KR101612615B1 - Concrete Composition Using Fe-Si Industrial By-products - Google Patents
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Abstract
본 발명은 페로실리콘 산업부산물 혼합 콘크리트 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 국내 고급 전기강판의 첨가제로 사용되는 고순도 페로실리콘(Fe-Si)을 생산하는 과정에서 발생되는 산업부산물을 활용하여 이를 시멘트 결합재로 치환 적용한 페로실리콘 산업부산물 혼합 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예는 콘크리트 조성물의 단위체적에 대하여 물 120~160kg/m3과; 시멘트 330~370kg/m3와; 잔골재 724~764kg/m3와; 굵은골재 906~1306kg/m3; 를 포함하여 구성되고, 상기 시멘트 100중량%에 대하여 페로실리콘 산업부산물 5중량% 내지 10중량% 치환하여 첨가되어 이루어진다.The present invention relates to a ferro-silicon industrial by-product mixed concrete composition, and more particularly, to a ferro-silicon industrial by-product mixed concrete composition which uses an industrial by-product produced in the process of producing high purity silicon (Fe-Si) The present invention relates to a ferro-silicon industrial by-product mixed concrete composition.
A preferred embodiment of the present invention is a concrete composition comprising 120 to 160 kg / m < 3 > of water per unit volume of concrete composition; 330 to 370 kg / m 3 of cement; Fine aggregate of 724 to 764 kg / m 3 ; Coarse Aggregate 906 ~ 1306kg / m 3; And 5% by weight to 10% by weight of the ferrosilicon by-product is added to 100% by weight of the cement.
Description
본 발명은 페로실리콘 산업부산물 혼합 콘크리트 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 국내 고급 전기강판의 첨가제로 사용되는 고순도 페로실리콘(Fe-Si)을 생산하는 과정에서 발생되는 산업부산물을 활용하여 이를 시멘트 결합재로 치환 적용한 페로실리콘 산업부산물 혼합 콘크리트 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a ferro-silicon industrial by-product mixed concrete composition, and more particularly, to a ferro-silicon industrial by-product mixed concrete composition which uses an industrial by-product produced in the process of producing high purity silicon (Fe-Si) The present invention relates to a ferro-silicon industrial by-product mixed concrete composition.
화력 발전소, 제철소 등의 산업 부산물을 활용한 혼합 콘크리트의 제조는 그간 많은 연구를 양산하였고, 활용 범위를 확장하면서 국·내외적으로도 그 활용성이 점차 증대되고 있다. 즉, 각종 시멘트 대체재의 개발이 기존 OPC(ordinary Portland Cement; 보통 포틀랜드 시멘트)의 원가절감 측면 혹은 고성능(고내구성, 고강도성, 고유동성) 콘크리트의 개발로 이어지는 원천 기술이 되면서 이와 관련된 시멘트 대체재의 개발뿐만 아니라, 시멘트 대체제의 조기 강도 확보를 가속화하기 위한 고성능 혼화제, 최적 치환률의 개발에도 관련 분야 종사자들의 관심이 집중되고 있다. 여기서, 기존에는 각종 산업 폐기물로 치부되다가 최근에 이르러 혼화재로써 인정을 받는 것들의 대표적인 예는 고로슬래그미분말, 플라이 애쉬, 실리카퓸 등을 들 수 있으며, 그간 고로슬래그미분말 및 플라이 애쉬의 경우는 국내산 제품에 대한 수요와 공급 등이 유기적으로 절충되고 있으며, 실리카퓸의 경우는 관련 공장 및 대량생산 시설의 미비 등으로 인해 우수한 고품질성에도 불구하고 전량 수입에 의존하고 있는 것이 사실이다. 그러나 최근에 이러한 실리카퓸의 주요 구성 성분을 이루는 페로실리콘 전기로 공장 등이 국내에 설립되면서 이와 관련된 국산화 공급의 길을 모색할 수 있게 되었으나, 이와 관련한 실재적인 성능 평가는 현재까지 전무한 실정이며 따라서 상용화가 어려운 문제점이 있었다.The production of mixed concrete using industrial byproducts such as thermal power plants and steel mills has produced a lot of researches in the past. In other words, development of various cement substitutes has become a source technology that leads to cost reduction of existing OPC (ordinary Portland Cement) or high performance (high durability, high strength, high flowability) concrete, In addition, the development of high performance admixture and optimum replacement rate for accelerating the early strength of cement substitute has attracted the attention of related workers. Herein, typical examples of conventional industrial wastes that have recently been recognized as admixtures include blast furnace slag fine powder, fly ash and silica fume. In the case of blast furnace slag fine powder and fly ash, And demand for silica fume has been compromised organically. In the case of silica fume, imports depend on imports in spite of excellent quality due to lack of related factories and mass production facilities. However, recently, a ferrosilicon electric furnace factory, which is a main constituent of silica fume, has been established in Korea, and it has been possible to find a way to supply localization related to it. However, there is no actual performance evaluation related to this, There was a difficult problem.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 대한민국 특허등록 제1221031호 "시멘트계 경화체용 초저점도 조성물"(특허문헌 1)이 있다. 상기 배경기술에서는 '시멘트와 실리카퓸이 포함된 결합재를 이용하여 페이스트, 모르타르, 콘크리트로 배합하는 시멘트계 경화체용 조성물로서, 상기 실리카퓸은, 지르코니아(ZrO2)가 3중량% 미만 함유하는 한편 BET법(Brunauer Emanett and Teller method)으로 측정된 비표면적이 5~15㎡/g인 것으로, 결합재량의 3~25중량%로 포함되며, 상기 결합재는, 플라이애시, 고로슬래그미분말, 무수석고 중에서 하나 이상의 분체가 더 포함된 것임을 특징으로 하는 시멘트계 경화체용 초저점도 조성물.'을 제안한다. As a background of the present invention, there is Korean Patent Registration No. 1221031 entitled "Ultra low viscosity composition for cement-based cured products" (Patent Document 1). In the above background art, a composition for a cement-based cured product in which a binder containing cement and silica fume is used to form a paste, mortar or concrete, wherein the silica fume contains less than 3% by weight of zirconia (ZrO 2) The binder has a specific surface area of 5 to 15 m 2 / g as measured by the Brunauer Emanett and Teller method, and is contained in an amount of 3 to 25% by weight of the binding material. The binder is at least one of powders of fly ash, blast furnace slag, And a low-boiling point composition for a cement-based cured product.
상기 배경기술은 시멘트와 실리카퓸이 포함된 결합재를 이용하고 있으나 지르코니아(ZrO2)의 성분 함유량 규제조건에 맞지 않는 페로실리콘 산업부산물을 사용하지 못할 뿐만 아니라, 고강도 및 고내구성을 요하는 각종 혼합 콘크리트 구조물의 제조에도 적용이 불가능한 문제가 있었다.Although the background art uses a binder containing cement and silica fume, it can not use the ferrosilicon industrial by-products which do not meet the compositional limit conditions of zirconia (ZrO 2 ), but also uses various kinds of mixed concrete requiring high strength and high durability There is a problem that it is not applicable to the manufacture of a structure.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 시멘트 대체 치환에 따른 원가절감 효과, 각종 환경 조건하에서 콘크리트 공사 및 조기 거푸집 탈형 조건에 적용이 가능하며, 고강도 및 고내구성을 요하는 각종 혼합 콘크리트 구조물의 제조에도 적용이 가능한 효과가 있을 뿐만 아니라, 고순도 Fe-Si 사용에 따른 2차 부산물의 고품질화를 통해 외산 대비 강도 및 내구성능 면에서도 구조물 수명 연장 및 해외와의 경쟁력을 향상시킬 수 있는 페로실리콘 산업부산물 혼합 콘크리트 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 composite concrete structure capable of reducing cost due to substitution of cement substitute, being applicable to concrete work and early formwork demolition conditions under various environmental conditions and high strength and high durability And it is also possible to improve the competitiveness of the ferro-silicon industry by increasing the lifetime of the structure and competitiveness with foreign countries in terms of the strength and durability against foreign acid by improving the quality of the secondary by- And to provide a by-product mixed concrete composition.
본 발명은 콘크리트 조성물의 단위체적에 대하여 물 120~160kg/m3과; 시멘트 330~370kg/m3와; 잔골재 724~764kg/m3와; 굵은골재 906~1306kg/m3; 를 포함하여 구성되고, 상기 시멘트 100중량%에 대하여 페로실리콘 산업부산물 5중량% 내지 10중량% 치환하여 첨가되는 것을 특징으로 하는 페로실리콘 산업부산물 혼합 콘크리트 조성물을 제공하고자 한다.The present invention relates to a concrete composition comprising 120 to 160 kg / m 3 of water per unit volume of concrete composition; 330 to 370 kg / m 3 of cement; Fine aggregate of 724 to 764 kg / m 3 ; Coarse Aggregate 906 ~ 1306kg / m 3; Wherein the ferrous silicon industrial byproduct is added in an amount of 5 to 10% by weight based on 100% by weight of the cement.
또한, 메타카올린, 바텀애쉬, 플라이애쉬, 고로슬래그미분말 중 어느 하나 또는 둘 이상 선택하여 시멘트 100중량%에 대하여 5~10중량% 추가 치환되는 것을 특징으로 하는 페로실리콘 산업부산물 혼합 콘크리트 조성물을 제공하고자 한다.Also, the present invention provides a ferro silicon industrial by-product mixed concrete composition characterized in that any one or two or more of meta-kaolin, bottom ash, fly ash and blast furnace slag is selected and further substituted by 5 to 10 wt% do.
본 발명의 페로실리콘 산업부산물 혼합 콘크리트 조성물은 시멘트 대체 치환에 따른 원가절감 효과, 각종 환경 조건하에서 콘크리트 공사 및 조기 거푸집 탈형 조건에 적용이 가능하며, 고강도 및 고내구성을 요하는 각종 혼합 콘크리트 구조물의 제조에도 적용이 가능한 효과가 있을 뿐만 아니라, 고순도 Fe-Si 사용에 따른 2차 부산물의 고품질화를 통해 외산 대비 강도 및 내구성능 면에서도 구조물 수명 연장 및 해외와의 경쟁력을 향상시킬 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.The ferro silicon industrial by-product mixed concrete composition of the present invention can be applied to cost reduction due to cement substitution substitution, to concrete construction and early form de-molding under various environmental conditions, and to manufacture various mixed concrete structures requiring high strength and high durability It is possible to extend the lifetime of the structure and to enhance its competitiveness with foreign countries in terms of strength and durability against foreign acid by improving the quality of secondary byproducts due to the use of high purity Fe-Si .
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 페로실리콘 산업 부산물을 치환 적용한 혼합 콘크리트의 압축강도를 도시한 그래프이다.
도 2는 페로실리콘 산업 부산물을 치환 적용한 혼합 콘크리트의 Galvanic 저항값을 도시한 그래프이다.
도 3은 페로실리콘 산업 부산물을 치환 적용한 혼합 콘크리트의 Galvanic 전압값을 도시한 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate exemplary embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention, Shall not be construed as limiting.
1 is a graph showing the compressive strength of a mixed concrete to which a ferrosilicon industrial by-product is substituted.
2 is a graph showing the Galvanic resistance value of the mixed concrete to which the ferrosilicon industrial by-product is substituted.
3 is a graph showing the Galvanic voltage value of the mixed concrete to which the ferrosilicon industry by-product is substituted.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings, but the present invention is not limited thereto.
이하 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the technical structure of the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments.
본 발명은 국내 고급 전기강판의 첨가제로 사용되는 고순도 페로실리콘(Fe-Si)을 생산하는 과정에서 발생되는 페로실리콘 산업부산물을 활용하여 이를 시멘트 결합재로 치환 적용한 페로실리콘 산업부산물 혼합 콘크리트 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a ferro-silicon industrial by-product mixed concrete composition in which ferro-silicon industrial by-products generated in the course of producing high-purity ferro-silicon (Fe-Si) used as an additive for domestic advanced electric steel sheets are utilized and substituted with cement binder .
본 발명의 페로실리콘 산업부산물 혼합 콘크리트 조성물은 콘크리트 조성물의 단위체적에 대하여 물 120~160kg/m3과; 시멘트 330~370kg/m3와; 잔골재 724~764kg/m3와; 굵은골재 906~1306kg/m3; 를 포함하여 구성되며, 상기 시멘트 100중량%에 대하여 페로실리콘 산업부산물 5중량% 내지 10중량% 치환하여 첨가되도록 한다.The ferro silicon industrial by-product mixed concrete composition of the present invention comprises 120 to 160 kg / m 3 of water per unit volume of the concrete composition; 330 to 370 kg / m 3 of cement; Fine aggregate of 724 to 764 kg / m 3 ; Coarse Aggregate 906 ~ 1306kg / m 3; And 5% by weight to 10% by weight of the ferrosilicon by-product is added to 100% by weight of the cement.
시멘트는 다양한 공지의 시멘트를 사용할 수 있으며, 1종 보통 포틀랜드시멘트, 3종 조강 포틀랜드시멘트 및 1종 조강형 시멘트 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 3종 조강 포틀랜드시멘트를 사용하면 생산시간이 짧아지기 때문에, 생산량을 증가시킬 수 있으며, 1종 조강형 시멘트는 기성제품으로 1종 보통 포틀랜드 시멘트의 분말도를 높여 초기강도를 발현시킬 수 있도록 하고, 무수석고 등의 첨가제를 첨가하여 초기응결속도를 높일 수 있다. 1종 조강형 시멘트를 사용할 경우 저렴한 비용으로 3종 조강 포틀랜드 시멘트와 유사한 조기강도 발현이 가능하다.The cement can use various known cements, and one of ordinary Portland cement, three kinds of crude steel portland cement and one kind of crude steel type cement can be used. The use of three kinds of crude steel Portland cement makes it possible to increase the production rate because the production time is shortened. One kind of crude steel type cement is an off-the-shelf product. It increases the powderity of one kind ordinary portland cement, It is possible to increase the initial coagulation speed by adding additives such as gypsum. When one kind of crude steel type cement is used, early strength similar to that of three kinds of crude steel portland cement can be produced at low cost.
페로실리콘 산업부산물이 부분 치환된 시멘트를 포함하는 결합재(binder)는 콘크리트 단위체적에 대하여 330~370㎏/㎥를 포함한다.Ferrosilicon industry by-products Binders containing partially substituted cement contain 330 to 370 kg / m3 of concrete volume.
상기 결합재는 경제성, 열화 측면 그리고 내부공극의 결여로 인한 수증기압 증가를 방지하는 측면에서 330㎏/㎥미만으로 포함되는 것이 바람직하며, 370㎏/㎥을 초과하여 구성될 경우에는 유동성, 경제성 등이 떨어지기 때문에, 콘크리트 단위체적에 대하여 330~370㎏/㎥를 포함하는 것이 바람직하다.The binder preferably contains less than 330 kg / m 3 in terms of economy, deterioration, and prevention of an increase in water vapor pressure due to lack of internal voids. When the binder is composed more than 370 kg / m 3, It is preferable to include 330 to 370 kg / m < 3 > with respect to the concrete unit volume.
물은 120 내지 160㎏/㎥의 범위에서 구성되며, 배합수로 쓰이며 수화열 저감을 위한 것이다. 120 미만으로 사용되면, 수화열 [水和熱, heat of hydration] 을 저감시키는 데 효과가 없으며, 160 초과하여 구성되면, 유동성에 문제가 생긴다.Water is constituted at a range of 120 to 160 kg / m < 3 > and is used as a mixed water for reducing the heat of hydration. If it is used in an amount of less than 120, it is not effective in reducing heat of hydration. If it is more than 160, there is a problem in fluidity.
따라서, 물의 함량은 강도 및 유동성 측면에서 최적 범위로 선택적으로 조절할 수 있으며, 콘크리트 단위체적에 대하여 120 내지 160㎏/㎥을 포함하는 것이 바람직하다.Therefore, the water content can be selectively adjusted to an optimal range in terms of strength and fluidity, and it is preferable that the water content includes 120 to 160 kg / m 3 based on the concrete unit volume.
본 발명에서 골재는 일반적으로 콘크리트용으로 알려진 것을 사용할 수 있으며, 잔골재와 굵은골재로 이루어질 수 있다. In the present invention, the aggregate is generally known for concrete, and may be made of fine aggregate and coarse aggregate.
잔골재로는 KS F 2526 규격에 준하는 입경 0.15 내지 5.0mm, 절대건조밀도 2.5g/㎤ 이상, 흡수율 3%이하, 안정성 10%이하인 것을 사용할 수 있다.As the fine aggregate, those having a particle diameter of 0.15 to 5.0 mm, an absolute dry density of 2.5 g / cm 3 or more, a water absorption of 3% or less, and a stability of 10% or less can be used according to the KS F 2526 standard.
굵은골재로는 KS F 2526 규격에 준하는 입경 2.5 내지 25mm, 절대조건밀도 2.5g/㎤이상, 흡수율 3%이하, 안정성 10%이하, 마모율 40% 이하인 것을 사용할 수 있다.As the coarse aggregate, those having a particle size of 2.5 to 25 mm, an absolute condition density of 2.5 g / cm 3 or more, an absorption rate of 3% or less, a stability of 10% or less, and an abrasion rate of 40% or less in accordance with the KS F 2526 standard can be used.
본 발명에 있어 잔골재는 콘크리트 단위체적에 대하여 724 내지 764㎏/㎥을 포함하며, 상기 잔골재는 유동성 및 재료분리저감 측면에서 상기 함량 범위로 한정하는 것이 타당하다. In the present invention, the fine aggregate contains 724 to 764 kg / m 3 of the concrete unit volume, and it is appropriate to limit the fine aggregate to the above content range in terms of fluidity and material separation reduction.
또한 굵은골재는 콘크리트 단위체적에 대하여, 906 내지 1306㎏/㎥를 포함하는 것이 유동성 및 재료분리저감 측면에서 바람직할 것이다.In addition, the coarse aggregate should contain 906 to 1306 kg / m < 3 > with respect to the concrete unit volume in terms of flowability and material separation reduction.
페로실리콘 산업부산물은 상기 시멘트 100중량%에 대하여 5중량% 내지 10중량% 치환하여 첨가되어 시멘트와 함께 결합재로서의 작용을 한다.The ferrosilicon industry by-product is added in an amount of 5 wt% to 10 wt% with respect to 100 wt% of the cement, and acts as a binder together with the cement.
페로실리콘 산업부산물의 치환 비율에 따라서 콘크리트에 미치는 성질이 달라지기 때문에, 사용하는 목적 및 원하는 강도 등 여러 조건에 맞추어 혼합비율을 맞추어 구성하도록 한다. 페로실리콘 산업부산물의 시멘트와의 치환율을 크게하거나 분말도를 크게 하면, 치밀한 콘크리트가 얻어지고, 수밀성, 염분차폐성 등이 향상된다.Since the properties of the ferrosilicon industry by-products are different depending on the substitution ratio of the ferro-silicon industrial by-products, the mixing ratio should be adjusted according to various conditions such as the purpose of use and the desired strength. When the substitution ratio of the ferrosilicon industry by-product with cement is increased or the degree of the powder is increased, dense concrete is obtained, water tightness, salt shielding ability and the like are improved.
페로실리콘 산업부산물을 5중량% 이하로 구성될 경우에는 유동성이 좋지 않게 되고, 10중량% 이상 구성될 경우에는 목적한 강도가 나오지 않기 때문에 시멘트 100중량%에 대하여 5중량% 내지 10중량% 치환하여 첨가되는 것이 바람직하다.When the byproduct of the ferrosilicon industry is constituted by 5% by weight or less, the fluidity becomes poor. When the byproduct is 10% by weight or more, the desired strength is not obtained. Is preferably added.
부가적으로 페로실리콘(ferro-silicon)은 강에 Si를 첨가하기 위하여 사용된다. Fe-Si 중간 합금이다. 규석과 설강(屑剛)과 탄소 등을 전기로에서 녹여 만든다. 규소의 양은 12~75%이며, 15, 50, 75, 85, 90의 5등급이 있다. 30% Si의 것은 68% Fe 이외에 소량의 Mn과 C 또 불순물로서 P 및 S를 약간 함유한다. Si는 Fe와 화합물을 만든다. Fe 중에 고용하고 있다. Si가 30% 이상되면 합금은 취약하여 가루가 되기 쉽다.In addition, ferro-silicon is used to add Si to the steel. Fe-Si intermediate alloy. It is made by melting silica, sulphate, and carbon in an electric furnace. The amount of silicon is 12 to 75%, and there are five grades of 15, 50, 75, 85, and 90. 30% Si contains a small amount of Mn and C in addition to 68% Fe and also contains P and S as impurities. Si makes compounds with Fe. It is employed in Fe. When Si is more than 30%, the alloy is liable to be fragile and to become powder.
따라서 페로실리콘 산업부산물은 실리카퓸이 다량 포함되어 있으며, 실리카퓸은 실리콘 제조 시 발생하는 초미립자의 규소 부산물을 전기집진장치에 의해서 얻어지는 혼화재로 초고강도 콘크리트 제조에 사용된다. 실리카퓸은 분말도 0.1㎛ 이상의 초미립자(시멘트 입자의 약 1/25)로 형성되어 있어, 콘크리트에 사용시 시멘트 입자사이의 공극을 채워 고강도 고내구성을 얻을 수 있도록 한다.Therefore, the ferro silicon industrial by-product contains a large amount of silica fume, and silica fume is used as an admixture obtained by an electrostatic precipitator of ultra-fine silicon product byproducts produced in silicon production. The silica fume powder is formed of ultrafine particles having a particle size of 0.1 μm or more (about 1/25 of the cement particles), so that the voids between the cement particles when used in concrete are filled to obtain high strength and high durability.
상기와 같은 본 발명은 시멘트 비중은 3.15, 잔골재의 단위중량 2.6~2.7 g/cm3, 굵은골재의 단위중량 2.7~2.9 g/cm3, 골재 최대치수는 25mm, 잔골재의 조립률은 2.7~3.0 인 것이 바람직하다.In the present invention as described above, the specific gravity of the cement is 3.15, the unit weight of the fine aggregate is 2.6 to 2.7 g / cm 3 , the unit weight of the coarse aggregate is 2.7 to 2.9 g / cm 3 , the maximum aggregate size is 25 mm, .
또한, 시멘트 100중량%에 대하여 혼화제를 추가로 치환하여 사용하도록 할 수도 있다. Further, an admixture may be further substituted for 100 wt% of the cement.
즉, 메타카올린, 바텀애쉬, 플라이애쉬, 고로슬래그미분말 중 어느 하나를 추가로 치환하거나, 선택적으로 둘 또는 그 이상을 혼합하여 시멘트 100 중량%에 대하여 5~10중량% 추가 치환되도록 한다.That is, any one of meta-kaolin, bottom ash, fly ash, and blast furnace slag fine powder may be further substituted, or alternatively, two or more of them may be further mixed to be additionally substituted by 5 to 10 wt% with respect to 100 wt% of cement.
혼화제는 5중량% 이하로 구성될 경우에는 유동성이 좋지 않게 되고, 10중량% 이상 구성될 경우에는 목적한 강도가 나오지 않기 때문에 시멘트 100중량%에 대하여 5중량% 내지 10중량% 치환하여 첨가되는 것이 바람직하다.If the content of the admixture is less than 5% by weight, the fluidity becomes poor. If the content of the admixture is more than 10% by weight, the desired strength is not exhibited. desirable.
메타카올린은 시멘트 입자 및 골재 사이의 공극을 충전시켜 치밀한 조직을 갖게 해주며, 시멘트의 수화반응에 의해서 생성되는 수산화칼슘을 강도발현에 보다 우수한 특성을 갖는 규산칼슘 수화물로 전이시켜 골재 하부의 결함부를 감소시키고 골재와의 부착력을 증대시켜 고강도 발현이 가능하게 한다. Meta-kaolin fills voids between cement particles and aggregates to form dense structures. It transfers calcium hydroxide produced by hydration reaction of cement to calcium silicate hydrate, which has better properties for strength development, and reduces defects in the lower part of aggregate. Thereby increasing the adhesion to the aggregate and enabling high-intensity expression.
바텀애쉬, 플라이애쉬, 고로슬래그미분말은 일반적은 콘크리트 조성물의 혼화제로 사용되며, 콘크리트 조성물의 유동성 증가 및 시멘트와 골재의 공극을 충전하여 강도를 증진하는 목적으로 사용된다.Bottom ash, fly ash, and blast furnace slag are used as admixtures for general concrete compositions and are used to increase the flowability of concrete compositions and to increase the strength by filling the pores of cement and aggregate.
이하, 비교예와 실시예의 콘크리트의 압축강도와 갈바닉 부식저항성 및 갈바닉 voltage 측정 실험을 하였다.Hereinafter, the compressive strength, galvanic corrosion resistance and galvanic voltage of the concrete of the comparative example and the example were measured.
표 1에서와 같이, 비교예에서는 페로실리콘 산업부산물을 시멘트에 치환하지 않았고, 실시예에서는 산업부산물의 치환율을 시멘트 100중량%에 대하여 각각 5중량%와 10중량%로 구성하였다.As shown in Table 1, in the comparative example, the ferrosilicon by-product was not replaced with cement, and in the examples, the substitution rate of industrial by-products was 5 wt% and 10 wt%, respectively, relative to 100 wt% of cement.
(시멘트+산업부산물)Binders
(Cement + industrial by-product)
도 1은 페로실리콘 산업 부산물을 치환 적용한 혼합 콘크리트의 압축강도를 도시한 그래프이다.1 is a graph showing the compressive strength of a mixed concrete to which a ferrosilicon industrial by-product is substituted.
도 1에서와 같이, 페로실리콘 산업 부산물을 치환 적용한 혼합 콘크리트의 일반콘크리트 대비 재령 7, 14 및 28일에 따른 압축강도 경시변화 그래프이며, 페로실리콘 산업 부산물을 치환 적용한 혼합 콘크리트가 일반 콘크리트에 비하여 확연히 강도 성능이 상승되고 있는 것을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 1, the graph shows a change in compressive strength over time according to the ages of 7, 14, and 28 days compared with that of ordinary concrete of the mixed concrete to which the ferrosilicon industrial byproduct was substituted, and the mixed concrete to which the ferrosilicon industrial by- It can be confirmed that the strength performance is increased.
갈바닉 부식 저항성 평가의 경우에는 Voltmeter의 +-단자 사이에 10KΩ의 저항을 연결하였고, 전해질의 경우는 실제 바닷물을 이용하여 Circuit을 형성하였으며, Mesh의 경우는 스테인레스 메쉬를 이용하여 이종재료간의 전위차를 측정하였다. In case of galvanic corrosion resistance evaluation, a resistance of 10KΩ is connected between the + and - terminals of Voltmeter. In the case of electrolyte, circuit is formed by using actual seawater. In the case of mesh, the potential difference between different materials is measured by using stainless mesh Respectively.
도 2는 페로실리콘 산업 부산물을 치환 적용한 혼합 콘크리트의 Galvanic 저항값을 도시한 그래프이다.2 is a graph showing the Galvanic resistance value of the mixed concrete to which the ferrosilicon industrial by-product is substituted.
도 2에서와 같이, 페로실리콘 산업부산물 치환 배합에 따른 Galvanic 저항값을 측정하였는데, 그림에서와 같이 페로실리콘 산업부산물이 치환되지 않은 기존 보통포틀랜드시멘트의 불안정한 편차범위와는 달리 치환률이 증가할수록 더욱 안정적인 Circuit을 형성하고 있음을 확인이 가능하며, 이는 내구 저항성이 더욱 안전한 것을 나타낸다.As shown in FIG. 2, the Galvanic resistance value of the ferrosilicon industry by-product substitution was measured. As shown in the figure, unlike the unstable deviation range of conventional Portland cement without replacement of the ferrosilicon by-product, It can be confirmed that a stable circuit is formed, which indicates that the endurance resistance is more secure.
도 3은 페로실리콘 산업 부산물을 치환 적용한 혼합 콘크리트의 Galvanic 전압값을 도시한 그래프이다.3 is a graph showing the Galvanic voltage value of the mixed concrete to which the ferrosilicon industry by-product is substituted.
도 3에 도시된 바와 같이, 페로실리콘 산업부산물 치환 배합에 따른 Galvanic 전압값을 측정하였는데, Galvanic 전압값의 경우는 보통포틀랜드시멘트만 사용한 배합이나 페로실리콘 산업부산물 치환한 배합이나 큰 편차를 보이지 않음을 확인할 수 있었다. 이는 다시 말해 재령 23일까지 시편내의 철근이 부식되지 않아서 부식 임계치에 도달할 만큼의 부식전위를 나타내지 않고 있으므로, 전압 측면에서의 부식 저항성은 큰 편차를 나타내고 있지 않는 것이다.As shown in FIG. 3, the galvanic voltage value was measured according to the substitution composition of the ferrosilicon industry by-products. In the case of the Galvanic voltage value, the mixture containing only Portland cement and the ferrosilicon industry by-product were not observed. I could confirm. This means that the corrosion resistance in terms of voltage does not exhibit a large variation since the steel in the specimen does not corrode until the 23rd of August and does not show the corrosion potential enough to reach the corrosion threshold.
상기와 같은 실험을 통하여 본 발명의 페로실리콘 산업부산물 혼합 콘크리트 조성물은 결합재로 기존 OPC(보통 포트랜드 시멘트)만을 사용한 콘크리트와 대비하여 시간에 따른 월등한 강도성능과 내구 부식저항성능을 가지게 됨으로써, 각종 환경 조건하에서 콘크리트 공사 및 조기 거푸집 탈형 조건에 적용이 가능하며, 고강도 및 고내구성을 요하는 각종 혼합 콘크리트 구조물의 제조에도 적용이 가능하다. As a result of the above experiment, the ferro silicon industrial by-product mixed concrete composition of the present invention has superior strength and durability against corrosion over time compared with concrete using only conventional Portland cement (OPC) as a binder, It can be applied to concrete construction and early form demolition condition under the condition, and it is applicable to the manufacture of various mixed concrete structures requiring high strength and high durability.
상기와 같은 본 발명의 페로실리콘 산업부산물 혼합 콘크리트 조성물은 시멘트 대체 치환에 따른 원가절감 효과, 각종 환경 조건하에서 콘크리트 공사 및 조기 거푸집 탈형 조건에 적용이 가능하며, 고강도 및 고내구성을 요하는 각종 혼합 콘크리트 구조물의 제조에도 적용이 가능한 효과가 있을 뿐만 아니라, 고순도 Fe-Si 사용에 따른 2차 부산물의 고품질화를 통해 외산 대비 강도 및 내구성능 면에서도 구조물 수명 연장 및 해외와의 경쟁력을 향상시킬 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.The ferro silicon industrial by-product mixed concrete composition of the present invention as described above can be applied to the cost reduction effect due to substitution of cement substitution, the concrete construction under the various environmental conditions, and the demolding condition of the early formwork, and the various mixed concrete requiring high strength and high durability It can be applied to the manufacture of structures as well as it is very useful to extend the lifespan of structures and competitiveness to foreign countries in terms of strength and durability against foreign acid by improving the quality of secondary byproducts by using high purity Fe- It is effective.
지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art in light of the above teachings. will be. The invention is not limited by these variations and modifications, but is limited only by the claims appended hereto.
Claims (2)
물 120~160kg/m3과; 시멘트 330~370kg/m3와; 잔골재 724~764kg/m3와; 굵은골재 906~1306kg/m3; 를 포함하여 구성되고,
상기 시멘트 100중량%에 대하여 페로실리콘 산업부산물 5중량% 내지 10중량% 치환하여 첨가되며,
시멘트 비중은 3.15, 잔골재의 단위중량 2.6~2.7 g/cm3, 굵은골재의 단위중량 2.7~2.9 g/cm3, 골재 최대치수는 25mm, 잔골재의 조립률은 2.7~3.0 인 것을 특징으로 하는 페로실리콘 산업부산물 혼합 콘크리트 조성물.With respect to the unit volume of the concrete composition,
Water 120 to 160 kg / m 3 ; 330 to 370 kg / m 3 of cement; Fine aggregate of 724 to 764 kg / m 3 ; Coarse Aggregate 906 ~ 1306kg / m 3; And,
By weight of the cerium by-product is replaced by 5% by weight to 10% by weight of the ferrosilicon by-product,
Wherein the specific gravity of the cement is 3.15, the weight of the fine aggregate is 2.6 to 2.7 g / cm 3 , the weight of the coarse aggregate is 2.7 to 2.9 g / cm 3 , the maximum aggregate size is 25 mm and the granulation ratio of the fine aggregate is 2.7 to 3.0. Silicon industry by - product mixed concrete composition.
메타카올린, 바텀애쉬, 플라이애쉬, 고로슬래그미분말 중 어느 하나 또는 둘 이상 선택하여 시멘트 100중량%에 대하여 5~10중량% 추가 치환되는 것을 특징으로 하는 페로실리콘 산업부산물 혼합 콘크리트 조성물.The method according to claim 1,
By weight of cement, and 5 to 10% by weight based on 100% by weight of cement is selected from one or more of meta-kaolin, bottom ash, fly ash and blast furnace slag fine powder.
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