KR101380419B1

KR101380419B1 - 중량 콘크리트

Info

Publication number: KR101380419B1
Application number: KR1020107007397A
Authority: KR
Inventors: 야스히데 히고; 미노루 요시모토; 다케시 하마다; 에이치 마나베
Original assignee: 다이헤이요 세멘토 가부시키가이샤
Priority date: 2008-01-29
Filing date: 2009-01-26
Publication date: 2014-04-01
Also published as: JP4295342B1; JP2009179493A; WO2009096359A1; US20100282130A1; KR20100109895A; US8252111B2

Abstract

메틸셀룰로오스 등의 증점제의 첨가를 필요로 하지 않고, 중량 골재와 시멘트 페이스트의 분리가 적고, 유동성이 높아 시공성이 양호한 중량 콘크리트를 제공하는 것을 과제로 하고, 적어도 시멘트, 중량 골재 및 물을 혼합하여 이루어지는 중량 콘크리트로서, 중량 세골재가, 강슬래브 표면의 용삭 처리 공정에서 발생하는 핫 스카프를 포함하는 것을 특징으로 하는 중량 콘크리트를 제공한다. 또한, 중량 세골재 중, 공칭 치수 0.15 ㎜ 의 체를 통과하는 세골재가, 질량 백분율로 10 ％ 내지 20 ％ 이고, 하기의 변형 요철도가 3.3 이하인 구상 입자가, 입경 50 ㎛ 이상 5 ㎜ 이하의 전체 입자 중 20 ％ 이상인 것도 특징으로 하는 상기 중량 콘크리트를 제공한다.
[변형 요철도］=［입자 윤곽의 둘레 길이]/[입자 윤곽 면적과 동일 면적의 정원의 직경]

Description

중량 콘크리트{HEAVY CONCRETE}

본 발명은, 소파 (消波) 블록, 방사선 차단벽 등에 사용되는 중량 콘크리트에 관한 것으로, 특히 중량 골재와 시멘트 페이스트가 분리되지 않고, 높은 유동성을 발현하는 중량 콘크리트에 관한 것이다.

중량 콘크리트란, 통상보다 단위 용적 질량을 크게 한 콘크리트로서, 소파 블록, 호안제용 (護岸堤用) 콘크리트, 방사선 차단벽, 교량 웨이트 등에 이용되고 있다. 중량 콘크리트에 사용하는 중량 골재로는, 자철광이나 적철광 등의 철광석이 많이 사용되어 왔는데, 중량 골재로서 양질인 것의 입수가 곤란해지고 있으며, 고가의 천연 자원의 사용은, 경제적으로도, 환경 배려의 관점에서도 바람직하지 않다. 철광석 골재를 대신하는 것으로는, 예를 들어, 제강용 전로 (轉爐) 더스트를 체질한 조립분 (粗粒分) 을 세골재로서 활용하는 중량 콘크리트가 제안되어 있다 (특허문헌 1 참조).

그러나, 중량 골재로서 철광석을 사용한 경우에도, 제강용 전로 더스트의 조립분 등의 대체물을 사용한 경우에도, 중량 골재와 시멘트 페이스트에 큰 비중차가 있기 때문에, 분리가 일어나기 쉽다는 과제가 있었다. 그래서 종래부터, 중량 골재와 시멘트 페이스트의 분리를 억제하기 위해, 중량 콘크리트에 메틸셀룰로오스 등의 증점제를 첨가하고 있다 (예를 들어, 특허문헌 2 의 3 페이지 좌상란 참조). 그러나, 증점제의 첨가는 시멘트의 수화 반응을 지연시키기 때문에, 대량으로 첨가하는 것은 바람직하지 않다. 그 때문에, 메틸셀룰로오스 등의 증점제의 첨가를 필요로 하지 않고, 중량 골재와 시멘트 페이스트의 분리가 적고, 유동성이 높아 시공성이 양호한 중량 콘크리트가 요망되었다.

일본 공개특허공보 평5-319880호 일본 공개특허공보 소62-158181호

본 발명은, 메틸셀룰로오스 등의 증점제의 첨가를 필요로 하지 않고, 중량 골재와 시멘트 페이스트의 분리가 적고, 유동성이 높아 시공성이 양호한 중량 콘크리트를 제공하는 것이다.

본 발명은, 적어도 시멘트, 중량 골재 및 물을 혼합하여 이루어지는 중량 콘크리트로서, 중량 세골재가, 강슬래브 표면의 용삭 처리 공정에서 발생하는 핫 스카프를 포함하는 것을 특징으로 하는 중량 콘크리트를 제공하는 것이다.

또, 본 발명은, 중량 세골재 중 공칭 치수 0.15 ㎜ 의 체를 통과하는 세골재가 질량 백분율로 10 ％ 내지 20 ％ 이고, 하기의 변형 요철도가 3.3 이하인 구상 입자가, 입경 50 ㎛ 이상 5 ㎜ 이하의 전체 입자 중 20 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 상기 중량 콘크리트를 제공하는 것이다.

[변형 요철도] = [입자 윤곽의 둘레 길이]/[입자 윤곽 면적과 동일 면적의 정원 (正圓) 의 직경]

또, 본 발명은, 중량 조골재가, 제강 과정에서 발생하는 더스트를 함유하는 폐기물을 용융하여 제조된 인공 석재를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 중량 콘크리트를 제공하는 것이다.

또, 본 발명은, 상기 중 어느 하나에 기재된 중량 콘크리트를 경화시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 중량 콘크리트 경화체를 제공하는 것이다.

본 발명의 중량 콘크리트는, 종래는 증점제의 대량 첨가없이는 곤란하다고 생각되었던 시멘트 페이스트와 골재의 분리를 억제하면서 높은 유동성을 제공할 수 있다. 이로써, 예를 들어, 중량 콘크리트를 펌프 압송하는 경우에, 재료 분리를 일으키지 않고, 따라서, 관 내의 폐색을 일으키지 않고, 또한 증점제의 대량 첨가를 필요로 하지 않기 때문에, 높은 압송압을 필요로 하지 않고, 시공성이 높아져, 시공을 위한 노력, 비용을 저감할 수 있다. 또, 형틀 등에 대한 충전성이 높아져, 보다 고밀도가 되는 것 이외에, 재료 분리가 억제되기 때문에, 보다 균일한 중량 콘크리트를 제공할 수 있다.

도 1 은 중량 콘크리트 시험체의 종단면을 나타낸 사진이다. 좌측이 실시예 2, 우측이 비교예 3 의 시험체이다 (시험 3).
도 2 는 핫 스카프 (HS) 와 밀 스케일 (MS) 의 질량 혼합 비율과 모르타르 플로우의 관계를 나타낸 도면이다 (시험 6).

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명의 중량 콘크리트에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명에 있어서의 「중량 콘크리트」는, 조골재를 함유해도 되고 함유하지 않아도 된다. 즉, 본 발명에 있어서 「중량 콘크리트」란, 특별히 언급하지 않는 경우는, 조골재를 함유하지 않는 「중량 모르타르」도 포함하는 넓은 개념으로 사용한다. 또, 본 발명에 있어서 「중량 골재」는, 중량 세골재와 중량 조골재를 포함하는 개념으로 사용하는데, 중량 콘크리트가 중량 모르타르를 의미할 때에는, 중량 세골재를 나타낸다. 중량 골재는, 통상적인 골재보다 밀도가 높은 골재로서, 본 발명에서는 표건 밀도가 4.0 g/㎤ 이상인 골재로 한다. 단, 표건 밀도가 4.0 g/㎤ 미만인 골재가 혼합되어 있더라도, 골재 전체에서 표건 밀도가 4.0 g/㎤ 이상이면 중량 골재라고 한다.

본 발명의 중량 콘크리트는, 중량 세골재로서, 강슬래브 표면의 용삭 처리 공정에서 발생하는 핫 스카프를 포함하는 것을 특징으로 한다. 핫 스카프는, 연속 주조 슬래브에 의해 강슬래브를 주조할 때, 주형으로의 용강 주입류에 의해, 강슬래브의 길이 방향 표층부에 연속적으로 석출되는 Al 등의 개재물을 용삭 제거하는 공정에서 발생하는 리사이클 재료로서, 산화철을 주요 구성 성분으로 하기 때문에, 중량 골재로서 사용하기에 충분한 4.8 g/㎤ 이상의 표건 밀도를 갖는다. 또, 용삭 공정에서 일단 액상으로 용융된 후, 공중에서 냉각되어 굳어짐으로써, 체적당 표면적이 최소가 되는 구형 (球形) 에 가까운 형상의 입자 또는 그 파쇄물이나 응집물로 구성되어, 구상 입자가 70 ％ 이상을 차지하고 있다. 또한, 입도 분포가 편향되지 않고, 핫 스카프를 중량 세골재로서 사용함으로써, 재료 분리를 억제하면서 높은 유동성이 있는 중량 콘크리트가 얻어진다.

그러나, 핫 스카프는 리사이클재로서의 발생량이 많지 않기 때문에, 그 밖의 리사이클재 등과 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 핫 스카프와 혼합하여 사용하는 재로는, 제강용 전로 더스트를 50 ㎛ 체로 분리한 조립분이나 고로수쇄 슬래그로부터 분쇄 과정에서 분리되는 입상 선철, 제강의 압연 공정에서 발생하는 밀 스케일 등의 제강 리사이클재가 높은 표건 밀도를 갖기 때문에 바람직하지만, 전기로 산화 슬래그나 쇄사 등의 표건 밀도가 4 g/㎤ 이하인 재여도, 혼합 후에 중량 세골재로서의 상기 요건을 만족하여 중량 세골재가 되면 된다.

혼합한 후의 중량 세골재가, 이하의 조건을 만족할 때, 재료 분리를 억제하면서 특히 높은 유동성이 있는 중량 콘크리트가 얻어진다. 즉, 중량 세골재 중, 공칭 치수 0.15 ㎜ 의 체를 통과하는 세골재가, 질량 백분율로 바람직하게는 10 ％ 내지 20 ％, 특히 바람직하게는 12 ％ 내지 18 ％ 이고, 구상 입자가, 중량 세골재 중의 입경 50 ㎛ 이상 5 ㎜ 이하의 전체 입자 중 20 개수％ 이상인 것이 바람직하고, 25 개수％ 이상인 것이 보다 바람직하며, 30 개수％ 이상인 것이 특히 바람직하다. 여기에서, 「개수％」는, 주사형 전자 현미경 (SEM) 화상을 육안으로 보아, 임의로 평균 입경 50 ㎛ 이상 5 ㎜ 이하의 입자를 100 개 선택하여, 그 중에서 구상 입자의 개수를 세어, 전체의 개수로 나눗셈을 함으로써 구한다. 입자의, 특히 구상 입자가 아닌 입자의 「평균 입경」은, SEM 화상 중의 입자의 직경 길이를, 1 입자에 대해 임의로 3 지점 측정하여 그 평균값으로 한다.

여기에서, 「구상 입자」란, 이하의 식으로 정의되는 변형 요철도가 3.3 이하인 입자를 말한다.

[변형 요철도] = [입자 윤곽의 둘레 길이]/[입자 윤곽 면적과 동일 면적의 정원의 직경]

즉, 주사형 전자 현미경 (SEM) 화상을 육안으로 보아, 그 음영으로부터 원판 형상이나 반구 형상이라고 판단할 수 있는 입자를 제외하고, 명백하게 구형에 가까운 입자를 화상 처리하여 해석한다. 화상 처리는, 일반적인 화상 처리 소프트 (예를 들어, Adobe Photoshop) 를 이용하여 실시하면 된다. 먼저, 구형에 가까운 입자의 화상으로부터 음영을 지워 윤곽만의 도형을 작성하고, 그 도형의 면적과, 윤곽의 둘레 길이를 구한다. 그 도형을 원에 근사시켜 (그 도형과 동일 면적의 원을 상정하여), 그 원의 면적πr² 으로부터 반경 r 를 구하고, 그 2 배로 하여 직경을 구한다. 직경에 대한 둘레 길이의 비는, 윤곽이 원에 가까울수록, 즉 입자가 구형에 가까울수록 작아져, 원주율 π 에 가까운 값이 된다.

또한, 본 발명에서는, 중량 세골재 중, 공칭 치수 1.2 ㎜ 의 체를 통과하는 중량 세골재가 질량 백분율로 70 ％ 내지 90 ％인 것이 상기 효과를 발휘하는 점에서 바람직하다. 중량 세골재의 최적 입도 분포의 일례를 나타내면 표 1 과 같다.

제강용 전로 더스트 중, 50 ㎛ 로 체질된 조분분이면, 핫 스카프 70 에 대해, 조분 전로 더스트 30 의 용적비까지를 혼합하는 것이 바람직하다. 그보다 많게 조분 전로 더스트를 혼합하면, 공칭 치수 0.15 ㎜ 의 체를 통과하는 입자가 전체 입자 중 질량 백분율로 20 ％ 를 초과하는 경우가 있기 때문에, 충분한 모르타르 플로우가 얻어지지 않는 경우가 있다.

고로수쇄 슬래그로부터 분쇄 과정에서 분리되는 입상 선철도, 금속철이 주성분으로 4.8 g/㎤ 이상의 표건 밀도를 나타냄과 함께, 구형에 가까운 형상의 입자가 50 ％ 정도 함유되어, 핫 스카프와 혼합 사용할 수 있는 리사이클재이다. 핫 스카프 70 에 대해, 입상 선철 30 의 용적비까지를 혼합하는 것이 바람직하다. 그보다 많게 입상 선철을 혼합하면, 공칭 치수 0.15 ㎜ 의 체를 통과하는 입자가 전체 입자 중 질량 백분율로 10 ％ 에 미치지 않는 경우가 있기 때문에, 충분한 모르타르 플로우가 얻어지지 않는 경우가 있다.

제강의 압연 공정에서 발생하는 리사이클 재료의 밀 스케일이라면, 핫 스카프 30 에 대해, 밀 스케일 70 의 용적비까지를 혼합하는 것이 바람직하다. 그보다 많이 밀 스케일을 혼합하면, 구상 입자의 비율이 20 개수％ 를 밑돌아, 유동성이 확보되지 않아, 충분한 모르타르 플로우가 얻어지지 않는 경우가 있다.

본 발명의 중량 콘크리트에 사용하는 중량 조골재로는, 종래의 철광석을 사용할 수도 있지만, 고가의 천연 자원의 사용은, 경제적으로도, 환경 배려의 관점에서도 바람직하지 않다. 또, 전기로 산화 슬래그 조골재를 사용할 수도 있다. 본 발명에서는, 산업적인 이용이 충분히 이루어지고 있지 않은 자원의 활용을 목적의 하나로 하고 있어, 제강 과정에서 발생하는 더스트를 함유하는 폐기물을 용융하여 제조된 인공 석재를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 제강 과정에서 발생하는 더스트와, 분말상으로 이루어진 환원 슬래그를 혼합하여 가열 용융시키고, 냉각 고화시켜 제조되는 인공 석재는, 용융 과정에서 유리 석회나 저비점 금속 산화물이 제거되고, 또 중량 조골재로서 충분한 밀도도 갖기 때문에, 본 발명의 중량 콘크리트에 사용하는 조골재로서 특히 유효하다. 또, 중량 콘크리트의 단위 용적 질량이 그다지 높지 않아도 되는 용도의 경우에는, 중량 조골재에 쇄석 등의 밀도가 낮은 조골재를 혼합하여 사용해도 된다.

본 발명의 중량 콘크리트에 사용하는 시멘트로는, 보통 포틀랜드 시멘트, 조강 (早强) 포틀랜드 시멘트, 중용열 포틀랜드 시멘트, 저열 포틀랜드 시멘트 등의 각종 포틀랜드 시멘트나, 고로 시멘트, 플라이애시 시멘트 등의 각종 혼합 시멘트나, 에코 시멘트 등을 들 수 있다.

본 발명의 중량 콘크리트는, 통상적인 콘크리트와 동일한 방법으로 제조할 수 있다. 즉, 상기 중량 세골재, 상기 중량 조골재, 상기 시멘트를 혼합하고, 물을 첨가하여 혼련하면 된다. 필요에 따라, 감수제나 소포제 등의 혼화제를 첨가해도 된다. 중량 콘크리트는 높은 밀도를 확보하기 위해, 단위 수량을 낮게 하는 것이 바람직하고, 감수제를 첨가하는 것이 바람직하다. 감수제로는, 리그닌계, 나프탈렌술폰산계, 멜라민계, 폴리카르복실산계의 감수제, AE 감수제, 고성능 감수제 또는 고성능 AE 감수제를 사용할 수 있다. 이들 중, 감수 효과가 큰 고성능 감수제나 고성능 AE 감수제를 사용하는 것이 바람직하다. 또, 높은 밀도를 확보하기 위해, 공기의 반입을 억제할 필요가 있는 경우에는, 소포제를 첨가해도 된다.

세골재 조골재 용적비, 단위 수량, 물 시멘트비는, 용도에 맞춰 적절히 선택할 수 있다. 현장 시공에서 펌프 압송을 실시하는 경우에는, 혼련되었을 때에 슬럼프 18 ㎝ 이상이 되는 연반죽의 배합이나 슬럼프 플로우가 50 ∼ 60 ㎝ 가 되도록 배합한다. 본 발명에서는, 예를 들어 세골재 조골재 용적비 0.4 ∼ 0.8, 단위 수량 160 ∼ 200 ㎏/㎥, 물 시멘트비 30 ∼ 55 ％ 의 범위에서 적절히 조정하여, 재료 분리를 억제하면서 슬럼프 18 ㎝ 이상 또는 슬럼프 플로우 50 ∼ 60 ㎝ 를 얻을 수 있다. 콘크리트 제품 공장에서, 흘려 넣어 진동 성형하는 경우에는, 슬럼프 8 ∼ 18 ㎝ 정도로 함으로써, 높은 충전성이 얻어진다. 본 발명에서는, 예를 들어 세골재 조골재 용적비 0.4 ∼ 0.7, 단위 수량 140 ∼ 200 ㎏/㎥, 물 시멘트비 30 ∼ 55 ％ 의 범위에서 적절히 조정하여, 재료 분리를 억제하면서 슬럼프 8 ∼ 18 ㎝ 를 얻을 수 있다. 또한, 「물 시멘트비」는 이하로 정의된다.

[물 시멘트비 (％)] = 100 × [물의 질량]/[시멘트의 질량]

본 발명의 중량 콘크리트가 중량 모르타르인 경우에는, 중량 조골재를 혼합하지 않는 것 이외에는, 상기한 중량 조골재를 함유하는 중량 콘크리트와 동일한 방법으로 제조할 수 있고, 단위 수량이나 물 시멘트비는, 용도에 맞춰 적절히 선택할 수 있다. 모르타르의 유동성을 높이기 위해서는, 단위 수량, 물 시멘트비를 높이면 되지만, 중량 모르타르의 밀도를 높게 유지하기 위해서는, 단위 수량, 물 시멘트비를 낮출 필요가 있다. 본 발명에서는, 상기 중량 세골재를 사용함으로써, 예를 들어 단위 수량 220 ∼ 300 ㎏/㎥, 물 시멘트비 30 ∼ 60 ％ 로, 충분히 높은 유동성과 재료 분리 저항성을 얻을 수 있다.

현장 시공 또는 형틀에 충전된 중량 콘크리트는, 통상적인 콘크리트와 마찬가지로 기중 양생 (養生), 습윤 양생, 증기 양생 등의 양생 방법에 의해, 양생시켜 콘크리트 경화체를 얻을 수 있다. 본 발명의 중량 콘크리트는 높은 유동성으로 인해, 형틀의 세부까지 간극없이 충전이 가능하고, 또 재료 분리가 억제되기 때문에, 공동이나 골재의 편재가 없는 양질의 중량 콘크리트 경화체가 얻어진다.

실시예

이하에, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 그 요지를 벗어나지 않는 한 이들의 실시예에 한정되지 않는다.

(시험 재료)

시멘트 (이하, 약기할 때에는 때는 「C」로 나타낸다) 는, 태평양 시멘트사 제조의 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였다. 세골재 (이하, 약기할 때에는 「S」로 나타낸다) 는 표 2 에 나타낸 것을 사용하였다. 조골재 (이하, 약기할 때에는 「G」로 나타낸다) 로는, 다이도 테크니카사 제조 (태평양 시멘트사 판매) 의 전기로 더스트 용융 인공 석재 ; DSM2005 (표건 밀도 4.13 g/㎤) 를 사용하였다. 또한, 혼화제로서 슬럼프 배합에서는 AE 감수제 (BASF 포조리스사 제조 ; 포조리스 No. 70, 이하, 약기할 때에는 「AD」로 나타낸다) 를, 슬럼프 플로우 배합에서는 고기능 AE 감수제 (BASF 포조리스 사제 ; 레오빌드 SP-8SV, 이하, 약기할 때에는 「SP」로 나타낸다) 를 사용하였다.

주)자철광의 입경 5mm 이상은 조골재로서 취급함

표 중, 「구상 입자의 비율 (％)」은, 상기한 「구상 입자의 비율」이다. 즉, 세골재 중의 입경 50 ㎛ 이상 5 ㎜ 이하의 전체 입자 중 구상 입자의 개수％ 를 나타낸다.

시험 1

(시험 방법)

(1) 표 3 에 나타내는 슬럼프 배합으로 각 재료를 혼합하고, 콘크리트를 혼련하였다. 여기에서, 「W」는 물을 나타내고, 「W/C」는 「물 시멘트비」를 나타낸다. 「W/C」는 질량％ 비로 50 ％ 로 하였다.

(2) 콘크리트의 슬럼프 시험은, JIS A 1101 에 기초하여, 수평하게 설치한 평활한 평판 상에 슬럼프콘 (상단 내경 100 ㎜, 하단 내경 200 ㎜, 높이 300 ㎜) 을 놓고, 그 슬럼프콘에 콘크리트를 채워, 상단을 고르게 한 후, 즉시 슬럼프콘을 조용히 연직으로 끌어올려, 콘크리트의 중앙부에 있어서 낙하 (높이의 감소) 를 0.5 ㎝ 단위로 측정하여, 「슬럼프」라고 하였다.

(시험 결과)

슬럼프 측정 결과를 표 3 에 함께 나타내었다.

주)자철광(비교예 1)의 입경 5mm 이상은 조골재로서 배합 계산을 하였음.

표 3 에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 중량 콘크리트 (실시예 1) 에서는, 슬럼프 13.0 ㎝ 가 얻어진 한편, 동일한 배합으로 종래의 중량 세골재를 사용하여 제조한 중량 콘크리트에서는, 자철광을 사용한 비교예 1 에서 슬럼프 0.5 ㎝, 전로 더스트 조립분을 사용한 비교예 2 에서 슬럼프 1.0 ㎝ 로 매우 유동성이 낮아졌다. 이 결과, 본 발명의 중량 콘크리트가 종래의 중량 콘크리트에 비해, 매우 높은 유동성을 갖는 것이 밝혀졌다.

시험 2

(시험 방법)

(1) 표 4 에 나타내는 슬럼프 플로우 배합으로 각 재료를 혼합하여, 콘크리트를 혼련하였다. W/C (물 시멘트비) 는 질량％ 비로 37 ％ 로 하였다.

(2) 콘크리트의 슬럼프 플로우 시험은, JIS A 1150 에 기초하여, 슬럼프 시험과 동일하게 슬럼프콘에 콘크리트를 채워, 슬럼프콘을 연직으로 끌어올려, 콘크리트의 움직임이 멈춘 후에, 퍼짐이 최대라고 생각되는 직경과, 그 직교하는 방향의 직경을 측정하였다. 또, 이 때의 재료 분리 상태를 육안으로 관찰하였다.

(시험 결과)

슬럼프 플로우 측정 결과 및 재료 분리의 유무를 표 4 에 나타내었다.

주)자철광(비교예 3)의 입경 5mm 이상은 조골재로서 배합 계산을 하였음.

표 4 에 나타내는 바와 같이, 실시예, 비교예 모두, 슬럼프 플로우가 50 ㎝ 정도가 되도록 배합 조정하였다. 비교예에서는 유동성을 높이기 위해, 실시예에 비해, 단위 수량을 10 ㎏/㎥, 페이스트분 (시멘트) 을 27 ㎏/㎥, 고기능 AE 감수제를 비교예 3 에서는 1.4 ㎏/㎥, 비교예 4 에서는 0.9 ㎏/㎥ 많이 혼합하였다. 실시예에서는 골재와 시멘트 페이스트가 분리되지 않고 퍼졌지만, 비교예에서는 재료가 현저하게 분리되어, 중심에 골재가 남고, 시멘트 페이스트만이 퍼졌다.

시험 3

(시험 방법)

시험 2 의 슬럼프 플로우 시험에서 혼련된 콘크리트를 내경 15 ㎝ 높이 30 ㎝ 의 원주 용기에 투입하고, 테이블 바이브레이터로 20 초간 진동 다짐을 실시하여, 기중 양생으로 14 일간 경화시킨 후, 각 시험체를 수직 방향으로 절단하여 경화체 내의 골재의 분포 상황을 관찰하여, 재료 분리의 유무를 확인하였다.

(시험 결과)

대표예로서, 실시예 2 와 비교예 3 의 시험체의 종단면 사진을 도 1 에 나타내었다.

도 1 로부터 명백한 바와 같이, 실시예에서는 골재가 시험체 전체에 균일하게 분포되어 있지만, 비교예에서는 골재가 저부에 편재되고, 페이스트가 상부로 분리되었다.

상기한 바와 같이, 핫 스카프를 포함하는 중량 콘크리트에 있어서, 현저하게 재료 분리가 억제되는 것이 확인되었지만, 보다 바람직한 조건을 확인하기 위해, 조골재를 함유하지 않는 중량 모르타르의 유동성에 대하여 이하의 시험을 실시하였다.

시험 4

(시험 방법)

(1) 표건 밀도 5.08 g/㎤, 구상 입자 약 75 개수％ 의 핫 스카프와, 표건 밀도 5.84 g/㎤, 구상 입자 약 73 개수％ 의 조분 전로 더스트를 적절히 혼합하여, 표 5 에 입도 분포를 나타내는 혼합사 1 ∼ 4 를 조제하였다. 예를 들어, 혼합사 2 의 혼합 용적비는, 「핫 스카프 70 : 조분 전로 더스트 30」이다. 여기에서, 「혼합사」는 「중량 세골재」이다.

(2) (1) 에서 조제한 혼합사에 보통 포틀랜드 시멘트를 모래 시멘트 용적비 3.19 로 혼합하고, 시멘트 547 ㎏/㎥ 당, 4.37 ㎏/㎥ 의 폴리카르복실산에테르계 고성능 AE 감수제와, 0.22 ㎏/㎥ 의 소포제와, 246 ㎏/㎥ 의 물 (물 시멘트비 45.0 ％) 을 첨가하여 혼련하였다.

(3) JIS R 5201 시멘트의 물리 시험 방법의 플로우콘을 이용하여 직경 100 ㎜, 높이 40 ㎜ 의 플로우콘에 (2) 에서 조정한 모르타르를 충전하고, 콘을 뽑아 내어, 모르타르가 퍼진 후의 저부의 직경을 모르타르 플로우로서 측정하였다.

(시험 결과)

모르타르 플로우의 측정 결과를 표 5 에 나타내었다.

표 5 에 나타낸 결과로부터, 혼합사 1 과 2 에서는, 양호한 모르타르 플로우가 얻어졌다. 혼합사 4 에서는, 입경이 작은 입자가 조밀하게 충전되기 때문에, 혼련도 곤란할 정도로 단단하여, 모르타르의 유동이 나타나지 않았다. 혼합사 3 에서는 미약하지만 모르타르 플로우가 나타났고, 상세 내용은 기재하지 않지만, 물 시멘트비를 50 ％ 로 증가시키면, 모르타르 플로우는 130 ㎜ 까지 증가되었지만, 골재와 시멘트 페이스트의 분리가 발생하였다. 이상과 같이, 중량 세골재의 입도 분포를 공칭 치수 0.15 ㎜ 의 체를 통과하는 입자가 전체 입자 중 질량 백분율로 20 ％ 이하가 되도록 한정함으로써, 모르타르 플로우에 있어서 현격히 현저한 효과가 얻어지는 것이 밝혀졌다.

시험 5

(시험 방법)

(1) 표건 밀도 5.08 g/㎤, 구상 입자 약 75 개수％ 의 핫 스카프와, 표건 밀도 5.60 g/㎤, 구상 입자 약 54 개수％ 의 입상 선철 (고로수쇄 슬래그로부터 분쇄 과정에서 자기 분리 분리된 것) 을 적절히 혼합하여, 표 6 에 입도 분포를 나타내는 혼합사 5 ∼ 10 을 조제하였다. 예를 들어, 혼합사 7 의 혼합 용적비는, 「핫 스카프 70 : 입상 선철 30」이다.

(2) (1) 에서 조제한 혼합사에 보통 포틀랜드 시멘트를 모래 시멘트 용적비 3.19 로 혼합하고, 시멘트 547 ㎏/㎥ 당, 5.46 ㎏/㎥ 의 폴리카르복실산에테르계 고성능 AE 감수제와, 0.22 ㎏/㎥ 의 소포제와, 246 ㎏/㎥ 의 물 (물 시멘트비 45.0 ％) 을 첨가하여 혼련하였다.

(3) 시험 4 와 동일하게, 모르타르 플로우를 측정하였다.

(시험 결과)

모르타르 플로우의 측정 결과를 표 6 에 나타내었다.

표 6 에 나타낸 결과로부터, 혼합사 5, 6 및 7 에서는, 양호한 모르타르 플로우가 얻어졌다. 이에 비해 혼합사 8, 9 및 10 에서는, 분명하게 모르타르의 유동성이 낮아졌다. 또, 혼합사 9 및 10 에서는 약간, 골재와 시멘트 페이스트의 분리가 발생하였다. 이상과 같이, 중량 세골재의 입도 분포를 공칭 치수 0.15 ㎜ 의 체를 통과하는 입자가 전체 입자 중 질량 백분율로 10 ％ 이상이 되도록 한정함으로써, 모르타르 플로우에 있어서 현격히 현저한 효과가 얻어지는 것이 밝혀졌다.

시험 6

(시험 방법)

(1) 표건 밀도 5.08 g/㎤, 구상 입자 약 75 ％의 핫 스카프와, 표건 밀도 4.95 g/㎤, 편평한 입자로 구성되는 밀 스케일을 여러 가지 용적비로 혼합하여, 혼합사를 조제하였다.

(2) (1) 에서 조제한 혼합사에 보통 포틀랜드 시멘트를 모래 시멘트 용적비 2.68 로 혼합하고, 시멘트 584 ㎏/㎥ 당, 5.84 ㎏/㎥ 의 폴리카르복실산에테르계 고성능 AE 감수제와, 0.23 ㎏/㎥ 의 소포제와, 292 ㎏/㎥ 의 물 (물 시멘트비 50.0 ％) 을 첨가하여 혼련하였다.

(3) 시험 4 와 동일하게 모르타르 플로우를 측정하였다.

(시험 결과)

모르타르 플로우의 측정 결과를 도 2 에 나타내었다. 핫 스카프 (HS) 와 밀 스케일(MS) 의 혼합 비율이, 20 : 80 에서는 거의 모르타르 플로우가 나타나지 않고, 골재와 시멘트 페이스트의 분리가 나타났다. 30 : 70 으로 핫 스카프의 혼합 비율이 높은 경우에는, 양호한 모르타르 플로우가 얻어졌다. 이 때, 구상 입자의 비율은 20 개수％ 이상이었다.

산업상 이용가능성

본 발명의 중량 콘크리트는, 통상적인 콘크리트보다 높은 단위 용적 질량을 필요로 하는 중량 콘크리트의 용도에 널리 이용되며, 특히 펌프 압송 등이 높은 시공성을 필요로 하는 용도로 유용하다.

본원은, 2008년 1월 29일에 출원한 일본의 특허 출원한 일본 특허출원 2008-018107에 기초하는 것으로, 그 출원의 모든 내용은 여기에 인용하여, 본 발명의 명세서의 개시로 도입하는 것이다.

Claims

적어도 시멘트, 중량 골재 및 물을 혼합하여 이루어지는 중량 콘크리트로서, 중량 세골재가, 강슬래브 표면의 용삭 처리 공정에서 발생하는 핫 스카프로 이루어지는 것을 특징으로 하는 중량 콘크리트.
제 1 항에 있어서,
적어도 시멘트, 중량 골재 및 물을 혼합하여 이루어지는 중량 콘크리트로서, 중량 세골재가, 강슬래브 표면의 용삭 처리 공정에서 발생하는 핫 스카프를 포함하고, 중량 세골재 중 공칭 치수 0.15 ㎜ 의 체를 통과하는 세골재가 질량 백분율로 10 ％ 내지 20 ％ 이고, 하기의 변형 요철도가 3.3 이하인 구상 입자가, 입경 50 ㎛ 이상 5 ㎜ 이하의 전체 입자 중 20 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 중량 콘크리트.
[변형 요철도] = [입자 윤곽의 둘레 길이]/[입자 윤곽 면적과 동일한 면적의 정원의 직경]
제 1 항에 있어서,
중량 조골재가, 제강 과정에서 발생하는 더스트를 함유하는 폐기물을 용융하여 제조된 인공 석재를 포함하는 것을 특징으로 하는 중량 콘크리트.
제 2 항에 있어서,
중량 조골재가, 제강 과정에서 발생하는 더스트를 함유하는 폐기물을 용융하여 제조된 인공 석재를 포함하는 것을 특징으로 하는 중량 콘크리트.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 중량 콘크리트를 경화시켜 이루어지는 중량 콘크리트 경화체.