KR19980018103A - 촉진제, 분무 물질 및 그를 사용한 분무 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 유효 성분으로써 칼슘 알루미네이트 유리 또는 칼슘 알루미노실리케이트 유리, 알루미늄 술페이트 및 포촐라나 물질을 함유하는 촉진제에 관한 것이다.

Description

촉진제, 분무 물질 및 그를 사용한 분무 방법
본 발명은 촉진제, 분무 물질 및 그를 사용한 분무 방법에 관한 것이다. 특히, 터널 또는 탄갱의 천장 또는 벽에 분무된 콘크리트의 급결성 및 접착성을 증진시키는 촉진제, 상기 촉진제를 함유하는 분무 물질, 및 상기 분무 물질을 이용하는 분무 방법에 관한 것이다.
본 발명의 목적에 있어서, 분무 콘크리트란 분무를 위한 시멘트 반죽, 모르타르 및 콘크리트를 나타내는 일반적인 용어이다.
지금까지는, 터널의 굴착중에, 용수로 인한 굴착된 표면의 하강 또는 붕괴를 막기위해서 분무 콘크리트가 라이닝을 위한 굴착된 표면에 분무되는 것이 보편적이었다.
터널 공사에 있어서, 일차 분무는 분무 콘크리트를 굴착 표면에 도포하므로써 수행되고, 이어서 이차 라이닝은 도포된 표면상에 콘크리트 벽을 형성하는 것으로 수행되는 것이 보편적이었다. 그러나, 단일 쉘 시스템이 널리 사용되는 것이 최근 흐름이며, 그로 인해 공사는 한번의 단일 분무에 의해서 완성된다.
분무 콘크리트를 위한 분무 방법은 일반적으로 건조 시스템 및 습식 시스템의 두가지 유형으로 분류된다.
건조 시스템 분무 방법은, 시멘트, 응집물 및 촉진제의 건조 혼합된 혼합물을 분무하기 직전에 압착 공기에 의해 운반하고, 물을 첨가 혼합한 다음, 노즐로 부터 처리될 표면으로 분무하는 방법이다. 습식 시스템 분무 방법은, 물로 혼련된 콘크리트를 운반하여, 운반중에, 촉진제를 첨가 혼합한 다음, 노즐로 부터 처리된 표면에 분무하는 방법이다.
분무를 위해 사용되는 촉진제로는, 칼슘 알루미네이트 및 알칼리금속 카보네이트 또는 알루미네이트를 함유하는 조성물, 하소된 알루나이트, 석회 또는 알칼리금속 카보네이트를 함유하는 조성물, 또는 알칼리금속 카보네이트, 히드록시드, 실리케이트 및 알루미네이트를 함유하는 조성물이 제안되었다 (예를 들어, JP-B-56-27457 또는 JP-A-60-260452). 상기 촉진제는 통상적으로 수산화물, 탄산염, 규산염 또는 알루미산염의 형태인 나트륨 또는 칼륨과 같은, 강한 알칼리성을 나타내는 알칼리금속 성분을 함유하므로써, 급결성을 달성한다.
상기 알칼리금속 성분은 강한 알칼리성이고, 분무 콘크리트에 혼합되는 경우, 사용된 응집물의 형태에 따라서 알칼리-응집 반응을 유발할 수 있다. 그러므로, 이는 콘크리트 구조에 역효과를 나타내기 쉬운 문제를 갖는다.
또한, 상기 강 알칼리성 물질은 물에 용해가능하고, 작업자의 피부에 직접 접촉하는 경우, 피부에 심각한 상처를 유발하므로, 굴착 장소에서의 작업 환경은 실질적으로 악화될 것이다. 더우기, 토양수에 용해되기 쉬우므로, 주변 지역의 환경 오염을 유발하는 문제가 있어왔다.
상기 문제를 해결하기 위해서, 칼슘 알루미네이트, 칼슘 술포알루미네이트 및 염기성 알루미늄염을 함유하는 경화 촉진제가 실질적으로 거의 알칼리금속 성분을 함유하지 않는 분무용 촉진제로서 제안되었다 (JP-A-8-48553).
그러나, 상기 촉진제는 급결성이 부적절하고, 분무된 콘크리트중 되튀는 것이 상당하여, 따라서 재료의 손실이 상당하고, 먼지가 형성되기 쉽다는 문제를 갖는다.
본 발명자들은 상기 문제들을 해결하기 위해 폭 넓은 연구를 수행하였고, 결과로써, 임의 특정 촉진제를 사용하므로써, 작업 환경 또는 주변 환경을 악화시키기 않으면서 탁월한 급결성을 제공하는 분무 콘크리트를 수득하는 것이 가능하다. 본 발명은 상기 발견을 근거로 하여 달성되었다.
즉, 본 발명은 유효 성분으로써 칼슘 알루미네이트 유리 또는 칼슘 알루미노실리케이트 유리, 알루미늄 술페이트 및 포촐라나 물질을 함유하는 촉진제, 상기 촉진제는 포촐라나 물질이 실리카 증기, 메타-카올린, 용광로 슬랙 및 분진으로 구성된 군으로 부터 선택된 하나 이상의 구성원이고, 유효성분으로써 시멘트 및 상기 촉진제를 함유하는 분무 물질, 유효성분으로써 상기 분무 물질을 함유하는 분무 콘크리트, 및 상기 분무 콘크리트를 분무하는 분무 방법을 제공한다.
이제, 본 발명은 바람직한 구현예를 참고로 하여 상세하게 기재될 것이다.
본 발명의 촉진제는 유효성분으로써 칼슘 알루미네이트 유리 또는 칼슘 알루미노실리케이트 유리, 알루미늄 술페이트 및 포촐라나 물질을 함유한다.
본 발명에서 사용되는 칼슘 알루미네이트 유리 (이후, CA 유리로 칭함) 는, 급결성을 부여하기 위해 필수적으로, 통상적으로 CaO 물질 및 Al2O3물질을 혼합하여, 고온, 예를 들어, 1,200 ∼ 1,700 ℃ 에서 혼합물을 예를 들어, 전기로에 의해 가열하므로써, 예를 들어, 3CaO·Al2O3, 12CaO·7Al2O3또는 CaO·Al2O3로 나타내는 칼슘 알루미네이트 미네랄의 용융물을 형성하고, 용융물을 유리화작용을 위해 급냉시키므로써 제조된다.
본 발명에서 사용되는 칼슘 알루미노실리케이트 유리 (이후, CAS 유리로 칭함) 는 통상적으로 CaO 물질, Al2O3물질 및 SiO2물질 등을 혼합하여 칼슘 알루미노실리케이트 미네랄의 용융물을 형성하고 용융물을 유리화작용을 위해 급냉하므로써 제조되는 것이다. CAS 유리가 급결성에 있어서 우수하므로, CA 유리 보다는 CAS 유리를 사용하는 것이 바람직하다.
칼슘 알루미네이트 또는 칼슘 알루미노실리케이트 미네랄의 용융물의 급냉 방법으로써는, 예를 들어, 용융물을 냉각시키기 위해서 고압 공기로 발포하는 고압 공기법이 언급될 수 있다.
CaO 물질은, 예를 들어, 생석회, 분말석회, 석회석 또는 탄산칼슘일 수 있다. Al2O3물질은, 예를 들어, 산화알루미늄, 보크사이트, 디아스포르, 장석 또는 점토일 수 있다. SiO2물질은, 예를 들어, 실리카 모래, 점토, 규조토 또는 산화규소일 수 있다. 탄산칼슘, 산화알루미늄 또는 산화규소를 사용하는 것이 바람직하고, 이는 실질적으로 알칼리금속 성분을 함유하지 않는다.
CA 유리중 CaO 성분은 바람직하게는 35 ∼ 55 중량 % 이다. CaO 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우, 적절한 급결성이 때때로 수득되지 않을 수 있다.
CAS 유리의 조성물은 바람직하게는 40 ∼ 50 중량 % 의 CaO, 40 ∼ 50 중량 % 의 Al2O3및 10 ∼ 20 중량 % 의 SiO2를 함유한다. CaO 또는 Al2O3가 상기 범위를 벗어나는 경우, 적절한 급결성이 때때로 수득되지 않을 수 있다. SiO2가 10 중량 % 미만인 경우, 높은 강도가 오랜 시간 유지될 수 없고, 20 중량 % 를 초과하는 경우, 초기 강도가 때때로 낮아질 수 있다.
본 발명의 목적을 위해서, 유리는 유리 분야에서 통상적으로 사용되는 유리 전이 온도를 갖는 것 을 의미한다. CA 유리 또는 CAS 유리는 전적으로 유리일 필요는 없고 60 % 이상의 유리화 작용비를 갖는 것일 수 있다. 유리화 작용비가 60 % 미만인 경우, 적절한 급결성이 때때로 수득되지 않을 수 있다.
유리화 작용비는, 1,000 ℃ 에서 2 시간 동안 시료를 가열한 다음, 점차적으로 그것을 5 ℃/분의 냉각속도로 냉각하므로써 결정될 수 있고, 그러므로써 결정 미네랄의 주요 피크의 면적 S0는 파워 X-선 회절법으로 수득되고, 유리화 작용비는 유리화 작용비 = (1-S/S0)×100 의 식을 사용하여 상기 S0및 결정의 주요 피크 면적 S 로 부터 수득된다.
본 발명의 CA 유리 또는 CAS 유리의 입자 크기는 특히 제한되지 않지만, 바람직하게는 3,000 ∼ 9,000 cm2/g 의 블라인값을 갖는 수준이다. 블라인값이 3,000 cm2/g 미만인 경우, 적절한 가속성이 때때로 수득되지 않을 수 있고, 9,000 cm2/g 을 초과한다해도, 더 이상의 효과는 기대될 수 없다.
본 발명에서 사용되는 알루미늄 술페이트는, 급결성을 증진시키기 위해서 필수적이고, 시판되는 알루미늄 술페이트는 통상적으로 함유되는 불순물에 의해 영향을 받지 않고 상기 목적을 위해 사용될 수 있다. 알루미늄 술페이트는 무수염의 형태 또는 결정화의 물을 함유하는 형태로 이용되고, 상기 형태중 어느 하나가 그 자체로써 사용될 수 있다. 결정화의 물의 정도에 의해서 국한되지 않는다.
알루미늄 술페이트의 입자 크기는 특히 제한되지 않지만, 바람직하게는 3,000 ∼ 9,000 cm2/g 의 블라인값을 갖는 수준이다. 블라인값이 3,000 cm2/g 미만인 경우, 적절한 급결성이 때때로 수득되지 않을 수 있고, 9,000 cm2/g 을 초과하는 경우, 아무런 효과도 기대될 수 없다.
알루미늄 술페이트의 양은 바람직하게는 CA 유리 100 중량부당, 20 ∼ 50 중량부, 보다 바람직하게는 30 ∼ 40 중량부이다. 양이 상기 범위를 벗어나는 경우, 적절한 급결성이 때때로 수득되지 않을 수 있다.
본 발명에서 사용되는 포촐라나 물질은 반응성 규산을 함유하는 물질로, 이는 수산화칼슘과의 반응에 따라서 경화된다. 예를 들어, 이는 실리카 증기, 메타-카올린, 용광로 슬랙 또는 분진과 같은 인공 물질, 또는 규조토 또는 화산재와 같은 천연물질일 수 있다. 본 발명에 있어서, 급결성을 증진시키고 분무 콘크리트의 되튐을 감소시키기 위한 관점에서 실리카 증기, 메타-카올린, 용광로 슬랙 및 분진으로 구성된 군으로 부터 선택된 하나 이상의 포촐라나 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 실리카 증기는 소위 실리카 플라워, 실리카 먼지 또는 미세실리카이고, 이는 각종 물질을 위한 출발물질로써 유용한 금속 규소의 제조중에 형성되는 공업적 부생성물, 또는 합금 성분을 강철에 첨가하는데 사용되거나, 또는 강철 제조를 위한 산 제거제 또는 탈황제로써 사용되는 페로규소와 같은 페로 합금이다.
페로규소 또는 금속 규소는, 출발물질로서, 규소 또는 고순도 석영, 스크랩 철 및 카본 또는 석탄과 같은 환원제를 사용하여, 상기 물질을 전기로에 의해 2,000 ℃ 에 가까운 고온으로 가열하므로써 생성된다. 생성중에, 중간 생성물로써 형성된 산화규소는 유리화되고, 그의 일부는 공기중에 산란되고, 배기구에서 산화되어 SiO2의 형태로 집진기에서 회수된다. 상기 SiO2는 구형의 초미립자인 실리카 증기이다.
실리카 증기의 화학적 조성은 사용된 물질, 생성 방법 또는 주요 생성물의 형태에 따라서 다양하다. 그러나, 주요 성분은 무정형 SiO2이고, SiO2함량은 바람직하게는 80 중량 % 이상이다.
비중은 대체적으로 2.1 ∼ 2.2 이고, 벌크 밀도는 250 ∼ 300 kg/m3이고, 동력 정도는 15,000 ∼ 25,000 m2/kg 의 BET 비표면적 정도이고, 평균 입자 크기는 0.1 ∼ 0.2 μm 정도이다.
실리카 증기의 양은 CA 유리 100 중량부당, 바람직하게는 50 ∼ 200 중량부, 보다 바람직하게는 100 ∼ 150 중량부이다. 양이 상기 범위를 벗어나면, 적절한 급결성이 때때로 수득되지 않을 수 있다.
본 발명에서 사용된 메타-카올린은 500 ∼ 600 ℃ 의 온도에서 카올리나이트를 하소시키므로써 수득되고, 그러므로써 주요 성분 SiO2및 Al2O3는 무정형으로 제조된다.
메타-카올린의 입자 크기는 바람직하게는 4,000 cm2/g 이상, 보다 바람직하게는 6,000 cm2/g 이상의 블라인값 정도이다. 블라인값이 4,000 cm2/g 미만인 경우, 적절한 급결성이 때때로 수득되지 않을 수 있다.
본 발명에서 사용된 용광로 슬랙은, 공기 또는 물로 급냉시켜 수득된 유리화된 생성물을 분쇄하거나 또는 분쇄 분류하여 수득된 알루미노실리케이트로 주로 구성된 미세 분말이고, 용융 슬랙은 용광로에 이해 철 노로 부터 피그 철의 생성중에 부생성물로써 생성된다.
용광로 슬랙은 CaO, SiO2, Al2O3및 MgO 를 함유하고, 바람직하게는 CaO/SiO2의 비 = 1.15 ∼ 1.25, (CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) 의 비 = 0.90 ∼ 1.05 이고, Al2O3는 15 중량 % 미만이고, MgO 는 5 중량 % 미만이다.
용광로 슬랙의 입자 크기는 바람직하게는 4,000 cm2/g 이상, 보다 바람직하게는 6,000 cm2/g 이상의 블라인값 정도이다. 블라인값이 4,000 cm2/g 미만인 경우, 적절한 급결성이 때때로 수득되지 않을 수 있다.
용광로 슬랙의 양은, CA 유리의 100 중량부당, 바람직하게는 50 ∼ 200 중량부, 보다 바람직하게는 100 ∼ 150 중량부이다. 양이 상기 범위를 벗어나는 경우, 적절한 급결성이 때때로 수득되지 않을 수 있다.
본 발명에서 사용된 분진은, 예를 들어, 전기 집진기로 수합하므로써 수득되는 것이고, 구형 생성물은 미세 카본 분말의 연소중에, 용융 재를 냉각시키므로써 형성되고, 이는 60 중량 % 이상의 SiO2를 함유하고 Al2O3, Fe2O3및 카본을 함유할 수 있다.
분진의 입자 크기는 바람직하게는 3,000 ∼ 6,000 cm2/g 의 블라인값 정도이다. 블라인값이 3,000 cm2/g 미만인 경우, 적절한 급결성이 때때로 수득되지 않을 수 있고, 6,000 cm2/g 을 초과하는 경우, 경우에 따라 더 이상의 영향이 기대되지 않을 수 있다.
분진의 양은, CA 유리의 100 중량부당, 바람직하게는 50 ∼ 200 중량부, 보다 바람직하게는 100 ∼ 150 중량부이다. 양이 상기 범위를 벗어나면, 적절한 급결성이 때때로 수득되지 않을 수 있다.
촉진제에 있어서 알칼리금속의 총량은 바람직하게는 산화나트륨 (Na2O) 만큼 하소된 0.75 중량 % 이하이다. 총량이 0.75 중량 % 를 초과하는 경우, 알칼리-응집 반응이 발생할 것이고, 이는 콘크리트 구조에 역영향을 줄 수 있다. 촉진제의 입자 크기는, 특정 목적 또는 사용 방법에 의존하기 때문에, 특히 국한되지 않지만, 이는 바람직하게는 3,000 ∼ 9,000 cm2/g 의 블라인값 정도이다. 블라인값이 3,000 cm2/g 미만인 경우, 급결성이 낮아지는 경향이 있고, 9,000 cm2/g 을 초과하는 경우, 더이상의 영향은 기대되지 않는다.
촉진제의 양은, 시멘트 및 촉진제로 구성된 분무 물질의 100 중량부당, 바람직하게는 5 ∼ 20 중량부, 보다 바람직하게는 8 ∼ 15 중량부이다. 양이 상기 범위를 벗어나는 경우, 적절한 급결성이 때때로 수득되지 않을 수 있다.
여기에서, 시멘트는 특히 국한되지 않으며, 예를 들어, 보통, 높은 초기 강도 및 아주 높은 초기 강도의 포트랜드 시멘트와 같은 각종 포트랜드 시멘트일 수 있다.
더우기, 경화 조정제, AE 제제, 물-환원제, AE 물-환원제, 유동화제, 점증제, 보수제, 방수제, 발포제, 기포제, 메틸셀룰로스와 같은 수중 비분리 부가혼합물, 항-동결제, 방청제, 착색제 (안료), 수산화칼슘과 같은 칼슘 화합물, 중합체 유액 (라텍스), 유리섬유, 카본섬유 및 강철섬유와 같은 섬유 물질, 및 규소모래, 천연모래 및 자갈과 같은 응집물로 부터 선택된 하나 이상의 첨가물을, 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위내에서, 촉진제 또는 분무 물질에 혼합시키는 것이 가능하다.
본 발명의 촉진제 또는 분무 물질을 제조하기 위해서, 경사 배럴 혼합기, 옴니 혼합기, 트윈-실린더 혼합기, 헨쉘 (Henshel) 혼합기 또는 너터 (Naughter) 혼합기와 같은 통상적인 혼합 및 교반 기구가 사용될 수 있다.
혼합은, 각각의 물질이 적용시 혼합되거나, 상기 물질중 일부 또는 전부가 미리 혼합될 수 있는 방법으로 수행될 수 있다.
더우기, 에이징 방법은 특히 국한되지 않으며, 통상적으로 사용되는 에이징 방법이 사용될 수 있다.
본 발명의 분무 물질의 분무 작동을 위해서, 건조 분무 방법 또는 습식 분무 방법중 어느 하나가 사용될 수 있다.
예를 들어, 분무시, 최대 입자 직경이 10 mm 인 거친 응집물을 사용하여, 콘크리트는 배합되어 물/(시멘트+촉진제) 비가 45 % 이고 미세 응집물 비가 60 % 일 수 있다.
더우기, 습식 분무 방법으로써, 분무방법은, 예를 들어, 물, 시멘트, 거친 응집물 및 미세 응집물을 혼합기로 혼합시켜 콘크리트를 수득한 다음, 이를 10 ∼ 20 m3/시간 의 속도로 공기압하에서 콘크리트를 운반할 수 있는 분무 기계를 이용하여 압력하에 운반하고, 촉진제는 압착기로 가압하에 별도로 운반하고 분무 기계의 노즐 주변에서 콘크리트와 혼합한 다음 분무하는 것으로 언급될 수 있다.
이제, 본 발명은 실시예를 참고로 하여 보다 상세하게 기재될 것이다. 그러나, 이는 본 발명이 이러한 구체적인 실시예에 의해서 국한되지 않는 것으로 이해되어야 한다.
[실시예 1]
CaO 물질 및 Al2O3물질, CaO 물질, Al2O3물질 및 SiO2물질을 혼합하여 1,600 ℃ 의 전기노에서 혼합 용융시킨다. 그리하여 수득된 용융물을 고압 공기법으로 급냉시킨 다음, 분쇄하여 표 1 에 나타낸 바와 같이 5,000 ± 200 cm2/g 의 블라인값을 갖는 CA 유리 및 CAS 유리를 수득한다.
100 중량부의 제조된 CA 유리, 35 중량부의 알루미늄 술페이트 α 및 125 중량부의 포촐라나 물질① 을 혼합하여 촉진제를 수득한다. 상기 촉진제에서 알칼리금속 성분을 분석한다. 결과를 표 2 에 나타낸다.
상기 촉진제를 시멘트와 혼합하여 분무 물질을 수득하므로써, 촉진제의 양은 시멘트 A 및 촉진제로 이루어진 분무 물질의 100 중량부중 10 중량부이다.
700 g 의 수득된 분무 물질 및 2,100 g 의 미세 응집물을 배합하여 작은 크기 테이블 톱 타입 모르타르 혼합기를 이용하여 저속으로 30 초간 건조-혼합시킨다. 이어서, 350 g 의 물을 거기에 첨가하고, 혼합물을 고속으로 10 초간 혼련하여 시멘트 모르타르를 수득하고, 이에 따라서 시멘트 모르타르의 경화성은 프록터 침입 저항에 의해서 평가된다. 결과를 표 2 에 나타낸다.
비교할 목적으로, 실험을 본 발명의 촉진제 대신에 시판되는 촉진제를 사용하여 상기와 동일한 방법으로 수행한다. 결과를 또한 표 2 에 나타낸다.
사용된 물질
CaO 물질 : 탄산칼슘, 시판되는 상품
Al2O3물질 : 산화알루미늄, 시판되는 상품
SiO2물질 : 산화규소, 시판되는 상품
알루미늄 술페이트 α : 무수물, Na2O eq. 0.04 중량 %
포촐라나 물질① : 실리카 증기, 페로규소 생성의 부생성물,
비중 2.20, 비표면적 : 21.9 m/g, NaO eq. 1.4 중량 %.
시판되는 촉진제 : 주요 성분 : 칼슘 알루미네이트, Na2O eq. 15.8 중량 %
시멘트 A : 보통 포트랜드 시멘트, 블라인 수치 : 3,300 cm2/g,
Na2O eq. 0.48 중량 %
미세 응집물 : 강모래 (히메가와 사제, 니이가따껭, 일본), 비중: 2.62
물 : 수돗물
측정 방법
알칼리금속 : 원자 흡수 분광계에 의해 측정. 나트륨 이외의 알칼리금속 성분은 또한 Na2O 로써 계산되고, 알칼리금속 성분의 총량은 Na2O eq.로 나타낸다.
프록터 침입 저항 : 혼합물을 20 ℃ 의 일정 온도 쳄버내에서 혼련한 다음, 제형작업중에 두 층으로 즉시 나뉘고, 밀막대로 모르타르를 밀면서 재빨리 포장하고, 그에 따라서 프록서 침입 저항은 물이 도입된 후 매 예정된 기간마다 ASTM C 403-65 T 에 따른 1/40 in2의 바늘귀 면적을 갖는 바늘에 의해서 측정된다.
[표 1]
CA 유리 및CAS 유리 표시 CaO(중량 %) Al2O3(중량 %) SiO2(중량 %) 유리화 작용비(%)
a 35 65 0 61
b 45 55 0 95
c 55 45 0 91
d 48 52 0 0
e 62 38 0 0
f 60 35 5 65
g 60 30 10 75
h 50 45 5 91
i 50 40 10 92
j 50 30 20 95
k 45 45 10 95
l 45 40 15 97
m 40 55 5 92
n 40 50 10 93
o 40 45 15 96
p 40 40 20 96
q 40 30 30 96
r 30 60 10 68
s 30 50 20 75
t 30 40 30 73
[표 2]
시험번호 CA 유리및 CAS 유리 Na2O eq.(중량 %) 프록터 침입 저항(psi) 주
1 분 2 분 3 분 5 분 10 분
1-1 *1 1.10 240 400 600 1120 1600 비교
1-2 a 0.69 1000 2200 3100 4200 - 본 발명
1-3 b 0.69 1500 2600 3300 4200 - 본 발명
1-4 c 0.69 1200 2100 2800 4000 - 본 발명
1-5 d 0.69 600 1100 2000 3300 3800 비교
1-6 e 0.69 500 800 1400 2400 3600 비교
1-7 f 0.69 1500 2300 2900 4000 - 본 발명
1-8 g 0.69 1200 2000 3200 4300 - 본 발명
1-9 h 0.69 1000 1800 2400 4100 - 본 발명
1-10 i 0.69 1500 2400 4000 - - 본 발명
1-11 j 0.69 900 1300 2600 4000 - 본 발명
1-12 k 0.69 800 1500 2800 4100 - 본 발명
1-13 l 0.69 1800 2500 4600 - - 본 발명
1-14 m 0.69 1100 1700 3000 4000 - 본 발명
1-15 n 0.69 1600 2400 4400 - - 본 발명
1-16 o 0.69 900 1600 2900 4200 - 본 발명
1-17 p 0.69 1700 2800 4700 - - 본 발명
1-18 q 0.69 1300 1900 2500 4500 - 본 발명
1-19 r 0.69 1200 2200 3400 4600 - 본 발명
1-20 s 0.69 1200 1800 2300 4000 - 본 발명
1-21 t 0.69 1000 2400 3000 4100 - 본 발명
1-22 *2 15.8 680 880 1520 2100 4600 비교
*1 은 CA 유리 용 컬럼에 있어서, 시험 번호 1-1 에서, CA 유리가 사용되지 않았다는 것을 나타낸다.*2 는 시험 번호 1-24 에서, 시판되는 가속화제가 사용된다는 것을 나타낸다. 프록터 침입 저항에 대한 표시 - 는 측정하지 않았다는 것을 나타낸다.
[실시예 2]
촉진제는 100 중량부의 제조된 CA 유리, 35 중량부의 알루미늄 술페이트 α 및 125 중량부의 포촐라나 물질②를 혼합하므로써 제조되고, 상기 촉진제중 알칼리금속 성분을 분석한다. 결과를 표 3 에 나타낸다.
상기 촉진제를 시멘트와 혼합하여 분무 물질을 수득하고, 그에 의해 촉진제의 양은 시멘트 A 및 촉진제로 이루어진 분무 물질의 100 중량부중 10 중량부이다.
700 g 의 수득된 분무 물질, 2,100 g 의 미세 응집물을 배합하여 작은 크기 테이블 톱 형태 모르타르 혼합기를 이용하여 저속으로 30 초간 건조 혼합시킨다. 이어서, 280 g 의 물을 거기에 첨가하고, 혼합물을 고속으로 10 초간 혼련시켜 시멘트 모르타르를 수득하고, 그에 따라서 시멘트 모르타르의 경화성을 프록터 침입 저항에 의해 측정된다. 결과를 또한 표 3 에 나타낸다.
사용된 물질
포촐라나 물질 ②: 용광로 슬랙, 블라인 수치: 8,000 cm2/g,
NaO eq. 0.55 중량 %
[표 3]
시험번호 CA 유리및 CAS 유리 Na2O eq.(중량 %) 프록터 침입 저항(psi) 주
1 분 2 분 3 분 5 분 10 분
2-1 *1 0.44 260 450 700 1300 1800 비교
2-2 a 0.29 1100 2400 3400 4600 - 본 발명
2-3 b 0.29 1700 2900 3600 4600 - 본 발명
2-4 c 0.29 1400 2300 3100 4400 - 본 발명
2-5 d 0.29 700 1300 2200 3700 3900 비교
2-6 e 0.29 600 900 1600 2700 3800 비교
2-7 f 0.29 1700 2600 3200 4400 - 본 발명
2-8 g 0.29 1400 2200 3600 4700 - 본 발명
2-9 h 0.29 1100 2000 2600 4300 - 본 발명
2-10 i 0.29 1700 2700 4400 - - 본 발명
2-11 j 0.29 1100 1500 2900 4400 - 본 발명
2-12 k 0.29 1000 2300 4000 - - 본 발명
2-13 l 0.29 1900 2800 4700 - - 본 발명
2-14 m 0.29 1300 1900 3300 4400 - 본 발명
2-15 n 0.29 1800 2700 4500 - - 본 발명
2-16 o 0.29 1100 2400 4100 - - 본 발명
2-17 p 0.29 1900 3000 4700 - - 본 발명
2-18 q 0.29 1500 2100 2800 4700 - 본 발명
2-19 r 0.29 1400 2600 3700 4800 - 본 발명
2-20 s 0.29 1400 2000 2500 4400 - 본 발명
2-21 t 0.29 1100 2600 3300 4500 - 본 발명
*1 은 CA 유리 용 컬럼에 있어서, 시험 번호 2-1 에서, CA 유리가 사용되지 않았다는 것을 나타낸다. 프록터 침입 저항에 대한 표시 - 는 측정하지 않았다는 것을 나타낸다.
[실시예 3]
표 4 에 나타난 바와 같이 100 중량부의 CA 유리, 표 4 에 나타난 바와 같이 알루미늄 술페이트 α 및 125 중량부의 포촐라나 물질①이 사용되는 것을 제외하고, 실험은 실시예 1 과 동일한 방법으로 수행된다. 결과를 또한 표 4 에 나타낸다.
[표 4]
시험번호 CA 유리및 CAS 유리 알루미늄술페이트 Na2O eq.(중량 %) 프록터 침입 저항(psi) 주
1 분 2 분 3 분 5 분 10 분
3-1 b 0 0.80 120 280 640 1400 2700 비교
3-2 b 20 0.73 900 2000 2700 3100 4700 본 발명
3-3 b 30 0.71 1200 1800 2900 4100 - 본 발명
1-3 b 35 0.69 1500 2600 3300 4200 - 본 발명
3-4 b 40 0.68 1200 2000 3000 4400 - 본 발명
3-5 b 50 0.66 1100 1800 2400 3400 4000 본 발명
3-6 n 0 0.80 400 600 1200 2200 3400 비교
3-7 n 20 0.73 1000 2400 3100 4200 - 본 발명
3-8 n 30 0.71 1200 2500 3400 4600 - 본 발명
1-13 n 35 0.69 1800 2500 4600 - - 본 발명
3-9 n 40 0.68 1800 2700 4300 - - 본 발명
3-10 n 50 0.66 1600 2200 3600 4500 - 본 발명
알루미늄 술페이트 는 CA 유리 100 중량부당 중량부를 나타낸다. 프록터 침입 저항에 대한 표시 - 는 측정하지 않았다는 것을 나타낸다.
[실시예 4]
100 중량부의 CA 유리 n, 표 5 에 나타낸 바와 같이 알루미늄 술페이트 α 및 125 중량부의 포촐라나 물질②가 사용되는 것을 제외하고, 실험은 실시예 2 와 동일한 방법으로 수행된다. 결과를 표 5 에 나타낸다.
시험번호 알루미늄술페이트 Na2O eq.(중량 %) 프록터 침입 저항(psi) 주
1 분 2 분 3 분 5 분 10 분
4-1 0 0.32 130 320 720 1600 3700 비교
4-2 20 0.30 1000 2100 3200 4600 - 본 발명
4-3 30 0.29 1200 2500 4200 - - 본 발명
2-13 35 0.29 1900 2800 4700 - - 본 발명
4-4 40 0.28 1600 2600 4800 - - 본 발명
4-5 50 0.27 1300 2100 3000 4400 - 본 발명
알루미늄 술페이트 는 CA 유리 100 중량부당 중량부를 나타낸다. 프록터 침입 저항에 대한 표시 - 는 측정하지 않았다는 것을 나타낸다.
[실시예 5]
표 6 에서 나타낸 바와 같이 100 중량부의 CA 유리, 35 중량부의 알루미늄 술페이트 α 및 표 6 에서 나타낸 바와 같이 125 중량부의 포촐라나 물질이 사용되는 것을 제외하고, 실험은 실시예 1 과 동일한 방법으로 수행된다. 결과를 표 6 에 나타낸다.
사용된 물질
포촐라나 물질③ : 메타-카올린, 평균 입자 크기: 3.2 μm,
Na2O eq. 0.30 중량 %
포촐라나 물질④ : 용광로 슬랙, 블라인 수치 : 6,000 cm2/g,
Na2O eq. 0.51 중량 %
포촐라나 물질⑤ : 용광로 슬랙, 블라인 수치 : 4,000 cm2/g,
Na2O eq. 0.50 중량 %
포촐라나 물질⑥ : 분진, 블라인 수치 : 4,000 cm2/g,
Na2O eq. 1.40 중량 %
[표 6]
시험번호 CA 유리및 CAS 유리 포촐라나물질 Na2O eq.(중량 %) 프록터 침입 저항(psi)
1 분 2 분 3 분 5 분 10 분
1-3 b ① 0.69 1500 2600 3300 4200 -
5-1 b ③ 0.16 600 1600 2900 4000 -
5-2 b ② 0.29 600 1200 2600 3500 4500
5-3 b ④ 0.26 500 1000 2200 3000 4100
5-4 b ⑤ 0.29 500 1300 2300 3100 4000
5-5 b ⑥ 0.70 500 1000 2400 3000 4000
1-13 n ① 0.69 1800 2500 4600 - -
5-6 n ③ 0.16 1000 2000 4100 - -
5-7 n ② 0.29 800 1500 2500 4800 -
5-8 n ④ 0.26 600 1200 2700 4200 -
5-9 n ⑤ 0.29 600 1000 2500 4400 -
5-10 n ⑥ 0.70 500 1100 2700 4000 -
프록터 침입 저항에 대한 표시 - 는 측정하지 않았다는 것을 나타낸다.
[실시예 6]
표 7 에서 나타낸 바와 같이 100 중량부의 CA 유리, 35 중량부의 알루미늄 술페이트 α 및 표 7 에서 나타낸 바와 같이 125 중량부의 포촐라나 물질이 사용되는 것을 제외하고, 실험은 실시예 2 와 동일한 방법으로 수행된다. 결과를 또한 표 7 에 나타낸다.
사용된 물질
알루미늄 술페이트 β : 14 ∼ 18 수화물, 일급 시약, Na2O eq. 0.04 중량%
[표 7]
시험번호 CA 유리및 CAS 유리 포촐라나물질 Na2O eq.(중량 %) 프록터 침입 저항(psi)
1 분 2 분 3 분 5 분 10 분
6-1 b ① 0.69 1400 1900 2300 4300 -
6-2 b ③ 0.16 900 1600 2500 4200 -
6-3 b ② 0.29 700 1200 2200 3300 4300
6-4 b ④ 0.26 600 1300 2000 2900 4200
6-5 b ⑤ 0.29 600 1000 2400 3100 4000
6-6 b ⑥ 0.70 500 1200 2200 3000 4000
6-7 n ① 0.69 1700 2300 3500 4400 -
6-8 n ③ 0.16 1200 2000 3400 4200 -
6-9 n ② 0.29 1000 1700 2600 4000 -
6-10 n ④ 0.26 900 1900 3000 4100 -
6-11 n ⑤ 0.29 800 1700 2900 4000 -
6-12 n ⑥ 0.70 600 1100 2500 4000 -
프록터 침입 저항을 위한 표시 - 는 측정하지 않았다는 것을 나타낸다.
[실시예 7]
표 8 에서 나타낸 바와 같이 100 중량부의 CA 유리, 35 중량부의 알루미늄 술페이트 α 및 표 8 에서 나타낸 바와 같이 포촐라나 물질①이 사용되는 것을 제외하고, 실험은 실시예 1 과 동일한 방법으로 수행된다. 결과를 또한 표 8 에 나타낸다.
[표 8]
시험번호 CA 유리및 CAS 유리 포촐라나물질 Na2O eq.(중량 %) 프록터 침입 저항(psi) 주
1 분 2 분 3 분 5 분 10 분
7-1 b 0 0.04 200 280 520 840 1100 비교
7-2 b 50 0.41 1200 1500 2400 3000 4300 본 발명
7-3 b 100 0.62 1500 2100 3200 4000 - 본 발명
1-3 b 125 0.69 1500 2600 3300 4200 - 본 발명
7-4 b 150 0.76 1200 2200 3400 4000 - 본 발명
7-5 b 200 0.85 1000 1900 2400 26900 4000 본 발명
7-6 n 0 0.04 300 500 1000 1900 2700 비교
7-7 n 50 0.18 1500 2400 2900 4000 - 본 발명
7-8 n 100 0.26 1500 2500 3300 4200 - 본 발명
1-13 n 125 0.29 1800 2500 4600 - - 본 발명
7-9 n 150 0.31 1600 2400 4200 - - 본 발명
7-10 n 200 0.34 1300 2300 3400 4500 - 본 발명
포촐라나 물질 은 CA 유리 100 중량부당 중량부를 나타낸다. 프록터 침입 저항에 대한 표시 - 는 측정하지 않았다는 것을 나타낸다.
[실시예 8]
100 중량부의 CA 유리 n, 35 중량부의 알루미늄 술페이트 α 및 표 9 에서 나타낸 바와 같이 포촐라나 물질②이 사용되는 것을 제외하고, 실시예 2 와 동일한 방법으로 실험을 수행한다. 결과를 표 9 에 나타낸다.
시험번호 포촐라나물질 Na2O eq.(중량 %) 프록터 침입 저항(psi) 주
1 분 2 분 3 분 5 분 10 분
8-1 0 0.04 220 420 720 940 2000 비교
8-2 50 0.18 1400 2300 3700 4500 - 본 발명
8-3 100 0.26 1900 2700 4400 - - 본 발명
2-13 125 0.29 1900 2800 4700 - - 본 발명
8-4 150 0.31 1700 2700 4500 - - 본 발명
8-5 200 0.34 1200 2100 3400 4400 - 본 발명
포촐라나 물질 은 CA 유리 100 중량부당 중량부를 나타낸다. 프록터 침입 저항에 대한 표시 - 는 측정하지 않았다는 것을 나타낸다.
[실시예 9]
촉진제는, 100 중량부의 CA 유리 b, 35 중량부의 알루미늄 술페이트 α 및 125 중량부의 포촐라나 물질①을 사용하여 실시예 1 과 동일한 방법으로 제조된다. 촉진제중 Na2O eq. 는 0.69 중량 % 이다.
표 10 에서 나타낸 바와 같이 상기 촉진제 및 시멘트가 사용되는 것을 제외하고, 실험은 실시예 1 과 동일한 방법으로 수행된다. 결과를 표 10 에 나타낸다.
사용된 물질
시멘트 B : 중간 열 포트랜드 시멘트, 블라인 수치: 3,100 cm2/g,
Na2O eq. : 0.46 중량 %
시멘트 C : 높은 초기 강도 포트랜드 시멘트, 블라인 수치: 4,400 cm2/g,
Na2O eq. : 0.43 중량 %
[표 10]
시험번호 시멘트 프록터 침입 저항(psi)
1 분 2 분 3 분 5 분 10 분
1-3 A 1500 2600 3300 4200 -
9-1 B 1600 2500 3000 3800 4900
9-2 C 1300 2000 2300 3200 4200
프록터 침입 저항에 대한 표시 - 는 측정하지 않았다는 것을 나타낸다.
[실시예 10]
촉진제는, 100 중량부의 CA 유리 n, 35 중량부의 알루미늄 술페이트 및 125 중량부의 포촐라나 물질②를 사용하여 실시예 2 와 동일한 방법으로 제조된다. 촉진제중 Na2O eq. 는 0.69 중량 % 이다.
표 11 에서 나타낸 바와 같이 상기 촉진제 및 시멘트가 사용되는 것을 제외하고, 실험은 실시예 2 와 동일한 방법으로 수행된다. 결과를 표 11 에 나타낸다.
[표 11]
시험번호 시멘트 프록터 침입 저항(psi)
1 분 2 분 3 분 5 분 10 분
2-13 A 1900 2800 4700 - -
10-1 B 1800 2500 4400 - -
10-2 C 1400 2100 3600 4600 -
프록터 침입 저항에 대한 표시 - 는 측정하지 않았다는 것을 나타낸다.
[실시예 11]
촉진제는, 표 12 에서 나타낸 바와 같이 100 중량부의 CA 유리, 35 중량부의 알루미늄 술페이트 α 및 125 중량부의 포촐라나 물질①을 사용하여 실시예 1 과 동일한 방법으로 제조된다. 촉진제중 Na2O eq. 는 0.69 중량 % 이다.
상기 촉진제가, 예를 들어 분무 물질의 100 중량부당 중량부로, 표 12 에서 나타낸 바와 같은 양이 사용되는 것을 제외하고, 실험은 실시예 1 과 동일한 방법으로 수행된다. 결과를 표 12 에 나타낸다.
[표 12]
시험번호 CA 유리및 CAS 유리 촉진제 프록터 침입 저항(psi)
1 분 2 분 3 분 5 분 10 분
11-1 b 3 1000 1800 2200 2900 4000
11-2 b 5 1400 2400 3200 4200 -
1-3 b 7 1500 2600 3300 4200 -
11-3 b 10 1600 2500 3500 4400 -
11-4 b 15 2400 3500 4100 - -
11-5 n 3 1200 2000 2800 3400 4400
11-6 n 5 1400 2500 3400 4000 -
11-13 n 7 1800 2500 4600 - -
11-7 n 10 1700 3000 4800 - -
11-8 n 15 1800 2800 4700 - -
가속화제 는 분무 물질 100 중량부당 중량부로 표시한다. 프록터 침입 저항에 대한 표시 - 는 측정하지 않았다는 것을 나타낸다.
[실시예 12]
촉진제는, 100 중량부의 CA 유리 n, 35 중량부의 알루미늄 술페이트 α 및 125 중량부의 포촐라나 물질②를 사용하여 실시예 2 와 동일한 방법으로 제조된다. 촉진제중 Na2O eq. 는 0.69 중량 % 이다.
상기 촉진제가, 예를 들어 분무 물질의 100 중량부당 중량부로, 표 13 에서 나타낸 바와 같은 양이 사용되는 것을 제외하고, 실험은 실시예 2 와 동일한 방법으로 수행된다. 결과를 표 13 에 나타낸다.
[표 13]
시험번호 촉진제 프록터 침입 저항(psi)
1 분 2 분 3 분 5 분 10 분
12-1 3 1400 2400 3200 4000 -
12-2 5 1600 2500 4200 - -
2-13 7 1900 2800 4700 - -
12-3 10 2000 2800 4900 - -
12-4 15 2300 3000 4900 - -
가속화제 는 분무 물질 100 중량부당 중량부로 표시한다. 프록터 침입 저항에 대한 표시 - 는 측정하지 않았다는 것을 나타낸다.
[실시예 13]
360 kg/m3의 시멘트 A, 1,130 kg/m3의 미세 응집물, 756 kg/m3의 거친 응집물 및 162 kg/m3의 물인 단위량의 물질을 사용하여, 표 7 에 나타난 바와 같은 촉진제를 분무 물질의 100 중량부중 7 중량부의 양으로 혼합하여, 최대 응집물 크기가 10 mm 이고, 미세 응집물 비율이 60 % 인 콘크리트를 수득한다. 상기 콘크리트를 3.5 m 의 높이 및 3 m 의 너비인 모의 터널에 건조 분무 기계 및 습식 분무 기계를 이용하여 분무하고, 그에 따라서 터널에서 떨어지는 콘크리트의 양을 측정하고, 되튀는 비율을 계산한다. 결과를 표 14 에 나타낸다.
사용된 물질
거친 응집물 : 강물 자갈 (히메까와 사제, 일본 니이가다껭), 비중: 2.66
측정 방법
되튀는 비율 : 분무에 사용된 콘크리트의 양에 대해서 분무시 모의 터널에 부착되지 않고 떨어지는 콘크리트의 되튀는 양의 비율.
[표 14]
시험번호 분무방법 시멘트 CA 유리및 CAS 유리(중량부) 알루미늄술페이트(중량부) 파촐라나물질①(중량부) NaO eq.(중량%) 되튀는비율(%) 주
13-1 건조 A b 100 α 35 125 0.69 15 본 발명
13-2 건조 B b 100 α 35 125 0.69 24 본 발명
13-3 건조 A m 100 α 35 125 0.69 13 본 발명
13-4 건조 A b 100 α 35 0 0.04 56 비 교
13-5 건조 A b 100 - 0 100 0.72 35 비 교
13-6 건조 A ** 15.8 30 비 교
13-7 습식 A b 100 α 35 125 0.69 11 본 발명
13-8 습식 A b 100 α 35 - 0 0.04 30 본 발명
** : 시험 번호 13-6 에서, 시판되는 가속화제가 사용되었다.
[실시예 14]
100 중량부의 CA 유리 n, 알루미늄 술페이트 α 및 표 15 에 나타낸 바와 같은 양의 포촐라나 물질②또는③을 혼합하여 제조된 촉진제가 사용되는 것을 제외하고 실시예 13 에서와 동일한 방법으로 실험을 수행한다. 결과를 또한 표 15 에 나타낸다.
[표 15]
시험번호 분무방법 시멘트 파촐라나물질 NaO eq.(중량%) 되튀는비율(%) 주
14-1 건조 A ② 125 0.29 13 본 발명
14-2 건조 B ② 125 0.29 21 본 발명
14-3 습식 A ② 125 0.29 10 본 발명
14-4 건조 A ② 125 0.74 23 본 발명
14-5 건조 A - 0 0.04 56 비 교
14-6 건조 A ② 100 0.30 33 비 교
14-7 건조 A - 0 15.8 30 비 교
14-8 습식 A - 0 0.04 30 비 교
포촐라나 물질 은 CA 유리 100 중량부당 중량부로 표시한다. 프록터 침입 저항에 대한 표식 - 은 측정하지 않았다는 것을 나타낸다. 시험 번호 14-6 에서, 알루미늄 술페이트는 사용되지 않았고, 시험 번호 14-7 에서, 시판되는 가속화제가 가속화제로서 사용된다.
상기에서 기재된 바와 같이, 본 발명의 촉진제는 실질적으로 알칼리금속 성분이 없으며, 그러므로 작업 환경 또는 주변 환경에 악영향을 주지 않을 것이고, 탁월한 급결성을 나타낸다.

Claims (6)

  1. 유효 성분으로써 칼슘 알루미네이트 유리, 알루미늄 술페이트 및 포촐라나 물질을 함유하는 촉진제.
  2. 유효 성분으로써 칼슘 알루미노실리케이트 유리, 알루미늄 술페이트 및 포촐라나 물질을 함유하는 촉진제.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 포촐라나 물질이 실리카 증기, 메타-카올린, 용광로 슬랙 및 분진으로 구성된 군으로 부터 선택된 하나 이상의 원인 것을 특징으로 하는 촉진제.
  4. 유효 성분으로써 시멘트 및 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에서 정의된 촉진제를 함유하는 분무 물질.
  5. 유효 성분으로써 제 4 항에서 정의된 분무 물질을 함유하는 분무 콘크리트.
  6. 제 5 항에서 정의된 분무 콘크리트를 분무하는 분무 콘크리트의 분무 방법.
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