KR101418635B1 - 고강도 세라 콘크리트 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고강도 세라 콘크리트 및 그 제조 공법에 관한 것으로, 구체적으로는 모래의 비율을 줄이고, 마사토의 사용으로 시멘트 및 자갈의 사용 비율을 늘려 콘크리트 강도를 높이는 것에 관한 것이다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 초고강도의 콘크리트를 위해 시멘트 15 내지 25%, 마사토 15 내지 25부피%, 자갈의 부피 50 내지 70부피%의 비율이며 자갈의 입도는 6~8mm인 것을 특징으로 한다.
그 제조방법은 상기 비율의 콘크리트를 혼화제 강도 증진제 등을 혼합한 콘크리트를 믹서기에 혼합하는 단계;
상기 혼합된 고강도 콘크리트를 온도 20±5℃와, 습도 90~99%로, 양생시간 20시간 이상 24시간 미만 실시하는 습윤 양생단계;
상기 습윤 양생된 콘크리트를 60~80℃인 열수에서 20시간 이상 24시간 미만 열수 양생하는 단계; 및
상기 열수 양생 단계를 거친 경화된 콘크리트를 150~250℃에서 20시간 이상 24시간 미만 실시하는 가열 양생단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고강도 세라 콘크리트 및 그 제조 방법{HIGH STRENTH CONCRETE AND HIGH STRENTH CONCRETE CONSTRUCTION METHOD}

본 발명은 초고강도 세라 콘크리트 및 그 제조 공법에 관한 것으로, 구체적으로는 모래 대신 마사토를 사용하면서 시멘트,마사토, 자갈의 비율의 특징에 의해 강도가 높은 고강도 세라 콘크리트 및 그 제조 공법에 관한 것이다.

콘크리트의 일반적인 조성물은 물, 시멘트, 모래, 강도 증진을 위한 AE제, 유동성 증가를 위한 유동제 또는 혼화제가 들어간다. 이러한 콘크리트는 모래를 필수구성으로 하며 이러한 모래는 콘크리트의 전체 부피% 중 28 내지 32부피%를 차지하는 것이 일반적이다.

콘크리트에 사용되는 모래를 비용 절감을 위해 값이 싼 해사를 사용하는 경우에는 해사에 포함된 염분의 염화작용에 의해 콘크리트 내의 부동태막이 파괴되어 철근을 부식되기 쉬운 상태로 만들며, 그 결과 구조물 열화상태를 촉진시킨다.

이와 같이 해사를 콘크리트에 사용할 때의 모래 사용에 따른 문제점을 보완하기 위해, 준설선에서 세척, 야적장에서 자연강우로 세척, 스프링클러(sprinkler)를 사용하여 세척, 제염제 사용으로 세척을 추가로 실시한 후 사용하고 있다.

따라서, 일반 모래는 가격이 비싸고, 값이 저렴한 해사를 사용하는 경우 염분을 제거하기 위한 추가비용이 발생하는 불편이 따르고 있다..

공개특허 10-1998-0007190호 상기 선행기술에는 마사토를 이용한 콘크리트용 모래의 제조방법 및 이를 위한 제조 장치에 관한 기술이 개시되어 있으나, 마사토를 이용하여 궁극적으로 콘크리트를 제조하는 과정이 개시되어 있지 않다. 콘크리트에 마사토를 사용하는 기술이 개시되어 있다고 하여도, 마사토와 시멘트, 자갈의 비율 및 자갈의 입도에 따라 강도와 방수능력 등의 콘크리트 성질이 달라질 수 있다. 또한, 양생과정의 조건 등에 따라 건축용 콘크리트의 강도가 달라지고, 강도를 높이기 위한 최적 조건이 달라 질 수 있다. 따라서, 상기 선행기술에는 위와 같은 문제점을 해결할 수 있는 구체적인 기술이 개시되어 있지 않아서 고강도 콘크리트의 제조하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 그 목적은 기존의 모래 대신에 마사토를 이용하여 콘크리트를 제조하되, 시멘트와 마사토 및 자갈의 비율을 특정하여 강도 높고 경제적인 콘크리트를 제조할 수 있도록 된 고강도 세라 콘크리트 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 고강도 세라 콘크리트는, 시멘트 15 내지 25부피%, 마사토 15 내지 25부피%, 자갈 50 내지 70부피%이고 자갈의 입도는 6~8mm인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 고강도 세라 콘크리트 제조방법은, 시멘트 15% 내지 25부피%, 마사토 15 내지 25부피%, 자갈의 50 내지 70부피%이고 자갈의 입도는 6~8mm인 콘크리트 조성물을 혼화제 및 강도 증진제를 혼합한 후 콘크리트 믹서기에 넣고 혼합하는 단계

혼합된 콘크리트를 온도 20±5℃와, 습도 90~99%로, 양생시간 20시간 이상 24시간 미만 실시하는 습윤 양생단계;상기 습윤 양생된 콘크리트를 60~80℃인 열수에서 20시간 이상 24시간미만 양생하는 단계; 및 상기 열수 경화된 콘크리트를 150~250℃에서 20시간 이상 24시간 미만 실시하는 가열 양생단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 고강도 세라 콘크리트 및 그 제조 공법에 의하면, 시멘트, 마사토, 자갈의 비율적 특징으로 인해 강도가 높은 콘크리트를 제조할 수 있다.

마사토 이용 콘크리트의 경우 시멘트,마사토,자갈의 비율이 각각 15 내지 25부피%, 마사토 15 내지 25부피% ,자갈 50 내지 70부피%를 사용할 경우, 모래 대신 마사토를 사용하면서 시멘트의 비율을 높일 수 있고, 마사토는 콘크리트의 물풀림 과정에서 콘크리트의 고른 분포를 유도하고 강도를 개선할 수 있는 효과가 있다.

이는, 마사토의 흙성분은 모래에 비해 미세한 크기로 인해 제조 단계에서 물과의 혼합시 기포 발생을 줄일 수 있는 효과가 있기 때문이다.

혼합 과정에서 고른 혼합을 한 경우, 양생 후에 콘크리트의 조직을 조밀하고 단단하게 함으로써 갈라지는 현상을 현저히 감소시킬 수 있다.

이와같은 비율의 콘크리트는 수분 및 갈라짐에 취약한 지하의 공사, 침수 우려 지역의 건물의 건축 및 유지 그 비용 절감에 있어 효과적이다.

또한, 상기 콘크리트의 구성성분 간의 비율이 시멘트 15 내지 25부피% , 마사토 15 내지 25부피%, 자갈 50 내지 70부피%의 비율에 해당하는 경우 일반 콘크리트에 사용되는 자갈 비율인 40부피%에 비해 높은 비율인 60부피%로 콘크리트를 사용할 수 있다.

따라서, 강도를 결정하는 자갈의 비율을 높여 강도 높은 콘크리트를 제조할 수 있는 장점이 있다.

결과적으로 강도증진제를 일반 콘크리트에 비해 60 내지 70부피%만 사용하여도 동일한 효과를 발생할 수 있다.

일반 콘크리트의 강도는 450kgf/㎠에서 500kgf/㎠의 경우를 고강도 콘크리트로 지정하나, 상기 콘크리트의 경우에는 그 이상의 강도를 나타내는 것이 가능하다.

이와 같은 고강도 콘크리트는 고층화, 대형화가 가능하고 구조물에 사용되는 콘크리트의 강도가 증가하여 높은 축력을 부담할 수 있게 되므로 고층화가 가능해지고, 휨에 대한 높은 저향능력을 가져 대형 구조물의 시공이 가능해 진다.

또한, 구조부재의 단면 크기의 감소가 가능하게 되므로 공간을 보다 효율적으로 이용할 수 있게 되며, 전체적인 구조물의 고정하중의 감소에도 기여하게 된다.

압축강도가 500kgf/㎠이상이 되면, 재령16시간에 약 100kgf/㎠이상의 강도 발현 특성을 가지게 되어, 조기탈형이 가능해져 전체적으로 시공시간의 단축이 가능해져서 경제적인 시공이 가능해진다.

콘크리트의 압축강도가 증가하는 경우 중성화 속도는 현저하게 감소되어 이와같은 콘크리트를 사용하여 시공한 건물은 건물의 유지보수 비용이 거의 발생하지 않아 구조물의 내구성이 증진되는 효과가 있다.

이와 같은 고강도 콘크리트는 고수밀성, 내마모성, 고내화학 저항성 등의 특성을 가지게 되므로 이를 이용한 다양한 분야의 적용이 가능해 진다.

따라서, 기둥 및 보의 보수 보강재 고강도 파일 등의 프리캐스트 제품, 인공바위, 하수관, 해양구조물, 초고층타워, 터널의 라이딩재료등 다양하게 이용될 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 고강도 콘크리트 제조 및 제조공정을 설명한다.

본 발명의 고강도 세라 콘크리트는 기본 구성 조성물간의 비율이 시멘트 15 내지 25부피%, 마사토 15 내지 25 부피%, 자갈 50 내지 70부피%를 포함하여 있다.

상기 고강도 세라 콘크리트에서 상기 기본 조성물 외에 추가로 들어가는 혼화제는 공지된 기술과 동일하게 사용되며 이와같은 부피의 변화에 따라 시멘트와 물의 비율이 105 내지 110부피%의 비율로 변화하여 강도조절이 가능하다.

상기한 각각의 조성물들에 대하여 좀 더 구체적으로 살펴보면, 자갈은 입도가 6~8mm정도의 것이 바람직하다.

제조 과정시 사용되는 물은 청정수이어야 하고, 유기 불순물이 들어가지 않은 음용수이여야 한다.

이후, 상기 혼합된 고강도 콘크리트를 온도 20±5℃와, 습도 90~99%로, 양생시간 20시간 이상 실시하는 습윤 양생을 한다.

여기서 물의 양 및 양생과정의 조건에 따라, 유입기포가 발생할 수 있으므로, 이를 최소화하기 위한 이상적인 조건이 습윤 양생 온도가 23℃이고, 습윤 양생 습도는 95%로 하고, 습윤 양생시간 22시간 습윤 양생을 하여야 바람직하다.

이와 같은 습윤양생과정은 콘크리트의 경화 작용을 촉진시켜서 원하는 콘크리트의 충분한 강도를 발현하고 균열이 생기지 않도록 하기 위한 것으로, 타설이 끝난 후 일정한 기간 동안 콘크리트를 적당한 온도 하에서 충분한 습윤상태로 유지하여야 하고, 외부로 부터 상기 조건 외의 유해한 작용을 받지 않도록 하는 것이 중요하다.

또한, 필요한 습윤 양생 기간은 구조물의 종류 시공조건, 입지조건, 환경조건 등 각각의 상황에 따라 달라질 수 있으며, 기온이 올라갈 수록 습윤 양생 기간은 줄어든다.

이후, 상기 습윤 양생된 콘크리트를 온도 60~80℃인 열수에서 20시간 이상 24시간 이내 실시하는 열수 양생하게 된다.

더욱 바람직하게는, 열수 양생온도의 경우 75℃가 가장 적합하며, 80℃ 이상일 경우 강도가 오히려 강도가 낮아지는 현상을 보인다.

마지막으로 상기 열수 양생으로 경화된 콘크리트를 150~250℃에서 20시간 이상 24시간 미만 실시하는 가열 양생하게 된다.

그 외에 혼합 단계에서 강도, 유동성 개선을 위하여 AE제, 유동화제 등을 포함할 수 있으며, 부식 방지를 위하여 방청제 그 외 기포제, 발포제 등의 혼화제를 포함할 수 있다.

여기서 보통 혼화제의 비율은 전체 콘크리트 조성물의 부피 % 중 0.5 ~1.5부피%로 제한하여야 내구성이 뛰어난 콘크리트를 얻을 수 있다,

상기 본 발명에 따른 고강도 세라 콘크리트에서는 강도증진재를 일반적으로 사용하는 비율의 60 내지 70부피%이하를 사용하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

Claims (2)

1. 콘크리트 조성물로서,
   시멘트 15 내지 25부피%, 마사토 15 내지 25부피%, 입도가 6 내지 8mm인 자갈 50 내지 70부피%를 포함하는 조성물로 이루어진 고강도 세라 콘크리트.
   
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