KR20150129350A - 친환경 무시멘트 결합재 조성물 - Google Patents

친환경 무시멘트 결합재 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR20150129350A
KR20150129350A KR1020140056198A KR20140056198A KR20150129350A KR 20150129350 A KR20150129350 A KR 20150129350A KR 1020140056198 A KR1020140056198 A KR 1020140056198A KR 20140056198 A KR20140056198 A KR 20140056198A KR 20150129350 A KR20150129350 A KR 20150129350A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fly ash
blast furnace
furnace slag
weight
cement
Prior art date
Application number
KR1020140056198A
Other languages
English (en)
Inventor
나승현
송명신
이재현
이웅걸
Original Assignee
주식회사에스피엠
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사에스피엠 filed Critical 주식회사에스피엠
Priority to KR1020140056198A priority Critical patent/KR20150129350A/ko
Publication of KR20150129350A publication Critical patent/KR20150129350A/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/14—Waste materials; Refuse from metallurgical processes
    • C04B18/141—Slags
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/10—Clay
    • C04B14/106—Kaolin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/06—Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
    • C04B18/061—Ashes from fluidised bed furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/06—Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
    • C04B18/08—Flue dust, i.e. fly ash
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
    • C04B22/06—Oxides, Hydroxides
    • C04B22/062—Oxides, Hydroxides of the alkali or alkaline-earth metals
    • C04B22/064—Oxides, Hydroxides of the alkali or alkaline-earth metals of the alkaline-earth metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
    • C04B22/08—Acids or salts thereof
    • C04B22/14—Acids or salts thereof containing sulfur in the anion, e.g. sulfides
    • C04B22/142—Sulfates
    • C04B22/143—Calcium-sulfate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24—Macromolecular compounds
    • C04B24/26—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B24/2641—Polyacrylates; Polymethacrylates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/06—Aluminous cements
    • C04B28/065—Calcium aluminosulfate cements, e.g. cements hydrating into ettringite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00017—Aspects relating to the protection of the environment
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

본 발명은 고로슬래그, 플라이 애시, 메타 카올린 등 산업 부산물에 경화재로서 유동층상 보일러에서 발생하는 비산재, 칼슘 알루미네이트계 합성 무기질 재료와 결합 보조재로서 분말형 아크릴계 에멀젼 바인더를 포함하는 결합재를 이용하여 모르타르 및 콘크리트에 사용하는 시멘트를 대체할 수 있는 무시멘트 결합재 조성물에 관한 것으로써, 본 발명은, 현재 사용되고 있는 보통 포틀랜드 시멘트와 동등 이상의 특성을 구현하며, 종래의 포틀랜드 시멘트의 문제점인 이산화탄소의 방출을 획기적으로 줄일 수 있어 친환경적일 뿐 아니라, 산업부산물의 재활용에 의한 자원절약의 장점이 있는 친환경 무시멘트 결합재 조성물을 제시한다.
[색인어]
고로슬래그, 플라이애쉬, 유동층상 보일러 비산재, 칼슘 알루미네이트, 무시멘트, 경화재,

Description

친환경 무시멘트 결합재 조성물{A Composite of non-cement type binder with eco-friendly properties}
본 발명은 친환경 무시멘트 결합재 제조를 위한 발명으로써, 고로슬래그, 플라이 애시, 메타 카올린을 포함하고 이들의 경화를 위하여 유동층상 보일러 비산재, 칼슘 알루미네이트계 화합물과 분말형 아크릴 에멀젼을 사용하여 초기 경화특성이 미약하여 시멘트의 치환재로만 사용되고 있는 고로슬래그, 플라이 애쉬, 메타 카올린의 초기 경화특성을 활성화시킴으로써, 보통 포틀랜드 시멘트를 완전 대체하여 무시멘트 모르타르 및 무시멘트 콘크리트에 사용할 수 있는 친환경 무시멘트 결합재 조성물에 관한 것이다.
세계적으로 지구 온난화 방지를 위하여 다양한 형태의 노력(1997년 채택, 2005년 발효된 교토 의정서 2012년 종료)을 가하고 있는 가운데 2007년 12월에는 인도네시아 발리에서 '발리 로드맵'을 채택함에 따라 2009년 까지 새 기후변화 협약을 위한 협상이 진행되고 있다. 이에 따라 전 세계적으로 이산화탄소 등 온실가스의 배출량을 큰 폭으로 줄여야 하는 실정에 있다.
한편, 콘크리트 제조 시 근간이 되는 시멘트 1 톤을 생산하는 데 이산화탄소를 약 0.9톤을 배출할 정도로 시멘트 산업은 철강산업과 더불어 주요 이산화탄소 배출 산업이므로 이에 대한 방법 및 대체 물질이 제시가 시급히 요구되고 있다.
국내의 시멘트 생산량은 1년에 약 6,000만 톤으로 이산화탄소를 약 5,400만 톤 배출하고 있어 문제시되고 있다. 이에 대한 타개책의 일환으로 산업부산물을 이용하여 시멘트를 대체하기 위한 연구가 끊임없이 진행되고 있다.
국내외적으로 고로슬래그, 플라이애시 등을 시멘트와 일부 혼합하여 콘크리트에 많이 적용되고 있으나, 이런 방법으로는 이산화탄소를 획기적으로 저감시키는데 한계가 있다.
국외에서는 중합반응에 의한 알칼리 활성화 시멘트(콘크리트)에 관한 기술은 개념적으로 1978년 Davidovits(프랑스)에 의해 카올리나이트 광물질을 이용하고 제올라이트와 유사한 구조를 가지도록 하는 메커니즘으로 이론이 정립되었지만, 제조상의 문제점 및 경제성 등의 이유로 실용화가 이루어지지 않았다.
시멘트를 전혀 사용하지 않고 석탄회만을 사용하여 콘크리트를 제조하는 종래의 기술로서, 60℃ 이상의 고온양생 과정을 통해 석탄회의 유리(glassy) 피막을 파괴하여 반응을 유도하여 30MPa 이상을 확보할 수 있는 방법이 있다.
그러나 이 방법은 고온양생으로 인한 에너지 소비와 이산화탄소 배출 문제가 발생하였다.
또한, 종래 기술 중에는 메타카올린을 사용하는 경우가 있으나, 카올린을 700～800℃로 소성하여 메타카올린을 사용하기 때문에 이 과정에서 이산화탄소를 배출하고 가격도 고가이어서 실용화하는 데 문제점이 있었다.
이와 같은 또 다른 노력으로 시멘트의 부분 대체재로 고로슬래그 또는 플라이애쉬를 혼입하고 알칼리 활성화제를 사용하여 강도성능을 높인 알칼리활성 결합재에 대한 연구가 국내외로 활발히 진행되고 있는 실정이다.
그런데, 콘크리트 분야의 친환경재료 개발을 목표로 선행 연구된 시멘트 대체재로서 사용되는 무시멘트 알칼리 활성결합재들은 주로 규산나트륨을 활성화제로 사용한 무시멘트 알칼리 활성 콘크리트의 연구가 진행되었고 배합강도 모델이 제시되었다.
그러나 요구강도 확보를 위해 알칼리 활성화제의 첨가량이 증가하여 초기 유동성을 빠르게 손실하고 급결하는 경향을 보였으며 또한 첨가량 증가에 따른 경제성측면에서도 제조단가 상승 등 낮은 현장적용성은 해결해야할 문제로 남겨진 상태이다.
또한 대한민국 특허 10-0855686 및 10-1014869, 한국 콘크리트 학회 학술 논문 중에서는 고로슬래그 또는 플라이 애시를 단독 또는 복합으로 사용하고 고알칼리성을 가진 액상 NaOH, KOH 등의 알칼리 활성화제를 사용하여 무시멘트 모르타르 및 콘크리트를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나 이러한 방법에 의한 무시멘트 모르타르 및 콘크리트는 고로슬래그 또는 플라이 애시와 혼합 사용시 알칼리 활성화제에 의한 강한 고알칼리 특성에 의한 환경피해가 나타나며, 강알칼리의 수분흡수능으로 인하여 건조 시멘트 모르타르와 같은 건조된 상태에서는 사용이 곤란하며, 습식 레디믹스 콘크리트에 사용할 경우에도 강알칼리제 첨가를 위한 별도의 시설 장비가 필요하게 되는 등, 범용적으로 사용하기 곤란한 문제점이 있다.
따라서, 상술된 문제점이 해결된 새로운 조성의 무시멘트 활성결합재에 대한 기술개발의 필요성이 대두되었다.
본 발명자는 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위해 노력한 결과 무시멘트 활성결합재에 포함되는 활성화제의 조성 및 배합비를 조절하여 현장 적용성을 향상시킨 친환경 무시멘트 결합재 조성물을 개발함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명의 목적은 본 발명의 개발품이 적용된 모르타르 및/또는 콘크리트에서 압축강도를 개선하는 동시에 급결특성, 유동성 손실 등 낮은 현장 적용성까지 개선할 수 있는 새로운 조성의 복합 활성화제를 함유하는 친환경 무시멘트 결합재 조성물, 이를 포함하는 무시멘트 모르타르 및 콘크리트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 알칼리 활성화제를 전혀 사용하지 않는 복합 활성화제를 최적 배합으로 조합하여 사용함으로써, 고로슬래그 플아이 애시, 메타 카올린 등을 사용함에 있어서 필요강도를 얻기 위한 알칼리 활성화제의 첨가량을 전혀 사용하지 않음으로서 경제성이 개선되고 환경성이 강조된 친환경 무시멘트 결합재 조성물, 이를 포함하는 무시멘트 모르타르 및 콘크리트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 기존 알칼리 활성결합재가 적용된 것 보다 균일한 강도를 얻을 수 있어 제품안정성이 우수한 친환경 무시멘트 결합재, 이를 포함하는 무시멘트 모르타르 및 콘크리트를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 고로슬래그, 플라이 애시, 메타 카올린을 포함하고 이들의 경화를 위하여 유동층상 보일러 비산재, 칼슘 알루미네이트계 화합물과 분말형 아크릴 에멀젼을 사용하여 초기 경화특성이 미약하여 시멘트의 치환재로만 사용되고 있는 고로슬래그, 플라이 애쉬, 메타 카올린의 초기 경화특성을 활성화시킴으로써, 보통 포틀랜드 시멘트를 완전 대체하여 무시멘트 모르타르 및 무시멘트 콘크리트에 사용할 수 있는 친환경 무시멘트 결합재 조성물을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기한 무시멘트 결합재 조성물에 대한 목적을 달성하기 위하여, 고로 슬래그, 플라이 애시, 메타 카올린은 본 발명의 기본 결합재로서 고로슬래그와 플라이 애시, 메타 카올린의 혼합비율은 0～1:0～1:0～1의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기한 무시멘트 결합재 조성물에 대한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 유동층상 보일러 비산재를 사용하는 것을 특징으로 한다. 유동층상 보일러 비산재는 산화칼슘의 량이 30～65 중량％, 황산 칼슘 성분이 33～65 중량％, 기타 상기의 산화칼슘 및 황산 칼슘 성분 이외의 불순물이 2～5 중량％ 함유되어 있는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시 예에 있어서, 상기한 무시멘트 결합재 조성물에 대한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 칼슘 알루미네이트 화합물을 사용하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서 사용하는 칼슘 알루미네이트 화합물은 칼슘 알루미네이트 설페이트(Ca4(Al6O12)SO4) 성분이 25～64중량％, 칼슘 알루미네이트(Ca12Al14O33)성분이 15～30 중량％, 칼슘 실리케이트(Ca2SiO4) 성분이 20～35 중량％, 기타 페리클레이스 성분이 1～10 중량％ 함유되어 있는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시 예에 있어서, 상기한 무시멘트 결합재 조성물에 대한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 분말형 아크릴계 에멀젼 바인더를 사용한다. 분말형 아크릴계 에멀젼은 공지의 시장에서 쉽게 구입할 수 있는 모든 분말형(재유화형)이 해당되는 것으로 본 발명에서는 특정한 분말형 아크릴 에멀젼으로 한정하지 않는다.
본 발명의 친환경 무시멘트 결합재 조성물은 보통 포틀랜드 시멘트의 사용이 전혀 없이, 본 발명의 친환경 무시멘트 결합재 조성물만으로 높은 초기 강도와 장기 강도 발현이 우수하고, 수화반응 열이 낮고, 내약품성이 높고, 동결융해 저항성이 높고, 내화성능이 우수하며 비탄성 변형이 낮은 등의 특징을 가지고 있어 일반 건축물, 해양 구조물 및 내화 구조물에 이용될 수 있을 뿐만 아니라 벽돌, 블록 및 도로 경계석 등의 콘크리트 2차제품에도 이용될 수 있기 때문에 건축 산업 전 분야에서 광범위하게 효율적으로 활용될 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 친환경 무시멘트 결합재 조성물은 종래의 보통 포틀랜드 시멘트를 대체할 수 있는 결합재로 산업폐기물의 처리를 해결할 수 있어 환경 부하를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 결합재를 제조할 때 에너지를 절약하고, 이산화탄소를 방출하지 않아 친환경적이라는 효과가 있다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 고로슬래그, 플라이 애시, 메타 카올린을 포함하고 이들의 경화를 위하여 유동층상 보일러 비산재, 칼슘 알루미네이트계 화합물과 분말형 아크릴 에멀젼을 사용하여 초기 경화특성이 미약하여 시멘트의 치환재로만 사용되고 있는 고로슬래그, 플라이 애쉬, 메타 카올린의 초기 경화특성을 활성화시킴으로써, 보통 포틀랜드 시멘트를 완전 대체하여 무시멘트 모르타르 및 무시멘트 콘크리트에 사용할 수 있는 친환경 무시멘트 결합재 조성물을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기한 친환경 무시멘트 결합재 조성물에 대한 목적을 달성하기 위하여, 고로 슬래그, 플라이 애시, 메타 카올린은 본 발명의 기본 결합재로서 고로슬래그와 플라이 애시, 메타 카올린의 혼합비율은 0～1:0～1:0～1의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기한 친환경 무시멘트 결합재 조성물에 대한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 유동층상 보일러 비산재를 사용하는 것을 특징으로 한다. 유동층상 보일러 비산재는 산화칼슘의 량이 30～65 중량％, 황산 칼슘 성분이 33～65 중량％, 기타 상기의 산화칼슘 및 황산 칼슘 성분 이외의 불순물이 2～5 중량％ 함유되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 고로슬래그, 플라이애시, 메타카올린은 수화 초기에 유동층상 보일러 비산재에 함유되어 있는 석고 성분과의 수화반응(Reaction of Hydration)에 의해 에트링가이트(Ettringite;3CaOAl2O33CaSO432H2O)를 생성하고, 재령이 증가함에 따라 비산재에 함유되어 있는 석고 성분과 고로슬래그, 플라이애시, 메타카올린의 수화반응에 의해 생성된 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 비산재에 함유되어 있는 산화칼슘 성분의 소화 반응 (slaked reaction)에 의해 생성되는 수산화칼슘(Ca(OH)2)이 고로슬래그, 플라이애시, 메타카올린을 강하게 자극함에 의해 잠재수경성이 발휘되게 하여 경화반응을 활성화시키게 되는 것이다.
바람직한 실시 예에 있어서, 상기한 친환경 무시멘트 결합재 조성물에 대한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 칼슘 알루미네이트 화합물을 사용하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서 사용하는 칼슘 알루미네이트 화합물은 칼슘 알루미네이트 설페이트(Ca4(Al6O12)SO4) 성분이 25～64중량％, 칼슘 알루미네이트(Ca12Al14O33)성분이 15～30 중량％, 칼슘 실리케이트(Ca2SiO4) 성분이 20～35 중량％, 기타 페리클레이스 성분이 1～10 중량％ 함유되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 고로슬래그, 플라이애시, 메타카올린은 수화 초기에 칼슘 알루미네이트 화합물에 함유되어 있는 설페이트 성분과의 수화반응(Reaction of Hydration)에 의해 에트링가이트(Ettringite;3CaOAl2O33CaSO432H2O)를 생성하고, 재령이 증가함에 따라 칼슘 알루미네이트 화합물에 함유되어 있는 알루미네이트 성분과 실리케이트 성분이 고로슬래그, 플라이애시, 메타카올린의 수화반응에 의해 생성된 수산화칼슘(Ca(OH)2)과의 반응에 의해 경화 후 압축강도 발현 특성을 나타내는 살슘실리케이트 수화물을 생성함으로써 고로슬래그, 플라이애시, 메타카올린의 포졸란 반응 및 잠재수경성이 발휘되게 하여 경화 반응을 활성화시키게 되는 것이다.
바람직한 실시 예에 있어서, 상기한 친환경 무시멘트 결합재 조성물에 대한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 분말형 아크릴계 에멀젼 바인더를 사용한다. 분말형 아크릴계 에멀젼은 공지의 시장에서 쉽게 구입할 수 있는 모든 분말형(재유화형)이 해당되는 것으로 본 발명에서는 특정한 분말형 아크릴 에멀젼으로 한정하지 않는다.
본 발명의 친환경 무시멘트 결합재 조성물은, 상기 고로슬래그, 플라이애시, 메타카올린의 혼합물은 30～90 중량％, 유동층상 보일러 비산재는 1.9～ 39 중량％, 칼슘 알루미네이트 화합물은 8～30 중량％ 분말형 아크릴계 에멀젼 바인더는 결합재 전체 중량에 대하여 0.1～1.0 중량％의 비율로 첨가하여 본 발명의 친환경 무시멘트 결합재 조성물을 구성한다.
이러한 고로슬래그, 플라이애시, 메타카올린의 분말도는 3,300～6,200cm2/g인 것이 바람직한데, 이는 고로슬래그의 분말도가 3,300cm2/g 미만인 경우에는 반응성이 작아 강도발현에 불리하고, 분말도가 6,200cm2/g을 초과하는 경우에는 반응성이 크지만, 시공성이 다소 저하되고 통상의 제품으로 판매되지 않는 관계로 미분말화시키기 위해 분쇄하는 과정 또는 분급하는 과정을 거쳐야 하기 때문에 경제성이 저하될 수 있기 때문이다. 상기 고로슬래그, 플라이애시, 메타카올린은 강도발현 및 반응성을 고려하면 분말도 4,100～5,100m2/g인 것이 보다 바람직하며, 4,600m2/g인 것이 가장 바람직하다.
상기 유동층상 보일러 비산재는 결합재 전체 중량에 대하여 1.9～39중량％의 비율로 첨가하는데, 그 비율이 1.9중량％미만이면 고로슬래그, 플라이애시, 메타카올린에 대한 수화반응이 약해져 강도가 적게 나타나는 문제가 있고, 39중량％를 초과하면 급결이 발생하여 시공성이 다소 저하되고 강도증진에도 사용효과가 크게 나타나지 않을 뿐만 아니라 경제성에 불리하게 작용하는 문제가 있기 때문이다. 그리고 시공성과 강도를 고려하면 상기 유동층상 보일러 비산재는 25～32중량％가 보다 바람직하며 28중량％가 가장 바람직하다.
상기 칼슘 알루미네이트 화합물은 결합재 전체 중량에 대하여 8～30중량％의 비율로 첨가하는데, 그 비율이 8중량％미만이면 에트링자이트 생성량의 부족으로 초기 수화반응이 지연되거나 초기강도의 발현이 늦어지는 문제가 있으며, 30중량％를 초과하면 급결이 발생하여 시공성이 다소 저하되고 강도증진에도 사용효과가 크게 나타나지 않을 뿐만 아니라 경제성에 불리하게 작용하는 문제가 있다. 따라서 상기 칼슘 알루미네이트 화합물은 17～25중량％가 보다 바람직하며 21중량％가 가장 바람직하다.
한편 본 발명의 결합재 조성물에서는 분말형 아크릴계 에멀젼이 결합재 전체 중량에 대하여 0.1～1.0 중량％의 비율로 사용되는데, 이는 본 발명의 친환경 무시멘트 조성물을 건조 시멘트 모르타르나 콘크리트에 사용하기 위한 용도로서 사용되며, 그 비율이 0.1 중량％ 이하로 사용되면 본 발명의 친환경 무시멘트 조성물을 적용하기 위한 대상체에 대한 부착력이 저하될 수 있으며, 1.0 중량％ 이상을 사용할 경우 경제적으로 원가가 상승하기 때문에 바람직하지 안하다. 바람직하게는 0.4～0.7 중량％가 가장 바람직하다.

Claims (7)

  1. 고로슬래그, 플라이애시, 메타카올린의 혼합물이 30～90 중량％, 유동층상 보일러 비산재는 1.9～ 39 중량％, 칼슘 알루미네이트 화합물은 8～30 중량％, 분말형 아크릴계 에멀젼 바인더는 결합재 전체 중량에 대하여 0.1～1.0 중량％의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 친환경 무시멘트 결합재 조성물
  2. 제1항에 있어서,
    고로슬래그, 플라이애시, 메타카올린의 혼합물은 본 발명의 기본 결합재로서 고로슬래그와 플라이 애시, 메타 카올린의 혼합비율은 0～1:0～1:0～1의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 친환경 무시멘트 결합재 조성물
  3. 제1항에 있어서,
    고로슬래그, 플라이애시, 메타카올린의 분말도는 3,300～6,200cm2/g인 것을 특징으로 하는 친환경 무시멘트 결합재 조성물
  4. 제1항에 있어서,
    유동층상 보일러 비산재는 산화칼슘의 량이 30～65 중량％, 황산칼슘 성분이 33～65 중량％, 기타 상기의 산화칼슘 및 황산칼슘 성분 이외의 불순물이 2～5 중량％ 함유되어 있는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 친환경 무시멘트 결합재 조성물
  5. 제1항에 있어서,
    칼슘 알루미네이트 설페이트(Ca4(Al6O12)SO4) 성분이 25～64중량％, 칼슘 알루미네이트(Ca12Al14O33)성분이 15～30 중량％, 칼슘 실리케이트(Ca2SiO4) 성분이 20～35 중량％, 기타 페리클레이스 성분이 1～10 중량％ 함유되어 있는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 친환경 무시멘트 결합재 조성물
  6. 제1항에 있어서,
    본 발명의 친환경 무시멘트 조성물을 건조 시멘트 모르타르나 콘크리트에 사용하기 위한 용도로서 사용하기 위하여 공지의 분말형 아크릴계 에멀젼을 사용하는 것을 특징으로 하는 친환경 무시멘트 결합재 조성물
  7. 고로슬래그, 플라이애시, 메타카올린의 수화지연 및 낮은 압축강도 특성을 해소하기 위하여, 알칼리 활성화제를 사용하지 않고 고로슬래그, 플라이애시, 메타카올린의 입자 표면에서 에트링자이트 생성에 의해 수화를 촉진시키는 것을 특징으로 하는 친환경 무시멘트 결합재 조성물
KR1020140056198A 2014-05-12 2014-05-12 친환경 무시멘트 결합재 조성물 KR20150129350A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140056198A KR20150129350A (ko) 2014-05-12 2014-05-12 친환경 무시멘트 결합재 조성물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140056198A KR20150129350A (ko) 2014-05-12 2014-05-12 친환경 무시멘트 결합재 조성물

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150129350A true KR20150129350A (ko) 2015-11-20

Family

ID=54844058

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140056198A KR20150129350A (ko) 2014-05-12 2014-05-12 친환경 무시멘트 결합재 조성물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20150129350A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017122916A1 (ko) * 2016-01-11 2017-07-20 울산과학기술원 무시멘트 결합재 및 이의 응용
CN112341030A (zh) * 2020-11-10 2021-02-09 中建西部建设西南有限公司 一种混凝土水化温升抑制剂及其制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017122916A1 (ko) * 2016-01-11 2017-07-20 울산과학기술원 무시멘트 결합재 및 이의 응용
RU2705646C1 (ru) * 2016-01-11 2019-11-11 Улсан Нэшнл Инститьют Оф Сайенс Энд Текнолоджи Бесцементное вяжущее вещество и его применение
CN112341030A (zh) * 2020-11-10 2021-02-09 中建西部建设西南有限公司 一种混凝土水化温升抑制剂及其制备方法
CN112341030B (zh) * 2020-11-10 2022-04-22 中建西部建设西南有限公司 一种混凝土水化温升抑制剂及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101488147B1 (ko) 저온소성 친환경 무시멘트 결합재 조성물, 이를 포함하는 모르타르 및 콘크리트
JP6332988B2 (ja) 耐火モルタル
KR100855686B1 (ko) 무시멘트 알카리 활성 결합재
US20130059099A1 (en) Cement-free alkali-activated binding material, and mortar and concrete using same
KR101174617B1 (ko) 무시멘트계 지반경화 안정처리재 조성물을 이용한 친환경 복토재
AU2014253244A1 (en) Composition for use as a two component back filled grout comprising extracted silicate
KR20160058122A (ko) 칼슘 설포알루미네이트 복합 결합제
JP2005263614A (ja) モルタル組成物、モルタル、及びそれを用いたモルタル硬化体
CN105658599A (zh) 包含硫铝酸钙水泥和镁化合物的结合料
KR20090098181A (ko) 고강도 규석 모르타르 조성물 및 그 제조방법
KR101099074B1 (ko) 양생시간 조절이 가능한 저발열 특수시멘트를 활용한 라텍스혼합개질 콘크리트 조성물
JP2020055696A (ja) ジオポリマー組成物、並びにそれを用いたモルタル及びコンクリート
KR100814147B1 (ko) 흙포장재 및 이를 이용한 포장공법
JP7128557B1 (ja) 製鋼スラグ脱硫副産物と建設残土を利用した制御型低強度材料及びその製造方法
CN103880308A (zh) 一种石粉材料固化剂及其制备方法
KR101456364B1 (ko) 고로슬래그와 유동층상 보일러의 비산재를 이용한 친환경 무시멘트 황토 콘크리트용 결합재 조성물 및 그 제조방법
KR101416005B1 (ko) 비소성 무기결합제를 활용한 친환경블록 및 그 제조방법
Al-Shathr et al. Optimization of geopolymer concrete based on local Iraqi metakaolin
KR20150129350A (ko) 친환경 무시멘트 결합재 조성물
KR101143434B1 (ko) 균열저감재 조성물 및 이를 포함하는 모르타르 조성물과 콘크리트 조성물
JP2008247642A (ja) 無機複合硬化物およびその製造方法
KR102535232B1 (ko) 고강도 결합재 조성물 및 이를 구비하는 증기양생 콘크리트 조성물
JP6580313B2 (ja) ジオポリマー用添加剤及びジオポリマー硬化体
KR20160121120A (ko) 저탄소 시멘트 대체용 결합재 조성물, 이를 포함하는 모르타르 및 콘크리트
KR101941677B1 (ko) 보수 및 보강용 내화 접착제 조성물

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application