KR20160057805A - High Strength Concrete Binder Composition for Steam Curing - Google Patents
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Abstract
Description
건자재산업 분야의 콘크리트 2차 제품에서 구성 성분 요소들의 결합을 이루도록 사용되는 시멘트와 같은 결합재에 관한 것으로서, 결합재의 조성을 변경하여 양생 차수를 낮춤으로써 화석연료 사용을 줄여서 경제성을 향상시키면서 화석연료 사용에 따른 CO2 배출의 문제점을 해결하면서, 아울러 성능과 경제성 측면에서도 만족할 수 있는 효과를 제공하는 증기양생용 고강도 콘크리트 결합재 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a binder such as cement which is used to combine component elements in a concrete product secondary product in the building material industry. It is possible to improve the economical efficiency by reducing the curing degree by changing the composition of the binder, The present invention relates to a high strength concrete binder composition for steam curing which is capable of solving the problems of CO 2 emission and also satisfying performance and economy.
건설 재료와 건자재 산업에서 발생하는 이산화탄소는 약 6,700만톤으로 건설 분야 전체에서 발생하는 이산화탄소의 약 30%를 점유하고 있다. 건설재료 중 이산화탄소 배출이 가장 높은 비율을 시멘트 및 강재의 생산 공정이며, 이에 시멘트 및 강재 생산 산업 분야에서는 이산화탄소 저감의 중요성이 인식하고 이산화탄소 저감을 위한 노력을 기울이고 있으나, 그 기술과 사용재료의 한계로 인하여 제한적이다. 따라서 건자재산업에서 보다 폭넓은 이산화탄소 저감을 위해 다양한 방안이 제시 되어져야 한다.The amount of carbon dioxide generated in the construction materials and construction materials industry is about 67 million tons, which accounts for about 30% of the total construction sector carbon dioxide. In the cement and steel production industry, the importance of carbon dioxide reduction is acknowledged and efforts are made to reduce carbon dioxide. However, due to the limitations of technology and materials used . Therefore, a variety of measures should be proposed for a wider range of carbon dioxide reduction in the building materials industry.
일반적으로 건자재산업에서 발생하는 이산화탄소는 콘크리트 제품 성형 후 목표성능 획득, 빠른 조기 강도 발현, 생산성 향상, 용이한 작업성 획득 등의 목적으로 상온양생 후 실시되는 2차 상압 증기양생 및 3차 오토 클레이브 양생을 통하여 특히 많이 발생하게 되는데, 이들 고온 양생 과정에서 고온 상태의 유지를 위하여 사용되는 화석 연료의 연소와 더불어서 이산화탄소가 많이 발생하게 된다.Generally, the carbon dioxide generated from the building materials industry is used for the purpose of acquiring the target performance after the molding of the concrete product, expressing the early strength at a high speed, improving the productivity, easily obtaining the workability, and the second atmospheric steam curing and the third autoclave curing . In the high-temperature curing process, a large amount of carbon dioxide is generated in addition to the combustion of fossil fuels used for maintenance at a high temperature.
이와 같이 2가지의 고온 양생방법은 모두 승온, 등온, 감온의 양생 사이클 조건에 따라서 제품의 성능이 떨어지는 문제점과, 화석 연료의 사용에 수반되는 고유가에 따른 경제성 저하 및 CO2 배출 규제에 대한 취약점 등의 문제점을 가지고 있기에, 이에 대한 해결 방안으로서 최근에는 시멘트에 혼합재로서 실리카 흄(Silica fume), 메타 카올린(Meta kaolin), CAS계 클링커, 및 석고계 등을 혼합하여 고강도 콘크리트나 고강도 콘크리트 파일을 제조하기도 하고 있으나, 이러한 혼합재는 매우 고가이어서 제조업계나 건축, 토목 업계 등에 부담을 가중시키는 요인으로 작용하며, 특히 성형체 성형과 상온 양생 공정 이후에 조기 강도 발현을 위하여 일반적으로 증기양생 공정 등을 추가적으로 수행하는 콘크리트 2차 제품에서는 증기양생시 급격한 에트린자이트 생성을 유발시킴으로써 이로 인한 내부 매트릭스 붕괴로 인하여 강도가 저하되는 문제점까지 발생하기에 그 적용이 어려운 실정이다.Thus, two kinds of high-temperature curing method is both elevated temperature, isothermal, curing poor product performance problems in accordance with the cycle condition of the temperature sensing and the vulnerability of the economic efficiency decreases, and CO 2 emission regulation of the high oil prices associated with the use of fossil fuels such as Recently, as a solution to this problem, silica fiber (meta kaolin), CAS clinker, and gypsum system were mixed with cement as a mixed material to manufacture high strength concrete or high strength concrete pile However, such a mixed material is very expensive, which causes a burden on the manufacturing industry, the construction industry, and the civil engineering industry. In particular, in order to express the early strength after the molding process and the room temperature curing process, a steam curing process is additionally performed In the concrete secondary product, when the steam curing is carried out, Due to collapse into the matrix by applying the resulting induced a situation is difficult to occur to the problem that the strength is lowered.
따라서, 콘크리트 2차 제품의 제품 성형 후에 종래와 같이 3차 오토 클레이브 양생 공정을 수행하지 않고서도 2차 증기 양생 공정만으로도 압축강도 및 휨강도 등의 목표 성능의 확보, 빠른 조기 강도 발현, 생산성 향상, 및 용이한 작업성 등의 원하는 목표를 달성할 수 있으며, 아울러 재료의 가격 측면 등에서도 경제적인 결합재의 개발이 요구되고 있다.Therefore, without performing the third autoclave curing process after the product molding of the concrete secondary product, it is possible to secure the target performance such as the compressive strength and the bending strength by the secondary steam curing process, It is required to develop economical binders that can achieve desired targets such as ease of workability and also in terms of price of materials.
콘크리트 2차 제품을 제조하는데 사용되는 증기양생용 고강도 콘크리트 결합재 조성물로서 오토 클레이브 양생이 없이도 요구되는 강도를 발현할 수 있으며, 그리고 증기양생시에도 급격한 에트린자이트(ettringite) 생성을 유발시키는 소재의 사용을 최소화시킬 수 있는 증기양생용 고강도 콘크리트 결합재 조성물을 제공하는 것이 본 발명의 기술적 과제가 된다.The present invention relates to a high strength concrete binder composition for steam curing used in the production of concrete secondary products, which can exhibit the strength required without autoclave curing and which can induce rapid ettringite formation even during steam curing It is a technical object of the present invention to provide a high strength concrete binder composition for steam curing which can minimize the use.
본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 콘크리트 2차 제품을 제조하는데 사용되는 증기양생용 고강도 콘크리트 결합재 조성물로서, 오토 클레이브 양생이 없이도 요구되는 강도를 발현할 수 있도록 기초 조성물을 결합하는 결합재로 사용되는 시멘트를 대체할 수 있는 대체 결합재로서 경제성과 성능을 만족할 수 있는 고로슬래그 분말, 환원슬래그 분말, 카올린계중 저가인 하소카올린, 칼슘설퍼알루미네이트(CSA), 석회망초, 및 귀불화염의 혼합물을 대체 사용하는 것을 특징으로 하는 증기양생용 고강도 콘크리트 결합재 조성물을 제공한다.The present invention is a high strength concrete binder composition for steam curing which is used for producing concrete secondary products as means for solving the above technical problems, As a substitute for cement used as a binder, blast furnace slag powder, reduced slag powder, kaolin-based calcined kaolin, calcium sulfoaluminate (CSA), calcined gypsum, The present invention provides a high strength concrete binder composition for steam curing.
여기에서, 상기 증기양생용 고강도 콘크리트 결합재 조성물로서, 45~50 중량부의 고로 슬래그 분말과, 3~8 중량부의 환원 슬래그 분말과, 25~27 중량부의 하소카올린과, 12~17 중량부의 칼슘설퍼알루미네이트(CSA)와, 6.5~8.0 중량부의 석회망초(Glauberite)와, 그리고 0.05~2.0 중량부의 규불화염(K2SiF6)을 포함하여 이루어지는 결합재 혼합물이 사용되는 것이 바람직하다.The high strength concrete binder composition for steam curing is characterized by comprising 45 to 50 parts by weight of blast furnace slag powder, 3 to 8 parts by weight of reduced slag powder, 25 to 27 parts by weight of calcined kaolin, 12 to 17 parts by weight of calcium sulfur aluminum (CSA), 6.5 to 8.0 parts by weight of glauberite and 0.05 to 2.0 parts by weight of a silane coupling agent (K 2 SiF 6 ) is preferably used.
본 발명에 따른 증기양생용 고강도 콘크리트 결합재 조성물에 의하면 콘크리트 2차 제품을 제조하는데 결합재로 사용되는 시멘트를 대체하여 재활용 제품인 슬래그를 사용함으로써 CO2 배출량이 큰 시멘트의 사용량 저감에 기여하는 효과를 제공하며, 그리고 기존의 콘크리트 2차 제품을 제조하는데 사용되는 제조 방법의 3단계 양생 공정과는 달리 3차 오토 클레이브 양생 공정을 수행하지 않고서도 고강도의 콘크리트 2차 제품을 제조할 수 있도록 함으로써 CO2 배출을 최소화할 수 있는 친환경적인 제조 방법을 제공하는 효과를 가진다.According to the high strength concrete binder composition for steam curing according to the present invention, slag, which is a recycled product, is used in place of cement used as a binder in the production of concrete secondary products, thereby contributing to the reduction in the amount of cement having a large CO 2 emission amount , and the CO 2 emissions by allowing an existing concrete secondary production method concrete product also of high strength without performing a three step curing process and, unlike the third autoclave curing process used to manufacture the product can be produced It is possible to provide an eco-friendly manufacturing method which can be minimized.
또한 본 발명에 따른 증기양생용 고강도 콘크리트 결합재 조성물에 의해 제조된 콘크리트 2차 제품에 따르면, 양생 후 내부 매트릭스 붕괴의 문제점을 최소화하면서 요구되는 성능을 경제적으로 만족시킬 수 있도록 하는 효과가 제공되며, 아울러 제철소 고로에서 폐부산물로 발생하는 고로슬래그와 환원슬래그를 콘크리트 2차 제품 생산에 재활용함으로써 환경보호 측면에서도 매우 유용한 효과를 제공한다.Further, according to the concrete secondary product manufactured by the high strength concrete binder composition for steam curing according to the present invention, it is possible to economically satisfy the required performance while minimizing the problems of internal matrix collapse after curing, By recycling the blast furnace slag and the reducing slag, which are generated as waste by-products in the blast furnace of the steel mill, to the production of second concrete products, it is very useful in terms of environmental protection.
도 1은 본 발명에 따른 증기양생용 고강도 콘크리트 결합재 조성물을 이용하여 배합·성형된 콘크리트 2차 제품 성형체를 양생하는 과정의 일 실시예를 도시한 그래프이다.FIG. 1 is a graph showing one embodiment of a process of curing a molded and molded concrete secondary product using a high strength concrete binder composition for steam curing according to the present invention.
이하에서는, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세하게 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, configurations and operations of embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 증기양생용 고강도 콘크리트 결합재 조성물은,According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a high strength concrete binder composition for steam curing,
오토 클레이브 양생이 없이 상온양생과 증기양생 과정만으로 콘크리트 2차 제품에 요구되는 강도를 발현할 수 있도록, 콘크리트 2차 제품을 구성하는 기초 조성물을 결합하는 결합재로 사용되는 시멘트를 대체할 수 있는 대체 결합재로서 45~50 중량부의 고로 슬래그 분말과, 3~8 중량부의 환원 슬래그 분말과, 25~27 중량부의 하소카올린과, 12~17 중량부의 칼슘설퍼알루미네이트(CSA)와, 6.5~8.0 중량부의 석회망초(Glauberite)와, 그리고 0.05~2.0 중량부의 규불화염(K2SiF6)을 포함하여 이루어지는 결합재 혼합물이 사용되는 것이 바람직하다.Alternative binders which can replace cement used as a binder which binds the basic composition constituting the concrete secondary product so that the strength required for the concrete secondary product can be manifested only at the room temperature curing and steam curing process without the autoclave curing , 45 to 50 parts by weight of blast furnace slag powder, 3 to 8 parts by weight of reduced slag powder, 25 to 27 parts by weight of calcined kaolin, 12 to 17 parts by weight of calcium sulfoaluminate (CSA), 6.5 to 8.0 parts by weight of lime It is preferable to use a binder mixture comprising glauberite and 0.05 to 2.0 parts by weight of a silicate salt (K 2 SiF 6 ).
한편, 상기 제2 결합재로 사용된 각각의 성분의 조성비를 표로서 정리하면 다음의 표 1과 같으며, 표 1에 나타낸 분말도(단위: ㎠/g) 등의 특성을 가진 것을 사용하는 것이 바람직하다. Meanwhile, the composition ratios of the respective components used as the second binder are summarized in the following Table 1, and it is preferable to use those having the properties such as the powder degree (unit: cm 2 / g) shown in Table 1 Do.
슬래그blast furnace
Slag
슬래그restoration
Slag
카올린calcination
kaoline
Na2SO4
(석회망초)CaSO 4
Na 2 SO 4
(Limestone)
(규불화염)K 2 SiF 6
(Silane flame)
(㎠/g)Powder figure
(Cm < 2 > / g)
(중량부)Furtherance
(Parts by weight)
여기에서, 상기 고로 슬래그는 선철 공정 중 부산물로 생성되는 3종 슬래그로서 비표면적(Blaine; 분말도)이 7,400㎠/g이 되는 것이 사용되는 것이 바람직하고, 상기 칼슘설퍼알루미네이트(CSA)는 비표면적(Blaine; 분말도)이 4,500㎠/g이 되며 Al2O3가 36.5 wt% 함량된 것이 사용되는 것이 바람직하다.Here, the blast furnace slag is preferably a three-kind slag produced as a by-product in the iron-making process and having a specific surface area (Blaine) of 7,400 cm2 / g, and the calcium sulfur aluminate (CSA) It is preferable that the surface area (Blaine) is 4,500 cm 2 / g and the content of Al 2 O 3 is 36.5 wt%.
그리고, 상기 환원 슬래그는 제강공정의 산화 과정에서 강제적으로 혼입한 과잉의 산소제거와 탈황을 위한 환원 공정에서 발생되는 슬래그를 아토마이징을 이용하여 급냉 처리한 것으로서 비표면적(Blaine; 분말도)이 5,000㎠/g이 되도록 분쇄한 것이 사용되는 것이 바람직한데 높은 수화열(수화 증진에 기여)과 급결(초기 강도 증진)의 특성을 가지고 있으며, 이것이 포함되는 양이 3 중량부 미만으로 적은 양이 되면 수화 반응의 증진율이 미흡하고, 포함되는 양이 많으면 빠른 응결 특성을 나타내지만 8 중량부를 초과하는 과도한 양이 사용되면 급격한 반응에 의한 열팽창에 의한 균열 생성, 온도차에 의한 건조 수축, 과도하게 생성된 에트린자이트에 의해 강도 저하의 문제점이 발생할 수 있기에 3 내지 8 중량부의 조성, 바람직하기로는 5 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.The reducing slag is a quench-treated slag generated in the reduction process for removing excess oxygen and desulfurization forcedly mixed in the oxidation process of the steelmaking process, and has a specific surface area (powdery degree) of 5,000 (Contributing to hydration enhancement) and quickening (initial strength enhancement), and when the amount of the hydration is less than 3 parts by weight, the hydration reaction But if it is used in an excess amount exceeding 8 parts by weight, cracking due to thermal expansion due to abrupt reaction, drying shrinkage due to temperature difference, It is preferable that the composition contains 3 to 8 parts by weight, preferably 5 parts by weight .
또한, 상기 석회망초와 규불화염은 슬래그와 하소카올린의 포졸란 반응에 기여하는 것으로서, 이들 2가지 재료는 시멘트 매트릭스 내에서 가수분해에 의한 가용성 실리카로 전이되어 시멘트 수화반응에 의해 생성된 수산화칼슘과 반응하는 포졸란 반응을 촉진하여 균열 억제, 수화열 상승억제, 공결융해저항성 등의 내구성 향상에 기여하게 된다.In addition, the lime gypsum and the gypsum flame contribute to the pozzolanic reaction of slag and calcined kaolin, and these two materials are converted into soluble silica by hydrolysis in the cement matrix and react with the calcium hydroxide produced by the cement hydration reaction Promoting the pozzolanic reaction, contributing to the enhancement of durability such as crack suppression, suppression of hydration heat rise, cohesion and fusion resistance, and the like.
이상에 설명된 증기양생용 고강도 콘크리트 결합재 조성물과 함께 콘크리트 2차 제품을 구성하는 나머지 기초 조성물을 배합(습비빔)하고, 성형하여 콘크리트 2차 제품 성형체를 제조한 다음에, 첨부 도면 도 1에 도시된 바와 같이 2~4 시간 동안 상온 20℃에서의 전치양생을 실시하고, 상온 전치양생 실시 후 증기양생을 실시하여 콘크리트 2차 제품을 완성하게 되는데, 그 구체적인 증기양생 방법은 다음과 같다.[0050] The above-described high-strength concrete binder composition for steam curing is mixed with the remaining basic composition of the concrete secondary product (wet beam) and molded to produce a concrete secondary product molded article. The curing is carried out for 2 to 4 hours at a room temperature of 20 ° C, and the curing is performed after the curing at room temperature, thereby completing the concrete secondary product. The concrete method of curing the concrete is as follows.
즉, 증기양생 챔버 내에 콘크리트 2차 제품을 적재한 후에 온도 80℃, 내부 습도 80% 이상으로 총 6시간 정도의 양생을 실시한다. 총 6시간의 양생시간은 승온 2시간, 유지 3시간, 및 감온 1시간의 순서로 진행되며, 감온은 자연냉각 방식을 채택할 수 있다.That is, after the concrete secondary product is loaded in the steam curing chamber, the curing is performed at a temperature of 80 ° C and an internal humidity of 80% or more for a total of about 6 hours. The curing time of the total 6 hours is 2 hours in the temperature rise, 3 hours in the retention time, and 1 hour in the temperature rise. Natural cooling method can be adopted for the temperature decrease.
이와 같은 본 발명에 따르게 되면 종래 기술에 따른 콘크리트 2차 제품의 제조 방법과 달리 상술한 증기양생 공정 이후에 별도로 고온 고압 환경하에서 진행되는 오토 클레이브 양생 공정을 진행하지 않게 되며, 이와 같이 오토 클레이브 양생 공정 없이도 요구되는 압축 강도 및 휨 강도 등의 강도 특성을 보다 낮은 밀도로써 충분히 만족하게 되며, 아울러 보다 낮은 함수율을 나타내게 되어서 콘크리트 2차 제품의 물리적 성능과 내구성 측면에서 보다 유리한 효과를 제공하며, 또한 보다 낮은 흡수율을 나타내게 되어서 외장재 사용시에 안정성과 미관 측면에서도 유리한 효과를 제공하게 된다.According to the present invention, the autoclave curing process, which is performed under the high temperature and high pressure environment separately after the steam curing process described above, is not performed, unlike the conventional method of manufacturing the concrete secondary product. It is possible to satisfactorily satisfy the required compressive strength and strength characteristics such as flexural strength with a lower density and to exhibit a lower water content and thus to provide a more advantageous effect in terms of physical performance and durability of the concrete secondary product, It is possible to provide an advantageous effect in terms of stability and aesthetics in the case of using an exterior material.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of the right.
Claims (2)
오토 클레이브 양생이 없이 상온양생과 증기양생 과정만으로 콘크리트 2차 제품에 요구되는 강도를 발현할 수 있도록,
45~50 중량부의 고로 슬래그 분말과, 3~8 중량부의 환원 슬래그 분말과, 25~27 중량부의 하소카올린과, 12~17 중량부의 칼슘설퍼알루미네이트(CSA)와, 6.5~8.0 중량부의 석회망초와, 그리고 0.05~2.0 중량부의 규불화염(K2SiF6)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 증기양생용 고강도 콘크리트 결합재 조성물.A high strength concrete binder composition for steam curing, which is used as a binder for bonding constituent elements in a concrete secondary product,
In order to manifest the strength required for concrete secondary products only at room temperature curing and steam curing without autoclave curing,
45 to 50 parts by weight of blast furnace slag powder, 3 to 8 parts by weight of reduced slag powder, 25 to 27 parts by weight of calcined kaolin, 12 to 17 parts by weight of calcium sulfoaluminate (CSA), 6.5 to 8.0 parts by weight of calcined gypsum And 0.05 to 2.0 parts by weight of a silyl fluoride salt (K 2 SiF 6 ), based on the total weight of the composition.
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Legal Events
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