KR102468029B1 - Ｓｏ3를 이용한 팽창량 통제 기술과 수축저감제를 이용한 표면장력 통제 기술이 적용된 초저수축 콘크리트 조성물 - Google Patents

Ｓｏ3를 이용한 팽창량 통제 기술과 수축저감제를 이용한 표면장력 통제 기술이 적용된 초저수축 콘크리트 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 팽창량 통제 기술과 배합수의 표면장력 통제 기술을 적용하여, 콘크리트의 자기수축 및 건조수축 과정에서 재령 28일까지 건조수축량이 200 με 이하가 되도록 하는 초저수축 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
「결합재, 배합수, 굵은골재, 잔골재, 수축저감제 및 감수제를 포함하는 설계기준강도 18~35 MPa인 콘크리트 조성물로서, 상기 결합재 중의 SO3 함량과, 상기 배합수, 수축저감제 및 감수제 혼합액의 20℃ 조건 표면장력을 통제하여, 재령 28일 건조수축량이 200 με 이하가 되도록 하는, SO3를 이용한 팽창량 통제 기술과 수축저감제를 이용한 표면장력 통제 기술이 적용된 초저수축 콘크리트 조성물」을 제공한다.

Description

ＳＯ3를 이용한 팽창량 통제 기술과 수축저감제를 이용한 표면장력 통제 기술이 적용된 초저수축 콘크리트 조성물{Ultra-low shrinkage concrete composition with expansion control technology using SO3 and surface tension control technology using shrinkage reducing agent}
본 발명은 팽창량 통제 기술과 배합수의 표면장력 통제 기술을 적용하여, 콘크리트의 자기수축 및 건조수축 과정에서 재령 28일까지 건조수축량이 200 με 이하가 되도록 하는 초저수축 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
콘크리트 균열 원인은 아래 [참고도 1]과 같이 구분된다.
[참고도 1]
Figure 112021151199777-pat00001
위 균열 원인 중 재료 요인에 의한 균열은 시멘트, 골재 등 원료의 품질, 단위수량 과다 등에 의해 유발될 수 있으나, 품질 기준에 맞는 원료를 사용하고 단위수량이 적정 배합설계에 따라 적절히 맞추어졌더라도, 수축에 의한 콘크리트 체적 변화가 발생하고 이러한 체적변화가 균열을 유발한다.
콘크리트의 수축은 원인과 메커니즘에 따라 소성수축, 자기수축, 건조수축 및 탄화수축으로 구분할 수 있으며, 이러한 수축 저감을 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 아래 [참고도 2]는 각 수축의 발생시기를 도식적으로 나타낸 것이다.
[참고도 2]
Figure 112021151199777-pat00002
소성수축(Plastic Shrinkage)은 시공 부위에 따른 영향이 크고, 시공 관리에 의해 통제되어야 하는 사항이다.
탄화수축(Carbonation Shrinkage)은 수화생성물인 수산화칼슘과 대기중 이산화탄소와 수분의 반응에 의한 것이므로 건축물의 장기적인 관리를 요하는 사항이다.
자기수축(Autogenous Shrinkage)은 콘크리트는 수화반응이 진행됨에 따라 공극 내의 상대습도가 감소하면서 체적이 감소하여 발생하는 것으로 물-시멘트비 및 양생 방법 적정화에 의해 통제할 수 있다.
한편, 수화된 시멘트에 흡착되었던 수분이 증발하여 체적이 감소하는 건조수축(Drying Shrinkage)은 팽창재, 수축저감제 등을 통해 재료적으로 통제 가능한 요인으로 파악된다.
본 발명은 콘크리트 재료 조성을 통해 건조수축을 통제하기 위한 것으로, 재령 28일까지의 건조수축량이 200 με 이하가 되도록 하는 기술 사상을 제공하기 위한 것이다.
1. 등록특허 10-1834539 "탄소광물화 처리된 비산재 및 조강형 팽창재를 포함하는 저수축 저탄소 그린 시멘트 조성물 및 이를 적용한 콘크리트" 2. 등록특허 10-2148007 "수축 저감 초고강도 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 초고강도 콘크리트의 제조방법" 3. 등록특허 10-1818143 "무수축 무시멘트 모르타르 조성물"
본 발명은 콘크리트 경화과정에서 재령 28일까지의 건조수축량이 200 με 이내인 초저수축 콘크리트 조성물을 제공하기 위한 것이다.
전술한 과제 해결을 위해 본 발명은 「결합재, 배합수, 굵은골재, 잔골재, 수축저감제 및 감수제를 포함하는 설계기준강도 18~35 MPa인 콘크리트 조성물로서, 상기 결합재 중의 SO3 함량과, 상기 배합수, 수축저감제 및 감수제 혼합액의 20℃ 조건 표면장력을 통제하여, 재령 28일 건조수축량이 200 με 이하가 되도록 하는, SO3를 이용한 팽창량 통제 기술과 수축저감제를 이용한 표면장력 통제 기술이 적용된 초저수축 콘크리트 조성물」을 제공한다.
상기 SO3 함량과 표면장력은, 하기 [산출식]을 통해 재령 28일 건조수축량이 200 με 이하가 되도록 통제할 수 있다.
[산출식] z = 8.9x - 31.0b - 42.1
z : 콘크리트 조성물의 재령 28일 건조수축량(με)
x : 배합수, 수축저감제 및 감수제 혼합액의 20℃ 조건 표면장력 표면장력(mN/m)
b : SO3 함량(결합재 대비 wt%)
한편, 본 발명에서는 콘크리트 조성물의 재령 28일 건조수축량이 200 με 이하가 되도록 하기 위해, 상기 결합재 중의 SO3 함량을 제어하여 재령 7일 팽창량을 100~150 με로 통제할 수 있으며, 상기 결합재 중의 SO3 함량이 4.5~7.0 wt% 범위에서 적용하여 위의 재령 7일 팽창량을 통제할 수 있다. 상기 SO3 함량은 석고 및 CSA(Calcium Sulfo Aluminate)의 혼입량으로 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 콘크리트 조성물의 재령 28일 건조수축량이 200 με 이하가 되도록 하기 위해, 상기 표면장력을 35~50 mN/m로 통제할 수 있으며, 이를 위해 글리콜 계열의 수축저감제를 결합재 대비 0.5~2.0 wt% 첨가할 수 있다.
또한, 본 발명이 제공하는 초저수축 콘크리트 조성물은 결합재 300~500 kg/㎥, 잔골재율 40~60 vol% 및 물-결합재비 40~60 wt% 조건으로 배합할 수 있으며, 상기 감수제는 결합재 대비 0.5~1.0 wt% 첨가하는 조건에서 조성할 수 있다.
상기 결합재는 1종보통포틀랜드시멘트(OPC) 기반으로 혼화재를 30 wt% 이내(0 wt% 제외) 범위로 치환 배합할 수 있으며, 상기 혼화재는 고로슬래그 미분말 및 플라이애시 중 어느 한 가지 이상으로 조성된 것을 적용할 수 있다.
전술한 본 발명에 따르면,
재령 28일 건조수축량 200 με 이하가 되는 초저수축 콘크리트 조성물이 도출되며, 콘크리트 배합설계시 [산출식]에 배합수, 수축저감제 및 감수제 혼합액의 표면장력값과 결합재 중의 SO3 함량을 대입하여 재령 28일 건조수축량을 예측할 수 있다.
본 발명은 「결합재, 배합수, 굵은골재, 잔골재, 수축저감제 및 감수제를 포함하는 설계기준강도 18~35 MPa인 콘크리트 조성물로서, 상기 결합재 중의 SO3 함량과, 상기 배합수, 수축저감제 및 감수제 혼합액의 20℃ 조건 표면장력을 통제하여, 재령 28일 건조수축량이 200 με 이하가 되도록 하는, SO3를 이용한 팽창량 통제 기술과 수축저감제를 이용한 표면장력 통제 기술이 적용된 초저수축 콘크리트 조성물」을 제공한다.
본 발명은 콘크리트 경화 과정의 팽창량과 수축량을 함께 제어함으로써 재령 28일까지의 건조수축량이 200 με 이하가 되도록 하는 초저수축 콘크리트 조성물을 제공하는 것이다.
구체적으로는, 결합재 중의 SO3 함량 제어를 통해 재령 7일 팽창량을 100~150 ㎛로 통제하고, 배합수와 수축저감제(Shrinkage Reducing Agent, 이하 SRA) 및 감수제 혼합액의 20℃ 조건 표면장력을 35~50 mN/m로 통제하여 재령 28일 수축량이 200 με 이하가 되도록 할 수 있다.
이하에서는 시험예와 함께 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
1. 건조수축량 및 팽창량 측정 방법
콘크리트의 수축, 팽창 특성을 검토하기 위해 JIS A 1129 규정에 따라 100×100×400 mm의 각주형 공시체를 시험예별로 3개씩 제작하였고, 시험편 내부에 매립형 변형률 게이지(Tokyo Sokki사의 PMFL-60-2LT)을 설치하여 콘크리트의 변형률을 자동 계측하였다. 건조수축 공시체 몰드는 1일 경과 후에 거푸집을 제거하였고, 타설 후 7일간 공시체의 수분건조를 방지하기 위해 밀봉양생을 실시하였으며, 재령 7일 이후부터 항온 항습실(온도 20±1℃, 상대습도 60±5%)에서 기건양생을 실시하였다.
아래 [참고사진 1]은 상기 매립형 게이지를 촬영한 사진이고, [참고사진 2]는 기간양생 진행 상황을 촬영한 사진이다.
[참고사진 1]
Figure 112021151199777-pat00003
[참고사진 2]
Figure 112021151199777-pat00004
2. 배합수 표면장력과 건조수축의 상관 관계 분석
건조수축은 콘크리트 내부의 수분이 증발하면서 수축이 일어나는 현상이므로, 콘크리트 공극 내부 수분의 표면장력(Surface Tension)을 저감시키면 건조수축량을 감소시킬 수 있으며, 장기적으로 균열 발생 확률이 낮아지게 된다.
아래 [참고도 3]에 도시된 바와 같은 PEG(Polyethylene Glycol), HG(Hexylene Glycol), BDG(Butyl Di Glycol) 등의 글리콜(Glycol) 계열을 콘크리트 조성물의 SRA로 적용하여 액체를 수축시키는 방향으로 작용하는 표면장력을 저감시킬 수 있다. 상기 SRA의 작용에 따라 아래 [참고도 4]에 도시된 바와 같이 콘크리트 공극에 함유된 수분의 표면장력(γ)이 작아지면서, 곡률 반지름(rn : Radius of Curvature of Liquid Surface)이 커지고 결과적으로 γ(1/rn)으로 산출되는 모세관 장력(ΔP : Capillary Tension)이 작아지며 수축이 저감되는 것이다.
[참고도 3]
Figure 112021151199777-pat00005
[참고도 4]
Figure 112021151199777-pat00006
SRA 첨가량별로 콘크리트 경화 진행에 따른 건조수축량과 배합수, 수축저감제 및 감수제 혼합액의 표면장력 측정값 회귀분석을 통해 양자 간의 상관관계를 검토하였다.
콘크리트 건조수축량 검토를 위해 굵은골재 최대치수 25 ㎜, 재령 28일 압축강도 27 MPa, 슬럼프 210 ㎜ 기준 콘크리트 배합(25-27-210 배합)에 맞추어 시험을 진행하였다.
Figure 112021151199777-pat00007
모든 시험예는 위의 [표 1]에 나타난 바와 같이 시멘트(C)와 플라이애시(F/A)가 중량비 9:1로 혼합된 결합재(B) 370 kg/㎥, 굵은골재(G) 841 kg/㎥, 잔골재(S) 924 kg/㎥, 물-결합재비(W/B) 46.5 wt% 및 잔골재율(S/a) 52.5 vol% 로 배합 조건을 통제한 상태에서, 감수제(AD)는 결합재 대비 0.7 wt% 첨가하고, SRA는 각 시험예별로 결합재 대비 0~2.0 wt% 범위 0.5 wt%씩 차이를 두며 첨가하였다. 시험예에 사용된 수축저감제는 글리콜 계열 중 HG(Hexylene Glycol)로 20℃ 조건에서의 표면장력이 33.1 mN/m 로 측정되었다.
수축저감제 함량에 따른 건조수축량은 아래 [표 2] 및 [그래프 1]에 나타난 바와 같다.
Figure 112021151199777-pat00008
[그래프 1]
Figure 112021151199777-pat00009
위의 [표 2] 및 [그래프 1]로부터 SRA 첨가량 증가에 따라 건조수축량이 저감됨을 확인할 수 있으나, 아래 [그래프 2]를 통해 SRA를 결합재 대비 2.0 wt% 초과 첨가시에는 콘크리트의 재령별 압축강도가 저하될 것으로 판단되며, 이에 SRA 함량의 상한은 결합재 대비 2.0 wt%로 한정한다.
[그래프 2]
Figure 112021151199777-pat00010
한편, 배합수, 수축저감제 및 감수제를 전술한 콘크리트 배합에 적용되는 비율에 따라 혼합한 혼합액의 표면장력 측정 결과는 아래 [표 3]에 나타난 바와 같다. 표면장력 측정방법으로는「Du Nouy Ring Method」를 적용하였다.
Figure 112021151199777-pat00011
아래 [표 4] 및 [그래프 3]에 정리된 바와 같이, 재령 28일 기준 콘크리트 건조수축량(με, y)과 상기 혼합액 표면장력(mN/m, x)의 상관관계는 아래 [식 1]로 나타난다.
[식 1] y=8.9x - 105.9
따라서, 배합수, 수축저감제 및 감수제 혼합액의 표면장력 측정에 따라 콘크리트의 재령 28일 건조수축량을 예측할 수 있다.
Figure 112021151199777-pat00012
[그래프 3]
Figure 112021151199777-pat00013
3. SO 3 함량별 팽창 비교
SO3 함량별로 콘크리트 경화 진행에 따른 팽창 상태 비교를 위해 굵은골재 최대치수 25 ㎜, 재령 28일 압축강도 27 MPa, 슬럼프 210 ㎜ 기준 콘크리트 배합(25-27-210 배합)에 맞추어 시험을 진행하였다.
Figure 112021151199777-pat00014
시험예는 위의 [표 5]에 나타난 바와 같이 시멘트(C)와 플라이애시(F/A)가 중량비 9:1로 혼합된 결합재(B) 370 kg/㎥, 물-결합재비(W/B) 46.5 wt%, 잔골재율(S/a) 52.5 vol% 로 배합 조건을 통제한 상태에서, 감수제(AD)는 결합재 대비 0.5 wt% 첨가하였다. 아래 [표 6]은 시험예별 슬럼프 및 재령별 압축강도 시험결과를 정리한 것이다. 각 시험예는 결합재 중의 SO3 함량으로 구분 표기하였다. SRA로는 상기 HG를 적용하였다.
Figure 112021151199777-pat00015
결합재 중 SO3 함량이 증가함에 따라 재령 7일까지 콘크리트 조성물은 팽창 조건(수분이 증발하지 못하는 상태)이 유지되면서 팽창이 이루어진 후 이후부터는 건조수축이 이루어지는 상태와 동등한 조건이 된다. [표 6]의 시험예별로 재령 7일까지 측정한 팽창량은 아래 [그래프 4]에 나타난 바와 같다.
[그래프 4]
Figure 112021151199777-pat00016
아래 [표 7] 및 [그래프 5]에 정리된 바와 같이, 재령 7일 기준 콘크리트 팽창량(με, a)과 결합재 중 SO3 함량(B×wt%, b)의 상관관계는 아래 [식 2]로 나타난다.
[식 2] a = 31.0b - 63.8
따라서, 결합재 중의 SO3 함량에 따라 콘크리트의 재령 7일 팽창량을 예측할 수 있다.
4. 재령 28일 수축량 200 με 이하가 되기 위한 배합 검토
본 발명에서는 콘크리트 조성물은 SO3 함량에 따라 재령 7일까지 팽창하고, 이후에는 수축이 진행되며, 재령 7일 이후의 수축 경향은 재령 7일까지의 팽창량에 관계없이 유사하게 나타남을 시험적으로 확인하였다.
또한, SO3를 이용한 팽창량의 변화 메커니즘과 수축저감제를 이용한 표면장력 통제에 따른 건조수축량 변화 메커니즘은 서로 영향을 미치는 것이 아니라 독립적으로 작용한다는 점을 시험 결과 분석을 통해 확인하였다.
따라서, 굵은골재 최대치수 25 ㎜, 재령 28일 압축강도 27 MPa, 모르타르 플로우 210 ㎜ 기준(25-27-210배합)으로 배합된 콘크리트 조성물은 SO3를 이용한 팽창량 통제 기술과 수축저감제를 이용한 표면장력 통제 기술을 함께 적용한 콘크리트 조성물의 재령 28일 건조수축량(με, z)은 전술한 회귀분석으로 도출된 [식 1] 및 [식 2]를 조합하여 아래 [산출식]으로 나타낼 수 있다.
[산출식] z = y - a
= 8.9x - 105.9 - (31.0b - 63.8)
= 8.9x - 31.0b - 42.1
따라서, 콘크리트 조성물 배합설계 단계에서 전술한 혼합액의 표면장력(mN/m, x)과 SO3 함량(B×wt%, b)을 통해 재령 28일 건조수축량을 추론할 수 있다. 상기 [산출식]에 적용하는 표면장력은 반복 시험을 통해 기 확보한 수축저감제 함량별 표면장력 측정 결과 테이블에서 수집·적용할 수 있다.
5. 콘크리트 배합기준 확대 검토
위와 같은 분석 내용 및 [산출식]은 전술한 바와 같이 25-27-210 배합을 기준으로 이루어진 검토 결과이다. 본 발명에서는 콘크리트의 설계기준강도를 변경하면서 위와 같이 SO3를 이용한 팽창량 통제 기술과 수축저감제를 이용한 혼합액의 표면장력 통제 기술을 적용하여 재령 28일 건조수축량이 200 με 이하인 초저수축 콘크리트 조성물을 유효하게 도출할 수 있는지 검토하였다.
결과적으로 설계기준강도 18~35 MPa 범위의 콘크리트 조성물에서는 전술한 25-27-210 배합에 의해 검토된 사항과 동일한 기술수단 적용을 통해 동등한 초저수축 발현 효과가 도출되었다.
결합재 300~500 kg/㎥, 잔골재율 40~60 vol%, 물-결합재비 32~60 wt% 조건에서 상기 감수제를 결합재 대비 0.5~1.0 wt% 첨가함에 따라 설계기준강도 18~35 MPa 범위의 콘크리트 조성물이 도출된다. 상기 결합재는 1종보통포틀랜드시멘트(OPC) 기반으로 혼화재를 30 wt% 이내(0 wt% 제외) 범위에서 치환 배합할 수 있으며, 결합재 중의 SO3 함량을 제어하기 위해 석고 및 CSA를 혼입시킬 수 있다.
다만, 설계기준강도 35 MPa을 초과하는 고강도 영역에서는 건조수축량 및 팽창량의 오차범위가 커지게 되므로 같이 검토한 기술개념을 동등하게 적용하기에는 부적절한 것으로 판단된다.
아래 [표 7]은 설계기준강도별 시험예의 배합표이다(각 시험예의 결합재 중 SO3 함량은 모두 6.67 wt%로 통제). [표 8]은 각 시험예의 슬럼프, 공기량 및 재령별 압축강도 시험결과를 정리한 것이다. [표 9]는 각 시험예의 재령 7일 팽창량과 재령 28일 건조수축량 시험결과를 정리한 것이고, 재령 28일까지의 팽창-수축 상황을 나타낸 그래프이다. 설계기준강도 18~35 MPa 범위의 각 시험예에서 재령 28일 건조수축량이 200 με 이하 달성 효과가 확인된다.
Figure 112021151199777-pat00017
Figure 112021151199777-pat00018
Figure 112021151199777-pat00019
[그래프 5]
Figure 112021151199777-pat00020
본 발명은 위에서 언급한 바와 같이 시험예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이전 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.

Claims (8)

  1. 결합재, 배합수, 굵은골재, 잔골재, 수축저감제 및 감수제를 포함하는 설계기준강도 18~35 MPa인 콘크리트 조성물로서,
    상기 결합재 중의 SO3 함량과,
    상기 배합수, 수축저감제 및 감수제 혼합액의 20℃ 조건 표면장력을 통제하여,
    재령 28일 건조수축량이 200 με 이하가 되도록 하되,
    상기 SO3 함량과 표면장력은,
    하기 [산출식]을 통해 재령 28일 건조수축량이 200 με 이하가 되도록 통제하는 것을 특징으로 하는,
    SO3를 이용한 팽창량 통제 기술과 수축저감제를 이용한 표면장력 통제 기술이 적용된 초저수축 콘크리트 조성물.
    [산출식] z = 8.9x - 31.0b - 42.1
    z : 콘크리트 조성물의 재령 28일 건조수축량(με)
    x : 배합수, 수축저감제 및 감수제 혼합액의 20℃ 조건 표면장력 표면장력(mN/m)
    b : SO3 함량(결합재 대비 wt%)
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 결합재 중의 SO3 함량을 제어하여 재령 7일 팽창량을 100~150 με로 통제하는 것을 특징으로 하는 표면장력 통제 기술이 적용된 초저수축 콘크리트 조성물.
  4. 제3항에서,
    상기 결합재 중의 SO3 함량은 4.5~7.0 wt%인 것을 특징으로 하는,
    SO3를 이용한 팽창량 통제 기술과 수축저감제를 이용한 표면장력 통제 기술이 적용된 초저수축 콘크리트 조성물.
  5. 제4항에서,
    상기 SO3 함량은 석고 및 CSA(Calcium Sulfo Aluminate)의 혼입량으로 제어하는 것을 특징으로 하는,
    SO3를 이용한 팽창량 통제 기술과 수축저감제를 이용한 표면장력 통제 기술이 적용된 초저수축 콘크리트 조성물.
  6. 제1항에서,
    상기 표면장력을 35~50 mN/m로 통제하는 것을 특징으로 하는,
    SO3를 이용한 팽창량 통제 기술과 수축저감제를 이용한 표면장력 통제 기술이 적용된 초저수축 콘크리트 조성물.
  7. 제6항에서,
    상기 수축저감제는 글리콜 계열을 적용하되,
    결합재 대비 0.5~2.0 wt% 첨가하는 것을 특징으로 하는,
    SO3를 이용한 팽창량 통제 기술과 수축저감제를 이용한 표면장력 통제 기술이 적용된 초저수축 콘크리트 조성물.
  8. 제1항, 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에서,
    상기 결합재는 300~500 kg/㎥ 배합되고,
    잔골재율 40~60 vol%; 및 물-결합재비 32~60 wt%; 이며,
    상기 감수제는 결합재 대비 0.5~1.0 wt% 첨가된 것을 특징으로 하는,
    SO3를 이용한 팽창량 통제 기술과 수축저감제를 이용한 표면장력 통제 기술이 적용된 초저수축 콘크리트 조성물.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102568500B1 (ko) 2022-12-26 2023-09-05 주식회사 삼표산업 미장공정 생략 가능한 방통용 습식 자기충전 모르타르 조성물
KR20240098515A (ko) 2022-12-21 2024-06-28 주식회사 포스코 제강 더스트를 이용한 시멘트 조성물

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001031457A (ja) * 1999-07-16 2001-02-06 Taiheiyo Cement Corp 高強度コンクリート
JP2007076969A (ja) * 2005-09-15 2007-03-29 Nippon Shokubai Co Ltd 水硬性材料用混和剤組成物
JP2008290916A (ja) * 2007-05-25 2008-12-04 Taiheiyo Cement Corp セメント添加材及びセメント組成物
KR20120115512A (ko) * 2010-01-08 2012-10-18 가부시키가이샤 닛폰 쇼쿠바이 콘크리트 조성물
KR101359187B1 (ko) * 2012-10-26 2014-02-07 재단법인 포항산업과학연구원 수축 저감형 콘크리트 조성물 및 이에 의한 콘크리트 구조물
JP2014189456A (ja) * 2013-03-27 2014-10-06 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd セメント組成物及びセメント組成物の製造方法
KR101818143B1 (ko) 2016-04-05 2018-01-12 한국과학기술원 무수축 무시멘트 모르타르 조성물
KR101834539B1 (ko) 2016-10-25 2018-03-06 한일시멘트(주) 탄소광물화 처리된 비산재 및 조강형 팽창재를 포함하는 저수축 저탄소 그린 시멘트 조성물 및 이를 적용한 콘크리트
KR102148007B1 (ko) 2018-06-28 2020-08-25 한국과학기술원 수축 저감 초고강도 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 초고강도 콘크리트의 제조방법

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001031457A (ja) * 1999-07-16 2001-02-06 Taiheiyo Cement Corp 高強度コンクリート
JP2007076969A (ja) * 2005-09-15 2007-03-29 Nippon Shokubai Co Ltd 水硬性材料用混和剤組成物
JP2008290916A (ja) * 2007-05-25 2008-12-04 Taiheiyo Cement Corp セメント添加材及びセメント組成物
KR20120115512A (ko) * 2010-01-08 2012-10-18 가부시키가이샤 닛폰 쇼쿠바이 콘크리트 조성물
KR101359187B1 (ko) * 2012-10-26 2014-02-07 재단법인 포항산업과학연구원 수축 저감형 콘크리트 조성물 및 이에 의한 콘크리트 구조물
JP2014189456A (ja) * 2013-03-27 2014-10-06 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd セメント組成物及びセメント組成物の製造方法
KR101818143B1 (ko) 2016-04-05 2018-01-12 한국과학기술원 무수축 무시멘트 모르타르 조성물
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240098515A (ko) 2022-12-21 2024-06-28 주식회사 포스코 제강 더스트를 이용한 시멘트 조성물
KR102568500B1 (ko) 2022-12-26 2023-09-05 주식회사 삼표산업 미장공정 생략 가능한 방통용 습식 자기충전 모르타르 조성물

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