KR101736595B1 - Composition of slag cement with high strength and lower shrinkage - Google Patents

Composition of slag cement with high strength and lower shrinkage Download PDF

Info

Publication number
KR101736595B1
KR101736595B1 KR1020150136365A KR20150136365A KR101736595B1 KR 101736595 B1 KR101736595 B1 KR 101736595B1 KR 1020150136365 A KR1020150136365 A KR 1020150136365A KR 20150136365 A KR20150136365 A KR 20150136365A KR 101736595 B1 KR101736595 B1 KR 101736595B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
slag
gypsum
content
water
cement
Prior art date
Application number
KR1020150136365A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20170037721A (en
Inventor
이훈하
조봉석
Original Assignee
주식회사 포스코
재단법인 포항산업과학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코, 재단법인 포항산업과학연구원 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020150136365A priority Critical patent/KR101736595B1/en
Publication of KR20170037721A publication Critical patent/KR20170037721A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101736595B1 publication Critical patent/KR101736595B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • C04B18/14Waste materials; Refuse from metallurgical processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/36Inorganic materials not provided for in groups C04B14/022 and C04B14/04 - C04B14/34
    • C04B14/365Gypsum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • C04B18/14Waste materials; Refuse from metallurgical processes
    • C04B18/141Slags
    • C04B18/142Steelmaking slags, converter slags
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04Portland cements
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

본 발명은 보통 포틀랜드 시멘트, 수쇄슬래그, 제강슬래그 및 석고를 포함하며, 상기 수쇄슬래그의 함량은 보통 포틀랜드 시멘트의 함량 이상인 슬래그 시멘트 조성물을 제공하고, 상기 슬래그 시멘트 조성물은 높은 수쇄슬래그의 혼합률로 인하여 이산화탄소의 발생량을 저감시켜 친환경적이며, 수쇄슬래그의 혼합률이 높음에도 불구하고 강도가 우수하며 수축률이 낮아 균열 발생이 적은 효과가 있다. The present invention generally provides a slag cement composition comprising Portland cement, water chain slag, steel making slag and gypsum, wherein the water chain slag content is usually greater than or equal to the Portland cement content, and the slag cement composition has a high water- It is eco-friendly because it reduces the amount of carbon dioxide generated, and it has an excellent strength and low shrinkage rate and low occurrence of cracks even though the mixing ratio of water-chain slag is high.

Description

고강도 및 저수축용 슬래그 시멘트 조성물{COMPOSITION OF SLAG CEMENT WITH HIGH STRENGTH AND LOWER SHRINKAGE}Technical Field [0001] The present invention relates to a slag cement composition for high strength and low shrinkage,

본 발명은 슬래그 시멘트 조성물에 관한 것으로, 구체적으로 강도 향상 및 수축균열 저감 효과가 우수한 슬래그 시멘트 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a slag cement composition, and more particularly, to a slag cement composition excellent in strength and shrinkage crack reduction effect.

최근 시멘트업계는 이산화탄소 발생량을 저감하기 위하여 포틀랜드 시멘트를 사용하지 않는 무시멘트 제조기술에 대해 연구 중이다. 상기 무시멘트는 수쇄슬래그를 주원료로 이용하고 알카리 자극제로서 수산화나트륨(NaOH), 탄산나트륨(Na2CO3) 또는 물유리 등을 사용하여 수쇄슬래그의 활성도를 향상시킨 시멘트이다. 그러나, 상기 알카리 자극제는 독성이 강하고 가격이 비싸며 현재 국내에서 무시멘트는 비규격 제품이므로 상용화 기술로써 실용화되고 있지 않다.Recently, the cement industry is studying cement manufacturing technology that does not use portland cement in order to reduce the amount of carbon dioxide generated. The above cement is a cement which uses water-chain slag as the main raw material and improves the activity of water-chain slag by using sodium hydroxide (NaOH), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), water glass or the like as an alkali stimulant. However, the above-mentioned alkali stimulants are highly toxic and expensive, and since cement is a non-standard product at present, it has not been commercialized as a commercialization technology.

슬래그 시멘트 제조사는 이산화탄소의 함량을 저감을 위하여 슬래그 시멘트 중 수쇄슬래그의 혼합률을 향상시킨 혼합시멘트를 제조하고자 하나, 일반적으로 수쇄슬래그를 포함한 슬래그 시멘트는 조기 수화반응이 약하여 초기강도 발현이 늦은 문제가 있다. 또한, 보통 포틀랜드 시멘트 대비 분말도가 높은 수쇄슬래그를 다량 혼합한 슬래그 시멘트 경우, 수화체간의 간극수로 인해 모세관 장력이 크게 작용하여 수축이 크게 발생한다.Slag cement manufacturers are attempting to manufacture blended cement with improved mixing ratio of slag cement in slag cement in order to reduce the amount of carbon dioxide. Generally, slag cement containing water- have. Also, in the case of slag cement mixed with a large amount of water-containing slag having a high degree of powderyness compared to ordinary portland cement, the capillary tension largely acts due to the pore water between the hydration bodies, resulting in a large shrinkage.

따라서, 슬래그 시멘트를 사용한 콘크리트의 수축을 저감시키기 위하여 CSA계 팽창재나 액상 수축 저감제를 혼합하여 콘크리트의 수축 저감을 시도하고 있다. 대표적인 무기계 팽창재로는 CSA계 화합물, C3A 및 산화칼슘(CaO)을 들 수 있으며, 특히, CSA와 C3A 팽창재는 석고와 반응하여 하기 식 1 및 2와 같이 팽창성 에트링자이트 결정상을 생성시켜 콘크리트의 수축을 보상한다. 상기 산화칼슘은 하기 식 3과 같이 물과 수화반응시 수산화칼슘(Ca(OH)2)이 생성되면서 약 2.2배의 부피팽창이 일어나 콘크리트의 수축을 보상한다.Therefore, in order to reduce shrinkage of concrete using slag cement, it is tried to reduce the shrinkage of concrete by mixing CSA type expansion material or liquid shrinkage reducing agent. Examples of the inorganic expansion agent include CSA-based compounds, C 3 A and calcium oxide (CaO). Particularly, CSA and C 3 A expander react with gypsum to form expandable etchringite crystal phase To compensate for the shrinkage of the concrete. The calcium oxide has a volume expansion of about 2.2 times as calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) is generated in the hydration reaction with water as shown in the following formula 3 to compensate the shrinkage of the concrete.

3CaO3Al2O3CaSO4 + 6CaO + 8CaSO4 +96H2O → 3(3CaOAl2O33CaSO432H2O) --(1) 3CaO3Al 2 O 3 CaSO 4 + 6CaO + 8CaSO 4 + 96H 2 O → 3 (3CaOAl 2 O 3 3CaSO 4 32H 2 O) - (1)

3CaOAl2O3 + 3CaSO4 + 32H2O → 3CaOAl2O33CaSO432H2O -----------------(2)3CaOAl 2 O 3 + 3CaSO 4 + 32H 2 O 3CaOAl 2 O 3 3CaSO 4 32H 2 O (2)

CaO + H2O → Ca(OH)2 ---------------------------------------------(3)CaO + H 2 O → Ca (OH) 2 --------------------------------------------- (3)

그러나, 상기 팽창재를 단독으로 사용할 경우 팽창성능 발현이 약하거나 수화반응속도가 너무 빨라 팽창에 기여하지 못하고 알카리 자극제 역할을 주로 수행하여 수화속도를 제거하기 어려운 문제점이 있다. 일본 전기화학공업 경우는 CaO-CSA-CaSO4계 화합물을 만들어 팽창재로 사용하는 제품을 개발하여 사용하고 있으나 고가인 관계로 시장에 보편적으로 사용되지 못하고 있다. However, when the expanding agent is used alone, the expansion performance is weak or the hydration reaction rate is too fast to contribute to swelling, and it is difficult to remove the hydration rate by mainly performing the function as an alkali stimulant. In the case of the electrochemical industry in Japan, CaO-CSA-CaSO 4 compound is made and used as an expansion agent, but it is not widely used in the market due to its high price.

한편, 일관제철소 경우 정련한 쇳물 중의 산소를 제거하기 위하여 알루미늄으로 탈산 처리하는 공정에서 CaO-Al2O3계 화합물의 성분이 높은 제강슬래그가 다량 발생되고 있다. 하지만, 이들 제강슬래는 특별한 용도가 없이 단순히 로반재나 성토재 등으로 사용되고 있으므로, CaO-Al2O3의 성분이 높은 특성을 살려 제강슬래그를 고부가 자원화할 필요성이 대두 되고 있다. On the other hand, in the process of deoxidation with aluminum in order to remove oxygen in the refined tungsten product, a large amount of steel making slag having a high content of CaO-Al 2 O 3 compound is generated in the integrated steelworks. However, these steel slabs are used as lobsters and embankment materials without any special purpose. Therefore, it is necessary to make steel slag as a high-value-added resource by taking advantage of the characteristics of CaO-Al 2 O 3 .

본 발명은 수쇄슬래그의 혼합률이 향상된 슬래그 시멘트임에도 불구하고 강도가 우수하고 수축률이 낮아 균열 발생이 적은 슬래그 시멘트 조성물을 제공하고자 한다.Disclosed is a slag cement composition, which is excellent in strength and low in shrinkage percentage and is less susceptible to cracking even though it is a slag cement having improved water mixing ratio.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 보통 포틀랜드 시멘트, 수쇄슬래그, 제강슬래그 및 석고를 포함하며, 상기 수쇄슬래그의 함량은 보통 포틀랜드 시멘트의 함량 이상인 슬래그 시멘트 조성물을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a slag cement composition comprising ordinary Portland cement, water chain slag, steel making slag and gypsum, the content of the water chain slag being usually not less than the content of Portland cement.

상기 제강슬래그 및 석고는 함량이 3 내지 15 중량%일 수 있다. The steelmaking slag and gypsum may have a content of 3 to 15% by weight.

상기 수쇄슬래그는 분말도가 4000 내지 8000 cm2/g일 수 있다.The water-chain slag may have a powder degree of 4000 to 8000 cm < 2 > / g.

상기 제강슬래그는 탈황슬래그, 래들슬래그, STS 전로슬래그 및 STS 연주슬래그로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.The steelmaking slag may be at least one selected from the group consisting of desulfurization slag, ladle slag, STS converter slag, and STS performance slag.

상기 제강슬래그는 분말도가 4000 내지 8000 cm2/g일 수 있다.The steelmaking slag may have a powder degree of 4000 to 8000 cm < 2 > / g.

상기 석고는 함량이, 제강슬래그 및 석고의 함량에 대하여, 50 내지 80 중량%일 수 있다.The content of the gypsum may be 50 to 80% by weight with respect to the content of the steelmaking slag and gypsum.

상기 석고는 무수석고 및 이수석고로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.The gypsum may be at least one selected from the group consisting of anhydrous gypsum and anhydrite.

상기 무수석고는 함량이, 석고 전체 함량에 대하여, 50 중량% 이상일 수 있다.The content of the gypsum anhydrite may be 50% by weight or more based on the total gypsum content.

본 발명의 슬래그 시멘트 조성물은 높은 수쇄슬래그의 혼합률로 인하여 이산화탄소의 발생량을 저감시켜 친환경적이며, 수쇄슬래그의 혼합률이 높음에도 불구하고 강도가 우수하며 수축률이 낮아 균열 발생이 적은 효과가 있다. The slag cement composition of the present invention is environmentally friendly because it reduces the amount of carbon dioxide generated due to the mixing ratio of high water-chain slag, and has an excellent strength and low shrinkage due to low shrinkage even though the mixing ratio of water-chain slag is high.

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. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 보통 포틀랜드 시멘트, 수쇄슬래그, 제강슬래그 및 석고를 포함하며, 상기 수쇄슬래그의 함량은 보통 포틀랜드 시멘트의 함량 이상인 슬래그 시멘트 조성물을 제공할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a slag cement composition comprising ordinary Portland cement, water-chain slag, steel making slag and gypsum, and the content of the water-chain slag is usually not less than the content of Portland cement.

시멘트 제조 시 이산화탄소 발생량을 저감하기 위해서 보통 포틀랜드 시멘트를 대신하여 수쇄슬래그를 다량 혼합한 슬래그 시멘트 제공하고 있으나, 상기 수쇄슬래그를 다량으로 혼합한 슬래그 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트에 비하여 조기 수화반응이 약하여 초기강도 발현이 늦은 문제가 있으며, 수축으로 인한 균열이 발생하는 문제점이 발생한다.In order to reduce the amount of carbon dioxide generated during the production of cement, slag cement in which a large amount of water-chain slag is mixed instead of Portland cement is provided. However, slag cement mixed with a large amount of water- There is a problem that the expression is delayed and cracks due to shrinkage occur.

종래에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 CSA계 화합물, C3A 및 CaO 등의 팽창재를 사용하였으나, 상기 팽창재를 단독으로 사용할 경우 팽창성능 발현이 약하거나 수화반응속도가 너무 빨라 팽창에 기여하지 못하고 알카리 자극제 역할을 주로 수행하여 수화속도를 제거하기 어려운 점이 있으며, CaO-CSA-CaSO4계 화합물을 만들어 팽창재로 사용하는 제품은 고가인 관계로 시장에 보편적으로 사용되지 못하고 있는 문제점이 있다.Conventionally, in order to solve such a problem, an expansion material such as a CSA-based compound, C 3 A and CaO has been used. However, when the expander is used alone, its expansion performance is weak or the hydration reaction rate is too fast, The CaO-CSA-CaSO 4 -based compound is used as an expanding material because it is expensive, so that it is not commonly used in the market.

본 발명은 수쇄슬래그의 혼합률이 보통 포틀랜드 시멘트의 함량보다 높음에도 불구하고, 팽창재로 제강슬래그 및 석고를 사용함으로 인하여 저가이면서 강도가 우수하며 수축률이 낮아 균열 발생이 적은 슬래그 시멘트를 제공할 수 있다.Although the mixing ratio of water-chain slag is higher than that of ordinary portland cement, slag cement can be provided with low cost, low strength, and low shrinkage due to the use of steelmaking slag and gypsum as an expansion material. .

본 발명은 수쇄슬래그의 함량이 보통 포틀랜드 시멘트의 함량 이상이므로 시멘트 제조 시 이산화탄소 발생량이 적어 친환경적일 수 있다. 한편, 상기 수쇄슬래그는 분말도가 4000 내지 8000 cm2/g인 것이 바람직하며, 상기 수쇄슬래그의 분말도가 4000cm2/g 미만이면 수쇄슬래그의 활성도가 낮아 강도 발현이 느리고 8000cm2/g 초과하면 수쇄슬래그의 활성도는 양호하나 제조 시 에너지 비용이 많이 소요되므로 바람직하지 않다.Since the content of the water-chain slag is higher than the content of the ordinary Portland cement, the amount of carbon dioxide generated during the production of the cement is small and thus it can be eco-friendly. On the other hand, the slag materials are fineness is 4000 to 8000 cm 2 / g is preferable, and the fineness of the slag materials 4000cm 2 / g is less than if the slow and have low strength-activity of the slag materials 8000cm 2 / g greater than The activity of the water-milled slag is good, but it is not preferable because it takes a lot of energy cost in manufacturing.

본 발명은 팽창제로 제강슬래그 및 석고를 포함할 수 있으며, 특히, 제강슬래그는 일관제철소 경우 정련한 쇳물 중의 산소를 제거하기 위하여 알루미늄으로 탈산 처리하는 공정에서 발생하는 것으로, 팽창 성능 발현이 있는 성분(CaO, Al2O3 등)과 결정상을 다량으로 포함하고 있다.The present invention can include a steelmaking slag and a gypsum as an expanding agent. In particular, a steelmaking slag is generated in a process of deoxidizing aluminum in order to remove oxygen in a refined tungsten steel product, CaO, Al 2 O 3, etc.) and a large amount of crystal phase.

상기 제강슬래그의 종류는 제한이 없으나, 예를 들어, 탈황슬래그, 래들슬래그, STS 전로슬래그 및 STS 연주슬래그로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하며, 이들의 주요 성분 및 주요 결정상은 하기 표1에 기재된 바와 같다.The type of the steelmaking slag is not limited, but is preferably at least one selected from the group consisting of, for example, desulfurization slag, ladle slag, STS converter slag, and STS performance slag. Lt; / RTI >

구 분(중량%)Category (% by weight) CaOCaO Al2O3 Al 2 O 3 SiO2 SiO 2 MgOMgO MnOMnO Fe2O3 Fe 2 O 3 주요 결정상Major Crystalline Phase 탈황슬래그Desulfurization slag 51.151.1 5.85.8 15.815.8 3.13.1 0.30.3 7.27.2 Ca(OH)2, CaCO3, C2SCa (OH) 2 , CaCO 3 , C 2 S 래들슬래그Ladle slag 39.039.0 18.118.1 13.613.6 5.35.3 2.12.1 17.817.8 C12A7, C2S, FeOC 12 A 7 , C 2 S, FeO STS 전로슬래그STS converter slag 53.453.4 8.28.2 23.523.5 8.28.2 1.21.2 0.30.3 C12A7, C2SC 12 A 7 , C 2 S STS 연주슬래그STS-playing slag 48.948.9 33.033.0 2.32.3 9.09.0 3.73.7 0.80.8 C3A, C12A7 C 3 A, C 12 A 7

상기 탈황슬래그는 고로의 용선에 함유된 황 성분을 제거하기 위하여 생석회를 혼합하고 탈황 반응시킨 슬래그이며, 래들슬래그는 전로 공정의 산소 취련 후 쇳물 중에서 산소 성분을 제거하기 위하여 알루미늄 탈산재로 2차 정련하는 과정에서 발생된 슬래그이다. 또한, STS 전로슬래그는 고로 용선을 이용하여 STS용 쇳물을 제조하는 과정에서 발생되는 슬래그이며, STS 연주슬래그는 고로 용선을 이용한 STS 쇳물의 2차 정련과정에서 발생된 슬래그이다. The desulfurization slag is slag mixed with quicklime to remove the sulfur component contained in the molten iron in the blast furnace, and the ladle slag is subjected to secondary refining with an aluminum deoxidation material to remove oxygen components from the refinery after the oxygen- Is a slag generated in the process. Also, the STS converter slag is a slag generated in the process of manufacturing the STS tumbler using the blast furnace charcoal, and the STS-treated slag is the slag generated in the second refining process of the STS tumbler using the blast furnace charcoal.

상기 탈황슬래그는 용융 탈황슬래그를 물로 냉각 과정에서 생석회 성분이 수화되면서 분화되기 때문에 미립자가 많으며, 수산화칼슘(Ca(OH)2) 및 C2S 결정상을 많이 함유하고 있다. 상기 수산화칼슘은 슬래그 시멘트에 혼합 시 수쇄슬래그의 알카리 자극제로 작용하여 슬래그 시멘트의 강도를 향상시키는 역할을 할 수 있다. 또한, 상기 C2S 결정상은 슬래그 시멘트의 강도 향상에 기여할 뿐만 아니라, 천천히 팽창반응이 발현되게 하므로 강도 발현과 동시에 팽창재의 팽창성 제어에도 도움이 될 수 있다.Since the desulfurized slag is differentiated as hydrated lime components are hydrated in the process of cooling the molten desulfurized slag with water, it contains many fine particles and contains a large amount of calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) and C 2 S crystal phase. The calcium hydroxide acts as an alkali stimulant of water-chain slag when mixed with the slag cement, thereby improving the strength of the slag cement. In addition, the C 2 S crystalline phase not only contributes to the improvement of the strength of the slag cement but also causes the expansion reaction to be slowly developed, which can be useful for controlling the expansion property of the expander at the same time as the strength development.

한편, 상기 래들슬래그와 STS 전로슬래그는 C12A7 및 C2S 결정상이 많으며, STS 연주슬래그는 C3A와 C12A7 결정상을 많이 포함하고 있다. 상기 C12A7 및 C3A 결정상은 하기 식 4 내지 6과 같이 수산화칼슘 또는 석고와 수화 반응하여 에트링자이트 결정상을 생성하면서 팽창할 수 있다.On the other hand, the ladle slag and the STS converter slag have many C 12 A 7 and C 2 S crystal phases, and the STS performance slag contains many C 3 A and C 12 A 7 crystal phases. The C 12 A 7 and C 3 A crystal phases can be hydrated by hydration with calcium hydroxide or gypsum as shown in the following formulas 4 to 6, thereby forming an etringyzite crystal phase.

C12A7 + 3Ca(OH)2+ 5CaSO4 + 57H2O → 5(3C3ACaSO412H2O) ---------------(4)C 12 A 7 + 3Ca (OH) 2 + 5CaSO 4 + 57H 2 O → 5 (3C 3 ACaSO 4 12H 2 O) - (4)

3C3ACaSO412H2O + 2CaSO4 + 20H2O → C3A3CaSO432H2O -----------------(5)3C 3 ACaSO 4 12H 2 O + 2CaSO 4 + 20H 2 O? C 3 A 3 CaSO 4 32H 2 O (5)

C3A + 3CaSO42H2O + 26H2O → C3A3CaSO432H2O --------------------------(6) C 3 A + 3CaSO 4 2H 2 O + 26H 2 O → C 3 A3CaSO 4 32H 2 O -------------------------- (6)

또한, C12A7 및 C3A 결정상은 수화반응이 잘 일어나기 때문에 콘크리트 반응수 중에 포함된 수산화칼슘 성분으로 용해가 용이하게 이루어질 수 있다. 상기 수산화칼슘은 슬래그 시멘트에 포함된 수쇄슬래그를 알카리 자극하는 데 있어서도 역할을 하므로, C12A7 및 C3A 결정상은 수축을 보상하는 역할 뿐만 아니라 슬래그 시멘트의 수화반응을 촉진시켜 콘크리트의 강도 향상시킬 수 있다.In addition, since the C 12 A 7 and C 3 A crystal phases are hydrated sufficiently, the calcium hydroxide component contained in the concrete reaction water can be easily dissolved. Since the calcium hydroxide serves also to stimulate alkaline water-containing slag contained in the slag cement, the C 12 A 7 and C 3 A crystalline phases not only compensate for the shrinkage but also promote the hydration reaction of the slag cement to improve the strength of the concrete .

상기 제강슬래그 및 석고는 함량이 3 내지 15 중량%인 것이 바람직하며, 5 내지 10 중량%인 것이 더욱 바람직하다. 상기 제강슬래그 및 석고의 함량이 3 중량% 미만이면 상기 제강슬래그 및 석고에 의한 수축 저감 및 강도 향상의 효과를 기대할 수 없다. 한편, 15 중량% 초과하면 수축 저감에는 효과가 있으나 강도가 저하되며, 특히, 석고의 혼합률이 과도하게 높은 경우 초기에 수쇄슬래그의 수화반응 촉진에 사용되고 남은 미반응의 석고가 콘크리트가 양생된 후에 DEF(delayed Ettringite Formation)의 생성에 의해 과팽창의 문제를 야기할 우려가 있다.The content of the steel making slag and the gypsum is preferably 3 to 15% by weight, more preferably 5 to 10% by weight. If the content of the steel making slag and the gypsum is less than 3% by weight, the effect of shrinkage reduction and strength improvement by the steelmaking slag and gypsum can not be expected. On the other hand, if it exceeds 15% by weight, the shrinkage reduction is effective but the strength is lowered. Especially, when the mixing ratio of the gypsum is excessively high, it is used for promoting the hydration reaction of the water- There is a concern that the creation of delayed ettringite formation (DEF) may cause over expansion problems.

상기 제강슬래그는 분말도가 4000 내지 8000 cm2/g인 것이 바람직하며, 상기제강슬래그의 분말도가 4000 cm2/g 미만이면 반응성이 느려 수화반응 및 수축저감 효과가 발현되지 않는 문제점이 있으며, 8000 cm2/g 초과하면 제강슬래그 미분말 제조 시 에너지 비용이 과다하게 소요되어 경제성이 저하되며, 반응성이 너무 빨라 수화반응 및 수축률 제어가 어려운 문제점이 있다It is preferable that the steel making slag has a powder degree of 4000 to 8000 cm 2 / g, and when the steel making rate of the steel making slag is less than 4000 cm 2 / g, the reactivity is low and hydration reaction and shrinkage reduction effect are not exhibited. If it is more than 8000 cm 2 / g, the energy cost is excessively consumed in manufacturing the steel slag fine powder, which leads to a reduction in economic efficiency and a difficulty in controlling the hydration reaction and shrinkage rate because of too high reactivity

상기 석고는 함량이, 제강슬래그 및 석고의 함량에 대하여, 50 내지 80 중량%인 것이 바람직하다. 상기 석고의 함량이 50 중량% 미만이면 제강슬래그 및 석고에 의한 수축 저감 및 강도 향상의 효과를 기대할 수 없으며, 특히, Al2O3 함량이 높은 제강슬래그 경우 CaO-Al2O3-H2O 수화물이 형성되며 이들 수화물의 결정상 전이 시 물이 제거되면서 생긴 공극으로 인해 강도가 저하되는 현상이 발생할 수 있다. 상기 석고의 함량이 80 중량% 초과하면 에트링자이트를 생성시킬 성분이 부족하여 수축 저감뿐만 아니라 강도 향상의 효과가 열위해진다.The content of the gypsum is preferably 50 to 80% by weight with respect to the content of the steelmaking slag and gypsum. If the content of the gypsum is less than 50% by weight, the effect of shrinkage reduction and strength improvement due to steelmaking slag and gypsum can not be expected. Particularly, in the case of steel making slag having a high Al 2 O 3 content, CaO-Al 2 O 3 -H 2 O A hydrate may be formed and the strength may be lowered due to the pores formed by the removal of water during the crystal phase transition of these hydrates. If the content of the gypsum exceeds 80% by weight, the component to produce etringite is insufficient, and the effect of shrinkage reduction as well as strength improvement is poor.

상기 석고는 무수석고 및 이수석고로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다. 특히, 상기 무수석고는 함량이, 석고 전체 함량에 대하여, 50 중량% 이상인 것이 바람직하며, 50 내지 75 중량%인 것이 더욱 바람직하다. 상기 무수석고의 함량이 50 중량% 미만이면 상기 석고와 제강슬래그들과 반응이 약하여 에트링자이트를 잘 생성하지 못하므로 강도 향상과 수축 저감 효과가 열위해진다.The gypsum is preferably at least one selected from the group consisting of anhydrous gypsum and anhydrite. In particular, the content of the anhydrous gypsum is preferably 50% by weight or more, more preferably 50 to 75% by weight based on the total gypsum content. If the content of the gypsum anhydride is less than 50% by weight, the reaction with the gypsum and the steel slag is weak, so that the ettringite can not be produced well, and the strength improvement and shrinkage reduction effect are weakened.

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.Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of specific examples. The following examples are provided to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예Example

본 시험에 사용된 보통 포틀랜드 시멘트, 수쇄슬래그 및 석고의 조성과 그 함량은 하기 표 2에 나타내었다. 한편, 제강슬래그는 상기 표 1에 기재된 조성 및 그 함량을 갖는 탈황슬래그, 래들슬래그, STS 전로슬래그 및 STS 연주슬래그를 사용하였다.The compositions and contents of the ordinary Portland cement, water-chain slag and gypsum used in this test are shown in Table 2 below. On the other hand, the steelmaking slag used was desulfurized slag, ladle slag, STS converter slag, and STS performance slag having the composition and contents shown in Table 1 above.

구분(중량%)Category (% by weight) CaOCaO SiO2 SiO 2 MgOMgO Al2O3 Al 2 O 3 Fe2O3 Fe 2 O 3 SO3 SO 3 보통 포틀랜드 시멘트Usually Portland Cement 62.662.6 16.616.6 2.782.78 4.344.34 3.003.00 5.445.44 수쇄슬래그Milled slag 44.144.1 35.735.7 3.873.87 12.512.5 0.420.42 1.51.5 무수석고Anhydrous plaster 45.945.9 0.260.26 0.780.78 0.100.10 0.070.07 46.246.2 이수석고Lee Soo Seok 44.044.0 1.961.96 0.810.81 1.251.25 0.410.41 43.843.8

보통 포틀랜드 시멘트, 수쇄슬래그(Blaine 4300 cm2/g), 제강슬래그(Blaine 4300 cm2/g) 및 석고를 하기 표 3에 기재된 양으로 혼합한 후, 압축강도 시험 및 페이스트 수축률 시험을 실시하였다. 상기 압축강도 시험은 KS L ISO 679의 시멘트의 강도시험방법에 준하여 실시하였다. 상기 페이스트 수축률 시험은 25.4 x 25.4 x 254mm의 몰드에 물:시멘트 비를 1: 0.37로 하여 믹스로 혼합 후 성형하였으며 1일 탈형 이후 표준 수중양생(20±2℃) 시켰으며 7일 표준수준 양생 후 경시에 따른 길이변화를 측정하여 수축률을 평가하였다. The compressive strength test and the paste shrinkage test were conducted after mixing Portland cement, water-chain slag (Blaine 4300 cm 2 / g), steel slag (Blaine 4300 cm 2 / g) and gypsum in the amounts shown in Table 3 below. The above compressive strength test was carried out in accordance with the strength test method of cement of KS L ISO 679. The paste shrinkage test was performed by mixing a mixture of 25.4 x 25.4 x 254 mm molds with a water: cement ratio of 1: 0.37 and molding. The mold was cured at 20 ± 2 ° C for 1 day after demolding. The shrinkage rate was evaluated by measuring the change in length with time.

상기 압축강도 시험 및 페이스트 수축률 시험의 결과값은 하기 표 3에 나타내었다.The results of the compressive strength test and the paste shrinkage test are shown in Table 3 below.

구분division 결합재 배합비(중량%)Combination ratio (% by weight) 측정결과Measurement result 보통 포틀랜드 시멘트Usually Portland Cement 수쇄슬래그Milled slag 탈황
슬래그
Desulfurization
Slag
래들
슬래그
Ladle
Slag
STS
전로
슬래그
STS
converter
Slag
STS
연주
슬래그
STS
play
Slag
무수
석고
myriad
gypsum
이수
석고
complete
gypsum
수축률
(㎛m/m)
Shrinkage rate
(Mu m / m)
압축강도(MPa)Compressive strength (MPa)
28일28th 3일3 days 비교예 1Comparative Example 1 5555 4545 -700-700 25.725.7 비교예 2Comparative Example 2 4040 6060 -800-800 22.722.7 비교예 3Comparative Example 3 100100 -830-830 26.726.7 비교예 4Comparative Example 4 4040 5959 0.250.25 0.250.25 0.50.5 -750-750 22.022.0 비교예 5Comparative Example 5 4040 5959 0.250.25 0.250.25 0.50.5 -760-760 22.222.2 비교예 6Comparative Example 6 4040 4040 5.05.0 5.05.0 10.010.0 -180-180 17.017.0 비교예 7Comparative Example 7 4040 5555 2.02.0 2.02.0 1.01.0 -750-750 18.018.0 비교예 8Comparative Example 8 4040 5555 5.05.0 -700-700 20.020.0 비교예 9Comparative Example 9 4040 5555 1.251.25 1.251.25 2.52.5 -750-750 19.719.7 실시예 1Example 1 4040 5757 0.750.75 0.750.75 1.51.5 -400-400 25.825.8 실시예 2Example 2 4040 5757 0.750.75 0.750.75 1.51.5 -380-380 26.026.0 실시예 3Example 3 4040 5050 2.52.5 2.52.5 5.05.0 -300-300 27.527.5 실시예 4Example 4 4040 5050 2.52.5 2.52.5 5.05.0 -330-330 25.925.9 실시예 5Example 5 4040 5555 1.251.25 1.251.25 1.251.25 1.251.25 -350-350 26.026.0 실시예 6Example 6 3535 5050 1.51.5 1.51.5 66 66 -380-380 25.825.8 실시예 7Example 7 3535 5050 1.51.5 1.51.5 99 33 -330-330 26.026.0

실시예 1 내지 7에서 수쇄슬래그의 함량은 보통 포틀랜드 시멘트의 함량 이상이며, 제강슬래그 및 석고의 함량은 3 내지 15 중량%이며, 석고의 함량은, 제강슬래그 및 석고의 함량에 대하여, 50 내지 80 중량%고, 무수석고의 함량은, 석고 전체 함량에 대하여, 50 중량% 이상인 것으로, 수축률이 -300 내지 -400 (㎛m/m)으로 매우 낮으면서 강도 25.8 내지 27.5 MPa로 매우 높음을 확인했다.The content of the water-chain slag in Examples 1 to 7 is usually higher than the content of Portland cement, the content of steel making slag and gypsum is 3 to 15 wt%, the content of gypsum is 50 to 80 And the content of anhydrous gypsum was 50 wt% or more with respect to the total amount of gypsum, and the shrinkage rate was very low, i.e., -300 to -400 (탆 m / m), and the strength was extremely high, 25.8 to 27.5 MPa .

비교예 1 내지 3은 제강슬래그 및 석고를 포함하지 않은 것으로, 수쇄슬래그의 함량이 가장 높은 비교예 3은 수축률이 높고 강도가 낮음을 확인했다. 비교예 1 및 3은 강도는 양호한 수축률이 매우 높음을 확인했다. 비교예 5는 제강슬래그 및 석고의 함량이 1 중량%고, 비교예 7은 석고의 함량이, 제강슬래그 및 석고 전체 함량에 대하여 20 중량%고, 비교예 8은 제강슬래그가 포함되어 있지 않으며, 비교예 9는 무수 석고가 포함되어 있지 않으므로, 수축률이 높으며 강도가 저감됨을 확인했다. 한편, 비교예 6은 제강슬래그 및 석고의 함량이 20 중량%인 것으로 수축률은 낮으나 강도가 낮음을 확인했다.Comparative Examples 1 to 3 did not include steelmaking slag and gypsum, and Comparative Example 3, in which the content of water-chain slag was the highest, was confirmed to have high shrinkage and low strength. In Comparative Examples 1 and 3, it was confirmed that the shrinkage ratio was very high in strength. In Comparative Example 5, the content of steelmaking slag and gypsum was 1% by weight, in Comparative Example 7, the content of gypsum was 20% by weight based on the steelmaking slag and the total amount of gypsum, Comparative Example 8 contained no steelmaking slag, In Comparative Example 9, since no anhydrous gypsum was contained, it was confirmed that the shrinkage ratio was high and the strength was reduced. On the other hand, in Comparative Example 6, it was confirmed that the content of steelmaking slag and gypsum was 20% by weight and the shrinkage rate was low but the strength was low.

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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be obvious to those of ordinary skill in the art.

Claims (8)

보통 포틀랜드 시멘트, 수쇄슬래그, 제강슬래그 및 석고를 포함하며,
상기 수쇄슬래그의 함량은 보통 포틀랜드 시멘트의 함량 이상이고,
상기 제강슬래그는 탈황슬래그, 래들슬래그, STS 전로슬래그 및 STS 연주슬래그로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고,
상기 제강슬래그 및 석고는 두 성분의 합계 함량이 3 내지 15 중량%이고,
상기 석고는 함량이 제강슬래그 및 석고의 합계 함량에 대하여, 50 내지 80 중량%인 슬래그 시멘트 조성물.
Usually Portland cement, water chain slag, steel making slag and gypsum,
The content of the water-chain slag is usually more than the content of the Portland cement,
The steelmaking slag is at least one selected from the group consisting of desulfurization slag, ladle slag, STS converter slag, and STS performance slag,
The steel making slag and the gypsum have a total content of the two components of 3 to 15% by weight,
Wherein the content of the gypsum is 50 to 80% by weight based on the total content of the steelmaking slag and the gypsum.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 수쇄슬래그는 분말도가 4000 내지 8000 cm2/g인 슬래그 시멘트 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the water-chain slag has a powder degree of 4000 to 8000 cm < 2 > / g.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제강슬래그는 분말도가 4000 내지 8000 cm2/g인 슬래그 시멘트 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the steel making slag has a powder degree of 4000 to 8000 cm 2 / g.
삭제delete 제1항에 있어서
상기 석고는 무수석고 및 이수석고로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 슬래그 시멘트 조성물.
The method of claim 1, wherein
Wherein the gypsum is at least one selected from the group consisting of anhydrous gypsum and anisotrope.
제7항에 있어서,
상기 무수석고는 함량이, 석고 전체 함량에 대하여, 50 중량% 이상인 슬래그 시멘트 조성물.
8. The method of claim 7,
Wherein the content of the anhydrous gypsum is 50 wt% or more with respect to the total gypsum content.
KR1020150136365A 2015-09-25 2015-09-25 Composition of slag cement with high strength and lower shrinkage KR101736595B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150136365A KR101736595B1 (en) 2015-09-25 2015-09-25 Composition of slag cement with high strength and lower shrinkage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150136365A KR101736595B1 (en) 2015-09-25 2015-09-25 Composition of slag cement with high strength and lower shrinkage

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170037721A KR20170037721A (en) 2017-04-05
KR101736595B1 true KR101736595B1 (en) 2017-05-17

Family

ID=58587190

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150136365A KR101736595B1 (en) 2015-09-25 2015-09-25 Composition of slag cement with high strength and lower shrinkage

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101736595B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102526859B1 (en) 2022-05-16 2023-04-28 (주)자연콘이엔씨 Concrete composition for precast concrete

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102511005B1 (en) 2020-12-18 2023-03-17 주식회사 포스코 Composition and method of composition

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101223888B1 (en) * 2010-12-27 2013-01-17 재단법인 포항산업과학연구원 Blast furnace slag powder composition improved activity

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101223888B1 (en) * 2010-12-27 2013-01-17 재단법인 포항산업과학연구원 Blast furnace slag powder composition improved activity

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
최재석, 전기로 환원슬래그를 이용한 CSA계 시멘트클링커 제조연구, 인하대학교 대학원 자원공학과 공학박사학위 논문, 2010.08.*

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102526859B1 (en) 2022-05-16 2023-04-28 (주)자연콘이엔씨 Concrete composition for precast concrete

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170037721A (en) 2017-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101525035B1 (en) Binder composition
CN103803929B (en) Desulfurization ash substitutes cementing filling material prepared by gypsum
CN1964930A (en) Hydraulic binder
KR101806161B1 (en) Binder agent with high-calcium
KR101530246B1 (en) Concreat admixture composition
KR101201924B1 (en) High Functional Binder Composition for Carbon Dioxide Reduction Displaying Properties of Early Strength
KR101787416B1 (en) Artificial aggregates with self-hardening properties comprising mine powders with high specific gravity and fluidized-bed boiler ashes and Manufacturing method thereof
CN104649599A (en) Early-strength filling gel material prepared by using solid wastes
CN103304262A (en) Autoclaved fly ash aerated concrete building block containing sintering dry-process desulfurized ash and preparation method of autoclaved fly ash aerated concrete building block
KR101395034B1 (en) Slag Cement Composition Containing a Large Amount of Furnace Blast Slag
KR101584324B1 (en) Concrete composition for carbon dioxide reduction, high fludity and high durability
KR101499678B1 (en) Geopolymer using silicon manganese slag powder and the method of manufacturing the same
KR101736595B1 (en) Composition of slag cement with high strength and lower shrinkage
KR101639908B1 (en) Cement mortar composition for flooring
KR101416005B1 (en) Nature-friendly block using non-sintering inorgarnic binder and manufacturing method thereof
KR101862456B1 (en) Norganic Waterstop Composition
KR101431586B1 (en) Cement compositions of rapid expansion agent using industrial by-products
KR101790542B1 (en) Low cement type binder composition
KR101750011B1 (en) Concrete binder composition containing polysilicon dry sludge powder
CN108585575B (en) Cement retarder and preparation method and application thereof
KR101558893B1 (en) Admixture for Concrete and Concrete Composite Containing High Durability Additive
JP6292257B2 (en) Hydrated solidified product using desulfurized slag
KR20220089454A (en) Slag mixed cement having steel slag, mortar, and concrete
KR101162027B1 (en) Environment-friendly readymixed concrete manufacturing method
KR101409784B1 (en) Admixture for concrete comprising high calcium ash and Fly-ash

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant