KR101372676B1 - 철강 슬래그를 이용한 콘크리트 조성물 - Google Patents

철강 슬래그를 이용한 콘크리트 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘크리트 조성물에 관한 것으로서, 고로 수재 슬래그 미분말을 다량 사용하는 콘크리트용 결합재로서, 상기 고로 수재 슬래그 미분말의 수화반응 자극재로서 보통 포틀랜드 시멘트, 탈황 슬래그 미분말 또는 Ca(OH)2로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 자극제, Na2SO4, 제철소 소결 배가스로부터 탈황한 탈황 더스트 또는 이들의 혼합물인 반응 촉진제를 포함하며, 콘크리트용 골재로서, 서냉 제강 슬래그를 굵은 골재로 포함하며, 습식 급랭 제강 슬래그를 중골재로 포함하고, 나아가, 고로수재 슬래그, FINEX 수재 슬래그, FeNi 수재 슬래그 및 전기로 산화 슬래그로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상을 잔골재로서 포함한다.
본 발명에 따르면, 고로 수재 슬래그 미분말을 다량 함유하는 혼합 시멘트에 있어서 고로 수재 슬래그 미분말의 초기 수화반응을 촉진하고, 이로 인한 혼합시멘트의 초기 생성 수화물인 침상의 에트링자이트와 판상의 모노설페이트의 생성으로 콘크리트 타설시 블리딩 수 발생 현상을 억제할 수 있다. 또한, 서냉 제강 슬래그를 콘크리트용 굵은 골재로, 유리-CaO의 함량이 적은 습식 급랭 제강 슬래그를 중골재로, 또, 고로 수재 슬래그, FINEX 수재 슬래그, FeNi 수재 슬래그 및 전기로 산화 슬래그 등을 잔골재로 활용하여 천연골재 사용량을 저감시킬 수 있다.

Description

철강 슬래그를 이용한 콘크리트 조성물{Concrete Composition with Iron and Steelmaking Slag}
본 발명은 철강 슬래그를 이용한 콘크리트 조성물에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 고로 수재 슬래그 미분말을 사용하여 결합재를 얻고, 나아가, 서냉 제강 슬래그 등을 콘크리트용 골재로 사용하는 콘크리트용 조성물에 관한 것이다.
지구 온난화 문제로 시멘트 제조시 발생되는 CO2를 줄이고 제철소에서 발생되는 철강슬래그를 이용하여 시멘트를 대체 사용하고자 하는 연구가 최근 활발히 진행되고 있는 추세이다.
콘크리트용 결합재로서 보통 포틀랜드 시멘트(Ordinary Portland Cement, OPC)를 대체하여 슬래그 미분말의 사용에 대한 연구들이 많이 진행되고 있다. 그러나 슬래그 미분말만으로는 수화속도가 느리고, 또 초기 수화층이 슬래그 미분말 표면에 생성된 후 추가적으로 수화반응 진행이 어려우며, 외부로부터 추가적인 CaO 성분이 공급되지 않으면 CaO-SiO2-H2O 수화층이 형성되지 않아 결합재로서의 역할을 다할 수 없다.
이로 인해, 종래에는 슬래그 미분말의 수화반응을 촉진시키기 위하여 알카리 성분으로서 NaOH, Na2CO3, Na2SiO3 등을 사용하거나 석회석이나 석고를 사용하기도 하였다. 그러나 이러한 것들은 고가이며, 슬래그 미분말의 수화촉진 효과가 약하여 실제 현장 적용은 어려운 실정이다.
또한 화력발전소에 발생되는 플라이 애쉬(Fly Ash, FA)는 입자가 구형이고, 가격이 저렴하며, 시멘트 혼화재로 활용시 수화 발열량이 적기 때문에 대형 토목 구조물이나 지하매트와 같이 대형 콘크리트 구조물 타설시 자주 활용된다.
종래, 보통 포틀랜드 시멘트와 고로 수재 슬래그 미분말 및 플라이 애쉬를 혼합한 3 성분계 혼합시멘트에 있어서, 상기 3 성분 중 고로 수재 슬래그 미분말과 플라이 애쉬의 함량이 60~70%를 초과하여 사용할 경우에는 혼합시멘트의 수화 반응성이 느리고, 콘크리트 배합시 사용된 물이 콘크리트 타설 후에 굳지 않은 콘크리트로부터 분리되어 상승하는 블리딩수 발생 현상이 현저하다. 이로 인해 콘크리트 타설 후 마무리 작업이 곤란하고, 인력의 과다한 투입이 요구되는 문제점이 자주 발생한다. 따라서 상기의 3 성분계 혼합시멘트를 사용할 경우 블리딩수 발생량을 줄이고 작업성을 향상시키기 위한 필요성이 있다.
한편, 콘크리트 제조시 사용되는 골재로서, 종래에 제강슬래그 골재를 콘크리트용 골재로 활용하여 왔으나, 이때, 제강 슬래그에 함유된 유리-CaO(free-CaO)의 문제로 골재로서 활용이 제한적이었다. 따라서 통상 제강 슬래그를 6개월 이상 자연 양생시킨 후에 골재 팽창에 대한 안정성 시험을 거친 후 사용하여 왔다.
본 발명은 고로 수재 슬래그 미분말을 대량으로 사용하여 콘크리트용 결합재를 제조함에 있어서, 결합재의 조기 수화를 도모하여 콘크리트의 초기 강도를 향상시킬 수 있는 성능이 향상된 결합재를 제공하고자 한다.
한편, 본 발명은 결합재의 경제성 향상 및 수화열 저감을 위해 혼합된 플라이 애쉬와 고로 수재 슬래그 미분말의 다량 혼합에도 불구하고 블리딩수가 다량 발생하는 문제를 해결하고자 한다.
나아가, 본 발명은 철강 슬래그를 이용하여 콘크리트용 골재로 활용함으로써 천연 골재를 전량 대체하는 콘크리트용 골재 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은 콘크리트 조성물에 관한 것으로서, a. 상기 고로 수재 슬래그 미분말의 수화반응 자극재로서 보통 포틀랜드 시멘트, 탈황 슬래그 미분말 또는 Ca(OH)2로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 자극제 10 내지 30중량%, b. Na2SO4, 제철소 소결 배가스로부터 탈황한 탈황 더스트 또는 이들의 혼합물인 반응 촉진제 1~5중량% 및 c. 잔부로서 상기 고로수재 슬래그 미분말을 포함하는 고로 수재 슬래그 미분말을 다량 사용하는 콘크리트용 결합재; 및 콘크리트용 굵은 골재로서 서냉 제강 슬래그, 중골재로서 습식 급랭 제강 슬래그 및 잔골재로서 고로수재 슬래그, FINEX 수재 슬래그, FeNi 수재 슬래그 및 전기로 산화 슬래그로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 골재를 포함하는 콘크리트 조성물을 제공한다.
상기 결합재는 플라이 애쉬를 결합재 중량의 10 내지 20중량% 함량으로 더 포함할 수 있다.
상기 굵은 골재는 13~25mm의 입도를 갖는 서냉 제강 슬래그인 것이 바람직하다.
또한, 상기 중골재는 0.1~13mm의 입도를 갖는 습식 급랭 제강슬래그인 것이 바람직하다.
나아가, 상기 잔골재는 5mm 이하의 입도를 갖고, 콘 크러셔 또는 임팩트 크러셔에 의해 입형이 개질된 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 고로 수재 슬래그 미분말을 다량 함유하는 혼합 시멘트에 있어서 적합한 자극재와 촉진제를 사용함으로써 고로 수재 슬래그 미분말의 초기 수화반응을 촉진하고, 이로 인한 혼합시멘트의 초기 생성 수화물인 침상의 에트링자이트와 판상의 모노설페이트의 생성으로 콘크리트 타설시 사용된 혼합수가 이들 수화체들의 공극에 모세관수로 작용함으로써 블리딩 수 발생 현상을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 따라 서냉 제강 슬래그를 콘크리트용 굵은 골재로 사용하고, 유리-CaO의 함량이 적은 습식 급랭 제강 슬래그를 중골재로 활용하며, 나아가, 고로 수재 슬래그, FINEX 수재 슬래그, FeNi 수재 슬래그 및 전기로 산화 슬래그 등을 잔골재로 활용함으로써 천연골재의 사용량을 현저히 저감시킬 수 있다.
본 발명은 콘크리트 조성물에 관한 것으로서, 고로 수재 슬래그 미분말을 다량 사용하는 콘크리트용 결합재로서, 상기 고로 수재 슬래그 미분말의 수화반응 자극재로서 보통 포틀랜드 시멘트, 탈황 슬래그 미분말 또는 Ca(OH)2로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 자극제, Na2SO4, 제철소 소결 배가스로부터 탈황한 탈황 더스트 또는 이들의 혼합물인 반응 촉진제를 포함하며, 콘크리트용 골재로서, 서냉 제강 슬래그를 굵은 골재로 포함하며, 습식 급랭 제강 슬래그를 중골재로 포함하고, 나아가, 고로수재 슬래그, FINEX 수재 슬래그, FeNi 수재 슬래그 및 전기로 산화 슬래그로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상을 잔골재로서 포함하는 콘크리트 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 결합재는 고로 수재 슬래그 미분말을 다량 포함한다. 이와 같은 다량의 고로 수재 슬래그 미분말을 결합재로 사용하는 경우에는 수화속도가 느리고, 또 초기 수화층이 슬래그 미분말 표면에 생성된 후 추가적으로 수화반응 진행이 어려우며, 외부로부터 추가적인 CaO 성분이 공급되지 않으면 CaO-SiO2-H2O 수화층이 형성되지 않아 결합재로서의 역할을 다할 수 없다.
이에, 본 발명에서는 알카리 자극재로서 일관 제철소의 용선 예비처리 공정에서 발생되는 탈황 슬래그와 보통 포틀랜드 시멘트 또는 Ca(OH)2 중 하나 이상을 Ca계 알카리 자극재로서 사용하여 슬래그 미분말의 초기 수화반응을 향상시키고자 한다.
이때, 상기 Ca계 알칼리 자극재의 사용량은 결합재 전체 중량에 대하여 10~30중량% 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같은 Ca계 알칼리 자극재는 전술한 슬래그 미분말을 단독으로 결합재로서 사용하는 경우에 나타나는 낮은 수화 반응 속도로 인한 초기 강도 저하 현상을 개선할 수 있다.
상기의 Ca계 알카리 자극재를 10중량% 이하로 사용할 경우에는 슬래그 미분말의 자극 효과가 약하여 슬래그 미분말을 다량 사용하는 결합재의 강도가 저하되는 문제점이 있어 바람직하지 않다. 또한 Ca계 알카리 자극재 혼합율이 30중량%를 초과하는 경우에는 알카리 자극재로서의 문제는 없으나 결합재의 모재로서 사용되는 슬래그 미분말의 함량이 상대적으로 적어 바람직하지 않다.
한편, 슬래그 미분말을 다량 사용하는 결합재를 대형 콘크리트 부재에 타설시 수화열이 많이 발생하게 되는데, 이와 같은 수화열 발생을 억제하기 위해 플라이 애쉬를 포함하는 것이 바람직하다. 일반적으로 보통 포틀랜드 시멘트를 결합재로 사용하는 경우, 시멘트 10kg당 약 1℃ 정도 콘크리트의 온도를 상승시킨다. 그러나, 슬래그 파우더를 결합재로 사용하는 경우에는 슬래그 파우더 10kg당 0.5℃ 정도로 콘크리트의 온도를 상승시키고, 플라이 애쉬를 결합재로 사용하는 경우에는 콘크리트의 온도상승이 0℃ 정도로 온도 상승을 거의 나타내지 않는다. 따라서 콘크리트의 수화열을 저감시키기 위하여 플라이 애쉬를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 플라이 애쉬는 콘크리트의 유동성을 향상시키는 역할도 수행하여 바람직하다.
이때, 상기 플라이 애쉬의 함량은 전체 결합재 중량에 대하여 10~20중량% 사용하는 것이 콘크리트의 온도 상승을 억제하기에 바람직하다.
슬래그 미분말 또는 상기 슬래그 미분말과 플라이 애쉬를 주원료로 포함하는 혼합 시멘트를 이용하여 콘크리트를 타설하는 경우에는 굳지 않은 콘크리트의 성상 중 블리딩수 발생이 현저하게 나타난다. 이는 콘크리트 혼련시 사용된 물이 콘크리트 타설 후 발수되어 콘크리트 상층 표면으로 물이 분리되어 상승하는 현상으로서, 이러한 블리딩수의 발생은 콘크리트 타설시 작업성을 저하시키는 요인이 된다.
따라서 본 발명에서는 전술한 타설 직후의 블리딩수 발생 현상을 저감시키기 위해 슬래그 미분말의 반응 촉진제로서 Na2SO4와 제철소 소결 배가스로부터 탈황한 탈황 더스트를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 반응 촉진제로서 사용되는 Na2SO4나 탈황 더스트는 물에 대한 용해성이 크고 결합재의 주원료인 슬래그 미분말과의 반응이 빠르기 때문에 콘크리트 혼련시 사용된 물과 빠르게 반응한다. 따라서 콘크리트를 타설 후 결합재 표면에 부착된 자유수를 빠르게 흡착하여 수화체 내에 결정수로 흡수하거나 에트링자이트나 모노설페이트 수화 결정체 간의 모세관수로 작용하기 때문에 콘크리트 표면으로 상승하는 블리딩수 발생 현상을 방지할 수 있으며, 나아가 작업성을 현저하게 개선할 수 있다.
상기 Na2SO4와 탈황 더스트는 반응 촉진제로서 단독으로 사용할 수 있으며, 이들을 혼합하여 사용할 수 있다. 이러한 반응 촉진제는 결합재 전체 중량에 대하여 1~5중량%의 범위로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 반응 촉진제의 함량이 1중량% 미만인 경우에는 콘크리트 혼련시 반응 초기에 에트링자이트나 모노설페이트 생성량이 적어 블리딩수 저감 효과가 낮다. 반면, 5중량%를 초과하는 경우에는 블리딩수 저감에는 효과가 있으나 과잉의 SO4가 혼입됨으로써 콘크리트가 굳은 후 장기간에 걸쳐 에트링자이트가 형성되기 때문에 콘크리트의 장기강도가 저하되는 문제점이 있어 바람직하지 않다. 보다 바람직하게는, 상기 Na2SO4는 가격이 높아 사용량이 많아질 경우 경제성이 저하를 초래하게 되는바, 탈황 더스트를 사용하는 것이 경제적인 측면에서 보다 바람직하다.
이하 본 발명의 콘크리트 골재에 대하여 설명한다.
천연골재의 채취곤란 및 천연자원 보존의 차원에서 천연골재의 대체제에 대한 요구가 증대하고 있으며, 이러한 대체제로서 슬래그 골재에 대한 자원화 측면에서 슬래그 골재의 사용이 점차 주목되고 있다.
본 발명에 있어서, 서냉한 제강 슬래그 중 13~25mm 정도의 입도를 갖는 서냉 제강 슬래그를 굵은 골재로서 사용할 수 있다. 상기와 같은 입도의 서냉 제강 슬래그는 팽창에 대한 안정성이 높아, 굵은 골재로서 적합하다. 일반적으로 서냉 제강 슬래그는 콘크리트용 골재로서의 활용이 곤란한 것으로 알려져 있다. 그러나 이러한 서냉 제강 슬래그는 파쇄 처리된 후, 자력선별 과정을 거쳐 슬래그 내에 함유된 지금(metal Fe) 성분을 선별 회수한다.
이때, 이때 유리-CaO 성분이 함유된 부분이나 경도가 약한 서냉 제강 슬래그는 상기 파쇄처리 과정에서 파쇄되어 작은 입도로 된다. 또한 작은 입자의 서냉 제강 슬래그는 팽창성이 있어 시간이 경과함에 따라 더욱 작은 입자로 되는 경향이 있다. 한편, 상기 지금 성분의 회수를 위한 공정 중에 파쇄되어 얻어진 13-25mm 범위의 굵은 입도의 서냉 제강 슬래그는 강도가 매우 강하고 팽창에 대한 안정성이 있기 때문에 별도의 양생 없이 콘크리트용 골재로서 적합하게 활용할 수 있다.
한편, 습식 급랭한 제강 슬래그 골재를 중골재로서 사용할 수 있다. 상기 습식 급랭 제강 슬래그는 용융 상태의 탈탄 제강 슬래그를 볼밀 형태의 철구가 들어 있는 회전 원통형에 쏟아 붓고, 이때 고압수와 볼밀의 철구에 의해 급랭된 제강 슬래그이다. 이러한 습식 급랭 제강 슬래그는 0.1~13mm 범위의 입도를 98중량% 이상 포함하고 있으며, 0.1mm 이하 미분말은 처리수 중에 포함되어 슬러지 형태로 배출됨으로써 중골재로서 적합한 습식 급랭 제강 슬래그를 얻을 수 있다.
상기 습식 급랭 제강 슬래그는 상기 서냉 제강 슬래그와 달리 성분 중 유리-CaO 함량이 0.1% 이하로 매우 안정된 구조를 가진다. 통상의 서냉 제강 슬래그가 1~2%의 유리-CaO를 함유하는 것에 비하여 매우 낮은 유리-CaO를 함유하기 때문에 장기간의 양생을 하지 않고 제조된 직후 바로 콘크리트용 골재로 활용할 수 있어 바람직하다.
한편, 고로 수재 슬래그, FINEX 수재 슬래그, 전기로 산화 슬래그 및 FeNi 수재 슬래그는 각각 콘크리트용 골재로서 KS 규격화되어 있어 잔골재로서 적합하게 사용할 수 있다. 이러한 잔골재는 5mm 이하의 입도를 갖는 것을 사용할 수 있으나, 이와 같은 작은 골재의 입도는 콘크리트 골재로서 허용되는 범위라면 특별히 한정하지 않으며, 규격화된 범위에 따라 정해질 수 있는 것이다.
다만, 상기 고로 수재 슬래그, FINEX 수재 슬래그 및 FeNi 수재 슬래그는 슬래그 성분 중 SiO2 함량이 높기 때문에 수재화함에 있어서 침상 형태의 입자가 많이 형성되고, 또한, 입형이 모난 각형이며, 요철이 심하다. 이로 인해 이와 같은 입형의 슬래그는 단위 용적 질량이 천연 모래에 비하여 낮고, 또 콘크리트용 잔골재로 활용할 때 굳지 않은 콘크리트의 유동성을 저하시킬 수 있다.
따라서, 상기 고로 수재 슬래그, FINEX 수재 슬래그 및 FeNi 수재 슬래그는 콘크러셔, 임팩트 크러셔 등의 파쇄처리를 수행하여 입형을 개질하는 것이 보다 바람직하다. 예를 들면, 상기 수재슬래그를 그 표면을 파쇄할 수 있는 임팩트 크러셔 등의 장치를 통과시킴으로써 침상의 입자 표면 형상을 완만하게 가공할 수 있다. 또한 모난 각형의 입자를 둥글둥글하게 만들 수 있다. 이에 의해 침상 형태의 입자가 제거된 경우 콘크리트의 유동성을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 전기로 산화 슬래그 잔골재는 슬래그 재화시에 투입된 생석회 성분이 완전히 슬래그화되지 못하고 미량으로 산화 슬래그 내에 유리-CaO로 존재한다. 이 때문에 전기로 산화 슬래그를 잔골재로 활용하는 경우 콘크리트의 표면에 소형의 팝 아웃(pop-out) 현상이 발생할 우려가 있다. 따라서, 전기로 산화 슬래그에 함유된 소량의 유리-CaO를 파쇄 및 분쇄한 후 잔골재로 사용함으로써 전술한 슬래그 잔골재가 갖는 문제점들을 해결할 수 있다. 바람직하게는 입도크기가 최대 5mm 이하인 전기로 산화슬래그 잔골재를 최대 2mm 이하의 입도크기로 분쇄하는 것이 바람직하다. 이와 같은 입도 크기로 분쇄함으로써 전기로 산화슬래그에 함유되어 있는 유리 CaO는 슬래그보다 강도가 약화되어 피분쇄성이 크기 때문에 미분말화될 수 있으며, 이와 같이 미분말화된 유리 CaO로부터는 팝아웃 현상의 발생이 억제될 수 있다.
실시예
이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 발명을 예를 들어 설명하는 것으로서, 이에 의해 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니다.
실시예 1
본 실시예는 본 발명에서의 시멘트 결합재 구성이 굳지 않은 콘크리트의 타설시 블리딩수 발생 현상에 미치는 영향을 확인하고자 하는 것이다.
이하의 표 1에 나타낸 바와 같은 배합비로 결합재를 구성하고, 또, 표 1에 나타낸 바와 같은 배합비로 발명예 1 및 비교예 1 내지 3의 콘크리트 조성물을 제조하였다.
또한, 혼화제로서 (주) 삼표혼화제사업소제의 폴리크르복실레이트를 결합재 중량의 0.9중량%로 사용하고, 이코넥스사 제의 감수제(AE)를 결합재 중량의 0.1중량%로 사용하였다.
잔골재와 굵은 골재는 조립율 2.98과 6.93의 천연골재를 사용하였다.
나아가, 슬럼프가 180mm가 되도록 시험편을 제작하고, 각 비교예 1 내지 3 및 발명예 1의 콘크리트 조성물에 대한 블리딩 수량을 비교하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
No. 결합재 배합비(%) W/B
(%)		 S/A
(%)		 Kg/m3 블리딩 수량
W B S G
비교예 1 OPC(30)+SP(70) 48.5 49 155 320 867 966 많음
비교예 2 OPC(50)+SP(30)+FA(20) 48.5 49 155 320 867 966 중간
비교예 3 OPC(24)+SP(56)+FA(20) 48.5 49 155 320 867 966 많음
발명예 1 OPC(24)+SP(56)+FA(20)+Na2SO4(1) 48.5 49 155 320 867 966 적음
OPC: 보통 포틀랜드 시멘트, SP: 고로 수재 슬래그 미분말, FA: 플라이 애쉬
W: 물, B: 결합재, S: 잔골재, A: 골재, G: 굵은 골재
상기 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이 블리딩 수량 비교 결과, 비교예 1 및 3과 같이 고로 수재 슬래그 미분말의 사용량이 많은 경우에는 블리딩 수량이 많이 발생함을 알 수 있다. 이와 같은 경우에는 콘크리트 타설시 작업성이 저하되므로 바람직하지 않다.
또한, 비교예 2와 같이 보통 포틀랜드 시멘트, 고로 수재 슬래그 파우더 및 플라이애쉬를 혼합한 3 성분계의 혼합시멘트의 경우, 블리딩 수량이 비교예 1 및 3과 비교해서는 적지만 어느 정도 발생함을 확인하였다.
반면, 실시예 1과 같이 Na2SO4의 반응촉진제를 혼합한 경우에는 블리딩 수량이 현저히 감소함을 확인할 수 있다.
실시예 2
본 실시예는 본 발명의 슬래그 골재를 조합하여 콘크리트의 2차 제품을 제조하는 경우, 콘크리트 구조물에 대하여 요구되는 28일 강도의 목표 값인 21MPa 이상을 달성하는지 여부를 확인하고자 하는 것이다.
이하의 표 2에 나타낸 바와 같은 배합비로 결합재를 구성하고, 또, 표 2에 나타낸 바와 같은 배합비로 발명예 2 내지 3 및 비교예 4의 콘크리트 조성물을 제조하였다. 나아가, 혼화제 및 감수제는 상기 실시예 1과 동일하게 사용하였다.
발명예 2의 잔골재는 전기로 산화 슬래그와 습식 급랭 제강 슬래그를 각각 50중량%씩 사용하고, 굵은 골재는 평균 입도가 20mm의 서냉 제강 슬래그를 사용하였으며, 발명예 3은 잔골재로서 고로수재 슬래그 25중량%, FINEX수재 슬래그 25중량% 및 습식 급랭 제강 슬래그 50중량%를 사용하고, 굵은 골재는 발명예 2와 동일한 것을 사용하였다. 한편, 비교예 4는 실시예 1과 동일하게 천연골재를 사용하였다.
슬럼프가 160±5가 되도록 블록을 제작한 후, 콘크리트의 28일 강도를 측정하여, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
No 결합재 배합비(%) W/B
(%)		 S/A
(%)		 Kg/m3 28일
강도
W B S G
발명예 2 OPC(24)+SP(55)+FA(20)+Na2SO4(1) 56.8 53.4 175 308 1244 1086 27MPa
발명예 3 OPC(24)+SP(55)+FA(20)+Na2SO4(1) 56.8 53.4 175 308 1244 1086 28MPa
비교예 4 OPC(85)+FA(15) 55.7 50.6 175 314 939 917 27MPa
상기 표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 고로 수재 슬래그 미분말과 플라이애쉬를 다량으로 포함하는 결합재와 슬래그 골재를 사용한 발명예 2 및 3에 의해 얻어진 블록의 28일 강도 값이 목표로 하는 21MPa를 만족함은 물론, 보통 포틀랜드 시멘트와 천연골재를 사용한 비교예 4로부터 얻어진 콘크리트 2차 제품인 블록과 대비하여 동등 또는 그 이상의 강도 값을 나타냄을 알 수 있다.

Claims (5)

  1. 고로 수재 슬래그 미분말을 다량 사용하며, 다음의 a 내지 c를 포함하는 콘크리트용 결합재; 및
    콘크리트용 굵은 골재로서 13 mm 내지 25 mm 의 입도를 갖는 서냉 제강 슬래그, 중골재로서 습식 급랭 제강 슬래그 및 잔골재로서 고로수재 슬래그, FINEX 수재 슬래그, FeNi 수재 슬래그 및 전기로 산화 슬래그로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 골재를 포함하는 콘크리트 조성물.
    a. 상기 고로 수재 슬래그 미분말의 수화반응 자극재로서 보통 포틀랜드 시멘트, 탈황 슬래그 미분말 및 Ca(OH)2로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 자극제 10 내지 30중량%;
    b. Na2SO4, 제철소 소결 배가스로부터 탈황한 탈황 더스트 또는 이들의 혼합물인 반응 촉진제 1~5중량%; 및
    c. 잔부로서 상기 고로수재 슬래그 미분말
  2. 제 1항에 있어서, 상기 결합재는 플라이 애쉬를 결합재 중량의 10 내지 20중량% 함량으로 더 포함하는 콘크리트 조성물.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 중골재는 0.1~13mm의 입도를 갖는 습식 급랭 제강슬래그인 콘크리트 조성물.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 잔골재는 5mm 이하의 입도를 갖고, 콘 크러셔 또는 임팩트 크러셔에 의해 입형이 개질된 것인 콘크리트 조성물.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101744272B1 (ko) 2015-04-20 2017-06-08 주식회사 케이알티 오토클레이브 양생 콘크리트용 혼합재 조성물
KR20180024633A (ko) * 2016-08-30 2018-03-08 박홍철 아스팔트 콘크리트용 채움재 조성물
CN109836061A (zh) * 2017-11-27 2019-06-04 戴文庆 砂浆细粒料的制造方法及砂浆组成物
KR102030627B1 (ko) 2018-04-24 2019-10-10 황용출 페로니켈 슬래그와 발파암 혼합잔골재를 이용한 콘크리트 조성물 제조방법
CN113772984A (zh) * 2021-10-29 2021-12-10 江苏润天建材(集团)有限公司 一种绿色高性能矿渣微粉
CN114853421A (zh) * 2022-05-09 2022-08-05 中建八局检测科技有限公司 钢渣及机制砂双掺混凝土及其制备方法
WO2022205777A1 (zh) * 2021-03-31 2022-10-06 南通大学 增强水泥基电磁波吸收材料及其制备方法
CN116434894A (zh) * 2023-06-12 2023-07-14 合肥工业大学 一种钢渣替换细骨料混凝土的配合比设计方法及制作方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003165751A (ja) * 2001-11-28 2003-06-10 Nkk Corp 水硬性組成物及び水和硬化体
KR100694267B1 (ko) 2003-12-24 2007-03-14 재단법인 포항산업과학연구원 제강슬래그를 이용한 해양용 콘크리트
KR101085044B1 (ko) * 2010-11-03 2011-11-18 주식회사 씨엠디기술단 증기양생 콘크리트 2차제품 제조용 무기결합재
KR101140561B1 (ko) 2011-07-29 2012-05-02 아세아시멘트주식회사 이산화탄소 저감형 고유동 초저발열 콘크리트 조성물

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003165751A (ja) * 2001-11-28 2003-06-10 Nkk Corp 水硬性組成物及び水和硬化体
KR100694267B1 (ko) 2003-12-24 2007-03-14 재단법인 포항산업과학연구원 제강슬래그를 이용한 해양용 콘크리트
KR101085044B1 (ko) * 2010-11-03 2011-11-18 주식회사 씨엠디기술단 증기양생 콘크리트 2차제품 제조용 무기결합재
KR101140561B1 (ko) 2011-07-29 2012-05-02 아세아시멘트주식회사 이산화탄소 저감형 고유동 초저발열 콘크리트 조성물

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101744272B1 (ko) 2015-04-20 2017-06-08 주식회사 케이알티 오토클레이브 양생 콘크리트용 혼합재 조성물
KR20180024633A (ko) * 2016-08-30 2018-03-08 박홍철 아스팔트 콘크리트용 채움재 조성물
CN109836061A (zh) * 2017-11-27 2019-06-04 戴文庆 砂浆细粒料的制造方法及砂浆组成物
KR102030627B1 (ko) 2018-04-24 2019-10-10 황용출 페로니켈 슬래그와 발파암 혼합잔골재를 이용한 콘크리트 조성물 제조방법
WO2022205777A1 (zh) * 2021-03-31 2022-10-06 南通大学 增强水泥基电磁波吸收材料及其制备方法
CN113772984A (zh) * 2021-10-29 2021-12-10 江苏润天建材(集团)有限公司 一种绿色高性能矿渣微粉
CN114853421A (zh) * 2022-05-09 2022-08-05 中建八局检测科技有限公司 钢渣及机制砂双掺混凝土及其制备方法
CN116434894A (zh) * 2023-06-12 2023-07-14 合肥工业大学 一种钢渣替换细骨料混凝土的配合比设计方法及制作方法
CN116434894B (zh) * 2023-06-12 2023-08-11 合肥工业大学 一种钢渣替换细骨料混凝土的配合比设计方法及制作方法

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