KR20050000786A - Compound for swelling cement - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A cement expanding agent useful for pressure grouting is provided to improve stability of a structure where it is used due to its increased adhesion area and thus adhesion properties, to maintain shrinkage-reducing properties thereof so as to reduce effects of types of cement or curing conditions such as curing temperature, and to improve workability due to the wide range of appropriate amount for use. CONSTITUTION: The cement expanding agent useful for pressure grouting comprises: as a ground clinker, 15-60wt% of free calcium oxide; 5-30wt% of free CaF2; 30-80wt% of 11CaO, 7Al2O3·CaF2; and 10wt% or less of other ingredients.

Description

가압 그라우팅용 시멘트 팽창제{Compound for swelling cement}Compound for swelling cement

본 발명은 시멘트 팽창재에 관한 것으로, 보다 자세히 설명하면 건축구조물의 지반공사나 흙막이 보강벽체, 사면안전공법에 사용하는 가압그라우팅 방식의 쏘일네일링 구조에서 천공홀 내부에 시멘트 밀크를 완전히 충진하는 동시에 접착면적을 확대하여 접착성능이 강화될 수 있도록, 시멘트 팽창제는 미경화 시멘트 조성물에 첨가되고 자기의 수화 팽창에 의해 시멘트 조성물의 경화 건조시에 발생하는 수축을 보충하고 몰탈 제품 및 콘크리트 제품 등의 시멘트 경화체의 균열을 방지하는 팽창제, 급결재 등의 특징을 가지고 있는 가압 그라우팅용 시멘트 팽창제에 관한 것이다.The present invention relates to a cement inflator, and in more detail, the cement milk is completely filled and bonded at the same time in the punching hole in the nail grouting soil nailing structure used in the ground work of the construction structure, the reinforcement wall of the building structure, and the slope safety method. The cement expander is added to the uncured cement composition to compensate for the shrinkage that occurs when the cement composition is cured and dried by self-hydration expansion, so as to enlarge the area and enhance adhesive performance, and to harden cement such as mortar and concrete products. The present invention relates to a cement expanding agent for pressurized grout having characteristics such as an expansion agent for preventing cracking and a fastener.

현재 사용하고 있는 재료는 유기물 및 포틀란드시멘트계로서 유기물 재료는 시공할 때에 주위의 온도 및 습도에 영향을 받아 굳지 않거나 굳는 속도가 빨라 공사하기가 매우 까다롭고 또한 공사한 후에도 유기물 재료와 물, 공기중 탄산가스등과 반응하여 재료가 취약해질 뿐만 아니라 햇볕을 장시간 받게 되면 유기물 재료가 분해하여 내구성을 요구하는 곳에서는 사용이 곤란하다.Currently used materials are organic materials and portland cement system. Organic materials are difficult to harden or harden due to the influence of ambient temperature and humidity at the time of construction and are very difficult to construct. In addition to weakening of the material by reacting with carbon dioxide and the like, it is difficult to use in places where organic materials decompose and require durability when exposed to sunlight for a long time.

또한 포틀란드계 시멘트를 경화촉진제나 기타 화합물질을 첨가하여 사용한재료는 포틀란드 시멘트 특성상 굳는 속도가 매우 느려 천정이나 경사가 급한 곳에서는 사용하기가 곤란하고, 또한 시멘트가 물과 반응하여 수화반응물을 생성시키며, 굳을 때 수축이 일어나 지반이나 암반과 접착력이 저하되어 고정재로서 적합치 않다.In addition, the material used by adding a hardening accelerator or other compound to Portland cement is very hard to harden due to the characteristics of Portland cement, making it difficult to use in places where ceilings or slopes are steep. When hardened, shrinkage occurs and adhesion to the ground or rock is reduced, making it unsuitable as a fixing material.

본 발명은 이와 같은 단점을 해소하고 고정재로서 적합한 재료를 제조하기 위하여 특수 시멘트를 사용하는데, 이 특수 시멘트는 포틀란드 시멘트의 단점인 굳는 속도가 늦고, 굳었을 때 수축하는 현상을 개선한 재료이다.The present invention uses a special cement to solve such disadvantages and to produce a suitable material as a fastening material, which is a material that improves the phenomenon of shrinkage when it hardens, which is a disadvantage of Portland cement.

따라서, 건축구조물의 지반공사, 사면안전공법에 사용하는 가압그랑우팅 공법에서 사용되는 시멘트 팽창재는 석회·석고계 및 칼슘설포알루미네이트, 석회, 석고계 등을 사용하고 있다.Therefore, the cement inflator used in the pressurized grounding method used for the ground work and the slope safety method of the building structure uses lime, gypsum, calcium sulfoaluminate, lime, gypsum, and the like.

즉, 상기의 석회·석고계 시멘트 팽창재는 산화칼슘의 수화에 의해 생긴 Ca(OH)2의 결정 성장에 의한 팽창 작용은 칼슘설포알루미네이트 석회·석교계 시멘트 팽창재는 3CaO·3Al203·CaSO4, CaSO4및 CaO의 수화 반응에 의해 에트링가이드 3CaO·3AlO3·CaSO4·31 내지 32H2O을 생성할 때의 용적 팽창을 이용하는 것이다.In other words, the above-mentioned lime-gypsum cement expanded material is characterized in that the expansion effect of Ca (OH) 2 crystal growth caused by hydration of calcium oxide is calcium sulfoaluminate lime-calcified cement expanded material is 3CaO · 3Al 2 0 3 · CaSO. 4 , CaSO 4 and CaO by using the hydration reaction, the volume expansion when producing the etring guide 3 CaO 3 AlO 3 CaSO 4 · 31 to 32H 2 O.

상기 종래의 시멘트 팽창재중 석회·석고계 시멘트 팽창재는 일반적으로 수화팽창이 급속하게 나타나는 경향이 있기 때문에 산화칼슘 결정을 3CaO, SiO2결정중에 내포시키는 방법, 산화칼슘결정을 칼슘설포알루미네이트 또는 석고 등으로 피복하는 방법, 산화칼슘의 수화를 지연시키는 물질을 첨가하는 방법, 또는 고온 소성등을 이용하여 산화칼슘 조대화(粗大化)를 도모하는 방법에 의해 수화팽창의 지연시킨다는 대책도 고려되고 있다.Lime / gypsum cement expanders in the conventional cement expanders generally have a tendency of rapid hydration expansion, so that calcium oxide crystals are contained in 3CaO, SiO 2 crystals, calcium oxide crystals calcium sulfoaluminate or gypsum, etc. The countermeasure of delaying hydration expansion is also considered by the method of coating with an iron, adding a substance which delays the hydration of calcium oxide, or coarsening calcium oxide using high temperature firing or the like.

그러나 그 효과는 반드시 만족될 만한 것이라고 할 수 없고, 또한 상기의 여러 종류의 특별한 특성에 대해서도 충분한 정도로는 되기 힘들며, 칼슘설포알루미네이트, 석회, 석고계 시멘트 팽창재에 있어서도 그의 특성은 충분한 정도로는 만족될 수는 없다.However, the effect is not necessarily satisfactory, and it is hard to be sufficient enough for the above various kinds of special properties, and the properties of calcium sulfoaluminate, lime, and gypsum-based cement expandable materials are not satisfactory enough. There is no number.

또한 상기의 여러가지 칼슘 설파 알미네이트 생성조건에서는 고온으로 소성함으로 인하여, 칼슘 설파 알미네이트의 생성 조건중 가장 중요한 아황산 성분이 분해됨으로 인하여 추가로 석고를 첨가해야만 하는 경우가 대부분이었다.In addition, in the above various calcium sulfa aluminate production conditions, the most important sulfite component in the calcium sulfa aluminate production conditions was decomposed due to baking at a high temperature, and thus, gypsum was often added.

또한 아황산 가스의 방출로인한 대기오염 및 제조장치의 부식 등으로 인하여 제조비용은 상승하게 되었다.In addition, manufacturing costs have increased due to air pollution and corrosion of the manufacturing apparatus due to the release of sulfurous acid gas.

따라서 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 흙막이 보강벽체의 형성이나 사면안정과 건축구조물의 지반공사를 위해마련되는 가압쏘일네일링 공법에 있어서 해당지반에 천공된 홀에 가압으로 투입되는 시멘트 밀크가 적정한 팽창율과 팽창의 발현 속도로 시멘트 경화체의 균열을 방지하는 팽창제, 급결재등과, 아울러 팽창성능이 시멘트 팽창재의 첨가량, 첨가대상의 시멘트 종류 및 양생온도 등의 영향을 별로 받는 일이 없는 가압 그라우팅용 시멘트 팽창재를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention for solving the above problems is to pressurize the hole perforated in the ground in the pressurized soil nailing method for the construction of soil reinforcement wall or slope stability and ground construction of building structures. The expansion of cement milk to prevent cracking of the cement hardened body at the proper expansion rate and the rate of expansion of the cement milk, and the expansion performance is affected by the addition amount of cement expanding material, the type of cement to be added and curing temperature. To provide a cement expander for pressurized grouting.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 유리 산화칼슘 15 내지 60중량%,유리 CaF25 내지 30중량%, 11CaO·7Al2O3·CaF230 내지 80중량% 및 다른 성분 10중량% 이하를 함유하는 클링커 분쇄물로 부터 되는 것을 특징으로 하는 시멘트 팽창재에 의해 목적을 달성하는 것이다.The purpose of the present 15 to 60% by weight of free calcium oxide in the invention to achieve, glass CaF 2 5 to 30% by weight, 11CaO · 7Al 2 O 3 · CaF 2 30 to 80% by weight, and the other component 10 wt% or less The object is achieved by a cement expander, characterized in that it comprises a clinker pulverized containing.

이하 본 발명을 설명을 하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described.

본 발명의 시멘트 팽창재는 특정의 조성을 갖는 클링커의 분쇄물, 또는 그의 측정의 조성을 갖는 크링카와 석고와의 특정비율의 혼합분쇄물이다.The cement expander of the present invention is a pulverized product of a clinker having a specific composition, or a mixed pulverized product of a specific ratio of a clinker and a gypsum having a composition of the measurement thereof.

상기 클링커는 예를들면 석회석 등의 석회질 원료, 공업용 알루미나, 보크사이트 등의 알루미나 질 원료, 및 형석 등의 불화물 원료의 분말을 소정량 배합하고 필요에 따라 습식 또는 건식으로 입자를 만든 후 이들의 배합원료를 로타리 키룬등의 적정한 소성로로 소성하는 방법 등에 의해 제조할 수가 있다.For example, the clinker may be blended with a predetermined amount of calcite raw materials such as limestone, alumina raw materials such as industrial alumina and bauxite, and fluoride raw materials such as fluorite, and then, if necessary, wet or dry to form particles, and then mixing them. The raw material can be produced by a method such as baking by a suitable kiln such as rotary kiln.

이 경우 소성 온도는 통상 약 1000 내지 1400℃의 범위에서 선택되나 특히 양호한 소결품을 얻기 위해서는 소성온도를 약 110 내지 1200℃에서 선택하는 것이 바람직하다.In this case, the firing temperature is usually selected in the range of about 1000 to 1400 ° C., but in order to obtain a particularly good sintered product, the firing temperature is preferably selected at about 110 to 1200 ° C.

본 발명에서 사용되는 클링커는 유리 산화칼슘, 유리 CaF2및 11CaO, 7Al2O3·CaF2을 주성분으로 하는 클링커이며, 이 클링커 중에는 유리 산화칼슘 분산상태로 존재하며 이의 산화칼슘 입자는 부분적으로 용융된 유리 CaF2로 피복되여 있다.The clinker used in the present invention is a clinker composed mainly of free calcium oxide, free CaF 2 and 11CaO, and 7Al 2 O 3 · CaF 2 , which are present in the free calcium oxide dispersion and the calcium oxide particles partially melted. Coated with free CaF 2 .

즉 본 발명의 시멘트 팽창재를 얻기 위해서는 이들의 각 주성분은 클링커 중에 특정의 비율로 존재하고 있지 않으면 안된다.That is, in order to obtain the cement expanded material of this invention, each of these main components must exist in a specific ratio in a clinker.

따라서, 유리 산화칼슘은 클링커 중에 15 내지 60중량%의 범위 내의 양으로 조절하고, 유리 산화칼슘의 양이 15중량%보다 적은 경우에는 이의 클링커의 팽창량이 부족하기 때문에 시멘트 조성물에 첨가하여 소정의 수축 저감효과를 얻을려는 경우에는 클링커의 첨가량을 증가시키지 않으면 안된다.Therefore, the free calcium oxide is adjusted to an amount within the range of 15 to 60% by weight in the clinker, and when the amount of free calcium oxide is less than 15% by weight, the amount of expansion of the clinker thereof is insufficient, so that it is added to the cement composition so as to have a predetermined shrinkage. In order to achieve a reduction effect, the amount of clinker added must be increased.

그러나 클링커의 첨가량을 증가시키면 시멘트 경화체의 강도는 필연적으로 저하하는 결과가 되고 실용상 커다란 문제가 되여 바람직하지 않다.However, increasing the amount of clinker added inevitably lowers the strength of the cement hardened body, which is a practical problem and is not preferable.

또한, 유리 산화칼슘의 양이 60중량%을 초과하면 유리 CaF2, 또는 11CaO·7Al2O3·CaF2의 함유량을 변동시켜도 이의 수화 속도를 적정한 범위내로 제어하는 것이 곤난해져 바람직하지 않다.Further, it becomes not preferable that the amount of free calcium oxide exceeds 60% by weight of CaF 2 glass, or 11CaO · 7Al 2 O 3 · even change the content of CaF 2 to control the hydration rate thereof within an appropriate range difficulties.

유리 CaF2는 클링커 중에 5 내지 30중량%의 범위내의 양으로 조절하여야 하며, 유리 CaF2의 양이 5중량% 보다 적은 경우 산화칼슘의 수화속도를 적정한 범위내로 제어하는 것이 어렵다.Free CaF 2 should be adjusted to an amount within the range of 5 to 30% by weight in the clinker, and when the amount of free CaF 2 is less than 5% by weight, it is difficult to control the hydration rate of calcium oxide within an appropriate range.

또한 유리 CaF2의 양이 30중량%을 초과하는 클링커를 얻기 위해서는 불화물 원료를 적정량을 사용해야되고, 그와 같은 다량의 불화를 원료를 포함하는 배합원료를 키룬 등으로 소성했을 경우에는 소성 공정에 있어서 코오팅 등의 현상이 발생하기 쉬우며 따라서 키룬의 안정운전이 곤난하게 된다.In addition, in order to obtain a clinker having an amount of free CaF 2 of more than 30% by weight, an appropriate amount of fluoride raw material must be used, and when such a large amount of fluoride is fired by kiln, etc. Phenomenon such as coating tends to occur, and thus the stable operation of the kirun is difficult.

또한, 11CaO·7Al2O3·CaF2의 함유량은 30 내지 80중량%의 범위내에 있지 않으면 안되고 그의 함유량이 상기의 범위로부터 이탈하는 경우에는 그의 시멘트 팽창재의 적정 첨가량의 범위가 좁아지기 때문에 실용상에 있어서 매우 불리하게 되며 바람직하지 않다.Also, 11CaO · 7Al 2 O 3 · The content of CaF 2 is designed not within the range of 30 to 80% by weight if its content for departure from the scope of the above, because the narrower the range of the appropriate amount of his cement expandable material in practical use Very disadvantageous and undesirable.

그리고, 본 발명에서 사용하는 클링커에는, 그 전체량의 10중량% 인한 보통의 시멘트 클링커 화합물(예를들면, 3CaO·SiO2, 4CaO·Al2O3·Fe2O3등) 또는 그 외의 불순물 등이 함유되어 있어도 된다.In the clinker used in the present invention, an ordinary cement clinker compound (e.g., 3CaOSiO 2 , 4CaOAl 2 O 3 Fe 2 O 3, etc.) or other impurities due to 10% by weight of the total amount thereof Etc. may be contained.

본 발명의 시멘트 팽창재는, 상기의 조성을 가지는 클링커를 분쇄해서 이루어지는 것이지만 그 분쇄물의 플렌 비표면적은 약 1500 내지 4000㎠/g의 범위에 있는 것이 바람직하다.The cement expander of the present invention is obtained by pulverizing a clinker having the composition described above, but the planar specific surface area of the pulverized product is preferably in the range of about 1500 to 4000 cm 2 / g.

상기의 조성을 가지는 클링커는 상기와 같이 그 단독의 분쇄물로서도 시멘트 팽창재로서 사용할 수 있지만 이 클링커를 석고와의 혼합분쇄물로서 시멘트 팽창재에 사용할 수도 있다.The clinker having the above composition can be used as a cement inflator even as a single comminuted product as described above, but the clinker can also be used in a cement inflator as a mixed powder with gypsum.

여기서, 혼합분쇄물이란 클링커와 석고를 혼합한 후 분쇄해서 얻은 분쇄물의 양쪽을 함유하는 것이다.Here, the mixed pulverized product contains both of the pulverized product obtained by pulverizing after mixing the clinker and gypsum.

단 이 클링커와 석고와의 혼합분쇄물 중의 CaSO4/Al2O3의 중량비가 1.0내지 3.5의 범위에 있는 것이 효과적인 시멘트 팽창재를 얻기 위해서는 바람직하며, 상기의 범위내에 있는 시멘트 팽창재는 안정된 시멘트 수축저감효과를 나타내는 외에 적정첨가량의 범위가 더욱 확대하므로 실용상 대단히 유리하고, 지반 내의 천공홀 주변의 취약부분은 압력 그라우팅으로 충진하여 접착면적을 확대 보강해주는 효과를 얻을 수 있다.However, it is preferable to obtain an effective cement expander having a weight ratio of CaSO 4 / Al 2 O 3 in the mixed grinding material of clinker and gypsum in the range of 1.0 to 3.5, and the cement expander within the above range has a stable cement shrinkage reduction. In addition to the effect, the range of proper addition amount is further enlarged, which is very advantageous in practical use, and the weak part around the perforated hole in the ground is filled with pressure grouting to obtain an effect of expanding and strengthening the adhesive area.

이상과 같은 구성으로서 되는 본 발명의 시멘트 팽창재는, 건축구조물의 지반공사나 흙막이 보강벽체, 사면안전공법에 사용하는 가압그라우팅 방식의 쏘일네일링 구조에서 천공홀 내부에 시멘트 밀크에 첨가하여 완전히 충진하는 동시에 접착면적을 확대하여 접착성능이 강화될 수 있어 구조체의 안정성을 향상시킬 수 있다.The cement inflator of the present invention having the above-described structure is completely filled by adding cement powder to the inside of the perforation hole in a pressurized grouting soil nailing structure used for ground works, earthen reinforcement walls, and slope safety methods of building structures. At the same time, the adhesion area can be enhanced by increasing the adhesion area, thereby improving the stability of the structure.

또한 우수한 수축저감효과를 시멘트의 종류, 또는 양생온도 등의 시멘트 경화 건조조건이 별로 영향을 받지 않으므로, 여러가지의 시멘트 조성물에 부여할 수가 있다.In addition, the excellent shrinkage reduction effect is not affected by the type of cement or curing conditions of cement hardening such as curing temperature, so that various cement compositions can be applied.

또 본 발명의 시멘트 팽창재는 시멘트 조성물에 대한 적정첨가량의 범위가 넓기 때문에, 작업성의 면에서 대단히 유리하며 더우기 첨가대상의 시멘트 시공 조건하에 있어서도 그 첨가량에 대한 배려를 가할 필요가 거의 없어 경제적, 시공상의 유용성을 구현하는 장점을 부여 받는 효과를 갖는다.In addition, the cement expandable material of the present invention has a wide range of proper addition amount to the cement composition, which is very advantageous in terms of workability, and furthermore, there is little need to pay attention to the addition amount even under the cement construction conditions to be added. It has the effect of being given the advantage of implementing usability.

Claims (1)

유리 산화칼슘 15 내지 60중량%, 유리 CaF25 내지 알루네이트, 페라이트 30중량%, 11CaO, 7Al2O3·CaF230 내지 80중량% 및 다른 성분 10중량% 이하를 함유하는 클링커 분쇄물로서 구성되는 것을 특징으로 하는 가압 그라우팅용 시멘트 팽창제.15 to 60% by weight of free calcium oxide, glass CaF 2 5 to aluminate titanate, ferrite 30 wt%, 11CaO, 7Al 2 O 3 · CaF 2 30 to 80% by weight and a clinker grinding water containing the other components of 10 wt% or less Cement expanding agent for pressure grout, characterized in that the configuration.
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