KR101412469B1 - 개질 플라이애시 혼화재 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

개질 플라이애시 혼화재 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라이애시, 활성화제, 분쇄조제를 혼합, 분쇄하여 형성되어 물리적, 화학적으로 개질된 플라이애시를 포함하는 혼화재 조성물에 관한 것으로, 이러한 개질에 의해 초기강도 및 내구성이 개선되어 시멘트 치환량을 향상시킬 수 있는 결합재를 제공할 수 있다.

Description

개질 플라이애시 혼화재 조성물 및 그 제조방법{Reforming fly ash admixtures and Process for the preparation thereof}
본 발명은 개질 플라이애시 혼화재 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 이를 더욱 상세히 설명하면 물리적, 화학적으로 개질된 플라이애시를 제공함으로써 이를 포함하는 콘크리트에 있어 초기강도 및 내구성을 향상시킬 수 있고, 이러한 점에 의해 다량의 시멘트를 치환할 수 있는 결합재가 제공됨으로써 친환경적이며 경제적인 혼화재 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
국내외적으로 지구온난화로 인해 다양한 정책 및 기술개발이 이루어지고 있으며, 온실가스 감축이 전 세계적으로 최대 이슈가 되고 있다. 국내에서도 온실가스 30% 감축을 위해 전 분야에서 노력이 필요하며, 화력발전소 및 시멘트 산업과 같이 온실가스를 대량으로 배출하는 산업분야에서는 더욱더 강력한 대책이 필요한 실정이다. 시멘트 산업은 전세계 CO2 발생량의 7%정도를 차지할 정도로 상당히 많은 온실가스를 배출하는 산업으로 시멘트를 대체 할 수 있는 혼화재 개발이 필요한 실정이다. 그 중에서도 화력발전소에서 부산물로 발생되는 석탄재의 일부인 플라이애시는 폐기물 재활용에 따른 부가가치의 창출 및 환경오염방지에 기여할 수 있는 것으로 알려져 있다. 플라이애시는 시멘트 콘크리트 제조시의 시멘트 저감용 혼화재로서 많이 사용되고 있다. 또한 콘크리트의 특성 개선, 콘크리트 제품의 가격 저감 및 내구성 개선, 수화열 저감 등의 장점으로 많이 사용되고 있다.
그러나 이러한 장점에도 불구하고 플라이애시를 혼화재로 다량 첨가 시 콘크리트의 초기강도가 저감되는 문제로 그 사용량이 제한되고 있는 실정이다. 따라서 플라이애시 사용량을 증가시킬 수 있는 개발이 필요한 실정이다.
이에 대한민국 특허등록 제0887943호 등에서는 플라이애시에 활성화제를 첨가함으로써 플라이애시를 활성화시켜 혼화재로서 시멘트 치환량을 증가시키는 기술이 제시되고 있다.
그러나, 이러한 기술들에 의해서도 플라이애시를 사용함에 따라 발생되는 초기강도 저하의 문제를 충분히 해결할 수 없는 문제가 있다.
대한민국 특허등록 제0887943호
이에 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 플라이애시에 활성화제를 통해 초기강도 및 내구성의 개선을 도모함과 동시에 물리적 혼합 분쇄를 통해 분쇄효율을 증대시킴으로써 초기강도의 개선효과를 배가시킬 수 있도록 하여 시멘트 치환량을 증대시켜 경제적이며, 친환경적인 혼화재 조성물 및 그 제조방법을 제공하고자 하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 개질 플라이애시 혼화재 조성물은 플라이애시, 활성화제, 분쇄조제를 혼합, 분쇄하여 형성됨을 특징으로 한다.
플라이애시는 산업부산물로서 SiO2, CaO, Al2O3 등과 같이 중합반응이 가능한 구성요소를 갖고 있으며, 여기서 중합반응이란 지오폴리머(GeoPolymer)를 형성하는 반응으로 본 발명에서 유도할 수 있는 가장 큰 반응 중 하나이며, 여기에 더하여 수화반응을 촉진시키는 반응까지 도모할 수 있다.
상기 플라이애시를 사용할 경우 표면의 유리질 피막을 제거하기 위한 수단으로 pH가 13.8 이상의 콘크리트 환경을 조성해야 반응이 가능하며, 이를 확보하기 위해서는 높은 알칼리 활성화제의 사용이 불가피하다. 또한, 플라이애시가 가지고 있는 단점인 낮은 초기강도와 장기간의 고온양생기간을 거쳐야 하는 문제가 있다.
일반적으로 중합반응은 Si-Al 함유 광물질이 NaOH 또는 KOH와 반응하는 것으로, 플라이애시는 SiO2와 Al2O3의 함유율이 비교적 높아 중합반응으로 활성화시킬 수 있는 물질이다. 그러나 플라이애시를 사용한 경우에는 유리질(glassy) 피막이 형성되어 있기 때문에 이 피막을 파괴시켜 반응을 촉진시키기 위해서는 pH 13 이상 매우 높은 알칼리 환경이나 고온양생 또는 기타방법 등이 필요하다. 종래의 기술에서는 대부분 고온양생으로 플라이애시의 유리질피막을 파괴시켜 중합반응을 유도하였다.
이에 본 발명에서는 물리적 분쇄에 의해 유리질피막을 파괴시킴은 물론 분쇄공정에서 분쇄조제를 첨가함으로써 분쇄효율을 증대시키며, 플라이애시의 단점인 초기강도를 보완하도록 하고, 이에 더하여 활성화제를 첨가함으로써 초기강도 및 내구성을 향상시키도록 하는 것이다.
특히 본 발명에서는 플라이애시, 활성화제, 분쇄조제를 혼합하여 분쇄함에 의해 형성되는데 특징이 있는 바, 상기 조성물들을 단순혼합에 의하여 생산하게 되면, 플라이애시의 초기강도를 보완하는 기능이 낮아지는 문제가 있다. 이에 본 발명에서는 상기 조성물들을 혼합한 후에 진동밀 등을 이용하는 분쇄하도록 함으로써 초기강도의 보강효율을 증대시키고자 함이다. 즉 혼합 분쇄하면 분쇄조작에서 균일 혼합이 가능하고 결정구조변화를 동시에 진행하여 입자의 표면을 활성화 시킬 수 있기 때문이다.
본 발명에 있어 상기 조성물들의 바람직한 배합비를 보면 플라이애시 100중량부에 대해, 활성화제 2 내지 4중량부, 분쇄조제 0.01 내지 0.03중량부가 혼합되어 분쇄됨이 타당하다.
이에 본 발명에 있어 활성화제는 플라이애시 100중량부에 대해 2 내지 4중량부로 한정을 하는 바, 이는 일반적인 활성화제의 배합량(20 내지 30중량부)보다 훨씬 적은 량의 배합에 의해 플라이애시를 활성화 시킴으로써 초기강도를 보완하고, 내구성을 향상시키도록 하는 것으로, 혼합분쇄의 영향에 기인한다. 상기 활성화제의 한정비는 중합반응에 필요한 적절한 비율의 Si 및 Al과 Na가 존재하여야 하기 때문으로 플라이애시의 중량비가 이보다 클 경우 상대적으로 반응에 필요한 Na 등이 부족하게 되고, 이와 반대로 이보다 작을 경우 강도에 기여하는 Si 또는 Al가 부족하여 결국 강도보강효과가 저하되기 때문에 이와 같이 한정하는 것이다.
또한, 분쇄조제의 경우 플라이애시 100중량부에 대해 0.01 내지 0.03중량부로 한정됨이 타당한 바, 이는 0.01미만으로 첨가되는 경우 분쇄조제의 기능이 미미하며, 0.03을 초과하여 첨가되는 경우는 반응에 비해 공기량이 과다해지는 문제가 있어 이와 같이 한정하는 것이다.
바람직하게는 본 발명에 사용되는 활성화제는, 무수석고, 메타규산나트륨, 황산나트륨의 혼합물인 것을 특징으로 한다. 무수석고를 첨가함에 따라 에트링자이트(ettringite) 침상결정을 생성시켜 그 침상결정의 성장압에 의하여, 입자 사이 등을 밀실하게 충진하면서 조밀한 구조를 제공하게 되는 것이다. 즉 무수석고의 첨가에 의해 내구성을 확보하면서 균열에 대한 저항성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
또한, 메타규산나트륨 및 황산나트륨을 더 첨가함에 따라 초기강도가 보완될 수 있도록 하는 것이다.
이러한, 무수석고, 메타규산나트륨, 황산나트륨의 혼합물인 활성화제는 그 배합비가 황산나트륨 100중량부에 대해 무수석고 100 내지 200중량부, 메타규산나트륨 100 내지 200중량부로 배합됨이 타당한 바, 이는 무수석고가 상기 한정범위 미만인 경우 내구성의 향상에 기여하는 바가 적고, 상기 한정범위를 초과하는 경우 에트링자이트의 양이 너무 많아 오히려 조직을 팽창시켜 균열제어, 강도발현에 저해가 되므로 이와 같이 한정한다.
또한, 상기 메타규산나트륨을 상기와 같이 한정하는 이유는 상기 한정범위보다 작은 경우 Na이온이 적어져 초기강도가 작아지는 문제가 있으며, 상기 한정범위보다 큰 경우 이상응결 등의 문제가 있어 이와 같이 한정하게 되는 것이다.
한편 본 발명에서는 충진제로 탄화칼슘(
Figure 112012099454222-pat00001
)을 배합함으로써 탄화칼슘에서 생성되는 수산화칼슘(
Figure 112012099454222-pat00002
)과 포졸란반응을 유도하여 장기강도를 증진시키도록 할 수 있다. 상기 탄화칼슘(
Figure 112012099454222-pat00003
)은 아세틸렌(
Figure 112012099454222-pat00004
) 가스 제조 시 발생되는 부산물로 물과의 반응에 의해 수산화칼슘(
Figure 112012099454222-pat00005
)이 생성되고, 이렇게 만들어진 수산화칼슘이 플라이애시의 Si, Al, Fe의 성분과 만나서 C-S-H 겔 형태의 포졸란 반응을 일으키는 것으로 이것이 장기강도를 발현시키게 되는 것이다. 바람직하게는 상기 탄화칼슘은 플라이애시 100중량부에 대해 1 내지 3중량부로 배합되는 것이 타당하다.
한편 상기 분쇄조제는, 디에틸렌글리콜(DEG)과 폴리글리콜(PG)의 혼합물인 것을 특징으로 하는 바, 이와 같이 혼합하여 사용하는 경우가 분쇄효율을 증가시킬 수 있기 때문이다.
더욱 바람직하게는 중량비로 디에틸렌글리콜(DEG):폴리글리콜(PG)은 2:1인 것이 타당하다.
한편 본 발명의 개질 플라이애시 혼화재 조성물은 플라이애시, 활성화제, 분쇄조제를 혼합, 분쇄하여 형성함에 있어서, 분말도 4,000㎠/g ~ 4,700㎠/g인 플라이애시에 활성화제, 분쇄조제를 혼합, 분쇄시켜 분말도 4,700 ~ 5,300㎠/g인 것이 타당하다.
상기 플라이애시의 분말도가 4,000㎠/g ~ 4,700㎠/g인 것을 혼합하는 이유는 4,000㎠/g 미만의 것을 사용하는 경우 혼합후 분쇄공정에서 에너지소요가 많을 것이며, 4,700㎠/g을 초과하는 경우 통상의 제품으로 판매되지 않는 관계로 재료준비에 있어 별도의 분쇄과정을 거쳐야 하므로 이와 같이 한정하는 것이다.
또한, 혼합 분쇄후의 분말도가 4,700 ~ 5,300㎠/g으로 한정하는 이유는 4,700㎠/g미만의 경우 강도발현에 효과가 미미하고, 5,300㎠/g을 초과하는 경우 시공성이 저하 등 품질성능이 개선되지 않으며 제조원가만 상승하기 때문에 이와 같이 한정하는 것이다.
상기에서 언급한 본 발명의 개질 플라이애시 혼화재 조성물은 시멘트 치환율이 10중량% 이상이면서, 50중량%미만인 것이 타당한 바, 10중량%미만으로 치환되는 경우 치환에 의한 시멘트사용량 저감 등의 효과가 미미하고, 50중량%이상으로 치환되는 경우는 강도가 저하되는 문제가 있어 이와 같이 한정을 한다. 즉 본 발명은 물리적, 화학적으로 플라이애시를 개질시킴에 따라 초기강도 및 내구성이 강화되어 시멘트 치환율이 30이상 즉 과량의 플라이애시를 사용하여도 무방한 혼화재 조성물을 제공하는 것이다.
한편 본 발명에서는 상기 개질 플라이애시 혼화재 조성물 제조방법을 제시하고 있는 바, 바람직하게는 상기 조성물의 혼합후 분쇄시 분쇄속도 1,800 내지 2,200rpm으로, 분쇄시간을 3 내지 10분으로 하여 분쇄하는 것이 타당한 바, 분쇄시간을 상기와 같이 한정하는 이유는 적정의 분말도를 수득하기 위함이며, 10분을 초과하여 분쇄하는 경우 오히려 시공성이 저하되므로 이와 같이 한정을 하는 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명의 개질 플라이애시 혼화재 조성물은 플라이애시 분쇄를 통해 물리적으로 활성화시키되, 활성화제, 분쇄조제와 함께 혼합하여 분쇄함으로써 분쇄효율을 증대시키면서 강도 및 내구성을 증진시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 개질 플라이애시 혼화재 조성물은 상기에서 언급한 바와 같이 플라이애시의 단점인 초기강도 발현의 문제가 해결됨에 의해 시멘트 치환량을 증가시킬 수 있어 산업부산물인 플라이애시의 재활용에 의해 경제적이며, 다량의 CO2 가스의 발생을 줄일 수 있어 친환경적인 장점이 있다.
도 1은 분쇄조제 첨가량에 따른 입도크기 및 입도함량을 나타내는 그래프.
이하, 실험 예를 통하여 본 발명의 실시 예를 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으므로, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시 예에 한정되지는 않는다.
<실험 예 1>
폴리글리콜(PG)에 있어 적정 에틸렌옥사이드 ( EO ) 함량 및 적정 분자량
하기 표 1, 2는 분쇄조제로서 디에틸렌글리콜(DEG)과 폴리글리콜(PG)을 혼합하되, 폴리글리콜에 있어 적정 에틸렌옥사이드(EO) 함량 및 적정의 분자량를 채택하기 위해 EO함량 및 분자량에 따른 분쇄성능을 나타낸 것이다. 이때 분쇄조제로서 디에틸렌글리콜(DEG)과 폴리글리콜(PG)은 각각 중량비로 80:20비율로 혼합하였으며, 분쇄속도는 2,000rpm으로 하여 분쇄시간은 10분으로 실험을 진행하였다.
Figure 112012099454222-pat00006
Figure 112012099454222-pat00007
분쇄조제로서 디에틸렌글리콜(DEG)과 폴리글리콜(PG)은 플라이애시 분쇄시 수용성 윤활유 역할을 하여 분쇄효율을 증대 시킬 수 있도록 하는 것이다. 표 1에서 보면 PG에 있어 EO함량이 증가할수록 분쇄된 플라이애시의 비표면적이 증가되는 것을 알 수 있다. 단, 분쇄된 플라이애시의 분말도가 4,700㎠/g미만의 경우 초기강도 발현의 효과가 미미하고, EO함량이 20mol인 경우 비표면적인 5,450㎠/g으로 이는 경제성, 시공성 면에서 불리하므로 PG에 있어 적정 EO함량은 5 내지 15mol인 것으로 판단된다.
또한, 적정 폴리글리콜(PG)의 분자량을 보면 분자량이 100,000인 경우 비표면적인 4,650㎠/g으로 초기강도 발현의 효과가 미미하고, 분자량이 175,000인 경우 비표면적인 5,350㎠/g으로 이 경우도 경제성, 시공성면에서 불리하여 적정 폴리글리콜(PG)의 분자량은 125,000 내지 150,000인 것으로 판단된다.
<실험 예 2>
활성화제 적정 배합비
하기 표 3은 활성화제 적정 배합비를 도출하기 위한 모르타르 배합비를 나타낸 것이다.
Figure 112012099454222-pat00008
하기 표 4는 상기 모르타르 배합비에 따라 활성화제로 무수석고, 메타규산나트륨, 황산나트륨의 배합비를 달리하여 각각 시료를 제조한 예를 나타낸다. 각각의 시료는 비교예 1-10을 제외하고는 플라이애시, 활성화제, 분쇄조제를 혼합한후 분쇄하여 제조한 것이다.
Figure 112012099454222-pat00009
하기 표 5는 각각의 시료에 대해 압축강도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
비교예 1-1,2를 보면 활성화제로 무수석고만을 첨가한 경우를 나타내는 것으로, 무수석고 첨가량을 증가시킴에 따라 재령 28일 이후 강도가 증가하는 것을 알 수 있으나, 초기강도가 기준에 미달되는 것으로 나타났다.
비교예 1-3, 4를 보면 활성화제로 메타규산나트륨만을 첨가한 경우를 나타내는 것으로, 메타규산나트륨 첨가량을 증가시킴에 따라 극초기강도(1일 강도)는 증가하였으나, 7일이후의 강도는 기준에 미달되는 것으로 나타났다.
비교예 1-4,5를 보면 활성화제로 황산나트륨만을 첨가한 경우를 나타내는 것으로, 황산나트륨 첨가량을 증가시킴에 따라 초기강도(1일, 7일)는 증가하나, 28일이후 강도는 기준에 미달되는 것으로 나타났다.
반면 실시 예 1-1, 2와 같이 플라이애시 100중량부에 대해 활성화제를 4중량부로 배합하되, 활성화제로 무수석고:메타규산나트륨:황산나트륨=2:1:1 or 1:2:1의 중량비로 배합하는 경우 초기강도는 물론 장기강도에 있어서도 기준을 초과하는 결과가 도출되었다.
한편 비교 예 1-7의 경우는 플라이애시 100중량부에 대해 활성화제를 4중량부로 배합하되, 활성화제로 무수석고:메타규산나트륨:황산나트륨=1:1:2 의 중량비로 배합하는 경우 초기강도(1일, 7일)가 기준에 미달되는 결과가 도출되었다.
또한, 비교예 1-8, 9의 경우 플라이애시 100중량부에 대해 활성화제를 5중량부로 배합하되, 실시 예 1-2와 비교 무수석고 또는 메타규산나트륨을 더 배합한 예로서, 실험결과 모두 초기강도(1일, 7일)가 기준에 미달되는 결과가 도출되었다.
본 실험결과를 통해 플라이애시 100중량부에 대해 활성화제는 2 내지 4중량부가 초기강도 보강면에서 적정 배합비인 것으로 판단되며, 활성화제에 있어서도 무수석고, 메타규산나트륨, 황산나트륨을 모두 혼합하는 것이 강도면에서 유리한 것을 알 수 있고, 이들 혼합비는 황산나트륨 100중량부에 대해 무수석고 100 내지 200중량부, 메타규산나트륨 100 내지 200중량부가 초기강도 발현면에서 적정 배합비로 사료된다.
한편 비교예 1-10은 그 배합비가 실시예 1-2와 동일하나, 비교예 1-10의 경우는 플라이애시와 분쇄조제를 혼합하여 분쇄한 후에 시료제조시 활성화제를 첨가한 경우를 나타내는 것으로, 실시 예 1-2와 대비 초기강도 발현면에서 불리한 결과가 도출되었다. 즉 실시 예 1-2 등과 같이 플라이애시, 활성화제, 분쇄조제를 혼합한 후에 분쇄하도록 하는 것이 균일혼합, 입자표면의 활성화 등에 의해 초기강도의 보강효율이 더욱 증대되는 것을 알 수 있다.
한편 실시 예 1-3의 경우는 실시 예 1-2와 동일한 배합비로 제조하되, 실시 예 1-3에서는 충진제로 탄화칼슘(
Figure 112012099454222-pat00010
)이 플라이애시 100중량부에 대해 2중량부가 더 배합되도록 한 것으로, 실시 예 1-2와 비교하면 초기강도(1일, 7일)의 발현은 유사하나, 장기강도(28일, 91일)의 발현에서 더욱 효과가 좋은 것으로 도출되는 것을 알 수 있다. 이는 탄화칼슘에 의해 생성되는 수산화칼슘이 혼입됨으로써 플라이애시의 중합반응과 함께 포졸란 반응 등의 시너지 효과를 일으킴에 의해 장기강도가 증가하는 것으로 판단된다.
<실험 예 3>
분쇄조제 적정 배합비
하기 표 6에서 보는 바와 같이 상기 실시 예 1-2와 동일하게 배합하되, 분쇄조제로 디에틸렌글리콜(DEG)과 폴리글리콜(PG)의 배합비를 달리하여 시료를 제작하였다.
Figure 112012099454222-pat00012
상기 표 6과 같이 각각 준비된 시료(조성들)를 혼합하여 분쇄를 실시 하였으며, 분쇄속도는 2,000rpm으로 하여 분쇄시간은 10분으로 실험을 진행하였다. 그 결과가 도 1에 도시되고 있는 바, 분쇄조제의 혼합량을 증가시킴에 따라 입도와 입도함량이 좋아지는 것을 알 수 있다. 비교예 2-3(3)과 실시예 2-1(4)을 비교하면, 동일량의 분쇄조제를 배합하는 경우 실시 예 2-1(4)과 같이 디에틸렌글리콜(DEG)과 폴리글리콜(PG)을 혼합해서 분쇄조제로 사용하는 경우가 분쇄효율이 더 좋아지는 것을 알 수 있다. 또한, 실시 예 2-2(5)와 비교예 2-4(6)의 경우를 비교하면 실시 예 2-1(4)보다 분쇄효율이 좋아지는 것을 알 수 있으나, 비교예 2-4(6)의 경우 분쇄조제 첨가량을 늘리더라도 분쇄효율이 거의 동일한 것을 알 수 있다. 따라서 최적의 분쇄조제 배합비는 플라이애시 100중량부에 분쇄조제 0.03중량부로 배합하되, 분쇄조제는 디에틸렌글리콜(DEG):폴리글리콜(PG)=2:1의 중량비로 배합되는 것이 분쇄효율면에서 가장 바람직한 것을 알 수 있다.
<실험 예 4>
적정 분쇄시간
하기 표 7은 상기 실시예 2-2와 동일하게 배합하여 분쇄시간을 달리하여 비표면적을 측정한 실험결과를 도시하고 있다. 하기 표 7에서 보는 바와 같이 분쇄시간이 길어질수록 비표면적이 증가하는 것을 알 수 있다.
Figure 112012099454222-pat00013
하기 표 8은 상기 실시예 2-2와 동일하게 배합하여 분쇄시간을 달리하여 시료를 제작한 것으로, 각각의 시료에 대해 압축강도와 슬럼프플로우를 측정한 결과값을 나타내고 있다.
Figure 112012099454222-pat00014
상기 표 7 및 표 8에서 보는 바와 같이 분쇄시간을 길게 할수록 비표면적이 증가하여 압축강도가 증가하는 것을 알 수 있으나, 분쇄시간을 15분으로 하는 경우 비표면적인 5,504㎠/g으로 슬럼프플로우가 현저히 저하되는 것을 알 수 있다. 따라서 강도 및 시공성을 고려하여 적정의 분쇄시간은 3 내지 10분인 것을 알 수 있다.
<실험 예 5>
시멘트 치환량에 따른 압축강도
하기 표 9는 상기 실시예 2-2와 동일하게 배합하고, 분쇄시간을 10분으로 하여 개질된 혼화재를 이용하여 시멘트 치환율을 달리한 시료를 각각 제작한 후 압축강도를 측정한 결과를 나타낸다.
Figure 112012099454222-pat00015
상기 표 9에서 보는 바와 같이 치환율이 증가할수록 강도가 저하되는 것을 알 수 있으며, 50중량%를 치환하는 경우 강도가 현저히 저하되는 것을 알 수 있다. 즉 10중량%미만으로 치환하는 경우는 자원재활용면에서 의미가 없다고 판단되며, 50중량% 이상 치환하는 경우 강도가 기준치 이하로 저하되는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 혼화재의 경우 적정 치환율은 10중량%이상이며, 50중량%미만인 것으로 판단되고, 최적의 치환율은 자원재활용 및 강도를 고려하여 30중량%인 것으로 판단된다. 결과적으로 기존 플라이애시를 배합하는 경우 초기강도 저하의 문제가 있어 그 치환량이 미미했으나, 본 발명의 경우 플라이애시를 개질함으로써 초기강도를 개선하여 그 치환량을 50중량%미만까지 가능하도록 하여 자원재활용의 면에서 유리한 장점이 제시되는 것이다.
<실험 예 6>
시멘트 치환량에 따른 염해저항성
하기 표 10은 상기 실험예 5와 동일하게 시료를 각각 제작한 후 염해저항성을 판단하기 위해 확산계수를 측정한 결과를 나타낸다.
Figure 112012099454222-pat00016
상기 표 10에서 보는 바와 같이 본 발명의 경우 플라이애시를 물리적, 화학적으로 개질하여 초기강도를 개선함과 동시에 내구성을 향상시키도록 함에 따라 그 치환량이 50중량%까지는 동결융해에 대한 저항성이 향상되는 것을 알 수 있다.
결과적으로 실험예 5, 6에서 보는 바와 같이 본 발명의 혼화재의 경우 강도 및 내구성을 고려한 적정 치환율은 10중량%이상이며, 50중량%미만인 것으로 판단된다.

Claims (12)

  1. 플라이애시, 활성화제, 분쇄조제를 혼합, 분쇄하여 형성됨을 특징으로 하되, 상기 분쇄조제는, 디에틸렌글리콜(DEG)와 폴리글리콜(PG)의 혼합물인 것을 특징으로 하는 개질 플라이애시 혼화재 조성물.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어,
    상기 활성화제는,
    무수석고, 메타규산나트륨, 황산나트륨의 혼합물인 것을 특징으로 하는 개질 플라이애시 혼화재 조성물.
  4. 제 3항에 있어,
    상기 활성화제는, 황산나트륨 100중량부에 대해 무수석고 100 내지 200중량부, 메타규산나트륨 100 내지 200중량부로 배합됨을 특징으로 하는 개질 플라이애시 혼화재 조성물.
  5. 제 1항에 있어,
    충전제로 탄화칼슘(
    Figure 112014015307016-pat00017
    )이 더 배합되되, 플라이애시 100중량부에 대해 1 내지 3중량부가 더 배합됨을 특징으로 하는 개질 플라이애시 혼화재 조성물.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어,
    중량비로 디에틸렌글리콜(DEG):폴리글리콜(PG)은 2:1인 것을 특징으로 하는 개질 플라이애시 혼화재 조성물.
  8. 제 1항에 있어,
    상기 폴리글리콜(PG)은 에틸렌옥사이드(EO) 함량이 5 내지 15mol이며, 분자량이 125,000 내지 150,000인 것을 특징으로 하는 개질 플라이애시 혼화재 조성물.
  9. 제 1항에 있어서,
    분말도 4,000㎠/g ~ 4,700㎠/g인 플라이애시에 활성화제, 분쇄조제를 혼합, 분쇄시켜 분말도 4,700 ~ 5,300㎠/g인 것을 특징으로 하는 개질 플라이애시 혼화재 조성물.
  10. 제 1항에 있어서,
    시멘트 치환율이 10중량% 이상이면서, 50중량%미만인 것을 특징으로 하는 개질 플라이애시 혼화재 조성물.
  11. 삭제
  12. 삭제
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