KR101388002B1 - 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물 및 이를 이용한 건조 모르타르 제조방법 - Google Patents

고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물 및 이를 이용한 건조 모르타르 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고로슬래그와 플라이애쉬를 기반으로 한 무시멘트 조성물 및 이를 이용한 건조 모르타르 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 시멘트 대신에 결합재로서 고로슬래그와 플라이애쉬를 주 재료로 하고 알칼리활성화제로서 소석회와 석고, 개질석고석회를 적용함으로써, 일반 시멘트 모르타르와 비교하여 동등 이상의 물성을 보이는 무시멘트 조성물 및 이를 이용한 건조모르타르 제조방법에 관한 것이다.

Description

고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물 및 이를 이용한 건조 모르타르 제조방법{The composite of non-cement based on blast furnace slag and fly ash, manufacturing method of dry mortar using the it}
본 발명은 토목, 건축현장에서 에너지저감 및 CO2 저감을 목적으로 경제적이고 친환경적인 고로슬래그와 플라이애쉬를 기반으로 한 무시멘트 조성물 및 이를 이용한 건조 모르타르 제조방법에 관한 것이다.
최근 전세계적으로 지구온난화를 방지하기 위한 목적으로 이산화탄소, 온실가스 배출제한 및 에너지 절약사용 등 산업전반에 이를 해결하려는 방안에 대한 대안책이 시급히 요구되고 있다.
특히 토목, 건축산업 분야에서 가장 널리 사용되는 시멘트 및 시멘트 2차제품은 에너지 다소비형 재료이며, 시멘트 1톤을 생산하는데 이산화탄소를 약 0.9톤 배출할 정도로 철강산업가 더불어 주요 이산화탄소 배출산업이다.
이에 대해 최근 시멘트산업에도 CO2저감 및 고객의 다양한 요구성능을 충족하기 위하여 산업부산물을 이용하여 시멘트를 대체하기 위한 연구로 국내외적으로 고로슬래그, 플라이애쉬 등에 대한 적용연구가 활발히 진행되고 있는 추세이다.
하지만, 무시멘트의 조성물과 관련한 종래의 기술의 대부분은 시판되거나 각 산지별로 발생되는 산업부산물인 고로슬래그와 플라이애쉬를 단독 또는 일정비율로 2성분계로 혼합하는 방식을 일반적으로 취하고 있으며 이는 조성물의 특성 및 2차제품(모르타르, 콘크리트)로써의 적용함에 있어 기존 시멘트가 가지고 있는 건조수축 특성에 대비하여 보다 큰 수축특성이 나타나게 되는 기술의 한계성이 있다. 이와 같은 건조수축은 건축용으로 사용될 경우 사람이 주거하는 공간이 주택, 건축물에서 매우 큰 잠재위험 요소를 포함하고 있으며, 토목용으로 사용될 경우 도로, 댐 등 국가 기반기설의 붕괴 등의 매우 큰 잠재위험 요소를 포함하고 있다.
그리고 알칼리활성화제와 관련한 종래의 기술의 대부분은 액상형태의 물유리(소듐실리케이트)의 혼합사용으로 실제 현장에서의 시공에 있어 추가적인 알칼리활성화제를 정량 계량하여 투입-혼합하여 타설하는 중복적인 시공절차가 필요하며, 경제적 측면에서도 고가의 물유리를 사용함에 따라 실용화할 수 있는 기술로는 부족함이 있는 실정이다.
그리고 알카리활성화제와 관련한 종래의 기술의 대부분은 고알카리성에만 의존된 NaOH, KOH, NA2SiO3, NA2SO4 등의 고가의 무기화학물질을 단독 또는 일정비율별로 혼합하는 기술이 주가 되는데, 각 알칼리활성제별 NaOH는 높은 발열특성에 따른 범용적인 사용제한성을 비롯하여 실제 건축, 토목공사의 사용에서 필요로 하는 압축강도 발현율이 기존 시멘트 압축강도 대비 약 70~80%의 수준으로 실제 상용화 할수 있는 강도안정 범위에 미치지 못하는 부분이 있는 실정이다.
국내등록특허공보 등록번호 제1011556390000(20120605)호에는 주원료인 액상 규산나트륨에, 산화아연, 수산화알루미늄, 규조토, 활성카올린, 이산화티탄, 및 마그네시아로 이루어진 부원료를 혼합 분쇄한 원료 혼합물에, 염산, 구연산, 인산이수소알루미늄의 혼합 교반한 수용액으로 된 첨가제를 첨가하여 혼합하며, 상기 원료 혼합물은, 원료 혼합물 100중량%에 대하여 액상 규산나트륨 30~50 중량%, 산화아연 15~30 중량%, 수산화알루미늄 10~20 중량%, 규조토 10~20 중량%, 활성카올린 5~10 중량%, 이산화티탄 2~5 중량%, 마그네시아 2~7 중량%을 혼합하고 밀링 분쇄하여 이루어지며; 상기 첨가제는, 염산 5~10 중량% 수용액, 구연산 10~30 중량% 수용액, 인산이수소알루미늄 10~30 중량% 수용액을 각각 1~5 : 1~2 : 1~5의 중량 비율로 혼합하여 교반하여 이루어지며; 상기 원료 혼합물 100 중량대비 상기 첨가제 5~25 중량부를 첨가하여 혼합하고 분쇄하여 조성된 친환경 무기 접착제 조성물 및 그 제조 방법이 공개되어 있고,
동 공보 등록번호 제1008330980000(20080522)호에는 세라믹 광물 100 중량부에 대해서, 모래가 2080 중량부, 규산계 무기접착제가 2.030 중량부, 수분산형 수지조성물이 1.015 중량부의 몰탈조성물이 개시된 시멘트가 함유되지 않은 몰탈의 조성물이 기재되어 있으며,
동 공보 등록번호 제1007416370000(20070714)호에는 A) 골재 50 ~ 85 중량%와 반응성분체 15 ~ 50 중량%를 혼합하여 프리믹싱형 재료를 제조하는 단계; B) 상기 반응성 분체의 중량에 대하여 반응성 결합제 0.3 ~ 0.7 중량비, 고성능감수제 0.005 ~ 0.05 중량비, 상기 반응성 결합제의 중량에 대하여 무기경화활성제 0.2 ~ 1.0 중량비를 혼합한 반응화제와 상기 프리믹싱형 재료를 혼합하여 광물질 복합체를 제조하는 단계; C) 상기 광물질 복합체를 이용하여 블록을 성형하는 단계; D) 1 ~ 28시간 상온에서 자연 양생시키는 단계; E) 40 ~ 100에서 1 ~ 4일간 수중가열양생 하는 단계;를 포함하는 시멘트를 사용하지 않은 환경친화형 블록 및 그의 제조방법이 공개되어 있고,
국내공개특허공보 공개번호 제1020120003133(20120110)호에는 주원료인 액상 규산나트륨에, 활성카올린, 소다장석, 탄산칼슘, 무석면 탈크, 수산화알루미늄, 이산화티탄, 및 마그네시아로 이루어진 부원료를 혼합한 원료 혼합물에, 내수성 및 접착강도를 증진시키기 위해 수성 타입의 변성 SBR (스틸렌 부타디엔 고무), 또는 변성 아크릴 수지 또는 변성 폴리우레탄 수지 또는 변성라텍스 또는 변성 EVA (Ethylene Vinyl Acetate)와 같은 첨가제 중의 한 종류를 선택하여 첨가하고 최종적으로 아크릴계 점증제를 첨가하여 혼합한 것이며, 상기 원료 혼합물은, 원료 혼합물 100중량%에 대하여 액상 규산나트륨 40~60 중량%, 활성카올린 15~25 중량%, 소다장석 5~10 중량%, 탄산칼슘 5~10 중량%, 무석면 탈크 5~10 중량%, 수산화알루미늄 1~5 중량%, 이산화티탄 1~5 중량%, 마그네시아 1~5 중량%를 버티컬 믹서 또는 공자전식 고점도 믹서를 이용하여 1차적으로 혼합하고 상기 첨가제는, 상기 첨가제 2~7 중량%를 첨가하여 역시 버티컬 믹서 또는 공자전식 고점도 믹서로 혼합하며, 최종적으로 아크릴계 증점제를 0.1~0.3 중량% 첨가하여 혼합함으로써 조성된 내수성이 증진되고 접착력이 우수한 무기 접착제 조성물 및 그 제조 방법이 기재되어 있으며,
동 공보 공개번호 제1020070056315 (20070604)호에는 세라믹 페이퍼의 조성과 동일한 파쇄후 직경과 길이의 비가 1: 1 내지 200인 세라믹 섬유, 무기 입자, 무기 콜로이달(Colloidal), 및 유기 첨가제를 포함하는 무기 바인더를 포함하는 세라믹 페이퍼용 무기 바인더 접착제가 공개되어 있음을 알 수 있다.
1. 국내등록특허공보 등록번호 제1011556390000(20120605)호. 2. 국내등록특허공보 등록번호 제1008330980000(20080522)호. 3. 국내등록특허공보 등록번호 제1007416370000(20070714)호 4. 국내공개특허공보 공개번호 제1020120003133(20120110)호 5. 국내공개특허공보 공개번호 제1020070056315 (20070604)호
본 발명에서는 상기와 같은 이산화탄소 배출문제, 에너지저감 문제 등과 더불어 종래 무시멘트의 조성물 및 그 2차제품(모르타르, 콘크리트)의 제조방법에 있어, 기존 시멘트가 가지고 있는 건조수축 특성에 대비하여 보다 큰 수축특성이 나타나게 되는 기술의 한계성으로 인한 건축용 및 토목용으로 사용될 경우에 발생되는 주택, 건축물에서 매우 큰 잠재위험 요소와 도로, 댐 등 국가 기반기설의 붕괴 등의 매우 큰 잠재위험 요소를 해결하고자 한다.
또한 알칼리활성화제와 관련한 종래의 기술에서 발생되는 실제 현장에서의 시공에 있어 추가적인 알칼리활성화제를 정량 계량하여 투입-혼합하여 타설하는 중복적인 시공절차가 필요한 부분과, 경제적 측면에서도 고가의 무기화학물질을 사용함에 따른 실용화 불가능 한 부분과, 고알카리성에만 의존된 수산화나트륨(NaOH) 수산화칼륨(KOH), 규산나트륨(NA2SiO3), 황산칼슘(CaSO4) 등을 단독 또는 일정비율별로 혼합하는 기술에서 발생되는 범용적인 사용제한성을 비롯하여 실제 건축, 토목공사의 사용에서 필요로 하는 압축강도 발현율이 기존 시멘트 압축강도 대비 약 70~80%의 수준으로 실제 상용화 할 수 있는 강도안정 범위에 미치지 못하는 부분을 해결하고자 한다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 이산화탄소 배출문제, 에너지저감 문제 등과 더불어 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 산업부산물인 고로슬래그 또는 플라이애쉬를 기반으로 한 무시멘트 조성물 및 이를 이용한 건조 모르타르 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 시멘트 대신에 결합재로서 고로슬래그와 플라이애쉬를 주 재료로 하고, 건조수축을 방지하지 위하여 천연무수석고, 배연탈황석고, 화학무수석고 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 무수석고를 포함한 무시멘트 조성물을 기반으로, 알칼리활성화제로서 소석회, 개질석고석회(Ca(OH)2 50~60% + CaSO4 50~40%) 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 소석회를 적용함으로써 일반 시멘트 모르타르와 비교하여 동등 이상의 물성을 보이는 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물 및 이를 이용한 건조 모르타르 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 시멘트 제조시 발생되는 이산화탄소 및 에너지소비 측면에서 산업부산물인 고로슬래그 및 플라이애쉬를 활용함으로써 친환경적이며 환경부하를 감소시키는 효과가 있으며,
고로슬래그 및 플라이애쉬가 가지고 있는 건조수축을 방지하기 위하여 팽창성능을 가지는 무수석고를 첨가함으로써 건축, 토목현장에서 사용할 경우 발생될 수 있는 수축에 의한 위험요소를 감소시키는 효과가 있고,
시멘트를 사용하는 것에 대비하여 고로슬래그 및 플라이애쉬를 적용 한 경우 발생되는 초기강도 하락문제에 대하여 고로슬래그와 플라이애쉬, 무수석고를 일정한 비율별로 건조 분쇄기에서 혼합분쇄하는 방법을 적용함으로써 초기 반응성 및 혼합효율을 극대화하여 초기강도 상승효과가 있으며,
알카리활성제로써 기존 고가의 무기화학물질을 사용할 경우 발생되는 경제성 문제, 높은 건조수축, 기타 물성(압축강도)적인 문제에서 기존 시멘트 대비 70~80%의 수준의 압축강도 발현기술을 시멘트 대비 동등 수준 이상으로 대체할 수 있는 효과가 있다.
도1은 본 발명의 실시 예에 따른 모르타르의 경화반응 정도를 보여주는 사진들이다.
본 발명은 토목, 건축현장에서 에너지저감 및 CO2 저감을 목적으로 경제적이고 친환경적인 고로슬래그와 플라이애쉬를 기반으로 한 무시멘트 조성물 및 이를 이용한 건조 모르타르 제조방법에 관한 것으로써,
더 상세하게는 분말도 4000~8000cm2/g인 고로슬래그 75~95중량%, 분말도 3000~5000cm2/g인 플라이애쉬 3~10중량%, 천연무수석고, 배연탈황석고, 화학무수석고 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 무수석고 1~10중량% 배합으로 건조 분쇄기에서 혼합분쇄하여 분말도를 6000~10000cm2/g로 한 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물을 제조하는 제1단계 ; 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물에 있어서 알칼리활성화제로써 소석회, 개질석고석회(Ca(OH)2 50~60% + CaSO4 50~40%) 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 소석회를 포함하는 무시멘트 조성물이며, 개질석고석회는 산업부산물인 배연탈황석고석회를 온도조건 25범위에서 1시간동안 물에 소화시켜 105에서 항량 건조한 알칼리활성화제로써, 이중에서 선택되는 어느 하나 이상의 첨가량은 1~5중량%으로 이루어진 조성물을 제조하는 제2단계; 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물을 이용한 건조 모르타르 제조방법에 있어서, 상기 제2단계 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물과 알카리활성화제가 분말상태로 혼합된 조성물에 6.0mm이하 입자크기를 갖고 0.3%이하 수분함유량을 갖는 건조모래를 중량비 1:3~1:5로 건조분말믹서에 혼합하는 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물 및 이를 이용한 건조 모르타르 제조방법에 관한 것이다.
상기 일반 고로슬래그는 철강 제철공정에서 선철제조시 고로상부에 부유되는 용융슬래그를 물로 급냉시켜 입자화 시킨 슬래그를 분쇄밀로 분쇄하여 일반 토목 건축 콘크리트 혼합재로 사용되는 잠재수경성 물질로써, 알칼리활성화제가 첨가되어 슬래그를 자극할 경우 자체 경화하는 성질을 이용하고 있으며, 분말도가 4000cm2/g 이하일 경우 수화활성도가 저하되는 문제점을 갖고 있으며, 분말도 8000cm2/g 이상일 경우에는 수화활성도는 증가하지만 고분말화에 의한 제조경비 상승과 더불어, 작업성 저하 및 수화열이 상승하는 문제점을 갖고 있기 때문에 분말도 적정수준으로는 4000~8000cm2/g이 바람직하다.
상기 플라이애쉬는 석탄을 연소하는 화력발전소 등에서 발생하는 석탄재중 미분탄 연소보일러의 집진기로 포집되는 입자상의 물질로, 시멘트 콘크리트에서의 혼합재로 사용되고있으며, 자체 수경성은 없으나 수화물과 반응하여 조직을 치밀화 시킴으로써 장기강도 향상 및 내구성을 증진시키는 포졸란 물질로 이용되고 있다. 따라서, 상기 플라이애쉬의 포졸란 반응성을 증가시키기 위해서는 플라이애쉬 분말도를 5000cm2/g 정도로 분쇄하여 혼합되는 것이 바람직하다. 또한 상기 플라이애쉬의 첨가량이 10중량%이상이 될 경우, 초기 강도가 급격히 저하되는 문제점을 갖고 있기 때문에 본 발명에서 제시하는 3~10중량% 범위내로 혼합되는 것이 바람직하다.
상기 천연무수석고, 배연탈황석고, 화학무수석고는 무시멘트 조성물에서의 초기강도 증진 기능외에 경화시 건조수축에 의한 균열을 저감시키는 역할을 하며, 1중량% 이하에서는 초기강도 증진 역할이 부족하며, 10중량%이상에서는 후기 과팽창에 의한 강도저하 및 팽창파괴 위험이 있기 때문에 본 발명에서 제시하는 1~10중량% 범위내로 혼합되는 것이 바람직하다.
본 무시멘트 조성물에 있어서, 상기 소석회는 무시멘트 결합재의 알칼리활성화제의 역할을 하는 물질로, 1~5중량% 첨가로 슬래그의 잠재수경성 발현 및 플라이애쉬의 포졸란 반응을 일으킬 수 있는 기능을 가지고 있으며, 상기 첨가량 범위 이상으로 첨가될 경우 강도가 오히려 감소되며, 건조수축량도 증가하는 특징을 보이므로, 본 발명에서 제시하는 1~5중량% 범위내로 첨가되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 무수석고 및 소석회를 일부 대체할수 있는 물질로 산업부산물로 발생되는 배연탈황석고석회를 물에 1시간동안 담궈 소화시킨후, 물을 제거 여과하여 105에서 건조시킨 개질석고석회(Ca(OH)2 50~60% + CaSO4 50~40%)를 사용할 수 있으며, 이 개질석고석회(Ca(OH)2 50~60% + CaSO4 50~40%)의 첨가는 무시멘트 조성물에 있어서 슬래그 및 플라이애쉬의 자극효과에 의한 강도발현 기능 및 팽창성을 부여에 의한 건조수축을 보상하는 역할을 한다. 상기 개질석고석회(Ca(OH)2 50~60% + CaSO4 50~40%)의 적정 첨가량은 1~5중량%로 5중량% 이상을 첨가할 경우, 과팽창에 의한 강도저하 및 팽창파괴를 일으킬 수 있기 때문에 본 발명에서 제시하는 범위내로 혼합되는 것이 바람직 하다.
이하에 본 발명의 실시예을 개시하나 이들은 예시 목적으로 든 것이지 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
실시예 1
분말도 4000cm2/g인 고로슬래그 75kg과 분말도 3000cm2/g인 플라이애쉬 10kg, 천연무수석고 10kg, 알카리활성화 자극제로 소석회 1kg, 배연탈황석고석회를 소화시킨 개질석고석회(Ca(OH)2 50~60% + CaSO4 50~40%) 4kg을 혼합하여 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물을 제조한 다음,
상기 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물과 6.0mm이하 입자크기를 갖고 0.3%이하 수분함유량을 갖는 건조모래를 중량비 1:3으로 건조분말믹서에서 120초 동안 60rpm의 속도로 혼합하여 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물을 이용한 건조 모르타르를 제조하였다.
실시예 2
분말도 4000cm2/g인 고로슬래그 95kg, 분말도 3000cm2/g인 플라이애쉬 3kg, 천연무수석고 1kg, 알카리활성화 자극제로 배연탈황석고석회를 소화시킨 개질석고석회(Ca(OH)2 50~60% + CaSO4 50~40%) 1kg을 혼합하여 무시멘트 조성물을 제조한 다음,
상기 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물과 6.0mm이하 입자크기를 갖고 0.3%이하 수분함유량을 갖는 건조모래를 중량비 1:5로 건조분말믹서에서 120초 동안 60rpm의 속도로 혼합하여 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물을 이용한 건조 모르타르를 제조하였다.
실시예 3
분말도 4000cm2/g인 고로슬래그 95kg, 분말도 3000cm2/g인 플라이애쉬 3kg, 천연무수석고 1kg을 건조분쇄기에서 분말도 6000cm2/g으로 혼합분쇄한후, 알카리활성화 자극제로 배연탈황석고석회를 소화시킨 개질석고석회(Ca(OH)2 50~60% + CaSO4 50~40%) 1kg을 혼합하여 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물을 제조한 다음,
상기 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물과 6.0mm이하 입자크기를 갖고 0.3%이하 수분함유량을 갖는 건조모래를 중량비 1:3으로 건조분말믹서에서 120초 동안 60rpm의 속도로 혼합하여 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물을 이용한 건조 모르타르를 제조하였다.
실시예 4
분말도 4000cm2/g인 고로슬래그 95kg, 분말도 3000cm2/g인 플라이애쉬 3kg, 천연무수석고 1kg을 건조분쇄기에서 분말도 8000cm2/g으로 혼합분쇄한후, 알카리활성화 자극제로 배연탈황석고석회를 소화시킨 개질석고석회(Ca(OH)2 50~60% + CaSO4 50~40%) 1kg을 혼합하여 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물을 제조한 다음,
상기 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물과 6.0mm이하 입자크기를 갖고 0.3%이하 수분함유량을 갖는 건조모래를 중량비 1:3으로 건조분말믹서에서 120초 동안 60rpm의 속도로 혼합하여 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물을 이용한 건조 모르타르를 제조하였다.
실시예 5
분말도 8000cm2/g인 고로슬래그 75kg, 분말도 5000cm2/g인 플라이애쉬 10kg, 천연무수석고 10kg, 알카리활성화 자극제로 소석회 1kg, 배연탈황석고석회를 소화시킨 개질석고석회(Ca(OH)2 50~60% + CaSO4 50~40%) 4kg을 혼합하여 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물을 제조한 다음,
상기 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물과 6.0mm이하 입자크기를 갖고 0.3%이하 수분함유량을 갖는 건조모래를 중량비 1:3으로 건조분말믹서에서 120초 동안 60rpm의 속도로 혼합하여 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물을 이용한 건조 모르타르를 제조하였다.
실시예 6
분말도 8000cm2/g인 고로슬래그 95kg, 분말도 5000cm2/g인 플라이애쉬 3kg, 천연무수석고 1kg을 건조분쇄기에서 분말도 8000cm2/g으로 혼합분쇄한후, 알카리활성화 자극제로 배연탈황석고석회를 소화시킨 개질석고석회(Ca(OH)2 50~60% + CaSO4 50~40%) 1kg을 혼합하여 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물을 제조한 다음,
상기 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물과 6.0mm이하 입자크기를 갖고 0.3%이하 수분함유량을 갖는 건조모래를 중량비 1:5로 건조분말믹서에서 120초 동안 60rpm의 속도로 혼합하여 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물을 이용한 건조 모르타르를 제조하였다.
실시예 7
분말도 8000cm2/g인 고로슬래그 95kg, 분말도 5000cm2/g인 플라이애쉬 3kg, 천연무수석고 1kg을 건조분쇄기에서 분말도 10000cm2/g으로 혼합분쇄한후, 알카리활성화 자극제로 배연탈황석고석회를 소화시킨 개질석고석회(Ca(OH)2 50~60% + CaSO4 50~40%) 1kg을 혼합하여 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물을 제조한 다음,
상기 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물과 6.0mm이하 입자크기를 갖고 0.3%이하 수분함유량을 갖는 건조모래를 중량비 1:5로 건조분말믹서에서 120초 동안 60rpm의 속도로 혼합하여 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물을 이용한 건조 모르타르를 제조하였다.
비교예 1
1종 보통포틀랜드시멘트 100kg과 6.0mm이하 입자크기를 갖고 0.3%이하 수분함유량을 갖는 건조모래를 중량비 1:3으로 건조분말믹서에서 120초 동안 60rpm의 속도로 혼합하여 건조 시멘트 모르타르를 제조하였다.
비교예 2
분말도 4000cm2/g인 고로슬래그 80kg과 분말도 3000cm2/g인 플라이애쉬 10kg, 천연무수석고 10kg을 혼합하여 분체 조성물을 제조한 다음, 분체조성물과 6.0mm이하 입자크기를 갖고 0.3%이하 수분함유량을 갖는 건조모래를 중량비 1:3으로 건조분말믹서에서 120초 동안 60rpm의 속도로 혼합하여 건조 모르타르를 제조하였다.
비교예 3
분말도 4000cm2/g인 고로슬래그 95kg과 분말도 3000cm2/g인 플라이애쉬 3kg, 알카리활성화 자극제로 소석회 2kg을 혼합하여 분체 조성물을 제조한 다음, 분체조성물과 6.0mm이하 입자크기를 갖고 0.3%이하 수분함유량을 갖는 건조모래를 중량비 1:3으로 건조분말믹서에서 120초 동안 60rpm의 속도로 혼합하여 건조 모르타르를 제조하였다.
실험예
상기 실시예1~7과 비교예1~3에 대한 모르타르의 물성을 비교하기 위하여 제조된 각 건조모르타르 대비 물 12.5중량%를 혼합한 후, KS L 5109의 수경성 시멘트 페이스트 및 모르타르의 기계적 혼합방법에 따라 혼합비빔을 실시하였으며, 각 재령별 압축강도는 KS L ISO 679 시멘트의 강도 시험 방법에 준하여 측정하였다.
건조수축율 측정은 상기 각 물혼합비빔된 모르타르를 40mm40mm160mm의 몰드에 채운후 온도 202, 포화습도상태에서 24시간동안 존치한 후 탈형하여, 마이크로메터 게이지로 초기 길이를 측정하고, 표준온도 202, 습도 655%의 양생조건에서 28일동안 양생한 후 모르타르의 나중 길이를 측정하여, 백분율로 모르타르의 수축 길이변화율을 계산하였다.
이하 본 발명의 실시예 및 비교예에 대한 물성을 표1에 기재하였다.
구 분 압축강도 (N/mm2) 길이변화율(%)
재령 3일 재령 7일 재령 28일
실시예 1 15.8 39.4 50.5 -0.06
실시예 2 17.4 42.0 53.0 -0.04
실시예 3 22.5 48.7 60.2 -0.06
실시예 4 24.7 52.0 63.1 -0.08
실시예 5 15.5 45.2 58.8 -0.05
실시예 6 24.2 52.8 63.4 -0.06
실시예 7 26.7 55.9 66.5 -0.08
비교예 1 29.8 40.2 54.7 -0.08
비교예 2 3.1 17.2 22.1 -0.06
비교예 3 15.1 37.7 45.2 -0.14
실시예 1내지7의 본 발명에서 제시한 혼합조성범위내로 변화시켜 제조된 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 모르타르 물성과 비교예 1의 시멘트 모르타르 물성 및 비교예 2내지3의 본 발명에서 제시한 각 구성요소재료의 일정부분을 혼합하지 않았을 경우의 조성물 물성을 비교하였으며,
표1에서 보는바와 같이 실시예 1내지7의 모르타르 압축강도는 비교예 1의 시멘트 모르타르 압축강도와 비교하여 동등이상의 강도발현특성을 보여주고 있으며, 길이변화에 있어서도 시멘트 모르타르에 비해 안정된 길이변화율을 보여주고 있다.
비교예 2에서와 같이 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 조성물에서 소석회 및 개질석고석회의 혼합이 이루어지지 않을 경우 압축강도가 급격히 저하하는 결과를 보여주고 있다.
한편, 비교예 3에서 보는바와 같이 고로슬래그 기반 무시멘트에서 높은 수축 길이변화율을 보이고 있으며, 이는 본 발명에서 제시한 조성물 첨가재료 모두 혼합 범위내로 조성물이 이루어 져야만이 길이변화 역시 저감되는 것으로 나타났으며,
이는 본 발명의 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 조성물에서 소석회, 무수석고 및 개질석고석회의 혼합이 반드시 이루어 져야 하며, 그 혼합량에 있어서도 본 발명에서 제시한 혼합 범위내로 이루어져야 만 강도발현 및 길이변화 안정성을 갖는 효과를 볼 수 있다.

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물을 이용한 건조 모르타르 제조방법에 있어서,
    분말도 4000~8000cm2/g인 고로슬래그 75~95중량%와,
    분말도 3000~5000cm2/g인 플라이애쉬 3~10중량%와,
    천연무수석고, 배연탈황석고, 화학무수석고 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 무수석고 1~10중량%와,
    알칼리활성화제로써 소석회, 배연탈황석고석회를 소화시킨 개질석고석회 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 소석회 1~5중량% 로 혼합된 조성물을 조성한 다음, 분체조성물과 6.0mm이하 입자크기를 갖고 0.3%이하 수분함유량을 갖는 건조모래를 중량비 1:3~1:5로 건조분말믹서에 혼합 제조함을 특징으로 하는 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물을 이용한 건조 모르타르 제조방법.
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