KR102462964B1 - Concrete composition comprising slag powder, and concrete structures manuafactured using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 슬래그 미분말을 이용한 콘크리트 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 콘크리트용 결합재로서 시멘트 이외에 산업부산물인 고로슬래그 및 플라이애시를 포함하는 혼합 결합재를 이용하여 콘크리트 조성물을 구성하고, 이를 이용하여 콘크리트 구조물을 제조함으로써 중성화 방지, 균열저항성 향상, 내산성 향상, 강도 향상, 염해 저항성 및 동결융해 저항성 향상 등을 통해 콘크리트의 수명을 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 산업 현장에서 발생하는 부산물을 재활용함으로써 친환경성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이산화탄소(CO2) 배출 저감에 따른 탄소배출권 대응 및 녹색인증 사업에 유리한 효과가 있는 콘크리트에 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a concrete composition using fine slag powder and a concrete structure manufactured using the same, and more particularly, to a concrete composition using a mixed binder including blast furnace slag and fly ash, which are industrial by-products in addition to cement, as a binder for concrete. By constructing and manufacturing a concrete structure using it, it is possible to dramatically improve the lifespan of concrete through prevention of neutralization, improvement of crack resistance, improvement of acid resistance, improvement of strength, resistance to salt damage and freeze-thaw resistance, etc. It relates to a technology for concrete that can not only improve eco-friendliness by recycling by-products, but also respond to carbon credits due to reduction of carbon dioxide (CO2) emissions and have a beneficial effect on green certification projects.
산업 폐기물을 재활용하여 콘크리트용 결합재로 사용되는 대표적인 재료로는 고로슬래그 미분말 (Granulated ground blast furnace slag; GGBS)과 플라이 애시(Fly ash; FA) 등을 들 수 있다. 현재 국내에서는 고로슬래그 미분말이나 플라이애시의 경우 공급부족, 노후석탄 화력발전소 가동 중단 및 점차적으로 화력발전소 가동 중단이 예상됨에 따라 추가적인 부존자원의 대책마련이 필요한 실정이다. Representative materials used as binders for concrete by recycling industrial waste include granulated ground blast furnace slag (GGBS) and fly ash (FA). Currently, in the case of fine powder of blast furnace slag or fly ash, it is necessary to prepare additional countermeasures for natural resources as it is expected that the supply of blast furnace slag fine powder or fly ash is insufficient, the operation of old coal-fired power plants is stopped, and the operation of thermal power plants is expected to be gradually stopped.
국내의 경우에는 일부 기업에서 고로 슬래그 시멘트를 통한 시장을 구축하여 결합재를 제조하고 있으며, 해외의 경우에도 일본, 캐나다, 미국, 그리스 등에서 고로슬래그 시멘트를 활용한 초속경 시멘트 대체제 등을 활용하고 있는 상황이다. In Korea, some companies are manufacturing binders by building a market through blast furnace slag cement, and in overseas cases, Japan, Canada, the United States, Greece, etc. are using blast furnace slag cement as a substitute for super-velocity cement. to be.
고로슬래그를 활용한 슬래그 시멘트는 철광석을 정제하고 남은 물질인 고로 슬래그를 시멘트와 혼합하여 제품화한 것이다. 이는 레미콘의 원료로 사용되며, 가각이 일반 시멘트에 비해 약 10% 정도 저렴해서 시멘트를 대체할 수 있는 소재로 각광받고 있다. 이러한 고로슬래그와 시멘트를 혼합한 슬래그 시멘트는 장기 강도가 높고, 수화열이 낮으며, 화학적 저항성, 내해수성, 내열성, 방수성 및 안정도가 우수하다는 장점이 있다. Slag cement using blast furnace slag is a product obtained by mixing blast furnace slag, a material remaining after refining iron ore, with cement. It is used as a raw material for ready-mixed concrete, and it is in the spotlight as a material that can replace cement because each is about 10% cheaper than general cement. The slag cement mixed with such blast furnace slag and cement has advantages in that it has high long-term strength, low heat of hydration, and excellent chemical resistance, seawater resistance, heat resistance, waterproofness and stability.
한편, 부식 저항성 및 고강도가 요구되는 콘크리트 구조물, 예를 들어 고속철도 바닥판 콘크리트, PSC 그라우트, 어스앵커, 록볼트용 충전재, 탄산화(중성화) 저항성이 요구되는 콘크리트 구조물, 예를 들어 콘크리트 라이닝, 도로용 블럭, 칼라블럭, 도시 고가도로, 고속철도, 도심 지하 구조물, 하수 박스 구조물, 및 염해 저항성이 요구되는 콘크리트 구조물, 예를 들어 항만 구조물, 해상교량, 어스앵커, 지하 구조물, 댐 구조물 등은 그 견고성으로 인해 주로 철근 콘크리트 재질에 의해 형성되는 경우가 많은데, 수중에 포함되는 각종 유해 화학물질이나 염화물에 의해 부식이나 손상이 발생될 가능성이 많다. On the other hand, concrete structures requiring corrosion resistance and high strength, for example, high-speed rail deck concrete, PSC grout, earth anchor, filler material for rock bolts, and concrete structures requiring carbonation (neutralization) resistance, for example, concrete lining, road use Blocks, color blocks, urban overpasses, high-speed rail, urban underground structures, sewage box structures, and concrete structures requiring salt damage resistance, such as port structures, sea bridges, earth anchors, underground structures, dam structures, etc. It is mainly formed by the reinforced concrete material, and there is a high possibility of corrosion or damage by various harmful chemicals or chlorides contained in water.
이러한 콘크리트 구조물의 내구성, 내수성, 내화학성 등의 특성을 강화하기 위한 기술들이 제안되고 있으며, 일부 기술에서는 슬래그 시멘트를 이용하는 방법도 제안되고 있으나, 슬래그 시멘트의 경우에도 성능에 있어서 보완의 필요성이 있다. Techniques for enhancing the durability, water resistance, chemical resistance, etc. of these concrete structures have been proposed, and in some technologies, a method of using slag cement is also proposed, but there is a need to supplement the performance of slag cement.
<관련 선행기술 문헌><Related prior art literature>
1. 대한민국 등록특허 제10-1860503호1. Republic of Korea Patent No. 10-1860503
2. 대한민국 등록특허 제10-1856380호2. Republic of Korea Patent No. 10-1856380
3. 대한민국 등록특허 제10-1638084호3. Republic of Korea Patent No. 10-1638084
4. 대한민국 등록특허 제10-1881077호4. Republic of Korea Patent No. 10-1881077
본 발명자들은 슬래그시멘트의 특성을 잘 활용하여 자원순환형 사회기반구축을 위하여 콘크리트 및 모르타르에 사용할 수 있는 기술을 제안하고자 하며, 특히 철근콘크리트 구조물에 적용할 경우 방식성이 우수하여 철근부식에 우수한 저항성을 발휘하는 특수한 첨가제를 개발하여 본 발명을 완성하였다. The present inventors intend to propose a technology that can be used for concrete and mortar for the construction of a resource circulation type social infrastructure by well utilizing the characteristics of slag cement. In particular, when applied to a reinforced concrete structure, it has excellent corrosion resistance and excellent resistance to corrosion of reinforcement. The present invention was completed by developing a special additive that exhibits
따라서, 본 발명은 콘크리트용 결합재로서 슬래그시멘트와 플라이애시 및 슬러지고화분말을 활용한 속경성 결합재를 이용하여 콘크리트용 조성물을 구성하고, 이를 이용하여 콘크리트 구조물을 제조함으로써 중성화 방지, 균열저항성 향상, 내산성 향상, 강도 향상, 염해 저항성 및 동결융해 저항성 향상 등의 효과를 볼 수 있으며, 산업 현장에서 발생하는 부산물을 재활용함으로써 친환경성을 향상시킬 수 있는 기술을 제공하고자 한다. Therefore, the present invention constitutes a composition for concrete using a fast-hardening binder using slag cement, fly ash, and sludge solidified powder as a binder for concrete, and uses this to prepare a concrete structure to prevent neutralization, improve crack resistance, and acid resistance It is intended to provide a technology that can improve eco-friendliness by recycling by-products generated in industrial sites that can have effects such as improvement, strength improvement, salt damage resistance and freeze-thaw resistance improvement.
또한, 본 발명은 환경부하를 저감함과 동시에 저부가가치의 노반재 또는 콘크리트용 잔골재로서 사용하고 있는 산업부산물인 슬래그 미분말의 재활용율을 높여 이산화탄소(CO2) 배출 저감에 따른 탄소배출권 대응 및 녹색인증 사업에 유리한 효과가 있도록 고부가가치용 재료로 활용성을 확대하여 품질이 우수한 시멘트 콘크리트 제품을 제조할 수 있으며, 특히 첨가제를 사용하여 시멘트 콘크리트의 탄산화 저항성을 높이며, 콘크리트내 철근의 부식방지와 초기강도 증진에도 우수한 콘크리트를 제조할 수 있는 기술을 제공하고자 한다.In addition, the present invention reduces the environmental load and at the same time increases the recycling rate of fine slag powder, an industrial by-product used as a low value-added roadbed material or fine aggregate for concrete, to respond to carbon credits according to carbon dioxide (CO2) emission reduction and green certification business It is possible to manufacture high-quality cement-concrete products by expanding its applicability to high-value-added materials to have a beneficial effect on We also want to provide technology that can manufacture excellent concrete.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 구현예는 In order to achieve the above object, one embodiment of the present invention is
콘크리트용 결합재로서 슬래그시멘트, 플라이애시, 슬러지고화분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 콘크리트 조성물을 제공한다. It provides an eco-friendly concrete composition comprising slag cement, fly ash, and sludge solidified powder as a binder for concrete.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 콘크리트용 결합재는 슬래그시멘트 : 플라이애시 : 슬러지고화분말을 각각 50~75 : 10~30 : 1~20 중량비로 포함하는 것을 특징으로 한다. In one embodiment of the present invention, the binder for concrete is characterized in that it contains slag cement: fly ash: sludge powder in a weight ratio of 50 to 75: 10 to 30: 1 to 20, respectively.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 슬래그시멘트는 고로슬래그 미분말과 일반포틀랜트시멘트(OPC)를 100 : 50~200 중량비율로 혼합한 것으로, 상기 고로슬래그 미분말은 고로급냉슬래그 및 고로서냉슬래그가 각각 5~30 : 5~30의 중량비로 포함되며, 2.85 ~ 2.95 g/m3의 밀도를 갖는 것을 사용하는 것을 특징으로 한다. In addition, in one embodiment of the present invention, the slag cement is a mixture of fine blast furnace slag powder and general Portlant cement (OPC) in a weight ratio of 100: 50 to 200, and the fine blast furnace slag powder is used as blast furnace quenching slag and blast furnace. Cold slag is included in a weight ratio of 5-30: 5-30, respectively, and it is characterized in that it uses a density of 2.85-2.95 g/m 3 .
이때, 상기 고로급냉슬래그의 염기도(KS F 2563에 따른 염기도)는 1.5~1.8을 갖는 것이 바람직하다. At this time, it is preferable that the basicity (basicity according to KS F 2563) of the blast furnace quenching slag is 1.5 to 1.8.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 콘크리트용 결합재는 슬래그시멘트, 플라이애시, 슬러지고화분말 외에 혼화재 및 촉진제를 포함하는 제3성분을 0.5~5 중량비의 비율로 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, in one embodiment of the present invention, the binder for concrete further comprises a third component including an admixture and an accelerator in addition to slag cement, fly ash, and sludge solidified powder in a ratio of 0.5 to 5 weight ratio. .
이때, 상기 제3성분은 In this case, the third component is
섬유 0.1 내지 10 중량부, 제올라이트(Zeolite) 미분말 0.1 내지 5 중량부, 초산비닐계 폴리머 0.1 내지 5 중량부, 팽창재 0.1 내지 5 중량부, 폴리카본산계 고유동화제 0.1 내지 5 중량부, 규사 30 내지 150 중량부를 포함하며, Fiber 0.1 to 10 parts by weight, zeolite fine powder 0.1 to 5 parts by weight, vinyl acetate-based polymer 0.1 to 5 parts by weight, expansion material 0.1 to 5 parts by weight, polycarboxylic acid-based high fluidizing agent 0.1 to 5 parts by weight, silica sand 30 to contains 150 parts by weight,
수용성 개질 라텍스 0.1 내지 5 중량부, 알콕시 실란 가수분해물 0.1 내지 2 중량부, 실리코네이트계 액상 성분 0.1 내지 3 중량부를 포함하고, 0.1 to 5 parts by weight of a water-soluble modified latex, 0.1 to 2 parts by weight of an alkoxysilane hydrolyzate, 0.1 to 3 parts by weight of a siliconate-based liquid component,
클링커 0.5 내지 10 중량부, 이수석고 및 반수석고 혼합물 1 내지 10 중량부, 플라스터 0.5 내지 10 중량부, 탈황석고 0.5 내지 10 중량부, 플라이애쉬 0.01 내지 5 중량부, 석회석 0.5 내지 10 중량부를 포함하는 분말 성분을 포함하며, 0.5 to 10 parts by weight of clinker, 1 to 10 parts by weight of a mixture of dihydrate gypsum and hemihydrate gypsum, 0.5 to 10 parts by weight of plaster, 0.5 to 10 parts by weight of desulfurized gypsum, 0.01 to 5 parts by weight of fly ash, 0.5 to 10 parts by weight of limestone contains a powder component,
활성촉진제 0.1 내지 2 중량부 및 리튬계 반응촉진제 0.01 내지 1 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다. It is characterized in that it contains 0.1 to 2 parts by weight of an activation accelerator and 0.01 to 1 part by weight of a lithium-based reaction accelerator.
이때, 상기 수용성 개질 라텍스는 아크릴 수지 10~20 중량부, SBR(Styrene-Butadiene rubber) 고무 10~20 중량부, 하이드록실 아크릴레이트 모노머 0.1~5 중량부, 불포화 폴리에스테르 수지 15~30 중량부, 갈산 0.1~5 중량부, 금속 양이온 1~10 중량부, 흑연용매분산액 0.1~2.0 중량부, 알루미늄염화물 0.1~1.0 중량부, 분산제 0.5~5 중량부 및 물 20~40 중량부의 비율로 포함되어 구성될 수 있다. At this time, the water-soluble modified latex is 10 to 20 parts by weight of an acrylic resin, 10 to 20 parts by weight of SBR (Styrene-Butadiene rubber) rubber, 0.1 to 5 parts by weight of a hydroxyl acrylate monomer, 15 to 30 parts by weight of an unsaturated polyester resin, 0.1 to 5 parts by weight of gallic acid, 1 to 10 parts by weight of metal cations, 0.1 to 2.0 parts by weight of graphite solvent dispersion, 0.1 to 1.0 parts by weight of aluminum chloride, 0.5 to 5 parts by weight of dispersant, and 20 to 40 parts by weight of water. can be
이때, 상기 탈황석고는 배연탈황석고, 페트로 코크스 탈황석고 및 석탄 코크스 탈황석고 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것이 바람직하다. In this case, the desulfurization gypsum is preferably one or a mixture of two or more selected from flue gas desulfurization gypsum, petro coke desulfurization gypsum, and coal coke desulfurization gypsum.
또한, 상기 탈황석고는 2.65 ~ 2.75 g/m3의 밀도를 갖는 것이 바람직하다. In addition, the desulfurized gypsum preferably has a density of 2.65 ~ 2.75 g / m 3 .
또한, 상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 다른 구현예는 In addition, another embodiment of the present invention in order to achieve the above object
본 발명에 따른 상기 친환경 콘크리트 조성물을 이용하여 제조되는 콘크리트 구조물을 제공한다. Provided is a concrete structure manufactured using the eco-friendly concrete composition according to the present invention.
이때, 상기 콘크리트 구조물은 고속철도 바닥판 콘크리트, PSC 그라우트, 어스앵커, 록볼트용 충전재, 콘크리트 라이닝, 도로용 블럭, 인도용 블럭, 칼라블럭, 도시 고가도로, 고속철도, 도심 지하 구조물, 하수 박스 구조물, 항만 구조물, 해상교량, 어스앵커, 지하 구조물 및 댐 구조물 중 하나일 수 있다. At this time, the concrete structure is high-speed rail deck concrete, PSC grout, earth anchor, rock bolt filler material, concrete lining, road block, sidewalk block, color block, urban overpass, high-speed rail, urban underground structure, sewage box structure, harbor It may be one of a structure, an offshore bridge, an earth anchor, an underground structure, and a dam structure.
본 발명에 따른 슬래그 미분말을 이용한 콘크리트 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조물은 시멘트 사이의 공극을 치밀하게 메울 수 있으므로 공극을 통한 유해 화학물질이나 염화물 등의 침투를 막을 수 있으므로 콘크리트 구조물의 강도와 염해 저항성 및 중성화 저항성을 향상시켜 수명을 획기적으로 연장시킬 수 있는 효과가 있다. The concrete composition using the slag fine powder according to the present invention and the concrete structure manufactured using the same can densely fill the voids between the cements, so it is possible to prevent the penetration of harmful chemicals or chlorides through the voids, so that the strength and salt damage of the concrete structure It has the effect of significantly extending the lifespan by improving the resistance and neutralization resistance.
또한, 슬래그 미분말을 포함하는 결합재 성분과 함께, 친환경 섬유 및 제올라이트 미분말을 첨가하여 균열저항성 향상, 내산성향상, 강도 및 내구성 향상, 동결융해 저항성 향상의 효과를 볼 수 있다. In addition, by adding eco-friendly fibers and fine zeolite powder together with the binder component including the fine slag powder, it is possible to see the effects of improving crack resistance, improving acid resistance, improving strength and durability, and improving freeze-thaw resistance.
또한, 내화학성, 방수성, 염해 저항성 등의 특성도 우수하여 항만 구조물, 댐 구조물, 하수박스 등 수중 콘크리트 구조물에 대한 적용성이 뛰어나다. In addition, it has excellent properties such as chemical resistance, water resistance, and salt damage resistance, and thus has excellent applicability to underwater concrete structures such as harbor structures, dam structures, and sewage boxes.
또한, 산성 환경에 대한 내부식성이 우수하고 특히 미생물 증식이 억제되어 미생물로 인한 강도 저하의 문제가 방지될 수 있으며 내후성 및 표면 강도 향상 효과를 가져 구조물의 내구성 향상 효과가 우수하다.In addition, it is excellent in corrosion resistance to an acidic environment, and in particular, the growth of microorganisms is inhibited, so that the problem of strength decrease due to microorganisms can be prevented, and the effect of improving the durability of the structure is excellent because it has the effect of improving weather resistance and surface strength.
또한, 산업 현장에서 다량 발생하는 부산물인 슬래그 미분말, 플라이애시 등을 재활용함으로써 자원 재활용성을 높일 수 있는 동시에, 이산화탄소(CO2) 배출 저감에 따른 탄소배출권 대응 및 녹색인증 사업에 유리한 효과가 있도록 고부가가치용 재료로 활용성을 확대하여 품질이 우수한 시멘트 콘크리트 제품을 제조할 수 있으며, 또한 폐기되는 부산물의 양을 줄일 수 있으므로 폐기물에 의한 2차적 환경 오염을 방지하여 친환경성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, by recycling fine slag powder, fly ash, etc., which are by-products generated in large quantities in industrial sites, the recyclability of resources can be increased, and at the same time, high added-value can be achieved to respond to carbon credits due to reduction of carbon dioxide (CO2) emission and to have a favorable effect on green certification projects. It is possible to manufacture high-quality cement and concrete products by expanding its usability as a material for use, and also to reduce the amount of by-products that are discarded, so it has the effect of improving eco-friendliness by preventing secondary environmental pollution by waste. .
이하에서는 본 발명에 대하여 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 콘크리트 조성물은 콘크리트용 결합재로서 슬래그시멘트, 플라이애시 및 슬러지고화분말을 포함하는 것을 특징으로 한다. As described above, the concrete composition according to the present invention is characterized in that it contains slag cement, fly ash and sludge solidified powder as a binder for concrete.
구체적으로, 상기 콘크리트용 결합재는 슬래그시멘트 : 플라이애시 : 슬러지고화분말을 각각 50~75 : 10~30 : 1~20 중량비로 포함할 수 있다. Specifically, the binder for concrete may include slag cement: fly ash: sludge solidified powder in a weight ratio of 50 to 75: 10 to 30: 1 to 20, respectively.
본 발명에서, 상기 슬래그시멘트는 고로슬래그 미분말과 일반포틀랜트시멘트(OPC)를 100 : 50~200 중량비율로 혼합한 것을 사용하는 것이 바람직하다. In the present invention, as the slag cement, it is preferable to use a mixture of fine blast furnace slag powder and general Portlant cement (OPC) in a weight ratio of 100: 50 to 200.
본 발명에 사용되는 고로슬래그는 고로에서 선철을 만드는 과정에서 생성되는 산업부산물이다. 고로에서는 철광석, 코크스, 석회석 등의 원료를 상부에서 투입하고, 하부의 우구에서 열풍을 불어 넣어 로내에서 코크스를 연소시켜 발생한 환원성 가스(CO)로 철광석을 환원 및 용해시켜 용선과 용융 슬래그를 분리하고 있으며, 용융상태의 고온 슬래그를 물, 공기 등으로 급냉하여 입상화한 것을 고로 슬래그(Granulated blast furnace slag)라고 한다. 선철 1t당 약 300kg 생성하며, 고로에서 생성되는 슬래그는 1,500℃ 이상의 고온 용융상태이고, 그 냉각방법의 차이에 따라 완전히 서로 다른 물성을 가지는 슬래그가 된다. 고온의 용융성능으로부터 열처리와 가공처리의 방법에 의해서 섬유상이나 과립상, 다공질 경량 용암 또는 치밀한 암석모양의 큰 덩어리로 되어 유리질, 반정질 및 결정질의 형태가 된다. Blast furnace slag used in the present invention is an industrial by-product generated in the process of making pig iron in a blast furnace. In the blast furnace, raw materials such as iron ore, coke, and limestone are put in from the top, and hot air is blown from the tuyere at the bottom to burn the coke in the furnace. Granulated blast furnace slag is a granular form of molten high-temperature slag by quenching it with water or air. About 300 kg of pig iron is produced per 1 ton of pig iron, and the slag produced in the blast furnace is in a high-temperature molten state of 1,500°C or higher, and becomes slag with completely different physical properties depending on the difference in cooling method. From high-temperature melting performance, by heat treatment and processing methods, it becomes a large mass of fibrous, granular, porous lightweight lava or dense rock, and becomes glassy, semi-crystalline and crystalline.
고로급냉슬래그(Water-cooled slag)는 다량의 물로 급냉되어, 급격한 점성의 상승에 의해 원자배열이 행해지지 않는 채로 고결하여 유리질(비경질)로 되고, 주요 화학성분은 철광석의 맥석, 코크스의 회분, 석회석 등에서 온 SiO2, CaO, MgO 및 Al2O3로 이루어져 있으며, 전체 화학성분 중 약 95%정도를 차지한다. 그 외에 소량의 유황분 및 알칼리(Na2O, K2O) 등을 포함하고 있다. Water-cooled slag is quenched with a large amount of water, solidifies without atomic arrangement due to a rapid increase in viscosity, and becomes glassy (non-hard). The main chemical components are gangue of iron ore and ash of coke. , SiO 2 , CaO, MgO and Al 2 O 3 from limestone, etc., and accounts for about 95% of the total chemical composition. In addition, it contains a small amount of sulfur and alkali (Na 2 O, K 2 O).
고로급냉슬래그는 단순히 물과 접촉하여도 치밀한 수화물이 생성 피복되고, 그 이상의 수화가 저해된다. 그러나 포틀랜드시멘트(PC) 및 소석회 등의 알칼리성 용액에서는 치밀한 피막이 깨져 PC클링커와 같이 스스로 수화하기 시작한다. 또, 일반적으로 액상에 충분한 Ca2+와 SO42-가 존재하기 때문에 슬래그로부터 실리게이트와 알루미네이트의 산성성분의 용출이 높아지고, 시멘트 경화체의 모세관 공극의 액상 중에도 포졸란 반응이 일어난다. 따라서, 혼화재로서의 혼합성이나 분산성이 뛰어나고, 경화체는 치밀해져 강도발현이 향상되며, 외부로부터 침식작용 등에 대해 내구성을 발휘한다.Even if the blast furnace quenched slag simply comes into contact with water, a dense hydrate is generated and coated, and further hydration is inhibited. However, in alkaline solutions such as Portland cement (PC) and slaked lime, the dense film is broken and begins to hydrate itself like PC clinker. In addition, since sufficient Ca 2+ and SO 42- are generally present in the liquid phase, the elution of the acidic components of silicate and aluminate from the slag increases, and the pozzolan reaction occurs even in the liquid phase of the capillary pores of the cement hardened body. Therefore, it is excellent in mixing property and dispersibility as an admixture, and the hardening body is dense and strength expression is improved, and it exhibits durability against erosion from the outside.
고로급냉슬래그의 미분말은 일반적으로 염기도 및 유리질 율이 높을수록 반응성이 크게 되는 경향이 있으며, 본 발명에서는 고로급냉슬래그 미분말의 염기도가 KS F 2563 기준에 의거하여 1.5 ~ 1.8인 것을 사용하는 것이 바람직하다.In general, the fine powder of blast furnace quenching slag tends to be more reactive as the basicity and glass content are higher. .
한편, 고로서냉슬래그는 공기 중 서서히 냉각되어 괴상이 되고, 화학적으로 안정한 구조인 결정질이 되어, 수경성은 거의 갖지 않는다. 고로서냉슬래그는 냉각되는 과정에서 슬래그 내부의 다량의 가스가 생성되어 다공질의 형상을 가지며, 이러한 형상은 고로서냉슬래그를 분쇄 시, 고로급냉슬래그보다 빠른 분쇄효과를 보여준다. On the other hand, the blast furnace cold slag is gradually cooled in air to form a mass, and becomes crystalline, which is a chemically stable structure, and has little hydraulic property. The blast furnace cold slag has a porous shape due to the generation of a large amount of gas inside the slag during the cooling process. This shape shows a faster crushing effect than the blast furnace quenching slag when crushing the blast furnace cold slag.
고로서냉슬래그는 고로급냉슬래그와 달리 결정질로 이루어져 있어, 각 입자의 경계가 결함으로 작용하여 분쇄능이 높게 나타나고, 서냉슬래그 모르타르의 압축강도는 탄산화에 의하여 강도증진이 크며, 기공률 또한 높게 측정됨으로써, 탄산화 반응에 의하여 표면이 치밀화되어 중성화를 억제시켜주는 것이 가능한 특징이 있는 것으로 알려져 있다. Unlike blast furnace quenching slag, blast furnace cold slag is crystalline, and the boundary of each particle acts as a defect, resulting in high pulverization ability. It is known that the surface is densified by the carbonation reaction and can suppress neutralization.
본 발명은 상기와 같은 고로급냉슬래그 및 고로서냉슬래그를 페로니켈 슬래그 미분말과 함께 콘크리트 구조물용 결합재로 사용하기 위한 기술이다. The present invention is a technology for using the blast furnace quench slag and blast furnace cold slag as described above together with fine ferronickel slag powder as a binder for concrete structures.
본 발명에서 상기 고로급냉슬래그 분말 및 고로서냉슬래그 분말은 4,200 ~4,280 cm3/g의 분말도를 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다. In the present invention, the blast furnace quenching slag powder and the blast furnace cooling slag powder preferably have a fineness of 4,200 to 4,280 cm 3 /g.
본 발명에서 상기 고로슬래그 미분말은 10 내지 30 중량부의 범위에서 포함되는 것이 바람직하다. In the present invention, the fine powder of blast furnace slag is preferably included in the range of 10 to 30 parts by weight.
본 발명에서 상기 일반 포틀랜트 시멘트(OPC)는 주요 성분이 C3S 51%, C2S 25%, C3A 9%, C4AF 9%, CaSO4 4% 정도이며, 비표면적은 3,300cm2/g 전후인 것을 사용할 수 있다. In the present invention, the general Portland cement (OPC) has a main component of C 3 S 51%, C 2 S 25%, C 3 A 9%, C 4 AF 9%, CaSO 4 4%, and a specific surface area of 3,300 cm 2 /g can be used.
본 발명에서 플라이애쉬는 석탄 화력 발전소의 미분탄 연소 보일러에서 연소 후 전기집진장치에서 포집된 미립자로 현재 산업부산물로 분류되는 미분말이다. 이러한 플라이애쉬는 보통 포틀랜트 시멘트에 비해 비중이 낮고 유리질 구조를 갖기 때문에 유동성 확보가 가능하며 포졸란 반응으로 인해 수화열량 감소, 온도 균열 제어 등의 기능을 한다. 본 발명에서 상기 플라이애쉬의 사용량은 상기 콘크리트용 결합재 중에 10~30 중량부의 범위에서 사용하는 것이 바람직하다. In the present invention, fly ash is fine powder currently classified as an industrial by-product as particulates collected in an electric dust collector after combustion in a pulverized coal combustion boiler of a coal-fired power plant. This fly ash has a lower specific gravity than normal portland cement and has a glassy structure, so it is possible to secure fluidity. In the present invention, the amount of fly ash used is preferably used in the range of 10 to 30 parts by weight in the binder for concrete.
본 발명에서 상기 슬러지고화분말은 하수 슬러지, 오니, 뻘 등의 슬러지를 건조하여 형성된 분말 성분으로서 환경을 보호하고 자원 재활용성을 높이고자 하는 목적에서 사용된다. 본 발명에서 상기 슬러지고화분말은 수분함량이 15중량% 이하인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 본 발명에 따른 상기 콘크리트용 결합재 중에 1~20 중량부의 범위에서 사용하는 것이 바람직하다. In the present invention, the sludge solidified powder is a powder component formed by drying sludge such as sewage sludge, sludge, and mud, and is used for the purpose of protecting the environment and increasing resource recyclability. In the present invention, it is preferable to use the sludge solidified powder having a moisture content of 15% by weight or less, and it is preferable to use it in the range of 1 to 20 parts by weight in the binder for concrete according to the present invention.
본 발명에서, 상기 콘크리트용 결합재는 슬래그시멘트, 플라이애시, 슬러지고화분말 외에 혼화재 및 촉진제를 포함하는 제3성분을 0.5~5 중량비의 비율로 더 포함할 수 있다. In the present invention, the binder for concrete may further include a third component including an admixture and an accelerator in addition to slag cement, fly ash, and sludge solidified powder in a ratio of 0.5 to 5 weight ratio.
구체적으로는, 본 발명에서 사용되는 상기 섬유는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 친환경 섬유 중 적어도 하나 이상을 사용할 수 있으며, 본 발명에 따른 콘크리트 조성물의 처짐, 방수막 크랙 등의 발생을 방지하고 내열성과 내한성에 우수하도록 할 수 있다. 여기서 섬유는 미세한 그물조직으로 밀실한 조직을 형성하여 콘크리트의 크랙을 방지하고 수명을 연장시킬 수 있다. Specifically, the fiber used in the present invention can use at least one of glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, and eco-friendly fiber, and prevents the occurrence of sagging of the concrete composition according to the present invention, cracks in the waterproofing film, etc. It can be made to be excellent in heat resistance and cold resistance. Here, the fibers form a tight structure with a fine mesh structure, preventing cracks in concrete and extending the lifespan.
본 발명에서 상기 섬유는 친환경 섬유를 사용할 수 있으며, 구체적으로는 리오셀 섬유, 셀룰로오스 섬유, PLA 섬유 등을 사용할 수 있다. In the present invention, eco-friendly fibers may be used as the fibers, and specifically, lyocell fibers, cellulose fibers, PLA fibers, and the like may be used.
상기 리오셀(Lyocell) 섬유는 대표적인 환경친화형 신섬유로 기존 이산화탄소, 가성소다 등 유독성 화학물질을 용매로 사용하지 않으며, 제조공정이 간단하고 용매를 다시 회수해 재사용할 수 있어 친환경적이며 또한 경제적이다.The Lyocell fiber is a representative environmentally friendly new fiber that does not use toxic chemicals such as carbon dioxide and caustic soda as a solvent, and the manufacturing process is simple and the solvent can be recovered and reused, so it is eco-friendly and economical. .
리오셀 섬유는 일체의 화학적인 변형없이 천연 펄프를 무공해성 아민옥사이드 용매에 직접녹여 제조하여 일체의 화학적인 변형없이 섬유소(Cellulose) 만을 추출한 것을 사용하며, 폐기시에도 땅속에서 생분해가 되어 일체의 공해발생이 없는 것이 특징이다.The lyocell fiber is manufactured by directly dissolving natural pulp in a non-polluting amine oxide solvent without any chemical modification, and uses only cellulose extracted without any chemical modification. It is characterized by no occurrence.
보다 구체적으로, 리오셀 섬유의 물리적 성능으로는 높은 인장강도, 뛰어난 흡습성(균열제어 성능 우수), 친환경 용매 아민옥사이드 사용으로 친환경성, 폐기시에도 생분해성 특징를 가져 무공해성, 우수한 내구성(내산성, 내화학성)을 갖는 것을 특징으로 한다. More specifically, the physical performance of the lyocell fiber includes high tensile strength, excellent hygroscopicity (excellent crack control performance), eco-friendliness by using an eco-friendly solvent amine oxide, and biodegradability even during disposal, so pollution-free and excellent durability (acid resistance, resistance to acid) chemical properties).
리오셀 섬유를 단독으로 사용할 수 있으나, 강도 향상을 위해서 셀룰로오스 나노 섬유가 코팅된 PLA 복합체를 포함하는 PLA 복합 수지와 리오셀 섬유를 중량비 6 내지 7 : 3 내지 4의 비율로 혼합하여 사용할 수 있다.The lyocell fiber may be used alone, but in order to improve strength, the PLA composite resin including the PLA composite coated with cellulose nanofibers and the lyocell fiber may be mixed in a weight ratio of 6 to 7: 3 to 4 and used.
즉, 셀룰로오스 나노 섬유가 코팅된 PLA 복합체를 생성하기 위해 셀룰로오스 나노섬유는 상업용 목재펄프(활엽수 또는 침엽수)를 TEMPO((2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-1-일)옥시)를 사용하여 산화시킨 후, 기계적 처리로 제조(수율 90% 이상)한 것을 사용할 수 있으며, 카르복시기 함량이 3.2 내지 3.9 mmol/g, 셀룰로오스 섬유폭은 20 내지 30 nm, 섬유길이는 50 내지 60 μm인 것을 사용하는 것이 바람직하다.That is, to produce PLA composites coated with cellulose nanofibers, cellulose nanofibers were prepared by combining commercial wood pulp (hardwood or softwood) with TEMPO((2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-yl)oxy) After oxidation using , one prepared by mechanical treatment (yield 90% or more) can be used, and the carboxyl group content is 3.2 to 3.9 mmol/g, the cellulose fiber width is 20 to 30 nm, and the fiber length is 50 to 60 μm. It is preferable to use
즉, 셀룰로오스 나노섬유를 PLA(PolyLactic Acid) 복합체의 표면을 메쉬 타입으로 코팅 처리하여 생성될 수 있으며, PLA 복합체 100 중량부를 기분으로 셀룰로오스 나노섬유 15.2 내지 17.4 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. That is, the cellulose nanofibers may be produced by coating the surface of the PLA (PolyLactic Acid) composite in a mesh type, and it is preferable to use 15.2 to 17.4 parts by weight of the cellulose nanofiber as 100 parts by weight of the PLA composite.
이러한 셀룰로오스 나노섬유로 코팅된 PLA 복합체인 메쉬(mesh) 타입으로 코팅하여 표면처리를 수행한 것은, 단순히 PLA 복합체를 사용한 것에 비해 인장강도 및 내절강도, 그리고 파열강도가 모두 향상될 수 있다. When the surface treatment was performed by coating with a mesh type, which is a PLA composite coated with these cellulose nanofibers, tensile strength, bending strength, and rupture strength could all be improved compared to simply using a PLA composite.
뿐만 아니라, 셀룰로오스 나노섬유로 코팅된 PLA 복합체는 셀룰로오스 나노 섬유의 높은 비표면적과 비강도 및 낮은 밀도를 가지고 있어 우수한 물성을 나타낼 뿐만 아니라, 극소량만으로도 열적 및 기계적 특성이 우수한 복합체를 얻을 수 있고, 친환경성 및 경량특성으로 적용될 수 있다.In addition, the PLA composite coated with cellulose nanofibers has high specific surface area, specific strength, and low density of cellulose nanofibers, so it not only exhibits excellent physical properties, but also can obtain a composite with excellent thermal and mechanical properties with only a very small amount, and is environmentally friendly. It can be applied with properties of strength and light weight.
한편, PLA는 옥수수 전분을 주원료로 한 천연 식물계 원료로, 합성수지(PC, ABS 등)를 포함하지 않고 자연 조건 하에서 100% 분해된다. 또한, 다이옥신 등의 유해물질 발생 및 기타 환경오염을 방지할 수 있다. PLA(PolyLactic Acid)는 사출 및 압출플라스틱에 대한 대체가 가능하며, 범용적인 물적 특성을 가진 획기적 친환경 수지로 제품화가 가능하다. 한편, PLA는 결정성, 자연순환형, 생체적합, CO2 저감 등에 대한 특성을 갖으며, PLA는 식물계 원료로 제품의 자연적 분해가 가능한 친환경 소재이다. On the other hand, PLA is a natural plant-based raw material with corn starch as the main raw material, does not contain synthetic resins (PC, ABS, etc.) and is 100% decomposed under natural conditions. In addition, generation of harmful substances such as dioxins and other environmental pollution can be prevented. PLA (PolyLactic Acid) can replace injection and extruded plastics, and can be commercialized as an innovative eco-friendly resin with general physical properties. On the other hand, PLA has properties such as crystallinity, natural circulation, biocompatibility, and CO 2 reduction, and PLA is an eco-friendly material that can decompose products naturally as a plant-based raw material.
본 발명에서 사용되는 PLA 복합체는 PLA 단섬유와 탄소 섬유를 5.1 내지 7.3 : 1.2 내지 2.3의 중량비로 하여 카딩기에 넣어, 웹을 형성하여 시트 형태로 생성된 것을 사용하거나, 천연섬유에 해당하는 PLA 단섬유와 합성섬유를 혼합하여 제조한 시트층을 발포시켜서 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 합성섬유로는 저융점 폴리에스터, 폴리에스터 또는 폴리프로필렌 등이 단독 혹은 혼합사용될 수 있으며, 바람직하게는 폴리프로필렌이 사용된다. 이때, 합성섬유와 천염섬유의 혼합비는 특별히 한정되지는 않으나, 천연섬유 100 중량부에 대해서 합성섬유 12 내지 15 중량부, 황토 2 내지 3 중량부, 갯벌 흙(머드) 2 내지 5 중량부, 각섬석분말 1 내지 2 중량부, 광석분말 1.5 내지 1.8 중량부, 경화제 4.2 내지 4.5 중량부, 물 20 중량부를 포함하며, 선택적으로 색상을 갖는 광석분말은 원하는 색상을 갖는 광석분말을 더 포함할 수 있다. PLA 단섬유와 합성섬유와의 혼합공정에서의 합성섬유는 굵기가 20 내지 30 데니어이고, 길이는 43 내지 56nm인 것일 수 있다.PLA composite used in the present invention is PLA short fiber and carbon fiber in a weight ratio of 5.1 to 7.3: 1.2 to 2.3, put into a carding machine, form a web, and use the one produced in the form of a sheet, or PLA corresponding to natural fiber It can be used by foaming a sheet layer prepared by mixing short fibers and synthetic fibers. As the synthetic fiber used in the present invention, low-melting polyester, polyester or polypropylene may be used alone or in combination, and polypropylene is preferably used. At this time, the mixing ratio of the synthetic fiber and the natural fiber is not particularly limited, but with respect to 100 parts by weight of the natural fiber, 12 to 15 parts by weight of the synthetic fiber, 2 to 3 parts by weight of loess, 2 to 5 parts by weight of tidal soil (mud), amphibole 1 to 2 parts by weight of the powder, 1.5 to 1.8 parts by weight of the ore powder, 4.2 to 4.5 parts by weight of the curing agent, and 20 parts by weight of water, and optionally the ore powder having a color may further include an ore powder having a desired color. The synthetic fibers in the mixing process of PLA short fibers and synthetic fibers may have a thickness of 20 to 30 denier, and a length of 43 to 56 nm.
한편, 셀룰로오스 나노 섬유가 코팅된 PLA 복합체를 포함하는 PLA 복합 수지 상에서 셀룰로오스 나노 섬유가 코팅된 PLA 복합체와 PLA 수지의 중량비는 3 내지 4 : 6 내지 7로 형성되는 것이 인장강도, 내절강도, 그리고 파열강도에 대한 측정의 결과는 다른 비율에 비해 유의미한 효과를 얻었다. On the other hand, on the PLA composite resin including the PLA composite coated with cellulose nanofibers, the weight ratio of the PLA composite coated with cellulose nanofibers and the PLA resin is 3 to 4: Formed in 6 to 7 tensile strength, bending strength, and The results of the measurement on the burst strength obtained a significant effect compared to other ratios.
다음으로, 제올라이트(Zeolite) 미분말에 대해서 살펴본다.Next, look at the fine powder of zeolite.
본 발명에 따른 제올라이트 미분말에 사용하는 합성 제올라이트는 알칼리, 물, 유기 기질의 혼합물로 구성된 실리카 알루미나겔을 느리게 결정화시켜 만들어진다. 이렇게 제올라이트를 합성으로 생산하면 오염되지 않은 순수한 최종 제품(합성 제올라이트)을 얻을 수 있다는 장점이 있을 뿐만 아니라, 합성 제올라이트는 천연제올라이트보다 견고한 제올라이트를 생성할 수 있도록 해준다.The synthetic zeolite used in the zeolite fine powder according to the present invention is made by slowly crystallizing silica alumina gel composed of a mixture of alkali, water and organic substrate. Synthetic production of zeolite not only has the advantage of obtaining a pure, uncontaminated final product (synthetic zeolite), but also allows synthetic zeolite to produce zeolite stronger than natural zeolite.
본 발명에 사용되는 제올라이트 미분말의 성능으로는 양이온 교환 특성, 우수한 흡착성, 동결융해에 대한 저항성 증가을 갖는 것을 특징으로 한다.The performance of the fine zeolite powder used in the present invention is characterized by having cation exchange properties, excellent adsorption properties, and increased resistance to freezing and thawing.
먼저, 양이온 교환 특성에 대해서 살펴보면, 제올라이트의 대표적인 특성중 하나로 양이온이 쉽게 교환되며 공동의 크기에 따라 특정 양이온을 선택적으로 교환할수 있는 선택적 교환특성을 가진다. 이러한 특성으로 인해 토질 및 수질개량제 및 폐수처리, 방사성 폐기물 처리 등에 활용되고 있으며 특히 제올라이트 미분말이 첨가된 콘크리트의 경우 하수구조물의 특성상 폐수가 항상 존재하므로 탁월한 성능을 나타낼수 있다.First, looking at the cation exchange characteristics, one of the representative characteristics of zeolite is that cations are easily exchanged and it has a selective exchange characteristic that can selectively exchange specific cations according to the size of the cavity. Due to these characteristics, it is used as a soil and water quality improver, wastewater treatment, radioactive waste treatment, etc. In particular, in the case of concrete to which fine zeolite powder is added, since wastewater is always present due to the characteristics of sewage structures, excellent performance can be exhibited.
다음으로, 우수한 흡착성에 대해서 살펴보면, 제올라이트 미분말은 적합한 크기와 형태의 무기 및 유기분자들을 선택적으로 흡착할 수 있어서, 공동의 크기에 따라 서로 섞여 있는 다른 분자들을 각각 분리할 수 있는 분자체 기능(molecular sieving)의 특성을 갖게 된다. 제올라이트의 흡착 및 분자체 특성과 관련된 응용 분야로는 각종 가스의 전조제로의 응용 및 천연가스 및 LPG에서의 불순 가스 제거 등이 있다. 이러한 특성상 하수구조물의 경우 다량의 가스가 존재할 수 있으므로 이또한 작업시 안정성을 확보할수 있다.Next, looking at the excellent adsorption property, the fine zeolite powder can selectively adsorb inorganic and organic molecules of suitable size and shape, and thus has a molecular sieve function (molecular sieve) that can separate different molecules mixed with each other according to the size of the cavity. sieving). Applications related to zeolite adsorption and molecular sieve properties include application as a precursor of various gases and removal of impure gases from natural gas and LPG. Due to this characteristic, a large amount of gas may exist in the case of sewage structures, so it is possible to secure stability during operation as well.
또한, 동결융해에 대한 저항성 증가에 대해서 살펴보면, 합성 제올라이트는 아스팔트의 생산 공정에서 첨가제로 사용되는데, 이러한 활용은 1990년대 독일에서 시작되었다. 합성 제올라이트 미분말은 아스팔트의 제조나 설치시 발생하는 열을 낮춰 주어, 이산화 탄소, 에어로솔 및 증기를 덜 방출하도록 도움을 준다. 또한 고온 상태에서는 아스팔트가 더욱 촘촘하게 압축되어, 추운 날씨나 장시간 동안 도로포장하는 것이 가능하게 되었다. 이러한 성능은 제올라이트를 콘크리트에 첨가했을시 콘크리트가 겨율철 낮은 온도에 노출되어도 손상을 현저하게 덜받을 수 있도록 한다.In addition, looking at the increase in resistance to freezing and thawing, synthetic zeolite is used as an additive in the production process of asphalt, and this utilization started in Germany in the 1990s. Synthetic zeolite fine powder helps lower the heat generated during asphalt manufacturing and installation, resulting in less carbon dioxide, aerosols and vapors. In addition, at high temperatures, the asphalt is compressed more tightly, making it possible to pave the road in cold weather or for long periods of time. This performance allows the concrete to be significantly less damaged even when exposed to low temperatures during winter when zeolite is added to concrete.
한편, 본 발명에 따른 제올라이트 미분말은 단독으로 사용되지 않고 본 발명의 다른 실시예로, 강도, 내열성, 내약품성 및 고화학성을 향상시키기 위해 폴리페닐렌설파이드(PPS)를 추가하되, PPS 수지가 본래 가지는 우수한 기계적 강도를 포함하는 제성질을 크게 해하지 않으도록 PPS 수지 100 중량부를 기준으로 폴리아미드 수지 20 내지 30 중량부, 용매로 N-methyl-2-pyrrolidone 중합체 1 내지 5 중량부, 돌가루 2 내지 3 중량부로, 중탄 5 내지 7 중량부, 금속 수산화물 30 내지 40 중량부를 포함하여 이루어지는 제올라이트 미분말 복합 수지를 사용할 수 있다.On the other hand, the fine zeolite powder according to the present invention is not used alone, but as another embodiment of the present invention, polyphenylene sulfide (PPS) is added to improve strength, heat resistance, chemical resistance and high chemical resistance, but the PPS resin is originally 20 to 30 parts by weight of polyamide resin, 1 to 5 parts by weight of N-methyl-2-pyrrolidone polymer as a solvent, 2 to 2 parts by weight of stone powder In 3 parts by weight, a zeolite fine powder composite resin including 5 to 7 parts by weight of heavy carbon and 30 to 40 parts by weight of metal hydroxide may be used.
여기서, 돌가루는 석면을 불포함하고, 마그네슘으로 이루어진 규산염에 해당하는 Talcum을 사용함으로써, 제올라이트 미분말 복합 수지를 포함하는 친환경 리오셀 섬유 및 합성 제올라이트 미분말을 포함하는 콘크리트의 강도를 높이며, 중탄은 은폐력 향상, 체질안료(extender pigments)로서 작용하기 위해 포함될 수 있다. Here, the stone powder does not contain asbestos, and by using Talcum corresponding to a silicate made of magnesium, the strength of concrete containing eco-friendly lyocell fibers and synthetic zeolite fine powder containing zeolite fine powder composite resin is increased, and heavy carbon improves hiding power , may be included to act as extender pigments.
이어서, 상기 초산비닐계 폴리머는 신구 접착력증대 및 리바운드량을 감소시키기 위해 추가된다. 초산비닐계 폴리머는 본 발명에 따른 콘크리트 조성물의 경화 전 상태에서는 유동성을 증가시키고 작업성을 개선시키는 역할을 하며, 본 발명에 따른 콘크리트 조성물의 경화 후 상태에서는 응집력 증가, 굴곡 강도 증가, 굴곡성 증진 및 방수력 증대 등의 효과를 발휘한다.Then, the vinyl acetate-based polymer is added to increase adhesion between new and old and reduce the amount of rebound. The vinyl acetate-based polymer serves to increase fluidity and improve workability in the state before curing of the concrete composition according to the present invention, and increase cohesive force, increase flexural strength, improve flexibility and improve workability in the state after curing of the concrete composition according to the present invention. It exhibits effects such as increasing waterproofing power.
상기 팽창재는 본 발명에 따른 콘크리트 조성물의 경화시 수축에 따른 균열을 억제하기 위한 것으로 임계치 미만일 경우에는 팽창효과가 적어 균열억제 효과를 얻을 수 없으며 임계치를 초과할 경우 물성이 저하된다.The expansion material is for suppressing cracking due to shrinkage during curing of the concrete composition according to the present invention. When the value is less than the critical value, the expansion effect is small, so the crack suppression effect cannot be obtained.
이러한 팽창재는 섬유보강재 100 중량부, 무기팽창재 30 내지 65 중량부, 금속분말계 팽창재 3 내지 5 중량부, 안정제 2 내지 3 중량부, 강도증진제 25 내지 35 중량부, 알칼리자극제 15 내지 25 중량부로 이루어진 하이브리드 팽창재를 사용할 수 있다. The expansion material is 100 parts by weight of a fiber reinforcement, 30 to 65 parts by weight of an inorganic expansion material, 3 to 5 parts by weight of a metal powder-based expansion material, 2 to 3 parts by weight of a stabilizer, 25 to 35 parts by weight of a strength enhancer, 15 to 25 parts by weight of an alkali stimulant. Hybrid intumescent materials may be used.
즉, 하이브리드 팽창재를 구성하는 무기팽창재는 콘크리트의 경화 후 수축에 대한 보상 팽창을 하도록 하여 콘크리트의 경화 후 건조수축이 발생하는 균열을 억제하기 위한 구성이다. That is, the inorganic expandable material constituting the hybrid expandable material is configured to compensate for the shrinkage after curing of the concrete to suppress cracks caused by drying shrinkage after the concrete is hardened.
시멘트의 단점인 경화 후 수축을 고려하여 사용되는 구성으로 임계치 미만일 경우 팽창효과가 미미하여 수축균열을 억제하지 못하게 되고, 임계치를 초과할 경우에는 과팽창되어 경화체가 파괴되는 현상이 발생함은 물론 전체적인 물성이 급격하게 저하되는 문제가 발생하게 된다.It is a configuration used in consideration of the shrinkage after curing, which is a disadvantage of cement. If it is less than the critical value, the expansion effect is insignificant, so the shrinkage crack cannot be suppressed. A problem of this sudden drop occurs.
그리고 팽창재를 구성하는 섬유보강재는 콘크리트의 인장력 증대, 국부적 균열의 생성 및 성장을 억제하면서 역학적 성질을 개선 및 보강하기 위해 이용하는 것으로, 콘크리트 내에서 불연속적이며 단상인 섬유질 재료를 분산시켜 사용하게 된다.In addition, the fiber reinforcing material constituting the expansion material is used to improve and reinforce the mechanical properties while suppressing the increase in tensile force of concrete and the generation and growth of local cracks.
이어서, 상기 폴리카본산계 고유동화제는 콘크리트의 입자 표면에 흡착하여 입자 표면에 전하를 주어 입자들끼리 상호 반력을 일으키므로, 응집된 입자를 분산시켜 유동을 증가시켜 감수 효과로 인한 강도 증진이 가능하게 하는 역할을 한다. Subsequently, the polycarboxylic acid-based superfluidizing agent adsorbs on the particle surface of the concrete and gives an electric charge to the particle surface to generate a mutual reaction force between the particles. plays a role in making
유동화제로서는 폴리카본산계 외에 멜라민셀폰산계, 나프탈렌셀폰산계, 폴리카본산계, 리그닌슬폰산계 또는 알킬아릴슬폰산계 유동화제를 사용할 수 있으며, 더욱 구체적으로는 리그닌술포네이트, 폴리나프탈렌술포네이트, 폴리멜라민술포네이트 또는 폴리카복실레이트계 감수제로 이루어진 군으로부터 단독 또는 둘 이상 혼합 사용이 가능하다. As the fluidizing agent, melamine selphonic acid, naphthalene selphonic acid, polycarboxylic acid, lignin sulfonic acid, or alkylaryl sulfonic acid fluidizing agents may be used in addition to polycarboxylic acid-based fluidizing agents. More specifically, lignin sulfonate, polynaphthalene sulfonate, and polymelamine sulfo It is possible to use alone or a mixture of two or more from the group consisting of nate or polycarboxylate-based water reducing agents.
특히, 유동화제 사용시 응결시간에 영향을 주므로 응결시간 조절제를 적절히 포함하여 사용할 수 있다. In particular, since it affects the setting time when using a fluidizing agent, it can be used by including an appropriate setting time adjusting agent.
이어서, 상기 규사는 콘크리트 혼합재로 사용되며, 평균 입경이 0.3 내지 1.5 mm인 세사를 사용하는 것이 바람직하며, 이는 본 발명에 따른 콘크리트 조성물의 유동성 및 치밀성을 향상시키기 위함이다. Subsequently, the silica sand is used as a concrete mixture, and it is preferable to use fine sand having an average particle diameter of 0.3 to 1.5 mm, in order to improve the fluidity and compactness of the concrete composition according to the present invention.
이어서, 본 발명에서 상기 수용성 개질 라텍스는 합성수지계 에멀젼 라텍스로서, 구체적으로는 아크릴 수지 10~20 중량부, SBR(Styrene-Butadiene rubber) 고무 10~20 중량부, 하이드록실 아크릴레이트 모노머 0.1~5 중량부, 불포화 폴리에스테르 수지 15~30 중량부, 갈산 0.1~5 중량부, 금속 양이온 1~10 중량부, 흑연용매분산액 0.1~2.0 중량부, 알루미늄염화물 0.1~1.0 중량부, 분산제 0.5~5 중량부 및 물 20~40 중량부의 비율(중량비)로 포함되어 구성되는 것을 사용하는 것이 바람직하다. Next, in the present invention, the water-soluble modified latex is a synthetic resin-based emulsion latex, specifically 10 to 20 parts by weight of an acrylic resin, 10 to 20 parts by weight of SBR (Styrene-Butadiene rubber) rubber, 0.1 to 5 parts by weight of a hydroxyl acrylate monomer parts, unsaturated polyester resin 15-30 parts by weight, gallic acid 0.1-5 parts by weight, metal cation 1-10 parts by weight, graphite solvent dispersion 0.1-2.0 parts by weight, aluminum chloride 0.1-1.0 parts by weight, dispersant 0.5-5 parts by weight and 20 to 40 parts by weight of water (weight ratio) is preferably used.
상기 아크릴 수지는 2-하이드록시에틸메타크릴산(2-HEMA : 2-hydroxyethyl methacrylate), 메타크릴산메틸(MMA : methyl methacrylate), n-부틸 아크릴레이트(n-BA : n-butyl acrylate) 및 아크릴산(AAc : acrylic acid) 중 선택된 어느 하나의 아크릴레이트 단량체 및 음이온 또는 비이온 유화제 및 개시제를 첨가하여 합성된 폴리 아크릴레이트 하이브리드 에멀젼을 사용할 수 있다. 상기 아크릴 수지는 건조가 빠르고 외부 폭로조건에서도 우수한 내후성, 내구성, 자외선안정성을 나타내며 수용성으로 이루어져 있어 친환경적이다.The acrylic resin is 2-hydroxyethyl methacrylic acid (2-HEMA: 2-hydroxyethyl methacrylate), methyl methacrylate (MMA: methyl methacrylate), n-butyl acrylate (n-BA: n-butyl acrylate) and A polyacrylate hybrid emulsion synthesized by adding an acrylate monomer selected from acrylic acid (AAc) and an anionic or nonionic emulsifier and an initiator may be used. The acrylic resin dries quickly and exhibits excellent weather resistance, durability, and UV stability even under external exposure conditions, and is eco-friendly because it is water-soluble.
상기 SBR 고무는 탄성을 유지하기 위해 고형분이 50% 이상인 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 표면에서 부식을 방지하는 역할을 하는 동시에 용매에 분산되어 있는 형태를 하고 있으며, 용액 상태에서 상기 갈산을 분산 및 용해시켜 갈산의 효과를 증대시키도록 하는 역할을 하기도 한다. 상기 용매로는 에틸렌 글리콜계의 2가 알코올을 사용할 수 있다.The SBR rubber preferably uses a resin having a solid content of 50% or more in order to maintain elasticity. It serves to prevent corrosion on the surface and is dispersed in a solvent, and also serves to increase the effect of gallic acid by dispersing and dissolving the gallic acid in a solution state. As the solvent, an ethylene glycol-based dihydric alcohol may be used.
상기 하이드록실 아크릴레이트 모노머는 가교밀도를 향상시켜 망목상 상태를 증대시키는 역할을 하여 물성을 향상시키는 기능을 한다. 이러한 하이드록실 아크릴레이트 모노머로는 하이드록실 에틸아크릴레이트, 하이드록실 프로필아크릴레이트, 하이드록실 에틸메틸아크릴레이트 등을 사용할 수 있다. The hydroxyl acrylate monomer serves to increase the crosslinking density to increase the network state, thereby improving physical properties. As the hydroxyl acrylate monomer, hydroxyl ethyl acrylate, hydroxyl propyl acrylate, hydroxyl ethylmethyl acrylate, and the like may be used.
상기 불포화 폴리에스테르는 산과 글리콜류 화합물의 축합 중합에 의해 형성되는 것으로서, 예를 들어 푸마르산과 디에틸렌글리콜의 반응에 의해 형성되는 산가 18~20mg/KOH의 범위에 드는 것을 사용할 수 있다. 상기 불포화 폴리에스테르는 콘크리트의 내후성, 내광성, 내스크래치성을 강화하는 역할을 한다.The unsaturated polyester is formed by condensation polymerization of an acid and a glycol compound, for example, an acid value of 18 to 20 mg/KOH formed by the reaction of fumaric acid and diethylene glycol may be used. The unsaturated polyester serves to strengthen the weather resistance, light resistance, and scratch resistance of concrete.
상기 갈산은 탄닌을 산 또는 알칼리 가수분해하여 얻어지는 페놀카르복시산으로 C7H6O5·H2O의 분자식을 갖는 화합물로서, 표면의 방청, 방수성을 향상시키는 역할을 한다. The gallic acid is a phenol carboxylic acid obtained by acid or alkali hydrolysis of tannin, and is a compound having a molecular formula of C7H6O5·H2O, and serves to improve rust prevention and waterproofing properties of the surface.
상기 금속 양이온은 구체적인 예로서 Ca2+, Mg2+, Zn2+, Cu2+, Fe2+ 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.As a specific example, the metal cation may be one or two or more selected from Ca 2+ , Mg 2+ , Zn 2+ , Cu 2+ , Fe 2+ .
상기 흑연용매분산액은 인장강도, 압축강도 등 강도 특성을 향상시키는 역할을 하며, 동시에 내식성, 방수성도 향상시키는 역할을 한다.The graphite solvent dispersion serves to improve strength characteristics such as tensile strength and compressive strength, and at the same time serves to improve corrosion resistance and waterproofness.
본 발명에서 상기 흑연용매분산책은 용매 중에 흑연 입자가 분산된 형태로 사용되는 것이 바람직하다. In the present invention, the graphite solvent dispersion is preferably used in a form in which graphite particles are dispersed in a solvent.
상기 흑연 분말은 비표면적이 약 2,000~3,500 m2/g로 매우 크며, 인장강도가 우수하고 높은 기밀성을 가지므로 내구성도 우수하다. The graphite powder has a very large specific surface area of about 2,000 to 3,500 m 2 /g, has excellent tensile strength and high airtightness, and thus has excellent durability.
상기 흑연 분말은 분말도가 너무 커서 사용이 쉽지 않은 문제가 있으므로 용매에 분산시킨 분산액으로 사용하는 것이 바람직하다. Since the graphite powder has a problem that it is not easy to use because the powder is too large, it is preferable to use the graphite powder as a dispersion dispersed in a solvent.
본 발명에서 상기 흑연용매분산액을 형성하기 위해서는 흑연 분말을 물에 혼합하고 산을 가하여 산 영역의 pH에서 교반 및 분산한 후 알칼리를 가해 중성 영역의 pH로 조절한 것으로서 흑연 함량이 분산액 중에 0.001~20 중량%로 포함된 것을 사용하는 것이 바람직하다. In the present invention, in order to form the graphite solvent dispersion, graphite powder is mixed with water, stirred and dispersed at an acidic pH by adding an acid, and then adjusted to a neutral pH by adding an alkali. The graphite content is 0.001 to 20 in the dispersion. It is preferable to use what is included in weight %.
본 발명에서 상기 산(예: 염산, 시트르산, 아세트산 등)을 가하는 것은 용매 중에 분산성을 향상시키기 위한 것이고, 알칼리(예: NaOH, KOH 등)를 가하는 것은 pH를 중성 영역으로 조절하여 안정성을 향상시키기 위한 것이다. In the present invention, adding the acid (eg, hydrochloric acid, citric acid, acetic acid, etc.) is to improve dispersibility in a solvent, and adding an alkali (eg, NaOH, KOH, etc.) adjusts the pH to a neutral region to improve stability it is to make
본 발명에서 상기 흑연용매분산액을 형성함에 있어서 용매로는 물을 사용하는 것이 바람직하나, 알코올을 단독 또는 물과 혼합하여 사용하는 것도 가능하다. In the present invention, in forming the graphite solvent dispersion, it is preferable to use water as a solvent, but it is also possible to use alcohol alone or mixed with water.
상기 알루미늄염화물은 산과 수산화알루미늄의 반응에 의해 형성되는 것으로서, 콘크리트 조성물의 내화학성을 향상시키는 역할을 한다. The aluminum chloride is formed by the reaction of an acid and aluminum hydroxide, and serves to improve the chemical resistance of the concrete composition.
상기 분산제는 수용성 라텍스의 혼합시 액상 내에서 내부 성분을 고르게 분산시켜 균일성을 향상시키기 위한 것으로, 본 발명에서는 비이온 타입의 폴리옥시알킬렌형 계면활성제 또는 음이온 타입의 폴리카르복실염계 계면활성제 중 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.The dispersant is to improve the uniformity by evenly dispersing the internal components in the liquid phase when the water-soluble latex is mixed. Either one can be used.
본 발명에서, 상기 알콕시 실란 가수분해물은 졸-겔 공정을 통해 실란을 실리카겔 형상으로 형성하고, 이와 같이 얻어진 실리카겔의 세공중에 메타크릴산 메틸을 넣은 후 이를 중합 및 가수분해하여 얻어진 것을 사용할 수 있다. 본 발명에서 상기 메타크릴산 메틸의 함량은 알콕시 실란 함량 100 중량부를 기준으로 0.5~5 중량부의 범위로 포함될 수 있다.In the present invention, the alkoxysilane hydrolyzate may be obtained by forming silane in the form of silica gel through a sol-gel process, putting methyl methacrylate in the pores of the silica gel thus obtained, and then polymerizing and hydrolyzing it. In the present invention, the content of methyl methacrylate may be included in the range of 0.5 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the alkoxysilane content.
또한, 본 발명에서 상기 실리코네이트계 액상 성분은 칼륨메틸실리코네이트 0.1~5 중량비, 3-아이오도-2-프로피닐-N-부틸 카바메이트 0.1~5 중량비, 에폭시계 바인더 수지 0.1~10 중량비 및 플루오르(F)기를 함유한 무기계 폴리머 0.1~5 중량부의 비율로 포함하여 구성된다. In addition, in the present invention, the siliconate-based liquid component is potassium methylsiliconate 0.1 to 5 weight ratio, 3-iodo-2-propynyl-N-butyl carbamate 0.1 to 5 weight ratio, epoxy-based binder resin 0.1 to 10 weight ratio, and It is constituted by including 0.1 to 5 parts by weight of an inorganic polymer containing a fluorine (F) group.
본 발명에서 상기 칼륨메틸실리코네이트는 본 발명에 따른 콘크리트 조성물의 강화 성분을 콘크리트 구조물 내부로 침투시켜 주는 역할을 함과 동시에 발수성을 증대시키는 역할을 한다. 본 발명에서 상기 칼륨메틸실리코네이트는 상기 실리코네이트계 액상 성분 중에 0.1~3 중량비의 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 본 발명에서 상기 칼륨메틸실리코네이트는 고형분 함량이 30~40 중량%이고 pH 12~14인 것을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. In the present invention, the potassium methylsiliconate serves to penetrate the reinforcing component of the concrete composition according to the present invention into the concrete structure and at the same time increase water repellency. In the present invention, the potassium methylsiliconate is preferably included in the range of 0.1 to 3 weight ratio in the siliconate-based liquid component. In the present invention, it is more preferable to use the potassium methylsiliconate having a solid content of 30 to 40% by weight and a pH of 12 to 14.
또한, 본 발명에서 상기 3-아이오도-2-프로피닐-N-부틸 카바메이트는 본 발명에 따른 콘크리트 조성물에 사용될 경우 콘크리트의 각종 유해 성분들이 외부로 용출되는 것을 방지하여 환경 오염을 유발하는 것을 방지하는 효과가 있다. 본 발명에서 상기 3-아이오도-2-프로피닐-N-부틸 카바메이트는 상기 실리코네이트계 액상 성분 중에 0.1~5 중량비의 범위로 포함되는 것이 바람직하다. In addition, in the present invention, when the 3-iodo-2-propynyl-N-butyl carbamate is used in the concrete composition according to the present invention, various harmful components of concrete are prevented from leaching to the outside, thereby causing environmental pollution. has a preventive effect. In the present invention, it is preferable that the 3-iodo-2-propynyl-N-butyl carbamate is included in the range of 0.1 to 5 weight ratio in the siliconate-based liquid component.
또한, 본 발명에서 상기 에폭시계 바인더 수지는 조성물의 각 성분들 간의 결합력을 증진시키며 콘크리트 내부의 기계적 강도 및 수밀성을 높이는 역할을 한다. In addition, in the present invention, the epoxy-based binder resin serves to enhance the bonding force between each component of the composition and to increase the mechanical strength and watertightness inside the concrete.
본 발명에서 상기 에폭시계 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 그 함량은 상기 실리코네이트계 액상 성분 중에 0.1~10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable to use the epoxy-based resin, and the content thereof is preferably included in the range of 0.1 to 10 parts by weight in the siliconate-based liquid component.
또한, 본 발명에서 상기 플로오르(F)기를 함유한 무기계 폴리머는 본 발명에 따른 콘크리트 조성물이 경화된 후 표면이 산성 조건에 노출될 경우 내산 특성을 강화시켜 산에 의한 콘크리트의 부식을 방지하는 역할을 한다. 본 발명에서 상기 플로오르(F)기를 함유한 무기계 폴리머는 알루미노 실리케이트와 플루오르 알칼리 실리케이트가 50~65:35~50의 중량비로 혼합된 혼합물로 구성된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 알루미노 실리케이트의 함량이 상기 범위보다 적을 경우에는 강도 저하의 문제가 있으며, 상기 범위를 초과할 경우에는 콘크리트의 겉마름 현상으로 인해 크랙이 발생할 수 있다. In addition, in the present invention, the inorganic polymer containing the fluorine (F) group serves to prevent corrosion of concrete by acid by strengthening acid resistance when the surface of the concrete composition according to the present invention is hardened and exposed to acidic conditions. do In the present invention, the inorganic polymer containing the fluorine (F) group is preferably composed of a mixture of aluminosilicate and fluoro alkali silicate in a weight ratio of 50 to 65:35 to 50. When the content of the aluminosilicate is less than the above range, there is a problem of a decrease in strength, and when the content of the aluminosilicate exceeds the above range, cracks may occur due to dryness of the concrete.
본 발명에서 상기 플로오르(F)기를 함유한 무기계 폴리머는 상기 실리코네이트계 액상 성분 중에 0.1~10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.1 중량부 미만이면 내산 강화 효과가 미미하며, 10 중량부를 초과하면 상용성이 문제될 수 있다. In the present invention, the inorganic polymer containing the fluorine (F) group is preferably included in the range of 0.1 to 10 parts by weight in the silicone liquid component. If the content is less than 0.1 parts by weight, the acid resistance strengthening effect is insignificant, and if it exceeds 10 parts by weight, compatibility may be a problem.
본 발명에서 클링커는 규산칼슘인 알라이트, 베라이트 및 세라이트 등으로 구성된다. 상기 클링커는 분말성분과 액상성분의 혼합을 촉진시키는 역할을 한다. 상기 클링커는 0.5 중량부 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 클링커의 함량이 0.5 중량부 미만인 경우는 분말성분과 액상성분의 혼합이 용이하지 않으며, 10 중량부를 초과하는 경우는 강도가 저하되는 문제가 있다.In the present invention, the clinker is composed of calcium silicate, such as alite, berite, and celite. The clinker serves to promote mixing of the powder component and the liquid component. The clinker is preferably included in the range of 0.5 parts by weight to 10 parts by weight. When the content of the clinker is less than 0.5 parts by weight, it is not easy to mix the powder component and the liquid component, and when it exceeds 10 parts by weight, the strength is There is a problem with degradation.
본 발명에서 상기 이수석고 및 반수석고는 점성을 증가시켜 부착성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 이수석고 및 반수석고는 1 중량부 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 함량이 1 중량부 미만인 경우는 점성 및 부착성이 저하되는 문제가 있으며, 10 중량부를 초과하는 경우는 강도가 낮아지는 문제가 있다.In the present invention, the dihydrate gypsum and hemihydrate gypsum serve to increase the viscosity to improve adhesion. The dihydrate gypsum and hemihydrate gypsum are preferably included in the range of 1 part by weight to 10 parts by weight. When the content is less than 1 part by weight, there is a problem in that the viscosity and adhesion are lowered, and when it exceeds 10 parts by weight, the strength There is a problem with lowering.
본 발명에서 상기 플라스터(plaster)는 분말 성분에 포함된 성분이 액상성분과 용이하게 혼합되도록 하는 역할을 한다. 상기 플라스터는 0.5 중량부 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 따라서, 상기 플라스터의 함량이 0.5 중량부 미만인 경우는 분말 성분에 포함된 다양한 성분이 액상성분과 용이하게 혼합되기 어려운 문제가 있고, 10 중량부를 초과하는 경우는 강도 및 내화학성 등이 저하되는 문제가 있다.In the present invention, the plaster (plaster) serves to easily mix the components included in the powder component with the liquid component. The plaster is preferably included in the range of 0.5 parts by weight to 10 parts by weight. Therefore, when the content of the plaster is less than 0.5 parts by weight, there is a problem in that it is difficult for various components included in the powder component to be easily mixed with the liquid component. , When it exceeds 10 parts by weight, there is a problem in that strength and chemical resistance are lowered.
본 발명에서 상기 탈황석고는 페로니켈 슬래그 및 고로슬래그의 산성 피막을 파괴하여 슬래그 내부에서 이온 방출을 가속화시키고 이들과 반응하여 수화 초기에 에트린자이트를 다량 생성해주는 역할을 하며, 재령 경과에 따라 칼슘실리케이트 수화물을 생성해 강도를 발현해주는 역할을 한다. In the present invention, the desulfurized gypsum destroys the acid film of ferronickel slag and blast furnace slag, accelerates the release of ions inside the slag, and reacts with them to generate a large amount of ethrinzite at the initial stage of hydration. It plays a role in expressing strength by forming calcium silicate hydrate.
본 발명에서 상기 탈황석고는 배연탈황석고, 페트로 코크스 탈황석고 및 석탄 코크스 탈황석고 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. In the present invention, the desulfurization gypsum may be one or a mixture of two or more selected from flue gas desulfurization gypsum, petrocoke desulfurization gypsum, and coal coke desulfurization gypsum.
상기 탈황석고의 제조과정의 일 예를 설명하면 다음과 같다. An example of the manufacturing process of the desulfurized gypsum will be described as follows.
먼저, 수용성 황산화물이 흡수탑에 통과할 시 분사된 물에 흡수되는 흡수반응이 일어나고, 분사된 물에 흡수된 산성의 황산화물과 물에 용해된 알칼리 흡수제인 석회석과 즉각 반응하여 환상화물이 반수석고로 중화반응을 일으킨다. 또한 반수석고와 수용성 황산화물은 역반응이 쉽게 일어나 반응성을 저하시키고 불안정한 상태의 물질로 반응의 안정과 반응물질의 회수를 용이하게 하기 위해 압축공기를 강제 공급하여 산소와 결합시키는 과정인 산화반응을 거쳐 결정화 반응을 일으킨다. 결정화 반응은 황산화물과 석회석이 반응해 생성된 Seed(결정핵)를 중심으로 100∼150
상기 탈황석고의 주성분은 CaO 및 SO3 이며, 적절한 품질은 CaSO4·2H2O가 95% 이상, 미반응 CaCO3가 1.5% 이하, CaSO3·1/2H2O가 0.5% 이하 및 Al2O3+Fe2O3가 최대 1.0% 이하이며, pH 5-9를 나타내어야 한다. 인산석고에 비해 상대적으로 pH가 중성이며, 높은 순도의 균일한 품질을 가지고 있는 특징이 있다.The main components of the desulfurized gypsum are CaO and SO 3 , and suitable quality is CaSO 4 ·2H 2 O of 95% or more, unreacted CaCO 3 is 1.5% or less, CaSO 3 ·1/2H 2 O is 0.5% or less and Al 2 O 3 +Fe 2 O 3 is at most 1.0% or less, and should exhibit a pH of 5-9. Compared to phosphate gypsum, it has a relatively neutral pH and high purity and uniform quality.
본 발명에서 상기 탈황석고는 2.65 ~ 2.75 g/m3의 밀도를 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하고, 4,430 ~4,4520 cm3/g의 분말도를 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다. In the present invention, the desulfurized gypsum is preferably used with a density of 2.65 ~ 2.75 g/m 3 , and preferably has a fineness of 4,430 ~ 4,4520 cm 3 /g.
상기 석회석은 본 발명에 따른 콘크리트 조성물의 강성을 보조적으로 향상시키는 역할을 한다. 상기 석회석은 0.5 중량부 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 석회석의 함량이 0.5 중량부 미만인 경우는 강성 향상 효과가 저하되며, 10 중량부를 초과하는 경우는 내화학성이 저하되는 문제가 있다.The limestone serves to auxiliaryly improve the rigidity of the concrete composition according to the present invention. The limestone is preferably included in the range of 0.5 parts by weight to 10 parts by weight. When the content of the limestone is less than 0.5 parts by weight, the effect of improving the stiffness is reduced, and when it exceeds 10 parts by weight, the chemical resistance is lowered. have.
본 발명에서 상기 활성촉진제는 초기 응결 속도를 조절하기 위해 사용되며, 콘크리트의 기능을 활성화시키고 강도성능을 강화하는 역할을 하는 것으로서, 예를 들어, 칼슘, 마그네슘, 망간 또는 알루미늄의 활성 다가 금속이온을 포함하는 염화물염, 탄산염, 황산염 또는 수산염을 사용할 수 있고, 그 사용량은 0.5~2 중량부의 범위로 사용되는 것이 바람직하다. In the present invention, the activity accelerator is used to control the initial setting rate, and serves to activate the function of concrete and strengthen the strength performance, for example, active polyvalent metal ions of calcium, magnesium, manganese or aluminum. A chloride salt, carbonate salt, sulfate or oxalate salt containing may be used, and the amount used is preferably used in the range of 0.5 to 2 parts by weight.
본 발명에서 상기 리튬계 반응촉진제는 응결(종결) 이후 시멘트 수화물이 생성을 촉진하여 강도 발현에 영향을 미치고 미세 공극을 치밀하게 하는 역할을 하는 것으로서, 예를 들어 탄산리튬, 황산리튬, 수산화리튬, 산화리튬, 염화리튬, 인산리튬, 질산화리튬, 리튬 실리케이트 등을 사용할 수 있으며, 그 사용량은 0.5~1 중량부의 범위로 사용되는 것이 바람직하다. In the present invention, the lithium-based reaction accelerator serves to promote the formation of cement hydrate after setting (termination), thereby affecting the strength expression and making the micropores dense, for example, lithium carbonate, lithium sulfate, lithium hydroxide, Lithium oxide, lithium chloride, lithium phosphate, lithium nitrate, lithium silicate, etc. may be used, and the amount thereof is preferably used in the range of 0.5 to 1 part by weight.
또한 본 발명의 콘크리트 조성물에 있어서 난연 효과를 발휘하도록 하기 위하여 난연제를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 난연제는 몰리브덴산 안티몬, 수산화알미늄, 산화몰리브덴, 수산화마그네슘 중 어느 하나 또는 2종 이상 혼합한 것을 사용할 수 있다. 특히 수산화알미늄(Al(OH)3)은 열이 가해져서 500℃ 이상이 되면 활성알루미나로 변화되어 흡착 성능을 가지게 되므로 연소시 발생하는 다이옥신, 염화수소가스(HCl) 등 유해 물질을 흡착하며 열 분해시 흡열 반응을 하여 냉각 효과도 있고 불연성으로서 내수, 내산성이 우수하도록 하며, 난연제들을 병용 사용하여 난연 효과의 향상을 기대할 수 있다. In addition, in order to exhibit a flame retardant effect in the concrete composition of the present invention, a flame retardant may be additionally included, and the flame retardant may be any one or a mixture of two or more of antimony molybdate, aluminum hydroxide, molybdenum oxide, and magnesium hydroxide. can In particular, aluminum hydroxide (Al(OH) 3 ) is converted to activated alumina when it is heated to 500℃ or higher and has adsorption performance, so it adsorbs harmful substances such as dioxin and hydrogen chloride gas (HCl) generated during combustion. It has a cooling effect through endothermic reaction and is non-flammable so that it has excellent water and acid resistance.
또한, 본 발명에 따른 콘크리트 조성물은 충진제를 더 포함할 수 있다. 상기 충진제의 입경은 2㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 것으로, 이산화규소(SiO2), 황산바륨(BaSO4), 산화알루미늄(Al2O3), 탄산칼슘(CaCO3), 탈크 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군일 수 있다.In addition, the concrete composition according to the present invention may further include a filler. The filler may have a particle diameter of 2 μm or less, and may be a group consisting of silicon dioxide (SiO2), barium sulfate (BaSO4), aluminum oxide (Al2O3), calcium carbonate (CaCO3), talc, or a mixture thereof.
본 발명에서 상기 콘크리트 조성물은 기능성 충진제를 추가로 포함할 수 있다. In the present invention, the concrete composition may further include a functional filler.
상기 기능성 충진제로는 실리카 분말과 팽창성 흑연의 혼합물을 사용할 수 있다. As the functional filler, a mixture of silica powder and expandable graphite may be used.
상기 실리카 분말로서는 콜로이달실리카, 흄드실리카 및 마이크로나이즈드 실리카 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 이용할 수 있다. As the silica powder, one or a mixture of two or more selected from colloidal silica, fumed silica, and micronized silica may be used.
상기 기능성 충진제는 콘크리트 조성물의 바인딩 효과를 더욱 증대시키는 역할을 함으로써 물리적 효과를 증대시키는 역할을 한다. 본 발명에서 상기 실리카 분말과 팽창성 흑연의 혼합 비율은 100:50~200 중량비로 혼합되는 것이 바람직하다. The functional filler serves to increase the physical effect by serving to further increase the binding effect of the concrete composition. In the present invention, the mixing ratio of the silica powder and the expandable graphite is preferably mixed in a weight ratio of 100:50 to 200.
또한, 상기 기능성 충진제를 사용할 때는 분말을 바로 사용하는 것도 가능하지만, 표면을 처리하여 유기실란으로 처리하여 코팅함으로써 바인딩 효과 증대로 인한 내구성 증대 효과를 볼 수 있다. In addition, when using the functional filler, it is possible to use the powder directly, but by treating the surface with organosilane and coating it, the effect of increasing the durability due to the increase of the binding effect can be seen.
즉, 실리카 분말 단독 또는 팽창성 흑연 분말의 혼합물이 용매에 분산된 콜로이드상 용액을 유기 실란에 분산시킨 후 약 1~10시간 동안 교반하여 처리할 수 있다. 구체적으로, 실리카 분말 단독 또는 팽창성 흑연 분말의 혼합물 용액 100 중량부를 기준으로 유기 실란 약 0.1~50중량부를 상기 용액에 첨가하여 용액 내에서 분말 입자 표면에 유기기를 형성하고 반응기를 통과시켜 탈수 및 축합반응을 통해 유기기로 표면 처리된 분말을 형성시킨다. 이때 상기 용액은 실리카 분말이나 팽창성 흑연 분말이 물이나 알코올과 같은 용매 내에 콜로이드 상태로 분산되어 있는 것으로서 콜로이드 용액 상태로 유기 실란과 접촉하는 것이 바람직하다.That is, silica powder alone or a mixture of expandable graphite powder can be treated by dispersing a colloidal solution dispersed in a solvent in organic silane and stirring for about 1 to 10 hours. Specifically, based on 100 parts by weight of silica powder alone or a mixture solution of expandable graphite powder, about 0.1 to 50 parts by weight of organic silane is added to the solution to form organic groups on the surface of the powder particles in the solution, and passes through a reactor for dehydration and condensation reaction to form a powder surface-treated with organic groups. At this time, the solution is silica powder or expandable graphite powder dispersed in a colloidal state in a solvent such as water or alcohol, and it is preferable to contact the organic silane in a colloidal solution state.
상기 유기실란의 구체적인 예로는 디메틸디메톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 테트라에톡시실란 등을 들 수 있다. 이 때 유기 실란으로 분말 표면을 처리하는 것은 상온에서 1~10 시간 정도 교반 처리하여 유기기가 형성된 무기물을 형성하고 이를 반응기에 통과시켜 형성한다. 이 때 상기 반응기는 가열장치로서 온도를 100 ~ 300℃로 승온하여 1~10시간 동안 용매와 유기기가 형성된 무기물을 탈수 및 축합반응시켜 표면 처리가 완료된 분말상의 무기물 입자를 제조할 수 있다.Specific examples of the organosilane include dimethyldimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, and tetraethoxysilane. At this time, in the case of treating the surface of the powder with organic silane, stirring is performed at room temperature for 1 to 10 hours to form an inorganic material in which organic groups are formed, and passing it through a reactor. At this time, the reactor is a heating device, the temperature is raised to 100 ~ 300 ℃ dehydration and condensation reaction of the solvent and the organic group-formed inorganic material for 1 to 10 hours to produce powdery inorganic particles on which the surface treatment is completed.
이와 같이 제조되는 실리카 분말 및 팽창성 흑연 분말은 표면에 실란이 형성되어 있으므로 바인딩 효과가 우수하고 이에 따라 내구성이 더욱 향상될 수 있다. The silica powder and expandable graphite powder prepared as described above have excellent binding effect because silane is formed on the surface, and thus durability may be further improved.
본 발명에서 상기 기능성 충진제는 0.1~10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직하다. In the present invention, the functional filler is preferably included in the range of 0.1 to 10 parts by weight.
상기와 같이 얻어지는 본 발명에 따른 콘크리트 조성물을 이용하여 콘크리트 구조물을 제조할 수 있다. A concrete structure can be manufactured using the concrete composition according to the present invention obtained as described above.
상기 콘크리트 구조물은 일반 압착 방법, 몰딩방법 등을 이용하여 제조할 수 있으며, 철근과 콘크리트 조성물을 이용한 프리캐스트 콘트리트 제조 방법에 의해 제조할 수도 있는데, 예를 들어 습식방법 또는 건식방법을 사용할 수 있다. The concrete structure may be manufactured using a general compression method, a molding method, etc., and may be manufactured by a precast concrete manufacturing method using a reinforcing bar and a concrete composition, for example, a wet method or a dry method may be used.
상기 방법에 의해 제조되는 콘크리트 구조물은 예를 들어 고속철도 바닥판 콘크리트, PSC 그라우트, 어스앵커, 록볼트용 충전재, 콘크리트 라이닝, 도로용 블럭, 인도용 블록, 칼라블럭, 도시 고가도로, 고속철도, 도심 지하 구조물, 하수 박스 구조물, 항만 구조물, 해상교량, 어스앵커, 지하 구조물, 댐 구조물, 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 향상시켜 수명(service life)를 획기적으로 향상시킬 수 있는 효과가 있다. The concrete structure produced by the above method is, for example, high-speed rail deck concrete, PSC grout, earth anchor, rock bolt filler, concrete lining, road block, sidewalk block, color block, urban overpass, high-speed rail, urban underground structure , sewage box structures, port structures, offshore bridges, earth anchors, underground structures, dam structures, sewage pipes, agricultural water pipes, drainage pipes, underwater structures such as piers, structures in coastal areas, electric power outlets, PHC piles, etc. without limiting the scope In particular, when used in structures that may be damaged by salt water or polluted water, physical properties such as water resistance and chemical resistance can be improved, thereby improving durability and dramatically improving service life. have.
이하에서는 본 발명을 실시예예 의거하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on Examples. However, the scope of the present invention is not limited by the following examples.
[실시예][Example]
(실시예 1)(Example 1)
고로급냉슬래그 분말(KS F 2563 기준에 의거한 염기도값 1.6) 및 고로서냉슬래그 분말을 2.85 ~ 2.95 g/m3의 밀도를 갖는 것을 선별하여 고로급냉슬래그 분말:고로서냉슬래그 분말이 각각 20:25 중량비가 되도록 혼합하여 이를 시멘트(OPC)와 1:1의 중량비로 혼합하여 슬래그시멘트를 형성한 후, 상기 슬래그시멘트 72 중량비, 플라이애시 20 중량비, 슬러지고화분말(수분율 약 12중량%) 12 중량비로 혼합하고, 여기에 제3성분을 약 3 중량비의 비율로 혼합하였으며, 적당량의 물과 골재를 혼합하여 콘크리트 조성물을 얻었다. Blast furnace quenching slag powder (basicity value 1.6 based on KS F 2563 standard) and blast furnace cold slag powder having a density of 2.85 ~ 2.95 g/m 3 were selected, and blast furnace quenched slag powder: blast furnace cold slag powder was 20 each. After mixing in a weight ratio of :25 to cement (OPC) in a weight ratio of 1:1 to form slag cement, the slag cement 72 weight ratio, fly ash 20 weight ratio, sludge solidified powder (moisture content about 12% by weight) 12 The mixture was mixed in a weight ratio, and the third component was mixed thereto in a ratio of about 3 weight ratio, and an appropriate amount of water and aggregate were mixed to obtain a concrete composition.
상기 제3성분으로는 리오셀 섬유 2 중량부, 제올라이트 미분말 3 중량부, 초산비닐계 폴리머 1.5 중량부, 팽창재 0.2 중량부, 폴리카본산계 고유동화제 0.5 중량부, 규사 100 중량부를 포함하고, 아크릴수지(15 중량비), SBR 고무(15 중량비), 불포화 폴리에스테르 수지(20 중량비), 하이드록실 아크릴레이트 모노머(1 중량비), 갈산(1 중량비), 금속 양이온(3 중량비), 흑연용매분산액(1 중량비), 알루미늄염화물(0.5 중량비) 및 분산제(1 중량비)를 혼합하고 물을 혼합하여 얻은 수용성 개질 라텍스 8 중량부를 혼합하였다. 이어서, 실란을 실리카겔 형상으로 형성하고 실리카겔의 세공중에 메타크릴산 메틸을 넣고 중합 및 가수분해하여 얻어진 알콕시 실란 가수분해물 0.5 중량부를 혼합하고, 이어서, 칼륨메틸실리코네이트 1 중량비, 3-아이오도-2-프로피닐-N-부틸 카바메이트 2 중량비, 에폭시 바인더 수지 5 중량비 및 플루오르(F)기를 함유한 무기계 폴리머(알루미노 실리케이트와 플루오르 알칼리 실리케이트가 60:40의 중량비로 혼합된 혼합물) 1 중량비의 비율로 혼합하여 얻어진 실리코네이트계 액상 성분 3 중량부와, 클링커 5 중량부, 이수석고 및 반수석고 혼합물 5 중량부, 플라스터 5 중량부, 탈황석고 5 중량부, 석회석 7 중량부, 슬래그 3 중량부를 혼합한 후, 활성촉진제 1.0 중량부 및 반응촉진제(탄산리튬, 황산리튬, 수산화리튬의 혼합물) 1.0 중량부를 혼합하여 얻어진 것을 사용하였다. The third component includes 2 parts by weight of lyocell fiber, 3 parts by weight of fine zeolite powder, 1.5 parts by weight of a vinyl acetate-based polymer, 0.2 parts by weight of an expansion material, 0.5 parts by weight of a polycarboxylic acid-based high fluidizer, and 100 parts by weight of silica sand, Resin (15 weight ratio), SBR rubber (15 weight ratio), unsaturated polyester resin (20 weight ratio), hydroxyl acrylate monomer (1 weight ratio), gallic acid (1 weight ratio), metal cation (3 weight ratio), graphite solvent dispersion (1 weight ratio), aluminum chloride (0.5 weight ratio) and a dispersant (1 weight ratio) were mixed, and 8 parts by weight of a water-soluble modified latex obtained by mixing water was mixed. Next, 0.5 parts by weight of an alkoxysilane hydrolyzate obtained by forming a silane in the form of silica gel and polymerizing and hydrolyzing methyl methacrylate into the pores of the silica gel is mixed, followed by 1 weight ratio of potassium methylsiliconate, 3-iodo-2 -Prophinyl-N-butyl carbamate 2 weight ratio, epoxy binder resin 5 weight ratio, and inorganic polymer containing a fluorine (F) group (a mixture of aluminosilicate and fluoro alkali silicate in a weight ratio of 60:40) 1 weight ratio 3 parts by weight of the silicate-based liquid component obtained by mixing with After that, 1.0 parts by weight of an activation accelerator and 1.0 parts by weight of a reaction accelerator (a mixture of lithium carbonate, lithium sulfate, and lithium hydroxide) were used.
(비교예 1)(Comparative Example 1)
시멘트(OPC) 100 중량부를 기준으로 제올라이트 미분말 13 중량부, 초산비닐계 폴리머 1.5 중량부, 팽창재 0.2 중량부, 폴리카본산계 고유동화제 1.5 중량부를 포함하고, 첨가제를 혼합하여 형성하되, 시멘트는 포틀랜트 시멘트 40 중량비, 조강시멘트 35 중량비 및 슬래그 시멘트 30 중량비로 혼합하여 생성하였으며, 적당량의 물과 골재를 혼합하여 콘크리트 조성물을 얻었다. Based on 100 parts by weight of cement (OPC), it contains 13 parts by weight of fine zeolite powder, 1.5 parts by weight of a vinyl acetate-based polymer, 0.2 parts by weight of an expansion material, and 1.5 parts by weight of a polycarbonate-based high fluidizing agent, and is formed by mixing additives, but the cement is It was produced by mixing lance cement in a weight ratio of 40 weight ratio, crude steel cement 35 weight ratio, and slag cement 30 weight ratio, and a concrete composition was obtained by mixing an appropriate amount of water and aggregate.
(비교예 2)(Comparative Example 2)
시멘트(OPC) 100 중량부를 기준으로 리오셀 섬유 13 중량부, 초산비닐계 폴리머 1.5 중량부, 팽창재 0.2 중량부, 폴리카본산계 고유동화제 1.5 중량부를 포함하고, 첨가제를 혼합하여 형성하되, 시멘트는 포틀랜트 시멘트 40 중량비, 조강시멘트 35 중량비 및 슬래그 시멘트 30 중량비로 혼합하여 생성하였으며, 적당량의 물과 골재를 혼합하여 콘크리트 조성물을 얻었다. Based on 100 parts by weight of cement (OPC), 13 parts by weight of lyocell fiber, 1.5 parts by weight of a vinyl acetate-based polymer, 0.2 parts by weight of an expansion material, and 1.5 parts by weight of a polycarboxylic acid-based high fluidizing agent are mixed, and the cement is formed by mixing It was produced by mixing Portland cement in a weight ratio of 40 weight ratio, crude steel cement 35 weight ratio, and slag cement 30 weight ratio, and a concrete composition was obtained by mixing an appropriate amount of water and aggregate.
(비교예 3)(Comparative Example 3)
시멘트(OPC) 100 중량부를 기준으로 초산비닐계 폴리머 4.5 중량부, 팽창재 1.0 중량부, 폴리카본산계 고유동화제 1.5 중량부를 포함하고, 첨가제를 혼합하여 형성하되, 시멘트는 포틀랜트 시멘트 40 중량비, 조강시멘트 35 중량비 및 슬래그 시멘트 30 중량비로 혼합하여 생성하였으며, 적당량의 물과 골재를 혼합하여 콘크리트 조성물을 얻었다. Based on 100 parts by weight of cement (OPC), 4.5 parts by weight of a vinyl acetate-based polymer, 1.0 parts by weight of an expansion material, and 1.5 parts by weight of a polycarbonate-based high fluidizing agent, and additives are mixed, and the cement is 40 parts by weight of Portland cement, crude steel It was produced by mixing cement 35 weight ratio and slag cement 30 weight ratio, and a concrete composition was obtained by mixing an appropriate amount of water and aggregate.
[성능 평가][Performance Evaluation]
(1) 콘크리트 조성물의 물성(1) Physical properties of concrete composition
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 콘크리트 조성물을 이용하여 시험체를 제조하여 하기 시험 방법에 의해 물성을 측정하였다.Test specimens were prepared using the concrete compositions prepared in Examples and Comparative Examples, and physical properties were measured by the following test method.
1) 응결시간 : KSF 24361) Setting time: KSF 2436
2) 휨강도 : KS F 24762) Flexural strength: KS F 2476
3) 압축강도 : KSF 24053) Compressive strength: KSF 2405
4) 부착강도 : KS F 4716 4) Adhesive strength: KS F 4716
5) 길이변화율 : KS F 2424 모르타르 및 콘크리트의 길이 변화 시험 방법에 따라 측정하였다. 그 값은 초기 시공체의 값을 0으로 하여, “-”는 수축율을 나타내는 것이며, “+”는 팽창율을 나타내는 것이다.5) Length change rate: It was measured according to KS F 2424 mortar and concrete length change test method. The value is set to 0 as the value of the initial construction body, “-” indicates the shrinkage rate, and “+” indicates the expansion rate.
6) 플로우 : KS L 5220에 준하여 실시하였다.6) Flow: It was carried out according to KS L 5220.
그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.The results are shown in Table 3 below.
(kN.m)Bending strength - Crack bending moment
(kN.m)
(kN.m)Bending strength - moment of breaking force
(kN.m)
(kN.m)compressive strength
(kN.m)
(kN.m)shear strength
(kN.m)
상기 표 4에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 콘크리트 조성물의 경우, 종래의 콘크리트 조성물에 비하여 물성이 현저하게 우수하며, 특히 기중 및 수중에서의 휨강도, 압축강도, 전단강도 등 물성 면에서 현저히 우수한 성능을 제공하는 것을 확인할 수 있다. As shown in Table 4 above, in the case of the concrete composition according to the present invention, the physical properties are remarkably superior to that of the conventional concrete composition, and in particular, in terms of physical properties such as flexural strength, compressive strength, and shear strength in air and water, the performance is remarkably excellent. You can check what they offer.
(2) 기타 성능 평가(2) other performance evaluation
1) 내후성 평가1) Weatherability evaluation
ASTM G 155에 따라 400시간 측정하였다. 400 hours were measured according to ASTM G 155.
2) 표면 경도 평가2) Surface hardness evaluation
KS D 6711에 따라 연필경도를 측정하였다. Pencil hardness was measured according to KS D 6711.
3) 내수성 평가3) Water resistance evaluation
120℃ 열수에서 연속으로 표면 변형(균열, 블리스터 등)이 일어나는 시간을 측정하였다. The time for continuous surface deformation (cracks, blisters, etc.) to occur in hot water at 120°C was measured.
상기 평가 결과를 표 5에 나타내었다.Table 5 shows the evaluation results.
상기 표 5의 결과로부터 본 발명에 따른 콘크리트 조성물을 이용하여 콘크리트 제품을 제조할 경우, 내후성, 내수성 및 표면경도 등의 물성도 우수하므로 지상 구조물 뿐만 아니라 하수 구조물 등 환경이 열악한 지역에서의 내수성, 내환경성 내화학성 및 내구성도 상당히 개선될 수 있을 것으로 기대된다. From the results of Table 5 above, when a concrete product is manufactured using the concrete composition according to the present invention, physical properties such as weather resistance, water resistance and surface hardness are excellent, so water resistance and resistance in areas with poor environments such as sewage structures as well as ground structures. Environmental chemical resistance and durability are also expected to be significantly improved.
이상, 본 발명에 따른 콘크리트 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조물에 관하여 실시예를 참고하여 상세하게 설명하였다. Above, the concrete composition according to the present invention and a concrete structure manufactured using the same have been described in detail with reference to Examples.
이상과 같이, 본 명세서에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.As described above, the present specification has been disclosed with respect to a preferred embodiment of the present invention, and although specific terms are used, these are only used in a general sense to easily explain the technical content of the present invention and help the understanding of the present invention, It is not intended to limit the scope of the invention. It will be apparent to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains that other modifications based on the technical spirit of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.
Claims (11)
슬래그시멘트, 플라이애시, 슬러지고화분말 외에 혼화재 및 촉진제를 포함하는 제3성분을 0.5~5 중량비의 비율로 더 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 제3성분은
섬유 0.1 내지 10 중량부, 제올라이트(Zeolite) 미분말 0.1 내지 5 중량부, 초산비닐계 폴리머 0.1 내지 5 중량부, 팽창재 0.1 내지 5 중량부, 폴리카본산계 고유동화제 0.1 내지 5 중량부, 규사 30 내지 150 중량부를 포함하며,
수용성 개질 라텍스 0.1 내지 5 중량부, 알콕시 실란 가수분해물 0.1 내지 2 중량부, 실리코네이트계 액상 성분 0.1 내지 3 중량부를 포함하고,
클링커 0.5 내지 10 중량부, 이수석고 및 반수석고 혼합물 1 내지 10 중량부, 플라스터 0.5 내지 10 중량부, 탈황석고 0.5 내지 10 중량부, 플라이애쉬 0.01 내지 5 중량부, 석회석 0.5 내지 10 중량부를 포함하는 분말 성분을 포함하며,
활성촉진제 0.1 내지 2 중량부 및 리튬계 반응촉진제 0.01 내지 1 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하되,
상기 수용성 개질 라텍스는 아크릴 수지 10~20 중량부, SBR(Styrene-Butadiene rubber) 고무 10~20 중량부, 하이드록실 아크릴레이트 모노머 0.1~5 중량부, 불포화 폴리에스테르 수지 15~30 중량부, 갈산 0.1~5 중량부, 금속 양이온 1~10 중량부, 흑연용매분산액 0.1~2.0 중량부, 알루미늄염화물 0.1~1.0 중량부, 분산제 0.5~5 중량부 및 물 20~40 중량부의 비율로 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 친환경 콘크리트 조성물.
An eco-friendly concrete composition comprising slag cement, fly ash, and sludge solidified powder as a binder for concrete,
It characterized in that it further comprises a third component including an admixture and an accelerator in addition to slag cement, fly ash, and sludge solidified powder in a ratio of 0.5 to 5 weight ratio,
The third component is
Fiber 0.1 to 10 parts by weight, zeolite fine powder 0.1 to 5 parts by weight, vinyl acetate-based polymer 0.1 to 5 parts by weight, expansion material 0.1 to 5 parts by weight, polycarboxylic acid-based high fluidizing agent 0.1 to 5 parts by weight, silica sand 30 to contains 150 parts by weight,
0.1 to 5 parts by weight of a water-soluble modified latex, 0.1 to 2 parts by weight of an alkoxysilane hydrolyzate, 0.1 to 3 parts by weight of a siliconate-based liquid component,
0.5 to 10 parts by weight of clinker, 1 to 10 parts by weight of a mixture of dihydrate gypsum and hemihydrate gypsum, 0.5 to 10 parts by weight of plaster, 0.5 to 10 parts by weight of desulfurized gypsum, 0.01 to 5 parts by weight of fly ash, 0.5 to 10 parts by weight of limestone contains a powder component,
It characterized in that it contains 0.1 to 2 parts by weight of an activation accelerator and 0.01 to 1 part by weight of a lithium-based reaction accelerator,
The water-soluble modified latex is 10-20 parts by weight of an acrylic resin, 10-20 parts by weight of SBR (Styrene-Butadiene rubber) rubber, 0.1-5 parts by weight of a hydroxyl acrylate monomer, 15-30 parts by weight of an unsaturated polyester resin, 0.1 gallic acid ~5 parts by weight, metal cations 1-10 parts by weight, graphite solvent dispersion 0.1-2.0 parts by weight, aluminum chloride 0.1-1.0 parts by weight, dispersant 0.5-5 parts by weight, and water 20-40 parts by weight. An eco-friendly concrete composition characterized.
The eco-friendly concrete composition according to claim 1, wherein the binder for concrete comprises slag cement: fly ash: sludge solidified powder in a weight ratio of 50 to 75: 10 to 30: 1 to 20, respectively.
상기 슬래그시멘트는 고로슬래그 미분말과 일반포틀랜트시멘트(OPC)를 100 : 50~200 중량비율로 혼합한 것으로,
상기 고로슬래그 미분말은 고로급냉슬래그 및 고로서냉슬래그가 각각 5~30 : 5~30의 중량비로 포함되며, 2.85 ~ 2.95 g/m3의 밀도를 갖는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 친환경 콘크리트 조성물.
The method according to claim 1,
The slag cement is a mixture of fine blast furnace slag powder and general Portland cement (OPC) in a weight ratio of 100: 50 to 200,
The blast furnace slag fine powder contains blast furnace quenched slag and blast furnace cold slag in a weight ratio of 5-30: 5-30, respectively, and has a density of 2.85-2.95 g/m 3 Eco-friendly concrete composition, characterized in that it is used.
상기 고로급냉슬래그의 염기도(KS F 2563에 따른 염기도)는 1.5~1.8을 갖는 것을 특징으로 하는 친환경 콘크리트 조성물.
4. The method of claim 3,
The eco-friendly concrete composition, characterized in that the basicity (basicity according to KS F 2563) of the blast furnace quenching slag is 1.5 to 1.8.
상기 탈황석고는 배연탈황석고, 페트로 코크스 탈황석고 및 석탄 코크스 탈황석고 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 친환경 콘크리트 조성물.
The method according to claim 1,
The desulfurized gypsum is an eco-friendly concrete composition, characterized in that one or a mixture of two or more selected from flue gas desulfurization gypsum, petro coke desulfurization gypsum and coal coke desulfurization gypsum.
상기 탈황석고는 2.65 ~ 2.75 g/m3의 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물.
The method according to claim 1,
The desulfurized gypsum is a concrete composition, characterized in that having a density of 2.65 ~ 2.75 g / m 3 .
A concrete structure manufactured using the eco-friendly concrete composition of any one of claims 1 to 4, 8 and 9.
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