KR19990084367A - 고령토와 시멘트를 혼합하여 고강도 스페이서를제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열처리한 고령토를 주재로 사용하여 시멘트와 일정비율로 혼합하고 압출기를 이용하여 건축물 시공시 철근을 배근하는데 사용하는 스페이서(Sapcer)를 제조하는 것을 특징으로 하고 있다.

고령토는 국내 하동 및 산청에서 산출하는 저품위인 white-D급과 pink-C급을 사용하여 시멘트와의 수화반응성을 촉진시키기 위하여 고온에서 열처리하여 메타카올린(metakaoline)을 제조하고 평균입도가 20㎛가 되도록 분쇄한다. 이렇게 제조된 고령토를 시멘트와 혼합하여 30㎏/㎠ 이상의 압력으로 일정 형태를 갖도록 압출시키고 상온 기건양생시키면 3일 압축강도 300㎏/㎠ 이상을 획득할 수 있는 제조방법을 특징으로 한다.

Description

고령토와 시멘트를 혼합하여 고강도 스페이서를 제조하는 방법

본 발명은 국내 하동 및 산청에서 생산되는 저품위 고령토인 white-D급과 pink-C급을 온도 600에서 1000℃ 범위에서 일정시간 열처리하여 고령토를 부분적으로 비정질화하여 반응성의 이산화규소(SiO₂)가 생성되도록하고 평균입도가 20㎛가 되도록 분쇄한 다음 시멘트와 혼합하여 30㎏/㎠ 이상의 압력으로 일정 형태를 갖도록 압출시켜 상온 기건양생시키면 3일 압축강도 300㎏/㎠ 이상의 스페이서(Spacer)를 제조할 수 있는 방법을 특징으로 한다.

건축물이 고층화되고 기능화를 요구하면서 내구성 및 안전도에 대한 관심이 높아지고 있다. 건축 구조물의 안전과 관련된 내구성은 시공방법과 시공재료에 따라 크게 영향을 받는다. 특히 대형교량이나 고속철도와 같은 고강도를 요구하는 구조물에서는 강도발현에 직접적인 관련이 없는 부자재의 선택도 안전에 중요한 영향을 미칠 수 있다.

콘크리트 구조물은 진동과 하중에 대한 안전성을 높이기 위하여 철근을 배근하게 된다. 이러한 배근과정에서 철근을 바닥과 기둥의 외면에서 일정거리를 이격시키기 위하여 기존의 공법에서는 플래스틱이나 모르터 제품의 성형체가 사용되었으며 이를 spacer라 부르고 있다.

그러나 고속철도와 같이 주로 교량형태로 건축되는 구조물에서는 완벽한 안전성이 고려되어야하기 때문에 바닥에 사용되었던 플래스틱 제품은 콘크리트와의 반응에 의한 접합력이 전혀 없어 사용이 불가능하다. 또한 모르터 제품의 spacer는 진동가압성형으로 생산되나 강도발현에 한계가 있으며 스팀양생으로 수화반응을 촉진시켜 강도를 발현시킴으로 후에 타설된 콘크리트와의 반응성이 플래스틱 보다는 우수하나 완벽한 안전성을 기대하기는 어렵다.

본 발명에서는 국내산 고령토를 열처리하여 반응성이 높은 메타카올린(metakaoline)으로 전환시킨 다음 시멘트와 일정비율로 혼합하여 압출제품을 제조하였다. 이러한 압출제품은 상온 기건양생을 통하여 고강도를 쉽게 얻을 수 있으며 열처리에 의한 비정질의 SiO₂가 시멘트에서 용출되는 Ca(OH)₂와 일으키는 포졸란 반응(Pozzolanic reaction)이 장기간에 걸쳐 일어남으로 후에 타설되는 콘크리트와의 수화반응성도 확보할 수 있어 안전성이 요구되는 구조물에 적합하다. 또한 압출시 top die에서 철근에 고정시키는데 필요한 구멍을 spacer에 자유롭게 형성시킬 수 있어 기존에 철사로 묶어 고정시키는 문제점도 해결할 수 있는 특징을 갖는다.

이러한 방법으로 고강도를 요구하는 건축구조물에 적합한 철근배근용 스페이서(Spacer)를 제조할 수 있었다.

실시예 1

경남 하동 및 산청에서 산출되면서 산화철(Fe₂O₃) 함량이 비교적 높은 pink-C급 고령토를 600℃에서 1시간동안 열처리하여 평균입도 20㎛로 분쇄하고 보통 포틀란트시멘트와 고령토:시멘트의 무게비가 1:1, 1:2가 되도록 배합하고 증점제로 hydroxy propyl methyl cellulose를 시멘트 무게대비 0.005%를 첨가하여 건식혼합한다. 여기에 물/시멘트비가 30%가 되도록 물을 가하고 혼합기로 혼합하여 30㎏/㎠의 압력으로 압출하여 스페이서를 제조하고 3일, 7일, 28일간 상온 기건양생시켜 압축강도를 측정하였다.

실시예 2

실시예 1에서 열처리 온도를 800℃로하고 동일한 조건으로 스페이서를 제조하고 압축강도를 측정하였다.

실시예 3

실시예 1에서 열처리 온도를 1000℃로하고 동일한 조건으로 스페이서를 제조하고 압축강도를 측정하였다.

실시예 4

실시예 3에서 1000℃에서 열처리하여 분쇄한 고령토를 이용하여 고령토:시멘트의 무게 혼합비를 2:1로 고정하고 압출기의 압력을 30㎏/㎠, 50㎏/㎠, 70㎏/㎠로 변화시키면서 스페이서를 제조하여 3일간 상온 기건양생 시키고 압축강도를 측정하였다.

실시예 5

경남 하동 및 산청에서 산출되면서 산화철(Fe₂O₃) 함량이 낮은 white-D급 고령토를 600℃에서 1시간동안 열처리하여 평균입도 20㎛로 분쇄하고 보통 포틀란트시멘트와 고령토:시멘트의 무게비가 1:1, 1:2가 되도록 배합하고 증점제로 hydroxy propyl methyl cellulose를 시멘트 무게대비 0.005%를 첨가하여 건식혼합한다. 여기에 물/시멘트비가 30%가 되도록 물을 가하고 혼합기로 혼합하여 30㎏/㎠의 압력으로 압출하여 스페이서를 제조하고 3일, 7일, 28일간 상온 기건양생시켜 압축강도를 측정하였다.

실시예 6

실시예 5에서 열처리 온도를 800℃로하고 동일한 조건으로 스페이서를 제조하고 압축강도를 측정하였다.

실시예 7

실시예 5에서 열처리 온도를 1000℃로하고 동일한 조건으로 스페이서를 제조하고 압축강도를 측정하였다.

실시예 8

실시예 7에서 1000℃에서 열처리하여 분쇄한 고령토를 이용하여 고령토:시멘트의 무게 혼합비를 2:1로 고정하고 압출기의 압력을 30㎏/㎠, 50㎏/㎠, 70㎏/㎠로 변화시키면서 스페이서를 제조하여 3일간 상온 기건양생 시키고 압축강도를 측정하였다.

비교예 1

모래와 시멘트를 2:1로 혼합하여 물/시멘트비 23%로 진동가압성형하여 모르터 제품의 스페이서를 제조하고 80℃ 스팀양생을 4시간 실시하여 28일 압축강도를 측정하였다.

표 1. 압축강도 결과

실시예	열처리 온 도(℃)	배 합 비(고령토:시멘트)	압 출압 력(㎏/㎠)	물/시멘트비(%)	압축강도(㎏/㎠)	비고
					3일		7일	28일
실시예 1	600	1:1	30	30	306	321	337
		2:1	30	30	317	331	348
실시예 2	800	1:1	30	30	309	328	336
		2:1	30	30	321	347	375
실시예 3	1000	1:1	30	30	326	338	342
		2:1	30	30	352	362	405
실시예 4	1000	2:1	30	30	352	362	405
			50	28	365	373	408
			70	25	378	389	413
실시예 5	600	1:1	30	30	304	337	387
		2:1	30	30	324	348	392
실시예 6	800	1:1	30	30	347	359	376
		2:1	30	30	353	375	403
실시예 7	1000	1:1	30	30	354	367	387
		2:1	30	30	407	415	427
실시예 8	1000	2:1	30	30	407	415	427
			50	28	413	421	432
			70	25	416	423	431
비교예 1	모래:시멘트=2:1	501)	23	161	251	312

1) 진동가압성형시의 압력임

본 발명은 국내산 고령토를 열처리하여 반응성이 높은 메타카올린으로 전환시킨다음 시멘트와 일정비율혼합하여 압출제품을 제조하여, 상온에서 기건양생을 통하여 고강도를 쉽게 얻을 수 있으며 안전성이 요구되는 구조물에 적합하며 압출시 top die에서 철근을 고정시키는 구멍을 자유롭게 형성할수 있어 기존의 철사로 묶어 고정시키는 방식을 벗어난 발명인 것이다.

Claims (3)

1. 열처리한 고령토와 시멘트를 혼합하여 건축물 시공시 철근배근을 위하여 사용하는 고강도 압출제품의 스페이서(Spacer)를 제조하는 방법.
2. 제 1항에서 고령토의 종류는 pink-C급과 white-D급을 이용하여 온도 600℃∼1000℃ 범위에서 제조하는 방법.
3. 제 1항에서 고령토와 시멘트의 배합비는 무게비로 1:1에서 2:1의 범위에서 제조하는 방법.