KR20110130443A - 클링커 함량이 낮은 콘크리트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 건식 바인더 예비혼합물에 관련하여, 질량비로,
- 4500 ~ 9500 ㎠/g, 바람직하게는 5500 ~ 8000 ㎠/g 의 블레인 비표면적을 갖는 포틀랜드 클링커;
- 비산재;
- 적어도 하나의 알칼리 황산염으로서, 비산재의 질량과 관련하여 예비혼합물에서의 Na2O 의 당량이 5 질량 % 이상이 되도록 하는 양을 갖는 알칼리 황산염;
- 적어도 하나의 SO3 공급원으로서, 포틀랜드 클링커의 질량과 관련하여 예비혼합물에서의 SO3 의 양이 2 질량 % 이상이 되도록 하는 양을 갖는 SO3 공급원; 및
- 석회석 분말, 소결된 셰일, 메타카올린, 규산질 충전제, 실리카 분말, 포졸란, 슬래그, 비산재 및 이것의 혼합물로부터 선택된 200 ㎛ 이하의 Dv 90 을 가진 보완재를 포함하고;
예비혼합물의 전체 질량에 관련하여 질량 백분율에 의한 상기 클링커의 최소량은 다음의 식 (Ⅰ) 에 따라 결정되고:
Figure pct00029
...식 (Ⅰ)
여기서, BSSk 는 클링커의 블레인 비표면적 (단위: ㎠/g) 이고;
예비혼합물의 전체 질량에 관련하여 클링커의 양 + 비산재의 양은 75 질량 % 이상, 바람직하게는 78 질량 % 이상이고;
예비혼합물의 전체 질량에 관련하여 예비혼합물에서의 클링커의 전체 양은 엄밀하게 60 질량 % 미만이다.
또한 본 발명은 골재에 의해 상기 예비혼합물이 혼합함으로써 얻어지는 건식 바인더 혼합물뿐만 아니라, 물에 의해 혼합함으로써 얻어진 습식 콘크리트 조성물에 관련 있다.

Description

클링커 함량이 낮은 콘크리트{CONCRETE WITH A LOW CLINKER CONTENT}
본 발명은 클링커 함량이 낮은 콘크리트뿐만 아니라, 이러한 콘크리트의 제조 방법 및 이 제조 방법의 실시에 유용한 조성물에 관한 것이다.
통상적인 구조용 콘크리트, 특히 C 25/30 타입의 콘크리트 (바꾸어 말하면, EN 206-1 표준에 따라 혼합 28 일째에 16 × 32 ㎝ 원통에 대해 측정된 전형적인 압축 강도는 적어도 25 ㎫ 이고, 15 × 15 ㎝ 입방체에 대해 측정된 전형적인 압축강도는 적어도 30 ㎫ 인 콘크리트) 의 분야에서, 또는 C 20/25 타입의 콘크리트 (EN 206-1 표준에 따라, 혼합 28 일째에 16 × 32 ㎝ 원통에 대해 측정된 특징적 압축 강도는 적어도 20 ㎫ 이고, 15 × 15 ㎝ 입방체에 대해 측정된 특징적 압축강도는 적어도 25 ㎫ 인 콘크리트) 의 경우에, 시멘트의 양은 통상적으로 콘크리트 1 ㎥ 당 260 ∼ 360 ㎏ 이다. 더욱이, 현재 유럽 표준은 통상적인 구조용 콘크리트에 대해 260　㎏/㎥ 미만 수준의 시멘트를 제공하지 않는다.
오늘날, 시멘트 제조 방법, 더 상세하게는 이것의 필수 성분인, 클링커는 이산화 탄소의 높은 방출에 대한 책임이 있다. 클링커의 그레인 (grain) 의 생성은 실제로,
a) 특히 석회석 및 점토인 원료를 연마함으로써 얻어진 원료 분말을 예열 및 탈탄하는 것; 그리고
b) 상기 분말을 1450 ∼ 1550 ℃ 의 온도에서 소성 또는 클링커링 (clinkering) 한 후, 급속 냉각하는 것을 필요로 한다.
이러한 두 단계는, 한편으로는 탈탄의 직접 생성물로서, 그리고 다른 한편으로는 온도를 높이기 위해 소성 단계에서 이루어진 연소의 부산물로서 CO2 를 생성한다.
방출 수준은, (클링커 1톤당 850 ㎏의 CO2 평균 방출에 기초하여) 65 % 의 클링커를 함유하는, C 25/30 콘크리트를 제조하기 위해 통상적으로 사용되는 바인더에 대해 바인더 1톤당 약 560 ㎏의 CO2 에 달한다.
오늘날, 콘크리트 조성물 및 시멘트의 표준 제조방법에서 이산화탄소의 높은 방출은 주된 환경 문제를 만들어내고, 현 상황에서는, 이산화탄소의 높은 방출은 높은 경제적 벌금에 처한다.
그러므로, 만족스러운 기계적 특성을 제공하는 상기 콘크리트, 특히 C 20/25 또는 C 25/30 타입의 콘크리트에 대하여, 감소된 이산화 탄소의 방출과 관련된 콘크리트를 제조할 수 있는 제조방법에 대한 강한 요구가 존재한다.
유용하게, 본 발명에 따른 콘크리트는, 혼합 24 시간 후 20 ℃ 에서, 6 ㎫ 이상, 바람직하게는 7 ㎫ 이상의 산술 평균 압축강도를 가지고, 원통형 시편에 대해 EN 12390-3 표준에 따라 실행된 측정은, 20 ℃ ± 2 ℃ 및 95 % 이상의 상대 습도에서 EN 12390-2 표준에 따라 유지된다.
유용하게, 습식 콘크리트의 유동 학적 특성은 만족스럽고 좋은 가공성, 바꾸어 말하면 혼합 두 시간 후까지도, 취급에 용이한 혼합된 배치 (batch) 의 일관성을 제공한다.
그러므로 본 발명은 건식 바인더 예비혼합물에 관련하여, 질량비로,
- 4500 ~ 9500 ㎠/g, 바람직하게는 5500 ~ 8000 ㎠/g 의 블레인 비표면적 (Blaine specific surface area) 을 갖는 포틀랜드 클링커 (Portland clinker);
- 비산재;
- 적어도 하나의 알칼리 황산염으로서, 비산재의 질량과 관련하여 예비혼합물에서의 Na2O 의 당량이 5 질량 % 이상이 되도록 하는 양을 갖는 알칼리 황산염;
- 적어도 하나의 SO3 공급원으로서, 포틀랜드 클링커의 질량과 관련하여 예비혼합물에서의 SO3 의 양이 2 질량 % 이상이 되도록 하는 양을 갖는 SO3 공급원; 및
- 석회석 분말, 소결된 셰일, 메타카올린 (metakaolins), 규산질 충전제, 실리카 분말, 포졸란 (pozzolans), 슬래그, 비산재 및 이것의 혼합물로부터 선택된 200 ㎛ 이하의 Dv 90 을 가진 보완재를 포함하고;
예비혼합물의 전체 질량에 관련하여 질량 백분율에 의한 상기 클링커의 최소량은 다음의 식 (Ⅰ) 에 따라 결정되고:
Figure pct00001
...식 (Ⅰ)
여기서, BSSk 는 클링커의 블레인 비표면적 (단위: ㎠/g) 이고;
예비혼합물의 전체 질량에 관련하여 클링커의 양 + 비산재의 양은 75 질량 % 이상, 바람직하게는 78 질량 % 이상이고;
예비혼합물의 전체 질량에 관련하여 예비혼합물에서의 클링커의 전체 양은 엄밀하게 60 질량 % 미만이다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 예비혼합물은 적어도 하나의 칼슘의 공급원을 더 포함한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 예비혼합물의 알칼리 황산염은 황산 나트륨, 황산 칼륨, 황산 리튬 및 이것의 혼합물로부터 선택된다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 예비혼합물의 알칼리 황산염은 황산 나트륨이다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 예비혼합물의 칼슘의 공급원은 칼슘염 및 이것의 혼합물로부터 선택된다.
실시 형태에 따라, 본 발명에 따른 예비혼합물은 0.05 ~ 1.5 질량 %, 바람직하게는 0.1 ~ 0.8 질량 % 의 유동화제, 바람직하게는 폴리카르복실레이트 (polycarboxylate) 타입을 또한 포함한다.
실시 형태에 따라, 보완재는 불활성 차지 (charge) 를 나타낸다. 본 발명의 실시 형태에 따라, 보완재는 석회석 분말이다.
본 발명의 실시 형태에 따라, 본 발명에 따른 예비혼합물은 촉진제 및/또는 공기 연행제 및/또는 농축제 및/또는 지연제 및/또는 점토 불활성화제 및/또는 유동화제 또는 이것의 혼합물을 더 포함한다.
또한, 본 발명은 혼합물의 전체 질량과 관련하여 질량비로,
- 적어도 10 % 의 전술한 예비혼합물; 및
- 90 % 이하의 골재를 포함하는 건식 바인더 혼합물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 건식 바인더 혼합물의 실시 형태에 따라, 골재는 모래 및 자갈을 포함하고, 모래의 양에 대한 자갈의 양의 질량비는 1.5/1 ~ 1/1.8, 바람직하게는 1.25/1 ~ 1/1.4, 더 바람직하게는 1.2/1 ~ 1/1.2 이다.
또한, 본 발명은 습식 콘크리트 조성물에 관련하여,
- 적어도 10 % 의 전술한 예비혼합물; 및
- 유효 수분을 포함하고, 조성물의 전체 건식 질량에 관련하여 질량 % 가 주어진다.
실시 형태에 따라, 골재는 모래 및 자갈을 포함하고, 모래의 양에 대한 자갈의 양의 질량비는 1.5/1 ~ 1/1.8, 바람직하게는 1.25/1 ~ 1/1.4, 더 바람직하게는 1.2/1 ~ 1/1.2 이다.
본 발명에 따른 습식 콘크리트 조성물의 실시 형태에 따라, 사용되는 유효 수분의 양은 140 ~ 200 ℓ/㎥, 바람직하게는 150 ~ 180 ℓ/㎥ 까지 변한다 (EN 206-1 표준, 문단 3.1.30 참조).
실시 형태에 따라, 본 발명에 따른 습식 콘크리트 조성물은 임계 콘크리트이다.
실시 형태에 따라, 본 발명에 따른 습식 콘크리트 조성물은 혼합 24 시간 후 20 ℃ 에서 6 ㎫ 이상인 산술 평균 압축 강도를 갖는다.
다른 실시 형태에 따라, 본 발명에 따른 습식 콘크리트 조성물은 혼합 28 일째에 25 ㎫ 이상인 특징적 압축 강도를 갖는다.
다른 제 2 의 실시 형태에 따라, 본 발명에 따른 습식 콘크리트 조성물은 혼합 28 일째에 20 ㎫ 이상의 특징적 압축 강도를 갖는다. 제 3 의 실시 형태에 따라, 본 발명에 따른 습식 콘크리트 조성물은 혼합 28 일째에 20 ℃ 에서 25 ㎫ 이상인 압축 강도의 산술 평균을 갖는다.
제 4 의 실시 형태에 따라, 본 발명에 따른 습식 콘크리트 조성물은 혼합 28 일째에 20 ℃ 에서 30 ㎫ 이상인 압축 강도의 산술 평균을 갖는다.
실시 형태에 따라, 본 발명에 따른 습식 콘크리트 조성물은 ASTM C230 표준 콘을 이용하여 1 분 45 초 (30 초는 0.5 ㎜ 진폭 및 50 ㎐ 진동수의 진동임) 후에 180 ∼ 270 ㎜, 바람직하게는 215 ∼ 235 ㎜ 의 퍼짐을 갖는다.
본 발명에 따른 습식 콘크리트 조성물의 실시 형태에 따라, Abrams 콘을 이용한 슬럼프 (slump) (또는 슬럼프 값) 는 0 ∼ 250 ㎜, 바람직하게는 100 ∼ 240 ㎜ 를 포함한다.
또한, 본 발명은 전술한 조성물의 경화된 콘크리트 물체에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 습식 콘크리트 조성물의 제조 방법에 관하여,
- 전술한 혼합물을 140 ∼ 220 ℓ/㎥ 의 유효 수분; 또는
- 전술한 예비혼합물을 골재 및 140 ∼ 220 ℓ/㎥ 의 유효 수분과 혼합하는 단계를 포함한다.
게다가, 본 발명에 따른 습식 콘크리트 조성물의 제조 방법의 변형예에 따라, 혼합은 황산 칼슘의 존재 하에서 행해진다.
또한, 본 발명은 습식 콘크리트 조성물의 제조과정과 관련하여,
- 4500 ~ 9500 ㎠/g, 바람직하게는 5500 ~ 8000 ㎠/g의 블레인 비표면적을 갖는 포틀랜드 클링커;
- 비산재;
- 적어도 하나의 알칼리 황산염으로서, 비산재의 질량과 관련하여 바인더에서의 Na2O 의 당량이 5 질량 % 이상이 되도록 하는 양을 갖는 알칼리 황산염;
- 적어도 하나의 SO3 공급원으로서, 포틀랜드 클링커의 질량과 관련하여 바인더에서의 SO3 의 양이 2 질량 % 이상이 되도록하는 양을 갖는 SO3 공급원;
- 석회석 분말, 소결된 셰일, 메타카올린, 규산질 충전제, 실리카 분말, 포졸란, 슬래그, 비산재 및 이것의 혼합물로부터 선택된 200 ㎛ 이하의 Dv 90 을 가진 보완재;
- 1500 ~ 2200 ㎏/㎥, 바람직하게는 1700 ~ 2000 ㎏/㎥ 의 골재;
- 유동화제;
- 선택적으로 촉진제 및/또는 공기 연행제 및/또는 농축제 및/또는 지연제 및/또는 점토 점토 불활성화제; 및
- 140 ~ 220 ℓ/㎥ 의 유효 수분을 혼합하는 단계를 포함하고;
상기 클링커의 최소량 (단위: ㎏/㎥) 은 다음의 식 (Ⅱ) 에 따라 결정되고:
Figure pct00002
...식(Ⅱ)
여기서, BSSK는 클링커의 블레인 비표면적 (단위: ㎠/g) 이고;
Weff는 유효 수분의 양 (단위: ℓ/㎥) 이며;
보완재의 최소량 (단위: ㎏/㎥) 은 다음의 식 (Ⅲ) 에 따라 결정되고:
(보완재의 양) + (비산재의 양) + (클링커의 양) + (알칼리 황산염의 양)
+ (SO3 공급원의 양) 의 합은 콘크리트 220 ㎏/㎥ 이상임...식 (Ⅲ)
습식 콘크리트에서의 클링커의 전체 양은 200 ㎏/㎥ 이하이고;
클링커의 양 + 비산재의 양은 240 ㎏/㎥ 이상이다.
습식 콘크리트 조성물의 제조 방법의 실시 형태에 따라, 클링커 및/또는 비산재 및/또는 보완재는 예비혼합물에 관련하여 전술한 바와 같다.
습식 콘크리트 조성물의 제조 방법의 실시 형태에 따라, 사용된 유효 수분의 양은 140 ~ 200 ℓ/㎥, 바람직하게는 150 ~ 180 ℓ/㎥ 로 변한다.
또한, 본 발명은 습식 콘크리트 조성물의 제조과정에 관련하여,
- 전술한 제조 방법에 따라 얻어진 습식 콘크리트 조성물 또는 전술한 바와 같은 습식 콘크리트 조성물을 타설하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 콘크리트 물체의 생산방법에 관련하여,
- 전술한 제조 방법에 따라 얻어진 습식 콘크리트 조성물의 경화 또는 전술한 바와 같은 타설된 습식 콘크리트 조성물의 경화 또는 전술한 바와 같은 습식 콘크리트 조성물의 경화의 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 예비혼합물, 본 발명에 따른 혼합물, 본 발명에 따른 습식 콘크리트 조성물 또는 본 발명에 따른 하나의 제조 방법에서 비산재를 활성화하기 위한 적어도 하나의 선택적으로 칼슘 공급원 및 적어도 하나의 알칼리 황산염의 사용과 관련 있다.
본 발명은 지금까지 알려진 콘크리트에 의해 만족 못한 CO2 방출 감소에 대한 요구에 응할 수 있다. 실제로, 본 발명의 범위 내에서 시멘트 (특히 클링커) 의 양은 통상적으로 필요한 것보다 적다. 더 정확하게, 유도된 CO2 의 방출은 C 25/30 또는 C 20/25 타입의 콘크리트를 제공하는 동안 50 ~ 60 % 정도로 감소할 수 있다. 게다가, 습식 콘크리트 조성물의 유동성은 표준 콘크리트 조성물의 유동성과 동일한 정도로 유지된다. 더욱이, 클링커의 매우 낮은 함량에도 불구하고, 본 발명은 표준 함량의 클링커를 갖는 제형을 이용하여 얻어진 것과 동일한 정도의 규모로 초기 강도를 유지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따라 얻어진 콘크리트는,
- 본 발명에 따른 건식 바인더 예비혼합물의 비용은 통상적인 C 25/30 또는 C 20/25 콘크리트를 제조하는데 사용되는 건식 바인더 예비혼합물의 비용보다 통상적으로 7 ∼ 10 % 더 적게 들 수 있는 이점을 가진다.
본 발명의 실시형태 및 이점 및 다양한 특정 목적은 모든 제형 파라미터의 완전한 최적화에 의해, 특히,
- (주어진 유동학적 거동에 대한 물의 양을 최소화할 수 있는) 다양한 소재의 입자 패킹 (packing) 의 최적화;
- 혼합물의 토폴로지 (topology), 바꾸어 말하면 (특히, 통상적인 포틀랜드 시멘트의 클링커 그레인보다 약 10 배 더 미세한 클링커 그레인의 사용을 통해) 시멘트 수화물의 《접착점》 에 의한 골재 및/또는 모래의 입자들 사이의 점착 경계면의 공간에서의 균질성 및 증배의 최적화;
- 《크로노제형 (chrono-formulation)》 의 추구, 바꾸어 말하면 (기계적 강도의 강화에 있어서 클링커의 대체로서 일정 범위에 작용하는) 다른 바인딩 소재가 더 장기의 기계적 강도의 획득을 제공하도록 조절된 양으로 존재하는 반면에, 단기의 기계적 강도의 획득을 보장하도록 최소량의 클링커 이용;
- 상대적으로 낮은 전체 물 수요 (특히 낮은 공극) 를 갖는 소재의 선택에 의한 전체 물 수요의 조절, 또한 압축 강도가 최대화될 수 있는 전체 물 수요의 조절;
- 분말 분산의 최적화 따라서 패킹 됨으로써, 물의 감소가 최대화될 수 있는 다양한 혼화재, 특히 유동화제 (초유동화제) 의 최적화에 의해 얻어진다.
이제, 이하의 설명에서 본 발명을 비제한적인 방식으로 더 상세히 설명한다.
클링커
본 발명에 따른 《클링커》 는 EN 197-1 표준, 문단 5.2.1 에서 규정된 포틀랜드 클링커로서 이해된다.
포틀랜드 클링커는 표준 포틀랜드 시멘트, 특히 EN 197-1 유럽 표준에 기재된 시멘트 중에서 얻어질 수 있다. 예컨대, CEM Ⅰ 또는 CEM Ⅱ 52.5 N 또는 R 또는 PM (마린 (marine) 구조 ― NF P 15-317 표준) 시멘트 또는 PMES 시멘트 (마린 구조 - 설페이티드 워터 (sulphated water) ― NF P 15-319 표준) 를 이용하는 것은 가능하다. 시멘트는 H.I.S 타입 (높은 초기 강도) 일 수 있다.
몇몇의 경우, 특히 CEM Ⅱ 타입의 경우, 포틀랜드 시멘트는 순수한 클링커를 포함하지 않는다. CEM Ⅱ 타입의 포틀랜드 시멘트는 적어도 하나의 부가적인 소재 (포졸란, 비산재, 하소된 셰일, 석회석,...) 와 혼합된 클링커를 37 질량 % 이하의 양으로 포함한다. 그러므로, 사용되는 클링커가 이러한 시멘트로부터 유래한 것이라면, 부가적인 소재(들)은 비산재 중에서나 위에서 언급된 《보완재》 (200 ㎛ 이하의 Dv 90, 바람직하게는 200 ㎛ 이하의 Dv 97 을 갖는 그레인 형태의 물질인 경우) 중에서 산출된다.
그러한 시멘트는 본 발명에 따라 요구되는 특징을 가진 클링커를 제공하기 위하여 (공압 분류에 의해) 연삭 및/또는 절삭될 수 있다. 즉, 블레인 비표면적은 EN 196-6 표준, 문단 4 에 따라 4500 ~ 9500 ㎠/g, 바람직하게는 5500 ~ 8000 ㎠/g 을 포함한다.
클링커는 초미세 클링커로서 설명될 수 있다. 예컨대, 시멘트는 Horomillⓒ 타입의 다듬질 밀, 진자 또는 볼 밀 또는 에어 제트 밀 타입에 연결된 연삭 또는 수직형의 주된 연마기를 포함하는 연삭 플랜트를 이용하여 연삭될 수 있다. 또한, 제 2, 제 3 생성 또는 초고효율의 공압 선택기 또는 분류기를 이용하는 것도 가능하다.
본 발명은, 클링커의 크기를 줄임으로써, 입자간 접착점의 최적 분포에 의한 매트릭스의 균질성을 최대화하기 위해, 시멘트의 그레인 확산 거리를 최대화한다.
비산재
《비산재》 는 NF EN 197-1 표준, 문단 5.2.4 또는 ASTM C618 표준에서 규정된다.
본 발명의 변형예에 따라, 비산재는 슬래그에 의해 부분적으로 대체될 수 있다.
본 발명의 또 다른 변형예에 따라, 비산재는 실리카 흄에 의해 부분적으로 또는 완전히 대체될 수 있다.
상기 두 변형예에 따라, 슬래그 또는 실리카 흄은 바인더 내에서 다양한 계산에 대해 산출되어야 한다.
알칼리 황산염
알칼리 황산염은 바람직하게는 황산 나트륨 (Na2SO4), 황산 칼륨 (K2SO4), 황산 리튬 (Li2SO4), 황산수소나트륨 (NaHSO4), 황산수소칼륨 (KHSO4), 황산수소리튬 (LiHSO4) 및 이것의 혼합물로부터 선택된다. 바람직하게는, 알칼리 황산염은 황산 나트륨, 황산 칼륨, 황산 리튬 및 이것의 혼합물로부터 선택된다. 더 바람직하게는, 알칼리 황산염은 황산 나트륨이다.
알칼리 황산염은 다양한 형태, 특히 분말이나 액체의 형태로 사용될 수 있다. 분말 형태의 알칼리 황산염의 사용은 특히 본 발명에 따른 예비혼합물 및 본 발명에 따른 건조 바인더 혼합물에 적합하다. 대조적으로, 액체 형태의 알칼리 황산염의 사용은 특히 본 발명에 따른 습식 콘크리트 구성물 및 그것을 획득하기 위해 사용된 제조 방법에 적합하다.
질량 백분율에 의해 본 발명에 따른 바인더 (클링커 + 비산재 + 알칼리 황산염 + SO3 의 공급원 + 선택적으로 칼슘의 공급원 + 보완재) 에서 Na2O 의 당량을 결정하기 위한 식은 다음 식 (Ⅳ) 과 같다:
Na2O(바인더) 당량 = [Na2O] + 0.658 ×[K2O] + 2.081 × [Li2O]...식(Ⅳ)
여기서, [Na2O], [K2O] 및 [Li2O]는 바인더 (클링커 + 비산재 + 알칼리 황산염 + SO3 의 공급원 + 보완재 + 선택적인 칼슘 공급원) 에서 Na2O, K2O 및 Li2O 의 질량 백분율이다. 예컨대, 바인더에서 Na2O, K2O 및 Li2O 의 질량 백분율은 바인더에 존재한 Na, K 및 Li 의 양으로부터 X-ray 형광에 의해 결정될 수 있다. Na2O(바인더) 당량의 값을 알 때, 바인더의 질량에 의한 값을 곱하기에 충분하고 비산재의 질량에 관련하여 Na2O 당량의 값을 얻기 위해 비산재의 질량에 의해 나눠진다.
본 발명에 따른 바인더에서 Na2O의 당량은 비산재에 관련 하여, 바람직하게는 7 질량 % 이상, 바람직하게는 9 질량% 이상이다.
칼슘 공급원
칼슘 공급원은 칼슘염 및 이것의 혼합물로부터 선택된다. 바람직하게는 칼슘염은 브롬화물, 염화물, 포름산염, 산화물, 수산화물, 질산염, 아질산염, 황산염 및 이것의 혼합물로부터 선택된다. 바람직하게는 칼슘 공급원은 황산 칼슘, 칼슘디히드록시드 (calcium dihydroxides), 염화칼슘, 브롬화칼슘 및 이것의 혼합물로부터 선택된다. 바람직하게는 칼슘 공급원은 황산 칼슘이다.
칼슘디히드록시드는 바람직하게는 석회, 포틀란다이트 (Portlandite) 또는 이것의 혼합물일 수 있다. 황산 칼슘은 석고, 반수화물, 경석고 또는 이것의 혼합물일 수 있다.
칼슘 공급원은 다양한 형태, 특히 분말이나 액체의 형태로 사용될 수 있다. 분말 형태에서 칼슘 공급원의 사용은 특히 본 발명에 따른 예비혼합물 및 본 발명에 따른 건조 바인더 혼합물에 적합하다. 대조적으로, 액체 형태에서 칼슘 공급원의 사용은 특히 본 발명에 따른 습식 콘크리트 구성물 및 그것을 얻기 위해 사용된 제조 방법에 적합하다.
알칼리 황산염 및 칼슘 공급원은 비산재를 활성화하는 것은 특히 유용할 것이다. 활성제는 혼합 후 24 시간 및 혼합 후 28 일 모두에서, 목표 기계적 강도를 얻는것을 가능하게 할 수 있다.
SO 3
SO3 는 본 발명에 따른 조성의 다양한 구성물 (예비혼합물, 건조 바인더 혼합물, 습식 콘크리트) 에 의해 제공될 수 있으나, 또한 클링커에 황산염을 추가하기 위해 통상적으로 사용된 황산 칼슘에 의해 제공될 수 있다. (EN 197-1 표준, 문단 5.4 참조)
황산 칼슘은 석고, 반수화물, 경석고 또는 이것의 혼합물일 수 있다. 황산 칼슘은 이것의 자연 상태로 존재하거나 특정한 산업 공정의 부산물 형태로 산업에서 생산될 수 있다.
예컨대, 본 발명의 변형예에 따른, 황산 칼슘의 양은 20 ℃ 및 24 시간에서의 기계적인 압축 강도를 최적화를 위해 종래의 방법으로 조절될 수 있다. 바람직하게는, EN 196-2 표준, 문단 8 에 기술된 방법에 따라 결정된, 황산 칼슘의 양은 황산염 (SO3) 의 질량 백분율에 의해 혼합물 (클링커 + 비산재 + 알칼리 황산염 + 보완재 + 황산 칼슘) 과 관련하여 2.0 ~ 3.5 질량 % 이다.
예컨대, EN 196-2 표준, 문단 8 에 기술된 방법에 따라 SO3 의 양은 결정될 수 있다.
보완재
《보완재》는 Dv90 이 200 ㎛ 이하인, 바람직하게는 Dv97 이 200 ㎛ 이하인 그레인 형태의 소재로서 이해된다.
이 소재는 매트릭스의 충전 소재로서 사용될 수 있고, 바꾸어 말하면 크기가 더 큰 그레인을 갖는 다른 소재들 사이의 틈을 채운다.
이 기준은 기계적 강도에 의하여 도달되기 위한 결과 (특히, 소극적으로) 에 영향을 미치지 않기 때문에, 보완재의 특징은 본 발명의 필수 요소가 아니다. 그러므로, 예컨대 28 일 또는 24 시간에서 얻어진 콘크리트의 강도를 포함하지 않고, 후술한 다른 타입의 보완물질이 첨가할 수 있다. 특히, 불활성 보완재는 기계적 강도의 관점에서 가장 적합하지 않은 경우이다. 그러므로, 본 발명에 따라 불활성 보완재를 포함하는 동일한 제형에 비교하여 24 시간에서든 28 일에서든, 비불활성 보완재는 획득된 콘크리트의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다.
보완재가 바인더 소재일 수 있다는 것을 예상하는 것은 가능할지라도, 본 발명에서 콘크리트에 대한 최적화 (특히, 비용의 관점에서) 는 불활성 충전제, 즉 바인딩 소재가 아닌 (유압 또는 포졸란 활성제 없이) 보완재에 대한 선호를 초래한다.
예컨대, 보완재로서 석회석 분말 (석회석 충전제) 를 이용하는 것은 가능할 것이다. 또한, 소결된 셰일, 메타카올린, 규산질 충전제, 실리카 분말, 포졸란, 슬래그, 비산재 및 이것의 혼합물을 이용하는 것은 가능할 것이다. 바람직하게는, 보완재는 EN 197-1 표준, 문단 5.2.2 ~ 5.2.7 에 기술되었다. 바람직하게는, 보완소재는 석회석 분말이다.
Dv 97 (부피에 따라) 은 입자 크기 분배의 97 번째 백분위수에 해당한다. 바꾸어 말하면, 입자의 97 % 가 Dv 97 보다 더 작은 크기를 가지고 3 % 가 Dv 97 보다 더 큰 크기를 가진다. 마찬가지로, Dv 90 은 입자 크기 분배의 90 번째 백분위수에 해당한다. 바꾸어 말하면, 입자의 90 % 가 Dv 90 보다 더 작은 크기를 가지고, 10 % 가 Dv 90 보다 더 큰 크기를 가진다. 마찬가지로, Dv 50 은 입자 크기 분배의 50 번째 백분위수에 해당한다. 바꾸어 말하면, 입자의 50 % 가 Dv 50 보다 더 작은 크기를 가지고, 50 % 가 Dv 50 보다 더 큰 크기를 가진다.
일반적으로, 그레인 또는 입자 집합의 입도측정 프로파일 (granulometric profile) (부피 분배) 의 특성인 Dv 50, Dv 90, Dv 97 및 같은 타입의 다른 값은 200 ㎛ 보다 작은 입자 크기에 대한 레이져 입도측정 또는 200 ㎛ 보다 큰 입자 크기에 대한 체질로써 결정될 수 있다.
그럼에도, 개별적 입자가 모이는 경향이 있을 때, 전자 현미경으로 그들의 크기를 결정하는 것이 바람직하다. 레이저 회절 입도측정에 의해 측정된 외관 크기가 실제 입자 크기보다 크다고 하면, 이는 분석 (응집 및 엉김) 을 위조하기 쉽다.
물
콘크리트는 다른 종류의 물을 포함한다. 무엇보다도 먼저, 유효 수분은, 골재, 클링커, 슬래그 및 보완재에 의해 형성되는 고체 골격의 그레인들 사이에 위치하는 콘크리트의 내부 물이다. 그러므로, 유효 수분은 수화 및 일관성 및 기계적 강도 획득에 필요한 물을 나타낸다. 한편, 콘크리트는 골재, 비산재 및 보완재의 공극에 의해 유지되는 물을 포함한다. 이 물은 유효 수분로 고려되지 않는다. 이는 구속된 것으로 추측되고 시멘트의 수화 또는 일관성 획득에 참여하지 않는다. 전체 물은 (혼합시에) 혼합물 내 모든 물을 나타낸다.
유효 수분은 표준화된 개념이고 이것의 산출 방법은 EN 206-1 표준, 페이지 17, 문단 3.1.30 에 나타내었다. 흡수 가능한 물의 양은 NF EN 1097-6 표준, 페이지 5, 문단 3.6 와 그것에 관련된 첨부물 B (Appendix B) 에 따라 측정된 골재의 흡수 계수를 뺀 것이라고 한다면, 유효 수분의 양은 굳지않는 콘크리트 (fresh concrete) 에 포함된 전체 물의 양과 골재에 의해 흡수가능한 물의 양 간의 차이이다.
건식 바인더 예비혼합물
본 발명은 건식 바인더 예비혼합물로서, 질량비로,
- 4500 ~ 9500 ㎠/g, 바람직하게는 5500 ~ 8000 ㎠/g 의 블레인 비표면적을 갖는 포틀랜드 클링커;
- 비산재;
- 적어도 하나의 알칼리 황산염으로서, 비산재의 질량과 관련하여 예비혼합물에서의 Na2O 의 당량이 5 질량 % 이상이 되도록 하는 양을 갖는 알칼리 황산염;
- 적어도 하나의 SO3 공급원으로서, 포틀랜드 클링커의 질량과 관련하여 예비혼합물에서의 SO3 의 양이 2 질량 % 이상이 되도록 하는 양을 갖는 SO3 공급원; 및
- 석회석 분말, 소결된 셰일, 메타카올린, 규산질 충전제, 실리카 분말, 포졸란, 슬래그, 비산재 및 이것의 혼합물로부터 선택된 200 ㎛ 이하의 Dv 90 을 가진 보완재를 포함하고;
예비혼합물의 전체 질량에 관련하여 질량 백분율에 의한 상기 클링커의 최소량은 다음의 식 (Ⅰ) 에 따라 결정되고:
Figure pct00003
...식 (Ⅰ)
여기서, BSSk 는 클링커의 블레인 비표면적 (단위: ㎠/g) 이고;
예비혼합물의 전체 질량에 관련하여 클링커의 양 + 비산재의 양은 75 질량 % 이상, 바람직하게는 78 질량 % 이상이고;
예비혼합물의 전체 질량에 관련하여 예비혼합물에서의 클링커의 전체 양은 엄밀하게 60 질량 % 미만이다.
바람직하게, 예비혼합물의 전체 질량과 관련하여 질량 백분율에 의해 상기 클링커의 최소량은 다음의 식 (Ⅰ bis) 에 따라 결정되고:
Figure pct00004
... 식 (Ⅰ bis)
여기서, BSSk 는 클링커의 블레인 비표면적 (단위: ㎠/g) 이다.
전술한 식 (Ⅰ) 및 (Ⅰ bis) 뿐만 아니라, 후술한 식 (Ⅱ), (Ⅱ bis) 및 (Ⅱ ter) 은 실험적 접근에 의해, 바꾸어 말하면 여러 파라미터 (특히, 클링커의 양, 클링커의 블레인 비표면적 및 유효 수분) 를 변경함으로써 및 다양한 파라미터 사이의 실험적 관계를 찾음으로써 얻어진다. 그러므로 얻어진 식은 실험적 법칙, 즉 《실험적 발생을 검증을 나타내는 법칙, 이는 명시될 수 있으나 이론상으로 제공되지 않는 법칙》이다. 이 정의는 웹사이트 http://fr.wikipedia.org/wiki/ Loi_empirique 에서 비롯되었다. (또한, 실험적 법칙 발견의 문제, A. A. Petrosjan, Voprosy Filosofii Moskva, 1983, n° 2, 페이지 71 ~ 79 참조) 그러므로, 다양한 장치는 식에서 상수 값에 의해 안정된다. 예컨대, 식에서 상수들의 값은 실험적 데이터 및 주어진 공식 (예컨대, Dec Formations의 인터넷 웹사이트:　www.decformations.com/mathematiques/moindres_carres.php, 또는 Methodes statistiques Volume 2 ― Methodes d'analyse de regression lineaire simple et de regression multiple ― Analyse de correlation lineaire simple, Gerald Baillargeon, Editions SMG 참조) 사이의 오류를 최소화하기 위해 당 분야에서 숙련된 사람에게 잘 알려진 최소 제곱의 방법을 이용하여 조절된다.
그러므로, 식 (Ⅰ), (Ⅰ bis), (Ⅱ), (Ⅱ bis) 및 (Ⅱ ter) 은 기술에 명시된 장치가 주어진 유효 수분의 양 및 클링커의 블레인 비표면적 (㎠/g 또는 ℓ/㎥) 을 간단하게 대체함으로써 이용될 수 있다. 식 (Ⅱ) 의 산출의 예는 주어진 다음 부분의 기술이다.
식 (Ⅰ), (Ⅰ bis), (Ⅱ), (Ⅱ bis) 및 (Ⅱ ter) 의 결과로부터 허가된 편차 백분율은 +/- 5 % 이다.
바람직하게, (식 (Ⅰ) 및 (Ⅰ bis) 사용의 대체로) 클링커의 블레인 비표면적에 따라, 본 발명에 따른 예비혼합물에서 클링커의 최소량은 후술한 표를 이용하여 얻어질 수 있다:
Figure pct00005
바람직하게는, 보완재는 석회석 분말이다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 예비혼합물은 황산 칼슘을 더 포함한다.
바람직하게는, 클링커, 슬래그 및 보완재는 전술한 (첨가된 물이 없는) 건식 바인더 예비혼합물 형태로 주어진 비에 따라 조합될 수 있고, 골재 및 물로 혼합되도록 의도된다.
바람직하게는, 당 분야에서 통상적으로 사용된 하나 이상의 혼화재는 또한 이러한 건식 바인더로 예상할 수 있다: 촉진제 및/또는 공기 연행제 및/또는 농축제 및/또는 지연제 및/또는 점토 불활성화제 및/또는 유동화제. 특히 0.05 ~ 1.5 질량 %, 바람직하게 0.1 ~ 0.8 질량 % 폴리카르복실레이트 타입인 유동화제를 포함하는 것은 유용할 것이다.
《점토 불활성화제》 는 유압의 바인더의 특성에 의해 점토의 악영향을 제거하거나 줄일 수 있는 모든 분자로서 이해된다. 특히 국제 특허 출원 WO 2006/032785 및 WO 2006/032786 문서에 기술된 점토 불활성화제를 사용할 수 있다.
골재:
골재가 32 ㎜ 이하의 최대 크기 Dmax를 가진다면, 골재는 XPP 18-545 표준에서 규정된 특유의 타입이다. 골재는 모래 (EN 12620 표준에서 규정된, 4㎜ 미만의 최대크기 Dmax를 가진 골재) 및/또는 자갈 (EN 12620 표준에서 규정된, 2㎜ 이상의 최대크기 Dmax를 가진 골재) 을 포함한다.
골재는 석회석, 규산질 또는 실리카 석회석 성질을 가질 것이다.
모래 및 자갈은 부서질 수 있다. 부순 모래는 강 모래보다 더 높은 비율의 미립자를 포함한다. 모래 분야에서 사용되는 용어에 따라, 미립자는 63 ㎛ 미만의 크기를 갖는 (체를 통과하는) 그레인이다.
모래가 미립자를 1 % (모래의 질량 분율) 의 과잉량으로 포함하는 경우, 임계값의 1 % 를 초과하여 모래에 존재하는 미립자 (63 ㎛ 미만의 분율) 의 양과 동일한 양만큼 전술한 《보완 물질》 의 양을 감소시킴으로써, 모래에 의해 공급되는 미립자의 양을 고려할 필요가 있다.
바람직하게는, 모래 및 골재의 점토 함량은 1 % 미만이다. 높은 점토 함량은 실제로 콘크리트 가공성에 악영향을 미친다.
모래의 양 대 자갈의 양의 질량비는 바람직하게는 1.5/1 ∼ 1/1.8, 더 바람직하게는 1.25/1 ∼ 1/1.4, 특히 바람직하게는 1.2/1 ∼ 1/1.2, 그리고 이상적으로는 대략 1/1 이다.
건식 바인더 혼합물:
골재, 클링커, 비산재, 보완재, 알칼리 황산염, 선택적인 혼화재 (특히, 유동화제) 는 (첨가된 물이 없는) 건식 바인더 혼합물로 조합될 수 있다. 그러한 건식 바인더 혼합물은 전술한 건식 바인더 예비혼합물을 골재와 혼합함으로써 또는 다른 성분들을 처음부터 직접 혼합함으로써 제조될 수 있다.
그러면, 혼합물 전체 질량과 관련하여 다양한 조성물의 질량비는,
- 적어도 10 % 의 전술한 건식 바인더 예비혼합물; 및
- 90 % 이하의 골재로 규정될 수 있다.
바람직하게는, 보완재는 석회석 분말이다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 건식 바인더 혼합물은 황산 칼슘을 더 포함한다.
따라서, 건식 바인더 혼합물은, 단지 물과 혼합됨으로써 사용될 수 있는 건식 레디믹스 (ready-mix) 콘크리트이다.
본 발명에 따른 건식 바인더 혼합물의 변형예에 따라, 혼합물 전체 질량과 관련하여 다양한 조성물의 질량비는,
- 적어도 10 % 의 전술한 건식 바인더 예비혼합물; 및
- 90 % 이하의 자갈로 규정될 수 있다.
바람직하게는, 보완재는 석회석 분말이다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 건식 바인더 혼합물은 황산 칼슘을 더 포함한다.
본 발명에 따른 건식 바인더 혼합물의 변형예에 따라, 혼합물 전체 질량과 관련하여 다양한 조성물의 질량비는,
- 적어도 10 % 의 전술한 건식 바인더 예비혼합물; 및
- 90 % 이하의 모래로 규정될 수 있다.
바람직하게는, 보완재는 석회석 분말이다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 건식 바인더 믹스는 황산 칼슘을 더 포함한다.
콘크리트
본 발명에 따른 《습식 콘크리트》 는 굳지않은 콘크리트 (EN 206-1 표준, 문단 3.1.2 참조) 로서 이해된다.
본 발명에 따른 습식 콘크리트는,
- 적어도 10 % 의 전술한 예비혼합물;
- 90 % 이하의 골재; 및
- 140 ~ 220 ℓ/㎥ 의 유효 수분을 혼합함으로써 제조된다.
질량 백분율은 콘크리트의 전체 건조 질량에 관련하여 주어진다.
바람직하게는, 보완재는 석회석 분말이다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 습식 콘크리트는 황산 칼슘을 더 포함한다.
또한, 습식 콘크리트는 전술한 건식 믹스를 140 ∼ 220 l/㎥ 의 유효 수분과 혼합함으로써 직접 제조될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 콘크리트는 다른 성분들을 함께 물과 직접 혼합함으로써 제조될 수 있다. 본 발명에 따른 습식 콘크리트 조성물을 제조 방법은,
또한, 본 발명은 습식 콘크리트 조성물의 제조과정에 관련하여,
- 4500 ~ 9500 ㎠/g, 바람직하게는 5500 ~ 8000 ㎠/g의 블레인 비표면적을 갖는 포틀랜드 클링커;
- 비산재;
- 적어도 하나의 알칼리 황산염으로서, 비산재의 질량과 관련하여 바인더에서의 Na2O 의 당량이 5 질량 % 이상이 되도록 하는 양을 갖는 알칼리 황산염;
- 적어도 하나의 SO3 공급원으로서, 포틀랜드 클링커의 질량과 관련하여 바인더에서의 SO3 의 양이 2 질량 % 이상이 되도록하는 양을 갖는 SO3 공급원;
- 석회석 분말, 소결된 셰일, 메타카올린, 규산질 충전제, 실리카 분말, 포졸란, 슬래그, 비산재 및 이것의 혼합물로부터 선택된 200 ㎛ 이하의 Dv 90 을 가진 보완재;
- 1500 ~ 2200 ㎏/㎥, 바람직하게는 1700 ~ 2000 ㎏/㎥ 의 골재;
- 유동화제;
- 선택적으로 촉진제 및/또는 공기 연행제 및/또는 농축제 및/또는 지연제 및/또는 점토 점토 불활성화제; 및
- 140 ~ 220 ℓ/㎥ 의 유효 수분을 혼합하는 단계를 포함하고;
상기 클링커의 최소량 (단위: ㎏/㎥) 은 다음의 식 (Ⅱ) 에 따라 결정되고:
Figure pct00006
...식(Ⅱ)
여기서, BSSK는 클링커의 블레인 비표면적 (단위: ㎠/g) 이고;
Weff는 유효 수분의 양 (단위: ℓ/㎥) 이며;
보완재의 최소량 (단위: ㎏/㎥) 은 다음의 식 (Ⅲ) 에 따라 결정되고:
(보완재의 양) + (비산재의 양) + (클링커의 양) + (알칼리 황산염의 양) + (SO3 공급원의 양) 의 합은 콘크리트 220 ㎏/㎥ 이상임...식 (Ⅲ)
습식 콘크리트에서의 클링커의 전체 양은 200 ㎏/㎥ 이하이고;
클링커의 양 + 비산재의 양은 240 ㎏/㎥ 이상이다.
바람직하게는, 보완재는 석회석 분말이다.
바람직하게는, 상기 클링커의 최소량 (단위: ㎏/㎥) 은 다음의 식 (Ⅱ bis) 에 따라 결정되고,
Figure pct00007
... 식 (Ⅱ bis)
여기서, BSSK는 클링커의 블레인 비표면적 (단위: ㎠/g)이고,
Weff는 유효 수분의 양 (단위: ℓ/㎥) 이다.
바람직하게는, 상기 클링커의 최소량 (단위: ㎏/㎥) 은 다음의 식 (Ⅱ ter) 에 따라 결정되고,
Figure pct00008
...식 (Ⅱ ter)
여기서, BSSK는 클링커의 블레인 비표면적 (단위: ㎠/g)이고,
Weff는 유효 수분의 양 (단위: ℓ/㎥) 이다.
전술한 식 (Ⅱ), (Ⅱ bis) 및 (Ⅱ ter) 으로부터 산출된 클링커의 양이 200 ㎏/㎥ 초과라면, 상기 클링커로부터 제조된 습식 콘크리트 조성물은 본 발명, 바꾸어 말하면 클링커 함량이 낮은 콘크리트에 포함되지 않는다.
실험적 식은 식 (Ⅰ) 및 (Ⅰ bis), 식 (Ⅱ), (Ⅱ bis) 및 (Ⅱ ter)에 관련하여 설명되므로, 실험적 식은 설명에 명시된 단위 (㎠/g 또는 ℓ/㎥) 가 주어진 유효 수분의 양 및 클링커의 블레인 비표면적을 간단하게 대체함으로써 이용될 수 있다. 예컨대, 클링커의 블레인 비표면적이 7041 ㎠/g 이고, 유효 수분의 양이 165.1 ℓ/㎥ 인 예 FA 1-1 의 값에 대하여 식 (Ⅱ) 를 적용하면, 클링커의 최소량은 다음과 같다.
[(-0.021×BSSK)＋230]×(Weff÷140)
[(-0.021×7041)＋230]×(165.1÷140)
[-147.861＋230]×1.18
82.139×1.18
96.9 ㎏/㎥
바람직하게는, 본 발명에 따른 콘크리트에서 클링커의 최소량은 클링커의 블레인 비표면적과 유효 수분의 양에 관련하여 (식 (Ⅱ), (Ⅱ bis) 및 (Ⅱ ter) 사용의 대체로), 후술한 표로부터 얻어진다.
Figure pct00009
Figure pct00010
Figure pct00011
바람직하게는, 석회석 분말, 소결된 셰일, 메타카올린, 규산질 충전제 , 실리카 분말, 포졸란, 슬래그, 비산재 및 이것의 혼합물로부터 선택된 200 ㎛ 이하의 Dv 90 을 가진 보완재의 최소량 (단위: ㎏/㎥) 은 다음의 식 (Ⅲ bis) 에 따라 결정된다:
250 - (비산재의 양) - (클링커의 양) - (알칼리 황산염의 양)
- (SO3 공급원의 양)...식 (Ⅲ bis)
만약 전술한 식 (Ⅲ) 또는 (Ⅲ bis) 의 적용이 0 미만의 값이 주어지면, 알려진 성능을 얻기위한 보완재를 첨가하는 것은 필요하지 않다는 것을 의미한다.
변형예에 따라, 본 발명에 따른 습식 콘크리트 조성물은 유동화제를 포함하지 않는다. 본 발명에 따른 《유동화제》 는 NF EN 934-2 표준에 따른 수분 감소 유동화제 또는 높은 수분 감소 초유동화제로서 이해된다.
《㎏/㎥》 는 제조된 콘크리트의 1 ㎥ 당 사용된 소재의 질량으로서 이해된다.
바람직하게는, 보완재는 석회석 분말이다.
바람직하게는, 사용된 상기 클링커의 양은 180 ㎏/㎥ 미만, 바람직하게 150 ㎏/㎥ 미만, 바람직하게 120 ㎏/㎥ 미만이다.
본 발명에 따른 습식 콘크리트의 제조 과정의 실시 형태에 따라, 사용된 유효 수분은 140 ~ 200 ℓ/㎥, 바람직하게는 150 ~ 180 ℓ/㎥ 로 변한다. 그러므로 특정 실시 형태에 따라, 유효 수분의 양은 통상적인 콘크리트와 비교하여 감소하였다.
바람직하게는 골재는 모래 및 자갈을 포함하고 모래의 양 대 자갈의 양의 질량비는 바람직하게는 1.5/1 ∼ 1/1.8, 더 바람직하게는 1.25/1 ∼ 1/1.4, 특히 바람직하게는 1.2/1 ∼ 1/1.2, 그리고 이상적으로는 대략 1/1 이다.
특정한 실시 형태에 따라, 당해 소재는, 본 발명에 따라 전술한 바인더 혼합물 및 예비혼합물에 관련하여 동일한 특성을 가진다.
이러한 혼합은, 당 분야에서 일반적인 혼합 시간 동안, 콘크리트 혼합 공장에서 종래의 혼합기 또는 드럼식 트럭 혼합기로 직접 사용하여 행해진다.
본 발명에 따라 얻어진 습식 콘크리트 조성물은 비교할 수 있는 기계적 강도, 바람직하게는 최소한 이익으로서, 심지어 표준 C 25/30 타입의 콘크리트, 특히 16 시간 및 28 일에서의 압축강도 및 유동학적 관점으로 비교하여 향상시킨다.
특히, 본 발명의 실시 형태에 따라, 평균 압축 강도는 혼합 24 시간 후 20 ℃에서 6 MPa 이상, 바람직하게는 7 MPa 이상이고, 혼합 28 일째에에 25 MPa 이상, 바람직하게는 28 MPa 이상이다.
본 발명에 따른 습식 콘크리트의 실시 형태에 따라, Abrams 콘 (또는 슬럼프 값) 을 사용하는 슬럼프는 0 ~ 250 ㎜, 바람직하게는 100 ~ 240 ㎜ 가 포함되고, 측정은 1999년 12월 EN 12350-2 유럽 표준에 따라 행해진다.
본 발명에 따른 습식 콘크리트의 실시 형태에 따라, 1 분 후의 퍼짐은 진동이 없을 경우에 ASTM C 230 표준 콘을 사용하여 50 ~ 140 ㎜, 바람직하게는 85 ~ 105 ㎜ 가 포함된다.
본 발명에 따른 습식 콘크리트의 실시 형태에 따라, 1 분 후 퍼짐은 진동이 없을 경우에 ASTM C 230 표준콘을 사용하여 180 ~ 170 ㎜, 바람직하게는 215 ~ 235 ㎜ 가 포함되고, 측정은 아래 예 6 에 표시된 것처럼 행해진다.
그러므로 본 발명에 따른 콘크리트는 통상적인 C 25/30 또는 C 20/25 콘크리트에 대해 동등한 유동학적 특성을 갖는다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 콘크리트는 임계 콘크리트이다. 《임계 콘크리트》 는 이것의 흐름을 유발하기 위하여 명백한 에너지 (예컨대, 전단력, 진동 또는 충격) 의 공급을 요구하는 콘크리트 (습식) 로서 이해된다. 대조적으로, 외부 에너지의 공급 없이, 비임계 콘크리트는 스스로 흐른다. 그러므로, 임계 콘크리트는 에너지 임계점 아래에서, 변형 가능한 탄성체처럼; 및 에너지 임계점 위에서, 점성액처럼 거동한다.
본 발명에 따른 콘크리트 제조에 사용된 클링커의 양은 표준 C 25/30 또는 C 20/25 콘크리트 제조에 필요한 클링커의 양보다 대단히 작았고, 이는 CO2 방출의 관점에서 굉장한 줄임을 만드는 수단을 제공한다. 95 ㎏/㎥ 의 석회석 257 ㎏/㎥ 의 시멘트를 포함하는 C 25/30 제어식과 비교하여, 본 발명에 따라 100 ~ 120 ㎏/㎥ 의 클링커를 포함하는 콘크리트는 50 ~ 60 % 범위에서 CO2 방출의 줄임을 제공한다.
본 발명에 따른 콘크리트는 통상적인 방법에 따라 타설될 수 있다; 수화 또는 경화 후 경화된 콘크리트 물체는 건축 요소, 구조 요소 및 다른 것과 같이 얻어진다.
다음과 같은 예는 제한 없이 본 발명을 설명한다.
예
레이저 입도측정법
Malvern MS2000 레이저 입도측정기를 이용하여, 다양한 분말들의 입도측정 곡선을 얻었다. 습식 방법 (수성 매체) 에 의해 측정을 실시하였고, 입자의 크기는 0.02 ㎛ ∼ 0.2 ㎜ 이어야 한다. 광원은 적색 He-Ne 레이저 (632 ㎚) 및 청색 다이오드 (466 ㎚) 에 의해 제공된다. 광학 모형은 Fraunhofer 의 광학 모형이고, 산출 매트릭스는 다분산형이다.
펌프 속도 2000 rpm, 교반 속도 800 rpm 에서 먼저 배경 잡음을 측정하고, 초음파의 부존재에서 10 초 동안 소음 측정을 실시한다. 장치의 눈금/블랭크 측정 단계 동안, 레이저의 광 강도는 적어도 80 % 가 되도록 하고, 배경 소음에 대한 감소하는 지수 곡선이 얻어진다. 그렇지 않으면, 셀 렌즈 (cell lense) 를 깨끗이 해야 한다.
그리고 나서, 다음의 파라미터, 즉 펌프 속도 2000 rpm, 교반 속도 800 rpm, 초음파 부존재 하에서, 샘플에서 첫 번째 측정을 실시한다. 샘플은 10 ∼ 20 % 불투명도를 갖도록 도입된다. 《불투명도》 는 이미터와 중앙 센서 (탁도계) 사이의 현탁액 순환에 의한 레이저 신호의 소광으로서 이해되어야 한다. 100 % 불투명도는 신호의 완전한 소광에 해당한다. 반대로, 0 % 불투명도는 어떠한 입자도 없는 순수한 투명 유체에 해당한다. 불투명도는 현탁액 내 고형물의 농도 및 입자의 굴절률에 의존한다. 불투명도의 안정화 후, 침지와 측정 사이의 시간을 10 초로 고정한 채로 측정을 실시한다. 측정 지속시간은 30 초이다 (30000 회절 이미지가 분석됨). 얻어진 그라뉼로그램 (granulogram) 에서, 분말의 파퓰레이션 (population) 중 일부가 응집될 수 있다는 사실을 고려하여야 한다.
다음으로, (탱크를 비우지 않은 채) 초음파로 두번째 측정을 실시한다. 펌프 속도를 2500 rpm 으로 하고, 1000 rpm 으로 교반하고, 100 % (30 와트) 에서 초음파를 방출하였다. 이러한 조건을 3 분간 유지한 후, 초기 파라미터를 저장한다: 펌프 속도 2000 rpm, 교반 속도 800 rpm, 초음파 부존재. (발생할 수 있는 기포를 제거하기 위해) 10 초 경과 후, 측정을 30 초 동안 실시하였다 (30000 이미지가 분석됨). 이 두번째 측정은 초음파 분산에 의한 응집파괴된 분말에 해당한다.
결과의 안정성을 입증하기 위해, 각각의 측정을 적어도 2 번 반복한다. 각각의 작업 기간 전에, 입도측정 곡선이 알려진 표준 샘플 (Sifraco C10 실리카) 에 의해 상기 장치의 눈금을 정한다. 본 명세서에서 주어진 모든 측정 및 나타낸 범위는 초음파로 얻은 값에 해당한다.
BET 비표면적 측정법
다른 분말의 비표면적은 다음과 같이 측정된다. 하기 질량의 분말 샘플을 취한다: 30 ㎡/g 이상의 추정 비표면적에 대해 0.1 ∼ 0.2 g; 10 ∼ 30 ㎡/g 의 추정 비표면적에 대해 0.3 g; 3 ∼ 10 ㎡/g 의 추정 비표면적에 대해 1 g; 2 ∼ 3 ㎡/g 의 추정 비표면적에 대해 1.5 g; 1.5 ∼ 2 ㎡/g 의 추정 비표면적에 대해 2 g; 1 ∼ 1.5 ㎡/g 의 추정 비표면적에 대해 3 g.
샘플의 부피에 따라, 3 ㎤ 또는 9 ㎤ 셀을 이용한다. 측정 셀 조립체 (셀 + 글라스 로드 (glass rod)) 를 칭량한다. 그리고 나서, 셀에 샘플을 추가한다: 생성물은 셀의 목부의 상부로부터 1 ㎜ 미만이어서는 안 된다. 그 조립체 (셀 + 글라스 로드 + 샘플) 를 칭량한다. 측정 셀을 탈기 유닛에 위치시키고, 샘플을 탈기한다. 탈기 파라미터는 포틀랜드 시멘트, 석고, 포졸란의 경우 30　분 / 45 ℃; 슬래그, 슬리카 흄, 비산재 알루미늄을 함유한 시멘트, 석회석의 경우 3 시간 / 200 ℃; 그리고 대조 알루미나의 경우 4 시간 / 300 ℃ 이다. 탈기 후에 스토퍼 (stopper) 로 셀을 빠르게 폐쇄한다. 그 조립체를 칭량하고, 그 결과를 기록한다. 모든 칭량은 스토퍼 없이 실시된다. 셀 + 탈기된 샘플의 질량으로부터 셀의 질량을 빼서, 샘플의 질량을 획득한다.
그리고 나서, 샘플을 측정 유닛에 위치시킨 후, 샘플을 분석한다. 분석기는 Beckman Coulter SA 3100 이다. 측정은 주어진 온도, 이 경우, 액체 질소의 온도, 즉 -196 ℃ 에서 샘플에 의한 질소의 흡착에 기초한다. 상기 장치는 흡착물질이 그의 포화 증기압 상태에 있는 기준 셀의 압력, 및 흡착물질의 알고 있는 부피가 주입된 샘플 셀의 압력을 측정한다. 이들 측정의 결과로 얻어지는 곡선이 흡착 등온선이다. 측정 프로세스에서, 셀의 데드 스페이스를 알 필요가 있고: 그러므로, 분석 전에 헬륨으로 이 부피를 측정한다.
미리 산출된 샘플의 질량을 파라미터로서 입력한다. BET 표면적은 실험 곡선으로부터 선형 회귀에 의해 소프트웨어로 결정된다. 비표면적이 21.4 ㎡/g 인 실리카에 대한 10 회 측정으로부터 획득되는 재현성의 표준 편차는 0.07 이다. 비표면적이 0.9 ㎡/g 인 시멘트에 대한 10 회 측정으로부터 획득되는 재현성의 표준 편차는 0.02 이다. 기준 생성물에 대해 매 2 주에 한 번 대조를 실시한다. 1 년에 두 번, 제조자에 의해 제공되는 기준 알루미나와 대조를 실시한다.
블레인 비표면적 측정법:
블레인 비표면적은 EN 196-6 표준 (문단 4) 에 따라 결정된다.
원자재:
다음의 소재는 특히 다음에서 사용된다.
시멘트: CPA CEM I 52.5 R 시멘트가 이용된다 (Lafarge 시멘트 ― Saint-Pierre la Cour 시멘트 공장, << SPLC >> 라고 함). 시멘트는 전형적으로 90 ~ 95 % 의 클링커, 0.5 ~ 3 % 의 석회석 및 2 ~ 5 % 의 석고 + 반수화물 + 경석고 및 선택적으로는 연마제 및/또는 크롬 Ⅵ 환원제들을 함유한다. 그러므로, 시멘트는 적어도 90 % 의 클링커를 포함한다. 시멘트는 Alpine Hosokawa AFG 200 대향 에어 제트 밀형을 이용하여 미분화되었다. 터빈의 회전속도는 바람직한 분말도 (16 또는 19 ㎛) 를 획득하기 위해 놓여졌다. 예컨대, 두 배치가 사용된다. 첫 번째 배치는 16 ㎛ 와 동등한 dv 97 에 의해 특징 된 분말도가 《SPLC - dv 97 = 16 ㎛》 라 하고, 두 번째 배치는 19 ㎛ 와 동등한 dv 97 에 의해 특징 된 분말도가 《SPLC - dv 97 = 19 ㎛》 라 한다.
Lafarge에 의해 공급된《Le Teil》 라고 칭해진, HTS CPA CEM I 52.5 PEMS 시멘트는 제어 콘크리트 (C 25/30 기준) 에 사용되었다.
황산 칼슘: Lafarge 석고로부터 생산된 접지 경석고는 프랑스 Vaculuse Mazan 채석장에서 사용된다.
비산재 ( Fly ash ): 네 가지 비산재, 즉
- Canada Alberta 《Sundance》 에 위치한 TransAlta의 화력발전소로부터 class C (ASTM C618) 의 비산재,
- France 《Le Havre》 에 위치한 EDF 화력발전소로부터 class V (NF EN 197-1) 의 비산재,
- Poland 《Popiol》 의 화력발전소로부터 class W (NF EN 197-1) 의 비산재,
- Slovenia Sostanj Termoelektrarna의 화력발전소로부터 class W (EN 450-1) (이 비산재는 《TES》 로서 언급될 것이다.) 가 사용된다.
보완재: 다음 석회석 충전재, 즉
- 0.86 ㎡/g 의 BET 비표면적 및 NF EN 933-9 표준에 따른 메틸렌 블루 값, 0.3 g / 100 g 의 MBF 을 갖는 BL200 (공급업자 Omya) 가 사용된다.
예에 사용된 다양한 성분의 특성은 아래 표에서 주어진다.
Figure pct00012
사용된 활성제:
1. VWR-Prolabo 에 의해 배포된 황산 나트륨 (Na2SO4) 분말. 사용된 제품은 최소 99 % 의 순도 및 142.040 g / ㏖ 의 몰 질량을 가진다. 이는 43.6 % 의 Na2O 및 56.4 % 의 SO3 를 함유한다;
2. Sigma-Aldrich 에 의해 배포된 황산 리튬 (Li2SO4) 분말. 사용된 제품은 최소 98.0 % 의 순도 및 109.94 g / ㏖ 의 몰 질량을 가진다. 이는 27.1 % 의 Li2O 및 72.9 % SO3 를 함유한다;
3. Sigma-Aldrich 에 의해 배포된 황산 칼륨 (K2SO4) 분말. 사용된 제품은 최소 98.0 % 의 순도 및 174.26 g / ㏖ 의 몰 질량을 가진다. 이는 35.6 % 의 K2O 및 46.0 % SO3 를 함유한다;
4. Chemetall GMBH 에 의해 배포된 수산화 리튬 (LiOH.H2O) 분말. 제품은 74.0 % 의 LiO2 인, 57 % LiOH 를 함유한다;
5. Sigma-Aldrich 에 의해 배포된 탄산 나트륨 (Na2CO3) 분말. 사용된 제품은 최소 99.0 % 의 순도 및 105.99 g / ㏖ 의 몰 질량을 가진다. 이는 58.5 % 의 Na2O 를 함유한다;
6. Sigma-Aldrich 에 의해 배포된 염화 나트륨 (NaCl) 분말. 사용된 제품은 순수하고, 58.44 g / ㏖ 의 몰 질량을 가진다. 이는 53.0 % 의 Na2O 를 함유한다; 그리고
7. VWR-Prolabo 에 의해 배포된 질산 나트륨 (NaNO3) 분말. 사용된 제품은 최소 99.5 % 의 순도이다. 이것은 36.5 % 의 Na2O 를 함유한다.
혼화재: 예에 사용된 제품은,
- 액체의 형태로 사용되고 34.4 % 의 건조 추출물 및 1.15 의 밀도를 갖는 리그노술폰산염 형의 Chryso 에 의한 유동화제 《Chrysoplast 209》;
- 액체의 형태로 사용되고 13.7 % 의 건조 추출물 및 1.03 의 밀도를 갖는 폴리카복실레이트 형의 BASF 에 의한 유동화제 《Prelom 300》 이다.
골재: 다음과 같은 목록의 소재, 즉
- 최대 직경이 4 ㎜ (0/4 R) (alluvial 강 모래; 공급업자: Lafarge) 이하인 Honfleur 모래;
- 최대 직경이 5 ㎜ (0/5 R) (alluvial 강 모래; 공급업자: Jean Lefebvre) 이하인 St Bonnet 모래;
- Cassis (부서진 미세한 자갈; 공급업자:Lafarge) 로 부터의 6.3 ~ 10 ㎜ (6.3/10) 의 최대 직경을 가진 골재가 사용된다.
예 1: 본 발명에 따른 콘크리트 배합물
다음의 제형은 대조의 제형 C 25/30 을 제외하고 제형 FA1-3 및 FA4-3 을 제외한, 본 발명에 따른 콘크리트 조성물의 제형이다. 사용된 소재는 전술하였다. 각 숫자는 1 ㎥/l 의 콘크리트에 주어진 물을 제외한, 1 ㎥/kg 의 콘크리트를 제조하기 위해 사용된 소재의 질량에 해당된다.
제형 C25 /30 (대조)
Cassis 골재 6.3/10C 900
Honfleur 모래 0/4R 900
Le Teil로부터의 CEM I 52.5 N HTS 시멘트 257
BL200 충전재 95
CHRYSOPLAST 209 혼화재 0.54
총 수분 189
유효 수분 (Weff) 173
FA1: Le Havre로부터의 비산재에 의한 첫 번째 일련의 테스트
Figure pct00013
FA2: Popiol로부터 비산재에 의한 두 번째 일련의 테스트
Figure pct00014
FA3: Sundance로부터 비산재에 의한 세 번째 일련의 테스트
Figure pct00015
FA4: TES로부터 비산재에 의한 네 번째 일련의 테스트
Figure pct00016
본 발명에 따른 콘크리트의 성능
본 발명에 따른 콘크리트의 성능은 압축 강도 및 유동성과 같은 특성에 대해 평가받았다.
압축 강도는 2 의 세장비 및 직경 70, 110 또는 160 ㎜의 원통형의 시편을 생산하고, NF P18-406 표준에 따라 이것들을 보정하여, 파손될 때까지 스트레스 하에서 그들을 둠으로써 측정된다. 하중의 적용에 관하여, 프로토콜 (protocol) 은 둘 혹은 셋의 셀로판 (cellophane) 랩 의 두께를 가진 각 시편 주위에, 센터링 템플릿 (centering template) (NF P18-114 및 412 표준에 따라, 3000kN 용량의 하중-제어 기계적인 테스트 기계) 을 사용하여 하부 판에 그것을 중심에 놓고, 하중 제어를 1 MPa/s로 설정하여, NF P 18-406 표준에 따라 파손될 때까지 스트레스를 적용하고 파손될 때 스트레스 값을 기록함으로 구성된다. 그 후에 강도 값은 시편의 부분에 의해 힘을 나눔으로써 도출된다.
목표 사양은 24 시간에 6 MPa 이상 및 28 일에 30 MPa 초과 압축 강도의 산술 평균이다.
압축 강도 측정의 모든 결과는 압축 강도의 세 가지 개별적 측정에 대한 산술 평균에 해당된다.
압축 강도 측정의 결과는 아래 표 1에 기록되었다. 활성제의 추가 없이 네가지 실험된 비산재 (제형 FA 1-0, FA 2-0, FA 3-0 및 FA4-0) 에 대해, 28일에서의 강도는 사양에 부응하지 못한다. 활성제 없이 28 일에서의 제형의 압축강도는 사실상 각각 23.3 MPa, 23.0 MPa, 28.7 MPa 및 25.3 MPa 이다. 그에 반해서, 일단 활성제가 사용되었고 제형에서의 Na2O 당량이 비산재의 질량과 관련하여 5 질량 % 이상이면, 28 일에서의 강도는 상당히 증가되고 사양에 부응한다. 본 발명에 따른 제형의 28 일 압축 강도는 FA 2-1 제형에 대한 31.1 MPa 에서 FA 3-2 제형에 대한 39.6 MPa 까지 포함한다. 이러한 강도는 최적에 도달할 때까지 활성제의 투여량과 함께 증가한다.
훨씬 더 본 발명에 따라 구성의 성능을 강화하는 것을 고려하여, 당 분야의 능숙한 사람은 다양한 성분의 최적 투여량을 찾기 위해 단순한 루틴 테스트를 할 수 있다.
반면에, 제형 FA 1-3 및 FA4-3 은 본 발명에 따른 제형이 아니다. 이러한 제형에서 Na2O 의 당량은 실제로 비산재의 질량과 관련하여 5 질량 % 미만이다. 이러한 제형에 대해서는, 28 일에서의 압축 기계 강도는 30 MPa 미만 (각각 제형 FA 1-3 에 대해 28.6 MPa 및 제형 FA 4-3 에 대해 29.1 MPa) 을 나타내었다. 그러므로 활성제의 첨가는 알려진 성능에 도달하기 위한 충분한 조건이 아니다. 제형에서 Na2O 의 당량은 비산재의 질량과 관련하여 5 질량 % 이상 되는 것이 필요하다.
표 1 - 70 ㎜ 직경을 가진 실린더에 대해 측정된 28 일까지의 압축 강도 ( MPa 에 대한 S C )
Figure pct00017
상기 콘크리트 조성물의 유동성은 또한 평가되었다. 이를 위해, 퍼짐의 "정적" 및 "진동된" 측정은 다음과 같이 실행되었다.
ASTM C 230 표준에 기술된 ASTM 콘은 이용된다. 콘은 600 ㎜ × 600 ㎜ (주파수 50 Hz, 진폭 0.5 mm), 정사각형 모양의 테이블을 갖춘 진동하는 전자기의 SINEX TS 100 테이블에 배치되었다. 퍼짐 측정은 건조 표면에 대해 수행되었다. 퍼짐은 세 가지 방향으로 측정되고, 약 5 ㎜ 까지는 반올림한 평균값이 기록되었다.
제조 : 건식 혼합물의 2 리터는 탱크로 넣는다; 낮은 속도에서 30 초 동안 혼합된다; 혼합기는 정지된다; 물과 액체 혼화재의 전체 양을 넣는다; 혼합은 낮은 속도에서 2분동안 수행된다. 혼합의 끝에, 즉 물과 접촉 2 분 후에 (T = 2 분), 콘은 단숨에 채워지고, 그런 다음 콘은 리프팅된다.
T = 3 분에서, "정적" 퍼짐 은 1분을 기다린 후에 측정된다.
T = 3 분 15 에서, 진동은 30초 동안 50 Hz 및 0.5㎜ 진폭에서 시작된다.
T = 3 분 45 에서, "진동된" 퍼짐 은 측정된다.
그 결과는 아래 표 2 에서 주어진다. 이 표는 본 발명에 따른 제형 콘크리트가 유동성면에서 좋은 성능을 가진다는 것을 보여준다. 대조 콘크리트 (C 25/30) 의 진동 퍼짐은 실제로 225 ㎜ 이고, 본 발명에 따른 제형의 진동 퍼짐은 제형 FA 1-1 에 대한 203 ㎜ 로 부터 제형 FAV 3-4 에 대한 228 ㎜ 까지 포함된다.
표 2 - 유동학적 성능 (퍼짐은 ㎜ 로 주어진다.)
Figure pct00018
예 2: 다양한 활성제의 비교 - C 20/25 타입의 제형
첫 번째 세 개의 다음과 같은 표 (활성제 1 ~ 3) 는 활성제 없는 대조인 제형 A 0 를 제외한, 본 발명에 따른 C 20/25 의 제형이다. 네개의 다음과 같은 표 (활성제 4 ~ 7) 는 본 발명에 따라 이용된 것과는 다른 활성제를 가진 비교예이다. 사용된 소재는 상기 예의 제 1 부분에서 기술되었다. 각 숫자는 콘크리트의 1 ㎥ 을 제조하기 위해 사용된 소재의 질량 (kg) 에 해당된다. 유동화제 (Prelom 300) 의 투여량은 유동학적 목표 내에 포함되기 위해 각 제형에 대해 조절되었고: 진동 퍼짐은 210 ㎜ 이상이다.
활성제 1 - 황산 나트륨 (Na2SO4)
Figure pct00019
활성제 2 - 황산 리튬 (Li2SO4)
Figure pct00020
활성제 3 - 황산 칼륨 (K2SO4)
Figure pct00021
활성제 4 - 수산화 리튬 (LiOH.H2O)
활성제 5 - 탄산 나트륨 (Na2CO3)
Figure pct00023
활성제 6 - 염화 나트륨 (NaCl)
Figure pct00024
활성제 7 - 질산 나트륨 (NaNO3)
Figure pct00025
상기에 나타낸 제형의 성능은 상기 예 1 의 것과 동일한 실험에 따라 평가된다.
목표 사양은 28일에 25 MPa 이상의 평균 압축 강도이다.
압축 강도 측정의 결과는 도 1 뿐만 아니라 아래의 표 3 에 기록되었다.
표 3 - 70 ㎜ 직경을 가진 실린더에 대해 측정된 28 일에서의 압축 강도 ( MPa )
Figure pct00026
결과는 다음과 같다:
- 활성제를 포함하지 않는 (A 0) 배치는 28 일에 20.1 MPa 의 불충분한 압축 강도를 가진다.
- 비산재의 질량에 관련하여 Na2Oeq 의 5 질량 % 초과에서 Na2SO4, Li2SO4 또는 K2SO4 와 같은 알칼리 황산염의 첨가는 28 일 강도를 상당히 강화시키는 것을 가능하게 했다.
- 실제로 비산재의 질량과 관련하여 5.1 % 수준의 Na2Oeq 를 초래하는 황산 나트륨의 첨가는 28 일 압축 강도가 20.1 MPa 로부터 27.7 MPa 로 증가하는 것을 가능하게 했다. 황산 나트륨의 투여양이 비산재의 질량과 관련하여 8.5 % 수준의 Na2Oeq 를 초래할 때, 28 일 압축강도는 29.1 MPa 에 도달하였다. 비산재의 질량과 관련하여 12.4 % 수준의 Na2Oeq 를 초래하는 황산 나트륨의 투여량에 대해, 28 일 압축 강도는 8.5 % 에 의해서 획득된 압축 강도보다 다소 적었고, 27.8 MPa 에 도달하였다. 그러므로 이는 황산 나트륨 양의 최적 수준이다.
- 반면에, 비산재의 질량과 관련하여 5.1 % 수준의 Na2Oeq 를 초래하는 황산 리튬의 첨가는 28 일 압축 강도가 20.1 MPa 로부터 25.4 MPa 로 증가하는 것을 가능하게 했다. 황산 리튬의 투여양이 비산재의 질량과 관련하여 8.3 % 수준의 Na2Oeq 를 초래할 때, 28 일 압축강도는 31.0 MPa 에 도달하였다. 비산재의 질량과 관련하여 11.9 % 수준의 Na2Oeq 를 초래하는 황산 리튬의 투여량에 대해, 28 일 압축 강도는 8.3 % 에 의해서 획득된 압축 강도보다 다소 적었고, 26.2 MPa 에 도달하였다. 그러므로 이는 황산 리튬 양의 최적 수준이다.
- 다른 측면에서, 비산재의 질량과 관련하여 5.2 % 수준의 Na2Oeq 를 초래하는 황산 칼륨의 첨가는 28 일 압축 강도가 20.1 MPa 로부터 25.6 MPa 로 증가하는 것을 가능하게 했다.
- 대조적으로, 비산재의 질량과 관련하여 5.0 % 수준의 Na2Oeq 를 초래하는 수산화 리튬의 첨가는, 압축 강도가 20.1 MPa 로부터 20.7 MPa 로 증가되어 28 일 압축 강도에 대해 아주 제한적인 효과를 가졌다. 수산화 리튬의 투여량을 증가시키는 것은 가능하지 않았다. 시험된 투여량을 너머서는, 유동학적 성능은 너무 저하되었고, 더 이상 유동화제 (Prelom 300) 투여량의 증가로 인해 보상될 수 없었다.
- 마찬가지로, 비산재의 질량과 관련하여 3.6 % 수준의 Na2Oeq 를 초래하는 탄산 나트륨의 첨가는, 압축 강도가 20.1 MPa 로부터 16.4 MPa 로 떨어져 28 일 압축 강도에 손실이 있었다. 비산재의 질량에 관련하여 5.0 % Na2Oeq 의 임계값을 초과하도록 탄산 나트륨을 사용하는 것은 불가능했으며, 유동학적 성능은 너무 저하되고 더 이상 유동화제 (Prelom 300) 투여량의 증가로 인해 보상될 수 없었다.
- 유사하게, 비산재의 질량과 관련하여 5.0 % 수준의 Na2Oeq 를 초래하는 염화 나트륨의 첨가는, 압축 강도가 20.1 MPa 로부터 22.1 MPa 로 증가되어 28 일 압축 강도에 대해 아주 제한적인 효과를 가졌다. 염화 나트륨의 투여양이 증가할 때, 강도는 떨어지고 활성제 없는 제형의 강도 아래로 진행된다.
- 마찬가지로, 비산재의 질량과 관련하여 5.2 % 수준의 Na2Oeq 를 초래하는 질산 나트륨의 첨가는, 압축 강도가 20.1 MPa 로부터 22.6 MPa 로 증가되어 28 일 압축 강도에 대해 아주 제한적인 효과를 가졌다. 질산 나트륨의 투여양이 증가할 때, 강도는 떨어지고 활성제 없는 제형의 강도 아래로 진행된다.
결론적으로 말하자면, 알칼리 황산염은 28 일에 25 MPa 이상의 평균 압축 강도의 사양을 만족시킬 수 있는 단지 시험된 활성제였다.

Claims (13)

  1. 건식 바인더 예비혼합물로서, 질량비로,
    - 4500 ~ 9500 ㎠/g, 바람직하게는 5500 ~ 8000 ㎠/g 의 블레인 비표면적을 갖는 포틀랜드 클링커;
    - 비산재;
    - 적어도 하나의 알칼리 황산염으로서, 비산재의 질량과 관련하여 예비혼합물에서의 Na2O 의 당량이 5 질량 % 이상이 되도록 하는 양을 갖는 알칼리 황산염;
    - 적어도 하나의 SO3 공급원으로서, 포틀랜드 클링커의 질량과 관련하여 예비혼합물에서의 SO3 의 양이 2 질량 % 이상이 되도록 하는 양을 갖는 SO3 공급원; 및
    - 석회석 분말, 소결된 셰일, 메타카올린, 규산질 충전제, 실리카 분말, 포졸란, 슬래그, 비산재 및 이것의 혼합물로부터 선택된 200 ㎛ 이하의 Dv 90 을 가진 보완재를 포함하고;
    예비혼합물의 전체 질량에 관련하여 질량 백분율에 의한 상기 클링커의 최소량은 다음의 식 (Ⅰ) 에 따라 결정되고:
    Figure pct00027
    ...식 (Ⅰ)
    여기서, BSSk 는 클링커의 블레인 비표면적 (단위: ㎠/g) 이고;
    예비혼합물의 전체 질량에 관련하여 클링커의 양 + 비산재의 양은 75 질량 % 이상, 바람직하게는 78 질량 % 이상이고;
    예비혼합물의 전체 질량에 관련하여 예비혼합물에서의 클링커의 전체 양은 엄밀하게 60 질량 % 미만인 건식 바인더 예비혼합물.
  2. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 칼슘 공급원을 더 포함하는 건식 바인더 예비혼합물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 알칼리 황산염은 황산 나트륨, 황산 칼륨, 황산 리튬 및 이것의 혼합물로부터 선택된 건식 바인더 예비혼합물.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알칼리 황산염은 황산 나트륨인 건식 바인더 예비혼합물.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 칼슘 공급원은 칼슘염 및 이것의 혼합물로부터 선택된 건식 바인더 예비혼합물.
  6. 건식 바인더 혼합물로서, 혼합물의 전체 질량과 관련하여 질량비로,
    - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 10 % 의 예비혼합물; 및
    - 90 % 이하의 골재를 포함하는 건식 바인더 혼합물.
  7. 습식 콘크리트 조성물로서,
    - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 10 % 의 예비혼합물; 및
    - 90 % 이하의 골재와 조합하여, 140 ~ 220 ℓ/㎥ 의 유효 수분을 포함하고, 조성물의 전체 건식 질량에 관련하여 질량 % 가 주어지는 습식 콘크리트 조성물.
  8. 제 7 항에 따른 조성물로 된 경화된 콘크리트 물체.
  9. 습식 콘크리트 조성물의 제조방법으로서,
    - 제 6 항의 혼합물을 140 ∼ 220 ℓ/㎥ 의 유효 수분과 혼합하는 단계; 또는
    - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 예비혼합물을 골재 및 140 ∼ 220 ℓ/㎥ 의 유효 수분과 혼합하는 단계를 포함하는 습식 콘크리트 조성물의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    - 4500 ~ 9500 ㎠/g, 바람직하게는 5500 ~ 8000 ㎠/g의 블레인 비표면적을 갖는 포틀랜드 클링커;
    - 비산재;
    - 적어도 하나의 알칼리 황산염으로서, 비산재의 질량과 관련하여 바인더에서의 Na2O 의 당량이 5 질량 % 이상이 되도록 하는 양을 갖는 알칼리 황산염;
    - 적어도 하나의 SO3 공급원으로서, 포틀랜드 클링커의 질량과 관련하여 바인더에서의 SO3 의 양이 2 질량 % 이상이 되도록하는 양을 갖는 SO3 공급원;
    - 석회석 분말, 소결된 셰일, 메타카올린, 규산질 충전제, 실리카 분말, 포졸란, 슬래그, 비산재 및 이것의 혼합물로부터 선택된 200 ㎛ 이하의 Dv 90 을 가진 보완재;
    - 1500 ~ 2200 ㎏/㎥, 바람직하게는 1700 ~ 2000 ㎏/㎥ 의 골재;
    - 유동화제;
    - 선택적으로 촉진제 및/또는 공기 연행제 및/또는 농축제 및/또는 지연제 및/또는 점토 불활성화제; 및
    - 140 ~ 220 ℓ/㎥ 의 유효 수분을 혼합하는 단계를 포함하고;
    상기 클링커의 최소량 (단위: ㎏/㎥) 은 다음의 식 (Ⅱ) 에 따라 결정되고:
    Figure pct00028
    ...식(Ⅱ)
    여기서, BSSK는 클링커의 블레인 비표면적 (단위: ㎠/g) 이고;
    Weff는 유효 수분의 양 (단위: ℓ/㎥) 이며;
    보완재의 최소량 (단위: ㎏/㎥) 은 다음의 식 (Ⅲ) 에 따라 결정되고:
    (보완재의 양) + (비산재의 양) + (클링커의 양) + (알칼리 황산염의 양) + (SO3 공급원의 양) 의 합은 콘크리트 220 ㎏/㎥ 이상임...식 (Ⅲ)
    습식 콘크리트에서의 클링커의 전체 양은 200 ㎏/㎥ 이하이고;
    클링커의 양 + 비산재의 양은 240 ㎏/㎥ 이상인 습식 콘크리트 조성물의 제조방법.
  11. 제 7 항에 따른 습식 콘크리트 조성물 또는 제 9 항 또는 제 10 항의 제조방법에 따라 획득된 습식 콘크리트 조성물을 타설하는 단계를 포함하는 타설된 습식 콘크리트의 제조방법.
  12. 제 7 항에 따른 습식 콘크리트 조성물, 제 9 항 또는 제 10 항의 제조방법에 따른 습식 콘크리트 조성물, 또는 제 11 항에 따른 타설된 습식 콘크리트 조성물을 경화하는 단계를 포함하는 콘크리트 물체의 제조방법.
  13. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 예비혼합물, 제 6 항에 따른 혼합물, 제 7 항에 따른 습식 콘크리트 조성물 또는 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 제조 방법에서 비산재를 활성화하기 위한 적어도 하나의 알칼리 황산염 및 선택적으로 적어도 하나의 칼슘 공급원의 용도.
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