KR101722928B1

KR101722928B1 - 고로슬래그 미분말용 혼화제 조성물 및 이를 이용한 고로슬래그 시멘트 조성물

Info

Publication number: KR101722928B1
Application number: KR1020160181964A
Authority: KR
Inventors: 김효진; 이원주; 이남훈; 김정수; 양철진; 이부길
Original assignee: 주식회사 한화건설; (주)아시아특수재료
Priority date: 2016-12-29
Filing date: 2016-12-29
Publication date: 2017-04-05

Abstract

본 발명은 고로슬래그 미분말용 혼화제 조성물에 관한 것으로서, 특히 고로슬래그를 주성분으로 하는 시멘트에 첨가되어 슬래그의 활성도를 증가시키기 위한 고로슬래그 미분말용 혼화제 조성물 및 이를 이용한 고로슬래그 시멘트 조성물에 관한 것이다.

Description

고로슬래그 미분말용 혼화제 조성물 및 이를 이용한 고로슬래그 시멘트 조성물{AdDMIXTURE COMPOSITION FOR ACTIVATING SLAG POWDER}

지구 온난화에 대한 대응책으로서 온실가스 감축이 지속적으로 이슈가 되고 있다. 교토의정서, 국제 기후변화 협상 등 국제협약이 강화되면서 국내에서도 온실가스 감축 목표를 매우 공격적으로 제시하고 있다. 온실가스는 다양한 종류가 있으나 실제적으로 규제 가능한 가스는 이산화탄소이다.

시멘트 산업은 대표적인 이산화탄소 배출산업으로서 온실가스 감축에 있어서 매우 중요한 위치를 차지하고 있다. 즉, 시멘트는 석회석을 소성하여 만든 재료로 소성과정 중에 대량의 이산화탄소를 발생시킨다. 시멘트 1톤을 제조하는데 대략 870kg의 이산화탄소가 배출되는 것으로 추정된다. 시멘트 제조에 따른 이산화탄소 배출량은 대한민국 온실가스 배출량 전체에서 대략 7% 정도이다.

이에 시멘트 산업계 또는 토목, 건축 재료 산업에서는 플라이애쉬나 고로슬래그로 시멘트를 대체하려는 노력이 활발하게 전개되고 있다. 특히 플라이애쉬나 고로슬래그의 사용은 산업부산물을 재활용하는 차원이므로 더욱 각광받고 있다.

그러나 고로슬래그는 수화반응의 활성도에 있어서 제약이 있다.

고로슬래그 미분말은 철강 산업에서 선철을 생산할 때에 발생하는 부산물을 분말화한 것으로, 약 1,500 ℃의 고온에서 급랭시켜 만들어진다. 고로슬래그가 급랭시킬 때에는 주로 물을 이용하는데, 이 과정에서 고로슬래그 미분말의 표면에는 유리질의 피막이 생성된다. 또는 고로슬래그의 표면에 피막이 생기지 않은 경우라도, 고로슬래그가 물과 혼합되어 콘크리트나 몰탈로 반죽될 때 유리질 피막이 형성된다.

유리질 피막은 고로슬래그 미분말 내의 칼슘, 알루미늄 등이 물과 직접적으로 반응하여 수화되는 것을 방해하므로, 고로슬래그 미분말은 알칼리 환경에서만 반응하여 수화물을 생성시키는 잠재수경성을 띠게 된다. 따라서 고로슬래그를 시멘트 대체로 사용하기 위해서는 유리질 피막을 깨트릴 수 있는 알칼리 혼화제가 필요하다. 도 1에 나타낸 바와 같이 알칼리 혼화제는 고로슬래그 미분말 내부에 존재하는 칼슘, 알루미늄 등의 성분을 용출시켜 고로슬래그 미분말이 시멘트와 같은 수화반응을 일으키도록 할 수 있다.

이러한 이유로 고로슬래그 시멘트는 초기 압축강도가 낮게 발현되는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1612907호(2016.04.19.공고) 대한민국 등록특허 제10-1333084호(2013.11.28.공고) 대한민국 등록특허 제10-0999438호(2010.12.09.공고) 대한민국 등록특허 제10-1243975호(2013.03.08.공고)

본 발명은 고로슬래그 미분말의 표면에 형성되어 있는 유리질 피막을 제거하거나, 유리질 피막의 형성을 방해하여, 고로슬래그 미분말의 활성도를 증대시킬 수 있는 고로고로슬래그 미분말용 혼화제 조성물 및 이 조성물을 포함하는 고로슬래그 시멘트 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고로슬래그 미분말 혼화제 조성물은, 도데카칼슘헵타알루미네이트(dodecacalcium hepta-aluminate) 100중량부와, 무수석고 10~30중량부와, 포졸란 물질 5~15중량부와, 실란 물질 1~3중량부와, 촉진제 1~5중량부와, 타타르산(tartaric acid) 5~15중량부와, EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid) 20~40중량부를 포함하는 것에 특징이 있다.

또한, 포졸란 물질은 나노 실리카이며, 실란 물질은 aminopropyl triethoxy silane, aminoethyl aminopropyl trimethoxy silane, aminoethyl aminopropyl triethoxy silane, aminoethyl aminopropyl methyldimethoxy silane, phenyl aminopropyl trimethoxy silane, aminopropyl methyldimethoxy silane, aminopropyl methyldimethoxy silane, aminoethyl aminopropyl methyldimethoxy silane, aminoethyl aminopropyl methyltriethoxy silane 중 어느 하나가 선택되며, 상기 촉진제는 TMTD(Tetramethyl Thiuram Disulfide)인 것이다.

여기서, 상기 도데카칼슘헵타알루미네이트의 분말도는 2,000~3,000 ㎠/g 범위이며, 상기 도데카칼슘헵타알루미네이트의 구성 성분 중 Al2O3의 함량은 85~95 중량% 범위인 것이 바람직하다. 도데카칼슘헵타알루미네이트는 물에 용해되는 경우 pH 11~13 수준을 유지할 수 있는 정도의 알카리도를 가지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 EDTA의 분말도는 10,000~20,00 ㎠/g 범위이며, 물 100g에 대한 용해도가 50g 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 타타르산 및 EDTA는 액상이며, 상기 무수석고와 도데카칼슘헵타알루미네이트는 분말상으로 형성될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 고로슬래그 시멘트 조성물은, 고로슬래그 미분말과 보통 포틀랜트 시멘트를 포함하는 시멘트와, 고로슬래그 미분말의 활성도를 증진시키기 위하여 상기한 고로슬래그 미분말 혼화제 조성물을 포함하는 것에 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 상기 고로슬래그 미분말은 40~60 중량%의 범위로 배합되며, 상기 고로슬래그 미분말 혼화제 조성물은 3~10 중량%의 범위로 배합될 수 있다.

본 발명에 따른 고로슬래그 미분말 혼화제 조성물과, 이 조성물을 사용한 고로슬래그 시멘트는 혼화제 조성물을 사용하지 않은 일반 고로슬래그 시멘트에 비하여 압축강도, 특히 초기 압축강도가 높게 증가하는 것을 알 수 있다.

이러한 결과는 본 발명에 따른 혼화제 조성물을 구성하는 성분이 고로슬래그 유리질 피막의 형성 자체를 억제하거나, 반응속도를 늦추거나 또는 기형성된 피막에 결합하여 워터채널을 형성하는 작용에 기인한 것으로 파악된다.

본 발명에 따른 혼화제 조성물을 사용함으로써 경제적이지만 초기압축강도 저하를 이유로 시멘트 바인더의 주재료로서 사용율이 저하되었던 고로슬래그 미분말이 보다 적극적으로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 고로슬래그 미분말의 피막 제거를 나타낸 모식도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

먼저, 고로슬래그는 SiO₂, Al₂O₃, CaO, MgO를 주성분으로 하여, 이들이 전체 성분중 약 96%를 점유하고 있으며, 이외에 소량의 MnO, FeO, TiO₂ 와 유황분 및 알칼리(Na₂O, K₂O)등을 함유하고 있다. 고로슬래그는 시멘트와 거의 동일한 화학 조성을 가질 뿐만 아니라 화학반응 또한 시멘트의 수화반응과 유사한 반응을 한다. 다만, 고로슬래그의 수화반응은 포틀랜드시멘트의 「수경성」반응과는 다소 차이가 있는 「잠재수경성」이라는 특성을 띤다. 즉, 시멘트의 반응특성인「수경성」은 물분자와 접하게 되면 성분들의 용출이 시작되면서 수화물을 형성하여 경화하는 메커니즘인 반면에 고로슬래그의「잠재수경성」은 단순히 물과의 접촉만으로는 성분들이 용출되지 않고 혼화제의 존재가 반드시 필요하며 이것에 의해 고로슬래그의 반응이 촉진된다는 점에서 차이가 있다.

고로슬래그는 물과 접한 직후 Ca² ⁺ 이온이 용출되고 그 표면에 투과성이 나쁜 부정형의 산화피막이 형성된다. 이 피막으로 인해 고로슬래그 입자 속으로 물의 침투 및 고로슬래그 입자로부터의 이온의 용출이 억제되기 때문에 수화반응은 진행이 어렵다. 그러나 알칼리 혼화제에 의해 고로슬래그의 표면에 OH^-가 흡착되면 이 피막(유리 구조)이 파괴되어 고로슬래그로부터 SiO₂, Al₂O₃, CaO, MgO의 용출이 촉진되고 반응이 시작된다. 그리고 일단 반응이 시작되면 고로슬래그 자체로부터 용출되는 알칼리성분에 의해 지속적으로 높은 pH가 유지되므로 반응이 지속될 수 있다.

고로슬래그가 혼화제에 의해 활성화되면, 고로슬래그의 CaO와 SiO₂성분이 용출되어 수화반응을 함으로써 규산염 수화물(CSH계 수화물)을 형성한다. 이와 같은 메커니즘으로 인해 고로슬래그의 수화반응은 보통 포틀랜드 시멘트의 반응속도에 느리게 나타나며, 고로슬래그 혼입 경화체의 초기강도 지연을 가져오는 원인이 된다. 그러나 반응이 시작되면 장기간에 걸쳐 지속적으로 반응이 이루어지기 때문에 장기 강도에 있어서는 포틀랜드시멘트를 사용한 경우보다 우수한 특성을 갖는다.

본 발명은 위에서 설명한 바와 같이 고로슬래그의 초기 수화반응을 촉진하기 위한 혼화제 조성물이다. 기존에는 주로 NaOH, KOH, Ca(OH)₂ 와 같은 알카리 혼화제를 사용하였으나, 본 발명에서는 새로운 성분의 혼화제 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 고로슬래그 미분말 혼화제 조성물(이하 '혼화제 조성물'이라 함)은 도데카칼슘헵타알루미네이트(dodecacalcium hepta-aluminate), 무수석고, 아크릴산노말부틸에스테르, 메틸메타크릴레이트, 과산화벤조일, 메틸에틸케톤, 포졸란 물질, 실란 물질, 촉진제, 타타르산(tartaric acid) 및 EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid)를 포함한다.

도데카칼슘헵타알루미네이트는 화학식 12CaO·7Al₂O₃ 로 나타내며, 간단하게 C12A7으로 표시하기도 한다. 도데카칼슘헵타알루미네이트는 물과 반응시 CaO-SiO₂-H₂O 계열의 침상 규산염 수화물을 급격하게 형성한다는 특징이 있다. 위의 수화반응은 매우 급속하게 이루어지기 때문에, 고로슬래그 미분말이 물과 만나 표면에 산화 피막이 형성하기 전에 고로슬래그 미분말의 표면에 침상 수화물을 형성하므로 산화 피막의 형성을 억제할 수 있다. 또한 본 실시예에서 도데카칼슘헵타알루미네이트는 분말도 2,000~3,000 ㎠/g 범위로 미립자로 형성된다. 분말도가 높으면 물과 반응할 수 있는 분말의 비표면적이 넓어지므로 반응성이 더욱 향상될 수 있기 때문이다.

무수석고(CaSO₄)는 황산염 혼화제로서 기존의 고로슬래그 미분말의 알카리 혼화제로서 널리 활용되고 있는 물질이다. 무수석고가 물과 반응하면 황산(SO₄ ² ^-)이 산화 피막을 파괴하여 고로슬래그 내 칼슘 및 알루미늄 이온의 용출을 활성화시킬 수 있다. 또한 고로슬래그 피막을 파괴하는데 사용되지 않은 무수석고의 잉여 황산화물은 경화체 내에서 침상 구조의 에트린자이트(ettringite)를 형성함으로써 경화체 내부의 조직을 치밀하게 하여 압축강도를 증대시키는 작용을 한다. 본 실시예에서 무수석고는 도데카칼슘헵타알루미네이트 100중량부를 기준으로 10~30중량부로 포함되는데, 10중량부 미만인 경우 피막 제거작용이 원활하지 않고, 30중량부를 초과하면 피막 파괴나 에트린자이트에 형성에도 참여하지 않은 잔존분들이 경화체 내에서 응집됨으로써 경화체의 강도를 오히려 약화시키는 결과를 나타낼 수 있다.

아크릴산노말부틸에스테르, 메틸메타크릴레이트는 공중합되면서 고로슬래그의 초기 수화반응시 공극을 메워 치밀한 구조를 형성하고, 양생 후 크랙을 방지하는 역할을 하며, 과산화벤조일은 상기 공중합 반응을 개시 내지 촉진하는 역할을 한다.

도데카칼슘헵타알루미네이트 100중량부를 기준으로 아크릴산노말부틸에스테르는 3~5중량부, 메틸메타크릴레이트는 3~5중량부, 과산화벤조일는 0.1~1중량부 함유되는 것을 예시할 수 있다.

그리고 메틸에틸케톤은 아크릴산노말부틸에스테르, 메틸메타크릴레이트에 대하여 분산 용매로서 작용하며 5~10중량부 함유할 수 있다.

포졸란 물질은 나노 실리카인 것을 예시할 수 있는데, 실리카는 C12A7으로 표시하기도 한다. 도데카칼슘헵타알루미네이트의 수화 반응과 마찬가지로 CaO-SiO₂-H₂O 계열의 규산염 수화물을 형성하게 되는데, 도데카칼슘헵타알루미네이트의 수화 반응과 다른 것은 실란 물질에 의해 3차원적인 사슬구조를 형성한다는 점이다. 이러한 삼차원적인 사슬구조로 인해 보다 치밀하고 높은 강도를 기대할 수 있다.

이러한 포졸란 물질은 도데카칼슘헵타알루미네이트 100중량부를 기준으로 5~15중량부 포함되는 것을 예시할 수 있으며, 5중량부 미만인 경우 상술한 효과를 기대하기 어렵고, 15중량부를 초과하게 되면 도데카칼슘헵타알루미네이트에 의한 침상 규산염 수화물의 상대적인 양이 줄어들게 되므로 상술한 범위로 제한하는 것이 바람직하다.

실란 물질은 상술한 바와 같이 포졸란 물질의 3차원적인 사슬구조 형성에 관여하는 것으로서, 일단에는 아민기를 가지고 타단에는 실란기를 가지는 것을 예시할 수 있다.

구체적으로, 실란 물질은 aminopropyl triethoxy silane, aminoethyl aminopropyl trimethoxy silane, aminoethyl aminopropyl triethoxy silane, aminoethyl aminopropyl methyldimethoxy silane, phenyl aminopropyl trimethoxy silane, aminopropyl methyldimethoxy silane, aminopropyl methyldimethoxy silane, aminoethyl aminopropyl methyldimethoxy silane, aminoethyl aminopropyl methyltriethoxy silane 중 어느 하나가 선택될 수 있다.

이러한 실란 물질은 도데카칼슘헵타알루미네이트 100중량부를 기준으로 1~3중량부로 함유될 수 있는데, 이는 포졸란 물질의 중량 대비 대략 1/5에 해당하는 양이다.

촉진제는 포졸란 물질과 실란 물질을 통한 3차원적인 사슬구조 형성을 촉진하는 역할을 하는 것으로서, TMTD(Tetramethyl Thiuram Disulfide)인 것을 예시할 수 있다.

이러한 촉진제는 도데카칼슘헵타알루미네이트 100중량부를 기준으로 1~5중량부인 것을 예시할 수 있는데, 1중량부 미만인 경우에는 반응 촉진 효과를 기대하기 어렵고, 5중량부를 초과하더라도 촉진 효과의 증가를 기대하기 어렵기 때문이다.

타타르산은 유기산의 일종으로서 약산성을 띤다. 슬래그가 물과 만나서 유리질 피막(주로 슬래그의 Fe₂O₃ 성분이 반응)을 형성할 때에는 염기성 환경이 유리한데, 타타르산은 약산성을 띠는 바 슬래그 주변 환경의 pH를 일시적으로 상승시킴으로써, 유리질 피막의 형성을 방해하는 작용을 한다. 또한 타타르산은 OH^- 이온을 다량 함유하는데, 이 수산화이온이 유리질 피막 형성의 반응속도를 늦추는 것으로 이해할 수도 있다. 타타르산은 도데카칼슘헵타알루미네이트 100중량부를 기준으로 5~15중량부로 포함되는데, 타타르산이 위 범위를 초과하면 고로슬래그의 수화 반응 자체를 더디게 하는 바 바람직하지 않으며, 이 범위 미만인 경우 유리질 피막 형성을 억제하는 작용이 원활하지 않을 수 있다.

슬래그의 유리질 피막 형성과 관련하여, 앞에서 설명한 도데카헵타알루미네이트는 피막이 형성되기 전에 슬래그의 표면에 침상 구조물을 형성함으로써 피막이 형성되는 것 자체를 방지하였다. 무수석고는 황산 이온이 슬래그에 기형성되어 있는 유리질 피막을 파괴하는 작용을 하였으며, 타타르산은 유리질 피막이 형성되는 반응을 느리게 하였다. 각각의 물질들이 슬래그 표면의 유리질 피막의 형성과 관련하여 다른 작용을 하였다.

본 발명에 따른 혼화제 조성물에서 EDTA는 위의 물질들과는 또 다른 작용을 한다. 즉, EDTA는 슬래그의 표면에 형성된 유리질 피막의 주요 성분인 2가 철 이온과 선택적으로 반응, 이른바 킬레이트 반응을 하여 착이온을 형성한다. 이렇게 착이온이 형성되면 유리질 피막의 주요 구성요소인 철 성분의 화학적 결합이 변하게 되므로, 유리질 피막이 깨지면서 칼슘, 알루미늄 등의 이온이 슬래그로부터 용출될 수 있게 된다. 슬래그 피막 내에서 물이 통과할 수 있는 일종의 워터 채널(water channel)이 형성되는 것으로 이해할 수 있으며, 칼슘 및 알루미늄은 워터 채널을 통해 물과 반응하여 침상의 에트린자이트를 형성하게 된다. 본 실시예에서는 EDTA의 킬레이트 반응을 촉진시키고자, 분말도 10,000~20,00 ㎠/g 범위의 EDTA를 사용한다. 앞에서 설명한 것처럼, 분말도가 높아지면 비표면적이 커지므로 반응속도가 향상된다. 본 실시예에서 EDTA는 도데카칼슘헵타알루미네이트 100중량부를 기준으로 5~15중량부로 포함된다.

본 발명에서는 상기한 구성의 혼화제 조성물을 포함하는 고로슬래그 시멘트를 제공한다. 고로슬래그 시멘트는 시멘트와 혼화제 조성물을 포함한다. 여기서, 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트와 고로슬래그 미분말 및 첨가제가 혼합될 수 있다. 시멘트 중에서 고로슬래그 미분말은 40~60 중량%의 비율로 혼합된다. 그리고 고로슬래그 시멘트 전체에 대하여 혼화제 조성물은 3~10중량%의 비율로 혼합된다.

본 발명의 연구진은 혼화제 조성물이 혼합된 고로슬래그 시멘트의 효과를 알아보기 위하여 본 발명에 따른 고로슬래그 시멘트 조성물을 포함하는 콘크리트를 형성하여 물성 실험을 수행하였다.

콘크리트에서 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)와 고로슬래그 미분말(S/P)를 혼합하였으며, 보통 포틀랜드 시멘트와 고로슬래그 미분말은 1;1의 동일한 비중으로 배합하였다. 콘크리트의 상세한 배합비율은 아래의 [표 1과] 같다.

규격		unit weight(kg/m3)
규격		W/B(%)	S/A(%)	Water	OPC	S/P	Sand	Gravel	AD
1	25-24-150	48.0	48.5	164	171	171	87.8	931	0
2		48.0	48.5	164	171	171	87.8	931	10.3
3		48.0	48.5	164	171	171	87.8	931	34.2

위 [표 1]을 참고하면, 1번 시료는 본 발명에 따른 혼화제 조성물을 사용하지 않은 콘트롤 시료이고, 2번 시료는 본 발명의 고로슬래그 시멘트 총 중량 대비 혼화제 조성물(AD)을 3중량% 첨가한 것이며, 3번 시료는 10중량% 첨가한 것이다. 나머지 골재, 물/시멘트비(W/B) 등은 3개 시료에서 모두 동일하다.

그리고 혼화제 조성물은 도데카칼슘헵타알루미네이트 100중량부를 기준으로, 무수석고 25중량부와, 아크릴산노말부틸에스테르 3중량부와, 메틸메타크릴레이트 3중량부와, 과산화벤조일 0.1중량부와, 메틸에틸케톤 5중량부와, 타타르산(tartaric acid) 10중량부와, EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid) 25중량부의 비율로 형성하였다.

실험에서는 콘크리트의 3일, 7일 및 28일의 압축강도를 파악하였다. 결과는 아래의 [표 2]에 나타내었다.

No	Slump	압축강도(MPa),20℃
No	Slump	3day	7day	28day
1	175	15.1	21.4	32.6
2	175	17.2	23.1	36.5
3	175	19.5	24.3	37.8

위의 [표 2]를 참고하면, 콘트롤 시료(1)의 압축강도를 100%로 보았을 때, 혼화제 조성물을 3% 혼용한 경우와 10% 혼용한 경우 모두 3일, 7일, 28일 강도가 콘트롤 시료에 비하여 높게 발현됨을 알 수 있다. 특히 고로슬래그 시멘트의 약점으로 지적되는 초기강도 저하의 문제가 획기적으로 개선된다. 즉, 3일 압축강도에서 1번 콘트롤 시료에 비하여 2번 시료는 14%, 3번 시료는 29% 압축강도가 높게 나타났다. 28일 강도에서는 콘트롤 시료 대비 강도의 상승율이 3일만큼 크지는 않았다. 이와 같이 혼화제 조성물을 사용한 경우에는 초기 압축 강도 측면에서 유리하다는 것을 확인하였다.

한편, 앞의 실험예와 달리 혼화제 조성물로서, 포졸란 물질로서 나노 실리카 10중량부와, 실란 물질로서 aminopropyl triethoxy silane 2중량부와, 촉진제로서 Tetramethyl Thiuram Disulfide 3중량부를 넣은 4번 시료 및 5번 시료로 압축강도 실험을 하였으며, 그 결과는 아래 표 3에 기재하였다. 여기서, 4번 시료 및 5번 시료에서는 시멘트 총 중량 대비 혼화제 조성물(AD)을 각각 3중량% 및 10중량% 사용한 차이가 있다.

No	Slump	압축강도(MPa),20℃
No	Slump	3day	7day	28day
4	175	20.3	25.9	38.9
5	175	22.5	27.1	40.3

위의 결과에서 볼 수 있듯이, 2번 시료 및 3번 시료 대비 혼화제 조성물에 포졸란 물질로서 나노 실리카 와, 실란 물질로서 aminopropyl triethoxy silane와, 촉진제로서 Tetramethyl Thiuram Disulfide을 추가한 경우에 압축 강도가 크게 향상된다는 것을 확인할 수 있었다.

한편, 앞의 실험예와 달리 혼화제 조성물 중 실란 물질로서 aminopropyl triethoxy silane를 전혀 넣지 않은 4번 시료와, 실린 물질과 촉진제를 모두 전혀 넣지 않은 5번 시료에 대한 압축강도 실험을 하였으며, 그 결과는 아래 표 3에 기재하였다. 6번 시료 및 7번 시료에서는 시멘트 총 중량 대비 혼화제 조성물(AD)을 3중량% 사용하였다.

No	Slump	압축강도(MPa),20℃
No	Slump	3day	7day	28day
6	175	18.4	22.7	34.4
7	175	17.3	24.9	35.6

위 [표 3]을 참조하면, 혼화제 조성물에서 포졸란 물질을 함유하더라도 실란 물질 또는 촉진제를 사용하지 않은 경우에는 4번 및 5번 시료에 비해 압축 강도가 크게 감소한다는 것을 확인할 수 있었다.

또 한편, 앞의 [표 3]는 20℃에서 콘크리트를 양생한 결과이고, 본 연구진은 겨울철을 대비하여 5℃에서도 양생하는 실험을 추가적으로 실시하였다. 실험을 위해 제작한 시료의 배합비는 [표 1]의 1번 및 4번 시료와 같으며, 5℃에 양생에 따른 압축강도 시험 결과는 아래 [표 4]와 같다.

No	Slump	압축강도(MPa),5℃
No	Slump	3day	7day	28day
1	170	4.5	14.3	21.3
4	175	7.7	25.5	29.4

위 [표 5]를 참고하면, 5℃에서 양생한 결과 4번 시료는 본 발명에 따른 혼화제 조성물을 사용하지 않은 1번 시료에 비해 압축강도 증가율이 높게 나타났다는 것을 통해 겨울철 시공에서 본 발명에 따른 시멘트 조성물의 이점이 크다는 것을 확인할 수 있었다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 고로슬래그 미분말 혼화제 조성물과, 이 조성물을 사용한 고로슬래그 시멘트는 혼화제 조성물을 사용하지 않은 일반 고로슬래그 시멘트에 비하여 압축강도, 특히 초기 압축강도가 높게 증가하는 것을 알 수 있다. 이러한 결과는 본 발명에 따른 혼화제 조성물의 각 구성 성분이 유리질 피막의 형성 자체를 억제하거나, 반응속도를 늦추거나 또는 기형성된 피막에 결합하여 워터채널을 형성하는 작용은 물론, 치밀한 구조를 형성하는 것에 기인한 것으로 파악된다.

이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims

도데카칼슘헵타알루미네이트(dodecacalcium hepta-aluminate) 100중량부와, 무수석고 10~30중량부와, 아크릴산노말부틸에스테르 3~5중량부와, 메틸메타크릴레이트 3~5중량부와, 과산화벤조일 0.1~1중량부와, 타타르산(tartaric acid) 5~15중량부와, EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid) 20~40중량부를 포함하되,
상기 도데카칼슘헵타알루미네이트(dodecacalcium hepta-aluminate) 100중량부를 기준으로 포졸란 물질 5~15중량부와, 실란 물질 1~3중량부와, 촉진제 1~5중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고로슬래그 미분말용 혼화제 조성물.
제1항에 있어서,
상기 도데카칼슘헵타알루미네이트의 분말도는 2,000~3,000 ㎠/g 범위이고,
상기 EDTA의 분말도는 10,000~20,00 ㎠/g 범위인 것을 특징으로 하는 고로슬래그 미분말용 혼화제 조성물.
삭제
고로슬래그 미분말과 보통 포틀랜트 시멘트를 포함하는 시멘트와, 상기 고로슬래그 미분말의 활성도를 증진시키기 위한 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 고로슬래그 시멘트 조성물.