KR101343803B1 - 고로슬래그를 이용한 콘크리트 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

고로슬래그를 이용한 콘크리트 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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강정덕
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Abstract

본 발명은 고로슬래그를 이용한 콘크리트 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로서 상세하게는 시멘트, 고로슬래그, 자갈, 모래, 물 및 분말조강제를 포함하는 콘크리트 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 고로슬래그를 이용한 콘크리트 조성물은 분말형태의 수산화 이온족, 규산염, 황산이온족 및 질산 이온족을 조강제로 사용하여 고로슬래그의 수화반응에 의해 생성되는 불투수성 피막을 자극하여 파괴한 뒤 수화반응을 활성화 시켜 초기응결시간이 짧아지면서 초기강도가 향상 되었고, 또한 조강제가 분말형태로 투입되게 되어 레미콘 플랜트 추가적인 생산시설의 확충이 없어 조강성을 부여할 수 있음을 발견하였다. 또한 고로슬래그와 시멘트의 혼합을 용이하게 하여 초기강도가 떨어지지 않으며, 콘크리트의 단위수량 증가를 방지하고 콘크리트의 물성을 향상시킬 수 있어 기존의 고로슬래그 콘크리트의 단점을 충분히 보완할 수 있을 것으로 기대된다.

Description

고로슬래그를 이용한 콘크리트 조성물 및 이의 제조방법{concrete composition using the blast-furnace slag and method for the preparation thereof}
본 발명은 분말형 조강제를 첨가하여 콘크리트 조성물의 초기 강도를 증진시킨 고로슬래그를 이용한 콘크리트 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
시멘트는 물 또는 수용액과 혼합할 때 반응하여 경화하는 무기질재료로 경화방법에 따라 기경성 시멘트와 수경성 시멘트로 나뉜다. 현재에는 내수성이 있으며, 적용개소가 다양한 수경성 시멘트를 사용하는 것이 일반적이다.
일반적인 수경성 시멘트인 포틀랜드 시멘트에 고로슬래그 미분말을 치환한 고로슬래그 시멘트의 경우 낮은 수화열과 장기강도, 수밀성, 내마모성 및 내해수성을 가지며 블리딩(bleeding)이 적고 유동성이 우수하여 일반건축물 또는 토목 공사 뿐만 아니라 각종 해양구조물 및 상·하수시설 등에 폭넓게 사용이 가능하며, 내산성이 우수하여 알칼리 골재반응을 억제할 수 있는 특성을 가진다.
이러한 고로슬래그를 이용하는 콘크리트의 경우 고로슬래그의 표면이 불투수성 피막으로 코팅되어 수화반응이 즉시 진행되지 않아 콘크리트의 초기경화시간이 오래 걸리거나 초기강도가 현저하게 저하되는 단점이 존재한다.
고로슬래그가 시멘트 또는 석고와 반응하기 위하여 고로슬래그의 표면에 있는 불투수성 피막을 깨뜨릴 수 있는 슬래그 표면 자극제가 필요하다. 대한민국 등록특허 10-1141347과 같이 액상의 고로슬래그 표면 자극제를 사용하는 경우 물에 섞어서 투입하기 때문에 콘크리트의 단위수량이 높아지게 되어 콘크리트의 물성을 떨어뜨리게 되는데, 특히 물결합재비의 상승에 기인하여 강도저하 및 내구성 저하 등을 초래하게 된다.
그리하여, 제조된 콘크리트 조성물의 물성을 유지하면서도 초기경화시간을 단축하고 초기강도가 떨어지지 않는 새로운 고로슬래그를 이용한 시멘트의 개발이 절실한 실정이다.
대한민국 등록특허 10-1141347 (2012년 05월 03일)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 콘크리트 조성물의 물성을 유지하면서 초기경화시간을 단축한 고로슬래그를 이용한 콘크리트 조성물의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 분말형태의 조강제를 사용하여 콘크리트 단위수량의 변동을 방지하여 콘크리트 물성의 안정성을 확보할 수 있는 고로슬래그를 이용한 콘크리트 조성물의 제공이다.
본 발명은 고로슬래그를 이용한 콘크리트 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 양태는 고로슬래그를 함유하는 콘크리트 조성물로서, 상기 콘크리트 조성물은 시멘트, 고로슬래그, 자갈, 모래, 물 및 분말조강제를 포함하는 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 다른 양태는 상기 콘크리트 조성물에 공기연행제(공기혼입제), 화산회(Fly ash), 분산제, 경화개선제, 강도개선제, 경화지연제, 습윤제, 수용성 중합제, 유동개질제, 발수제, 투과성 감소제, 펌핑보조제, 살균제 및 알칼리 반응감소제에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 첨가제를 더 포함하는 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 양태는 시멘트, 자갈, 모래 및 물과 고로슬래그 및 분말조강제를 분쇄 및 혼합하되 상기 분쇄 및 혼합은 각각 혹은 동시에 진행하는 것인 콘크리트 조성물 제조방법에 관한 것이다.
이하 본 발명에 따른 콘크리트 조성물 및 이의 제조방법에 관해 상세히 설명한다.
본 발명자들은 고로슬래그를 이용한 콘크리트 조성물의 경우 고로슬래그의 표면이 불투수성 피막으로 코팅되어 있어 시멘트와의 수화반응이 즉시 진행되지 않아 콘크리트의 초기응결시간이 많이 걸리거나 초기강도가 낮아지는 단점을 해결하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 슬래그 표면 자극제로 분말조강제를 투입하였을 경우 초기응결시간이 짧아지면서 초기강도가 향상됨을 발견하게 되었고, 또한 조강제가 분말형태로 투입되게 되어 레미콘 플랜트 추가적인 생산시설의 확충이 없어 조강성을 부여할 수 있음을 발견하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명에 따른 고로슬래그를 이용한 콘크리트 조성물은 시멘트 100 중량부에 대하여, 고로슬래그 10 내지 200 중량부, 자갈 100 내지 1000 중량부, 모래 100 내지 1000 중량부, 물 100 내지 200 중량부 및 분말조강제 0.01 내지 3 중량부를 포함한다.
상기 시멘트는 당업계에서 고로슬래그 시멘트를 제조하기 위해 사용되는 것이라면 종류에 한정하지 않으며, 바람직하게는 일반 포틀랜드 시멘트, 조강 포틀랜드 시멘트, 초조강 포틀랜드 시멘트, 중용열 포틀랜드 시멘트, 내황산염 포틀랜드 시멘트, 백색 포틀랜드 시멘트 및 초속경 시멘트 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니며, 시멘트 분말형태 뿐만 아니라 클링커 형태도 사용 가능하다. 다만 시멘트 클링커를 사용하는 경우 전처리로 소성 및 분쇄과정을 거친 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 시멘트의 비표면적은 2,000 cm2/g 내지 8,000 cm2/g인 것이 바람직하다.
상기 자갈(gravels)은 당업계에서 일반적으로 사용하는 것이라면 종류에 한정하지 않으며 부순 골재 또는 천연골재를 사용하는 것이 좋으며, 바람직하게는 KS F 2502 또는 KS F 2527을 만족하는 것을 사용하는 것이 좋다. 또한 본 발명에서는 콘크리트의 유동성을 결정하기 위하여 잔골재율(S/a)이 35 내지 55 부피%를 만족하는 것이 좋은데, 이는 전체 골재(모래+자갈, a)체적에 대한 모래(S)의 체적비로 계산할 수 있다.
상기 모래는 상기 콘크리트 조성물에서 주로 골재로 사용되는 것으로서 미세골재, 거친골재 모두 사용이 가능하다. 상기 미세골재는 4번 체(ASTM C125, 4.75mm)를 거의 완전하게 통과하는 물질이 좋으며, 실리카 모래 등을 사용하는 것이 좋다. 상기 거친 골재는 4번 채(ASTM C125, 4.75mm)에 주로 남아있는 물질, 예를 들어 실리카 모래, 석영, 대리석, 화강암, 석회석, 방해석, 장석, 충적사, 기타 모래 등 다른 내구성 골재 또는 이들의 혼합물이 좋다.
상기 물은 종류에 한정하지 않으나, 불순물이 없고 깨끗하게 정제된 물을 사용하는 것이 좋다. 또한 물과 결합재(시멘트 및 슬래그 등의 분체(W/B))는 설계기준강도 및 배합강도와 같은 콘크리트의 강도와 내구성 등을 결정하는 수치로서, W/B가 30 내지 55 중량%가 되도록 하는 것이 콘크리트의 건조수축, 재료 분리 등이 일어나지 않는 조건으로 바람직하다.
상기 고로슬래그는 선철 제조 공정의 부산물인 수재슬래그를 미분쇄한 것으로 시멘트의 장기강도를 높여주고, 수밀성, 내해수성을 증대시키는 역할을 하게 된다. 상기 고로슬래그는 분말도 2,000 내지 15,000cm2/g, 바람직하게는 4,000 내지 8,000cm2/g 을 사용하는 것이 콘크리트 조성물의 유동성을 유지시키면서 콘크리트 조성물의 강도발현이 저하되지 않아 좋다. 또한 상기 고로슬래그는 전체 100 중량% 중에서 2 내지 6 중량%의 무수황산(SO3)을 포함하는 것이 좋으며, 바람직하게는 2 내지 3 중량% 첨가하는 것이 좋다. 상기 무수황산은 고로슬래그를 미분쇄할 때 첨가되는 것이며, 보조자극제의 역할을 수행하게 된다.
상기 분말조강제는 상기 고로슬래그의 표면에 형성된 불투수성 피막을 깨뜨리는 자극제 역할을 하게 된다. 본 발명에 사용되는 분말형 조강제는 수산화칼륨(KOH), 수산화바륨(Ba(OH)2) 및 수산화나트륨(Na(OH)2)에서 선택되는 어느 하나 이상의 제 1 조강제와 규산나트륨(Na2SiO3), 황산칼슘(CaSO4), 황산나트륨(Na2SO4), 황산알루미늄(Al2(SO4)3) 및 아질산나트륨(NaNO2)에서 선택되는 어느 하나 이상의 제 2 조강제 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 제 1 조강제로 수산화칼륨, 수산화바륨, 제 2 조강제로 아질산나트륨을 사용하는 것이 좋다.
특히 원인을 설명할 수 없으나 상기 제 1 조강제와 제 2 조강제를 혼합하여 사용하는 경우에는 초기응결강도에서 매우 우수한 효과를 나타내고, 조강제의 비용을 낮출 수 있어 좋다.
상기 분말조강제로 아질산나트륨과 수산화바륨의 혼합물을 사용하는 경우, 초기응결강도의 향상이 두드러질 수 있는데 본 발명에서 이들의 조성비를 제한하는 것은 아니나 아질산나트륨 1 내지 99 중량%, 수산화바륨 99 내지 1 중량%를 혼합하는 것이 좋으며, 바람직하게는 아질산나트륨 10 내지 40 중량%, 수산화바륨 60 내지 90 중량%의 비로 혼합하는 것이 좋다.
또한 본 발명에서는 콘크리트 조성물에 공기혼입제, 골재, 화산회, 분산제, 경화개선제, 강도개선제, 경화지연제, 습윤제, 수용성 중합제, 유동개질제, 발수제, 투과성 감소제, 펌핑보조제, 살균제 및 알칼리 반응감소제에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 공기혼입제는 일반적으로 열 또는 수분에 의해 활성되고, 이산화탄소, 수소와 같은 가스를 생성하는 임의의 혼합물이다. 상기 공기혼입제로는 하이드라진(hydrazine), 하이드라지드(hydrazide), 아지드(azide), 아조화합물(azo composition), 아조다이카본아미드(azodicarboamide), 톨루엔설포닐하이드라지드(toluene sulfonylhydrazide), 벤젠설포닐하이드라지드(benzene sulfonylhydrazid), 톨루엔설포닐 아세톤 하이드라존(toluene sulfonyl acetone hydrezone), 톨루엔 설포닐세미카바지드(toluene sulfonyl semicarbazide), 페닐테트라졸(phenyltetrazole), 다이니트로소-펜타메틸렌테트라민(dinitrosopentamethylenetetramine) 등의 질소기체 생성화합물, 나트륨 보로하이드라지드(sodium borohydrazide) 등과 같은 수소기체 생성화합물, 유기 퍼옥사이드, 무기 퍼옥사이드 등의 산소기체 생성화합물, 중탄산나트륨, 알칼리 카보네이드, 알칼리토 카보네이트 등의 이산화탄소 생성화합물, 폴리카르복시산계, 활성 탄소 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화산회는 물의 존재 하에서 생성되는 수산화칼슘과 화학적으로 반응하여 시멘트질의 성질을 가지는 물질로서 바람직하게는 규조토, 오팔규질암, 클레이, 혈암, 실리카, 석회석, 대리석, 화강암 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 사용하는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 분산제는 물 등의 액체에 콘트리트 조성물이 고르게 분포하도록 하는 역할을 하는 것으로서 용액의 계면장력의 변화를 크게 하지 않고 시멘트의 물성을 하락하지 않는다면 종류에 한정하지 않는다. 바람직하게는 리그노설페이트(lignosulfate), 설폰화 나프탈렌 포름알데히드 축합물(sulfonated naphthalene formaldehyde condensate), 설폰화 멜라민 포름알데히드 축합물(Sulfonated melamine formaldehyde condensate), 폴리카르복시산(Polycarboxylic acid), 수정리그노술포네이트(modified lignosulfonate) 등을 사용하는 것이 좋다.
상기 경화 및 강도개선제는 물리, 화학적 작용에 의해 경화 전후의 콘크리트 성질을 개선하는 작용을 하는 것으로 바람직하게는 알칼리금속, 알칼리토금속 또는 알루미늄을 가지는 니트레이트염, 니트라이트염, 티오시아네이트염, 티오설페이트염, 카르복실산염, 할라이드염 등을 사용할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 지연경화제는 조성물의 경화속도를 조절하기 위해 경화속도를 지연시키기 위해 사용할 수 있으며, 바람직하게는 리그노설포네이트, 하이드록시화 카르복시산, 붕사, 글루콘산, 타르타르산 및 다른 유기산, 포스포네이트 등을 사용할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
또한 여기에 콘크리트 조성물의 용도 및 물성 등에 따라 습윤제, 수용성 중합제, 유동개질제, 발수제, 투과성 감소제, 펌핑보조제, 살균제 및 알칼리 반응감소제 등을 더 첨가할 수 있다. 이러한 상기 첨가제는 전체 콘크리트 조성물 100 중량부에 대하여 1 내지 50 중량부 첨가하는 것이 좋다.
또한 본 발명에 따른 콘트리트 조성물은 초기 강도를 더욱 향상시키기 위해 분말형태의 고분자응집제와 초기강도상승제 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 반응활성제를 더 첨가할 수 있다.
상기 고분자응집제는 타설 공정 전 콘크리트 혼합 시 수중에 현탁 분산되어 있는 미세입자를 결합시키고, 상기 초기강도상승제와 함께 간극을 메우는 접착제 역할을 수행하게 된다. 본 발명에 따른 고분자응집제는 화합물 중 중량평균분자량이 1,000 이상, 바람직하게는 1,000 내지 10,000의 중량평균분자량을 가지는 고분자로서 흡착관능기를 가지는 화합물을 사용하는 것이 좋다. 예를 들어 알긴산나트륨, 구아검, 아교 등의 천연고분자 및 그 유도체, 폴리에틸렌이민, 폴리아크릴산나트륨, 폴리비닐피리딘 등의 합성고분자 등이 있다. 상기 고분자응집제는 액상의 에멀젼 형태로 투입할 수도 있으나, 추가 공정 및 설비의 필요 없이 분말조강제와 함께 투입할 수 있도록 분말 형태인 것이 바람직하다.
상기 초기강도상승제로 바람직하게는 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트(LixAlyTiz(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 1, 0 < z < 3), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), 리튬게르마늄티오포스페이트(LixGeyPzSw, 0 < x < 4, 0 < y < 1, 0 < z < 1, 0 < w < 5) 및 리튬나이트라이드(LixNy, 0 < x < 4, 0 < y < 2) 등을 사용할 수 있다. 상기 초기강도상승제 또한 단독으로 사용할 수 있으나 둘 이상의 다른 초기강도상승제를 혼합하여 사용하여도 무방하다.
상기 초기강도상승제는 입자 크기에 제한이 없으나 평균입경이 10㎛ 이하, 바람직하게는 0.01 내지 10㎛인 것이 바람직하다. 0.01㎛ 미만인 경우 분산성이 저하되여 물성이 하락하게 되며, 10㎛를 초과하는 경우, 콘크리트 내에서 크랙으로 작용하여 강도가 하락할 수 있다.
상기 반응활성제는 고분자응집제 및 초기강도상승제 중 어느 하나만을 사용할 수 있으나, 둘의 혼합물을 사용하는 것이 물성적인 측면에서 더 유리하다. 혼합하여 사용하는 경우 고분자응집제 70 내지 99 중량%, 초기강도상승제 30 내지 1 중량%의 조성비인 것이 바람직하며, 상기 범위를 벗어나는 경우 물성하락이 있을 수 있으므로 상기 범위를 유지하는 것이 좋다. 또한 상기 반응활성제는 시멘트 100 중량부에 대하여 0.0001 내지 1 중량부를 첨가하는 것이 좋다.
본 발명에 따른 콘크리트 조성물은 시멘트 100 중량부에 대하여, 고로슬래그 10 내지 200 중량부, 석고 100 내지 1,000 중량부, 모래 100 내지 1,000 중량부, 물 100 내지 200 중량부 및 분말형 조강제 0.01 내지 3 중량부를 분쇄 및 혼합하되 분쇄 및 혼합과정은 각각 또는 동시에 진행될 수 있다.
상기 고로슬래그, 분말조강제, 시멘트 및 석고, 모래 등의 골재는 각각 분쇄과정을 거친 후에 혼합하거나 동시에 혼합한 다음 한꺼번에 분쇄할 수 있다. 상기 분쇄 및 혼합과정은 당업계에서 통상적으로 이루어지는 방법을 통해 진행할 수 있다.
본 발명에 따른 고로슬래그를 이용한 콘크리트 조성물은 분말형태의 조강제로 사용함으로서 조성물의 물성을 유지하면서 초기경화시간을 단축할 수 있다. 또한 고로슬래그와 시멘트의 혼합을 용이하게 하여 초기강도가 떨어지지 않으며, 콘크리트의 함수율을 낮추어 콘크리트의 물성을 향상시킬 수 있어 기존의 고로슬래그 콘크리트의 단점을 충분히 보완할 수 있을 것으로 기대된다.
도 1은 본 발명에 따라 제조된 콘크리트의 슬럼프 측정을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 콘크리트의 공기량 측정을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따라 제조된 콘크리트의 압축강도 측정을 도시한 것이다.
이하, 본 발명에 따른 콘크리트 조성물의 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 사용된 재료 및 하기 실시예를 통해 제조된 콘크리트 조성물의 물성을 다음과 같이 측정하였다.
(재료)
실시예에 사용된 재료의 제원은 하기 표 1 내지 6과 같다
[표 1] - A사 시멘트의 물리·화학적 성질
Figure 112013024466729-pat00001
[표 2] - B사 고로슬래그 미분말의 물리·화학적 성질
Figure 112013024466729-pat00002
[표 3] - 동남 골재의 물리적 성질
Figure 112013024466729-pat00003
[표 4] - ISO 표준사의 입도범위
Figure 112013024466729-pat00004
[표 5] - 고성능 감수제(혼화제)의 물리적 성질
Figure 112013024466729-pat00005
[표 6] - 공기혼입제(AE제)의 물리적 성질
Figure 112013024466729-pat00006
(슬럼프)
굳지 않은 콘크리트의 유동성 평가로써 슬럼프 시험은 KS F 2402 규정에 의거 도 2와 같이 측정하였다.
(공기량)
공기량 시험은 KS F 2421의 규정에 공기실 압력법에 의한 공기 함유량 시험방법에 의거하여 도 3과 같이 측정하였다.
(압축강도)
경화된 콘크리트의 압축강도 시험은 소정의 양생이 끝난후에 KS F 2405에 의거 실시하였으며 사진 3과 같이 2,000KN(224 ton)의 UTM 시험기를 사용하여 측정하였다.
(응결시간)
응결시간은 KS F 2436에 의하여 관입침 저항 시험방법으로 실시하였다. 즉, 굳지 않은 콘크리트를 5 mm 체에 통과시켜 얻은 모르타르를 용기에 담아 관입침의 면적 640 ㎟ 로부터 16 ㎟ 인 것을 50 mm 깊이까지 일어 넣을 때 필요한 하중을 구하고, 초결은 3.5MPa, 종결은 28MPa로 설정한다.
(실시예 1 내지 3)
조강제의 종류가 고로슬래그를 사용한 콘크리트의 기초물성에 미치는 영향을 알아보기 위해 하기 표 7에 기재된 조성비로 물, 시멘트, 고로슬래그, 모래 및 골재를 투입하였다. 여기에 조강제의 종류를 달리하여 각각 투입하여 조성물을 제조하였다. 제조된 조성물을 플로우, 공기량 및 1일, 3일, 7일 및 28일 후의 압축강도를 측정하여 하기 표 8에 기재하였다.
[표 7]
Figure 112013024466729-pat00007
(W : 물, C : 시멘트, B : 고로슬래그, S : 모래, G : 자갈, 또한 상기 실시예 3에서 NaNO2와 Ba(OH)2를 5 : 5로 혼합하였다.)
[표 8]
Figure 112013024466729-pat00008
상기 표 8과 같이 조강제 별로 압축강도에서 약간의 차이가 있음을 확인하였으며, 특히 제 1조강제와 제 2조강제를 혼합한 실시예 3의 경우 단독 사용 시에 비해 현저한 압축강도 상승을 보여주었다.
(실시예 4 내지 7 및 비교예 1 내지 2)
조강제에 사용되는 수산화칼슘의 혼합비율에 따른 콘크리트의 기초물성에 미치는 영향을 확인하기 위해 하기 표 9에 기재된 조성비로 물, 시멘트, 고로슬래그, 모래 및 자갈을 투입하였다. 여기에 조강제의 혼합비를 달리하여 각각 투입하여 조성물을 제조하였다. 제조된 조성물을 슬럼프, 공기량, 응결시간 및 1일, 3일 후의 압축강도를 측정하여 하기 표 10에 기재하였다.
[표 9]
Figure 112013024466729-pat00009
(상기 표 9에서 상기 실시예 4, 5 및 비교예 1은 슬래그를 10% 치환한 plain 콘크리트이고, 실시예 6, 실시예 7 및 비교예 2는 슬래그를 40% 치환한 plain 콘크리트이다;
W : 물, C : 시멘트, B : 고로슬래그, S : 모래, G : 자갈)
[표 10]
Figure 112013024466729-pat00010
상기 표 10을 살펴보면 슬래그가 10% 치환된 시멘트를 사용한 실시예 4, 5 및 비교예 1의 경우, 조강제를 사용한 실시예 4 및 5가 비교예 1보다 압축강도가 우수한 것을 알 수 있었다. 또한 슬래그가 40% 치환된 시멘트를 사용한 실시예 6, 7 및 비교예 2에서도 조강제를 사용한 실시예가 비교예보다 더 우수한 압축강도를 보였다. 동일 조건에서 NaNO2와 Ba(OH)2의 조성비를 달리한 실시예 4과 5를 비교하면 압축강도에서는 거의 동일한 결과를 보였으나, 응결시간의 경우 NaNO2와 Ba(OH)2의 조성비가 2 : 8인 실시예 5의 초기응결시간이 6시간 20분으로 조성비가 1 : 9인 실시예 4의 6시간 55분에 비해 약 30분가량 경화가 먼저 시작한다는 것을 알 수 있었다.
(실시예 8 내지 10)
반응활성제의 첨가에 따른 압축강도를 측정하기 위해 중량평균분자량 5,000의 폴리에틸렌이민(PEI)과 평균입경 5㎛의 리튬포스페이트(LiP)를 하기 표 11과 같이 각각 첨가한 것을 제외하고 상기 실시예 4와 동일한 조성비 및 방법으로 제조하였다. 제조된 조성물의 3일 재령 후의 압축강도를 측정하여 하기 표 11에 각각 기재하였다.
(비교예 3)
상기 실시예 4에서 중량평균분자량 5,000의 폴리아크릴아미드(PAA)를 하기 표 11과 같이 첨가한 것을 제외하고 동일한 조성비 및 방법으로 제조하였다. 제조된 조성물의 3일 재령 후의 압축강도를 측정하여 하기 표 11에 기재하였다.
[표 11]
Figure 112013024466729-pat00011
(상기 표 11에서 중량부는 시멘트 100 중량부 대비 중량부이다.)
상기 표 11과 같이 반응활성제 중 폴리에틸렌이민을 첨가한 실시예 8과 리튬포스페이트를 첨가한 실시예 9는 3일 재령 후의 압축강도가 첨가하지 않은 실시예 4에 비해 더 높은 것을 알 수 있다. 다만 실시예 9의 경우 폴리아크릴아미드를 첨가한 비교예 3에 비해 압축강도가 다소 낮은 것으로 보이나, 실시예 10과 같이 폴리에틸렌이민과 리튬포스페이트를 혼합한 경우 단독 첨가 시 보다 압축강도가 더욱 상승하는 것을 알 수 있다.
또한 상기 실시예 3을 통해 제조한 조성물에 리튬포스페이트를 시멘트 100 중량부 대비 0.1 중량부 첨가한 결과, 첨가하지 않은 경우에 비해 3일 재령 후의 압축강도가 약 8% 증가함을 확인할 수 있었다.

Claims (6)

  1. 고로슬래그를 함유하는 콘크리트 조성물로서,
    상기 콘크리트 조성물은 시멘트, 고로슬래그, 자갈, 모래, 물, 분말조강제 및 반응활성제를 포함하며,
    상기 반응활성제는 알긴산나트륨, 구아검, 아교, 폴리에틸렌이민, 폴리아크릴산나트륨 및 폴리비닐피리딘에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 고분자응집제 70 내지 99 중량%; 및 리튬포스페이트, 리튬티타늄포스페이트, 리튬알루미늄티타늄포스페이트, 리튬란탄티타네이트, 리튬게르마늄티오포스페이트 및 리튬나이트라이드에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 초기강도상승제 1 내지 30 중량%;를 포함하는 것인 콘크리트 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 콘크리트 조성물은 시멘트 100 중량부에 대하여, 고로슬래그 10 내지 200 중량부, 자갈 100 내지 1,000 중량부, 모래 100 내지 1,000 중량부, 물 30 내지 200 중량부, 분말조강제 0.01 내지 3 중량부 및 반응활성제 0.0001 내지 1 중량부를 포함하는 콘크리트 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 분말조강제는 수산화칼륨, 수산화바륨, 수산화나트륨, 규산나트륨, 황산칼슘, 황산나트륨, 황산알루미늄 및 아질산나트륨에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 콘크리트 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 고로슬래그는 분말도 2,000 내지 15,000cm2/g이고, 무수황산이 2 내지 6 중량% 포함된 것인 콘크리트 조성물.
  5. 제 1항 내지 4항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 콘크리트 조성물에 공기혼입제, 화산회, 분산제, 경화개선제, 강도개선제, 경화지연제, 습윤제, 수용성 중합제, 유동개질제, 발수제, 투과성 감소제, 펌핑보조제, 살균제 및 알칼리 반응감소제에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 첨가제를 더 포함하는 콘크리트 조성물.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 첨가제는 상기 콘크리트 조성물 100 중량부에 대하여 1 내지 50 중량부 포함하는 것인 콘크리트 조성물.
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