KR102152603B1 - Concrete composition comprising 3 components using ferro-nickel slag powder and concrete structures manufactured using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 콘크리트용 결합재로서 시멘트 이외에 산업부산물인 페로니켈 슬래그 미분말(FNS), 고로슬래그 미분말(GGBS) 및 플라이애쉬(FA) 등을 활용한 3성분계 결합재를 이용하여 콘크리트 조성물을 구성하고, 이를 이용하여 콘크리트 구조물을 제조함으로써 수명을 획기적으로 연장시키고 보수에 따른 인력과 비용을 대폭 절감할 수 있으며, 산업 현장에서 발생하는 부산물을 재활용함으로써 친환경성을 향상시킬 수 있는 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a three-component concrete composition using fine ferronickel slag powder and a concrete structure manufactured using the same, and more particularly, as a binder for concrete, ferronickel slag fine powder (FNS), which is an industrial by-product other than cement, and blast furnace slag fine powder ( GGBS) and fly ash (FA) are used to form a concrete composition using a three-component binder, and by using this to manufacture a concrete structure, the lifespan can be significantly extended and the manpower and costs associated with repair can be significantly reduced. , It relates to a technology that can improve eco-friendliness by recycling by-products generated in industrial sites.
페로니켈 슬래그는 페로니켈 제조 공정에서 발생하는 부산물로 주성분은 산화규소 및 산화마그네슘으로 이루어져 있는데, 2010년 이후 연간 180만톤씩 발생하고 있고 2015년을 기준으로 페로니켈 슬래그의 연간 발생량이 240만톤을 넘어서고 있는 상황이다. Ferronickel slag is a by-product generated in the ferronickel manufacturing process, and its main components are silicon oxide and magnesium oxide.Since 2010, 1.8 million tons of ferronickel slag are generated per year.As of 2015, the annual generation of ferronickel slag exceeded 2.4 million tons. There is a situation.
페로니켈은 철 약 80%와 니켈 약 20%를 함유한 합금철로서, 주로 스테인레스강의 원료로 사용된다. 이러한 페로니켈은 사문암을 모암으로 하는 산화니켈광이며 약 1500℃ 이상에서 정련하여 니켈 1톤당 약 30톤의 페로니켈 슬래그가 발생하는 것으로 알려져 있다. 이러한 페로니켈 슬래그는 페로니켈을 생산하기 위해 원료로 사용되는 니켈광석, 유연탄 등이 용융되어 페로니켈과 분리된 후 배출되는 부산물이며, 물리적, 화학적 성질이 우수하다는 특징이 있다. Ferronickel is a ferroalloy containing about 80% iron and about 20% nickel, and is mainly used as a raw material for stainless steel. Such ferronickel is a nickel oxide ore based on serpentine, and is known to generate about 30 tons of ferronickel slag per ton of nickel by refining at about 1500°C or higher. Such ferronickel slag is a by-product discharged after being separated from ferronickel by melting nickel ore and bituminous coal used as raw materials to produce ferronickel, and has excellent physical and chemical properties.
이러한 페로니켈 슬래그는 일부 콘크리트용 잔골재, 시멘트 원료, 토목용 골재 등으로 사용되는 것이 알려져 있으며, 제올라이트, 실리콘 카바이드 등의 합성원료로 사용되거나 마그네슘화합물 원료, 토지개량제 등으로 사용되는 것이 알려진 수준이나 대부분은 매립 등으로 폐기되고 있는 형편이며, 최근에서야 기술표준원에서 콘크리트용 페로니켈 슬래그 미분말과 관련된 규격을 제정 중에 있다. Such ferronickel slag is known to be used as some fine aggregates for concrete, cement raw materials, and civil engineering aggregates, and is known to be used as a synthetic raw material such as zeolite and silicon carbide, or as a magnesium compound raw material, land improvement agent, etc. Silver is being discarded due to landfill, and only recently, the Institute of Technology and Standards is establishing standards related to fine ferronickel slag powder for concrete.
국내의 경우에는 일부 기업에서 페로니켈 슬래그 생산을 통한 시장을 구축하여 실내 연구를 진행하고 있는 수준이며, 해외의 경우에는 일본, 캐나다, 미국, 그리스 등에서 페로니켈 슬래그를 활용한 초속경 시멘트 대체제 등을 개발, 연구하고 있는 상황이다. In Korea, some companies have established markets through the production of ferronickel slag and are conducting indoor research.For overseas, Japan, Canada, the United States, and Greece are using ferronickel slag as an alternative to ultra-fast cement. It is developing and researching.
페로니켈 슬래그의 구체적인 화학 조성을 보통의 포틀랜트 시멘트(OPC)와 비교하면 하기 표와 같다. The specific chemical composition of ferronickel slag is shown in the table below when comparing with ordinary Portland cement (OPC).
(단위: 중량%)(Unit: wt%)
또한, 페로니켈 슬래그의 용출시험 결과는 하기 표 2와 같다. In addition, the results of the dissolution test of ferronickel slag are shown in Table 2 below.
(단위: mg/ℓ, 출처: 전라남도보건환경연구원)(ND: Not Detected, 불검출)(Unit: mg/ℓ, Source: Jeollanam-do Institute of Health and Environment) (ND: Not Detected, not detected)
이러한 페로니켈 슬래그의 광물 조성은 결정성 광물과 비정질 유리 상으로 형성되어 있는데 이는 페로니켈 슬래그의 냉각조건 등에 의해 변화하여 화학적 자극에 의한 반응성 등 화학적 성질에 영향을 미친다. The mineral composition of the ferronickel slag is formed of a crystalline mineral and an amorphous glass phase, which changes depending on the cooling conditions of the ferronickel slag and affects chemical properties such as reactivity due to chemical stimulation.
일반적으로 비정질 물질이 많을수록 화학적 활성도가 크다는 것을 의미하는데, 이러한 비정질 양을 늘리기 위해서는 급냉한 수쇄 페로니켈 슬래그가 사용된다. In general, the greater the amount of amorphous material is, the greater the chemical activity is. In order to increase the amount of amorphous material, rapidly cooled water-chain ferronickel slag is used.
이러한 페로니켈 슬래그는 일종의 비철금속으로서 일반적인 조건에서는 물과 반응하지 않는데, 물과의 반응을 위해서는 고분말화, 반응성이 있는 혼화재 혼합 등의 방법이 사용되고 있다. Such ferronickel slag is a kind of non-ferrous metal and does not react with water under normal conditions. However, for reaction with water, methods such as high powderization and reactive admixture are used.
한편, 물과의 접촉이 많은 콘크리트 구조물, 예를 들어 하수관, 농업용수관, 배수관 등이나 교각 등 수중 구조물, 또는 해안 지대의 구조물의 경우 그 견고성으로 인해 주로 철근 콘크리트 재질에 의해 형성되는 경우가 많은데, 수중에 포함되는 각종 유해 화학물질이나 염화물에 의해 부식이나 손상이 발생될 가능성이 많다. On the other hand, concrete structures with a lot of contact with water, for example, sewage pipes, agricultural water pipes, water pipes, etc., underwater structures such as piers, or structures in the coastal zone are often formed of reinforced concrete materials due to their robustness. Corrosion or damage is likely to occur by various harmful chemicals or chlorides contained in water.
이러한 콘크리트 구조물의 내구성, 내수성, 내화학성 등의 특성을 강화하기 위한 기술들이 제안되고 있으며, 일부 기술에서는 페로니켈 슬래그 미분말을 이용하는 방법도 제안되고 있으나, 주로 타 혼화재를 혼합하여 사용함에 따른 특성으로서 페로니켈 슬래그 미분말을 사용함에 따른 큰 개선의 효과를 보는 기술로 보기는 어려운 한계가 있다. Technologies for reinforcing the properties such as durability, water resistance, and chemical resistance of concrete structures have been proposed, and in some technologies, a method using fine ferronickel slag powder is also proposed, but ferronickel is mainly used by mixing other admixtures. There is a limit that is difficult to see as a technology that shows the effect of a great improvement by using nickel slag fine powder.
<관련 선행기술 문헌><Related prior art literature>
1. 대한민국 등록특허 제10-1860503호1. Korean Patent Registration No. 10-1860503
2. 대한민국 등록특허 제10-1856380호2. Korean Patent Registration No. 10-1856380
3. 대한민국 등록특허 제10-1638084호3. Korean Patent Registration No. 10-1638084
4. 대한민국 등록특허 제10-1881077호4. Korean Patent Registration No. 10-1881077
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 상황을 고려하여 개발된 것으로서, 콘크리트용 결합재로서 시멘트 이외에 산업부산물인 페로니켈 슬래그 미분말(FNS), 고로슬래그 미분말(GGBS) 및 플라이애쉬(FA) 등을 활용한 3성분계 결합재를 이용하여 콘크리트용 조성물을 구성하고, 이를 이용하여 콘크리트 구조물을 제조함으로써 수명을 획기적으로 연장시키고 보수에 따른 인력과 비용을 대폭 절감할 수 있으며, 산업 현장에서 발생하는 부산물인 페로니켈 슬래그를 재활용함으로써 환경을 보호할 수 있는 기술을 제공하고자 한다. The present invention was developed in consideration of the situation of the prior art as described above, and utilizes ferronickel slag fine powder (FNS), blast furnace slag fine powder (GGBS), and fly ash (FA), which are industrial by-products other than cement as a binder for concrete. By constructing a composition for concrete using a three-component binder, and manufacturing a concrete structure using this, it is possible to significantly extend the lifespan and significantly reduce manpower and costs for repair, and ferronickel slag, a by-product generated in industrial sites. We intend to provide technology that can protect the environment by recycling.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 In order to achieve the above object, the present invention
콘크리트용 결합재로서 시멘트 이외에 페로니켈 슬래그 미분말, 고로 슬래그 미분말 및 플라이애쉬의 3성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물을 제공한다. In addition to cement as a binder for concrete, it provides a concrete composition comprising three components of ferronickel slag fine powder, blast furnace slag fine powder, and fly ash.
이때, 상기 콘크리트용 결합재는 시멘트 : 페로니켈 슬래그 미분말 : 고로슬래그 미분말 : 플라이애쉬를 각각 40~60 : 5~30 : 5~30 : 5~30 중량비로 포함할 수 있다. At this time, the binder for concrete may include cement: ferronickel slag fine powder: blast furnace slag fine powder: fly ash in a weight ratio of 40 to 60: 5 to 30: 5 to 30: 5 to 30, respectively.
본 발명에서 상기 콘크리트 조성물은 더욱 구체적으로는In the present invention, the concrete composition is more specifically
시멘트 100 중량부에 대하여 페로니켈 슬래그 미분말 1~10 중량부, 고로 슬래그 미분말 1~20 중량부, 석고 0.1~10 중량부, 폴리머 1~10 중량부, 플라이애쉬 0.1~10 중량부, 실리카 흄 0.1~8 중량부, 섬유 0.5~5.0 중량부; 칼슘알루미나설파이트(CSA) 1~10 중량부; 수축저감제 0.5~2.0 중량부; 소포제 0.1~1.0 중량부; 감수제 0.1~0.5 중량부; 및 유리분말을 가공 처리한 다공성 골재 1~5 중량부;를 혼합하고 골재 및 물을 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물로서,Per 100 parts by weight of cement, ferronickel slag fine powder 1 to 10 parts by weight, blast furnace slag fine powder 1 to 20 parts by weight, gypsum 0.1 to 10 parts by weight, polymer 1 to 10 parts by weight, fly ash 0.1 to 10 parts by weight, silica fume 0.1 -8 parts by weight, 0.5-5.0 parts by weight of fiber; 1 to 10 parts by weight of calcium alumina sulfite (CSA); 0.5 to 2.0 parts by weight of a shrinkage reducing agent; 0.1 to 1.0 parts by weight of antifoam; 0.1 to 0.5 parts by weight of a water reducing agent; And 1 to 5 parts by weight of a porous aggregate processed by processing glass powder; and a concrete composition comprising mixing the aggregate and water,
상기 페로니켈 슬래그 미분말은 비표면적이 3,000~8,000 cm2/g의 고밀도를 갖는 수쇄 급냉 페로니켈 슬래그 미분말을 사용하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물인 것을 특징으로 한다. The fine ferronickel slag powder is characterized in that it is a concrete composition, characterized in that the fine powder of hand-quenched ferronickel slag having a high density of 3,000 to 8,000 cm 2 /g of a specific surface area is used.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 석고는 천연석고, 배연탈황석고, 페트로 코크스 탈황석고 및 석탄 코크스 탈황석고 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다. In addition, in one embodiment of the present invention, the gypsum is characterized in that it is one or a mixture of two or more selected from natural gypsum, flue gas desulfurization gypsum, petro coke desulfurization gypsum, and coal coke desulfurization gypsum.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 섬유는 유리섬유, 강섬유, 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유, 폴리프로필렌(PP) 섬유, 셀룰로오스 섬유 및 폴리에틸렌 섬유 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.In addition, in one embodiment of the present invention, the fiber is characterized in that at least one selected from glass fiber, steel fiber, polyester fiber, nylon fiber, polypropylene (PP) fiber, cellulose fiber and polyethylene fiber.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유리분말을 가공 처리한 다공성 골재는 수용성 수지를 스프레이 방식으로 유리분말 분쇄물에 도포하고 반죽한 후 킬른에서 소성하여 얻어진 것을 사용하는 것을 특징으로 한다. In addition, in one embodiment of the present invention, the porous aggregate processed with the glass powder is characterized in that it is obtained by applying a water-soluble resin to the pulverized glass powder by spraying, kneading, and firing in a kiln.
이때, 상기 수용성 수지는 EVA(Ethylene vinyl acetate 공중합체) 수지 또는 아크릴 수지일 수 있다. In this case, the water-soluble resin may be an EVA (Ethylene vinyl acetate copolymer) resin or an acrylic resin.
또한, 상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 상기 본 발명에 따른 콘크리트 조성물과 철근을 이용하여 프리캐스트 콘크리트 제조 방법에 의해 제조되는 콘크리트 구조물을 제공한다. In addition, in order to achieve the above object, the present invention provides a concrete structure manufactured by a method of manufacturing precast concrete using the concrete composition and reinforcement according to the present invention.
본 발명에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물은 시멘트 사이의 공극을 치밀하게 메울 수 있으므로 공극을 통한 유해 화학물질이나 염화물 등의 침투를 막을 수 있으므로 콘크리트 구조물의 수명을 획기적으로 연장시킬 수 있으며, 보수 기간을 연장할 수 있으므로 보수에 따른 인력과 비용을 대폭 절감할 수 있는 장점이 있으며, 산업 현장에서 다량 발생하는 부산물인 페로니켈 슬래그, 고로슬래그 미분말, 플라이애쉬 등을 재활용함으로써 자원 재활용성을 높일 수 있는 동시에 폐기되는 부산물의 양을 줄일 수 있으므로 폐기물에 의한 2차적 환경 오염을 방지하여 친환경성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. The three-component concrete composition using the fine ferronickel slag powder according to the present invention can closely fill the voids between cements, thus preventing the penetration of harmful chemicals or chlorides through the voids, thereby significantly extending the life of the concrete structure. In addition, since the maintenance period can be extended, it has the advantage of significantly reducing manpower and costs according to the maintenance, and resource recycling by recycling ferronickel slag, blast furnace slag fine powder, and fly ash, which are by-products generated in large quantities in industrial sites. At the same time, since the amount of waste products can be reduced, there is an effect of improving eco-friendliness by preventing secondary environmental pollution caused by waste.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 실험예에 따른 시험 결과를 그래프로 나타낸 것이다. 1 to 6 are graphs showing test results according to an experimental example of the present invention.
이하에서는 본 발명에 대하여 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 콘크리트 조성물은 콘크리트용 결합재로서 시멘트 이외에 페로니켈 슬래그 미분말, 고로 슬래그 미분말 및 플라이애쉬의 3성분을 포함하는 것을 특징으로 한다. As described above, the concrete composition according to the present invention is characterized in that it contains three components of ferronickel slag fine powder, blast furnace slag fine powder, and fly ash in addition to cement as a binder for concrete.
이때, 상기 콘크리트용 결합재는 시멘트 : 페로니켈 슬래그 미분말 : 고로슬래그 미분말 : 플라이애쉬를 각각 40~60 : 5~30 : 5~30 : 5~30 중량비로 포함할 수 있다. At this time, the binder for concrete may include cement: ferronickel slag fine powder: blast furnace slag fine powder: fly ash in a weight ratio of 40 to 60: 5 to 30: 5 to 30: 5 to 30, respectively.
더욱 구체적으로는, 본 발명에 따른 콘크리트 조성물은 시멘트 100 중량부에 대하여 페로니켈 슬래그 미분말 1~10 중량부, 고로 슬래그 미분말 1~20 중량부, 석고 0.1~10 중량부, 폴리머 1~10 중량부, 플라이애쉬 0.1~10 중량부, 실리카 흄 0.1~8 중량부, 섬유 0.5~5.0 중량부; 칼슘알루미나설파이트(CSA) 1~10 중량부; 수축저감제 0.5~2.0 중량부; 소포제 0.1~1.0 중량부; 감수제 0.1~0.5 중량부; 및 유리분말을 가공 처리한 다공성 골재 1~5 중량부;를 혼합하고 골재 및 물을 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물로서,More specifically, the concrete composition according to the present invention is 1 to 10 parts by weight of fine ferronickel slag powder, 1 to 20 parts by weight of blast furnace slag powder, 0.1 to 10 parts by weight of gypsum, 1 to 10 parts by weight of polymer based on 100 parts by weight of cement. , Fly ash 0.1 to 10 parts by weight, silica fume 0.1 to 8 parts by weight, fiber 0.5 to 5.0 parts by weight; 1 to 10 parts by weight of calcium alumina sulfite (CSA); 0.5 to 2.0 parts by weight of a shrinkage reducing agent; 0.1 to 1.0 parts by weight of antifoam; 0.1 to 0.5 parts by weight of a water reducing agent; And 1 to 5 parts by weight of a porous aggregate processed by processing glass powder; and a concrete composition comprising mixing the aggregate and water,
상기 페로니켈 슬래그 미분말은 비표면적이 3,000~8,000 cm2/g의 고밀도를 갖는 수쇄 급냉 페로니켈 슬래그 미분말을 사용하는 것을 특징으로 한다. The fine ferronickel slag powder is characterized in that the fine powder of hand-quenched ferronickel slag having a high density of 3,000 to 8,000 cm 2 /g in a specific surface area is used.
이하에서는, 상기 본 발명에 따른 콘크리트 조성물을 구성하는 각 성분에 관하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, each component constituting the concrete composition according to the present invention will be described in detail.
먼저, 본 발명에서 상기 시멘트는 일반 포틀랜트 시멘트(OPC), 슬래그 시멘트, 알루미나 시멘트 및 초속경 시멘트 중에서 선택된 1 종 또는 2종 이상의 혼합 시멘트를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 일반 포틀랜드 시멘트이다. 구체적으로 포틀랜드 시멘트의 경우도 주요 성분이 C3S 51%, C2S 25%, C3A 9%, C4AF 9%, CaSO4 4% 정도이며, 비표면적은 3,300cm2/g 전후인 것을 사용하는 것이 바람직하다.First, in the present invention, the cement may be one or two or more mixed cements selected from general Portland cement (OPC), slag cement, alumina cement, and ultrafast cement, and preferably, it is a general Portland cement. Specifically, in the case of Portland cement, the main components are C 3 S 51%, C 2 S 25%, C 3 A 9%, C 4 AF 9%, and CaSO 4 4%, and the specific surface area is around 3,300 cm 2 /g. It is preferable to use one.
혼합 시멘트를 사용할 경우에는 포틀랜트 시멘트 40~70 중량%, 알루미나 시멘트 5 ~ 25 중량% 및 잔량의 초속경 시멘트를 포함할 수 있다. When mixed cement is used, 40 to 70% by weight of Portland cement, 5 to 25% by weight of alumina cement, and the remaining amount of ultrafast cement may be included.
이 중에서, 알루미나 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트에 비해 알루미나 함량이 상대적으로 높은 시멘트로서, 화학적 저항성이 우수하며, 산성 분위기 하에서 사용할 수 있는 장점이 있으며, 경화시간이 짧은 조강 시멘트 일종으로서, 보통 포틀랜드 시멘트와 적정 비율로 사용한다. Among them, alumina cement is a cement having a relatively high alumina content compared to ordinary Portland cement, has excellent chemical resistance, has the advantage of being able to be used in an acidic atmosphere, and is a kind of crude steel cement that has a short curing time, and is suitable for ordinary Portland cement. Use it as a percentage.
또한, 초속경 시멘트는 무수석고와 50 중량% 이상의 알루미나 또는 칼슘설포알루미네이트(CSA)를 포함하는 것으로서 초기 부착성이 우수한 것을 사용하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable to use an ultra-fast-hard cement having excellent initial adhesion, as it contains anhydrous gypsum and 50% by weight or more of alumina or calcium sulfoaluminate (CSA).
본 발명에서 상기 페로니켈 슬래그는 비표면적이 3,000~8,000 cm2/g의 고밀도를 갖는 수쇄 급냉 페로니켈 슬래그 미분말을 사용하는 것이 바람직하다. In the present invention, the ferronickel slag is preferably a fine powder of hand-quenched ferronickel slag having a high density of 3,000 to 8,000 cm 2 /g in a specific surface area.
페로니켈 슬래그는 입자의 크기가 약 100㎛ 이상으로 큰 경우에는 잠재수경성과 같은 반응이 발현되지 않아 노반재나 잔골재 정도로만 활용되고 있는데, 분말도를 미세화할 경우에는 분쇄가 진행됨에 따라 결정구조가 파괴됨으로써 시멘트와 물 간의 수화반응에 의해 생성되는 수화반응물(예: Ca(OH)2)과 반응을 일으키는 규소 이온의 함량이 증가되어 2차적인 반응을 유도할 수 있게 됨으로써 시멘트만 사용했을 경우와 비교하여 콘크리트의 치밀도와 강도가 향상될 수 있다. When the size of ferronickel slag is larger than about 100㎛, the reaction such as latent hydraulicity does not develop, so it is used only as a roadbed material or fine aggregate.When the powderiness is refined, the crystal structure is destroyed as the pulverization proceeds. Compared with the case of using only cement, the content of silicon ions causing the reaction with the hydration reaction product (e.g., Ca(OH) 2 ) that is generated by the hydration reaction between cement and water is increased to induce a secondary reaction. The density and strength of concrete can be improved.
이는 하기의 반응식으로 나타낼 수 있으며, 이러한 반응의 생성물로서 겔 또는 결정 상태의 CaO-SiO2-H2O 구조가 형성될 수 있다. This can be represented by the following reaction formula, and a CaO-SiO 2 -H 2 O structure in a gel or crystalline state may be formed as a product of this reaction.
SiO2 + Ca(OH)2 → CaO-SiO2-H2OSiO 2 + Ca(OH) 2 → CaO-SiO 2 -H 2 O
본 발명에서 사용되는 페로니켈 슬래그 미분말은 비표면적이 3,000~8,000 cm2/g의 고밀도를 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 비표면적보다 작을 경우에는 수화반응의 2차 반응을 유도하는 효과가 미미하고 상기 비표면적보다 클 경우에는 1차 수화반응보다 2차 반응이 우세하게 나타날 수 있어 강도가 떨어질 수 있다. It is preferable to use the fine ferronickel slag powder used in the present invention having a high density with a specific surface area of 3,000 to 8,000 cm 2 /g. When it is smaller than the specific surface area, the effect of inducing the secondary reaction of the hydration reaction is insignificant, and when it is larger than the specific surface area, the secondary reaction may be more dominant than the first hydration reaction, and thus the strength may decrease.
본 발명에서 상기 고로슬래그는 제철소에서 선철을 생산할 때 부산물로 제조되는 것으로서 급냉에 의해 비결정질 상태로 형성되며, 염기도는 16 내지 20 범위에 속한다. 상기 고로슬래그는 일반적으로 CaO 40 내지 50 중량%, MgO 1 내지 10 중량%, Al2O3 10내지 25 중량% 및 SiO2 33내지 38 중량%를 포함하여 이루어진다. 상기 고로슬래그는 콘크리트용 혼화재로도 사용되는데, 콘크리트용 혼화재로 사용되는 고로슬래그의 경우 비표면적이 4,000 내지 5,000cm2/g 정도인데, 본 발명에서는 보다 반응성을 높이기 위해 볼밀 등을 사용하여 분쇄함으로써 6,000 내지 7,000cm2/g 정도의 비표면적을 가지도록 하여 사용하는 것이 바람직하다. 상기 고로슬래그 미분말은 시멘트 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부의 비율로 포함되는 것이 강도 발현을 위해 바람직하다. In the present invention, the blast furnace slag is produced as a by-product when pig iron is produced in a steel mill, and is formed in an amorphous state by rapid cooling, and the basicity is in the range of 16 to 20. The blast furnace slag generally comprises 40 to 50% by weight of CaO, 1 to 10% by weight of MgO, 10 to 25% by weight of Al2O3, and 33 to 38% by weight of SiO2. The blast furnace slag is also used as an admixture for concrete.In the case of the blast furnace slag used as an admixture for concrete, the specific surface area is about 4,000 to 5,000cm 2 /g.In the present invention, the blast furnace slag is pulverized using a ball mill to increase reactivity. It is preferable to use it to have a specific surface area of about 6,000 to 7,000 cm 2 /g. The blast furnace slag fine powder is preferably included in a ratio of 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of cement for strength expression.
본 발명에서 상기 석고는 페로니켈 슬래그 미분말의 산성 피막을 파괴하여 슬래그 내부에서 이온 방출을 가속화시키고 이들과 반응하여 수화 초기에 에트린자이트를 다량 생성해주는 역할을 하며, 재령 경과에 따라 칼슘실리케이트 수화물을 생성해 강도를 발현해주는 역할을 한다. In the present invention, the gypsum destroys the acidic film of the fine ferronickel slag powder to accelerate the release of ions in the slag and react with them to produce a large amount of ethrinzite at the initial stage of hydration, and calcium silicate hydrate with age. It plays the role of expressing the strength by creating.
본 발명에서 상기 석고는 천연석고, 배연탈황석고, 페트로 코크스 탈황석고 및 석탄 코크스 탈황석고 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. In the present invention, the gypsum may be one or a mixture of two or more selected from natural gypsum, flue gas desulfurization gypsum, petro coke desulfurization gypsum, and coal coke desulfurization gypsum.
본 발명에서 상기 폴리머는 내부 성분 간 상용성, 부착성을 증대시켜서 콘크리트의 물성을 향상시키는 역할을 하며, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐아세테이트 실란 말단화 중합체, 폴리비닐알코올, 폴리비닐에스테르 실란 말단화 중합체, 메타크릴산 메틸-아크릴산 부틸 및 스티렌-부타디엔 고무 라텍스 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알코올, 메타크릴산 메틸-아크릴산 부틸 및 스티렌-부타디엔 고무 라텍스 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 본 발명에서 상기 폴리머의 사용량은 상기 시멘트 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부의 범위에서 사용하는 것이 바람직하다.In the present invention, the polymer serves to improve the physical properties of concrete by increasing compatibility and adhesion between internal components, and polyvinyl acetate, polyvinyl acetate silane terminated polymer, polyvinyl alcohol, polyvinyl ester silane terminated polymer , Methyl methacrylate-butyl acrylate and styrene-butadiene rubber latex may be used, and preferably, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, methyl methacrylate-butyl acrylate and styrene-butadiene rubber latex. More than one type can be used. In the present invention, the amount of the polymer is preferably used in the range of 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the cement.
본 발명에서 플라이애쉬는 석탄 화력 발전소의 미분탄 연소 보일러에서 연소 후 전기집진장치에서 포집된 미립자로 현재 산업부산물로 분류되는 미분말이다. 이러한 플라이애쉬는 보통 포틀랜트 시멘트에 비해 비중이 낮고 유리질 구조를 갖기 때문에 유동성 확보가 가능하며 포졸란 반응으로 인해 수화열량 감소, 온도 균열 제어 등의 기능을 한다. 본 발명에서 상기 플라이애쉬의 사용량은 상기 시멘트 100 중량부에 대하여 0.1~10 중량부의 범위에서 사용하는 것이 바람직하다. In the present invention, fly ash is a fine powder that is currently classified as an industrial by-product as particulates collected by an electric dust collector after combustion in a pulverized coal combustion boiler of a coal-fired power plant. Since such fly ash has a lower specific gravity and has a glassy structure compared to ordinary portland cement, it is possible to secure fluidity, and functions such as reducing heat of hydration and controlling temperature cracking due to pozzolanic reaction. In the present invention, the amount of fly ash is preferably used in the range of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the cement.
본 발명에서 상기 실리카 흄(Silica fume)은 평균 입경 0.1~0.5 mm 정도로 이루어진 완전 구형에 가까운 입자로서 비정질의 활성 실리카이며, 아래의 화학식에서와 같이 수산화칼슘과 반응하여 상온에서 함수 규산 칼슘으로 변화함으로써 수퍼 포졸란 성질을 띤다. In the present invention, the silica fume is an amorphous activated silica as particles having an average particle diameter of about 0.1 to 0.5 mm, and is amorphous active silica, and reacts with calcium hydroxide as in the following formula to change to hydrated calcium silicate at room temperature. It has pozzolanic properties.
3CaOSiO2 + H2O → C-S-H(시멘트겔) + Ca(OH)2 3CaOSiO 2 + H 2 O → CSH (cement gel) + Ca(OH) 2
본 발명에서 상기 콘크리트 조성물에 상기 실리카 흄을 첨가하는 이유는, 구상 입자에 의한 볼 베어링 효과로 분산성 및 감수 효과를 향상시키고 시멘트 입자 사이에 실리카 흄의 충전 효과로 수밀성 향상 및 고강도화, 그리고 부착성 향상으로 그라운드량 감소, 알칼리 실리카 반응 억제 및 화학적 저항성 향상 등의 효과가 있기 때문이다. In the present invention, the reason for adding the silica fume to the concrete composition is to improve the dispersibility and water-reduction effect due to the ball bearing effect due to the spherical particles, and improve watertightness and increase strength by the filling effect of silica fume between the cement particles, and the adhesion. This is because the improvement has effects such as reducing the amount of ground, inhibiting the alkali silica reaction, and improving chemical resistance.
본 발명에서 상기 섬유는 휨 강도, 인장 강도 증진은 물론 양생 시 표면 크랙(균열)을 줄일 수 있어 콘크리트의 초기 안정성에 효과적이며, 초기 분산성을 높이기 위한 목적으로 사용된다. 본 발명에서 상기 섬유는 일정 정도의 친수성을 갖는 섬유를 사용하는 것이 바람직한데, 예를 들어 유리섬유, 강섬유, 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유, 폴리프로필렌(PP) 섬유, 셀룰로오스 섬유 및 폴리에틸렌 섬유 중에서 선택되는 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. In the present invention, the fiber is effective for initial stability of concrete and is used for the purpose of improving initial dispersibility because it can improve flexural strength and tensile strength as well as reduce surface cracks (crack) during curing. In the present invention, the fiber is preferably a fiber having a certain degree of hydrophilicity, for example, selected from glass fiber, steel fiber, polyester fiber, nylon fiber, polypropylene (PP) fiber, cellulose fiber, and polyethylene fiber. It is preferable to use one or more, but is not limited thereto.
본 발명에서 상기 칼슘알루미나설파이트는 물과 혼합되어 수화하면 콘크리트 수축을 보상하는 현상이 발생하여 모르타르의 균열을 방지하고 조직을 치밀하게 하는 역할을 한다.In the present invention, when the calcium alumina sulfite is mixed with water and hydrated, a phenomenon of compensating for concrete shrinkage occurs, thereby preventing cracking of the mortar and enhancing the structure.
본 발명에서 상기 수축저감제는 분자량 100 이상으로 2개 이상의 수산기를 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 예를 들어 네오펜틸글리콜(Neopentyl glycol)을 사용할 수 있다. 상기 네오펜틸글리콜은 대칭형의 2개의 알코올 기와 알파 카본 위치에 2개의 메틸기를 가지고 있어 에스테르화 반응에 탁월한 반응성을 보여준다. 본 발명에서 상기 네오펜틸글리콜은 백색 결정체 100%로 이루어진 플레이크(flake) 형태 또는 네오펜틸글리콜 90% 및 물 10%로 이루어진 슬러리(slurry) 형태로 사용될 수 있다.In the present invention, the shrinkage reducing agent preferably has a molecular weight of 100 or more and has two or more hydroxyl groups, and for example, neopentyl glycol may be used. The neopentyl glycol has two symmetrical alcohol groups and two methyl groups at the alpha carbon position, showing excellent reactivity in the esterification reaction. In the present invention, the neopentyl glycol may be used in the form of a flake made of 100% white crystals or a slurry made of 90% neopentyl glycol and 10% water.
본 발명에서 상기 소포제는 모르타르 내의 거대 기공을 제거하여 모르타르의 강도와 외관을 좋게 하기 위하여 사용되는 성분으로, 일반적으로 휘발성이 적고 확산력이 큰 기름상의 물질 또는 수용성이 계면활성제가 이용되며, 예로는 등유, 유동 파라핀 등과 같은 광유계 소포제; 동식물유, 참기름, 피마자유와 이들의 알킬렌옥사이드 부가물 등과 같은 유지계 소포제; 올레인산, 스테아린산과 이들의 알킬렌옥사이드 부가물 등과 같은 지방산계 소포제; 글리세린모노리시놀레이트, 알케닐호박산 유동체, 솔비톨모노라울레이트, 솔비톨트리올레이트, 천연 왁스 등과 같은 지방산 에스테르계 소포제; 폴리옥시알킬렌류, (폴리)옥시알킬에테르류, 아세틸렌에테르류, (폴리)옥시알킬렌지방산에스테르류, (폴리)옥시알킬렌솔비탄지방산에스테르류, (폴리)옥시알킬렌알킬(아릴)에테르황산에스테르염류, (폴리)옥시알킬렌알킬인산에스테르류, (폴리)옥시알킬렌알킬아민류, (폴리)옥시알킬렌아미드 등과 같은 옥시알킬렌계 소포제; 옥틸알콜, 헥사데실알콜, 아세틸렌알콜, 글리콜류 등과 같은 알콜계 소포제; 아크릴레이트폴리아민 등과 같은 아미드계 소포제; 인산트리부틸, 나트륨옥틸포스페이트 등과 같은 인산에스테르계 소포제; 알루미늄스테아레이트, 칼슘올레이트 등과 같은 금속비누계 소포제; 디메틸실리콘유, 실리콘 페이스트, 실리콘 에멀젼, 유기변성폴리실록산(디메틸폴리실록산 등의 폴리오르가노실록산), 플루오로실리콘유 등과 같은 실리콘계 소포제를 사용할 수 있다.In the present invention, the antifoaming agent is a component used to improve the strength and appearance of the mortar by removing macropores in the mortar. In general, an oily substance having low volatility and high diffusion power or a water-soluble surfactant is used, for example, kerosene Mineral oil-based antifoaming agents such as liquid paraffin; Oil and fat antifoaming agents such as animal and vegetable oil, sesame oil, castor oil and alkylene oxide adducts thereof; Fatty acid-based antifoaming agents such as oleic acid, stearic acid, and alkylene oxide adducts thereof; Fatty acid ester antifoaming agents such as glycerin monoricinolate, alkenyl succinic acid fluid, sorbitol monoraulate, sorbitol trioleate, and natural wax; Polyoxyalkylenes, (poly)oxyalkyl ethers, acetylene ethers, (poly)oxyalkylene fatty acid esters, (poly)oxyalkylene sorbitan fatty acid esters, (poly)oxyalkylenealkyl (aryl) ethers Oxyalkylene antifoaming agents such as sulfate ester salts, (poly) oxyalkylene alkyl phosphate esters, (poly) oxyalkylene alkyl amines, and (poly) oxyalkylene amides; Alcohol-based antifoaming agents such as octyl alcohol, hexadecyl alcohol, acetylene alcohol, and glycols; Amide antifoaming agents such as acrylate polyamine; Phosphate ester antifoaming agents such as tributyl phosphate and sodium octyl phosphate; Metal soap-based antifoaming agents such as aluminum stearate and calcium oleate; Silicone antifoaming agents such as dimethyl silicone oil, silicone paste, silicone emulsion, organically modified polysiloxane (polyorganosiloxane such as dimethylpolysiloxane), fluorosilicone oil, and the like can be used.
본 발명에서 상기 감수제는 물-시멘트 비율을 감소시켜 유동성을 확보하고 내구성 저하를 방지하는 역할을 하며, 나프탈렌계, 멜라민계, 술폰산계, 폴리카르본산계 감수제 등을 시용할 수 있다. 상기 감수제는 조성물 중에서 약 0.1~0.5 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직하다.In the present invention, the water reducing agent serves to secure fluidity and prevent degradation of durability by reducing the water-cement ratio, and naphthalene-based, melamine-based, sulfonic acid-based, polycarboxylic acid-based water reducing agent, and the like may be used. The water reducing agent is preferably included in the range of about 0.1 to 0.5 parts by weight in the composition.
본 발명에서 상기 유리분말을 가공 처리한 다공성 골재는 EVA(Ethylene vinyl acetate 공중합체) 수지 또는 아크릴 수지 등의 수용성 수지를 이용하여 유리분말 분쇄물의 표면에 코팅한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 유리분말은 예를 들어 폐유미분말을 미세하게 분쇄한 것을 사용할 수 있으며, 이러한 분쇄물에 수용성 수지를 스프레이하고 이를 페이스트 상태로 반죽한 후 킬른을 이용해 소성 처리한 것을 사용할 수 있다. 이때 소성 온도는 유리상에는 다공 구조를 형성하되 표면의 수용성 수지는 분해시키지 않는 온도 범위에서 진행하는 것이 바람직하다. 이러한 소성 이후에는 사이즈별로 분리하기 위해 시빙(sieving) 과정을 더 진행할 수도 있다.In the present invention, the porous aggregate processed with the glass powder is preferably coated on the surface of the pulverized glass powder using a water-soluble resin such as EVA (Ethylene vinyl acetate copolymer) resin or acrylic resin. The glass powder may be, for example, finely pulverized waste oil fine powder, and a water-soluble resin may be sprayed on the pulverized product, kneaded into a paste state, and then calcined using a kiln. At this time, the firing temperature is preferably carried out in a temperature range in which a porous structure is formed in the glass phase but the water-soluble resin on the surface is not decomposed. After such firing, a sieving process may be further performed to separate each size.
이렇게 유리 분말을 가공 처리한 다공성 골재는 소성 처리에 의해 내부는 다공 구조를 갖지만, 표면은 수용성 수지로 코팅된 코어-쉘 구조의 2중 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.The porous aggregate obtained by processing the glass powder in this way has a porous structure inside by sintering, but has a double structure of a core-shell structure coated with a water-soluble resin on the surface.
이러한 유리 분말은 또한 소성 처리에 의해 구형에 가까운 형태를 하고 있으므로 경량체이지만 강도, 내구성 등의 물성 저하는 최소화될 수 있는 동시에, 다공 구조를 하고 있지만 표면 수지 코팅에 의해 흡수율이 줄어들기 때문에 모르타르시 물비(W/C)를 줄일 수 있는 장점이 있어 작업성이 개선되고 잉여수에 따른 문제가 개선될 수 있으며, 소성 처리로 인해 내화성, 내화학성 및 내구성이 향상되도록 하는 역할을 한다.These glass powders are also lightweight because they have a shape close to a spherical shape by firing treatment, but the deterioration of physical properties such as strength and durability can be minimized, and while having a porous structure, the water absorption rate is reduced by the surface resin coating. It has the advantage of reducing the water ratio (W/C), so that workability can be improved, problems due to excess water can be improved, and fire resistance, chemical resistance, and durability are improved due to the firing treatment.
본 발명에서 상기 골재는 평균직경이 50~200㎛이며, 절건 비중이 0.7~1.4인 다공성 경량 골재를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 상기 경량골재는 다공성 필라이트(phyllite)를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 다공성 필라이트계 경량 골재는 다공성으로 인해 물비가 증대될 수 있다. 본 발명에서 상기 골재는 필요에 따라 그 함량을 조절할 수 있으며, 이에 대해서는 별도로 한정하지 않는다. In the present invention, the aggregate has an average diameter of 50 to 200 μm, and it is preferable to use a porous lightweight aggregate having an absolute dry weight of 0.7 to 1.4. Specifically, it is preferable to use a porous phyllite as the lightweight aggregate, and the porous phyllite-based lightweight aggregate may increase water ratio due to porosity. In the present invention, the content of the aggregate may be adjusted as necessary, and this is not limited thereto.
본 발명은 상기와 같은 조성으로 얻어지는 조성물에 필요에 따라 분산제, 지연제, 알칼리활성화제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.The present invention may further include additives such as a dispersant, a retarder, and an alkali activator, if necessary, to the composition obtained with the above composition.
상기 분산제는 모르타르의 입자 표면에 흡착하여 입자 표면에 전하를 주어 입자들끼리 상호 반력을 일으키므로, 응집된 입자를 분산시켜 유동을 증가시켜 감수 효과로 인한 강도 증진이 가능하게 한다. 상기 분산제로서는 통상의 감수제를 사용할 수 있으며, 예를 들어 리그닌술포네이트, 폴리나프탈렌술포네이트, 폴리멜라민술포네이트 또는 폴리카복실레이트계 감수제로 이루어진 군으로부터 단독또는 둘 이상 혼합 사용이 가능하다. The dispersant adsorbs on the surface of the mortar particles and gives a charge to the surface of the particles, causing a mutual reaction between the particles, thereby dispersing the agglomerated particles to increase the flow, thereby enhancing the strength due to the water reducing effect. As the dispersant, a conventional water reducing agent may be used, and for example, it is possible to use alone or in combination of two or more from the group consisting of lignin sulfonate, polynaphthalene sulfonate, polymelamine sulfonate, or polycarboxylate-based water reducing agent.
상기 지연제는 모르타르의 수화속도를 조정하여 일정기간 작업성을 확보할 목적으로 첨가될 수 있다. 지연제로는 붕산과 붕사, 붕산나트륨, 붕산칼륨과 같은 붕산염류, 글루콘산, 시트릭산, 타르타르산, 글루코헵톤산, 아라본산, 사과산 또는 구연산 및 이들의 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 암모늄, 트리에탄올아민 등의 무기염 또는 유기염 등의 옥시카복실산; 글루코오스, 프럭토오스, 갈락토오스, 사카로오스, 크실로오스, 아비토오스, 리포오즈, 이성화당 등의 단당류나, 2당, 3당 등의 올리고당, 또는 덱스트린 등의 올리고당, 또는 덱스트란 등의 다당류, 이들을 포함하는 당밀류 등의 당류; 솔비톨 등의 당알콜; 규불화 마그네슘; 인산 및 그의 염 또는 붕산 에스테르류; 아미노카복실산과 그의 염; 알칼리 가용 단백질; 푸민산; 탄닌산; 페놀; 글리세린 등의 다가알콜; 아미노트리(메틸렌포폰산), 1-히드록시에틸리덴-1,1-디포스폰산, 에틸렌디아민테트라(메틸렌포스폰산), 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산) 및 이들의 알칼리 금속염, 알칼리토류 금속염 등의 포스폰산 및 그 유도체 등을 사용할 수 있다. The retarder may be added for the purpose of securing workability for a certain period by adjusting the hydration rate of the mortar. As retarding agents, boric acid and borax, borates such as sodium borate, potassium borate, gluconic acid, citric acid, tartaric acid, glucoheptonic acid, arabonic acid, malic acid or citric acid and their sodium, potassium, calcium, magnesium, ammonium, triethanolamine Oxycarboxylic acids such as inorganic salts or organic salts such as; Monosaccharides such as glucose, fructose, galactose, saccharose, xylose, abitose, lipose, isomerized sugar, oligosaccharides such as disaccharides and trisaccharides, oligosaccharides such as dextrin, or polysaccharides such as dextran, Sugars such as molasses containing these; Sugar alcohols such as sorbitol; Magnesium silicide; Phosphoric acid and its salts or boric acid esters; Aminocarboxylic acids and salts thereof; Alkali-soluble protein; Fumic acid; Tannic acid; phenol; Polyhydric alcohols such as glycerin; Aminotri(methylenephosphonic acid), 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid, ethylenediaminetetra(methylenephosphonic acid), diethylenetriaminepenta(methylenephosphonic acid) and their alkali metal salts, alkalis Phosphonic acids, such as earth metal salts, and derivatives thereof can be used.
상기 알칼리활성화제는 강도 발현에 영향을 미치는 성분으로, 알칼리 금속수산화물, 염화물, 황산화물 및 탄산화물에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있고, 바람직하게는 탄산나트륨 및 탄산수소나타륨을 사용하는 것이 강도 발현 측면에서 유리하다. The alkali activator is a component that affects the strength development, and one or a mixture of two or more selected from alkali metal hydroxides, chlorides, sulfur oxides and carbonates may be used, and sodium carbonate and sodium hydrogen carbonate are preferably used. It is advantageous in terms of strength development.
상기와 같이 얻어지는 본 발명에 따른 콘크리트 조성물을 이용하여 콘크리트 구조물을 제조할 수 있다. A concrete structure can be manufactured using the concrete composition according to the present invention obtained as described above.
상기 콘크리트 구조물은 철근과 콘크리트 조성물을 이용한 일반적인 프리캐스트 콘트리트 제조 방법에 의해 제조할 수 있는데, 예를 들어 습식방법 또는 건식방법을 사용할 수 있다. The concrete structure may be manufactured by a general precast concrete manufacturing method using a reinforcing bar and a concrete composition, for example, a wet method or a dry method may be used.
상기 방법에 의해 제조되는 콘크리트 구조물은 예를 들어 하수관, 농업용수관, 배수관 등이나 교각 등 수중 구조물, 또는 해안 지대의 구조물, 전력구, PHC 파일 등 범위를 제한하지 않고 활용될 수 있으며, 특히 염수나 오염수에 의해 손상받을 수 있는 구조물에 사용시 내수성, 내화학성 등의 물성을 향상시킬 수 있으므로, 내구성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 효과가 있다. The concrete structure manufactured by the above method can be used without limiting the scope, such as, for example, sewage pipes, agricultural water pipes, drainage pipes, or underwater structures such as piers, or structures in the coastal zone, power outlets, PHC piles, etc. When used in a structure that can be damaged by contaminated water, physical properties such as water resistance and chemical resistance can be improved, and thus durability can be remarkably improved.
이하에서는 본 발명을 실시예예 의거하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples. However, the scope of the present invention is not limited by the following examples.
[실시예][Example]
(실험예)(Experimental example)
1. 배합구성 : 기본 배합(중량부)1. Formulation composition: Basic formulation (parts by weight)
OPC: 포틀랜트 시멘트OPC: Portland Cement
FNS: 페로니켈 슬래그 미분말FNS: Ferronickel slag fine powder
GGBS: 고로슬래그 미분말GGBS: Blast furnace slag fine powder
FA : 플라이애쉬FA: Fly Ash
2. 물성평가(강도, MPa)2. Property evaluation (strength, MPa)
(1) 화학촉진제 무첨가(NONE)(1) No chemical accelerator added (NONE)
(2) 화학촉진제 첨가(NaOH)(2) Addition of chemical accelerator (NaOH)
괄호 안의 숫자는 화학촉진제를 혼합하지 않을 경우 대비 증가한 강도의 퍼센트를 나타냄(이후 같음)The numbers in parentheses indicate the percentage of the increased strength compared to the absence of chemical accelerators (same hereafter).
(3) 화학촉진제 첨가(KOH)(3) Addition of chemical accelerator (KOH)
3. 동결융해 저항성 평가(KS F 2456)3. Freeze-thaw resistance evaluation (KS F 2456)
(1) 화학촉진제 무첨가(NONE)(1) No chemical accelerator added (NONE)
위의 시험 결과를 그래프로 나타내면 도 1과 같다. Figure 1 shows the above test results as a graph.
(2) 화학촉진제 첨가(NaOH)(2) Addition of chemical accelerator (NaOH)
위의 시험 결과를 그래프로 나타내면 도 2와 같다. Figure 2 shows the above test results as a graph.
(3) 화학촉진제 첨가(KOH)(3) Addition of chemical accelerator (KOH)
위의 시험 결과를 그래프로 나타내면 도 3과 같다. Fig. 3 shows the above test results as a graph.
(4) 화학촉진제 첨가(Ca(OH)2)(4) Addition of chemical accelerator (Ca(OH)2)
위의 시험 결과를 그래프로 나타내면 도 4와 같다. Fig. 4 shows the above test results as a graph.
4. 염소이온 투과 시험(KS F 2711)4. Chlorine ion permeation test (KS F 2711)
5. 단열온도 상승시험(KS 기준 없음)5. Insulation temperature rise test (No KS standard)
콘크리트를 타설하자마자 단열상태의 챔버에서 굳지 않은 콘크리트 내의 온도상승 및 변화를 모니터링 함으로써 수화열의 상승에 따른 콘크리트의 경화속도 및 열화가능성을 예측할 수 있다. 즉, 온도상승이 높고 빠른 경우, 경화속도에는 도움이 되나, 반대급부로 콘크리트 타설 이후 수축 및 균열을 야기 할 수 있어 경화된다는 전제하에 단열온도가 낮을수록 콘크리트 물성은 향상할 수 있다. As soon as the concrete is poured, it is possible to predict the curing rate and deterioration potential of concrete according to the increase of hydration heat by monitoring the temperature rise and change in the unhardened concrete in the insulated chamber. In other words, if the temperature rise is high and fast, it is helpful for the curing speed, but it can cause shrinkage and cracking after the concrete is placed as a counter benefit, so the lower the insulation temperature, the lower the concrete properties can be.
도 5는 단열온도의 상승만을 모니터링 할 결과이고, 도 6은 도 5에서 보여준 단열온도 상승을 시간대별로 나누어 온도상승 속도로서 표현한 결과이다.FIG. 5 is a result of monitoring only the increase in the adiabatic temperature, and FIG. 6 is a result of dividing the increase in the insulation temperature shown in FIG.
(제조예 1) 콘크리트 조성물 제조(Production Example 1) Preparation of concrete composition
수쇄 급냉 페로니켈 슬래그를 미세 분쇄 처리하여 비표면적이 3,000 내지 8,000 cm2/g이 되도록 처리하여 페로니켈 슬래그 미분말을 제조하였다.The water-stranded quenched ferronickel slag was subjected to fine pulverization treatment to obtain a specific surface area of 3,000 to 8,000 cm 2 /g to prepare a fine ferronickel slag powder.
포틀랜트 시멘트(OPC) 100 중량부, 상기 얻어진 페로니켈 슬래그 미분말 5 중량부, 고로슬래그 미분말 5 중량부, 석고(배연탈황석고) 5 중량부, 폴리비닐아세테이트 폴리머 5 중량부, 플라이애쉬 1 중량부, 실리카 흄 1.0 중량부, 유리 섬유 및 강섬유의 혼합물 1.0 중량부, 칼슘알루미나설파이트 1.5 중량부, 네오펜틸글리콜 수축저감제 1.0 중량부, 소포제 0.3 중량부, 유리분말을 가공처리한 다공성 골재 4 중량부 및 감수제 0.2 중량부를 적당량의 물과 균일하게 혼합하고, 골재(평균직경이 약 100㎛이고 절건 비중이 0.9인 다공성 필라이트) 250 중량부를 적당량의 물과 균일하게 혼합하여 콘크리트 조성물을 제조하였다. Portland cement (OPC) 100 parts by weight, 5 parts by weight of the obtained fine ferronickel slag powder, 5 parts by weight of blast furnace slag fine powder, 5 parts by weight of gypsum (flux desulfurization gypsum), 5 parts by weight of polyvinyl acetate polymer, 1 part by weight of fly ash , 1.0 part by weight of silica fume, 1.0 part by weight of a mixture of glass fiber and steel fiber, 1.5 part by weight of calcium alumina sulfite, 1.0 part by weight of neopentyl glycol shrinkage reducing agent, 0.3 part by weight of antifoam, 4 parts by weight of porous aggregate processed with glass powder A concrete composition was prepared by uniformly mixing 0.2 parts by weight of a part and a water reducing agent with an appropriate amount of water, and 250 parts by weight of an aggregate (porous filler having an average diameter of about 100 μm and an absolute dry specific gravity of 0.9) with an appropriate amount of water.
(제조예 2) 콘크리트 조성물 제조(Production Example 2) Preparation of concrete composition
제조예 1에서 얻은 페로니켈 슬래그 미분말을 이용하여 실험하였다. Experiments were performed using the ferronickel slag fine powder obtained in Preparation Example 1.
포틀랜트 시멘트(OPC) 100 중량부, 상기 얻어진 페로니켈 슬래그 미분말 10 중량부, 고로슬래그 미분말 10 중량부, 석고(배연탈황석고) 5 중량부, 폴리머(폴리비닐에스테르 실란 말단화 중합체) 5 중량부, 플라이애쉬 1 중량부, 실리카 흄 1.0 중량부, 유리 섬유 및 강섬유의 혼합물 1.0 중량부, 칼슘알루미나설파이트 1.5 중량부, 네오펜틸글리콜 수축저감제 1.0 중량부, 소포제 0.3 중량부, 유리분말을 가공처리한 다공성 골재 4 중량부 및 감수제 0.2 중량부를 적당량의 물과 균일하게 혼합하고, 골재(평균직경이 약 100㎛이고 절건 비중이 0.9인 다공성 필라이트) 250 중량부를 적당량의 물과 균일하게 혼합하여 콘크리트 조성물을 제조하였다. Portland cement (OPC) 100 parts by weight, obtained ferronickel slag fine powder 10 parts by weight, blast furnace slag fine powder 10 parts by weight, gypsum (flux desulfurization gypsum) 5 parts by weight, polymer (polyvinyl ester silane terminated polymer) 5 parts by weight , 1 part by weight of fly ash, 1.0 part by weight of silica fume, 1.0 part by weight of a mixture of glass fiber and steel fiber, 1.5 part by weight of calcium alumina sulfite, 1.0 part by weight of neopentyl glycol shrinkage reducing agent, 0.3 part by weight of antifoaming agent, processing glass powder 4 parts by weight of the treated porous aggregate and 0.2 parts by weight of a water reducing agent are uniformly mixed with an appropriate amount of water, and 250 parts by weight of the aggregate (porous filler with an average diameter of about 100 µm and absolute dry specific gravity of 0.9) are uniformly mixed with an appropriate amount of water. A concrete composition was prepared.
(비교 제조예 1)(Comparative Production Example 1)
제조예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 페로니켈 슬래그 미분말을 사용하지 않은 것만 다르게 하여 콘크리트 조성물을 제조하였다. A concrete composition was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that the fine ferronickel slag powder was not used.
(비교 제조예 2)(Comparative Production Example 2)
제조예 2와 동일한 방법으로 제조하되, 페로니켈 슬래그 미분말 및 고로슬래그 미분말을 사용하지 않은 것만 다르게 하여 콘크리트 조성물을 제조하였다. A concrete composition was prepared in the same manner as in Preparation Example 2, except that the fine ferronickel slag powder and the fine blast furnace slag powder were not used.
(비교 제조예 3)(Comparative Production Example 3)
대한민국 등록특허 제10-1860503호에서 제안된 방법과 유사하게, 시멘트 13 중량부, 페로니켈 슬래그 미분말 4.5 중량부, 바텀애쉬 미분말 1.5 중량부, 가성소다 0.2 중량부, 규사 15 중량부, 석분 35 중량부, 인산염 1.0 중량부, 잔골재 35 중량부에 물을 혼합하여 콘크리트 조성물을 제조하였다. Similar to the method proposed in Korean Patent Registration No. 10-1860503, 13 parts by weight of cement, 4.5 parts by weight of ferronickel slag powder, 1.5 parts by weight of bottom ash fine powder, 0.2 parts by weight of caustic soda, 15 parts by weight of silica sand, 35 parts by weight of stone powder Parts, 1.0 parts by weight of phosphate, and 35 parts by weight of fine aggregate were mixed with water to prepare a concrete composition.
성능 평가Performance evaluation
(1) 콘크리트 조성물의 물성(1) Properties of concrete composition
상기 실시예 및 비교예에서 조성물을 이용하여 시험체를 제조하여 하기 시험 방법에 의해 물성을 측정하였다.Test bodies were prepared using the compositions in the Examples and Comparative Examples, and physical properties were measured by the following test method.
1) 응결시간 : KSF 24361) Setting time: KSF 2436
2) 휨강도 : KS F 24762) Flexural strength: KS F 2476
3) 압축강도 : KSF 24053) Compressive strength: KSF 2405
4) 부착강도 : KS F 4716 4) Adhesion strength: KS F 4716
5) 길이변화율 : KS F 2424 콘크리트의 길이 변화 시험 방법에 따라 측정하였다. 그 값은 초기 시공체의 값을 0으로 하여,"-"는 수축율을 나타내는 것이며, "+"는 팽창율을 나타내는 것이다.5) Length change rate: It was measured according to the test method of length change of KS F 2424 concrete. The value is the value of the initial construction body as 0, "-" represents the shrinkage rate, and "+" represents the expansion rate.
6) 플로우 : KS L 5220에 준하여 실시6) Flow: Conducted according to KS L 5220
그 결과를 하기 표 12에 나타내었다. The results are shown in Table 12 below.
상기 표에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 콘크리트 조성물의 경우, 비교예의 경우와 비교하여 물성이 현저하게 우수하며, 특히 압축강도 및 부착 강도가 현저히 개선된 것을 확인할 수 있다. As shown in the table above, it can be seen that the concrete composition according to the present invention has remarkably excellent physical properties compared to the case of the comparative example, and in particular, the compressive strength and adhesion strength are remarkably improved.
(2) 기타 성능 평가(2) Other performance evaluation
1) 내후성 평가1) Weatherability evaluation
ASTM G 155에 따라 400시간 측정하였다. It was measured for 400 hours according to ASTM G 155.
2) 표면 경도 평가2) Surface hardness evaluation
KS D 6711에 따라 연필경도를 측정하였다. Pencil hardness was measured according to KS D 6711.
3) 내수성 평가3) Water resistance evaluation
90℃ 열수에서 연속으로 표면 변형(균열, 블리스터 등)이 일어나는 시간을 측정하였다. The time at which surface deformation (crack, blister, etc.) occurs continuously in hot water at 90°C was measured.
상기 평가 결과를 표 13에 나타내었다. Table 13 shows the evaluation results.
상기 표 12 및 표 13의 결과로부터 본 발명에 따른 콘크리트 조성물은 내후성, 내수성, 표면경도 등의 물성도 우수하므로 콘크리트 구조물 제조시 종래 방법에 비하여 품질을 더욱 높일 수 있으며, 이에 따라 용배수관 등의 용도나 기타 용도로 프리캐스트 제품을 제조할 경우 수명을 높일 수 있을 것으로 기대된다. From the results of Table 12 and Table 13 above, the concrete composition according to the present invention has excellent physical properties such as weather resistance, water resistance, and surface hardness, so that the quality can be further improved compared to the conventional method when manufacturing a concrete structure, and accordingly, the use of water pipes, etc. B. If precast products are manufactured for other purposes, it is expected to increase the lifespan.
본 발명은 상술한 특정의 실시예에 의해 한정되지 않으며, 청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론, 그와 같은 변경은 첨부된 청구범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다. The present invention is not limited by the specific embodiments described above, and various modifications can be implemented by anyone of ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention described in the claims. However, such changes are to be construed as falling within the appended claims.
Claims (8)
시멘트 100 중량부에 대하여 페로니켈 슬래그 미분말 1~10 중량부, 고로 슬래그 미분말 1~20 중량부, 석고 0.1~10 중량부, 폴리머 1~10 중량부, 플라이애쉬 0.1~10 중량부, 실리카 흄 0.1~8 중량부, 섬유 0.5~5.0 중량부; 칼슘알루미나설파이트(CSA) 1~10 중량부; 수축저감제 0.5~2.0 중량부; 소포제 0.1~1.0 중량부; 감수제 0.1~0.5 중량부; 및 유리분말을 가공 처리한 다공성 골재 1~5 중량부;를 혼합하고 골재 및 물을 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 하며,
상기 페로니켈 슬래그 미분말은 비표면적이 3,000~8,000 cm2/g의 고밀도를 갖는 수쇄 급냉 페로니켈 슬래그 미분말을 사용하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물.
As a concrete composition comprising three components of a fine ferronickel slag powder, a blast furnace slag fine powder, and a fly ash in addition to cement as a binder for concrete,
Per 100 parts by weight of cement, ferronickel slag fine powder 1 to 10 parts by weight, blast furnace slag fine powder 1 to 20 parts by weight, gypsum 0.1 to 10 parts by weight, polymer 1 to 10 parts by weight, fly ash 0.1 to 10 parts by weight, silica fume 0.1 -8 parts by weight, 0.5-5.0 parts by weight of fiber; 1 to 10 parts by weight of calcium alumina sulfite (CSA); 0.5 to 2.0 parts by weight of a shrinkage reducing agent; 0.1 to 1.0 parts by weight of antifoam; 0.1 to 0.5 parts by weight of a water reducing agent; And 1 to 5 parts by weight of the porous aggregate processed by processing the glass powder; characterized by mixing and mixing the aggregate and water,
The ferronickel slag fine powder is a concrete composition, characterized in that the use of a water chain quenched ferronickel slag fine powder having a high density of 3,000 ~ 8,000 cm 2 /g specific surface area.
The concrete composition according to claim 1, wherein the gypsum is one or a mixture of two or more selected from natural gypsum, flue gas desulfurization gypsum, petro coke desulfurization gypsum, and coal coke desulfurization gypsum.
The concrete composition according to claim 1, wherein the fiber is at least one selected from glass fiber, steel fiber, polyester fiber, nylon fiber, polypropylene (PP) fiber, cellulose fiber, and polyethylene fiber.
The concrete composition according to claim 1, wherein the porous aggregate processed with the glass powder is obtained by applying a water-soluble resin to the pulverized glass powder by spraying, kneading it, and then firing in a kiln.
The concrete composition according to claim 6, wherein the water-soluble resin is an EVA (Ethylene vinyl acetate copolymer) resin or an acrylic resin.
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Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102272220B1 (en) * | 2020-12-04 | 2021-07-05 | 주식회사 세환건업 | Method of reinforcement of cross section of structure using polymer mortar with high heat and fast rigidity containing calcium sulfonate, calcium pomate and PBO fiber, and method seismic refractory reinforcement of structure using high-strength composite sheet made of glass fiber and aramid fiber |
| KR102279625B1 (en) * | 2020-10-28 | 2021-07-20 | 군산대학교산학협력단 | Concrete composition comprising rapid cooled furnace slag and slowly cooled furnace slag powder and concrete structures manufactured using the same |
| KR102329183B1 (en) * | 2021-07-13 | 2021-11-23 | 주식회사 포스리젠 | Surround fixing composition in the pile reclamation method using ferro-nickel slag powder and pile reclamation method using the same |
| KR102348228B1 (en) * | 2021-05-06 | 2022-01-11 | 주식회사 성광이엔텍 | Concrete composition using ferro-nickel slag powder and concrete structures manufactured using the same |
| KR102363726B1 (en) * | 2021-05-27 | 2022-02-17 | 주식회사 한강이앤씨 | Concrete mortar for repairing cross-section of concrete structure having sulfate resistance and antibacterial function and the method of repairing cross-section of concrete structure using the same |
| KR102388125B1 (en) | 2021-08-13 | 2022-04-19 | 주식회사 하이콘코리아 | Preparing Method for Eco-friendly Waterproof grout and Eco-friendly Waterproof grout of Prepare by the same |
| KR102388124B1 (en) | 2021-08-13 | 2022-04-19 | 주식회사 하이콘코리아 | Preparing Method for Eco-friendly grout and Eco-friendly grout of Prepare by the same |
| KR102388101B1 (en) * | 2021-11-16 | 2022-04-20 | 주식회사 포스리젠 | Eco-friendly repair material composition for road median using fine ferronickel slag powder, and repair and reinforcement method of road median divider using the same |
| KR102388100B1 (en) * | 2021-11-11 | 2022-04-20 | 주식회사 포스리젠 | Road pavement and repair method using eco-friendly concrete composition comprising ferro-nickel slag powder |
| KR102388102B1 (en) * | 2021-11-16 | 2022-04-20 | 주식회사 포스리젠 | Eco-friendly mortar composition for tetrapod using fine ferronickel slag powder, and manufacturing method and repair method of tetrapod using the same |
| KR102420579B1 (en) * | 2021-10-20 | 2022-07-14 | 주식회사 람트 | Concrete composition comprising ferro-nickel slag powder, furnace slag and silica fume, and concrete structures manuafactured using the same |
| KR20220169609A (en) * | 2021-06-21 | 2022-12-28 | 주식회사 지에스코 | Drainage plate containing ferronickel slag powder and drainage plate system |
| KR102485927B1 (en) * | 2022-10-24 | 2023-01-09 | 썬시멘트주식회사 | Prepartion method of low heated mixed cement using ferro-nickel slag powder and concrete composition prepared using the same |
| KR20230013214A (en) * | 2021-07-16 | 2023-01-26 | 주식회사 포스코건설 | Composition for ultra-high performance concrete using refined oil and steel by-product to secure initial strength under room temperature curing condition |
| KR102502171B1 (en) | 2022-09-07 | 2023-02-21 | 주식회사 하이콘코리아 | Preparing Method for Functional grout and Functional grout of Prepare by the same, Reclamation Method thereof |
| KR102533734B1 (en) * | 2022-12-06 | 2023-05-17 | 주식회사 브라이트랜드 | Salt resistance block |
| CN116924748A (en) * | 2023-09-19 | 2023-10-24 | 北京纽维逊建筑工程技术有限公司 | Solid waste resource recycling type permeable pavement paving material and preparation method and application thereof |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120048133A (en) * | 2010-11-05 | 2012-05-15 | 한국세라믹기술원 | Additive for cement, mortar and concrete comprising ferronickel slag |
| KR101638084B1 (en) * | 2015-02-13 | 2016-07-08 | 건설자원기술단 주식회사 | Expansion grouting materials composition using ferro-nickel slag |
| KR20190018065A (en) * | 2017-07-05 | 2019-02-21 | 주식회사 포스코건설 | Chemical-resistance enhancement concrete composition for pre-cast box culvert |
-
2020
- 2020-02-28 KR KR1020200024836A patent/KR102152603B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120048133A (en) * | 2010-11-05 | 2012-05-15 | 한국세라믹기술원 | Additive for cement, mortar and concrete comprising ferronickel slag |
| KR101638084B1 (en) * | 2015-02-13 | 2016-07-08 | 건설자원기술단 주식회사 | Expansion grouting materials composition using ferro-nickel slag |
| KR20190018065A (en) * | 2017-07-05 | 2019-02-21 | 주식회사 포스코건설 | Chemical-resistance enhancement concrete composition for pre-cast box culvert |
| KR101965958B1 (en) * | 2017-07-05 | 2019-04-04 | 주식회사 포스코건설 | Chemical-resistance enhancement concrete composition for pre-cast box culvert |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102279625B1 (en) * | 2020-10-28 | 2021-07-20 | 군산대학교산학협력단 | Concrete composition comprising rapid cooled furnace slag and slowly cooled furnace slag powder and concrete structures manufactured using the same |
| KR102272220B1 (en) * | 2020-12-04 | 2021-07-05 | 주식회사 세환건업 | Method of reinforcement of cross section of structure using polymer mortar with high heat and fast rigidity containing calcium sulfonate, calcium pomate and PBO fiber, and method seismic refractory reinforcement of structure using high-strength composite sheet made of glass fiber and aramid fiber |
| KR102348228B1 (en) * | 2021-05-06 | 2022-01-11 | 주식회사 성광이엔텍 | Concrete composition using ferro-nickel slag powder and concrete structures manufactured using the same |
| KR102363726B1 (en) * | 2021-05-27 | 2022-02-17 | 주식회사 한강이앤씨 | Concrete mortar for repairing cross-section of concrete structure having sulfate resistance and antibacterial function and the method of repairing cross-section of concrete structure using the same |
| KR20220169609A (en) * | 2021-06-21 | 2022-12-28 | 주식회사 지에스코 | Drainage plate containing ferronickel slag powder and drainage plate system |
| KR102539006B1 (en) * | 2021-06-21 | 2023-06-01 | 주식회사 호반건설 | Drainage plate containing ferronickel slag powder and drainage plate system |
| KR102329183B1 (en) * | 2021-07-13 | 2021-11-23 | 주식회사 포스리젠 | Surround fixing composition in the pile reclamation method using ferro-nickel slag powder and pile reclamation method using the same |
| KR102621798B1 (en) * | 2021-07-16 | 2024-01-08 | (주)포스코이앤씨 | Composition for ultra-high performance concrete using refined oil and steel by-product to secure initial strength under room temperature curing condition |
| KR20230013214A (en) * | 2021-07-16 | 2023-01-26 | 주식회사 포스코건설 | Composition for ultra-high performance concrete using refined oil and steel by-product to secure initial strength under room temperature curing condition |
| KR102388125B1 (en) | 2021-08-13 | 2022-04-19 | 주식회사 하이콘코리아 | Preparing Method for Eco-friendly Waterproof grout and Eco-friendly Waterproof grout of Prepare by the same |
| KR102388124B1 (en) | 2021-08-13 | 2022-04-19 | 주식회사 하이콘코리아 | Preparing Method for Eco-friendly grout and Eco-friendly grout of Prepare by the same |
| KR102420579B1 (en) * | 2021-10-20 | 2022-07-14 | 주식회사 람트 | Concrete composition comprising ferro-nickel slag powder, furnace slag and silica fume, and concrete structures manuafactured using the same |
| KR102388100B1 (en) * | 2021-11-11 | 2022-04-20 | 주식회사 포스리젠 | Road pavement and repair method using eco-friendly concrete composition comprising ferro-nickel slag powder |
| KR102388102B1 (en) * | 2021-11-16 | 2022-04-20 | 주식회사 포스리젠 | Eco-friendly mortar composition for tetrapod using fine ferronickel slag powder, and manufacturing method and repair method of tetrapod using the same |
| KR102388101B1 (en) * | 2021-11-16 | 2022-04-20 | 주식회사 포스리젠 | Eco-friendly repair material composition for road median using fine ferronickel slag powder, and repair and reinforcement method of road median divider using the same |
| KR102502171B1 (en) | 2022-09-07 | 2023-02-21 | 주식회사 하이콘코리아 | Preparing Method for Functional grout and Functional grout of Prepare by the same, Reclamation Method thereof |
| KR102485927B1 (en) * | 2022-10-24 | 2023-01-09 | 썬시멘트주식회사 | Prepartion method of low heated mixed cement using ferro-nickel slag powder and concrete composition prepared using the same |
| KR102533734B1 (en) * | 2022-12-06 | 2023-05-17 | 주식회사 브라이트랜드 | Salt resistance block |
| CN116924748A (en) * | 2023-09-19 | 2023-10-24 | 北京纽维逊建筑工程技术有限公司 | Solid waste resource recycling type permeable pavement paving material and preparation method and application thereof |
| CN116924748B (en) * | 2023-09-19 | 2024-01-26 | 北京纽维逊建筑工程技术有限公司 | Solid waste resource recycling type permeable pavement paving material and preparation method and application thereof |
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