KR101725286B1 - Non-cement mortar composition - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 시멘트를 전혀 포함하지 않아 친환경적인 무시멘트 모르타르 조성물에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 적절한 입도를 가진 실리카 퓸과 소석회 및 배합수를 65도 이하의 온도에서 양생하여 원하는 강도의 발현이 가능한 무시멘트 모르타르 조성물에 대한 것이다.The present invention relates to an environmentally friendly cement mortar composition which does not contain any cement. More specifically, the present invention relates to a cement mortar composition having an appropriate particle size and capable of curing at a temperature of 65 ° C or lower, Mortar compositions.
모르타르는 시멘트와 모래를 일정 비율로 혼합하여 물로 반죽한 것으로, 시멘트모르타르라고 하기도 한다. Mortar is a mixture of cement and sand at a certain ratio and kneaded with water, sometimes called cement mortar.
그러나 모르타르를 구성하는 시멘트는 제조 과정에서 석회석인 CaCO3을 CaO으로 만들기 위해 900~1000도의 소성과정을 거치는데, 이 과정에서 많은 에너지가 소모되며 상당량의 CO2를 비롯하여 많은 가스 생성물 및 이로 인한 냄새를 방출한다.However, the cement constituting the mortar is calcined at a temperature of 900 to 1000 ° C. in order to make CaCO 3 , which is limestone, in the manufacturing process. In this process, a lot of energy is consumed and a lot of gas products including CO 2 , Lt; / RTI >
또한, 시멘트, 벽돌, 콘크리트 등은 시멘트가 물과 반응하는 수화반응을 통해 경화체를 이루어 강도가 발현된다.In cement, brick, concrete, etc., the cement is hardened through the hydration reaction in which water reacts with the cement.
즉, 초기수화과정에서 Ca(OH)2이 생성되는데, Ca(OH)2이 실리카 퓸, 플라이애쉬, 고로슬래그 등 포졸란 물질과 만나면 C-S-H겔(칼슘실리케이트 수화물)을 천천히 생성시킨다. 상기 C-S-H겔은 시멘트나 콘크리트가 단단하게 굳는데 가장 큰 기여를 한다.That is, in the initial hydration process of Ca (OH) 2, there is generated, the Ca (OH) 2, silica fume, fly ash, blast furnace slag, such as pozzolanic materials and meet CSH gel (calcium silicate hydrate) generates slowly. The CSH gel contributes most to hardening of cement or concrete.
상기 시멘트의 수화반응은 시멘트를 이루는 화합물들이 복잡한 화학반응을 통해 125cal/g을 방출하는 대표적인 발열반응이다.The hydration of the cement is a typical exothermic reaction in which cement compounds release 125 cal / g through a complex chemical reaction.
상기와 같이 시멘트 제조시 수반하는 다량의 에너지 소모 문제나 가스와 냄새 등에 대한 유해성으로 인하여 시멘트를 포함하는 건축재료에 대하여 환경부하를 감소시키기 위한 다양한 노력이 시행되고 있다.Various efforts have been made to reduce the environmental load on building materials including cement due to a large amount of energy consumption during cement production and harmfulness to gas and odor.
이에 종래 시멘트 벽돌 대신 충전재로 고온 소성된 활성 황토분말을 이용하고, 바인더로 시멘트를 사용하는 황토 벽돌이 등장하였다.Conventionally, instead of cement bricks, high temperature baked activated ocher powder was used as a filler, and ocher bricks using cement as a binder appeared.
그러나 황토 벽돌은 강도 증진을 위해 100도 이상의 고온에서 벽돌을 양생하여야 하며, 시멘트 함량이 높아 색상이 시멘트 색상에 가까웠다.However, the bricks have to be cured at a high temperature of 100 ° C or more to improve the strength, and the cement content is high, so the color is close to the cement color.
또한, 등록특허 제10-1035050호에서는 시멘트를 대신하여 활성 황토가 첨가된 황토 시멘트를 사용한 친환경 황토 인공암 패널 및 그 제조방법에 대한 기술이 개시되어 있다.In addition, Japanese Patent Registration No. 10-1035050 discloses an eco-friendly artificial artificial panel using green loam cement added with active loess in place of cement and a method for manufacturing the same.
그러나 상기 등록특허는 바인더로 시멘트를 상당량 포함하여 시멘트가 가지는 유해성을 완벽하게 차단하기 어렵다.However, the registered patent contains a considerable amount of cement as a binder, so that it is difficult to completely block the hazardousness of the cement.
아울러 인공암 패널은 휨강도 보강 및 수축 균열 억제를 위하여 소석회를 소량 포함하여 구성되는데, 상기 소석회는 물에 24~28시간 담가놓아 불려야 하므로 시공성 및 생산성이 저하되고 프리믹스 제조가 불가능한 단점이 있다.In addition, the artificial arm panel comprises a small amount of slaked lime for reinforcement of bending strength and shrinkage cracking suppression. Since the slaked lime is soaked in water for 24 to 28 hours, the workability and productivity are lowered and the premix can not be manufactured.
또한, 최근 시멘트 없이 모르타르를 경화시키기 위해 NaOH, KOH, Ca(OH)2과 같은 강알칼리성 용액을 사용하는 지오폴리머의 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 그러나 이 역시 취급이 어려운 강알칼리성 용액을 사용하여야 하고, 고온에서 양생해야 경화되는 한계가 있다.Recently, geopolymers using strong alkaline solutions such as NaOH, KOH, and Ca (OH) 2 have been actively developed to cure mortars without cement. However, this also requires the use of a hard alkaline solution which is difficult to handle, and there is a limit to curing at a high temperature.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 시멘트를 전혀 사용하지 않아 시멘트 사용에 따른 에너지 소비, 유해가스 등을 차단하여 친환경적인 무시멘트 모르타르 조성물을 제공하고자 한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an environmentally friendly cement mortar composition by not using cement at all and cutting energy consumption and harmful gas due to use of cement.
본 발명은 소석회를 물에 담가 숙성할 필요가 없어 시공성 및 생산성이 우수하고 프리믹스 제조가 가능한 무시멘트 모르타르 조성물을 제공하고자 한다.The present invention provides a cement mortar composition which is excellent in workability and productivity because it is not necessary to immerse slaked lime in water and aging, and is capable of producing a premix.
본 발명은 황토 벽돌 등의 제조시 고온 양생 과정이 불필요하고 황토의 자연색을 그대로 구현할 수 있는 무시멘트 모르타르 조성물을 제공하고자 한다.The present invention provides a cement mortar composition which does not require a high temperature curing process during the production of loess bricks and which can realize the natural color of loess as it is.
바람직한 실시예에 따른 본 발명은 시멘트가 포함되지 않는 무시멘트 모르타르를 제조하기 위한 무시멘트 모르타르 조성물에 관한 것으로, 잔골재로서 모래; 충전재; 바인더로서 소석회와 상기 소석회 입자에 순수 실리카 물질을 공급하여 C-S-H 반응을 촉진하기 위한 실리카 퓸; 및 배합수로 구성되되, 상기 소석회는 실리카 퓸 및 물과 혼합되어 수화반응이 일어나도록 입자 최대 크기가 200메쉬 이하인 것을 특징으로 하는 무시멘트 모르타르 조성물을 제공한다.According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a cement mortar composition for producing cement-free cement mortar, comprising: sand as fine aggregate; filling; Silica fume as a binder to promote the C-S-H reaction by supplying the slaked lime and the pure silica material to the slaked lime particle; And a mixed water, wherein the slaked lime is mixed with silica fume and water to have a maximum particle size of 200 mesh or less so as to cause a hydration reaction.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 배합수는 물 또는 알칼리 용액인 것을 특징으로 하는 무시멘트 모르타르 조성물을 제공한다.According to another preferred embodiment of the present invention, the cement mortar composition is characterized in that the compounding water is water or an alkali solution.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 충전재는 천연 황토분말 또는 플라이애쉬인 것을 특징으로 하는 무시멘트 모르타르 조성물을 제공한다.According to another preferred embodiment of the present invention, there is provided a cement mortar composition characterized in that the filler is natural loess powder or fly ash.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 배합수는 물이고, 상기 충전재는 고로슬래그인 것을 특징으로 하는 무시멘트 모르타르 조성물을 제공한다.According to another preferred embodiment of the present invention, the cement mortar composition is characterized in that the compounding water is water and the filler is blast furnace slag.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 실리카 퓸은 소석회 100중량부 대비 25중량부 이상 혼합되는 것을 특징으로 하는 무시멘트 모르타르 조성물을 제공한다.According to another preferred embodiment of the present invention, there is provided a cement mortar composition, wherein the silica fume is mixed in an amount of 25 parts by weight or more based on 100 parts by weight of the slaked lime.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 폴리카본산계 고성능 감수제가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 무시멘트 모르타르 조성물을 제공한다.According to another preferred embodiment of the present invention, there is provided a cement mortar composition characterized by further comprising a polycarboxylic acid-based high-performance water reducing agent.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.The present invention has the following effects.
첫째, 벽돌을 비롯하여 종래 시멘트를 포함하여 구성되는 다양한 건축재료의 생산시 시멘트를 전혀 포함하지 않아 시멘트의 고온 소성 과정이 불필요하다. 따라서 시멘트 사용에 따른 에너지 소비를 절감할 수 있고 유해가스 및 이로 인한 냄새 등을 차단하여 시멘트의 유해성을 근본적으로 해결할 수 있어 친환경적이다.First, the production of various building materials including bricks and conventional cement does not include cement at all, and the high-temperature firing process of cement is unnecessary. Therefore, it is possible to reduce energy consumption by using cement, and it is eco-friendly because it can prevent the harmfulness of cement by blocking harmful gas and odor caused by it.
둘째, 소석회를 물에 담가 숙성할 필요가 없어 시공성 및 생산성이 우수하고 프리믹스 제조가 가능하다.Second, it is not necessary to immerse the slaked lime in water and aging, so that it is possible to manufacture premix with excellent workability and productivity.
셋째, 황토 벽돌 등 제조시 고온에서 소성된 재료의 사용이나 고온 양생 과정이 불필요하고 황토의 자연색을 그대로 구현할 수 있다.Third, the use of materials baked at high temperature and the process of high temperature curing are not necessary in the production of the yellow clay brick, and the natural color of the yellow clay can be realized as it is.
넷째, 취급이 어려운 강알칼리성 용액의 사용이나 고온 양생 과정 없이 무시멘트 모르타르를 제조할 수 있다.Fourth, cement mortar can be manufactured without the use of difficult alkaline solution or high temperature curing process.
도 1은 충전재가 천연 황토분말이고 배합수가 물인 본 발명 무시멘트 모르타르 조성물의 고온 양생 압축강도를 나타내는 그래프이다.
도 2는 충전재가 천연 황토분말이고 배합수가 물인 본 발명 무시멘트 모르타르 조성물의 압축강도 발현곡선을 나타내는 그래프이다.
도 3은 충전재가 천연 황토분말이고 배합수가 알칼리 용액인 본 발명 무시멘트 모르타르 조성물의 상온 양생 및 고온 양생 7일째 압축강도를 나타내는 그래프이다.
도 4는 충전재가 플라이애쉬이고 배합수가 물인 본 발명 무시멘트 모르타르 조성물의 압축강도 발현곡선을 나타내는 그래프이다.
도 5는 충전재가 플라이애쉬이고 배합수가 알칼리 용액인 본 발명 무시멘트 모르타르 조성물의 압축강도 발현곡선을 나타내는 그래프이다.
도 6은 충전재가 고로슬래그이고 배합수가 물인 본 발명 무시멘트 모르타르 조성물의 양생 7일째 압축강도를 나타내는 그래프이다.
도 7은 충전재가 천연 황토분말이고 배합수가 알칼리 용액인 본 발명 무시멘트 모르타르 조성물의 압축강도 발현곡선을 나타내는 그래프이다.FIG. 1 is a graph showing the high-temperature curing compressive strength of the cement mortar composition of the present invention in which the filler is natural loess powder and the compounding water is water.
FIG. 2 is a graph showing the compressive strength development curves of the cement mortar composition of the present invention in which the filler is a natural loess powder and the compounding water is water.
3 is a graph showing the compressive strength of the cement mortar composition of the present invention, wherein the filler is natural loess powder and the compounding water is an alkali solution, at room temperature curing and high temperature curing 7 days.
4 is a graph showing the compressive strength development curves of the cement mortar composition of the present invention, wherein the filler is fly ash and the compounding water is water.
5 is a graph showing the compressive strength development curves of the cement mortar composition of the present invention in which the filler is fly ash and the compounding water is an alkali solution.
6 is a graph showing the compressive strength of the cement mortar composition of the present invention where the filler is blast furnace slag and the compounding water is the
7 is a graph showing the compressive strength development curves of the cement mortar composition of the present invention in which the filler is a natural loess powder and the compounding water is an alkali solution.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and preferred embodiments.
본 발명은 시멘트가 포함되지 않는 무시멘트 모르타르를 제조하기 위한 무시멘트 모르타르 조성물에 관한 것으로, 잔골재로서 모래; 충전재; 바인더로서 소석회와 상기 소석회 입자에 순수 실리카 물질을 공급하여 C-S-H 반응을 촉진하기 위한 실리카 퓸; 및 배합수로 구성되되, 상기 소석회는 실리카 퓸 및 물과 혼합되어 수화반응이 일어나도록 입자 최대 크기가 200메쉬 이하인 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a cement mortar composition for producing a cement-free cement mortar, which comprises sand as fine aggregate; filling; Silica fume as a binder to promote the C-S-H reaction by supplying the slaked lime and the pure silica material to the slaked lime particle; Wherein the slaked lime is mixed with silica fume and water to have a maximum particle size of 200 mesh or less so as to cause a hydration reaction.
본 발명은 모르타르 제조시 시멘트를 전혀 사용하지 않으므로, CO2 등 유해가스를 차단할 수 있고 에너지 절감이 가능하며 인체에 유해하지 않아 친환경적이다.The present invention does not use cement at all during the production of mortar, so it can block harmful gases such as CO 2 , save energy, and is environmentally friendly because it is not harmful to human body.
본 발명은 소석회(Ca(OH)2), 포졸란 물질 중 가장 반응성이 좋은 실리카 퓸 및 물의 반응성을 이용한 것으로, 실리카 퓸이라는 작은 입자의 순수 실리카 물질(SiO2 성분 90% 이상)이 소석회 입자에 붙어 C-S-H 반응을 촉진한다.The present invention is calcium hydroxide (Ca (OH) 2), the pozzolanic material that is reactive with the silica fume and water, and good reactivity and pure silica in small particles of silica fume materials of the (SiO 2 More than 90% of the components) are attached to the lime particles to promote the CSH reaction.
즉, 소석회에 실리카 퓸을 혼합함으로써 시멘트를 첨가하지 않고도 65도 이하의 온도에서 모르타르의 양생이 가능하다. 따라서 100도 이상 고온에서 양생할 필요가 없으며, 60도 내외의 고온 양생으로 모르타르를 제조하는 경우에는 기존 시멘트 벽돌보다 높은 압축강도를 발현할 수 있다.That is, by mixing silica fume into slaked lime, mortar curing is possible at a temperature of 65 degrees or less without adding cement. Therefore, it is not necessary to cure at a temperature higher than 100 ° C. If the mortar is manufactured by high-temperature curing at about 60 ° C., it can exhibit higher compressive strength than conventional cement bricks.
특히, 상기 소석회는 입자의 최대 크기가 200메쉬 이하(메쉬값으로 200 이상), 즉 74㎛ 이하의 미분말을 사용하여야 수화반응이 제대로 발생한다.Particularly, the hydrated lime should be properly hydrated by using a fine powder having a maximum particle size of 200 mesh or less (mesh value of 200 or more), that is, 74 탆 or less.
소석회를 대신하여 플라이애쉬 등의 물질도 규소(Si)를 공급할 수 있으나, 입도가 적합하지 않아 제대로 수화반응이 발생하지 않는다. Instead of lime, fly ash and other materials can supply silicon (Si), but the particle size is not suitable and hydration reaction does not occur properly.
다시 말하면 적합한 입도를 가진 실리카 퓸을 사용하여야만 소석회와 실리카 퓸이 반응하여 수화반응을 일으키며, 상기 소석회의 입자가 200메쉬 이상이면 실리카 퓸 및 물과 혼합하여도 수화반응이 발생하지 않는다.In other words, the hydration reaction is caused by the reaction between the slaked lime and the silica fume when the silica fume having an appropriate particle size is used. If the lime scale particles are 200 mesh or more, the hydration reaction does not occur by mixing with silica fume and water.
따라서 최적화된 입도의 소석회를 사용하는 것이 매우 중요하다.Therefore, it is very important to use slaked lime of optimized particle size.
본 발명 무시멘트 모르타르 조성물은 원하는 강도에 따라 소정의 비율로 모래, 충전재, 소석회와 실리카 퓸을 건비빔한 후 배합수를 섞어 교반하여 제조한다.The cement mortar composition of the present invention is prepared by mixing sand, filler, slaked lime and silica fume in a predetermined ratio according to a desired strength, mixing the mixture water, and stirring.
상기 배합수는 물 또는 알칼리 용액으로 구성 가능하다.The compounding water may be composed of water or an alkali solution.
상기 배합수는 일반적으로 사용되는 물을 사용할 수 있다. 물 사용시에는 유동성 확보 및 물-결합재 비율을 낮추기 위해 폴리카본산계 고성능 감수제가 첨가될 수 있다. 배합수로 물 사용시에는 초기 3일간 65도 내외의 고온에서 양생하면 수화 반응이 촉진된다.As the compounding water, water which is generally used can be used. When water is used, a polycarboxylic acid-based high-performance water reducing agent may be added to ensure fluidity and lower water-binder ratio. When water is used as the compounding water, hydration reaction is accelerated by curing at a high temperature of about 65 degrees for the initial three days.
상기 배합수로 알칼리 용액을 사용하면 상온에서 수화 반응성이 촉진되어 강도가 증진된다.When an alkaline solution is used as the mixing water, the hydration reactivity is promoted at room temperature and the strength is enhanced.
이때, 상기 알칼리 용액은 소요 강도나 제조 비용 등 고려하여 선택적으로 사용 가능하며, 일례로 10몰 NaOH 용액과 규산나트륨(Sodium Silicate) 용액을 7:3의 비율로 혼합하여 사용할 수 있다.At this time, the alkali solution can be selectively used in consideration of the required strength and manufacturing cost. For example, a 10 molar NaOH solution and a sodium silicate solution may be mixed at a ratio of 7: 3.
본 발명은 실리카 퓸의 혼입으로 20~65도 내외의 상온과 고온에서 양생하여도 모두 모르타르의 강도 발현이 가능하다. 따라서 기존 황토 벽돌과 달리 본 발명을 이용하여 무시멘트 벽돌 등을 생산하는 경우 100도 이상의 고온 양생이 불필요하다.The present invention is capable of manifesting strength of mortar even when cured at room temperature and high temperature of about 20 to 65 degrees by incorporation of silica fume. Therefore, unlike existing clay bricks, when cement bricks are produced using the present invention, high temperature curing of 100 degrees or more is unnecessary.
상기 충전재는 천연 황토분말 또는 플라이애쉬인 것을 특징으로 한다.The filler is characterized by being natural loess powder or fly ash.
상기 충전재는 수화반응에 주요하게 관여하는 물질이 아니라 채움재 역할 수행하는 것으로, 용도에 따라 황토, 플라이애쉬, 고로슬래그 등을 사용할 수 있다.The filler is not a substance mainly involved in the hydration reaction, but acts as a filler. Depending on the application, loess, fly ash and blast furnace slag may be used.
특히, 황토는 고온 소성된 활성황토 대신 천연 황토분말을 사용할 수 있다.In particular, loess can be replaced with natural loess powder in place of activated loess at high temperature.
황토는 모래보다는 미세하고 점토보다는 거친 실트(silt) 크기인 연황색 퇴적물이다. 일반적으로 황토는 공극률이 크고 퇴적층을 수직 방향으로 갈라지게 하는 수직의 열극들이 발달해 있기 때문에 분해력, 자정력 및 흡수력이 강하며 단열효과가 우수하다.Loess is a pale yellow deposit that is finer than sand and rough silt size than clay. Generally, the loess is strong in the decomposition, self-tamping and absorbing power because the porosity is large and the vertical heat rays that divide the sedimentary layer in the vertical direction are developed.
특히, 황토에는 실리카, 산화알루미늄 등을 주성분으로 하여 생물체에 필요한 미네랄이 포함되어 있으며, 원적외선을 방출하여 혈액순환 촉진 등의 효과를 얻을 수 있고, 습도 조절 및 방음, 단열 효과를 부가적으로 얻을 수 있다.Particularly, the loess is mainly composed of silica and aluminum oxide, and contains minerals necessary for living organisms. It emits far-infrared rays to obtain effects such as promoting blood circulation, humidity control, soundproofing, have.
상기 플라이애쉬는 입자가 비정형인 천연 황토분말과 달리 입자가 완전히 둥근 구형이므로, 동일한 유동성을 확보하는데 필요한 배합수가 더 적게 소요된다. 따라서 강도 증진 및 건조수축 저감에 효과적이며, 고성능 감수제의 혼입량을 줄이거나 생략할 수 있다.Unlike natural loess powder, which is atypical of the fly ash, the fly ash has a completely round spherical shape, so that the mixing amount required to secure the same flowability is smaller. Therefore, it is effective for improving the strength and drying shrinkage reduction, and it is possible to reduce or eliminate the mixing amount of the high performance water reducing agent.
이하, 충전재가 천연 황토분말인 경우와 플라이애쉬인 경우에 대하여 본 발명 무시멘트 모르타르 조성물의 압축강도를 살펴본다.Hereinafter, the compressive strength of the cement mortar composition of the present invention will be examined in the case where the filler is natural loess powder and in the case of fly ash.
(1) 충전재가 천연 황토분말이고, 배합수가 물인 실험예(1) Experimental example in which the filler is natural loess powder and the water content is water
[표 1] 은 충전재가 천연 황토분말이고 배합수가 물인 본 발명 무시멘트 모르타르 조성물의 배합 설계 및 양생 조건을 나타내는 표이다.[Table 1] is a table showing the mixing design and curing conditions of the cement mortar composition of the present invention in which the filler is natural loess powder and the water content is water.
(g)Lime lime
(g)
(g)sand
(g)
(g)water
(g)
(g)Silica fume
(g)
(g)High performance water reducing agent
(g)
(20℃/
습도60%)Room temperature
(20 [deg.] C /
70
70
30
30
300
300
40
40
6
6
(60℃/
습도90%)High temperature
(60 DEG C /
[표 1] 에서 H40은 물/바인더(천연 황토분말+소석회)의 중량비가 40%이고, S50은 실리카 퓸/소석회의 중량비가 50%이며, SP6은 고성능감수제/바인더(천연 황토분말+소석회)의 중량비가 6%라는 의미이다.In Table 1, H40 represents a weight ratio of water / binder (natural loess powder + slaked lime) of 40%, S50 is a weight ratio of silica fume / slaked lime of 50%, SP6 is a high performance water reducing agent / binder (natural loess powder + Is 6% by weight.
도 1은 충전재가 천연 황토분말이고 배합수가 물인 본 발명 무시멘트 모르타르 조성물의 고온 양생 기간에 따른 압축강도를 나타내는 그래프이다.FIG. 1 is a graph showing the compressive strength of the cement mortar composition according to the present invention, which is a mixture of natural ocher powder and water, according to the high-temperature curing period.
실험 결과 고온 양생 기간이 증가함에 따라 벽돌의 압축강도가 증가하고, 실리카 퓸의 혼입률이 증가할수록 고온 양생의 효과가 큼을 알 수 있다.Experimental results show that the effect of high temperature curing is stronger as the compressive strength of brick increases with the increase of high temperature curing period and the incorporation rate of silica fume increases.
특히, 실리카 퓸이 없으면 고온 양생을 최소 4일 이상 시켜야 벽돌 강도가 증진되지만 KS 기준을 만족하지 못하였다. 그리고 실리카 퓸/소석회의 중량비가 25%와 50%인 경우, 압축강도는 각각 고온 양생 3일과 2일 만에 콘크리트 벽돌 1종(KS 기준)인 13MPa을 상회하였다.In particular, without silica fume, high temperature curing must be done for at least 4 days to improve the strength of the bricks, but the KS standards were not met. When the weight ratio of silica fume / slaked lime was 25% and 50%, the compressive strength exceeded 13 MPa, which is one kind of concrete brick (KS standard), at 3 days and 2 days of high temperature curing, respectively.
도 2는 충전재가 천연 황토분말이고 배합수가 물인 본 발명 무시멘트 모르타르 조성물의 압축강도 발현곡선을 나타내는 그래프이다.FIG. 2 is a graph showing the compressive strength development curves of the cement mortar composition of the present invention in which the filler is a natural loess powder and the compounding water is water.
도 2의 압축강도는 실리카 퓸/소석회의 중량비가 50%인 H40+S50+SP6(H) 시편에 대하여 60도의 온도, 습도 90%에서 3일간 고온 양생을 시행하고 고온 양생 외의 기간은 20도의 온도, 습도 60%에서 상온 양생하여 측정하였다. 상기 시편은 한 변의 길이가 50㎜인 정육면체로 3개 시편의 평균 압축강도를 측정하였다.The compressive strength shown in FIG. 2 was obtained by subjecting H40 + S50 + SP6 (H) specimens having a weight ratio of silica fume / slaked lime of 50% to high temperature curing at a temperature of 60 degrees and a humidity of 90% for 3 days, , And humidity of 60% at room temperature. The specimens were measured for the average compressive strength of three specimens with a cube of 50 mm length on one side.
도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 실리카 퓸/소석회의 중량비가 50%인 경우 고온 양생 직후 27.17MPa로 최대 강도를 발현하여 점토 벽돌 1종 기준인 24.5MPa을 웃돌며, 이후 재령 28일째까지 KS 기준을 만족함을 알 수 있다.As shown in FIG. 2, when the weight ratio of silica fume / slaked lime was 50%, the maximum strength was 27.17 MPa immediately after the high temperature curing, exceeding 24.5 MPa on the basis of one clay brick, Is satisfied.
즉, 소량의 소석회와 실리카 퓸을 바인더로 혼입하여 친환경적이며, 이들의 수화 반응을 유도함으로써 타설 후 2~3일 만에 목표 강도 발현이 가능하다. 나아가 양생 기간에 따라 원하는 크기의 강도 발현이 가능하며, 65도 이하의 온도에서 양생하여 목표 강도를 발현할 수 있다.That is, a small amount of calcium hydroxide and silica fume are mixed with a binder and are eco-friendly, and by inducing hydration reaction thereof, the target strength can be expressed within 2 to 3 days after the pouring. Furthermore, it is possible to develop the desired strength according to the curing period, and the target strength can be expressed by curing at a temperature of 65 degrees or less.
(2) 충전재가 천연 황토분말이고, 배합수가 알칼리 용액인 실험예(2) Experiments in which the filler is a natural loess powder and the compounding water is an alkali solution
[표 2] 는 충전재가 천연 황토분말이고 배합수가 알칼리 용액인 본 발명 무시멘트 모르타르 조성물의 배합 설계 및 양생 조건을 나타내는 표이다.Table 2 is a table showing the mixing design and curing conditions of the cement mortar composition of the present invention in which the filler is a natural loess powder and the compounding water is an alkali solution.
(g)Curing
(g)
(g)Natural loess
(g)
(g)Lime lime
(g)
(g)sand
(g)
(g)Silica fume
(g)
(20℃/
습도60%)
고온
(60℃/
습도90%)Room temperature
(20 [deg.] C /
High temperature
(60 DEG C /
70
70
30
30
300
300
72.8
72.8
18.2
18.2
63.7
63.7
27.3
27.3
[표 2] 에서 H91은 알칼리 용액/바인더(천연 황토분말+소석회)의 중량비가 91%이고, SH8/WG2는 10mol의 NaOH 용액: 규산나트륨(WG)=8:2로 구성되며, S50은 실리카 퓸/소석회의 중량비가 50%라는 의미이다. 고온 양생은 타설 직후 2일간 적용하였다.In Table 2, H91 is composed of 91 mol% of alkali solution / binder (natural loess powder + slaked lime), SH8 / WG2 consists of 10 mol of NaOH solution: sodium silicate (WG) = 8: 2, It means that the weight ratio of fume / lime is 50%. High temperature curing was applied for 2 days immediately after casting.
천연 황토분말을 충전재로 이용하는 경우, 시멘트 없이 천연 황토분말을 이용하므로 색상이 황토색에 가까워 자연색을 그대로 구현할 수 있다. When the natural loess powder is used as the filler, the natural loess powder is used without the cement, so the color is close to the ocher color and the natural color can be realized as it is.
도 3은 충전재가 천연 황토분말이고 배합수가 알칼리 용액인 본 발명 무시멘트 모르타르 조성물의 상온 양생 및 고온 양생 7일째 압축강도를 나타내는 그래프이다.FIG. 3 is a graph showing the relationship between the cement mortar composition of the present invention in which the filler is a natural loess powder and the compounding water is an alkali solution, 7 is a graph showing the compressive strength.
실험 결과 고온 양생한 경우 강도가 더 증가하지만 배합수가 물인 경우보다는 강도 증가의 효과가 떨어진다. 이는 알칼리 용액의 영향으로 상온에서도 일정 크기 이상의 강도 발현이 가능하기 때문이다.Experimental results show that the effect of strength increase is lower than that of water. This is because strength of a certain size or more can be exhibited even at room temperature due to the influence of an alkali solution.
따라서 경제성 및 시공성을 고려할 때 실리카 퓸을 첨가하고 상온에서 양생하는 것이 효율적이다.Therefore, it is effective to add silica fume and cure at room temperature considering economical efficiency and workability.
(3) 충전재가 플라이애쉬이고, 배합수가 물인 실험예(3) Experiments in which the filler is fly ash and the water content is water
[표 3] 은 충전재가 플라이애쉬이고 배합수가 물인 본 발명 무시멘트 모르타르 조성물의 배합 설계를 나타내는 표이다.Table 3 is a table showing the mixing design of the cement mortar composition of the present invention in which the filler is fly ash and the compounding water is water.
(g)Fly ash
(g)
(g)Lime lime
(g)
(g)sand
(g)
(g)water
(g)
(g)Silica fume
(g)
(g)High performance water reducing agent
(g)
[표 3] 에서 F25는 물/바인더(플라이애쉬+소석회)의 중량비가 25%이고, S50은 실리카 퓸/소석회의 중량비가 50%이며, SP3은 고성능감수제/바인더(플라이애쉬+소석회)의 중량비가 3%라는 의미이다.In Table 3, F25 represents a weight ratio of water / binder (fly ash + lime) of 25%, S50 represents a weight ratio of silica fume / slaked lime of 50%, SP3 represents a weight ratio of high performance water reducing agent / binder (fly ash + Is 3%.
도 4는 충전재가 플라이애쉬이고 배합수가 물인 본 발명 무시멘트 모르타르 조성물의 압축강도 발현곡선을 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing the compressive strength development curves of the cement mortar composition of the present invention, wherein the filler is fly ash and the compounding water is water.
전술한 바와 같이 충전재가 플라이애쉬인 경우 천연 황토분말에 비하여 동일한 유동성을 확보하는데 필요한 배합수가 더 적게 소요된다.As described above, when the filler is fly ash, the mixing amount required for securing the same fluidity is lower than that of the natural loess powder.
그리고 충전재로 천연 황토분말 대신 플라이애쉬를 사용하는 경우 상온에서도 강도 발현 가능하고, 도 4의 (a) 내지 (b)에서 볼 수 있는 바와 같이 실리카 퓸이 없는 경우 대비 상온 양생(20℃/습도 60%)은 2배, 고온 양생(60℃/습도 90%)은 3.2배로 압축강도가 증가함을 알 수 있다.When fly ash is used as a filler in place of natural loess powder, strength can be exhibited even at room temperature. As can be seen from FIGS. 4 (a) to 4 (b) %) And the high temperature curing (60 ° C / 90% humidity) is 3.2 times.
특히, 실리카 퓸을 혼입하고 고온 양생할 경우 압축강도가 54MPa을 상회하는 것으로 미루어, 실리카 퓸의 반응성이 고온에서 더욱 활성화되는 것을 알 수 있다. Particularly, when the silica fume is mixed and cured at a high temperature, the compressive strength exceeds 54 MPa, indicating that the reactivity of the silica fume is further activated at a high temperature.
(4) 충전재가 플라이애쉬이고, 배합수가 알칼리 용액인 실험예(4) Experiments in which the filler is fly ash and the compounding water is an alkali solution
[표 4] 는 충전재가 플라이애쉬이고 배합수가 알칼리 용액인 본 발명 무시멘트 모르타르 조성물의 배합 설계를 나타내는 표이다.Table 4 is a table showing the mixing design of the cement mortar composition of the present invention in which the filler is fly ash and the compounding water is an alkali solution.
(g)Fly ash
(g)
(g)Lime lime
(g)
(g)sand
(g)
(g)Silica fume
(g)
70
70
30
30
300
300
[표 4] 에서 F60는 알칼리 용액/바인더(플라이애쉬+소석회)의 중량비가 60%이고, SH8/WG2는 10mol의 NaOH 용액: 규산나트륨(WG)=8:2로 구성되며, S50은 실리카 퓸/소석회의 중량비가 50%라는 의미이다.In Table 4, F60 has a weight ratio of alkali solution / binder (fly ash + slaked lime) of 60%, SH8 / WG2 consists of 10 mol of NaOH solution: sodium silicate (WG) = 8: 2, S50 is silica fume / Lime is 50% by weight.
도 5는 충전재가 플라이애쉬이고 배합수가 알칼리 용액인 본 발명 무시멘트 모르타르 조성물의 압축강도 발현곡선을 나타내는 그래프이다.5 is a graph showing the compressive strength development curves of the cement mortar composition of the present invention in which the filler is fly ash and the compounding water is an alkali solution.
도 5의 (a) 내지 (b)에서 볼 수 있는 바와 같이, 실리카 퓸 혼입으로 인하여 압축강도는 상온 양생(20℃/습도 60%)시 1.5~2배, 고온 양생(60℃/습도 90%)시 1.2~1.3배 가량 증가하였다.5 (a) to (b), the compressive strength was 1.5 to 2 times higher than that at room temperature curing (20 ° C / 60% humidity), high temperature curing (60 ° C / ) Increased by 1.2 ~ 1.3 times.
그리고 실리카 퓸을 혼입한 상태에서 배합수를 알칼리 용액으로 할 경우(도 5의 (a)), 상온 양생만으로도 배합수가 물이고 고온 양생인 경우와 동등한 강도를 발현하였다(도 4의 (b)).5 (a)). In the case where the mixed water was made into an alkaline solution in the state of mixing silica fume (FIG. 5 (a)), .
배합수가 알칼리 용액인 고온 양생이 압축강도가 더 높게 나오긴 하지만 물을 사용한 경우처럼 상온 양생 대비 강도 증가 효과가 월등히 높지 않아 효과적이지 않다. High temperature curing, which is an alkaline solution, gives higher compressive strength but it is not effective because the strength increase compared to room temperature curing is not so high as when water is used.
따라서 충전재가 플라이애쉬인 경우 배합수로 알칼리 용액 사용시에는 고온보다 상온에서 실리카 퓸을 혼입하는 것이 더 효율적이다.Therefore, when the filler is fly ash, it is more efficient to mix silica fume at room temperature than the high temperature when the alkali solution is used as the mixing water.
상기와 같이 실리카 퓸과 플라이애쉬가 혼입된 본 발명의 무시멘트 모르타르 조성물을 이용하는 경우, 배합수로 물을 이용하면 상온 및 고온에서 모두 경화가 되어 강도 발현이 가능하다. 특히, 상온에서 콘크리트 벽돌 압축강도에 관한 KS 규격을 만족하며, 고온 양생시 최종 압축강도가 54MPa 이상인 고강도 모르타르를 제조할 수 있다. 또한, 배합수로 알칼리 용액 사용시 상온에서 28일 압축강도가 55MPa인 고강도 모르타르 제조가 가능하다.In the case of using the cement mortar composition of the present invention in which silica fume and fly ash are mixed as described above, when water is used as the blended water, the mixture is cured at room temperature and high temperature, and the strength can be developed. Particularly, it is possible to manufacture high strength mortar having a final compressive strength of 54 MPa or more at a high temperature curing satisfying the KS standard about the compressive strength of concrete bricks at room temperature. In addition, it is possible to manufacture a high strength mortar having a compressive strength of 55 MPa for 28 days at room temperature when an alkaline solution is used as a mixing water.
본 발명의 무시멘트 모르타르 조성물에서 상기 배합수는 물이고, 상기 충전재는 고로슬래그로 구성할 수 있다.In the cement mortar composition of the present invention, the compounding water is water, and the filler may be composed of blast furnace slag.
고로슬래그는 자체적으로 반응성이 좋기 때문에 배합수로 알칼리 용액을 사용하면 수화반응이 과다하게 촉진되어 균열이 발생하고 강도가 저하될 수 있다. 따라서 배합수로 물만 사용해도 충분한 강도가 발현된다.Since the blast furnace slag has good reactivity in itself, if an alkali solution is used as the blending water, the hydration reaction is excessively promoted, cracks may occur and the strength may be lowered. Therefore, sufficient strength is exhibited even if only water is used as the blending water.
[표 5] 는 충전재가 고로슬래그이고 배합수가 물인 본 발명 무시멘트 모르타르 조성물의 배합 설계를 나타내는 표이다.Table 5 is a table showing the blend design of the cement mortar composition of the present invention in which the filler is blast furnace slag and the compounding water is water.
(g)Blast furnace slag
(g)
(g)Lime lime
(g)
(g)sand
(g)
(g)water
(g)
(g)Silica fume
(g)
(g)High performance water reducing agent
(g)
30
300
25
[표 5] 에서 G25는 물/바인더(고로슬래그+소석회)의 중량비가 25%이고, S50은 실리카 퓸/소석회의 중량비가 50%이며, SP3은 고성능감수제/바인더(고로슬래그+소석회)의 중량비가 3%라는 의미이다. 각 시편은 각각 상온 양생(20도, 60%), 3일간 고온 양생(60도, 90%)하였다. In Table 5, G25 is a weight ratio of water / binder (blast furnace slag + slaked lime) of 25%, S50 is a weight ratio of silica fume / slaked lime of 50%, SP3 is a weight ratio of high performance water reducing agent / binder Is 3%. Each specimen was cured at room temperature (20 ° C, 60%) and for 3 days at 60 ° C (90 ° C).
도 6은 충전재가 고로슬래그이고 배합수가 물인 본 발명 무시멘트 모르타르 조성물의 양생 7일째 압축강도를 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing the compressive strength of the cement mortar composition of the present invention where the filler is blast furnace slag and the compounding water is the curing 7 days after curing.
플라이애쉬와 같이 고로슬래그를 사용한 경우에도 상온에서 강도 발현이 가능하다.Even when using blast furnace slag as in fly ash, it is possible to develop strength at room temperature.
충전재가 플라이애쉬인 경우와 비교할 때, 압축강도는 상온 양생시 2.7~4.9배, 고온 양생시 3.7~6배까지 큰 폭으로 증가하였다.Compressive strength increased significantly by 2.7 ~ 4.9 times at room temperature and 3.7 ~ 6 times at high temperature when compared with fly ash.
상온 양생(20도, 60%)시 압축강도가 27~37MPa로 시멘트 모르타르와 동등 또는 그 이상의 충분한 강도 발현이 가능하며, 특히 실리카 퓸을 넣고 고온 양생(60도, 90%) 시 80MPa로 고강도 큰크리트 수준의 강도가 발현됨을 확인할 수 있다.It has a compressive strength of 27 ~ 37MPa at room temperature curing (20degree, 60%) and can exhibit sufficient strength equal to or higher than that of cement mortar. Especially, when silica fume is added and high temperature curing (60degree, 90% It can be confirmed that the strength of the crete level is expressed.
상기 실리카 퓸은 소석회 100 중량부 대비 25 중량부 이상 혼합될 수 있다.The silica fume may be mixed in an amount of 25 parts by weight or more based on 100 parts by weight of the slaked lime.
앞서 도 1에서 배합수가 물이면 실리카 퓸이 소석회 중량 대비 25% 이상 되어야 3일 고온 양생 후 콘크리트 벽돌 1종 기준을 만족하였다.In FIG. 1, if the compounding water is water, the amount of silica fume should be 25% or more of the weight of the slaked lime to satisfy the standard of concrete bricks after 3 days of high temperature curing.
그리고 도 3에서 배합수가 알칼리 용액이면 실리카 퓸의 혼입량이 늘어나면 상온 양생은 문제없으나 고온 양생 시 지나치게 반응이 활성화되어 균열 발생 및 강도 저하로 이어질 수 있다(실리카 퓸 50% 그림). 따라서 고온 양생이면 실리카 퓸은 소석회 중량 대비 25%가 최적이다.In FIG. 3, if the compounding water is an alkali solution, if the amount of silica fume is increased, the curing at room temperature does not cause any problem, but the reaction may be excessively activated at high temperature curing, leading to cracking and degradation of strength (
도 7은 앞서 [표 2] 에서 충전재가 천연 황토분말이고 배합수가 알칼리 용액인 본 발명 무시멘트 모르타르 조성물의 상온 양생시 압축강도 발현곡선을 나타내는 그래프이다.7 is a graph showing the compressive strength development curves of the cement mortar composition of the present invention in which the filler is a natural loess powder and the compounding water is an alkali solution at room temperature curing in Table 2 above.
도 7의 (a) 내지 (b)에서 볼 수 있는 바와 같이, 상온 양생 시 28일 압축강도는 실리카 퓸 25%나 실리카 퓸 50%나 비슷하다. 따라서 배합수가 알칼리 용액이면 실리카 퓸/소석회는 25% 중량비가 최적이다.As can be seen from Figs. 7 (a) to 7 (b), the compressive strength at 28 days when cured at room temperature is similar to 25% of silica fume or 50% of silica fume. Therefore, if the compounding water is an alkaline solution, the silica fume / slaked lime is optimal at a 25% weight ratio.
참고로 도 7의 (a)와 (b)를 비교하면 알칼리 용액 중 규산나트륨(WG)의 비율이 높아지면 강도가 증가되는 경향이 나타났다.7 (a) and 7 (b), the intensity of sodium silicate (WG) in the alkali solution tends to increase as the ratio increases.
아울러 본 발명 무시멘트 모르타르 조성물은 실리카 퓸의 분산성을 높이기 위해 폴리카본산계 고성능 감수제가 더 포함될 수 있다.In addition, the cement mortar composition of the present invention may further include a polycarboxylic acid-based high-performance water reducing agent to improve the dispersibility of silica fume.
Claims (6)
잔골재로서 모래; 충전재; 바인더로서 소석회와 상기 소석회 입자에 순수 실리카 물질을 공급하여 C-S-H 반응을 촉진하기 위한 실리카 퓸; 및 배합수로 구성되되,
상기 소석회는 실리카 퓸 및 물과 혼합되어 수화반응이 일어나도록 입자 최대 크기가 200메쉬 이하인 것을 특징으로 하는 무시멘트 모르타르 조성물.
The present invention relates to a cement mortar composition for producing cement-free cement mortar,
Sand as fine aggregate; filling; Silica fume as a binder to promote the CSH reaction by supplying the slaked lime and the pure silica material to the slaked lime particle; And a mixing water,
Wherein the slaked lime is mixed with silica fume and water to have a maximum particle size of 200 mesh or less so as to cause a hydration reaction.
상기 배합수는 물 또는 알칼리 용액인 것을 특징으로 하는 무시멘트 모르타르 조성물.
The method of claim 1,
Wherein the compounding water is a water or an alkali solution.
상기 충전재는 천연 황토분말 또는 플라이애쉬인 것을 특징으로 하는 무시멘트 모르타르 조성물.
3. The method of claim 2,
Wherein the filler is natural loess powder or fly ash.
상기 배합수는 물이고, 상기 충전재는 고로슬래그인 것을 특징으로 하는 무시멘트 모르타르 조성물.
3. The method of claim 2,
Wherein the blended water is water, and the filler is blast furnace slag.
상기 실리카 퓸은 소석회 100중량부 대비 25중량부 이상 혼합되는 것을 특징으로 하는 무시멘트 모르타르 조성물.
The method of claim 1,
Wherein the silica fume is mixed in an amount of 25 parts by weight or more based on 100 parts by weight of the slaked lime.
폴리카본산계 고성능 감수제가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 무시멘트 모르타르 조성물.The method of claim 1,
Wherein the cement composition further comprises a polycarboxylic acid-based high-performance water reducing agent.
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|---|---|---|---|
| KR1020150152074A KR101725286B1 (en) | 2015-10-30 | 2015-10-30 | Non-cement mortar composition |
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|---|---|---|---|
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2015
- 2015-10-30 KR KR1020150152074A patent/KR101725286B1/en active IP Right Grant
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| GRNT | Written decision to grant |