KR102594516B1 - Manufacturing method for low carbon and good chemical resistance rigid pipe and organic-inorganic polymer concrete composition used therefor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 오수 및/또는 우수를 흘려 보내기 위한 하수관 등으로 사용되는 콘크리트 강성관을 제조하기 위한 방법 및 이에 사용되는 콘크리트 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a rigid concrete pipe used as a sewer pipe for draining sewage and/or rainwater, and a concrete composition used therefor.
오수 및/또는 우수를 흘려 보내기 위한 하수관의 종류는 크게 강성관과 연성관으로 구분될 수 있는데, 강성관은 흄관, VR관, PC관 등의 콘크리트 관과 레진관이 대표적이고, 연성관은 PVC관과 PE관이 대표적이다.Types of sewer pipes for draining sewage and/or rainwater can be largely divided into rigid pipes and flexible pipes. Rigid pipes are representative of concrete pipes and resin pipes such as Hume pipes, VR pipes, and PC pipes, and flexible pipes are PVC pipes and PE pipe is a representative example.
연성관은 강성관에 비해 재질상 외부 압력과 열에 약하고 파열, 처짐, 변형 등이 발생하기 쉬워서 하수관으로서의 사용이 제한적일 수 밖에 없다.Compared to rigid pipes, flexible pipes are weaker to external pressure and heat due to their material and are prone to rupture, sagging, and deformation, so their use as sewer pipes is limited.
강성관으로 분류되는 흄관 등의 콘크리트 관은 압축강도는 비교적 우수하나 취성이 약해 균열강도가 떨어지고 내부식성, 내산성, 내염성 등의 내화학성능이 하수관으로서 요구되는 성능에 미치지 못하는 문제점이 있다. 또한, 콘크리트 관은 시멘트를 결합재로 사용함에 따라 그 제조 과정에서 다량의 이산화탄소를 발생시켜 탄소 배출량이 많아 친환경적이지 못하다는 문제점이 있다.Concrete pipes such as Hume pipes, which are classified as rigid pipes, have relatively excellent compressive strength, but are weak in brittleness, resulting in low cracking strength, and have problems in that their chemical resistance properties such as corrosion resistance, acid resistance, and salt resistance do not meet the performance required for sewage pipes. In addition, as concrete pipes use cement as a binder, they generate a large amount of carbon dioxide during the manufacturing process, which has the problem of being unfriendly due to high carbon emissions.
특히, 하수관은 오수에 포함된 음식물 쓰레기 등의 오물의 부패로 인한 부식이나 침식과 겨울철 제설제로 인한 염해가 발생하기 쉬운 환경이라는 점에서 내화학성은 하수관으로서 요구되는 성능 중에서도 매우 중요한 성능이라 할 수 있다.In particular, sewer pipes are an environment prone to corrosion or erosion due to decay of waste such as food waste contained in sewage, and salt damage due to snow removal agents in winter. Chemical resistance can be said to be a very important performance among the performances required for sewer pipes. .
한편, 강성관으로 분류되는 레진관은 압축강도, 균열강도 및 내화학성 모두 우수하지만 가격이 너무 비싸다는 문제점이 있다.Meanwhile, resin pipes, which are classified as rigid pipes, have excellent compressive strength, cracking strength, and chemical resistance, but have the problem of being too expensive.
관련 선행기술문헌으로는 등록특허공보 제10-1827960호(발명의 명칭: 라텍스 개질 콘크리트를 포함하는 교면 포장층 및 이의 시공 방법, 공고일자: 2018년 02월 13일) 및 등록특허공보 제10-2010278호(발명의 명칭: LMC를 이용한 도로 포장 및 LMC를 이용한 도로 포장 보수 방법, 공고일자: 2019년 08월 13일) 등이 있다.Related prior art documents include Registered Patent Publication No. 10-1827960 (Title of the invention: Bridge surface pavement layer containing latex modified concrete and construction method thereof, Announcement date: February 13, 2018) and Registered Patent Publication No. 10- No. 2010278 (Invention Title: Road Pavement Using LMC and Road Pavement Repair Method Using LMC, Announcement Date: August 13, 2019).
본 발명의 목적은, 오수 및/또는 우수를 흘려 보내기 위한 하수관 등으로 사용되는 콘크리트 강성관을 제조함에 있어서, 종래의 일반 콘크리트 강성관과 비교하여 그 제조 과정에서 발생하는 탄소 배출량을 대폭 저감시키면서도, 압축강도, 균열하중 등의 기계적 성능 및 내부식성, 내산성, 내염성 등의 내화학성능이 매우 우수한 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법 및 이에 사용되는 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물을 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to significantly reduce the carbon emissions generated during the manufacturing process compared to conventional general concrete rigid pipes in manufacturing concrete rigid pipes used as sewer pipes for flowing sewage and/or rainwater, while maintaining compressive strength. To provide a method for manufacturing a low-carbon, chemical-resistant organic-inorganic composite polymer rigid pipe with excellent mechanical performance, such as cracking load, and chemical resistance, such as corrosion resistance, acid resistance, and salt resistance, and an organic-inorganic composite polymer concrete composition used therein.
상기 목적은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트를 배합하는 단계, 상기 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트를 성형 몰드에 투입하여 강성관을 성형하는 단계, 상기 성형 몰드 내에서 상기 강성관을 양생시키는 단계, 및 상기 강성관으로부터 상기 성형 몰드를 탈형하는 단계를 포함하고, 상기 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트는 무기 폴리머 결합재, 유기 폴리머 혼화제, 잔골재, 굵은골재 및 물을 배합하여 제공되는 것을 특징으로 하는 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법에 의해 달성된다.The above object is, according to an embodiment of the present invention, mixing organic-inorganic composite polymer concrete, putting the organic-inorganic composite polymer concrete into a mold to form a rigid pipe, and forming the rigid pipe in the mold. curing, and demolding the forming mold from the rigid pipe, wherein the organic-inorganic composite polymer concrete is provided by mixing an inorganic polymer binder, an organic polymer admixture, fine aggregate, coarse aggregate, and water. This is achieved by a low-carbon, chemical-resistant organic-inorganic composite polymer rigid tube manufacturing method.
바람직하게, 상기 강성관을 성형하는 단계는 상기 성형 몰드에 상기 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트를 투입한 후 상기 성형 몰드를 회전시키는 원심 성형 방식으로 상기 강성관을 성형하고, 상기 강성관을 양생시키는 단계는 증기 양생 방식으로 상기 성형 몰드 내의 상기 강성관을 양생시킬 수 있다.Preferably, the step of forming the rigid pipe is performed by a centrifugal molding method in which the organic-inorganic composite polymer concrete is poured into the mold and then the mold is rotated, and the step of curing the rigid pipe is performed by steam curing. The rigid pipe in the forming mold can be cured in this way.
바람직하게, 상기 무기 폴리머 결합재는 광물질 분말 및 수화촉진재 분말로 구성되며, 상기 광물질 분말은 고로슬래그 분말, 플라이애쉬, 천연포졸란 분말, 실리카흄, 메타카올린 분말 및 실리카 분말 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 구성되고, 상기 수화촉진재 분말은 칼슘설포알루미네이트 분말, 비정질 칼슘알루미네이트 분말, 무수석고 분말, 알칼리 분말, 소석회, 생석회, 과소생석회, 리튬카보네이트 및 유기산 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 구성될 수 있다. 이때, 유기산은 주석산, 구연산, 글루콘산염 등을 포함할 수 있다.Preferably, the inorganic polymer binder is composed of mineral powder and hydration accelerator powder, and the mineral powder is any one or a mixture of two or more of blast furnace slag powder, fly ash, natural pozzolan powder, silica fume, metakaolin powder, and silica powder. It is composed of, and the hydration accelerator powder is composed of any one or a mixture of two or more of calcium sulfoaluminate powder, amorphous calcium aluminate powder, anhydrous gypsum powder, alkali powder, slaked lime, quicklime, dehydrated lime, lithium carbonate, and organic acid. It can be. At this time, the organic acid may include tartaric acid, citric acid, gluconate, etc.
바람직하게, 상기 무기 폴리머 결합재는 그 전체 중량에 대하여 광물질 분말 60~95중량% 및 수화촉진재 분말 5~40중량%로 구성되며, 상기 광물질 분말은 그 전체 중량에 대하여 고로슬래그 분말 30~80중량% 및 플라이애쉬 20~70중량%를 혼합하여 구성되고, 상기 수화촉진재 분말은 그 전체 중량에 대하여 칼슘설포알루미네이트 분말 30~70중량%, 무수석고 분말 25~65중량%, 리튬카보네이트 1~3중량% 및 유기산 1~3중량%를 혼합하여 구성될 수 있다.Preferably, the inorganic polymer binder is composed of 60 to 95% by weight of mineral powder and 5 to 40% by weight of hydration accelerator powder based on the total weight, and the mineral powder is 30 to 80% by weight of blast furnace slag powder based on the total weight. % and 20 to 70% by weight of fly ash, and the hydration accelerator powder is 30 to 70% by weight of calcium sulfoaluminate powder, 25 to 65% by weight of anhydrous gypsum powder, and 1 to 1% of lithium carbonate, based on the total weight. It may be composed of a mixture of 3% by weight and 1 to 3% by weight of organic acid.
바람직하게, 상기 유기 폴리머 혼화제는 SB 라텍스 폴리머, VAE 라텍스 폴리머, 아크릴 라텍스 폴리머, 폴리카복실산 폴리머 및 폴리우레탄 폴리머 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 구성될 수 있다.Preferably, the organic polymer admixture may be composed of one or two or more of SB latex polymer, VAE latex polymer, acrylic latex polymer, polycarboxylic acid polymer, and polyurethane polymer.
바람직하게, 상기 유기 폴리머 혼화제는 그 전체 중량에 대하여 상기 SB 라텍스 폴리머 20~80중량% 및 상기 아크릴 라텍스 폴리머 20~80중량%를 혼합하여 구성될 수 있다.Preferably, the organic polymer admixture may be composed of mixing 20 to 80% by weight of the SB latex polymer and 20 to 80% by weight of the acrylic latex polymer based on the total weight.
바람직하게, 상기 유기 폴리머 혼화제는 아크릴산을 반응성 실란과 함께 수분산 조건에서 중합반응시키는 공정을 통해 유기-무기 하이브리드 폴리머 타입의 혼화제로 제공될 수 있다.Preferably, the organic polymer admixture can be provided as an organic-inorganic hybrid polymer type admixture through a process of polymerizing acrylic acid with reactive silane under water dispersion conditions.
바람직하게, 상기 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트는 그 전체 중량에 대하여 상기 무기 폴리머 결합재 10~30중량%, 상기 유기 폴리머 혼화제 0.1~5중량%, 상기 잔골재 10~50중량%, 상기 굵은골재 30~55중량% 및 상기 물 3~15중량%로 배합될 수 있다.Preferably, the organic-inorganic composite polymer concrete contains 10 to 30% by weight of the inorganic polymer binder, 0.1 to 5% by weight of the organic polymer admixture, 10 to 50% by weight of the fine aggregate, and 30 to 55% by weight of the coarse aggregate, based on the total weight. % by weight and may be mixed with 3 to 15 wt% of water.
바람직하게, 상기 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트는 상기 무기 폴리머 결합재에 대하여 포틀랜드 시멘트를 포함한 수경성 결합재를 상기 무기 폴리머 결합재의 50중량% 이하로 치환하여 배합될 수 있다.Preferably, the organic-inorganic composite polymer concrete may be mixed by substituting a hydraulic binder including Portland cement in an amount of 50% by weight or less of the inorganic polymer binder.
상기 목적은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 강성관의 제조에 사용되는 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물로서, 무기 폴리머 결합재, 유기 폴리머 혼화제, 잔골재, 굵은골재, 및 물를 구성성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물에 의해 달성된다.The above object is, according to an embodiment of the present invention, an organic-inorganic composite polymer concrete composition used in the production of a rigid pipe, characterized by comprising an inorganic polymer binder, an organic polymer admixture, fine aggregate, coarse aggregate, and water as components. This is achieved by using a low-carbon, chemical-resistant organic-inorganic composite polymer concrete composition.
본 발명은 오수 및/또는 우수를 흘려 보내기 위한 하수관 등으로 사용되는 콘크리트 강성관을 제조함에 있어서, 시멘트 대신에 친환경적인 무기물 폴리머 결합재를 사용함으로써 종래의 일반 콘크리트 강성관과 대비하여 그 제조 과정에서 발생하는 탄소 배출량을 대폭 저감시킬 수 있고, 유기물 폴리머 혼화제를 추가로 배합함으로써 종래의 일반 콘크리트 강성관과 대비하여 압축강도, 균열하중 등의 기계적 성능 및 내부식성, 내산성, 내염성 등의 내화학성능을 크게 향상시킬 수 있다.The present invention, in manufacturing concrete rigid pipes used as sewer pipes for draining sewage and/or rainwater, uses an eco-friendly inorganic polymer binder instead of cement, thereby reducing the carbon generated during the manufacturing process compared to conventional general concrete rigid pipes. Emissions can be significantly reduced, and by additionally mixing organic polymer admixtures, mechanical performance such as compressive strength and cracking load and chemical resistance such as corrosion resistance, acid resistance, and salt resistance can be greatly improved compared to conventional general concrete rigid pipes. there is.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법을 설명하기 위한 공정 순서도이다.
도 2는 비교예 1에 따른 일반 콘크리트 흄관 및 본 발명의 실시예 1에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관에 대해 압축강도 시험을 실시한 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 3은 비교예 1에 따른 일반 콘크리트 흄관 및 본 발명의 실시예 1에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관에 대해 균열하중 시험을 실시한 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 4는 비교예 1에 따른 일반 콘크리트 흄관 및 본 발명의 실시예 1에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관에 대해 염화칼슘 2.5mol 수용액 침지 일수에 따른 압축강도 증감률 시험을 실시한 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.Figure 1 is a process flow chart for explaining a method of manufacturing a low-carbon, chemical-resistant organic-inorganic composite polymer rigid tube according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a graph showing the results of a compressive strength test on a general concrete Hume pipe according to Comparative Example 1 and an organic-inorganic composite polymer concrete Hume pipe according to Example 1 of the present invention.
Figure 3 is a graph showing the results of a crack load test on a general concrete Hume pipe according to Comparative Example 1 and an organic-inorganic composite polymer concrete Hume pipe according to Example 1 of the present invention.
Figure 4 is a graph showing the results of a compressive strength increase/decrease rate test according to the number of days immersed in a 2.5 mol aqueous solution of calcium chloride for the general concrete fume pipe according to Comparative Example 1 and the organic-inorganic composite polymer concrete fume pipe according to Example 1 of the present invention. am.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, its operational advantages, and the objectives achieved by practicing the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by explaining preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. However, in explaining the present invention, descriptions of already known functions or configurations will be omitted to make the gist of the present invention clear.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법을 설명하기 위한 공정 순서도이다. 이하, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. Figure 1 is a process flow chart for explaining a method of manufacturing a low-carbon, chemical-resistant organic-inorganic composite polymer rigid tube according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a method for manufacturing a low-carbon, chemical-resistant organic-inorganic composite polymer rigid tube according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1.
본 발명에 따른 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법은 하수도에서 오수 및/또는 우수(빗물)를 흘려 보내기 위한 하수관 등으로 사용되는 강성관을 제조하기 위한 방법으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면 도 1에 도시된 바와 같이 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트를 배합하는 단계(S110), 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트를 성형 몰드에 투입하여 강성관을 성형하는 단계(S120), 성형 몰드 내에서 강성관을 양생시키는 단계(S130), 및 강성관으로부터 성형 몰드를 탈형하는 단계(S140)를 포함한다.The method for manufacturing a low-carbon, chemical-resistant organic-inorganic composite polymer rigid pipe according to the present invention is a method for manufacturing a rigid pipe used as a sewer pipe for flowing sewage and/or rainwater (rainwater) in a sewer, and is an embodiment of the present invention. According to the step of mixing the organic-inorganic composite polymer concrete as shown in Figure 1 (S110), putting the organic-inorganic composite polymer concrete into a mold to form a rigid pipe (S120), curing the rigid pipe in the mold It includes a step of molding (S130), and a step of demolding the mold from the rigid tube (S140).
먼저, 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트를 배합하는 단계(S110)는 강성관을 제조하기 위한 재료가 되는 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트의 구성성분들을 미리 정해진 배합비에 따라 각 구성성분을 계량하고 이들 구성성분을 믹싱 장비를 통해 골고루 혼합하는 단계이다. 여기서, 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트는 무기 폴리머 결합재, 유기 폴리머 혼화제, 잔골재, 굵은골재 및 물을 배합하여 제공되는데, 본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물의 구성성분 및 그 배합비(함량)에 대한 상세한 내용은 후술하기로 한다.First, the step of mixing the organic-inorganic composite polymer concrete (S110) involves weighing each component of the organic-inorganic composite polymer concrete, which is a material for manufacturing a rigid pipe, according to a predetermined mixing ratio and mixing these components. This is the step of mixing evenly through equipment. Here, the organic-inorganic composite polymer concrete is provided by mixing an inorganic polymer binder, an organic polymer admixture, fine aggregate, coarse aggregate, and water. The components and mixing ratio (content) of the organic-inorganic composite polymer concrete composition according to the present invention are Details about this will be described later.
다음으로, 강성관을 성형하는 단계(S120)는 앞서 S110 단계에서 배합이 완료된 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트를 성형 몰드의 내부에 적당한 양으로 투입하여 강성관을 성형하는 단계이다. 여기서, 성형 몰드는 강철 재질의 상부 몰드와 하부 몰드가 서로 결합된 구조로 제공되고, 그 내부 공간은 제조하고자 하는 강성관의 형상에 대응하는 형상으로 마련된다. 일반적으로, 성형 몰드는 원형 단면을 갖는 강성관을 제조하기 위해 전체적으로 원형 단면을 갖는 중공형 구조로 제작된다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 사각 단면을 갖는 강성관을 제조하기 위해 사각 원형 단면을 갖는 중공형 구조의 성형 몰드가 사용될 수 있다. 한편, 성형 몰드의 내부 공간에는 강성관의 인장강도 등을 증가시키기 위해 철근이 배근될 수 있다.Next, the step of forming a rigid pipe (S120) is a step of forming a rigid pipe by adding an appropriate amount of the organic-inorganic composite polymer concrete mixed in step S110 into the mold. Here, the forming mold is provided in a structure in which an upper mold and a lower mold made of steel are combined with each other, and the internal space is provided in a shape corresponding to the shape of the rigid tube to be manufactured. Typically, the forming mold is manufactured as a hollow structure with an overall circular cross-section to produce a rigid tube with a circular cross-section. However, the present invention is not limited to this, and a mold with a hollow structure having a square-circular cross-section may be used to manufacture a rigid pipe with a square-cross-section. Meanwhile, reinforcing bars may be placed in the internal space of the forming mold to increase the tensile strength of the rigid pipe.
이때, 강성관을 성형하는 단계(S120)에서 조직이 치밀하고 강도가 뛰어난 강성관을 성형하기 위해, 성형 몰드의 내부에 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트를 투입한 후, 성형 몰드를 중심축을 기준으로 고속으로 회전시켜 성형하는 원심 성형 방식으로 강선관을 성형하는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명에 있어서 강성관은 원심력 콘크리트관에 해당하는 이른바 '흄관(Hume pipe)'으로 제공되는 것이 바람직하다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 다른 다양한 성형 방식으로 강선관을 제조할 수 있는데, 예컨대 본 발명에 있어서 강성관은 흄관과 함께 하수관으로 많이 사용되고 있는 'VR관(Vibrated & Rolled Pipe)'으로 제공될 수 있다. 참고로, VR관은 진동 롤전압 콘크리트관을 말한다.At this time, in the step of forming the rigid tube (S120), in order to form a rigid tube with a dense structure and excellent strength, organic-inorganic composite polymer concrete is put into the inside of the mold, and then the mold is rotated at high speed about the central axis. It is preferable to form steel wire pipes using the centrifugal forming method. That is, in the present invention, the rigid pipe is preferably provided as a so-called 'Hume pipe', which corresponds to a centrifugal force concrete pipe. However, the present invention is not limited to this and the steel wire pipe can be manufactured by various other forming methods. For example, in the present invention, the rigid pipe can be provided as a 'VR pipe (Vibrated & Rolled Pipe)', which is widely used as a sewer pipe along with the Hume pipe. You can. For reference, VR pipe refers to a vibrating roll voltage concrete pipe.
다음으로, 강성관을 양생시키는 단계(S130)는 앞서 S120 단계에서 성형이 완료된 강성관, 즉 성형 몰드의 내부에 투입되어 강성관으로 성형된 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트가 요구되는 압축강도, 균열강도 등이 충분히 발현되도록 성형 몰드 내에서 강성관을 일정 시간 동안 양생시키는 단계이다.Next, the step of curing the rigid pipe (S130) is to ensure that the rigid pipe previously molded in step S120, that is, the organic-inorganic composite polymer concrete placed into the inside of the mold and molded into a rigid pipe, has sufficient compressive strength, cracking strength, etc. This is the step of curing the rigid pipe within the forming mold for a certain period of time to develop it.
이때, 강성관을 양생시키는 단계(S130)에서 증기 양생 방식으로 성형 몰드 내의 강성관을 양생시키는 것이 바람직하다. 구체적으로, 강성관 성형이 완료되면 강성관이 포함된 성형 몰드를 증기양생조로 이동시킨 후, 적절한 승온 속도(예컨대 20℃/시간)에 따라 승온하여 미리 설정된 온도(예컨대 60℃)에서 미리 설정된 시간(예컨대 4시간)동안 증기 양생을 실시할 수 있다. 참고로, 미리 설정된 시간 동안 증기 양생이 완료된 후에는 자연 방치하여 온도가 자연히 하강하도록 한다. At this time, in the step of curing the rigid pipe (S130), it is preferable to cure the rigid pipe in the forming mold using a steam curing method. Specifically, when the rigid tube forming is completed, the forming mold containing the rigid tube is moved to a steam curing tank, and then the temperature is raised at an appropriate temperature increase rate (e.g., 20°C/hour) at a preset temperature (e.g., 60°C) for a preset time (e.g., Steam curing can be performed for 4 hours). For reference, after steam curing is completed for a preset time, leave it alone and allow the temperature to naturally drop.
다음으로, 성형 몰드를 탈형하는 단계(S140)는 앞서 S130 단계에서 양생이 완료된 강성관으로부터 성형 몰드를 탈형하는 단계이다. 구체적으로, 성형 몰드를 탈형하는 단계(S140)에서 성형 몰드를 구성하는 상부 몰드와 하부 몰드의 체결을 풀어 강성관을 외부로 노출시킨 후, 크레인 등의 장비를 사용하여 성형 몰드 안에 있는 강성관을 성형 몰드 밖으로 꺼낼 수 있다.Next, the step of demolding the mold (S140) is a step of demolding the mold from the rigid tube whose curing was completed in step S130. Specifically, in the step of demolding the forming mold (S140), the upper mold and the lower mold constituting the forming mold are unfastened to expose the rigid tube to the outside, and then the rigid tube in the forming mold is removed using equipment such as a crane. It can be taken out.
참고로, 위와 같은 단계들에 의해 제조된 강성관은 야적장으로 이동시켜 일정기간 보관하고 있다가, 시공 현장 등에서 요청이 들어오면 소정의 검사를 거친 후 출하된다.For reference, the rigid pipe manufactured through the above steps is moved to a yard and stored for a certain period of time, and when a request is received from a construction site, etc., it is shipped after undergoing a certain inspection.
이하, 본 발명에 따른 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법에 사용되는 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물의 구성성분 및 그 배합비에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the components and mixing ratios of the organic-inorganic composite polymer concrete composition used in the method of manufacturing the low-carbon, chemical-resistant organic-inorganic composite polymer rigid pipe according to the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물은 무기 폴리머 결합재, 유기 폴리머 혼화제, 잔골재, 굵은골재 및 물을 구성성분으로 포함한다. 그리고, 본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물은 필요에 따라 고성능감수제를 구성성분으로 더 포함할 수 있다. 여기서, 무기 폴리머 결합재는 광물질 분말 및 수화촉진재 분말를 혼합하여 구성된다.The organic-inorganic composite polymer concrete composition according to the present invention includes an inorganic polymer binder, an organic polymer admixture, fine aggregate, coarse aggregate, and water as components. In addition, the organic-inorganic composite polymer concrete composition according to the present invention may further include a high-performance water reducing agent as a component, if necessary. Here, the inorganic polymer binder is made by mixing mineral powder and hydration accelerator powder.
여기서, 본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물은 종래에 하수관으로 사용되는 흄관을 제조하기 위한 콘크리트 조성물에서 결합재로 포틀랜드 시멘트(예컨대, 1종 보통 포틀랜드 시멘트) 또는 포틀랜드 시멘트를 주원료로 하는 수경성 결합재 대신에 친환경적인 광물질 분말과 수화촉진재 분말을 혼합한 무기 폴리머 결합재를 사용한다. 일반적으로, 포틀랜드 시멘트는 그 제조 공정에서 다량의 이산화탄소를 발생시키는 반면, 본 발명에서 무기 폴리머 결합재는 고로슬래그 분말, 플라이애쉬 등의 광물질 분말을 사용하므로 그에 따른 탄소 배출량이 감소하여 기후 변화 예방과 환경 보전에 기여할 수 있다. 참고로, 본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트는 결합재로 포틀랜드 시멘트를 사용하는 종래의 시멘트 콘크리트와 비교하여 탄소 배출량을 95% 이상 저감시킬 수 있을 것으로 기대된다.Here, the organic-inorganic composite polymer concrete composition according to the present invention is a binder in a concrete composition for manufacturing hume pipes conventionally used as sewer pipes. Portland cement (e.g., one type of ordinary Portland cement) or a hydraulic binder mainly using Portland cement as a binder. Instead, an inorganic polymer binder mixed with eco-friendly mineral powder and hydration accelerator powder is used. In general, Portland cement generates a large amount of carbon dioxide during its manufacturing process, while in the present invention, the inorganic polymer binder uses mineral powder such as blast furnace slag powder and fly ash, so the resulting carbon emissions are reduced to prevent climate change and protect the environment. It can contribute to conservation. For reference, the organic-inorganic composite polymer concrete according to the present invention is expected to reduce carbon emissions by more than 95% compared to conventional cement concrete using Portland cement as a binder.
다만, 이와 다르게 본 발명에 있어서 무기 폴리머 결합재는 포틀랜드 시멘트를 포함한 수경성 결합재로 일부 치환될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트는 무기 폴리머 결합재에 대하여 포틀랜드 시멘트를 포함한 수경성 결합재로 일부 치환하여 배합될 수 있는데, 이때 이때 수경성 결합재는 무기 폴리머 결합재의 50중량% 이하로 치환되는 것이 바람직하다.However, differently from this, in the present invention, the inorganic polymer binder may be partially replaced with a hydraulic binder containing Portland cement. In other words, the organic-inorganic composite polymer concrete according to the present invention can be mixed by partially replacing the inorganic polymer binder with a hydraulic binder containing Portland cement. In this case, the hydraulic binder is replaced by 50% by weight or less of the inorganic polymer binder. desirable.
본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물에 있어서, 무기 폴리머 결합재는 앞서 설명한 바와 같이 광물질 분말 및 수화촉진재 분말로 구성된다.In the organic-inorganic composite polymer concrete composition according to the present invention, the inorganic polymer binder is composed of mineral powder and hydration accelerator powder as described above.
무기 폴리머 결합재를 구성하는 광물질 분말은 고로슬래그 분말, 플라이애쉬, 천연포졸란 분말, 실리카흄, 메타카올린 분말 및 실리카 분말 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 구성될 수 있다. 바람직하게, 광물질 분말은 고로슬래그 분말과 플라이애쉬를 혼합하여 구성되는데, 광물질 분말의 전체 중량(100중량%)에 대하여 고로슬래그 분말 20~80중량% 및 플라이애쉬 20~80중량%를 혼합하여 구성될 수 있다. 가장 바람직하게, 광물질 분말은 그 전체 중량에 대하여 고로슬래그 분말 50중량% 및 플라이애쉬 50중량%를 혼합하여 구성될 수 있다.The mineral powder constituting the inorganic polymer binder may be composed of any one or a mixture of two or more of blast furnace slag powder, fly ash, natural pozzolan powder, silica fume, metakaolin powder, and silica powder. Preferably, the mineral powder is composed of a mixture of blast furnace slag powder and fly ash, and is composed of a mixture of 20 to 80% by weight of blast furnace slag powder and 20 to 80% by weight of fly ash based on the total weight (100% by weight) of the mineral powder. It can be. Most preferably, the mineral powder may be composed of a mixture of 50% by weight of blast furnace slag powder and 50% by weight of fly ash based on the total weight.
참고로, 고로슬래그는 제철 과정에서 철광석으로부터 선철을 만들 때 얻어지는 부산물로서 철광석 중에 불순물이 코크스의 재와 석회석과 반응하여 생긴 용융물이다. 이러한 고로 슬래그는 잠재 수경성 물질로 물과 접촉하게 되면 수화반응이 빠르지 않아서 결합재로 사용되는 경우 유동성이 우수하고 장기적인 강도 특성을 개선할 수 있다. 플라이애쉬는 발전소 등의 미분탄 보일러의 연도 가스로부터 집진기로 채취한 애쉬를 말한다. 플라이애쉬는 양질의 포졸란(Pozzolan)으로 입자 크기는 시멘트와 같은 정도이며 실리카와 알루미나가 주성분이고 통상적으로 콘크리트에 섞으면 볼 베어링처럼 작용하여 작업성을 향상시킬 수 있다.For reference, blast furnace slag is a by-product obtained when making pig iron from iron ore during the steelmaking process, and is a melt produced when impurities in iron ore react with coke ash and limestone. This blast furnace slag is a potentially hydraulic material and does not undergo a rapid hydration reaction when in contact with water, so when used as a binder, it has excellent fluidity and can improve long-term strength characteristics. Fly ash refers to ash collected with a dust collector from the flue gas of pulverized coal boilers such as power plants. Fly ash is a high-quality pozzolan. Its particle size is about the same as that of cement. Its main ingredients are silica and alumina. When mixed with concrete, it acts like a ball bearing and can improve workability.
그리고, 무기 폴리머 결합재를 구성하는 수화촉진재 분말은 칼슘설포알루미네이트 분말, 비정질 칼슘알루미네이트 분말, 무수석고 분말, 알칼리 분말, 소석회, 생석회, 과소생석회, 리튬카보네이트 및 유기산 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 구성될 수 있다. 이때, 유기산은 구연산, 주석산, 글루콘산염 등을 포함할 수 있다. 참고로, 칼슘설포알루미네이트 분말 및 비정질 칼슘알루미네이트 분말은 각각 CSA 분말 및 비정질 C12A7 분말이라고도 한다. 바람직하게, 수화촉진재 분말은 칼슘설포알루미네이트 분말, 무수석고 분말, 리튬카보네이트 및 유기산을 혼합하여 구성되는데, 수화촉진재 분말의 전체 중량(100중량%)에 대하여 칼슘설포알루미네이트 분말 30~70중량%, 무수석고 분말 25~65중량%, 리튬카보네이트 0.1~3중량% 및 유기산 0.1~3중량%를 혼합하여 구성될 수 있다. 가장 바람직하게, 수화촉진재 분말은 그 전체 중량에 대하여 칼슘설포알루미네이트 분말 58중량%, 무수석고 분말 40중량%, 리튬카보네이트 1중량% 및 구연산 1중량%를 혼합하여 구성될 수 있다. 참고로, 구연산은 시트르산(Citric acid)을 통상적으로 부르는 명칭이다.And, the hydration accelerator powder constituting the inorganic polymer binder is any one or two or more of calcium sulfoaluminate powder, amorphous calcium aluminate powder, anhydrous gypsum powder, alkali powder, slaked lime, quicklime, oligohydrated lime, lithium carbonate, and organic acid. It can be composed by mixing. At this time, the organic acid may include citric acid, tartaric acid, gluconate, etc. For reference, calcium sulfoaluminate powder and amorphous calcium aluminate powder are also called CSA powder and amorphous C12A7 powder, respectively. Preferably, the hydration accelerator powder is composed of a mixture of calcium sulfoaluminate powder, anhydrous gypsum powder, lithium carbonate and an organic acid, and the calcium sulfoaluminate powder is comprised of 30 to 70% based on the total weight (100% by weight) of the hydration accelerator powder. % by weight, it may be composed by mixing 25-65% by weight of anhydrous gypsum powder, 0.1-3% by weight of lithium carbonate, and 0.1-3% by weight of organic acid. Most preferably, the hydration accelerator powder may be composed of mixing 58% by weight of calcium sulfoaluminate powder, 40% by weight of anhydrous gypsum powder, 1% by weight of lithium carbonate, and 1% by weight of citric acid based on the total weight. For reference, citric acid is the common name for citric acid.
위와 같은 광물질 분말 및 수화촉진재 분말을 포함하는 무기 폴리머 결합재는 그 전체 중량(100중량%)에 대하여 광물질 분말 60~95중량% 및 수화촉진재 분말 5~40중량%를 혼합하여 구성되는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게, 무기 폴리머 결합재는 그 전체 중량에 대하여 광물질 분말 80중량% 및 수화촉진재 분말 20중량%를 혼합하여 구성될 수 있다.The inorganic polymer binder containing the above mineral powder and hydration accelerator powder is preferably composed of a mixture of 60 to 95% by weight of mineral powder and 5 to 40% by weight of hydration accelerator powder based on the total weight (100% by weight). do. Most preferably, the inorganic polymer binder may be composed of mixing 80% by weight of mineral powder and 20% by weight of hydration accelerator powder based on the total weight.
본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물에 있어서, 유기 폴리머 혼화제는 SB 라텍스 폴리머(Styrene Butadiene Latex Polymer), VAE 라텍스 폴리머(Vinyl Acetate Ethylene Latex Polymer), 아크릴 라텍스 폴리머(Acrylic Latex Polymer), 폴리카복실산 폴리머(Polycarboxylic acid Polymer) 및 폴리우레탄 폴리머(Polyurethane Polymer)중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합한 액상 에멀전 또는 분말 형태로 제공될 수 있다. 바람직하게, 유기 폴리머 혼화제는 SB 라텍스 폴리머 및 VAE 라텍스 폴리머를 혼합하여 구성되는데, 유기 폴리머 혼화제의 전체 중량(100중량%)에 대하여 SB 라텍스 폴리머 20~80중량% 및 VAE 라텍스 폴리머 20~80중량%를 혼합하여 구성될 수 있다. 가장 바람직하게, 유기 폴리머 혼화제는 그 전체 중량에 대하여 SB 라텍스 폴리머 50중량% 및 VAE 라텍스 폴리머 50중량%를 혼합하여 구성될 수 있다.In the organic-inorganic composite polymer concrete composition according to the present invention, the organic polymer admixture includes SB Latex Polymer (Styrene Butadiene Latex Polymer), VAE Latex Polymer (Vinyl Acetate Ethylene Latex Polymer), Acrylic Latex Polymer, and polycarboxylic acid. It may be provided in the form of a liquid emulsion or powder that is a mixture of one or more of polycarboxylic acid polymer and polyurethane polymer. Preferably, the organic polymer admixture is composed of mixing SB latex polymer and VAE latex polymer, with 20 to 80% by weight of SB latex polymer and 20 to 80% by weight of VAE latex polymer based on the total weight (100% by weight) of the organic polymer admixture. It can be composed by mixing. Most preferably, the organic polymer admixture may be composed of 50% by weight of SB latex polymer and 50% by weight of VAE latex polymer based on the total weight.
더 나아가, 유기 폴리머 혼화제는 위와 같은 유기 폴리머들을 혼합하여 그대로 제공되는 것보다는, 유기 폴리머로서 필름막 효과 등의 특성을 발현하면서도 무기물로서의 특성인 내화학성, 내구성 등을 함께 발현하도록, 아크릴산을 반응성 실란과 함께 수분산 조건에서 중합반응시키는 공정을 통해 유기-무기 하이브리드 폴리머 타입의 혼화제로 제공되는 것이 바람직하다. 여기서, 반응성 실란은 아미노 실란, 염소 실란, 에폭시 실란, 멜라민 실란, 메타그릴레이트 실란, 비닐 실란 중 적어도 어느 하나로 제공될 수 있다.Furthermore, rather than providing the organic polymer admixture as is by mixing the above organic polymers, acrylic acid and reactive silane are used to express characteristics such as a film film effect as an organic polymer while also expressing chemical resistance and durability, which are characteristics of an inorganic material. It is desirable to provide an organic-inorganic hybrid polymer type admixture through a polymerization process under water dispersion conditions. Here, the reactive silane may be provided as at least one of amino silane, chlorine silane, epoxy silane, melamine silane, methacrylate silane, and vinyl silane.
본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물에 있어서, 잔골재는 결정체 석영을 주 성분으로 하는 것으로, 암석, 자갈 등을 깨어 얻어진 부순 모래 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 바람직하게, 잔골재는 통상의 모르타르나 콘크리트 배합에 사용되는 일반적인 잔골재인 모래와 함께, 특수 골재인 소성 보크사이트 골재(Calcined bauxite aggregate)를 포함할 수 있다. 잔골재로서 소성 보크사이트 골재는 잔골재의 전체 중량(100중량%)에 대하여 30중량% 이상으로 포함하되, 미리 정해진 입경 이하(5mm 이하의 입경)로 제공되는 것이 바람직하다.In the organic-inorganic composite polymer concrete composition according to the present invention, the fine aggregate is mainly composed of crystalline quartz, and may include crushed sand obtained by breaking rocks, gravel, etc., or mixtures thereof. Preferably, the fine aggregate may include calcined bauxite aggregate, which is a special aggregate, along with sand, which is a general fine aggregate used in ordinary mortar or concrete mixing. As a fine aggregate, calcined bauxite aggregate is preferably included in an amount of 30% by weight or more based on the total weight (100% by weight) of the fine aggregate, but is provided in a particle size of less than a predetermined size (particle size of 5 mm or less).
여기서, 소성 보크사이트는 천연 보크사이트를 회전하는 원형 또는 샤프트 가마에서 미리 설정된 온도(바람직하게 1500~1800℃ 범위의 온도)로 소결(소성 처리)하여 얻어지는데, 이러한 고온의 소성 과정에서 수분이 제거되고 높은 알루미나 함량과 낮은 철 함량이 발현되며 내화성, 입자 경도 및 인성이 향상된다. 이와 같이 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보수 시공방법은 소성 보크사이트 골재를 포함한 잔골재를 사용함으로써, 콘크리트 구조물의 단면이나 표면의 마찰력 및 내마모성이 크게 향상되므로 결과적으로 콘크리트 구조물의 내구수명을 연장시킬 수 있다.Here, calcined bauxite is obtained by sintering (firing) natural bauxite in a rotating circular or shaft kiln at a preset temperature (preferably a temperature in the range of 1500 to 1800°C), and moisture is removed during this high temperature firing process. It develops high alumina content and low iron content, and improves fire resistance, particle hardness, and toughness. In this way, the concrete structure repair construction method according to the present invention uses fine aggregate including calcined bauxite aggregate, thereby greatly improving the friction and wear resistance of the cross section or surface of the concrete structure, and as a result, the durability life of the concrete structure can be extended.
더 나아가, 잔골재는 소성 보크사이트 골재뿐만 아니라 돌로마이트 골재(Dolomite aggregate)를 더 포함할 수 있다. 잔골재로서 돌로마이트 골재는 잔골재의 전체 중량(100중량%)에 대하여 10중량% 이하로 포함되는 것이 바람직하다. 여기서, 돌로마이트 골재는 천연 돌로마이트를 물리적으로 파쇄한 후 이를 입도 선별하여 얻어지는데, 앞서 설명한 소성 보크사이트 골재와 마찬가지로 미리 정해진 입경 이하(5mm 이하의 입경)로 제공되는 것이 바람직하다. Furthermore, the fine aggregate may further include dolomite aggregate as well as calcined bauxite aggregate. As a fine aggregate, dolomite aggregate is preferably contained in an amount of 10% by weight or less based on the total weight (100% by weight) of the fine aggregate. Here, dolomite aggregate is obtained by physically crushing natural dolomite and then selecting its particles. Like the calcined bauxite aggregate described above, it is preferably provided in a predetermined particle size or less (particle size of 5 mm or less).
본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물에 있어서, 굵은골재는 통상의 콘크리트 배합에 사용되는 일반적인 굵은골재인 자갈로 제공될 수 있다. 그리고, 본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물에 있어서, 물은 물-결합재비(W/B) 20~40%로 제공되는 것이 바람직하다.In the organic-inorganic composite polymer concrete composition according to the present invention, the coarse aggregate may be provided as gravel, which is a general coarse aggregate used in general concrete mixing. And, in the organic-inorganic composite polymer concrete composition according to the present invention, water is preferably provided at a water-binder ratio (W/B) of 20 to 40%.
이상 설명한 바와 같은 구성성분을 포함하는 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물은 그 전체 중량(100중량%)에 대하여 무기 폴리머 결합재 10~30중량%, 유기 폴리머 혼화제 0.1~5중량%, 잔골재 10~50중량%, 굵은골재 30~55중량%, 고성능감수제 0.05~1중량% 및 물 3~15중량%로 배합되는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게, 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물은 그 전체 중량에 대하여 무기 폴리머 결합재 20중량%, 유기 폴리머 혼화제 1중량%, 잔골재 30중량%, 굵은골재 42.9중량%, 고성능감수제 0.1중량% 및 물 6중량%로 배합될 수 있다.The organic-inorganic composite polymer concrete composition containing the components described above includes 10 to 30% by weight of inorganic polymer binder, 0.1 to 5% by weight of organic polymer admixture, and 10 to 50% by weight of fine aggregate, based on the total weight (100% by weight). %, it is preferable to mix 30-55% by weight of coarse aggregate, 0.05-1% by weight of high-performance water reducer, and 3-15% by weight of water. Most preferably, the organic-inorganic composite polymer concrete composition contains 20% by weight of inorganic polymer binder, 1% by weight of organic polymer admixture, 30% by weight of fine aggregate, 42.9% by weight of coarse aggregate, 0.1% by weight of superplasticizer, and water 6% based on the total weight. Can be formulated in weight percent.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예와 그 시험 결과를 설명함으로써, 본 발명의 구성 및 작용효과를 더 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며, 이하에서 개시되는 실시예들에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the configuration and effects of the present invention will be explained in more detail by describing preferred embodiments of the present invention and their test results. However, this is presented as a preferred example of the present invention, and the present invention is not limited or limited by the embodiments disclosed below.
1. 시험 개요 및 콘크리트 배합설계1. Test overview and concrete mix design
본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트의 기계적 성능인 압축강도 및 균열강도, 그리고 내화학성능을 평가하기 위해, 일반 콘크리트 흄관(비교예 1)와 함께 본 발명의 바람직한 배합비 및 제조방법에 따라 제조된 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관(실시예 1)에 대하여 압축강도 시험과 균열하중 시험, 그리고 염화칼슘 수용액 침지 일수에 따른 압축강도 증감률 시험을 실시하였다. 참고로, 압축강도 시험은 KS 규격 「KS F 2454」에 규정된 시험 방법에 따라 실시하였으며, 균열하중 시험은 KS 규격 「KS F 4403」에 규정된 시험 방법에 따라 실시하였다. 한편, '균열하중'이란 일반적으로 콘크리트 구조물에서 휨 균열을 발생시키는 하중, 즉 휨 하중 시험시 처음으로 균열이 인정되었을 때의 하중을 말한다.In order to evaluate the mechanical performance of the organic-inorganic composite polymer concrete according to the present invention, such as compressive strength, cracking strength, and chemical resistance, it was manufactured according to the preferred mixing ratio and manufacturing method of the present invention along with a general concrete fume pipe (Comparative Example 1). A compressive strength test, a crack load test, and a compressive strength increase/decrease rate test according to the number of days immersed in an aqueous calcium chloride solution were performed on the organic-inorganic composite polymer concrete fume pipe (Example 1). For reference, the compressive strength test was conducted according to the test method specified in KS standard 「KS F 2454」, and the cracking load test was conducted according to the test method specified in KS standard 「KS F 4403」. Meanwhile, 'crack load' generally refers to the load that causes bending cracks in concrete structures, that is, the load when cracks are first recognized during bending load tests.
비교예 1은 결합재로 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)를 사용하고 유기 폴리머를 전혀 사용하지 않고 제조된 것으로, 현재 하수관 시공 현장에서 통상 사용되는 관 지름 600mm의 '일반 콘크리트 흄관'을 대상으로 하였다.Comparative Example 1 was manufactured using ordinary Portland cement (OPC) as a binder and without using any organic polymers, and was targeted at a 'normal concrete Hume pipe' with a pipe diameter of 600 mm, which is commonly used at current sewer pipe construction sites.
실시예 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트의 배합으로 제조된 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관으로, 결합재로서 무기 폴리머 결합재를 사용하고 유기 폴리머 혼화제를 사용하고 있다. 구체적으로, 실시예 1에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관은 무기 폴리머 결합재 20중량%, 유기 폴리머 혼화제 1중량%, 잔골재 30중량%, 굵은골재 42.9중량%, 고성능 감수제 0.1중량% 및 물 6중량%로 배합하여 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조되었다. 여기서, 무기 폴리머 결합재는 광물질 분말 80중량% 및 수화촉진재 분말 20중량%로 구성되는데, 광물질 분말은 고로슬래그 분말 50중량% 및 플라이애쉬 50중량%를 혼합하여 사용하였고, 수화촉진재 분말은 그 전체 중량에 대하여 칼슘설포알루미네이트 분말 50중량%, 무수석고 분말 48중량%, 리튬카보네이트 1중량% 및 구연산 1중량%를 혼합하여 사용하였다. 그리고, 유기 폴리머 혼화제는 SB 라텍스 폴리머 50중량% 및 VAE 라텍스 폴리머 50중량%를 혼합하여 사용하였다. 한편, 실시예 1에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관은 비교예 1에 따른 일반 콘크리트 흄관과 동일한 규격과 치수로 제조하였다.Example 1 is an organic-inorganic composite polymer concrete fume pipe manufactured by mixing organic-inorganic composite polymer concrete according to a preferred embodiment of the present invention, using an inorganic polymer binder as a binder and an organic polymer admixture. Specifically, the organic-inorganic composite polymer concrete hume pipe according to Example 1 contains 20% by weight of inorganic polymer binder, 1% by weight of organic polymer admixture, 30% by weight of fine aggregate, 42.9% by weight of coarse aggregate, 0.1% by weight of high-performance water reducing agent, and 6% by weight of water. It was mixed in % and prepared by the manufacturing method according to the present invention. Here, the inorganic polymer binder consists of 80% by weight of mineral powder and 20% by weight of hydration accelerator powder. The mineral powder was used as a mixture of 50% by weight of blast furnace slag powder and 50% by weight of fly ash, and the hydration accelerator powder was used as a mixture of 50% by weight of blast furnace slag powder and 50% by weight of fly ash. Based on the total weight, 50% by weight of calcium sulfoaluminate powder, 48% by weight of anhydrous gypsum powder, 1% by weight of lithium carbonate, and 1% by weight of citric acid were mixed and used. And, the organic polymer admixture was used by mixing 50% by weight of SB latex polymer and 50% by weight of VAE latex polymer. Meanwhile, the organic-inorganic composite polymer concrete fume pipe according to Example 1 was manufactured with the same specifications and dimensions as the general concrete fume pipe according to Comparative Example 1.
2. 압축강도 및 균열하중 시험 결과 및 분석2. Compressive strength and crack load test results and analysis
도 2는 비교예 1에 따른 일반 콘크리트 흄관 및 본 발명의 실시예 1에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관에 대해 압축강도 시험을 실시한 결과를 그래프로 나타낸 도면이고, 도 3은 비교예 1에 따른 일반 콘크리트 흄관 및 본 발명의 실시예 1에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관에 대해 균열하중 시험을 실시한 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.Figure 2 is a graph showing the results of a compressive strength test on a general concrete Hume pipe according to Comparative Example 1 and an organic-inorganic composite polymer concrete Hume pipe according to Example 1 of the present invention, and Figure 3 is a diagram showing the results of a compressive strength test according to Comparative Example 1 This is a graph showing the results of a crack load test on a general concrete fume pipe and an organic-inorganic composite polymer concrete fume pipe according to Example 1 of the present invention.
도 2를 참조하면, 비교예 1(일반 콘크리트 흄관)은 28일 재령 압축강도가 약 40Pa로 발현되었고, 실시예 1(유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관)은 28일 재령 압축강도가 약 52Pa로 발현되었다. 이러한 압축강도 시험 결과에 따르면, 본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관(실시예 1)은 일반 콘크리트 흄관(비교예 1)과 비교하여 압축강도가 30% 정도 증가한 것으로 확인되었다.Referring to Figure 2, Comparative Example 1 (general concrete Hume pipe) showed a compressive strength of about 40 Pa at 28 days, and Example 1 (organic-inorganic composite polymer concrete Hume pipe) showed a compressive strength of about 52 Pa at 28 days of age. It has been done. According to these compressive strength test results, it was confirmed that the compressive strength of the organic-inorganic composite polymer concrete Hume pipe (Example 1) according to the present invention increased by about 30% compared to the general concrete Hume pipe (Comparative Example 1).
도 3을 참조하면, 비교예 1(일반 콘크리트 흄관)은 균열하중이 약 29KN/m로 나타났고, 실시예 1(유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관)은 균열하중이 약 36KN/m로 나타났다. 이러한 균열하중 시험 결과에 따르면, 본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관(실시예 1)은 일반 콘크리트 흄관(비교예 1)과 비교하여 균열강도가 25% 가까이 증가한 것으로 확인되었다.Referring to Figure 3, Comparative Example 1 (general concrete Hume pipe) showed a cracking load of about 29KN/m, and Example 1 (organic-inorganic composite polymer concrete Hume pipe) showed a cracking load of about 36KN/m. According to these crack load test results, it was confirmed that the crack strength of the organic-inorganic composite polymer concrete Hume pipe (Example 1) according to the present invention increased by nearly 25% compared to the general concrete Hume pipe (Comparative Example 1).
3. 내화학성 시험 결과 및 분석3. Chemical resistance test results and analysis
도 4는 비교예 1에 따른 일반 콘크리트 흄관 및 본 발명의 실시예 1에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관에 대해 염화칼슘 2.5mol 수용액 침지 일수에 따른 압축강도 증감률 시험을 실시한 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.Figure 4 is a graph showing the results of a compressive strength increase/decrease rate test according to the number of days immersed in a 2.5 mol aqueous solution of calcium chloride for the general concrete fume pipe according to Comparative Example 1 and the organic-inorganic composite polymer concrete fume pipe according to Example 1 of the present invention. am.
도 4를 참조하면, 비교예 1(일반 콘크리트 흄관) 및 실시예 1(유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관)을 염화칼슘 2.5mol 수용액에 침지시킨 결과, 침지 일수 90일에서 비교예 1과 실시예 1의 압축강도 저하 차이가 발생하였고, 침지 일수 180일에 비교예 1(일반 콘크리트 흄관)은 압축강도가 70% 가까이로 감소한 반면, 실시예 1(유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관)은 침지 일수 180일 무렵에도 압축강도가 거의 감소하지 않은 것으로 나타났다.Referring to FIG. 4, Comparative Example 1 (general concrete fume pipe) and Example 1 (organic-inorganic composite polymer concrete fume pipe) were immersed in a 2.5 mol aqueous solution of calcium chloride. As a result, after 90 days of immersion, Comparative Example 1 and Example 1 There was a difference in the reduction of compressive strength, and the compressive strength of Comparative Example 1 (general concrete Hume pipe) decreased by close to 70% at 180 days of immersion, while the compressive strength of Example 1 (organic-inorganic composite polymer concrete Hume pipe) decreased by 180 days. It was found that the compressive strength hardly decreased.
이와 같은 염화칼슘 수용액 침지 일수에 따른 압축강도 증감률 시험 결과에 따르면, 본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관(실시예 1)은 일반 콘크리트 흄관(비교예 1)과 비교하여 내화학성능이 크게 향상된 것으로 확인되었다.According to the results of the compressive strength increase/decrease rate test results according to the number of days immersed in the calcium chloride aqueous solution, the chemical resistance performance of the organic-inorganic composite polymer concrete fume pipe (Example 1) according to the present invention is significantly higher than that of the general concrete fume pipe (Comparative Example 1). It was confirmed to be improved.
결론적으로, 이상의 압축강도 및 균열하중 시험, 그리고 내화학성 시험의 결과에 따르면, 본 발명에 따른 유기-무기 복합 콘크리트 강성관(흄관)은 종래의 일반 콘크리트 강성관(흄관)과 비교하여 압축강도, 균열강도 등의 기계적 성능이 매우 우수할 뿐만 아니라, 내부식성, 내산성, 내염성 등의 내화학성능에 있어서도 매우 우수한 결과를 나타내었다.In conclusion, according to the results of the compressive strength and crack load test and chemical resistance test above, the organic-inorganic composite concrete rigid pipe (Hume pipe) according to the present invention has compressive strength and cracking strength compared to the conventional general concrete rigid pipe (Hume pipe). Not only was it excellent in mechanical performance, but it also showed excellent results in chemical resistance, such as corrosion resistance, acid resistance, and salt resistance.
본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is obvious to those skilled in the art that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, such modifications or variations should be considered to fall within the scope of the claims of the present invention.
Claims (10)
상기 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트를 성형 몰드에 투입하여 강성관을 성형하는 단계;
상기 성형 몰드 내에서 상기 강성관을 양생시키는 단계; 및
상기 강성관으로부터 상기 성형 몰드를 탈형하는 단계;
를 포함하고,
상기 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트는 무기 폴리머 결합재, 유기 폴리머 혼화제, 잔골재, 굵은골재 및 물을 배합하여 제공되며,
상기 무기 폴리머 결합재는 그 전체 중량에 대하여 광물질 분말 60~95중량% 및 수화촉진재 분말 5~40중량%로 구성되고,
상기 광물질 분말은 그 전체 중량에 대하여 고로슬래그 분말 20~80중량% 및 플라이애쉬 20~80중량%를 혼합하여 구성되며,
상기 수화촉진재 분말은 그 전체 중량에 대하여 칼슘설포알루미네이트 분말 30~70중량%, 무수석고 분말 25~65중량%, 리튬카보네이트 0.1~3중량% 및 유기산 0.1~3중량%를 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법.
Mixing organic-inorganic composite polymer concrete;
Forming a rigid pipe by putting the organic-inorganic composite polymer concrete into a mold;
curing the rigid pipe in the forming mold; and
Demolding the forming mold from the rigid tube;
Including,
The organic-inorganic composite polymer concrete is provided by mixing an inorganic polymer binder, an organic polymer admixture, fine aggregate, coarse aggregate and water,
The inorganic polymer binder consists of 60 to 95% by weight of mineral powder and 5 to 40% by weight of hydration accelerator powder based on the total weight,
The mineral powder is composed of mixing 20 to 80% by weight of blast furnace slag powder and 20 to 80% by weight of fly ash based on the total weight,
The hydration accelerator powder is composed of mixing 30 to 70% by weight of calcium sulfoaluminate powder, 25 to 65% by weight of anhydrous gypsum powder, 0.1 to 3% by weight of lithium carbonate, and 0.1 to 3% by weight of organic acid based on the total weight. A method for manufacturing a low-carbon, chemical-resistant organic-inorganic composite polymer rigid tube, characterized in that.
상기 강성관을 성형하는 단계는 상기 성형 몰드에 상기 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트를 투입한 후 상기 성형 몰드를 회전시키는 원심 성형 방식으로 상기 강성관을 성형하고,
상기 강성관을 양생시키는 단계는 증기 양생 방식으로 상기 성형 몰드 내의 상기 강성관을 양생시키는 것을 특징으로 하는 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법.
According to paragraph 1,
In the step of forming the rigid pipe, the rigid pipe is formed by a centrifugal molding method in which the organic-inorganic composite polymer concrete is poured into the mold and then the mold is rotated,
The step of curing the rigid pipe is a low-carbon, chemical-resistant organic-inorganic composite polymer rigid pipe manufacturing method, characterized in that curing the rigid pipe in the forming mold using a steam curing method.
상기 유기 폴리머 혼화제는 SB 라텍스 폴리머, VAE 라텍스 폴리머, 아크릴 라텍스 폴리머, 폴리카복실산 폴리머 및 폴리우레탄 폴리머 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법.
According to paragraph 1,
The organic polymer admixture is a low-carbon, chemical-resistant organic-inorganic composite polymer rigid pipe manufacturing method, characterized in that it is composed of one or two or more of SB latex polymer, VAE latex polymer, acrylic latex polymer, polycarboxylic acid polymer, and polyurethane polymer. .
상기 유기 폴리머 혼화제는 그 전체 중량에 대하여 상기 SB 라텍스 폴리머 20~80중량% 및 상기 아크릴 라텍스 폴리머 20~80중량%를 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법.
According to clause 5,
The organic polymer admixture is a low-carbon, chemical-resistant organic-inorganic composite polymer rigid pipe manufacturing method, characterized in that it is composed of mixing 20 to 80% by weight of the SB latex polymer and 20 to 80% by weight of the acrylic latex polymer based on the total weight.
상기 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트를 성형 몰드에 투입하여 강성관을 성형하는 단계;
상기 성형 몰드 내에서 상기 강성관을 양생시키는 단계; 및
상기 강성관으로부터 상기 성형 몰드를 탈형하는 단계;
를 포함하고,
상기 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트는 무기 폴리머 결합재, 유기 폴리머 혼화제, 잔골재, 굵은골재 및 물을 배합하여 제공되며,
상기 무기 폴리머 결합재는 광물질 분말 및 수화촉진재 분말로 구성되고,
상기 광물질 분말은 고로슬래그 분말, 플라이애쉬, 천연포졸란 분말, 실리카흄, 메타카올린 분말 및 실리카 분말 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 구성되며,
상기 수화촉진재 분말은 칼슘설포알루미네이트 분말, 비정질 칼슘알루미네이트 분말, 무수석고 분말, 알칼리 분말, 소석회, 생석회, 과소생석회, 리튬카보네이트 및 유기산 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 구성되고,
상기 유기 폴리머 혼화제는 SB 라텍스 폴리머, VAE 라텍스 폴리머, 아크릴 라텍스 폴리머, 폴리카복실산 폴리머 및 폴리우레탄 폴리머 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 구성되며,
상기 유기 폴리머 혼화제는 아크릴산을 반응성 실란과 함께 수분산 조건에서 중합반응시키는 공정을 통해 유기-무기 하이브리드 폴리머 타입의 혼화제로 제공되는 것을 특징으로 하는 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법.
Mixing organic-inorganic composite polymer concrete;
Forming a rigid pipe by putting the organic-inorganic composite polymer concrete into a mold;
curing the rigid pipe in the forming mold; and
Demolding the forming mold from the rigid tube;
Including,
The organic-inorganic composite polymer concrete is provided by mixing an inorganic polymer binder, an organic polymer admixture, fine aggregate, coarse aggregate and water,
The inorganic polymer binder is composed of mineral powder and hydration accelerator powder,
The mineral powder is composed of any one or two or more of blast furnace slag powder, fly ash, natural pozzolan powder, silica fume, metakaolin powder, and silica powder,
The hydration accelerator powder is composed of any one or a mixture of two or more of calcium sulfoaluminate powder, amorphous calcium aluminate powder, anhydrous gypsum powder, alkali powder, slaked lime, quicklime, dehydrated lime, lithium carbonate, and organic acid,
The organic polymer admixture is composed of one or two or more of SB latex polymer, VAE latex polymer, acrylic latex polymer, polycarboxylic acid polymer, and polyurethane polymer,
The organic polymer admixture is provided as an organic-inorganic hybrid polymer type admixture through a process of polymerizing acrylic acid with reactive silane under water dispersion conditions. A method of manufacturing a low-carbon, chemical-resistant organic-inorganic composite polymer rigid pipe.
상기 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트는
그 전체 중량에 대하여 상기 무기 폴리머 결합재 10~30중량%, 상기 유기 폴리머 혼화제 0.1~5중량%, 상기 잔골재 10~50중량%, 상기 굵은골재 30~55중량% 및 상기 물 3~15중량%로 배합되는 것을 특징으로 하는 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법.
According to claim 1 or 7,
The organic-inorganic composite polymer concrete is
Based on the total weight, 10 to 30% by weight of the inorganic polymer binder, 0.1 to 5% by weight of the organic polymer admixture, 10 to 50% by weight of the fine aggregate, 30 to 55% by weight of the coarse aggregate, and 3 to 15% by weight of the water. A method of manufacturing a low-carbon, chemical-resistant organic-inorganic composite polymer rigid pipe, characterized in that the compound is mixed.
상기 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트는
상기 무기 폴리머 결합재에 대하여 포틀랜드 시멘트를 포함한 수경성 결합재를 상기 무기 폴리머 결합재의 50중량% 이하로 치환하여 배합되는 것을 특징으로 하는 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법.
According to paragraph 1,
The organic-inorganic composite polymer concrete is
A method of manufacturing a low-carbon, chemical-resistant organic-inorganic composite polymer rigid pipe, characterized in that the inorganic polymer binder is mixed with a hydraulic binder containing Portland cement in an amount of 50% by weight or less of the inorganic polymer binder.
무기 폴리머 결합재;
유기 폴리머 혼화제;
잔골재;
굵은골재; 및
물;
를 구성성분으로 포함하고,
상기 무기 폴리머 결합재는 그 전체 중량에 대하여 광물질 분말 60~95중량% 및 수화촉진재 분말 5~40중량%로 구성되며,
상기 광물질 분말은 그 전체 중량에 대하여 고로슬래그 분말 20~80중량% 및 플라이애쉬 20~80중량%를 혼합하여 구성되고,
상기 수화촉진재 분말은 그 전체 중량에 대하여 칼슘설포알루미네이트 분말 30~70중량%, 무수석고 분말 25~65중량%, 리튬카보네이트 0.1~3중량% 및 유기산 0.1~3중량%를 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물.An organic-inorganic composite polymer concrete composition used in the manufacture of rigid pipes, comprising:
inorganic polymer binder;
Organic polymer admixture;
fine aggregate;
coarse aggregate; and
water;
Contains as a component,
The inorganic polymer binder consists of 60 to 95% by weight of mineral powder and 5 to 40% by weight of hydration accelerator powder based on the total weight,
The mineral powder is composed of mixing 20 to 80% by weight of blast furnace slag powder and 20 to 80% by weight of fly ash based on the total weight,
The hydration accelerator powder is composed of mixing 30 to 70% by weight of calcium sulfoaluminate powder, 25 to 65% by weight of anhydrous gypsum powder, 0.1 to 3% by weight of lithium carbonate, and 0.1 to 3% by weight of organic acid based on the total weight. A low-carbon, chemical-resistant organic-inorganic composite polymer concrete composition, characterized in that.
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