올린 5 ~ 7%와 성형성 향상을 위한 실리카 5 ~ 7%를 혼합하여 제조하며,
    상기 무기결합재는 무기결합재 중량을 기준으로 슬래그미분말 50 ~ 70%, 소디움알루미늄셀페이트 10 ~ 15%, 석고 10 ~ 15%, 생석회 5 ~ 10%, 고화제 5 ~ 10% 비율로 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 친환경 레디믹스트 콘크리트 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메타카올린은 분말도 6000 ~ 10000㎠/g인 것을 사용하며, 상기 실리카는 분말도 3100 ~ 3300㎠/g, 순도 90% 이상인 것을 사용하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 친환경 레디믹스트 콘크리트 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 석고는 비료공장에서 인산제조시 발생하는 pH2 ~ 3인 폐석고를 사용하고, 상기 생석회는 소다회 공장에서 발생하는 pH12 이상의 폐석회를 중화처리 후 재사용하는 것을 특징으로 하는 친환경 레디믹스트 콘크리트 제조 방법.
  4. 삭제
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