KR101468898B1 - Rapid hardening cement and concrete composition - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초속경 시멘트 조성물 및 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 콘크리트 조성물은 시멘트 조성물과 골재를 포함하여 이루어지며, 시멘트 조성물은 보통 포틀랜드 시멘트와 혼화재를 포함하여 이루어지되, 보통 포틀랜드 시멘트와 혼화재 사이의 배합 비율은 보통 포틀랜드 시멘트 91~97 중량%와, 혼화재 3~9 중량%로 이루어지고, 혼화재는 티탄석고, 석회석 및 정수오니를 포함하여 이루어진 것에 특징이 있다. The present invention relates to a rapid curing cement composition and a concrete composition.
The concrete composition according to the present invention comprises the cement composition and the aggregate, and the cement composition usually comprises the Portland cement and the admixture. The blending ratio between the Portland cement and the admixture is usually 91 to 97% by weight of the Portland cement, And 3 to 9% by weight of an admixture, and the admixture is characterized by comprising titanium gypsum, limestone and water sludge.
Description
본 발명은 토목 및 건축재료로 사용되는 시멘트에 관한 것으로서, 특히 경화 속도가 빨라 초기 재령에 높은 압축강도를 나타내는 초속경 시멘트 조성물에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a cement used as civil engineering and building materials, and more particularly to a quick-setting cement composition exhibiting a high compression strength at an early age due to a high curing rate.
초속경 시멘트 또는 조강시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트에 보크사이트, 카올린, 형석 등을 첨가하여 클링커를 만들고, 이 클링커에 무수 석고, 반수 석고 등을 첨가하여 분쇄한 시멘트를 말한다. 초속경 시멘트를 사용한 콘크리트는 매우 빠르게 경화되어 재령 2~3시간 내에 200~300kgf/cm2 정도의 높은 압축강도를 나타내게 된다. 이에 초속경 시멘트는 긴급 보수, 보강공사 등에 주로 사용된다. Rapid-speed cement or crude steel cement refers to cement obtained by adding clinker to portland cement by adding bauxite, kaolin, fluorite, etc., and adding anhydrous gypsum, half gypsum, etc. to the clinker. Concrete using ultra fast cement hardens very rapidly and shows high compressive strength of 200 ~ 300kgf / cm 2 within 2 ~ 3 hours of age. Therefore, quick-speed cement is mainly used for emergency repair and reinforcement work.
초속경 시멘트는 수화과정에서 형성되는 C3S의 양이 대략 46% 정도로 보통 43% 정도의 양으로 형성되는 보통 포틀랜드 시멘트의 보다 매우 높다. 반면 초속경 시멘트는 수화과정에서 형성되는 C2S 양이 2.3% 정도에 불과하여, 보통 포틀랜드 시멘트의 C2S의 양 27.9%에 비하여 현저하게 낮다. Rapid-speed cement is much higher than ordinary portland cement, which is formed in an amount of about 43%, which is about 46% of the amount of C 3 S formed in the hydration process. On the other hand, the amount of C 2 S formed in the hydration process is only 2.3%, which is significantly lower than the amount of C 2 S in the portland cement.
C3S의 양이 많으면 초기의 수화반응이 빠르기 때문에 속경성이 나타나지만, 급격한 수화반응으로 인하여 추후 건조수축 및 균열이 발생하는 문제점이 있다. 이에 초속경 시멘트로서의 속경성을 유지하면서도, 수화과정에서의 발열량을 낮추어 건조수축이나 균열로 인하여 장기강도가 저하되는 문제를 보완할 필요가 있다. When the amount of C 3 S is large, the initial hydration reaction is rapid, so that rapid hardening occurs. However, there is a problem that drying shrinkage and cracking occur due to a rapid hydration reaction. Therefore, it is necessary to compensate for the problem that the long-term strength is lowered due to drying shrinkage or cracking by lowering the calorific value in the hydration process while maintaining the quickness as the quick-speed cement.
한편, 시멘트나 콘크리트 제조시 통상적으로 실리카 흄, 플라이 애쉬, 고로슬래그 등의 재료들이 혼화재로서 많이 사용되고 있다. 혼화재는 산업부산물을 활용하여 상대적으로 고가인 시멘트를 대체하므로 경제성은 물론 자원 재활용에 기여한다. On the other hand, materials such as silica fume, fly ash and blast furnace slag are commonly used as admixtures when manufacturing cement or concrete. Admixtures replace industrial cement due to industrial byproducts, contributing to economic and resource recycling.
나아가, 혼화제는 강도 발현, 화학저항성 증대, 콘크리트 수화열 저감을 통한 등 내구성 향상에도 기여하는 것으로 확인되어 기능성 콘크리트 제조에 있어 사용실적이 늘어나고 있는 추세이다. 이에 초속경 시멘트에서 속경성을 유지하면서도 수화열을 저감시킬 수 있는 기술과 관련하여, 새로운 혼화재의 첨가를 통한 문제 해결을 고려할 필요가 있다.
[선행기술문헌]
한국등록특허 10-0842685Furthermore, it has been confirmed that the admixture contributes to enhancement of durability through the development of strength, increase of chemical resistance, reduction of heat of hydration of concrete, and so on. Therefore, it is necessary to consider the problem solving through the addition of new admixture in relation to the technology that can reduce the hydration heat while maintaining the rapidity in the cement at the first speed.
[Prior Art Literature]
Korean Patent No. 10-0842685
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 혼화재를 이용하여 속경성 시멘트로서의 조기강도를 그대로 유지하면서도 수화열을 저감시켜 건조수축이나 균열이 발생하지 않아 장기강도가 안정적으로 보장되는 초속경 시멘트를 제공하는데 그 목적이 있다. Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a quick curing cement which is capable of maintaining hydration heat, It has its purpose.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초속경 시멘트 조성물은, 보통 포틀랜드 시멘트와 혼화재를 포함하여 이루어지는 것으로서, 상기 보통 포틀랜드 시멘트와 혼화재 사이의 배합 비율은, 상기 보통 포틀랜드 시멘트 91~97 중량%와, 혼화재 3~9 중량%로 이루어지며, 상기 혼화재는 티탄석고, 석회석 및 정수오니를 포함하여 이루어진 것에 특징이 있다. In order to attain the above object, the present invention provides a rapid-curing cement composition comprising ordinary Portland cement and an admixture, wherein the mixing ratio of the ordinary Portland cement to the admixture is from 91 to 97% by weight of the ordinary Portland cement, And 3 to 9% by weight of an admixture, and the admixture is characterized by comprising titanium gypsum, limestone, and water sludge.
본 발명에 따르면, 상기 혼화재는 상기 티탄석고는35~45 중량%, 상기 석회석은 25~35 중량%, 건조된 양을 기준으로 상기 정수오니는 25~35 중량%의 비율로 혼합된다. According to the present invention, the admixture is mixed at a ratio of 35 to 45 wt% of the titanium gypsum, 25 to 35 wt% of the limestone, and 25 to 35 wt% of the purified sludge based on the dried amount.
그리고, 상기 혼화재는 가열을 통해 소성처리하되, 상기 티탄석고와 석회석은 소성 전 건조 과정을 미리 거치며, 상기 정수오니는 수분이 함유된 상태로 소성하는 것이 바람직하며, 상기 혼화재를 소성할 때의 온도는 600~1350℃의 범위이다. Preferably, the admixture is sintered through heating, wherein the titanium gypsum and the limestone are preliminarily subjected to a drying process before firing, and the purified sludge is preferably sintered in a state containing water, and the temperature Is in the range of 600 to 1350 ° C.
본 발명의 일 실시예에서 상기 정수오니에는 수분이 70~80 중량%의 비율로 함유되어 있다. In one embodiment of the present invention, the water sludge contains water at a ratio of 70 to 80% by weight.
한편, 본 발명에 따른 콘크리트 조성물은 시멘트 조성물과 골재를 포함하여 이루어지는 것으로서, 시멘트는 상기한 조성의 초속경 시멘트 조성물인 것에 특징이 있다. Meanwhile, the concrete composition according to the present invention comprises a cement composition and an aggregate, and the cement is characterized by being a cement composition having the above-described composition.
본 발명에 따른 초속경 시멘트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 조성물은 보통 포틀랜드 시멘트에 혼화재를 첨가함으로써, 초기 재령에서 높은 압축강도를 유지함은 물론 건조수축이나 균열 발생이 일어나지 않으므로 장기강도도 높은 수준으로 발현되는 이점이 있다. The rapid-curing cement composition according to the present invention and the concrete composition using the same provide the advantage that the long-term strength is expressed at a high level because the addition of the admixture to the portland cement maintains high compressive strength at the initial age and does not cause drying shrinkage or cracking .
도 1은 본 발명에서 사용하는 혼화재인 티탄석고와, 정수오니 및 석회석의 성분을 나타낸 표이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에서 사용하는 혼화재의 소성 전 및 소성 후의 현미경 사진이다.
도 4는 티탄석고, 석회석 및 정수오니를 소성 및 분쇄한 후의 혼화재의 화학성분 및 함량을 나타낸 표이다.
도 5는 본 발명에 따른 초속경 시멘트를 이용하여 제조한 콘크리트 시료의 배합표이다.
도 6 및 도 7은 도 5의 표에 따라 제조된 콘크리트 시료에 대한 압축강도를 시험한 결과가 나타나 있는 표와 그래프이다.
도 8은 도 5의 시료1 내지 시료 3의 수화열을 측정한 결과가 나타나 있는 표이다. BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a table showing components of titanium gypsum, purified water sludge and limestone, which are admixtures used in the present invention.
2 and 3 are photomicrographs of the admixture used in the present invention before and after firing.
4 is a table showing chemical components and contents of the admixture after calcining and pulverizing titanium gypsum, limestone, and water sludge.
FIG. 5 is a table showing the concrete samples prepared using the ultra fast cement according to the present invention.
6 and 7 are tables and graphs showing the results of testing the compressive strength of concrete specimens prepared according to the table of FIG.
8 is a table showing the results of measurement of the heat of hydration of the
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 초속경 시멘트 조성물에 대하여 더욱 상세히 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a quick-setting cement composition according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 초속경 시멘트 조성물은 시멘트와 혼화재를 포함하여 이루어진다.The quick-setting cement composition according to the present invention comprises cement and an admixture.
본 발명에서 시멘트는 속경성을 발현하기 위해 다른 재료들을 첨가한 것이 아니라, 일반적으로 사용하는 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)를 사용한다. In the present invention, the cement uses ordinary Portland cement (OPC) generally used instead of adding other materials in order to develop quick-setting properties.
그리고 본 발명에서는 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하면서도 속경성을 발현하기 위해 혼화재를 사용한다. 본 발명에서 사용하는 혼화재는 본 출원인에 의해 고로슬래그 시멘트의 초기 강도를 높이기 위해 개발된 것이다. 즉, 고로슬래그 시멘트의 경우 장기 압축강도는 매우 우수한 반면, 초기 압축강도가 매우 낮아 공사 기간이 길어지는 등의 문제가 있었다. 본 출원인은 고로슬래그 시멘트의 초기 압축강도를 올리고자 혼화재를 개발하여 고로슬래그 시멘트의 단점을 보완하였다. In the present invention, an admixture is used in order to express a quick hardness while using usually portland cement. The admixture used in the present invention has been developed by the present applicant to increase the initial strength of the blast furnace slag cement. That is, the blast furnace slag cement has excellent long-term compressive strength, but the initial compressive strength is very low, and thus the construction period is long. The Applicant has improved the initial compressive strength of blast furnace slag cement and developed a blend of blast furnace materials to compensate for the disadvantages of blast furnace slag cement.
본 출원인은 본 혼화재를 보통 포틀랜드 시멘트에 단독으로 적용한 결과, 보통 포틀랜드 시멘트가 매우 빨리 경화되면서 초기 재령에서 압축강도가 높게 형성되는 것을 확인하였으며, 더 나아가 초속경 시멘트의 문제로 지적되었던 높은 수화열에 따른 건조수축 및 균열이 발생되지 않음을 발견하였다. The Applicant has found that the Portland cement is usually cured very quickly and that the compressive strength is high at the initial age as a result of applying the admixture alone to ordinary Portland cement. In addition, it has been confirmed that the cement with high hydration heat Drying shrinkage and cracking did not occur.
이에 본 혼화재를 보통 포틀랜드 시멘트에 첨가하여 속경성 및 장기강도 우수성을 확보한 것이다. 본 발명에서 사용하는 혼화재는 티탄석고, 석회석 및 정수오니로 이루어진다. This admixture is usually added to portland cement to ensure the superiority of quick-setting and long-term strength. The admixture used in the present invention is composed of titanium gypsum, limestone, and water sludge.
도 1의 표에는 본 발명에서 사용하는 혼화재인 티탄석고와, 정수오니 및 석회석의 성분이 나타나 있다. The table in Fig. 1 shows the components of titanium gypsum, purified water sludge and limestone, which are admixtures used in the present invention.
티탄석고(titanogypsum)는 황산법으로 산화 티탄를 제조할 때 부산물로 생성되는 화학 석고이다. Titanogypsum is a chemical gypsum produced as a byproduct when titanium oxide is produced by the sulfuric acid method.
본 발명의 일 실시예에서 사용하는 티탄석고의 경우 황의 산성을 석회로 중화시키는 화학반응 공정에서 발생되는 부산물로서, 개략적 성분함량은 도 1의 표에 나타난 바와 같다. 즉, SiO2 2.1 중량%, Al2O3 0.7 중량%, Fe2O3 1.0중량%, CaO 39.2 중량%, MgO 0.5 중량%, SO3 54.3 중량%, K2O 0.1 중량%, TiO2 1.7 중량%로 이루어진다. In the case of titanium gypsum used in one embodiment of the present invention, byproducts generated in a chemical reaction process of neutralizing the acidity of sulfur with lime are shown in the table of FIG. That is, SiO 2 2.1 wt%, Al 2 O 3 0.7 wt.%, Fe 2 O 3 1.0% by weight, CaO 39.2% by weight, MgO 0.5% by weight, SO 3 54.3 wt%, K 2 O 0.1% by weight, TiO 2 1.7 By weight.
상기한 바와 같이, 티탄석고는 SO3의 함량이 54.3 중량%, CaO의 함량이 39.2중량%로서 매우 높다. 따라서 C3A 계열 및 알카리 함유량이 많은 시멘트에 티탄석고가 과량 혼합되는 경우 시멘트의 응결이 너무 빨라지고, 너무 적게 첨가되는 경우 응결이 지연되고 시멘트가 과팽창되는 문제가 있다. 이에 본 발명의 일 실시예에서는 티탄석고를 35~45 중량%의 비율로 혼화재에 혼합한다. As described above, the content of SO 3 and the content of CaO in titanium gypsum are as high as 54.3 wt% and 39.2 wt%, respectively. Therefore, if excessive amount of titanium gypsum is mixed with cement having a high content of C 3 A series and alkali, the cement becomes too fast, and if too little is added, there is a problem that the cement is delayed and the cement is over-expanded. Thus, in one embodiment of the present invention, titanium gypsum is mixed into the admixture at a ratio of 35 to 45 wt%.
그리고, 본 발명에서 사용하는 석회석의 경우, 도 1의 표에 나타난 바와 같이, CaO 성분이 96.7 중량%로 압도적인 비율을 차지하며, 티탄석고 및 물과 함께 혼합되는 경우 빠른 수화반응을 통해 시멘트의 초기 강도를 증진시키는 역할을 하는 것으로 실험을 통해 확인되었다. 그리고 CaO 성분은 시멘트 내에서 지속적으로 수화반응을 일으키는데, 특히 시멘트의 초기 강도를 증대시키는 작용을 한다.In the case of limestone used in the present invention, as shown in the table of FIG. 1, the CaO component occupies an overwhelming proportion of 96.7% by weight, and when mixed with titanium gypsum and water, It was confirmed through experiment that it plays a role to promote initial strength. In addition, the CaO component causes hydration reaction continuously in the cement, and especially enhances the initial strength of the cement.
또한, 본 발명에서 사용하는 정수오니는 정수처리장에서 생물학적 처리를 통해 발생하는 부산물로서, 도 1의 표에 나타난 바와 같이, SiO2와 Al2O3의 함량이 각각 46.6 중량% 및 39.7 중량%로 높다. SiO2는 주로 시멘트의 장기 강도 발현에 기여하며, Al2O3는 시멘트의 초기 강도 발현에 기여한다.As shown in the table of Fig. 1, the purified sludge used in the present invention is a by-product generated through a biological treatment in a water treatment plant, and the contents of SiO 2 and Al 2 O 3 are 46.6 wt% and 39.7 wt% high. SiO 2 mainly contributes to the long-term strength development of cement, and Al 2 O 3 contributes to the initial strength development of cement.
본 발명에서는 석회석과 정수오니를 각각 25~35 중량%의 비율로 혼합하여, 시멘트의 초기 강도 및 장기 강도가 모두 일정 수준 이상으로 발현되도록 한다. In the present invention, limestone and water sludge are mixed at a ratio of 25 to 35 wt%, respectively, so that the initial strength and the long-term strength of the cement are all expressed at a certain level or more.
정수오니는 탁질과 수산화알루미늄이 주성분인데 본 실시예에서 사용하는 정수오니는 수분이 70~80%의 범위로 함유되어 있다. 위에서 정수오니를 25~35중량%의 범위로 혼화재에 혼합한다고 하는 것의 의미는 수분을 제거한 상태의 건조량을 기준으로 하는 것이다. 본 실시예에 따른 혼화재를 제조하는 공정에서는 정수오니를 건조하지 않고 수분을 함유한 상태로 그대로 소성을 진행하므로, 실제 정수오니의 첨가량은 수분의 중량을 합하여 계산된다. The purified sludge is mainly composed of a turbidity and aluminum hydroxide, and the purified sludge used in this embodiment contains water in a range of 70 to 80%. Means that the sludge mixed with the admixture in the range of 25 to 35% by weight is based on the amount of drying in a state in which moisture is removed. In the step of producing the admixture according to the present embodiment, the sludge is directly fired in a state containing water without drying the sludge sludge, so that the added amount of the purified sludge is actually calculated by adding the weight of water.
한편, 본 발명에서는 상기한 티탄석고, 석회석 및 정수오니를 그대로 사용하는 것이 아니라, 소성 처리를 한다는 데에 중요한 특징이 있다. On the other hand, in the present invention, the above titanium gypsum, limestone, and purified water sludge are not used as they are, but they are important in firing treatment.
즉, 상기한 비율로 티탄석고, 석회석 및 정수오니를 혼합한 상태로 로에 넣고 600~1450℃의 온도로 대략 20~40분 동안 가열한다. 이수석고의 경우 소성을 하는 경우 수분이 증가하는 현상만 나타날 뿐, 시멘트에 혼합하였을 때 특별한 변화를 일으키지 않는다. 그러나, 티탄석고의 경우 소성을 한 후 시멘트에 혼합하는 경우 석회석 및 정수오니와 화학적 반응을 통해 에트린자이트(CSH) 및 C3S를 생성하며, 시멘트의 압축강도를 증진시키는 것으로 확인되었다. That is, the mixture is put into a furnace in the state that the titanium gypsum, limestone, and purified sludge are mixed in the above-mentioned ratio and heated at a temperature of 600 to 1450 캜 for about 20 to 40 minutes. In the case of Lee Suk Seok, only the phenomenon of increase of water is observed in the case of firing, but it does not cause any special change when mixed with cement. However, in the case of titanium gypsum, it was confirmed that when mixed with cement after calcination, it produces etrinite (CSH) and C 3 S through chemical reaction with limestone and water sludge, and improves the compressive strength of cement.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 혼화재에 대한 실험 결과로서, 혼화재를 소성하기 전에 찍은 현미경 사진 및 소성 후에 찍은 현미경 사진이 나타나 있다. FIGS. 2 and 3 are experimental results of the admixture according to the present invention, which shows a microscope photograph taken before firing the admixture and a microscope photograph taken after calcination.
도 2의 소성 전 사진과 도 3의 소성 후 사진을 비교하면, 도 3의 소성 후 현미경 사진에서는 침상으로 에트린자이트가 형성되었음을 알 수 있다. 이렇게 본 발명에 따른 혼화재를 소성하게 되면 에트린자이트 광물이 형성됨으로써 시멘트의 초기 강도를 증진시키게 된다. 또한, 본 발명에 따른 혼화재를 소성하면 혼합제는 강알카리성을 나타내어 슬래그 시멘트의 자극제로서 작용할 수 있다. When the pre-firing picture of FIG. 2 and the post-firing picture of FIG. 3 are compared with each other, it can be seen that etrin zite was formed in the form of a needle in the microphotograph after firing in FIG. Thus, when the admixture according to the present invention is baked, the initial strength of the cement is improved by forming etriniteite mineral. In addition, when the admixture according to the present invention is calcined, the admixture exhibits strong alkalinity and can act as a stimulant of the slag cement.
특히, 본 실험에서 티탄석고를 상대적으로 많이 혼합하는 경우 에트린자이트의 생성이 늘어나는 반면, 티탄석고의 양을 줄이는 경우 에트린자이트의 형성이 줄어드는 것을 확인하였다. 이에 본 발명에서는 시멘트의 초기 강도를 증진시키고자 하는 경우, 티탄석고의 양을 대략 40 중량%로 혼합하며, 정수오니와 석회석은 30 중량%의 비율로 혼합한다. Particularly, in this experiment, it was confirmed that when the amount of titanium gypsum is relatively increased, the amount of ettringite is increased while that of titanium gypsum is decreased. Therefore, in the present invention, when the initial strength of cement is to be improved, the amount of titanium gypsum is mixed at about 40 wt%, and the mixed sludge and limestone are mixed at a ratio of 30 wt%.
에트린자이트의 형성은 특히 시멘트의 초기 강도에 영향을 주므로, 슬래그 시멘트의 초기 강도 발현 저하의 문제를 해결할 수 있을 것으로 기대된다. Since the formation of etrinzite influences the initial strength of the cement, it is expected that the problem of degradation of the initial strength of the slag cement can be solved.
그리고, 본 발명에서 혼화재를 소성할 때, 티탄석고와 석회석의 경우 사전에 건조하는 과정을 거치며, 정수오니는 수분이 함유된 상태 그대로 소성처리 한다. 정수오니는 70~80%의 수분을 함유하고 있으며, 이 수분으로 인하여 티탄석고, 석회석 및 정수오니가 소성과정에서 혼화재로 광물화하는데 기여하기 때문이다. 또한, 티탄석고와 석회석은 105℃의 건조로에서 사전에 건조를 거치면서 수분을 증발시키기 때문에 혼화재의 각 성분별 배합비율을 정확하게 맞출 수 있다. 석회석과 티탄석고의 경우 정수오니와 달리 자체적으로 보유한 수분 함량을 정확하게 측정하기 곤란하므로 건조를 통해 수분을 제외한 상태로 만들어 배합비율을 맞출 수 있다. In the present invention, when the admixture is calcined, titanium gypsum and limestone are pre-dried, and sludge is sintered in a state containing water. The water sludge contains 70 ~ 80% of water, and because of this water, it contributes to the mining of titanium gypsum, limestone and water sludge as an admixture during the firing process. In addition, since the titanium gypsum and limestone are pre-dried in a drying furnace at 105 ° C and moisture is evaporated, the mixing ratio of each component of the admixture can be precisely adjusted. In case of limestone and titanium gypsum, unlike water sludge, it is difficult to accurately measure the moisture content of the waterglass itself.
다른 한편으로 정수오니의 경우 105℃ 정도에서 건조를 하면 악취가 심하게 발생하여 작업 환경은 물론 주변의 민원이 발생할 수 있으며, 소성과정에서 일정량의 수분을 필요로 하므로 정수오니의 함유 수분을 통해 2가지의 문제를 함께 해결한다. On the other hand, in the case of purified water sludge, drying at a temperature of about 105 ° C causes a bad odor, which may cause civil complaints as well as working environment, and requires a certain amount of water in the firing process. The problem is solved together.
도 4에는 티탄석고, 석회석 및 정수오니를 다양한 배합비율로 혼합하여 소성 및 분쇄한 후의 혼화재의 화학성분 및 함량이 나타나 있다. 도 4의 표를 참고하면, 티탄석고와 석회석 및 정수오니를 1:1:1의 범위로 혼합하였을 때와, 4:3:3의 비율로 혼합하였을 때 CaO와 SO3의 함량이 가장 많은 것으로 조사되어, 초기압축강도와 장기압축강도가 고르게 발현되는데 있어서도 최적화된 배합으로 평가된다. FIG. 4 shows the chemical composition and content of the admixture after mixing and calcining the titanium gypsum, limestone and water sludge at various mixing ratios. 4, the contents of CaO and SO 3 are the highest when the mixture of titanium gypsum, limestone and purified water sludge is mixed in a ratio of 1: 1: 1 and a ratio of 4: 3: 3 So that it can be evaluated as an optimal formulation even when the initial compressive strength and the long-term compressive strength are uniformly expressed.
상기한 바와 같은 조성으로 이루어진 혼화재를 시멘트에 첨가하여 시멘트 조성물을 제조하였으며, 이렇게 제조된 시멘트 조성물에 대한 압축강도 실험을 진행하였다. A cement composition was prepared by adding the admixture having the above composition to cement, and the compression strength of the cement composition thus prepared was tested.
실험에서는 3개의 콘크리트 시료를 제조하였다. 1번 시료는 보통 포틀랜드 시멘트를 단독으로 사용한 것이고, 2번 시료는 보통 포틀랜드 시멘트에 혼화재를 7중량%의 범위로 혼합하였고, 3번 시료는 보통 포틀랜드 시멘트에 혼화재를 9중량%로 혼합한 것이다. 물/시멘트비와 모래와 자갈의 배합비율은 도 5의 배합표와 같다. In the experiment, three concrete samples were prepared. The first sample is usually Portland cement alone, the second sample is usually mixed with Portland cement in the range of 7 wt%, and the third sample is usually mixed with Portland cement with 9 wt% of the admixture. The mixing ratios of water / cement ratio and sand and gravel are shown in the table in FIG.
도 5의 배합표에 따른 조성으로 제조된 콘크리트 시료에 대한 압축강도를 측정하였으며, 그 결과가 도 6의 표에 나타나 있다. The compressive strength of concrete specimens prepared with the composition according to the formulation table of FIG. 5 was measured, and the results are shown in the table of FIG.
도 6의 표를 참고하면, 보통 포틀랜드 시멘트를 단독으로 사용한 1번 시료의 경우에 비하여 본 발명에 따라 혼화재를 첨가한 2번 및 3번 시료는 1일 재령에서 압축강도가 50% 이상 높게 나타나 속경성이 발현되는 것을 확인하였다. 그리고 14일 및 28일 재령에서도 2번 및 3번 시료가 1번 시료에 비하여 압축강도가 8~9% 높게 나타나 장기강도도 높게 나타나는 것을 확인하였다. Referring to the table in FIG. 6, the compressive strength of the second and third samples added with the admixture according to the present invention is higher than that of the first sample using ordinary Portland cement alone by more than 50% It was confirmed that hardness was expressed. On the 14th and 28th days, the compressive strength of
본 발명에서 사용하는 혼화재는 원래 고로슬래그 시멘트의 초기 압축강도를 증대시키기 위한 것이었으므로, 보통 포틀랜드 시멘트에 혼합하였을 때 초기 압축강도가 높아지는 것은 당연히 기대되는 사항이다. 중요한 점은 티탄석고, 석회석 및 정수오니로 이루어진 혼화재를 사용하여 속경성을 발현시키는 경우, 높은 수화열이 발생함에 따라 추후 수축저감과 균열이 발생할 수 있다는 것이다. Since the admixture used in the present invention was originally intended to increase the initial compressive strength of the blast furnace slag cement, it is a matter of course that the initial compressive strength increases when mixed with Portland cement. The important point is that when using a mixed material of titanium gypsum, limestone and water sludge to express a quick hardening, subsequent shrinkage reduction and cracking may occur as high hydration heat occurs.
그러나, 본 발명에 따른 초속경 시멘트와 이를 이용한 콘크리트에서는 수축저감과 균열이 발생하지 않고 장기 압축강도가 보장된다는 점이 매우 중요하다. 이는 본 발명에 따른 혼화재를 사용하면 보통의 속경성 시멘트와 달리 높은 수화열이 발생하지 않기 때문이다. However, it is very important that the quick-setting cement according to the present invention and the concrete using the same provide long-term compressive strength without shrinkage reduction and cracking. This is because, when the admixture according to the present invention is used, high hydration heat is not generated unlike ordinary quick hard cement.
도 8의 그래프는 상기 시료1 내지 시료 3의 수화열을 측정한 결과가 나타나 있다. The graph of FIG. 8 shows the results of measurement of the heat of hydration of the
일반적으로 속경성 시멘트의 경우 수화열이 보통 포틀랜드 시멘트에 비하여 높게 나타나야 하지만, 도 8의 그래프에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 초속경 시멘트에서는 수화열이 보통 포틀랜드 시멘트와 유사한 패턴을 그리며 편차가 크지 않음을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 혼화재를 사용하면 속경성이 발현되지만, 수화열이 높지 않아 수축저감이나 균열 저항성이 크다는 것을 알 수 있다. 이 점이 본 발명에 따른 초속경 시멘트의 장기강도가 높게 나타나는 이유이다. As shown in the graph of FIG. 8, the quick-setting cement according to the present invention shows a similar pattern to that of ordinary portland cement, and the variation is not large. Can be confirmed. That is, when the admixture according to the present invention is used, rapid hardening is exhibited, but the heat of hydration is not high, and shrinkage reduction and crack resistance are large. This is the reason why the long-term strength of the ultra fast cement according to the present invention is high.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 초속경 시멘트는 티탄석고, 석회석 및 정수오니를 소성 및 분쇄하여 혼합함으로써, 초기 압축강도가 높게 나타나 속경성이 발현될 뿐만 아니라, 수화열이 높지 않아 장기 압축강도 또한 높게 나타나 기존의 속경성 시멘트의 단점이 보완된다는 이점이 있다. As described above, the quick-speed cement according to the present invention is characterized in that the initial compressive strength is high and the quick hardening is manifested by calcining, pulverizing and mixing the titanium gypsum, limestone and water sludge, It also has the advantage that the disadvantages of the conventional rapid cement are complemented.
또한 본 발명에서 사용하는 티탄석고, 석회석 및 정수오니는 산업부산물을 재활용한 것으로서 친환경적이며, 재료의 원활한 공급이 가능하고, 경제적이라는 이점이 있으므로 건설 및 토목 업계에서 폭넓은 활용이 기대된다. In addition, titanium gypsum, limestone, and water sludge used in the present invention are recycled industrial by-products and are eco-friendly. Since they can provide a smooth supply of materials and are economical, they are expected to be widely used in the construction and civil engineering industries.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation and that those skilled in the art will recognize that various modifications and equivalent arrangements may be made therein. It will be possible. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.
Claims (6)
상기 보통 포틀랜드 시멘트와 혼화재 사이의 배합 비율은, 상기 보통 포틀랜드 시멘트 91~97 중량%와, 혼화재 3~9 중량%로 이루어지며,
상기 혼화재는 티탄석고, 석회석 및 정수오니를 포함하여 이루어지며,
상기 혼화재는 가열을 통해 소성처리하되,
상기 티탄석고와 석회석은 소성 전 건조 과정을 미리 거치며, 상기 정수오니는 수분이 함유된 상태로 소성하는 것을 특징으로 하는 초속경 시멘트 조성물. A rapid curing cement composition comprising a Portland cement and an admixture,
The mixing ratio of the ordinary Portland cement to the admixture is 91 to 97% by weight of the ordinary Portland cement and 3 to 9% by weight of the admixture,
The admixture comprises titanium gypsum, limestone and water sludge,
The admixture is calcined through heating,
Wherein the titanium gypsum and limestone are preliminarily subjected to a drying process before firing, and the purified sludge is fired in a state containing water.
상기 혼화재는 상기 티탄석고는35~45 중량%, 상기 석회석은 25~35 중량%, 건조된 양을 기준으로 상기 정수오니는 25~35 중량%의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 초속경 시멘트 조성물. The method according to claim 1,
Wherein the admixture is mixed in a ratio of 35 to 45 wt% of the titanium gypsum, 25 to 35 wt% of the limestone, and 25 to 35 wt% of the purified sludge based on the dried amount. .
상기 정수오니에는 수분이 70~80 중량%의 비율로 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 초속경 시멘트 조성물. The method according to claim 1,
Wherein the water sludge contains water at a ratio of 70 to 80% by weight.
상기 혼화재를 소성할 때의 온도는 600~1350℃의 범위인 것을 특징으로 하는 초속경 시멘트 조성물. The method according to claim 1,
Wherein the temperature at the time of firing the admixture is in the range of 600 to 1350 ° C.
상기 시멘트는 청구항 1, 청구항 2, 청구항 4 내지 청구항 5 중 어느 하나에 기재된 초속경 시멘트 조성물인 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물. A concrete composition comprising a cement composition and an aggregate,
The concrete composition according to claim 1, wherein the cement is the ultra fast cement composition according to any one of claims 1, 2, and 4 to 5.
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