KR20130108222A - Cement composition using cement admixtures for enhancing compressive strength - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 토목 및 건축재료로 사용되는 시멘트에 관한 것으로서, 특히 시멘트의 압축강도를 증진시킬 수 있는 강도증진용 시멘트 혼합제를 이용한 시멘트 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to cement used as civil engineering and building materials, and more particularly, to a cement composition using a cement mixture for increasing strength, which can enhance the compressive strength of cement.
시멘트나 콘크리트 제조시 통상적으로 실리카 흄, 플라이 애쉬, 고로슬래그 등의 재료들이 혼화제로서 많이 사용되고 있다. 혼화제는 산업부산물을 활용하여 상대적으로 고가인 시멘트를 대체하므로 경제성은 물론 자원 재활용에 기여한다. Materials such as silica fume, fly ash and blast furnace slag are commonly used as admixtures in the manufacture of cement or concrete. Admixtures replace the relatively expensive cement using industrial byproducts, contributing to economic and resource recycling.
나아가, 혼화제는 강도 발현, 화학저항성 증대, 콘크리트 수화열 저감을 통한 등 내구성 향상에도 기여하는 것으로 확인되어 기능성 콘크리트 제조에 있어 사용실적이 늘어나고 있는 추세이다.Furthermore, it has been confirmed that the admixture contributes to enhancement of durability through the development of strength, increase of chemical resistance, reduction of heat of hydration of concrete, and so on.
여러 혼화제 중에서 고로슬래그 미분말은 화학저항성 증대, 콘크리트의 수화열에 의한 온도상승 제어, 알칼리 골재반응 억제, 해수에 대한 저항성 및 장기강도 등이 크게 개선되는 장점이 인정되어 많이 이용되고 있다. 또한 시멘트 제조에 비하여 이산화탄소 발생량이 현저하게 감소하므로 친환경적이라는 장점도 있다. Among the various admixtures, blast furnace slag fine powders have been widely used because of their advantages of increased chemical resistance, control of temperature rise due to heat of hydration of concrete, inhibition of alkali aggregate reaction, resistance to seawater and long term strength. It also has the advantage of being eco-friendly because the amount of carbon dioxide generated is significantly reduced compared to cement production.
하지만, 고로슬래그 미분말은 물과 접촉하게 되면 고로슬래그 입자의 표면에 불투수성의 산성피막이 입자를 둘러싸게 되어 수화반응이 억제되는데, 이 때문에 고로슬래그 미분말을 사용하면 초기의 수화반응 발현율이 현저히 떨어지고, 특히 저온에서의 강도 발현율이 낮다. However, when the blast furnace slag fine powder is brought into contact with water, the impermeable acidic coating on the surface of the blast furnace slag particles surrounds the particles, thereby suppressing the hydration reaction. Therefore, when the blast furnace slag fine powder is used, The strength development rate at low temperature is low.
즉, 고로슬래그 미분말을 첨가한 고로슬래그 시멘트의 경우 보통 포틀랜드 시멘트를 단독으로 사용한 경우에 비하여 1일 및 3일 재령에서의 초기 압축강도가 60~70% 정도에 불과하다. 초기 압축강도의 저하는 공사 기간의 저하로 나타나므로, 다른 많은 장점에도 불구하고 고로슬래그 시멘트의 적극적인 활용이 제한되고 있다. In the case of blast furnace slag cement added with blast furnace slag powder, the initial compressive strength is only 60 ~ 70% at 1 day and 3 days old age compared with the case where Portland cement is used alone. The decrease in the initial compressive strength is due to the decrease in the construction period, so that despite the many other advantages, active utilization of blast furnace slag cement is limited.
이에 고로슬래그 미분말을 비롯한 종래의 혼화재 이외에 산업부산물로서 시멘트를 일부 대체하여 사용할 수 있는 다양한 혼화재의 개발이 요구되며, 다양한 혼화재를 이용하여 물성이 개선된 시멘트 조성물의 개발이 필요하다. Accordingly, in addition to conventional admixtures including blast furnace slag powder, development of various admixtures that can be used as a part of cement as an industrial by-product is required, and development of a cement composition having improved physical properties using various admixtures.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 시멘트의 강도증진을 위한 혼합제를 첨가한 시멘트 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a cement composition to which a mixture for enhancing strength of cement is added.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 시멘트 조성물은, 시멘트와, 강도증진을 위해 상기 시멘트에 혼합되는 혼합제를 구비하는 것으로서, 상기 혼합제는 티탄석고, 석회석 및 정수오니를 포함하여 이루어지며, 상기 시멘트는 슬래그 시멘트로서, 과산화수소, 황산알루미늄과 티오황산나트륨 중 적어도 하나를 포함하는 자극제를 물에 혼합한 전처리 용액을 고로슬래그에 분사한 후 상기 고로슬래그를 분쇄하여 미분말로 형성하여 제조되며, 상기 자극제는 물 100 중량부에 대하여 5~10 중량부의 비율로 혼합하며, 상기 전처리 용액은 상기 고로슬래그 100 중량부에 대하여 0.5~1.5 중량부의 비율로 분사하며, 상기 전처리용액이 분사된 고로슬래그는 밀(mill)에서 2~4분 분쇄되어 4,000~4500Cm2/g의 분말도를 가지는 것에 특징이 있다. Cement composition according to the present invention for achieving the above object, comprising a cement and a mixing agent is mixed with the cement for strength enhancement, the mixing agent comprises titanium gypsum, limestone and purified water sludge, the cement Is a slag cement, is prepared by injecting a pretreatment solution containing hydrogen peroxide, at least one of aluminum sulfate and sodium thiosulfate into the blast furnace slag and then pulverizing the blast furnace slag to form a fine powder, the stimulant is
본 발명에 따른 강도증진용 시멘트 혼합제를 첨가한 시멘트는 슬래그 시멘트의 약점으로 지적되는 초기 강도의 저하를 보완할 수 있다는 이점이 있다. Cement to which the strength-enhancing cement admixture according to the present invention is added has an advantage that the initial strength, which is pointed out as a weak point of slag cement, can be compensated for.
도 1은 보통 포틀랜드 시멘트와 고로슬래그 미분말을 혼합한 고로슬래그 시멘트의 초기 압축강도 차이를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명에서 사용하는 혼합제인 티탄석고와, 정수오니 및 석회석의 성분을 나타낸 표이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 혼합재의 소성 전 및 소성 후의 현미경 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 강도증진용 시멘트 혼합제를 첨가한 시멘트 조성물의 압축강도를 실험한 결과가 나타나 있는 표이다.
도 6은 고로슬래그를 전처리하여 슬래그 미분말을 제조하는 방법에 대한 개략적 공정 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전처리된 슬래그 미분말을 이용한 슬래그 시멘트 조성물의 초기 강도를 실험한 결과가 나타난 표이다. 1 is a graph showing the difference in initial compressive strength of blast furnace slag cement mixed with ordinary portland cement and blast furnace slag fine powder.
Fig. 2 is a table showing the components of titanium gypsum, purified water sludge and limestone, which are used in the present invention.
3 and 4 are photomicrographs of the mixed material according to the present invention before and after firing.
5 is a table showing the results of an experiment on the compressive strength of a cement composition containing a cement admixture for improving strength according to the present invention.
6 is a schematic process flow chart of a method for preparing slag fine powder by pretreating blast furnace slag.
FIG. 7 is a table showing the results of an initial strength test of a slag cement composition using pretreated slag fine powder according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 강도증진용 시멘트 혼합제에 대하여 더욱 상세히 설명한다. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a cement admixture for improving strength according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에서 사용하는 혼합제인 티탄석고와, 정수오니 및 석회석의 성분을 나타낸 표이다. Fig. 2 is a table showing the components of titanium gypsum, purified water sludge and limestone, which are used in the present invention.
티탄석고(titanogypsum)는 황산법으로 산화 티탄를 제조할 때 부산물로 생성되는 화학 석고이다. 본 발명의 일 실시예에서 사용하는 티탄석고의 개략적 성분함량은 도 2의 표에 나타난 바와 같다. 즉, SiO2 2.1 중량%, Al2O3 0.7 중량%, Fe2O3 1.0중량%, CaO 39.2 중량%, MgO 0.5 중량%, SO3 54.3 중량%, K2O 0.1 중량%, TiO2 1.7 중량%로 이루어진다. Titanogypsum is a chemical gypsum produced as a byproduct when titanium oxide is produced by the sulfuric acid method. The approximate component content of the titanium gypsum used in one embodiment of the present invention is as shown in the table of FIG. That is, SiO 2 2.1 wt%, Al 2 O 3 0.7 wt.%, Fe 2 O 3 1.0% by weight, CaO 39.2% by weight, MgO 0.5% by weight, SO 3 54.3 wt%, K 2 O 0.1% by weight, TiO 2 1.7 By weight.
상기한 바와 같이, 티탄석고는 SO3의 함량이 54.3 중량%로서 높다. 따라서 C3A 계열 및 알카리 함유량이 많은 시멘트에 티탄석고가 과량 혼합되는 경우 시멘트의 응결이 너무 빨라지고, 너무 적게 첨가되는 경우 응결이 지연되고 시멘트가 과팽창되는 문제가 있다. 이에 본 발명의 일 실시예에서는 티탄석고를 25~50 중량%의 비율로 혼합제를 형성한다. As described above, the content of SO 3 in the titanium gypsum is as high as 54.3 wt%. Therefore, if excessive amount of titanium gypsum is mixed with cement having a high content of C 3 A series and alkali, the cement becomes too fast, and if too little is added, there is a problem that the cement is delayed and the cement is over-expanded. In one embodiment of the present invention, a mixture of titanium gypsum is formed at a ratio of 25 to 50 wt%.
그리고, 본 발명에서 사용하는 석회석의 경우, 도 2의 표에 나타난 바와 같이, CaO 성분이 96.7 중량%로 압도적인 비율을 차지하며, 티탄석고 및 물과 함께 혼합되는 경우 빠른 수화반응을 통해 시멘트의 초기 강도를 증진시키는 역할을 하는 것으로 실험을 통해 확인되었다. 그리고 CaO 성분은 시멘트 내에서 지속적으로 수화반응을 일으키는데, 특히 시멘트의 초기 강도를 증대시키는 작용을 한다. In the case of the limestone used in the present invention, as shown in the table of FIG. 2, the CaO component occupies an overwhelming proportion of 96.7% by weight, and when mixed with titanium gypsum and water, It was confirmed through experiment that it plays a role to promote initial strength. In addition, the CaO component causes hydration reaction continuously in the cement, and especially enhances the initial strength of the cement.
또한, 본 발명에서 사용하는 정수오니는 정수처리장에서 생물학적 처리를 통해 발생하는 부산물로서, 도 2의 표에 나타난 바와 같이, SiO2와 Al2O3의 함량이 각각 46.6 중량% 및 39.7 중량%로 높다. SiO2는 주로 시멘트의 장기 강도 발현에 기여하며, Al2O3는 시멘트의 초기 강도 발현에 기여한다.As shown in the table of FIG. 2, the purified sludge used in the present invention is a by-product generated through biological treatment at a water treatment plant, and the contents of SiO 2 and Al 2 O 3 are 46.6 wt% and 39.7 wt% high. SiO 2 mainly contributes to the long-term strength development of cement, and Al 2 O 3 contributes to the initial strength development of cement.
본 발명에서는 석회석과 정수오니를 각각 25~50 중량%의 비율로 혼합하여, 시멘트의 초기 강도 및 장기 강도가 모두 일정 수준 이상으로 발현되도록 한다. 특히, 본 발명에 따른 혼합제가 슬래그 시멘트에 사용되는 경우, 초기 강도를 증진시키기 위하여 티탄석고와 정수오니의 비율을 증대시킬 수 있다. In the present invention, limestone and purified water sludge are mixed at a ratio of 25 to 50 wt%, respectively, so that the initial strength and the long-term strength of the cement are all expressed to a certain level or more. In particular, when the blend according to the present invention is used in slag cement, the ratio of titanium gypsum to purified water sludge can be increased to improve initial strength.
한편, 본 발명에서는 상기한 티탄석고, 석회석 및 정수오니를 그대로 사용하는 것이 아니라, 소성 처리를 한다는 데에 중요한 특징이 있다. On the other hand, in the present invention, the above titanium gypsum, limestone, and purified water sludge are not used as they are, but they are important in firing treatment.
즉, 상기한 비율로 티탄석고, 석회석 및 정수오니를 혼합한 상태로 로에 넣고 900~1200℃의 온도로 대략 20~40분 동안 가열한다. 이수석고의 경우 소성을 하는 경우 수분이 증가하는 현상만 나타날 뿐, 시멘트에 혼합하였을 때 특별한 변화를 일으키지 않는다. 그러나, 티탄석고의 경우 소성을 한 후 시멘트에 혼합하는 경우 석회석 및 정수오니와 화학적 반응을 통해 에트린자이트(CSH) 및 C3S를 생성하며, 시멘트의 압축강도를 증진시키는 것으로 확인되었다. That is, the mixture is put into a furnace in a state where titanium gypsum, limestone, and purified sludge are mixed in the above-mentioned ratio, and the mixture is heated at a temperature of 900 to 1200 ° C. for about 20 to 40 minutes. In the case of Lee Suk Seok, only the phenomenon of increase of water is observed in the case of firing, but it does not cause any special change when mixed with cement. However, in the case of titanium gypsum, it was confirmed that when mixed with cement after calcination, it produces etrinite (CSH) and C 3 S through chemical reaction with limestone and water sludge, and improves the compressive strength of cement.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 혼합제에 대한 실험 결과로서, 혼합제를 소성하기 전에 찍은 현미경 사진 및 소성 후에 찍은 현미경 사진이 나타나 있다. FIGS. 3 and 4 are experimental results of the mixture according to the present invention, showing a micrograph taken before firing the mixture and a micrograph taken after firing.
도 3의 소성 전 사진과 도 4의 소성 후 사진을 비교하면, 도 4의 소성 후 현미경 사진에서는 침상으로 에트린자이트가 형성되었음을 알 수 있다. 이렇게 본 발명에 따른 혼합제를 소성하게 되면 에트린자이트 광물이 형성됨으로써 시멘트의 초기 강도를 증진시키게 된다. 또한, 본 발명에 따른 혼합제를 소성하면 혼합제는 강알카리성을 나타내어 슬래그 시멘트의 자극제로서 작용할 수 있다. When the pre-firing picture of FIG. 3 and the post-firing picture of FIG. 4 are compared with each other, it can be seen that the firing post-micrograph of FIG. 4 shows that etrinite is formed in the form of a needle. When the mixture according to the present invention is baked, the nitrite mineral is formed, thereby improving the initial strength of the cement. In addition, when the mixture according to the present invention is calcined, the mixture exhibits strong alkalinity and can act as a stimulant of slag cement.
특히, 본 실험에서 티탄석고를 상대적으로 많이 혼합하는 경우 에트린자이트의 생성이 늘어나는 반면, 티탄석고의 양을 줄이는 경우 에트린자이트의 형성이 줄어드는 것을 확인하였다. 이에 본 발명에서는 시멘트의 초기 강도를 증진시키고자 하는 경우, 티탄석고의 양을 대략 40 중량%로 혼합하며, 정수오니와 석회석은 30 중량%의 비율로 혼합한다. Particularly, in this experiment, it was confirmed that when the amount of titanium gypsum is relatively increased, the amount of ettringite is increased while that of titanium gypsum is decreased. Therefore, in the present invention, when the initial strength of cement is to be improved, the amount of titanium gypsum is mixed at about 40 wt%, and the mixed sludge and limestone are mixed at a ratio of 30 wt%.
에트린자이트의 형성은 특히 시멘트의 초기 강도에 영향을 주므로, 슬래그 시멘트의 초기 강도 발현 저하의 문제를 해결할 수 있을 것으로 기대된다. Since the formation of etrinzite influences the initial strength of the cement, it is expected that the problem of degradation of the initial strength of the slag cement can be solved.
상기한 바와 같은 조성으로 이루어진 본 발명에 따른 시멘트 혼합제를 시멘트에 첨가하여 시멘트 조성물을 제조하였으며, 이렇게 제조된 시멘트 조성물에 대한 압축강도 실험을 진행하였다. The cement admixture according to the present invention having the above composition was added to cement to prepare a cement composition, and the compressive strength of the thus prepared cement composition was tested.
실험에서는 비교를 위하여 8개의 시료를 제조하였다. 1번 시료는 보통 포틀랜드 시멘트를 단독으로 사용한 것이고, 2번 시료는 보통 포틀랜드 시멘트 70중량%와 슬래그 미분말 30 중량%를 혼합하여 제조하였다. Eight specimens were prepared for comparison. The first sample was usually made of Portland cement alone and the second sample was usually prepared by mixing 70 wt% of Portland cement and 30 wt% of slag fine powder.
3번 시료 내지 8번 시료는 보통 포틀랜드 시멘트와 슬래그 미분말을 혼합한 상태에서, 본 발명에 따른 혼합제를 비율을 달리하여 제조하였다. 본 발명에 따른 시멘트 혼합제는 7~10 중량%의 비율로 혼합하였다. Samples No. 3 through No. 8 were prepared by mixing the Portland cement and the slag fine powder at different ratios according to the present invention. The cement admixture according to the present invention was mixed at a ratio of 7 to 10% by weight.
도 5에는 위 실험의 결과를 표로 나타내었다. FIG. 5 shows the results of the above experiment as a table.
도 5의 표를 참고하면, 보통 포틀랜드 시멘트만을 단독으로 사용한 시료 1의 경우의 1일, 3일 및 7일 압축강도와, 시료 2와 같이 슬래그 미분말을 30 중량%의 비율로 혼합한 경우의 압축강도를 비교하면, 모든 재령에서 슬래그 미분말을 혼합한 시료 2가 낮게 나타난다. 즉, 슬래그 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트에 비하여 장기 강도에서는 우수하지만 초기 강도는 작게 나타난다. 5, the compressive strength at 1 day, 3 days and 7 days in the case of the
그러나, 본 발명에 따른 혼합제를 소성한 후 첨가하였을 때, 시료 3 내지 시료 8의 모든 경우에 있어서 1일, 3일 및 7일 압축강도가 모두 슬래그 미분말만을 혼합한 경우에 비하여 높게 나타났다. 더욱이, 보통 포틀랜드 시멘트만을 단독으로 사용한 경우와 비교하여도, 일부 시료에서는 초기 압축강도가 보통 포틀랜드 시멘트 보다 높게 나타났으며, 보통 포틀랜드 시멘트보다 초기 압축강도가 작게 나타난 시료들도 그 저하되는 정도가 매우 작다는 것을 확인하였다.However, when the blend according to the present invention was added after baking, the compressive strengths of all
즉, 본 발명에 따른 강도증진용 혼합제는 보통 포틀랜드 시멘트에 혼합하는 경우에도 효과가 있지만, 슬래그 시멘트에 사용하는 경우 슬래그 시멘트의 큰 약점으로 작용하는 초기 강도 저하의 문제를 해결할 수 있는 것으로 확인되었다. That is, it has been confirmed that the mixing agent for strength improvement according to the present invention is effective even when mixed with Portland cement, but it can solve the problem of initial strength deterioration which is a weak point of slag cement when used for slag cement.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 슬래그 미분말을 보통 포틀랜드 시멘트에 혼합하는 경우, 상기한 조성의 혼합제를 사용하는 이외에 슬래그 미분말을 전처리하여 슬래그 시멘트는 초기 강도를 증진시키도록 하였다. In one embodiment of the present invention, when the slag fine powder is mixed with ordinary Portland cement, the slag cement is pretreated in addition to using the above-mentioned blend composition to improve the initial strength of the slag cement.
도 6은 고로슬래그를 전처리하여 슬래그 미분말을 제조하는 방법에 대한 개략적 공정 흐름도이다.6 is a schematic process flow chart of a method for preparing slag fine powder by pretreating blast furnace slag.
도 6을 참조하면, 슬래그 미분말 제조방법은, 용액제조단계, 살수단계 및 분쇄단계를 구비한다. Referring to FIG. 6, the method for producing a slag fine powder includes a solution producing step, a spraying step and a crushing step.
용액제조단계에서는 과산화수소(H2O2), 황산알루미늄(Al2(SO4)3) 또는 티오황산나트륨(Na2S2O3)을 물에 혼합하여 전처리용액을 제조한다. 과산화수소, 황산알루미늄 및 티오황산나트륨을 선택적으로 물에 혼합하거나, 또는 과산화수소와 황산알루미늄 및 티오황산나트륨을 함께 물에 혼합하여 전처리용액을 제조할 수 있다. In the solution preparation step, a pretreatment solution is prepared by mixing hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), aluminum sulfate (Al 2 (SO 4 ) 3 ) or sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3 ) in water. A pre-treatment solution can be prepared by mixing hydrogen peroxide, aluminum sulfate and sodium thiosulfate selectively in water, or by mixing hydrogen peroxide, aluminum sulfate and sodium thiosulfate together in water.
본 발명의 일 실시예에서는 고로슬래그를 미분말로 분쇄하기 전에 알카리성 자극제, 특히 과산화수소 또는 티오황산나트륨을 처리하도록 하였다.In one embodiment of the present invention, an alkaline stimulant, in particular hydrogen peroxide or sodium thiosulfate, is treated before pulverizing the blast furnace slag into a fine powder.
이에 본 발명에서 채용하는 슬래그 미분말의 제조방법에서는 과산화수소, 황산알루미늄 및/또는 티오황산나트륨을 물에 혼합한 전처리 용액을 제조한다. 즉, 과산화수소, 황산알루미늄 또는 티오황산나트륨을 물 100 중량부에 대하여 5~10 중량부의 비율로 혼합하여 전처리용액을 제조한다. Thus, in the method of manufacturing a slag fine powder employed in the present invention, a pretreatment solution prepared by mixing hydrogen peroxide, aluminum sulfate and / or sodium thiosulfate in water is prepared. That is, hydrogen peroxide, aluminum sulfate or sodium thiosulfate are mixed in a proportion of 5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of water to prepare a pretreatment solution.
자극제가 물에 대하여 5 중량부 미만으로 혼합되는 경우 고로슬래그의 산화 피막을 제거하는데 효과가 작으며, 10 중량부를 초과하는 경우 고로슬래그의 풍화 속도가 현저하게 빨라지며 수경성 반응으로 자체 응결이 일어나는 문제가 있다. When the irritant is mixed at less than 5 parts by weight with respect to water, the effect of removing the oxide film of the blast furnace slag is small, and when it exceeds 10 parts by weight, the weathering speed of the blast furnace slag is remarkably accelerated, .
상기한 바와 같이 자극제를 물에 희석하여 전처리용액이 제조되면, 살수단계에서는 전처리용액을 분쇄 전 상태의 고로슬래그에 분사한다. 구체적으로, 고로슬래그가 컨베이어 벨트를 통해 이동하는 과정에서 전처리용액을 고로슬래그에 뿌린다. 살수되는 전처리용액의 양은 고로슬래그 100 중량부에 대하여 0.5~1.5 중량부의 비율이다. 예컨대, 고로슬래그가 시간당 500톤이 공급되면, 전처리용액은 시간당 1톤을 고로슬래그에 살수한다. 고로슬래그는 자체적으로 7%의 수분을 함유하고 있지만, 고로슬래그에 일단 피막이 형성되기 위해서는 외부로부터 물이 공급되어야 한다. As described above, when the pretreatment solution is prepared by diluting the irritant in water, the pretreatment solution is injected into the blast furnace slag in the pre-crushing state at the trickling step. Specifically, in the process of moving the blast furnace slag through the conveyor belt, the pre-treatment solution is sprayed onto the blast furnace slag. The amount of the pretreatment solution to be sprayed is 0.5 to 1.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the blast furnace slag. For example, if the blast furnace slag is supplied at 500 tonnes per hour, the
본 발명의 일 실시에에서, 전처리용액이 고로슬래그에 작용하여 산화 피막을 제거하기 위해서 전처리용액을 통해 물을 공급하는 것이다. 다만 공급되는 물의 양이 위 범위보다 적으면 피막의 형성 및 제거의 과정 자체가 원활하게 일어나지 않으므로 바람직하지 않다. 또한 물의 양이 위 범위보다 많으면 수화가 촉진되고, 추후 고로슬래그를 분쇄하는 과정에서 온도가 상승하여 분쇄성이 저하되므로 바람직하지 않다. In one embodiment of the present invention, the pretreatment solution acts on the blast furnace slag to supply water through the pretreatment solution to remove the oxide film. However, if the amount of water supplied is less than the above range, the process of forming and removing the coating film itself is not smooth, which is not preferable. Also, if the amount of water is larger than the upper range, hydration is accelerated and the temperature is raised in the process of pulverizing the blast furnace slag in the future, so that the pulverizability is lowered.
그리고, 상기한 바와 같이, 살수단계에서 전처리용액을 고로슬래그에 분사하는 방식 이외에 고로슬래그를 전처리용액에 일시적으로 침전시키는 방법이 사용될 수도 있다. 다만, 대량 생산의 과정에서 고로슬래그를 침전시키는 방식은 생산성을 저하시킬 수 있으므로, 본 실시예와 같이 전처리용액을 고로슬래그에 분사하는 방식이 보다 효과적이다. As described above, a method of temporarily depositing the blast furnace slag in the pretreatment solution may be used in addition to a method of spraying the pretreatment solution into the blast furnace slag in the spraying step. However, since the method of precipitating the blast furnace slag in the course of mass production may lower the productivity, a method of spraying the pretreatment solution into the blast furnace slag is more effective as in this embodiment.
상기한 바와 같이, 전처리용액이 분사된 고로슬래그는 보통 포틀랜드 시멘트와 다르게 수화반응 초기에 높은 농도의 OH- 이온이 존재하므로, 유도기가 없는 경우에도 고로슬래그의 불규칙한 망목구조가 강알카리에 의해 결합이 끊어지면서 Ca2+, Si4 +, Mg2 +, Al3 + 등 이온들이 용출되어 수화가 빠르게 진행된다. As described above, since the blast furnace slag sprayed with the pretreatment solution has a high concentration of OH - ions at the initial stage of the hydration reaction unlike the Portland cement, irregular mesh structure of the blast furnace slag is bonded by strong alkali As
상기한 바와 같이, 피막이 제거된 상태에서 전처리된 고로슬래그를 버티컬 밀과 같은 분쇄기에 투입하여 고로슬래그를 미분말 상태로 분쇄하는 분쇄단계를 수행한다. As described above, the pulverizing step of pulverizing the blast furnace slag into a fine powder state is carried out by introducing the blast furnace slag pretreated in the state where the coating is removed into a pulverizer such as a vertical mill.
본 발명에서와 같이 전처리를 수행하여 피막을 제거하게 되면, 분쇄효율이 상승되어 공정시간이 단축되고, 비용이 절감되는 이점이 있다. 버티컬 밀에서 대략 2~4분 정도 분쇄를 수행하여, 4,000~4500Cm2/g의 분말도를 지닌 슬래그 미분말을 얻을 수 있다. As in the present invention, when the coating is removed by performing the pretreatment, the grinding efficiency is increased, which shortens the process time and reduces the cost. Milling is carried out in a vertical mill for about 2 to 4 minutes to obtain a slag fine powder having a powder degree of 4,000 to 4500 cm 2 / g.
상기한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서 채용되는 슬래그 미분말은, 티오황산나트륨, 황산알루미늄 또는 과산화수소를 물에 희석하여 고로슬래그에 전처리함으로써, 고로슬래그에 산화 피막을 형성 및 제거한다. 이에 본 발명에 따른 슬래그 미분말을 사용하여 모르타르나 콘크리트를 형성하는 경우, 슬래그 미분말의 산화 피막이 제거된 상태이므로 무수석고 등의 자극제 없이도 수화가 원활하게 일어나 초기 강도가 높게 발현되는 특징이 있다. As described above, the slag fine powder employed in an embodiment of the present invention is formed by diluting sodium thiosulfate, aluminum sulfate or hydrogen peroxide with water and pretreating the blast furnace slag to form and remove an oxide film in the blast furnace slag. Accordingly, when the mortar or concrete is formed using the slag fine powder according to the present invention, since the oxide film of the slag fine powder is removed, hydration is smoothly performed without irritant such as anhydrous gypsum and the initial strength is high.
또한, 슬래그 미분말을 분쇄하는 과정에서도 산화 피막이 제거된 상태이므로 분쇄 효율이 상승되는 이점이 있다.Also, since the oxide film is removed in the process of pulverizing the slag fine powder, there is an advantage that the grinding efficiency is increased.
한편, 상기한 바와 같이, 슬래그 미분말을 제조할 때 전처리를 하지 않는 경우라도, 본 발명에서는 티탄석고, 정수오니 및 석회석을 소성하여 첨가함으로써 슬래그 미분말의 산화 피막을 제거할 수 있다. On the other hand, as described above, even when the pretreatment is not carried out in the production of the slag fine powder, in the present invention, the oxide film of the slag fine powder can be removed by calcining and adding titanium gypsum, water sludge and limestone.
본 발명에 따른 슬래그 시멘트 조성물의 초기 강도에 대하여 실험하였으며, 그 결과가 도 7의 표에 나타나 있다. The initial strength of the slag cement composition according to the present invention was tested and the results are shown in the table of FIG.
실험에서는 비교를 위하여 10개의 시료를 준비하였다. 즉, 보통 포틀랜드 시멘트 단독(시료1), 보통 포틀랜드 시멘트 70중량%와 일반 고로슬래그 미분말 30 중량%를 혼합한 조성물(시료2)를 제조하였다. 그리고 본 발명에 따른 슬래그 시멘트 조성물로서, 보통 포틀랜드 시멘트에 황산알루미늄을 전처리한 슬래그 미분말을 30 중량%로 혼합한 조성물(시료3), 과산화수로를 전처리한 조성물(시료4), 및 티오황산나트륨을 전처리한 슬래그 미분말을 30 중량%로 혼합한 조성물(시료5)을 제조하였다. In the experiment, 10 samples were prepared for comparison. That is, a composition (Sample 2) in which ordinary Portland cement alone (sample 1),
또한, 다른 물질을 이용하여 고로슬래그를 전처리하여 티오황산나트륨, 황산알루미늄 및 과산화수소를 전처리한 경우와 비교하였는데, Na2S2O4(시료6) 수산화나트륨(시료7), 염화칼슘(시료8), 염화칼륨(시료9) 및 탄산나트륨(시료10)을 전처리한 조성물을 제조하였다. In addition, Na 2 S 2 O 4 (sample 6), sodium hydroxide (sample 7), calcium chloride (sample 8), and sodium chloride were used as pretreatment blast furnace slag by using other materials, compared with the case where sodium thiosulfate, aluminum sulfate and hydrogen peroxide were pretreated. A composition prepared by pretreating potassium chloride (sample 9) and sodium carbonate (sample 10) was prepared.
본 발명의 실시예에 따른 시료 3 내지 시료 5를 포함하여, 비교예를 위한 시료들(시료6~10)의 경우 모두 전처리용액에서 자극제를 물 100 중량부에 대하여 10 중량부로 혼합하였다. In the case of the samples (
도 7에 나타난 표를 참조하면, 시료 1과 같이 보통 포틀랜드 시멘트 단독으로 모르타르를 조성하였을 때를 100%의 기준으로 할 때, 일반 슬래그 미분말을 포함한 경우 1일 재령이 51%, 3일 재령이 70%, 7일 재령이 77%의 비율로 낮게 나타났다. Referring to the table shown in FIG. 7, when the mortar composition was 100% based on the ordinary portland cement alone as in
그러나 본 발명에 따라 제조된 시료 3 내지 시료 5에서는 1일 재령이 53% 내외, 3일 재령이 80% 내외, 7일 재령이 85% 내외로 일반 슬래그 미분말을 사용한 경우에 비하여 높게 나타났다. However, in the
수산화나트륨, 염화칼슘, 수산화칼륨 등을 전처리한 경우에도 본 발명에서와 같이 티오황산나트륨, 황산나트륨 및 과산화수소를 이용하여 전처리한 경우에 비하여 초기 강도가 상대적으로 낮게 나타나는 것을 확인하였다.It was confirmed that the pretreatment of sodium hydroxide, calcium chloride, potassium hydroxide and the like showed a relatively low initial strength as compared with the pretreatment using sodium thiosulfate, sodium sulfate and hydrogen peroxide as in the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 슬래그 미분말이 가지는 내염성, 내화학성 및 장기 강도 증대라는 장점을 최대한 살리기 위하여 보통 포틀랜드 시멘트에 대하여 슬래그 미분말을 30중량% 이상의 범위로 혼합하며, 이에 따른 초기 압축강도 저하를 해결하기 위하여 티탄석고, 석회석 및 정수오니를 첨가하거나 또는 슬래그 미분말을 티오황산나트륨(또는 과산화수소)을 이용하여 전처리하였다. As described above, in order to maximize the advantages of the salt resistance, chemical resistance and long-term strength of the slag fine powder, the slag fine powder is usually mixed in the range of 30 wt% or more with respect to the Portland cement, , And the slag fine powder was pretreated with sodium thiosulfate (or hydrogen peroxide).
실험 결과, 슬래그 미분말의 치환율을 상기한 바와 같이 높이는 경우에도 초기 압축강도의 저하 문제를 최소화할 수 있으며, 이에 따라 슬래그 미분말의 사용을 확대할 수 있다는 것을 확인하였다. As a result of the experiment, it was confirmed that even when the replacement ratio of the slag fine powder is increased as described above, the problem of the decrease in the initial compressive strength can be minimized and the use of the slag fine powder can be expanded.
또한, 본 발명에 따른 슬래그 시멘트 조성물과 모래 및 물을 혼합하여 슬래그 시멘트 혼입 모르타르 또는 콘크리트를 형성할 수 있으며, 이 경우에도 내화학성, 장기 압축강도는 물론 문제시되었던 초기 압축강도도 확보될 수 있다. In addition, the slag cement composition according to the present invention can be mixed with sand and water to form slag cement mixed mortar or concrete. In this case, chemical resistance and long-term compressive strength as well as initial compressive strength can be secured.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 슬래그 미분말을 보통 포틀랜드 시멘트에 혼합하여 사용하는 슬래그 시멘트에 있어서, 초기 강도 발현 저하의 문제를 상기한 2가지의 방법으로 해결한다. INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, in the present invention, in the slag cement in which the slag fine powder is mixed with the ordinary Portland cement, the problem of the initial strength development deterioration is solved by the above two methods.
즉, 티탄석고, 정수오니 및 석회석을 사용한 혼합제를 소성하여 슬래그 시멘트에 첨가하는 방법과 함께 슬래그 미분말 자체를 티오황산나트륨 등의 알카리성 자극제로 전처리하여 산성 피막을 제거하는 방법이다. That is, a method of firing a mixture using titanium gypsum, water sludge and limestone and adding the slag cement to the slag cement is a method of pretreating the slag fine powder with an alkaline stimulant such as sodium thiosulfate to remove the acid film.
이러한 2가지 방법을 통해 슬래그 시멘트 조성물의 초기 압축강도 저하의 문제를 해결할 수 있으며, 슬래그 시멘트의 사용율을 증대시킬 수 있을 것으로 기대된다. These two methods can solve the problem of lowering the initial compressive strength of the slag cement composition and are expected to increase the utilization rate of the slag cement.
Claims (1)
상기 혼합제는 티탄석고, 석회석 및 정수오니를 포함하여 이루어지며,
상기 시멘트는 슬래그 시멘트로서, 과산화수소, 황산알루미늄과 티오황산나트륨 중 적어도 하나를 포함하는 자극제를 물에 혼합한 전처리 용액을 고로슬래그에 분사한 후 상기 고로슬래그를 분쇄하여 미분말로 형성하여 제조되며,
상기 자극제는 물 100 중량부에 대하여 5~10 중량부의 비율로 혼합하며,
상기 전처리 용액은 상기 고로슬래그 100 중량부에 대하여 0.5~1.5 중량부의 비율로 분사하며,
상기 전처리용액이 분사된 고로슬래그는 밀(mill)에서 2~4분 분쇄되어 4,000~4500Cm2/g의 분말도를 가지는 것을 특징으로 하는 시멘트 조성물. CLAIMS 1. A cement composition comprising cement and a mixture admixed with said cement for strength enhancement,
The blend comprises titanium gypsum, limestone and water sludge,
The cement is a slag cement, prepared by injecting a pretreatment solution containing hydrogen peroxide, at least one of aluminum sulfate and sodium thiosulfate into the blast furnace slag and then pulverizing the blast furnace slag to form a fine powder,
The stimulant is mixed in a ratio of 5 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of water,
The pretreatment solution is sprayed at a rate of 0.5 to 1.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the blast furnace slag,
Wherein the blast furnace slag sprayed with the pretreatment solution is pulverized in a mill for 2 to 4 minutes to have a powdery degree of 4,000 to 4500 cm 2 / g.
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