KR20130121419A - High performance composite material for shotcrete and high performance shotcrete using it - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 숏크리트용 혼화재 조성물 및 이를 포함하는 고성능 숏크리트 조성물로, 보다 상세하게는 종래에 사용되던 광물질 혼화재인 실리카흄(Silica Fume) 및 메타카올린을 대체하여 산업부산물인 고로슬래그 미분말과 석고를 주재료로 하는 혼화재를 미리 혼합하고 응결특성 및 조강성, 장기강도 저하가 적은 시멘트 광물계 급결제를 사용하여 숏크리트의 압축강도, 휨강도 등 역학적 특성은 물론 장기 내구성을 증가시키고 아울러 경제성을 고려한 고성능 숏크리트용 혼화재 조성물 및 이를 이용한 고성능 숏크리트 조성물에 관한 것이다.
The present invention is a high-performance shotcrete composition comprising the admixture for shotcrete and a high-performance shotcrete composition, and more specifically, silica fluorine (Silica Fume) and metakaolin, which are conventionally used as a mineral admixture, are mainly composed of blast furnace slag powder and gypsum as industrial by-products. High performance shotcrete admixture composition which increases the long term durability as well as mechanical properties such as compressive strength and flexural strength of shotcrete by using cement mineral type fastener which premixes admixture and decreases coagulation characteristics, coarseness and long-term strength. It relates to a high performance shotcrete composition used.
터널/지하공간에 건설에 사용되는 숏크리트는 가장 중요한 1차 지보 및 영구 지보재임에도 불구하고, 현재까지 국내 숏크리트의 28일 압축강도 기준은 21MPa 정도인 경우가 대부분으로서 미국 및 일본의 36MPa 이상, 유럽의 35~50MPa 기준과 비교하여 상당히 낮은 수준이다. 이와 같은 낮은 국내의 강도 규격으로 인해 터널/지하공간의 안정화를 위해 숏크리트는 그 두께가 두꺼워질 수밖에 없으며, 추가적으로 2차 콘크리트 라이닝을 타설하는 현행 공법은 시공속도의 저하와 시공비 상승으로 이어져 시공의 효율성. 경제성을 저해하는 요인이 되고 있다.Although shotcrete used in the construction of tunnels / underground spaces is the most important primary and permanent support material, the 28-day compressive strength standard of domestic shotcrete is about 21MPa. This is considerably lower than the 35 ~ 50MPa standard. Due to such low domestic strength standards, shotcrete has to be thickened for stabilization of tunnels / underground spaces.In addition, the current method of laying secondary concrete lining leads to a decrease in construction speed and an increase in construction cost, resulting in construction efficiency. . It is a factor that impedes economic efficiency.
하기 표 1은 해외숏크리트 관련 규격에 관한 것으로, 하기 표 1에서 처럼 해외 선진국들의 경우 숏크리트의 장기내구성 및 고강도 발현을 위하여 미분말 혼화재인 실리카흄을 필수적으로 사용하고 있으나, 국내의 경우 전력이 많이 소비되는 실리카흄의 생산이 이루어지지 않아 전량 수입에 의존하고 있으며, 그에 따라 가격이 고가이며, 환율 변동 등에 의해 가격의 편차가 심하다.Table 1 below relates to overseas shotcrete-related standards, but in the case of advanced countries overseas, silica fume, which is a fine powder admixture, is essential for long-term durability and high-strength expression of shotcrete, but in Korea, power consumption of silica fume is high. Production is not made, so all depend on imports. Therefore, the price is high, and the price fluctuation is severe due to exchange rate fluctuation.
반면, 고로슬래그는 철강제조 시 발생하는 부산물로서, 국내에서도 상당량이 발생하고 있어 철강업계에서도 그 처리방안을 위해 많은 연구를 하고 있는 실정이다.On the other hand, blast furnace slag is a by-product of steel production, and a considerable amount is occurring in Korea, and the steel industry is doing a lot of research for its treatment.
미 분쇄된 고로슬래그 미분말은 브레인이 3,500~10,000㎠/g 정로로서 CaO, Al2O3, SiO2 등으로 이루어져 시멘트와 유사한 성분을 가지며, 잠재 수경성 물질로서 알칼리환경에서 장기적으로 경화하여 강도를 발현한다. 게다가 내화학성 및 내구성이 뛰어난 특성을 가지고 있어 슬래그 시멘트 등 해양환경에서 많이 사용되어지며, 그 가격도 시멘트 보다 낮은 수준이다.Finely ground blast furnace slag fine powder is composed of CaO, Al 2 O 3 , SiO 2, etc., which has a brain of 3,500 ~ 10,000 ㎠ / g, and has a cement-like component. do. In addition, due to its excellent chemical resistance and durability, it is widely used in marine environments such as slag cement, and its price is lower than that of cement.
그러나 고로슬래그 미분말은 잠재 수경성 물질의 특성인 조강성이 부족하여 콘크리트 분야에 일부 적용되는데 머무르고 있으며 조기강도 발현이 필요한 숏크리트에는 적용 실적이 미미한 실정이다.
However, blast furnace slag powder has been applied to the concrete field due to lack of roughness, which is a characteristic of latent hydraulic materials, and its performance has been insufficient for shotcrete requiring early strength.
본 발명에서는 숏크리트의 성능향상을 위해 종래에 사용되던 광물질 혼화재인 실리카흄(Silica Fume) 및 메타카올린 등에 비해 경제성이 우수하지만, 조강특성이 낮아 숏크리트에 적용이 어렵던 산업부산물인 고로슬래그 미분말을 이용하여 석고와 함께 주재료로 하는 고로슬래그 미분말의 조강특성을 향상시킨 숏크리트용 혼화재 조성물을 제공하는 것을 그 해결과제로 한다. In the present invention, although excellent economical efficiency compared to silica fume (Silica Fume) and metakaolin, which are conventionally used for improving the performance of shotcrete, gypsum using fine blast furnace slag powder, which is an industrial by-product, which is difficult to apply to shotcrete due to low crude steel properties. Another object of the present invention is to provide an admixture composition for shotcrete having improved roughing characteristics of blast furnace slag fine powder as a main material.
또한, 본 발명에서는 실리카흄, 메타카올린 등에 비해 경제성이 월등히 뛰어나지만, 조강특성이 낮아 숏크리트에 적용이 어렵던 고로슬래그 미분말을 이용하여 혼화재를 미리 혼합하고 응결특성 및 조강성, 장기강도 저하가 적은 시멘트 광물계 급결제를 사용하여 숏크리트의 압축강도, 휨강도 등 역학적 특성은 물론 장기 내구성을 증가시키고 아울러 경제성을 고려한 고성능 숏크리트 조성물을 제공하는 것을 다른 해결과제로 한다.
In addition, in the present invention, it is much more economical than silica fume, metakaolin, etc., but the cement mineral system using the blast furnace slag fine powder, which is difficult to apply to shotcrete due to its low crude steel properties, premixing the admixture, and less coagulation characteristics, roughness, long-term strength reduction Another problem is to provide a high-performance shotcrete composition using quickeners to increase long-term durability as well as mechanical properties such as compressive strength and flexural strength of shotcrete.
상기한 과제를 해결한 본 발명의 숏크리트용 혼화재 조성물은 고로슬래그 미분말 50~75중량부; 무수석고 20~45중량부; 수산화칼슘, 수산화나트륨 또는 이들의 혼합물중 어느 하나를 1~5중량부; 경화촉진제 0.1~0.5중량부를 포함하여 이루어진다. The admixture composition for shotcrete of the present invention that solves the above problems is 50 to 75 parts by weight of blast furnace slag fine powder; Anhydrous gypsum 20-45 parts by weight; 1 to 5 parts by weight of any one of calcium hydroxide, sodium hydroxide or a mixture thereof; It comprises 0.1 to 0.5 parts by weight of a curing accelerator.
여기서, 상기 고로슬래그 미분말은 분말도 4,000~6,000 브레인(㎠/g)인 것을 특징으로 한다. Here, the blast furnace slag fine powder is characterized in that the powder degree of 4,000 ~ 6,000 brain (cm 2 / g).
여기서, 상기 경화촉진제는 리튬카보네이트(Li2CO3), 황산나트륨(Na2SO4), 황산마그네슘(MgSO4), 염화칼슘(CaCl2), 염화마그네슘(MgCl2), 탄산나트륨(Na2CO3)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다. Here, the curing accelerator is lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), sodium sulfate (Na 2 SO 4 ), magnesium sulfate (MgSO 4 ), calcium chloride (CaCl 2 ), magnesium chloride (MgCl 2 ), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) It is characterized in that any one or more selected from the group consisting of.
여기서, 상기 혼화재 조성물 전체 중량에 대해 폴리카본산계 고성능 감수제 0.1~1.0중량부를 더 첨가하는 것을 특징으로 한다. Here, with respect to the total weight of the admixture composition, it is characterized in that the addition of 0.1 to 1.0 parts by weight of a polycarboxylic acid-based high performance water reducing agent.
또한, 본 발명에서는 숏크리트 조성물 1㎥당, In addition, in the present invention per 1 m 3 of shotcrete composition,
400 ~ 550kgf 중량의 시멘트;Cement weighing 400-550 kgf;
1,400 ~ 2,000kgf 중량의 골재;Aggregates weighing between 1,400 and 2,000 kgf;
상기 시멘트 중량에 대해 10~20 중량부의 숏크리트용 혼화재 조성물; 및10 to 20 parts by weight of the shotcrete admixture composition based on the weight of the cement; And
상기 시멘트 중량에 대해 3~8 중량부의 시멘트 광물계 급결제;3 to 8 parts by weight of cement mineral filler based on the weight of the cement;
를 포함하여 이루어지는 고성능 숏크리트 조성물을 제공한다.It provides a high performance shotcrete composition comprising a.
여기서, 상기 숏크리트용 혼화재 조성물은 고로슬래그 미분말 50~75중량부; 무수석고 20~45중량부; 수산화칼슘, 수산화나트륨 또는 이들의 혼합물중 어느 하나를 1~5중량부; 경화촉진제 0.1~0.5중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. Here, the admixture composition for shotcrete is 50 to 75 parts by weight of blast furnace slag fine powder; Anhydrous gypsum 20-45 parts by weight; 1 to 5 parts by weight of any one of calcium hydroxide, sodium hydroxide or a mixture thereof; It is characterized by comprising a curing accelerator 0.1 to 0.5 parts by weight.
여기서, 상기 숏크리트 조성물 1㎥당, 2 ~ 20kgf 중량의 고성능 감수제가 더 추가되는 것을 특징으로 한다. Here, per 1 m 3 of the shotcrete composition, a high performance water reducing agent having a weight of 2 to 20 kgf is further added.
여기서, 상기 숏크리트용 혼화재 조성물 총중량에 대해 폴리카본산계 고성능 감수제 0.1~1.0중량부를 더 첨가하는 것을 특징으로 한다. Herein, 0.1 to 1.0 parts by weight of a polycarboxylic acid-based high performance water reducing agent is further added to the total weight of the shotcrete admixture composition.
여기서, 상기 숏크리트 조성물에 강섬유를 상기 시멘트 중량에 대해 8 ~ 10중량부를 포함하도록 더 첨가하는 것을 특징으로 한다. In this case, the shotcrete composition is characterized in that the steel fiber is further added to include 8 to 10 parts by weight based on the weight of the cement.
여기서, 상기 숏크리트 조성물에 폴리프로필렌 섬유를 상기 시멘트 중량에 대해 2 ~ 3중량부를 포함하도록 더 첨가하는 것을 특징으로 한다.
Here, the polypropylene fiber is further added to the shotcrete composition to include 2 to 3 parts by weight based on the weight of the cement.
본 발명에 따라 제공되는 숏크리트용 혼화재 조성물은 조강특성이 낮아 숏크리트에 적용이 어렵던 산업부산물인 고로슬래그 미분말을 이용하여 석고와 함께 주재료로 하는 고로슬래그 미분말의 조강특성을 향상시킴으로써 숏크리트에 적용시 숏크리트 타설 시공비용을 획기적으로 절감시키는 효과를 가진다. The admixture composition for shotcrete provided in accordance with the present invention uses the blast furnace slag fine powder, which is an industrial by-product, which is difficult to apply to the shotcrete due to its low crude steel properties, and improves the roughing properties of the blast furnace slag fine powder, which is a main material together with gypsum, when applied to shotcrete. It has the effect of drastically reducing the construction cost.
또한, 본 발명에 따라 제공되는 숏크리트 혼화재 조성물을 이용한 숏크리트 조성물은 응결특성 및 조강성, 장기강도 저하가 적은 시멘트 광물계 급결제를 사용하여 숏크리트의 압축강도, 휨강도 등 역학적 특성은 물론 장기 내구성을 증가되고, 아울러 경제성을 확보하고 조강성 및 시공의 안전성을 확보한 고성능 숏크리트를 제공할 수 있는 효과를 가진다.
In addition, the shotcrete composition using the shotcrete admixture composition provided in accordance with the present invention increases the long-term durability as well as the mechanical properties such as compressive strength and bending strength of the shotcrete by using a cement mineral quickener having low coagulation characteristics, coarseness and long-term strength reduction. In addition, it has the effect of providing high performance shotcrete that secures economic feasibility and secures the rigidity and construction safety.
도 1 은 콘크리트용 고로슬래그 미분말(KS F 2563)의 품질규격을 도시한 것이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 재령별 숏크리트 및 베이스 콘크리트의 압축강도 변화를 보여주는 그래프이다. Figure 1 shows the quality specifications of blast furnace slag fine powder (KS F 2563) for concrete.
2 and 3 are graphs showing the change in compressive strength of the shotcrete and base concrete for each age according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명은 터널 및 지하공간의 굴착직후 굴착단면을 안정화하기 위한 임시 지보재이자 영구 지보재로서 사용되는 숏크리트의 강도, 내구성 등의 성능향상을 위해 사용되는 기능성 혼화재 조성물과 이를 이용한 고성능 숏크리트 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to a functional admixture composition and a high performance shotcrete composition using the same, which is used for improving the strength and durability of shotcrete, which is used as a temporary support material and a permanent support material for stabilizing an excavation section immediately after the excavation of tunnels and underground spaces.
보다 구체적으로는 숏크리트의 성능향상을 위해 종래에 사용되던 광물질 혼화재인 실리카흄(Silica Fume) 및 메타카올린을 대체하여 산업부산물인 고로슬래그 미분말과 석고를 주재료로 하는 혼화재를 준비하고, 상기 혼화재를 응결특성 및 조강성, 장기강도 저하가 적은 시멘트 광물계 급결제를 사용하여 숏크리트의 압축강도, 휨강도 등 역학적 특성은 물론 장기 내구성을 증가시키고 아울러 경제성을 고려한 고성능 숏크리트 조성물을 제공하고자 한다. More specifically, in order to improve the performance of shotcrete, a mixed material mainly comprising blast furnace slag powder and gypsum, which are industrial by-products, is prepared by replacing silica fume and metakaolin, which are used in the past, to improve the performance of shotcrete. And to improve the mechanical properties, such as compressive strength, bending strength of shotcrete using a cement mineral fastener with low roughness, low long-term strength increase, and to provide a high-performance shotcrete composition in consideration of economic efficiency.
본 발명은 실리카흄, 메타카올린과 같은 포졸란 재료이지만 산업부산물이기 때문에 가격이 저렴하며 내화학성, 고내구성을 발현하는 고로슬래그 미분말을 숏크리트의 혼화재로 사용하며, 고로슬래그 미분말의 단점이었던 조기강도 보완을 위해 기존에 사용되고 있는 범용 액상급결제 대신 용수부위에 강하고, 초기강도 확보와 함께 장기강도 발현에 손상을 주지 않는 시멘트 광물계 분말 급결제를 사용하여 조기강도를 확보하고, 장기적으로 혼화재가 성능을 발현함으로서 고강도와 고내구성을 발현하게 된다.The present invention is a pozzolanic material such as silica fume and metakaolin, but because it is an industrial by-product, the blast furnace slag powder, which is inexpensive and exhibits chemical resistance and high durability, is used as a blend of shotcrete, and to compensate for the early strength, which was a disadvantage of the blast furnace slag powder. Instead of the general-purpose liquid fasteners used in the past, it is resistant to water and secures initial strength and prevents damage to the development of long-term strength by using cement mineral powder fasteners to secure early strength. And high durability.
본 발명에 의해 제공되는 숏크리트용 혼화재 조성물은 고로슬래그 미분말 50~75중량부; 무수석고 20~45중량부; 수산화칼슘, 수산화나트륨 또는 이들의 혼합물중 어느 하나를 1~5중량부; 경화촉진제 0.1~0.5중량부를 포함하여 이루어진다. The admixture composition for shotcrete provided by the present invention comprises 50 to 75 parts by weight of blast furnace slag fine powder; Anhydrous gypsum 20-45 parts by weight; 1 to 5 parts by weight of any one of calcium hydroxide, sodium hydroxide or a mixture thereof; It comprises 0.1 to 0.5 parts by weight of a curing accelerator.
이때, 사용되는 상기 고로슬래그 미분말은 분말도 4,000~6,000 브레인(㎠/g)인 것을 사용하는 것이 바람직하다. At this time, the blast furnace slag fine powder to be used is preferably a powder of 4,000 ~ 6,000 brain (cm 2 / g).
또한, 상기 고로슬래그 미분말은 도 1에 도시된 바와 같은 KS F2563 규정에 준하는 1종~3종의 고로슬래그 미분말을 주재료로 하며 그 사용량은 50~80중량부를 포함되도록 하는 것이 바람직하다. 만일, 그 사용량이 50중량부 미만일 경우에는 장기강도 증진의 효과가 미미하며, 80중량부를 초과할 경우에는 조기강도가 저하되는 문제가 있다.In addition, the blast furnace slag fine powder is one to three kinds of blast furnace slag powder according to the KS F2563 regulations as shown in Figure 1 as the main material, the amount is preferably 50 to 80 parts by weight. If the amount is less than 50 parts by weight, the effect of long-term strength enhancement is insignificant, and if it exceeds 80 parts by weight, there is a problem that the early strength is lowered.
본 발명에 의하면, 상기 무수석고는 장기강도 증진을 목적으로 포함하는 것으로 그 사용량은 20~45중량부를 포함하도록 하는 것이다. 만일 그 사용량이 20중량부 미만일 경우에는 장기강도 증진 효과가 저하되는 문제가 있고, 45중량부를 초과할 경우에는 초기 응결특성을 지연시키는 단점이 있게된다. According to the present invention, the anhydrous gypsum is to be included for the purpose of long-term strength enhancement is to use 20 to 45 parts by weight. If the amount is less than 20 parts by weight, there is a problem that the long-term strength enhancement effect is lowered, and if it exceeds 45 parts by weight, there is a disadvantage of delaying the initial setting characteristics.
본 발명에 따르면, 상기 수산화칼슘(CaOH2), 수산화나트륨 또는 이들의 혼합물 중 선택되는 어느 하나는 슬래그 미분말의 알칼리 반응 활성화를 위하여 첨가되는 것으로 그 사용량은 1~5중량부를 포함하도록 첨가하는 것이 바람직하다. 만일, 그 사용량이 1중량부 미만일 경우에는 알칼리 반응 활성화의 효과가 떨어지게 되며, 5중량부를 초과할 경우에는 강도 저하를 초래하는 문제가 있다. According to the present invention, any one selected from the above calcium hydroxide (CaOH 2), sodium hydroxide or a mixture thereof is added to activate the alkali reaction of the fine slag powder, the amount is preferably added to include 1 to 5 parts by weight. If the amount is less than 1 part by weight, the effect of activating the alkali reaction is lowered, and if it exceeds 5 parts by weight, there is a problem that the strength is lowered.
본 발명에서는 또한, 슬래그 미분말의 알칼리 반응 활성화 및 시멘트 경화 촉진을 위해 경화촉진제를 사용하게 되는 데, 이때 사용되는 경화촉진제는 0.1 ~ 0.5중량부를 포함하도록 사용되는 것이 바람직하다. 만일, 그 사용량이 0.1중량부 미만일 경우에는 알칼리 반응 활성화 효과가 미미하며, 0.5중량부를 초과할 경우에는 레미콘 작업성을 저하시키는 문제가 있다. In the present invention, the curing accelerator is used to activate the alkali reaction of the fine slag powder and to promote the cement curing, wherein the curing accelerator used is preferably used to contain 0.1 to 0.5 parts by weight. If the amount is less than 0.1 part by weight, the alkali reaction activation effect is insignificant, and if it exceeds 0.5 parts by weight, there is a problem of deteriorating the ready-mixed concrete workability.
바람직하게 상기 경화촉진제는 리튬카보네이트(Li2CO3), 황산나트륨(Na2SO4), 황산마그네슘(MgSO4), 염화칼슘(CaCl2), 염화마그네슘(MgCl2), 탄산나트륨(Na2CO3)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용한다. 보다 바람직하게는 탄산나트륨(Na2CO3)을 포함하는 경화촉진제를 사용하는 것이 더욱 좋다. Preferably, the curing accelerator is lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), sodium sulfate (Na 2 SO 4 ), magnesium sulfate (MgSO 4 ), calcium chloride (CaCl 2 ), magnesium chloride (MgCl 2 ), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) Use any one or more selected from the group consisting of. More preferably, a curing accelerator containing sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) is used.
본 발명에 따르면, 상기 혼화재 조성물에 혼화재의 시멘트와의 분산특성 및 숏크리트 생산시 단위수량을 감소시켜 콘크리트 생산시 적은 물 사용으로도 적정한 슬럼프를 확보하기 위하여 분말형의 폴리카르본산계 고성능 감수제를 더 첨가할 수 있다. 상기 폴리카르본산계 고성능 감수제를 첨가할 경우 숏크리트에 적용시 작업성을 향상시킬 수 있게 된다. 이때 상기 폴리카르본산계 고성능 감수제는 혼화재의 총량에 대하여 0.1~1.0중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 만일, 그 사용량이 0.1중량부 미만일 경우에는 그 효과가 미미하며, 1.0중량부를 초과할 경우에는 재료의 분리현상 및 강도저하를 초래하는 문제가 있을 수 있다. According to the present invention, a powdered polycarboxylic acid-based high performance water reducing agent is further added to the admixture composition in order to reduce the dispersion characteristics of the admixture with cement and to reduce the unit quantity during shotcrete production so as to secure an appropriate slump even when using less water in the production of concrete. Can be added. When the polycarboxylic acid-based high performance water reducing agent is added, it is possible to improve workability when applied to shotcrete. At this time, the polycarboxylic acid-based high performance water reducing agent is preferably used 0.1 to 1.0 parts by weight based on the total amount of the admixture. If the amount is less than 0.1 part by weight, the effect is insignificant, and if the amount is more than 1.0 part by weight, there may be a problem that causes separation of the material and decrease in strength.
이상에서 개시되는 본 발명의 혼화재를 구성하는 각각의 구성성분이 균일한 혼합생태가 되도록 무중력 믹서, 리본믹서, 드럼믹서와 같은 분체혼합용 믹서를 사용하여 혼합하는 방법으로 본 발명에 따른 혼화재 조성물을 제조할 수 있다. 바람직하게는 본 발명에서 제공되는 혼화재 조성물은 분말형으로 제조되는 것이다. The admixture composition according to the present invention is mixed by using a powder mixing mixer such as a gravity-free mixer, ribbon mixer, drum mixer, and the like so that each component constituting the admixture of the present invention as described above becomes a uniform mixing environment. It can manufacture. Preferably, the admixture composition provided in the present invention is prepared in powder form.
본 발명에서는 또한, 이상에서 개시되는 숏크리트용 혼화재 조성물을 포함하는 고성능 숏크리트 조성물을 제공한다. The present invention also provides a high performance shotcrete composition comprising the admixture composition for shotcrete disclosed above.
본 발명에 의해 제공되는 고성능 숏크리트 조성물은 The high performance shotcrete composition provided by the present invention
숏크리트 조성물 1㎥당, Per m3 of shotcrete composition,
400 ~ 550kgf 중량의 시멘트;Cement weighing 400-550 kgf;
1,400 ~ 2,000kgf 중량의 골재;Aggregates weighing between 1,400 and 2,000 kgf;
상기 시멘트 중량에 대해 10~20 중량부의 숏크리트용 혼화재 조성물; 및10 to 20 parts by weight of the shotcrete admixture composition based on the weight of the cement; And
상기 시멘트 중량에 대해 3~8 중량부의 시멘트 광물계 급결제;3 to 8 parts by weight of cement mineral filler based on the weight of the cement;
를 포함하여 이루어진다. It is made, including.
이때 사용되는 상기 숏크리트용 혼화재 조성물은 고로슬래그 미분말 50~75중량부; 무수석고 20~45중량부; 수산화칼슘, 수산화나트륨 또는 이들의 혼합물중 어느 하나를 1~5중량부; 경화촉진제 0.1~0.5중량부를 포함하여 이루어지는 혼화재를 사용한다. At this time, the admixture composition for shotcrete is 50 to 75 parts by weight of blast furnace slag powder; Anhydrous gypsum 20-45 parts by weight; 1 to 5 parts by weight of any one of calcium hydroxide, sodium hydroxide or a mixture thereof; The admixture which contains 0.1-0.5 weight part of hardening accelerators is used.
본 발명에 따르면, 상기 숏크리트 조성물 1㎥당, 2 ~ 20kgf 중량의 고성능 감수제가 더 추가될 수 있다. 상기 고성능 감수재는 분말형 폴리카르본산계 고성능 감수제일 수 있다. 상기 감수재는 시멘트의 분산특성 및 숏크리트 생산시 단위수량을 감소시켜 콘크리트 생산시 적은 물 사용으로도 적정한 슬럼프를 확보하기 위한 것으로, 최소 중량 미만으로 첨가될 경우에는 목적하는 효과를 달성하기 어렵고, 최대 중량을 초과할 경우에는 재료의 분리현상 및 강도저하를 초래할 수 있다. According to the present invention, per 1 m 3 of the shotcrete composition, a high performance water reducing agent having a weight of 2 to 20 kgf may be further added. The high performance water reducing material may be a powdered polycarboxylic acid-based high performance water reducing agent. The water-reducing material is to reduce the dispersion characteristics of cement and unit quantity in shotcrete production to secure an appropriate slump even with the use of less water in the production of concrete, and when it is added below the minimum weight, it is difficult to achieve the desired effect, and the maximum weight Exceeding this may cause material separation and reduced strength.
본 발명에 따르면, 상기 숏크리트 조성물에 숏크리트의 물성의 증대효과를 얻기 위하여 강섬유 또는 폴리프로필렌 섬유 중 어느 하나를 더 첨가할 수 있으며, 바람직하게는 상기 강섬유의 경우에는 상기 시멘트 중량에 대해 8 ~ 10중량부를 첨가하는 것이 좋으며, 상기 폴리프로필렌 섬유의 경우에는 상기 시멘트 중량에 대해 2 ~ 3중량부를 첨가하는 것이 좋다. According to the present invention, any one of steel fibers or polypropylene fibers may be further added to the shotcrete composition in order to obtain an effect of increasing physical properties of the shotcrete. Part is preferably added, and in the case of the polypropylene fiber, it is preferable to add 2 to 3 parts by weight based on the weight of the cement.
상기 강섬유 또는 폴리프로필렌의 섬유의 각각의 최소값 미만의 양이 첨가될 경우에는 숏크리트의 휨강도, 파단강도 등 물성의 증대 효과가 미미하며, 첨가되는 섬유의 양이 각각의 최대값을 초과하여 첨가될 경우에는 섬유의 뭉침 등의 현상이 발생하여 숏크리트의 이송, 펌핑, 작업성의 저하를 초래할 수 있다.When the amount less than the minimum value of each of the fibers of the steel fiber or polypropylene is added, the effect of increasing physical properties such as bending strength and breaking strength of the shotcrete is insignificant, and when the amount of the added fiber exceeds each maximum value In this case, a phenomenon such as agglomeration of fibers may occur, which may cause the transfer of shotcrete, pumping, and deterioration of workability.
이하에서는 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 보다 상세히 설명하기로 한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 예시로 본 발명이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 얼마든지 변형가능하다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments. However, the following examples are not limited by the following examples to illustrate the present invention in more detail, the present invention may be modified as much as possible without departing from the scope of the present invention.
[실시예 1]Example 1
미분말 혼화재 조성물의 물성을 확인하기 위하여 하기 표 2에 나타낸 바와 같은 조성비로 숏크리트용 혼화재 조성물을 제조하였고, 시멘트 중량대비 혼화재조성물을 중량비로 90:10의 비율로 혼합하고, 급결제는 시멘트 중량 대비 5중량부를 포함하도록 첨가하였다. In order to check the physical properties of the fine powder admixture composition, a blend composition for shotcrete was prepared at the composition ratio as shown in Table 2 below, the admixture composition was mixed in a ratio of 90:10 by weight ratio, and the fastener was 5% by weight of cement. It was added to include parts by weight.
<사용재료><Materials Used>
무수석고 : Ⅱ형 무수석고, 국내산 시판품Anhydrous gypsum: Type Ⅱ anhydrous gypsum, domestic commercial product
슬래그 미분말 : 분말도 4,000~6,000㎠/g, 국내 시판품(이하, '슬래그'라 함)Slag fine powder: 4,000 ~ 6,000㎠ / g powder, domestic marketed product (hereinafter referred to as 'slag')
급결제 : 시멘트 광물계 분말 급결제, 국내 시판품Quickener: Cement mineral powder quickener, domestic marketed product
<시험방법><Test Method>
모르타르 압축강도 시험:Mortar compressive strength test:
- 급결제 무첨가: KS L ISO 679 "시멘트의 강도 시험 방법" 규정에 따름.-No additives in accordance with KS L ISO 679 "Method for testing the strength of cement".
- 급결제 첨가: KS F 2782 "숏크리트용 급결제" 규정에 따름.-Fastener addition: according to KS F 2782 "Quickcrete for shotcrete".
혼화재 조성물 첨가량 : 시멘트 중량 대 혼화재 조성물의 중량비 = 90:10Amount of admixture composition: weight ratio of cement weight to admixture composition = 90:10
(중량부)Slag
(Parts by weight)
석고
(중량부)myriad
gypsum
(Parts by weight)
(중량부)Alkali activator
(Parts by weight)
(중량부)Hardening accelerator
(Parts by weight)
첨가량
(중량부)CM payment
Addition amount
(Parts by weight)
상기 표 2의 결과, 혼화재 조성에 따른 압축강도 시험결과를 살펴보면, 혼화재를 혼입하지 않은 배합(P)에 비해 28일 재령기준 평균적으로 20%가량 강도증진 효과를 보였으며, 1A-3 배합의 경우가 증진 폭이 25%가량으로 크게 나타내었다. As a result of Table 2, when looking at the test results of the compressive strength according to the composition of the admixture, compared to the compound (P) without mixing admixtures, on the 28-day age standard on the average of about 20% strength increase, in the case of 1A-3 formulation The rate of increase was large, about 25%.
상기 표 2에서 알칼리 활성화제로는 수산화 칼슘을 사용하였고, 경화촉진제로는 탄산나트륨을 사용하였다.
In Table 2, calcium hydroxide was used as an alkali activator, and sodium carbonate was used as a curing accelerator.
[실시예 2][Example 2]
실시예 1의 결과, 표 2에서 우수한 압축강도 특성을 나타냈던 1A-3 배합으로 이루어진 미분말 혼화재 조성물(하기 표 3에서는 '고강도 혼화재'로 표기함)을 사용하여 시멘트 중량 조건별 강도실험을 진행하였다. As a result of Example 1, the strength test for each cement weight condition was conducted using a fine powder admixture composition (denoted as 'high strength admixture' in Table 3), which was composed of 1A-3 formulation, which showed excellent compressive strength characteristics in Table 2. .
(중량부)OPC
(Parts by weight)
혼화재
(중량부)High strength
Admixture
(Parts by weight)
첨가량
(중량부)Quick payment
Addition amount
(Parts by weight)
<시험결과><Test Results>
상기 표 3의 결과, 1일 강도는 1B-4에서 가장 우수하였고, 28일 강도는 1B-7이 우수하게 나타났다.As a result of Table 3, the daily strength was the best in 1B-4, the 28-day strength was excellent in 1B-7.
상기 결과로 보아 본 발명에 따른 혼화재를 혼합하여 숏크리트를 구성할 경우 28일 재령시 압축강도가 전반적으로 크게 향상됨을 알 수 있었다.
As a result, it can be seen that when the mixed shot admixture according to the present invention is composed of shotcrete, the compressive strength is greatly improved at the age of 28 days.
[실시예 3][Example 3]
상기 실시예 1 및 2의 결과를 고려하여 하기 표 4의 콘크리트 배합으로 배합 조건별 강도실험을 진행하였다. 그 시험결과는 표 5에 나타내었다. In consideration of the results of Examples 1 and 2, the strength test for each mixing condition was carried out with the concrete mixing of Table 4 below. The test results are shown in Table 5.
<사용재료><Materials Used>
고성능감수제: 폴리카르본산계 감수제(시판품)High performance water reducing agent: Polycarboxylic acid water reducing agent (commercially available)
<시험방법><Test Method>
- 급결제 무첨가: KS F 2405 " 콘크리트의 압축강도 시험방법" 규정에 따름.-No additives: According to KS F 2405 "Test method for compressive strength of concrete".
- 급결제 첨가: 콘크리트 배합표로 제조된 생 콘크리트에 적정량(시멘트 대비 5중량부)의 급결제를 첨가한 후 10초간 혼합후 다짐봉으로 다져서 공시체를 제조, 제조된 공시체는 KS F 2405 "콘크리트의 압축강도 시험방법" 규정에 따라 재령별로 측정하였음.-Addition of fasteners: After adding an appropriate amount (5 parts by weight of cement) to the raw concrete prepared in the concrete mix table, the mixture was prepared by compacting with a compaction rod for 10 seconds, and the prepared specimen was KS F 2405 "concrete. Compression strength test method.
(㎜)G max
(Mm)
(중량부)W / C
(Parts by weight)
(중량부)S / a
(Parts by weight)
사용량
(중량부)Quick payment
usage
(Parts by weight)
(중량부)High Performance Reducer / C
(Parts by weight)
상기 표 4에서 Gmax:조골재 최대Size, C: 단위시멘트, S: 잔골재(모래), G:조골재(자갈), W: 물(배합수), W/C: 단위시멘트 대비 물량, S/a: 전체 골재 중 잔골재의 함량 In Table 4, G max : coarse aggregate maximum size, C: unit cement, S: fine aggregate (sand), G: coarse aggregate (gravel), W: water (mixture), W / C: quantity of unit cement, S / a : Content of fine aggregate in total aggregate
상기 표 4 및 5에 따른 결과에 따르면, 본 발명에 따른 혼화재 조성물을 사용시 기존 Plain에 비해 12% 가량 재령 28일 강도가 상승하는 것을 알 수 있고, 급결제 첨가 시 강도 증진 효과가 29% 정도로 Plain에 비해 더욱 큰 것으로 나타났다. According to the results according to Tables 4 and 5, it can be seen that when using the admixture composition according to the present invention, the 12-day strength is increased by about 12% compared to the conventional plain, and the strength enhancing effect is about 29% when the fastener is added. It was found to be larger than.
또한, 재령 1일 강도의 경우 Plain에 비해 소폭 높게 나타나 기존 포졸란계 혼화재의 문제점이었던 조기강도의 저하의 문제점이 나타나지 않는 것을 알 수 있었다. In addition, it was found that the strength of early one-day strength was slightly higher than that of plain, so that there was no problem of lowering the early strength, which was a problem of existing pozzolan-based admixtures.
이는, 첨부도면 도 2, 도 3에 도시된 바와 같이 재령별 숏크리트 및 베이스 콘크리트의 압축강도 변화를 보여주는 그래프에서도 본 발명의 혼화재를 첨가시 압축강도의 향상이 일어남을 알 수 있었다. This, as shown in the accompanying drawings 2, 3 it can be seen in the graph showing the change in the compressive strength of the shotcrete and the base concrete for each age when the admixture of the present invention improves the compressive strength.
도 2, 도 3에서 급결제는 C-1의 결과이고, 혼화재+Plain은 C-2의 결과이며, 혼화재+급결제는 C-3의 결과를 도시한 그래프이다.
In Figures 2 and 3, the fastener is the result of C-1, admixture + Plain is the result of C-2, admixture + accelerator is a graph showing the result of C-3.
[실시예 4]Example 4
하기의 표 6과 같이 숏크리트 1㎥당 단위시멘트량을 조절하여 콘크리트 시험을 진행하였다. 이때, 각각의 경우에 급결제를 사용하지 않은 것과, 사용한 경우의 압축강도의 변화 또한 측정하였으며, 그 결과는 표 7에 나타내었다.The concrete test was conducted by adjusting the amount of unit cement per 1㎥ of shotcrete as shown in Table 6 below. In this case, the change of the compressive strength at the time of using and not using the fastener in each case was also measured, and the results are shown in Table 7.
하기 표 6은 콘크리트 배합표이다.
Table 6 below is a concrete compounding table.
(㎜)G max
(Mm)
(중량부)W / C
(Parts by weight)
(중량부)S / a
(Parts by weight)
(중량부)High Performance Supervisor
(Parts by weight)
사용량
(중량부)Quick payment
usage
(Parts by weight)
상기 표 7의 결과로 보아, 각각의 배합에 따라 본 발명의 혼화재를 사용할 경우 재령28일의 콘크리트가 40MPa 이상의 고강도를 나타내고 있으며, 1㎥당 단위시멘트량이 증가할수록 압축강도도 증가하여 설계강도에 따라 단위시멘트량을 조절하여 사용함으로써 경제성을 최대한으로 확보할 수 있음을 알 수 있었다. As a result of Table 7, when using the admixture of the present invention according to each formulation, the concrete of 28 days of age exhibits a high strength of 40MPa or more, the compressive strength increases as the amount of unit cement per 1㎥ increases according to the design strength By adjusting the amount of unit cement, it can be seen that the economic efficiency can be maximized.
또한, 상기 표 7의 결과, 급결제를 사용하지 않은 경우가 사용한 경우에 비해 압축강도가 더 높은 것으로 나타났다.In addition, as a result of Table 7, the compressive strength was higher than the case where the case without using the fastener was used.
이상의 결과로 보아 본 발명에 따라 제공되는 숏크리트용 혼화재 조성물은 조강특성이 낮아 숏크리트에 적용이 어렵던 산업부산물인 고로슬래그 미분말을 이용하여 석고와 함께 주재료로 하는 고로슬래그 미분말의 조강특성이 향상됨을 알 수 있었고, 그에 따라 상기 혼화재 조성물을 숏크리트에 적용시 숏크리트 타설 시공비용을 획기적으로 절감시키는 효과를 얻으면서, 고강도의 숏크리트를 제공할 수 있음을 알 수 있었다. In view of the above results, the admixture composition for shotcrete provided according to the present invention can be found that the roughing properties of the blast furnace slag fine powder made of gypsum together with gypsum are improved by using the blast furnace slag fine powder, which is an industrial by-product, which is difficult to apply to the shotcrete due to its low crude steel properties. As a result, when the admixture composition was applied to the shotcrete, it was found that the shotcrete construction cost was significantly reduced while providing a high-strength shotcrete.
또한, 본 발명에 따라 제공되는 혼화재 조성물을 사용한 숏크리트 조성물은 응결특성 및 조강성, 장기강도 저하가 적은 시멘트 광물계 급결제를 사용하여 숏크리트의 압축강도, 휨강도 등 역학적 특성은 물론 장기 내구성을 증가되고, 아울러 경제성을 확보하고 조강성 및 시공의 안전성을 확보한 고성능 숏크리트를 제공할 수 있게 된다. In addition, the shotcrete composition using the admixture composition provided according to the present invention increases the long-term durability as well as mechanical properties such as compressive strength and bending strength of the shotcrete by using cement mineral fasteners having low coagulation characteristics, coarseness and long-term strength reduction, In addition, it is possible to provide high-performance shotcrete that has secured economic feasibility and secured safety of construction and construction.
Claims (10)
50 to 75 parts by weight of blast furnace slag fine powder; 20 to 45 parts by weight of anhydrous gypsum; 1 to 5 parts by weight of any one of calcium hydroxide, sodium hydroxide or a mixture thereof; The admixture composition for shotcrete which comprises 0.1 to 0.5 weight part of hardening accelerators.
상기 고로슬래그 미분말은 분말도 4,000 ~ 6,000브레인(㎠/g)인 것을 특징으로 하는 숏크리트용 혼화재 조성물.
The method of claim 1,
The blast furnace slag fine powder is a mixed material composition for shotcrete, characterized in that the powder degree of 4,000 ~ 6,000 brain (cm 2 / g).
상기 경화촉진제는 리튬카보네이트(Li2CO3), 황산나트륨(Na2SO4), 황산마그네슘(MgSO4), 염화칼슘(CaCl2), 염화마그네슘(MgCl2), 탄산나트륨(Na2CO3)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 숏크리트용 혼화재 조성물.
The method of claim 1,
The curing accelerator comprises lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), sodium sulfate (Na 2 SO 4 ), magnesium sulfate (MgSO 4 ), calcium chloride (CaCl 2 ), magnesium chloride (MgCl 2 ), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) Shotcrete admixture composition, characterized in that any one or more selected from the group.
상기 혼화재 조성물 전체 중량에 대해 폴리카본산계 고성능 감수제 0.1~1.0중량부를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 숏크리트용 혼화재 조성물.
The method of claim 1,
The mixed material composition for shotcrete, characterized in that the addition of 0.1 to 1.0 parts by weight of a polycarboxylic acid-based high-performance water reducing agent based on the total weight of the admixture composition.
400 ~ 550kgf 중량의 시멘트;
1,400 ~ 2,000kgf 중량의 골재;
상기 시멘트 중량에 대해 10~20 중량부의 숏크리트용 혼화재 조성물; 및
상기 시멘트 중량에 대해 3~8 중량부의 시멘트 광물계 급결제;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고성능 숏크리트 조성물.
Per m3 of shotcrete composition,
Cement weighing 400-550 kgf;
Aggregates weighing between 1,400 and 2,000 kgf;
10 to 20 parts by weight of the shotcrete admixture composition based on the weight of the cement; And
3 to 8 parts by weight of cement mineral filler based on the weight of the cement;
High performance shotcrete composition, characterized in that comprises a.
상기 숏크리트용 혼화재 조성물은 고로슬래그 미분말 50~75중량부; 무수석고 20~45중량부; 수산화칼슘, 수산화나트륨 또는 이들의 혼합물중 어느 하나를 1~5중량부; 경화촉진제 0.1~0.5중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고성능 숏크리트 조성물.
The method of claim 5, wherein
The shotcrete admixture composition is 50 to 75 parts by weight of blast furnace slag powder; 20 to 45 parts by weight of anhydrous gypsum; 1 to 5 parts by weight of any one of calcium hydroxide, sodium hydroxide or a mixture thereof; A high performance shotcrete composition, comprising 0.1 to 0.5 parts by weight of a curing accelerator.
상기 숏크리트 조성물 1㎥당, 2 ~ 20kgf 중량의 고성능 감수제가 더 추가되는 것을 특징으로 하는 고성능 숏크리트 조성물.
The method of claim 5, wherein
Per 1 m 3 of the shotcrete composition, a high-performance shotcrete composition, characterized in that a high performance reducing agent of 2 to 20kgf weight is further added.
상기 숏크리트용 혼화재 조성물의 총중량에 대해 폴리카본산계 고성능 감수제 0.1~1.0중량부를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 고성능 숏크리트 조성물.
The method of claim 5, wherein
High-performance shotcrete composition, characterized in that the addition of 0.1 to 1.0 parts by weight of a polycarboxylic acid-based high performance water reducing agent with respect to the total weight of the admixture composition for shotcrete.
상기 숏크리트 조성물에 강섬유를 상기 시멘트 중량에 대해 8 ~ 10중량부를 포함하도록 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 고성능 숏크리트 조성물.
The method of claim 5, wherein
High-performance shotcrete composition, characterized in that further comprises to add 8 to 10 parts by weight based on the weight of the cement to the shotcrete composition.
상기 숏크리트 조성물에 폴리프로필렌 섬유를 상기 시멘트 중량에 대해 2 ~ 3중량부를 포함하도록 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 고성능 숏크리트 조성물.The method of claim 5, wherein
The high-performance shotcrete composition, characterized in that further comprising a polypropylene fiber to the 2-3 parts by weight based on the weight of the cement to the shotcrete composition.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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