KR102291633B1 - Mixture material composition for steam curing concrete and steam curing concrete composition comprising the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 조성물 총 중량에 대하여 고로수쇄 슬래그 20 내지 50 중량%; 플라이 애시 25 내지 40 중량%; 칼슘 알루미네이트 화합물 5 내지 15 중량%; 석회석 5 내지 15 중량%; 칼슘 페라이트 화합물 5 내지 15 중량%; 및 탈황석고 5 내지 20 중량%;를 포함하는 증기양생 콘크리트용 혼합재 조성물 및 이를 포함하는 증기양생 콘크리트에 관한 것이다. The present invention is 20 to 50% by weight of blast furnace chain slag based on the total weight of the composition; 25 to 40 weight percent fly ash; 5 to 15% by weight of a calcium aluminate compound; 5 to 15% by weight of limestone; 5 to 15% by weight of a calcium ferrite compound; and 5 to 20 wt% of desulfurized gypsum; relates to a mixture composition for steam-cured concrete comprising the same, and steam-cured concrete comprising the same.
Description
본 발명은 증기양생 콘크리트용 혼합재 조성물 및 이를 포함하는 증기양생 콘크리트 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to a mixture composition for steam-cured concrete and a steam-cured concrete composition comprising the same.
증기양생 콘크리트 중의 대표적인 제품으로서 콘크리트 하수관을 들 수 있다. 일반적인 증기양생 콘크리트 하수관은 화강암 골재와 알칼리 성분의 칼슘 화합물인 시멘트 수화물로 구성되어 있는데, 화강암의 골재는 산에 불활성이기 때문에 황산과 반응하지 않지만, 칼슘화합물인 시멘트 수화물은 황산과 활발하게 반응하여 석고와 같은 불활성 물질을 생성하게 된다. 이러한 반응에 의하여 골재는 하수관으로부터 박리되고, 골재가 떨어진 부분은 또 다른 시멘트가 산에 노출되어 부식이 지속적으로 발생하게 된다. A concrete sewer pipe is a representative product among steam-cured concrete. A general steam-cured concrete sewer pipe is composed of granite aggregate and cement hydrate, which is a calcium compound of alkali component. Granite aggregate does not react with sulfuric acid because it is inert to acid. inert substances such as As a result of this reaction, the aggregate is peeled off from the sewer pipe, and another cement is exposed to acid in the part where the aggregate has fallen, causing continuous corrosion.
상기와 같은 증기양생 콘크리트 하수관의 부식반응은 황산화세균에 의하여 생성된 황산에 의하여 진행되며, 이러한 황산화세균으로는 티오바실러스 노벨러스 (Thiobacillus Novellus)가 대표적이다. The corrosion reaction of the steam-cured concrete sewer pipe as described above proceeds with sulfuric acid generated by sulfuric acid bacteria, and Thiobacillus Novellus is a representative example of such sulfuric acid bacteria.
이러한 황산화 부식을 억제하기 위해서 황화물의 생성을 억제하는 방법과 황화수소의 발생을 억제하는 방법 등이 제안되고 있으나, 이러한 방법들은 하수 중에 과산화수소, 염소화합물 또는 철, 아연, 구리 등과 같은 금속염 등을 대량으로 첨가하여야 하므로 경제성이 낮다는 단점이 있다. In order to suppress this oxidative corrosion, a method of suppressing the generation of sulfide and a method of suppressing the generation of hydrogen sulfide have been proposed. It has the disadvantage of low economic feasibility because it has to be added as
또한, 황하수소로부터 황산의 생성을 억제하기 위해 환기에 의해 하수관 내의 황하수소의 농도를 저감시키는 방법도 있지만, 이러한 방법은 악취를 발생시키므로 만족스러운 방법으로 보기 어렵다. In addition, there is a method of reducing the concentration of hydrogen sulfide in the sewage pipe by ventilation in order to suppress the generation of sulfuric acid from hydrogen sulfide, but this method is difficult to be considered as a satisfactory method because it generates an odor.
한편, 이러한 황산화 세균을 억제하는 방균재료가 사용되기도 하며, 이러한 방균재료는 일반적으로 크게 유기계와 무기계 방균재료로 대별되며 무기계 방균재료의 경우 유기계 방균재료에 비해 반영구적인 지속성을 가지며, 온도나 습도 등의 외부환경에 대해서도 성능의 변화가 거의 없다는 장점 때문에 여러 종류의 방균제품에 응용되고 있다. On the other hand, antibacterial materials that inhibit these oxidizing bacteria are also used. These antibacterial materials are generally broadly divided into organic and inorganic antibacterial materials. Inorganic antibacterial materials have semi-permanent durability compared to organic antibacterial materials, It is applied to various kinds of antibacterial products because of the advantage that there is little change in performance even in the external environment such as
현재 개발되어 시판되고 있는 무기계 방균재료로는 산화티탄, 아파타이트, 실리카겔, 인산칼슘, 제올라이트, 인산지르코늄, 규산칼슘 및 티탄산칼륨 등의 담체에 은, 구리, 아연, 니켈 등의 금속 착화합물을 고정화시킨 것이 알려져 있다. 중금속의 방균작용은 금속 본래의 독성과 방균성에 의한 것이 아니며, 금속의 표면 산화와 금속을 함유하는 액 중에 해리시킨 금속이온에 기인하는 것으로 생각되고 있다. 금속 이온의 방균 작용의 세기는 수은(水銀) 〉 은(銀) 〉동(銅) 〉 아연(亞鉛) 순이지만 실제로는 해당 금속염의 해성 해리도 등에 좌우된다. 현재, 이러한 방균성 금속을 제올라이트, 물유리, 플라이 애시 등의 무기질 담체에 담지시켜 방균성 무기재료를 개발하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. As inorganic antibacterial materials currently developed and marketed, metal complexes such as silver, copper, zinc, and nickel are immobilized on a carrier such as titanium oxide, apatite, silica gel, calcium phosphate, zeolite, zirconium phosphate, calcium silicate and potassium titanate. is known The antibacterial action of heavy metals is not due to the intrinsic toxicity and antimicrobial properties of the metal, but is thought to be due to metal ions dissociated in the metal-containing liquid and surface oxidation of the metal. The strength of the antibacterial action of metal ions is in the order of mercury > silver > copper > zinc, but it actually depends on the degree of decomposition and dissociation of the metal salt. Currently, research for developing an antibacterial inorganic material by supporting such an antimicrobial metal on an inorganic carrier such as zeolite, water glass, fly ash, etc. is being actively conducted.
한편, 증기양생 콘크리트 제품인 상하수도시설의 관거, 암거 및 터널 등의 수로시설은 이음부 혹은 균열부에서 누수현상이 지속적으로 진행되는 경우 주변의 지반약화를 초래하고 누수에 의한 파이핑 현상은 주변지반의 토립자와 함께 침윤선을 형성하여 지중에 공동을 형성 및 발달시키게 된다. On the other hand, waterway facilities such as conduits, culverts, and tunnels of water and sewage facilities, which are steam-cured concrete products, cause the weakening of the surrounding ground if water leakage continues at joints or cracks. Together with the infiltration line, it forms and develops a cavity in the ground.
또한, 지중에 생긴 공동현상은 지표면의 균열을 초래하게 되고 종국에는 국부적인 지반 함몰 혹은 사면 붕괴현상까지 초래하게 된다. 따라서 공동현상 발생 인근에 건축물 혹은 도로시설 등의 지상구축물이 있는 경우 지반 함몰에 의한 시설물의 손상 및 인명피해의 재해를 야기할 수 있으며 이는 인재로 간주되어 사회의 지탄의 대상이 된다. In addition, cavitation in the ground causes cracks in the earth's surface and eventually causes local ground subsidence or slope collapse. Therefore, if there is an above-ground structure such as a building or road facility near the occurrence of cavitation, it may cause damage to the facility due to ground subsidence and damage to human life, which is regarded as a human resource and is subject to criticism from society.
그러므로, 수로시설 중의 대부분을 차지하는 증기양생 하수관거 콘크리트의 품질은 더욱 중요하게 인식되고 있으며, 황산화 세균에 의한 부식과 더불어 하수관거 콘크리트의 균열 발생을 저감할 수 있는 균열강도의 향상이 더욱 중요한 요소로 인식되고 있다. 특히 하수관거 콘크리트의 균열발생 저감은 황산화 세균의 번식 및 콘크리트 내부로의 침투를 방지할 수 있기 때문에 황산화 세균에 의한 부식방지에도 효과가 있는 것으로 보고되고 있다. Therefore, the quality of the steam-cured sewage pipe concrete, which occupies most of the waterway facilities, is recognized as more important, and the improvement of crack strength that can reduce the occurrence of cracks in the sewage pipe concrete along with corrosion by sulphating bacteria is recognized as a more important factor. is becoming In particular, it is reported that reducing the occurrence of cracks in sewage pipe concrete is effective in preventing corrosion by sulfur-oxidizing bacteria because it can prevent the propagation of sulfur-oxidizing bacteria and penetration into the concrete.
한편, 세계적으로 지구 온난화 방지를 위하여 다양한 형태의 노력(1997년 채택, 2005년 발효된 교토 의정서 2012년 종료)이 진행되고 있는 가운데, 2015년 12월에 지구 기후변화에 대한 대처 방안을 수립하고, 이를 지키기 위한 방안을 다양하게 제시하는 파리협약을 공동 확인하였다. 이에 따라 전 세계적으로 이산화탄소 등 온실가스의 배출량을 큰 폭으로 줄여야 하는 실정에 있다.Meanwhile, while various types of efforts (adopted in 1997, and the Kyoto Protocol, which came into effect in 2005, ended in 2012) are in progress worldwide to prevent global warming, in December 2015, They jointly confirmed the Paris Agreement, which proposes various measures to protect it. Accordingly, there is a need to significantly reduce the emission of greenhouse gases such as carbon dioxide worldwide.
콘크리트 제조 시 근간이 되는 시멘트 1 톤을 생산하는 데 이산화탄소를 약 0.9톤을 배출할 정도로 시멘트 산업은 철강산업과 더불어 주요 이산화탄소 배출 산업이므로 이에 대한 방법 및 대체 물질이 제시가 시급히 요구되고 있다.The cement industry emits about 0.9 tons of carbon dioxide to produce 1 ton of cement, which is the basis for manufacturing concrete.
국내외적으로 고로수쇄 슬래그, 플라이 애시 등을 시멘트와 일부 혼합하여 콘크리트에 많이 적용하고 있으나, 이런 방법으로는 이산화탄소를 획기적으로 저감시키는 데 한계가 있다. 따라서, 상기와 같은 한계를 극복하기 위하여 다양한 방법이 연구되고 있다. Although some mixed blast furnace slag and fly ash are mixed with cement and applied to concrete at home and abroad, there is a limit to remarkably reducing carbon dioxide in this way. Therefore, various methods are being studied to overcome the above limitations.
예를 들어, 시멘트의 부분 대체재로 고로수쇄 슬래그 또는 플라이 애시를 혼입하고 알칼리 활성화제를 사용하여 강도성능을 높인 알칼리활성 결합재에 대한 연구가 국내외로 활발히 진행되고 있다. 그러나, 시멘트 대체재로서 사용되는 무시멘트 알칼리 활성 결합재들은 주로 규산나트륨을 활성화제로 사용한 무시멘트 알칼리 활성 콘크리트에 관한 것이나, 요구강도를 충족하기 위해 알칼리 활성화제의 첨가량증가가 요구되며, 이에 따라 초기 유동성이 빠르게 소실되고 급결되는 경향이 나타나며, 제조단가 상승이 야기되어 현장적용성이 낮은 것으로 알려져 있다. For example, research on alkali-activated binders with improved strength performance by mixing blast furnace slag or fly ash as a partial substitute for cement and using an alkali activator is being actively conducted at home and abroad. However, cementless alkali activated binders used as cement substitutes are mainly related to cementless alkali activated concrete using sodium silicate as an activator. It is known that the field applicability is low due to the tendency of rapidly disappearing and rapidly disappearing, and the increase in the manufacturing cost is caused.
또한, 대한민국 특허 10-0855686 및 10-1014869, 한국 콘크리트 학회 학술 논문 등에는 고로수쇄 슬래그 또는 플라이 애시를 단독 또는 복합으로 사용하고 고알칼리성을 가진 액상 NaOH, KOH 등의 알칼리 활성화제를 사용하여 무시멘트 모르타르 및 콘크리트를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나 이러한 방법에 의한 무시멘트 모르타르 및 콘크리트는 알칼리 활성화제에 의한 강한 고알칼리 특성에 의한 환경피해가 나타나며, 강알칼리의 수분 흡수능으로 인하여 건조 시멘트 모르타르와 같은 건조된 상태에서는 사용이 곤란하며, 습식 레디믹스 콘크리트에 사용할 경우에도 강알칼리제 첨가를 위한 별도의 시설 장비가 필요하게 되는 등, 범용적으로 사용하기 곤란한 문제점이 있다.In addition, in Korean patents 10-0855686 and 10-1014869, academic papers of the Korean Concrete Society, etc., crushed blast furnace slag or fly ash is used alone or in combination, and an alkali activator such as liquid NaOH or KOH with high alkalinity is used to cement cement. Methods for making mortars and concrete are disclosed. However, cementless mortar and concrete by this method show environmental damage due to the strong high alkali property by the alkali activator, and it is difficult to use in a dry state such as dry cement mortar due to the water absorption ability of strong alkali, wet ready-mix Even when used for concrete, there is a problem that it is difficult to use it universally, such as a separate facility equipment for adding a strong alkali agent is required.
또한, 대한민국 등록특허 10-1488147는 저온 소성 무시멘트 결합재 조성물로서, 소성온도 섭씨 1,450℃에서 제조되는 일반 시멘트의 제조 조건보다 낮은 온도에서 소성하여 시멘트 재료를 대체하거나, 또는 고로수쇄 슬래그의 반응을 활성화시키기 위한 방법을 개시하고 있다. 그러나 이 기술은 고로수쇄 슬래그의 초기 수화 특성이 일반 시멘트 대비 동등 이상의 물성을 나타내지 못하는 단점이 있으며, 그 사용 범위가 극히 제한적이라는 단점이 있다.In addition, Republic of Korea Patent No. 10-1488147 discloses a low-temperature calcined cementitious binder composition, which is calcined at a lower temperature than the manufacturing conditions of general cement produced at a calcination temperature of 1,450 ° C. A method for doing so is disclosed. However, this technology has the disadvantage that the initial hydration characteristics of the milled blast furnace slag do not show physical properties equal to or higher than that of general cement, and the range of its use is extremely limited.
그러므로, 증기양생 콘크리트의 황산화 저항성 향상, 증기양생 콘크리트 제품의 균열 강도 개선, 및 이산화탄소 배출 저감에 기여할 수 있는 저탄소 결합재 또는 시멘트 치환재 등의 개발이 요구되고 있다. Therefore, there is a demand for the development of a low-carbon binder or cement replacement material that can contribute to the improvement of the oxidation resistance of the steam-cured concrete, the improvement of the crack strength of the steam-cured concrete product, and the reduction of carbon dioxide emission.
본 발명은, 종래기술의 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 증기양생 콘크리트의 황산화 저항성을 향상시키며, 균열 강도를 개선하며, 이산화탄소 배출 저감에 기여할 수 있는 증기양생 콘크리트용 혼합재 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention, as devised to solve the above problems of the prior art, improves the oxidation resistance of steam-cured concrete, improves crack strength, and provides a mixture composition for steam-cured concrete that can contribute to reducing carbon dioxide emissions intended to provide
또한, 본 발명은 상기 증기양생 콘크리트용 혼합재 조성물을 포함함으로써, 황산화 저항성 개선, 균열 강도 개선 및 이산화탄소 배출 저감 효과가 우수하며, 초기 강도 및 장기 강도 발현이 우수하고, 내약품성이 높고, 동결융해 저항성이 높고, 내화성능이 우수하고, 비탄성 변형이 낮은 증기양생 콘크리트 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, the present invention includes the mixture composition for steam-cured concrete, and thus has excellent anti-oxidation resistance, crack strength improvement and carbon dioxide emission reduction effects, excellent initial strength and long-term strength expression, high chemical resistance, and freeze-thaw resistance. An object of the present invention is to provide a steam-cured concrete composition having high resistance, excellent fire resistance, and low inelastic deformation.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 In order to achieve the above object, the present invention
조성물 총 중량에 대하여 고로수쇄 슬래그 20 내지 50 중량%; 플라이 애시 25 내지 40 중량%; 칼슘 알루미네이트 화합물 5 내지 15 중량%; 석회석 5 내지 15 중량%; 칼슘 페라이트 화합물 5 내지 15 중량%; 및 탈황석고 5 내지 20 중량%;를 포함하는 증기양생 콘크리트용 혼합재 조성물을 제공한다.20 to 50% by weight of blast furnace chain slag based on the total weight of the composition; 25 to 40 weight percent fly ash; 5 to 15% by weight of a calcium aluminate compound; 5 to 15% by weight of limestone; 5 to 15% by weight of a calcium ferrite compound; and 5 to 20 wt% of desulfurized gypsum; provides a mixture composition for steam-cured concrete comprising.
또한, 본 발명은 Also, the present invention
상기 본 발명의 증기양생 콘크리트용 혼합재 조성물을 포함하는 증기양생 콘크리트 조성물을 제공한다. It provides a steam-cured concrete composition comprising the mixture composition for steam-cured concrete of the present invention.
본 발명의 증기양생 콘크리트용 혼합재 조성물은 칼슘 페라이트 화합물의 사용에 의해 황산화 세균의 번식을 효과적으로 방지함으로써 증기양생 콘크리트의 황산화 부식 저항성을 현저하게 향상시킨다. The mixture composition for steam-cured concrete of the present invention remarkably improves the oxidation corrosion resistance of steam-cured concrete by effectively preventing the growth of sulfated bacteria by using a calcium ferrite compound.
또한, 칼슘 알루미네이트 화합물과 탈황석고 성분의 사용 및 칼슘 페라이트 화합물과 석회석의 사용에 의해 증기양생 수화 초기에 에트링자이트와 카르보 페라이트 화합물을 생성함으로서 증기양생 콘크리트의 균열강도를 현저하게 향상시킨다.In addition, the use of calcium aluminate compound and desulfurized gypsum component and the use of calcium ferrite compound and limestone significantly improve the crack strength of steam cured concrete by generating ettringite and carboferrite compounds at the initial stage of steam curing hydration. .
또한, 이산화탄소 배출량이 높은 보통 포틀랜드 시멘트를 부분 치환함으로서 이산화탄소 배출량 저감에 기여하는 효과를 제공한다.In addition, it provides the effect of contributing to the reduction of carbon dioxide emissions by partially replacing ordinary Portland cement, which emits high carbon dioxide.
본 발명의 증기양생 콘크리트 조성물은 상기 증기양생 콘크리트용 혼합재 조성물을 포함함으로써, 황산화 부식 저항성이 우수하며, 균열강도가 우수하며, 이산화탄소 배출량을 저감하는 효과를 제공하며, 초기 강도 및 장기 강도 발현이 우수하고, 내약품성이 높고, 동결융해 저항성이 높고, 내화성능이 우수하고, 비탄성 변형이 낮은 등의 바람직한 특성을 제공한다.The steam-cured concrete composition of the present invention includes the mixture composition for steam-cured concrete, and thus has excellent resistance to sulfation corrosion, excellent cracking strength, provides an effect of reducing carbon dioxide emissions, and has excellent initial strength and long-term strength expression. It provides desirable properties such as excellent, high chemical resistance, high freeze-thaw resistance, excellent fire resistance, and low inelastic deformation.
이하에서 본 발명을 자세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.Unless otherwise defined in technical and scientific terms used in the present invention, it has the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs, and the subject matter of the present invention is unnecessary in the following description. Descriptions of known functions and configurations that may be blurred will be omitted.
또한 본 발명에서 특별한 언급 없이 불분명하게 사용된 %의 단위는 중량%를 의미한다.In addition, in the present invention, the unit of % used unambiguously without special mention means weight %.
본 발명은 조성물 총 중량에 대하여 고로수쇄 슬래그 20 내지 50 중량%; 플라이 애시 25 내지 40 중량%; 칼슘 알루미네이트 화합물 5 내지 15 중량%; 석회석 5 내지 15 중량%; 칼슘 페라이트 화합물 5 내지 15 중량%; 및 탈황석고 5 내지 20 중량%;를 포함하는 증기양생 콘크리트용 혼합재 조성물에 관한 것이다. The present invention is 20 to 50% by weight of blast furnace chain slag based on the total weight of the composition; 25 to 40 weight percent fly ash; 5 to 15% by weight of a calcium aluminate compound; 5 to 15% by weight of limestone; 5 to 15% by weight of a calcium ferrite compound; and 5 to 20 wt% of desulfurized gypsum; relates to a mixture composition for steam-cured concrete comprising.
본 발명의 증기양생 콘크리트용 혼합재 조성물은 종래 1,450℃에서 소성하여 제조함으로써 시멘트 100 중량부에 대하여 90 내지 95 중량부의 이산화탄소가 배출되는 보통 포틀랜드 시멘트를 부분 대체함으로써 이산화탄소 배출을 현저하게 저감하는 것을 가능하게 한다. 즉, 본 발명의 혼합재 조성물은 100중량부에 대하여 20 내지 40 중량부의 이산화탄소만을 배출하므로, 시멘트를 대체하는 것에 의하여 이산화탄소의 배출을 현저하게 저감시킬 수 있다. The mixture composition for steam-cured concrete of the present invention can significantly reduce carbon dioxide emissions by partially replacing ordinary Portland cement in which 90 to 95 parts by weight of carbon dioxide is emitted based on 100 parts by weight of cement by calcining at 1,450 ° C. do. That is, since the mixture composition of the present invention emits only 20 to 40 parts by weight of carbon dioxide based on 100 parts by weight, it is possible to significantly reduce the emission of carbon dioxide by replacing cement.
상기 시멘트 혼합재 조성물에서, 상기 고로수쇄 슬래그는 20 내지 50 중량% 포함되는 것을 특징으로 한다. 고로수쇄 슬래그가 20 중량% 미만으로 포함되는 경우 증기양생 콘크리트(예: 하수관거 콘크리트)의 후기 압축강도의 발현이 저하되며, 50 중량%를 초과하는 경우에는 압축강도 향상 효과는 더 이상 증가하지 않는 반면 고로수쇄 슬래그의 과량 사용에 따라 제조원가가 상승하여 바람직하지 않다. 상기 고로수쇄 슬래그는 25 내지 40 중량%로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. In the cement mixture composition, the milled blast furnace slag is characterized in that it is included in an amount of 20 to 50% by weight. When the blast furnace crushed slag is contained in less than 20% by weight, the expression of the later compressive strength of steam-cured concrete (eg sewer pipe concrete) is reduced, and when it exceeds 50% by weight, the effect of improving the compressive strength does not increase any more. It is undesirable because the manufacturing cost increases due to excessive use of milled blast furnace slag. It is more preferable that the blast furnace chain slag is included in an amount of 25 to 40 wt%.
상기 혼합재 조성물에서, 상기 플라이 애시는 25 내지 40 중량%로 포함될 수 있다. 플라이 애시는 예컨대, 유동층 보일러에서 발생되어 정제한 정제 플라이 애시를 사용할 수 있다. 상기 플라이 애시는 유동성 개선, 장기강도 증진, 수화열감소, 알칼리골재반응 억제, 황산염에 대한 저항성, 콘크리트 수밀성 향상 등의 장점을 제공하며, 상대적으로 비싼 시멘트를 치환할 수 있어서 원가절감에 큰 도움이 된다. In the mixture composition, the fly ash may be included in an amount of 25 to 40% by weight. The fly ash may be, for example, purified fly ash generated and purified in a fluidized bed boiler. The fly ash provides advantages such as fluidity improvement, long-term strength enhancement, hydration heat reduction, alkali aggregate reaction inhibition, sulfate resistance, concrete watertightness improvement, etc. .
플라이 애시가 상기 범위로 포함되는 경우, 작업성이 개선되고 경화열이 낮아질 뿐만 아니라 장기적인 강도 및 수밀성도 향상되어 바람직하다.When fly ash is included in the above range, workability is improved and curing heat is lowered, and long-term strength and water tightness are also improved, which is preferable.
상기 고로수쇄 슬래그와 플라이 애시는 자체 경화 특성이 미약하여 초기에 수화가 지연되나, 증기양생 공정에 의해 칼슘 알루미네이트 화합물과 탈황석고와의 반응에 의해 생성되는 에트링자이트 및 칼슘 페라이트 화합물에 의한 카르보 페라이트 화합물의 생성에 의해 초기 수화가 촉진되게 된다. Although the hydrogenated blast furnace slag and fly ash have weak self-curing properties, the initial hydration is delayed, but ettringite and calcium ferrite compounds produced by the reaction of the calcium aluminate compound with the desulfurized gypsum by the steam curing process. The initial hydration is promoted by the production of the carboferrite compound.
상기 혼합재 조성물에서, 상기 칼슘 알루미네이트 화합물은 탈황석고와 반응하여 증기양생 수화 초기에 에링자이트를 생성한다. 상기 에링자이트는 강력한 팽창압을 발생시켜 콘크리트의 수축을 저감시키며 콘크리트 내부의 결정 조직을 치밀화 함으로써 증기양생 콘크리트의 균열 강도를 향상시키는 기능을 수행한다. In the mixture composition, the calcium aluminate compound reacts with desulfurized gypsum to produce eringite at the initial stage of steam curing hydration. The eringite reduces the shrinkage of concrete by generating a strong expansion pressure, and performs a function of improving the crack strength of steam-cured concrete by densifying the crystal structure inside the concrete.
상기 칼슘 알루미네이트 화합물은 예를 들어, 제철소 전로에서 발생하는 용융슬래그를 용융되어 있는 상태에서 1,000℃ 이상에서 아토마이징 공법에 의해 분사하여 생성되는 것을 사용할 수 있다.The calcium aluminate compound may be used, for example, produced by spraying molten slag generated in a steel mill converter at 1,000° C. or higher in a molten state by an atomizing method.
구체적으로 상기 이토마이징 공법에 의한 분사 이후에 상온으로 급속 냉각시키고, 분말도 3,000g/cm2으로 분쇄하여 칼슘 알루미네이트 화합물을 제조할 수 있다. 상기와 같은 공정에 의하여 제조된 칼슘 알루미네이트는 탈황석고와 반응하여 고로슬래그의 반응성을 향상시키는 물성을 가지게 되므로 본 발명에 바람직하게 사용될 수 있다. Specifically, the calcium aluminate compound can be prepared by rapidly cooling to room temperature after spraying by the itoizing method, and pulverizing the powder to 3,000 g/cm 2 . Calcium aluminate prepared by the above process reacts with desulfurized gypsum to have physical properties to improve the reactivity of blast furnace slag, so it can be preferably used in the present invention.
상기와 같은 칼슘 알루미네이트 화합물은 시중에서 칼슘 알루미네이트 콤파운드 상품명(삼표시멘트사 제조)으로 판매되고 있으며, 이를 구입하여 사용할 수도 있다. The calcium aluminate compound as described above is sold under the trade name of a calcium aluminate compound (manufactured by Samjooment Co., Ltd.) in the market, and may be purchased and used.
상기 칼슘 알루미네이트 화합물은 5 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 칼슘 알루미네이트 화합물이 5 중량% 미만으로 포함되면 증기양생 콘크리트(예: 하수관거 콘크리트) 내부에서 에트링자이트의 생성량이 적어 팽창압에 의한 수축 방지 또는 저감에 기여하지 못하게 되며, 15 중량%를 초과하면 증기양생 콘크리트 내부에서 에트링자이트의 생성량이 너무 많아져서 지나친 팽창압의 발현에 의해 오히려 균열을 유발할 수 있으므로 바람직하지 않다. The calcium aluminate compound may be included in an amount of 5 to 15% by weight. If the calcium aluminate compound is included in less than 5 wt%, the amount of etringite generated inside the steam-cured concrete (eg sewer pipe concrete) is small, so it cannot contribute to the prevention or reduction of contraction due to expansion pressure, and it exceeds 15 wt% This is not preferable because the amount of etringite generated inside the steam-cured concrete is too high, and cracks can be caused by excessive expansion pressure.
상기 칼슘 알루미네이트 화합물은 7 내지 10 중량%로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. The calcium aluminate compound is more preferably included in an amount of 7 to 10% by weight.
상기 혼합재 조성물에서, 상기 칼슘 페라이트 화합물은 석회석 중의 탄산칼슘과 반응하여 카르보 페라이트 화합물을 생성함으로써 콘크리트 내부조직을 치밀화시킨다. 상기 내부조직의 치밀화에 의해 황산화 세균의 침투가 방지되며 황산화 세균의 사멸이 유도되며, 황산화 이온이 안정화되므로, 이에 의해 증기양생 콘크리트의 황산화 부식 저항성이 현저하게 향상된다. 또한, 상기 내부조직의 치밀화에 의해 증기양생 콘크리트의 균열강도도 향상된다. In the mixture composition, the calcium ferrite compound reacts with calcium carbonate in limestone to produce a carboferrite compound, thereby densifying the internal structure of concrete. The densification of the internal tissue prevents penetration of sulfate bacteria, induces death of sulfate bacteria, and stabilizes sulfate ions, thereby remarkably improving the resistance to oxidation corrosion of steam cured concrete. In addition, the crack strength of steam-cured concrete is also improved by densification of the internal structure.
상기 칼슘 페라이트 화합물로는 예를 들어, 제철소 제련공정에서 배출되는 칼슘 페라이트 화합물을 사용할 수 있다. 상기 칼슘 페라이트 화합물은 5 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 칼슘 페라이트 화합물이 5 중량% 미만으로 포함되면 증기양생 콘크리트 내부 조직의 치밀화에 기여하기 어려우며, 이는 콘크리트에 침투 가능한 황산화 세균의 침투를 용이하게 하여 황산화 반응을 유발할 수 있다. 또한, 15 중량%를 초과하면 콘크리트 내부의 조직은 치밀화되어 황산화 세균의 침투 방지 면에서는 바람직하나, 급격한 수화반응으로 콘크리트 혼합이 곤란한 문제가 발생할 수 있다. As the calcium ferrite compound, for example, a calcium ferrite compound discharged from a steelworks smelting process may be used. The calcium ferrite compound may be included in an amount of 5 to 15% by weight. When the calcium ferrite compound is included in less than 5 wt%, it is difficult to contribute to the densification of the internal tissue of the steam-cured concrete, which may facilitate the penetration of oxidizing bacteria capable of penetrating into the concrete and cause a sulfation reaction. In addition, if the content exceeds 15 wt%, the structure inside the concrete is densified, which is preferable in terms of preventing the penetration of sulphating bacteria, but it may cause a problem that concrete mixing is difficult due to a rapid hydration reaction.
상기 칼슘 페라이트 화합물은 7 내지 12 중량%로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. The calcium ferrite compound is more preferably included in an amount of 7 to 12% by weight.
상기 칼슘 페라이트 화합물은 제철소 전로 또는 유동층상 보일러에서 발생하는 폐기물로서, 산화철(Fe2O3) 함량이 10 ~ 20 중량%로 함유된 것이 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 산화철이 10 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 카르보페라이트 생성량이 적어지기 때문에 황산화 반응을 억제하지 못하는 점에서 바람직하지 않으며, 20 중량%를 초과하는 경우는 지나친 카르보페라이트 화합물의 생성으로 콘크리트의 수화반응이 약해지는 점에서 바람직하지 않다.The calcium ferrite compound is a waste generated in a steel mill converter or a fluidized bed boiler, and an iron oxide (Fe 2 O 3 ) content containing 10 to 20 wt% may be preferably used. When the iron oxide is contained in an amount of less than 10% by weight, it is not preferable in that the sulfuration reaction cannot be suppressed because the amount of carboferrite produced is reduced. It is undesirable in that the hydration reaction of
상기 혼합재 조성물에서, 상기 석회석은 공지의 석회석을 사용할 수 있다. 상기 석회석은 5 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 석회석이 5 중량% 미만으로 포함되면 카르보 페라이트 화합물의 생성량이 적어 콘크리트 조직의 치밀화에 기여하지 못하며, 또한 반응성이 미약하여 초기 압축강도 발현을 저해할 수 있으며, 15 중량%를 초과하여 포함되면 급격한 수화반응으로 혼합이 곤란한 단점을 갖게 된다. 더욱 바람직하게는 5 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. In the mixture composition, the limestone may be a known limestone. The limestone may be included in an amount of 5 to 15% by weight. When limestone is included in an amount of less than 5% by weight, the amount of carboferrite compound produced is small, which does not contribute to the densification of the concrete structure, and the reactivity is weak and may inhibit the expression of initial compressive strength. It has a disadvantage that it is difficult to mix due to the hydration reaction. More preferably, it may be included in an amount of 5 to 10% by weight.
또한 상기 석회석은 탄산칼슘(CaCO3) 함량이 90 중량% 이상인 것이 바람직한데, 90 중량% 미만이면 카르보 페라이트 화합물의 생성이 미약하여 콘크리트 조직의 치밀화 및 초기 반응성이 약한 단점이 있다. 바람직하게는 탄산칼슘(CaCO3) 함량이 93 중량% 이상인 것이 좋다.In addition, the limestone preferably has a calcium carbonate (CaCO 3 ) content of 90% by weight or more. If it is less than 90% by weight, the carboferrite compound is weakly generated, so densification of the concrete structure and initial reactivity are weak. Preferably, the calcium carbonate (CaCO 3 ) content is preferably 93% by weight or more.
상기 혼합재 조성물에서, 상기 탈황석고로는 예를 들어, 유동층상 보일러에서 발생하는 과정에서 배출되는 것을 사용할 수 있다. 상기 탈황석고는 5 내지 20 중량%로 포함될 수 있다. 상기 탈황석고가 5 중량% 미만으로 포함되면 반응성이 미약하여 초기 압축강도 발현을 저해할 수 있으며, 20 중량%를 초과하면 급격한 수화반응으로 혼합이 곤란한 단점을 갖게 된다. In the mixed material composition, the desulfurized gypsum may be used, for example, discharged from a process generated in a fluidized bed boiler. The desulfurized gypsum may be included in an amount of 5 to 20% by weight. When the desulfurized gypsum is included in less than 5% by weight, the reactivity is weak and may inhibit the expression of initial compressive strength, and when it exceeds 20% by weight, it is difficult to mix due to a rapid hydration reaction.
상기 탈황석고는 5 내지 10 중량%로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. The desulfurized gypsum is more preferably included in an amount of 5 to 10% by weight.
상기 탈황석고는 유동층상 보일러 소각재 중에서 황산 이온(SO3)이 25 ~ 40중량%로 함유된 것을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 황산 이온(SO3)이 25 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 에트링자이트 생성량이 적어지는 점에서 바람직하지 않으며, 40 중량%를 초과하는 경우는 에트링자이트의 생성이 과다하여 팽창 균열을 발생시킬 수 있는 점에서 바람직하지 않다.The desulfurized gypsum is more preferably used in a fluidized bed boiler incineration ashes containing sulfate ions (SO 3 ) in an amount of 25 to 40% by weight. When the sulfate ion (SO 3 ) is included in an amount of less than 25% by weight, it is undesirable in that the amount of ettringite produced is reduced, and when it exceeds 40% by weight, the generation of ettringite is excessive due to expansion cracks. It is undesirable in that it can generate
본 발명의 혼합재 조성물은 조성물 100 중량%를 기준으로 분산제를 1 내지 5 중량%로 더 포함할 수 있다. 상기 분산제는 재료의 혼합 시 급격한 수화 반응에 의하여 혼합이 곤란해지는 상황을 방지하기 위하여 첨가되며, 이러한 문제가 발생할 염려가 없는 경우에는 첨가하지 않을 수도 있다. 상기 분산제로는 시트르산(citric acid) 등 이 분야에 공지된 성분이 사용될 수 있다. The mixture composition of the present invention may further include 1 to 5% by weight of a dispersant based on 100% by weight of the composition. The dispersant is added to prevent a situation in which mixing becomes difficult due to a rapid hydration reaction when mixing the materials, and may not be added if there is no fear of such a problem. As the dispersant, a component known in the art such as citric acid may be used.
또한, 본 발명은Also, the present invention
상기 본 발명의 증기양생 콘크리트용 혼합재 조성물을 포함하는 증기양생 콘크리트 조성물에 관한 것이다.It relates to a steam-cured concrete composition comprising the mixture composition for steam-cured concrete of the present invention.
또한, 상기 콘크리트 조성물은 콘크리트 균열강도 개선용 혼합재 조성물과 시멘트를 3:7 내지 7:3의 중량비로 포함할 수 있다. In addition, the concrete composition may include a mixture composition for improving concrete crack strength and cement in a weight ratio of 3:7 to 7:3.
또한, 상기 콘크리트 조성물은 콘크리트 균열강도 개선용 혼합재 조성물과 시멘트 합산 100 중량부를 기준으로 10~50 중량부의 골재를 더 포함할 수 있다. In addition, the concrete composition may further include 10 to 50 parts by weight of aggregate based on 100 parts by weight of the total of the mixture composition for improving crack strength in concrete and cement.
상기 콘크리트 조성물은 콘크리트 하수관의 제조용으로 바람직하게 사용될 수 있다. The concrete composition may be preferably used for the manufacture of a concrete sewer pipe.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, the following examples are provided to illustrate the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited by the following examples. The following examples can be appropriately modified and changed by those skilled in the art within the scope of the present invention.
실시예 1~4: 증기양생 콘크리트용 혼합재 조성물의 제조Examples 1-4: Preparation of mixture composition for steam-cured concrete
하기 표 1에 기재된 성분을 해당 조성비로 혼합하여 증기양생 콘크리트용 혼합재 조성물을 제조하였다.A mixture composition for steam-cured concrete was prepared by mixing the components shown in Table 1 in the corresponding composition ratio.
실시예 5~16: 증기양생 콘크리트 조성물의 제조Examples 5-16: Preparation of steam-cured concrete composition
하기 표 2에 기재된 성분을 해당 조성비로 혼합하여 증기양생 콘크리트 조성물을 제조하였다.A steam curing concrete composition was prepared by mixing the components shown in Table 2 in the corresponding composition ratio.
예5 practice
Example 5
예6practice
Example 6
예7practice
Example 7
예8practice
Example 8
예9practice
Example 9
예10practice
Example 10
예11practice
Example 11
예12practice
Example 12
예13practice
Example 13
예14practice
Example 14
예15practice
Example 15
예16practice
Example 16
예 1comparison
Example 1
예1
제조practice
Example 1
Produce
예2
제조practice
Example 2
Produce
예3
제조practice
Example 3
Produce
예4
제조practice
Example 4
Produce
예1
제조practice
Example 1
Produce
예2
제조practice
Example 2
Produce
예3
제조practice
Example 3
Produce
예4
제조practice
Example 4
Produce
예1
제조practice
Example 1
Produce
예2
제조practice
Example 2
Produce
예3
제조practice
Example 3
Produce
예4
제조practice
Example 4
Produce
안함use
no
w/w%100
w/w%
w/w%100
w/w%
w/w%100
w/w%
w/w%100
w/w%
w/w%100
w/w%
w/w%100
w/w%
w/w%100
w/w%
w/w%100
w/w%
w/w%100
w/w%
w/w%100
w/w%
w/w%100
w/w%
w/w%100
w/w%
w/w%100
w/w%
시험예 1: 증기양생 콘크리트의 압축강도 평가Test Example 1: Evaluation of compressive strength of steam-cured concrete
실시예 5~16 및 비교예 1에서 제조된 증기양생 콘크리트 조성물을 사용하여하수관거 콘크리트 구조체를 제조한 후, 일반적으로 증기양생 하수관거 콘크리트 제조 시에 사용하는 증기 양생 공정으로 양생을 실시하였다. After preparing a sewer pipe concrete structure using the steam-cured concrete composition prepared in Examples 5 to 16 and Comparative Example 1, curing was performed by the steam curing process generally used for manufacturing steam-cured sewage pipe concrete.
구체적으로, 실시예 5~16 및 비교예 1에서 제조된 증기양생 콘크리트 조성물 100 중량부를 기준으로 300 중량부의 모래 및 40 중량부의 물을 혼합한 후, 3분간 전동 혼합기로 혼합 교반 한 후, 40×40×160mm의 몰드로 성형한 후, 상온(20±3℃)에서 24시간 동안 양생하였으며, 24시간 경과 후 몰드에서 성형체를 탈형한 후 습기 양생함의 조건을 60±5℃, 습도 90%로 하여 10시간 동안 양생하였다. 이때 60℃까지의 승온속도는 1시간당 10℃로 하여 급격한 온도의 상승을 방지하였다. 습기 양생함에서 10시간 동안 양생한 시험체를 꺼내어 다시 상온(20±3℃)에서 24시간 동안 대기 양생하였다. 최종 양생된 구조체를 KSL ISO 610 규격에 의하여 압축강도를 측정하였다. 구체적인 실험 결과를 하기 표 3에 나타내었다. Specifically, after mixing 300 parts by weight of sand and 40 parts by weight of water based on 100 parts by weight of the steam-cured concrete composition prepared in Examples 5 to 16 and Comparative Example 1, mixing and stirring with an electric mixer for 3 minutes, 40 × After molding with a 40×160mm mold, it was cured at room temperature (20±3℃) for 24 hours. After 24 hours, the molded body was demolded from the mold, and the moisture curing conditions were 60±5℃ and 90% humidity. Curing for 10 hours. At this time, the rate of temperature increase to 60 °C was set to 10 °C per hour to prevent a sudden temperature rise. The specimens cured for 10 hours were removed from the moisture curing box and air-cured for 24 hours at room temperature (20±3°C) again. The final cured structure was measured for compressive strength according to the KSL ISO 610 standard. Specific experimental results are shown in Table 3 below.
트 조성물concrete
tree composition
예5practice
Example 5
예6practice
Example 6
예7practice
Example 7
예8practice
Example 8
예9practice
Example 9
예10practice
Example 10
예11practice
Example 11
예12practice
Example 12
예13practice
Example 13
예14practice
Example 14
예15practice
Example 15
예16practice
Example 16
예1comparison
Example 1
혼합재used
mixed material
예1
제조practice
Example 1
Produce
예2
제조practice
Example 2
Produce
예3
제조practice
Example 3
Produce
예4
제조practice
Example 4
Produce
예1
제조practice
Example 1
Produce
예2
제조practice
Example 2
Produce
예3
제조practice
Example 3
Produce
예4
제조practice
Example 4
Produce
예1
제조practice
Example 1
Produce
예2
제조practice
Example 2
Produce
예3
제조practice
Example 3
Produce
예4
제조practice
Example 4
Produce
안함use
no
(MPa)compressive strength
(MPa)
상기 표 3으로부터 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예 5 내지 실시예 16의 증기양생 콘크리트 조성물로 제조된 콘크리트의 경우 모두 비교예의 시멘트 100%로 이루어진 콘크리트보다 우수한 압축강도 발현성능을 나타냈다. As can be seen from Table 3, the concrete prepared with the steam-cured concrete composition of Examples 5 to 16 of the present invention exhibited superior compressive strength expression performance than the concrete made of 100% cement of Comparative Example.
Claims (10)
상기 칼슘 알루미네이트 화합물은 제철소 전로에서 발생하는 용융슬래그를 용융되어 있는 상태에서 1,000℃도 이상에서 아토마이징 공법에 의해 분사하여 생성되는 것을 특징으로 하는 하수관 제조에 사용되는 증기양생 콘크리트용 혼합재 조성물.According to claim 1,
The calcium aluminate compound is a mixture composition for steam curing concrete used for manufacturing a sewage pipe, characterized in that it is generated by spraying molten slag generated in a steel mill converter by an atomizing method at a temperature of 1,000° C. or higher in a molten state.
상기 탈황석고는 유동층상 보일러 소각재 중에서 황산 이온(SO3)이 25 ~ 40 중량%로 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 하수관 제조에 사용되는 증기양생 콘크리트용 혼합재 조성물.According to claim 1,
The desulfurized gypsum is a mixture composition for steam curing concrete used in the manufacture of sewage pipes, characterized in that the sulfuric acid ions (SO 3 ) are contained in 25 to 40% by weight in the fluidized bed boiler incineration ash.
상기 혼합재 조성물은 조성물 100 중량%를 기준으로 분산제를 1 내지 5 중량%로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하수관 제조에 사용되는 증기양생 콘크리트용 혼합재 조성물.According to claim 1,
The mixture composition is a mixture composition for steam curing concrete used for manufacturing a sewage pipe, characterized in that it further comprises 1 to 5% by weight of a dispersant based on 100% by weight of the composition.
상기 콘크리트 조성물은 증기양생 콘크리트용 혼합재 조성물과 시멘트를 3:7 내지 7:3의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 하수관 제조용 증기양생 콘크리트 조성물.8. The method of claim 7,
The concrete composition is steam-cured concrete composition for manufacturing a sewage pipe, characterized in that it comprises a mixture composition for steam-cured concrete and cement in a weight ratio of 3:7 to 7:3.
상기 콘크리트 조성물은 증기양생 콘크리트용 혼합재 조성물과 시멘트 합산 100 중량부를 기준으로 10~50 중량부의 골재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하수관 제조용 증기양생 콘크리트 조성물.9. The method of claim 8,
The concrete composition is steam-cured concrete composition for manufacturing a sewer pipe, characterized in that it further comprises 10-50 parts by weight of aggregate based on 100 parts by weight of the mixture composition for steam-cured concrete and cement.
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