KR101612907B1 - 고로슬래그를 포함하는 phc 파일용 혼화제 및 상기 혼화제를 포함하는 phc 파일용 콘크리트 조성물 - Google Patents

고로슬래그를 포함하는 phc 파일용 혼화제 및 상기 혼화제를 포함하는 phc 파일용 콘크리트 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고로슬래그를 포함하는 PHC 파일을 제조할 때, 상기 고로슬래그의 함량이 증가함에 따른 점도 상승 및 초기 강도 저하의 문제점을 해결할 수 있는 고로슬래그를 포함하는 PHC 파일용 혼화제 및 상기 혼화제를 포함하는 PHC 파일용 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 구체적으로는 폴리카르본산계 분산제 10~40중량부; 폴리카르본산계 유지제 10~60중량부; 및 소포제 0.05~1중량부를 포함하는 PHC 파일용 혼화제와, 상기 PHC 파일용 혼화제; 및 고로슬래그 및 시멘트를 포함하는 결합재를 포함하는 PHC 파일용 콘크리트 조성물을 제공한다.

Description

고로슬래그를 포함하는 PHC 파일용 혼화제 및 상기 혼화제를 포함하는 PHC 파일용 콘크리트 조성물{Admixtures for PHC pile comprising furnace blast slag and concrete composition for PHC pile comprising the same}
본 발명은 고로슬래그를 포함하는 PHC 파일용 혼화제 및 상기 혼화제를 포함하는 PHC 파일용 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 고로슬래그를 포함하는 PHC 파일을 제조할 때, 상기 고로슬래그의 함량이 증가함에 따른 점도 상승 및 초기 강도 저하의 문제점을 해결할 수 있는 PHC 파일용 혼화제와 상기 혼화제를 포함하는 PHC 파일용 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
국내 건설 시장은 협소한 국토의 한계를 극복하고 간척지 및 연약지반에 구조물을 건설하는 단계까지 이르고 있는 실정이다. 따라서 이러한 연약지반에 대한 대책 수립으로, 연약지반의 보강을 위해 연약지반을 전체적으로 제거하는 방법, 사질토를 혼합한 개량공법 또는 여러가지 드레인 방식을 이용해 개량하는 방법 등이 제안된 바 있다.
그러나, 최근에는 PHC 파일을 기반암까지 삽입 후 그 위에 구조물을 시공하는 파일 개량 방식이, 시공성 확보 측면과 안정성 측면에서 우수하여 많이 선호되고 있다.
이때, 상기 PHC 파일이란 Pretensioned spun High strength Concrete의 약자로서, 원심력을 응용하여 만든 것으로서, 콘크리트의 압축강도가 78.5MPa 이상인 프리텐션 방식에 의한 고강도 말뚝에 해당하며, 상기와 같이 고강도의 특성을 발현하기 위해서 보통 시멘트만을 사용하여 제조되고 있다.
한편, 전세계적으로 지구 온난화를 해결하기 위한 다양한 정책 및 기술개발이 이루어지고 있고, 특히 지구 온난화의 주된 원인이 되고 있는 온실가스의 감축이 전 세계적으로 최대 이슈가 되고 있다.
그런데, 시멘트를 제조하는 산업은 전세계 CO2 발생량의 7%를 차지할 정도로 상당히 많은 양의 온실가스를 배출하고 있다. 따라서, 최근에는 이러한 시멘트 제조 산업에 대하여 보다 강력한 대책의 수립이 필요한 실정이고, 그 외에도 PHC 파일을 제조함에 있어서, 그 대부분을 차지하는 시멘트를 대체할 수 있는 혼화제의 개발이 요구되고 있다.
한편, 용광로에서 철광석으로부터 선철을 만들 때 생기는 고로슬래그는 주성분이 CaO와 SiO2 등에 해당하여 시멘트와 그 조성이 유사하면서도 CO2를 발생시키지 않아 친환경 건설소재로 알려져 있다. 따라서, 최근에는 아파트 등 건축공사에 사용하는 레미콘의 경우에, 고로슬래그를 시멘트 저감용 혼화재로써 사용하고 있다.
그런데, 고로슬래그는 상기와 같은 장점에도 불구하고, 이를 혼화재로써 다량 사용하게 되면, 이를 포함하는 조성물의 점도가 급격히 상승함에 따라 작업성이 크게 저하될 수 있고, 상기 고로슬래그는 시멘트와 달리 수화반응을 하지 않으므로, PHC 파일의 초기 강도가 저하되는 문제점 또한 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 고로슬래그는 고강도의 특성이 요구되는 PHC 파일에서는 그 사용량이 제한되고 있다.
본 발명의 일 구현 예에 따르면, PHC 파일을 제조할 때, 고로슬래그를 다량 사용하여도 점도 상승 및 초기 강도 저하의 문제점을 해결할 수 있는 PHC 파일용 혼화제를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 상기한 혼화제를 이용하여 친환경성 및 작업성이 우수하면서, 고강도의 특성을 발현할 수 있는 PHC 파일용 콘크리트 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현 예에 따르면, 폴리카르본산계 분산제 10~40중량부; 폴리카르본산계 유지제 10~60중량부; 및 소포제 0.05~1중량를 포함하는 PHC 파일용 혼화제를 제공한다.
상기 혼화제는 아민계, 황산이온계, 규산염계 및 수산화계 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 아민계 화합물은 0 초과 10 중량부 이하의 양으로 포함될 수 있다.
상기 황산이온계 화합물은 0 초과 10 중량부 이하의 양으로 포함될 수 있다.
상기 규산염계 화합물은 0 초과 10 중량부 이하의 양으로 포함될 수 있다.
상기 수산화계 화합물은 0 초과 10 중량부 이하의 양으로 포함될 수 있다.
상기 아민계 화합물은 트리에탄올아민(Triethanolamine, TEA), 에틸렌디아민(Ethylenediamine), 에틸렌디아민사아세트산(Ethylenediaminetetraacetic acid, EDTA), 아크릴아마이드(Acrylamide) 및 디메틸포름아미드(Dimethylformamide)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있다.
상기 황산이온계 화합물은 황산나트륨(Na2SO4) 및 황산칼슘(CaSO4) 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 규산염계 화합물은 규산소듐(Na2SiO3), 물유리 및 규산칼슘(CaSiO4)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있다.
상기 수산화계 화합물은 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼슘(Ca(OH)2) 및 수산화칼륨(KOH)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있다.
상기 혼화제는 빈졸계 점성 저감제 및 히드록시메틸에테르계 점성 저감제 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 빈졸계 점성 저감제는 0.1 내지 3 중량부의 양으로 포함될 수 있다.
상기 히드록시메틸에테르계 점성 저감제는 0 초과 15 중량부 이하의 양으로 포함될 수 있다.
상기 히드록시메틸에테르계 점성 저감제는 히드록시메틸옥세탄(Hydroxymethyloxetane), 비스에테르(Bis-ether), 히드록시메틸벤젠(Hydroxymethylbenzene) 및 페녹시메틸옥세탄(Phenoxymethyloxetane)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 상기 PHC 파일용 혼화제; 및
시멘트 및 고로슬래그를 포함하는 결합재
를 포함하는 PHC 파일용 콘크리트 조성물을 제공한다.
상기 혼화제는 결합재 100 중량부에 대하여 0.3 내지 3 중량부의 양으로 포함될 수 있다.
상기 결합재는 0 초과 70중량% 이하의 고로슬래그 및 30중량% 이상 100중량% 미만의 시멘트를 포함할 수 있다.
상기 PHC 파일용 콘크리트 조성물의 물-시멘트비는 23 ~27%이고, 단위수량은 100~130kg/m3일 수 있다.
본 발명의 PHC 파일용 혼화제는 고로슬래그를 다량 사용하여 PHC 파일을 제조하더라도, 충분한 초기 강도를 발현할 수 있고, 제조 시 사용되는 콘크리트 조성물의 점도가 급격히 상승되는 문제점을 방지하여, 우수한 작업성을 확보할 수 있도록 한다.
이에, 본 발명에서 제공하는 상기 PHC 파일용 혼화제는, 시멘트를 대체하여 고로슬래그를 다량 포함하는 PHC 파일을 높은 품질로 제조할 수 있도록 함으로써, PHC 파일의 제조 시 원가 절감에 따른 경제적인 효과를 거둘 수 있을 뿐만 아니라, CO2 발생량을 현저하게 감소시켜, 환경 부담을 경감시킬 수 있다.
도 1은 실험예 1에서 실시예 1 내지 15 및 비교예 1 내지 2의 PHC 파일용 콘크리트 조성물의 점도비를 그래프로 나타낸 것이다.
도 2는 실험예 1에서 실시예 16 내지 30 및 비교예 1 및 3의 PHC 파일용 콘크리트 조성물의 점도비를 그래프로 나타낸 것이다.
도 3은 실험예 2에서 실시예 31 내지 42 및 비교예 1 내지 2의 PHC 파일용 콘크리트 조성물을 이용해 제조된 PHC 파일의 강도비를 그래프로 나타낸 것이다.
도 4는 실험예 2에서 실시예 43 내지 54 및 비교예 1 및 3의 PHC 파일용 콘크리트 조성물을 이용해 제조된 PHC 파일의 강도비를 그래프로 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
최근에는 PHC 파일을 제조할 때, 환경적 및 경제적인 차원에서, 결합재의 대부분을 차지하는 시멘트의 상당량을 상기 시멘트와 조성이 유사한 고로슬래그로 대체하고자 하는 시도가 많이 이루어지고 있다.
그런데, 고로슬래그는 통상 Ca, Si, Al 등의 이온을 포함하며, 상기 고로슬래그의 미분말에 물을 투입하게 되면, 미분말 표면에 비결정질 피막이 형성되어, 내부의 Ca2 +, Al2 + 등의 용출이 이루어지지 않아, 그 자체로 경화하는 성질이 약하고, 포틀랜드 시멘트와 혼합하는 경우, 수화생성물인 수산화칼슘 및 황산염이 생성된 이후에, 그에 의해 고로슬래그 미분말이 경화하는 특징이 있다.
이로 인해, 고로슬래그의 반응은 2차적으로 시작되어 수화반응이 조기에 일어나지 않게 되고, 그 결과, 초기 압축강도가 낮아, 거푸집 탈형 시기 지연 등의 문제를 초래하여 공기 지연을 야기하게 되며, 상기 고로슬래그를 대량으로 사용하게 되면 점성이 급격히 증가됨에 따라 작업성이 현저히 떨어지는 문제점이 있다.
이에, 본 발명은 고로슬래그를 포함하는 PHC 파일용 혼화제 및 상기 혼화제를 포함하는 PHC 파일용 콘크리트 조성물을 제공하고자 하며, 보다 구체적으로는 폴리카르본산계 분산제, 폴리카르본산계 유지제, 및 소포제를 적절한 배합비로 포함하는 PHC 파일용 혼화제를 제공함으로써, PHC 파일을 제조할 때 시멘트의 상당량를 고로슬래그로 대체하더라도, 콘크리트 조성물에 우수한 작업성을 확보할 수 있으며, 또한 상기 콘크리트 조성물을 이용해 제조되는 PHC 파일 또한 초기 고강도의 특성이 발현될 수 있도록 한다.
본 발명의 일 구현 예에 따르면, 고로슬래그를 포함하는 PHC 파일용 혼화제에 관한 것으로, 폴리카르본산계 분산제 10~40중량부; 폴리카르본산계 유지제 10~60중량부; 및 소포제 0.05~1중량를 포함하는 PHC 파일용 혼화제를 제공한다.
본 발명의 PHC 파일용 혼화제는 고성능 분산제로서 폴리카르본산계 분산제를 포함할 수 있는데, 이때 주쇄(main chain)가 긴 상기 폴리카르본산계 분산제는 그에 포함된 카르복실기(COO-)가 시멘트의 초기 분산을 효과적으로 유도하여 단위수량을 감소시키고, 수화하여 우수한 초기 강도를 발현할 수 있도록 한다.
또한, 상기 폴리카르본산계 분산제로는 불포화 카본산 모노머와 중합이나 공중합이 가능한 모노머로부터 유도되는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 일례로서는 이들 불포화 카본산 모노머와 스티렌(styrene)의 공중합체 등을 들 수 있으며, NMB Co., Ltd. 사제(社製) 상품명 「RHEOBUILD SP8」 시리즈, Flowric Co., Ltd. 사제 상품명 「FLOWRIC SF500」시리즈, Takemoto Oil & Fat Co., Ltd. 사제 상품명 「CHUPOL HP8, 11」, Grace Chemicals Co., Ltd. 사제 상품명 「DARLEXSUPER 100, 200, 300, 1000」시리즈, 및, KAO Corporation 사제 상품명 「MIGHTY 21WH」나 「MIGHTY 3000」시리즈, 그 외가 시판되고 있으며, 통상은 액상이다.
또한, 상기 폴리카르본산계 분산제는 혼화제 내에 10 내지 40중량부의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 폴리카르본산계 분산제의 함량이 10중량부 미만인 경우, 제조되는 PHC 파일에 충분한 초기 강도가 발현되지 않을 수 있고, 함량이 40중량부를 초과하는 경우, 분산율이 한계 상태가 되는 경우나, 경화 불량이 발생되는 경우가 있을 수 있다.
본 발명의 PHC 파일용 혼화제는 상기 폴리카르본산계 분산제와 함께 폴리카르본산계 유지제를 포함할 수 있는데, 이때, 측쇄(side chain)가 긴 상기 폴리카르본산계 유지제에 포함된 카르복실기(COO-)의 주쇄가 시멘트 수화물의 생성물에 매립되면 측쇄의 2차 분산 능력으로 인해 장기 작업성을 유지하도록 한다.
또한, 상기 폴리카르본산계 유지제는 혼화제 내에 10 내지 60중량부의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 폴리카르본산계 유지제의 함량이 10중량부 미만인 경우, 상기 유지제의 분산 능력이 부족하여 점도의 상승으로 인해 작업성이 저하될 수 있고, 함량이 60 중량부를 초과하는 경우, 상기 혼화제를 포함하는 콘크리트 조성물의 조강성에 악영향을 미쳐 제조되는 PHC 파일에 충분한 초기 강도가 발현되지 않을 수 있다.
본 발명에서 사용하는 폴리카르본산계 분산제와 폴리카르본산계 유지제는 그 자체가 공기포를 가지고 있는데, 이때 공기포의 크기가 너무 크면 PHC 파일의 내구성에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서, 본 발명의 PHC 파일용 혼화제는 상기한 공기포를 제거하기 위한 목적으로 소포제를 0.05~1중량부의 양으로 포함할 수 있고, 그 종류는 특별히 한정하지 않으나, 통상 이 기술분야에서 사용될 수 있는 것이면 제한하지 않고 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 PHC 파일용 혼화제는, 고로슬래그를 사용하여 PHC 파일을 제조하는 경우, 고로슬래그의 경화 반응을 촉진하여 최종 제조되는 PHC 파일의 초기 강도를 보다 증진시킬 수 있도록, 아민계 화합물, 황산이온계 화합물, 규산염계 화합물 및 수산화계 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 아민계 화합물은 0 초과 10 중량부 이하로 포함되는 것이 바람직하고, 상기 황산이온계 화합물은 0 초과 10 중량부 이하로 포함되는 것이 바람직하며, 상기 규산염계 화합물은 0 초과 10 중량부 이하로 포함되는 것이 바람직하며, 상기 수산화계 화합물은 0 초과 10 중량부 이하로 포함되는 것이 바람직하다.
이때 상기 아민계 화합물, 황산이온계 화합물, 규산염계 화합물 및 수산화계 화합물 각각의 함량이 10 중량부를 초과하는 경우, 고로슬래그를 사용하여 PHC 파일을 제조하는 경우, 오히려 초기 강도가 저하되는 역효과를 발생시켜 경제성 등의 현실성이 문제될 수 있다.
또한, 상기 아민계 화합물은 트리에탄올아민(Triethanolamine, TEA), 에틸렌디아민(Ethylenediamine), 에틸렌디아민사아세트산(Ethylenediaminetetraacetic acid, EDTA), 아크릴아마이드(Acrylamide) 및 디메틸포름아미드(Dimethylformamide)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 사용할 수 있고, 상기 황산이온계 화합물은 황산나트륨(Na2SO4) 및 황산칼슘(CaSO4)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 사용할 수 있고, 상기 규산염계 화합물은 규산소듐(Na2SiO3), 물유리 및 규산칼슘(CaSiO4)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 사용할 수 있으며, 상기 수산화계 화합물은 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼슘(Ca(OH)2) 및 수산화칼륨(KOH)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 PHC 파일용 혼화제는, PHC 파일을 제조할 때 시멘트를 대체하여 고로슬래그를 다량 사용하더라도, 제조 시 사용되는 콘크리트 조성물의 점도가 급격히 상승하지 않고 적절한 수준을 유지할 수 있도록 점성 저감제를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 점성 저감제로는 빈졸계 점성 저감제 및 히드록시메틸에테르계 점성 저감제 중 적어도 하나를 사용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 빈졸계 점성 저감제 및 히드록시메틸에테르계 점성 저감제를 사용할 수 있다.
이때, 상기 빈졸계 점성 저감제는 0.1 내지 3중량부의 양으로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 빈졸계 점성 저감제의 함량이 0.1 중량부 미만인 경우, 점성 저감 효과가 미미하여 콘크리트 조성물 내에 고로슬래그가 다량 포함되는 경우 점도가 급격히 증가하여 작업성이 크게 저하될 수 있다. 반면, 상기 빈졸계 점성 저감제의 함량이 3 중량부를 초과하는 경우, 콘크리트 조성물의 조강성에 악영향을 미쳐, 제조되는 PHC 파일의 초기 강도가 저하될 수 있다.
또한, 상기 히드록시메틸에테르계 점성 저감제는 0 초과 15 중량부 이하로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 히드록시메틸에테르계 점성 저감제의 함량이 15 중량부를 초과하는 경우 더 이상 점도 저감의 효과를 기대하기 어려워 경제적인 점에서 문제가 될 수 있다.
또한, 상기 히드록시메틸에테르계 화합물로는 히드록시메틸옥세탄(Hydroxymethyloxetane), 비스에테르(Bis-ether), 히드록시메틸벤젠(Hydroxymethylbenzene) 및 페녹시메틸옥세탄(Phenoxymethyloxetane)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 사용할 수 있다.
이렇게 본 발명에서 제공하는 PHC 파일용 혼화제는, 폴리카르본산계 분산제, 폴리카르본산계 유지제 및 소포제를 최적의 배합비로 포함하고, 더욱 바람직하게는 아민계, 황산이온계, 규산염계 및 수산화계 수산화계 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나와 점성 저감제를 특정한 함량으로 더 포함함으로써, PHC 파일을 제조할 때, 시멘트를 대체하여 고로슬래그를 다량 포함하더라도, 제조 시 사용되는 콘크리트 조성물이 적절한 점도를 유지할 수 있도록 하여 우수한 작업성을 확보할 수 있으며, 상기 조성물을 이용해 제조되는 PHC 파일 또한 초기 고강도의 특성이 발현될 수 있도록 한다.
본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 본 발명에서 제공하는 PHC 파일용 혼화제를 포함하는 PHC 파일용 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 구체적으로는 본 발명에서 제공하는 상기 PHC 파일용 혼화제; 및 시멘트 및 고로슬래그를 포함하는 결합재를 포함하는 PHC 파일용 콘크리트 조성물을 제공한다.
단, 본 발명의 PHC 파일용 콘크리트 조성물에서 사용하는 혼화제는 상기한 본 발명에서 제공하는 PHC 파일용 혼화제에서 기재한 바와 동일하다.
본 발명의 PHC 파일용 콘크리트 조성물은 물-시멘트비가 23 ~27%인 것이 바람직하고, 단위수량은 100~130kg/m3인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 PHC 파일용 콘크리트 조성물에 포함되는 결합재는 시멘트 및 고로슬래그를 포함하는 것으로, 그 조성을 특별히 한정하지는 않으나, 상기 결합재 내에 포함된 시멘트의 일부 내지는 상당량이 고로슬래그로 대체된 것을 사용하는 것이 시멘트의 사용량을 감소시켜, 환경적 및 경제적인 측면에서 바람직하다.
즉, 본 발명의 PHC 파일용 콘크리트 조성물에 사용되는 결합재는 시멘트와 함께 고로슬래그를 포함할 수 있고, 더욱 구체적으로는 시멘트 30중량% 이상 100 중량% 미만; 및 고로슬래그 0 초과 70중량% 이하로 포함할 수 있다.
다만, 본 발명의 PHC 파일용 콘크리트 조성물은 고로슬래그를 0 초과 70중량% 이하, 더욱 바람직하게는 50 내지 70중량%의 다량으로 포함하여도, 폴리카르본산계 분산제, 폴리카르본산계 유지제 및 소포제가 최적의 배합비로 포함되며, 더욱 바람직하게는 상기 폴리카르본산계 분산제, 폴리카르본산계 유지제 및 소포제와 함께, 아민계, 황산이온계, 규산염계 및 수산화계 수산화계 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나와 점성 저감제를 특정한 함량으로 더 포함하는 본 발명의 혼화제를 사용함으로써, 상기 콘크리트 조성물의 점도가 급격히 상승되는 것을 방지하고, 적절한 수준으로 유지될 수 있도록 하여 우수한 작업성을 확보할 수 있으며, 또한, 상기 조성물을 이용해 제조되는 PHC 파일도 초기 고강도의 특성이 발현될 수 있다.
이때, 상기 혼화제는 결합재 100 중량부에 대하여 0.3 내지 3 중량부의 양으로 첨가되는 것이 바람직하고, 혼화제의 함량이 0.3 중량부 미만인 경우, 상기 결합재 내에 포함되는 고로슬래그의 함량이 증가할수록 점도가 급격히 상승되거나, 제조되는 PHC 파일의 초기 강도가 PHC 파일로 사용되기에 부적합할 수준으로 저하될 수 있다. 한편, 함량이 3 중량부를 초과하는 경우, 더 이상 점도 저하 및 초기 강도 향상의 효과를 기대하기 어려워 경제적인 점에서 문제가 될 수 있다.
실시예
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
이하의 각 실시예 및 비교예에서 제조하는 PHC 파일용 콘크리트 조성물은 하기 표 1에 나타난 배합비로 제조하였고, 상기 콘크리트 조성물을 이용해 PHC 파일을 제조하는 경우, 하기 표 2에 나타는 원심 성형 조건으로 성형하여 공시체를 제작한 뒤, 상압 양생하며 수행되었다.
구분 W/B
(%)		 S/a
(%)		 단위 재료량(kg/m3)
물(W) 결합재 잔골재
(S)		 굵은골재
(G)		 혼화제
(AD)
시멘트(C) 고로슬래그(SP)
25 37 130 0~520 0~520 670 1059 5.2
원심 성형 조건
1단계(초속) 2단계(저속) 3단계(중속) 4단계(고속)
중력가속도(G) 2 7 15 38
원심 시간(분) 3 1 1 5
[실험예 1]점성 평가
본 발명의 범위에 속하는 PHC 파일용 혼화제를 사용함에 따른 점성의 변화를 평가하기 위하여, 이하의 각 실시예 및 비교예에서는 결합재로서 시멘트만 사용하고 있는 PHC 파일용 콘크리트 조성물(비교예 1)의 점도를 기준으로, 결합재로서 시멘트의 일부를 고로슬래그로 대체하여 사용하고 있는 PHC 파일용 콘크리트 조성물(비교예 2 및 3)의 점도 변화와, 본 발명의 혼화제를 사용한 PHC 파일용 콘크리트 조성물(실시예)의 점도 변화를 백분율(%)로 나타내었다.
[실시예 1 내지 15 및 비교예 1 내지 2]
하기 표 3에 나타난 조건으로 PHC 파일용 콘크리트 조성물을 준비한 뒤, 점도비를 측정하여 그 결과를 도 1 및 하기 표 3에 함께 나타내었다.
구분 결합재(중량%) 혼화제(중량%) 점도비
(%)
OPC SP 폴리카르본산계
분산제		 폴리카르본산계
유지제		 소포제 빈졸계 점성 저감제 히드록시
메틸에테르계 점성 저감제
비교예1 100 0 0 0 0 0 0 100
비교예2 70 30 0 0 0 0 0 113
실시예1 70 30 37.96 56.94 0.1 0 5 108
실시예2 70 30 35.96 53.94 0.1 0 10 99
실시예3 70 30 33.96 50.94 0.1 0 15 91
실시예4 70 30 39.92 59.88 0.1 0.1 0 110
실시예5 70 30 37.92 56.88 0.1 0.1 5 106
실시예6 70 30 35.92 53.88 0.1 0.1 10 98
실시예7 70 30 33.92 50.88 0.1 0.1 15 96
실시예8 70 30 39.84 59.76 0.1 0.3 0 107
실시예9 70 30 37.84 56.76 0.1 0.3 5 104
실시예10 70 30 35.84 53.76 0.1 0.3 10 100
실시예11 70 30 33.84 50.76 0.1 0.3 15 92
실시예12 70 30 39.76 59.64 0.1 0.5 0 103
실시예13 70 30 37.76 56.64 0.1 0.5 5 99
실시예14 70 30 35.76 53.64 0.1 0.5 10 95
실시예15 70 30 33.76 50.64 0.1 0.5 15 88
상기 표 3 및 도 1에서 보는 바와 같이, 고로슬래그를 결합재의 30중량%로 포함하고 있는 비교예 2의 콘크리트 조성물은 점도비가 113%로, 시멘트만 결합재로 사용하고 있는 비교예 1 대비 점성이 현저히 상승하여 작업성이 매우 떨어지게 될 것을 알 수 있다.
그러나, 본 발명의 범위에 속하는 혼화제를 사용한 실시예 1 내지 15의 콘크리트 조성물은, 비교예 2 대비 점도비가 감소하는 것을 볼 수 있고, 특히 빈졸계 점성 저감제와 히드록시 메틸에테르계 점성 저감제를 함께 사용하거나, 상기 히드록시 메틸에테르계 점성 저감제의 함량이 증가할수록 점도비가 더욱 감소하는 것을 볼 수 있다. 그 중에서도 특히, 실시예 6, 7, 11 및 13 내지 15의 경우, 고로슬래그가 결합재의 30중량%의 양으로 포함되어 있음에도, 결합재로서 시멘트만을 사용하고 있는 비교예 1 보다도 낮은 수준의 점도비를 갖는 것을 볼 수 있다.
[실시예 16 내지 30 및 비교예 1 및 3]
하기 표 4에 나타난 조건으로 PHC 파일용 콘크리트 조성물을 준비한 뒤, 점도비를 측정하여 그 결과를 도 2 및 하기 표 4에 나타내었다.
구분 결합재(중량%) 혼화제(중량%) 점도비
(%)
OPC SP 폴리카르본산계
분산제		 폴리카르본산계
유지제		 소포제 빈졸계 점성 저감제 히드록시
메틸에테르계 점성 저감제
비교예1 100 0 0 0 0 0 0 100
비교예3 30 70 0 0 0 0 0 135
실시예16 30 70 37.96 56.94 0.1 0 5 128
실시예17 30 70 35.96 53.94 0.1 0 10 116
실시예18 30 70 33.96 50.94 0.1 0 15 110
실시예19 30 70 39.92 59.88 0.1 0.1 0 130
실시예20 30 70 37.92 56.88 0.1 0.1 5 126
실시예21 30 70 35.92 53.88 0.1 0.1 10 115
실시예22 30 70 33.92 50.88 0.1 0.1 15 111
실시예23 30 70 39.84 59.76 0.1 0.3 0 123
실시예24 30 70 37.84 56.76 0.1 0.3 5 116
실시예25 30 70 35.84 53.76 0.1 0.3 10 98
실시예26 30 70 33.84 50.76 0.1 0.3 15 94
실시예27 30 70 39.76 59.64 0.1 0.5 0 100
실시예28 30 70 37.76 56.64 0.1 0.5 5 87
실시예29 30 70 35.76 53.64 0.1 0.5 10 81
실시예30 30 70 33.76 50.64 0.1 0.5 15 75
상기 표 4 및 도 2에서 보는 바와 같이, 고로슬래그를 결합재의 70중량%로 포함하고 있는 비교예 3의 콘크리트 조성물은 점도비가 135%로, 결합재로서 시멘트만을 사용하고 있는 비교예 1 보다 점성이 현저히 향상되어 작업성이 매우 떨어지게 됨을 알 수 있다.
그러나, 본 발명의 범위에 속하는 혼화제를 사용한 실시예 16 내지 30의 콘크리트 조성물은, 비교예 3 대비 점도비가 감소하는 것을 볼 수 있고, 빈졸계 점성 저감제와 히드록시 메틸에테르계 점성 저감제를 함께 사용하거나, 상기 히드록시 메틸에테르계 점성 저감제의 함량이 증가할수록 점도비가 더욱 감소하는 것을 볼 수 있다. 그 중에서도 특히, 실시예 25, 26 및 28 내지 30의 경우, 고로슬래그가 결합재의 70중량%의 다량으로 포함되어 있음에도, 결합재로서 시멘트만을 사용하고 있는 비교예 1 보다 점도비가 낮은 수준을 갖는 것을 볼 수 있다.
[실험예 2]강도 평가
본 발명의 범위에 속하는 PHC 파일용 혼화제를 사용함에 따른 강도의 변화를 평가하기 위하여, 이하의 각 실시예 및 비교예에서는 결합재로서 시멘트만 사용하고 있는 콘크리트 조성물(비교예 1)로 제조된 PHC 파일의 강도를 기준으로, 결합재로서 시멘트의 일부를 고로슬래그로 대체하여 사용하고 있는 콘크리트 조성물(비교예 2 및 3)로 제조된 PHC 파일의 강도 변화와, 본 발명의 혼화제를 사용한 콘크리트 조성물(실시예)로 제조된 PHC 파일의 강도 변화를 백분율(%)로 나타내었다.
단, PHC 파일의 제작 및 강도평가 방법은 KS F 2454 "원심력으로 다져진 콘크리트의 압축강도 시험방법"에 준하여 평가하였으며, 압축강도는 1일, 7일에 측정하였다, 각 측정일에 시험체를 3개씩 측정하여 그 평균값을 나타내었다.
[실시예 31 내지 42 및 비교예 1 내지 2]
하기 표 5에 나타난 조건으로 PHC 파일용 콘크리트 조성물을 준비한 뒤, 이를 상기 표 2에 나타난 원심 성형 조건으로 성형해 공시체를 제조하고, 상압 양생하여 PHC 파일을 제작하였다. 이때, 얻어진 PHC 파일의 재령 1일 및 7일에서의 강도비를 측정해, 그 결과를 도 3 및 하기 표 5에 함께 나타내었다.
구분 결합재
(중량%)		 혼화제(중량%) 강도비
(%)
OPC SP 폴리카르본산계
분산제		 폴리카르본산계
유지제		 아민계
화합물		 규산염계
화합물		 수산화계
화합물		 소포제 빈졸계 점성 저감제 히드록시
메틸에테르계 점성 저감제		 1일 7일
비교예1 100 0 0 0 0 0 0 0 0 0 100 100
비교예2 70 30 0 0 0 0 0 0 0 0 75 90
실시예31 70 30 35.04 52.56 2 0 0 0.1 0.3 10 97 106
실시예32 70 30 34.24 51.36 4 0 0 0.1 0.3 10 102 107
실시예33 70 30 35.04 52.56 0 2 0 0.1 0.3 10 112 106
실시예34 70 30 34.24 51.36 0 4 0 0.1 0.3 10 117 109
실시예35 70 30 35.04 52.56 0 0 2 0.1 0.3 10 114 111
실시예36 70 30 33.84 50.76 1 2 2 0.1 0.3 10 118 117
실시예37 70 30 34.24 51.36 2 1 1 0.1 0.3 10 113 111
실시예38 70 30 34.24 51.36 1 2 1 0.1 0.3 10 104 107
실시예39 70 30 34.24 51.36 1 1 2 0.1 0.3 10 106 107
실시예40 70 30 33.84 50.76 2 2 1 0.1 0.3 10 105 106
실시예41 70 30 33.84 50.76 1 3 1 0.1 0.3 10 107 107
실시예42 70 30 34.64 51.96 1 1 1 0.1 0.3 10 109 108
상기 표 5 및 도 3에서 보는 바와 같이, 고로슬래그를 결합재의 30중량%로 포함하고 있는 비교예 2의 콘크리트 조성물을 이용해 제조된 PHC 파일은 재령 1일 및 7일 강도비가 각각 75% 및 90%로, 시멘트만 결합재로 사용하고 있는 비교예 1 보다 초기 강도가 저하된 것을 볼 수 있다.
그러나, 본 발명의 범위에 속하는 혼화제를 사용한 실시예 31 내지 42의 콘크리트 조성물을 이용해 제조된 PHC 파일은, 비교예 2의 PHC 파일 대비 강도비가 현저히 증가한 것을 볼 수 있고, 더 나아가서는 고로슬래그가 결합재의 30중량%의 양으로 포함되어 있음에도, 결합재로서 시멘트만을 사용하고 있는 비교예 1보다도 높은 초기 강도를 갖는 것을 볼 수 있으며, 특히 실시예 36의 조성물을 이용해 제조된 PHC 파일은 재령 1일 및 7일의 압축강도가 비교예 1 보다 대략 20% 정도 상승된 것을 볼 수 있다.
[실시예 43 내지 54 및 비교예 1 및 3]
하기 표 6에 나타난 조건으로 PHC 파일용 콘크리트 조성물을 준비한 뒤, 이를 상기 표 2에 나타난 원심 성형 조건으로 성형해 공시체를 제조하고, 상압 양생하여 PHC 파일을 제작하였다. 이때, PHC 파일의 재령 1일 및 7일에서의 강도비를 측정해, 그 결과를 도 4 및 하기 표 6에 함께 나타내었다.
구분 결합재
(중량%)		 혼화제(중량%) 강도비
(%)
OPC SP 폴리카르본산계
분산제		 폴리카르본산계
유지제		 아민계
화합물		 규산염계
화합물		 수산화계
화합물		 소포제 빈졸계 점성 저감제 히드록시
메틸에테르계 점성 저감제		 1일 7일
비교예1 100 0 0 0 0 0 0 0 0 0 100 100
비교예3 30 70 0 0 0 0 0 0 0 0 55 72
실시예43 30 70 35.04 52.56 2 0 0 0.1 0.3 10 91 99
실시예44 30 70 34.24 51.36 4 0 0 0.1 0.3 10 95 100
실시예45 30 70 35.04 52.56 0 2 0 0.1 0.3 10 105 99
실시예46 30 70 34.24 51.36 0 4 0 0.1 0.3 10 109 102
실시예47 30 70 35.04 52.56 0 0 2 0.1 0.3 10 107 104
실시예48 30 70 33.84 50.76 1 2 2 0.1 0.3 10 110 109
실시예49 30 70 34.24 51.36 2 1 1 0.1 0.3 10 106 104
실시예50 30 70 34.24 51.36 1 2 1 0.1 0.3 10 97 100
실시예51 30 70 34.24 51.36 1 1 2 0.1 0.3 10 99 100
실시예52 30 70 33.84 50.76 2 2 1 0.1 0.3 10 98 99
실시예53 30 70 33.84 50.76 1 3 1 0.1 0.3 10 100 100
실시예54 30 70 34.64 51.96 1 1 1 0.1 0.3 10 102 101
상기 표 6 및 도 4에서 보는 바와 같이, 고로슬래그를 결합재의 70중량%로 포함하고 있는 비교예 3의 콘크리트 조성물을 이용해 제조된 PHC 파일은 재령 1일 및 7일의 강도비가 각각 55% 및 72%로, 시멘트만 결합재로 사용하고 있는 비교예 1 보다 초기 강도가 현저히 저하된 것을 볼 수 있는바, 이러한 PHC 파일은 고강도의 특성을 요구하는 건설의 기초로 사용되기에는 다소 부적합한 것을 알 수 있다.
그러나, 본 발명의 범위에 속하는 혼화제를 사용한 실시예 43 내지 54의 콘크리트 조성물을 이용해 제조된 PHC 파일은, 비교예 3의 PHC 파일 대비 강도비가 현저히 증가한 것을 볼 수 있고, 더 나아가서는 고로슬래그가 결합재의 70중량%의 양으로 포함되어 있음에도, 결합재로서 시멘트만을 사용하고 있는 비교예 1보다도 높은 초기 강도를 갖는 것을 볼 수 있으며, 특히 실시예 48의 조성물을 이용해 제조된 PHC 파일은 재령 1일 및 7일의 압축강도가 비교예 1 보다 대략 10% 정도 상승된 것을 볼 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

Claims (18)

  1. 폴리카르본산계 분산제 33.76~40중량부, 폴리카르본산계 유지제 50.64~60중량부, 소포제 0.05~1중량부, 빈졸계 점성 저감제 0.3~3중량부 및 히드록시메틸에테르계 점성 저감제 5~15중량부를 포함하며,
    상기 빈졸계 점성 저감제 및 히드록시메틸에테르계 점성 저감제 함량의 합은 5.3중량부 초과인 PHC 파일용 혼화제.
  2. 제1항에 있어서, 상기 혼화제는 아민계, 황산이온계, 규산염계 및 수산화계 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 더 포함하는 PHC 파일용 혼화제.
  3. 제2항에 있어서, 상기 아민계 화합물은 0 초과 10 중량부 이하의 양으로 포함되는 PHC 파일용 혼화제.
  4. 제2항에 있어서, 상기 황산이온계 화합물은 0 초과 10 중량부 이하의 양으로 포함되는 PHC 파일용 혼화제.
  5. 제2항에 있어서, 상기 규산염계 화합물은 0 초과 10 중량부 이하의 양으로 포함되는 PHC 파일용 혼화제.
  6. 제2항에 있어서, 상기 수산화계 화합물은 0 초과 10 중량부 이하의 양으로 포함되는 PHC 파일용 혼화제.
  7. 제2항에 있어서, 상기 아민계 화합물은 트리에탄올아민(Triethanolamine, TEA), 에틸렌디아민(Ethylenediamine), 에틸렌디아민사아세트산(Ethylenediaminetetraacetic acid, EDTA), 아크릴아마이드(Acrylamide) 및 디메틸포름아미드(Dimethylformamide)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나인 PHC 파일용 혼화제.
  8. 제2항에 있어서, 상기 황산이온계 화합물은 황산나트륨(Na2SO4) 및 황산칼슘(CaSO4) 중 적어도 하나인 PHC 파일용 혼화제.
  9. 제2항에 있어서, 상기 규산염계 화합물은 규산소듐(Na2SiO3), 물유리 및 규산칼슘(CaSiO4)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나인 PHC 파일용 혼화제.
  10. 제2항에 있어서, 상기 수산화계 화합물은 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼슘(Ca(OH)2) 및 수산화칼륨(KOH)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나인 PHC 파일용 혼화제.
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  14. 제1항에 있어서, 상기 히드록시메틸에테르계 점성 저감제는 히드록시메틸옥세탄(Hydroxymethyloxetane), 비스에테르(Bis-ether), 히드록시메틸벤젠(Hydroxymethylbenzene) 및 페녹시메틸옥세탄(Phenoxymethyloxetane)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나인 PHC 파일용 혼화제.
  15. 청구항 제1항 내지 제10항 및 제14항 중 어느 한 항의 PHC 파일용 혼화제; 및
    시멘트 및 고로슬래그를 포함하는 결합재
    를 포함하는 PHC 파일용 콘크리트 조성물.
  16. 제15항에 있어서, 상기 혼화제는 결합재 100 중량부에 대하여 0.3 내지 3 중량부의 양으로 포함되는 PHC 파일용 콘크리트 조성물.
  17. 제15항에 있어서, 상기 결합재는 0 초과 70중량% 이하의 고로슬래그 및 30중량% 이상 100중량% 미만의 시멘트를 포함하는 PHC 파일용 콘크리트 조성물.
  18. 제15항에 있어서, 상기 PHC 파일용 콘크리트 조성물의 물-시멘트비는 23 ~27%이고, 단위수량은 100~130kg/m3인 PHC 파일용 콘크리트 조성물.
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