KR19990026564A - 증기양생용 시멘트의 고강도 혼합재 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고강도 혼합재 조성물에 관한 것으로, 슬래그(slag) 45∼99 중량%와 무수석고 1∼55 중량%를 함유한 혼합재를 분말도 7,000∼10,000cm²/g 정도의 입도를 갖도록 분쇄한 증기양생용 시멘트의 고강도 혼합재 조성물을 제공함으로써, 콘크리트 제조시 저가(低價)로 고강도를 구현하는 동시에 제철 산업의 폐부산물인 고로수쇄 슬래그를 이용함으로써, 환경 보호 측면에서 있어서도 매우 유용한 장점이 있다.

Description

증기양생용 시멘트의 고강도 혼합재 조성물

본 발명은 증기양생용 시멘트의 고강도 혼합재 조성물에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 제철 산업의 폐부산물인 고로수쇄 슬래그(slag)와 무수석고를 각기 일정 중량% 함유한 조성물을 고미분체화하여 시멘트와 혼합사용함으로써 콘크리트의 제조시 고강도 발현 및 제조 단가의 절감을 위한 고강도 혼합재 조성물에 관한 것이다.

현재는 산업 발전, 인구 증가 및 인구 집중과 더불어 건축물이나 토목 구축물이 대형화되고 있는 실정이다. 따라서, 전술된 건축물이나 토목 구축물 둥의 강도설계는 과거와는 달리 국가적 시책으로 엄격히 제한받음으로써, 그에 대응하여 고강도 콘크리트와 고강도 철골 구조물이 절실히 요구되고 있다.

전술된 요구를 충족시키기 위한 일방안으로는, 통상적인 시멘트에 실리카 흄(silica fume), 메타 카올린(meta kaolin) 및 CSA계 클링커 등을 혼합하여 고강도콘크리트 파일(pile)이나 고강도 콘크리트를 제조하였다. 그러나, 이러한 혼합재는 매우 고가(高價)로서 건축물이나 토목 구축물 등의 시공 단가를 상승시킴으로써 건축업계나 토목업계 등에 부담을 가중시키는 요인으로 작용하고 있었다.

따라서, 현재는 저가(低價)이면서도 강도 측면에서 양호한 혼합재의 개발이 시급한 당면 과제임은 주지의 사실이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창출된 것으로서, 그 목적은 고강도 콘크리트 파일 또는 고강도 콘크리트 등의 제조시 목적하는 고강도를 발현시키는 한편, 제조 단가 측면에서 매우 유리한 고강도 혼합재 조성물을 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 제철산업의 산업 폐기물인 슬래그를 적극적으로 이용함으로써, 환경 보호에 일익을 담당하는 데 그 목적이 있다.

이러한 본 발명의 목적은, 슬래그(slag) 45∼99 중량%와 무수석고 1∼55 중량%를 함유한 혼합재를 미분체화한 것을 특징으로 하는 증기양생용 시멘트의 고강도 혼합재 조성물에 의해서 달성될 수 있다.

전술된 혼합재의 분말도는 7,000∼10,000cm²/g가 바람직하다.

이와 같은 조성으로 된 본 발명의 고강도 혼합재 조성물은 시멘트와 혼합시 시멘트 중량% 대비 1∼50%가 적당하다.

여기서, 조성물과 시멘트간의 콘크리트 제조시 메카니즘을 간단하게 설명하면 다음과 같다.

(1) 조성물은 시멘트의 성분중 칼슘알루미네이트(3CaO·Al₂O₃)와 반응하여 에트링자이트(3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O)를 생성한다.

(2) 이후, 에트링자이트는 물과 시멘트의 수화반응에 의해 생성된 수산화칼슘(Ca(OH)₂)과 반응하여 칼슘실리케이트 수화물(C-S-H계)을 형성한다.

(3) 전술된 (1)(2)와 함께, 본 발명의 조성물은 미분체의 충전효과에 의한 유동성 향상으로 반죽에 필요한 소요 물량을 감소시켜 고강도를 유도하는 것이다.

이하, 실시 예들을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명하겠으나, 이에 한정되지 않고 다양한 실시 예들을 구현할 수 있음을 미리 지적한다.

고강도 콘크리트 파일이나 고강도 콘크리트를 제조시 배합되는 재료는 하기와 같다.

포틀랜드시멘트 :분말도3,250cm²/g

고강도 혼합재 : 분말도 5,000cm²/g ± 100

(슬래그+무수석고) 분말도 8,000cm²/g ± 150

분말도 10,000cm²/g ± 200

모래

자갈

혼화재 (유동화제, 긍기 연행제)

하기되는 표 1은 고강도 혼합재를 제조하기 위한 원재료의 화학적 조성을 나타낸 것이다.

상압증기 양생조건은 우선, 30℃ 등온에서 4시간(응결종결시) 유지하고, 70∼80℃가 될 때까지 2∼3시간 승온한 후 4∼5시간 등온을 유지한다. 그런 다음, 자연 상태에서 방냉을 시키는 것이다.

실시 예 1 패이스트(paste)

하기된 표 2는 고강도 혼합재와 시멘트의 배합 조성물을 나타내고 있다.

하기된 표 3은 포틀랜드 시멘트에 분말도 5,000cm²/g ± 100 범위의 고강도 혼합재를 혼합한 시멘트 조성물의 패이스트에 대한 물성을 나타내고 있다.

KSF 4306 규격상의 출하 압축강도는 800 kg/cm²이상을 만족하여야 하는데, 본 발명자는 분말도가 상기와 같은 경우에는 739∼939kg/cm²로 통상의 포틀랜드 시멘트보다 압축강도가 낮거나 조금 높은 것을 알 수 있었다. 따라서, 본 발명자(들)는 분말도가 상기와 같은 경우에는 단지, 시멘트 50 중량%인 경우, 시멘트 80 중량%-슬래그 12.163%-무수석고 7.37 중량%인 경우 및 시멘트 중량 80%-슬래그 9.12중량%무수석고 10.88 중량%인 경우에 한정하여 적용될 수 있음을 알 수 있었다.

하기된 표 4는 포틀랜드 시멘트에 분말도 8,000cm²/g ± 150 범위의 고강도 혼합재를 혼합한 시멘트 조성물의 패이스트에 대한 물성을 나타내고 았다.

본 발명자(들)는 통상의 포틀랜드 시멘트의 7일 양생 압축강도가 889kg/cm²인것에 비하여 973∼1,126kg/cm²로 종래의 포틀랜드 시멘트만을 사용한 경우에 비하여 상대적으로 월등히 고강도임을 알 수가 있었다.

더욱이, 본 발명자(들)는 1일 양생 압축강도에 있어서도 포틀랜드 시멘트 80중량%-슬래그와 무수석고 40 중량%가 배합된 경우에는 출하 압축강도를 충분히 만족함을 알 수가 있었다. 이는 통상적인 포틀랜드 시멘트를 100 중량% 적용함에있어 최소한 7일 정도의 양생기간이 요구되는 것에 비하여 전술된 경우에 있어서는 단지, 하루만에 출하 압축강도를 만족함으로써, 작업 생산성 측면에서 매우 유리한 한편, 경제적인 측면에서도 매우 유리한 것임을 알 수 있었다.

하기된 표 5는 포틀랜드 시멘트에 분말도 10,000cm²/g ± 200 범위의 고강도 혼합재를 혼합한 시멘트 조성물의 패이스트에 대한 물성을 나타내고 있다.

7일 양생 압축강도에 있어서, 본 발명자(들)는 1,001∼1,332kg/cm²로 종래의 포틀랜드 시멘트만을 사용한 경우에 비하여 상대적 으로 월등히 고강도임을 알 수가있었다.

더욱이, 본 발명자(들)는 1일 양생 압축강도에 았어서도 출하 압축강도를 충분히 만족하고 있음을 알 수가 있었다. 이는 통상적인 포틀랜드 시멘트를 100 중량% 적용함에 있어 최소한 7일 정도의 양생기간이 요구되는 것에 비하여 전술된 경우에 있어서는 단지, 하루만에 출하 압축강도를 만족함으로써, 작업 생산성 측면에서 매우 유리한 것임을 알 수가 있었다.

《실시 예 2》 모르타르

본 발명자(들)는 통상의 포틀랜드 시멘트에 분말도 8,000cm²/g ± 150인 혼합재를 혼합한 시멘트 조성물을 KS L 5105에 준(準)하여 모르타르 공시체를 제조하고, 상압증기 양생하였는데, 그 물성치는 표 6과 같다.

본 발명자(들)는 포틀랜드 시멘트 50 중량%-슬래그와 무수석고 50 중량%인 제 1경우에 압축강도가 최고임을 알 수가 있었으며, 특이한 것은 포틀랜드 시멘트60 중량%-슬래그 28.34 중량%-무수석고 11.66 중량%인 제 2경우에는 전술된 경우에 비하여 압축강도에 있어 1일 : 78kg/cm²정도 떨어지나 7일 내지 28일 압축강도에 있어서는 대동소이함을 알 수가 있었다.

또한, 포틀랜드 시멘트 60 중량%-슬래그 35.35 중량%-무수석고 4.65 중량%인 경우에는 전술된 제 2경우와 비교하여 볼 때, 상대적으로 압축강도가 낮음을 알수 있었다.

《실시 예 3》 콘크리트

본 발명자(들)는 통상의 포틀랜드 시멘트에 분말도 8,000cm²/g ± 150인 혼합재를 혼합한 시멘트 조성물로 공기 연행제를 첨가한 설계강도 210kg/cm²의 콘크리트를 상압증기 양생하였는데, 그 물성치는 표 7과 같다.

본 발명자(들)는 시료 2가 시료 1의 압축강도에 비하여 각기 1일 : 54kg/cm², 7일 : 71kg/cm^2,28일 : 105kg/cm²정도 더 고강도임을 알 수가 있었으며, 시료 4는 시료 1의 압축강도에 비하여 각기 1일 : 32kg/cm², 7일:80kg/cm², 28일 : 112kg/cm²정도 더 고강도임을 알 수가 있었다.

또한, 본 발명자(들)는 시료 3이 시료 1의 압축강도와 비교하여 볼 때 압축강도 측면에서 1일 : 20kg/cm², 7일 : 24kg/cm², 28일 : 35kg/cm²정도 더 고강도임을 알수가 있었다.

《실시 예 4》 고강도 콘크리트 파일

본 발명자(들)는 통상의 포틀랜드 시멘트에 분말도 8,000cm²/g ± 150인 혼합재를 혼합한 시멘트 조성물로 고강도 콘크리트 파일을 상압증기 양생하였는데, 그 물성치는 표 8과 같다.

본 발명자(들)는 표 8에 나타나 있는 바와 같이 1일, 7일 및 28일 양생 압축강도에 있어서 통상의 포틀랜드 시멘트만으로 형성된 콘크리트 파일과 비교하여 볼때, 월등히 고강도임을 알 수 있었다.

즉, 본 발명자(들)는 본 발명에 의한 고강도 콘크리트 파일이 통상적인 포틀랜드 시멘트만으로 구성된 파일의 압축강도에 비하여 각기 1일 : 234kg/cm2, 7일 : 295kg/cm², 28일 : 251kg/cm²정도 더 고강도임을 알 수 있었다. 이는 본 발명에 의한 고강도 콘크리트 파일을 제조함에 있어, 단지 하루만에 출하 압축강도를 발현함으로써 작업 생산성 측면에 매우 유리한 것임을 알 수가 있었다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 조성물에 의하면, 다양한 실시 예들에서 나타나 있는 바와 같이 고강도 구현에 있어 매우 효과적임을 알 수 있었다.

또한, 본 발명의 조성물은 제철 산업의 폐부산물인 고로수쇄 슬래그를 이용하여 저가(低價)로 고강도를 구현하는 동시에 환경 보호 측면에서 있어서도 매우 유용한 것으로 판명되었다.

Claims (4)

1. 슬래그(slag) 45∼99 중량%와 무수석고 1∼55 중량%를 함유한 혼합재를 미분체화한 것을 특징으로 하는 증기양생용 시멘트의 고강도 혼합재 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 혼합재가 분말도 7,000∼10,000cm²/g 정도의 입도를 갖는 것을 특징으로 하는 증기양생용 시멘트의 고강도 혼합재 조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 혼합재는 시멘트 100 중량%에 대하여 1∼50 중량% 치환첨가하여 사용되는 것을 특징으로 하는 증기양생용 시멘트의 고강도 혼합재 조성물.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 혼합재의 슬래그는 제철 산업의 폐부산물인 고로수쇄 슬래그인 것을 특징으로 하는 증기양생용 시멘트의 고강도 혼합재 조성물.