KR102260810B1 - Mid to longterm strength-enhancing accelerator composition for shotcrete - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a strength-enhancing accelerator composition to be mixed with shotcrete, wherein the strength-enhancing accelerator composition is formed by mixing a rapid hardening agent in which calcium aluminate, metakaolin, and aluminum sulfate are mixed, a calcium sulfoaluminate expanding agent, a cellulose-based thickener, blast furnace slag, and a silica fume composite enhancer. According to the present invention, a strength-enhancing characteristic which is an essential characteristic basically required for shotcrete is not degraded, and degradation of medium and long term strength, which is a continuous side effect of an existing strength-enhancing accelerator for shotcrete, can be drastically reduced.

Description

중장기 강도 증대형 숏크리트용 급결제 조성물{MID TO LONGTERM STRENGTH-ENHANCING ACCELERATOR COMPOSITION FOR SHOTCRETE}A quick-setting composition for medium to long-term strength-increasing shotcrete {MID TO LONGTERM STRENGTH-ENHANCING ACCELERATOR COMPOSITION FOR SHOTCRETE}

본 발명은 숏크리트(Shotcrete)에 혼합되는 급결제 조성물에 관한 것으로, 칼슘알루미네이트, 메타카올린 및 황산알루미늄이 혼합된 속경제와, 칼슘설포알루미네이트 팽창제와, 셀룰로오스계 증점제와, 고로슬래그 및 실리카흄 복합 증강제가 혼합되어 구성되는 것이다.The present invention relates to a quick-setting composition to be mixed with shotcrete, and a quick-setting agent in which calcium aluminate, metakaolin and aluminum sulfate are mixed, a calcium sulfoaluminate expanding agent, a cellulose-based thickener, a blast furnace slag and silica fume complex It is composed of a mixture of enhancers.

숏크리트는 터널 내부 또는 급경사 사면 등의 시공면에 유동상 콘크리트를 고압으로 분사하여 타설하는 콘크리트로서, 터널 굴착면에 대한 지보공(支保工) 또는 급경사 사면에 대한 보호공으로서 활용되며, 관련 종래기술로는 특허 제1431575호 등을 들 수 있다.Shotcrete is concrete that is poured by spraying fluidized concrete at high pressure on the construction surface, such as inside a tunnel or on a steep slope, and is used as a support hole for the tunnel excavation surface or a protection hole for a steep slope. Patent No. 1431575 may be mentioned.

숏크리트는 통상의 콘크리트와 같이 시멘트, 골재 및 물이 배합되어 유동상 콘크리트가 조제되되, 유동상 콘크리트를 분사장치를 통하여 압송하고 시공면에 분사하기 직전 급결제를 추가 투입하여 신속한 경화 및 강도 발현을 유도하는 방식으로 시공된다.As for shotcrete, fluidized concrete is prepared by mixing cement, aggregate, and water just like conventional concrete. However, the fluidized concrete is pumped through a spraying device and a rapid setting agent is added immediately before spraying on the construction surface to achieve rapid hardening and strength development. constructed in a guided manner.

이러한 숏크리트는 특유의 시공 여건 및 소요 성능을 만족하기 위하여 전술한 급결제에 다양한 기능성 제제가 첨가되는데, 급결제의 급결 작용으로 인하여 초래되는 숏크리트 경화체의 수축 및 균열 형성을 억제하기 위한 팽창제와 초기 강도 확보 등의 목적으로 다양한 혼화재가 첨가될 수 있다.In such shotcrete, various functional agents are added to the above-mentioned rapid setting agent in order to satisfy the specific construction conditions and required performance. An expanding agent and initial strength to suppress the shrinkage and crack formation of the hardened shotcrete caused by the rapid setting action of the rapid setting agent Various admixtures may be added for the purpose of securing.

특히, 숏크리트는 분사장치내 압송 배관을 통하여 원활하게 이송될 필요가 있을 뿐 아니라, 터널 굴착면 등 불규칙한 시공면 및 사전 배근된 복잡한 타설 공간에 신속하고 조밀하게 침투될 필요가 있으므로, 전술한 급결성과 함께 상당한 유동성 역시 요구되는 바, 급결제 투입전 최소 배합시 다량의 공기연행제가 투입된다.In particular, shotcrete not only needs to be smoothly transported through the pressure-feeding pipe in the injection device, but also needs to quickly and densely penetrate into irregular construction surfaces such as tunnel excavation surfaces and complex pouring spaces pre-arranged. In addition, considerable fluidity is also required, so a large amount of air entraining agent is added at the time of minimum mixing before adding quick setting.

이렇듯, 숏크리트는 신속한 경화 및 초기 강도 발현과 충분한 유동성 확보가 요구되는 복잡한 요건을 만족할 필요가 있는 바, 다양한 첨가제가 적용되고 있으며, 이로써 속경성 및 시공성 등 숏크리트의 기본적 성능은 개선되고 있으나, 타설 후 양생이 진행되거나, 양생이 완료된 후 지속적으로 증진 내지 유지되는 중장기 강도는 여타의 콘크리트와 대비하여 현격한 미비점을 나타내는 실정이다.As such, shotcrete needs to satisfy complex requirements that require rapid hardening, initial strength development, and sufficient fluidity. Various additives are applied. As a result, the basic performance of shotcrete, such as rapid hardening and workability, is improved, but after pouring, The medium-to-long-term strength that is continuously increased or maintained after curing is in progress or curing is completed is a situation in which the strength is markedly deficient compared to other concrete.

그럼에도 불구하고, 터널 및 급경사 사면 등, 임시 구조물 또는 영구 구조물을 막론한 지보공 및 보호공 구축의 시급성이 상존하는 현장 여건상 숏크리트의 중장기 강도에 대한 관심은 미미하였으며, 이들 터널 및 급경사 사면 관련 공사가 숏크리트의 주요 수요처인 바, 숏크리트의 중장기 강도 향상을 위한 기술 개발 시도 역시 미미한 실정이다.Nevertheless, interest in the mid- to long-term strength of shotcrete was negligible due to the urgency of constructing support and protection works for both temporary and permanent structures, such as tunnels and steep slopes, As it is a major consumer of , attempts to develop technology to improve the mid- to long-term strength of shotcrete are also insignificant.

그러나, 터널 또는 급경사 사면 등의 공사에 있어서, 요구되는 시공 정밀도가 향상되고, 구조적 성능은 유지하면서도 지보공 또는 보호공의 간소화가 지속적으로 요구됨에 따라, 숏크리트 구조물의 중장기 강도 향상 및 영구 구조물로서의 활용 수요가 지속적으로 증대되고 있다.However, in the construction of tunnels or steep slopes, the required construction precision is improved, and as the simplification of support or protection work is continuously required while maintaining structural performance, the medium- and long-term strength improvement of the shotcrete structure and its use as a permanent structure are demanded. is continuously increasing.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 숏크리트용 급결제 조성물로서, 칼슘알루미네이트, 메타카올린 및 황산알루미늄이 혼합된 속경제와, 속경제 중량의 10%인 중량의 팽창제와, 속경제 중량의 5%인 중량의 증점제와, 속경제 중량의 5%인 중량의 증강제가 혼합되어 급결제가 구성되되, 상기 팽창제는 칼슘설포알루미네이트이고, 상기 증점제는 셀룰로오스계 증점제이며, 상기 증강제는 고로슬래그 및 실리카흄이 혼합되어 구성되는 중장기 강도 증대형 숏크리트용 급결제 조성물에 있어서, 급결제에는 상기 속경제 중량의 0.2%인 중량의 스테아르산칼슘이 소포제로서 첨가됨을 특징으로 하는 중장기 강도 증대형 숏크리트용 급결제 조성물이다.The present invention was devised in view of the above problems, and as a quick-setting composition for shotcrete, a quick-setting agent in which calcium aluminate, metakaolin and aluminum sulfate are mixed, an expanding agent having a weight of 10% of the weight of the quick-setting agent, and a quick-setting agent A thickener by weight of 5% of the weight and an enhancer by weight of 5% by weight of the fast economy are mixed to form a quick setting agent, wherein the expanding agent is calcium sulfoaluminate, the thickener is a cellulose-based thickener, and the enhancer is a blast furnace In the mid- to long-term strength-increasing type shotcrete quick-setting composition comprising a mixture of slag and silica fume, calcium stearate of 0.2% of the weight of the quick-setting agent is added as an antifoaming agent to the rapid setting agent for medium- and long-term strength increasing type shotcrete It is a quick-setting composition.

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본 발명을 통하여 숏크리트에 기본적으로 요구되는 필수 특성인 급결성(急結性)의 저하를 초래하지 않으면서도 종래 숏크리트용 급결제의 고질적인 부작용이었던 중장기 강도 저하를 획기적으로 저감할 수 있다.Through the present invention, it is possible to remarkably reduce the mid-to-long-term strength decrease, which is a chronic side effect of the conventional quick-setting for shotcrete, without causing a decrease in quick-setting property, which is an essential characteristic required for shotcrete.

숏크리트의 급결성 유지를 통하여 단기 즉각 지보공(支保工)으로서의 숏크리트의 성능을 안정적으로 확보함과 동시에, 숏크리트의 중장기 강도 향상을 통하여 현장 임시 지보공의 가용 수명을 연장함으로써 터널 등 시공 대상 구조물의 시공성 및 작업성을 확보할 수 있을 뿐 아니라, 숏크리트 경화체의 영구 구조물 내지 보강 구조물로서의 활용이 가능하며, 이로써 당해 구조물의 시공상 효율적인 공정관리가 가능하고, 완성된 구조물의 구조적 안정성 및 내구성을 제고할 수 있다.By maintaining the quick-setting properties of the shotcrete, the performance of the shotcrete as a short-term immediate support is stably secured, and at the same time, the workability of the construction target structures such as tunnels and the Not only can workability be secured, but the shotcrete hardened body can be used as a permanent structure or a reinforcing structure, thereby enabling efficient process management for the construction of the structure and improving the structural stability and durability of the finished structure. .

도 1은 본 발명 적용 숏크리트의 재령별 압축강도
도 2는 본 발명의 소포제 적용 숏크리트의 소포제 함량별 압축강도
1 is a view showing the compressive strength of shotcrete applied to the present invention by age;
Figure 2 shows the compressive strength of the antifoaming agent applied shotcrete according to the antifoaming agent content of the present invention;

본 발명의 상세한 구성 및 각 구성의 작용을 설명하면 다음과 같다.The detailed configuration of the present invention and the operation of each configuration will be described as follows.

본 발명의 급결제 조성물은 숏크리트에 급결성을 부여하는 속경제와, 속경제의 급결 작용으로 인하여 초래될 수 있는 수축 작용을 억제하는 팽창제와, 숏크리트 혼합물의 점성을 확보하여 재료분리를 억제하는 증점제와, 숏크리트 경화체의 중장기 강도를 고양하는 증강제로 구성된다.The quick-setting composition of the present invention includes a quick-setting agent that imparts quick-setting properties to shotcrete, an expanding agent that suppresses shrinkage that may be caused by the quick-setting action of the quick-setting agent, and a thickener that prevents material separation by securing the viscosity of the shotcrete mixture and an enhancer that enhances the medium and long-term strength of the shotcrete hardened body.

또한, 숏크리트의 유동성 증대를 위하여 첨가되는 공기연행제 또는 상기 증점제로 인하여 유발될 수 있는 기포를 제거하는 소포제가 첨가될 수 있다.In addition, an air entraining agent added to increase the fluidity of the shotcrete or an antifoaming agent for removing bubbles that may be caused by the thickener may be added.

속경제는 본 발명 급결제의 구성 성분 중 대부분을 차지하는 요소이며, 숏크리트용 급결제의 기본 기능인 급결성을 부여하게 되는데, 본 발명에 있어서 속경제는 기본적으로 알루미늄화합물이 함유된 미분말로서, 삼산화알루미늄 기반 분말 제제와 황산알루미늄이 혼합되어 구성된다.The quick-setting agent is a factor that accounts for most of the components of the quick-setting agent of the present invention, and gives quick-setting properties, which is a basic function of the quick-setting agent for shotcrete. In the present invention, the quick-setting agent is basically a fine powder containing an aluminum compound, aluminum trioxide It is composed of a mixture of the base powder formulation and aluminum sulfate.

우선 본 발명 급결제의 속경제 구성 요소 중 삼산화알루미늄 기반 분말 제제는 칼슘알루미네이트(Calcium Aluminate)와 메타카올린(Metakaolin)으로 구성되는데, 칼슘알루미네이트는 산화칼슘과 삼산화알루미늄으로 이루어진 광물로서 포틀랜드 시멘트와 혼합시 신속하게 수화경화체(水和硬化體)를 형성하면서 급결되는 특성을 가지며, 메타카올린 역시 삼산화알루미늄이 함유된 미분말상의 점토계 광물로서, 비정질 실리카(amorphous silica) 및 삼산화알루미늄 등으로 구성되어 시멘트의 경화 촉진을 수행한다.First, among the quick-setting components of the present invention, the aluminum trioxide-based powder formulation is composed of calcium aluminate and metakaolin. Calcium aluminate is a mineral composed of calcium oxide and aluminum trioxide, and is It has the property of rapidly setting while forming a hydrated hardening body when mixed. Metakaolin is also a finely powdered clay mineral containing aluminum trioxide. It is composed of amorphous silica and aluminum trioxide. to accelerate the curing of

특히, 숏크리트와의 혼합시 메타카올린의 주성분인 비정질 실리카가 용해되면서 숏크리트내 시멘트의 반응이 촉진됨과 동시에, 실리카가 시멘트내 수산화칼슘과 반응함에 따라 미세 섬유상의 칼슘실리케이트하이드레이트(calcium silicate hydrate)가 형성되어 숏크리트내 공극이 충전됨으로써, 숏크리트의 초기 강도를 증진함은 물론 경화된 숏크리트의 조직을 치밀화하여 중장기 강도 역시 증대하게 된다.In particular, when mixed with shotcrete, amorphous silica, the main component of metakaolin, is dissolved, and the reaction of cement in shotcrete is accelerated. At the same time, as silica reacts with calcium hydroxide in cement, calcium silicate hydrate in fine fibers is formed. By filling the pores in the shotcrete, the initial strength of the shotcrete is improved, and the medium and long-term strength is also increased by densifying the structure of the hardened shotcrete.

즉, 본 발명 급결제 중 속경제를 구성하는 삼산화알루미늄 기반 분말 제제인 칼슘알루미네이트와 메타카올린은 각각이 시멘트의 경화를 촉진하는 기능을 개별적으로 수행함과 동시에, 속경성은 우수하지만 장기 강도의 저하를 초래할 수 있는 칼슘알루미네이트의 특성을 메타카올린이 보완하는 방식으로 작용하게 되는 것이다.That is, calcium aluminate and metakaolin, which are aluminum trioxide-based powder formulations constituting the rapid setting agent of the present invention, each individually perform the function of accelerating the hardening of cement, and at the same time have excellent fast setting properties, but lower long-term strength Metakaolin works in a way that complements the properties of calcium aluminate that can cause

일반적으로 단일 제제 내지 단일 제재 주도형 속경제에 있어서는 초기 강도가 조기 발현되는 제제의 경우 장기 강도가 부족하고, 장기 강도가 우수한 제제의 경우 초기 강도가 상대적으로 부족한 양상을 가지는 것이 통설이라 할 수 있는데, 본 발명은 속경제로서 다종의 제제가 혼합되는 바, 상기와 같은 통설이 가감없이 적용될 수는 없다.In general, in the case of a single agent or single agent-driven rapid economy, it is a common belief that a formulation with an early expression of strength lacks long-term strength, and a formulation with excellent long-term strength has a relatively insufficient initial strength. In the present invention, as a fast economy, a variety of formulations are mixed, and the conventional wisdom as described above cannot be applied without modification.

따라서, 상기와 같이 초기 강도와 장기적 강도 증진을 각각 칼슘알루미네이트 및 메타카올린이 분담하는 기본 기전(機轉)을 설정하였다 하여, 각 구성 요소의 함량이 당초 계획된 기능을 정량적이고 선형적으로 수행하는 것으로 단정할 수는 없다.Therefore, as described above, even if the basic mechanism by which calcium aluminate and metakaolin share the initial strength and long-term strength enhancement, respectively, was established, the content of each component performs the originally planned function quantitatively and linearly. It cannot be determined that

또한, 본 발명 급결제 중 속경제의 구성 성분인 황산알루미늄 역시 에트린자이트(Ettringite) 형성을 촉진하여 시멘트의 경화를 가속하는 특성을 가진 것으로, 특히 후술할 슬래그의 알칼리 자극제로서의 기능을 겸비하게 된다.In addition, aluminum sulfate, which is a component of the quick-setting agent of the present invention, also has the property of accelerating the hardening of cement by accelerating the formation of ettringite. In particular, it has a function as an alkali stimulant for slag, which will be described later. do.

다만, 황산알루미늄의 첨가로 인하여 미미하나마 숏크리트의 경화 및 구조체로서의 사용 과정에서 황산염 환경의 조성이 초래될 수 있고, 이는 당해 숏크리트 구조물의 내구성에 악영향을 미칠 수 있는데, 황산염 환경하 내구성 확보를 목적으로 개발된 바 있는 칼슘알루미네이트 시멘트의 예에서와 같이, 본 발명 급결제 중 속경제의 주 성분이라 할 수 있는 칼슘알루미네이트를 통하여 본 발명 적용 숏크리트 구조물의 대(對) 황산염 내화학성을 충분히 확보할 수 있다.However, due to the addition of aluminum sulfate, the composition of a sulfate environment may be caused in the process of curing and using the shotcrete as a structure, although slightly, this may adversely affect the durability of the shotcrete structure. For the purpose of securing durability in a sulfate environment As in the case of calcium aluminate cement that has been developed, calcium aluminate, which can be said to be the main component of rapid economics among the rapid setting agents of the present invention, can sufficiently secure the chemical resistance to sulfate of the shotcrete structure to which the present invention is applied. can

결국, 본 발명 급결제의 속경제를 구성하는 칼슘알루미네이트, 메타카올린 및 황산알루미늄은 개별적인 경화 촉진 작용은 물론, 장단기 강도 발현 및 내구성 확보에 있어서 상호 보완적인 기능을 수행하는 것으로, 칼슘알루미네이트가 우수한 속경성을 발현하되, 메타카올린은 조직 치밀화와 동시에 칼슘알루미네이트의 장기 강도 부족을 보완하며, 황산알루미늄이 후술할 슬래그의 장기 강도 발현을 유도하되, 칼슘알루미네이트는 황산알루미늄으로 인하여 초래될 수 있는 내화학성 저하를 방지하는 방식으로, 각 구성 요소의 작용이 유기적으로 복합되어 급결성 및 초기 강도 발현은 물론 장기 강도 및 내구성 확보 측면에서 최적의 기능을 수행하게 된다.After all, calcium aluminate, metakaolin, and aluminum sulfate, which constitute the quick-setting agent of the present invention, not only promote individual curing, but also perform complementary functions in long-term strength expression and durability assurance. Exhibits excellent fast setting, but metakaolin compensates for the lack of long-term strength of calcium aluminate at the same time as tissue densification, and aluminum sulfate induces long-term strength expression of slag, which will be described later, but calcium aluminate may be caused by aluminum sulfate. In a way to prevent deterioration of chemical resistance, the action of each component is organically combined to perform an optimal function in terms of quick-setting and initial strength expression as well as securing long-term strength and durability.

한편, 숏크리트의 급결과정에서 과도한 수축이 발생될 경우 분사된 숏크리트의 탈락 또는 숏크리트 경화체의 균열이 초래되는 바, 상기와 같은 속경제의 급결 작용으로 인하여 초래될 수 있는 수축 작용을 억제하기 위하여, 팽창제를 혼입할 필요가 있으며, 본 발명에서는 팽창제로서 칼슘설포알루미네이트(Calcium Sulfo Aluminate)를 적용한다.On the other hand, if excessive shrinkage occurs in the rapid process of shotcrete, drop-off of the sprayed shotcrete or cracks in the hardened shotcrete result. In order to suppress the shrinkage action that may be caused by the quick-setting action of the rapid economy as described above, It is necessary to incorporate a swelling agent, and in the present invention, calcium sulfoaluminate is applied as a swelling agent.

칼슘설포알루미네이트는 그 자체로서 수화경화체를 형성할 뿐 아니라, 반응과정에서 팽창효과를 발휘하여 경화시 수반되는 수축 현상을 보상함으로써, 숏크리트의 과도한 수축으로 인한 탈락 현상 및 균열 발생을 억제하게 된다.Calcium sulfoaluminate not only forms a hydration hardening body by itself, but also exerts an expansion effect in the reaction process to compensate for the shrinkage accompanying hardening, thereby suppressing the drop-off phenomenon and cracking caused by excessive shrinkage of the shotcrete.

또한, 본 발명에서는 전술한 바와 같이 속경제 구성 요소의 유기적 복합 및 상호 보완 작용을 통한 중장기 강도 확보와 더불어, 숏크리트 구조체의 물리적 조직 구성의 개선을 통한 중장기 강도 고양 효과를 도모한다.In addition, in the present invention, as described above, in addition to securing mid-to-long-term strength through the organic complex and mutually complementary action of quick-economy components, the medium-to-long-term strength enhancing effect is achieved through improvement of the physical structure of the shotcrete structure.

즉, 전술한 속경제 및 팽창제를 주요 구성으로 하는 본 발명 급결제 조성물에 증점제, 증강제 및 소포제를 첨가함으로써, 숏크리트 경화 구조체의 조직 특성을 개선함과 동시에, 중장기적인 강도 증진을 유도하는 것이다.That is, by adding a thickener, an enhancer, and an antifoaming agent to the rapid setting agent of the present invention having the above-described rapid economy and expanding agent as main components, the structural properties of the cured shotcrete structure are improved, and at the same time, strength enhancement in the medium to long term is induced.

우선, 급결제에 첨가되는 증점제는 숏크리트의 분사장치내 압송과정에서의 유동성, 취급 편의성 및 분사면에서의 확산성 등을 훼손하지 않는 범위 내에서, 숏크리트 혼합물에 점성을 부여함으로써 골재의 편중 및 재료분리를 방지하는 것으로, 본 발명에서는 미세 분말상의 셀룰로오스계 제제를 적용한다.First of all, the thickener added to the quick setting agent gives viscosity to the shotcrete mixture within the range that does not impair fluidity, handling convenience, and diffusivity on the spraying surface during the pressure feeding process in the injection device of shotcrete, thereby reducing the concentration of aggregates and materials. To prevent separation, in the present invention, a fine powdered cellulose-based preparation is applied.

이러한 본 발명의 셀룰로오스계 증점제로는 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC, Hydroxy Propyl Methyl Cellulose), 메틸에틸하이드록시에틸셀룰로오스(MEHEC, Methyl Ethyl Hydroxy Ethyl Cellulose) 또는 이들이 혼합된 분말이 적용된다.As the cellulosic thickener of the present invention, hydroxypropylmethylcellulose (HPMC, Hydroxy Propyl Methyl Cellulose), methylethylhydroxyethylcellulose (MEHEC, Methyl Ethyl Hydroxy Ethyl Cellulose), or a mixture thereof is applied.

이들 하이드록시프로필메틸셀룰로오스 및 메틸에틸하이드록시에틸셀룰로오스는 보존성 및 안정성이 우수한 분말 제제로서, 숏크리트에 함유된 물에 균일하게 분산될 수 있으며, 부반응을 초래하지 않으면서도 안정적인 증점 효과를 발현하게 된다.These hydroxypropylmethylcellulose and methylethylhydroxyethylcellulose are powder formulations with excellent preservation and stability, and can be uniformly dispersed in the water contained in shotcrete, and exhibit a stable thickening effect without causing side reactions.

다만, 이들 셀룰로오스계 증점제를 적용함에 따라 기포가 발생되어 숏크리트 경화체 조직내 미세 공동(空洞)을 형성할 수 있으나, 이는 후술할 소포제를 첨가함으로써 효과적으로 억제할 수 있다.However, when these cellulose-based thickeners are applied, bubbles may be generated to form fine cavities in the shotcrete hardened body tissue, but this can be effectively suppressed by adding an antifoaming agent, which will be described later.

또한, 본 발명에서는 숏크리트 경화체의 중장기 강도를 보완하기 위하여, 물리적 조직 구조의 치밀화와 동시에 장기간 경화 반응을 지속하는 구성으로서, 분말상의 증강제를 첨가하는데, 증강제로는 고로슬래그 미분말 및 실리카흄이 적용된다.In addition, in the present invention, in order to supplement the medium and long-term strength of the hardened shotcrete, a powdery enhancer is added as a configuration that maintains a long-term hardening reaction at the same time as the densification of the physical tissue structure. As the enhancer, fine blast furnace slag powder and silica fume are applied.

고로슬래그는 용광로인 고로에서 철광석으로부터 선철을 분리하는 과정에서 발생되는 부산물로서, 이산화규소, 삼산화알루미늄, 산화칼슘 및 산화마그네슘이 주 성분이며, 이산화규소와 삼산화알루미늄은 산기를 산화칼슘과 산화마그네슘은 염기를 띄고 있는 유리질의 칼슘 알루미노실리케이트이다.Blast furnace slag is a by-product generated in the process of separating pig iron from iron ore in a blast furnace, which is a blast furnace. Its main components are silicon dioxide, aluminum trioxide, calcium oxide, and magnesium oxide. It is a glassy calcium aluminosilicate with a base.

이러한 고로슬래그 역시 시멘트와 같은 경화 작용을 수행하게 되는데, 물과 접촉하는 즉시 수화반응을 일으키는 시멘트 클링커 광물과 달리 고로슬래그는 물과 접촉하더라도 즉각적인 수경성을 나타내지는 않으나, 소량이라도 알칼리 자극제가 첨가되면 현저한 수경성을 나타내는 잠재수경성을 가진다.Blast furnace slag also performs the same hardening action as cement. Unlike cement clinker mineral, which undergoes a hydration reaction immediately upon contact with water, blast furnace slag does not show immediate hydraulic property even when in contact with water. It has latent hydraulic properties indicating hydraulic properties.

특히, 이러한 잠재수경성 고로슬래그는 알칼리 자극제에 의한 알칼리 분위기 조성 이후에는 지속적인 알칼리 자극제의 공급 없이도 수경성을 나타낼 뿐 아니라 수화반응을 장기간 지속하는 특성을 가지는 바, 장기간에 걸쳐 경화체의 강도를 점증시키게 된다.In particular, such latent hydraulic blast furnace slag not only exhibits hydraulic properties without continuous supply of an alkali stimulant after the alkali atmosphere is created by the alkali stimulant, but also has a characteristic of sustaining a hydration reaction for a long time, thereby increasing the strength of the hardened body over a long period of time.

따라서, 본 발명 급결제에 고로슬래그를 적용함으로써, 숏크리트 경화체의 중장기 강도가 지속적으로 증대될 수 있고, 이러한 화학적 보강성 뿐 아니라, 고로슬래그 미분말 특유의 분산성을 통하여 경화 전후를 막론한 숏크리트내 원활하고 균일한 확산이 가능하므로, 숏크리트 경화체의 조직 치밀성 역시 향상시킬 수 있으며, 이로써 화학적 보강 및 물리적 보강 효과를 일거에 획득할 수 있다.Therefore, by applying the blast furnace slag to the quick setting agent of the present invention, the medium and long-term strength of the shotcrete hardened body can be continuously increased, and through this chemical reinforcing property, as well as the unique dispersibility of the blast furnace slag fine powder, Since uniform diffusion is possible, the tissue compactness of the hardened shotcrete body can also be improved, so that chemical reinforcement and physical reinforcement effects can be obtained at once.

한편, 본 발명에 있어서 고로슬래그의 알칼리 자극제로는 전술한 속경제 구성 요소인 황산알루미늄이 적용될 수 있는 바, 별도의 알칼리 자극제를 첨가할 필요가 없으며, 따라서 본 발명 급결제에서는 황산알루미늄이 속경제로서 거동함과 동시에 고로슬래그의 잠재수경성 자극제로도 거동하게 된다.On the other hand, in the present invention, as the alkali stimulator of the blast furnace slag, aluminum sulfate, which is a component of the rapid economy, can be applied. Therefore, there is no need to add a separate alkali stimulant, and therefore, in the rapid setting agent of the present invention, aluminum sulfate is At the same time, it behaves as a latent hydraulic stimulant of blast furnace slag.

고로슬래그와 함께 본 발명 급결제의 증강제로 적용되는 실리카흄(Silica fume)은 페로실리콘(Ferrosilicon) 등의 생산시 전기로에서 가스 형태로 발생된 후 포집되는 부산물로서 일종의 고순도 미분상(微粉狀) 비정질 실리카이며, 시멘트 수화반응에 동반되는 포졸란(Pozzolan) 반응을 통하여 경화체를 형성하고, 시멘트 입자에 비하여 월등하게 미세한 입자 특성을 가지는 바, 숏크리트를 비롯한 콘크리트내 자유수에 의하여 형성되는 공극을 충전하여 치밀한 구조를 형성한다.Silica fume, which is applied as an enhancer of the present invention together with blast furnace slag, is a by-product that is generated in the form of gas in an electric furnace during the production of ferrosilicon, etc. and then collected as a kind of high-purity fine powder amorphous. Silica, which forms a hardened body through the pozzolan reaction accompanying the cement hydration reaction, and has fine particle properties superior to that of cement particles, fills the pores formed by free water in concrete including shotcrete form a structure

특히, 실리카흄은 미분상(微粉狀)에서 유래되는 특유의 침투 내지 확산성을 통하여 미세한 공극을 폐합함으로써 경화 전후를 막론한 숏크리트에 고도의 수밀성, 용탈(溶脫) 저항성 및 수중 불분리성을 부여하게되며, 이러한 용탈 저항성 및 수중 불분리성은 숏크리트 경화체의 중장기 강도 증진 뿐 아니라, 시공 및 양생과정에서의 지하수 오염 및 토양 오염을 비롯한 환경오염을 저감하는 효과도 발현하게 된다.In particular, silica fume provides high watertightness, leaching resistance and water inseparability to shotcrete before and after curing by closing fine pores through the unique permeability and diffusivity derived from the fine powder phase. The leaching resistance and inseparability in water not only enhance the medium and long-term strength of the shotcrete hardened body, but also reduce environmental pollution including groundwater contamination and soil contamination during construction and curing processes.

또한, 실리카흄의 포졸란 반응은 전술한 고로슬래그의 잠재수경성 기반 수화반응과 달리 자극제의 개입 없이 독자 수행되는 것으로, 숏크리트의 타설과 동시에 수행되는 바, 중장기 강도 증진과 더불어 속경 및 초기 강도 발현에도 기여하게 되며, 타설 초기 입자간 공극내 자유수와 활발하게 반응하면서 밀실(密實)한 조직의 고형체를 형성하게 되는 바, 숏크리트의 용탈 저항성 및 수중 불분리성을 획기적으로 제고할 수 있으며, 이로써 지하수 용출(湧出) 지대 또는 침수 지대 등 수중공사 내지 준(準) 수중공사 조건에서도 안정적이고 신속한 시공이 가능하다.In addition, the pozzolan reaction of silica fume is independently performed without the intervention of an irritant, unlike the latent hydraulic-based hydration reaction of blast furnace slag, and is performed simultaneously with the pouring of shotcrete. In the initial stage of pouring, it actively reacts with free water in the inter-particle voids to form a tightly closed solid body, which can dramatically improve the leaching resistance and inseparability of shotcrete in water, thereby leaching groundwater. Stable and rapid construction is possible even in underwater or semi-underwater construction conditions such as flooded areas or flooded areas.

한편, 전술한 바와 같이, 본 발명의 급결제 구성 요소 중 증점제는 숏크리트와의 혼합시 기포를 형성할 수 있는 바, 본 발명에서는 미량의 소포제를 첨가하여 기포를 억제하고 숏크리트 경화체 조직의 치밀성을 확보하게 되는데, 이러한 소포제로는 보관 및 취급이 용이하고 부반응 등 화학적 측면에서 안정적이며, 칼슘염으로서 시멘트를 비롯한 숏크리트의 구성 성분과의 혼화가 용이한 스테아르산칼슘을 적용한다.On the other hand, as described above, the thickener among the quick-setting components of the present invention can form bubbles when mixed with shotcrete. In the present invention, a trace amount of an antifoaming agent is added to suppress bubbles and secure the compactness of the shotcrete hardened body. As such an antifoaming agent, calcium stearate, which is easy to store and handle, is stable in chemical aspects such as side reactions, and is easily miscible with the components of shotcrete including cement, is applied as a calcium salt.

이러한 본 발명의 소포제는 타 구성 요소에 비하여 상대적으로 미량을 혼합하여도 충분한 효과를 발현할 수 있으며, 전술한 증점제에 의한 기포 생성을 억제할 뿐 아니라, 숏크리트의 압송, 분사 및 타설 초기에 요구되는 고도의 유동성을 발현하기 위하여 숏크리트의 최초 배합시 일반적으로 혼입되는 공기연행제로 인하여 초래되는 중장기 강도 저하도 효과적으로 제어할 수 있다.The antifoaming agent of the present invention can express a sufficient effect even when a relatively small amount is mixed compared to other components, and it not only suppresses the bubble generation by the above-described thickener, but also is required at the initial stage of pressurization, spraying and pouring of shotcrete. In order to express a high degree of fluidity, it is also possible to effectively control the mid- to long-term strength reduction caused by the air entraining agent that is generally mixed during the initial mixing of shotcrete.

즉, 분사장치의 압송 배관을 경유하여 고압으로 분사된 후, 불규칙한 시공면 또는 사전 배근된 보강재 사이를 중력 방향에 관계없이 다양한 방향으로 침투하여야 하는 숏크리트의 작업 특성상 고도의 유동성을 부여하기 위하여 공기연행제를 적용하는 것이 일반적인 바, 이로 인하여 형성된 기포가 숏크리트의 경화 이후에도 잔존하면서 숏크리트 경화체의 조직 치밀성 및 중장기 강도를 잠식할 수 밖에 없는데, 본 발명에서는 스테아르산칼슘을 소포제로 첨가함으로써, 증점제로 인하여 발생될 수 있는 부작용 뿐 아니라 공기연행제로 인한 부작용을 일거에 해소할 수 있는 것이다.That is, air entrainment in order to provide high fluidity due to the nature of the work of shotcrete, which must penetrate in various directions regardless of the direction of gravity between irregular construction surfaces or pre-reinforced reinforcement after being sprayed at high pressure via the pressure feeding pipe of the injection device. Since it is common to apply an agent, the bubbles formed thereby remain even after curing of the shotcrete and have no choice but to erode the tissue compactness and mid-to-long-term strength of the hardened shotcrete. In the present invention, calcium stearate is added as an antifoaming agent, which is Not only the possible side effects, but also the side effects caused by the air entrainment agent can be eliminated at once.

특히, 스테아르산칼슘에 의한 소포 작용은 급격하게 진행되는 것이 아니라 양생과정 전반에서 점진적이고 지속적으로 진행되는 바, 숏크리트의 압송, 분사 및 타설 초기 요구되는 유동성에 대한 즉각적이고 심각한 저하를 초래하지는 않으며, 스테아르산칼슘은 상당한 윤활 효과를 발현하는 바, 소포 작용으로 인한 숏크리트의 유동성 저하를 보상할 수 있어, 숏크리트에 요구되는 작업성 및 침투성의 안정적인 유지가 가능하다.In particular, the defoaming action by calcium stearate does not proceed rapidly, but progresses gradually and continuously throughout the curing process, so it does not cause an immediate and serious decrease in the fluidity required at the initial stage of press-feeding, spraying and pouring of shotcrete. Since calcium stearate exhibits a significant lubricating effect, it is possible to compensate for the decrease in the fluidity of shotcrete due to the defoaming action, so that it is possible to stably maintain workability and permeability required for shotcrete.

이렇듯, 본 발명의 급결제는 다종의 급결성 광물이 복합된 속경제와, 속경제로 인한 수축을 보상하는 팽창제와, 재료분리를 억제하는 증점제와, 장기 지속 응결 반응 및 조직 치밀화를 수행하는 증강제와, 조직내 기포를 제거하는 소포제로 구성되는데, 본 발명에서는 이들 구성 요소가 단순 혼합되는 것이 아니라, 각각의 작용을 상호 보완할 수 있도록 유기적으로 복합된다.As such, the quick setting agent of the present invention is a fast-setting agent in which various kinds of quick-setting minerals are combined, an expanding agent that compensates for the contraction caused by the quick-setting agent, a thickener that suppresses material separation, and an enhancer that performs a long-lasting coagulation reaction and tissue densification and an antifoaming agent that removes air bubbles in the tissue. In the present invention, these components are not simply mixed, but are organically combined to complement each other.

즉, 전술한 바와 같이, 속경제 구성 중 속경성은 우수하지만 장기 강도의 저하를 초래할 수 있는 칼슘알루미네이트의 단점을 메타카올린이 보완하고, 황산알루미늄은 자체 속경성 발현과 동시에 증강제내 슬래그의 자극제로서 작용하며, 황산알루미늄의 단점인 내구성 저하는 칼슘알루미네이트가 보완하는 방식으로, 각각의 구성 요소가 특유의 개별 작용을 충실히 수행하면서도 동시에 타 구성 요소의 미비점을 보완함으로써, 숏크리트의 기본 요건인 급결성 및 작업성은 충분히 유지하면서도 종래 숏크리트의 고질적인 문제점이었던 중장기 강도 부족을 해결할 수 있는 것이다.That is, as described above, metakaolin compensates for the shortcomings of calcium aluminate, which may cause a decrease in long-term strength, although excellent in quick-setting among the quick-setting components, and aluminum sulfate is a stimulant of slag in the enhancer at the same time as its rapid-setting itself. Calcium aluminate compensates for the weakness of aluminum sulfate, which is the decrease in durability, and each component faithfully performs its unique individual action while at the same time complementing the deficiencies of other components. It is possible to solve the mid-to-long-term lack of strength, which is a chronic problem of conventional shotcrete, while sufficiently maintaining the formation and workability.

이러한 본 발명의 숏크리트용 급결제 조성물은 전술한 각 구성 요소의 적절한 배합을 통하여 적정 기능을 수행하고 소기의 효과를 발현할 수 있는데, 속경제, 팽창제, 증점제, 증강제 및 소포제 등으로 구성되는 본 발명의 급결제는 미세 분말상의 제제로서, 상기 각 구성 요소 각각 역시 미세 분말상 제제 형태로 적용되며, 이로써 저장 및 취급 편의성을 확보함과 동시에, 숏크리트에 대한 혼입 편의성도 확보할 수 있다.The rapid setting composition for shotcrete of the present invention can perform an appropriate function and exhibit a desired effect through appropriate mixing of each of the above-mentioned components, and the present invention consisting of a fast-acting agent, a swelling agent, a thickener, an enhancer and an antifoaming agent, etc. The rapid setting agent is a fine powder formulation, and each of the above components is also applied in the form of a fine powder formulation, thereby securing convenience in storage and handling, as well as convenience in mixing with shotcrete.

본 발명에 있어서, 물, 시멘트, 세골재 및 조골재가 배합된 숏크리트에 대한 급결제의 사용량은 통상의 숏크리트용 급결제 사용량과 같이 시멘트 중량의 7% 내외 중량의 급결제를 사용하는 것이 바람직하다.In the present invention, as for the amount of the quick setter for shotcrete in which water, cement, fine aggregate and coarse aggregate are blended, it is preferable to use a quick setter with a weight of about 7% of the weight of the cement, similar to the amount used for general quick setter for shotcrete.

또한, 본 발명에 있어서, 급결제를 구성하는 속경제, 팽창제, 증점제 및 증강제의 조성비는 각 요소의 기능에 따라 설정되는데, 통상의 숏크리트 또는 그라우트 등 급결성 경화체에서와 같이, 속경제의 응결 작용에 수반되는 수축을 보상하는 팽창제는 속경제 중량의 5% 내지 15% 중량을 적용하는 것이 바람직하다.In addition, in the present invention, the composition ratio of the quick-setting agent, the expanding agent, the thickener, and the enhancer constituting the quick-setting agent is set according to the function of each element, as in a quick-setting hardening body such as general shotcrete or grout, the setting action of the quick-setting agent It is preferable to apply 5% to 15% of the weight of the expansion agent to compensate for the shrinkage accompanying the rapid economy.

본 발명의 급결제내 속경제와 팽창제 조성비에 있어서, 속경제 중량의 5% 미만 중량의 팽창제가 혼합될 경우 숏크리트 경화체의 과도한 수축으로 인한 탈락 및 수축성 균열이 초래될 수 있으며, 속경제 중량의 15%를 초과하는 중량의 팽창제가 혼합될 경우 숏크리트 경화체의 과도한 팽창으로 인한 팽창성 변형 및 강도 부족이 초래될 수 있다.In the composition ratio of the quick-setting agent and the expansion agent in the rapid setting agent of the present invention, when an expanding agent having a weight of less than 5% of the weight of the quick-setting agent is mixed, drop-off and shrinkage cracks may occur due to excessive shrinkage of the cured shotcrete, and 15 of the weight of the quick-setting agent When an expanding agent having a weight exceeding % is mixed, expandable deformation and insufficient strength may occur due to excessive expansion of the cured shotcrete body.

본 발명 급결제내 증점제는 숏크리트의 골재를 비롯한 각 재료의 분리 내지 편중을 억제하여 조직 치밀성을 개선함으로써 중장기 강도를 증대하는 것이고, 본 발명 급결제내 증강제는 숏크리트내 불필요한 공극을 충전하고 장기간 지속되는 응결 작용을 유도하여 중장기 강도를 증대하는 것으로서, 결과적으로 속경제의 급결 반응에 수반되는 중장기 강도 저하를 보완하는 것인 바, 속경제의 사용량에 따라 증점제 및 증강제의 혼합량이 증감하는 것이 바람직하다.The thickener in the quick setting of the present invention increases the mid- to long-term strength by improving the tissue compactness by suppressing the separation or bias of each material including the aggregate of the shotcrete, and the thickener in the quick setting of the present invention fills unnecessary voids in the shotcrete and lasts for a long time. As to increase the mid-to-long-term strength by inducing a coagulation action, as a result, it is to compensate for the mid-to-long-term strength decrease accompanying the quick-setting reaction of the quick-setting reaction.

즉, 본 발명의 급결제내 증점제 및 증강제 혼입량은 급결제내 속경제 함량을 추종하되, 과도한 혼입시 예기치 못한 부반응이 초래될 수 있으므로, 증점내 및 증강제 공히 속경제 중량의 2% 내지 8% 중량으로 혼합하는 것이 바람직하다.That is, the mixing amount of the thickener and enhancer in the rapid setting agent of the present invention follows the content of the rapid setting agent in the rapid setting, but unexpected side reactions may occur when excessive mixing, so both the thickener and the enhancer weight 2% to 8% of the weight of the rapid setting agent It is preferable to mix with

한편, 전술한 바와 같이, 본 발명에 있어서 증점제로는 미세 분말상의 셀룰로오스계 제제로서 하이드록시프로필메틸셀룰로오스 또는 메틸에틸하이드록시에틸셀룰로오스가 적용될 수 있는데, 이들 2종의 셀룰로오스계 제제가 개별 적용될 수 있음은 물론, 혼용될 수도 있으며, 후술할 실시예에서는 미세 분말상의 하이드록시프로필메틸셀룰로오스 및 메틸에틸하이드록시에틸셀룰로오스를 동량(同量)의 중량비로 혼합하여 증점제를 구성하였다.On the other hand, as described above, as the thickener in the present invention, hydroxypropylmethylcellulose or methylethylhydroxyethylcellulose may be applied as a fine powdered cellulose-based preparation, and these two types of cellulose-based preparations may be applied separately Of course, they may be mixed, and in the Examples to be described later, fine powdered hydroxypropylmethylcellulose and methylethylhydroxyethylcellulose were mixed in the same weight ratio to constitute a thickener.

또한, 증강제에 있어서도 장기간 지속성 수화반응을 유도하는 고로슬래그 미분말과 초기 및 중장기 강도를 발현하는 실리카흄의 혼합비를 현장 여건 및 소요 성능에 따라 조절할 수 있으나, 후술할 실시예에서는 고로슬래그 미분말과 미세 분말상의 실리카흄을 동량의 중량비로 혼합하여 증강제를 구성하였다.In addition, in the enhancer, the mixing ratio of fine blast furnace slag powder, which induces a long-lasting hydration reaction, and silica fume, which expresses initial and mid-long-term strength, can be adjusted according to site conditions and required performance. Silica fume was mixed in an equal weight ratio to constitute an enhancer.

본 발명 급결제 조성물 중 가장 큰 비율을 차지하는 속경제는 전술한 바와 같이 칼슘알루미네이트 및 메타카올린으로 구성되는 삼산화알루미늄계 분말 2종과 황산알루미늄 분말이 혼합되어 구성되는데, 이들 각각의 분말 제제는 개별적인 속경성을 가지는 바, 숏크리트의 기초 성능 요소인 분(分)단위 시간의 급결성은 확보할 수 있으며, 따라서 상기 3종의 분말 제제에 대한 광범위한 변동폭의 배합비 설정이 가능하나, 급결 관련 기초 성능의 발현을 위한 칼슘알루미네이트의 주도적 기능과, 칼슘알루미네이트로 인한 중장기 강도 저하를 메타카올린을 통하여 보상하는 기전(機轉)을 보장하기 위하여 칼슘알루미네이트 40중량%, 메타카올린 40중량% 및 황산알루미늄 20중량%를 기본 조성비로 설정하고, 후술할 실험에 있어서 이들 3종 구성 요소의 조성비를 소폭 변동하면서, 조성비 변동에 따른 이상 반응 유무를 확인하였다.As described above, Sokkyung, which occupies the largest proportion of the quick-setting composition of the present invention, is composed of two types of aluminum trioxide powder and aluminum sulfate powder composed of calcium aluminate and metakaolin, and each of these powder formulations is individually prepared. Since it has rapid hardening, it is possible to secure the quick setting of the minute unit time, which is the basic performance factor of shotcrete. Therefore, it is possible to set the compounding ratio with a wide range of fluctuations for the above three types of powder formulations, but Calcium aluminate 40% by weight, metakaolin 40% by weight and aluminum sulfate to ensure the leading function of calcium aluminate for expression and a mechanism to compensate for the mid-to-long-term strength decrease due to calcium aluminate through metakaolin 20% by weight was set as the basic composition ratio, and the composition ratio of these three components was slightly changed in the experiment to be described later, and the presence or absence of an adverse reaction according to the composition ratio change was confirmed.

본 발명 급결제의 적용 대상 숏크리트의 배합은 다음의 표 1과 같으며, 급결제의 조성을 변동하면서 실시한 매 실험시 동일한 배합비의 숏크리트에 급결제를 적용하였다.The formulation of the shotcrete to which the rapid setting agent of the present invention is applied is shown in Table 1 below, and in each experiment conducted while varying the composition of the rapid setting agent, the rapid setting agent was applied to the shotcrete of the same mixing ratio.

숏크리트 배합비Shotcrete mixing ratio 물시멘트비(%)
W/C
Water-cement ratio (%)
W/C
세골제율(%)
S/(S+G)
Fine bone ratio (%)
S/(S+G)
사용량(kg/㎥)Consumption (kg/㎥) 급결제quick payment
W(물)W (water) C(시멘트)C (cement) S(세골재)S (fine aggregate) G(조골재)G (coarse aggregate) 47.547.5 59.759.7 190190 400400 10271027 694694 C×0.07C×0.07

숏크리트 배합에 있어서, 시멘트(C)로는 보통 포틀랜드 시멘트를 적용하였고, 세골재와 조골재로는 각각 세척사와 입경 13mm 이하의 파쇄석을 적용하였으며, 상기 표 1에서와 같이, 급결제는 숏크리트 중 시멘트 중량의 7%를 투입하였는 바, 따라서 숏크리트 1㎥당 급결제의 사용량인 단위 사용량은 28kg이다.In the shotcrete formulation, ordinary Portland cement was used as cement (C), and washing sand and crushed stone with a particle diameter of 13 mm or less were applied as fine aggregate and coarse aggregate, respectively. 7% was added, so the unit usage, which is the amount of quick settling per 1m3 of shotcrete, is 28 kg.

우선, 숏크리트용 급결제의 기초 성능인 급결성의 적합 여부를 확인하기 위하여, 급결제내 속경제를 구성하는 칼슘알루미네이트, 메타카올린 및 황산알루미늄의 조성비가 상이한 급결제를 상기 표 1에서와 같은 숏크리트에 투입하여 응결시간을 측정하였으며, 숏크리트내 시멘트(C) 중량의 7% 중량의 급결제가 투입되어 혼합된 직후 응결시간 측정을 개시하였다.First, in order to check whether the quick setting properties, which is the basic performance of the quick setting agent for shotcrete, are suitable, the quick setters having different composition ratios of calcium aluminate, metakaolin and aluminum sulfate constituting the quick setting in the quick setting were used as shown in Table 1 above. The setting time was measured by putting it into the shotcrete, and the setting time measurement was started immediately after the rapid setting of 7% of the weight of the cement (C) in the shotcrete was added and mixed.

대조군은 급결제를 속경제와 속경제 중량의 10중량%의 팽창제를 혼합하여 구성하되, 증점제 또는 증강제 등 일체의 추가 제제를 첨가하지 않았으며, 속경제는 칼슘알루미네이트, 메타카올린 또는 황산알루미늄을 단독으로 적용하였다.The control group consisted of a rapid setting agent by mixing 10% by weight of the weight of Sokkyung and Sokkyung, but did not add any additional agents such as thickeners or enhancers, and Sokkyung was made of calcium aluminate, metakaolin or aluminum sulfate. It was applied alone.

실험군은 급결제를 속경제, 속경제 중량의 10중량%의 팽창제, 속경제 중량의 5중량%의 증점제 및 속경제 중량의 5중량%의 증강제를 혼합하여 구성하였으며, 속경제를 칼슘알루미네이트, 메타카올린 및 황산알루미늄을 혼합하여 구성하되, 이들 칼슘알루미네이트, 메타카올린 및 황산알루미늄의 조성비를 변동하여 총 4개 조성비의 실험군을 수립하였다.The experimental group consisted of a quick-setting agent by mixing a fast-setting agent at 10% by weight of the weight of Sokkyung, a thickening agent of 5% by weight of the weight of Sokkyung, and an enhancer of 5% by weight of the weight of Sokkyung, calcium aluminate, The composition was composed by mixing metakaolin and aluminum sulfate, but by varying the composition ratios of these calcium aluminate, metakaolin and aluminum sulfate, an experimental group of a total of four composition ratios was established.

대조군과 실험군 공히 급결제내 팽창제로서 칼슘설포알루미네이트를 적용하였으며, 실험군의 증점제는 전술한 미세 분말상의 하이드록시프로필메틸셀룰로오스 및 메틸에틸하이드록시에틸셀룰로오스를 동량(同量)의 중량비로 혼합하여 조제하였고, 실험군의 증강제는 고로슬래그 미분말과 미세 분말상의 실리카흄을 동량의 중량비로 혼합하여 조제하였다.Calcium sulfoaluminate was applied as a swelling agent in both the control group and the experimental group, and the thickener of the experimental group was prepared by mixing the above-mentioned fine powdered hydroxypropylmethylcellulose and methylethylhydroxyethylcellulose in the same weight ratio. The enhancer of the experimental group was prepared by mixing fine blast furnace slag powder and silica fume in fine powder form in the same weight ratio.

이렇듯 수립한 3개 대조군 급결제와 4개 실험군 급결제를 전술한 표 1과 같이 배합된 숏크리트에 투입하여 혼합한 후 응결시간을 측정하였으며, 그 결과는 다음의 표 2와 같다.The three control quick setters and the four experimental groups set in this way were put into shotcrete formulated as shown in Table 1 above, mixed, and the setting time was measured, and the results are shown in Table 2 below.

숏크리트 응결시간Shotcrete setting time 구 분division 급결제(숏크리트 시멘트 중량의 7% 투입)Quick setting (inject 7% of the weight of shotcrete cement) 응결시간(분:초)Condensation time (minutes:seconds) 속경제 중 함량(중량%)Content (wt%) in Sokkyungjae 속경제 대비 혼입량(중량%)Mixed amount (wt%) compared to Sokkyungjae
초결

sequel

종결

closing
칼슘알루미
네이트
calcium aluminium
Nate
메타
카올린
meta
kaoline
황산
알루미늄
sulfuric acid
aluminum

팽창제

swelling agent

증점제

thickener

증강제

enhancer
대조군1control group 1 100100 -- -- 1010 -- -- 3:503:50 12:4312:43 대조군2control group 2 -- 100100 -- 1010 -- -- 4:034:03 13:2713:27 대조군3control group 3 -- -- 100100 1010 -- -- 4:094:09 13:1913:19 실험군1Experimental group 1 4040 4040 2020 1010 55 55 4:154:15 13:5313:53 실험군2Experimental group 2 5050 3030 2020 1010 55 55 4:114:11 13:3413:34 실험군3Experimental group 3 3030 5050 2020 1010 55 55 4:084:08 13:4213:42 실험군4Experimental group 4 4545 4545 1010 1010 55 55 4:214:21 13:5113:51

상기 표 2에서와 같이, 대조군 및 실험군 공히 초결시간은 5분 이내로 측정되고 종결시간은 15분 이내로 측정되었는 바, 숏크리트 급결제로서의 급결성 기초 성능은 만족하는 것으로 확인되었다.As shown in Table 2, in both the control and experimental groups, the initial setting time was measured within 5 minutes and the termination time was measured within 15 minutes, and it was confirmed that the basic performance of the quick setting as a shotcrete quick-setting agent was satisfactory.

이렇듯, 칼슘알루미네이트, 메타카올린 및 황산알루미늄이 혼합된 속경제와, 칼슘설포알루미네이트 팽창제, 셀룰로오스계 증점제, 고로슬래그 및 실리카흄 혼합 증강제가 배합된 본 발명의 급결제 조성물은 숏크리트 급결제로서 충분한 급결 성능을 발현함을 확인할 수 있으며, 단일 제제 속경제 및 팽창제가 혼합된 종래의 급결제와 대비하여도 손색 없는 급결성을 나타냄을 알 수 있다.As such, the rapid setting agent of the present invention in which calcium aluminate, metakaolin, and aluminum sulfate are mixed, calcium sulfoaluminate expanding agent, cellulose-based thickener, blast furnace slag and silica fume mixing enhancer is combined. It can be confirmed that the performance is expressed, and it can be seen that the quick setting property is comparable to that of a conventional quick-setting agent in which a single formulation quick-setting agent and an expanding agent are mixed.

이러한 본 발명 급결제의 초기 강도 및 중장기 강도를 확인하기 위하여, 상기 표 2의 각 대조군 및 실험군에 대하여 다수의 공시체를 제작한 후, 양생 시간 경과에 따른 일축압축강도시험을 실시하였다.In order to confirm the initial strength and mid- to long-term strength of the quick-setting agent of the present invention, a number of specimens were prepared for each control group and experimental group in Table 2, and then a uniaxial compressive strength test according to the lapse of curing time was performed.

일축압축강도시험은 φ100×200mm 원주공시체에 대하여 실시하였으며, 원주공시체의 양생은 재령 7일까지는 20℃ 수중양생을 적용하고, 재령 7일 이후에는 기건양생을 적용하였다.The uniaxial compressive strength test was conducted on a φ100×200mm cylindrical specimen, and for the curing of the cylindrical specimen, 20℃ underwater curing was applied until 7 days of age, and dry curing was applied after 7 days of age.

일축압축강도시험은 상기 표 2의 3개 대조군 및 4개 실험군 각각에 대하여, 다수의 원주공시체를 충분히 제작한 후, 재령 3시간, 1일, 3일, 7일, 28일 및 90일에 대하여 실시하였고, 상기 시험 대상 재령 도래시 대조군 및 실험군 각각에 대하여 공시체 2개를 선택하여 일축압축강도를 측정하였으며, 그 결과는 다음의 표 3 및 도 1과 같다.For the uniaxial compressive strength test, for each of the three control groups and the four experimental groups in Table 2, after sufficiently producing a large number of columnar specimens, the age of 3 hours, 1 day, 3 days, 7 days, 28 days and 90 days was carried out, and the uniaxial compressive strength was measured by selecting two specimens for each of the control group and the experimental group at the age of the test target, and the results are shown in Table 3 and FIG. 1 below.

숏크리트 일축압축강도uniaxial compressive strength of shotcrete 구 분division 일축압축강도(kgf/㎠) : 2개 공시체 평균±평균편차Uniaxial compressive strength (kgf/㎠): average ± average deviation of 2 specimens 3시간3 hours 1일1 day 3일3 days 7일7 days 28일28 days 90일90 days 대조군1control group 1 107.62±3.92107.62±3.92 180.75±2.98180.75±2.98 214.52±4.02214.52±4.02 258.34±1.84258.34±1.84 338.12±4.77338.12±4.77 364.71±3.92364.71±3.92 대조군2control group 2 104.29±4.31104.29±4.31 161.60±5.04161.60±5.04 204.58±3.71204.58±3.71 248.29±5.08248.29±5.08 350.94±2.33350.94±2.33 372.43±2.11372.43±2.11 대조군3control group 3 103.27±5.37103.27±5.37 177.33±4.31177.33±4.31 219.08±3.44219.08±3.44 245.78±2.27245.78±2.27 343.68±3.49343.68±3.49 356.03±3.67356.03±3.67 실험군1Experimental group 1 104.94±4.33104.94±4.33 156.27±4.32156.27±4.32 197.06±4.32197.06±4.32 292.90±4.47292.90±4.47 381.59±4.45381.59±4.45 411.82±1.56411.82±1.56 실험군2Experimental group 2 101.38±4.51101.38±4.51 133.04±4.65133.04±4.65 200.67±5.46200.67±5.46 281.79±3.45281.79±3.45 402.69±2.67402.69±2.67 453.71±3.77453.71±3.77 실험군3Experimental group 3 108.72±3.66108.72±3.66 151.53±1.34151.53±1.34 210.27±3.78210.27±3.78 287.56±4.76287.56±4.76 391.00±3.21391.00±3.21 406.96±4.32406.96±4.32 실험군4Experimental group 4 116.61±5.21116.61±5.21 145.33±2.56145.33±2.56 204.38±4.21204.38±4.21 265.56±1.89265.56±1.89 378.25±4.34378.25±4.34 433.39±2.34433.39±2.34

상기 표 3 및 첨부된 도 1과 같이, 대조군과 실험군 공히 초기 강도라 할 수 있는 재령 3일 이하의 강도에 있어서는 특별한 차이점을 보이지 않았으나, 중장기 강도로 평가될 수 있는 재령 7일 이상의 강도에 있어서는 실험군이 양호한 결과를 나타내었다.As shown in Table 3 and attached Figure 1, both the control group and the experimental group did not show any particular difference in the strength of 3 days or less, which can be called the initial strength, but in the strength of 7 days or more, which can be evaluated as mid- to long-term strength, the experimental group This showed good results.

특히, 재령 28일 이후의 강도 변화에 있어서, 종래기술인 대조군에서는 28일 이후 강도의 증가가 정체되는 양상을 보이는 반면, 실험군에서는 지속적인 강도 증가 추세를 보인다.In particular, in the change in strength after 28 days of age, the conventional control group showed a stagnant increase in strength after 28 days, whereas the experimental group showed a continuous increase in strength.

상기 표 3 및 첨부된 도 1을 통하여 확인할 수 있는 바와 같이, 실험군 1 내지 실험군 4 전체에 있어서, 재령 28일 이후 강도가 대조군에 비하여 우수한 것으로 확인되었으며, 칼슘알루미네이트 50중량%, 메타카올린 30중량% 및 황산알루미늄 20중량%가 혼합되어 속경제가 구성된 실험군 2는 대조군은 물론 여타 실험군에 비하여도 중장기 강도가 우수한 것으로 나타났다.As can be seen from Table 3 and the attached FIG. 1, in all experimental groups 1 to 4, the strength after 28 days of age was confirmed to be superior to that of the control group, calcium aluminate 50% by weight, metakaolin 30% by weight % and 20% by weight of aluminum sulfate were mixed to form a fast economy, and experimental group 2 showed superior mid- and long-term strength compared to the control group as well as other experimental groups.

또한, 첨부된 도 1에서와 같이, 실험군 2 및 실험군 4는 재령 90일 강도가 우수할 뿐 아니라, 재령 28일 이후에도 강도 증가가 둔화되지 않고 지속적인 강도 증가 양상을 나타내는 것으로 확인되었다.In addition, as shown in the accompanying Figure 1, the experimental group 2 and the experimental group 4 was confirmed to exhibit a continuous strength increase pattern without slowing the strength increase even after the age of 28 days as well as excellent 90-day strength.

이들 실험군 2 및 실험군 4는 여타 실험군에 비하여 칼슘알루미네이트의 함량이 높은 바, 일견 칼슘알루미네이트가 본 발명 적용 숏크리트의 성능 개선을 주도하는 것으로 추정될 수 있으나, 도 1에서와 같이, 재령 7일 강도에 있어서는 실험군 1 및 실험군 3이 우수한 것으로 나타나고 있으며, 이들 실험군 1 및 실험군 3은 상대적으로 메타카올린의 함량이 높으므로, 본 발명 급결제에 있어서 속경제를 구성하는 각 구성 요소는 어느 하나의 요소가 성능의 발현을 전적으로 주도하는 것이 아니라 전체 구성 요소가 상호 보완적인 역할을 수행하는 것을 확인할 수 있다.These experimental groups 2 and 4 have a higher content of calcium aluminate compared to other experimental groups, so it can be estimated that calcium aluminate leads the performance improvement of the shotcrete to which the present invention is applied, but as shown in FIG. 1, the age of 7 days In terms of strength, Experimental Group 1 and Experimental Group 3 are shown to be excellent, and since these Experimental Groups 1 and 3 have a relatively high metakaolin content, each component constituting the quick-setting agent of the present invention is one element. It can be seen that the overall components play complementary roles, rather than completely driving the performance.

특히, 속경제로서 칼슘알루미네이트가 단독 적용된 대조군1 및 속경제로서 메타카올린이 단독 적용된 대조군2에서와 같이, 초기 급격한 강도 증가를 보인 칼슘알루미네이트의 경우 장기 강도에 있어서 메타카올린에 비하여 장기 강도는 낮은 양상을 보이고 있으나, 실험군2 및 실험군4를 통하여 확인할 수 있는 바와 같이, 다종 제제가 복합되는 본 발명 급결제의 복합 속경제에 있어서는 초기 강도에 있어서 칼슘알루미네이트에 의한 강도 조기 발현이 절대적이거나 지배적인 작용을 수행하지 않을 뿐 아니라, 장기 강도에 있어서 메타카올린의 함량 역시 절대적인 작용을 하는 것이 아니며, 메타카올린의 함량이 상대적으로 낮은 경우에도 일정 수준 이상의 메타카올린이 적용되면 칼슘알루미네이트의 장기 강도 정체 현상을 보완할 수 있는 것으로 나타났다.In particular, the long-term strength of calcium aluminate, which showed a rapid increase in initial strength, was higher than that of metakaolin in long-term strength, as in Control 1 to which calcium aluminate was applied alone as a fast-acting agent and Control 2 to which metakaolin was applied alone as a fast-acting agent. Although it shows a low aspect, as can be seen through Experimental Group 2 and Experimental Group 4, in the complex rapid economy of the present invention in which multiple preparations are combined, the early expression of strength by calcium aluminate is absolute or dominant in the initial strength. Not only does it not perform a phosphorus action, but also the content of metakaolin does not have an absolute effect on long-term strength, and even if the content of metakaolin is relatively low, when metakaolin above a certain level is applied, the long-term strength of calcium aluminate is stagnant. It was found that the phenomenon could be corrected.

한편, 칼슘알루미네이트, 메타카올린 또는 황산알루미늄이 단일 성분을 이루는 속경제가 적용된 대조군 1 내지 대조군 3의 시험결과에서 확인할 수 있는 바와 같이, 단일 성분 속경제 적용 숏크리트는 복합 성분 속경제에 비하여 초기 강도에 있어서 유의(有意)한 장점을 나타내지 못하면서도 중장기 강도는 물론 장기간의 강도 증가 추이에 있어서 현저하게 불리한 특성을 보인다.On the other hand, as can be seen from the test results of Controls 1 to 3 to which calcium aluminate, metakaolin, or aluminum sulfate forming a single component, the rapid economy of which is applied, the shotcrete applied with a single component has an initial strength compared to that of the composite component. Although it does not show a significant advantage in strength, it shows a remarkably disadvantageous characteristic in terms of medium and long-term strength as well as long-term strength increase trend.

따라서, 본 발명의 속경제 조성에 있어서, 칼슘알루미네이트, 메타카올린 및 황산알루미늄은 어느 하나의 요소가 타 구성요소를 극단적으로 압도하여 실질적인 단일 성분 속경제를 구성하는 것은 바람직하지 않으며, 다만 속경제로서의 기능과 고로슬래그에 대한 알칼리 자극제로서의 기능을 겸비하되 내화학성 부작용을 야기할 우려가 있는 황산알루미늄은 여타 성분에 비하여 감량하는 것이 유리한 바, 본 발명 속경제내 구성 성분 조성은 칼슘알루미네이트 20중량% 내지 80중량%, 메타카올린 8중량% 내지 60중량% 및 황산알루미늄 2중량% 내지 30중량%의 범위를 가지는 것이 바람직하다.Therefore, in the composition of the rapid economy of the present invention, it is not preferable that any one element of calcium aluminate, metakaolin and aluminum sulfate extremely overwhelms the other components to constitute a substantial single-component rapid economy, but only the rapid economy It is advantageous to reduce the amount of aluminum sulfate, which has a function as a furnace and as an alkali stimulant for blast furnace slag, but has a risk of causing chemical resistance side effects, compared to other components. % to 80% by weight, 8% to 60% by weight of metakaolin, and 2% to 30% by weight of aluminum sulfate.

전술한 실험군1 내지 실험군4의 재령별 강도 변화를 통하여도 확인할 수 있는 바와 같이, 속경제를 구성하는 각 구성 요소의 조성비에 따라 초기 내지 단기 강도의 발현 특성 및 중장기 강도 증가 추이가 변화될 수 있는 바, 상기 속경제내 구성 성분 조성비의 범위 내에서 개별 성분을 증감함으로써 현장 여건에 따라 요구되는 숏크리트의 시계열(時系列) 강도 제원을 만족시킬 수 있다.As can be seen through the change in strength by age of the experimental groups 1 to 4 described above, the expression characteristics of the initial to short-term strength and the mid-to-long-term strength increase trend can be changed according to the composition ratio of each component constituting the fast economy. Bar, it is possible to satisfy the time series strength specification of shotcrete required according to the field conditions by increasing or decreasing the individual components within the range of the composition ratio of the components in the rapid economy.

한편, 본 발명에서는 급결제에 함유된 셀룰로오스계 증점제로 인한 기포 형성을 억제하기 위하여 소포제가 첨가될 수 있는데, 이러한 증점제 뿐 아니라 숏크리트에는 유동성 확보를 위하여 공기연행제가 일반적으로 투입되는 바, 소포제를 첨가함으로써 숏크리트 경화체의 조직을 치밀화하고 중장기 강도를 증대할 수 있다.On the other hand, in the present invention, an antifoaming agent may be added to suppress the formation of bubbles due to the cellulose-based thickener contained in the quick setting agent. By doing so, the structure of the shotcrete hardened body can be densified and the mid-to-long term strength can be increased.

전술한 바와 같이, 본 발명에서는 이러한 소포제로서 보관 및 취급이 용이하고 부반응 등 화학적 측면에서 안정적이며, 칼슘염으로서 시멘트를 비롯한 숏크리트의 구성 성분과의 혼화가 용이한 스테아르산칼슘을 적용한다.As described above, in the present invention, as such an antifoaming agent, calcium stearate, which is easy to store and handle, is stable in chemical aspects such as side reactions, and is easily miscible with the constituents of shotcrete including cement, is applied as a calcium salt.

스테아르산갈슘은 본 발명 급결제를 구성하는 타 구성 요소에 비하여 상대적으로 미량을 혼합하여도 충분한 효과를 발현할 수 있으나, 과량 투입시 특유의 계면활성으로 인하여 응결시간의 지연을 초래할 수 있다.Although gallium stearate can exhibit a sufficient effect even when a relatively small amount is mixed compared to other components constituting the quick setting agent of the present invention, it may cause a delay in setting time due to its unique surface activity when added in excess.

이에, 속경제 중 주요 성분으로서 삼산화알루미늄 기반 분말 제제인 칼슘알루미네이트와 메타카올린이 동량 배합되는 전술한 실험군1의 급결제 투입 숏크리트에 대하여, 급결제 성분으로서 스테아르산칼슘을 첨가하되, 그 첨가량을 증가시키면서 응결시간을 측정하였으며, 급결제 중 스테아르산칼슘 함량이 상이한 각 실시예에서 대하여 일축압축강도시험을 실시하였다.Therefore, calcium stearate was added as a quick-setting component to the shotcrete injected in the above-described experimental group 1, in which calcium aluminate and metakaolin, which are aluminum trioxide-based powder formulations, as main ingredients in the rapid-setting agent, were mixed in equal amounts, but calcium stearate was added as a quick-setting component. The setting time was measured while increasing, and a uniaxial compressive strength test was performed for each Example having a different calcium stearate content in the quick setting.

이러한 소포제 함량별 실시예에 대한 응결시간 측정 및 일축압축강도시험은 전술한 표 1에서와 같은 숏크리트에 소포제 함량이 상이한 급결제를 숏크리트내 시멘트(C) 중량의 7% 중량으로 투입하여 응결시간을 측정하고, 각 실시예별 숏크리트로 φ100×200mm 원주공시체를 제작하되, 원주공시체의 양생은 재령 7일까지는 20℃ 수중양생을 적용하고, 재령 7일 이후에는 기건양생을 적용하였으며, 재령 90일 도달시 각 실시예별 공시체의 일축압축강도를 측정하였다.The setting time measurement and uniaxial compressive strength test for Examples by content of these antifoaming agents were performed by adding a quick setting agent having a different antifoaming agent content to the shotcrete as shown in Table 1 above at 7% of the weight of the cement (C) in the shotcrete to reduce the setting time. Measure, and manufacture a φ100×200mm cylindrical specimen with shotcrete for each example. For the curing of the cylindrical specimen, 20℃ underwater curing was applied until 7 days of age, and dry curing was applied after 7 days of age, and when the age of 90 days was reached The uniaxial compressive strength of the specimen for each Example was measured.

우선, 급결제내 스테아르산칼슘 소포제 함량별 응결시간은 다음의 표 4와 같다.First, the setting time for each content of the calcium stearate antifoam in the quick setting is shown in Table 4 below.

소포제 함량별 숏크리트 응결시간Shotcrete setting time by antifoaming agent content 구 분division 급결제(숏크리트 시멘트 중량의 7% 투입)Quick setting (inject 7% of the weight of shotcrete cement) 응결시간(분:초)Condensation time (minutes:seconds) 속경제 중 함량(중량%)Content (wt%) in Sokkyungjae 속경제 대비 혼입량(중량%)Mixed amount (wt%) compared to Sokkyungjae
초결

sequel

종결

closing
칼슘알루미
네이트
calcium aluminium
Nate
메타
카올린
meta
kaoline
황산
알루미늄
sulfuric acid
aluminum
팽창제swelling agent 증점제thickener 증강제enhancer 소포제 - 스테아르산칼슘Antifoam - Calcium Stearate
실시예1
(실험군1)
Example 1
(Experimental group 1)
4040 4040 2020 1010 55 55 -- 4:154:15 13:5313:53
실시예2Example 2 0.10.1 4:134:13 13:5713:57 실시예3Example 3 0.20.2 4:284:28 14:2814:28 실시예4Example 4 0.50.5 4:374:37 14:2514:25 실시예5Example 5 1.01.0 4:514:51 14:5714:57 실시예6Example 6 2.02.0 4:574:57 14:4314:43 실시예7Example 7 4.04.0 5:285:28 14:5314:53

소포제 함량별 숏스리트 경화체의 일축압축강도시험은 상기 표 4의 실시예1 내지 7에 대하여, 재령 90일 도래시 실시예별 공시체 2개를 선택하여 실시하였고, 그 결과는 다음의 표 5 및 도 2와 같다.The uniaxial compressive strength test of the short strip cured body by the amount of the antifoaming agent was conducted by selecting two specimens for each example at the age of 90 days for Examples 1 to 7 of Table 4 above, and the results are shown in Tables 5 and 2 below. same as

소포제 함량별 재령 90일 숏크리트 일축압축강도90-day old shotcrete uniaxial compressive strength by antifoaming agent content 구 분division 실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 실시예4Example 4 실시예5Example 5 실시예6Example 6 실시예7Example 7 속경제 대비
스테아르산칼슘 소포제 함량(중량%)
quick economy
Calcium stearate antifoam content (wt%)
-- 0.10.1 0.20.2 0.50.5 1.01.0 2.02.0 4.04.0
재령90일 일축압축강도(kgf/㎠)
2개 공시체 평균±평균편차
Uniaxial compressive strength at 90 days of age (kgf/㎠)
2 specimens mean ± mean deviation
411.82
±1.56
411.82
±1.56
413.37
±2.74
413.37
±2.74
416.43
±3.01
416.43
±3.01
435.39
±2.97
435.39
±2.97
439.21
±3.97
439.21
±3.97
441.04
±8.78
441.04
±8.78
439.61
±7.87
439.61
±7.87

상기 표 4, 표 5 및 첨부된 도 2를 통하여 확인할 수 있는 바와 같이, 일정 수준까지는 급결제내 스테아르산칼슘 소포제 함량의 증가에도 불구하고 초결시간 및 종결시간이 각각 5분 이내 및 15분 이내에서 비교적 안정적으로 유지됨을 확인할 수 있으나 소포제 함량이 증가됨에 따라 초결시간이 지연되는 추세를 확인할 수 있다.As can be seen through Table 4, Table 5, and the accompanying Figure 2, the initial setting time and the termination time were within 5 minutes and within 15 minutes, respectively, despite the increase in the content of the calcium stearate antifoaming agent in the quick setting to a certain level. It can be confirmed that it is relatively stable, but it can be seen that the initial setting time is delayed as the content of the antifoaming agent is increased.

특히 속경제 대비 스테아르산칼슘 소포제 함량이 2중량%를 초과함에 따라 초결시간의 과도한 지연이 명확하게 확인될 뿐 아니라 속경제 대비 스테아르산칼슘 소포제 함량이 4중량%에 도달하면 초결시간이 5분을 초과하였다.In particular, as the content of the calcium stearate defoaming agent exceeds 2% by weight compared to the fast economy, the excessive delay of the initial setting time is clearly confirmed. exceeded.

재령 90일 강도 역시 표 5 및 도 2에서와 같이, 스테아르산칼슘 소포제 함량의 일정 수준내 증가시 일축압축강도의 동반 상승이 확인되고 있으나, 속경제 대비 스테아르산칼슘 소포제 함량이 2중량%를 초과함에 따라 강도 증가가 현저하게 둔화될 뿐 아니라, 측정치의 평균편차가 급격하게 확대되는 것을 확인할 수 있어, 소포제의 중장기 강도 증진 효과가 미미하고 부작용의 가능성 또한 존재하는 것으로 확인되었다.As shown in Table 5 and FIG. 2, the 90-day strength also shows an increase in uniaxial compressive strength when the content of the calcium stearate antifoaming agent increases within a certain level, but the calcium stearate antifoaming agent content exceeds 2% by weight compared to fast economy As a result, it was confirmed that not only the strength increase was significantly slowed down, but also the average deviation of the measured values was rapidly expanded, so that the mid- and long-term strength enhancing effect of the antifoaming agent was insignificant and the possibility of side effects was also confirmed.

이렇듯, 응결시간 및 강도 변화를 고려할 때, 급결제내 스테아르산칼슘 소포제 함량은 속경제 중량의 2중량% 이하로 설정되는 것이 바람직하다.As such, in consideration of the setting time and the change in strength, the content of the calcium stearate antifoaming agent in the quick setting is preferably set to 2% by weight or less of the weight of the quick-setting agent.

또한, 미량의 소포제 첨가로도 중장기 강도의 향상 효과가 나타나는 바, 급결제내 스테아르산칼슘 소포제 함량의 하한이 제한될 필요는 없으나, 표 5 및 도 2에서와 같이, 속경제 대비 0.2중량%의 소포제 함량이 적용되는 실시예3을 기점으로 재령 90일 강도가 상대적으로 급증하는 것으로 나타나는 바, 급결제내 스테아르산칼슘 소포제 함량이 속경제 대비 0.2중량% 이상일 경우 일층 실효적인 증강 효과를 얻을 수 있다.In addition, even with the addition of a small amount of antifoaming agent, the effect of improving medium and long-term strength appears, so the lower limit of the content of the calcium stearate antifoam in the quick setting does not need to be limited, but as shown in Table 5 and FIG. It appears that the strength of 90 days of age increases relatively rapidly starting from Example 3 in which the antifoaming content is applied. .

이상에서와 같은 본 발명 급결제 조성물에서는 다종의 요소를 유기적으로 복합하여 속경제를 구성하고 증점제 및 증강제를 첨가하여 조직 치밀화 및 장기간 지속성 수화반응을 유도하며, 각 구성 요소의 상호 보완 작용을 도모함으로써, 숏크리트 경화체의 중장기 강도를 개선할 수 있다.In the rapid setting composition of the present invention as described above, various elements are organically combined to form a fast economy, thickeners and enhancers are added to induce tissue densification and a long-lasting hydration reaction, and to promote mutual complementary action of each component. , it is possible to improve the medium and long-term strength of the shotcrete hardened body.

Claims (3)

숏크리트용 급결제 조성물로서, 칼슘알루미네이트, 메타카올린 및 황산알루미늄이 혼합된 속경제와, 속경제 중량의 10%인 중량의 팽창제와, 속경제 중량의 5%인 중량의 증점제와, 속경제 중량의 5%인 중량의 증강제가 혼합되어 급결제가 구성되되, 상기 팽창제는 칼슘설포알루미네이트이고, 상기 증점제는 셀룰로오스계 증점제이며, 상기 증강제는 고로슬래그 및 실리카흄이 혼합되어 구성되는 중장기 강도 증대형 숏크리트용 급결제 조성물에 있어서,
상기 속경제는 칼슘알루미네이트 50중량%, 메타카올린 30중량% 및 황산알루미늄 20중량%가 혼합되어 구성되고, 상기 셀룰로오스계 증점제는 미세 분말상의 하이드록시프로필메틸셀룰로오스 및 메틸에틸하이드록시에틸셀룰로오스가 동량(同量)의 중량비로 혼합되어 구성되며, 상기 증강제는 고로슬래그 미분말과 미세 분말상의 실리카흄이 동량의 중량비로 혼합되어 구성되고, 급결제에는 상기 속경제 중량의 0.2%인 중량의 스테아르산칼슘이 소포제로서 첨가됨을 특징으로 하는 중장기 강도 증대형 숏크리트용 급결제 조성물.
A quick-setting composition for shotcrete, comprising a quick-setting agent in which calcium aluminate, metakaolin and aluminum sulfate are mixed, an expanding agent having a weight of 10% of the weight of the quick-setting agent, a thickener having a weight of 5% of the weight of the quick-forming agent, and the weight of the quick-setting agent A rapid setting agent is constituted by mixing an enhancer of 5% of the weight, wherein the expanding agent is calcium sulfoaluminate, the thickener is a cellulose-based thickener, and the enhancer is a medium to long-term strength-enhancing type shotcrete composed of a mixture of blast furnace slag and silica fume. In the quick-setting composition for
The sokkyongjae is composed of a mixture of 50% by weight of calcium aluminate, 30% by weight of metakaolin, and 20% by weight of aluminum sulfate, and the cellulose-based thickener is a fine powder of hydroxypropylmethylcellulose and methylethylhydroxyethylcellulose (同量) is mixed in the weight ratio, the enhancer is composed of blast furnace slag fine powder and fine powder silica fume mixed in the same weight ratio, and calcium stearate of 0.2% of the weight of the rapid setting agent is used in the quick setting agent. A quick-setting composition for long-term strength-enhancing shotcrete, characterized in that it is added as an antifoaming agent.
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