KR101958911B1 - 시멘트계 경화체용 결합재, 이를 포함하는 콘크리트 및 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체 - Google Patents

시멘트계 경화체용 결합재, 이를 포함하는 콘크리트 및 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체 Download PDF

Info

Publication number
KR101958911B1
KR101958911B1 KR1020180080226A KR20180080226A KR101958911B1 KR 101958911 B1 KR101958911 B1 KR 101958911B1 KR 1020180080226 A KR1020180080226 A KR 1020180080226A KR 20180080226 A KR20180080226 A KR 20180080226A KR 101958911 B1 KR101958911 B1 KR 101958911B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
mortar
concrete
parts
cement
Prior art date
Application number
KR1020180080226A
Other languages
English (en)
Inventor
이승태
박광필
Original Assignee
군산대학교산학협력단
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 군산대학교산학협력단 filed Critical 군산대학교산학협력단
Priority to KR1020180080226A priority Critical patent/KR101958911B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101958911B1 publication Critical patent/KR101958911B1/ko

Links

Images

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
    • 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
    • C04B28/14Compositions 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 calcium sulfate cements
    • C04B28/142Compositions 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 calcium sulfate cements containing synthetic or waste calcium sulfate cements
    • C04B28/144Compositions 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 calcium sulfate cements containing synthetic or waste calcium sulfate cements the synthetic calcium sulfate being a flue gas desulfurization product
    • 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
    • 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
    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/02Portland cement
    • 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
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00637Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as glue or binder for uniting building or structural materials
    • 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

Abstract

본 발명은 보통 포틀랜드 시멘트, 슬래그 및 특정 화학 조성을 가지는 탈황석고를 포함하는 시멘트계 경화체용 결합재를 이용하여, 모르타르 또는 콘크리트의 응결 시간을 단축시키고 압축 강도가 우수한 모르타르 구조체 또는 콘크리트 구조체를 제공한다.

Description

시멘트계 경화체용 결합재, 이를 포함하는 콘크리트 및 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체{BINDER FOR CEMENT-BASED HARDENED PRODUCT AND CONCRETE COMPRISING THE SAME, AND STRUCTURE MANUFACTURED BY THE SAME}
본 발명은 탈황석고를 포함하는 시멘트계 경화체용 결합재, 이를 포함하는 모르타르 또는 콘크리트 및 이를 이용하여 제조되는 모르타르 구조체 또는 콘크리트 구조체를 제공한다.
시멘트는 모르타르 또는 콘크리트를 경화시키는 주요한 성분으로서, 수화반응을 통해 수화열을 내는 주요한 역할을 하여 강도 발현을 하게 된다. 다만, 시멘트로 모르타르나 콘크리트 구조체를 제조할 때, 시멘트는 많은 양의 이산화탄소 가스를 발생시키고 독성 물질을 배출하여 토양 오염 및 수질 오염을 유발하므로, 시멘트의 함량을 줄이는 노력이 필요하다.
모르타르 또는 콘크리트의 품질을 높이고 환경오염을 방지하기 위하여, 시멘트계 경화체용 결합재로 보통 포틀랜드 시멘트(Ordinary Portland Cement)와 비결정질 슬래그를 혼합하여 사용하고 있다. 보통 포틀랜드 시멘트와 비결정질 슬래그를 혼합한 결합재를 사용한 모르타르 또는 콘크리트는 내구성이 강하고 장기강도 증진이 뛰어나며 수화발열량이 적다. 다만, 비결정질 슬래그를 포함하는 결합재로 모르타르나 콘크리트를 형성하는 경우, 보통 포틀랜드 시멘트만을 결합재로 사용한 경우에 비하여 응결 속도가 늦으며, 초기 강도가 저하되는 문제점이 있다.
한편, 시멘트계 경화체용 결합재에 모르타르나 콘크리트의 응결 조절제로서 석고를 포함할 수 있다. 석고의 주성분인 삼산화황(SO3)과 산화칼슘(CaO)은 모르타르 또는 콘크리트에 있어서 자극제 역할을 수행하고 모르타르나 콘크리트의 강도 발현에 중요한 작용을 하는 요소이다. 석고의 종류에는 천연석고, 배연탈황석고(탈황석고), 인산석고 등이 있다. 이들은 주성분이 동일하지만, 천연석고는 산지에 따라 순도가 달라지고 가격이 비싸며, 인산석고는 불순물이 많다. 한편, 탈황석고는 발전소에서 배출되는 배기가스에 함유된 황을 제거하기 위해 설치된 탈황설비에서 수집된 황을 석회석 등과 반응시켜 제조할 수 있는데, 이러한 탈황석고는 순도가 상대적으로 높으며 품질이 균일하다. 또한, 탈황석고를 이용함으로써 산업 폐기물인 황을 활용할 수 있게 된다.
한국 공개공보: KR 2011-0119887 A
본 발명은 시멘트계 경화체용 결합재에 탈황석고를 포함함으로써, 시멘트의 함량은 낮추면서, 모르타르 또는 콘크리트의 응결 시간을 단축시키고 압축 강도가 우수한 모르타르 또는 콘크리트 구조체를 제공하는 것이다.
본 명세서의 일 실시상태는, 시멘트계 경화체용 결합재 100 중량부에 대하여, 보통 포틀랜드 시멘트 50 중량부 이상 65 중량부 이하, 비결정질 슬래그 28 중량부 이상 40 중량부 이하 및 탈황석고 2 중량부 이상 10 중량부 이하를 포함하고, 상기 탈황석고는 71.5 중량%의 산화칼슘(CaO), 20.8 중량%의 삼산화황(SO3), 2.0 중량%의 이산화규소(SiO2), 0.95 중량%의 산화마그네슘(MgO), 0.41 중량%의 산화철(Ⅲ)(Fe2O3) 및 0.38 중량%의 산화알루미늄(Al2O3)을 포함하는 시멘트계 경화체용 결합재를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는, 상기 시멘트계 경화체용 결합재를 포함하는 모르타르를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는, 상기 시멘트계 경화체용 결합재를 포함하는 콘크리트를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는, 상기 모르타르를 이용하여 제조되는 모르타르 구조체를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는, 상기 콘크리트를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 시멘트계 경화체용 결합재는 산업 폐기물인 탈황석고를 이용하여, 산업 폐기물의 활용도를 높여 환경 부담을 줄이고 경제적으로 모르타르 구조체 또는 콘크리트 구조체를 제공할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 시멘트계 경화체용 결합재를 포함하는 모르타르 또는 콘크리트를 사용하는 경우, 모르타르 또는 콘크리트의 응결 시간을 단축시킬 수 있고 초기 압축 강도를 높일 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 제조된 모르타르의 응결 시간을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 제조된 모르타르의 유동성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 제조된 모르타르의 시간 경과에 따른 압축강도를 나타낸 도면이다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, 단위 "중량%"는 부재의 총 중량에 대하여, 부재에 포함되는 성분의 중량 비율을 의미할 수 있다.
본원 명세서 전체에서, 단위 "중량부"는 각 성분 간의 중량의 비율을 의미할 수 있다.
본원 명세서 전체에서, 모르타르는 모르타르 조성물 또는 모르타르 경화물을 의미할 수 있다.
본원 명세서 전체에서, 콘크리트는 콘크리트 조성물 또는 콘크리트 경화물을 의미할 수 있다.
본원 명세서 전체에서, 초기 압축 강도는 모르타르 또는 콘크리트의 경화 초기 과정인 재령 7일에서의 강도를 의미하고, 장기 압축 강도는 재령 28일에서의 강도를 의미한다.
본원 명세서 전체에서, 초결 시간은 모르타르나 콘크리트가 아직 부드러운 상태임에도 불구하고 유동성이 없어지는 단계의 시간을 의미하고, 종결 시간은 모르타르나 콘크리트가 응고를 계속하여 고체와 같은 상태를 나타내는 단계의 시간을 의미한다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시상태는, 시멘트계 경화체용 결합재 100 중량부에 대하여, 보통 포틀랜드 시멘트 50 중량부 이상 65 중량부 이하, 비결정질 슬래그 28 중량부 이상 40 중량부 이하 및 탈황석고 2 중량부 이상 10 중량부 이하를 포함하고, 상기 탈황석고는 71.5 중량%의 산화칼슘(CaO), 20.8 중량%의 삼산화황(SO3), 2.0 중량%의 이산화규소(SiO2), 0.95 중량%의 산화마그네슘(MgO), 0.41 중량%의 산화철(Ⅲ)(Fe2O3) 및 0.38 중량%의 산화알루미늄(Al2O3)을 포함하는 시멘트계 경화체용 결합재를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 보통 포틀랜드 시멘트의 함량을 50 중량부 이상 65 중량부 이하로 사용함으로써, 모르타르 또는 콘크리트 구조체의 강도 저하를 최소화할 수 있다. 또한, 시멘트계 경화체용 결합재에 포함되는 보통 포틀랜드 시멘트의 함량이 상기 범위인 경우, 기존의 시멘트계 경화체용 결합재로 보통 포틀랜드 시멘트만을 사용하는 경우에 비하여 35 중량부 내지 50 중량부의 시멘트 사용량을 절감할 수 있다.
상기 시멘트계 경화체용 결합재에 포함되는 비결정질 슬래그는 제철소에서 선철을 제조할 때 고로에서 비중의 차에 의해 분리되는 용융 슬래그를 찬 공기나 냉수로 급냉 처리를 하여 생성된 것일 수 있다.
상기 비결정질 슬래그의 주요 성분은 산화칼슘(CaO), 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화마그네슘(MgO)으로서, 비결정질 슬래그의 전체 성분 중 94 % 내지 97 %를 차지할 수 있다. 구체적으로, 상기 비결정질 슬래그는 50.1 중량%의 산화칼슘(CaO), 28.4 중량%의 이산화규소(SiO2), 12.3 중량%의 산화알루미늄(Al2O3), 3.8 중량%의 산화마그네슘(MgO), 3.0 중량%의 삼산화황(SO3), 0.5 중량%의 산화철(Ⅲ)(Fe2O3)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 시멘트계 경화체용 결합재는 정유를 정제할 때 나오는 산업 폐기물인 탈황석고를 포함할 수 있다. 이를 통하여, 산업 폐기물의 활용도를 높여서 환경 부담을 줄일 수 있다. 상기 탈황석고는 건식 탈황 공정으로부터 얻어진 건식 탈황석고인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 시멘트계 경화체용 결합재에 포함되는 탈황석고는 71.5 중량%의 산화칼슘(CaO), 20.8 중량%의 삼산화황(SO3), 2.0 중량%의 이산화규소(SiO2), 0.95 중량%의 산화마그네슘(MgO), 0.41 중량%의 산화철(Ⅲ)(Fe2O3) 및 0.38 중량%의 산화알루미늄(Al2O3)을 포함한다. 상기 탈황석고가 상기 화학 조성을 갖는 경우, 모르타르 또는 콘크리트의 응결 시간을 단축시키고 압축 강도가 우수한 모르타르 또는 콘크리트 구조체를 제공할 수 있다.
상기 탈황석고는 산화칼슘, 삼산화황, 이산화규소, 산화마그네슘, 산화철 및 산화알루미늄 이외의 기타 성분을 포함할 수 있다. 상기 기타 성분은 미량의 금속 산화물일 수 있다. 또한, 상기 탈황석고를 1000 ℃ 내지 1200 ℃로 가열하였을 때의 질량 감소분, 즉, 강열 감량(LOI)은 2.9 중량%일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 탈황석고의 비중은 2.9 g/cm3 이상 3.0 g/cm3 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 탈황석고의 입경은 5 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하일 수 있다. 상기 입경 범위를 가지는 탈황석고는 산업 폐기물로부터 얻은 알갱이 형태의 탈황석고를 수분을 제거하기 위하여 건조시키고, 조 크러셔(jaw crusher)로 덩어리 물질을 파쇄한 후, 볼밀로 미분말이 되도록 분쇄하여 제조할 수 있다. 탈황석고의 입경이 5 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인 경우, 탈황석고의 활성도를 높이고 품질을 일정하게 유지할 수 있다. 상기 탈황석고의 분말도는 2200 내지 2700 cm2/g일 수 있다. 상기 탈황석고의 분말도가 상기 범위를 만족함으로써, 모르타르나 콘크리트의 점성을 증가시킬 수 있고, 응결을 촉진시킬 수 있으며, 초기 압축 강도를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 시멘트계 경화체용 결합재는 시멘트계 경화체용 결합재 100 중량부에 대하여 추가적으로 결정질 슬래그를 4 중량부 이상 5 중량부 이하의 함량으로 포함할 수 있다.
상기 결정질 슬래그의 함량이 상기 범위 내인 경우, 결정질 슬래그를 사용하지 않는 경우에 비하여 모르타르 또는 콘크리트 구조체의 동결융해 저항성이 크게 향상될 수 있다. 또한, 상기 결정질 슬래그의 함량이 상기 범위 내인 경우, 모르타르나 콘크리트 구조체의 압축 강도 및 인장 강도에 큰 영향을 미치지 않을 수 있다.
상기 결정질 슬래그는 제철소에서 선철을 제조할 때, 고로에서 비중의 차에 의해 분리되는 용융슬래그를 서서히 식혀 생성된 것일 수 있다.
상기 결정질 슬래그의 주요 성분은 산화칼슘(CaO), 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화마그네슘(MgO)으로서, 결정질 슬래그의 전체 성분 중 94 % 내지 97 %를 차지할 수 있다. 상기 결정질 슬래그는 47.2 중량%의 산화칼슘(CaO), 32.1 중량%의 이산화규소(SiO2), 12.7 중량%의 산화알루미늄(Al2O3), 3.6 중량%의 산화마그네슘(MgO), 1.7 중량%의 삼산화황(SO3), 0.7 중량%의 산화철(Ⅲ)(Fe2O3)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 비결정질 슬래그와 상기 결정질 슬래그의 중량비는 6:1 내지 7:1일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 시멘트계 경화체용 결합재는 콘크리트 또는 모르타르 제조 시 사용할 수 있다. 즉, 상기 시멘트계 경화체용 결합재는 콘크리트용 시멘트계 경화체용 결합재 또는 모르타르용 시멘트계 경화체용 결합재일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는, 상기 시멘트계 경화체용 결합재, 잔골재 및 물을 포함하는 모르타르를 제공한다. 또한, 본 발명의 일 실시상태는, 상기 시멘트계 경화체용 결합재, 잔골재 및 물을 포함하는 콘크리트를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 모르타르 또는 콘크리트는 시멘트계 경화체용 결합재 100 중량부에 대하여 물을 40 중량부 내지 60 중량부의 함량으로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 모르타르나 콘크리트는 결합재 100 중량부에 대하여 물을 45 중량부 내지 55 중량부의 함량으로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 물의 함량이 상기 범위 내인 경우, 모르타르 또는 콘크리트가 모르타르 구조체나 콘크리트 구조체를 제조하기에 알맞은 유동성을 가질 수 있고, 워커빌리티(workability) 및 성형성을 향상 시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 잔골재의 단위 용적 중량비는 200 kg/m3일 수 있다. 상기 잔골재의 함량은 시멘트계 경화체용 결합재 100 중량부에 대하여 180 중량부 이상 220 중량부 이하일 수 있다. 또한, 상기 잔골재는 입경이 1 mm 내지 5 mm인 골재를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면 상기 콘크리트는 굵은 골재를 더 포함할 수 있다. 상기 굵은 골재는 입경이 5 mm 내지 10 mm인 골재를 사용할 수 있다. 특히, 상기 굵은 골재는 32 mm 골재를 단독으로 사용하거나, 19 mm 또는 25mm 골재와 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 모르타르 또는 콘크리트의 초결 시간은 200 분 이상 300 분 이하이고, 종결 시간은 320 분 이상 440 분 이하일 수 있다. 구체적으로 모르타르 또는 콘크리트의 초결 시간은 210 분 이상 290 분 이하이고, 종결 시간은 330 분 이상 430 분 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 모르타르 또는 콘크리트의 초기 압축 강도는 30 MPa 이상 40 MPa 이하이고, 장기 압축 강도는 45 MPa 이상 55 MPa 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 모르타르 또는 콘크리트의 유동성은 110 mm 이상 170 mm 이하일 수 있다. 구체적으로 모르타르 또는 콘크리트의 유동성은 150 mm 이상 165 mm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는, 상기 모르타르를 이용하여 제조되는 모르타르 구조체를 제공한다. 또한, 본 발명의 일 실시상태는, 상기 콘크리트를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체를 제공한다. 상기 모르타르 또는 콘크리트 구조체는 모르타르 또는 콘크리트 도로, 소하천 석축, 옹벽, 모르타르 또는 콘크리트 블록 등 모르타르나 콘크리트를 이용하여 제조되는 것을 의미할 수 있다.
구체적으로, 상기 모르타르 구조체 또는 콘크리트 구조체는 시멘트계 경화체용 결합재 및 잔골재를 혼합하는 단계, 상기 혼합된 시멘트계 경화체용 결합재 및 잔골재에 물을 혼합하여 모르타르나 콘크리트를 제조하는 단계, 및 상기 모르타르나 콘크리트를 성형 틀에 타설한 후 양생하는 단계를 포함하는 방법으로 제조될 수 있다.
상기한 바와 같이 물을 첨가하기 전에 시멘트계 경화체용 결합재 및 잔골재를 혼합하므로, 재료의 혼합 상태의 확인이 용이하다. 혼합 시에는 회전 믹서를 사용하며, 시멘트계 경화체용 결합재 및 잔골재가 고르게 섞일 수 있도록, 25 rpm 내지 35 rpm의 회전 속도로 혼합할 수 있다. 구체적으로, 상기 시멘트계 경화체용 결합재 및 상기 잔골재를 1 분 30 초 내지 2 분 동안 혼합할 수 있으나, 혼합 시간이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 시멘트계 경화체용 결합재 및 상기 잔골재를 소정의 시간 동안 혼합한 후에 재료의 혼합 여부를 확인하고 회전 속도를 15 rpm 내지 25 rpm으로 유지하며 추가적으로 혼합할 수도 있다.
상기 모르타르 또는 콘크리트를 제조하는 단계는 혼합이 완료된 상태의 결합재 및 잔골재에 물을 혼합하는 것을 포함할 수 있다. 물을 혼합할 때, 회전 믹서의 회전 속도를 15 rpm 내지 25 rpm으로 유지시킬 수 있다. 상기 물은 2분 내지 3분 동안 혼합될 수 있으나, 혼합 시간이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 양생하는 단계는 일반적인 모르타르 또는 콘크리트 양생법을 적용할 수 있다. 구체적으로, 상기 양생하는 단계는 양생제를 살포한 후 양생포를 덮어 양생하는 것일 수 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
실시예 및 비교예에서 사용한 비결정질 슬래그, 결정질 슬래그 및 탈황석고의 화학 조성을 표 1에 나타내었다.
구분 화학 조성(중량%)
CaO SiO2 Al2O3 MgO SO3 Fe2O3 K2O TiO2 기타 LOI
비결정질 슬래그 50.1 28.4 12.3 3.8 3.0 0.5 0.4 0.7 0.8 -
결정질 슬래그 47.2 32.1 12.7 3.6 1.7 0.7 0.6 0.7 0.7 -
탈황석고 71.5 2.0 0.38 0.95 20.8 0.41 - - 1.06 2.9
[실시예 1]
보통 포틀랜드 시멘트(1종 보통 포틀랜드 시멘트) 63.4 중량부, 비결정질 슬래그 34.2 중량부 및 탈황석고 2.4 중량부를 회전 믹서로 회전 속도를 약 30 rpm으로 유지하며 혼합하여 시멘트계 경화체용 결합재를 제조하였다.
상기 시멘트계 경화체용 결합재 100 중량부에 대하여, 입경이 1 mm 내지 5 mm인 잔골재 200 중량부를 첨가하고 회전 믹서로 회전 속도를 25 rpm 내지 35 rpm으로 유지하며 혼합하였다. 나아가, 물 50 중량부를 첨가하고 회전 믹서로 회전 속도를 15 rpm 내지 25 rpm으로 유지하며 60초 혼합하고 정지 후, 다시 동일한 속도로 90초 혼합하여 모르타르를 제조하였다. 이를 성형 틀에 타설하고, 양생제를 살포한 후 양생포를 덮어 양생하여 모르타르 구조체를 제조하였다.
[실시예 2]
보통 포틀랜드 시멘트 61.9 중량부, 비결정질 슬래그 33.3 중량부 및 탈황석고 4.8 중량부를 혼합하여 시멘트계 경화체용 결합재를 제조한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 모르타르 구조체를 제조하였다.
[실시예 3]
보통 포틀랜드 시멘트 50 중량부, 비결정질 슬래그 40 중량부 및 탈황석고 10 중량부를 혼합하여 시멘트계 경화체용 결합재를 제조한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 모르타르 구조체를 제조하였다.
[실시예 4]
보통 포틀랜드 시멘트 55 중량부, 비결정질 슬래그 35 중량부, 결정질 슬래그 5 중량부 및 탈황석고 5 중량부를 혼합하여 시멘트계 경화체용 결합재를 제조한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 모르타르 구조체를 제조하였다.
[실시예 5]
보통 포틀랜드 시멘트 50중량부, 비결정질 슬래그 35 중량부, 결정질 슬래그 5 중량부 및 탈황석고 10 중량부를 혼합하여 시멘트계 경화체용 결합재를 제조한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 모르타르 구조체를 제조하였다.
[비교예 1]
보통 포틀랜드 시멘트 65 중량부와 비결정질 슬래그 35 중량부를 혼합하여 시멘트계 경화체용 결합재를 제조한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 모르타르 구조체를 제조하였다.
[비교예 2]
보통 포틀랜드 시멘트 65 중량부, 비결정질 슬래그 30 중량부 및 결정질 슬래그 5 중량부를 혼합하여 시멘트계 경화체용 결합재를 제조한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 모르타르 구조체를 제조하였다.
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 모르타르의 응결 시간(시험방법: KS F 2436), 압축 강도(시험방법: KS F 2405) 및 유동성을 평가한 결과를 도 1 내지 도 3에 나타내었다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 시멘트계 경화체용 결합재가 보통 포틀랜드 시멘트, 비결정질 슬래그 및 특정 화학 조성을 가지는 탈황석고로 이루어진 실시예 1 내지 3의 모르타르는, 시멘트계 경화체용 결합재가 보통 포틀랜드 시멘트와 비결정질 슬래그만으로 이루어진 비교예 1의 모르타르에 비하여 초결 시간이 빠르고, 종결 시간도 빠른 것을 확인하였다. 또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 3의 모르타르는 비교예 1의 모르타르에 비하여 초기 압축 강도가 크고, 장기 압축 강도도 큰 것을 확인하였다. 그리고, 도 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 3의 모르타르의 유동성은 비교예 1과 유사하거나 상승한 것을 확인하였다.
또한, 시멘트계 경화체용 결합재가 보통 포틀랜드 시멘트, 비결정질 슬래그, 결정질 슬래그 및 특정 화학 조성을 가지는 탈황석고로 이루어진 실시예 4 및 5의 모르타르는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 시멘트계 경화체용 결합재가 보통 포틀랜드 시멘트와 비결정질 슬래그 및 결정질 슬래그만으로 이루어진 비교예 2의 모르타르에 비하여 초결 시간이 빠르고, 종결 시간도 빠른 것을 확인하였다. 또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 4 및 5의 모르타르는 비교예 2의 모르타에 비하여 초기 압축 강도가 크고, 장기 압축 강도도 큰 것을 확인하였다. 그리고, 도 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 4 및 5의 모르타르의 유동성은 비교예 2에 비하여 크게 상승한 것을 확인하였다.
그러므로, 본 발명은 시멘트계 경화체용 결합재에 특정 화학 조성을 가지는 탈황석고를 포함함으로써, 모르타르의 응결을 촉진하여 초결 시간 및 종결 시간을 단축시키고, 초기 압축 강도 및 장기 압축 강도가 우수한 모르타르 구조체를 제공할 수 있다. 또한, 산업 폐기물인 탈황석고를 이용함으로써, 환경 오염을 줄일 수 있고 경제적인 장점이 있다.
나아가, 실시예 1 내지 5에 따른 모르타르는 도로 포장용 모르타르의 유동성 규정(도로공사 시방서 규정)을 만족하는 결과를 나타내었다. 또한, 도로 포장용 모르타르 포장 배합의 규정에 적합한 시간 이내에 응결이 종결되어, 도로 포장용 모르타르로의 사용에 문제가 없는 것을 확인하였다.

Claims (9)

  1. 시멘트계 경화체용 결합재 전체 100 중량부에 대하여, 보통 포틀랜드 시멘트 50 중량부 이상 65 중량부 이하, 비결정질 슬래그 28 중량부 이상 40 중량부 이하, 결정질 슬래그 4 중량부 이상 5 중량부 이하 및 탈황석고 2 중량부 이상 10 중량부 이하를 포함하고,
    상기 탈황석고는 71.5 중량%의 산화칼슘(CaO), 20.8 중량%의 삼산화황(SO3), 2.0 중량%의 이산화규소(SiO2), 0.95 중량%의 산화마그네슘(MgO), 0.41 중량%의 산화철(Ⅲ)(Fe2O3) 및 0.38 중량%의 산화알루미늄(Al2O3)을 포함하는 시멘트계 경화체용 결합재.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비결정질 슬래그와 상기 결정질 슬래그의 중량비는 6:1 내지 7:1 인 시멘트계 경화체용 결합재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탈황석고의 비중은 2.9 g/cm3 이상 3.0 g/cm3 이하인 시멘트계 경화체용 결합재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 탈황석고의 입경은 5 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인 시멘트계 경화체용 결합재.
  6. 제1항 및 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 시멘트계 경화체용 결합재를 포함하는 모르타르.
  7. 제1항 및 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 시멘트계 경화체용 결합재를 포함하는 콘크리트.
  8. 제6항에 따른 모르타르를 이용하여 제조되는 모르타르 구조체.
  9. 제7항에 따른 콘크리트를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체.
KR1020180080226A 2018-07-10 2018-07-10 시멘트계 경화체용 결합재, 이를 포함하는 콘크리트 및 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체 KR101958911B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180080226A KR101958911B1 (ko) 2018-07-10 2018-07-10 시멘트계 경화체용 결합재, 이를 포함하는 콘크리트 및 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180080226A KR101958911B1 (ko) 2018-07-10 2018-07-10 시멘트계 경화체용 결합재, 이를 포함하는 콘크리트 및 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101958911B1 true KR101958911B1 (ko) 2019-03-15

Family

ID=65762492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180080226A KR101958911B1 (ko) 2018-07-10 2018-07-10 시멘트계 경화체용 결합재, 이를 포함하는 콘크리트 및 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101958911B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110119887A (ko) 2010-04-28 2011-11-03 (주)한동알앤씨 아스팔트 콘크리트 조성물
KR101143435B1 (ko) * 2011-11-11 2012-05-22 (주)유성테크 강도증진용 혼화제, 이를 이용한 콘크리트조성물 및 시멘트모르타르 조성물
KR20130107578A (ko) * 2012-03-22 2013-10-02 영진글로벌(주) 슬래그 시멘트 조성물 및 이를 이용한 슬래그 시멘트 혼입 모르타르
KR20160093901A (ko) * 2015-01-30 2016-08-09 건설자원기술단 주식회사 말뚝 주입재 조성물
KR101701673B1 (ko) * 2016-04-29 2017-02-13 군산대학교산학협력단 콘크리트용 결합재 조성물, 이를 포함하는 콘크리트 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110119887A (ko) 2010-04-28 2011-11-03 (주)한동알앤씨 아스팔트 콘크리트 조성물
KR101143435B1 (ko) * 2011-11-11 2012-05-22 (주)유성테크 강도증진용 혼화제, 이를 이용한 콘크리트조성물 및 시멘트모르타르 조성물
KR20130107578A (ko) * 2012-03-22 2013-10-02 영진글로벌(주) 슬래그 시멘트 조성물 및 이를 이용한 슬래그 시멘트 혼입 모르타르
KR20160093901A (ko) * 2015-01-30 2016-08-09 건설자원기술단 주식회사 말뚝 주입재 조성물
KR101701673B1 (ko) * 2016-04-29 2017-02-13 군산대학교산학협력단 콘크리트용 결합재 조성물, 이를 포함하는 콘크리트 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5080714B2 (ja) セメント組成物
US7294193B2 (en) Cementitious materials including slag and geopolymers
JP3654122B2 (ja) スラグ硬化体の製造方法
KR101701673B1 (ko) 콘크리트용 결합재 조성물, 이를 포함하는 콘크리트 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체
KR101121724B1 (ko) 고로슬래그, 분말형 규산나트륨, 탈황석고를 포함하는 결합재를 이용하는 무시멘트 콘크리트 조성물 및 무시멘트 콘크리트의 제조방법
KR101700017B1 (ko) 황 제강-슬래그 골재 콘크리트
JPH10152364A (ja) 製鋼スラグを利用した水和硬化体
US5017232A (en) Pomice containing composition
KR101859704B1 (ko) 염화칼슘이 첨가된 고로슬래그 기반의 무시멘트 결합재
JP3958090B2 (ja) 水和硬化体
KR101372676B1 (ko) 철강 슬래그를 이용한 콘크리트 조성물
KR101308388B1 (ko) 고로슬래그 미분말에 사용되는 혼합 석고 조성물 및 그 제조 방법
JP4171173B2 (ja) スラグ骨材を用いたコンクリート
KR101958911B1 (ko) 시멘트계 경화체용 결합재, 이를 포함하는 콘크리트 및 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체
US5292366A (en) Pumice containing composition
KR101653564B1 (ko) 초속경 도로보수용 몰탈 조성물 및 그 제조방법
JP6292257B2 (ja) 脱硫スラグを用いた水和固化体
JP4350967B2 (ja) スラグ硬化体の製造方法
KR19990088043A (ko) 세멘트조성물
KR100592870B1 (ko) 제강슬래그를 이용한 콘크리트
JP2015027922A (ja) 水和硬化体
KR20190074575A (ko) 친환경 초속경 도로보수용 몰탈 조성물 및 그 제조방법
JP2003137618A (ja) 無機混和材を含有する高炉スラグ微粉末、高炉セメント、および、それらの製造方法
KR20130035086A (ko) 슬래그를 활용한 콘크리트 조성물 및 콘크리트
JP3877585B2 (ja) 炭酸化硬化体用セメント組成物

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant