KR101558859B1 - Rapid-hardening and high ductility cement concrete composition and manufacture of therof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 속경성 고연성 시멘트 복합체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 공용 중 기계적 신축이음장치를 제거하고 교량바닥판을 연속화 하기 위한 연결 슬래브(Link Slab)용으로 사용 가능한 속경성 고연성 시멘트 복합체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
More particularly, the present invention relates to a quick-setting high-ductility cement composite which can be used for a connection slab (link slab) for removing a mechanical expansion joint device from a joint, To a high ductility cement composite and a manufacturing method thereof.
신축이음장치는 교량의 교각이나 교대 위에 위치하여 상부구조의 온도변화 등에 의해 발생하는 신축량을 수용하기 위한 장치를 말한다. 교량 구조물의 유지 관리 측면에서 신축이음장치의 파손이 최근에 가장 문제가 되는 요소로 대두되고 있다. 일반적인 파손의 유형으로는 후타 콘크리트의 균열 및 탈락, 신축이음장치의 누수, 신축량 과다로 인한 파손, 유간부족으로 인한 파손, 신축장치 정착부의 파손, 반복적인 충격하중에 의한 피로 파괴, 고무와 강재의 접속부 파손 등 다양한 형태로 발생하고 있다.An expansion joint is a device for accommodating the expansion and contraction caused by the temperature change of the upper structure located on bridge piers or alternations of bridges. In terms of maintenance of the bridge structure, the damage of the expansion joint has recently become the most problematic factor. Typical types of failure include cracking and dropping of after-concrete, leakage of expansion joints, damage due to excessive expansion or contraction, failure due to lack of circulation, breakage of the fusing part of the expansion device, fatigue failure due to repetitive impact load, And breakage of connection part.
신축이음장치 손상 시 교면의 물이 거더와 교량받침으로 유입되어 부식등을 유발하게 되며, 특히 사용이 점증하고 있는 동경방지제와 같은 염화 물질에 의해 오염된 물은 교량 단부 구조 요소들의 열화 문제를 더욱 악화시켜 교량의 수명을 단축 시킬 수 있다.In the event of damage to the expansion joint, the water in the bridge will flow into the girder and bridge support causing corrosion, etc. Especially, the water contaminated by chlorinated materials, The life of the bridge can be shortened.
이와 같이 신축이음장치는 교량 구조물의 수명에 큰 영향을 미치는 요소이지만, 현재 신축이음장치는 손상에 의해 주기적으로 교체를 필요로하는 교량 소모품의 한계를 벗어나지 못하고 있는 실정이다. 이러한 이유로 기술자들은 신축이음장치를 개선하여 신축이음장치 및 교량 구조물의 수명 및 공용기간을 연장시키기 위한 노력을 지속적으로 기울여 왔으나, 그 동안의 노력에 비하여 그 결과는 만족할만 하지 않았다.Although the expansion joint device has a great influence on the lifetime of the bridge structure, the expansion joint device can not exceed the limit of the bridge consumable which is periodically replaced due to the damage. For this reason, engineers have been continuously devoting efforts to improve the expansion joints and bridge structures by improving the expansion joints, but the results have not been satisfactory compared to the efforts made over the years.
이에 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 기존의 신축이음장치를 대체하여, 교량의 유지보수 비용을 절감하고 교량 상부 구조물에서 발생하는 신축량을 수용할 수 있는 연결슬래브용 새로운 고연성 시멘트 복합체의 개발이 필요한 실정이다. As can be seen from FIG. 1, the development of a new high ductility cement composite for connecting slabs, which can replace the existing expansion joints and reduce the maintenance cost of the bridges and accommodate the elongation of the bridge superstructure It is necessary.
한편 변형경화형 시멘트 복합체와 관련하여 종래의 문헌으로는 등록특허 제10-0732865(2007.06.21) 및 제 10-0549724(2006.01.31)를 참조할 수 있다.On the other hand, in relation to the strain hardening type cement composite, references 10-0732865 (2007.06.21) and 10-0549724 (Jan.
상기 문헌들에서는 플라이 애쉬, 고로슬래그 및 실리카흄 등의 포졸란 재료를 사용하여 수화열 발생을 저감하고 장기강도등을 증진시키수 있는 변형경화형 시멘트 복합체를 개시하고 있으나, 이러한 변형경화형 시멘트 복합체는 초기강도발현 및 내구성이 저하되는 특성이 있어, 도로포장 및 교면포장과 같이 여름철 집중호우, 겨울철 폭설 및 중차량의 하중 등 가혹한 사용 환경하에서는 사용하기 어려운 단점이 있다. The above documents disclose a strain hardening type cement composite which can reduce generation of hydration and improve long term strength by using pozzolanic materials such as fly ash, blast furnace slag and silica fume. However, such a strain hardening type cement composite exhibits initial strength and There is a disadvantage that it is difficult to use under severe use environments such as heavy rain in summer, heavy snow in winter and heavy load of heavy vehicles such as road pavement and bridge pavement.
본 발명은 신축이음장치를 대체하여, 교량의 유지보수 비용을 절감하고 교량 상부 구조물에서 발생하는 신축량을 수용할 수 있는 연결슬래브용 새로운 속경성 고연성 시멘트 복합체 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.The present invention aims at providing a new fast-curing, high-ductility cement composite for connecting slabs which can reduce the maintenance cost of bridges and accommodate the amount of elongation occurring in the bridge superstructure, in place of the expansion joint.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.
On the other hand, other unspecified purposes of the present invention will be further considered within the scope of the following detailed description and easily deduced from the effects thereof.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해 다음의 해결 수단을 제공한다. The present invention provides the following solutions to solve the above problems.
본 발명은 속경성 시멘트를 포함하는 시멘트 복합체에 있어서, 상기 속경성 시멘트 100중량부에 대하여 플라이애쉬 100~120 중량부, 규사 70~90 중량부, 폴리머 5~8 중량부, 증점제 0.05~0.15 중량부, 물 50~70 중량부, 상기 플라이애쉬 100 중량부에 대하여 포졸란 반응 촉진제인 수산화 칼슘 5~15 중량부, 상기 속경성 시멘트, 플라이애쉬 및 수산화칼슘 100 중량부에 대하여 감수제 4~6 중량부 및 상기 시멘트 복합체 100 용적부에 대하여 폴리비닐알콜(PVA)섬유 1~3 용적부를 포함하여 구성되며, 상기 폴리머는 스티렌, 부타디엔, 아크릴, 에폭시, 메틸메타크릴레이트(MMA), 폴리에스터, 폴리아크릴산에스테르(PAE) 및 에틸렌초산비닐(EVA) 중에서 선택된 어느 하나 이상이며, 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제이며, 상기 증점제는 폴리아크릴계, 메틸셀룰로오스계, 폴리사카라이드계, 폴리알킬렌옥사이드 및 폴리알킬렌글리콜알킬에테르 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 속경성 고연성 시멘트 복합체를 제공할 수 있다.The present invention relates to a cementitious composite comprising a fast cement, wherein 100 to 120 parts by weight of fly ash, 70 to 90 parts by weight of silica sand, 5 to 8 parts by weight of a polymer, 0.05 to 0.15 parts by weight of a
본 발명의 일 실시예에서 상기 속경성 시멘트는 분말도 5,000~7,000 cm2/g인 아윈계 속경성 시멘트 이며, 상기 플라이애쉬는 분말도 3,000~4,500 cm2/g이고 밀도가 1.95 g/cm3 이상이며,상기 규사는 입경 90 ~ 170 ㎛일 수 있다. In the In one embodiment of the present invention a rigid cement fineness 5,000 ~ 7,000 cm 2 / g of O is in a rigid cement wingye, the fly ash fineness 3,000 ~ 4,500 cm 2 / g and a density of 1.95 g / cm 3 And the silica sand may have a particle diameter of 90 to 170 탆.
또한, 본 발명은 속경성 시멘트를 포함하는 시멘트 복합체의 제조방법에 있어서, 상기 속경성 시멘트, 속경성 시멘트 100 중량부에 대하여 플라이애쉬 100~120 중량부, 규사 70~90 중량부 및 메틸셀룰로스계 증점제 0.05~0.15 중량부 및 상기 플라이애쉬 100 중량부에 대하여 포졸란 반응 촉진제인 수산화 칼슘 5~15 중량부를 혼합기에 투입하여 건비빔하는 단계; 상기 건비빔 단계이후 상기 혼합기에 속경성 시멘트 100 중량부에 대하여 폴리머 5~8 중량부 및 상기 속경성 시멘트, 플라이애쉬 및 수산화칼슘 100 중량부에 대하여 폴리카본계 감수제 4~6 중량부를 투입하여 교반하는 제 1교반단계; 및 상기 제 1교반 이후 상기 혼합기에 상기 시멘트 복합체 100 용적부에 대하여 폴리비닐알콜(PVA)섬유 1~3 용적부를 투입하여 제 2교반하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 속경성 고연성 시멘트 복합체의 제조방법을 제공할 수 있다.
The present invention also provides a method of producing a cementitious composite comprising a quick-hard cement, wherein 100 to 120 parts by weight of fly ash, 70 to 90 parts by weight of silica sand, 0.05 to 0.15 part by weight of a thickener and 5 to 15 parts by weight of calcium hydroxide as a pozzolanic reaction promoter to 100 parts by weight of the fly ash, After the dry-booming step, the mixer is charged with 5 to 8 parts by weight of polymer relative to 100 parts by weight of the quick-curing cement, and 4 to 6 parts by weight of the polycarbonate-based water-repellent to 100 parts by weight of the quick-setting cement, fly ash and calcium hydroxide, A first stirring step; And a second stirring step of adding 1 to 3 parts by volume of polyvinyl alcohol (PVA) fiber to the mixer after the first agitation with respect to the volume of the
본 발명에 따른 시멘트 복합체는 조기발현강도와 염화물에 대한 침투저항성이 높을 뿐만 아니라 온도, 건조수축 등에 의하여 교량 상부구조물에서 발생하는 신축량을 수용할 만한 연성능력을 갖고 있어 기존이 신축이음장치를 대체하여 연결슬래브용으로 사용가능하다. The cement composite according to the present invention has a high ductility to accept the expansion and contraction occurring in the bridge overhead structure due to temperature, drying shrinkage and the like as well as high early strength and chloride penetration resistance. It is available for connecting slabs.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The objects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other objects not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 기존의 신축이음장치를 대체하는 고연성 콘크리트 연결 슬래브를 나타내는 개요도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 속경성 고연성 시멘트 복합체의 제조방법을 나타낸 단계도이다.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 속경성 고연성 시멘트 복합체의 압축강도, 휨강도, 직접인장강도, 부착강도, 염소이온침투 저항성 및 동결융해 저항성의 물리적 특성 실험의 결과를 나타내는 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a high-ductility concrete connection slab replacing a conventional expansion joint; FIG.
FIG. 2 is a view illustrating a method of manufacturing a fast-curing high-ductility cement composite according to an embodiment of the present invention.
3 to 8 are graphs showing the results of physical properties of compressive strength, flexural strength, direct tensile strength, adhesion strength, resistance to chlorine ion penetration and freeze-thaw resistance of a fast-curing high-softening cement composite according to an embodiment of the present invention to be.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. In the following description of the present invention, a 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. And certain features shown in the drawings are to be enlarged or reduced or simplified for ease of explanation, and the drawings and their components are not necessarily drawn to scale. However, those skilled in the art will readily understand these details.
본 발명은 기존의 신축이음장치를 대체하여, 교량의 유지보수 비용을 절감하고 교량 상부 구조물에서 발생하는 신축량을 수용할 수 있는 연결슬래브용으로 사 용 가능한 새로운 시멘트 복합체 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.The present invention provides a new cement composite which can be used for connecting slabs to replace the existing expansion joints and to reduce the maintenance cost of the bridges and to accommodate the elongation occurring in the bridge superstructure, and a method for manufacturing the same .
이를 위하여 본 발명은 속경성 시멘트, 플라이애쉬, 수산화 칼슘, 규사, 폴리비닐알콜(PVA) 섬유, 폴리머, 감수제, 증점제 및 물을 포함하여 구성되는 속경성 고연성 시멘트 복합체를 제공한다. 특히 본 발명자는 시멘트 복합체의 구성요소로 속경성 시멘트에 최적의 배합비의 수산화 칼슘 및 폴리머의 첨가를 통하여 연결슬래브용으로 적합한 강도, 침투 저항성 및 동결융해 저항성등의 물성을 달성할 수 있었다.The present invention provides a quick-setting high ductility cement composite comprising a quick-setting cement, fly ash, calcium hydroxide, silica, polyvinyl alcohol (PVA) fiber, polymer, water reducer, thickener and water. In particular, the present inventors have succeeded in achieving properties such as strength, penetration resistance and freeze-thaw resistance suitable for a connecting slab through addition of calcium hydroxide and a polymer in an optimum mixing ratio to the quick-setting cement as a component of the cement composite.
본 발명에서는 시멘트 복합체의 주요 구성요소로 속경성 시멘트를 사용한다. 종래의 각종 시멘트 복합체의 제조에는 보통포틀랜드 시멘트를 사용하여 왔으나, 상기 보통포틀랜드를 사용한 시멘트 복합체의 경우 시공성이 양호한 면이 있지만, 양생기간이 길어 교통개방시간의 단축을 요하는 연결슬래브 설치용으로는 부적합하기 때문이다. 그에 따라, 본 발명에서는 조기의 강도 발현으로 공용 중 구조물이 보수공사 완료 후 교통개방이 가능케 하는 시멘트 복합체로 속경성 시멘트를 사용하였다.In the present invention, a fast cement is used as a main component of the cement composite. Conventionally, Portland cement has been used in the manufacture of various cement composites. However, in the case of the cement composite using the ordinary Portland cement, there is a good workability. However, the cement composite is not suitable for the connection slab installation requiring shortening of the opening time, . Accordingly, in the present invention, a quick-curing cement is used as a cement composite capable of opening traffic after completion of repair work for a common structure due to early strength development.
본 발명에 따른 상기 속경성 시멘트에는 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 아윈계 속경성 시멘트이며, 조기강도발현을 위해서 블레인 분말도가 5,000~7000cm2/g인 초속경시멘트를 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 속경성 시멘트는 다른 시멘트 복합체의 구성 재료의 함유량을 정하는 기준으로 고려되었다.The fast-curing cement according to the present invention is not particularly limited, but it is preferably an ultra-fast-curing cement having an extruded cement speed of 5,000 to 7,000 cm 2 / g in order to express early strength. On the other hand, fast - curing cement was considered as a criterion for determining the content of constituent materials of other cement composites.
본 발명의 일 실시예에서는 아윈계 속경성 시멘트를 사용하였는데, 아윈계 클린커는 초속경 클린커로서 비교적 낮은 소성온도인 1,250~1,350 ℃에서 소성이 가능하고, 비교적 제조원가가 낮은 칼슘설포알루미네이트(3CaO·3AlIn the embodiment of the present invention, the Auwin series cleaner is used as a cleaner at the initial velocity and can be fired at a relatively low sintering temperature of 1,250 to 1,350 ° C. and a relatively low production cost of calcium sulfoaluminate 3CaO · 3Al 22 OO 3·3 · CaSOCaSO 44 ) 및 칼슘실리케이트(2CaO·SiO2)를 주성분으로 하고, 5,000 내지 6,000cm) And calcium silicate (2CaO.SiO2) as main components, 22 /g의 분말도를 갖는다./ g. < / RTI >
상기 아윈계 클린커는 시멘트의 수화물인 Ca(OH)The Aewin-type cleaner is Ca (OH) 2, which is a hydrate of cement, 22 , 소석회 및 석고의 SO, SO of lime and gypsum 33 와 반응하여 팽창성, 속경성, 조강성 등의 특성을 발휘하여 콘크리트 구조물의 수축균열방지, 케미컬 프리스트레스 콘크리트 부재, 무수축 그라우트재 등 그 응용범위가 상당히 넓은 장점이 있다. , It has advantages such as shrinkage crack prevention of concrete structure, chemical prestress concrete member, and non-shrinkage grout material by exhibiting properties such as expandability, quick hardness and torsional rigidity.
플라이애쉬는 보통포틀랜트를 사용한 변형경화형 시멘트 복합체 내에서 워커빌리티 개선, 단위수량 감소, 블리딩현상 감소, 장기강도 증진, 알카리골재반응 억제, 투수저항성 향상, 수화열 감소 및 황산염 저항성 향상 등의 효과를 나타내어 시멘트 복합체 장기 내구성 증진에 큰 효과가 있다.Fly ash has the effect of improving workability, reducing unit water, reducing bleeding phenomenon, improving long term strength, suppressing alkali aggregate reaction, improving permeability resistance, reducing hydration heat, and improving sulfate resistance in cement composites using modified Portland cement. It has a great effect on improving the long term durability of the composite.
그러나 초속경시멘트에 플라이애쉬를 혼입한 시멘트 복합체에서는 포졸란 반응이 크게 일어나지 않아 시멘트 복합체의 재령초기에서 조기발현강도와 투수저항성 개선효과를 나타내지 못한다. 이는 초속경시멘트에 C3S와 C2S의 성분이 많이 함유되어 있지 않아, 수화반응을 통해 발생되는 수산화칼슘양이 적어 포졸란 반응이 크게 활성화되지 못하기 때문인 것으로 판단된다.However, the cement composites incorporating fly ash in the cement composition have no significant pozzolanic reaction and do not show the early expression strength and the improvement of the permeability at the early age of the cement composites. This is because the cement with very low velocity does not contain much C 3 S and C 2 S components and the amount of calcium hydroxide generated through the hydration reaction is small and the pozzolanic reaction is not greatly activated.
따라서 본 발명에서는 속경성 고연성 시멘트 복합체에 수산화칼슘을 첨가하여 포졸란 반응을 촉진 시켜 초기재령에서의 투수저항성을 증진 시키고자 하였다.Therefore, in the present invention, calcium hydroxide was added to the quick-setting high-softening cement composite to promote the pozzolanic reaction, thereby improving the permeability at the early age.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 플라이애쉬는 분말도 3,000~4,500 cm2/g이고 밀도가 1.95 g/cm3 이상인 특징이 있으며, 속경성 시멘트 100 중량부에 대하여 100~120 중량부인 것이 바람직하며, 또한, 상기 수산화 칼슘은 본 발명의 효과를 극대화 하기 위해서 상기 플라이애쉬 100 중량부에 대하여 5~ 15 중량부인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. In one embodiment of the present invention, the fly ash has a powder of 3,000 to 4,500 cm 2 / g and a density of 1.95 g / cm 3 And 100 to 120 parts by weight based on 100 parts by weight of the quick-setting cement. In order to maximize the effect of the present invention, the calcium hydroxide is used in an amount of 5 to 15 parts by weight per 100 parts by weight of the fly ash But is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에서 잔골재로 입경 90 ~ 170 ㎛ 규사를 사용하였다. 상기 규사는 속경성 시멘트 100 중량부에 대하여 70~90 중량부 범위로 사용하는 것이 바람직하다. 70 중량부 미만의 경우에는 콘크리트의 표면 마무리 작업에 문제가 있을 수 있고, 90 중량부 초과의 경우에는 시공마무리 및 재료분리의 문제가 있을 수 있다.In one embodiment of the present invention, silica sand having a particle diameter of 90 to 170 탆 was used as fine aggregate. The silica sand is preferably used in a range of 70 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the quick-setting cement. If the amount is less than 70 parts by weight, there may be a problem in the surface finishing work of the concrete. If the amount is more than 90 parts by weight, there may be a problem of finish finishing and material separation.
본 발명에서는 시멘트 복합체의 취성적 성질을 개선시키기 위해서 합성섬유로 폴리비닐알콜(PVA)섬유(직경 20~100 ㎛, 길이 6~15mm)를 사용하였으며, 상기 시멘트 복합체 100 용적부에 대하여 1~3 용적부를 포함하는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 균열의 확대를 억제하면서 시멘트 복합체의 인성을 효과적으로 증진시키는 역할을 위해 폴리에틸렌(PE)섬유을 추가로 혼입하여 사용할 수도 있다.In the present invention, polyvinyl alcohol (PVA) fibers (20 to 100 mu m in diameter and 6 to 15 mm in length) were used as synthetic fibers to improve the brittleness of the cement composite, and 1 to 3 But the present invention is not limited thereto. In addition, polyethylene (PE) fibers may be further mixed in order to effectively enhance the toughness of the cement composite while suppressing the expansion of the crack.
또한, 본 발명은 투수저항성, 동결융해저항성 및 강도증진을 위해서 폴리머를 사용하는데 상기 폴리머는 콘크리트 내부의 미세구조에 막을 형성함으로써 내구성을 향상시키는 역할을 하게 된다. In addition, the present invention uses a polymer for enhancing permeability, freeze-thaw resistance and strength, and the polymer plays a role of improving durability by forming a film on the microstructure inside the concrete.
본 발명의 일 실시예로 상기 폴리머는 스티렌, 부타디엔, 아크릴, 에폭시, 메틸메타크릴레이트(MMA), 폴리에스터, 폴리아크릴산에스테르(PAE), 에틸렌초산비닐(EVA) 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 효과를 극대화 하기 위해서는 상기 속경성 시멘트 100 중량부에 대하여 5~8 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 폴리머의 사용량이 5 중량부 이하이면 레올로지 개선이 미비해져 작업성이 저하되며 8 중량부를 초과하면 지나친 점도 증가와 공기연행으로 작업성 및 강도가 저하된다.In one embodiment of the present invention, the polymer may be any one of styrene, butadiene, acrylic, epoxy, methyl methacrylate (MMA), polyester, polyacrylic acid ester (PAE), ethylene vinyl acetate And in order to maximize the effect, it is preferable to include 5 to 8 parts by weight based on 100 parts by weight of the quick-setting cement. When the amount of the polymer used is less than 5 parts by weight, the improvement of rheology is insufficient and the workability is lowered. When the amount of the polymer is more than 8 parts by weight, the viscosity and the workability are lowered due to excessive viscosity increase and air entrainment.
본 발명에 있어서, 고성능 감수제는 속경성 시멘트 복합체의 시공성과 구성하는 재료들의 분산을 원활하게 하여 유동성을 증가시키기 위해 사용된다. 다시 말해, 시멘트 복합체를 제조할 경우 원하는 반죽질기를 얻기 위해서는 물을 첨가할 수 있는데 이렇게 되면 강도가 감소하는 경향을 초래하게 되므로 감수제의 사용으로 소요의 유동성을 확보하기 위해 필요한 물의 양을 감소시키고도 유동성을 확보 수 있다.In the present invention, the high-performance water reducing agent is used to improve the workability of the quick-curing cement composite and the dispersion of the constituent materials to thereby increase the fluidity. In other words, when preparing a cement composite, it is possible to add water to obtain a desired kneading degree, which causes a tendency to decrease in strength. Therefore, by using a water reducing agent, the amount of water required to secure the required fluidity is reduced Liquidity can be secured.
이러한 감수제로 본 발명의 일 실시예에서는 폴리카본산계 감수제를 사용하였으며, 상기 속경성 시멘트, 플라이애쉬 및 수산화칼슘 100 중량부에 대하여 4~6 중량부 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다. 감수제가 6 중량부를 초과하여 혼입되는 경우에는, 물이 많이 들어간 것과 같은 재료분리의 현상이 일어나고, 4 중량부 미만으로 혼입되는 경우에는, 유동성이 개선되지 않아서 재료들이 균질하게 혼합되기 어렵고 시멘트 복합체의 타설이 어려워져 시공성이 떨어지게 된다.In one embodiment of the present invention, a polycarboxylic acid-based water reducing agent is used as the water reducing agent, and it is preferably used within a range of 4 to 6 parts by weight based on 100 parts by weight of the quick-setting cement, fly ash and calcium hydroxide. When the water reducing agent is incorporated in an amount exceeding 6 parts by weight, a phenomenon of material separation such as a lot of water is caused. When the amount of the water reducing agent is less than 4 parts by weight, flowability is not improved and the materials are difficult to be homogeneously mixed. The installation becomes difficult and the workability is deteriorated.
본 발명에 있어서, 상기 증점제는 콘크리트의 재료 분리를 방지하고 합성섬유의 분산성을 향상시키기 위해서 사용된다. 상기 증점제는 폴리아크릴계, 메틸셀룰로오스계, 폴리사카라이드계, 폴리알킬렌옥사이드 및 폴리알킬렌글리콜알킬에테르 등을 사용할 수 있으며, 상기 증점제들을 2종 이상 혼합하여 사용할 수도 있으나, 상기 증점제가 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 증점제는 속경성 시멘트 100 중량부에 대하여 0.05~0.15 중량부 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다.In the present invention, the thickening agent is used to prevent the separation of the material of the concrete and to improve the dispersibility of the synthetic fiber. The thickener may be a polyacrylic, a methylcellulose, a polysaccharide, a polyalkylene oxide, or a polyalkylene glycol alkyl ether. The thickener may be used by mixing two or more of the above thickeners, It is not. The thickener is preferably used in an amount of 0.05 to 0.15 parts by weight based on 100 parts by weight of the quick-curing cement.
상기 속경성 시멘트는 지연제를 더 포함할 수 있다. 상기 지연제는 조성물의 급격한 작업성 손실 방지 및 이상 응결을 방지하기 위하여 사용한다. 상기 지연제는 속경성 시멘트에 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 지연제의 함량이 10중량%를 초과하면 초속경 시멘트 콘크리트 조성물의 작업성이 개선되나 초기강도발현을 저해시킬 수 있고, 그 함량이 0.01중량% 미만이면 작업성 개선 효과가 미약할 수 있다.The quick-setting cement may further comprise a retarder. The retarding agent is used to prevent rapid loss of workability of the composition and to prevent agglomeration. The retarder is preferably contained in the fast-curing cement in an amount of 0.01 to 10 wt%. If the content of the retarder exceeds 10% by weight, the workability of the cementitious concrete composition at the initial speed is improved but the initial strength can be inhibited. If the content is less than 0.01% by weight, the workability improvement effect may be weak.
한편, 도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 속경성 고연성 시멘트 복합체의 제조방법을 나타낸 단계도이다. FIG. 2 is a view illustrating a method of manufacturing a fast-curing high-ductility cement composite according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 속경성 시멘트를 포함하는 시멘트 복합체의 제조방법에 있어서, 상기 속경성 시멘트, 속경성 시멘트 100 중량부에 대하여 플라이애쉬 100~120 중량부, 규사 70~90 중량부 및 메틸셀룰로스계 증점제 0.05~0.15 중량부 및 상기 플라이애쉬 100 중량부에 대하여 포졸란 반응 촉진제인 수산화 칼슘 5~15 중량부를 혼합기에 투입하여 건비빔하는 단계; 상기 건비빔 단계이후 상기 혼합기에 속경성 시멘트 100 중량부에 대하여 폴리머 5~8 중량부 및 상기 속경성 시멘트, 플라이애쉬 및 수산화칼슘 100 중량부에 대하여 폴리카본계 감수제 4~6 중량부를 투입하여 교반하는 제 1교반단계; 및 상기 제 1교반 이후 상기 혼합기에 상기 시멘트 복합체 100 용적부에 대하여 폴리비닐알콜(PVA)섬유 1~3 용적부를 투입하여 제 2교반하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 속경성 고연성 시멘트 복합체의 제조방법.을 제공한다. Referring to FIG. 2, in the method for producing a cement composite containing a quick-setting cement, 100 to 120 parts by weight of fly ash, 70 to 90 parts by weight of silica, 0.05 to 0.15 part by weight of a thickener and 5 to 15 parts by weight of calcium hydroxide as a pozzolanic reaction promoter to 100 parts by weight of the fly ash; After the dry-booming step, the mixer is charged with 5 to 8 parts by weight of polymer relative to 100 parts by weight of the quick-curing cement, and 4 to 6 parts by weight of the polycarbonate-based water-repellent to 100 parts by weight of the quick-setting cement, fly ash and calcium hydroxide, A first stirring step; And a second stirring step of adding 1 to 3 parts by volume of polyvinyl alcohol (PVA) fiber to the mixer after the first agitation with respect to the volume of the
상기 건비빈 단계는 3~4분, 제 1교반단계는 4~5분 및 제 2교반단계는 1~2분인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
Preferably, the dry vibe step is 3 to 4 minutes, the first stirring step is 4 to 5 minutes, and the second stirring step is 1 to 2 minutes, but the present invention is not limited thereto.
다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms.
[실험예 1][Experimental Example 1]
본 발명에 따른 속경성 고연성 시멘트 복합체의 연결슬래브 용으로 사용가능성을 평가하기 위해서 아래 표 2의 배합표에 기초하여 공시체 제작하고, 물리적인 특성을 평가하였다.In order to evaluate the possibility of using the fast-curing high-ductility cement composite according to the present invention for connecting slabs, a specimen was prepared based on the formulation table shown in Table 2 below and physical properties were evaluated.
(1) 사용재료(1) Materials used
국내산 아윈계 속경성 시멘트, 플라이애쉬, 수산화 칼슘(소석회), 규사, 폴리비닐알콜(PVA) 섬유, 폴리머(아크릴), 폴리카본산계 감수제, 메틸셀룰로스계 증점제 및 용매(물)(Acrylic), polycarboxylic acid-based water reducing agent, methylcellulose-based thickener and solvent (water), and the like.
(2) 공시체의 제작(2) Production of specimens
본 발명에서의 공시체의 제작은 아래 표 1의 배합표에 따라서 실시예 1-1, 비교예 1-1, 1-2,1-3 및 1-4의 4가지 조건에서 실시하였다. The production of the specimens in the present invention was carried out under the four conditions of Example 1-1, Comparative Example 1-1, 1-2, 1-3 and 1-4 in accordance with the formulation table shown in Table 1 below.
모든 공시체는 강제식 혼합믹서(30 ℓ)를 이용하여 혼합하였고 속경성시멘트, 플라이애쉬, 수산화칼슘, 규사 및 셀룰로즈계 증점제 분체를 3분간 건비빔한 후 물, 아크릴, 폴리카본산계 감수제 및 지연제를 첨가하여 5분간 제 1교반 및 상기 혼합믹서에 PVA 섬유를 투입하여 2분간 제 2교반하여 총 10분간 제작되었다.All the specimens were mixed using a forced mixing mixer (30 L) and dried for 3 minutes with quick-setting cement, fly ash, calcium hydroxide, silica and cellulose thickener powders for 3 minutes. Water, acrylic, polycarboxylic acid- And the mixture was stirred for 5 minutes, and PVA fibers were added to the mixing mixer. The mixture was stirred for 2 minutes for a total of 10 minutes.
[실험예 2] 시험항목 및 방법[Experimental Example 2] Test items and methods
본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 각 시료의 강도(휨강도, 압축강도, 직접인장강도, 부착강도), 염소이온침투 저항성, 동결융해 저항성 및 균열 분산성을 평가하였다. The strength (bending strength, compressive strength, direct tensile strength, adhesion strength), chloride ion penetration resistance, freeze-thaw resistance and crack dissipation of each sample prepared according to an embodiment of the present invention were evaluated.
아래의 표 2는 그 실험결과를 나타내는 표이며, 도 3 내지 도 8은 그에 따른 속경성 고연성 시멘트 복합체의 압축강도, 휨강도, 직접인장강도, 부착강도, 염소이온침투 저항성 및 동결융해 저항성의 물리적 특성 실험의 결과를 나타내는 그래프이다.3 to 8 show the compressive strength, flexural strength, direct tensile strength, adhesion strength, chlorine ion penetration resistance and freeze-thaw resistance resistance of the fast-curing high-softening cement composite according to the following Table 2, And FIG.
(1) 압축 및 휨강도 시험(1) Compression and flexural strength test
압축 및 휨강도는 KS F 2405 및 KS F 2408에 준하여 공시체의 재령에 따른 강도발현 특성을 측정하였다.The compressive and flexural strengths were measured according to KS F 2405 and KS F 2408 according to the ages of specimens.
(2) 직접인장강도(2) Direct tensile strength
제조된 각 시료의 직접인장강도는 KS L 5104의 시험방법으로 측정하였다. The direct tensile strength of each sample was measured by the test method of KS L 5104.
(3) 부착강도(3) Bond strength
제조된 각 시료는 KS F 2762에 규정한 방법에 따라 접착강도를 측정하였다.The adhesive strength of each sample was measured according to the method specified in KS F 2762.
(4) 염소이온침투 저항성(4) Chloride ion penetration resistance
제조된 각 시료를 KS F 2711에 의한 시험을 수행하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.Each sample was tested by KS F 2711, and the results are shown in Table 2.
(5) 동결융해저항성(5) Freeze-thaw resistance
제조된 각 시료를 KS F 2456에 규정한 방법에 따라 동결융해저항성를 측정 하였다.The prepared samples were measured for their freeze-thaw resistance according to the method specified in KS F 2456.
(6) 균열 분산성(6) Crack Dispersibility
제조된 각 시료를 AASHTO PP34-99에 의한 시험을 수행하였다.Each sample was tested by AASHTO PP34-99.
표 2 및 도 3 내지 도 8을 참조하면, 각 비교예 비하여 실시예 1-1의 경우가 모든 물리적 특성 지표에서 우수한 특성을 나타냄을 알 수 있으며, 특히 염소이온 침투 저항성에서 4배에 달하는 탁월한 효과를 얻을 수 있었다. 한편, 이러한 데이터는 모두 교면포장을 기준으로 하는 한국도로공사 상용시험 품질기준에 부합하는 것을 알 수 있다. Referring to Table 2 and FIG. 3 to FIG. 8, it can be seen that the case of Example 1-1 exhibits excellent characteristics in all the physical property indexes, compared with the respective comparative examples. In particular, . On the other hand, all of these data are in conformity with the commercial test quality standard of Korea Highway Corporation based on the cross pavement.
즉, 본 발명에 따른 실시예 1-1 은 신축이음장치를 대체하여 연결슬래브용으로 사용될 때, 조기강도 발현으로 교통개방을 단축할 수 있을 뿐 아니라. 내염성과 내구성이 우수하여 교량과 콘크리트 포장체의 공용수명을 연장하는 효과가 기대된다. In other words, when Embodiment 1-1 according to the present invention is used for a connecting slab in place of the expansion joint, not only the opening of traffic can be shortened due to early strength development, It is expected to have an effect of prolonging the common life of the bridge and the concrete pavement due to its excellent resistance to salt and durability.
이와 같은 결과를 토대로, 본 발명은 속경성 시멘트를 포함하는 시멘트 복합체에 있어서, 상기 속경성 시멘트 100중량부에 대하여 플라이애쉬 100~120 중량부, 규사 70~90 중량부, 폴리머 5~8 중량부, 증점제 0.05~0.15 중량부, 물 50~70 중량부, 상기 플라이애쉬 100 중량부에 대하여 포졸란 반응 촉진제인 수산화 칼슘 5~15 중량부, 상기 속경성 시멘트, 플라이애쉬 및 수산화칼슘 100 중량부에 대하여 감수제 4~6 중량부, 상기 시멘트 복합체 100 용적부에 대하여 폴리비닐알콜(PVA)섬유 1~3 용적부를 포함하여 구성되며, 상기 폴리머는 스티렌, 부타디엔, 아크릴, 에폭시, 메틸메타크릴레이트(MMA), 폴리에스터, 폴리아크릴산에스테르(PAE) 및 에틸렌초산비닐(EVA) 중에서 선택된 어느 하나 이상이며, 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제이며, 상기 증점제는 폴리아크릴계, 메틸셀룰로오스계, 폴리사카라이드계, 폴리알킬렌옥사이드 및 폴리알킬렌글리콜알킬에테르 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 속경성 고연성 시멘트 복합체를 제시하고자 한다.
Based on the above results, the present invention provides a cementitious composite comprising a quick-setting cement, wherein 100 to 120 parts by weight of fly ash, 70 to 90 parts by weight of silica sand, 5 to 8 parts by weight of silica, 0.05 to 0.15 parts by weight of a thickener, 50 to 70 parts by weight of water, 5 to 15 parts by weight of calcium hydroxide as a pozzolanic reaction promoter, 100 parts by weight of the fly ash, 100 parts by weight of a
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
Claims (3)
상기 속경성 시멘트 100중량부에 대하여 플라이애쉬 100~120 중량부, 규사 70~90 중량부, 폴리머 5~8 중량부, 증점제 0.05~0.15 중량부, 물 50~70 중량부, 상기 플라이애쉬 100 중량부에 대하여 포졸란 반응 촉진제인 수산화 칼슘 5~15 중량부, 상기 속경성 시멘트, 플라이애쉬 및 수산화칼슘 100 중량부에 대하여 감수제 4~6 중량부 및 상기 시멘트 복합체 100 용적부에 대하여 폴리비닐알콜(PVA)섬유 1~3 용적부를 포함하여 구성되며,
상기 폴리머는 아크릴이며,
상기 감수제는 폴리카본산계 감수제이며,
상기 증점제는 폴리아크릴계, 메틸셀룰로오스계, 폴리사카라이드계, 폴리알킬렌옥사이드 및 폴리알킬렌글리콜알킬에테르 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 속경성 고연성 시멘트 복합체.
A cementitious composite comprising quick-setting cement,
Wherein 100 to 120 parts by weight of fly ash, 70 to 90 parts by weight of silica sand, 5 to 8 parts by weight of polymer, 0.05 to 0.15 part by weight of a thickener, 50 to 70 parts by weight of water, 100 parts by weight of fly ash 5 to 15 parts by weight of calcium hydroxide as a pozzolanic reaction accelerator, 4 to 6 parts by weight of a water reducing agent and 100 parts by weight of polyvinyl alcohol (PVA) relative to 100 parts by weight of the cementitious cement, fly ash and calcium hydroxide, And 1 to 3 volume portions of fibers,
The polymer is acrylic,
The water reducing agent is a polycarboxylic acid type water reducing agent,
Wherein the thickener is at least one selected from the group consisting of polyacrylic, methylcellulose, polysaccharide, polyalkylene oxide, and polyalkylene glycol alkyl ethers.
상기 속경성 시멘트는 분말도 5,000~7,000 cm2/g인 아윈계 속경성 시멘트 이며,
상기 플라이애쉬는 분말도 3,000~4,500 cm2/g이고 밀도가 1.95 g/cm3 이상이며,
상기 규사는 입경 90 ~ 170 ㎛인 것을 특징으로 하는 속경성 고연성 시멘트 복합체.
The method according to claim 1,
The fast-curing cement is an Awun-type fast-curing cement having a powder viscosity of 5,000 to 7,000 cm 2 / g,
The fly ash has a powder of 3,000 to 4,500 cm 2 / g and a density of 1.95 g / cm 3 or more,
Wherein the silica sand has a particle diameter of 90 to 170 占 퐉.
상기 속경성 시멘트, 속경성 시멘트 100 중량부에 대하여 플라이애쉬 100~120 중량부, 규사 70~90 중량부 및 메틸셀룰로스계 증점제 0.05~0.15 중량부 및 상기 플라이애쉬 100 중량부에 대하여 포졸란 반응 촉진제인 수산화 칼슘 5~15 중량부를 혼합기에 투입하여 건비빔하는 단계;
상기 건비빔 단계이후 상기 혼합기에 속경성 시멘트 100 중량부에 대하여 아크릴 5~8 중량부 및 상기 속경성 시멘트, 플라이애쉬 및 수산화칼슘 100 중량부에 대하여 폴리카본계 감수제 4~6 중량부를 투입하여 교반하는 제 1교반단계; 및
상기 제 1교반 이후 상기 혼합기에 상기 시멘트 복합체 100 용적부에 대하여 폴리비닐알콜(PVA)섬유 1~3 용적부를 투입하여 제 2교반하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 속경성 고연성 시멘트 복합체의 제조방법.A method of producing a cement composite comprising a fast cement,
Wherein 100 to 120 parts by weight of fly ash, 70 to 90 parts by weight of silica sand, 0.05 to 0.15 part by weight of methylcellulose thickener, and 100 parts by weight of fly ash are mixed with 100 parts by weight of the above- Adding 5 to 15 parts by weight of calcium hydroxide into a mixer to dry beverages;
After the drying step, the mixer is charged with 5 to 8 parts by weight of acrylic with respect to 100 parts by weight of the quick-curing cement and 4 to 6 parts by weight of the polycarbonate-based water reducing agent with respect to 100 parts by weight of the quick-setting cement, fly ash and calcium hydroxide, A first stirring step; And
And a second agitating step of adding 1 to 3 parts by volume of polyvinyl alcohol (PVA) fiber to the mixer after the first agitation, to a volume of the cement composite 100, and then a second agitation. Way.
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