KR102525169B1 - 시멘트 강도 강화제 및 그 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 석탄가스화기 플라이애시를 활용한 강도 강화제 또는 이의 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 강화제 조성물 총 100 중량% 대비, (a) 석탄가스화기 플라이애시 30 내지 70 중량%, 및 물 30 내지 70 중량%; 또는 (b) 석탄가스화기 플라이애시 30 내지 70 중량%, 물 25 내지 70 중량%, 석고 2 내지 5 중량%, 및 유동화제 0.01 내지 2.5 중량%를 포함하는 강화제 조성물로서, 상기 석탄가스화기 플라이애시는 분말도가 12,000 내지 14,000 ㎠/g이고, 석탄가스화기 플라이애시 총 100 중량%를 기준으로 SiO2 54 내지 61 중량%, CaO 7 내지 12 중량%, Al2O5 15 내지 20 중량%, Fe2O3 4 내지 6 중량% 및 MgO 0.5 내지 3 중량%를 포함하는 강화제 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 석탄가스화기에서 발생하는 플라이애시와 물, 석고, 유동화제 등을 혼합한 액상슬러리로써 시멘트 조성물 및 콘크리트 구조물의 강도 강화제에 관한 것으로
보다 구체적으로는, 구형의 고분말도(12,000~14,000)의 특성을 가지고 있는 석탄가스화기 플라이애시, 강도강화제 제조를 위한 물, 시멘트의 응결지연제로 사용되는 석고, 강도강화의 주요 재료인 석탄가스화기 플라이애시의 유동성 증대를 위한 유동화제를 특정 혼합하여 구현한 몰탈 및 콘크리트 제품 강도 강화제이다.
석탄기스화기 플라이애시는 구형의 고분말도 미세입자로 포틀랜드 시멘트 및 석탄화력플라이애시 대비 입자 크기가 약 10분의 1로써 포틀랜드 시멘트 및 석탄화력 플라이애시와 혼합할 경우 석탄가스화기 플라이애시가 혼합대상물의 공극에 침투하여 혼합된다. 이는 시멘트 입자사이 공극 메움현상으로 물 사용량을 적게할 수 있으며 시멘트 조성물 및 콘크리트 제품은 물 사용량이 적을수록 물/시멘트비가 작을수록 고강도를 발휘할 수 있다.
또한 석탄가스화기 플라이애시는 산화칼슘 성분이 약 10%로 시멘트 조성물 및 콘크리트 구조물의 초기강도를 증가(출원번호 제10-2021-0094339) 시키는 성질이 있다.
그러나 석탄가스화기 플라이애시의 고분말도 특성은 대기 중 수분 흡수, 수분흡수에 따른 이송배관 막힘 벌크시멘트트레일러(BCT)로 석탄가스화기 플라이애시의 하차 등이 곤란함에 따라 석탄가스화기 플라이애시는 전량 폐기되고 있다.
따라서 본 발명은 폐기되는 석탄가스화기 플라이애시의 사용편의성을 확보하기 위한 것으로 주목적은 시멘트 조성물 및 콘크리트의 강화제로 활용하는 것이다.
한편 시멘트는 건축에 사용되는 결합재로, 다수의 재료를 고정, 경화, 접착시키는 역할을 하는 물질로, 모래, 자갈 등의 결합에 의해 콘크리트를 생성하는데 주로 이용되고 있다. 시멘트는 일반적으로 무기질이며, 물의 유무에 따른 경화능력에 따라 수경성 및 비수경성으로 나뉜다. 콘크리트는 시멘트를 이용하여 제조되는데, 이 때 사용재료의 품질, 배합비, 공기량, 재령 등에 따라 압축강도가 달라진다. 현대 사회에서 고층 건물의 수요가 증가함에 따라 요구되는 콘크리트의 강도가 높아지고 있으며, 이에 강도를 강화시키기 위한 방법이 꾸준히 연구되고 있다.
플라이애시(fly ash)는 석탄, 중유 등의 연료 연소화정에서 발생하는 산업부산물로, 이를 콘크리에 혼합하여 사용하는 경우 강도 및 수밀성이 향상되어 많이 사용되고 있다. 일반적으로 플라이애시는 콘크리트의 수화열 저감, 강도 향상의 목적으로 사용되나, 다량 사용되는 경우 압축강도 발현의 지연, 내구성 감소 등의 문제로 인해 주로 결합재 중량의 30%이하의 양으로 사용되고 있다. 이 중 석탄가스화기 플라이애시는 입경이 100nm ~ 5 ㎛의 입자가 약 80%를 점유하고 있으며 콜로이드(1~1,000nm)와 세립현탁물질(1~10㎛)의 경계부분에 있는 플라이애시로, 석탄가스화의 부산물로 발생한다. 석탄가스화기 플라이애시의 경우에도 일반적인 플라이애시와 같이 콘크리트에 사용될 수 있으나, 석탄가스화기 플라이애시는 입경이 작고, 수분을 흡수하려는 성질이 있어 운송이 곤란하여 주로 폐기되고 있는 실정이다.
국내 시멘트관련 업계에서 사용하는 시멘트 혼화재는 대부분 분체로써 BCT로 운송하고, 하역은 공기압축기를 활용하고 있다. 그러나 초고분말도 특성을 갖는 혼화재는 분체의 공극 크기가 작아 공기압축기로 이송이 불가한 상태이다. 따라서 실리카퓸 등 초고분말도의 특성이 있는 분체는 톤백 또는 드럼 등 밀봉용기에 담아 운반하고 활용업체에서 사용하고 있는 실정이다. 유동화제시멘트 조성물또한, 석탄가스화기 플라이애시 보다 입경이 작고 사용용도가 비슷한 실리카퓸 실리카퓸의 취급 형태를 조사한 결과, 해외에서는 실리카퓸을 분체, 입체, 슬러리 형태로 제품화하여 거래하고 있으나, 국내 시멘트 업계에서는 분체 형태로 수입된 실리카퓸 만을 사용하고 있다.
| 제품형태 | 개 요 | 단위 용적질량(톤/㎥) |
| 분체 실리카퓸 | 포집되어진 형태로 처리하지 않은 제품 | 0.1~0.3 |
| 입체 실리카퓸 | 단위 용적질량을 증대시키기 위하여 처리한 제품 | 0.3~0.8 |
| 슬러리 실리카퓸 | 실리카퓸을 대략 같은양의 물에 현탁시킨 제품 | 1.4 이상 |
따라서, 이에 본 발명자는 입경이 작고 수분을 흡수하는 성질이 있어 운송이 곤란하여 폐기되는 석탄가스화기 플라이애시를 슬러리화하는 기술로써, 석탄가스화기 플라이애시를 시멘트 조성물 및 콘크리트 구조물의 강도 강화제로 사용할 수 있음을 밝힘에 따라, 본 발명을 완성하였다.
실리카흄 및 플라이애쉬, 시멘트 복합체의 역학적 특성에 관한 실험적 연구, 콘크리트학회지 = Magazine of the Korea Concrete Institute v.6 no.5, 1994, p.158-170
콘크리트 특성에 미치는 고분말도 플라이애쉬의 치환율 및 물-결합재비 영향에 관한 실험적 연구, Journal of the Korea Concrete Institue, Vo. 21, No.1, 2009, p.29-35
본 발명의 목적은 석탄가스화기 플라이애시의 수분 흡수 특성으로 인한 이송 배관 막힘과 BCT 운송 불가 등의 문제를 해결하여 폐기되는 석탄가스화기 플라이애시를 시멘트 조성물 및 콘크리트 2차제품의 혼화재로 활용하는 것이다.
폐기되는 석탄가스화기 플라이애시를 본 발명기술을 이용하여 슬러리로 제조할 경우 포틀랜드 시멘트와 플라이애시 시멘트 등 시멘트 조성물의 강도를 획기적으로 증가시킬수 있다. 특히, 조기 강도가 약한 플라이애시 시멘트에 본 발명품을 혼합하여 사용할 경우 기존 포틀랜드 시멘트 제품보다 강도가 강한 플라이애시 시멘트 제품을 구현할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 해결하고자 본 발명은 강화제 조성물 총 100 중량% 대비, (a) 석탄가스화기 플라이애시 30 내지 70 중량%, 및 물 30 내지 70 중량%; 또는 (b) 석탄가스화기 플라이애시 30 내지 70 중량%, 물 25 내지 70 중량%, 석고 2 내지 5 중량%, 및 유동화제 0.01 내지 2.5 중량%를 포함하는 강화제 조성물로서, 상기 석탄가스화기 플라이애시는 분말도가 12,000 내지 14,000 ㎠/g이고, 석탄가스화기 플라이애시 총 100 중량%를 기준으로 SiO2 54 내지 61 중량%, CaO 7 내지 12 중량%, Al2O5 15 내지 20 중량%, Fe2O3 4 내지 6 중량% 및 MgO 0.5 내지 3 중량%를 포함하는 강화제 조성물을 제공한다.
본 발명에서, 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명에서, 어떤 구성 요소를 더 포함한다고 할 때, 이는 원 조성물의 일부를 제외하지 않고 다른 구성 요소를 더 포함하는 것을 의미한다.
본 발명에서, 중량%는 각 구성의 총합 조성물 대비 중량%를 의미하며, 각 구성의 중량%를 합하여 100%가 될 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 석탄가스화기 플라이애시의 입경과 구형의 형태, 유동성의 특성을 이용한 강화제 조성물 및 이의 제조에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 석탄가스화기 플라이애시의 액체 내 분산현상을 이용한다. 본 발명 제조방법은, 본 발명 내 석탄가스화기 플라이애시의 함량이 50%중량 이내인 경우, 석탄가스화기 플라이애시와 물을 혼합하여 제조한다. 또한, 석탄가스화기 플라이애시의 함량이 50%중량 이상의 고농도일 경우, 유동화제를 첨가하여 슬러리를 제조한다. 상기 강화제 조성물, 시멘트 조성물 및 콘크리트 강도강화의 특성이 있는 석탄가스화기 플라이애시의 운송 및 취급의 용이성을 확보할 수 있다.
본 발명에서, 시멘트는 포틀랜드 시멘트, 플라이애시 시멘트를 사용할 수 있다. 포틀랜드 시멘트 및 플라이애시 시멘트는 하기 표 2의 종별 분말도 및 압축강도를 나타내나, 현재 국내 시멘트 산업에서는 플라이애시 시멘트의 경우 압축강도가 낮아 거의 생산하지 않고 있으며, 시멘트 2차제품 등 콘크리트 제품 제조시 경제성 확보를 위하여 저가의 석탄화력 플라이애시를 혼합하여 시멘트 사용량을 줄이는 목적으로 사용하고 있다.
| 구분 | 포틀랜드 시멘트(KS L 5201) | 플라이애시 시멘트(KS L 5211) | 석탄가스화기 플라이애시 | ||||
| 보통(1종) | 조강(3종) | 1종 | 2종 | 3종 | - | ||
| 분말도(㎠/g) | 2,800이상 | 3,300이상 | 2,500이상 | 2,500이상 | 2,500이상 | 12,000~14,000 | |
| 압축 강도 (Mpa) |
1일 | 10.0이상 | - | ||||
| 3일 | 12.5이상 | 20.0이상 | 12.5이상 | 10.0이상 | 7.5이상 | - | |
| 7일 | 22.5이상 | 32.5이상 | 22.5이상 | 17.5이상 | 15.0이상 | - | |
| 28일 | 42.5이상 | 47.5이상 | 42.5이상 | 37.5이상 | 32.5이상 | - | |
본 발명 강화제 조성물, 시멘트 조성물 또는 이를 포함하는 콘크리트 제품은 강화제 조성물을 포함함에 따라 초기 강도 구현이 필요한 콘크리트 도로의 보수용으로 적합하고, 콘크리트 구조물의 거푸집 탈형에 필요한 소요시간을 단축할 수 있어 콘크리트 2차 제품의 생산성을 향상시킬수 있고, 콘트리트 벽 보수 등의 용도로 우수하게 사용할 수 있다.
본 발명 강화제 조성물은, 포틀랜드 시멘트 및 석탄화력 플라이애시와 비교하여, 분말도 및 플로값이 우수하고, 산화칼슘 함량이 국내 석탄화력 플라이애시 보다 높으면서 7~12%로 일정한 조성을 보인다. 또한, 석탄가스화기 플라이애시, 물, 석고(시멘트의 응결지연제 및 초기강도 강화 효과), 유동화제(슬러리 유동성 향상)를 특정배합한 조성물로써, 본 발명 조성물을 시멘트 조성물 또는 콘크리트에 배합하여 만들어진 구조물은 초기 및 장기 강도 강화가 탁월하다.
또한, 본 발명 강화제 조성물은 특히 초기 강도 구현이 필요한 콘크리트 도로의 보수용도 등으로 적합하며, 콘크리트 구조물의 탈형 등에 필요한 소요시간을 단축할 수 있어 콘크리트 2차 제품의 생산성을 향상시킬수 있고, 콘트리트 벽 보수 등의 용도로 우수하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명 강화제 조성물을 시멘트에 혼합할 시, 유동성이 풍부함에 따라 물/결합재(W/B) 비율을 낯출수 있어 시멘트 조성물 및 콘크리트 조성물은 구조가 치밀해질 수 있다. 따라서, 본 발명 강화제 조성물을 혼합하여 제조된 시멘트 조성물 또는 콘크리트 조성물은 외부의 부식물질이 조성물 내로 침입하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명품을 혼합한 콘크리트 구조물은 해양구조물로써 사용이 가능하며, 구조물의 압축강도가 초고강도임에 따라 해안가 콘크리트 말뚝으로 사용할 경우 성능이 탁월하다.
또한, 본 발명 강화제 조성물에서 석탄가스화기 플라이애시를 사용할 경우 석탄가스화기 발전소를 운영하는 발전사는 환경부담금을 절감할 수 있으며, 시멘트 사용량의 일부(약 30%)를 대체함으로써 시멘트 사용량 절감에 따른 국가 온실가스 배출량을 감소할 수 있다. 또한, 국가적으로 온실가스 발생량이 많은 시멘트를 대체함에 따라 온실가스 배출량을 감소시킬 수 있고, 폐자원을 재활용 할 수 있다. 또한, 본 발명품이 시멘트 조성물 및 콘크리트 강도를 초고강도화 함에 따라 기존 초고강도 몰탈 및 콘크리트 제품제조에 사용되는 고로슬래그 미분말과 고가의 수입 실리카퓸을 대체 할 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 강화제 조성물은 (a) 석탄가스화기 플라이애시 40 내지 60 중량%, 및 물 40 내지 60 중량%를 포함한다.
구체적인 본 발명의 일 양태에서, 상기 (a) 석탄가스화기 플라이애시는 42 내지 58 중량%, 구체적으로 43 내지 57 중량%, 44 내지 56 중량%, 45 내지 55 중량%이고, 잔량의 물을 포함한다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 (b) 석탄가스화기 플라이애시의 함량은 40 내지 70 중량%, 구체적으로 45 내지 65 중량%, 46 내지 64 중량%, 47 내지 63 중량%, 48 내지 62 중량%, 49 내지 61 중량%, 더 구체적으로 50 내지 60 중량%이다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 (b) 물 함량은 25 내지 70 중량%, 구체적으로 30 내지 50 중량%, 31 내지 49 중량%, 32 내지 48 중량%, 33 내지 47 중량%, 34 내지 46 중량%, 더 구체적으로, 35 내지 45 중량%를 포함한다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 (b) 석고는 2 내지 5 중량%, 구체적으로 2.5 내지 4.5 중량%, 2.6 내지 4.4 중량%, 2.7 내지 4.3 중량%, 2.8 내지 4.2 중량%, 2.9 내지 4.1 중량%, 더 구체적으로 3 내지 4 중량%를 포함한다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 (b)의 유동화제는 석탄가스화기 플라이애시와 석고의 중량 합 대비 0.6 내지 1 중량%이다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 강화제 조성물은 비중이 1.3 내지 1.7이다. 구체적인 본 발명의 일 양태에서, 상기 강화제 조성물은 비중이 1.35 내지 1.65, 더 구체적으로 1.36 내지 1.64, 1.37 내지 1.63, 1.38 내지 1.62, 1.39 내지 1.61, 1.4 내지 1.6이다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 강화제 조성물은 현탁액 형태이다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 석탄가스화기 플라이애시는 활성도지수(재령28일)가 120 이상이다. 구체적으로, 상기 활성도지수(재령28일)은 130 내지 140일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 석탄가스화기 플라이애시는 하기 조성과 같다.
[석탄가스화기 플라이애시]
본 발명의 일 양태에서, 상기 석탄가스화기 플라이애시는 상기 조성에서 석탄가스화기 플라이애시 총 100 중량%대비 중량비 합이 1 내지 6 중량%인 K2O 및 Na2O를 더 포함할 수 있다.
구체적인 본 발명의 일 양태에서, 상기 석탄가스화기 플라이애시는 상기 조성에서 석탄가스화기 플라이애시 총 100 중량%대비 Na2O를 0.5 내지 2 중량% 더 포함할 수 있다.
구체적인 본 발명의 일 양태에서, 상기 석탄가스화기 플라이애시는 상기 조성에서 석탄가스화기 플라이애시 총 100 중량%대비 K2O를 0.5 내지 4 중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 구체적인 본 발명의 일 양태에서, 상기 석탄가스화기 플라이애시는 상기 조성에서 석탄가스화기 플라이애시 총 100 중량%대비 TiO2를 0.5 내지 5 중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 강화제 조성물을 포함하는, 시멘트 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 시멘트 조성물은 시멘트, 강화제 조성물 및 물을 포함한다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 시멘트 조성물은 시멘트 조성물 총 100 중량% 대비, 시멘트 30 내지 80 중량%, 강화제 조성물 5 내지 60 중량% 및 물 1 내지 30 중량%를 포함한다.
구체적인 본 발명의 일 양태에서, 상기 시멘트 조성물은 시멘트 조성물 총 100 중량% 대비, 시멘트 40 내지 75 중량%, 강화제 조성물 10 내지 30 중량% 및 물 3 내지 20 중량%를 포함한다.
본 발명에서, 상기 시멘트는 특정 시멘트 예를 들면, 포틀랜드 시멘트에 특별히 제한되지 않으며, 모든 시멘트의 형태를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 시멘트는 포틀랜드 시멘트, 조강 포틀랜드 시멘트, 또는 플라이애시 시멘트이다. 구체적인 본 발명의 일 양태에서, 상기 시멘트는 포틀랜드 시멘트, 조강 포틀랜드 시멘트, 플라이애시 함량이 5 내지 30%인, 플라이애시 시멘트이다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 시멘트 조성물은 인장강도(재령 28일)가 60 MPa 이상이다.
본 발명에서, 상기 시멘트 조성물은 강화제 조성물을 포함함에 따라 인장강도(재령 28일)이 최소 15%이상 상승될 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 시멘트 조성물은 AE감수제, 반응촉진제, 지연제, 급결제, 방수제, 기포제 또는 발포제 중 적어도 어느 하나의 혼화제를 더 포함한다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 시멘트 조성물은 고로슬래그, 플라이애시, 실리카퓸, 및 메타카올린으로 구성된 혼화재로부터 선택된 1종 이상을 추가로 더 포함한다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 시멘트 조성물은 물-결합재비(Water Binder Ratio, W/B)가 0.25 내지 0.4이다. 더 구체적으로, 물-결합재비(W/B)는 0.26 내지 0.38이다.
또한, 본 발명은 상기 강화제 조성물 또는 시멘트 조성물은 콘크리트 제품을 제공한다.
본 발명은 강화제 조성물을 포함하는 시멘트 조성물 또는 콘크리트는 초기 및 장기 강도 강화가 탁월하며, 물-결합재(W/B) 비율을 낮출 수 있어 구조가 치밀함에 따라 부식물질의 내부 침입을 억제할 수 있으며, 부산물(플라이애시)을 사용함에 따라 친환경적이다.
도 1은 석탄가스화기 플라이애시와 석탄화력(태안화력) 플라이애시의 활성도와 분말도를 전문기관에서 분석한 자료이다.
도 2는 보통 포틀랜드 시멘트, 조강 포틀랜드 시멘트 석탄화력 플라이애시, 석탄가스화기 플라이애시 별 입자 분포도를 나타낸 것이다.
도 3은 석탄가스화기 플라이애시와 혼합수의 중량비율 50:50로 혼합한 사진이다.
도 4는 석탄가스화기 플라이애시와 혼합수, 석고의 중량비율 56.5:40:3.5로 혼합한 사진이다.
도 5는 석탄가스화기 플라이애시와 혼합수의 중량비율이 50:50인 슬러리를 이용하여 실시한 보통 포틀랜드 시멘트 압축강도 변화 실험결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 석탄가스화기 플라이애시와 혼합수의 중량비율이 50:50인 슬러리를 이용하여 실시한 조강 포틀랜드 시멘트 압축강도 변화 실험결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 석탄가스화기 플라이애시와 혼합수, 석고의 중량비율이 56.5:40:3.5인 슬러리를 이용하여 실시한 조강 포틀랜드 시멘트 압축강도 변화 실험결과를 나타낸 그래프이다.
도 8는 석탄가스화기 플라이애시와 혼합수의 중량비율이 50:50인 슬러리를 이용하여 실시한 플라이애시(10%)시멘트 압축강도 변화 실험결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 석탄가스화기 플라이애시와 혼합수의 중량비율이 50:50인 슬러리를 이용하여 실시한 플라이애시(20%)시멘트 압축강도 변화 실험결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 석탄가스화기 플라이애시와 혼합수, 석고의 중량비율이 56.5:40:3.5인 슬러리를 이용하여 실시한 플라이애시(10%)시멘트 압축강도 변화 실험결과를 나타낸 그래프이다.
도 11은 석탄가스화기 플라이애시와 혼합수, 석고의 중량비율이 56.5:40:3.5인 슬러리를 이용하여 실시한 플라이애시(20%)시멘트 압축강도 변화 실험결과를 나타낸 그래프이다.
도 12는 플라이애시(20%)시멘트에 석탄가스화기 플라이애시와 혼합수, 석고의 중량비율이 56.5:40:3.5인 슬러리를 추가한 압축강도 변화 실험결과를 나타낸 그래프이다.
도 13은 실시예에 따른 보통 포틀랜드 시멘트 W/B 0.40 시편을 나타낸 도이다.
도 2는 보통 포틀랜드 시멘트, 조강 포틀랜드 시멘트 석탄화력 플라이애시, 석탄가스화기 플라이애시 별 입자 분포도를 나타낸 것이다.
도 3은 석탄가스화기 플라이애시와 혼합수의 중량비율 50:50로 혼합한 사진이다.
도 4는 석탄가스화기 플라이애시와 혼합수, 석고의 중량비율 56.5:40:3.5로 혼합한 사진이다.
도 5는 석탄가스화기 플라이애시와 혼합수의 중량비율이 50:50인 슬러리를 이용하여 실시한 보통 포틀랜드 시멘트 압축강도 변화 실험결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 석탄가스화기 플라이애시와 혼합수의 중량비율이 50:50인 슬러리를 이용하여 실시한 조강 포틀랜드 시멘트 압축강도 변화 실험결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 석탄가스화기 플라이애시와 혼합수, 석고의 중량비율이 56.5:40:3.5인 슬러리를 이용하여 실시한 조강 포틀랜드 시멘트 압축강도 변화 실험결과를 나타낸 그래프이다.
도 8는 석탄가스화기 플라이애시와 혼합수의 중량비율이 50:50인 슬러리를 이용하여 실시한 플라이애시(10%)시멘트 압축강도 변화 실험결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 석탄가스화기 플라이애시와 혼합수의 중량비율이 50:50인 슬러리를 이용하여 실시한 플라이애시(20%)시멘트 압축강도 변화 실험결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 석탄가스화기 플라이애시와 혼합수, 석고의 중량비율이 56.5:40:3.5인 슬러리를 이용하여 실시한 플라이애시(10%)시멘트 압축강도 변화 실험결과를 나타낸 그래프이다.
도 11은 석탄가스화기 플라이애시와 혼합수, 석고의 중량비율이 56.5:40:3.5인 슬러리를 이용하여 실시한 플라이애시(20%)시멘트 압축강도 변화 실험결과를 나타낸 그래프이다.
도 12는 플라이애시(20%)시멘트에 석탄가스화기 플라이애시와 혼합수, 석고의 중량비율이 56.5:40:3.5인 슬러리를 추가한 압축강도 변화 실험결과를 나타낸 그래프이다.
도 13은 실시예에 따른 보통 포틀랜드 시멘트 W/B 0.40 시편을 나타낸 도이다.
이하 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다.
단 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
석탄가스화기 플라이애시, 석탄화력 플라이애시 플로우값비 및 활성도 측정
본 발명에 앞서 석탄가스화기 플라이애시와 기존 석탄화력 플라이애시의 플로값비와 활성도를 조사하기 위하여 분석 전문기관에 분석을 의뢰하였다. 조사결과는 하기 표 3에 나타난 바와 같으며, 석탄가스화기 플라이애시 및 석탄화력 플라이애시 모두 플로값비 110 이었으며, 활성도는 석탄가스화기 플라이애시 133, 석탄화력 플라이애시 95로, 석탄가스화기 플라이애시의 활성도가 석탄화력 플라이애시 대비 1.4배, 플라이애시 2종 기준대비 약 1.7배 높은 것으로 조사되었다.
| 구분 | 플라이애시 2종 기준 | 조사결과 | |
| 석탄화력 플라이애시 | 석탄가스화기 플라이애시 | ||
| 플로우값비 | 95 | 110 | 110 |
| 활성도 지수 | 80 | 95 | 133 (40% ↑ |
물/플라이애시 시멘트 비율 조절에 따른 압축강도 측정
통상적으로 사용되는 보통 포틀랜드 시멘트 1종과 석탄가스화기 플라이애시를 특정배합으로 혼합한 후, 물/결합재(W/B) 비율을 조절함에 따라 압축강도를 측정하는 예비실험을 시행하였다. 시멘트의 압축강도는 KS L ISO 679 방법을 준용 측정하였으며, 실험결과는 하기 표 4와 같다.
실험결과, 석탄가스화기 플라이애시 시멘트의 압축강도는 재령 3일의 경우 W/B가 0.50에서 0.40으로 감소할 경우, 25.4에서 32.9로 지속적으로 증가하였으나, 보통 포틀랜드 시멘트는 W/B의 비율에 따른 경향성과 무관하게 0.42에서 압축강도가 37.8로 최대로 나타났으며, 0.40에서는 작업성이 저하되어 시편이 불량하게 나타났고(도 12),, 압축강도가 저하되는 경향을 나타내었다.
| 구 분 | 실험1 | 실험2 | 실험3 | |
| 석탄가스화기 플라이애시 시멘트* |
W/B(%) | 0.50 | 0.42 | 0.40 |
| 재령 3일(MPa) | 25.4 | 29.7 | 32.9 | |
| 보통 포틀랜드 시멘트 1종 | W/B(%) | 0.50 | 0.42 | 0.40 |
| 재령 3일(MPa) | 30.7 | 37.8 | 24.3 | |
* 석탄가스화기 플라이애시 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트 21%를 석탄가스화기 플라이애시로 치환한 플라이애시 시멘트임
석고 주입에 따른 압축강도 측정
시멘트의 응결지연제로 사용되고 있는 석고를 석탄가스화기 플라이애시가 혼합되어 있는 시멘트에 첨가함에 따른 조성물의 압축강도 변화를 조사하기 위하여, 사전시험으로 보통 포틀랜드 시멘트, 석탄가스화기 플라이애시, 이수석고를 하기 표 5와 같이 치환하여 압축강도 변화를 측정하는 시험을 시행하였다. 치환 정도 및 압축강도 변화는 표 5에 나타난 바와 같다.
시행결과, 이수석고 1.7~3.2%를 첨가할 경우 압축강도가 17~24% 증가하였다.
| 구분 | 실험 1 | 실험 2 | 실험 3 | ||||||||
| 1 | 2 | 비고 | 1 | 2 | 비고 | 1 | 2 | 비고 | |||
| 구성비 (%) |
포틀랜드 시멘트 1종 | 75 | 75 | - | 60 | 60 | - | 50 | 50 | - | |
| 석탄가스화기 플라이애시 | 25 | 23.7 | - | 40 | 37.4 | - | 50 | 46.8 | - | ||
| 이수석고 | 1.7 | - | 2.6 | - | 3.2 | - | |||||
| W/B 비 | 0.40 | 0.40 | - | 0.50 | 0.50 | - | 0.50 | 0.50 | - | ||
| 압축강도(MPa) | 3일 | 27.9 | 32.6 | 17%↑ | 11.6 | 14.4 | 24%↑ | 8.7 | 10.7 | 23%↑ | |
실시 예 1. 시멘트 강도 강화제 조성물 제조
본 발명의 시멘트 강도 강화제 조성물을 제조하여, 하기 설명과 같이 조성물을 배합하고 비중측정과 혼합 상태를 육안관찰하였다.
실험1. 석탄가스화기 플라이애시와 혼합수를 총 중량비율 100으로하여 석탄가스화기 플라이애시 : 혼합수 중량 비율이 50 : 50인 슬러리를 제조하였다.
비중은 1.43이며 슬러리의 흐름은 양호하였으며, 3일간의 정치 후 침적상태 관찰결과 침적된 석탄가스화기 플라이애시가 거의 없는 것처럼 현탁액 상태를 유지하였다(도 3).
실험2. 석탄가스화기 플라이애시와 혼합수, 석고의 혼합물인 슬러리의 총 중량비율을 100으로 하여 석탄가스화기 플라이애시 : 물 : 석고를 중량 비율 56.5 : 40.0 : 3.5로하여 유동화제를 석탄가스화기 플라이애시와 석고의 중량합 대비 0.8% 첨가하여 슬러리를 제조하였다
비중은 1.58이며 슬러리의 흐름은 실험 1보다 양호하였으며, 3일간의 정치 후 침적상태 관찰결과 침적된 석탄가스화기 플라이애시가 약간 존재하는 상태로, 현탁액 상태를 유지하였다(도 4).
실시 예 2. 강도 강화제 조성물에 따른 압축강도 변화 측정 (1)
실험1. 보통 포틀랜드 시멘트와 상기 실시 예 1의 실험1에서 제조된 슬러리(강도 강화제), 배합수의 중량 비율을 66.2 : 14.7 : 19.1로, 물*1)/결합재*2)(W/B)비율을 0.36으로 하여 유동화제를 결합재 중량비율 대비 0.8%를 첨가한 후 KS L ISO 679 방법을 준용하여 시편을 제작하고 압축강도를 측정하였다.
(*1) 물: 발명품인 슬러리에 포함된 혼합수와 배합수의 중량합)
(*2) 결합재: 시멘트와 발명품 내의 석탄가스화기 플라이애시의 중량합)
실험결과, 실시예 1의 실험1에서 제조한 슬러리(강도 강화제)를 혼합한 시험체의 압축강도가 보통 포틀랜드 시멘트 공시체 대비 재령 7일의 경우 16.2%, 재령 28일의 경우 30.7%가 큰 압축강도를 구현하였다(도 5, 실험결과 1).
실험2. 보통 포틀랜드 시멘트와 상기 실시 예 1의 실험1에서 제조된 슬러리(강도 강화제), 배합수의 중량비율을 58.8 : 29.4 : 11.8로, 물/결합재(W/B) 비율을 0.36으로 하여 유동화제를 결합재 중량비율 대비 0.8%를 첨가한 후 KS L ISO 679 방법을 준용하여 시편을 제작하고 압축강도를 측정하였다
실험결과, 실시예 1의 실험1에서 제조한 슬러리(강도 강화제)를 혼합한 시험체의 압축강도가 보통 포틀랜드 시멘트 공시체 대비 재령 7일의 경우 31.2%, 재령 28일의 경우 37.9%가 큰 압축강도를 구현하였다(도 5, 실험결과 2).
실험3. 보통 포틀랜드 시멘트와 상기 실시 예 1의 실험1에서 제조된 슬러리(강도 강화제), 혼합수의 중량비율을 51.5 : 44.1 : 4.4로, 물/결합재(W/B) 비율을 0.36으로 하여 유동화제를 결합재 중량비율 대비 0.8%를 첨가한 후 KS L ISO 679 방법을 준용하여 시편을 제작하고 압축강도를 측정하였다
실험결과, 실시예 1의 실험1에서 제조한 슬러리(강도 강화제)를 혼합한 시험체의 압축강도가 보통 포틀랜드 시멘트 공시체 대비 재령 7일의 경우36.6%, 재령 28일의 경우 50.4%가 큰 압축강도를 구현하였다(도 5, 실험결과 3).
상기 압축강도 실험결과는 하기 표 6 및 도 5에 나타난 바와 같다.
| 구분 | 물/결합재(W/B) | 압축강도(MPa) | ||
| 재령 3일 | 재령 7일 | 재령 28일 | ||
| 보통 포틀랜드 시멘트 공시체 | 0.36 | 33.8 | 38.2 | 48.8 |
| 실험1 결과 | 0.36 | 34.2 | 44.4 (16.2% ↑) | 63.8 (30.7% ↑) |
| 실혐2 결과 | 0.36 | 36.3 | 50.1 (31.2% ↑) | 67.3 (37.9% ↑) |
| 실험3 결과 | 0.36 | 35.2 | 52.2 (36.6% ↑) | 73.4 (50.4% ↑) |
실시 예 3. 강도 강화제 조성물에 따른 압축강도 변화 측정 (2)
실험1. 조강 포틀랜드 시멘트와 상기 실시 예 1의 실험1에서 제조된 슬러리(강도 강화제), 배합수의 중량 비율을 66.2 : 14.7 : 19.1로, 물/결합재(W/B)비율을 0.36으로 하여 유동화제를 결합재 중량비율 대비 0.8%를 첨가한 후 KS L ISO 679 방법을 준용하여 시편을 제작하고 압축강도를 측정하였다.
실험결과, 실시예 1의 실험1에서 제조한 슬러리(강도 강화제)를 혼합한 시험체의 압축강도가 조강 포틀랜드 시멘트 공시체 대비 재령 7일의 경우 26.0%, 재령 28일의 경우 43.0%가 큰 압축강도를 구현하였다(도 6, 실험결과 1).
실험2. 조강 포틀랜드 시멘트와 상기 실시 예 1의 실험1에서 제조된 슬러리(강도 강화제), 배합수의 중량비율을 58.8 : 29.4 : 11.8로, 물/결합재(W/B) 비율을 0.36으로 하여 유동화제를 결합재 중량비율 대비 0.8%를 첨가한 후 KS L ISO 679 방법을 준용하여 시편을 제작하고 압축강도를 측정하였다.
실험결과 실시예 1의 실험1에서 제조한 슬러리(강도 강화제)를 혼합한 시험체의 압축강도가 조강 포틀랜드 시멘트 공시체 대비 재령 7일의 경우 26.0%, 재령 28일의 경우 44.9%가 큰 압축강도를 구현하였다(도 6, 실험결과 2).
실험3. 조강 포틀랜드 시멘트와 상기 실시 예 1의 실험1에서 제조된 슬러리(강도 강화제), 배합수의 중량비율을 51.5 : 44.1 : 4.4로 물/결합재(W/B) 비율을 0.36으로하여 유동화제를 결합재 중량비율 대비 0.8%를 첨가한 후 KS L ISO 679 방법을 준용하여 시편을 제작하고 압축강도를 측정하였다.
실험결과, 실시예 1의 실험1에서 제조한 슬러리(강도 강화제)를 혼합한 시험체의 압축강도가 조강 포틀랜드 시멘트 공시체 대비 재령 7일의 경우 26.0%, 재령 28일의 경우 압축강도가 85MPa로써 58.0%가 큰 초고강도를 구현하였다(도 6, 실험결과 3).
상기 압축강도 실험결과는 하기 표 7 및 도 6에 나타난 바와 같다.
| 구분 | 물/결합재(W/B) | 압축강도(MPa) | ||
| 재령 3일 | 재령 7일 | 재령 28일 | ||
| 조강 포틀랜드 시멘트 공시체 | 0.36 | 37.2 | 41.1 | 53.5 |
| 실험1 결과 | 0.36 | 44.5 | 51.8 (26.0% ↑) | 76.5 (43.0% ↑) |
| 실혐2 결과 | 0.36 | 44.6 | 51.8 (26.0% ↑) | 77.5 (44.9% ↑) |
| 실험3 결과 | 0.36 | 42.8 | 51.8 (26.0% ↑) | 85.0 (58.9% ↑) |
실시 예 4. 강도 강화제 조성물에 따른 압축강도 변화 측정 (3)
실험1. 조강 포틀랜드 시멘트와 상기 실시 예 1의 실험2에서 제조된 슬러리(강도 강화제), 배합수의 중량 비율을 70.3 : 13.0 : 16.7로, 물/결합재(W/B) 비율을 0.28로 하여 유동화제를 결합재 중량비율 대비 0.8%를 첨가한 후 KS L ISO 679 방법을 준용하여 시편을 제작하고 압축강도를 측정하였다.
실험결과, 실시예 1의 실험2에서 제조한 슬러리(강도 강화제)를 혼합한 시험체의 압축강도가 조강 포틀랜드 시멘트 공시체 대비 재령 3일의 경우 21.5%, 재령 7일의 경우 19.7%, 재령 28일의 경우 42.2%가 큰 압축강도 98.4MPa를 구현하였다(도 7, 실험결과 1).
실험2. 조강 포틀랜드 시멘트와 상기 실시 예 1의 실험2에서 제조된 슬러리(강도 강화제), 배합수의 중량비율을 62.5 : 26.0 : 11.5로, 물/결합재(W/B) 비율을 0.28으로 하여 유동화제를 결합재 중량비율 대비 0.8%를 첨가한 후 KS L ISO 679 방법을 준용하여 시편을 제작하고 압축강도를 측정하였다.
실험결과, 실시예 1의 실험2에서 제조한 슬러리(강도 강화제)를 혼합한 시험체의 압축강도가 조강 포틀랜드 시멘트 공시체 대비 재령 3일의 경우 25.2%, 재령 7일의 경우 25.2%, 재령 28일의 경우 51.8%가 큰 압축강도 105.1MPa를 구현하였다(도 7, 실험결과 2).
실험3. 조강 포틀랜드 시멘트와 실시 예 1의 실험2에서 제조된 슬러리(강도 강화제), 배합수의 중량비율을 54.7 : 39.0 : 6.3로, 물/결합재(W/B) 비율을 0.28으로 하여 유동화제를 결합재 중량비율 대비 0.8%를 첨가한 후 KS L ISO 679 방법을 준용하여 시편을 제작하고 압축강도를 측정하였다.
실험결과, 실시예 1의 실험2에서 제조한 슬러리(강도 강화제)를 혼합한 시험체의 압축강도가 조강 포틀랜드 시멘트 공시체 대비 재령 3일의 경우 15.9%, 재령 7일의 경우 22.8%, 재령 28일의 경우 압축강도가 56.4%가 큰 108.3MPa의 초고강도를 구현하였다(도 7, 실험결과 3).
상기 압축강도 실험결과는 하기 표 8 및 도 7에 나타난 바와 같다.
| 구분 | 물/결합재(W/B) | 압축강도(MPa) | ||
| 재령 3일 | 재령 7일 | 재령 28일 | ||
| 조강 포틀랜드 시멘트 공시체 | 0.28 | 53.5 | 63.5 | 69.2 |
| 실험1 결과 | 0.28 | 65.0 (21.5% ↑) | 76.0 (19.7% ↑) | 98.4 (42.2% ↑) |
| 실혐2 결과 | 0.28 | 67.0 (25.2% ↑) | 79.5 (25.2% ↑) | 105.1 (51.8% ↑) |
| 실험3 결과 | 0.28 | 62.0 (15.9% ↑) | 78.0 (22.8% ↑) | 108.3 (56.4% ↑) |
실시 예 5. 강도 강화제 조성물에 따른 압축강도 변화 측정 (4)
실험1. 석탄화력 플라이애시 함량이 10%인 플라이애시시멘트(조강시멘트+ 석탄화력플라이애시)와 상기 실시 예 1의 실험1에서 제조된 슬러리(강도 강화제), 배합수의 중량 비율을 66.2 : 14.7 : 19.1로, 물/결합재(W/B)비율을 0.36으로 하여 유동화제를 결합재 중량비율 대비 0.8%를 첨가한 후 KS L ISO 679 방법을 준용하여 시편을 제작하고 압축강도를 측정하였다.
실험결과, 실시예 1의 실험1에서 제조한 슬러리(강도 강화제)를 혼합한 시험체의 압축강도가 플라이애시시멘트 공시체 대비 재령 28일의 경우 18.8%가 큰 압축강도를 구현하였다(도 8, 실험결과 1).
실험2. 석탄화력 플라이애시 함량이 10%인 플라이애시시멘트(조강시멘트+석탄화력플라이애시)와 상기 실시 예 1의 실험1에서 제조된 슬러리(강도 강화제), 배합수의 중량 비율을 58.8 : 29.4 : 11.8로, 물/결합재(W/B)비율을 0.36으로 하여 유동화제를 결합재 중량비율 대비 0.8%를 첨가한 후 KS L ISO 679 방법을 준용하여 시편을 제작하고 압축강도를 측정하였다.
실험결과, 실시예 1의 실험1에서 제조한 슬러리(강도 강화제)를 혼합한 시험체의 압축강도가 플라이애시시멘트 공시체 대비 재령 3일의 경우 15.4%, 재령 7일의 경우 13.9%가 재령 28일의 경우 43.8% 압축강도가 증가하였으며, 80.5MPa의 초고강도를 구현하였다(도 8, 실험결과 2).
상기 압축강도 실험결과는 하기 표 9 및 도 8에 나타난 바와 같다.
| 구분 | 물/결합재(W/B) | 압축강도(MPa) | ||
| 재령 3일 | 재령 7일 | 재령 28일 | ||
| 플라이애시시멘트(함량10%) 공시체 | 0.36 | 35.7 | 43.9 | 56.0 |
| 실험1 결과 | 0.36 | 38.8 | 46.0 | 66.5 (18.8% ↑) |
| 실혐2 결과 | 0.36 | 41.2 (15.4% ↑) | 50.0 (13.9% ↑) | 80.5 (43.8% ↑) |
실시 예 6. 강도 강화제 조성물에 따른 압축강도 변화 측정 (5)
석탄화력 플라이애시 함량이 20%인 플라이애시시멘트(조강시멘트+석탄화력플라이애시)와 상기 실시 예 1의 실험1에서 제조된 슬러리(강도 강화제), 배합수의 중량 비율을 66.2 : 14.7 : 19.1로, 물/결합재(W/B)비율을 0.36으로하여 유동화제를 결합재 중량비율 대비 0.8%를 첨가한 후 KS L ISO 679 방법을 준용하여 시편을 제작하고 압축강도를 측정하였다.
실험결과, 실시예 1의 실험1에서 제조한 슬러리(강도 강화제)를 혼합한 시험체의 압축강도가 플라이애시시멘트 공시체 대비 재령 7일의 경우 16.8%, 재령 28일의 경우 31.8% 큰 압축강도를 구현하였다(도 9, 실험결과 1).
상기 압축강도 실험결과는 하기 표 10 및 도 9에 나타난 바와 같다.
| 구분 | 물/결합재(W/B) | 압축강도(MPa) | ||
| 재령 3일 | 재령 7일 | 재령 28일 | ||
| 플라이애시시멘트(함량20%) 공시체 | 0.36 | 34.1 | 37.5 | 56.5 |
| 실험 결과 | 0.36 | 37.3 | 43.8 (16.8% ↑) | 74.5 (31.8% ↑) |
실시 예 7. 강도 강화제 조성물에 따른 압축강도 변화 측정 (6)
실험1. 석탄화력 플라이애시 함량이 10%인 플라이애시시멘트(조강시멘트+석탄화력플라이애시)와 상기 실시 예 1의 실험2에서 제조된 슬러리(강도 강화제), 배합수의 중량 비율을 70.3 : 13.0 : 16.7로, 물/결합재(W/B) 비율을 0.28로하여 유동화제를 결합재 중량비율 대비 0.8%를 첨가한 후 KS L ISO 679 방법을 준용하여 시편을 제작하고 압축강도를 측정하였다.
실험결과, 실시예 1의 실험2에서 제조한 슬러리(강도 강화제)를 혼합한 시험체의 압축강도가 플라이애시시멘트 공시체 대비 재령 3일의 경우 22.8%, 재령 7일의 경우 28.3%, 재령 28일의 경우 57.4%가 큰 102.0MPa의 초고강도를 구현하였다(도 10, 실험결과 1).
실험2. 석탄화력 플라이애시 함량이 10%인 플라이애시시멘트(조강시멘트+석탄화력플라이애시)와 상기 실시 예 1의 실험2에서 제조된 슬러리(강도 강화제), 물의 중량비율을 62.5 : 26.0 : 11.5로, 물/결합재(W/B) 비율을 0.28으로하여 유동화제를 결합재 중량비율 대비 0.8%를 첨가한 후 KS L ISO 679 방법을 준용하여 시편을 제작하고 압축강도를 측정하였다.
실험결과, 실시예 1의 실험2에서 제조한 슬러리(강도 강화제)를 혼합한 시험체의 압축강도가 플라이애시시멘트 공시체 대비 재령 3일의 경우 10.3%, 재령 7일의 경우 39.6%, 재령 28일의 경우 52.3%가 큰 98.7MPa 압축강도를 구현하였다(도 10, 실험결과 2).
상기 압축강도 실험결과는 하기 표 11 및 도 10에 나타난 바와 같다.
| 구분 | 물/결합재(W/B) | 압축강도(MPa) | ||
| 재령 3일 | 재령 7일 | 재령 28일 | ||
| 플라이애시시멘트(함량 10%) 공시체 | 0.28 | 51.7 | 53.0 | 64.8 |
| 실험1 결과 | 0.28 | 63.5 (22.8% ↑) | 68.0 (28.3% ↑) | 102.0 (57.4%↑) |
| 실혐2 결과 | 0.28 | 57.0 (10.3% ↑) | 74.0 (39.6% ↑) | 98.7 (52.3%↑) |
실시 예 8. 강도 강화제 조성물에 따른 압축강도 변화 측정 (7)
플라이애시 함량이 20%인 플라이애시시멘트(조강시멘트+석탄화력플라이애시)와 상기 실시 예 1의 실험2에서 제조된 슬러리(강도 강화제), 배합수의 중량 비율을 70.3 : 13.0 : 16.7로, 물/결합재(W/B)비율을 0.28으로하여 유동화제를 결합재 중량비율 대비 0.8%를 첨가한 후 KS L ISO 679 방법을 준용하여 시편을 제작하고 압축강도를 측정하였다.
실험결과, 실시예 1의 실험2에서 제조한 강도강화제를 혼합한 시험체의 압축강도가 플라이애시시멘트 공시체 대비 재령 3일의 경우 54.4%, 재령 7일의 경우 77.4%, 재령 28일의 경우 60.9%가 큰 97.5MPa 압축강도를 구현하였다(도 11, 실험결과 1).
상기 압축강도 실험결과는 하기 표 12 및 도 11에 나타난 바와 같다.
| 구분 | 물/결합재(W/B) | 압축강도(MPa) | ||
| 재령 3일 | 재령 7일 | 재령 28일 | ||
| 플라이애시시멘트(함량20%) 공시체 | 0.28 | 37.5 | 40.2 | 60.6 |
| 실험 결과 | 0.28 | 57.9 (54.4% ↑) | 71.3 (77.4% ↑) | 97.5 (60.9% ↑) |
실시 예 9. 강도 강화제 조성물에 따른 압축강도 변화 측정 (8)
플라이애시 함량이 20%인 플라이애시시멘트(조강시멘트+석탄화력플라이애시)에 석탄가스화기 플라이애시 10% 첨가한 후, 상기 실시 예 1의 실험2에서 제조된 슬러리(강도 강화제), 배합수의 중량 비율을 xx : xx : xx로, 물/결합재(W/B)비율을 0.28으로하여 유동화제를 결합재 중량비율 대비 1.2%를 첨가한 후 KS L ISO 679 방법을 준용하여 시편을 제작하고 압축강도를 측정하였다.
실험결과, 실시예 1의 실험2에서 제조한 슬러리(강도 강화제)를 혼합한 시험체의 압축강도가 플라이애시시멘트 공시체 대비 재령 3일의 경우 48.5%, 재령 7일의 경우 73.9%, 재령 28일의 경우 57.4%가 큰 95.4MPa 압축강도를 구현하였다(도 12, 실험결과 1).
상기 압축강도 실험결과는 하기 표 13 및 도 12에 나타난 바와 같다.
| 구분 | 물/결합재(W/B) | 압축강도(MPa) | ||
| 재령 3일 | 재령 7일 | 재령 28일 | ||
| 플라이애시시멘트(함량20%) 공시체 | 0.28 | 37.5 | 40.2 | 60.6 |
| 실험 결과 | 0.28 | 55.7 (48.5% ↑) | 69.9 (73.9% ↑) | 95.4 (57.4% ↑) |
따라서, 본 발명 강도 강화제를 포함하는 경우, 강도 강화제를 포함하지 않는 경우와 비교하여 재령 7일 기준 최소 10%이상의 압축강도 상승을 나타낼 수 있고, 재령 28일 기준 최소 15% 이상의 압축강도 상승을 나타낼 수 있어 초고강도의 시멘트를 제조할 수 있다. 또한, 본 발명 강도 강화제를 특정 비율로 혼합함에 따라 압축 강도 상승 및 조절이 가능하다.
Claims (12)
- 강화제 조성물 총 100 중량% 대비,
(a) 석탄가스화기 플라이애시 50 중량%, 및 물 50 중량%; 또는
(b) 석탄가스화기 플라이애시 56.5 중량%, 물 40.0 중량%, 석고 3.5 중량%를 포함하고, 석탄가스화기 플라이애시와 석고의 중량합 대비 0.8 중량%의 유동화제를 추가로 포함하는 강화제 조성물로서,
상기 석탄가스화기 플라이애시는 분말도가 12,000 내지 14,000 ㎠/g이고, 석탄가스화기 플라이애시 총 100 중량%를 기준으로 SiO2 54 내지 61 중량%, CaO 7 내지 12 중량%, Al2O5 15 내지 20 중량%, Fe2O3 4 내지 6 중량% 및 MgO 0.5 내지 3 중량%를 포함하고,
상기 강화제 조성물은 현탁액 형태로, 강화제 조성물을 사용하여 실리카퓸을 대체하는 것인, 강화제 조성물.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 강화제 조성물은 비중이 1.3 내지 1.7인, 강화제 조성물.
- 삭제
- 제1항 또는 제5항의 강화제 조성물을 포함하는, 시멘트 조성물.
- 삭제
- 제7항에 있어서,
상기 시멘트 조성물은 시멘트 조성물 총 100 중량% 대비,
시멘트 30 내지 80 중량%, 강화제 조성물 5 내지 60 중량% 및 물 1 내지 30 중량%를 포함하는, 시멘트 조성물.
- 제7항에 있어서,
상기 시멘트 조성물은 시멘트 조성물 총 100 중량% 대비,
시멘트 40 내지 75 중량%, 강화제 조성물 10 내지 30 중량% 및 물 3 내지 20 중량%를 포함하는, 시멘트 조성물.
- 제7항에 있어서,
상기 시멘트 조성물은 AE감수제, 반응촉진제, 지연제, 급결제, 방수제, 기포제 또는 발포제 중 적어도 어느 하나의 혼화제를 더 포함하는, 시멘트 조성물.
- 삭제
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| X091 | Application refused [patent] | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |