KR102286310B1 - 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 제조된 프리캐스트 방음벽기초 및 그의 시공방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물을 이용하여 제조된 방음벽기초는 길이방향으로 속이 빈 중공형의 직육면체 형상을 갖는 적어도 2 이상의 방음벽기초 유니트중 제 1 방음벽기초 유니트의 제 1 접합면에 형성되는 적어도 1 이상의 제 1 오목부와, 상기 제 1 방음벽기초 유니트의 제 1 접합면에 대향하여 인접한 제 2 방음벽기초 유니트의 제 2 접합면에 형성되는 적어도 1 이상의 제 2 오목부중 적어도 하나에 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 이루어진 그라우트재를 충진하여 상기 제 1 방음벽기초 유니트와 상기 제 2 방음벽기초 유니트 사이를 접합하며, 상기 3 성분계 콘크리트 조성물 결합재로서 시멘트, 페로니켈 슬래그 미분말 이외에 고로 슬래그 미분말 또는 플라이애쉬를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 제조된 프리캐스트 방음벽기초 및 그의 시공방법{Concrete composition comprising 3 components using ferro-nickel slag powder and concrete structures manufactured using the same}
본 발명은 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 제조된 프리캐스트 방음벽기초 및 그의 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 콘크리트용 결합재로서 시멘트 이외에 산업부산물인 페로니켈 슬래그 미분말(FNS), 고로슬래그 미분말(GGBFS) 또는 플라이애쉬(FA) 등을 활용한 3성분계 콘크리트 조성물을 이용하여 방음벽기초를 제조함으로써 수명을 획기적으로 연장시키고 보수에 따른 인력과 비용을 대폭 절감할 수 있으며, 산업 현장에서 발생하는 부산물을 재활용함으로써 친환경성을 향상시킬 수 있으며, 시멘트보다 저렴한 결합재료 등을 활용함으로 공사비를 절감시킬 수 있는 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물을 이용한 방음벽기초 및 그 시공방법에 관한 것이다.
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.
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.
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.
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.
페로니켈 슬래그의 주성분은 하기 [표 1]과 같이 산화규소 및 산화마그네슘을 다량 포함하고 있다.
SiO2 MgO T-Fe Al2O3 CaO
53.45 35.50 4.50 1.45 0.65
(단위: 중량%)또한, 페로니켈 슬래그의 용출시험 결과는 하기 [표 2]와 같다.
항목 Cd Hg Cr6+ PB As CN
결과 ND ND ND ND ND ND
기준 0.3이하 0.005
이하		 0.15
이하		 3.0
이하		 1.5
이하		 1.0
이하
(단위: mg/ℓ, 출처: 전라남도보건환경연구원)(ND: Not Detected, 검출안됨)이러한 페로니켈 슬래그의 광물 조성은 결정성 광물과 비정질 유리상으로 형성되어 있는데 이는 페로니켈 슬래그의 냉각조건 등에 의해 변화하여 화학적 자극에 의한 반응성 등 화학적 성질에 영향을 미친다.
일반적으로 비정질 물질이 많을수록 화학적 활성도가 크다는 것을 의미하는데, 이러한 비정질 양을 늘리기 위해서는 급냉한 수쇄 페로니켈 슬래그가 사용된다.
이러한 페로니켈 슬래그는 일종의 비철금속으로서 일반적인 조건에서는 물과 반응하지 않는데, 물과의 반응을 위해서는 고분말화, 반응성이 있는 혼화재 혼합 등의 방법이 사용되고 있다.
한편, 일반적으로, 주택이나 건물 밀집 지역 또는 도로가 인접한 지역에서 소음 및 먼지 등을 차단하기 위하여 방음벽을 설치하고 있다.
방음벽을 설치하기 위하여 방음벽이 지지 고정될 수 있도록 방음벽기초가 사용되는데, 이러한 방음벽 기초 중 풍하중 등과 같은 횡력에 의해 발생하는 전도모멘트에 대해 안정성을 높이기 위해서는 수직부와 수평부로 이루어진 방음벽 기초를 들 수 있는데, 대부분의 경우 공장에 프리캐스트 콘크리트로 사전에 제작되어 현장으로 운반한 후 조립식으로 연결하면서 설치하게 된다.
위와 같이 조립되는 방음벽기초들은, 방음벽기초간 연결 강도가 매우 취약하다. 이 때문에 방음벽기초들 사이의 접합 연결부가 벌어지게 되고, 그에 따라 수밀성이 저하된다.
이를 방지하기 위하여, 철근 등 긴장재를 각 방음벽기초에 형성되는 통과공을 통과시키고, 그 양끝 부분을 방음벽기초에 긴장 정착시키거나, 방음벽기초의 접합 단부에 고리상의 연결지지부재를 설치하여 방음벽기초의 접합 단부를 서로 밀착 결합시키고, 상기 고리상의 연결지지부재에 강봉을 삽입하여 결합시키거나, 강봉 없이 서로 결합시키고, 모르타르를 충진하여 방음벽기초를 연결시키는 방법들이 이었다.
그런데, 이들 방법들은 설치상의 어려움이나 긴장재 노후화에 따른 문제라든지, 내구성 및 결합성 등의 이유 뿐만 아니라 설치 위치가 제한되어 여유공간이 없으면 거의 결합이 어려운 문제점이 있었으며, 방음벽기초의 자중으로 인하여 그 결합이 용이하지 않거나 상호 접촉된 방음벽기초간의 체결력을 지속적으로 유지시킬 수 없는 문제가 있었다.
또한, 방음벽기초들은, 예를 들어 도시 환경에 노출되기 때문에 습기 뿐만 아니라 각종 유해 화학물질이나 염화물에 의해 부식이나 손상이 발생될 가능성이 많다.
이러한 방음벽기초들의 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.
<관련 선행기술 문헌>
1. 대한민국 등록특허 제10-1860503호
2. 대한민국 등록특허 제10-1856380호
3. 대한민국 등록특허 제10-1638084호
4. 대한민국 등록특허 제10-1881077호
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 시멘트, 산업부산물인 페로니켈 슬래그 미분말(FNS)외에 고로슬래그 미분말(GGBFS) 또는 플라이애쉬(FA)를 활용한 3성분계 콘크리트 조성물로 프리캐스트 방음벽기초를 제조 및 시공할 수 있는 양생조건과 충분한 탈형강도를 제공하여 프리캐스트 방음벽기초의 수명을 획기적으로 연장시키고 보수에 따른 인력과 비용을 대폭 절감할 수 있고, 동시에 방음벽기초 상하 좌우 측벽 어디에나 방음벽기초 유니트를 결합하는 체결구를 설치할 수 있어서 구조적으로 보다 안정성을 제공할 수 있으며, 텐션을 위한 강연성 사용을 하지 않아도 되어 사용성 및 결합성이 좋을 뿐만 아니라 경제적이고, 상호 접촉된 방음벽기초 간의 체결력을 지속적으로 유지시킬 수는페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 제조된 프리캐스트 방음벽기초 및 그의 시공방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 제조된 프리캐스트 방음벽기초는,
길이방향으로 속이 빈 중공형의 직육면체 형상을 갖는 적어도 2 이상의 방음벽기초 유니트중 제 1 방음벽기초 유니트의 제 1 접합면에 형성되는 적어도 1 이상의 제 1 오목부와, 상기 제 1 방음벽기초 유니트의 제 1 접합면에 대향하여 인접한 제 2 방음벽기초 유니트의 제 2 접합면에 형성되는 적어도 1 이상의 제 2 오목부중 적어도 하나에 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 이루어진 그라우트재를 충진하여 상기 제 1 방음벽기초 유니트와 상기 제 2 방음벽기초 유니트 사이를 접합하며,
상기 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물의 결합재는 시멘트, 페로니켈 슬래그 미분말 이외에 고로 슬래그 미분말 또는 플라이애쉬를 포함하며,
상기 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물의 단위체적당 굵은 골재 910~ 1,100kg, 잔골재 730 ~ 880kg, 물 150 ~ 180kg, 결합재 390 ~ 460kg 을 포함하여 물 결합재 비(w/b) 33 ~ 45%, 잔골재율 40 ~ 48% 로 이루어지며,
상기 결합재는 100 중량%에 대하여 시멘트 50 ~ 80 중량%, 페로니켈 슬래그 미분말 10 ~ 30중량% 에 고로 슬래그 미분말 10 ~ 35 중량% 또는 플라이애쉬 10 ~ 20 중량% 로 혼합되며 혼화제, 공기연행제가 첨가되고
상기 페로니켈 슬래그 미분말은 비표면적이 3,000~30,000 ㎠/g의 고밀도를 가지며, 상기 고로 슬래그 미분말은 6,000 내지7,000cm2/g 정도의 비표면적을 가지며,
상기 프리캐스트 방음벽기초는 직벽형 또는 L자형이며,
상기 제 1 및 제 2 오목부는 각각 소정 간격을 두고 상기 제 1 및 제 2 접합면에 대해 형성되며, 상기 제 1 및 제 2 오목부의 입구는 동일한 크기를 가지며,
상기 제 1 오목부에는 매립 고정된 관형상의 인서트와 상기 인서트 내부에 나사산이 형성된 암체결부로 이루어진 관형상의 인서트부재가 매립 고정되어 있으며, 상기 인서트부재의 암체결부에 체결되는 수체결부와, 상기 제 1 오목부의 입구로부터 노출되며, 상기 수체결부로부터 연장된 기둥부와 상기 기둥부의 직경보다 큰 직경을 갖는 헤드부로 이루어진 체결용 볼트를 포함하며,
상기 제 2 오목부는 상기 입구와, 상기 입구에 대해 소정 각도로 넓어지는 역테이퍼부와, 상기 역테이퍼부의 말단에 형성되며, 상기 입구의 크기보다 큰 직경을 갖는 일단막힘부를 가지며, 상기 제 2 오목부에는 상기 체결용 볼트의 기둥부와 헤드부를 상기 그라우트재가 충진되어 매립하고,
상기 인서트부재, 상기 체결용 볼트, 및 상기 그라우트재로 상기 제 1 및 제 2 접합면 사이에 강선 연결없이 강고한 체결이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물을 이용하여 제조된 방음벽기초의 시공방법은,
수쇄 급냉 페로니켈 슬래그를 분쇄하여 미세 분쇄 처리하여 페로니켈 슬래그 미분말을 제조하는 단계와,
고로 슬래그를 분쇄하여 미세 분쇄 처리하여 고로 슬래그 미분말을 제조하는 단계와,
상기 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물 100 중량비 당 시멘트 70 중량부에 대하여 상기 페로니켈 슬래그 미분말을 5 중량부에서 각 5%씩 상향하여 첨가하고, 상기 고로슬래그 미분말을 10 중량부에서 각 5%씩 상향하여 첨가하는 단계와,
상기 페로니켈 슬래그 미분말이 20 중량부인지를 판단하는 단계와
상기 고로슬래그 미분말이 25 중량부인지를 판단하는 단계와,
상기 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물 100 중량비 당 시멘트 70 중량부에 대하여 상기 페로니켈 슬래그 미분말 또는 고로슬래그 미분말의 총합이 30%가 되게 감수제, 공기연행제를 적당량의 물과 균일하게 혼합하여 상기 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물을 제조하는 단계를 포함하며,
상기 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물은 단위체적당 굵은 골재 910~1,100kg, 잔골재 730 ~ 880kg, 물 150 ~ 180kg, 결합재 390 ~ 460kg를 포함하여 물 결합재 비(w/b) 33 ~ 45%, 잔골재율 40 ~ 48% 로 이루어지며,
상기 결합재는 100 중량%에 대하여 시멘트 50 ~ 80 중량%, 페로니켈 슬래그 미분말 10 ~ 30중량% 에 고로 슬래그 미분말 10 ~ 35 중량% 또는 플라이애쉬 10 ~ 20 중량% 로 혼합되는
상기 페로니켈 슬래그 미분말은 비표면적이 3,000~30,000 ㎠/g의 고밀도를 가지며, 상기 고로 슬래그 미분말은 6,000 내지7,000cm2/g 정도의 비표면적을 가지며,
길이방향으로 속이 빈 중공형의 직육면체 형상을 갖는 적어도 2 이상의 방음벽기초 유니트의 제 1 접합면에 적어도 1 이상의 제 1 오목부를 상기 제 1 접합면에 대향하는 제 2 접합면에 적어도 1 이상의 제 2 오목부를 형성하는 단계와,
상기 제 1 오목부에 암체결부를 갖는 인서트부재를 매립설치하는 단계와,
상기 인서트부재의 암체결부에 체결용 볼트의 수체결부를 결합하는 단계와,
상기 제 1 방음벽기초 유니트의 제 1 접합면으로부터 노출된 상기 체결용 볼트의 기둥부와 헤드부가 상기 제 2 방음벽기초 유니트의 제 2 접합면의 제 2 오목부에 삽입되게 상기 제 1 방음벽기초 유니트와 상기 제 2 방음벽기초 유니트 사이를 밀접 결합시키는 단계와,
상기 제 2 오목부를 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 이루어진 그라우트재로 충진하여 상기 제 1 방음벽기초 유니트와 상기 제 2 방음벽기초 유니트 사이를 접합하는 단계를 포함하며,
상기 제 2 오목부를 상기 제 1 오목부의 입구와 동일한 크기를 갖는 입구와, 상기 입구에 대해 소정 각도로 넓어지는 역테이퍼부와, 상기 역테이퍼부의 말단에 형성되며, 상기 입구의 크기보다 큰 직경을 갖는 일단막힘부를 갖도록 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 제조된 프리캐스트 방음벽기초 및 그의 시공방법은 시멘트, 산업부산물인 페로니켈 슬래그 미분말(FNS)외에 고로슬래그 미분말(GGBFS) 또는 플라이애쉬(FA)를 활용한 3성분계 콘크리트 조성물로 프리캐스트 방음벽기초를 제조 및 시공할 수 있는 양생조건과 충분한 탈형강도를 제공하여 프리캐스트 방음벽기초의 수명을 획기적으로 연장시키고 보수에 따른 인력과 비용을 대폭 절감할 수 있고, 동시에 방음벽기초 상하 좌우 측벽 어디에나 방음벽기초 유니트를 결합하는 체결구를 설치할 수 있어서 구조적으로 보다 안정성을 제공할 수 있으며, 텐션을 위한 강연성 사용을 하지 않아도 되어 사용성 및 결합성이 좋을 뿐만 아니라 경제적이고, 상호 접촉된 방음벽기초 간의 체결력을 지속적으로 유지시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 제조된 프리캐스트 방음벽기초 및 그의 시공방법은 간단히 강성이 뛰어난 체결용 볼트를 이용하여 결합시킨 후 탄성복원력이 좋은 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 된 그라우트재로 충진하기만 하면 되므로 방음벽기초의 결합성이 간단하고 그 견고성이 향상될 수 있다.
특히 구조적으로도 지진이나 지반 침하 등에 의하여 체결용 볼트에 의해서 단단히 지지하면 체결용 볼트에 가해지는 제 1 힘을 상쇄시키는 제 2 힘을 그라우트재가 충진되는 오목부의 구조적 형상에 의해서 발생시키므로 암체결부와 수체결부 사이에서 슬립하는 현상 등이 발생할 수 없으므로 연결의 견고성이 매우 뛰어나다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 제조된 프리캐스트 방음벽기초 및 그의 시공방법은 결합현장의 상황에 관계없이 용이하게 체결용 볼트를 장착할 수 있으며, 기타 자재비가 절감되고, 방음벽기초설치를 위한 굴착폭원을 최소화하여 공사비절감과 공기단축을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 프리캐스트 방음벽기초를 제조하는 제조방법의 설명하는 플로우챠트이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 제조된 프리캐스트 방음벽기초의 28일 압축강도를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 제조된 프리캐스트 방음벽기초의 상대동탄성 계수를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물의 내화학성을 설명하기 위한 염소이온 침투깊이를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 제조된 프리캐스트 방음벽기초의 결합 사시도이다.
도 6은 도 5의 A-A선을 따라 취한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 제조된 프리캐스트 방음벽기초의 시공방법을 설명하는 플로우챠트이다.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물을 이용하여 제조되는 방음벽기초 및 그 시공방법에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물은 프리캐스트 콘크리트용 결합재로서, 시멘트, 페로니켈 슬래그 미분말 외에 고로 슬래그 미분말 또는 플라이애쉬의 3성분을 포함하는 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로는, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물은 콘크리트 조성물의 단위체적당 굵은 골재 910~ 1,100kg, 잔골재 730 ~ 880kg, 물 150 ~ 180kg, 결합재 390 ~ 460kg 을 포함하여 물 결합재 비(w/b) 33 ~ 45%, 잔골재율 40 ~ 48% 로 이루어지며,
상기 결합재는 100 중량%에 대하여 시멘트 50 ~ 80 중량%, 페로니켈 슬래그 미분말 10 ~ 30중량% 에 고로 슬래그 미분말 10 ~ 35 중량% 또는 플라이애쉬 10 ~ 20 중량% 로 혼합되며 혼화제, 공기연행제 등이 첨가되는 것을 특징으로 한다.
상기 페로니켈 슬래그 혼합물은 비표면적이 3,000 ~ 30,000 ㎠/g의 고밀도를
갖는 수쇄 급냉 페로니켈 슬래그 미분말을 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물을 이용한 프리캐스트 방음벽기초의 양생온도는 최대 60 ~ 75 ℃, 양생시간 6 ~ 10 시간으로 1일 탈형강도가 15 Mpa이상, 재령 28일 강도가 30Mpa 이상인 것을 특징으로 한다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물을 구성하는 각 성분에 관하여 구체적으로 설명한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물에 있어서, 상기 시멘트는 일반 포틀랜트 시멘트(opc), 슬래그 시멘트, 알루미나 시멘트 및 초속경 시멘트 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합 시멘트를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 일반 포틀랜드 시멘트이다.
구체적으로 포틀랜드 시멘트의 경우도 주요 성분이 C2S 51%, C2S 25%, C3A 9%, C4AF 9%, CaSO4 4% 정도이며, 비표면적은 3,300cm2/g 전후인 것을 사용하는 것이 프리캐스트 방음벽기초이 주로 물과 접촉이 많은 공간에서 사용되는 점을 고려할 때, 고밀도 및 내화학성, 내구성을 고려할 때 바람직하다.
혼합 시멘트를 사용할 경우에는 포틀랜트 시멘트 40~70 중량%, 알루미나 시멘트 5 ~ 25 중량% 및 잔량의 초속경 시멘트를 포함할 수 있다.
알루미나 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트에 비해 알루미나 함량이 상대적으로 높은 시멘트로서, 화학적 저항성이 우수하며, 산성 분위기하에서 사용할 수 있는 장점이 있으며, 경화시간이 짧은 조강 시멘트 일종으로서, 보통 포틀랜드 시멘트와 적정 비율로 사용한다.
또한, 초속경 시멘트는 무수석고와 50 중량% 이상의 알루미나 또는 칼슘설포알루미네이트(CSA)를 포함하는 것으로서 초기 부착성이 우수한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물에 있어서, 상기 페로니켈 슬래그는 비표면적이 3,000~30,000 ㎠/g의 고밀도를 갖는 수쇄 급냉 페로니켈 슬래그 미분말을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 페로니켈 슬래그는 입자의 크기가 약 100㎛ 이상으로 큰 경우에는 시멘트의 수화에 의해 생기는 수산화칼슘(Ca(OH)₂)과 반응하여 불용성의 화합물을 만들 수 있는 잠재수경성이 발현되지 않아 노반재나 잔골재 정도로만 활용되고 있는 데, 분말도를 미세화할 경우에는 분쇄가 진행됨에 따라 결정구조가 파괴됨으로써 시멘트와 물간의 수화반응에 의해 생성되는 수화반응물(예: Ca(OH)2)과 반응을 일으키는 규소이온의 함량이 증가되어 2차적인 반응을 유도할 수 있게 됨으로써 시멘트만 사용했을 경우와 비교하여 콘크리트의 치밀도와 강도가 향상될 수 있다.
이는 하기의 반응식으로 나타낼 수 있으며, 이러한 반응의 생성물로서 겔 또는 결정 상태의 CaO-SiO2-H2O 구조가 형성될 수 있다.
SiO2 + Ca(OH)2 → CaO-SiO2-H2O
본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물에 있어서, [표 3]을 통해서 알 수 있는 바와 같이, 페로니켈 슬래그 미분말의 비표면적이 3,000~8,000 cm2/g의 고밀도를 갖는 것이 수화반응물과의 반응이 활발하게 일어나 콘트리트의 치밀도와 강도를 향상할 수 있어서 바람직하다.
페로니켈 슬래그의 분쇄정도에 따른 수화반응물과의 반응 정도
분쇄정도 1,000~1,500cm2/g 2,000~2,500cm2/g 3,000~3,500cm2/g 5,000~9,000cm2/g 9,000~10,000cm2/g 10,000cm2/g
이상
수화반응물과의 반응여부 반응안함 일부 반응 반응 반응 활발 반응 활발 2차 반응 과다
이는 비표면적이 3,000~8,000 cm2/g보다 작을 경우에는 수화반응의 2차 반응을 유도하는 효과가 미미하고 비표면적이 3,000~8,000 cm2/g보다 클 경우에는 1차 수화반응보다 2차 반응이 우세하게 나타날 수 있어 강도가 떨어질 수 있다.본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물에 있어서, 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 10 내지 25 중량% 및 SiO2 33 내지 38 중량%를 포함하여 이루어진다.
상기 고로슬래그는 콘크리트용 혼화재로도 사용되는데, 콘크리트용 혼화재로사용되는 고로슬래그의 경우 비표면적이 4,000 내지 5,000cm2/g 정도인데, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물에 있어서, 보다 반응성을 높이기 위해 볼밀 등을 사용하여 분쇄함으로써 6,000 내지7,000cm2/g 정도의 비표면적을 가지도록 하여 사용하는 것이 바람직하다.
고로슬래그의 분쇄정도에 따른 결합재서의 반응성
분쇄정도 4,000~5000cm2/g 5,000~6,000cm2/g 6,000~7,000cm2/g 7,000~8,000cm2/g 8,000~9,000cm2/g 10,000cm2/g
이상
결합재 100 중량부에 대하여 10 내지 35 중량부의 비율로 포함시 반응성 반응 반응 활발 반응 활발 2차 반응 발생 2차 반응 과다 2차 반응 과다
상기 고로슬래그 미분말은 결합재 100 중량부에 대하여 10 내지 35 중량부의 비율로 포함되는 경우에 6,000 내지7,000cm2/g 정도의 비표면적을 가지면, 반응도 활발하게 할 뿐만 아니라 강도도 적정하게 발현할 수 있어서 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물을 이용하여 프리캐스트 방음벽기초을 제조할 수 있다.
상기 프리캐스트 방음벽기초은 철근과 콘크리트 조성물을 이용한 일반적인 프리캐스트 콘트리트 제조 방법에 의해 제조할 수 있는데, 예를 들어 습식방법 또 는 건식방법을 사용할 수 있다.
프리캐스트 콘트리트 제조 방법에 따라 제조된 방음벽기초은 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.
이하 실험예를 통하여 본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 시공된 프리캐스트 방음벽기초에 대해서 상세히 설명하겠다.
본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물을 이용하여 시공된 방음벽기초에 대하여 OPC, FNS, GGBS 바인더를 사용한 3성분계 콘크리트 시편을 제작하여 각각의 기초물성시험을 진행하였다.
압축강도는 KS F 2405 [5]에 따라 진행하였으며, Φ100×200 MM 공시체에 타설하여 6-8시간 증기양생 및 28일 습윤양생하여 몰드를 제거하고 1일 탈형강도 및 28일 강도를 측정하였다.
[실시예]
이하 도 1을 참조하여, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 프리캐스트 방음벽기초를 제조하는 제조방법을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 프리캐스트 방음벽기초를 제조하는 제조방법을 설명하는 플로우챠트이다.
(제조예 1) 프리캐스트 방음벽기초의 콘트리트 조성물 제조방법
수쇄 급냉 페로니켈 슬래그를 밀로 분쇄하여 미세 분쇄 처리하여 비표면적이 3,000 내지 8,000 cm2/g이 되게 페로니켈 슬래그 미분말을 제조한다(S10).
고로 슬래그를 밀로 분쇄하여 미세 분쇄 처리하여 비표면적이 6,000 내지7,000cm2/g 정도이 되게 하여 고로 슬래그 미분말을 제조한다(S20).
콘크리트 결합재 100 중량비 당 포틀랜트 시멘트(OPC) 70 중량부, 상기 S10단계에서 얻어진 페로니켈 슬래그 미분말을 5 중량부에서 각 5%씩 상향하여 20 중량부까지 첨가하고, 콘크리트 결합재 100 중량비 당 상기 S20 단계에서 얻어진 고로슬래그 미분말을 10 중량부에서 각 5%씩 상향하여 25 중량부까지 첨가한다(S30).
상기 콘크리트 결합재 100 중량비 당 포틀랜트 시멘트(OPC) 70 중량부에 대하여 페로니켈 슬래그 미분말이 20 중량부인지 판단하고(S40), 페로니켈 슬래그 미분말이 20 중량부이면(S41), 고로슬래그 미분말이 25 중량부인지 판단한다(S50)
상기 페로니켈 슬래그 미분말 또는 고로슬래그 미분말이 각각 20중량부, 25 중량부가 아닌 경우에는 상기 단계 S30를 반복하여, 상기 시멘트 70 중량부에 대해 결합재인 페로니켈 슬래그 또는 고로슬래그의 총합이 30%가 되게 감수제,공기연행제(AE)를 적당량의 물과 균일하게 혼합하여 콘크리트 조성물을 제조하였다(S60).
(시방 배합표 1) : 결합재 100 중량 대비 시멘트(OPC) 70%, 페로니켈 슬래그(GFNS)+고로슬래그(GGBFS) 30%
No. Design
Slump
(mm)		 Design
Air
(%)		 W/B
(%)		 S/a
(%)		 Unit weight(kg/m
Figure 112021008297317-pat00001
)		 AD
(x%B)
W Binder Sand Gravel
OPC GFNS FA GGBFS SF
1 150 3.0 40 44 175 440 - 　 - 　 810 1025 0.8
(일반PC 계)
2 286 88 　 44 　 810 1025
3 286 66 　 66 　 810 1025
4 286 44 　 88 　 810 1025
5 286 22 　 110 　 810 1025
시료는 순서에 따라 번호를 매겼으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물을 이용한 방음벽기초들의 압축강도에 대한 결과 값은 아래 [표 6] 및 도 2와 같이 나타내었다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물을 이용한 프리캐스트 방음벽기초들의 28일 압축강도를 나타내는 그래프이다.
시험체에 대한 압축강도
시험체
　		 지름(MM) 단면적(MM2) 높이(CM) 파괴하중(N) 1일 탈형강도(MPa) 28일 압축강도(MPa)
1 99.5 7794 188 477064 24 61
2 99.98 7879 195 403760 19 51
3 99.94 78.32 189 47080 23 60
4 99.8 7858 190 381220 18 48
5 100.1 7870 194.4 390235 18 49
도 2 및 [표 6]에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 제조된 프리캐스트 방음벽기초들에 대하여, 강도측정 결과 프리캐스트(PC) 콘크리트의 요구조건인 1일 탈형강도 18 MPa를 충족시켰고, 28일 강도 35MPa도 충분히 만족시키는 것을 알 수 있었다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 제조된 프리캐스트 방음벽기초의 외부 환경 저항성, 미세균열 저항성, 및 공극분포도 평가를 위해 동결융해 저항성 시험, 염화물 이온 침투 저항성 시험, 내화학성 시험 등을 진행하였다.
시험체 제작은 압축강도 시험에 적용된 [결합재 100 중량 대비 시멘트(OPC) 70%, 페로니켈 슬래그(GFNS)+고로슬래그(GGBFS) 30%] 로 작성된 콘크리트 시방 배합표를 기준으로 동일하게 배합하여 제작하였다.
동결융해 저항성 시험은 콘크리트 공시체가 동결융해작용으로 인하여 그 강도가 증가, 또는 감소하였을 때의 변화 과정을 측정하여 저항성을 추정하는 방법 중 하나가 상대동탄성계수이다.
시료는 순서에 따라 번호를 매겼으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 제조된 프리캐스트 방음벽기초들의 상대동탄성계수에 대한 결과 값은 아래 [표 7] 및 도 3과 같이 나타내었다.
[표 7] 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 동결융해 노출 후 점진적인 내부손상 측정을 위해 KS F 2456시험법에 따라 28일 습윤 양생을 마친 5개의 공시체를 챔버 안에 배치하여, 4.4℃~ -17.8℃까지 동결 융해주기를 2 ~ 5시간 1cycle 기준으로 300cycle까지 동결융해 시험을 진행한 후 5개 시험체의 상대동탄성계수를 측정하였으며, 그 결과 값은 아래와 같다.
시험체들의 상대동탄성 계수(%)
시 험 체 명 상대동탄성 계수(%)
1 83
2 90.2
3 89.4
4 88.2
5 87.9
동결융해 저항성 측정결과 콘크리트 결합재로 일반 시멘트만을 사용한 시험체 1은 83%로 나타나 내구열화가 다소 많은 것으로 나타난 반면, 3 성분계를 사용한 시험체 2, 3, 4, 5는 본 발명에서 목표하는 85% 기준을 상회하는 90.2%, 89.4%, 88.2%, 87.9%를 나타내었으며, 시험체 2, 3, 4, 5 순으로 페로니켈 중량이 많은 것으로, 페로니켈 중량이 많을수록 성능이 좋아지는 것으로 나타났다.
염화물 침투 저항성 시험을 통해서 염화물 침투 저항성 뿐만 아니라 간접적으로 내화학성을 판단할 수 있다.
염화물 침투 저항성은 콘크리트의 이온 투과성능을 전기장 상태에서 측정하는 법으로 시편 내 공극의 수밀성을 전하량 투과 정도로 판단하기 위해 KS F 2711시험법에 따라 콘크리트 시험체를 원주형 몰드(Φ100×200)에 제작하여 28일 습윤양생 후 높이가 5cm가 되도록 시편을 절단하여 1 방향 침추가 일어날 수 있도록 측면을 코팅한 다음 24시간 수중에 침지시킨 후 실험을 실시하였다.
콘크리트 양단면은 전하의 원활한 이동을 위해 스테인레스 메쉬를 사용하였고, 3.0% NaCL 용액을 양 끝 챔버에 채운 뒤 콘크리트 시편과 연결하여 측정된 통과 전하량 및 침투깊이를 통해서 염소이온 침투 저항성과 내화학성을 알 수 있다.
시료는 순서에 따라 번호를 매겼으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물을 이용한 프리캐스트 방음벽기초들의 전하량 및 침투 깊이에 대한 결과 값은 아래 [표 8] 및 도 4와 같이 나타내었다.
시험체별 전하량 및 침투 깊이
시험체명 시간(sec) Volt Current(mA) Temp.(℃) Coulomb(Q) 침투깊이(M)
1 21600 60 225.6 45.6 3820 0.0203
2 21600 60 154.1 38.7 2787 0.0125
3 21600 60 141.5 36.4 2546 0.016
4 21600 60 162.6 39.7 2922 0.017
5 21600 60 207.1 42.6 3583 0.019
시험 결과 5개의 시편 중 콘크리트 결합재로 일반 시멘트만을 사용한 시험체 1은 염소이온 침투성이 약간 높게 나타났으나, 3성분계를 사용한 시험체 2, 3, 4, 5는 모두 낮은 것을 알 수 있으며, 상기 시험체 2, 3, 4, 5의 페로니켈 슬래그 중량이 시험체 2, 3, 4, 5 순으로 크므로, 페로니켈 슬래그 중량이 클수록 침투깊이는 상대적으로 더 낮게 나타났다.
[표 8] 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물을 이용한 방음벽기초들은 내후성, 내수성, 표면경도 등의 물성도 우수하므로 방음벽기초 제조시 종래방법에 비하여 품질을 더욱 높일 수 있으며, 이에 따라 용배수관 등의 용도나 기타용도로 프리캐스트 제품을 제조할 경우 수명을 높일 수 있음을 알 수 있다.
이제 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 제조된 프리캐스트 방음벽기초의 시공방법에 대해서 설명한다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 제조된 프리캐스트 방음벽기초(1)는, 길이방향으로 속이 빈 중공형의 직육면체 형상을 갖는 적어도 2 이상의 방음벽기초 유니트(10, 10')를 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 이루어진 그라우트재(19)와 볼트식 체결장치(20)를 이용하여 복잡하지도 않고 넓은 설치공간의 필요도 없이 내구성 및 수밀성 있게 시공될 수 있다.
상기 적어도 2 이상의 방음벽기초 유니트(10, 10')는 길이방향을 따라 일 접합면(11)과 서로 대향하는 방향에 위치하는 다른 접합면(12)에 상하 좌우를 따라 소정간격 이격 배치되며, 각각 입구의 크기(d)가 동일한 적어도 2 이상의 제 1 및 제 2 오목부(13, 15)를 갖는다.
상기 방음벽기초 유니트(10)의 일 접합면(11)에 형성된 제 1 오목부(13)는 관형상으로 이루어지며, 상기 제 1 오목부(13)에는 인서트부재(20)가 삽입 고정되어 있으며, 상기 인서트부재(20)에 대해 체결용 볼트(17)가 체결된 채 상기 방음벽기초 유니트(10)에 결합되는 다른 방음벽기초 유니트(10)의 다른 접합면(12)에 형성된 제 2 오목부(15)에 채워지는 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 이루어진 그라우트재(19)로 고정결합될 수 있다.
상기 인서트부재(20)는 상기 제 1 오목부(13)에 매립된채 성형되어 상기 방음벽기초 유니트(10)의 일 접합면(11)에 대해 일체형으로 형성될 수 있는데, 관형 인서트(21)와, 상기 체결용 볼트(17)의 나사산에 대응하여 나사산(23a)이 형성된 암체결부(23)와, 상기 관형 인서트(21)를 상기 방음벽기초 유니트(10)에 대해 고정하도록 폭방향으로 돌출된 돌출고정부(25)로 구성될 수 있다.
상기 체결용 볼트(17)는 상기 인서트부재(20)의 암체결부(23)에 대해 체결되게 나사산이 형성된 수체결부(17a)와 상기 수체결부(17a)로부터 소정 길이만큼 연장되어 상기 제 1 오목부(13)에 대해 돌출되게 하기 위한 기둥부(17b)와 상기 기둥부(17b)에 달리며, 상기 기둥부(17b)의 직경보다 큰 직경을 갖는 헤드부(17c)를 갖도록 구성된다.
따라서 상기 제 1 오목부(13)에 대해 상기 인서트부재(20)에 적어도 일부인 상기 수체결부(17a)가 결합되며, 상기 기둥부(17b)와 상기 헤드부(17c)는 노출되어 결합되는 다른 인접한 방음벽기초 유니트(10')의 다른 접합면(12)에 형성되는 제 2 오목부(15)에 삽입 고정될 수 있다.
한편, 상기 제 2 오목부(15)는 상기 체결형 볼트(17)의 헤드부(17c)가 용이하게 취출될 수 있는 크기를 갖는 입구(15a)를 가지며, 상기 입구(15a)에 대해 소정 각도로 넓어지는 역테이퍼부(15b)와, 상기 역테이퍼부(15b)의 말단에 형성되며, 상기 입구(15b)의 크기보다 큰 직경을 갖는 일단막힘부(15c)를 갖는 형테로 역테이퍼 구조의 쐐기형일 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 체결형 볼트(17)가 상기 인서트부재(20)에 나사체결시 인발력이 화살표 방향으로 발생하며, 이 때 전단파괴면이 상기 체결형 볼트(17)의 헤드부(17c)에 대해 45도 각도로 점선으로 표시될 수 있는데, 상기 제 2 오목부(15)의 역테이퍼 구조가 상기 전단파괴면에 대해 저항력을 발생시킴을 알 수 있다.
부가적으로, 상기 제 2 오목부(15)의 외주부를 따라서 전단스토퍼(30)가 더 제공될 수 있다. 상기 전단스토퍼(30)는 상기 체결형 볼트(17)에 대해 인발력이 발생하는 경우 전단파괴에 저항하는 전단 저항력을 발생시킬 수 있다.
이를 위하여, 상기 전단스토퍼(30)는 원형 고리형태로 전단파괴면의 영향범위 이내에 설치되는 것이 전단저향력을 대폭 증가시킬 수 있다. 상기 전단스토퍼(30)는 상기 방음벽기초 유니트(10, 10') 제조시에 구체 철근에 결속하여 상기 제 2 오목부(15)의 역테이퍼부(15b)를 따라 상기 전단파괴면의 영향범위 이내에 설치하는 것이 바람직하다.
이제 도 7을 참조하여 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 제조된 프리캐스트 방음벽기초의 시공방법을 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 제조된 프리캐스트 방음벽기초의 시공방법을 설명하는 플로우챠트이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 제조된 프리캐스트 방음벽기초(1)의 시공방법은 도 1에 도시된 바와 같이 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물을 제조하고, 상기 3성분계 콘크리트 조성물을 이용하여 길이방향으로 속이 빈 중공형의 직육면체 형상을 갖는 적어도 2 이상의 방음벽기초 유니트의 제 1 접합면에 적어도 1 이상의 제 1 오목부를 상기 제 1 접합면에 대향하는 제 2 접합면에 적어도 1 이상의 제 2 오목부를 형성할 수 있다(S110).
상기 적어도 2 이상의 방음벽기초 유니트(10, 10')를 길이방향을 따라 일 방음벽기초 유니트(10)의 일 접합면(11)에 대해 상기 제 1 오목부(13)에 대해 상기 인서트부재(20)에 상기 체결형 볼트의 적어도 일부인 상기 수체결부(17a)를 결합시키고, 상기 체결형 볼트의 나머지 일부인 상기 기둥부(17b)와 상기 헤드부(17c)는 노출시켜둘 수 있다(S120).
상기 적어도 2 이상의 방음벽기초 유니트(10, 10')를 길이방향을 따라 일 방음벽기초 유니트(10)의 일 접합면(11)에 대해 다른 방음벽기초 유니트(10')의 서로 대향하는 방향에 위치하는 다른 접합면(12)이 마주보게 배치할 수 있다(S130).
상기 적어도 2 이상의 방음벽기초 유니트(10, 10')를 길이방향을 따라 이동시켜서 상기 방음벽기초 유니트(10)의 제 1 오목부(11)로부터 노출된 상기 체결형 볼트(17)의 나머지 일부인 상기 기둥부(17b)와 상기 헤드부(17c)가 상기 방음벽기초 유니트(10)에 인접 배치되는 다른 상기 방음벽기초 유니트(10')의 제 2 오목부(12)내에 삽입되게 할 수 있다(S140).
상기 방음벽기초 유니트(10)와 결합되는 다른 상기 방음벽기초 유니트(10')의 일접합면(11)과 다른 접합면(13) 사이에 스페이서(18)를 배치하고 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 이루어진 그라우트재(19)를 충진시켜서 다른 상기 방음벽기초 유니트(10')의 제 2 오목부(12)내에 상기 방음벽기초 유니트(10)의 제 1 오목부(11)로부터 노출된 상기 체결형 볼트(17)의 나머지 일부인 상기 기둥부(17b)와 상기 헤드부(17c)를 매립 고정할 수 있다(S150).
상기 적어도 2 이상의 방음벽기초 유니트(10, 10')를 길이방향을 따라 넓은 시공 공간이 없어도 복잡한 체결 수단이나 체결방법을 사용하지 않더라도 간단히 긴장 체결할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물을 이용하여 제조된 방음벽기초(1)는 지진 등으로 강한 압력을 받았을 때 상기 방음벽기초 유니트(10)와 다른 상기 방음벽기초 유니트(10') 사이의 접합 부위에서 상기 방음벽기초 유니트(10)에 대해서 상기 인서트부재(20)와 상기 체결용 볼트(17)의 나사결합에 의해서 제 1 힘(f)의 방향으로 접합 부위가 벌어지도록 힘이 발생하지만, 다른 상기 방음벽기초 유니트(10')의 제 2 오목부(10')에 상기 제 1 힘(f)을 상쇄하는 제 2 힘(F)이 발생하도록 상기 그라우트재(19)가 단면이 역사다리꼴 형상이 되게 채워져 탄성 복원력을 발생시키기 때문에 상기 방음벽기초 유니트(10)와 다른 상기 방음벽기초 유니트(10') 사이의 접합 부위가 일탈하지 않고 내구성있게 유지될 수 있다.
상기 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 이루어진 그라우트재(19)는 매립된 상기 체결형 볼트(17)의 기둥부(17b) 및 헤드부(17c)에 의해서 지지 보강되면서 상기 체결형 볼트(17)의 기둥부(17b) 및 헤드부(17c)의 신축에 따라 신축거동하여 벌어진 접합 부위를 막아 주기 때문에 벌어진 접합 부위를 통한 수분의 유입이나 유출은 방지할 수 있게 된다.
또한, 상기 방음벽기초 유니트(10)와 상기 다른 방음벽기초 유니트(10') 사이를 단순히 상기 체결형 볼트(17)로 접합했을 경우에는 강한 외압이 작용 했을 때 상기 체결용 볼트(17)가 강한 외압에 견디지 못하고 부러지거나 또는 빠지거나 상기 방음벽기초 유니트(10, 10')의 일부분이 파손되는 현상이 발생할 수 있지만, 상기 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 이루어진 그라우트재(19)가 상기 역사다리꼴 형상의 제 2 오목부(15)에 대해 상기 체결형 볼트(17)와 일체로 매립 충진되어 상기 방음벽기초(1)에 강한 외압이 작용할 때는 상기 그라우트재(19)가 탄성체로서 작용하여 신축거동하여 상기 방음벽기초(1)의 거동에 따라 외압을 해소시켜 주기 때문에 상기 체결용 볼트(17)가 부러지거나 방음벽기초가 파손되는 상기 체결용 볼트(17)를 사용하여 간단히 상기 방음벽기초 유니트(10, 10') 사이를 체결하여 상기 방음벽기초(1)를 시공할 수 있다.
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.

Claims (14)

  1. 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 제조된 프리캐스트 방음벽기초에 있어서,
    길이방향으로 속이 빈 중공형의 직육면체 형상을 갖는 적어도 2 이상의 방음벽기초 유니트중 제 1 방음벽기초 유니트의 제 1 접합면에 형성되는 적어도 1 이상의 제 1 오목부와, 상기 제 1 방음벽기초 유니트의 제 1 접합면에 대향하여 인접한 제 2 방음벽기초 유니트의 제 2 접합면에 형성되는 적어도 1 이상의 제 2 오목부중 적어도 하나에 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 이루어진 그라우트재를 충진하여 상기 제 1 방음벽기초 유니트와 상기 제 2 방음벽기초 유니트 사이를 접합하며,
    상기 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물의 결합재는 시멘트, 페로니켈 슬래그 미분말 이외에 고로 슬래그 미분말 또는 플라이애쉬를 포함하며,
    상기 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물의 단위체적당 굵은 골재 910~ 1,100kg, 잔골재 730 ~ 880kg, 물 150 ~ 180kg, 결합재 390 ~ 460kg 을 포함하여 물 결합재 비(w/b) 33 ~ 45%, 잔골재율 40 ~ 48% 로 이루어지며,
    상기 결합재는 100 중량%에 대하여 시멘트 50 ~ 80 중량%, 페로니켈 슬래그 미분말 10 ~ 30중량% 에 고로 슬래그 미분말 10 ~ 35 중량% 또는 플라이애쉬 10 ~ 20 중량% 로 혼합되며 혼화제, 공기연행제가 첨가되고,
    상기 페로니켈 슬래그 미분말은 비표면적이 3,000~30,000 ㎠/g의 고밀도를 가지며, 상기 고로 슬래그 미분말은 6,000 내지7,000cm2/g 정도의 비표면적을 가지며,
    상기 프리캐스트 방음벽기초는 직벽형 또는 L자형이며,
    상기 제 1 및 제 2 오목부는 각각 소정 간격을 두고 상기 제 1 및 제 2 접합면에 대해 형성되며, 상기 제 1 및 제 2 오목부의 입구는 동일한 크기를 가지며,
    상기 제 1 오목부에는 매립 고정된 관형상의 인서트와 상기 인서트 내부에 나사산이 형성된 암체결부로 이루어진 관형상의 인서트부재가 매립 고정되어 있으며, 상기 인서트부재의 암체결부에 체결되는 수체결부와, 상기 제 1 오목부의 입구로부터 노출되며, 상기 수체결부로부터 연장된 기둥부와 상기 기둥부의 직경보다 큰 직경을 갖는 헤드부로 이루어진 체결용 볼트를 포함하며,
    상기 제 2 오목부는 상기 입구와, 상기 입구에 대해 소정 각도로 넓어지는 역테이퍼부와, 상기 역테이퍼부의 말단에 형성되며, 상기 입구의 크기보다 큰 직경을 갖는 일단막힘부를 가지며, 상기 제 2 오목부에는 상기 체결용 볼트의 기둥부와 헤드부를 상기 그라우트재가 충진되어 매립하고,
    상기 인서트부재, 상기 체결용 볼트, 및 상기 그라우트재로 상기 제 1 및 제 2 접합면 사이에 강선 연결없이 강고한 체결이 이루어지는
    페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 제조된 프리캐스트 방음벽기초.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 오목부의 상기 역테이퍼부를 따라 전단파괴면의 영향범위 이내에 링형태의 전단스토퍼가 제공되는
    페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 제조된 프리캐스트 방음벽기초.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물의 양생온도는 최대 60 - 75 ℃이며, 양생시간이 6 ~ 10 시간으로 1일 탈형강도가 15 Mpa 이상, 재령 28일 강도가 30 Mpa 이상인
    페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 제조된 프리캐스트 방음벽기초.
  9. 수쇄 급냉 페로니켈 슬래그를 분쇄하여 미세 분쇄 처리하여 페로니켈 슬래그 미분말을 제조하는 단계와,
    고로 슬래그를 분쇄하여 미세 분쇄 처리하여 고로 슬래그 미분말을 제조하는 단계와,
    상기 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물 100 중량비 당 시멘트 70 중량부에 대하여 상기 페로니켈 슬래그 미분말을 5 중량부에서 각 5%씩 상향하여 첨가하고, 상기 고로슬래그 미분말을 10 중량부에서 각 5%씩 상향하여 첨가하는 단계와,
    상기 페로니켈 슬래그 미분말이 20 중량부인지를 판단하는 단계와
    상기 고로슬래그 미분말이 25 중량부인지를 판단하는 단계와,
    상기 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물 100 중량비 당 시멘트 70 중량부에 대하여 상기 페로니켈 슬래그 미분말 또는 고로슬래그 미분말의 총합이 30%가 되게 감수제, 공기연행제를 적당량의 물과 균일하게 혼합하여 상기 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물을 제조하는 단계를 포함하며,
    상기 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물은 단위체적당 굵은 골재 910~1,100kg, 잔골재 730 ~ 880kg, 물 150 ~ 180kg, 결합재 390 ~ 460kg를 포함하여 물 결합재 비(w/b) 33 ~ 45%, 잔골재율 40 ~ 48% 로 이루어지며,
    상기 결합재는 100 중량%에 대하여 시멘트 50 ~ 80 중량%, 페로니켈 슬래그 미분말 10 ~ 30중량% 에 고로 슬래그 미분말 10 ~ 35 중량% 또는 플라이애쉬 10 ~ 20 중량% 로 혼합되고,
    상기 페로니켈 슬래그 미분말은 비표면적이 3,000~30,000 ㎠/g의 고밀도를 가지며, 상기 고로 슬래그 미분말은 6,000 내지7,000cm2/g 정도의 비표면적을 가지며,
    길이방향으로 속이 빈 중공형의 직육면체 형상을 갖는 적어도 2 이상의 방음벽기초 유니트의 제 1 접합면에 적어도 1 이상의 제 1 오목부를 상기 제 1 접합면에 대향하는 제 2 접합면에 적어도 1 이상의 제 2 오목부를 형성하는 단계와,
    상기 제 1 오목부에 암체결부를 갖는 인서트부재를 매립설치하는 단계와,
    상기 인서트부재의 암체결부에 체결용 볼트의 수체결부를 결합하는 단계와,
    상기 제 1 방음벽기초 유니트의 제 1 접합면으로부터 노출된 상기 체결용 볼트의 기둥부와 헤드부가 상기 제 2 방음벽기초 유니트의 제 2 접합면의 제 2 오목부에 삽입되게 상기 제 1 방음벽기초 유니트와 상기 제 2 방음벽기초 유니트 사이를 밀접 결합시키는 단계와,
    상기 제 2 오목부를 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 이루어진 그라우트재로 충진하여 상기 제 1 방음벽기초 유니트와 상기 제 2 방음벽기초 유니트 사이를 접합하는 단계를 포함하며,
    상기 제 2 오목부를 상기 제 1 오목부의 입구와 동일한 크기를 갖는 입구와, 상기 입구에 대해 소정 각도로 넓어지는 역테이퍼부와, 상기 역테이퍼부의 말단에 형성되며, 상기 입구의 크기보다 큰 직경을 갖는 일단막힘부를 갖도록 형성하는 단계를 포함하는
    페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 제조된 프리캐스트 방음벽기초의 시공방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 오목부의 상기 역테이퍼부를 따라 전단파괴면의 영향범위 이내에 링형태의 전단스토퍼가 제공되며,
    상기 페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물의 양생온도는 최대 60 ~ 75 ℃이며, 양생시간은 6 ~ 10 시간으로 1일 탈형강도가 15 Mpa 이상, 재령 28일 강도가 30 Mpa 이상인
    페로니켈 슬래그 미분말을 이용한 3성분계 콘크리트 조성물로 제조된 프리캐스트 방음벽기초의 시공방법.
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