KR101299163B1 - 조강성 시멘트와 광물질 산업부산물을 이용한 연약지반 고결용 고화재 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

조강성 시멘트와 광물질 산업부산물을 이용한 연약지반 고결용 고화재 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101299163B1
KR101299163B1 KR20130053226A KR20130053226A KR101299163B1 KR 101299163 B1 KR101299163 B1 KR 101299163B1 KR 20130053226 A KR20130053226 A KR 20130053226A KR 20130053226 A KR20130053226 A KR 20130053226A KR 101299163 B1 KR101299163 B1 KR 101299163B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cement
weight
composition
solidified
industrial
Prior art date
Application number
KR20130053226A
Other languages
English (en)
Inventor
김경민
박형철
신현영
김유석
권오봉
이병기
김기훈
기태경
최현국
김형철
Original Assignee
(주)대우건설
성신양회 주식회사
아세아시멘트주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)대우건설, 성신양회 주식회사, 아세아시멘트주식회사 filed Critical (주)대우건설
Priority to KR20130053226A priority Critical patent/KR101299163B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101299163B1 publication Critical patent/KR101299163B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
    • C09K17/02—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing inorganic compounds only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/06—Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
    • C04B18/08—Flue dust, i.e. fly ash
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/14—Waste materials; Refuse from metallurgical processes
    • C04B18/141—Slags
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
    • C04B22/08—Acids or salts thereof
    • C04B22/14—Acids or salts thereof containing sulfur in the anion, e.g. sulfides
    • C04B22/142—Sulfates
    • C04B22/143—Calcium-sulfate
    • C04B22/145—Gypsum from the desulfuration of flue gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/14—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements
    • C04B28/16—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements containing anhydrite, e.g. Keene's cement
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/12—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/70—Grouts, e.g. injection mixtures for cables for prestressed concrete
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Abstract

본 발명은 조강성 시멘트와 광물질 산업부산물을 이용한 연약지반 고결용 고화재 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 고화재 조성물에 있어서, 고화재 조성물 전체 100 중량%에 대하여 조강성 시멘트 35~60 중량%, 고로슬래그 미분말 20~30 중량%, 플라이애시 5~10 중량%, 제강·정유공정 부산물인 탈황 석고 15~25 중량%로 이루어져 연약지반을 표층혼합처리공법으로 개량할 때, 조강성 시멘트와 광물질 산업부산물을 이용하여 현재 일반적으로 사용하고 있는 보통 포틀랜드시멘트나 슬래그시멘트에 비하여 월등한 조강성 및 고강도를 제공하도록 하는 조강성 시멘트와 광물질 산업부산물을 이용한 연약지반 고결용 고화재 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

조강성 시멘트와 광물질 산업부산물을 이용한 연약지반 고결용 고화재 조성물 및 그 제조방법{FIRMING COMPOSITION FOR HARDENING WEAK GROUND USING EARLY-STRENGTH CEMENT AND INDUSTRIAL BY-PRODUCT OF MINERALS AND THE MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 조강성 시멘트와 광물질 산업부산물을 이용한 연약지반 고결용 고화재 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 연약지반을 표층혼합처리공법으로 개량할 때, 조강성 시멘트와 광물질 산업부산물을 이용하여 현재 일반적으로 사용하고 있는 보통 포틀랜드시멘트나 슬래그시멘트에 비하여 월등한 조강성 및 고강도를 제공하도록 하는 조강성 시멘트와 광물질 산업부산물을 이용한 연약지반 고결용 고화재 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 연약지반 개량공사에는 표층 및 심층의 자연 상태 토사에 고화재를 투입 혼합하여 고화시킴으로서 연약한 지반을 개량하는 연약지반 고결공법이 많이 이용되고 있으며, 여기에 사용되는 고화재로는 보통 포틀랜드시멘트나 슬래그시멘트 또는 이들 시멘트에 포졸란 물질을 추가 혼합한 시멘트계 고화재가 주로 사용되고 있다.
그런데, 이러한 종래의 연약지반 개량용 시멘트계 고화재는 지반의 표층 부분(1~2m 범위 내)을 대상으로 한 표층혼합처리공법으로 지반을 개량할 때, 보통 포틀랜드시멘트 단독 사용의 경우 시멘트의 수화반응이 흙에 포함된 유기질에 의해 방해를 받고 고함수비토에 대해서는 고화가 어려우며 다량 사용 시 건조수축에 의한 균열이 발생하는 문제점이 있으며, 슬래그시멘트나 시멘트에 포졸란 물질을 첨가하여 제조한 고화재의 경우에는 포졸란 반응의 특성상 강도 발현이 낮아 공사지연이 발생되고, 특히 동절기 공사에는 적용이 어렵다는 문제점을 가지고 있다.
국내 특허등록공보 10-0516188호 국내 특허등록공보 10-0471195호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 연약지반을 표층혼합처리공법으로 개량할 때, 조강성 시멘트와 광물질 산업부산물을 이용하여 현재 일반적으로 사용하고 있는 보통 포틀랜드시멘트나 슬래그시멘트에 비하여 소일시멘트(Soli Cement, 연약지반 토양과 고화재 조성물을 혼합한 것)에 우수한 조강성능 및 고강도를 제공하도록 하는 조강성 시멘트와 광물질 산업부산물을 이용한 연약지반 고결용 고화재 조성물 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
고화재 조성물에 있어서, 고화재 조성물 전체 100 중량%에 대하여 조강성 시멘트 35~60 중량%, 고로슬래그 미분말 20~30 중량%, 플라이애시 5~10 중량%, 제강·정유공정 부산물인 탈황 석고 15~25 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 조강성 시멘트는 조강성 시멘트 클링커(clinker)를 제조하고, 상기 조강성 시멘트 클링커와 석고를 혼합 분쇄하여 제조된다.
여기에서 또한, 상기 조강성 시멘트 클링커는 삼산화황(SO3)의 함량이 0.65~0.85 중량%, 석회포화도(LSF : Lime Saturation Factor)가 91.5~93.5%이다.
여기에서 또, 상기 조강성 시멘트는 분말도가 5,000~5,200㎠/g이다.
본 발명의 다른 특징은,
고화재 조성물 제조 방법에 있어서, 조강성 시멘트 클링커(clinker)를 제조하는 클링커 제조 공정과; 상기 조강성 시멘트 클링커와 석고를 혼합 분쇄하여 조강성 시멘트를 제조하는 조강성 시멘트 제조 공정과; 고화재 조성물 전체 100 중량%에 대하여 상기 조강성 시멘트 25~60 중량%, 고로슬래그 미분말 20~30 중량%, 플라이애시 5~10 중량%, 제강·정유공정 부산물인 탈황 석고 15~25 중량%를 혼합하여 고화재 혼합 공정; 및 혼합물을 분체 혼합기에 투입하여 균일 혼합하는 방식으로 혼합하여 고화재 조성물을 제조하는 고화재 제조 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 조강성 시멘트 클링커는 삼산화황(SO3)의 함량이 0.65~0.85 중량%, 석회포화도(LSF : Lime Saturation Factor)가 91.5~93.5%이다.
여기에서 또한, 상기 조강성 시멘트는 분말도가 5,000~5,200㎠/g이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 조강성 시멘트와 광물질 산업부산물을 이용한 연약지반 고결용 고화재 조성물 및 그 제조방법에 따르면, 조강성 시멘트와 광물질 산업부산물을 일정비율로 고효율 분체혼합기에서 균일 혼합하는 방식으로 제조함으로써 현재 일반적으로 사용하고 있는 보통 포틀랜드시멘트나 슬래그시멘트에 비하여 우수한 조강성능 및 고강도를 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 동절기 연약지반 표층혼합처리공법에 의한 지반 개량공사에 효과적이며, 광물질 산업부산물을 다량 사용함으로써 고화재 원료비의 절감과 함께 건설시장의 저탄소 재료 사용 추세에 적합한 환경친화적 고화재의 조성물을 제공할 수 있는 이점이 있다.
이하, 본 발명에 따른 조강성 시멘트와 광물질 산업부산물을 이용한 연약지반 고결용 고화재 조성물을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명에 따른 고화재 조성물은 조강성 시멘트 35~60 중량%, 고로슬래그 미분말 20~30 중량%, 플라이애시 5~10 중량% 및 제강·정유공정 부산물인 탈황 석고 15~25 중량%로 이루어진다.
여기에서, 조강성 시멘트는 보통 포틀랜드시멘트 제조공정 중 클링커 소성공정에서 삼산화황(SO3) 함량 및 석회포화도(LSF)의 상향 조절 등의 화학성분 조정을 통하여 조강성능을 부여하고, 이렇게 생산된 조강성 클링커를 시멘트 분쇄공정에서 적정량의 석고를 첨가하여 분말도(블레인 값)를 5,000~5,200cm2/g 수준으로 미분쇄한다.
또한, 조강성 시멘트는 고화재 조성물에 40~60 중량%가 혼합되는 것이 바람직하다. 이 범위에서 조강성 시멘트는 초기에 활발한 수화반응을 일으켜, 충분한 양의 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 생성시키며, 이는 고로슬래그 미분말 및 플라이애시의 포졸란 반응을 촉진하여 장기 강도의 발현은 물론, 초기 강도의 발현에도 기여하도록 한다. 그러나 60 중량%를 초과하면 개량토의 낮은 목표 강도에 비하여 비경제적이며, 35 중량% 미만에서는 고화재의 초기 강도 발현 효과가 저하된다.
또, 고로슬래그 미분말은 고화재 조성물에 20~30 중량%가 혼합되는 것이 바람직하다. 고로슬래그 미분말은 고화재의 작업성 개선과 잠재수경성 반응에 의한 장기강도 증진 및 공극 충전의 효과를 위하여 사용되는데, 사용량이 30 중량%를 초과하는 경우에는 고화재의 초기 강도가 저하되고, 20 중량% 미만으로 사용하는 경우에는 작업성의 개선과 잠재수경성에 의한 압축강도 증진의 효과가 떨어진다.
그리고, 포졸란 반응 물질인 플라이애시는 고화재 조성물에 5~10 중량%가 혼합되는 것이 바람직하다. 플라이애시는 이산화규소(SiO2) 및 산화 알루미늄(Al2O3)을 다량 함유하고 있어 시멘트의 수화반응 시 생성되는 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 함께 불용성 수화물을 생성하여 경화한다. 플라이애시의 사용량은 5 중량% 미만에서는 포졸란 물질로서의 효과가 떨어지고, 10 중량%를 초과하는 경우에는 고화재의 초기 강도 발현이 늦어지게 된다.
또한, 제강·정유공정 부산물인 탈황석고는 고화재 조성물에 15~25 중량%가 포함된 것이 바람직하다. 탈황석고는 무수석고의 대용으로 사용 가능한 산업부산물로서, 사용량은 15 중량% 미만에서는 에트린자이트의 생성이 저하되고 황산염에 의한 슬래그 미분말의 초기 수화촉진에 대한 자극 효과도 떨어지며, 25 중량%를 초과하는 경우에는 초기 급속한 반응으로 유동성 및 작업성이 저하되는 문제가 있다.
한편, 본 발명에 따른 고화재 조성물 중에 포함된 고로슬래그, 플라이애시와 같은 광물질 산업부산물은 잠재수경성 및 포졸란 반응에 의해 장기 강도 발현은 우수하지만, 초기 강도에는 그다지 기여를 하지 못하는 것으로 알려져 있다.
따라서 고로슬래그, 플라이애시의 경화 반응을 촉진하기 위해서는 다량의 알칼리나 황산염과 같은 자극제가 필요하며, 시멘트는 수화반응을 통하여 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 생성하여 고로슬래그나 플라이애시의 경화반응 진행에 도움을 준다. 그러나 보통 포틀랜드 시멘트는 수화반응이 느리므로 수화 초기에 충분한 양의 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 공급하지 못하여 고로슬래그, 플라이애시의 경화 반응을 촉진하지 못한다.
본 발명은 이러한 문제를 해소하기 위하여 조강성 시멘트를 사용하여 초기에 활발한 수화반응이 발생하도록 하여, 충분한 양의 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 고로슬래그, 플라이 애시에 대해 공급하도록 함으로써 고로슬래그, 플라이애시가 장기 강도의 발현은 물론, 초기 강도의 발현에도 기여하도록 한다.
따라서 본 발명에서와 같이 조강성 시멘트를 광물질 산업부산물과 함께 고화재 조성물로 사용하면 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 보통 포틀랜드시멘트나 슬래그시멘트에 비하여 우수한 초기 강도 발현의 특성을 갖는다.
둘째, 보통 포틀랜드시멘트를 연약지반 개량, 특히 표층혼합처리에 사용할 경우 유기물에 의한 수화반응 불량 및 다량 사용에 따른 건조수축 등의 문제가 지적되는데, 본 발명의 경우에는 시멘트를 고로슬래그, 플라이애시 등의 광물질 산업부산물로 다량 치환하므로, 상기 문제가 발생하지 않는다.
셋째, 다량의 포졸란 재료(고로슬래그, 플라이애시)를 사용하므로 장기 강도 발현이 우수하며, 고화재 원료비 절감의 효과를 가진다.
상기의 조강성 시멘트란 종래의 조강 포틀랜드시멘트(3종)와 구분하기 위한 명칭으로서, 기본적으로 보통 포틀랜드시멘트(1종)를 전제로 하되, 생산 공정의 개선 및 조정에 의해 새롭게 조강성능을 부여한 재료를 의미한다.
조강 포틀랜드시멘트(3종)는 대단히 고가의 재료이므로, 본 발명에서는 이와 같은 고가의 재료를 사용하지 않고, 기본적으로 낮은 가격인 보통 포틀랜드시멘트(1종)를 전제로 하면서도, 생산 공정의 개선 및 조정에 의해 새롭게 조강 성능을 부여하여, 상술한 바와 같은 연약지반 고결공법용 고화재 조성물을 얻을 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 조강성 시멘트와 광물질 산업부산물을 이용한 연약지반 고결용 고화재 조성물 제조방법에 관하여 설명한다.
기본적으로, 보통 포틀랜드시멘트는 반제품인 클링커를 제조하는 클링커 제조 공정과, 클링커와 석고를 혼합 분쇄하여 시멘트를 제조하는 시멘트 제조 공정으로 구성되는데, 본 발명은 이러한 보통 포틀랜드시멘트에 대하여 조강 성능을 부여하기 위한 조강성 시멘트의 제조방법에 대하여 다음과 같은 2가지 실시 예를 제시한다.
첫째, 클링커 제조 공정에서 클링커의 화학성분을 조절하는 것으로 구체적으로는 삼산화황(SO3) 함량 및 석회포화도(LSF)를 높이는 것이다.
클링커의 성분 중 시멘트의 초기강도에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 알라이트(Alite, C3S)의 결정 형태 및 함량이다. 알라이트의 결정형태는 생성온도에 따라 3종(R, M, T상)의 동질이상체가 존재하는데, 일반적으로 클링커에서는 M1, 3상이 공존하여 두 상의 비율에 따라 클링커 물성이 변화되며, M1상의 양이 많을수록 초기 수화반응성 및 반응율이 증가한다.
상기 알라이트의 M1상 함량은 클링커 중 삼산화황(SO3) 함량과 비례하여, 삼산화황(SO3)함량이 증가할수록 알라이트중 M1상이 증가한다. 따라서 초기 강도 증진을 위해서는 클링커의 삼산화황(SO3) 함량을 높게 유지하여 알라이트의 M1상을 증가시켜야 하며, 실험결과 클링커 중 삼산화황(SO3)의 함량이 0.65~0.85 중량%가 되도록 공정을 관리하는 것이 가장 효과적인 것으로 확인되었다(종래의 보통 포틀랜드시멘트 생산 공정에서의 클링커의 삼산화황(SO3)의 함량은 0.60 중량%). 클링커 중 삼산화황(SO3)의 함량을 0.65 중량% 미만으로 유지할 경우에는 클링커의 조강성능이 나타나지 않으며, 삼산화황(SO3)의 함량이 0.85 중량%를 초과하게 되면 클링커 생산 시 공정트러블(소성로 원료 막힘 현상)을 발생시킨다.
또한, 상기 알라이트의 함량은 클링커의 석회포화도를 높게 유지하면 증가되는데, 실험결과 석회포화도를 91.5~93.5% 정도로 상향 조절하는 경우, 초기강도 발현에 효과적인 것으로 확인되었다. 석화포화도가 91.5% 미만인 경우 초기 강도 발현이 미미하며, 93.5%를 초과하는 경우에는 클링커의 생산 효율이 하락하게 된다.
둘째, 시멘트 제조 공정에서 시멘트의 분말도(블레인 값)를 높이는 것이다.
클링커와 석고를 일정비율로 혼합 분쇄할 때에 블레인 값을 높여(입자의 크기를 작게) 시멘트를 제조하면, 시멘트의 수화반응 시 물과 시멘트의 접촉면적(접촉확률)이 커지므로 수화반응이 촉진되어 초기 강도의 발현에 유리하게 되고, 상술한 고로슬래그, 플라이애시의 경화 반응도 촉진할 수 있게 된다.
실험결과 시멘트의 블레인 값을 5,000~5,200㎠/g이 되도록 분쇄하는 경우, 가장 경제적이면서도 우수한 물성을 나타내는 것으로 확인되었다.
상술한 방법으로 제조한 조강성 시멘트는 보통 포틀랜드시멘트(1종)의 KS 규격을 만족하면서 우수한 조강 성능을 나타낸다. 표 1은 상기와 같은 방법으로 제조한 조강성 시멘트와 보통 포틀랜드시멘트(1종)의 화학성분을 비교한 것이고, 표 2는 물리성능을 비교한 것이다.
Figure 112013041543656-pat00001
Figure 112013041543656-pat00002
그런 다음, 고화재 조성물 전체 100 중량%에 대하여 조강성 시멘트 25~60 중량%, 고로슬래그 미분말 20~30 중량%, 플라이애시 5~10 중량%, 제강·정유공정 부산물인 탈황 석고 15~25 중량%를 혼합한다.
그리고, 혼합물을 고효율 분체 혼합기에 투입하여 균일 혼합하는 방식으로 혼합하여 고화재 조성물을 제조한다.
《실시예》
이하, 본 발명의 실시예에 따른 조강성 시멘트와 광물질 산업부산물을 이용한 연약지반 고결용 고화재 조성물에 관하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따라 조강성 시멘트 45 중량%, 분말도가 5,200㎠/g 수준인 고로슬래그 미분말 30 중량%, 플라이애시 5 중량%, 제강·정유공정 부산물인 탈황 석고 20 중량%를 고효율 믹서에 투입한 후 2분간 혼합하여 고화재 조성물을 제조하였다. 배합비를 표 3에 나타내었다.
비교예 1인 보통 포틀랜드시멘트(1종)와 비교예 2인 고로슬래그시멘트(2종)를 비교 대상으로 하였다. 배합비는 표 3에 나타내었다.
Figure 112013041543656-pat00003
그리고, 실제 현장에 본 발명에 따른 고화재 조성물을 적용하고자 사전에 실내 배합시험용으로 연약지반 표층혼합처리공법 시공 예정지(전라남도 나주 인근 ○○ 사옥 부지)에서 배합시험용 토양 시료를 채취하였다. 시료토의 토질은 통일 분류법으로 SC로 분류되고 함수비는 21.9%, 최대건조밀도는 1,943g/c㎥이었다.
상기 시료토에 표 3에 나타낸 본 발명에 따른 고화재 조성물을 7 중량% 혼합하여 공시체를 제작하였으며, 습윤 양생(20℃, RH 95%) 후 재령별 일축압축강도를 측정하여 그 결과를 표 4에 나타내었다.
Figure 112013041543656-pat00004
토목공사 표준일반시방서(대한토목학회)의 소일시멘트 안정처리공(02511)에 따르면 소일시멘트 혼합재(연약지반 토양과 고화재를 혼합한 것)의 품질기준은 재령 7일 일축압축강도가 3MPa 이상이라야 한다.
보통 포틀랜드시멘트(1종)를 사용한 비교예 1의 경우 재령 7일에서 일축압축강도가 3.9MPa로서 토목공사 표준일반시방서에 규정된 소일시멘트 혼합재의 7일 압축강도에 대한 품질기준을 만족하였으나 재령 3일에서는 2.9MPa로 품질기준 3MPa에 미치지 못하였다.
그리고, 고로슬래그시멘트(2종)를 사용한 비교예 2에서도 재령 7일에서는 일축압축강도가 2.7MPa로 소일시멘트 혼합재의 품질기준을 만족하지 못하였으며, 전 재령에서 가장 낮은 강도 값을 나타내었다. 이는 고로슬래그시멘트의 특성인 초기 강도 발현이 작기 때문으로 판단된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 고화재 조성물은 재령 3일에서 일축압축강도가 3.9MPa로 토목공사 표준일반시방서에 규정된 소일시멘트 혼합재의 7일 압축강도에 대한 품질기준을 상회하였고, 재령 7일에서는 4.6MPa로서 대단히 우수한 결과를 나타내었다. 이는 고화재 조성물에 조강성 시멘트를 사용함으로써 초기에 시멘트의 수화반응이 활발하게 진행되었고, 또한 이로 인하여 고로슬래그 미분말, 플라이애시 등의 포졸란 반응이 촉진되어 전 재령에서 보통 포틀랜드시멘트나 고로슬래그시멘트(2종)에 비하여 높은 압축강도가 발현된 것으로 볼 수 있다.
상기와 같이 본 발명에 따른 고화재 조성물은 연약지반 고결공법용, 특히 표층혼합처리공법에 있어서 초기 활발한 수화반응에 의한 우수한 강도 발현으로 공사기간을 단축할 수 있으며, 또한 동절기 낮은 기온 하에서도 효과적으로 사용할 수 있는 고화재 조성물이다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (7)

  1. 고화재 조성물에 있어서,
    고화재 조성물 전체 100 중량%에 대하여 삼산화황(SO3)의 함량이 0.65~0.85 중량%, 석회포화도(LSF : Lime Saturation Factor)가 91.5~93.5%인 조강성 시멘트 클링커(clinker)를 제조하고, 상기 조강성 시멘트 클링커와 석고를 혼합 분쇄하여 제조된 조강성 시멘트 35~60 중량%, 고로슬래그 미분말 20~30 중량%, 플라이애시 5~10 중량%, 제강·정유공정 부산물인 탈황 석고 15~25 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조강성 시멘트와 광물질 산업부산물을 이용한 연약지반 고결용 고화재 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 조강성 시멘트는,
    분말도가 5,000~5,200㎠/g인 것을 특징으로 하는 조강성 시멘트와 광물질 산업부산물을 이용한 연약지반 고결용 고화재 조성물.
  5. 고화재 조성물 제조 방법에 있어서,
    삼산화황(SO3)의 함량이 0.65~0.85 중량%, 석회포화도(LSF : Lime Saturation Factor)가 91.5~93.5%인 조강성 시멘트 클링커(clinker)를 제조하는 클링커 제조 공정과;
    상기 조강성 시멘트 클링커와 석고를 혼합 분쇄하여 조강성 시멘트를 제조하는 조강성 시멘트 제조 공정과;
    고화재 조성물 전체 100 중량%에 대하여 상기 조강성 시멘트 25~60 중량%, 고로슬래그 미분말 20~30 중량%, 플라이애시 5~10 중량%, 제강·정유공정 부산물인 탈황 석고 15~25 중량%를 혼합하여 고화재 혼합 공정; 및
    혼합물을 분체 혼합기에 투입하여 균일 혼합하는 방식으로 혼합하여 고화재 조성물을 제조하는 고화재 제조 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조강성 시멘트와 광물질 산업부산물을 이용한 연약지반 고결용 고화재 조성물 제조방법.
  6. 삭제
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 조강성 시멘트는,
    분말도가 5,000~5,200㎠/g인 것을 특징으로 하는 조강성 시멘트와 광물질 산업부산물을 이용한 연약지반 고결용 고화재 조성물 제조방법.
KR20130053226A 2013-05-10 2013-05-10 조강성 시멘트와 광물질 산업부산물을 이용한 연약지반 고결용 고화재 조성물 및 그 제조방법 KR101299163B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130053226A KR101299163B1 (ko) 2013-05-10 2013-05-10 조강성 시멘트와 광물질 산업부산물을 이용한 연약지반 고결용 고화재 조성물 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130053226A KR101299163B1 (ko) 2013-05-10 2013-05-10 조강성 시멘트와 광물질 산업부산물을 이용한 연약지반 고결용 고화재 조성물 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101299163B1 true KR101299163B1 (ko) 2013-08-22

Family

ID=49221072

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20130053226A KR101299163B1 (ko) 2013-05-10 2013-05-10 조강성 시멘트와 광물질 산업부산물을 이용한 연약지반 고결용 고화재 조성물 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101299163B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101468363B1 (ko) * 2014-07-25 2014-12-03 주영에스티에스(주) 아역청탄 부산물을 활용한 연약지반용 고화재 조성물
CN105778923A (zh) * 2016-04-14 2016-07-20 吉林中路新材料有限责任公司 一种土壤固化剂及其制备方法
KR101879727B1 (ko) * 2017-06-07 2018-07-18 아세아시멘트(주) 보통포틀랜드시멘트(opc) 대체용 친환경적인 저활성 csa계 시멘트
CN113264737A (zh) * 2021-06-23 2021-08-17 上海市建筑科学研究院有限公司 一种用于软土路基加固的多源固废基硬化剂及应用
KR102301242B1 (ko) * 2020-12-02 2021-09-13 고려에프에이(주) 중조분진을 포함하는 연약지반용 친환경 고화재 조성물

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100772637B1 (ko) * 2006-04-22 2007-11-02 한국전력공사 지중 송전관로 및 개착식 전력구의 유동화 되메움재용고화재 조성물
KR20090070404A (ko) * 2007-12-27 2009-07-01 전남대학교산학협력단 환원슬래그를 이용한 혼합시멘트 제조
KR100981358B1 (ko) 2009-09-25 2010-09-10 이한재 준설토와 산업부산물을 이용한 공유수면 매립토 조성물 및 그 제조방법
KR20130018953A (ko) * 2010-06-01 2013-02-25 우베 고산 가부시키가이샤 시멘트 조성물 및 시멘트 조성물의 제조 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100772637B1 (ko) * 2006-04-22 2007-11-02 한국전력공사 지중 송전관로 및 개착식 전력구의 유동화 되메움재용고화재 조성물
KR20090070404A (ko) * 2007-12-27 2009-07-01 전남대학교산학협력단 환원슬래그를 이용한 혼합시멘트 제조
KR100981358B1 (ko) 2009-09-25 2010-09-10 이한재 준설토와 산업부산물을 이용한 공유수면 매립토 조성물 및 그 제조방법
KR20130018953A (ko) * 2010-06-01 2013-02-25 우베 고산 가부시키가이샤 시멘트 조성물 및 시멘트 조성물의 제조 방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101468363B1 (ko) * 2014-07-25 2014-12-03 주영에스티에스(주) 아역청탄 부산물을 활용한 연약지반용 고화재 조성물
CN105778923A (zh) * 2016-04-14 2016-07-20 吉林中路新材料有限责任公司 一种土壤固化剂及其制备方法
KR101879727B1 (ko) * 2017-06-07 2018-07-18 아세아시멘트(주) 보통포틀랜드시멘트(opc) 대체용 친환경적인 저활성 csa계 시멘트
KR102301242B1 (ko) * 2020-12-02 2021-09-13 고려에프에이(주) 중조분진을 포함하는 연약지반용 친환경 고화재 조성물
CN113264737A (zh) * 2021-06-23 2021-08-17 上海市建筑科学研究院有限公司 一种用于软土路基加固的多源固废基硬化剂及应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101247707B1 (ko) 페로니켈 슬래그를 포함하는 시멘트, 모르타르 및 콘크리트용 혼합재
Khalil et al. Carbonation of ternary cementitious concrete systems containing fly ash and silica fume
JP5931317B2 (ja) 水硬性組成物および該水硬性組成物を用いたコンクリート
KR101299163B1 (ko) 조강성 시멘트와 광물질 산업부산물을 이용한 연약지반 고결용 고화재 조성물 및 그 제조방법
JP6080340B2 (ja) 鉄鋼スラグ水和固化体
EP2831015B1 (en) Binder composition comprising lignite fly ash
KR101359187B1 (ko) 수축 저감형 콘크리트 조성물 및 이에 의한 콘크리트 구조물
JP4781285B2 (ja) 高炉スラグセメント
KR101359277B1 (ko) 초기강도 발현이 우수한 고강도 저발열 콘크리트 조성물 및 이로부터 얻어진 콘크리트 구조물
EP3315472B1 (en) Quick hardening material, method for producing it, and quick hardening cement composition using it
KR20160033522A (ko) 환원슬래그를 이용한 고함수율 연약지반 토양 개량용 고화재 조성물 및 이를 이용한 토양 고화 방법
AU2018307119A1 (en) Cement composition, construction method using same, and method for producing same
JP2010235383A (ja) 改質高炉水砕スラグの製造方法および高炉セメントの製造方法
KR100845248B1 (ko) 소일시멘트 공법용 고화재의 제조방법
JP6015585B2 (ja) 水和硬化体
JP2002020156A (ja) 製鋼スラグを原料とする路盤材
KR101797350B1 (ko) PSC(Pre-stressed concrete) 거더용 고강도 콘크리트 조성물
Park et al. Effect of recycled aggregates powder on the properties of zero cement mortar using the recycled fine aggregates and fly-ash
KR101564382B1 (ko) 콤팩션 그라우팅 공법용 친환경 모르타르 조성물
JP2006176669A (ja) 土壌用固化材及び土壌用混合固化材
KR100592870B1 (ko) 제강슬래그를 이용한 콘크리트
JP2014185042A (ja) セメント組成物
JP6195460B2 (ja) コンクリート用ブリーディング防止剤の製造方法及びそのコンクリート用ブリーディング防止剤を配合したセメント組成物の製造方法
JP6204099B2 (ja) 地盤改良方法
JP2014162696A (ja) セメント系固化材

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160812

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170803

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180806

Year of fee payment: 6