KR20040047881A

KR20040047881A - 시멘트 혼화재, 시멘트 조성물 및 그것을 사용한 시멘트콘크리트

Info

Publication number: KR20040047881A
Application number: KR10-2004-7004803A
Authority: KR
Inventors: 모리오까미노루; 나까시마야스히로; 히구찌다까유끼; 다까하시미쯔오; 야마모또겐지; 사까이에쯔오; 다이몬마사끼
Original assignee: 덴끼 가가꾸 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2001-10-23
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2004-06-05
Also published as: CN1571760A; JP2010163360A; EP1439154A1; JP5059285B2; EP1439154A4; US20040231568A1; ATE488480T1; US7459020B2; KR100714738B1; JPWO2003035570A1; DE60238345D1; EP1439154B1; CN1285530C; JP5189119B2; WO2003035570A1

Abstract

낮은 환경 부하형으로, 6 가 크롬을 저감하고, 슬럼프 로스나 수화 발열량이 작으며, 중성화되기 어렵고, 자기 수축을 낮게 억제할 수 있는 시멘트 혼화재, 시멘트 조성물 및 그것을 사용한 시멘트 콘크리트를 제공한다.

멜리라이트를 주성분으로 하고, CO₂흡수량이 2% 이상, 강열 감량이 5% 이하, 비황산태 황으로서 존재하는 황을 0.5% 이상 함유, 및/또는 용출되는 비황산태 황 농도가 100㎎/l 이상이고, 또한 바람직하게는 유리화율이 30% 이하, 멜리라이트의 격자상수 (a) 가 7.73∼7.82, 및/또는 브레인 비표면적이 4,000cm²/g 이상인 고로 서냉 슬래그 분말을 시멘트 혼화재로 한다.

Description

시멘트 혼화재, 시멘트 조성물 및 그것을 사용한 시멘트 콘크리트{CEMENT ADMIXTURE, CEMENT COMPOSITION, AND CEMENT CONCRETE MADE THEREFROM}

이산화탄소 배출량에 관해서, 전체 산업에서 차지하는 토목 건설업의 비율이 지극히 커, 그 환경 부하의 저감이 절실히 요망되고 있다. 한편, 시멘트 산업으로부터 배출되는 이산화탄소는, 그 대부분이 원료인 석회석의 탈탄산 반응이나 소성시의 연료에 유래하고 있다. 따라서, 이산화탄소 배출량을 저감하기 위해서는 시멘트 클링커 (clinker) 의 소성량을 저감하는 것이 가장 유효한 방법으로, 각종 혼합 시멘트의 이용을 추진하는 것이 매우 중요하다.

또한, 내구적인 콘크리트 구조물을 구축하는 면에서, 재료 분리에 의해 발생하는 블리딩 (bleeding) 을 방지하는 것 및 수화 발열 (水和發熱) 을 억제하는 것이 요구되고 있다. 특히, 최근에는 콘크리트에 요구되는 성능이 다양화되고 있어, 시공의 합리화를 목적으로 하여 컴팩션 (compaction) 을 필요로 하지 않고, 자기 충전성 (self-filling) 을 갖는 고유동 콘크리트가 여러가지로 제안되어 있다 (일본 콘크리트 공학협회 발행, 「JCI 초(超)유동 콘크리트 연구위원회 보고서 I」 (1993 년 5 월) 및「동 보고서 Ⅱ」 (1994 년 5 월) 등).

이들 고유동 콘크리트는, 시멘트 등의 결합재의 단위량이 500kg/m³정도를 밑돌면 재료 분리를 일으키기 쉬워지기 때문에, 통상 500kg/m³정도 이상의 단위 결합재량을 갖고 있다. 그리고, 단위 결합재량이 많은 고유동 콘크리트는 수화 발열량이 크고, 또 환경 부하도 크다는 과제를 갖고 있었다.

이러한 과제를 해결하기 위해, 석회석 미분말을 결합재의 일부에 치환하여 사용한 고유동 콘크리트가 제안되었다 (일본 공개특허공보 평5-319889호). 석회석 미분말은 거의 수경성(水硬性)을 나타내지 않기 때문에, 석회석 미분말을 결합재의 일부에 치환하여 사용한 고유동 콘크리트는 재료 분리 저항성만을 부여하여 불필요한 수화열을 발생시키지 않는다는 이점을 가지고 있다. 그러나, 자원이 적은 일본에서 석회석은 귀중한 천연 자원으로서, 단순히 콘크리트에 혼화하는 것으로만 이용하는 것은 자원의 고갈로 이어지기 때문에, 더욱 유효하게 이용해야 한다는 목소리가 높은 것이 현실이다.

또, 석회석 혼합 시멘트는 중성화되기 쉽고, 초기의 강도 발현성이 떨어진다는 과제를 갖는 것이었다. 중성화는 철근 콘크리트 구조물의 내구성과 관련되고, 또한 초기 강도는 탈형 사이클과 깊게 관련되기 때문에 공사기간을 단축하는데에 있어서도 중요하다. 또한, 중성화는 철근 콘크리트의 내구성을 좌우하는 중요한 열화 인자로서, 중성화된 콘크리트는 철근이 부식되어 콘크리트편의 낙하 등과 같은 위험성이 있다. 오늘날에는, 내구성이나 초기 강도 발현성이 양호하고, 특히 혼화재를 30% 초과하여 병용하더라도 보통 포틀랜드 시멘트만을 사용한 것과 동등한 강도 발현성이 얻어지는 시멘트 조성물의 개발이 기대되고 있는 것이 현실이다.

한편, 제철소로부터 산업 폐기물로서 산출되는 고로 (高爐) 슬래그는 시멘트 콘크리트 분야에서는 광범위하게 이용되고 있다. 고로 슬래그는, 급냉시켜 유리화한 고로 수쇄 슬래그와, 서냉시켜 결정화한 고로 서냉 슬래그로 크게 구별된다. 이 중, 고로 수쇄 슬래그는 알칼리 잠재 수경성을 갖고 있고, 시멘트와 같은 정도, 또는 그 이상으로 잘게 분쇄된 것이 고로 시멘트의 원료로서 이용되고 있다.

유리화한 고로 수쇄 슬래그는 시멘트 클링커에 다량으로 혼화하더라도 장기 강도가 저하되지 않는다는 우수한 잠재 수경성을 갖고 있기 때문에, 고강도 콘크리트나 고유동 콘크리트 등 다양한 분야에서의 연구가 이루어지고 있다 (Kenichi Yasudo 외, 「고로 슬래그 미분말의 고강도 콘크리트에 대한 적용성에 관해서」, 제 45 회 시멘트 기술대회 강연집, pp.184-189, 1991 년 등 참조).

유리화한 고로 수쇄 슬래그는, 시멘트 클링커에 다량 혼화하더라도 장기 강도가 저하되지 않는다는 우수한 잠재 수경성을 갖고 있다. 그러나, 유리화한 고로 수쇄 슬래그는 강도 발현성을 나타내는 반면, 이에 동반하는 수화 발열과 자기 수축이 커진다는 과제를 갖고 있었다. 이들은 균열을 야기하는 요인이기 때문에, 내구적인 철근 콘크리트 구조물을 구축하는 데에 있어서 바람직하지 못한 현상이다.

한편, 고로 서냉 슬래그는, 별명으로 결정화 슬래그 또는 밸러스 (ballas) 라고도 불리며, 수경성을 나타내지 않는 것이다. 그 때문에 주로 노반재(路盤材)로서 이용되어 왔지만, 최근에는 재생 골재가 노반재에 우선적으로 이용되게 되어 종래의 용도를 잃어가고 있으며, 그 유효한 이용 방법에 대해서는 아직 모색 상태에 있다 (Akihiko Yoda, 「고로 슬래그의 시멘트·콘크리트에 대한 이용」, 무기 머티리얼, Vol.6, pp.62-67, 1999 년, 「재생자원의 이용의 촉진에 관한 법률, 소위 리사이클법」, 평성 3 년 10월).

최근, 콘크리트의 내구성 문제가 크게 클로즈 업된 것으로부터, 내구적인 콘크리트에 관한 지침이나 표준 시방서 (示方書) 등이 각 학술 단체로부터 발행되어 있다. 특히, 콘크리트의 물/시멘트비가 내구성에 큰 영향을 미치는 점에서, 단위 수량의 저감을 목적으로 고성능 감수제(減水劑)나 고성능 AE 감수제의 사용 빈도가 급격히 증가하여, 지침도 나오고 있다.

그러나, 단위 수량을 저감하면 할수록, 일관성의 경시 변화가 크고 유동성이 저하되기 쉽다는 과제가 있어, 이 과제에 대해서 발본적인 대책은 없는 것이 실상이다. 특히, 유동성의 저하 문제가 큰 과제로서 문제시되는 예는 고유동 콘크리트이다.

고유동 콘크리트는, 시공이 양호하거나 불량한 지에 따른 영향을 받지 않도록 개발된 콘크리트로서, 자기 충전성이 최대의 특징이다. 그리고, 레디믹스 (ready-mixed) 콘크리트 플랜트로부터 수송하여 시공 현장까지 운반하고, 그 위에 또 일정시간 유동성을 유지하는 것이 필요하다. 그런데, 현장에서 어떠한 트러블이나 교통 정체에 말려들게 된 경우에는 소정 시간을 크게 상회하게 되어, 콘크리트의 유동성이 소정의 규격외가 되는 경우도 많다.

이러한 경우에는, 고성능 AE 감수제 등을 추가 첨가하여 다시 유동화시키는, 소위 재유동화 처리를 실시하는 것 외에는 방법이 없다. 그러나, 이 재유동화 처리는 숙련자만이 할 수 있는 것이 실상이므로, 유동성의 유지 성능이 우수한 콘크리트의 개발이 강하게 요구되고 있다.

한편, 환경 문제의 관점에서 인체에 악영향을 미치는 6 가 크롬의 저감에 대해서도 큰 기대가 모아지고 있다. 6 가 크롬은 환원제나 흡착제 등에 의해 그 용출량을 저감하는 방법이 제안되어 있다. 그러나, 이들 소재는 시멘트 콘크리트 분야에 이용하기에는 너무나도 고가의 것으로, 거의 이용되고 있지 않은 것이 실상이다.

그래서, 본 발명자는 고로 서냉 슬래그의 유효 이용에 대해서 각종 검토를 거듭한 결과, 고로 서냉 슬래그 분말이 중성화 억제 기능을 갖는 것, 재료 분리 저항성이나 유동성의 유지 성능이 우수한 것, 자기 수축이 작고, 또 수화 발열이 작은 고유동 콘크리트로 할 수 있는 것, 소정 조건하에서 6 가 크롬 저감 효과를 나타내는 것 및 C₃S 함유량이 60% 이상인 포틀랜드 시멘트와 고로 서냉 슬래그 분말을함유하여 이루어지는 시멘트 조성물을 사용함으로써, 초기 강도 발현성이 양호하고, 환경 부하가 작은 시멘트 조성물로 할 수 있는 것 등, 종래의 과제를 해결할 수 있음을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명은, 주로 토목ㆍ건축업계에서 사용되는 시멘트 혼화재, 시멘트 조성물 및 그것을 사용한 시멘트 콘크리트에 관한 것이다. 또, 본 발명에서 사용하는 시멘트 콘크리트란, 시멘트 페이스트, 모르타르 및 콘크리트를 총칭하는 것이다. 또한, 본 발명에 있어서의 부(部)나 % 는 특별히 규정하지 않는 한 질량 기준으로 나타낸다.

즉, 본 발명은, 다음의 구성을 갖는 것이다.

(1) 멜리라이트 (melilite) 를 주성분으로 하고, 또한 탄산 가스 농도 5%, 온도 30℃ 및 상대 습도 60% 의 공기 중에서 7 일간 탄산화시켰을 때의 이산화탄소 흡수량이 2% 이상인 고로 서냉 슬래그 분말을 함유하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 시멘트 혼화재.

(2) 멜리라이트를 주성분으로 하고, 또한 1000℃ 에서 30 분간 강열했을 때의 중량 감소인 강열 감량이 5% 이하인 고로 서냉 슬래그 분말을 함유하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 시멘트 혼화재.

(3) 멜리라이트를 주성분으로 하고, 또한 비황산태 황으로서 존재하는 황을 0.5% 이상 함유하는 고로 서냉 슬래그 분말을 함유하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 시멘트 혼화재.

(4) 멜리라이트를 주성분으로 하고, 또한 용출되는 비황산태 황의 이온 농도가 100㎎/리터 이상인 고로 서냉 슬래그 분말을 함유하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 시멘트 혼화재.

(5) 멜리라이트를 주성분으로 하고, 또한 1000℃ 에서 30 분간 강열했을 때의 중량 감소인 강열 감량이 5% 이하인 고로 서냉 슬래그 분말을 함유하여 이루어지는 상기 (1), (3) 및 (4) 중 어느 한 항에 기재된 시멘트 혼화재.

(6) 멜리라이트를 주성분으로 하고, 또한 비황산태 황으로서 존재하는 황을 0.5% 이상 함유하는 고로 서냉 슬래그 분말을 함유하여 이루어지는 상기 (1), (2), (4) 및 (5) 중 어느 한 항에 기재된 시멘트 혼화재.

(7) 멜리라이트를 주성분으로 하고, 또한 용출되는 비황산태 황 농도가 100㎎/리터 이상인 고로 서냉 슬래그 분말을 함유하여 이루어지는 상기 (1) ∼ (3), (5) 및 (6) 중 어느 한 항에 기재된 시멘트 혼화재.

(8) 유리화율이 30% 이하인 고로 서냉 슬래그 분말을 함유하여 이루어지는 상기 (1) ∼ (7) 중 어느 한 항에 기재된 시멘트 혼화재.

(9) 멜리라이트의 격자상수 (a) 가 7.73∼7.82 인 고로 서냉 슬래그 분말을 함유하여 이루어지는 상기 (1) ∼ (8) 중 어느 한 항에 기재된 시멘트 혼화재.

(10) 브레인 (Blaine) 비표면적값이 4000cm²/g 이상인 고로 서냉 슬래그 분말을 함유하여 이루어지는 상기 (1) ∼ (9) 중 어느 한 항에 기재된 시멘트 혼화재.

(11) 산소 소비량이 2.5×10^-3㎜olO₂/g 이상인 상기 (1) ∼ (10) 중 어느 한 항에 기재된 시멘트 혼화재.

(12) 산화 환원 전위가 100㎷ 이상인 상기 (1) ∼ (10) 중 어느 한 항에 기재된 시멘트 혼화재.

(13) 상기 (1) ∼ (12) 중 어느 한 항에 기재된 시멘트 혼화재를 함유하여이루어지는 시멘트 조성물.

(14) 시멘트가, 3CaOㆍSiO₂함유량이 60중량% 이상인 포틀랜드 시멘트인 상기 (13) 에 기재된 시멘트 조성물.

(15) 상기 (13) 또는 (14) 에 기재된 시멘트 조성물을 사용하여 이루어지는 시멘트 콘크리트.

(16) 슬럼프 플로우 (slump flow) 가 650±50㎜ 인 상기 (15) 에 기재된 시멘트 콘크리트.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에서 사용하는 고로 서냉 슬래그 분말 (이하, 간단히 서냉 슬래그분이라고도 한다) 은 서냉되어 결정화한 고로 슬래그의 분말이다. 서냉 슬래그분의 성분은, 고로 수쇄 슬래그와 동일한 조성을 갖고 있고, 구체적으로는 SiO₂, CaO, Al₂O₃및 MgO 등을 주요한 화학성분으로 하고, 그 밖의 성분으로 TiO₂, MnO, Na₂O, S, P₂O₅및 Fe₂O₃등을 들 수 있다.

또한, 서냉 슬래그분은, 겔레나이트 2Ca0ㆍAl₂O₃ㆍSiO₂와 아케르마나이트 2CaOㆍMgOㆍ2Si0₂의 혼정(混晶)인 소위 멜리라이트를 주성분으로 하는 것으로, 기타, 다이칼슘실리케이트 2CaOㆍSiO₂, 랭키나이트 (rankinite) 3CaOㆍ2SiO₂및 규회석 (wollastonite) CaOㆍSiO₂등의 칼슘 실리케이트, 메르비나이트 (merwinite)3CaOㆍMgOㆍ2Si0₂나 몬티셀라이트 (monticellite) CaOㆍMgOㆍSiO₂등의 칼슘마그네슘 실리케이트, 아노사이트 (anorthite) CaOㆍAl₂O₃ㆍ2SiO₂, 류사이트 (leucite) (K₂O,Na₂O)ㆍAl₂O₃ㆍSiO₂, 스피넬 MgOㆍAl₂O₃, 마그네타이트 Fe₃O₄및 황화칼슘 CaS 나 황화철 FeS 등의 황화물 등을 포함하는 경우가 있다.

본 발명에서 사용하는 서냉 슬래그분은 멜리라이트를 주성분으로 하는 것으로, 그 이산화탄소 흡수량 (이하, CO₂흡수량이라고 한다) 은 2% 이상이다. 서냉 슬래그분의 C0₂흡수량은 2% 이상이고, 3% 이상이 바람직하고, 4% 이상이 보다 바람직하다. C0₂흡수량이 2% 미만에서는 중성화의 억제 효과가 충분하지 않아, 본 발명의 효과가 충분히 얻어지지 않는 경우가 있다.

CO₂흡수량은, 탄산 가스 농도 5%, 온도 30℃ 및 상대 습도 60% 의 공기 중에서 7 일간 탄산화시켰을 때의 이산화탄소 흡수량을 의미하는 것이다. 이 때, 탄산화 처리를 실시하기 전의 시료가 이산화탄소를 함유하고 있는 경우가 있기 때문에, (이산화탄소 흡수량) = (탄산화 처리 후의 시료의 이산화탄소량) - (탄산화 처리 전의 시료의 이산화탄소량) 의 식으로 나타내는 것이 가능하다.

CO₂흡수량은 전(全)탄소 분석에 의해 탄소량을 정량하고, CO₂량으로 환산함으로써 구해진다. 또한, 열분석 (TG-DTA, DSC) 등에 의해서도 구할 수 있다.

한편 서냉 슬래그분의 강열 감량 (이하, 결합수량이라고도 한다) 은 5% 이하이다. 서냉 슬래그분의 결합수량은 5% 이하이고, 4% 이하가 바람직하고, 3% 이하가 보다 바람직하다. 결합수량이 5% 를 초과하면, 과잉 강도나, 이에 동반하는 수화 발열이나 자기 수축이 커져 본 발명의 효과가 충분히 얻어지지 않는 경우가 있다. 강열 감량은, 일반적으로 1,000℃ 에서 30 분간 강열했을 때의 중량 감소를 의미하고, 수화시킨 시료의 결합수량으로서 취급된다.

시료의 전처리는 다량의 아세톤이나 알코올 등에 의해 수화시킨 시료로부터 잉여수를 제거한 후, 건조시킨다. 건조 조건은, 수화물의 결합수의 일부가 일탈하지 않는 건조 조건에서 실시한다. 예를 들어, 흡기기 (aspirator) 등에 의해 감압 건조시켜 항량 (恒量)이 될 때까지 실시한다.

서냉 슬래그분의 비황산태 황으로서 존재하는 황 (이하, 간단히 비황산태 황이라고 한다) 은 0.5% 이상이다. 여기서, 비황산태 황이란, 예를 들면, 황화물, 다황화물, 황, 티오황산 및 아황산 등과 같이 황산태가 아닌 황을 말한다. 비황산태 황은, 0.5% 이상이고, 0.7% 이상이 바람직하고, 0.9% 이상이 보다 바람직하다. 비황산태 황이 0.5% 미만에서는, 본 발명의 효과, 즉 유동성의 유지 성능이나 6 가 크롬 환원 성능이 충분히 얻어지지 않는 경우가 있다.

비황산태 황량은, 전체 황량으로부터 황산태황 (삼산화 황) 량을 감산하여 구할 수도 있고, 또 티오황산태 황이나 아황산 황 등의 비황산태 황량의 총합으로서 구할 수도 있다. 이들은, Yamaguchi 와 Ono 의 방법 (「고로 슬래그 중 황의 상태 분석」, Naoharu Yamaguchi & Akihoro Ono: 제철연구, 제 301 호, pp.37-40, 1980 년 참조) 으로 정량하거나, 또는 JIS R 5202 에 정해진 방법으로 정량함으로써 구할 수 있다.

서냉 슬래그분은, 비황산태 황을 함유하는 것에 의해 유동성의 유지성이나 6 가 크롬을 비롯한 유해 중금속을 저감하는 효과를 발휘하는 것이지만, 단순히 비황산태 황을 포함하지 않은 슬래그에 다황화물, 황화물, 티오황산염 및 아황산염 등을 첨가한 것으로는, 본 발명의 지속성이 우수한 유동성의 유지 효과나 6 가 크롬 등의 유해 중금속 저감 효과가 얻어지지 않는다. 본 발명에서 말하는 유해 중금속이란, 6 가 크롬, 납, 카드뮴, 니켈, 수은, 비소, 셀레늄 및 몰리브덴 등이다.

환원제의 사용량은, 본 슬래그분과 환원제의 합계 100 중량부 중, 1∼50 중량부가 바람직하고, 특히 5∼40 중량부가 보다 바람직하다. 1 중량부 미만에서는 병용의 효과가 없고, 반대로 50 중량부를 초과하면 고비용이 되어 바람직하지 못하다.

단, 본 발명의 목적을 저해하지 않은 범위에서, 종래의 6 가 크롬 저감재로서 사용되고 있는 각종 환원제를 병용하는 것은 바람직하다. 구체적으로는, 황화암모늄, 황화칼슘, 황화구리, 황화니켈, 황화아연, 황화안티몬, 황화지르코늄, 황화수소나트륨, 황화수소리튬 및 폴리황화암모늄 등의 황화물, 아황산칼륨, 아황산암모늄, 아황산나트륨, 아황산칼슘, 아황산나트륨 및 아황산수소칼륨 등의 아황산염, 티오황산나트륨이나 티오황산칼륨 등의 티오황산염, 이산화황이나 황 등의 황화 화합물 및 황산 제 1 철 등 을 들 수 있다. 이 중, 특히 황산 제 1 철염이 유효하다.

또한, 본 발명에 있어서, 서냉 슬래그분으로부터 용출되는 비황산태 황의 이온 농도 (이하, 용해성 황 농도라고 한다) 는 100㎎/리터 이상이다. 용해성 황농도는, 특히 150㎎/리터 이상이 바람직하다. 용해성 황 농도가 100㎎/리터 미만에서는, 시멘트 콘크리트의 유동성의 유지성이나 6 가 크롬 저감 효과가 얻어지지 않는 경우가 있다.

비황산태 황의 이온에는, 황 이온 (S^2-), 다황화물 이온 (Sn^2-, n≥2), 티오황산 이온 (S₂O₃ ^2-), 아황산 이온 (SO₃ ^2-) 및 황산 이온 (SO₄ ^2-) 등을 들 수 있다. 용해성 황 농도는, 서냉 슬래그분 20g 을 20℃ 의 물 100㎖ 중에 넣고, 30 분간 교반한 후, 고액 분리한 액상 중에 함유되는 비황산태 황 이온의 농도를 말한다. 이들 황 농도는 ICP 발광 분석법이나 이온 크로마토그래피에 의해 정량하는 것이 가능하다.

서냉 슬래그분의 유리화율은, 30% 이하가 바람직하고, 10% 이하가 보다 바람직하다. 유리화율이 30% 를 넘으면 수화열이 커지는 경우가 있어, 소정의 유동성 유지 성능, 6 가 크롬 저감 효과, 중성화 억제 효과 및 수화 발열 억제 효과가 얻어지지 않는 경우가 있다.

유리화율이 높은 경우, 거의 동량의 비황산태 황을 함유하고 있더라도, 결정질인 서냉 슬래그에 비하여 티오황산황 등의 용출이 지극히 적어, 유동성의 유지 성능이나 6 가 크롬의 저감 효과는 작다. 또한 유리화율이 높아짐에 따라서 슬래그의 수화에 동반하는 발열도 생기는 경우가 있다.

또 중성화 억제 효과도 결정질에 특징적인 성능이기 때문에, 유리화율의 증가에 동반하여 효과가 보이지 않게 되는 경우가 있다. 유리화율 (X) 이란,X(%) = (1-S/S₀)×100 으로 구해진다. 여기서, S 는 분말 X 선 회절법에 의해 구해지는 서냉 슬래그분 중의 주요한 결정성 화합물인 멜리라이트의 메인 피크의 면적이고, S₀은 서냉 슬래그분을 1000℃ 에서 3 시간 가열하고, 그 후 5℃/분의 냉각 속도로 냉각한 것의 멜리라이트의 메인 피크의 면적을 나타낸다.

또한, 서냉 슬래그분의 멜리라이트의 격자상수 (a) 는 7.73∼7.82 인 것이 바람직하다. 서냉 슬래그분의 멜리라이트의 격자상수 (a) 가 이 범위에 있는 것이 특히 중성화의 억제 효과가 현저하기 때문에 바람직하다. 그 중에서도 특히, 격자상수 (a) 는 7.75∼7.80 인 것이 적합하다.

서냉 슬래그분의 브레인 비표면적값 (이하, 간단히 브레인값이라고도 한다) 은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 4,000cm²/g 이상이 바람직하고, 4,500cm²/g∼8,000cm²/g 이 보다 바람직하고, 5,000cm²/g∼8,000cm²/g 이 가장 바람직하다. 브레인값이 4,000cm²/g 미만에서는, 재료 분리 저항성이 얻어지지 않거나, 중성화의 억제 효과가 충분히 얻어지지 않거나, 유동성의 유지 성능이나 6 가 크롬 환원 성능이 충분히 얻어지지 않는 경우가 있고, 8,000cm²/g 를 초과하도록 분쇄하기에는 분쇄 동력이 커져 비경제적이고, 또한 서냉 슬래그분이 풍화되기 쉬워져 품질의 경시적인 열화가 커지는 경우가 있다.

이 입도에 따라, 티오황산황이나 아황산황 등의 용출량을 컨트롤하는 것이 가능하고, 분말도를 높이는 것에 의해 초기의 유동성이나 6 가 크롬 저감 효과, 중성화 억제 효과가 높아지며, 반대로 분말도를 낮게 하는 것에 의해 장기에 걸친 유동성의 유지 성능, 6 가 크롬 저감 효과 및 중성화 억제 효과를 부여하는 것이 가능해진다.

서냉 슬래그분의 산소 소비량은, 2.5×10^-3㎜olO₂/g 이상이 바람직하고, 3.0×10^-3㎜olO₂/g 이상이 보다 바람직하다. 2.5×10^-3㎜olO₂/g 미만에서는 시멘트 콘크리트가 충분한 유동성이나, 6 가 크롬의 저감 효과가 얻어지지 않는 경우가 있다.

산소 소비량이란, 슬래그분의 환원 능력을 나타내는 지표의 하나로서, 예를 들면, 각종 슬래그 분말 2g 과 증류수 40㎖ 를 혼합하여 2 시간 진탕한 후, 여과한다. 여과액 10㎖ 에 0.1mol/l 황산 4 가 세륨 수용액을 10㎖ 와, 1/40mol/l 산화 환원 지시약 페로인 (ferroin) 을 몇방울 첨가하고, 진탕액 중의 잔존 4 가 세륨을 0.1mol/l 황산 제 1 철에 의해 적정한다. 이 값으로부터, 슬래그 분말에 의해 3 가로 환원된 4 가 세륨량 (단위: mmol/g) 이 얻어지고, 이 값을 4 로 나눈 것을 산소 소비량 (단위: ㎜olO₂/g) 으로 한다.

서냉 슬래그분의 산화 환원 전위는 100㎷ 이상이 바람직하고, 150㎷ 이상이 보다 바람직하다. 100㎷ 미만에서는 충분한 6 가 크롬 저감 효과가 얻어지지 않는 경우가 있다. 산화 환원 전위란, 슬래그분의 환원 능력을 나타내는 지표의 하나로서, 예를 들면, 각종 슬래그분 50g 과 증류수 100㎖ 을 혼합하여 24 시간진탕한 후, 여과한다. 여과액의 산화 환원 전위를 소정의 ORP 전극에 의해 측정하여, ORP1 로 한다. 그 후, 이 여과액의 pH 를 측정하고, 동일한 pH 가 되도록 조정한 증류수의 산화 환원 전위 ORP2 를 측정한다. 이 0RP2 와 ORP1 의 차 (ORP2 - ORP1) 를 산화 환원 전위 (단위: ㎷) 로 한다.

본 발명의 시멘트 혼화재 (이하, 간단히 본 혼화재라고도 한다) 는, 멜리라이트를 주성분으로 하고, 이산화탄소 흡수량이 2% 이상이고, 강열 감량이 5% 이하이고, 비황산태 황으로서 존재하는 황을 0.5% 이상 함유하며, 및/또는 용출되는 비황산태 황 농도가 100㎎/l 이상인 고로 서냉 슬래그 분말, 더욱 바람직하게는, 유리화율이 30% 이하이고, 멜리라이트의 격자상수 (a) 가 7.73∼7.82 이며, 및/또는 브레인 비표면적이 4,000cm²/g 이상인 고로 서냉 슬래그 분말을 함유하는 것이다.

본 혼화재의 브레인값은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 4,000cm²/g 이상이 바람직하고, 4,500cm²/g∼8,000cm²/g 이 보다 바람직하고, 5,000cm²/g∼8,000cm²/g 이 가장 바람직하다. 브레인값이 4,000cm²/g 미만에서는, 본 발명의 효과가 충분히 얻어지지 않는 경우가 있고, 8,000cm²/g 를 초과하도록 분쇄하기에는 분쇄 동력이 커져 비경제적이며, 또한 서냉 슬래그분이 풍화되기 쉬워져 품질의 경시적인 열화가 커지는 경우가 있다.

본 혼화재의 사용량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 통상 시멘트와 본 혼화재로 이루어지는 시멘트 조성물 100 부 중 3∼60 부가 바람직하고, 5∼50 부가보다 바람직하며, 10∼40 부가 가장 바람직하다. 3 부 미만에서는 수화열을 낮추거나, 유동성의 유지성을 양호하게 하는 등의 본 발명의 효과가 충분히 얻어지지 않는 경우가 있고, 60 부를 초과하여 사용하면 강도 발현성이 나빠지는 경우가 있다.

여기서, 시멘트로는, 보통, 조강 (早强), 초조강, 저열 및 중용열 등의 각종 포틀랜드 시멘트, 이들 포틀랜드 시멘트에 고로 수쇄 슬래그, 플라이 애쉬, 또는 실리카를 혼합한 각종 혼합 시멘트 및 석회석 미분말을 혼합한 필러 시멘트 등을 들 수 있고, 이들 중 1 종 또는 2 종 이상이 사용 가능하다.

본 발명에서는, 본 혼화재를, 3CaOㆍSiO₂(C₃S) 함유량이 60 중량% 이상인 포틀랜드 시멘트와 병용함으로써 초기 강도 발현성이 우수한 시멘트 조성물로 하는 것이 가능하다. 통상 포틀랜드 시멘트는, 2CaOㆍSiO₂(C₂S), C₃S, 3CaOㆍAl₂O₃(C₃A) 및 4CaOㆍAl₂O₃ㆍFe₂O₃(C₄AF) 을 주체로 하는 클링커와 석고로 구성되어 있다.

본 발명의 C₃S 함유량이 60% 이상인 포틀랜드 시멘트는 특별히 한정되는 것은 아니며, 시판되는 조강 시멘트나 초조강 시멘트 등을 사용 가능하다. 또한, C₃S 함유량이 60% 이상인 포틀랜드 시멘트의 입도는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 통상 브레인값으로 3,000∼8,000cm²/g 정도가 바람직하다. 브레인값이 3,000cm²/g 미만에서는 조기 강도 발현성이 충분히 얻어지지 않는 경우가 있고,8,000cm²/g 를 초과하도록 분쇄하는 것은 분쇄 동력이 극단적으로 커져 비경제적일 뿐만 아니라, 작업성이 나빠지는 경우가 있다.

본 발명의 시멘트 조성물은, 시멘트와 본 혼화재를 함유하여 이루어지는 것이다. 본 발명의 시멘트 조성물은, 각각의 재료를 시공시에 혼합하여도 되고, 미리 일부 또는 전부를 혼합해 두어도 상관없다. 예를 들면, 서냉 슬래그분, 시멘트 클링커 및 석고를 따로따로 분쇄하여 혼합하여도 되고, 이들의 일부 또는 전부를 혼합 분쇄하는 것도 가능하다.

본 발명의 시멘트 조성물의 입도는, 사용하는 목적ㆍ용도에 따라 다르기 때문에 특별히 한정되는 것은 아니지만, 통상 브레인값으로 3,000∼8,000cm²/g 이 바람직하고, 4,000∼6,000cm²/g 이 보다 바람직하다. 3,000cm²/g 미만에서는 강도 발현성이 충분히 얻어지지 않는 경우가 있고, 8,000cm²/g 를 초과하면 작업성이 나빠지는 경우가 있다.

본 발명에서 시멘트 조성물은, 종래의 진동 컴팩션을 필요로 하지 않는 자기 충전성을 갖고, 재료 분리가 생기지 않는 고유동 콘크리트로서 사용하는 것이 가능하며, 유동성의 지표가 되는 슬럼프 플로우값이 650±50㎜ 인 것이 바람직하다. 슬럼프 플로우값이 600㎜ 미만에서는 수송이나 시공에 필요한 시간을 생각하면 경시 변화에 따라 자기 충전성이 불충분해지는 경우가 있고, 700㎜ 을 초과하면 재료 분리가 생기기 쉬워지는 경우가 있다.

고유동 콘크리트를 조제할 때에는, 통상의 감수제, AE 감수제, 고성능 감수제 및 고성능 AE 감수제 등의 감수제를 사용하여 고유동화하는 것이 바람직하다. 감수제는, 액상이나 분말상의 감수제가 시판되고 있고, 모두 사용 가능하다. 감수제는 나프탈렌계, 멜라민계, 아미노술폰산계 및 폴리카르복시산계로 크게 구별된다.

본 발명에서는 특히 고성능 AE 감수제의 사용이 바람직하고, 그 구체예로는, 예를 들면, 나프탈렌계로는, NMB CO., LTD. 제조의 상품명 「레오빌드 SP-9 시리즈」, KAO CORPORATION 제조의 상품명 「마이티 2000 시리즈」,및 NIPPON PAPER INDUSTRIES CO., LTD. 제조의 상품명 「썬플로우 HS-100」 등을 들 수 있다. 또한, 멜라민계로는, SIKA JAPAN LTD. 제조의 상품명 「시카멘트 1000 시리즈」나 NIPPON PAPER INDUSTRIES CO., LTD. 제조의 상품명 「선플로우 HS-40」 등을 들 수 있다.

또, 아미노술폰산계로는, FUJISAWA PHARMACEUTICAL CO., LTD. 제조의 상품명 「파릭 FP-200 시리즈」등을 들 수 있다. 그리고, 폴리카르복시산계로는, NMB CO., LTD. 제조의 상품명 「레오빌드 SP-8 시리즈」, W.R.Grace & Co., Ltd. 제조의 상품명 「다렉스슈퍼 100 PHX」 및 Takemoto oil & fat Co.,Ltd. 제조의 상품명 「츄폴 HP-8 시리즈」나 「츄폴 HP-11 시리즈」등을 들 수 있다.

본 발명에서는 이들 감수제 중 1 종 또는 2 종 이상이 사용 가능하다. 감수제의 사용량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 통상 각 메이커가 지정하는 범위내에서 사용하면 되고, 구체적으로는 시멘트나 본 혼화재로 이루어지는 시멘트조성물 100 부에 대하여 0.5∼3.0 부 정도이다.

본 발명에 있어서, 물의 사용량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 통상 시멘트 콘크리트 1m³당 125∼225kg 이 바람직하고, 140∼185kg 이 보다 바람직하다. 125kg 미만에서는 작업성이 나빠지는 경우가 있고, 185kg 를 초과하면 치수 안정성, 강도 발현성 및 내구성이 나빠지는 경우가 있다.

본 발명에서는, 시멘트, 본 혼화재, 모래나 자갈 등의 골재 및 감수제의 외에, 종래에 고유동 콘크리트 등에 사용되어 온 고로 수쇄 슬래그 분말, 석회석 미분말, 플라이 애쉬 및 실리카흄 등의 혼화 재료, 기포제거제, 증점제, 녹방지제, 냉동방지제, 수축저감제, 고분자 에멀전, 응결조정제, 벤토나이트 등의 점토광물 및 하이드로탈사이트 등의 음이온 교환체 등 중의 1 종 또는 2 종 이상을, 본 발명의 목적을 실질적으로 저해하지 않는 범위에서 사용하는 것이 가능하다.

본 발명에 있어서, 각 재료의 혼합방법은 특별히 한정되는 것이 아니라, 각각의 재료를 시공시에 혼합하여도 되고, 미리 일부 또는 전부를 혼합해 두어도 상관없다. 혼합 장치로는 기존의 모든 장치가 사용 가능하며, 예를 들면, 경동 (傾胴) 믹서, 옴니 믹서, 헨쉘 믹서, V 형 믹서 및 나우터 믹서 등의 사용이 가능하다.

이하, 본 발명의 실시예에 근거하여 더욱 상세히 설명한다.

실험예 1

표 1 에 나타내는 콘크리트 배합의 시멘트 A, 물, 모래, 자갈 및 시멘트 혼화재로서 각종 슬래그분을 사용하고, s/a=46% 로 공기량 4.5±1.5% 의 콘크리트를 조제하여, 슬럼프 로스, 압축 강도, 단열 온도 상승량 및 중성화 깊이를 측정하였다.

또, 슬래그분 대신에 석회석 미분말을 혼화하고, 동일한 배합으로 동등한 압축 강도가 얻어지는 배합에 의해 비교를 실시하였다. 결과를 표 1 에 병기한다. 또한, 콘크리트의 슬럼프값이 18±1.5cm 가 되도록 감수제를 사용하였다.

<사용 재료>

시멘트 A: DENKI KAGAKU KOGYO K.K 제조 보통 포틀랜드 시멘트, C₃S 함유량 55%, 브레인값 3,200cm²/g, 밀도 3.15g/cm³

슬래그분 (1): 서냉 슬래그분, CO₂흡수량 2%, 결합수량 2%, 유리화율 5%, 멜리라이트의 격자상수 (a) 7.78, 브레인값 4,000cm²/g, 밀도 3.00g/cm³

슬래그분 (2) : 서냉 슬래그분, CO₂흡수량 3%, 결합수량 2.5%, 유리화율 5%, 멜리라이트의 격자상수 (a) 7.78, 브레인값 4,500cm²/g, 밀도 3.00g/cm³

슬래그분 (3) : 서냉 슬래그분, CO₂흡수량 3.5%, 결합수량 2.7%, 유리화율 5%, 멜리라이트의 격자상수 (a) 7.78, 브레인값 5,000cm²/g, 밀도 3.00g/cm³

슬래그분 (4): 서냉 슬래그분, CO₂흡수량 4%, 결합수량 3%, 유리화율 5%,멜리라이트의 격자상수 (a) 7.78, 브레인값 6,000cm²/g, 밀도 3.00g/cm³

슬래그분 (5): 서냉 슬래그분, CO₂흡수량 4.5%, 결합수량 4%, 유리화율 5%, 멜리라이트의 격자상수 (a) 7.78, 브레인값 8,000cm²/g, 밀도 3.00g/cm³

슬래그분 (6): 서냉 슬래그분, CO₂흡수량 3.5%, 결합수량 3%, 유리화율 10%, 멜리라이트의 격자상수 (a) 7.76, 브레인값 6,000cm²/g, 밀도 2.97g/cm³

슬래그분 (7): 서냉 슬래그분, CO₂흡수량 3%, 결합수량 5%, 유리화율 30%, 멜리라이트의 격자상수 (a) 7.74, 브레인값 6,000cm²/g, 밀도 2.94g/cm³

슬래그분 (8): 고로 수쇄 슬래그분, CO₂흡수량 1%, 결합수량 9.5%, 유리화율 95%, 브레인값 6,000cm²/g, 밀도 2.90g/cm³

물: 수도수

모래: 니이가타현 히메가와산(産), 밀도 2.62g/cm³

자갈: 니이가타현 히메가와산, 쇄석, 밀도 2.64g/cm³

감수제: 고성능 AE 감수제, 폴리카르복시산계, 시판품

〈측정 방법〉

슬럼프 로스: JIS A 1101 에 준하여 슬럼프값을 측정하고, 막 반죽이 완료된 슬럼프값으로부터 90 분 경과 후의 슬럼프값을 빼어, 슬럼프 로스값으로 하였다.

압축 강도: 10Φ×20cm 의 공시체를 제작하여, JIA A 1108 에 준하여 재령 (material age) 28 일의 압축 강도를 측정

단열 온도 상승량: TOKYO RIKO K.K. 제조의 단열 온도 상승량 측정 장치를 사용하여 타설 온도 20℃ 의 조건에서 측정

중성화 깊이: 10φ×20cm 의 공시체를 제작하여, 재령 28 일까지 20℃ 수중 양생을 실시한 후, 30℃, 상대 습도 60% 및 탄산 가스 농도 5% 의 환경에서 촉진 중성화를 실시하고, 6 개월 후에 공시체를 원형으로 잘라, 단면에 페놀프탈레인알콜액을 도포하여 중성화 깊이를 확인.

실험예 2

브레인값이나 유리화율이 동일하고, 멜리라이트의 격자상수 (a) 만이 상이한 표 2 에 나타내는 서냉 슬래그분을 사용하여, 표 2 에 나타내는 콘크리트 배합의 콘크리트를 조제한 것 외에는 실험예 1 과 동일한 방법으로 실시하였다. 결과를 표 2 에 병기한다.

<사용 재료>

슬래그분 (9): 서냉 슬래그분, CO₂흡수량 4%, 결합수량 3%, 유리화율 5%, 멜리라이트의 격자상수 (a) 7.73, 브레인값 6,000cm²/g, 밀도 3.03g/cm³

슬래그분 (10): 서냉 슬래그분, CO₂흡수량 4.5%, 결합수량 3%, 유리화율 5%, 멜리라이트의 격자상수 (a) 7.75, 브레인값 6,000cm²/g, 밀도 3.01g/cm³

슬래그분 (11): 서냉 슬래그분, CO₂흡수량 4.5%, 결합수량 3%, 유리화율 5%, 멜리라이트의 격자상수 (a) 7.80, 브레인값 6,000cm²/g, 밀도 2.98g/cm³

슬래그분 (12): 서냉 슬래그분, CO₂흡수량 4%, 결합수량 3%, 유리화율 5%, 멜리라이트의 격자상수 (a) 7.83, 브레인값 6,000cm²/g, 밀도 2.96g/cm³

실험예 3

표 3 에 나타내는 포틀랜드 시멘트 65 부와 슬래그분 (2) 35 부로 이루어지는 시멘트 조성물 100 부에 대하여, 물 50 부와 모래 300 부를 혼합하여 모르타르를 조제하여 압축 강도를 측정하였다. 결과를 표 3 에 병기한다.

<사용 재료>

시멘트 B: DENKI KAGAKU KOGYO K.K 제조 조강 포틀랜드 시멘트, C₃S 함유량 65%, 브레인값 4,400cm²/g

시멘트 C: 시멘트 A 50 부와 시멘트 B 50 부의 혼합물, C₃S 함유량 60%, 브레인값 3,800cm²/g

모래: JIS 표준 모래 (IS0 679 준거)

<측정 방법>

압축 강도: JIS R 5201 에 준하여 측정.

실험예 4

시멘트 B 를 사용하여, 시멘트 B 와 슬래그분으로 이루어지는 시멘트 조성물 100 부 중, 표 4 에 나타내는 서냉 슬래그분 (2) 를 사용한 것 외에는 실험예 3 과동일한 방법으로 실시하였다. 결과를 표 4 에 병기한다.

실험예 5

시멘트 A 를 사용하여, 표 5 에 나타내는 콘크리트 배합의 고유동 콘크리트를 조제하여, 재료 분리, 슬럼프 로스, 자기 수축, 단열 온도 상승량, 압축 강도 및 중성화 깊이를 측정한 것 외에는 실험예 1 과 동일한 방법으로 실시하였다.

또, 콘크리트의 슬럼프 플로우값은 600±50㎜ 가 되도록 감수제를 병용하였다. 결과를 표 5 에 병기한다.

<측정 방법>

재료 분리: 육안으로 보아 관찰. 재료 분리가 생긴 경우는 ×, 약간 분리 기미인 경우는 △, 재료 분리가 전혀 생기지 않은 경우는 ○로 표시.

슬럼프 플로우: 재단법인, 연안개발 기술센터 및 어항어촌 건설기술 연구소 발행, 수중 비분리성 콘크리트ㆍ매뉴얼, 부록 1 「수중 비분리성 콘크리트의 시험,슬럼프 플로우 시험」에 근거하여 콘크리트의 퍼짐을 직각 방향으로 2 점 측정한 평균값

자기 수축: JCI 자기 수축 연구위원회 보고서에 준하여 측정. 재령 56 일에 있어서의 자기 수축 변형으로 표시.

실험예 6

슬래그분 (4) 를 사용하여, 표 6 에 나타내는 콘크리트 배합을 사용한 것 외에는 실험예 5 와 동일한 방법으로 실시하였다. 결과를 표 6 에 병기한다.

실험예 7

시멘트 A 를 사용하여 표 5 에 나타내는 콘크리트 배합의 콘크리트를 조제하여, 슬럼프 로스의 측정을 실시하고, 슬래그분의 6 가 크롬 저감 능력을 6 가 크롬 잔존 농도를 측정함으로써 평가하였다. 결과를 표 7 에 병기한다.

또, 콘크리트의 슬럼프값이 18±1.5cm 가 되도록 감수제를 사용하였다.

<사용 재료>

슬래그분 (13): 서냉 슬래그분, 비황산태 황 0.9%, 유리화율 5%, 브레인값 4,000cm²/g, 밀도 3.00g/cm³

슬래그분 (14): 서냉 슬래그분, 비황산태 황 0.9%, 유리화율 5%, 브레인값 4,500cm²/g, 밀도 3.00g/cm³

슬래그분 (15): 서냉 슬래그분, 비황산태 황 0.9%, 유리화율 5%, 브레인값 5,000cm²/g, 밀도 3.00g/cm³

슬래그분 (16): 서냉 슬래그분, 비황산태 황 0.9%, 유리화율 5%, 브레인값 6,000cm²/g, 밀도 3.00g/cm³

슬래그분 (17): 서냉 슬래그분, 비황산태 황 0.9%, 유리화율 5%, 브레인값 8,000cm²/g, 밀도 3.00g/cm³

슬래그분 (18): 슬래그분 (16) 을 물에 침지하여 에이징하고, 비황산태 황을 0.7% 로 한 것, 유리화율 5%, 브레인값 6,000cm²/g, 밀도 3.00g/cm³

슬래그분 (19): 슬래그분 (16) 을 물에 침지하여 에이징하고, 비황산태 황을 0.5% 로 한 것, 유리화율 5%, 브레인값 6,000cm²/g, 밀도 3.00g/cm³

슬래그분 (20): 슬래그분 (16) 을 물에 침지하여 에이징하고, 비황산태 황을 0.3% 로 한 것, 유리화율 5%, 브레인값 6,000cm²/g, 밀도 3.00g/cm³

슬래그분 (21): 서냉 슬래그분, 비황산태 황 0.7%, 유리화율 10%, 브레인값6,000cm²/g, 밀도 2.97g/cm³

슬래그분 (22): 서냉 슬래그분, 비황산태 황 0.5%, 유리화율 30%, 브레인값 6,000cm²/g, 밀도 2.94g/cm³

슬래그분 (23): 고로 수쇄 슬래그분, 비황산태 황 0.1%, 유리화율 95%, 브레인값 6,000cm²/g, 밀도 2.90g/cm³

<측정 방법>

6 가 크롬 잔존 농도:

시멘트 혼화재의 6 가 크롬 저감 능력을 확인하기 위해, 6 가 크롬 표준 용액을 희석하여 6 가 크롬 농도가 100㎎/l 인 용액을 조제하고, 이 6 가 크롬 용액 50cc 에 각 시멘트 혼화재 10g 을 넣어 교반하고, 7 일 후에 고액 분리시켜 액상 중의 잔존 6 가 크롬 농도를 측정함으로써 평가하였다. 단, 6 가 크롬의 잔존농도는, JIS K 0102 에 준하여 ICP 발광 분광 분석법에 의해 측정하였다.

실험예 8

표 8 에 나타내는 슬래그분 (16) 을 사용하여 표 8 에 나타내는 콘크리트 배합의 콘크리트를 조제하고, 슬럼프 로스를 측정한 것 외에는 실험예 7 과 동일한 방법으로 실시하였다. 결과를 표 8 에 병기한다.

실험예 9

표 9 에 나타내는 시멘트 A 를 사용하여 표 9 에 나타내는 콘크리트 배합의 고유동 콘크리트를 조제하여, 재료 분리와 슬럼프 플로우의 경시 변화를 측정한 것 외에는 실험예 7 과 동일한 방법으로 실시하였다. 결과를 표 9 에 병기한다.

또, 콘크리트의 슬럼프 플로우값은 600±50㎜ 가 되도록 감수제를 병용하였다.

<측정 방법>

슬럼프 플로우: 재단법인, 연안개발 기술센터 및 어항어촌 건설기술 연구소 발행, 수중 비분리성 콘크리트ㆍ매뉴얼, 부록 1 「수중 비분리성 콘크리트의 시험, 슬럼프 플로우 시험」에 근거하여 콘크리트의 확산을 직각 방향으로 2 점 측정한평균값

실험예 10

표 10 에 나타내는 콘크리트 배합의 콘크리트를 조제하고, 슬럼프 로스, 압축 강도, 단열 온도 상승량, 중성화 깊이, 또한 본 시멘트 혼화재의 6 가 크롬 저감 효과를 소정 방법에 의해 측정한 것 외에는 실험예 1 과 동일한 방법으로 실시하였다. 결과를 표 10 에 병기한다.

<사용 재료>

슬래그분 (24): 서냉 슬래그분, CO₂흡수량 2.0%, 결합수량 2.0%, 비황산태황 0.9%, 용해성 황 농도 300㎎/l, 산소 소비량 7.5×10^-3㎜olO₂/g, 산화 환원 전위 225㎷, 유리화율 5%, 멜리라이트의 격자상수 (a) 7.78, 브레인 비표면적 4,000cm²/g, 밀도 3.00g/cm³

슬래그분 (25): 서냉 슬래그분, CO₂흡수량 3.0%, 결합수량 2.5%, 비황산태 황 0.9%, 용해성 황 농도 340㎎/l, 산소 소비량 9.2×10^-3㎜olO₂/g, 산화 환원 전위 246㎷, 유리화율 5%, 멜리라이트의 격자상수 (a) 7.78, 브레인 비표면적 4,500cm²/g, 밀도 3.00g/cm³

슬래그분 (26): 서냉 슬래그분, CO₂흡수량 3.5%, 결합수량 2.7%, 비황산태 황 0.9%, 용해성 황 농도 380㎎/l, 산소 소비량 9.6×10^-3㎜olO₂/g, 산화 환원 전위 270㎷, 유리화율 5%, 멜리라이트의 격자상수 (a) 7.78, 브레인 비표면적 5,000cm²/g, 밀도 3.00g/cm³

슬래그분 (27): 서냉 슬래그분, CO₂흡수량 4.0%, 결합수량 3.0%, 비황산태 황 0.9%, 용해성 황 농도 418㎎/l, 산소 소비량 10.3×10^-3㎜olO₂/g, 산화 환원 전위 290㎷, 유리화율 5%, 멜리라이트의 격자상수 (a) 7.78, 브레인 비표면적 6,000cm²/g, 밀도 3.00g/cm³

슬래그분 (28): 서냉 슬래그분, CO₂흡수량 4.5%, 결합수량 4.0%, 비황산태 황 0.9%, 용해성 황 농도 508㎎/l, 산소 소비량 12.2×10^-3㎜olO₂/g, 산화 환원 전위 350㎷, 유리화율 5%, 멜리라이트의 격자상수 (a) 7.78, 브레인 비표면적 8,000cm²/g, 밀도 3.00g/cm³

슬래그분 (29): 서냉 슬래그분, CO₂흡수량 4.0%, 결합수량 3.0%, 비황산태 황 0.7%, 용해성 황 농도 325㎎/l, 산소 소비량 7.7×10^-3㎜olO₂/g, 산화 환원 전위 230㎷, 유리화율 5%, 멜리라이트의 격자상수 (a) 7.78, 브레인 비표면적 6,000cm²/g, 밀도 3.00g/cm³

슬래그분 (30): 서냉 슬래그분, CO₂흡수량 4.0%, 결합수량 3.0%, 비황산태 황 0.5%, 용해성 황 농도 229㎎/l, 산소 소비량 6.3×10^-3㎜olO₂/g, 산화 환원 전위 218㎷, 유리화율 5%, 멜리라이트의 격자상수 (a) 7.78, 브레인 비표면적 6,000cm²/g, 밀도 3.00g/cm³

슬래그분 (31): 서냉 슬래그분, CO₂흡수량 4.0%, 결합수량 3.0%, 비황산태 황 0.3%, 용해성 황 농도 138㎎/l, 산소 소비량 4.2×10^-3㎜olO₂/g, 산화 환원 전위 178㎷, 유리화율 5%, 멜리라이트의 격자상수 (a) 7.78, 브레인 비표면적6,000cm²/g, 밀도 3.00g/cm³

슬래그분 (32): 서냉 슬래그분, CO₂흡수량 4.0%, 결합수량 3.5%, 비황산태 황 0.7%, 용해성 황 농도 375㎎/l, 산소 소비량 6.3×10^-3㎜olO₂/g, 산화 환원 전위 223㎷, 유리화율 10%, 멜리라이트의 격자상수 (a) 7.76, 브레인 비표면적 6,000cm²/g, 밀도 2.97g/cm³

슬래그분 (33): 서냉 슬래그분, CO₂흡수량 3.0%, 결합수량 5.0%, 비황산태 황 0.5%, 용해성 황 농도 291㎎/l, 산소 소비량 3.0×10^-3㎜olO₂/g, 산화 환원 전위 143㎷, 유리화율 30%, 멜리라이트의 격자상수 (a) 7.74, 브레인 비표면적 6,000cm²/g, 밀도 2.94g/cm³

슬래그분 (34): 고로 수쇄 슬래그분, CO₂흡수량 1.0%, 결합수량 9.5%, 비황산태 황 0.9%, 용해성 황 농도 10㎎/l, 산소 소비량 2.0×10^-3㎜olO₂/g, 산화 환원 전위 99㎷, 유리화율 95%, 브레인 비표면적 6,000cm²/g, 밀도 2.90g/cm³

실험예 11

비황산태 황량, 용해성 황 농도, 유리화율 및 브레인값이 동일하고 멜리라이트의 격자상수 (a) 만이 상이한 각종 서냉 슬래그분을 사용하여, 표 11 에 나타내는 배합의 콘크리트를 조제한 것 외에는 실험예 10 과 동일한 방법으로 실시하였다. 결과를 표 11 에 병기한다.

<사용 재료>

슬래그분 (35): 서냉 슬래그분, CO₂흡수량 4.0%, 결합수량 3%, 비황산태 황 0.9%, 용해성 황 농도 508㎎/l, 유리화율 5%, 멜리라이트의 격자상수 (a) 7.73, 브레인 비표면적 6,000cm²/g, 밀도 3.03g/cm³

슬래그분 (36): 서냉 슬래그분, CO₂흡수량 4.5%, 결합수량 3%, 비황산태 황 0.9%, 용해성 황 농도 508㎎/l, 유리화율 5%, 멜리라이트의 격자상수 (a) 7.75, 브레인 비표면적 6,000cm²/g, 밀도 3.01g/cm³

슬래그분 (37): 서냉 슬래그분, CO₂흡수량 4.5%, 결합수량 3%, 비황산태 황 0.9%, 용해성 황 농도 508㎎/l, 유리화율 5%, 멜리라이트의 격자상수 (a) 7.80, 브레인 비표면적 6,000cm²/g, 밀도 2.98g/cm³

슬래그분 (38): 서냉 슬래그분, CO₂흡수량 4.0%, 결합수량 3%, 비황산태 황 0.9%, 용해성 황 농도 508㎎/l, 유리화율 5%, 멜리라이트의 격자상수 (a) 7.83, 브레인 비표면적 6,000cm²/g, 밀도 2.96g/cm³

실험예 12

표 12 에 나타내는 포틀랜드 시멘트 65 부와 슬래그분 (25) 35 부를 사용한 것 외에는 실험예 3 과 동일한 방법으로 실시하였다. 결과를 표 12 에 병기한다.

실험예 13

시멘트 B 를 사용하여, 시멘트와 슬래그분으로 이루어지는 시멘트 조성물 100 부 중, 표 13 에 나타내는 서냉 슬래그분 (25) 를 사용한 것 외에는 실험예 4와 동일한 방법으로 실시하였다. 결과를 표 13 에 병기한다.

실험예 14

표 14 에 나타내는 서냉 슬래그분을 사용한 것 외에는 실험예 5 와 동일한 방법으로 실시하였다. 결과를 표 14 에 병기한다.

실험예 15

서냉 슬래그분 (36) 을 사용한 것 외에는 실험예 6 과 동일한 방법으로 실시하였다. 결과를 표 15 에 병기한다.

실험예 16

상기 슬래그분 (14) 에 표 8 에 나타내는 환원제 (황산 제 1 철, KANTO KAGAKU CO., LTD. 제조, 시약 특급) 를 혼합하여, 슬래그의 6 가 크롬 저감 효과를 평가한 것 외에는 실험예 7 과 동일한 방법으로 실시하였다, 결과를 표 16 에 나타낸다.

본 발명의 시멘트 혼화재를 사용하는 것에 의해 클링커 배합량을 저감할 수 있기 때문에 낮은 환경 부하형의 시멘트 조성물로 할 수 있어, 이 시멘트 조성물을 사용하는 것에 의해, 슬럼프 로스가 작고, 수화 발열량이 작으며, 중성화되기 어려운 콘크리트로 할 수 있다.

또한, 고유동 콘크리트와 같은 저수분체비의 콘크리트에 적용하여도, 자기 수축을 낮게 억제하는 것이 가능하다.

그리고, 6 가 크롬의 저감에도 효과를 발휘한다.

Claims

멜리라이트를 주성분으로 하고, 또한 탄산 가스 농도 5%, 온도 30℃ 및 상대 습도 60% 의 공기 중에서 7 일간 탄산화시켰을 때의 이산화탄소 흡수량이 2% 이상인 고로 서냉 슬래그 분말을 함유하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 시멘트 혼화재.
멜리라이트를 주성분으로 하고, 또한 1000℃ 에서 30 분간 강열했을 때의 중량 감소인 강열 감량이 5% 이하인 고로 서냉 슬래그 분말을 함유하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 시멘트 혼화재.
멜리라이트를 주성분으로 하고, 또한 비황산태 황으로서 존재하는 황을 0.5% 이상 함유하는 고로 서냉 슬래그 분말을 함유하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 시멘트 혼화재.
멜리라이트를 주성분으로 하고, 또한 용출되는 비황산태 황의 이온 농도가 100㎎/리터 이상인 고로 서냉 슬래그 분말을 함유하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 시멘트 혼화재.
제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 멜리라이트를 주성분으로 하고, 또한 1000℃ 에서 30 분간 강열했을 때의 중량 감소인 강열 감량이 5% 이하인 고로 서냉 슬래그 분말을 함유하여 이루어지는 시멘트 혼화재.
제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 멜리라이트를 주성분으로 하고, 또한 비황산태 황으로서 존재하는 황을 0.5% 이상 함유하는 고로 서냉 슬래그 분말을 함유하여 이루어지는 시멘트 혼화재.
제 1 항 내지 제 3 항, 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 멜리라이트를 주성분으로 하고, 또한 용출되는 비황산태 황 농도가 100㎎/리터 이상인 고로 서냉 슬래그 분말을 함유하여 이루어지는 시멘트 혼화재.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 유리화율이 30% 이하인 고로 서냉 슬래그 분말을 함유하여 이루어지는 시멘트 혼화재.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 멜리라이트의 격자상수 (a) 가 7.73∼7.82 인 고로 서냉 슬래그 분말을 함유하여 이루어지는 시멘트 혼화재.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 브레인 (Blaine) 비표면적값이 4000cm²/g 이상인 고로 서냉 슬래그 분말을 함유하여 이루어지는 시멘트 혼화재.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 산소 소비량이 2.5×10^-3㎜olO₂/g 이상인 시멘트 혼화재.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 산화 환원 전위가 100㎷ 이상인 시멘트 혼화재.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 시멘트 혼화재를 함유하여 이루어지는 시멘트 조성물.
제 13 항에 있어서, 시멘트가, 3CaOㆍSiO₂함유량이 60중량% 이상인 포틀랜드 시멘트인 시멘트 조성물.
제 13 항 또는 제 14 항에 기재된 시멘트 조성물을 사용하여 이루어지는 시멘트 콘크리트.
제 15 항에 있어서, 슬럼프 플로우가 650±50㎜ 인 시멘트 콘크리트.