KR101436612B1 - Shotcrete binder combination for reducing rebound and dust generation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 리바운드와 분진발생 저감을 위한 숏크리트용 결합재 조성물에 관한 것으로서, 상세하게는 보통 포틀랜드 시멘트와 입도 분급 미립자 시멘트, 고로슬래그 미분말, 석회석 고미분말 및 알칼리 자극제를 조합한 숏크리트용 결합재를 사용함으로써 숏크리트의 점성과 항복응력을 향상시켜 숏크리트의 리바운드와 분진 발생을 저감하고 이를 통해 숏크리트의 경제성 향상과 작업환경을 개선하도록 하는 리바운드와 분진발생 저감을 위한 숏크리트용 결합재 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a shotcrete composition for reducing rebound and dust generation. More specifically, the present invention relates to a shotcrete composition comprising Portland cement, granular fine particle cement, blast furnace slag powder, limestone grit powder and alkali irritant, The present invention relates to a shotcrete composition for shotcrete, which reduces the generation of rebounds and dusts of shotcrete by improving the viscosity and yield stress of the shotcrete, thereby improving the economical efficiency of the shotcrete and improving the work environment.
숏크리트는 강한 공기압을 이용하여 콘크리트를 대상 면에 뿜어 붙이는 공법으로 주로 터널 굴착 후 터널의 안정을 위해 시공되는 지보재로 사용된다.Shotcrete is a method of spraying concrete onto a target surface using strong air pressure. It is mainly used as a support material to stabilize the tunnel after tunnel excavation.
터널 지보재로서 숏크리트는 굴착 직후 지반에 밀착 시공되어 지반의 변형과 이완을 조기에 억제하고 암반의 변형에 대한 지보압력을 제공하게 된다. 따라서 가능한 빠른 시간 안에 지보효과를 발휘할 수 있어야 하며 이를 위해 조기에 강도가 발현될 수 있도록 하고, 굴착면에 밀착될 수 있도록 시공해야 한다.As a tunnel support material, shotcrete is applied close to the ground immediately after excavation to suppress early deformation and relaxation of the ground and provide support pressure for deformation of the rock. Therefore, it is necessary to be able to exhibit the support effect as soon as possible, and to be able to exhibit early strength and to be able to adhere to the excavation surface.
숏크리트에 사용되는 시멘트는 강도를 조기에 발현시킬 필요가 있는 경우에는 조강시멘트를 사용하고, 염분의 영향을 받는 조건에 노출된 경우에는 고로시멘트를 사용하는 것도 가능하지만 대부분 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하고 있는 실정이다.Cement used for shotcrete may be prepared by using crude steel cement when it is necessary to express the strength early, and blast furnace cement when exposed to the conditions influenced by salt, but usually Portland cement is used It is true.
또한 숏크리트 공사는 강한 공기압으로 뿜어 붙이는 과정에서 분진이 발생하여 작업환경이 열악하고, 숏크리트의 일부는 반발력에 의해 리바운드가 발생하게 되며, 이러한 리바운드의 과소에 따라 숏크리트 공사의 경제성이 결정된다고 할 수 있다.In addition, shotcrete construction is dusty in the process of spraying with strong air pressure, and the work environment is poor. Part of the shotcrete is rebounded due to the repulsive force, and the economical efficiency of shotcrete construction is determined by the inadequate rebound .
따라서 숏크리트의 경제성 향상과 작업환경 개선을 목적으로 유동성, 응결, 압축강도 등의 물성을 만족하는 동시에 숏크리트의 리바운드와 분진발생의 저감이 가능한 결합재의 개발이 요구되는 실정이다.Therefore, in order to improve the economical efficiency of shotcrete and to improve the working environment, it is required to develop a binder capable of satisfying physical properties such as fluidity, coagulation and compressive strength, and reducing rebound and dust generation of shotcrete.
본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위한 것으로 보통 포틀랜드 시멘트, 입도분급 미립자 시멘트, 고로슬래그 미분말, 석회석 고미분말, 알칼리 자극제의 조합을 통해 현재 사용 중인 보통 포틀랜드 시멘트보다 유동성, 응결, 압축강도 등의 물성이 우수하면서 점성과 항복응력 등을 향상시켜 리바운드와 분진발생의 저감이 가능하도록 하는 리바운드와 분진발생 저감을 위한 숏크리트용 결합재 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a cement composition which is superior in flowability, coagulation, compressive strength, and the like over ordinary portland cement currently used through a combination of Portland cement, granular classified fine particulate cement, blast furnace slag fine powder, limestone- The present invention provides a binder composition for shotcrete which is excellent in physical properties and improved in viscosity and yield stress to reduce rebound and dust generation and reduce shot dust generation.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,According to an aspect of the present invention,
숏크리트용 결합재의 조성물에 있어서, 보통 포틀랜드 시멘트 59.5~80.5 중량%, 입도 분급 미립자 시멘트 9.0~19.5중량%, 고로슬래그 미분말 7.0~14.0 중량%, 석회석 고미분말 3.0~6.0중량%, 알칼리 자극제 0.5~1.0중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.A composition for a shotcrete, comprising: 59.5 to 80.5% by weight of ordinary Portland cement; 9.0 to 19.5% by weight of classified fine particle cement; 7.0 to 14.0% by weight of blast furnace slag fine powder; 3.0 to 6.0% by weight of limestone red powder; By weight.
여기에서, 상기 입도분급 미립자 시멘트는 분말도 5,000~8,000㎠/g이다.Here, the particle size classified fine particle cement has a powder of 5,000 to 8,000 cm 2 / g.
여기에서 또한, 상기 고로슬래그 미분말은 분말도 4,000~6,000㎠/g이다.Here, the blast-furnace slag fine powder has a powder of 4,000 to 6,000 cm2 / g.
여기에서 또, 상기 석회석 고미분말은 분말도 6,000~10,000㎠/g이다.Here, the limestone ore powder has a powder of 6,000 to 10,000 cm 2 / g.
여기에서 또, 상기 알칼리 자극제는 NaOH, Na2CO3, Na2SiO2, Ca(OH)2, Na2SO4 중 어느 하나이다.Here, the alkali stimulant is any one of NaOH, Na 2 CO 3 , Na 2 SiO 2 , Ca (OH) 2 and Na 2 SO 4 .
상기와 같이 구성되는 본 발명인 리바운드와 분진발생 저감을 위한 숏크리트용 결합재 조성물에 따르면, 입도분급 미립자 시멘트와 고로슬래그 미분말, 석회석 고미분말, 알칼리 자극제의 조합을 통해 유동성이 유사한 수준에서 점성과 항복응력을 개선하여 리바운드, 탈락 및 분진발생 저감 등의 이점이 있고, 또한 숏크리트의 응결 촉진, 압축강도 증진 등의 추가적인 이점이 있다.According to the binder composition for shotcrete of the present invention having the above-described rebound and reducing dust generation, viscosity and yield stress at a similar level of fluidity can be obtained through the combination of particle size classified fine particle cement, fine blast furnace slag powder, limestone powder and alkali irritant There is an advantage such as rebound, dropout and reduction of generation of dust, and additionally, there is an additional advantage such as acceleration of the condensation of the shotcrete and improvement of the compressive strength.
이하, 본 발명에 따른 리바운드와 분진발생 저감을 위한 숏크리트용 결합재 조성물을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the binder composition for shotcrete for reducing rebound and dust generation according to the present invention will be described in detail as follows.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intentions or customs of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
본 발명에 따른 리바운드와 분진발생 저감을 위한 숏크리트용 결합재 조성물은 보통 포틀랜드 시멘트, 입도분급 미립자 시멘트, 고로슬래그 미분말, 석회석 고미분말, 알칼리 자극제를 포함한다.The binder composition for shotcrete for reducing rebound and dust generation according to the present invention usually includes Portland cement, fine particle cement granule, fine powder of blast furnace slag, limestone powder, and alkali irritant.
상기 조성물은 보통 포틀랜드 시멘트 59.5~80.5 중량%, 입도 분급 미립자 시멘트 9.0~19.5중량%, 고로슬래그 미분말 7.0~14.0 중량%, 석회석 고미분말 3.0~6.0중량%, 알칼리 자극제 0.5~1.0중량%로 이루어진다.The composition is usually composed of 59.5 to 80.5% by weight of Portland cement, 9.0 to 19.5% by weight of classified fine particle cement, 7.0 to 14.0% by weight of blast furnace slag powder, 3.0 to 6.0% by weight of limestone grit powder, and 0.5 to 1.0% by weight of alkali irritant.
먼저, 보통 포틀랜드 시멘트는 59.5~80.5 중량%를 혼합하는 것이 바람직하다.
First, it is preferable to mix 59.5 to 80.5% by weight of ordinary portland cement.
그리고, 입도분급 미립자 시멘트는 9.0~19.5 중량%를 혼합하는 것이 바람직하며, 9.0 중량% 미만으로 사용하게 되면 점성 및 항복응력의 개선에 큰 효과가 없고, 19.5 중량% 초과하여 사용하게 되면 초기강도 및 점성은 증가하지만 유동성이 저하된다. 이때, 입도분급 미립자 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트의 분쇄공정에서 사이클론 분리기 백필터(bag filter)에 의하여 포집된 것으로 분말도 5,000~8,000㎠/g 로서 보통 포틀랜드 시멘트보다 비표면적이 크고 초기강도가 높은 시멘트로서 본 발명에서는 점성과 항복응력의 증진 및 초기강도 증진을 목적으로 사용한다.
Particulate fine particulate cement is preferably mixed with 9.0 to 19.5 wt%, and if it is used in an amount of less than 9.0 wt%, the viscosity and yield stress are not greatly improved. If it is used in excess of 19.5 wt% The viscosity increases but the fluidity decreases. Particulate fine particulate cement is usually collected by a cyclone separator bag filter in the milling process of portland cement. It has a specific surface area of 5,000 ~ 8,000 ㎠ / g and higher initial strength than ordinary portland cement. In the present invention, it is used for the purpose of improving viscosity and yield stress and improving initial strength.
또한, 고로슬래그 미분말은 7.0~14.0 중량%를 사용하는 것이 바람직하며, 7.0 중량% 미만으로 사용하게 되면 유동성 향상에 큰 효과가 없고, 14.0 중량%를 초과하여 사용하게 되면 초기강도가 저하된다. 이때, 고로슬래그 미분말은 제철 및 제강과정에서 발생되는 고로슬래그를 일정한 분말도로 분쇄한 것으로 자체적으로는 수경성을 가지고 있지 않지만 시멘트와 같은 알칼리성 재료와 공존하면 수경성을 갖는 잠재수경성 재료로 시멘트에 가장 근접한 재료로 인식되고 있다. 슬래그 미분말의 잠재수경성 반응은 보통 7일 이후부터 개시하여 장기간에 걸쳐 강도발현에 기여하므로 초기강도는 다소 저하되지만, 장기강도는 증가된다. 또한, 고로슬래그 미분말은 초기 반응성이 시멘트에 비하여 매우 작기 때문에 고로 슬래그 미분말을 치환하게 되면 혼합 단계에서 소요의 유동성 확보를 위한 고성능 감수제 첨가량의 저감과 산업부산물의 재활용에 따른 경제적 효과를 얻을 수 있고, 시멘트에 대한 중량 치환으로 밀도차이에 따른 결합재의 용적증가로 인하여 작업성 개선의 효과도 얻을 수 있다. 또, 고로슬래그 미분말은 유동성 개선과 잠재수경성 반응에 의한 장기강도 증진 및 공극 충전을 목적으로 사용하는 것으로 분말도 4,000~6,000㎠/g를 갖는 것이 바람직하다.
The blast furnace slag powder is preferably used in an amount of from 7.0 to 14.0% by weight. If the blast furnace slag powder is used in an amount less than 7.0% by weight, the flowability is not greatly improved. If the blast furnace slag powder is used in an amount exceeding 14.0% by weight, In this case, blast furnace slag powder is obtained by pulverizing blast furnace slag produced in steel making and steel making process with a certain powder. It does not have hydraulic property in itself, but when it is coexisted with an alkaline material such as cement, it is a hydraulically- . The latent hydraulic reaction of the slag fine powder usually starts after 7 days and contributes to the strength development over a long period of time, so that the initial strength is lowered somewhat but the long term strength is increased. In addition, since the blast furnace slag fine powder has a very small initial reactivity than cement, when the blast furnace slag fine powder is substituted, it is possible to obtain economical effect by reducing the amount of the high-performance water reducing agent and securing the recycling of the industrial by- The effect of improving the workability can be obtained owing to the increase in the volume of the binder due to the density difference due to the weight substitution with respect to the cement. Further, the blast furnace slag fine powder is used for improving the fluidity and improving the long-term strength by potential hydraulic reaction and charging the gap, and it is preferable that the powder has a powder viscosity of 4,000 to 6,000 cm 2 / g.
또, 석회석 고미분말은 3.0~6.0 중량%를 사용하는 것이 바람직하며, 3.0 중량% 미만으로 사용하게 되면 점성개선 및 공극 충전효과가 미미하고, 6.0 중량%를 초과하여 사용하게 되면 강도저하가 발생할 수 있다. 이때, 석회석 고미분말은 보통 포틀랜드 시멘트 제조공정 중에서 원료의 분쇄 및 예비가열(Pre-heating)공정에서 발생되는 비산분진을 백필터로 포집한 것으로 분말도 6,000~10,000㎠/g이다. 본 발명에서는 석회석 고미분말의 고분말도로 인한 미립자 충전효과와 점성 개선을 목적으로 사용한다.
It is preferable to use 3.0 to 6.0% by weight of the limestone ore powder. If it is used in an amount of less than 3.0% by weight, improvement in viscosity and void filling effect will be insignificant. If it is used in excess of 6.0% have. In this case, the limestone gum powder is collected by a bag filter in the pulverization and pre-heating process of the raw material in the Portland cement manufacturing process, and the powder is 6,000 ~ 10,000㎠ / g. In the present invention, it is used for the purpose of improving the filling effect and the viscosity of the limestone grit powder due to high solubility of the fine powder.
또, 알칼리 자극제는 0.5~1.0 중량%를 사용하는 것이 바람직하며, 0.5 중량% 미만으로 사용하게 되면 초기강도 증진효과가 부족하고, 1.0 중량%를 초과하여 사용하게 되면 후기강도 저하 및 백화발생의 우려가 있다. 이때, 알칼리 자극제는 NaOH, Na2CO3, Na2SiO2, Ca(OH)2, Na2SO4 중 어느 하나가 사용되는 것이 바람직하다.
The alkali stimulant is preferably used in an amount of 0.5 to 1.0% by weight, and if it is used in an amount of less than 0.5% by weight, the effect of improving the initial strength is insufficient. If the alkali stimulant is used in an amount exceeding 1.0% by weight, . At this time, it is preferable that any one of NaOH, Na 2 CO 3 , Na 2 SiO 2 , Ca (OH) 2 and Na 2 SO 4 is used as the alkali stimulant.
한편, 본 발명에 따른 리바운드와 분진발생 저감을 위한 숏크리트용 결합재 조성물은 고효율 믹서에 의해 균일하게 혼합되는 것이 바람직하다. 고효율 믹서는 일정 각도로 경사진 상태에서 회전하는 외통과 반대 방향으로 회전하는 믹싱 툴에 의하여 강력한 대각선 흐름과 역류 흐름이 발생되어 짧은 시간에 균일한 혼합이 가능하고, 배치식 또는 연속식 운전이 가능한 장치이다. 또 고효율 믹서는 외통 및 바닥 면에 밀착된 스크래퍼가 설치되어 숏크리트용 결합재 조성물의 흐름을 교란하여 혼합을 가속화하고, 숏크리트용 결합재 조성물의 부착방지와 혼합 완료 후 배출이 용이하게 하는 역할을 함으로써 숏크리트용 결합재 조성물의 분산성과 균질성을 극대화하여 품질향상을 도모할 수 있다.
Meanwhile, it is preferable that the binder composition for shotcrete for reducing rebound and dust generation according to the present invention is uniformly mixed by a high-efficiency mixer. The high-efficiency mixer has a mixing tool that rotates in the opposite direction to the rotating outer cylinder while being inclined at a certain angle, so that a strong diagonal flow and a countercurrent flow are generated so that uniform mixing is possible in a short time, Device. In addition, the high-efficiency mixer is provided with a scraper which is in close contact with the outer cylinder and the bottom surface to accelerate the mixing by disturbing the flow of the binder composition for shotcrete, and prevent the attachment of the binder composition for shotcrete, It is possible to maximize the dispersibility and homogeneity of the binder composition to improve the quality.
《실시예》&Quot; Example &
이하, 본 발명의 실시예에 따른 리바운드와 분진발생 저감을 위한 숏크리트용 결합재 조성물을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a shotcrete composition for reducing rebound and dust generation according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
표 1은 본 발명의 결합재 비율 변화에 따른 3가지 실시예와 비교예를 나타낸 것이다.Table 1 shows three examples and comparative examples according to the change of the binder ratio of the present invention.
표 1에서 OPC는 보통 포틀랜드 시멘트, FC는 입도분급 미립자 시멘트, BS는 고로슬래그 미분말, Mixcon은 석회석 고미분말, A는 알칼리 자극제를 의미한다.In Table 1, OPC refers to Portland cement, FC refers to granular fine particle cement, BS refers to blast furnace slag, Mixcon refers to limestone powder, and A refers to an alkali stimulant.
페이스트 플로는 상기와 같은 혼합비율의 결합재에 대하여 물 30 중량%를 투입하여 혼합한 후 타격 플로 실험을 실시하였다.The paste flow was carried out by mixing 30% by weight of water into the binder in the mixing ratio as described above, and then mixing the mixture.
페이스트 플로 실험결과, 비교예인 보통 포틀랜드 시멘트의 경우는 0분과 15분의 플로 값의 차이가 없는 것으로 나타났고, 3가지 실시예의 경우는 초기 페이스트 플로는 모두 보통 포틀랜드 시멘트와 동등 이상의 플로를 나타냈지만, 15분 후의 페이스트 플로는 다소 저하하여 반응성이 높은 것으로 나타났다. 이는 숏크리트는 수분이내에 타설이 완료되고, 타설 후 높은 항복응력이 요구되는 숏크리트 분야에 있어서는 유효한 결과로 판단된다.
As a result of the paste flow test, it was found that there was no difference between the flow values of 0 and 15 minutes in the case of the ordinary portland cement of the comparative example, and in the case of the three examples, all the initial paste flows exhibited a flow equal to or more than that of the ordinary portland cement, And the paste flow after 15 minutes was slightly lowered to show high reactivity. This is considered to be a valid result in shotcrete field where shotcrete is completed within a few minutes and high yield stress is required after casting.
표 2는 본 발명의 결합재 실시예 3가지를 대상으로 급결제 종류에 따른 물성을 검토하기 위한 실험계획을 나타낸 것이다. Table 2 shows the experimental plan for examining the physical properties of the binder materials according to the type of quick-setting based on the three binder materials of the present invention.
비교예 1과 실시예 1, 2, 3의 결합재는 표 1에 결합재 비율과 동일하다.The binders of Comparative Example 1 and Examples 1, 2, and 3 are the same as the binders in Table 1.
표 2에서 W/B는 물-결합재의 중량비, B:S는 결합재와 잔골재의 중량비를 의미한다. 상기의 결합재를 대상으로 알루미네이트계, 알칼리프리계, 시멘트광물계 급결제를 사용한 경우의 소성점도, 항복응력, 압축강도 등의 물성을 검토하였다.
In Table 2, W / B represents the weight ratio of the water-binding material, and B: S represents the weight ratio of the binder and the fine aggregate. The properties of the above materials such as plastic viscosity, yield stress and compressive strength in the case of using an aluminate-based, alkali-free, cement-mineral quick-setting admixture were examined.
표 3은 위 표 2에 의해 배합한 숏크리트용 모르터의 실험결과를 나타낸 것이다.Table 3 shows the experimental results of the mortar for shotcrete mixed according to Table 2 above.
먼저, 본 발명의 범위에서 제조된 실시예 1,2,3의 결합재를 사용한 숏크리트용 모르터는 급결제의 종류에 관계없이 소성점도와 항복응력이 증가하여 숏크리트의 리바운드와 분진저감에 효과적인 것으로 판단된다.First, the mortar for shotcrete using the binders of Examples 1, 2, and 3 manufactured in the scope of the present invention is considered to be effective for rebound of shotcrete and dust reduction by increasing plastic viscosity and yield stress regardless of the type of quick-setting .
또한 압축강도의 경우는 급결제 종류에 관계없이 초기강도뿐만 아니라 28일 재령에서의 압축강도도 증가하는 것으로 나타났다.In addition, the compressive strength increased not only in the initial strength but also in the ages of 28 days regardless of the type of quick - setting.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific forms thereof, which are to be considered as being limited to the specific embodiments, but on the contrary, the intention is to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. .
Claims (5)
보통 포틀랜드 시멘트 59.5~80.5 중량%, 분말도 5,000~8,000㎠/g인 입도 분급 미립자 시멘트 9.0~19.5중량%, 분말도 4,000~6,000㎠/g인 고로슬래그 미분말 7.0~14.0 중량%, 분말도 6,000~10,000㎠/g인 석회석 고미분말 3.0~6.0중량%, 알칼리 자극제인 Na2SO4 0.5~1.0중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리바운드와 분진발생 저감을 위한 숏크리트용 결합재 조성물.In the composition of the shotcrete binder,
The powdered granular cement is 9.0 to 19.5% by weight and the powder is 4,000 to 6,000 cm < 2 > / g, 7.0 to 14.0% by weight of fine powder of blast furnace slag, 3.0 to 6.0% by weight of a limestone reddish powder having a specific surface area of 10,000 cm < 2 > / g, and 0.5 to 1.0% by weight of an alkali irritant Na 2 SO 4 .
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
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