KR20020042573A

KR20020042573A - Mixing Technology of High-Flowing Concrete Using Stone Powder

Info

Publication number: KR20020042573A
Application number: KR1020020023902A
Authority: KR
Inventors: 김상철
Original assignee: 김상철
Priority date: 2002-05-01
Filing date: 2002-05-01
Publication date: 2002-06-05

Abstract

PURPOSE: A mixing method of high fluidity concrete adding stone powder in preparation of high fluidity concrete is provided to give improved fluidity and chargeability compared with conventional concrete mixing. CONSTITUTION: The mixing method of high fluidity concrete is characterized in that stone powder is used as a constituent in producing high fluidity concrete with strength ranging from 210-270kgf/cm¬2. Also, the method prevents segregation of constituent materials caused by sedimentation of aggregates, excess strength, and temperature cracking.

Description

Mixing Technology of High-Flowing Concrete Using Stone Powder}

본 발명은 현재 구조물에서 활용되고 있는 일반강도(210∼270kgf/cm2)의 범위에서 고유동 콘크리트를 제조할 때 석분을 구성재료로 사용함으로써 유동성과 충전성을 동시에 만족할 수 있도록 하는 배합기술이다. 이와 같이 채석장이나 석가공업체 등에서 발생되고 있는 처리 곤란한 석분을 콘크리트 결합재의 일부로 활용함으로써 환경보존에도 기여할 뿐만 아니라 고유동 콘크리트의 골재침강에 의한 재료분리, 충전성 확보를 위해 다량의 시멘트를 적용함으로써 발생되는 콘크리트의 온도균열 등을 해소할 수 있으므로 고품질의 고유동 콘크리트 생산이 가능하다.The present invention is a compounding technology to satisfy the fluidity and fillability at the same time by using stone powder as a constituent material when manufacturing high flow concrete in the range of the general strength (210 ~ 270kgf / cm2) currently used in the structure. As such, it is not only contributing to the preservation of the environment, but also by applying a large amount of cement to secure the material separation and filling by aggregate sedimentation of high-flow concrete. It is possible to solve the temperature cracking of the concrete, so it is possible to produce high-quality high-flow concrete.

최근 들어 사회나 경제가 급성장함에 따라 기존에 비해 시공되는 콘크리트 구조물도 대형화, 초고층화되고 있는 추세이며 이에 따라 철근 배근도 고밀도화되고 있어 이에 대비한 새로운 시공기술의 발전이 요구된다. 그러나 이와는 반대로 건설근로자에 대한 사회 인식 저하나 3D 업종에 대한 근무기피로 인해 현장 노무자는 점차적으로 노령화되어 가고 있으며 숙련공 부족 때문에 콘크리트 품질은 저하되고 있어 대형구조물 붕괴 사건이 발생되는 등 여러 문제점이 대두되고 있는 실정이다. 이에 대한 유일한 대처방안은 많은 수의 인력을 동원하지 않더라도 유수와 같이 흘러 복잡한 철근 배근에도 불구하고 구조물 내부를 밀실하게 충전시킬 수 있는 고유동 콘크리트야말로 당면한 문제를 해결할 수 있는 차세대를 대표할 시공기술이라 할 수 있을 것이다.Recently, with the rapid growth of society and economy, concrete structures that have been constructed are becoming larger and higher in size compared to the existing ones. Accordingly, rebar reinforcement is becoming denser, and new construction technologies are required to be prepared. On the contrary, on the contrary, due to the low social awareness of construction workers and the avoidance of 3D industry, on-site laborers are gradually aging, and the concrete quality is deteriorating due to lack of skilled workers. There is a situation. The only solution to this problem is high-flow concrete that can solve the problem in the future, as it is a high-flow concrete that can flow like a flowing water and fill the structure tightly despite the complicated reinforcement. You can do it.

고유동 콘크리트란 단위수량이 적은 콘크리트에 유동화제라고 하는 분산성이 우수한 화학 혼화제를 혼입하여 유동성을 향상시킨 콘크리트를 지칭한다. 일반적으로 콘크리트 구조물의 균열저감이나 내구성 향상을 위해서는 단위수량이 적은 된비빔의 콘크리트를 밀실하게 타설하는 것이 중요한데 이점에서 고유동 콘크리트는 매우 효과적이다. 고유동 콘크리트는 타설이 매우 용이하고 다짐을 하지 않아도 될 만큼의 충분한 유동성을 지니고 있으며 보통 콘크리트보다 단위수량을 줄일 수 있다. 역으로 생각하면 단위시멘트량을 대폭 증가하지 않고도 시공성의 손실없이 물-시멘트비를 감소시킬 수 있으므로 내구성, 수밀성이 우수한 콘크리트를 생산할 수 있게 된다.High-flow concrete refers to concrete that has improved fluidity by incorporating a chemically admixture having excellent dispersibility, such as a fluidizing agent, into concrete having a small amount of unit. In general, in order to reduce cracking and improve durability of concrete structures, it is important to concretely cast concrete with low unit quantities, which is very effective. High-flow concrete is very easy to place and has enough fluidity to avoid compaction and can reduce the unit quantity than ordinary concrete. On the contrary, the water-cement ratio can be reduced without loss of workability without significantly increasing the amount of unit cement, thereby producing concrete with excellent durability and watertightness.

고유동 콘크리트는 무진동, 무다짐을 원칙으로 하고 있으므로 우수한 유동성이 필요하다. 그러나 단순히 유동성만을 확보하게 되면 콘크리트 타설시 비중이 가벼운 시멘트페이스트와 배합수 만이 유출되게 되고 무거운 골재는 침강하므로 재료분리가 발생하게 되어 강도가 떨어지는 등 콘크리트 성능저하가 발생하게된다. 따라서 고유동 콘크리트는 유동성이외에도 충전성 확보가 중요한데 실질적으로 유동성과충전성은 서로 상반된 특성이기 때문에 고유동 콘크리트의 제조가 일반 콘크리트에 비해 어려운 것이 사실이다. 다시 말해 유동성은 말 그대로 단순히 액체와 같이 흐르는 것을 의미하고 충전성인 경우는 콘크리트의 구성재료들간의 결집에 필요한 점성을 의미하므로 유동성과는 상반된 특성이라 할 수 있다.High fluidity concrete requires no vibration and compaction, so excellent fluidity is required. However, if only the fluidity is secured, only cement paste and compounding water, which are light in specific gravity, will flow out and heavy aggregates will settle down, resulting in material separation and deterioration in concrete performance. Therefore, high fluidity concrete is important to secure filling in addition to fluidity. Actually, it is difficult to manufacture high flow concrete than general concrete because fluidity and filling properties are mutually opposite characteristics. In other words, fluidity means literally flowing like a liquid, and filling means the viscosity required for aggregation between the constituents of concrete.

콘크리트의 점성을 증가시키는 방법으로는 증점제라고 하는 화학 혼화제를 콘크리트에 투입시키는 방법을 들 수 있는데, 이 방법은 배합수의 점성을 높여 줌으로써 전체적으로 콘크리트의 점성이 절대적으로 상승되는 효과가 있지만, 증점제의 가격이 고가이므로 콘크리트 생산비가 상승될 뿐만 아니라 이 방법만을 사용하여서는 유동성과 충전성을 동시에 만족시키는 고유동 콘크리트를 제작하는 데에는 한계가 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 증점제의 사용과 병행하여 시멘트와 같은 분체량을 증가시키는 방법을 혼용하여 사용하여야 한다.One way to increase the viscosity of concrete is to add a chemical admixture called a thickener to concrete. This method increases the viscosity of the blended water, but the overall viscosity increases. As the price is high, the production cost of concrete is not only increased, but it is known that there is a limit in producing high flow concrete that satisfies both fluidity and filling by using this method alone. Therefore, in combination with the use of thickeners, a method of increasing the amount of powder such as cement should be used in combination.

콘크리트는 시멘트가 경화되는 과정에서 수화열이 발생하게 되고 이 수화열에 의해 부재의 체적이 팽창되었다가 점점 열이 식어 외기의 온도와 같이 되면서 체적이 감소하게 된다. 그러나 이러한 체적의 감소를 외부 구속조건에 의해 저해를 받을 때 부재에는 균열이 발생하게 된다. 따라서 온도균열을 제어하기 위해서는 가능한 한 분체의 사용량을 줄이는 것이 바람직하나 고유동 콘크리트에서는 충전성 확보를 위해 할 수 없이 필요이상으로 분체량을 증진시켜야 한다. 이러한 분체의 증가는 수화열로 인한 온도균열 발생이나 필요이상의 강도 발현 등의 부작용이 따르게 된다. 갑작스런 온도의 상승을 막기 위해 고로슬래그나 플라이애쉬와 같은 무기혼화재를 시멘트 대체재로 사용할 수도 있는데 이 경우는 시멘트만 사용한 경우에 비해온도상승에 따른 균열을 제어하는 점에서는 보다 유리할 수도 있지만 물과 시멘트가 반응하여 생성된 수화물과 2차 반응을 하여 경화되므로 필요이상의 강도증진 효과는 피할 수 없다.In concrete, as the cement hardens, heat of hydration is generated. The heat of hydration causes the volume of the member to expand, and then gradually cools down to become the temperature of the outside air. However, when this decrease in volume is inhibited by external constraints, the member will crack. Therefore, in order to control the temperature cracking, it is desirable to reduce the amount of powder used as much as possible, but in high flow concrete, it is necessary to increase the amount of powder more than necessary to secure the filling property. The increase in the powder is accompanied by side effects such as the occurrence of temperature cracks due to the heat of hydration or the development of strength more than necessary. Inorganic admixtures such as blast furnace slag and fly ash may be used as cement substitutes to prevent sudden rises in temperature, which may be more advantageous in controlling cracks due to temperature rise than in cement alone. Since it hardens by secondary reaction with the hydrate produced by reaction, the strength-increasing effect more than necessary is inevitable.

따라서 기존에 사용되고 있는 고유동 콘크리트는 고강도성 고유동 콘크리트로 일반강도의 고유동 콘크리트는 제작이 어려운 것으로 알려져 있다. 그러나 실 구조물에서 고강도 콘크리트가 필요한 경우는 극히 드문 경우이고 앞서 언급한 바와 같이 고강도성 콘크리트를 사용할 경우 온도균열의 발생이 뒤따르기 때문에 현실적으로 고유동 콘크리트의 사용을 기피하고 있다.Therefore, the existing high-flowing concrete is a high-strength high-flowing concrete, and high-flowing concrete of general strength is known to be difficult to manufacture. However, high-strength concrete is rarely needed in real structures, and as mentioned above, high-strength concrete avoids the use of high-flow concrete because high temperature concrete is followed by the occurrence of temperature cracking.

이에 본 발명에서는 현재 처리 곤란한 석분을 고유동 콘크리트에 혼입함으로써 수화반응과는 전혀 관계가 없으므로 강도에는 영향을 미치지 않는다는 점을 십분 이용하였다. 본 발명의 고유동 콘크리트는 현재 통용되고 있는 일반 강도를 유지하면서도 분체량 상승으로 인해 재료분리를 방지할 수 있어 고밀도로 배근된 철근조립이나 사람이 접근하기 곤란한 지역의 콘크리트구조물에도 타설할 수 있으며 특히, 폐자재를 활용하기 때문에 환경보존에도 일조를 할 것으로 판단된다.Therefore, in the present invention, by incorporating stone powder, which is currently difficult to treat, into high-flow concrete, it has no relation to the hydration reaction, and thus uses the fact that it does not affect the strength. The high-flow concrete of the present invention can prevent material separation due to the increase in the amount of powder while maintaining the general strength that is currently used, and can be placed on concrete structures in areas where reinforcing bars are assembled at high density or difficult to access. In addition, the use of waste materials will contribute to environmental preservation.

그림 1은 슬럼프플로우시험을 도시한 것으로 슬럼프시험에서 슬럼프콘을 들어 올려 콘크리트가 퍼진 직경을 한 방향과 다른 직각 방향에서 각각 측정하여 그 값을 평균한 값이 슬럼프플로우값이다. 이 슬럼프플로우값이 클수록 유동성이 높은 콘크리트로 평가한다.Fig. 1 shows the slump flow test. In the slump test, the slump cone is lifted by measuring the diameter of the concrete spread in one direction and the other at right angles, and the average value is the slump flow value. The larger the slump flow value, the higher the flowability of concrete.

그림 2는 U형 충전시험장치를 나타낸 것으로 콘크리트를 투입한 투입실과 철근망을 통과한 배출실 간의 높이의 차를 측정하여 고유동 콘크리트의 충전성을 평가한다. 충전성이 좋은 콘크리트일수록 내부에 시멘트와 골재가 골고루 분포되어 있어 철근망을 쉽게 통과하므로 그 높이의 차가 작아지게 되며, 충전성이 나쁜 콘크리트의 경우는 외관상 유동성이 좋아 보여도 비중차에 의해 골재가 침강하여 철근망을 막기 때문에 그 높이의 차는 커지게 된다.Fig. 2 shows the U-type filling test device, which evaluates the filling of high-flow concrete by measuring the difference in height between the concrete input chamber and the discharge chamber passing through the rebar network. Concrete with good filling is evenly distributed inside with cement and aggregate, so the difference in height becomes smaller because it easily passes through the rebar network.In the case of poor filling, the aggregate is sedimented due to specific gravity even though it has good fluidity. The difference in height is large because it prevents the rebar network.

그림 3은 석분의 첨가량대비 슬럼프플로우값을 나타낸 것으로 석분을 혼입하여 사용할 경우 유동성이 우수해지는 것을 알 수 있다.Figure 3 shows the slump flow value compared to the added amount of stone powder, and it can be seen that the fluidity is excellent when the mixed powder is used.

그림 4는 U형 충전시험 결과 석분 첨가량에 따른 충전고차의 변화를 도시한 것으로 석분을 사용하면 슬럼프플로우와 마찬가지로 콘크리트 내부의 공극을 석분이 채우게 되므로 충전고차가 작아지게 된다.Fig. 4 shows the change of filling height according to the amount of addition of stone powder as a result of U-type filling test. As the powder is used, the filling height becomes smaller because the stone fills the voids in the concrete like slump flow.

그림 5는 석분 첨가량에 대한 압축강도를 나타낸 것으로 석분은 시멘트계 혼화재와 달리 수화작용을 하지 않기 때문에 강도의 증진효과는 거의 나타나지 않고 단지 콘크리트 내부가 치밀해지므로 근소한 강도증진이 나타나게 된다.Fig. 5 shows the compressive strength for the amount of added stone powder, which is unlikely to be hydrated unlike cement-based admixtures.

석분이 고유동 콘크리트의 성상에 미치는 영향을 파악하기 위하여 석분의 양을 시멘트 중량에 대해 2∼10%로 2%씩 증가하면서 유동성과 충전성에 미치는 영향을 비교하였다. 이 때 유동성 측정은 그림 1에 나타난 바와 같이 슬럼프 콘을 들어 올려 재료의 퍼진 직경을 가로, 세로 방향으로 측정하여 그 값의 평균치를사용하였으며(슬럼프플로우시험), 충전성 측정은 그림 2와 같이 아크릴로 제작한 U형의 시험기에 두 개의 격실을 구분하는 격막이 막혀 있는 상태에서 한 쪽 격실에 콘크리트를 투입하고 1분간 정치한 후 격막을 들어 올려 철근을 통과하여 올라온 콘크리트와 투입실에 남아 있는 콘크리트와의 높이 차(충전고차)를 측정하여 평가하도록 하였다. 따라서 충전성이 우수한 콘크리트일수록 충전고차는 0에 가깝게 된다.In order to investigate the effect of stone powder on the properties of high-flow concrete, the amount of stone powder was increased by 2% by 2% to 10% by weight of cement, and the effects on the flowability and filling were compared. At this time, the fluidity measurement was carried out by lifting the slump cone as shown in Fig. 1 and measuring the spread diameter of the material in the horizontal and vertical directions and using the average value of the values (slump flow test). In the U-type tester made of concrete, the concrete separating the two compartments is blocked, and concrete is put into one compartment and allowed to stand for one minute. The height difference (charge filling difference) between and was measured and evaluated. Therefore, the more filled concrete, the closer the filling height is to zero.

콘크리트 비빔은 믹서기에 시멘트, 모래, 자갈, 증점제를 일괄 투입한 후 1분간 건비빔하고 물과 유동화제를 투입한 후 4분간 믹싱한 뒤에 배출하여 슬럼프플로우와 충전고차를 측정하도록 하였다.The concrete bibim was mixed with cement, sand, gravel, and thickener in a blender for 1 minute, and then dried for 1 minute, mixed with water and a fluidizing agent, and then discharged after mixing for 4 minutes to measure slump flow and filling height difference.

그림 3은 석분첨가량에 따른 슬럼프플로우의 변화를 나타낸 것으로 그림에서 보는 바와 같이 물-시멘트비의 변화와는 크게 상관없이 일정 비율까지는 석분의 첨가량이 증가할수록 슬럼프플로우가 커지는 즉, 유동성이 향상되었다. 이것은 석분의 미립자가 공극을 메워주기 때문에 골재를 밖으로 밀어내는 인발력도 좋아지게 되고 그에 따라 유동성도 향상되었다고 판단된다. 그러나 어느 일정 범위를 벗어나게 되면 과다한 미립분으로 인해 배합수를 석분이 흡수하기 때문에 유동성은 저하된다. 따라서 이 경우에는 배합수를 증가시키던지 유동화제량을 늘리면 해결될 수 있을 것으로 판단된다.Figure 3 shows the change in the slump flow according to the amount of added stone. As shown in the figure, the slump flow increased, that is, the fluidity improved as the amount of added lime increased up to a certain ratio regardless of the change in the water-cement ratio. It is believed that the fineness of the stone powder fills the voids, so that the pulling force to push the aggregate out is improved, and thus the fluidity is improved. However, if it is out of a certain range, because the powdered water absorbs the mixed water due to excessive fine powder, the fluidity is lowered. Therefore, in this case, it can be solved by increasing the number of formulations or increasing the amount of fluidizing agent.

그림 4는 석분 첨가량에 따른 U형 충전시험 결과를 도시한 것으로 석분을 첨가함에 따라 충전고차가 낮아지는 것을 알 수 있으며 특히, 석분을 첨가하지 않은 경우와 비교하면 그 효과가 매우 높다는 것을 알 수 있다. 석분의 효과는 단위 배합수량과 관계가 있기 때문에 과도한 석분의 첨가는 그림 4에서도 나타나고 있는 바와 같이 배합수나 유동화제를 추가하지 않는 한 충전고차는 오히려 커지게 된다.Figure 4 shows the results of the U-type filling test according to the amount of added stone powder, and it can be seen that the filling height decreases as the stone powder is added. In particular, it can be seen that the effect is very high compared with the case where no stone powder is added. . Since the effect of stone powder is related to the unit compounding quantity, excessive addition of stone powder will increase rather than adding mixing water or fluidizing agent as shown in Fig. 4.

그림 5는 석분 첨가변화에 따른 압축강도의 크기를 나타낸 것으로 미세분체가 콘크리트 내부의 공극을 메꾸기 때문에 구조체의 강도는 석분을 첨가하지 않았을 때보다 약간 상승되는 경향이 있으나, 실험결과가 첨가량에 대해 일정한 경향을 보이지 않는 점에 비추어 석분 첨가량이 강도에는 크게 영향을 주고 있지 않다는 것을 알 수 있다.Fig. 5 shows the magnitude of compressive strength according to the change in the addition of stone powder. Because the fine powder fills the voids in the concrete, the strength of the structure tends to be slightly higher than without the addition of the stone powder. In view of the fact that it does not show a tendency, it can be seen that the amount of added stone powder does not significantly affect the strength.

전술한 바와 같이 폐기처분되고 있는 석분을 고유동 콘크리트에 적용한 결과 소요 강도의 증가없이 유동성과 충전성이 단순히 시멘트만 사용할 때보다 증진되었다. 따라서 본 석분을 고유동 콘크리트의 재료로 활용함으로써 처리상의 문제점을 해소할 수 있을 뿐만 아니라 고유동 콘크리트에서 난제로 알려져 있는 재료분리에 따른 문제점, 기존에 이를 제어하기 위해 고로슬래그나 플라이애쉬, 혹은 시멘트를 다량 사용함으로써 유발되는 필요이상의 강도발현과 재료비 상승, 그에 따른 온도균열의 발생 둥의 문제점을 해결할 수 있다.As described above, the application of the stone powder being disposed of to the high-flow concrete resulted in improved fluidity and fillability than the use of only cement without increasing the required strength. Therefore, by using this stone powder as a material of high-flow concrete, not only can it solve the processing problems, but also the problem of material separation, which is known as a difficulty in high-flow concrete, and blast furnace slag, fly ash, or cement to control it. By using a large amount of can be solved the problem of more than the strength expression, material cost increase, resulting in temperature cracking caused by more than necessary.

Claims

Method of using stone powder as a material for high flow concrete mixing in the general strength range of 210 ~ 270kgf / cm2