KR20060119506A - 아토마이징된 제강슬래그를 포함하는 콘크리트 조성물 및그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아토마이징 처리된 제강슬래그 볼(PS 볼이라고도 함)을 포함하는 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모래를 포함하는 콘크리트 조성물로서 상기 포함된 모래의 전부 또는 일부를 아토마이징 처리된 제강슬래그 볼로 대체한 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 콘크리트 조성물은,물, 시멘트, 입도 5mm 이상의 굵은 골재, 입도 5mm 미만의 잔골재, 필요에 따라 포함되는 첨가재 및 불가피한 불순물로 이루어지는 콘크리트 조성물로서, 상기 잔골재 중에 아토마이징 처리된 슬래그 볼이 부피기준으로 30% 이상 포함되는 것을 특징으로 한다.
콘크리트, 슬래그 볼, 아토마이징, 잔골재, 고강도
Description
본 발명은 아토마이징 처리된 제강슬래그 볼(PS 볼이라고도 함)을 포함하는 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모래를 포함하는 콘크리트 조성물로서 상기 포함된 모래의 전부 또는 일부를 아토마이징 처리된 제강슬래그 볼로 대체한 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
통상 콘크리트라 함은 시멘트가 물과 반응하여 굳어지는 현상을 이용하여 물과 반죽한 시멘트 풀을 골재와 함께 섞은 후 다진 것을 의미한다. 상기 콘크리트에 요구되는 규격은 콘크리트 표준 시방서에 잘 나타나 있는데, 이를 살펴보면 콘크리트는 시멘트, 물, 잔골재, 굵은 골재 및 혼화재료등으로 구성되어 있다는 것을 알 수 있다.
이중 잔골재는 상기 콘크리트 표준 시방서에 의하면 하기 표 1에 기재된 입도 분포를 만족시키는 골재를 말하는데, 하기 표 1의 규격범위 외에도 콘크리트의 품질을 보증하기 위하여 깨끗하고, 강하고, 내구적이고, 먼지, 흙, 유기 불순물, 염분 등의 유해물을 함유해서는 안된다는 조건에 부합하여야 한다. 또한, 그 모양은 입방체 또는 구형에 가가운 형상이어야 하며, 시멘트 풀과의 부착력이 큰 표면조직을 가져야 하며, 지나치게 가벼우면 재료분리가 생길 위험이 있으므로 적당한 소요중량을 가져야 하며, 내마모성이 요구되는 경우도 있다.
| 체의 치수(크기) | 체를 통과하는 골재의 중량 백분율 |
| 10mm | 100% |
| 5mm | 95~100% |
| 2.5mm | 85~100% |
| 1.2 | 50~85% |
| 0.6mm | 20~60% |
| 0.3mm | 10~30% |
| 0.15mm | 2~10% |
상기와 같은 잔골재로 사용되는 재료는 강모래를 원칙적으로 사용하였으나, 환경보호 차원에서 강모래의 사용량은 점차 감소하는 추세이며 이를 대체하기 위하여 바닷모래, 부순모래 또는 재생 모래의 사용량이 점차 증가하는 추세이다. 그러나, 바닷모래의 경우에도 강모래와 유사하게 연안파괴 등을 일으킬 수 있으므로 그 채취 방식이 연안인근 채취로부터 원양채취방식으로 바뀌고 있어 채취 원가가 상승할 뿐만 아니라 염분 존재로 인한 특별한 처리가 필요하고 사용시 주의가 요망되는 등 많은 단점을 가지고 있다. 또한, 부순모래는 그 품질이 열악하여 이를 처리하기 위한 부가 비용이 증대되고, 재생 모래의 경우에도 품질이 불안정한 등 고품질의 콘크리트에 적용하기에는 많은 난점이 있었다.
따라서, 종래의 잔골재를 대체하기 위한 노력이 계속되어 왔으며, 그 노력의 결과 고로 슬래그 골재, 동 슬래그 골재 및 연(沿) 슬래그와 같은 대체 골재가 개발되어 한국공업규격(KS) 기준으로 제정되어 있다.
이중, 고로 슬래그는 덩어리 형태의 수재슬래그를 파쇄한 후 적당한 입도의 잔골재로 사용하고 있는데, 이들 슬래그는 수경성이 있어 온도와 습도가 높은 여름철에 뭉쳐지기 쉽기 때문에 안정된 저장을 위하여 고결되기 쉬운 것과 고결되지 않는 것을 구분하여 저장하거나, 천연 골재와 혼합하여 저장하여야 하는 등 잔골재로 사용하기에는 부적합한 많은 문제점을 가지고 있을 뿐 아니라, 오히려 시멘트의 클링커에 사용하기에 적합한 성질을 가지고 있으므로 잔골재로는 많이 사용되지 않는다.
동(銅) 슬래그 골재는 연속 제련법, 반사로법 및 자용로법 등의 다양한 방법으로 황화동 광석으로부터 동을 제조할 때 생성되는 용융 슬래그를 물에 의해 냉각시키거나 또는 서냉시킨 후 필요한 입도로 조정하는 방식으로 제조된 것으로, 비중이 크기 때문에 천연 모래와 혼합하여 사용할 것이 추천된다. 그리고 이러한 동슬래그 골재는 KS에서 규정하는 방식에 따라 시험하여 화학적 안정성 확인을 하도록 하게 되어 있어 그 사용절차가 복잡하다.
연 슬래그 골재는 연광석을 제련로에서 연속으로 용융, 환원할 때 생성되는 용융 슬래그를 물로 급냉 또는 서냉하여 조정된 입도록 제조된 것이다. 그러나, 현재 연슬래그의 콘크리트용 골재로서의 사용은 대한민국에서 최초로 실행된 것으로, 아직 전세계적으로 사용가능성이 완전히 입증된 것이 아니며, 중금속(Pb) 용출가능성으로 인하여 사용범위가 제약된다는 문제점이 남아 있어 연슬래그는 잔골재에 그리 적합하지 않다.
상기와 같은 고로 슬래그(Blast Furnace slag, BF slag), 동 슬래그(Copper slag) 또는 연 슬래그(Lead slag)의 문제점을 해결하기 위하여 전로슬래그를 사용하는 기술이 제안되었는데 전로 슬래그는 연 슬래그에 비하여 중금속 함량이 낮으며, 동 슬래그에 비하여 비중이 낮고, 고로 슬래그와 같은 수경성을 가지고 있지 않기 때문에 상기 슬래그에 비하여 유리한 장점을 가지고 있다.
그러나, 상기 전로 슬래그는 CaO 함량을 높여서 염기성 조업을 하는 전로 조업의 특성상 CaO의 수화에 의한 분화과정이 뒤따르고 괴상으로 추출되기 때문에 콘크리트용 골재로서는 상당시간 시효처리(aging)를 필요로 하는 등 제강 과정에서 바로 배출되는 상태로는 콘크리트용 골재로 사용될 수 없다는 문제점을 가지고 있었다.
종합하면, 콘크리트에 이용되는 천연 잔골재는 채취량이 한정되거나, 추가의 처리를 필요로 하는 등의 문제를 가지고 있으며, 이를 대체하기 위한 대체 잔골제는 안정성 및 추가처리 등의 문제로 인하여 사용이 제약되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 중금속이나 기타 바람직하지 않은 성분을 용출시키지 않으며, 특별한 전처리 또는 검사과정이 필요하지 않은 잔골재를 포함하는 콘크리트 조성물로서 종래의 콘크리트 조성물보다 요구되는 물성이 뛰어난 콘크리트 조성물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적에 따른 본 발명의 콘크리트 조성물은,물, 시멘트, 입도 5mm 이상의 굵은 골재, 입도 5mm 미만의 잔골재, 필요에 따라 포함되는 첨가재 및 불가피한 불순물로 이루어지는 콘크리트 조성물로서, 상기 잔골재 중에 아토마이징 처리된 슬래그 볼이 부피기준으로 30% 이상 포함되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 콘크리트 조성물을 고강도 빈배합 콘크리트용 콘크리트 조성물로 이용하고자 할 때에는 상기 잔골재 중에 아토마이징 처리된 슬래그 볼이 부피기준으로 50% 이상 포함되는 것이 바람직하다.
상기 빈배합 콘크리트 조성물은 콘크리트 조성물 1m3 당 물 50~80kg, 시멘트 140~170kg, 슬래그 볼 800~1,600kg, 모래 0~600kg, 굵은골재 1,200~1,300kg와 필요에 따라 첨가되는 첨가재 및 불가피한 불순물을 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 콘크리트 조성물을 강도와 내마모성이 우수한 표층 콘크리트용 콘크리트 조성물로 이용하고자 할 때에는 상기 잔골재 중에 아토마이징 처리된 슬래그 볼이 부피기준으로 30% 이상 포함되는 것이 바람직하다.
상기 표층 콘크리트 조성물은 콘크리트 조성물 1m3 당 물 140~160kg, 시멘트 300~350kg, 슬래그 볼 200~1,000kg, 모래 0~500kg, 굵은골재 1,000~1,100kg와 필요에 따라 첨가되는 첨가재 및 불가피한 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물.
또한, 보통강도 콘크리트 조성물로는 상기 잔골재 중에 아토마이징 처리된 슬래그 볼이 부피기준으로 30 내지 50% 포함되는 것이 바람직하다.
상기 보통강도 콘크리트 조성물은 콘크리트 조성물 1m3 당 물 150~180kg, 시멘트 300~350kg, 슬래그 볼 300~550kg, 모래 370~520kg, 굵은골재 1,000~1,100kg와 필요에 따라 첨가되는 첨가재 및 불가피한 불순물을 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 콘크리트 조성물을 방사능 차폐재용 콘크리트 조성물로 이용할 경우에는 상기 잔골재 중에 아토마이징 처리된 슬래그 볼이 부피 기준으로 50% 이상 포함되는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 방사능 차폐재용 콘크리트 조성물은 콘크리트 조성물 1m3 당 물 160~180kg, 시멘트 450~550kg, PS Ball 500~1,000kg, 모래 0~370kg, 굵은골재 870~970kg와 필요에 따라 첨가되는 첨가재 및 불가피한 불순물을 포함하는 것이 바람직하다.
슬래그 볼을 포함하는 고강도 콘크리트 조성물의 또다른 예로서는 시멘트 1 부피당, 고로슬래그 2~4부피부 및 슬래그 볼 6~4부피부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 시멘트 블록을 들 수 있다.
이때, 상기 시멘트 블록을 구성하는 상기 고로 슬래그와 슬래그 볼은 부피기준으로 2:6 내지 4:4 비율로 포함되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에서 설명하는 아토마이징 처리라 함은, 제철소의 제강 공정에서 발생되는 액상의 슬래그를 포트(pot)에 담은 다음, 물이 혼합된 고압의 가스가 분무되는 지역에 상기 제강 슬래그를 흘려서, 제강 슬래그가 상기 혼합 가스의 운동에너지를 공급받아 수많은 미세 액적으로 분할되도록 하고, 상기 분할된 미세 액적이 표면에너지로 인하여 구형으로 된 것을 물 또는 공기로 냉각시켜 고상의 구형 볼을 얻는 공정을 말한다. 상기 제강슬래그로는 전로 슬래그, 전기로 슬래그 등이 사용 되며, 레이들에서 처리된 2차 정련 슬래그도 사용될 수 있다.
본 발명의 발명자들은 상기와 같은 아토마이징 처리된 슬래그 볼의 물성에 대하여 연구한 결과 상기 볼을 콘크리트 조성물용 잔골재로 사용할 경우 콘크리트의 물성이 향상됨은 물론이고 종래 사용되던 대체 잔골재가 가지고 있던 문제점을 해결할 수 있음을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다.
우선, 한국공업규격에서 요구하고 있는 잔골재의 특성과 본 발명의 콘크리트 조성물에 사용되는 슬래그 볼의 특성을 비교한 후, 상기 슬래그 볼을 사용한 콘크리트 조성물의 특성에 대하여 설명하기로 한다.
1. 잔골재의 요구입도
잔골재의 요구 입도는 상기 표 1의 한국공업규격에서 설명한 것과 같다. 이와 비교를 위하여, 하기 표 2에 본 발명에서 사용하는 슬래그 볼의 입도를 나타내었다.
| 체의 치수(크기) | 입도 분포 요구 규격(중량%) | 슬래그 볼 입도 분포(중량%) |
| 10mm | 100% | 100 |
| 5mm | 95~100% | 100 |
| 2.5mm | 85~100% | 95 |
| 1.2 | 50~85% | 80 |
| 0.6mm | 20~60% | 52 |
| 0.3mm | 10~30% | 17 |
| 0.15mm | 2~10% | 3 |
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 사용한 슬래그 볼 입도는 한국공업규격에서 요구하는 입도를 충분히 충족하고 있음을 알 수 있다.
물론, 상기의 슬래그 볼 입도분포는 규격조건이 변동됨에 따라 제조 조건 및 추가 선별과정을 조정함에 따라 적합한 입도로 충분히 조절할 수 있으며, 본 명세서에서 기재한 입도는 그 중의 한가지 예에 불과하다는 것을 이해할 필요가 있다. 즉, 예를 들면 슬래그 볼의 입도는 혼합 가스의 송풍 압력, 액상 슬래그 공급속도, 노즐 각도, 슬래그 온도 등의 다양한 조건을 변경함에 따라 충분히 변경가능하며, 상기 제조된 슬래그 볼을 스크린으로 선별하는 과정에서도 원하는 입도의 슬래그 볼로 충분히 선별할 수 있는 것이다.
2. 잔골재의 형상
잔골재의 형상은 입방체 또는 구형일 것이 요구되는데, 상술하였듯이 본 발명에 의한 슬래그 볼은 용융 액적상태에서 표면 에너지로 인하여 구형의 형상을 가지고 있어 잔골재에 요구되는 형상 조건을 만족한다.
3. 경도 및 내마모성
슬래그 볼은 용융 제강 슬래그가 급냉되어 제조된 것으로서, CaO, SiO2, MgO, Fe2O3, Al2O3, MnO 등의 성분으로 이루어져 있다. 상기와 같은 성분원소들은 단독으로 존재하기 보다는 다른 성분과 결합하여 복합상을 형성하며, 상기 복합상들이 급냉될 경우 경도가 아주 높아지게 되며 그 결과 우수한 내마모성을 가지게 된다.
4. 기타 물성
슬래그 볼은 제강 슬래그를 아토마이징 처리하여 제조된 것이므로 표면에 먼지나 흙과 같은 이물질이 존재하지 않아 매우 건전한 표면을 가진다.
상기와 같이 본 발명의 콘크리트 조성물에 포함되는 상기 슬래그 볼은 콘크리트 잔골재에서 요구하는 성능을 모두 만족시킬 뿐만 아니라 상기 슬래그 볼을 콘크리트 조성물의 구성요소로 사용할 경우 종래의 콘크리트 조성물에 비하여 매우 우수한 물성을 가지는 콘크리트 조성물을 제조할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 콘크리트 조성물의 특징과 유리한 점에 대해서 설명한다.
본 발명에 따른 콘크리트 조성물은 물, 시멘트, 입도 5mm 이상의 굵은 골재, 입도 5mm 미만의 잔골재, 필요에 따라 포함되는 첨가재 및 불가피한 불순물로 이루어지며, 상기 잔골재 중에 아토마이징 처리된 슬래그 볼이 부피기준으로 30% 이상 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 대상으로 하고 있는 콘크리트 조성물은 용도나 그에 따른 조성 시스템에 구애받지 않는 콘크리트 조성물로서, 상술하였듯이 콘크리트 조성물에 포함되는 잔골재 중 아토마이징 처리된 슬래그 볼이 부피기준으로 30% 이상 포함되어 있는 콘크리트 조성물이면 본 발명의 기술적 사상의 범위에 속하는 것이다.
다만, 보다 유리한 효과를 얻기 위한 개별 용도에 따른 콘크리트 조성물의 구체적인 조건은 후속하는 종속 청구항과 실시예에 기재되어 있다.
상기와 같이 잔골재 중 아토마이징 처리된 슬래그 볼이 부피기준으로 30% 이상 포함된 콘크리트 조성물은 다음과 같은 특징을 가진다.
강도(압축강도, 인장강도, 휨강도) : 슬래그 볼은 상술하였듯이, 제강 슬래그를 아토마이징 처리하여 제조한 것으로, 제강 슬래그에 산화철 성분이 다량 포함되어 있으므로 상기 산화철 성분과 페이스트의 부착력이 증대된다. 또한, 형상이 구형으로서 페이스트와 균일하게 혼합될 수 있어 페이스트의 부착성능이 우수하게 된다. 그 결과, 슬래그 볼이 함유된 콘크리트 조성물은 종래의 콘크리트 조성물에 비하여 압축강도, 인장강도, 휨강도 등의 강도가 향상된다.
마모저항성 : 상기한 바와 같이, 슬래그 볼의 경도와 강도가 높기 때문에 상기 슬래그 볼을 콘크리트 조성물에 포함시킬 경우 콘크리트 조성물의 강도가 전반적으로 상승하게 된다.
균일혼합성 : 슬래그 볼은 구형이고 매끄러운 표면형상을 가지므로 콘크리트 조성물내에서 균일혼합이 용이하다. 그 결과 고성능감수제의 사용량을 현저히 줄일 수 있어 매우 경제적이다.
방사능 차폐능 : 슬래그 볼에는 산화철 성분 등이 포함되어 있기 때문에 잔골재로 주로 사용되는 모래가 그 비중이 주로 2.55 내지 2.65 정도인데 비하여 슬래그 볼의 경우는 3.4 내지 3.8로 매우 높은 비중을 나타낸다. 따라서, 슬래그 볼의 단위중량은 비교적 높은 편이다. 따라서 슬래그 볼이 포함된 콘크리트 조성물은 높은 단위중량으로 인하여 방사성 차폐능이 우수하게 된다.
따라서, 본 발명에 의한 콘크리트 조성물은 상기와 같은 우수한 특성을 고루 보유하고 있는데, 콘크리트 조성물이 사용되는 구체적인 용도에 따라 잔골재 중 슬래그 볼 사용비율을 다음과 같이 조절함으로써 특성이 현저히 향상된 콘크리트 조성물을 얻을 수 있다.
[고강도 빈배합 콘크리트용 콘크리트 조성물]
빈배합 콘크리트는 통상 잔골재로 모래 만을 사용하였을 경우 콘크리트 조성물 1m3 당 물 50~80kg, 시멘트 140~170kg, 모래 600~1200kg, 굵은골재 1,200~1,300kg와 필요에 따라 첨가되는 첨가재 및 불가피한 불순물을 포함하는 콘크리트로서 시멘트의 배합비율이 통상의 콘크리트보다 작아 강도가 큰 콘크리트를 말한다.
고강도 빈배합 콘크리트의 잔골재 중 50 체적% 이상을 슬래그 볼로 대체할 경우에는 천연골재만을 사용하여 제조한 콘크리트와 비교하여 압축강도, 인장강도 및 탄성계수 증가효과가 매우 크게 된다. 따라서, 상기 빈배합 콘크리트를 콘크리트 기층으로 사용할 경우 상층 포장체의 지지력이 증가되는 효과를 얻을 수 있다. 이때, 슬래그 볼의 상기 비율이 50 체적% 미만일 경우에는 강도 상승효과가 미미하므로 슬래그 볼은 잔골재 중 50 체적% 이상 포함되어야 한다.
따라서, 본 발명의 빈배합 콘크리트 조성물은 슬래그 볼의 비중과 사용 비율을 고려할 때, 콘크리트 조성물 1m3 당 물 50~80kg, 시멘트 140~170kg, 슬래그 볼 800~1,600kg, 모래 0~600kg, 굵은골재 1,200~1,300kg와 필요에 따라 첨가되는 첨가재 및 불가피한 불순물을 포함하는 콘크리트일 수 있다.
[표층 콘크리트용 콘크리트 조성물]
표층 콘크리트는 통상 잔골재로 모래 만을 사용하였을 경우 콘크리트 조성물 1m3 당 물 140~160kg, 시멘트 300~350kg, 잔골재 650~750kg, 굵은골재 1,000~1,100kg와 필요에 따라 첨가되는 첨가재 및 불가피한 불순물을 포함하는 콘크리트를 말한다.
표층 콘크리트는 특히 강도와 내마모성이 많이 요구되는 콘크리트로서 상기 표층 콘크리트의 잔골재 중 23 체적% 이상을 슬래그 볼로 대체할 경우, 천연골재만 사용한 표층 콘크리트의 휨강도보다 약 20% 이상의 강도 증진 효과를 얻을 수 있으며 슬래그 볼 자체의 우수한 마모 저항성으로 인하여 표층 콘크리트 유지보수 비용이 절감될 수 있다. 만일, 상기 슬래그 볼의 대체 비율이 30 체적% 미만일 경우에는 강도와 마모 저항성의 상승효과가 미미하다.
따라서, 본 발명의 표층 콘크리트 조성물은 슬래그 볼의 사용 비율을 고려할 때, 콘크리트 조성물 1m3 당 물 140~160kg, 시멘트 300~350kg, 슬래그 볼 200~1,000kg, 모래 0~500kg, 굵은골재 1,000~1,100kg와 필요에 따라 첨가되는 첨가재 및 불가피한 불순물을 포함하는 콘크리트일 수 있다.
[보통강도 콘크리트 조성물]
보통강도 콘크리트는 통상 잔골재로 모래 만을 사용하였을 경우 콘크리트 조성물 1m3 당 물 150~180kg, 시멘트 300~350kg, 잔골재 740~790kg, 굵은골재 1,000~1,100kg와 필요에 따라 첨가되는 첨가재 및 불가피한 불순물을 포함하는 콘크리트를 말한다.
통상의 보통강도 콘크리트의 경우에도 잔골재 중 슬래그 볼의 잔골재 대체 비율을 30 내지 50 체적%로 할 경우에는 콘크리트의 압축강도, 인장강도 및 휨강도가 크게 향상될 뿐만 아니라 슬래그 볼의 균일혼합성 증진효과로 인하여 고성능 감소제의 사용량이 절감될 수 있다. 상기 슬래그 볼의 대체 비율이 30 체적% 미만일 경우에는 강도 증진 효과가 감소되며 50 체적%를 초과할 경우에는 콘크리트 치기 시 슬래그 볼의 재료 분리 현상과 슬래그 볼이 콘크리트 하부로 침강하는 현상이 발생하며 최종 타설된 콘크리트의 자중이 과다하게 증가하는 문제가 발생된다.
따라서, 본 발명의 보통강도 콘크리트 조성물은 슬래그 볼의 사용 비율을 고려할 때, 콘크리트 조성물 1m3 당 물 150~180kg, 시멘트 300~350kg, 슬래그 볼 300~550kg, 모래 370~520kg, 굵은골재 1,000~1,100kg와 필요에 따라 첨가되는 첨가재 및 불가피한 불순물을 포함하는 콘크리트일 수 있다.
[방사능 차폐용 콘크리트 조성물]
콘크리트의 방사능 차폐능을 높이기 위해서는 콘크리트의 표건비중을 높여서 방사선 투과율을 낮출 필요가 있다. 본 발명에 콘크리트 조성물의 잔골재 중 50 체적% 이상을 슬래그 볼로 대체할 경우에는 슬래그 볼의 높은 비중으로 인하여 표건비중을 높일 수 있다. 상기와 같이 슬래그 볼이 50 체적% 이상 대체된 방사능 차폐용 콘크리트 조성물은 콘크리트 조성물 1 m3 당 물 160~180kg, 시멘트 450~550kg, PS Ball 500~1,000kg, 모래 0~370kg, 굵은골재 870~970kg와 필요에 따라 첨가되는 첨가재 및 불가피한 불순물을 포함하는 콘크리트일 수 있다.
상술한 바와 같이 슬래그 볼의 여러 유리한 효과로 인하여 본 발명의 기술적 사상은 여러 다양한 종류의 콘크리트 조성물에 사용될 수 있다. 또한, 상기 콘크리트 조성물에 슬래그 볼을 첨가하였을 경우의 유리한 효과에 덧붙여 고로 수재 슬래그를 추가로 첨가할 경우에는 강도 상승 뿐만 아니라, 슬래그 볼의 비중이 높아져서 콘크리트 조성물의 단중이 높아지는 문제점을 보완할 수 있다.
즉, 고로 수재 슬래그는 압축강도가 낮아서 압축강도가 요구되는 시멘트 벽돌 등의 콘크리트 조성물에 전량 사용할 수는 없지만, 슬래그 볼과 함께 사용할 경우에는 높은 압축강도를 가지지만 비중이 높은 슬래그 볼과 상호 보완 효과를 얻을 수 있어 단중 제약이 있는 벽돌과 같은 고강도 콘크리트 조성물에 적합하게 된다. 이때, 상기 고로 수재 슬래그를 이용하여 블록을 제조할 때 가장 적합한 제조 비율은 시멘트 부피 대비 2 내지 4 배의 부피를 가진 고로 수재 슬래그 및 6 내지 4 배의 부피를 가지는 슬래그 볼을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 수재 슬래그와 슬래그 볼의 가장 적합한 배합 비율은 부피 기준으로 2:6 내지 4:4 인 것이 바람직하다.
(실시예 1)
빈배합 콘크리트의 배합설계 및 제조방법에 대한 실시예를 설명한다.
하기 표 3에 나타난 시방배합 조건과 같이 잔골재로 순수 모래만 사용한 경우와 상기 잔골재 중 슬래그 볼을 부피 기준으로 50% 포함하여 사용한 경우에 대하여 빈배합 콘크리트 기층을 제조하였다. 표에도 기재되어 있듯이, 슬래그 볼은 통상의 모래보다 비중이 높기 때문에 슬래그 볼은 중량기준으로는 모래 보다 많이 포함된다. 시험은 현장 로울러 다짐과 한국공업규격(KS) F 2312에 규정된 E 다짐방법의 두가지 방법으로 실시하였다. 결과를 평가하기 위하여 한국공업규격 F 2312의 E 다짐방법으로 제조된 콘크리트는 지름 15cm, 높이 30cm인 원주형 공시체(specimen)로 제조하였으며, 현장 로울러 다짐 방식으로 실시된 콘크리트는 코어 공시체를 채취하여 강도를 측정하였다.
| 구분 | 시멘트량(kg) | 물(kg) | 골재량(kg) | ||
| 32mm(굵은 골재) | 모래 | 슬래그 볼 | |||
| 비교예 1 | 160 | 85 | 1273 | 1148 | 0 |
| 실시예 1 | 158 | 60 | 1273 | 574 | 818 |
빈배합 콘크리트 기층시공은 일반적으로 아스팔트 페이버에 의해 포설되고 진동 로울러에 의한 1차 전압, 타이어로울러에 의한 2차 전압 및 탠덤 로울러에 의한 3차 전압의 공정으로 이루어진다. 상기 과정을 통하여 형성된 콘크리트 기층의 두께는 일반적으로 15cm 정도이다. 본 실시예에서는 상기 콘크리트 기층의 코어 공시체를 채취하여 압축강도를 상호비교하기 위하여 선택층을 15cm 정도 굴삭하였다. 선택층을 굴삭한 위치에서 두께 차이에 의한 시공불량이 발생할 수 있으므로 아스팔트 페이버에 의한 포설전에 굴삭기로 빈배합 콘크리트를 포설하고 전동 로울로 선시공하여 선택층과 종단을 동일하게 하였다. 이후 시공은 일반적인 빈배합 콘크리트 기층 시공과 동일하게 하였다.
상기와 같은 과정으로 제조된 공시체를 시험한 결과를 표 4에 나타내었다.
| 구분 | 재령 | KS F 2312 E 다짐(실험실) | 현장 로울러 다짐 | ||||
| 압축강도 (MPa) | 인장강도 (MPa) | 탄성계수 | 압축강도 (MPa) | 인장강도 (MPa) | 탄성계수 | ||
| 비교예 1 | 4일 | 6.4 | 0.77 | 1.05 | - | - | - |
| 7일 | 6.7 | 1.03 | 1.40 | 7.1 | 1.03 | 1.40 | |
| 28일 | 10.8 | 1.75 | 1.86 | 11.1 | 1.22 | 1.71 | |
| 실시예 1 | 4일 | 6.9 | 0.92 | 1.41 | - | - | - |
| 7일 | 9.3 | 1.35 | 2.09 | 9.3 | 1.35 | 2.09 | |
| 28일 | 15.4 | 2.11 | 2.58 | 12.3 | 1.41 | 1.82 | |
상기 표 4에서 알 수 있듯이, 재령 7일째의 압축강도를 조사한 결과 본 발명에 따라 슬래그 볼을 첨가한 콘크리트 조성물이 천연 모래만 첨가한 콘크리트 조성물보다 실험실 제작한 경우에는 39%, 현장 로울러 다짐한 경우에는 31% 정도 향상된 강도를 가지는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 재령 28일째의 압축강도는 본 발명에 의한 실시예 1의 경우가 비교예 1의 경우보다 실험실 결과는 46%, 현장 다짐 결과는 11% 향상되는 것을 확인할 수 있었다.
상기 압축강도 외에도 인장강도나 탄성계수도 천연 모래를 사용한 비교예 1 보다 본발명의 실시예인 실시예 1에 의한 경우가 현저히 향상된 값을 나타내고 있다는 것을 알 수 있었다.
(실시예 2)
슬래그 볼 투입에 따른 압축강도 및 휨강도 향상효과를 관찰하기 위한 표층 콘크리트의 제조 조건을 하기 표 5에 나타내었다.
| 구분 | 물/시멘트(%) | 잔골재율 (%) | 잔골재중 슬래그볼 부피비율 | 단위중량(kg/m3) | ||||
| 물 | 시멘트 | 모래 | 굵은골재 (32mm) | 슬래그 볼 | ||||
| 비교예 2 | 43.1 | 40 | 0% | 161 | 374 | 694 | 1057 | - |
| 실시예 2-1 | 45 | 40 | 30% | 153 | 340 | 499 | 1082 | 214 |
| 실시예 2-2 | 45 | 40 | 50% | 145 | 322 | 364 | 1104 | 509 |
여기서, 잔골재율이라 함은 모래와 슬래그 볼과 같은 잔골재가 전체 골재 중 차지하고 있는 부피 비율을 나타내는 것으로 (모래 + 슬래그 볼)/(모래 + 슬래그 볼 + 굵은 골재)×100의 값으로 표시된다.
상기 실시예 2-1은 잔골재 중 슬래그 볼이 30% 포함되어 있는 것이며, 2-2는 50% 포함되어 있는 것에 대한 조건이다.
상기 표 5의 조건으로 제조된 표층 콘크리트의 압축강도와 휨강도를 측정한 결과를 표 6에 나타내었다.
| 구분 | 재령 | 강도(MPa) | |
| 압축강도 | 휨강도 | ||
| 비교예 2 | 3일 | 23.4 | - |
| 7일 | 32.5 | 4.3 | |
| 28일 | 42.1 | 5.2 | |
| 실시예 2-1 | 3일 | 25.0 | - |
| 7일 | 33.0 | 4.9 | |
| 28일 | 41.0 | 6.0 | |
| 실시예 2-2 | 3일 | 24.4 | - |
| 7일 | 34.3 | 5.3 | |
| 28일 | 42.7 | 6.4 | |
상기 표 6으로부터, 각 재령별로 천연 모래만 투입한 비교예 2보다 본 발명에 따른 실시예 2-1 및 2-2의 콘크리트 조성물이 훨씬 우수한 강도치를 나타낸다는 것을 알 수 있다. 또한, 슬래그 볼 투입량이 증가할 수록 강도가 향상된다는 것도 추가적으로 알 수 있었다.
(실시예 3)
보통강도 콘크리트의 강도를 향상시키기 위하여 하기 표 7에 기재된 각각의 비교예 및 실시예의 조건으로 콘크리트 조성물을 제조하였다. 표에서 동일한 번호를 가진 비교예와 실시예는 실시예에 잔골재 중 슬래그 볼을 50 체적% 포함하고 있다는 것을 제외하고는 동일한 제조조건에 의해 제조되었다.
| 구분 | Gmax (mm) | 물/시멘트 (%) | S/a (%) | 배합중량(kg/m3) | ||||
| 물 | 시멘트 | 모래 | 슬래그 볼 | 굵은 골재(G) | ||||
| 비교예 3-1 | 25 | 45 | 43 | 156 | 346 | 764 | - | 1041 |
| 실시예 3-1 | 25 | 45 | 43 | 156 | 346 | 382 | 526 | 1041 |
| 비교예 3-2 | 25 | 50 | 42 | 167 | 334 | 739 | - | 1048 |
| 실시예 3-2 | 25 | 50 | 42 | 167 | 334 | 370 | 509 | 1048 |
| 비교예 3-3 | 25 | 53 | 43 | 167 | 315 | 764 | - | 1039 |
| 실시예 3-3 | 25 | 53 | 43 | 167 | 315 | 382 | 526 | 1039 |
상기 표 7의 콘크리트 조성물로부터 공시체를 제조하여 재령별로 압축강도를 비교하였으며, 재령 28일째의 공시체로부터 휨강도를 측정하였다.
| 구분 | 압축강도(MPa) | 휨강도(MPa) | ||
| 7일 | 28일 | 91일 | 28일 | |
| 비교예 3-1 | 25.6 | 29.9 | 34.7 | 7.7 |
| 실시예 3-1 | 30.9 | 34.4 | 47.3 | 8.9 |
| 비교예 3-2 | 20.1 | 24.3 | 31.7 | 6.9 |
| 실시예 3-2 | 23.2 | 34.3 | 41.4 | 8.5 |
| 비교예 3-3 | 19.8 | 21.3 | 23.6 | 6.4 |
| 실시예 3-3 | 28.5 | 34.4 | 42.9 | 8.0 |
각각의 비교예와 실시예의 비교결과로부터 알 수 있듯이, 각각의 실시예는 대응되는 비교예에 비하여 1.31 ~ 1.82배의 높은 압축강도를 나타내고 있었다. 또한, 휨강도도 비교예에 비하여 실시예가 월등하게 높은 값을 나타내고 있었다.
(실시예 4)
잔골재 중 모래를 슬래그 볼로 대체한 경우에 방사능 차폐성능을 알아보기 위하여 하기 표 9에 기재된 조건으로 콘크리트 조성물을 제조하였다. 각 조건별 물/시멘트 비율은 모두 35%로 조절하여 시험하였다.
| 구분 | 슬래그 볼 대체율 | 목표 슬럼프 | 잔골재율 (%) | 고성능 감수제 첨가량 | 배합 중량(kg/m3) | ||||
| 물 | 시멘트 | 모래 | 슬래그 볼 | 굵은 골재 (부순돌) | |||||
| 4-1 | 0 | 18±2 | 46 | 0.5 | 175 | 500 | 743 | 0 | 872 |
| 4-2 | 25 | 18±2 | 46 | 0.5 | 175 | 500 | 557 | 257 | 872 |
| 4-3 | 50 | 18±2 | 46 | 0.5 | 175 | 500 | 371 | 514 | 872 |
| 4-4 | 75 | 18±2 | 46 | 0.5 | 175 | 500 | 186 | 771 | 872 |
| 4-5 | 100 | 18±2 | 46 | 0.5 | 175 | 500 | 0 | 1028 | 872 |
상기 표 9는 잔골재 중 슬래그 볼의 대체율을 부피기준으로 0, 25, 50, 75, 100%로 대체한 것으로 슬래그 볼의 대체율이 변함에 따라 차폐성능이 어떻게 변하는지를 알아보기 위한 것이다. 하기 표 10에 상기 표 9의 조건으로 제조된 콘크리트 조성물의 표건비중, 차폐성능 및 차폐율을 각각 3회씩 측정하여 그 평균값을 나타내었다.
| 구분 | 표건비중 | 차폐성능 | 차폐율(%) |
| 4-1 | 2.32 | 7.5 | 73.3 |
| 4-2 | 2.42 | 7.2 | 74.3 |
| 4-3 | 2.50 | 6.9 | 75.6 |
| 4-4 | 2.56 | 6.7 | 76.4 |
| 4-5 | 2.67 | 6.3 | 77.6 |
상기 표 중 차폐성능은 낮을 수록 양호한 값을 나타내는 것이다. 표 10으로부터, 슬래그 볼 대체율이 높아질수록 차폐성능과 차폐율이 향상된다는 것을 알 수 있다. 위의 차폐성능시험결과를 기초자료로 이용하여 컴퓨터 코드화 된 차폐 해석을 실시한 결과 중성자 스펙트럼에 대해서는 차폐 효과 차이가 크게 없으나, 감마선과 같은 광자선에 대해서는 매우 우수한 차폐 효과를 나타내고 있는 것으로 평가되었다. 또한, 슬래그 볼 대체율이 부피 기준으로 50% 이상일 경우 차폐능이 우수한 콘크리트 조성물로 사용가능하다는 것을 알 수 있었다.
(실시예 5)
상술하였듯이, 슬래그 볼은 제강 슬래그로부터 제조된 것으로 내부에 철분 등을 많이 포함하고 있기 때문에 자중이 높다. 따라서, 이를 이용한 콘크리트 조성물을 제조할 경우 이 콘크리트 조성물이 콘크리트 벽돌과 같은 무게 제한을 받는 곳에 사용될 경우에는 상기 슬래그 볼만을 사용할 수가 없다. 따라서, 중량보완을 위하여 고로 수재슬래그를 슬래그 볼과 함께 잔골재로 사용할 필요가 있다. 본 발명에 따른 슬래그 볼을 포함하는 콘크리트 조성물을 콘크리트 벽돌로 활용하기 위한 배합예를 하기 표 11에 나타내었다. 하기 표 1에 나타낸 벽돌은 가로 190mm, 세로 90mm, 높이 57mm의 규격을 가지고 있었다.
| 구분 | 혼합비(부피기준) | 벽돌 무게 (g/EA) | 압축강도 (MPa) | ||
| 수재 슬래그 | 슬래그 볼 | 시멘트 | |||
| 5-1 | 1 | 7 | 1 | 334 | 12.7 |
| 5-2 | 2 | 6 | 1 | 312 | 9.1 |
| 5-3 | 3 | 5 | 1 | 302 | 8.8 |
| 5-4 | 4 | 4 | 1 | 285 | 8.7 |
| 5-5 | 5 | 3 | 1 | 270 | 8.5 |
| 5-6 | 6 | 2 | 1 | 266 | 8.2 |
| 5-7 | 7 | 1 | 1 | 246 | 7.8 |
상기 표 11으로부터 알 수 있듯이, 콘크리트 벽돌의 무게와 압축강도는 슬래그 볼의 비율이 높아질수록 높아진다는 것을 알 수 있다. 그런데, 콘크리트 벽돌의 압축강도는 높을수록 바람직한 반면, 콘크리트 벽돌의 무게는 일정한 범위내로 제어될 것이 요구되는데 본 실시예에서 사용된 크기의 벽돌의 경우에는 250~270g 정도가 바람직하다. 이를 바탕으로 한 슬래그 볼과 수재 슬래그의 바림직한 비율 범위는 2:6 ~ 4:4 인것으로 판명되었다.
본 발명에 의할 경우 종래의 콘크리트 조성물보다 강도, 방사능 차폐능 및 마모 저항성이 향상되고 고성능 감수제 사용량이 절감된 우수한 콘크리트 조성물을 얻을 수 있으며, 처리에 많은 비용이 필요한 전로 또는 전기로 슬래그를 콘크리트 조성물용 자원으로 활용할 수 있다는 잇점이 있다.
Claims (11)
- 물, 시멘트, 입도 5mm 이상의 굵은 골재, 입도 5mm 미만의 잔골재, 필요에 따라 포함되는 첨가재 및 불가피한 불순물로 이루어지는 콘크리트 조성물로서,상기 잔골재 중에 아토마이징 처리된 슬래그 볼이 부피기준으로 30% 이상 포함되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 상기 잔골재 중에 아토마이징 처리된 슬래그 볼이 부피기준으로 50% 이상 포함되는 것을 특징으로 하는 강도가 우수한 빈배합 콘크리트용 콘크리트 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 상기 잔골재 중에 아토마이징 처리된 슬래그 볼이 부피기준으로 30% 이상 포함되는 것을 특징으로 하는 강도와 내마모성이 우수한 표층 콘크리트용 콘크리트 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 상기 잔골재 중에 아토마이징 처리된 슬래그 볼이 부피기준으로 30 내지 50% 포함되는 것을 특징으로 하는 강도가 우수한 보통강도 콘크리트 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 상기 잔골재 중에 아토마이징 처리된 슬래그 볼이 부피 기준으로 50% 이상 포함되는 것을 특징으로 하는 방사능 차폐재용 콘크리트 조성물.
- 제 2 항에 있어서, 상기 콘크리트 조성물은 콘크리트 조성물 1m3 당 물 50~80kg, 시멘트 140~170kg, 슬래그 볼 800~1,600kg, 모래 0~600kg, 굵은골재 1,200~1,300kg와 필요에 따라 첨가되는 첨가재 및 불가피한 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물.
- 제 3 항에 있어서, 상기 콘크리트 조성물은 콘크리트 조성물 1m3 당 물 140~160kg, 시멘트 300~350kg, 슬래그 볼 200~1,000kg, 모래 0~500kg, 굵은골재 1,000~1,100kg와 필요에 따라 첨가되는 첨가재 및 불가피한 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물.
- 제 4 항에 있어서, 상기 콘크리트 조성물은 콘크리트 조성물 1m3 당 물 150~180kg, 시멘트 300~350kg, 슬래그 볼 300~550kg, 모래 370~520kg, 굵은골재 1,000~1,100kg와 필요에 따라 첨가되는 첨가재 및 불가피한 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물.
- 제 5 항에 있어서, 상기 콘크리트 조성물은 콘크리트 조성물 1m3 당 물 160~180kg, 시멘트 450~550kg, PS Ball 500~1,000kg, 모래 0~370kg, 굵은골재 870~970kg와 필요에 따라 첨가되는 첨가재 및 불가피한 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물.
- 시멘트 1 부피당, 고로슬래그 2~4부피부 및 슬래그 볼 6~4부피부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 시멘트 블록.
- 제 10 항에 있어서, 상기 고로 슬래그와 슬래그 볼은 부피기준으로 2:6 내지 4:4 비율로 포함되는 것을 특징으로 하는 고강도 시멘트 블록.
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100954155B1 (ko) * | 2009-10-01 | 2010-04-20 | 한국철도기술연구원 | 피씨 침목용 콘크리트 조성물 |
| WO2011040768A3 (ko) * | 2009-10-01 | 2011-07-28 | 한국철도기술연구원 | 슬래그 부산물을 이용한 중량콘크리트 조성물 |
| KR101159898B1 (ko) * | 2009-04-27 | 2012-06-25 | 현대제철 주식회사 | 슬래그를 이용한 콘크리트 조성물 |
| KR101322397B1 (ko) * | 2011-08-25 | 2013-10-28 | 주식회사 포스코 | 슬래그 볼을 함유하는 조성물, 이의 제조 방법 및 구조재 |
| KR101322911B1 (ko) * | 2011-03-09 | 2013-10-29 | 중원산업(주) | 수재 슬래그를 이용한 콘크리트 조성물 및 이의 제조방법 |
| KR101371378B1 (ko) * | 2013-02-18 | 2014-03-12 | (주)청원산업 | 동해 및 염화칼슘에 강한 인조화강석 보차도 경계블록 및 이의 제조방법 |
| KR101508957B1 (ko) * | 2014-12-04 | 2015-04-08 | 롯데건설 주식회사 | 방사선 차폐 콘크리트 조성물 |
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| ES2570478B1 (es) * | 2015-05-22 | 2017-02-23 | Arraela, S.L. | Preparado en masa para la fabricación de hormigones técnicos para blindajes contra radiación y método para la obtención de dicho preparado |
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Family Cites Families (6)
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|---|---|---|---|---|
| US5223031A (en) * | 1988-08-04 | 1993-06-29 | Osaka Cement Co., Ltd. | Cement/asphalt mixtures and processes for preparation of the same |
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| US7438757B2 (en) * | 2004-04-15 | 2008-10-21 | U.S. Technology Corporation | Concrete block and method of making same |
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101159898B1 (ko) * | 2009-04-27 | 2012-06-25 | 현대제철 주식회사 | 슬래그를 이용한 콘크리트 조성물 |
| KR100954155B1 (ko) * | 2009-10-01 | 2010-04-20 | 한국철도기술연구원 | 피씨 침목용 콘크리트 조성물 |
| WO2011040768A3 (ko) * | 2009-10-01 | 2011-07-28 | 한국철도기술연구원 | 슬래그 부산물을 이용한 중량콘크리트 조성물 |
| CN102482149A (zh) * | 2009-10-01 | 2012-05-30 | 韩国铁道技术研究院 | 使用熔渣副产物的重质混凝土组合物 |
| US8221541B2 (en) | 2009-10-01 | 2012-07-17 | Korea Railroad Research Institute | Heavy weight concrete composition using slag byproducts |
| KR101322911B1 (ko) * | 2011-03-09 | 2013-10-29 | 중원산업(주) | 수재 슬래그를 이용한 콘크리트 조성물 및 이의 제조방법 |
| KR101322397B1 (ko) * | 2011-08-25 | 2013-10-28 | 주식회사 포스코 | 슬래그 볼을 함유하는 조성물, 이의 제조 방법 및 구조재 |
| KR101371378B1 (ko) * | 2013-02-18 | 2014-03-12 | (주)청원산업 | 동해 및 염화칼슘에 강한 인조화강석 보차도 경계블록 및 이의 제조방법 |
| KR20160019586A (ko) * | 2014-08-11 | 2016-02-22 | (주)유진에코씨엘 | 고강도 중량 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 구조체 |
| KR101508957B1 (ko) * | 2014-12-04 | 2015-04-08 | 롯데건설 주식회사 | 방사선 차폐 콘크리트 조성물 |
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