KR20150023184A - 혼화제 조성물 및 이를 포함하는 초조강 모르타르, 콘크리트 조성물 - Google Patents

혼화제 조성물 및 이를 포함하는 초조강 모르타르, 콘크리트 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 a) 혼화제 및 b) 과황산나트륨을 포함하는 혼화제 조성물 및 이를 포함하는 초조강 모르타르, 콘크리트 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 혼화제 조성물 및 이를 포함하는 초조강 모르타르, 콘크리트 조성물은 모르타르 또는 콘크리트 타설 시 물성을 유지하면서 초기경화시간을 단축할 수 있다. 또한 첨가되는 고로슬래그 또는 플라이애시와 시멘트의 혼합을 용이하게 하며, 초기강도가 쉽게 떨어지지 않는다. 또한 콘크리트 또는 모르타르의 함수율을 낮추어 물성을 향상시킬 수 있어 기존의 고로슬래그 또는 플라이애시를 포함하는 콘크리트 또는 모르타르의 단점을 충분히 보완할 수 있을 것으로 기대된다.

Description

혼화제 조성물 및 이를 포함하는 초조강 모르타르, 콘크리트 조성물{Admixtures composition and mortar and concrete composition for revealing high early strength including the same}
본 발명은 혼화제 및 조강첨가제를 포함하는 혼화제 조성물 및 이를 포함하는 초조강 모르타르, 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 상세하게는 조강첨가제로 과황산나트륨을 첨가하여 초기 강도를 증진시키고, 모르타르 및 콘크리트 모두에 적용 가능한 혼화제 조성물 및 이를 포함하는 초조강 모르타르, 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
콘크리트 또는 시멘트 모르타르 등과 같은 시멘트 조성물은 시멘트와 물과의 반응으로 경화되는 수경성 반응물로서 물의 사용량에 따라 경화 후 압축강도 등의 물성이 바뀔 수 있다. 일반적으로 물의 첨가량이 증가하면, 작업성이 향상되나 압축강도 등을 저하시키고 균열 발생을 초래할 수 있으므로, 시멘트 조성물에 대한 물의 사용량이 제한되며, 이러한 물성의 약화를 극복하기 위해 혼화제를 더 첨가하기도 한다.
일반적으로 혼화제는 크게 AE제(air entraining admixture), 감수제(water reducing admixture), 고성능 감수제(high range water reducing admixture) 등이 사용된다. 이 중 AE제는 감수제 또는 고성능 감수제와 혼합되어 AE 감수제 및 고성능 AE 감수제로 분류되어 있다.
그러나 혼화제만의 사용으로는 근래에 요구되는 높은 감수성과 충분한 유동성을 만족하기가 쉽지 않으며, 응결시간 단축을 통한 공기 단축 및 거푸집 해체 기준강도를 도달하기가 쉽지 않은 실정이다. 특히 골조공사의 공기를 단축하기 위해 타설된지 2일 이내에 거푸집을 무분별하게 제거하고 있으며, 이로 인해 콘크리트 구조물의 품질저하를 초래하고 있으나, 초기강도를 효과적으로 개선하기 위한 혼화제의 개발은 아직 요원한 시점이다.
대한민국 등록특허 10-1143435 (2012년 05월 22일) 대한민국 등록특허 10-1003570 (2010년 12월 16일)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보다 상세하게는 콘크리트 또는 모르타르의 초기강도를 현저히 향상시킬 수 있는 혼화제 조성물 및 이를 포함하는 초조강 모르타르, 콘크리트 조성물의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은 혼화제 조성물 및 이를 포함하는 초조강 모르타르, 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 일 양태는 a) 혼화제 및 b) 과황산나트륨을 포함하는 혼화제 조성물에 관한 것이다. 이때 상기 혼화제 조성물은 혼화제 85 내지 99 중량% 및 과황산나트륨 1 내지 15 중량%을 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 양태는 상기 혼화제 조성물 100 중량부에 대하여 무수말레인산, 폴리에틸렌글리콜, 메타아크릴산, 메틸메타크릴레이트, 아크릴산 및 아크릴아마이드로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 슬럼프 유지제 1 내지 5 중량부를 더 포함하는 것인 혼화제 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 양태는 상기 혼화제 조성물 100 중량부에 대하여 트리에탄올아민, 황산칼륨, 디에틸렌글리콜 및 질산칼슘 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 증강제를 0.1 내지 3 중량부 더 포함하는 것인 혼화제 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 양태는 상기 혼화제 조성물에 시멘트, 물, 플라이애시, 고로슬래그 및 쇄석을 포함하는 초조강 모르타르, 콘크리트 조성물에 관한 것이다. 이때 상기 초조강 모르타르, 콘크리트 조성물은 시멘트 100 중량부에 대하여 물 30 내지 200 중량부, 플라이애시 10 내지 200 중량부, 고로슬래그 10 내지 200 중량부, 쇄석 100 내지 1000 중량부 및 혼화제 조성물 0.01 내지 3 중량부를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 혼화제 조성물 및 이를 포함하는 초조강 모르타르, 콘크리트 조성물은 모르타르 또는 콘크리트 타설 시 물성을 유지하면서 초기경화시간을 단축할 수 있다. 또한 첨가되는 고로슬래그 또는 플라이애시와 시멘트의 혼합을 용이하게 하며, 초기강도가 쉽게 떨어지지 않는다. 또한 콘크리트 또는 모르타르의 함수율을 낮추어 물성을 향상시킬 수 있어 기존의 고로슬래그 또는 플라이애시를 포함하는 콘크리트 또는 모르타르의 단점을 충분히 보완할 수 있을 것으로 기대된다.
본 발명에 따른 혼화제 조성물은 a) 혼화제 및 b) 과황산나트륨을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 혼화제는 타설되는 콘크리트 또는 모르타르의 물성을 개선하기 위한 것으로 당업계에서는 고분자 형태의 혼화제 또는 플라이애시, 고로슬래그, 실리카퓸, 화산재, 기타 규산질 미분말 등 포졸란 활성이나 시멘트의 대체제로 이용하는 것을 포함하나, 본 발명에서는 AE제, 감수제 등 고분자 형태의 물질을 의미한다.
본 발명에 따른 AE제는 모르타르 또는 콘크리트의 동결융해작용에 대한 저항 증가 목적으로 사용되는 것으로, 발포성이 큰 계면활성제를 의미한다. 상기 AE제는 타설된 콘크리트 또는 모르타르 내부에서 열 또는 수분에 의해 활성되고, 이산화탄소, 수소와 같은 가스를 생성하여 독립된 기포를 고르게 발생시키며, 내식성 및 내동결융해성을 증가시킬 수 있다. 또한 유동성을 개선하여 작업성 및 수밀성이 향상되는 부가적인 효과가 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 AE제로 예를 들면, 리그닐술폰산계, 옥시카르본산염류, 알킬아릴술폰산염계, 멜라민술폰산염계, 폴리카르본산염계 및 폴리올유도체 등이 있으며 상세하게는 하이드라진(hydrazine), 하이드라지드(hydrazide), 아지드(azide), 아조화합물(azo composition), 아조다이카본아미드(azodicarboamide), 톨루엔설포닐하이드라지드(toluene sulfonylhydrazide), 벤젠설포닐하이드라지드(benzene sulfonylhydrazid), 톨루엔설포닐 아세톤 하이드라존(toluene sulfonyl acetone hydrezone), 톨루엔 설포닐세미카바지드(toluene sulfonyl semicarbazide), 페닐테트라졸(phenyltetrazole), 다이니트로소-펜타메틸렌테트라민(dinitrosopentamethylenetetramine) 등의 질소기체 생성화합물, 나트륨 보로하이드라지드(sodium borohydrazide) 등과 같은 수소기체 생성화합물, 유기 퍼옥사이드, 무기 퍼옥사이드 등의 산소기체 생성화합물, 중탄산나트륨, 알칼리 카보네이드, 알칼리토 카보네이트 등의 이산화탄소 생성화합물, 폴리카르복시산계, 활성 탄소 등을 들 수 있다. 상기 AE제는 단일 종류만을 사용할 수 있으나, 두 종류 이상의 물질을 혼합하여 사용하여도 무방하다.
상기 감수제는 콘크리트 또는 모르타르에 포함된 시멘트 입자를 정전기적으로 활성화하여 분산시킴으로서, 시멘트 입자끼리의 반발력을 증가시켜 작업성을 향상시키고, 강도 등의 물성을 개선하는 효과가 있다.
상기 감수제로 예를 들면 폴르카르본산계, 멜라민계, 나프탈렌계 등이 있으며, 멜라민계 또는 나프탈렌계 감수제는 폴리카르본산계 감수제에 비해 강도 및 내구성 개선 효과가 미약하고, 물-시멘트비의 저감효과가 크지 않으며, 다른 폴리머계 혼화제와의 혼화성이 나쁘므로 폴리카르본산계 감수제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 혼화제는 상기 감수제 또는 AE제 중 어느 하나만을 포함할 수 있으나, 두 가지 모두 사용하는 것이 바람직하며, 좋게는 감수제 50 내지 90 중량%, AE제 10 내지 50 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 과황산나트륨은 시멘트 또는 콘크리트 조성물 내에서 조강첨가제로 작용하게 된다. 상기 조강첨가제는 상기 고로슬래그의 표면에 형성된 불투수성 피막을 깨뜨리는 자극제 역할을 수행하며, 시멘트의 반응을 활성화시키는 효과가 있다. 이를 상세히 설명하면, 열분해 시 발생하는 이온 및 반응형 라디칼이 시멘트의 주성분과 반응하여 반응성을 크게 향상시키게 된다. 그 결과, 초기 수화 및 응결 반응이 촉진되며, 콘크리트의 조강성을 크게 향상시킬 수 있다.
상기 조강첨가제는 과황산나트륨 외에도 아질산나트륨, 수산화칼륨, 수산화나트륨 및 아질산칼슘 등을 사용할 수 있다. 그러나 기계적인 물성 및 유동성 개선을 위해 과황산나트륨을 사용하는 것이 가장 바람직하다.
본 발명에 따른 혼화제 조성물은 혼화제 85 내지 99 중량% 및 과황산나트륨 1 내지 15 중량% 포함하여 이루어진 것이 좋다. 상기 혼화제가 85 중량% 미만 첨가된 경우, 모르타르 또는 콘크리트의 유동성이 크게 떨어질 수 있으며, 혼화제가 99 중량% 첨가되는 경우 타설된 콘크리트 또는 모르타르의 압축강도가 크게 저하될 수 있으며, 원하는 조강성을 얻기 어럽다.
본 발명에 따른 혼화제 조성물은 슬럼프 유지제를 더 포함할 수 있다. 상기 슬럼프 유지제는 당업계에서 통상적으로 사용하는 고분자 물질이라면 종류에 한정하지 않으며, 예를 들어 무수말레인산, 폴리에틸렌글리콜, 메타크릴산, 메틸메타크릴레이트, 아크릴산 및 아크릴아마이드 등이 있으며, 이들은 단독 또는 2 종 이상 혼합하여 첨가할 수 있다.
상기 슬럼프 유지제는 전체 혼화제 조성물 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부 첨가할 수 있다. 1 중량부 미만 첨가되는 경우, 첨가에 따른 물성개선효과가 발현되기 어려우며, 5 중량부 초과 첨가되는 경우, 작업성이 크게 떨어질 수 있다.
본 발명에 따른 혼화제 조성물은 증강제를 더 포함할 수 있다. 상기 증강제는 모르타르나 콘크리트의 공극을 충진하고, 불투수층 형성, 건조수축감소 및 균열방지의 역할을 수행하는 것으로, 예를 들어 트리에탄올아민, 황산칼륨, 디에틸렌글리콜 및 질산칼슘 등이 있다. 이들은 단독 또는 2 종 이상 혼합하여 첨가할 수 있다.
상기 증강제는 전체 혼화제 조성물 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 3 중량부 첨가하는 것이 좋다. 0.1 중량부 미만 첨가되는 경우, 공극 충진 등의 첨가 효과가 미비하고, 3 중량부 초과하는 경우, 초기강도 증진 효과가 오히려 하락할 수 있다.
이외에도 본 발명에 따른 혼화제 조성물은 필요에 따라 급결제, 급경제, 촉진제, 지연제, 강도개선제, 경화지연제, 습윤제, 수용성 중합제, 유동개질제, 발수제, 투과성 감소제, 펌핑보조제, 살균제 및 알칼리 반응감소제에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이들 첨가제는 시공조건에 따라 첨가량을 조절하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 혼화제 조성물에 시멘트, 물, 플라이애시, 고로슬래그 및 쇄석을 더 포함하는 초조강 모르타르, 콘크리트 조성물에 관한 것이다. 상기 초조강 모르타르, 콘크리트 조성물은 시멘트 100 중량부에 대하여 물 30 내지 200 중량부, 플라이애시 10 내지 200 중량부, 고로슬래그 10 내지 200 중량부, 쇄석 100 내지 1000 중량부, 공기혼입제 0.5 내지 3 중량부 및 혼화제 조성물 0.01 내지 3 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 시멘트는 당업계에서 모르타르 또는 콘크리트 등에 포함되는 것이라면 종류에 한정하지 않으며, 바람직하게는 일반 포틀랜드 시멘트, 조강 포틀랜드 시멘트, 초조강 포틀랜드 시멘트, 중용열 포틀랜드 시멘트, 내황산염 포틀랜드 시멘트, 백색 포틀랜드 시멘트 및 초속경 시멘트 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니며, 시멘트 분말형태 뿐만 아니라 클링커 형태도 사용 가능하다. 다만 시멘트 클링커를 사용하는 경우 전처리로 소성 및 분쇄과정을 거친 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 시멘트의 비표면적은 2,000 cm2/g 내지 8,000 cm2/g인 것이 바람직하다.
상기 물은 종류에 한정하지 않으나, 불순물이 없고 깨끗하게 정제된 물을 사용하는 것이 좋다. 또한 물과 결합재(시멘트 및 슬래그 등의 분체(W/B))는 설계기준강도 및 배합강도와 같은 콘크리트의 강도와 내구성 등을 결정하는 수치로서, W/B가 30 내지 55 중량%가 되도록 하는 것이 콘크리트의 건조수축, 재료 분리 등이 일어나지 않는 조건으로 바람직하다.
상기 고로슬래그는 선철 제조 공정의 부산물인 수재슬래그를 미분쇄한 것으로 시멘트의 장기강도를 높여주고, 수밀성, 내해수성을 증대시키는 역할을 하게 된다. 상기 고로슬래그는 분말도 2,000 내지 15,000cm2/g, 바람직하게는 4,000 내지 8,000cm2/g 을 사용하는 것이 콘크리트 조성물의 유동성을 유지시키면서 콘크리트 조성물의 강도발현이 저하되지 않아 좋다. 또한 상기 고로슬래그는 전체 100 중량% 중에서 2 내지 6 중량%의 무수황산(SO3)을 포함하는 것이 좋으며, 바람직하게는 2 내지 3 중량% 첨가하는 것이 좋다. 상기 무수황산은 고로슬래그를 미분쇄할 때 첨가되는 것이며, 보조자극제의 역할을 수행하게 된다.
상기 플라이애시는 포졸란 반응에 의하여 콘크리트의 장기 강도를 증진시키고 콘크리트 조직의 수밀성, 내구성, 내화학성을 강화시키는 역할을 하는 것으로, 화력발전소에서 석탄을 사용하고 남은 석탄재로서 완전히 연소되어 비중이 2.0 내지 2.4, 바람직하게는 2.1 내지 2.2 범위에 드는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 분말도는 3,500 내지 4,500 ㎠/g, 강열 감량은 5% 미만인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 쇄석은 첨가에 따라 모르타르와 콘크리트를 구분하는 기준으로 입자의 굵기에 따라 굵은 골재와 잔골재로 나눌 수 있다. 이를 상세히 설명하면, 잔골재만을 포함하는 경우 모르타르, 잔골재와 굵은 골재를 모두 포함하는 경우 콘크리트로 정의할 수 있다.
상기 굵은 골재는 일반적으로 자갈(gravels)으로도 불리며, 당업계에서 일반적으로 사용하는 것이라면 종류에 한정하지 않는다. 상기 굵은 골재는 부순 골재 또는 천연골재를 사용하는 것이 좋으며, 바람직하게는 KS F 2502 또는 KS F 2527을 만족하는 것을 사용하는 것이 좋다.
상기 잔골재는 일반적으로 모래라고 통칭되는 것으로 미세골재, 거친골재 모두 사용이 가능하다. 상기 미세골재는 4번 체(ASTM C125, 4.75mm)를 거의 완전하게 통과하는 물질이 좋으며, 실리카 모래 등을 사용하는 것이 좋다. 상기 거친 골재는 4번 채(ASTM C125, 4.75mm)에 주로 남아있는 물질, 예를 들어 실리카 모래, 석영, 대리석, 화강암, 석회석, 방해석, 장석, 충적사, 기타 모래 등 다른 내구성 골재 또는 이들의 혼합물이 좋다. 또한 본 발명에서는 콘크리트의 유동성을 결정하기 위하여 잔골재율(S/a)이 35 내지 55 부피%를 만족하는 것이 좋은데, 이는 전체 골재(모래+자갈, a)체적에 대한 모래(S)의 체적비로 계산할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 시멘트 조성물은 온도변화에 따른 균열발생을 억제하고, 미세입자를 서로 결합하여 강도를 향상시키기 위해 상전이물질 또는 접착증강제 중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 이루어진 활성제를 더 포함할 수 있다.
상기 상전이물질은 타설되는 콘크리트 또는 모르타르 내부의 온도변화량을 낮추어 동결 및 수화열에 따른 온도 상승을 막아 강도 및 내구성을 향상시키는 역할을 수행한다. 또한 상전이물질은 잠열을 저장하는 기능도 부가적으로 가지고 있다. 상기 상전이물질로 바람직하게는 폴리에틸렌글리콜(PEG), 카프릴릭산(Caprylic acid, CH3(CH2)6COOH), 그루버 솔트(Glauber's salt), 질산화망간6수화물(Manganese nitrate hexahydrate, Mn(NO3)2H2O), 질산화망간4수화물(Manganese nitrate hexahydrate, Mn(NO3)2H2O) 및 질산화아연6수화물(Zinc nitrate hexahydrate, Zn2(NO3)26H2O) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 사용하는 것이 좋다.
상기 접착증강제는 콘크리트 또는 모르타르 혼합 시 수중에 분산되어 있는 미세 입자를 결합시키고, 상기 상전이물질을 도와 온도변화를 줄이는 역할을 수행한다.
상기 접착증강제로 바람직하게는 티탄산바륨(BaTiO3), 티탄산납(PbTiO3), BTO(Bi4Ti3O12), SBT(SrBi2Ta2O9), BZN(Bi1 .5Zn1 .0Nb1 .5O7), 비스무트 페라이트(BiFeO3), 산화인듐(In2O3), 안티몬도프 산화주석(Sb-SnO2), 산화아연(ZnO), 알루미늄 도프 산화아연(Al-ZnO), 갈륨도프 산화아연(Ga-ZnO) 및 산화루테늄(RuO2) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 사용하는 것이 좋다.
상기 접착증강제는 입자 크기에 제한이 없으나 평균입경이 10㎛ 이하, 바람직하게는 0.01 내지 10㎛인 것이 바람직하다. 0.01㎛ 미만인 경우 분산성이 저하되여 물성이 하락하게 되며, 10㎛를 초과하는 경우, 콘크리트 또는 모르타르 내에서 크랙으로 작용하여 강도가 하락할 수 있다.
상기 활성제는 상전이물질 및 접착증강제 중 어느 하나만을 사용할 수 있으나, 둘의 혼합물을 사용하는 것이 물성적인 측면에서 더 유리하다. 혼합하여 사용하는 경우 상전이물질 70 내지 99 중량%, 접착증강제 30 내지 1 중량%의 조성비인 것이 바람직하며, 상기 범위를 벗어나는 경우 물성하락이 있을 수 있으므로 상기 범위를 유지하는 것이 좋다. 또한 상기 활성제는 시멘트 조성물 100 중량부에 대하여 0.0001 내지 1 중량부를 첨가하는 것이 좋다.
이하, 본 발명에 따른 초조강 모르타르, 콘크리트 조성물의 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 사용된 재료 및 하기 실시예를 통해 제조된 초조강 모르타르, 콘크리트 조성물의 물성을 다음과 같이 측정하였다.
(재료)
실시예에 사용된 재료의 제원은 하기 표 1 내지 6과 같다
[표 1] - A사 시멘트의 물리·화학적 성질
Figure pat00001
[표 2] - B사 플라이애시의 물리·화학적 성질
Figure pat00002
[표 3] - C사 고로슬래그 미분말의 물리·화학적 성질
Figure pat00003
[표 4] - 쇄석의 물리적 성질
Figure pat00004
[표 5] - 고성능 감수제(혼화제)의 물리적 성질
Figure pat00005
[표 6] - 공기혼입제(AE제)의 물리적 성질
Figure pat00006
(슬럼프)
굳지 않은 콘크리트의 유동성 평가로써 슬럼프 시험은 KS F 2402 규정에 의거하여 측정하였다.
(공기량)
공기량 시험은 KS F 2421의 규정에 공기실 압력법에 의한 공기 함유량 시험방법에 의거하여 측정하였다.
(압축강도)
경화된 콘크리트의 압축강도 시험은 소정의 양생이 끝난 후에 KS F 2405에 의거 실시하였으며 2,000KN(224 ton)의 UTM 시험기를 사용하여 측정하였다.
(응결시간)
응결시간은 KS F 2436에 의하여 관입침 저항 시험방법으로 실시하였다. 즉, 굳지 않은 콘크리트를 5 mm 체에 통과시켜 얻은 모르타르를 용기에 담아 관입침의 면적 640 ㎟ 로부터 16 ㎟ 인 것을 50 mm 깊이까지 일어 넣을 때 필요한 하중을 구하고, 초결은 3.5MPa, 종결은 28MPa로 설정한다.
(실시예 1 및 비교예 1 내지 6)
조강첨가제의 종류에 따른 모르타르의 기초물성을 알아보기 위해 하기 표 7에 기재된 조성비로 물, 시멘트, 고로슬래그, 모래, 혼화제 및 조강첨가제를 투입하였다. 이때 혼화제 대비 조강첨가제의 치환비율은 10%로 고정하였다. 제조된 조성물의 슬럼프(플로우), 공기량 및 재령 1일, 3일 후의 압축강도를 측정하여 하기 표 8에 기재하였다.
[표 7]
Figure pat00007
(W : 물, C : 시멘트, B : 고로슬래그, S : 모래, AD : 혼화제)
[표 8]
Figure pat00008
(실시예 2 및 비교예 7 내지 12)
혼화제의 첨가량을 고정하였을 때의 모르타르의 기초물성을 알아보기 위해 하기 표 9에 기재된 조성비로 물, 시멘트, 고로슬래그, 모래, 혼화제 및 조강첨가제를 투입하였다. 이때 혼화제 대비 조강첨가제의 치환비율은 10%로 고정하였다. 제조된 조성물의 슬럼프(플로우), 공기량 및 초결시간 및 종결시간를 측정하여 하기 표 10에 기재하였다.
[표 9]
Figure pat00009
(W : 물, C : 시멘트, B : 고로슬래그, S : 모래, AD : 혼화제)
[표 10]
Figure pat00010
상기 표 8 및 10과 같이 W/B를 고정하고 혼화제 및 조강제의 첨가량을 달리한 결과, 과황산나트륨(sodium persulfate), 아질산나트륨(sodium nitrite), 수산화칼륨(potassium hydroxide) 및 수산화나트륨(sodium hydroxide)이 초기강도 발현에 효과가 있는 것으로 확인되었다. 과황산나트륨, 아질산나트륨, 수산화칼륨의 경우, 공기량이 증가함에도 강도 증진효과는 더욱 우수한 것으로 확인되었으며, 응결특성으로는 수산화나트륨이 가장 우수하였으나, 강도 면에서는 양호한 성능을 발현하지 못하는 것으로 확인되었으며, 과황산나트륨의 경우 응결특성도 비교적 우수하였으며, 강도는 가장 우수한 것으로 확인되었다.
(실시예 3 및 비교예 13 내지 19)
조강첨가제의 종류에 따른 콘크리트의 기초물성을 알아보기 위해 하기 표 11에 기재된 조성비로 물, 시멘트, 고로슬래그, 모래, 자갈, 혼화제 및 조강첨가제를 투입하였다. 이때 혼화제 대비 조강첨가제의 치환비율은 5%로 고정하였다. 제조된 조성물의 슬럼프(플로우), 공기량 및 재령 1일, 3일, 7일 및 28일 후의 압축강도를 측정하여 하기 표 12에 기재하였다.
[표 11]
Figure pat00011
(W : 물, C : 시멘트, B : 고로슬래그, S : 모래, G : 자갈, AD : 혼화제)
[표 12]
Figure pat00012
상기 표 12와 같이 고로슬래그 미분말 치환 사용 시 혼화제의 사용량이 크게 감소하여 슬래그가 유동성 향상에 기여를 하는 것으로 확인되었다. 이는 타설과정에서 물과 반응 시 불투수성 유리질 피막을 형성하여 수화반응이 저하되는 잠재수경성에 기인하는 것으로 사료된다. 또한 모든 배합에서 목표슬럼프인 180 ± 20 ㎜에 도달하도록 실험한 결과, 공기량에는 큰 변화가 없으며, 슬럼프는 약간 증가되는 것으로 확인되었다.
압축강도의 경우, 과황산나트륨과 아질산칼슘이 비교예에 비해 더 큰 것을 알 수 있는데, 재령 후 28일 강도에서는 모두 유사하거나 비교예와 동등한 수준으로 확인되었다. 이 중 과황산나트륨의 경우 전 재령에 걸쳐 가장 우수한 압축강도를 가지는 것으로 확인되었다.
(실시예 4 내지 6 및 비교예 20)
과황산나트륨의 치환량에 따른 콘크리트의 기초물성을 확인하기 위해 하기 표 13에 기재된 조성비로 물, 시멘트, 고로슬래그, 모래, 자갈, 혼화제 및 조강첨가제를 투입하였다. 제조된 조성물의 타설 직후 및 40분 후의 슬럼프(플로우) 및 공기량과, 초결 및 종결 응결시간, 재령 1일, 3일, 7일 및 28일 후의 압축강도를 측정하여 하기 표 14 및 15에 기재하였다.
[표 13]
Figure pat00013
(W : 물, C : 시멘트, B : 고로슬래그, S : 모래, G : 자갈, AD : 혼화제)
[표 14]
Figure pat00014
[표 15]
Figure pat00015
상기 표 14 및 15와 같이 과황산나트륨을 각각 2, 5, 10% 치환한 실시예 4 내지 6이 비교예 20에 비해 압축강도가 우수한 것을 알 수 있다. 특히 5, 10% 치환된 혼화제를 사용하는 경우, 첨가하지 않은 비교예에 비해 재령 3일 후 강도에서 약 3 MPa 정도 더 우수한 압축강도를 보였다. 응결시간의 경우, 실시예 5에서 6시간 05분으로 비교예 20에 비해 약 35분 일찍 경화가 시작하는 것으로 확인하였다. 또한 종결시간에서도 실시예 4 내지 6의 조성물이 비교예 20에 비해 최소 1시간 이상 촉진되는 것을 확인할 수 있었다.
(실시예 7 내지 9)
활성제의 첨가에 따른 압축강도를 측정하기 위해 상기 실시예 5의 조성물에 상전이물질로 질산화아연6수화물(Zinc nitrate hexahydrate, Zn2(NO3)26H2O, ZNH)을, 접착증강제로 평균입경 5 ㎛의 SBT(SrBi2Ta2O9)를 각각 하기 표 16과 같이 투입하였다. 제조된 조성물의 3일 재령 후의 압축강도를 측정하여 하기 표 16에 각각 기재하였다.
[표 16]
Figure pat00016
상기 표 16과 같이 활성제를 첨가한 실시예 7 내지 9는 첨가하지 않은 실시예 5에 비해 압축강도가 더 높은 것으로 확인되었다. 특히 상전이물질과 접착증강제를 혼합하여 투입한 실시예 9가 다른 실시예에 비해 압축강도가 더 높은 것으로 확인되었다.

Claims (6)

  1. a) 혼화제 및 b) 과황산나트륨을 포함하는 혼화제 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 혼화제 조성물은 혼화제 85 내지 99 중량% 및 과황산나트륨 1 내지 15 중량%를 포함하는 것인 혼화제 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 혼화제 조성물 100 중량부에 대하여 슬럼프 유지제 1 내지 5 중량부를 더 포함하는 것인 혼화제 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 혼화제 조성물 100 중량부에 대하여 증강제를 0.1 내지 3 중량부 더 포함하는 것인 혼화제 조성물.
  5. 제 1항 내지 제 4항에서 선택되는 어느 한 항에 따른 혼화제 조성물에 시멘트, 물, 플라이애시, 고로슬래그 및 쇄석을 포함하는 초조강 모르타르, 콘크리트 조성물.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 초조강 모르타르, 콘크리트 조성물은 시멘트 100 중량부에 대하여 물 30 내지 200 중량부, 플라이애시 10 내지 200 중량부, 고로슬래그 10 내지 200 중량부, 쇄석 100 내지 1000 중량부 및 혼화제 조성물 0.01 내지 3 중량부를 포함하는 시멘트 조성물.
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