KR101744272B1 - Admixture composition for autoclave-cured concrete - Google Patents
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Abstract
본 발명은 보통 포틀랜드 시멘트 25~75중량부, 활성규사 10~30중량부 및 결정질 슬래그 10~60중량부를 포함하고, 선택촉진제로서 말단기 트리올을 가진 아민계 화합물을 결정질 슬래그 중량에 대하여 0.01~0.04중량% 혼입하여 이루어지는 오토클레이브 양생 콘크리트용 혼합재 조성물에 대한 것으로, 본 발명은 산업부산물로 배출되는 결정질의 슬래그를 선택촉진제를 사용하여 반응성을 향상시켜 콘크리트 제조에 사용함으로써 시멘트의 사용량을 저감시키고 산업부산물인 결정질 슬래그를 적극 사용함으로써 환경오염문제를 줄이고 제조비용도 절감할 수 있는 효과가 있다.The present invention generally relates to a method for producing a slag, which comprises 25 to 75 parts by weight of Portland cement, 10 to 30 parts by weight of active silica, and 10 to 60 parts by weight of crystalline slag, 0.04% by weight. The present invention relates to a mixed material composition for an autoclave curing concrete which comprises a crystalline slag discharged as an industrial by-product, which is used for concrete production by improving the reactivity using a selective accelerator, The active use of the crystalline slag as a by-product can reduce the environmental pollution problem and reduce the manufacturing cost.
Description
본 발명은 오토클레이브 양생 콘크리트용 혼합재 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 결정질 슬래그를 포함하고 선택촉진제인 말단기 트리올을 가진 아민계 화합물을 사용하여 결정질 슬래그의 반응성을 향상시킨 오토클레이브 양생 콘크리트용 혼합재 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a mixed material composition for an autoclave curing concrete, and more particularly, to a mixed material composition for an autoclave curing concrete having improved reactivity of crystalline slag using an amine compound having a terminal triol containing a crystalline slag and a selective accelerator ≪ / RTI >
일반적으로 콘크리트는 시멘트, 골재 및 물을 주원료로 하고, 필요에 따라 혼합재를 가하여, 혼합, 타설 및 경화에 의해 형성한 것으로서, 각종 구조물에 사용되고 있다. 굳어지지 않은 콘크리트는 타설(시공) 후 경화를 계속하여 28일이 지나면 거의 최종압축강도에 도달하게 된다. 경화되어 충분한 강도를 발휘하게 될 때까지 시멘트의 화학작용이 계속되며, 이러한 과정에서 온도·하중·충격·오손·파손 등의 유해한 영향을 받아 결함이 생기지 않도록 보호하기 위한 양생과정을 거치게 된다.Generally, concrete is formed by mixing, casting, and curing with cement, aggregate, and water as main materials, adding a mixed material as necessary, and is used in various structures. The hardened concrete continues to harden after pouring (construction), and after 28 days, it reaches almost the final compressive strength. The cement chemistry continues until it is cured and exhibits sufficient strength. In this process, the curing process is performed to protect the cement from being damaged due to harmful influences such as temperature, load, impact, fouling, and breakage.
양생은 콘크리트 공사에서 중대한 최종작업이며, 양생과정은 기상조건, 구조물의 규모 및 형태, 공사기간, 용도 등에 따라 그 방법이 정해지는데, 크게 기건양생, 습윤양생, 상압증기양생, 고온고압양생 등이 있다. 고온고압양생의 경우 오토클레이브(Autoclave)를 이용한 양생이 이용되고 있는데, 오토클레이브 양생 공법은 주로 고강도 파일, 콘크리트 판넬 등에 널리 이용되고 있다. Curing is an important final task in concrete construction. The curing process is determined according to the weather conditions, the size and shape of the structure, the construction period, and the purpose of the curing. The curing is curing, wet curing, atmospheric steam curing, have. In the case of high-temperature and high-pressure curing, curing with an autoclave is used. The autoclave curing method is widely used in high-strength pile and concrete panel.
콘크리트 파일(Pile), 하수관로, 폴(Pole) 등과 같은 콘크리트 2차 제품의 경우 상당한 강도가 요구되므로 고가의 고강도 혼합재를 혼합한 배합을 이용하고 증기양생 및 고온고압양생을 실시하여 제조하고 있다.Concrete secondary products such as concrete pile, sewer pipe and pole are required to have considerable strength, so they are manufactured by mixing the high-strength and high-strength mixed materials and curing and curing at high temperature and high pressure.
슬래그란 제철산업의 부산물로 발생되는 것을 총칭하는 것으로, 보다 구체적으로는 금속을 로에서 제련할 때 목적 금속 이외의 성분이 융제와 결합하여 금속과 분리되어 그 금속의 상층부를 형성한 것이다. 슬래그는 광재라고도 하며, 대부분은 규산염으로 구성되어 있다. The term "slag" refers generally to what is produced as a by-product of the iron and steel industry. More specifically, when a metal is smelted from a furnace, components other than the target metal are combined with the flux and separated from the metal to form an upper layer of the metal. Slag is also called slag, and most of it is composed of silicates.
슬래그는 고로에서 배출되는 고로 슬래그와 전기로 또는 전로에서 배출되는 제강슬래그로 나뉠 수 있으며, 냉각 방식에 따라 급냉슬래그(비정질 슬래그)와 서냉슬래그(결정질 슬래그)로 나뉠 수 있다. 일반적으로 급냉슬래그의 경우 비정질의 유리 구조를 나타내며, 서냉슬래그의 경우 결정질을 나타낸다. 또한, 급냉슬래그의 경우 C2S의 급냉상인 β-C2S로 존재하지만 냉각속도가 현저히 느린 결정질 슬래그류에서는 C2S의 서냉상인 γ-C2S상이 주로 생성되어 존재하게 된다. 결정질 슬래그와 비정질 슬래그의 XRD 패턴 분석을 비교한 결과를 도 1에 나타내었다. The slag can be divided into blast furnace slag discharged from the blast furnace and steel slag discharged from the electric furnace or converter, and can be divided into quenched slag (amorphous slag) and slowly cooled slag (crystalline slag) according to the cooling method. In general, the quenched slag exhibits an amorphous glass structure and the slowly cooled slag exhibits crystalline. Further, if the rapid cooling the slag is present in a quenching merchant β-C 2 S 2 in the C S, but the cooling rate is considerably slower in the presence of the crystalline slag flow stand cold frame of the C 2 S γ-C 2 S phase is mainly produced. The results of XRD pattern analysis of crystalline slag and amorphous slag are shown in FIG.
비정질 슬래그의 경우에는 재활용율이 95% 이상이며 재활용처도 다양한 반면, 결정질 슬래그의 경우에는 재활용율이 급냉슬래그에 비해 낮고 재활용처도 단순하며 재활용되지 못하는 부분은 매립되고 있다. 매립되는 결정질 슬래그는 환경문제를 일으키므로 결정질 슬래그를 재활용할 수 있는 방법의 개발이 요구된다.In the case of amorphous slag, recycling rate is more than 95% and recycling places are various. On the other hand, in case of crystalline slag, recycling rate is lower than that of quench slag, recycling place is simple, and parts that can not be recycled are landfilled. Since recycled crystalline slag causes environmental problems, it is required to develop a method for recycling crystalline slag.
대한민국 등록특허 제10-0450281호(제강공정에서 발생한 슬래그를 이용한 고강도 건축용 자재의 제조방법)는 제강공정에서 발생한 슬래그를 이용하여 건축용 자재를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상기 슬래그의 평균입도를 11㎛보다 작게 분쇄하는 단계와; 상기 분쇄된 제강슬래그에 CaO/SiO2의 배합비를 (35~45)중량%:(55~65)중량%로 조절하기 위한 규석분말과, 수화반응촉진재인 소석회{Ca(OH)2} 분말을 함께 섞어 혼합물을 만드는 단계와; 상기 혼합물을 가압성형하여 성형체로 가압성형하는 단계와; 상기 성형체를 오토클레이브 내에서 수열합성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 그러나 상기 특허는 제강슬래그를 11㎛ 이하의 입경이 되도록 분쇄하여야 하며, 수화반응의 촉진재로 소석회를 사용함으로서 제조비용이 상당히 높아지는 단점이 있다.Korean Patent No. 10-0450281 (Method of Manufacturing High Strength Building Material Using Slag Generated in Steelmaking Process) relates to a method of manufacturing a building material using slag generated in a steelmaking process, wherein the average particle size of the slag is 11 탆 Crushing a smaller amount; The silica powder to adjust the mixing ratio of CaO / SiO 2 to the pulverized steelmaking slag to (35 to 45) wt.% (55 to 65) wt.% And the hydrated reaction accelerator {Ca (OH) 2 } Mixing together to form a mixture; Press-molding the mixture into a shaped body; And hydrothermally synthesizing the molded body in an autoclave. However, the above-mentioned patent has a disadvantage in that the steelmaking slag must be ground to a particle diameter of 11 탆 or less, and the manufacturing cost is considerably increased by using the slaked lime as a promoter of the hydration reaction.
또한 대한민국 등록특허 제10-1466064호(초고강도 PHC 파일용 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 PHC파일의 제조방법)는 단위수량 105 내지 135㎏/㎥; 단위결합재량 450~650㎏/㎥; 단위잔골재량 600~800㎏/㎥; 및 단위굵은골재량 1,000~1,300㎏/㎥를 포함하여 조성되고, 상기 결합재는 시멘트 100중량부를 기준으로, 혼합재 5~50중량부 및 고성능 감수제 1~5중량부를 포함하도록 구성되고, 상기 굵은골재는 조립률 6~8 범위를 갖도록 10~13mm의 직경을 갖는 굵은골재가 굵은골재 전체 중량기준으로 5~40중량%를 포함하도록 구성된 것을 포함하되, 상기 잔골재는 조립률이 2.5~3.5이고, 직경이 2.5~5mm인 것을 특징으로 하는 것을 더 포함하고, 상기 시멘트는 3종 이상의 조강시멘트이고, 상기 혼합재는 혼합재 전체 중량 기준으로 규사 미분말 40~80중량%, 석회석 10~30중량%, 및 분말도가 4,000~6,000cm2/g이고, 밀도가 2.8~2.95g/cm3인 고로슬래그 미분말 10~30중량%를 포함하며, 혼합재 중의 이산화규소(SiO2)는 60~84중량%이고, 산화칼슘(CaO)은 15~35중량%이고, 산화알루미늄(Al2O3)는 1~5중량%인 것을 특징으로 하는 것을 더 포함하는 초고강도 PHC 파일용 콘크리트 조성물에 관한 것이다. 상기 PHC 파일용 콘크리트 조성물은 단위결합재량 및 원재료의 사용을 최소화하면서도 조기에 120MPa 이상의 초고강도를 구현할 수 있는 PHC 파일을 제작할 수 있도록 하는 효과가 있는 것으로 기재되어 있다. 그러나 상기 특허는 사용가능한 시멘트를 3종 이상의 조강시멘트로 한정하고 있어 제조비용이 높으며 급냉슬래그를 사용하고 있어 서냉 결정질 슬래그의 재활용문제를 해결할 수는 없다. Korean Patent No. 10-1466064 (a concrete composition for ultra high strength PHC piles and a method for producing a PHC pile using the same) has a unit quantity of 105 to 135 kg / m 3; Unit bonding discretion 450 to 650 kg / m 3; Unit fine aggregate amount 600 to 800 kg / m 3; And a coarse aggregate amount of 1,000 to 1,300 kg / m 3, wherein the binder comprises 5 to 50 parts by weight of a mixed material and 1 to 5 parts by weight of a high-performance water reducing agent based on 100 parts by weight of cement, Wherein the coarse aggregate having a diameter of 10 to 13 mm is contained in an amount of 5 to 40% by weight based on the total weight of the coarse aggregate so that the coarse aggregate has a granulation ratio of 2.5 to 3.5 and a diameter of 2.5 to 3.5 Wherein the cement is at least three types of crude steel cement, wherein the mixed material comprises 40 to 80% by weight of fine silica powder, 10 to 30% by weight of limestone, and 4,000 to 7,000 of powdery material based on the total weight of the mixed material, ~ 6,000cm 2 / g and a density of 2.8 ~ 2.95g / cm 3 of the blast furnace slag comprises a fine powder of 10 to 30% by weight, honhapjae silicon dioxide (SiO 2) and 60 to 84% by weight of calcium oxide (CaO in the oxide ) is a 15 to 35% by weight, aluminum (Al 2 O 3 oxide) is from 1 to 5% by weight It relates to the characteristics of concrete compositions further comprising ultra-high strength PHC piles to that. The concrete composition for a PHC pile has an effect of producing a PHC file capable of realizing an ultra-high strength of 120 MPa or more early while minimizing the amount of unit bonding material and the use of raw materials . However, the above patent restricts usable cement to at least three kinds of crude steel cements, and thus the production cost is high, and the problem of recycling the slowly cooled crystalline slag can not be solved by using the quenched slag.
또한, γ-C2S의 물리화학적 특성을 이용하여 촉진탄산화 양생 방법으로 고내구성의 특성을 부여하여 구조물의 내구성을 향상시키고자 하는 많은 연구가 진행되고 있지만, 촉진탄산화에 소요되는 비용 및 현실적으로 촉진탄산화 장비의 크기 및 비용 문제로 인하여 실현가능성은 낮은 실정이다.In addition, many researches have been carried out to improve the durability of the structure by imparting high durability characteristics by accelerated carbonation curing method using the physicochemical properties of γ-C 2 S, The feasibility is low due to the size and cost of carbonation equipment.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 제철산업의 부산물로 발생되며 γ-C2S를 다량 함유하고 있는 결정질 슬래그류를 사용하여 오토클레이브 양생 콘크리트용 혼합재를 제조함에 있어서, γ-C2S의 낮은 반응성을 개선할 수 있는 선택촉진제를 사용함으로써 품질을 안정화시키고 품질을 향상시킬 수 있으며 환경친화적이며 제조원가를 절감할 수 있는 오토클레이브 양생 콘크리트용 혼합재를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention is as using crystalline slag flow which occurs, and containing a γ-C 2 S large amount as a by-product of the steel industry producing a honhapjae for autoclave cured concrete, of γ-C 2 S It is an object of the present invention to provide a mixed material for an autoclave curing concrete which can stabilize quality and improve quality by using a selective promoter capable of improving low reactivity and which is environmentally friendly and can reduce manufacturing cost.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 보통 포틀랜드 시멘트 25~75중량부, 활성규사 10~30중량부 및 결정질 슬래그 10~60중량부를 포함하고, 선택촉진제로서 말단기 트리올을 가진 아민계 화합물을 상기 결정질 슬래그 중량에 대하여 0.01~0.04중량% 혼입하여 이루어지는 오토클레이브 양생 콘크리트용 혼합재 조성물을 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a process for producing an amine-based compound, which comprises 25 to 75 parts by weight of Portland cement, 10 to 30 parts by weight of active silica, 10 to 60 parts by weight of crystalline slag, And 0.01 to 0.04% by weight based on the weight of the crystalline slag. The present invention also provides a mixed material composition for an autoclave curing concrete.
상기 혼합재 조성물에서, 상기 결정질 슬래그는 γ-C2S를 70중량% 이상 함유하고 있으며, 분말도는 5000cm2/g 이상인 것이 바람직하다.In the mixed material composition, the crystalline slag contains γ-C 2 S in an amount of 70 wt% or more, and the powdery degree is preferably 5000 cm 2 / g or more.
상기 혼합재 조성물에서, 상기 결정질 슬래그의 함량은 30~40중량부인 것이 보다 바람직하다.In the mixed material composition, the content of the crystalline slag is more preferably 30 to 40 parts by weight.
상기 혼합재 조성물에서, 상기 말단기 트리올을 가진 아민계 화합물은 트리에탄올아민(TEA) 또는 트리이소판올아민(TIPA)인 것이 바람직하다.In the mixed material composition, the amine compound having the terminal triol is preferably triethanolamine (TEA) or triisopanolamine (TIPA).
본 발명은 산업부산물로 배출되는 결정질 슬래그를 선택촉진제를 사용하여 반응성을 향상시켜 콘크리트 제조에 사용함으로써 시멘트의 사용량을 저감시키고 산업부산물인 결정질 슬래그를 적극 사용함으로써 환경오염문제를 줄이고 제조비용도 절감할 수 있다. The present invention improves the reactivity of the crystalline slag discharged as an industrial by-product by using a selective promoter to reduce the amount of cement used and to use the crystalline slag, which is an industrial by-product, to reduce the environmental pollution problem and reduce the manufacturing cost .
도 1은 결정질 슬래그와 비정질 슬래그의 XRD 패턴 분석 결과를 비교하여 나타낸 것이다.
도 2는 오토클레이브 양생공정의 바람직한 조건을 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 1과 비교예 1의 스팀양생 후 압축강도와 오토클리이브 양생 후 압축강도를 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 실시예 2와 비교예 2의 스팀양생 후 압축강도와 오토클리이브 양생 후 압축강도를 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 실시예 2와 비교예 2의 시료에 대하여 오토클레이브 양생 후 XRD 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 실시예 2와 비교예 2의 시료에 대하여 오토클레이브 양생 후 SEM 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 7은 실시예 3과 비교예 3의 스팀양생 후 압축강도와 오토클리이브 양생 후 압축강도를 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 8은 실시예 3과 비교예 3의 시료에 대하여 오토클레이브 양생 후 XRD 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 9는 실시예 3과 비교예 3의 시료를 오토클레이브 양생 후 SEM 분석한 결과를 나타낸 것이다.FIG. 1 shows a comparison of XRD pattern analysis results between crystalline slag and amorphous slag.
Figure 2 shows the preferred conditions for the autoclave curing process.
Fig. 3 shows the results of confirming the compressive strengths after steam curing and the compressive strengths after autoclave curing in Example 1 and Comparative Example 1. Fig.
Fig. 4 shows the results of confirming the compressive strengths after steam curing and the compressive strengths after autoclave curing in Example 2 and Comparative Example 2. Fig.
5 shows XRD analysis results of the samples of Example 2 and Comparative Example 2 after autoclave curing.
6 shows SEM analysis results of the samples of Example 2 and Comparative Example 2 after autoclave curing.
7 shows the results of confirming the compressive strengths after steam curing and the compressive strengths after autoclave curing in Example 3 and Comparative Example 3. FIG.
8 shows XRD analysis results of the samples of Example 3 and Comparative Example 3 after autoclave curing.
9 shows SEM analysis results of samples of Example 3 and Comparative Example 3 after autoclave curing.
본 발명의 오토클레이브 양생 콘크리트용 혼합재 조성물은 보통 포틀랜드 시멘트 25~75중량부, 활성규사 10~30중량부 및 결정질 슬래그 10~60중량부를 포함하여 이루어지며, 선택촉진제로서 말단기 트리올을 가진 아민계 화합물을 결정질 슬래그 중량에 대하여 0.01~0.04중량% 혼입하여 이루어진다.The mixed material composition for an autoclave curing concrete according to the present invention comprises 25 to 75 parts by weight of Portland cement, 10 to 30 parts by weight of active silica, and 10 to 60 parts by weight of crystalline slag, and an amine having a terminal triol Based compound to 0.01 to 0.04% by weight based on the weight of the crystalline slag.
결정질 슬래그는 제강공정에서 발생되는 부산물로서, 래들슬래그, 스텐인레스슬래그, 니켈슬래그, 망간슬래그, 마그네슘슬래그 등이 있으며, 발생되는 과정에 따라 γ-C2S의 함량이 상이하다. 결정질 슬래그로는 γ-C2S를 70중량% 이상 함유하고 있는 결정질 슬래그를 사용하는 것이 바람직한데, γ-C2S를 70중량% 이하로 함유하는 결정질 슬래그를 사용하는 경우 최종 제품의 품질에 악영향을 미칠 수 있기 때문이다.Crystalline slag is a by-product generated in the steelmaking process, such as ladle slag, stainless steel slag, nickel slag, manganese slag, and magnesium slag, and the content of γ-C 2 S varies depending on the process. The crystalline slag has on the quality of the final product when using the crystalline slag containing it, γ-C 2 S is preferred to use the crystalline slag containing at least 70% by weight of γ-C 2 S to less than 70% by weight Because it can have an adverse effect.
또한, 바람직한 압축강도를 얻기 위해서 상기 결정질 슬래그는 분말도가 5000cm2/g 이상이 되도록 분쇄하여 사용하는 것이 바람직하며, 분말도가 6000cm2/g 이상이 되도록 분쇄하여 사용하는 것이 보다 바람직하다.In addition, the crystalline slag in order to obtain the desired compression strength of the powder is also preferably used by pulverizing is at least 5000cm 2 / g, it is more preferable to use the powder also pulverized so that they are at 6000cm 2 / g.
상기 결정질 슬래그는 10~60중량부 포함되는 것이 바람직하고, 30~40중량부 포함되는 것이 보다 바람직하다.The crystalline slag is preferably contained in an amount of 10 to 60 parts by weight, more preferably 30 to 40 parts by weight.
γ-C2S를 다량 함유하고 있는 결정질 슬래그는 γ-C2S의 낮은 반응성으로 인하여 활용이 제한되므로, 본 발명에서는 γ-C2S의 반응성을 촉진시키면서 콘크리트 제품의 품질에 악영향을 미치지 않는 선택촉진제를 사용한다. crystalline slag, which contain large amounts of γ-C 2 S are so utilized is limited due to the low reactivity of the γ-C 2 S, in the present invention, while promoting the reactivity of the γ-C 2 S does not adversely affect the quality of the concrete products Use a selective accelerator.
γ-C2S의 낮은 반응성을 개선하기 위한 선택촉진제로는 말단기 트리올을 가진 아민계 화합물을 사용한다. 말단기 트리올을 가진 아민계 화합물은 고온고압 공정하에서 γ-C2S을 선택적으로 자극하므로, γ-C2S의 반응성을 촉진시키면서도 콘크리트 제품의 품질에 악영향을 미치지 않는다. 말단기 트리올을 가진 아민계 화합물의 대표적인 예로는 TEA(Triethanolamine, 트리에탄올아민), TIPA(Triisopanolamine, 트리이소판올아민) 등이 있다. TEA를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 상기 선택촉진제는 결정질 슬래그 중량에 대하여 0.01~0.04중량%를 혼입하는 것이 바람직하며, 0.02~0.03중량%를 혼입하는 것이 보다 바람직하다. An amine-based compound having an end-group triol is used as a selective promoter for improving the low reactivity of γ-C 2 S. The amine-based compound having an end-group triol selectively stimulates γ-C 2 S under a high-temperature and high-pressure process, thereby promoting the reactivity of γ-C 2 S and without adversely affecting the quality of the concrete product. Representative examples of amine-based compounds having an end-group triol include TEA (triethanolamine, triethanolamine), TIPA (triisopanolamine, triisopanolamine) and the like. It is more preferable to use TEA. The selection accelerator is preferably incorporated in an amount of 0.01 to 0.04% by weight, more preferably 0.02 to 0.03% by weight, based on the weight of the crystalline slag.
선택촉진제인 말단기 트리올을 가진 아민계 화합물은 분쇄 전 결정질 슬래그에 혼입하여 함께 분쇄하는 것이 보다 바람직하다. It is more preferable that the amine compound having an end-group triol as the selective accelerator is incorporated into the crystalline slag before crushing and pulverized together.
분쇄기는 진동밀, 볼밀, 롤러밀, 디스크밀 등 통상의 분쇄기를 모두 사용할 수 있지만 진동밀을 사용하는 것이 메카노케미컬효과를 얻을 수 있어 보다 바람직하다.As the pulverizer, any conventional pulverizer such as a vibrating mill, a ball mill, a roller mill, and a disc mill can be used, but it is more preferable to use a vibrating mill to obtain a mechanochemical effect.
바람직한 오토클레이브 양생공정은 성형 후 20~25℃에서 2시간 동안 전치, 80℃까지 시간당 17℃씩 3.5시간 동안 승온, 80℃에서 6~8시간 동안 유지, 자연방냉시켜 탈형, 탈형한 제품을 다시 오토클레이브 양생기로 옮긴 후 180℃까지 시간당 64℃씩 2.5시간 동안 승온, 180℃에서 6시간 동안 유지, 자연방냉시키는 공정이다. 바람직한 오토클레이브 양생공정을 도 2에 나타내었다. In the preferred autoclave curing step, the product is preheated at 20 to 25 ° C. for 2 hours, heated to 80 ° C. for 3.5 hours at 17 ° C. per hour, maintained at 80 ° C. for 6 to 8 hours, Transferred to an autoclave curing unit, and then heated up to 180 ° C at 64 ° C per hour for 2.5 hours, maintained at 180 ° C for 6 hours, and allowed to cool to room temperature. A preferred autoclave curing process is shown in Fig.
오토클레이브 양생반응에 의해 생성되는 규산칼슘 수화물은 구조적으로 규칙성을 가지는 결정성 수화물이며, 그 중에서도 공업적으로 많이 사용되는 것은 토버모라이트(tobermorite)이다. 토버모라이트는 비교적 싼 원료나 순도가 낮은 산업부산물을 규산질원으로 사용하여도 180℃정도의 오토클레이브 양생 온도에서 쉽게 생성되기 때문에 가장 많이 활용되고 있다. The calcium silicate hydrate produced by the autoclave curing reaction is a structurally regular crystalline hydrate, of which tobermorite is the most commonly used industrially. Tobermoryite is most widely used because it is easily produced at a temperature of 180 ° C at the autoclave temperature even when relatively inexpensive raw materials or low-purity industrial by-products are used as the silicate source.
토버모라이트가 가장 쉽게 생성되게 하기 위한 조건으로는 CaO/SiO2의 몰비를 조절하는 것이 일반적이며, 보통 0.89~1.1 정도의 범위로 조절하여 생산한다. 따라서, 본 발명에서 사용되는 원재료인 보통 포틀랜드 시멘트, 활성규사 및 마그네슘제련슬래그의 화학 조성식으로부터 획득된 값을 기초로 하여 CaO/ SiO2의 몰비를 0.89~1.1 정도의 범위로 조절하는 것이 바람직하며, CaO/ SiO2의 몰비를 1로 조절하는 것이 보다 바람직하다.
It is common to control the molar ratio of CaO / SiO 2 , and it is usually adjusted to the range of about 0.89 to 1.1 in order to make the tobermorite the easiest to produce. Therefore, it is preferable to control the molar ratio of CaO / SiO 2 to the range of about 0.89 to 1.1 on the basis of the values obtained from the chemical composition formula of ordinary portland cement, activated silica, and magnesium smelting slag, which are raw materials used in the present invention, It is more preferable to adjust the molar ratio of CaO / SiO 2 to 1.
이하 실시예를 통해 본 발명에 대해 구체적으로 설명하고자 한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. The following examples illustrate the present invention and the scope of the present invention is not limited to these examples.
[[ 실시예Example ]]
시험방법Test Methods
1. 재료의 혼합1. Mixing of materials
재료들의 화학적 조성을 구한 후 CaO/SiO2 몰비를 계산하여 1이 되도록 재료를 건식혼합하였다. 각 재료를 건식혼합한 후, 물/분체비=48.5% 및 분체/모래비=2.45의 배합조건으로 모르타르 혼합기(mortar mixer)를 이용하여 혼합하였다. 혼합된 모르타르를 5cm×5cm×5cm 정육면체 형태의 몰드를 사용하여 성형하여 성형체를 제조하였다.After the chemical composition of the materials was determined, the molar ratio of CaO / SiO 2 was calculated and the materials were dry-mixed. Each material was dry mixed and then mixed using a mortar mixer under the conditions of water / powder ratio = 48.5% and powder / sand ratio = 2.45. The mixed mortar was molded using a 5 cm x 5 cm x 5 cm cube-shaped mold to prepare a molded article.
2. 양생2. Curing
오토클레이브 양생은 도 2에 나타낸 바와 같은 조건으로 양생시켰다.The autoclave curing was cured under the conditions shown in Fig.
3. 압축강도의 측정3. Measurement of compressive strength
압축강도는 압축강도시험기를 사용하여 2곳에서 측정하였다. 즉, 80℃에서 6시간 동안 유지하고 탈형한 후의 스팀양생 강도와, 180℃에서 6시간 유지한 후의 오토클레이브양생 강도를 측정하였다.
The compressive strength was measured at two places using a compressive strength tester. That is, the steam curing strength after holding at 80 ° C for 6 hours and demolding and the autoclave curing strength after holding at 180 ° C for 6 hours were measured.
<< 실시예Example 1> 1>
마그네슘제련슬래그Magnesium smelting slag 분말의 치환량에 따른 압축강도의 비교 Comparison of Compressive Strength According to Amount of Powder Replacement
마그네슘제련슬래그는 분쇄기를 이용하여 분말도가 4000cm2/g이 되도록 분쇄하여 준비하였다. 이때 분쇄기는 실험실용 배치식 볼밀을 이용하였다. The magnesium smelting slag was prepared by pulverizing using a pulverizer to a powder degree of 4000 cm 2 / g. At this time, a laboratory ball mill was used.
토버모라이트가 쉽게 생성되게 하기 위하여, 본 실시예에서는 사용되는 원재료인 보통 포틀랜드 시멘트, 활성규사 및 마그네슘제련슬래그의 화학조성식으로부터 획득된 값을 기초로 하여 CaO/SiO2의 몰비를 1로 계산하여 배합하였다. 배합비를 하기 표 1에 나타내었으며, 배합비의 단위는 중량부이다.In order to easily produce tobermorite, the molar ratio of CaO / SiO 2 is calculated as 1 based on the values obtained from the chemical composition formula of ordinary portland cement, activated silica, and magnesium smelting slag, which are raw materials used in this embodiment . The blending ratios are shown in Table 1 below, and the blending ratio is in parts by weight.
상기 시료들에 대하여 스팀양생 직후의 압축강도와 오토클레이브 양생 후의 압축강도를 측정한 결과를 하기 표 2와 도 3에 나타내었다. The results of measuring the compressive strength immediately after steam curing and the compressive strength after autoclave curing are shown in Table 2 and FIG. 3 for the samples.
마그네슘제련슬래그를 4000cm2/g으로 분쇄한 후 10~30중량부까지 치환 첨가하여 실험한 결과, 비교예 1과 비교하였을 때 스팀양생 후 압축강도는 약 53.7%의 압축강도 발현율을 보였으며, 오토클레이브 양생 후 압축강도는 약 87.6%의 압축강도 발현율을 나타내었다. 또한 마그네슘제련슬래그의 사용량이 증가할수록 압축강도는 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 마그네슘슬래그의 구성성분 중 대부분을 차지하고 있는 γ-C2S의 반응성이 매우 낮아 고온고압의 양생조건에서도 수열반응을 제대로 나타내지 못해 나타난 현상으로 판단된다.
The magnesium smelting slag was pulverized to 4000 cm 2 / g and then substituted by 10 to 30 parts by weight. As a result, the compression strength after steam curing was about 53.7% as compared with that of Comparative Example 1, The compressive strength after curing was 87.6%. Also, as the amount of magnesium smelting slag increased, the compressive strength tended to decrease. This is because the reactivity of γ-C 2 S, which accounts for most of the constituents of magnesium slag, is very low, and thus the hydrothermal reaction is not properly exhibited even under high temperature and high-temperature curing conditions.
<< 실시예Example 2> 2>
마그네슘제련슬래그의Of magnesium smelting slag 분말도와Powder aid 선택촉진제의 사용에 따른 압축강도의 비교 Comparison of Compressive Strength According to Use of Selective Accelerator
마그네슘제련슬래그는 분쇄기를 이용하여 분말도를 4000cm2/g에서 6000cm2/g으로 향상시켜 준비하였다. 이때 분쇄기는 실시예 1의 배치식 볼밀 대신 배치식 진동밀을 사용하여 분쇄된 마그네슘제련슬래그 입자에 메카노케미컬 효과를 얻고자 하였다. The magnesium smelting slag was prepared by using a pulverizer to improve the powder viscosity from 4000 cm 2 / g to 6000 cm 2 / g. In this case, a pulverizer was intended to obtain a mechanochemical effect on the magnesium smelting slag particles pulverized by using a batch type vibration mill in place of the batch ball mill of Example 1.
또한 선택촉진제로 TIPA와 TEA를 마그네슘제련슬래그 중량의 0.02% 혼입하여 분쇄하였다. 배합비를 하기 표 3에 나타내었으며, 배합비의 단위는 중량부이다.In addition, TIPA and TEA were mixed with 0.02% of the magnesium smelting slag weight as a selective promoter. The mixing ratio is shown in Table 3 below, and the mixing ratio is in parts by weight.
상기 시료들에 대하여 스팀양생 직후의 압축강도와 오토클레이브 양생 후의 압축강도를 측정한 결과를 하기 표 4와 도 4에 나타내었다. The results of measuring the compressive strength immediately after steam curing and the compressive strength after autoclave curing are shown in Table 4 and FIG. 4, respectively.
(1) 분말도 상승에 따른 압축강도의 비교(1) Comparison of compressive strength with increase of powderiness
마그네슘제련슬래그의 분말도가 6000cm2/g인 실시예 2-1과 분말도가 4000cm2/g인 실시예 1-3을 비교하였을 때, 마그네슘제련슬래그의 분말도를 상승시키면 압축강도가 증가하는 것으로 나타났다. With the magnesium Slag fineness compared to 6000cm 2 / g in Example 2-1 and the fineness is 4000cm 2 / g in Example 1-3, if raising the fineness of the magnesium slag refining to increase the compressive strength Respectively.
(2) 선택촉진제의 사용에 따른 압축강도의 비교(2) Comparison of compressive strength with use of selective accelerator
선택촉진제를 사용하지 않은 실시예 2-1에 비하여, 선택촉진제를 사용한 실시예 2-2 및 2-3의 압축강도가 증가한 것을 알 수 있다. 이는 말단기 트리올을 가진 아민계 선택촉진제가 저반응성의 γ-C2S를 자극하여 고온고압하에서의 반응성을 상승시켜 오토클레이브 양생시 토버모라이트의 생성에 유리하게 작용한 것으로 판단된다.Compared with Example 2-1 in which the selection accelerator was not used, it can be seen that the compressive strength of Examples 2-2 and 2-3 using the selective accelerator was increased. This suggests that amine-based selective accelerators with an end-group triol stimulated the low-reactivity γ-C 2 S and increased the reactivity under high-temperature and high-pressure conditions, thus favoring the formation of tobermorite during autoclave curing.
(3) 선택촉진제의 종류에 따른 압축강도의 비교(3) Comparison of compressive strengths according to the type of selective promoter
아민계 선택촉진제 중에서도 TIPA를 사용한 실시예 2-2에 비하여 TEA를 사용한 실시예 2-3이 우수한 압축강도 결과를 나타내었다. Among the amine-based selective accelerators, Example 2-3 using TEA showed excellent compressive strength compared to Example 2-2 using TIPA.
그 이유를 확인하기 위하여, XRD-리트펠트(XRD-Rietveld) 분석을 통해 수화생성상을 관찰하여 그 결과를 도 5에 나타내었으며, FE-SEM 분석을 실시하여 수화에 따른 생성상 및 조직을 관찰한 결과를 도 6에 나타내었다. In order to confirm the reason, the hydration product phase was observed by XRD-Rietveld analysis, and the result was shown in FIG. 5. The FE-SEM analysis was performed to observe the formation phase and the structure according to hydration The results are shown in Fig.
일반적으로 오토클레이브 양생용 콘크리트 제품의 강도 발현은 토버모라이트에 의해 구현되는 것으로 알려져 있다. 도 5의 XRD분석과 도 6의 SEM 분석 결과, 선택촉진제로서 TEA를 사용한 실시예 2-3의 경우, TIPA를 사용한 실시예 2-2에 비하여 생성되는 토버모라이트의 크기가 작으며 조직의 치밀도도 우수하여 압축강도 실험에서 가장 우수한 강도발현율을 나타낸 것으로 확인되었다.
Generally, the strength development of concrete products for autoclave curing is known to be realized by tobermorite. As a result of the XRD analysis of FIG. 5 and the SEM analysis of FIG. 6, in the case of Example 2-3 using TEA as the selective promoter, the size of the tobermorite produced was smaller than that of Example 2-2 using TIPA, It was confirmed that the strength was the best in the compressive strength test.
<< 실시예Example 3> 3>
마그네슘제련슬래그의Of magnesium smelting slag 치환량에 따른 압축강도의 비교 Comparison of compressive strength according to substitution amount
선택촉진제로 TEA를 사용하고 배치식 진동밀을 사용하여 6000cm2/g의 분말도로 분쇄한 마그네슘제련슬래그의 치환량이 오토클레이브 양생 콘크리트용 혼합재에 미치는 영향에 대하여 알아보기 위하여 실험하였다. 배합비를 하기 표 5에 나타내었으며, 배합비의 단위는 중량부이다.The effect of substituting amount of magnesium smelting slag with 6000cm 2 / g powder by using TEA as a selective accelerator and batch type vibration mill on the mixed material for autoclave curing concrete was investigated. The compounding ratio is shown in Table 5 below, and the unit of the compounding ratio is parts by weight.
상기 시료들에 대하여 스팀양생 직후의 압축강도와 오토클레이브 양생 후의 압축강도를 측정한 결과를 하기 표 6과 도 7에 나타내었다. The results of measuring the compressive strength immediately after steam curing and the compressive strength after autoclave curing are shown in Table 6 and FIG. 7, respectively.
상기 표 6과 도 7의 결과로부터, 분말도 6000cm2/g의 마그네슘제련슬래그를 10중량부, 30중량부 및 60중량부의 비율로 치환하여 첨가한 경우, 마그네슘제련슬래그를 첨가하지 않은 비교예 3에 비하여 오토클레이브 양생 후 압축강도결과가 우수함을 확인할 수 있다.From the results of Table 6 and FIG. 7, it can be seen from the results of Table 7 that when the magnesium smelting slag of 6000 cm 2 / g was replaced by 10 parts by weight, 30 parts by weight and 60 parts by weight, The compressive strength after autoclave curing is superior.
또한, XRD-리트펠트 분석을 통해 수화생성상을 관찰하여 그 결과를 도 8에 나타내었으며, FE-SEM 분석을 실시하여 수화에 따른 생성상 및 조직을 관찰한 결과를 도 9에 나타내었다. In addition, the hydration product phase was observed through XRD-Rietfeld analysis, and the results are shown in FIG. 8, and FE-SEM analysis was performed to observe the formation phase and texture of the product by hydration.
도 8과 9의 결과로부터, 오토클레이브 양생에서 생성되는 토버모라이트의 생성량이 10중량부부터 현저히 나타나기 시작하지만, 30중량부에서 그 생성량이 현저하게 증가하였으며, 60중량부 치환시까지 토버모라이트상은 관찰되었으나, SEM 분석 결과 조직의 치밀도 및 토버모라이트상의 크기 등으로 판단할 때 30~40중량부의 범위로 치환하여 첨가하는 것이 가장 우수한 품질을 획득할 수 있을 것으로 판단된다.From the results of Figs. 8 and 9, the amount of tobermorite produced in the autoclave curing began to remarkably start from 10 parts by weight, but the amount of tobermorite produced remarkably increased at 30 parts by weight, SEM analysis showed that the addition of 30 to 40 parts by weight of the composition in terms of the density of the tissue and the size of the tobermorite layer would provide the best quality.
Claims (4)
선택촉진제로서 말단기 트리올을 가진 아민계 화합물을 상기 결정질 슬래그 100중량부를 기준으로 0.01~0.04중량부 포함하며,
상기 선택촉진제는 상기 결정질 슬래그에 혼입되어 함께 진동밀로 분쇄된 것임을 특징으로 하는 오토클레이브 양생 콘크리트용 혼합재 조성물.25 to 75 parts by weight of ordinary Portland cement, 10 to 30 parts by weight of active silica, and 10 to 60 parts by weight of crystalline slag containing γ-C 2 S,
0.01 to 0.04 parts by weight, based on 100 parts by weight of the crystalline slag, of an amine compound having an end-group triol as a selective promoter,
Wherein the selection accelerator is mixed with the crystalline slag and pulverized together with a vibrating mill.
상기 결정질 슬래그는 γ-C2S를 70중량% 이상 함유하고 있으며, 분말도는 5000cm2/g 이상인 것을 특징으로 하는 혼합재 조성물.The method according to claim 1,
Wherein the crystalline slag contains γ-C 2 S in an amount of 70% by weight or more, and the powdery degree is 5000 cm 2 / g or more.
상기 결정질 슬래그가 30~40중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 혼합재 조성물.3. The method according to claim 1 or 2,
And the crystalline slag is contained in an amount of 30 to 40 parts by weight.
상기 말단기 트리올을 가진 아민계 화합물이 트리에탄올아민(TEA) 또는 트리이소판올아민(TIPA)인 것을 특징으로 하는 혼합재 조성물.The method according to claim 1,
Wherein the amine-based compound having an end-group triol is triethanolamine (TEA) or triisopanolamine (TIPA).
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