KR101889608B1 - 시멘트 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

시멘트 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시멘트 조성물 및 이의 제조방법을 개시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 시멘트 조성물은 포틀랜드 시멘트; 및 상기 포틀랜드 시멘트의 수화반응에 이용되고, 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액을 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 시멘트 조성물은 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액을 포틀랜드 시멘트의 수화반응에 이용하여 수산화칼슘의 생성량을 증가시킬 수 있다.

Description

시멘트 조성물 및 이의 제조방법{CEMENT COMPOSITION AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 시멘트 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액을 포틀랜드 시멘트의 수화반응에 이용하여 수산화칼슘의 생성량을 증가시킨 시멘트 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
시멘트는 건설 및 토목재료 분야에서 접합제나 접착제로서 여러 종류의 형태로 유용하게 사용된다.
특히, 일반적으로 알려진 시멘트는 포틀랜드 시멘트로서 대부분의 건설 및 토목분야에서 광범위하게 사용된다. 이러한 포틀랜드 시멘트는 수경성 시멘트로서 물과 혼합하면, 반죽 형태를 이루어 시간에 따라 서서히 응결 및 경화된다.
이러한 시멘트는 더 나아가 모래와 혼합되어 모르타르가 되고, 모래(잔골재)와 굵은 골재 그리고 물 등과 혼합되어 콘크리트로 생산되며, 이런 시멘트에 의한 제품들은 수경성 시멘트의 반죽 정도에 따라 그 품질 및 성질이 좌우된다.
시멘트나 콘크리트 제조시 통상적으로 실리카흄(silica fume), 플라이애시(fly ash), 고로슬래그(blast furnace slag) 등의 재료들이 혼화재로서 많이 사용되고 있다.
혼화재는 산업부산물을 활용하여 상대적으로 고가인 시멘트를 대체하므로 경제성은 물론 자원 재활용에 기여한다. 나아가, 혼화재는 강도 발현, 화학저항성 증대, 콘크리트 수화열 저감을 통한 등 내구성 향상에도 기여하는 것으로 확인되어 기능성 콘크리트 제조에 있어 사용실적이 늘어나고 있는 추세이다.
여러 혼화재 중에서 고로슬래그 및 플라이애시 미분말은 화학저항성 증대, 콘크리트의 수화열에 의한 온도상승 제어, 알칼리 골재반응 억제, 해수에 대한 저항성 및 장기강도 등이 크게 개선되는 장점이 인정되어 많이 이용되고 있다. 또한 시멘트 제조에 비하여 이산화탄소 발생량이 현저하게 감소하므로 친환경적이라는 장점도 있다.
하지만, 고로슬래그 및 플라이 애시를 시멘트 대체제로 콘크리트에 사용할 경우 초기의 수화반응 발현율이 현저히 떨어지고, 특히 저온에서의 강도 발현율이 낮다.
고로슬래그 미분말을 첨가한 고로슬래그 시멘트의 경우, 보통 포틀랜드 시멘트를 단독으로 사용한 경우에 비하여 재료가 만들어지고부터 1일 내지 3일째에서의 초기 압축강도가 60% 내지 70% 정도에 불과하다. 또한 50% 정도 플라이애시로 치환한 콘크리트 경우, 시멘트를 단독으로 사용한 경우에 비해 초기 압축강도가 50% 정도밖에 발현되지 않는 단점이 있다.
이와 같은 초기 압축강도의 저하는 공사 기간의 저하로 나타나므로, 다른 많은 장점에도 불구하고 고로슬래그 및 플라이애시와 같은 혼화재의 적극적인 활용이 제한되고 있다.
이에 종래의 혼화재 이외에 산업부산물로서 시멘트를 일부 대체하여 사용할 수 있는 다양한 혼화재의 개발이 요구되고 있다.
한편, 이산화티타늄(titanium dioxide, TiO2)은 화학적으로 안정적이고 경제적이라서 다양한 분야에서 다양한 용도로 사용되어 왔으며, 특히 건축 분야에서는 외장 코팅재료에 첨가하여 많이 사용되고 있다.
기존의 이산화티타늄은 나노 입자로서 콘크리트 분야에 사용되어왔고, 콘크리트에 사용시 공극을 충진시켜주는 역할을 하여 수화반응물이 생성될 수 있는 장소를 제공하여 그 결과 수화도를 증진시켜, 궁극적으로는 콘크리트의 압축강도를 증진시키는 것으로 알려져 왔다.
대한민국등록특허공보 제10-1485120호(2015.01.20), "고효율 광촉매 모르타르 조성물 및 이의 제조방법"
본 발명의 실시예는 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액을 포틀랜드 시멘트의 수화반응에 이용하여 수산화칼슘의 생성량을 증가시킨 시멘트 조성물 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 시멘트 조성물은 포틀랜드 시멘트; 및 상기 포틀랜드 시멘트의 수화반응에 이용되고, 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 시멘트 조성물에 있어서, 상기 자외선은 3일 내지 10일 동안 조사될 수 있다.
상기 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액은 상기 포틀랜드 시멘트의 수화반응에 이용되어 수산화칼슘(calcium hydroxide)의 생성량을 증가시킬 수 있다.
상기 시멘트 조성물은 플라이애시(fly ash)를 더 포함하고, 상기 포틀랜드 시멘트와 상기 플라이애시는 1:1의 중량비로 혼합될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 시멘트 조성물의 제조방법은, 물에 이산화티타늄을 첨가하여 이산화티타늄 수용액을 제조하는 단계; 상기 이산화티타늄 수용액에 자외선을 조사하는 단계; 및 상기 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액 및 포틀랜드 시멘트를 혼합하는 단계를 포함한다.
상기 이산화티타늄 수용액에 자외선을 조사하는 단계에서, 상기 자외선은 3일 내지 10일 동안 조사될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 시멘트 조성물의 제조방법에 있어서, 상기 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액과 상기 포틀랜드 시멘트는 1.1:2 내지 1.3:2의 중량비로 혼합될 수 있다.
상기 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액은 수산화칼슘의 생성량을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 시멘트 조성물은 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액을 포틀랜드 시멘트의 수화반응에 이용하여 수산화칼슘의 생성량을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 시멘트 조성물은 시멘트 기반 재료의 초기 및 장기 수화반응을 제어할 수 있다. 특히, 증가된 수산화칼슘은 혼화재의 초기 반응을 촉진하는 자극제로 활용될 수 있어, 다양한 혼화재를 포함한 시멘트 기반 재료의 강도를 증가시킬 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 실시예에 따른 시멘트 조성물은 다양한 혼화재의 사용량을 증가시킬 수 있어, 시멘트 기반 재료의 친환경성 또한 증진시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 시멘트 조성물의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 시멘트 조성물의 수산화칼슘 생성량을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 시멘트 조성물(포틀랜드 시멘트 100 중량%)의 압축강도 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 시멘트 조성물(포틀랜드 시멘트 50 중량% + 플라이애시 50 중량%)의 압축강도 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
이하에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐리는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 당 업계의 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 시멘트 조성물은 포틀랜드 시멘트 및 자외선이 조사된 이산화티타늄(titanium dioxide, TiO2) 수용액을 포함한다.
포틀랜드 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트, 중용열 포틀랜드 시멘트 및 조강 포틀랜드 시멘트 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 보통, 중용열 또는 조강 포틀랜드 시멘트는 KS규격에 맞는 시멘트를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 파우더 상태의 탄산화 및 반응이 진행되지 않은 시멘트가 적합하고, 분말도 및 밀도 등도 KS규격의 시멘트를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따른 시멘트 조성물에 있어서, 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액은 상기 포틀랜드 시멘트의 수화반응에 이용된다.
이산화티타늄은 일반적으로 광촉매 반응을 통해 전자 및 정공을 생성하고, 생성된 전자 및 정공은 각각 산화 및 환원 반응에 참여하게 되며 그 결과, 높은 산화 및 환원 전위를 가지는 수산화라디칼(hydroxyl radical, ·OH)을 생성하게 된다.
이러한 수산화라디칼은 일반적인 수산화기에 비하여 반응도가 높아 시멘트의 수화반응시 시멘트로부터 용해되어 나오는 칼슘이온(Ca2 +)과 반응하여 수화반응물의 일종인 수산화칼슘(calcium hydroxide, Ca(OH)2)의 생성을 촉진시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 시멘트 조성물에 있어서, 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액은 자외선 조사에 의한 광촉매 반응을 통해 수산화라디칼을 생성하고, 이러한 수산화라디칼은 상기 포틀랜드 시멘트의 수화반응에 이용되어 수산화칼슘의 생성량을 증가시킬 수 있다.
나아가, 상기 포틀랜드 시멘트의 수화반응에 이용된 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액은 수산화칼슘의 생성량을 증가시켜, 상기 수산화칼슘의 생성량 증가에 의해 시멘트 조성물의 압축강도를 증가시킬 수 있다.
상기 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액은 이산화티타늄에 소정의 시간 동안 자외선을 조사함으로써 제조될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액에 있어서, 상기 자외선 조사는 약 3일 내지 10일 동안 수행될 수 있다. 즉, 상기 자외선은 이산화티타늄에 약 3일 내지 10일 동안 조사될 수 있다.
자외선의 조사 시간이 3일 미만일 경우에는 충분한 양의 수산화라디칼이 생성되기에 부족하고, 자외선의 조사 시간이 10일을 초과해도 자외선 조사 시간에 비하여 수산화라디칼의 생성량이 비교적 많지 않다.
본 발명의 실시예에 따른 시멘트 조성물은 재령일, 즉, 만들어지고부터의 경과일수가 증가함에 따라 높은 압축강도를 나타낼 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 시멘트 조성물은 재령일, 즉, 만들어지고부터의 경과일수가 7일일때부터 높은 압축강도를 나타낼 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 시멘트 조성물의 압축강도는 재령 1일째에 10 MPa 내지 15 MPa일 수 있고, 재령 7일째의 압축강도는 35 MPa 내지 45 MPa일 수 있으며, 재령 28일째에 40 MPa 내지 50 MPa일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 시멘트 조성물은 혼화재로서 플라이애시(fly ash)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 시멘트 조성물은 포틀랜드 시멘트, 플라이애시 및 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액을 포함할 수 있다.
상기 플라이애시를 더 포함하는 시멘트 조성물에 있어서, 포틀랜드 시멘트와 플라이애시는 약 1:1의 중량비로 혼합될 수 있고, 강도를 증진시키기 위해서는 플라이애시의 양을 줄일 수 있으며, 친환경성 확보를 위해서는 플라이애시 양을 증가시킬 수 있으나 강도 저하를 유발할 수 있다.
상기 플라이애시를 더 포함하는 시멘트 조성물의 압축강도는 재령, 즉, 만들어지고부터 1일째에 0 MPa 내지 5 MPa일 수 있고, 재령 28일째에 15 MPa 내지 25 MPa일 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따르면, 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액을 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 시멘트 조성물과 같은 시멘트 기반 재료의 초기 및 장기 수화반응을 제어할 수 있다.
또한, 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액에 의해 증가된 수산화칼슘은 플라이애시와 같은 혼화재의 초기 반응을 촉진하는 자극제로 활용될 수 있어, 플라이애시 이외에 다양한 혼화재를 포함한 시멘트 기반 재료의 강도를 증가시킬 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 실시예에 따른 시멘트 조성물은 다양한 혼화재의 사용량을 증가시킬 수 있어, 시멘트 기반 재료의 친환경성 또한 증진시킬 수 있다.
이하에서는 도 1을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 시멘트 조성물의 제조방법을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 시멘트 조성물의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 시멘트 조성물의 제조방법은, 물에 이산화티타늄을 첨가하여 이산화티타늄 수용액을 제조하는 단계(S110), 상기 이산화티타늄 수용액에 자외선을 조사하는 단계(S120) 및 상기 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액 및 포틀랜드 시멘트를 혼합하는 단계(S130)를 포함한다.
단계 S110은, 물에 이산화티타늄을 첨가하여 이산화티타늄 수용액을 제조한다.
단계 S110에서, 이산화티타늄과 물은 0.1:1 내지 0.3:1의 중량비로 혼합될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
단계 S120은, 단계 S110에서 제조된 이산화티타늄 수용액에 자외선을 조사한다.
단계 S120에서, 자외선은 약 3일 내지 10일 동안 조사될 수 있고, 바람직하게는 7일 동안 조사될 수 있다.
구체적으로, 상기 소정의 시간 동안 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액은 자외선 조사에 의해 이산화티타늄이 광촉매 반응을 일으켜 전자 및 정공을 생성하게 되고, 생성된 전자 및 정공은 각각 산화 및 환원 반응에 참여하게 되어 높은 산화 및 환원 전위를 가지는 수산화라디칼을 생성하게 된다.
이러한 수산화라디칼은 일반적인 수산화기에 비하여 반응도가 높아 시멘트의 수화반응시 시멘트로부터 용해되어 나오는 칼슘이온과 반응하여 수화반응물의 일종인 수산화칼슘의 생성을 촉진시킬 수 있다.
단계 S130은, 단계 S120에서 제조된 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액 및 포틀랜드 시멘트를 혼합하여 시멘트 조성물을 제조한다.
단계 S130에서, 포틀랜드 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트 및 조강 포틀랜드 시멘트 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있고, 상기 보통 포틀랜드 시멘트 또는 조강 포틀랜드 시멘트는 KS규격에 맞는 시멘트를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액과 상기 포틀랜드 시멘트는 1.1:2 내지 1.3:2의 중량비로 혼합될 수 있다.
단계 S120에서 제조된 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액은 수용액 내에 다량의 수산화라디칼을 함유하고 있고, 이러한 수산화라디칼은 포틀랜드 시멘트의 수화반응에 이용되어 시멘트로부터 용해되어 나오는 칼슘이온과 반응하여 수화반응물의 일종인 수산화칼슘의 생성을 촉진하게 된다.
즉, 상기 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액은 포틀랜드 시멘트의 수화반응시 수산화칼슘의 생성량을 증가시킬 수 있다.
수산화칼슘은 시멘트의 수화반응물의 일종으로서, 시멘트가 수화되는 과정인 시멘트의 수화반응시에 시멘트량의 약 1/3 정도로 생성된다. 이러한 수산화칼슘은 pH 12~13 정도의 강알칼리성을 띄어 시멘트나 콘크리트 내부의 철근에 피막을 형성함으로써 철근의 부식을 방지할 수 있다.
단계 S130 이후, 본 발명의 실시예에 따라 수산화칼슘의 생성량이 증가된 시멘트 조성물은, 만들어지고부터의 경과일수가 지남에 따라 높은 압축강도를 나타낼 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따라 수산화칼슘의 생성량이 증가된 시멘트 조성물은 재령일, 즉, 만들어지고부터의 경과일수가 7일일때부터 높은 압축강도를 나타낼 수 있고, 재령 7일째의 압축강도는 35 MPa 내지 45 MPa일 수 있으며, 재령 28일째의 압축강도는 40 MPa 내지 50 MPa일 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 하기 실시예는 본 발명의 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예 1: 포틀랜드 시멘트 + 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액
물(증류수) 100 ㎖에 이산화티타늄(TiO2) 10 g, 20 g 및 30 g을 각각 첨가하여 이산화티타늄 수용액을 각각 제조하였다.
상기 이산화티타늄 수용액에 자외선(UV) 램프를 이용하여 자외선(UV)을 7일 동안 조사하였다.
상기 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액 110 g, 120 g 및 130 g과, 포틀랜드 시멘트 200 g을 각각 혼합하여 시험체(시멘트 조성물)를 제조하였다.
제조된 시멘트는, T(%)=(이산화티타늄)/(포틀랜드 시멘트)=5%, 10% 및 15%이다. 일례로, T(%)=(이산화티타늄 30 g)/(포틀랜드 시멘트 200 g)=15%이다.
실시예 2: 포틀랜드 시멘트 + 플라이애시 + 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액
물(증류수) 100 ㎖에 이산화티타늄(TiO2) 10 g, 20 g 및 30 g을 각각 첨가하여 이산화티타늄 수용액을 제조하였다.
상기 이산화티타늄 수용액에 자외선(UV) 램프를 이용하여 자외선(UV)을 7일 동안 조사하였다.
상기 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액 110 g, 120 g 및 130 g과, 포틀랜드 시멘트 100 g과, 플라이애시 100 g을 각각 혼합하여 시험체를 제조하였다.
제조된 시멘트는, T(%)=(이산화티타늄)/(포틀랜드 시멘트 + 플라이애시)=5%, 10% 및 15%이다. 일례로, T(%)=(이산화티타늄 30 g)/(포틀랜드 시멘트 100 g + 플라이애시 100 g)=15%이다.
비교예 1: 포틀랜드 시멘트
실시예 1과의 비교를 위하여, 포틀랜드 시멘트 200 g만을 시험체로 하였다.
구체적으로, 물(증류수) 100 ㎖에 포틀랜드 시멘트 200 g을 혼합하여 시험체를 제조하였다.
제조된 시멘트는, T(%)=(이산화티타늄)/(포틀랜드 시멘트)=0%이다.
비교예 2: 포틀랜드 시멘트 + 자외선이 조사되지 않은 이산화티타늄 수용액
실시예 1과의 비교를 위하여, 포틀랜드 시멘트 및 자외선이 조사되지 않은 이산화티타늄의 혼합물을 시험체로 하였다.
구체적으로, 물(증류수) 100 ㎖에 이산화티타늄(TiO2) 10 g, 20 g 및 30 g을 각각 첨가하여 이산화티타늄 수용액을 각각 제조하였다.
상기 이산화티타늄 수용액 110 g, 120 g 및 130 g과, 포틀랜드 시멘트 200 g을 혼합하여 시험체를 제조하였다.
제조된 시멘트는, T(%)=(이산화티타늄)/(포틀랜드 시멘트)=5%, 10% 및 15%이다. 일례로, T(%)=(이산화티타늄 30 g)/(포틀랜드 시멘트 200 g)=15%이다.
비교예 3: 포틀랜드 시멘트 + 플라이애시
실시예 2와의 비교를 위하여, 포틀랜드 시멘트 100 g 및 플라이애시 100 g의 혼합물을 시험체로 하였다.
구체적으로, 물(증류수) 100 ㎖에 포틀랜드 시멘트 100 g 및 플라이애시 100 g을 혼합하여 시험체를 제조하였다.
제조된 시멘트는, T(%)=(이산화티타늄)/(포틀랜드 시멘트 + 플라이애시)=0%이다.
비교예 4: 포틀랜드 시멘트 + 플라이애시 + 자외선이 조사되지 않은 이산화티타늄 수용액
실시예 2와의 비교를 위하여, 포틀랜드 시멘트, 플라이애시 및 자외선이 조사되지 않은 이산화티타늄의 혼합물을 시험체로 하였다.
구체적으로, 물(증류수) 100 ㎖ 에 이산화티타늄(TiO2) 10 g, 20 g 및 30 g을 각각 첨가하여 이산화티타늄 수용액을 제조하였다.
상기 이산화티타늄 수용액 110 g, 120 g 및 130 g과, 포틀랜드 시멘트 100 g과, 플라이애시 100 g을 각각 혼합하여 시험체를 제조하였다.
제조된 시멘트는, T(%)=(이산화티타늄)/(포틀랜드 시멘트 + 플라이애시)=5%, 10% 및 15%이다. 일례로, T(%)=(이산화티타늄 30 g)/(포틀랜드 시멘트 100 g + 플라이애시 100 g)=15%이다.
특성평가
이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 시멘트 조성물의 특성을 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 시멘트 조성물의 수산화칼슘(Ca(OH)2) 생성량을 나타낸 그래프이다.
구체적으로, 실시예 1, 비교예 1 및 2에서 제조된 시험체 중 시멘트 200 g에 대하여 이산화티타늄 30 g을 첨가한 시험체(T(%)=15%)에 대하여 재령 28일째에 TG-DTG 방법을 이용하여 수산화칼슘의 생성량을 측정하여, 도 2에 나타내었다.
여기서, TG-DTG 방법은 TG-DTG 열중량 측정장치를 사용하여 승온에 따른 시료의 중량변화를 측정하는 방법으로서, 각 시험체 내에서 생성된 수산화칼슘을 정량화할 수 있다.
도 2를 참조하면, 재령 28일째에 수산화칼슘의 생성량을 비교할 때, 이산화티타늄을 사용하지 않은 경우(비교예 1)가 21.06%이고, 자외선을 조사시키지 않은 경우(비교예 2)가 19.74%인데 비하여, 자외선이 7일 동안 조사된 이산화티타늄 수용액을 사용한 경우(실시예 1)가 26.5%로 현저히 큰 것으로 나타났다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 시멘트 조성물(포틀랜드 시멘트 100 중량%)의 압축강도 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3에서, T(%)는 (이산화티타늄)/(포틀랜드 시멘트)을 의미한다.
구체적으로, 실시예 1, 비교예 1 및 2에서 제조된 시험체를 콘크리트 및 모르타르용 압축시험기를 이용하여 압축강도를 측정하여, 도 3에 나타내었다.
도 3을 참조하면, 자외선이 조사된 이산화티타늄 및 포틀랜드 시멘트를 사용한 경우(실시예 1), 이산화티타늄을 사용하지 않은 경우(비교예 1) 및 자외선을 조사시키지 않은 경우(비교예 2)에 비하여 재령 7일째부터 압축강도가 높게 나타나 장기 압축강도 발현에 효과가 있는 것이 확인할 수 있다. 또한, 자외선이 조사된 이산화티타늄의 함량이 클수록 압축강도가 높게 나타나는 것을 확인할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 시멘트 조성물(포틀랜드 시멘트 50 중량% + 플라이애시 50 중량%)의 압축강도 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4에서, T(%)는 (이산화티타늄)/(포틀랜드 시멘트 + 플라이애시)을 의미한다.
구체적으로, 실시예 2, 비교예 3 및 4에서 제조된 시험체를 콘크리트 및 모르타르용 압축시험기를 이용하여 압축강도를 측정하여, 도 4에 나타내었다.
도 4를 참조하면, 자외선이 조사된 이산화티타늄 및 포틀랜드 시멘트를 사용한 경우(실시예 2), 이산화티타늄을 사용하지 않은 경우(비교예 3) 및 자외선을 조사시키지 않은 경우(비교예 4)에 비하여 재령 28일째부터 압축강도가 높게 나타나 장기 압축강도 발현에 효과가 있는 것이 확인할 수 있다. 또한, 자외선이 조사된 이산화티타늄의 함량이 클수록 압축강도가 높게 나타나는 것을 확인할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (8)

  1. 포틀랜드 시멘트, 상기 포틀랜드 시멘트에 대한 혼화재로서의 플라이애시(fly ash) 및 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액을 포함하고,
    상기 포틀랜드 시멘트, 상기 플라이애시 및 상기 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액은 1 : 1 : 1.1 ~ 1 : 1 : 1.3의 중량비 범위로 혼합되며,
    상기 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액이 상기 포틀랜드 시멘트의 수화반응시 수산화칼슘의 생성을 촉진시켜, 초기 및 장기 재령의 압축강도가 증가되는 것을 특징으로 하는 시멘트 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자외선은 3일 내지 10일 동안 조사되는 것을 특징으로 하는 시멘트 조성물.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 물에 이산화티타늄을 첨가하여 이산화티타늄 수용액을 제조하는 단계;
    상기 이산화티타늄 수용액에 자외선을 조사하는 단계; 및
    상기 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액, 플라이애시(fly ash) 및 포틀랜드 시멘트를 혼합하는 단계
    를 포함하고,
    상기 포틀랜드 시멘트, 상기 플라이애시 및 상기 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액은 1 : 1 : 1.1 ~ 1 : 1 : 1.3의 중량비 범위로 혼합되며,
    상기 자외선이 조사된 이산화티타늄 수용액이 상기 포틀랜드 시멘트의 수화반응시 수산화칼슘의 생성을 촉진시켜, 초기 및 장기 재령의 압축강도가 증가되는 것을 특징으로 하는 시멘트 조성물의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 이산화티타늄 수용액에 자외선을 조사하는 단계에서,
    상기 자외선은 3일 내지 10일 동안 조사되는 것을 특징으로 하는 시멘트 조성물의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
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