KR20170007302A - 표면처리제를 포함하는 비정질 칼슘 알루미네이트 계 초고속 응결 시멘트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 비정질 칼슘 알루미네이트 총중량에 대하여, 중량비로 (a) 칼슘 옥사이드 CaO 35 내지 55% (C), (b) 19 내지 55% 알루미나 Al2O3(A)를 포함하며 C/A 몰비(molar ratio)는 1.5 이상이고 바람직하게는 1.7 이상인 적어도 비정질 칼슘 알루미네이트를 포함하는 초고속 응결 시멘트 조성물에 있어서, 상기 비정질 칼슘 알루미네이트는 적어도 두개의 친수성 작용기(functions) 및 하나의 소수성 체인을 갖는 유기화합물을 포함하는 표면처리제로 코팅되는 것을 특징으로 하는 초고속 응결 시멘트 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 또한 상기 시멘트 조성물을 제조하는 방법 및 상기 시멘트 조성물의 용도에 관한 것이다.

Description

표면처리제를 포함하는 비정질 칼슘 알루미네이트 계 초고속 응결 시멘트{ULTRA-FAST SETTING CEMENT BASED ON AMORPHOUS CALCIUM ALUMINATE COMPRISING A SURFACE TREATMENT}
본 발명은 모르타르 또는 콘크리트를 제조하는데 사용될 초고속 응결 시멘트의 분야에 관한 것이다.
특히, 수명기간을 개선하기 위하여 표면처리제가 제공된 비정질 칼슘 알루미네이트계 초고속 응결시멘트 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 포트랜드 시멘트들의 응결을 가속하기 위하여 또는 에트링가이트 형성을 최적화하기 위하여 상술한 시멘트 조성물의 용도에 관한 것이다.
포트랜드 시멘트계 및/또는 칼슘 알루미네이트 시멘트계 모르타르 또는 콘크리트 조성물의 응결의 가속이 예상되는 경우가 많이 있다. 거리 또는 도로 포장물, 보도물과 같은 토목 공사물의 건설 또는 보수가 특히 여기에 해당된다. 전기 케이블망, 가스 및 물 배분을 위한 파이프 망의 보전 및 건설이 또한 해당될 것이다. 기술적 시설의 보수 공사는 지하 공동들(cavities)을 파내는 것을 종종 필요로 하는데, 그런데 그것들이 이러한 시설의 사용자들에게 복잡하게 하는 것들(complications)의 원인이다. 그래서, 상기 시설이 공사의 마감 후에 가능한 신속하게 다시 사용될 수 있도록 이러한 공동들이 신속하게 충전되는 것이 필수적이다.
최근 수년 동안, 시멘트 계통의 조성물은 초 반응성 덕분에 (매우) 높은 초기 강도를 얻을 수 있는 비정질 칼슘 알루미네이트에 기반한 콘크리트 제제들(제제들)에 우호적으로 변해왔다.
문헌 CN 102 765 738은 예를 들면 비정질 칼슘 알루미네이트 조성물 및 그의 제조방법을 기재하고 있다. 비정질 칼슘 알루미네이트는 그의 응결시간을 개선하기 위하여 시멘트계 조성물을 위한 첨가제로서 또는 강 제조를 위한 첨가제로서 사용될 수 있다. 특히, 비정질 칼슘 알루미네이트는 그의 총중량에 대하여 중량%로 CaO 40 내지 60% (C), Al2O3 30 내지 60% (A), S 0.01 내지 1 %, SiO2 1 내지 10%, Fe2O3 0.05 내지 3%, CaF2 0.01 내지 5%, MgO 1 내지 10%, TiO2 0내지 3% 및 P 0.01 내지 1%를 포함한다.
비정질 시멘트의 초 반응성은 결국 상기 비정질 시멘트가 물과 접촉하게 될 때 이 시멘트 유형의 매우 빠른 분해속도 때문에 가능하게 된다. 그 모든 것에도 불구하고, 이러한 물과의 높은 친화성으로 인해, 특히 습기가 있는 상태에서 이 초 반응성 시멘트들 및 그것들을 함유하는 제제들(formulations)의 반응성을 유지하는 것이 어렵게 된다.
그러므로, 본 발명의 목적은 상술한 단점들을 적어도 부분적으로 없애는, 포트랜드 시멘트와 같은, 기타 무기 바인더들과 결합되거나 또는 결합되지 않은 비정질 칼슘 알루미네이트 또는 칼슘 설페이트(calcium sulfate)에 특히 기반한 신규한 초고속 응결 시멘트 조성물을 제공하는 것이다.
구체적으로는, 본 발명의 목적은 개선된 보존가능기간을 갖고 또한 이러한 시멘트 조성물로부터 얻어진 모르타르 또는 콘크리트의 물성들을 손상시키지 않는 신규한 초고속 응결 시멘트 조성물을 제공하는 것이다.
공지기술의 상술한 단점을 제거하기 위하여, 본 발명은 비정질 칼슘 알루미네이트 총중량에 대하여, 중량비로 (a) 칼슘 옥사이드 CaO 35 내지 55% (C), (b) 알루미나 Al2O3 19 내지 55% (A)를 포함하며 C/A 몰비(molar ratio)는 1.5 이상이고 바람직하게는 1.7 이상인 비정질 칼슘 알루미네이트를 적어도 포함하는 초고속 응결 시멘트 조성물에 있어서, 상기 비정질 칼슘 알루미네이트는 적어도 두개의 친수성 작용기(functions) 및 하나의 소수성 체인을 갖는 유기화합물을 포함하는 표면처리제, 특히 안티에이징 표면처리제로 코팅되는 것을 특징으로 한다.
여기서 사용된 "시멘트"는, 물과 함께 혼합될 때 페이스트를 형성하고, 반응에 의해 그리고 수화 공정에 의해 응결 및 경화되며, 일단 경화되면 물에서 조차도 저항성이 있고 안정성을 유지하는 수경 바인더, 즉 미세 파쇄 무기물을 의미할 것이다 (Standard NF EN 197-1).
이어지는 모든 명세서에서 달리 특정되지 않는다면, 본 발명에서 "X 내지 Y" 또는 "X와 Y 사이에 포함된"에서 폭이 있는 것으로 기재된 값들은 X와 Y 값들을 포함할 것이다.
여기서 사용된 "비정질 칼슘 알루미네이트"는 적어도 60%의 비정상(amorphous phase)의 비율을 포함하며 그러므로 40% 이하의 결정상의 결정화상 비율을 포함하는 것을 의미할 것이다. 본 발명의 명세서에서, 적어도 60%의 비정상의 비율은 적어도 65%, 적어도 70%, 적어도 75%, 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 97%, 적어도 98%, 적어도 99%을 의미할 것이다.d
결정상은 CaO.Al203, CaO.2Al203, 3CaO.Al203, 3CaO.3Al203+CaF2, 11CaO.7Al203.CaF2, 12CaO.7Al203 또는 3CaO.3Al203+CaSO4 또는 그것들의 결합 중의 하나일 수 있다. 바람직하게는 결정상은 CaO.Al203, 12CaO.7Al203또는 그것들의 결합의 하나일 수 있다.
본 발명은 또한 다음 단계들을 포함하는, 상술한 초고속 응결 시멘트 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다:
ⅰ) 원료 소스들을 용융하기 위한 로(furnace) 내로 적어도 칼슘 옥사이드와 알루미나를 장입하는 단계;
ⅱ) 사용된 방법 및 원료들에 따라서, 조성물의 용융을 가능케 하는 최소 온도에서, 전형적으로 약 1250℃, 최대 2300℃에서, 상기 원료들의 완전 용융을 이룰 수 있는 시간 주기 동안에, 전형적으로 10 분 내지 10 시간 동안에 용융로에서 베이킹(baking) 단계;
ⅲ) 로의 출구에서 바로 액상 칼슘 알루미네이트의 상기 클린커를 회수하는 단계;
ⅳ) 칼슘 알루미네이트계 클린커의 온도를 결정화 온도 보다 낮은 온도로 급냉하여 비정질 칼슘 알루미네이트를 얻기 위하여, 상기 액상 칼슘 알루미네이트계 클린커의 베이킹 후에 냉각하는 단계;
ⅴ) 칼슘 알루미네이트 시멘트를 얻기 위하여 상기 비정질 칼슘 알루미네이트계 클린커를 파쇄(grinding)하는 단계;
ⅵ) 안티에이징 표면처리제가 제공된 비정질 칼슘 알루미네이트계 시멘트를 얻기 위하여 유기화합물을 첨가하는 단계.
마지막으로, 본 발명은 또한 포트랜드 시멘트의 응결을 가속시키고 또한, 특히 비정질 칼슘 알루미네이트가 포트랜드 시멘트의 존재 상태에서 또는 존재하지 않은 상태에서 칼슘 설페이트와 결합되었을 때 에트링가이트를 형성하기 위하여 초고속 응결 시멘트 조성물을 사용하는 것에 관한 것이다.
개별적으로 고려되거나 또는 임의의 기술적으로 가능한 결합에 따른, 본 발명의 조성물 및 방법의 기타 비제한적이고 유리한 특징들이 아래에 기술될 것이다.
도1은 6개의 시멘트 조성물에 대한 시간(일수)의 함수로서의 중량 재증가 (weight regain) (%)를 나타내는 다이어그램이다: 3개는 본 발명에 따른 것(B1, B2 및 B3) 이고 3개는 공지기술에 따른 것(B1, B2 및 B3가 안티에이징 처리제를 부가적으로 포함한다는 것을 제외하고 각각 B1, B2 및 B3와 동일한 조성을 갖는 A1, A2 및 A3)이다.
도2는 도1에 도시된 시멘트 조성물들의 중량 재증가 변화를 도시하는, 즉 20℃/70% 상대습도에서 13일 저장한 후에 B1 대(對) A1, B2 대 A2 및 B3 대 A3의 비교를 도시하는 다이어그램이다.
도3은 시멘트 A1 과 시멘트 B1 초기 반응성 ("초기 순수 믹스(mix)) 및 시멘트 A1 또는 시멘트 B1 ("초기 제제됨[initial formulated])를 제각기 포함하는 두개의 모르타르 조성물들에 대한 초기 반응성을 도시하는 다이어그램이다.
도4는 에이징 시간(일수로 표시) 동안에 에이징 공정이 시멘트 조성물 A1 및 B1의 순수 믹스 반응성(분으로 표시)에 미치는 영향을 도시하는 다이어그램이다.
도5는 에이징 시간(일수로 표시) 동안에 에이징 공정이 시멘트 조성물 A1 및 B1의 제제(formulation)에서의 반응성(분으로 표시)에 미치는 영향을 도시하는 다이어그램이다.
비제한적 예들로서 주어진, 첨부도면들을 참고하여 이어지는 발명의 설명은 본 발명의 내용 및 본 발명이 구현될 수 있는 방법을 보다 잘 설명할 것이다.
본 출원인은 건축 전문가들의 요구들에 맞추어진, 즉 이러한 유형의 시멘트로부터 제조된 이러한 콘크리트 또는 모르타르의 케스팅을 용이하게 하면서 높은 기계적 성질들 및 양호한 저장 안정성을 구비한, 높은 반응성 비정질 칼슘 알루미네이트에 기반한 신규한 시멘트 조성물의 개발에 중점을 두었다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 비정질 칼슘 알루미네이트 총중량에 대하여, 중량으로 다음을 포함하는 적어도 비정질 칼슘 알루미네이트를 포함하는 초고속 응결 시멘트 조성물 (수경 바인더)에 관한 것이고;
(a) 칼슘 옥사이드 CaO 35 내지 55% (C),
(b) 알루미나 Al2O3 19 내지 55% (A), 그리고, C/A 몰비는 1.5 이상이고, 바람직하게는 1.7 이상이고, 보다 바람직하게는 2 이상이며 그리고 특히 1.5 내지 3의 범위에 있는 초고속 응결 시멘트 조성물에 있어서,
상기 비정질 칼슘 알루미네이트는 적어도 두개의 친수성 작용기(functions) 및 하나의 소수성 체인을 갖는 유기화합물을 포함하는 안티에이징 표면처리제로 코팅되는 것을 특징으로 한다.
본 출원인은 놀랍게도 적어도 두개의 친수성 작용기들과 하나의 소수성 체인을 갖는 유기화합물이, 얻어진 비정질 칼슘 알루미네이트계 시멘트의 반응성 또는 기계적 저항을 유지하면서 상기 시멘트의 수명을 개선할 수 있게 한다는 것을 발견하였다.
시멘트 조성 내에서의 이 유기화합물의 중량농도는 유리하게는 시멘트 조성물 중량에 대하여, 0.025 중량% 내지 5 중량%의 범위에 있고, 바람직하게는 0.05 중량% 내지 2.5 중량%의 범위에 있고, 보다 더 유리하게는 0.1 중량% 내지 1 중량%의 범위에 있다.
여기서 사용된 "친수성 성질(hydrophilic character)"이란 물-함유 매질과 양립성을 보장할 수 있게 하는 작용기들을 의미할 것이다. 또한, 이 친수성 작용기들은 유리하게는 수경 바인더 내에 존재하는 양이온들 또는 금속 원소들과 작용할 수 있다.
본 발명에서 적절하게 사용될 수 있는 작용기들은 특히 카복실산, 산 무수물, 산 할로겐화물 및 1차 아민 작용기들이다.
본 발명의 바람직한 작용기들은 산 작용기들 및 산 무수물 작용기들이다.
유기 생성물의 소수성 성질은 지방족, 방향족, 알킬방향족, 또는 아릴지방족 탄화수소 체인에 의해 제공된다. 지방족, 아릴지방족, 선형, 순환형, 분기 또는 치환 체인들이 본 발명에서 바람직하다. 그것들은 유리하게는 2 내지 13 탄소 원자를 포함한다.
본 발명의 방법의 하기 설명에서 나중에 기술되는 바와 같이, 실시예 1에서의 유기화합물은 분말로서의 상기 유기화합물의 그리고 (즉, 소성(burning) 후 급냉 단계(quenching step)를 거친) 비정질 칼슘 알루미네이트계 클린커의 공동-파쇄(co-grinding) 단계 동안에 본 발명에 따른 시멘트 조성물에 도입된다. 실시예 2에서 상기 유기화합물은 파쇄되기 전에, 상기 유기화합물의 용융 온도보다 높은 온도이고 또한 그의 분해 온도보다 낮은 온도에서 비정질 칼슘 알루미네이트계 시멘트와 함께 고온 혼합된다.
그러므로, 필름-형성 성질(film-forming character)을 갖는 유기화합물들이 바람직할 것이다.
그러나, 이 성질만 단지 요구되는 것이 바람직하다. 그래서 수경 바인더 그레인들 상에서 흡수될 수 있는, 필름을 형성하지만 흡윤성이 없는(non-wetting) 화합물도 본 발명에서 적합하다.
본 발명에서 적절하게 사용될 수 있는 유기 화합물로서 언급되는 것은 글루타르산, 숙신산, 아디프산, 옥탄디오산(octanedioic acid), 데칸디오산(decanedioic acid), 도데칸디오산(dodecanedioic acid), 브라실산과 같은 디카르복실산 등의 폴리카르복실산 및 그들의 무수물 및 산 할로겐화물, 올쏘프탈산, 테레프탈산 또는 이소프탈산과 같은 프탈산들 또는 그것들의 결합 중의 하나이다. 아디프산이 특히 바람직하다.
본 발명의 보호범위를 일탈하지 않고 산들을 혼합물로서 사용하는 것, 그리고 보다 구체적으로는 아디프산, 숙신산 및 글루타르 산의 결합을 사용하는 것도 예상할 수 있다. 이러한 혼합물은 공업 공정들에서의 아디프산 제조의 부산물이다.
이러한 유기화합물들은 비정질이 아닌(non-amorphous) 수경(결정질) 바인더에 관한 WO 03/010109에 기재된 유기화합물들에 특히 해당될 수 있다. 그러나, 잘 알려진 공지 방법에 의해, 본 발명에 따른 비정질 칼슘 알루미네이트들은 결정질 수경 바인더들의 표면 성질들과 아주 다른 표면 성질들을 가지며 특히 그것들은 본 발명의 시멘트 조성물이 안티 에이징 표면처리제들과 같은 이러한 유기화합물들로써 코팅될 수 있다는 점을 비자명하게 만드는 아주 높은 용해율을 가진다.
본 발명의 안티 에이징 유기화합물로 그렇게 코팅된 비정질 칼슘 알루미네이트들은 수분 재증가(moisture regain)에 덜 민감하여, 예를 들면 사일로, 가방, 용기와 같은 다양한 보관 옵션(conditioning options)에서의 보존가능 기간을 증가시킬 수 있다. 또한, 분말 유동성(powder flowability)은 용기들을 비울 때 증가된다. 마찬가지로, 본 발명에 따른 안티-에이징 유기화합물로 코팅된 칼슘 알루미네이트들을 함유하는 제제들의 보존가능기간도 연장된다. 여기서 사용된 "제제(formulation)"는 바인더상(binder phase)이 포트랜드 시멘트 및/또는 칼슘 설페이트를 포함하는 다른 바인더들과 결합된 비정질 칼슘 알루미네이트 또는 칼슘 알루미네이트를 포함하는 제제를 의미할 것이다.
특히, 비정질 칼슘 알루미네이트는, 그의 총중량에 대하여, (a) 칼슘 옥사이드 35 중량% 내지 55 중량%, 바람직하게는 42 중량% 내지 52 중량%, 보다 바람직하게는 47 중량% 내지 51 중량%을 포함한다.
칼슘 옥사이드 함량이 35 중량% 보다 적을 때는 본 발명에 따른 시멘트 조성물은 반응성이 덜하며, 반면에 칼슘 옥사이드 함량이 55 중량% 보다 많으면 본 발명에 따른 시멘트 조성물은 그 화합물을 용융로에서 특히 반사로에서 용융하는데 더 어렵게 된다.
전형적으로, 비정질 칼슘 알루미네이트는 그의 총중량에 대하여, (b) 알루미나 19 중량% 내지 55 중량%, 바람직하게는 25 중량% 내지 48 중량%, 보다 바람직하게는 34 중량% 내지 42 중량%을 포함한다.
알루미나 함량은 특히 칼슘 옥사이드 함량에 의존하며 또한 알루미나 함량은 C/A 몰비가 1.5 이상이며, 바람직하게는 1.7 이상이며 보다 바람직하게는 2 이상이며 그리고 특히 1.5 내지 3이 되도록, 되어야 한다.
전형적으로, 비정질 칼슘 알루미네이트는 기타 천이금속 산화물 또는 준금속 산화물(metalloid oxides)을 포함한다.
특히, 비정질 칼슘 알루미네이트는 비정질 칼슘 알루미네이트 중량에 대하여, 산화철 (Fe2O3) 3 중량% 내지 16 중량%, 바람직하게는 5 중량% 내지 10 중량%, 보다 바람직하게는 5 중량% 내지 8 중량%을 포함한다.
여기서 사용된 "산화철 Fe2O3 적어도 5 중량%"는 다음의 모든 중량%를 포함한다: 5 중량%, 5.5 중량%, 6 중량%, 6.5 중량%, 7 중량%, 7.5 중량%, 8 중량%, 8.5 중량%, 9 중량%, 9.5 중량%, 10 중량%, 10.5 중량%, 11 중량%, 11.5 중량%, 12 중량%, 12.5 중량%, 13 중량%, 13.5 중량%, 14 중량%, 14.5 중량%, 15 중량%, 15.5 중량%, 16 중량%.
그래서, 당업자에 의해 예상되는 것과 달리, 시멘트 조성물 내의 상당히 높은 산화철 함량도 비정질 칼슘 알루미네이트의 초 반응성을 손상시키지 않는다.
게다가, 출원인은 특정 산화철 Fe2O3 함량이 얻어진 시멘트의 기계적 저항을 유지하면서 비정질 칼슘 알루미네이트의 반응속도(reaction kinetics)를 조절할 수 있었다는 점을 놀랍게도 찾아냈다.
실제로, 본 발명에 따른 시멘트 조성물의 경우와 같이, 비정질 칼슘 알루미네이트들의 C/A 몰비가 높을 (＞1.5) 때 비정질 칼슘 알루미네이트들의 수화 반응이 초고속이다. 실질적으로는, 이러한 화합물들에 기반한 시멘트 조성물을 구현하는 것은 (약 10초의) 비정질 칼슘 알루미네이트들의 아주 빠른 응결 시간(set time) 때문에 복잡하거나 또는 불가능하기까지 하다는 것이 밝혀질 수 있다. 관행적으로 알려진 바와 같이, 응결을 지연시키기 위하여 붕산 또는 시트르산과 같은 응결 억제제를 첨가하는 것은 바람직한 것 이상이 된다. 그러나 이러한 첨가는 기계적 성질들의 개선에 악 영향을 미칠 수 있고 또한 모르타르에서의 또는 콘크리트에서의 강도 향상에 특히 해로울 수 있다. 그래서, 이러한 실시예에 따른 시멘트 조성물은 유리하게는 응결 조절제의 사용을 없애고 또한 우수한 초기 기계적 저항을 얻는 것을 가능케 한다.
게다가, 이 대안적 실시예에 따르면, 본 발명의 시멘트 조성물은 유리하게는 종래의 시멘트 조성물들, 특히 응결 촉진제 또는 응결 지연제를 갖는 비정질 칼슘 알루미네이트에 기반한 전통적인 시멘트 조성물들에 사용된 원료들보다 덜 비싼 원료들의 사용으로 인해서 제조비를 감소시키는 것을 가능케 한다. 실제로, 본 발명에 따르면, 응결 억제제를 첨가하거나 또는 알루미나 및 칼슘 옥사이드가 아주 풍부한 (즉, 거의 불순물들을 함유하지 않는) 원료들을 선정하는 것이 더 이상 필요하지 않다.
그래서, 이 대안적인 실시예에 의하면, 시멘트 조성물에 존재하는 칼슘 알루미네이트는 철이 풍부하다.
그래서, 당업자에 의해 예상될 수 있는 것과 달리, 시멘트 조성물 내의 상당히 높은 산화철 함량은 비정질 칼슘 알루미네이트의 초(ultra)- 반응성을 손상시키지 않지만, 아주 높은 신뢰성의 모르타르 조성물을 얻는 것을 가능케 하면서 그의 응결을 단지 조절하는 것을 가능케 한다.
게다가, 비정질 칼슘 알루미네이트는 비정질 칼슘 알루미네이트 총 중량에 대하여 실리카 SiO2 1 내지 10 중량%, 보다 바람직하게는 3 내지 6 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 비정질 칼슘 알루미네이트는 알루미네이트 칼슘 총중량에 대하여, 0 내지 5 중량%, 바람직하게는 0 내지 3 중량% 범위의 불순물들을 포함할 수 있다. 이 불순물들은 예를 들면 티타늄 옥사이드(TiO2) 또는 마그네시아(MgO)일 수 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 본 발명에 따른 시멘트 조성물에 존재하는 비정질 칼슘 알루미네이트는 15.10-6 이상의, 바람직하게는 20 mol.S- 1.m-2 이상의 물에서의 측정된 용해속도를 갖는다. 이 속도는 0.5 g.l-1에서 슬러리내의 칼슘 알루미네이트에 의해 5분 내에 물에 방출된 칼슘의 결정(determination)을 통해 측정된다. 칼슘 농도는 300 초(5분)으로 나누어지며 또한 BET 표면적(m2.g-1로 표시됨)과 물질 중량(1 리터당 0.5 g)의 곱에 의해 계산된 칼슘 알루미네이트 표면으로 나누어진다.
본 발명의 추가 특징에 의하면, 비정질 칼슘 알루미네이트는 2000 내지 7000 cm2/g 범위의, 바람직하게는 3000 내지 5000 cm2/g의 범위의 표준 NF EN 196-6에 따라 측정된 비표면적(Blaine)을 갖는다.
본 발명의 추가 특징에 의하면, 비정질 칼슘 알루미네이트는 2 내지 5 범위의, 바람직하게는 2.5 내지 3.5 범위의, 보다 바람직하게는 2.7 내지 3.1 g/cm3의 비중을 갖는다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 시멘트 조성물은 비정질 칼슘 알루미네이트이외에 칼슘 설페이트를 포함한다.
전형적으로 칼슘 페라이트는 천연 또는 인조의 무수 석고, 석고 또는 반수화물의 형태를 갖는다. 바람직하게는 칼슘 설페이트는 유형 I 또는 Ⅱ의 무수 석고의 형태를 갖는다.
유리하게는, 시멘트 조성물은 시멘트 조성물 총중량에 대하여, 앞서 정의된 바와 같은 비정질 칼슘 알루미네이트 30 내지 70 중량% 및 칼슘 설페이트 30 내지 70 중량%를 포함한다. 특히 본 발명에 따른 시멘트 조성물은 비정질 칼슘 알루미네이트 45 내지 55 중량%와 칼슘 설페이트 45 내지 55 중량%를 포함한다.
이 유형의 화합물들로 이루어진, 즉 앞서 정의된 바와 같은 비정질 칼슘 알루미네이트 및 칼슘 설페이트로 이루어진 모르타르 또는 콘크리트는 종래 조성물과 비교하여 많은 장점을 가지며, 주 장점은 빠른 응결 시간, 강도의 신속한 성장 및 적절한 수축 보정이다. 이 장점들은 수화 공정 및 특히 칼슘 설페이트의 존재와 결부된다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 시멘트 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
특히, 상술한 바와 같은 개선된 에이징 거동을 갖는 초고속 응결 시멘트 조성물을 제조하는 방법은 다음 단계들을 포함한다.
ⅰ) 원료 소스들을 용융하기 위한 로(furnace) 내로 적어도 칼슘 옥사이드와 알루미나를 장입하는 단계;
ⅱ) 사용된 방법 및 원료들에 따라서, 조성물의 용융을 가능케 하는 최소 온도에서, 전형적으로 약 1250℃ 내지 최대 2300℃(예를 들면 약 1400℃)에서, 상기 원료들의 완전 용융을 이룰 수 있는 시간 주기 동안에, 전형적으로 10 분 내지 10 시간 동안에 용융로에서 베이킹(baking) 단계;
ⅲ) 상기 액상 칼슘 알루미네이트계 클린커를 로(furnace)로부터 바로 회수하는 단계;
ⅳ) 비정질 칼슘 알루미네이트를 얻을 수 있도록 상기 칼슘 알루미네이트계 클린커의 온도를 결정화 온도 아래의 온도로 급냉하기 위하여, 상기 액상 칼슘 알루미네이트계 클린커의 베이킹 후에 냉각하는 단계;
ⅴ) 칼슘 알루미네이트 시멘트를 얻기 위하여 상기 비정질 칼슘 알루미네이트계 클린커를 파쇄(grinding)하는 단계;
ⅵ) 안티에이징 표면처리제가 제공된 비정질 칼슘 알루미네이트계 시멘트를 얻기 위하여 유기화합물을 첨가하는 단계.
변형 실시예 1에 의하면, 표면 안티 에이징 처리제를 포함하는 칼슘 알루미네이트 시멘트를 얻기 위하여, 예를 들면 300 ㎛ 이하의 평균 입자크기를 갖는 분말로서 얻어진 유기화합물(위에 정의된 바와 같은)과 함께 상기 비정질 칼슘 알루미네이트계 클린커를 공동 파쇄함으로써, 단계 ⅵ)는 단계 ⅴ)와 동시에 수행될 수 있다.
또 하나의 변형 실시예에 의하면, 단계 ⅵ)은, 단계 ⅴ)에서 얻어진 칼슘 알루미네이트-함유 시멘트를 (앞서 정의된 바와 같은) 유기화합물과 상기 유기화합물의 용융 온도보다 높은 온도이고 그의 분해온도보다 낮은 온도에서 고온 혼합함으로써 수행될 수 있다. 이 온도들 또는 이 온도 범위들은 물론 유기화합물의 본질(nature)에 의존한다.
따라서, 본 발명의 실시예 1에서, 비정질 칼슘 알루미네이트 그레인들(grains)의 코팅은 저온에서, 예를 들면 실온에서 보다 일반적으로는 실온 범위 내에서 수행되며, 여기서 유기화합물은 고체 상태에 있다. 혼합물에 사용되는 유기화합물은 과립들(granules) 또는 분말로 얻어질 수 있으며, 그 입자들은 미세하거나 조대할 수 있다. 하나의 예로서, 유기화합물 입자들에 의한 바인더 그레인들의 코팅을 얻기 위하여, 예를 들어 300 ㎛ 이하의, 특히 100 ㎛ 이하의, 바람직하게는 50 ㎛ 이하의 평균크기를 갖는, 보다 바람직하게는 바인더 그레인 크기보다 실질적으로 작은 평균크기를 갖는 입자들을 포함하는 미세 분말로서 유기화합물을 첨가하는 것도 가능하다.
실시예 2에서, 온도는 상기 유기화합물의 용융 온도보다 높고 그의 분해온도 보다 낮게 설정된다. 하나의 예로서, 아디프산 또는 아디프산, 글루타르산 및 숙신산의 결합의 경우에는, 이 온도는 140℃ 내지 270℃의 범위에 있다.
본 발명의 방법에 의하면, 칼슘 소스(source)는 석회석, 석회 그리고 석회석과 석회, 유사 클린커 또는 강 제조 또는 전기야금으로부터 파생되는 기타 슬래그들을 사용하는 방법들에 의해 생기는 부산물들 또는 그것들의 결합 중 하나로부터 선택될 수 있으며, 반면에 알루미나 소스 또는 산화철 소스(source)는 보크사이트(보크사이트 일수화물 및/또는 보크사이트 3수화물, 커런덤 휠(corundum wheels), 촉매 기질, 내화벽돌, 수산화물, 야금 등급의 알루미나, 하소된 알루미나 및 용융 알루미나, 알루미늄 처리의 부산물 및 고 알루미나 함량의 등급외품(offgrades), 또는 그것들의 결합중 하나로부터 선택될 수 있다.
예를 들면, 보크사이트 3수화물은 알루미나 46 내지 50 중량%, 산화철 14 내지 20 중량% 및 실리카 7 내지 12 중량%를 포함할 수 있다. 그리고 그것은 알루미나와 산화철의 소스이다.
칼슘 옥사이드, 알루미늄 또는 철의 소스들인 이들 원료는 일반적으로 보크사이트 또는 석회암 블록와 같은 블록으로서 얻어진다.
전형적으로, 칼슘 옥사이드 및 알루미나 소스 총중량에 대하여, 칼슘 옥사이드 소스 30 내지 50 중량%, 바람직하게는 35 내지 45 중량% 보다 바람직하게는 40 중량%와 알루미나 소스 (보크사이트 블록) 50 내지 70 중량%, 바람직하게는 55 내지 65 중량%, 보다 바람직하게는 60 중량%가 로 내로 장입된다.
특히, 본 발명의 방법에 사용된 용융로는 일반적으로 반사로이다.
반사로는 예를 들면 L-단면, 즉 서로 연통하는(communicate) 수직부와 수평부를 가진다. 수직부는 수 미터의 높이에 이를 수 있다.
일반적으로, 석회석과 보크사이트 블록들이 수직부의 상부 부분에 위치된 구멍(aperture)을 통해 용융로 안으로 장입된다. 이 블록들은 수직부의 체적을 완전히 점하도록 로 안으로 장입되며, 그래서 그것들은 수평부와 수직부의 접합부분에서 블록들의 구배-형상 파일(slope-shaped pile)을 형성한다. 그 다음에 후자는 구배-형상 파일의 전방에서, 수평부에 위치된 화염(flame)에 의해 공격을 받는다. 이 화염은 약 1500℃ 보다 높은 온도 또는 2000℃ 보다 높은 온도로 뜨거워진다. 그래서 화염은 석회석과 보크사이트 블록들을 용융하도록 필요한 열량을 내어, 물질 액체조(material liquid bath)를 형성한다. 로의 원료 온도는 전형적으로 최대 1400∼1500℃까지 도달한다. 원료들이 일단 용융되면, 로의 수평부에 위치된 출탕구를 통해 배출된다.
공정 동안에, 연소가스들이 발생하고 상기 블록들과 비교하여 역류 경로(counter-current path)를 지난다. 그 다음에 연소가스들은 로의 수직부의 상부부분에 위치된 가스 스택(gas stack)을 거쳐 배출된다. 그래서 약 1500℃의 온도를 갖는 이 가스들은 구배-형상 파일 위에 있는 블록들 사이를 순환하고 열의 전달을 통해 블록들을 예열한다.
그래서, 원료 블록들은, 그것들이 화염과의 접촉부에 장입되는 순간부터 이미 건조공정을 겪으며, 그 다음에 로의 수직부로 상승하는 연소가스들에 의해 조절된 분해(dehydration) 및 탈-탄산화 과정(decarbonation)을 겪는다. 연소가스들에 의한 원료들의 예열은 보크사이트와 석회석 블록들의 다공성 스태킹(stacking)에 의해 가능케 되며, 여기서 충분히 큰 직경에 의해 가스들이 그것을 관통할 수 있게 된다.
그래서, 적어도 칼슘 옥사이드, 알루미나 및 산화철의 원료 소스들의 소성(firing)은 1250 내지 2300℃의, 바람직하게는 1300 내지 2000℃의, 그리고 전형적으로 1400 내지 1600℃의 온도에서, 바람직하는 5 내지 12 시간의, 특히 6 내지 10 시간의 시간주기 동안에, 이루어진다.
그래서 로의 출구에서, 칼슘 알루미네이트 클린커가 얻어진다. 이 클린커는 칼슘 알루미네이트계 클린커의 온도를 결정화 온도 아래의 온도로 내리고 비정질 칼슘 알루미네이트계 클린커를 얻기 위하여 소성 직후에 급냉(quenched)된다.
바람직하게는, 상기 냉각은 10 내지 25℃/초, 바람직하게는 15 내지 20℃/초의 구배로 수행될 수 있다.
하나의 예로서, 상기 급냉(quenching)은 500℃를 초과하지 않는, 바람직하게는 100℃를 초과하지 않는 공기의 온도로 1 분 이상의, 유리하게는 15 초 이상의 시간 주기 동안에 액상 클린커를 공기 급냉함으로써 이루어질 수 있다. 예를 들면, 수평의 공기 송풍(air blast)이 송풍할 로의 출구에 제공될 것이며 클린커의 냉각을 가속시키기 위하여 클린커를 분산시킬 것이다.
비정질 칼슘 알루미네이트계 클린커가 일단 냉각되면, 2000 내지 7000 cm2/g 및 바람직하게는 3000 내지 5000 cm2/g의 범위에 있는 비표면적(Blaine)을 갖는 비정질 칼슘 알루미네이트계 (수경 바인더) 시멘트를 얻기 위하여 파쇄될 수 있다.
바람직하게는, 상기 방법은 단계 ⅴ) 동안에 칼슘 설페이트가 칼슘 알루미네이트 클린커와 함께 공동-파쇄되는 단계 또는 유기화합물과의 혼합의 단계 전 또는 후에 칼슘 설페이트가 칼슘 알루미네이트-함유 시멘트와 결합되는 단계를 포함한다.
그래서, 변형 실시예에 의하면, 비정질 칼슘 설포-알루미네이트 시멘트(calcium sulfo-aluminate cement)를 형성하기 위하여 칼슘 알루미네이트 클린커는 칼슘 설페이트와 공동-파쇄될 수 있다.
또 하나의 변형 실시예에 의하면, 칼슘 설페이트는 단계 ⅴ)의 끝에서 앞서 파쇄된 비정질 칼슘 알루미네이트계 시멘트와 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 시멘트 조성물의 제조 방법이 칼슘 설페이트 첨가의 단계를 포함할 때는, 시멘트 조성물은 바람직하게는 시멘트 조성물 총중량에 대하여, 비정질 칼슘 알루미네이트 (앞서 정의된 바와 같은) 30 내지 70 중량% 및 칼슘 설페이트 30 내지 70 중량%를 포함하며 특히, 본 발명에 따른 시멘트 조성물은 비정질 칼슘 알루미네이트 45 내지 55 중량% 및 칼슘 설페이트 45 내지 55 중량%을 포함할 수 있다.
본 방법은 예를 들면 상술한 바와 같은, 산화철 Fe2O3이 풍부한 비정질 칼슘 알루미네이트들에 기반한 시멘트 조성물을 제조하는 것을 가능케 한다. 물론, 본 방법에 따라 제조된 시멘트 조성물은 본 발명에 따른 조성물과 동일한 특성들을 갖는다. 이 특성들은 이미 앞에서 언급되었기 때문에 이후에는 더 상세하게는 기술되지 않을 것이다.
본 발명의 시멘트 조성물은 모르타르, 콘크리트 또는 무기 바인더들에 기반한 기타 종래 조성물들을 제조하는데 사용될 수 있다. 유기화합물의 존재는 이들 모르타르- 또는 콘크리트-계 조성물들의 구현 조건들을 손상시키지 않고 또한 그것들의 기계적 성질 및 유동성도 손상시키지 않는다는 것을 충분히 이해해야 할 것이다. 오히려, 그것이 일부 적용예들에서는 구현 방법들 및 이들 조성물로 만들어진 제품들 및 작업물(works)의 기계적 성질들을 개선할 수 있다.
모르타르 조성물은 일반적으로 바로 사용할 수 있는 건조 분말의 형태를 가지며 또한 모르타르 조성물은 적어도 위에서 수경 바인더로서 기재된 바와 같은 시멘트 조성물 및 적어도 하나의 골재, 그리고 선택에 의한 하나의 첨가제 및/또는 공동 혼합물(common admixture)을 포함할 수 있다.
예를 들면, 건조 모르타르 또는 건조 콘크리트 조성물은 상기 모르타르 조성물 총중량에 대하여,
- 본 발명에 따른 시멘트 조성물, 및/또는 포트랜드 시멘트 및/또는 칼슘 설페이트와 같은 수경 바인더 15 내지 50 중량%, 바람직하게는 30 내지 40 중량%,
- 무기 충전제들 25 내지 80 중량%, 바람직하게는 50 내지 70 중량%,
- 유동화(fluidizing) 조성물 0 내지 2 중량%, 바람직하게는 0.05 내지 0.5 중량%,
- 기타 첨가제들(촉진제, 억제제, 소포제, 공기연행제(air-entraining agents), 콘크리트 가공성-개선제, 발수제) 0 내지 5중량%. 후자들은 당업자에게 공지되어 있다.
앞에서 언급된 바와 같이, 본 발명에 따른 시멘트 조성물은 수경 바인더(칼슘 설페이트 유·무의 칼슘 알루미네이트)의 응결을 조절할 수 있는 산화철이 풍부할 수 있기 때문에, 응결 지연제를 건조 모르타르 또는 콘크리트 조성물에 첨가하는 것이 반드시 필요한 것은 아니다.
그러나, 변형 실시예에 의하면, 모르타르 조성물 또는 콘크리트 조성물은 응결 촉진제, 응결 억제제, 고성능 감수제 또는 경화(hardening) 촉진제와 같은 응결 조절제들을 포함할 것이다. 이 첨가제들은 공지기술로부터 알려져 있고 그것들의 비율은 당업자에 의해 적절하게 구성될 수 있다.
잘 알려진 바와 같이, 모르타르는 시멘트와 모래/충전제들의 결합을 포함하며 반면에 콘크리트는 추가적으로 몇몇의 골재들을 포함할 수 있으며 각각은 당업자에게 알려진 비율들로 되어 있다.
본 발명의 목적은 또한 포트랜드 시멘트들의 응결을 가속시키기 위하여 위에 기재된 바와 같은 초고속 응결 시멘트 조성물의 사용을 제공하는 것이다.
일반 포트랜드 시멘트, 고속-응결 포트랜드 시멘트, 초고속 응결 포트랜드 시멘트, 화이트 포트랜드 시멘트 등과 같은 임의의 포트랜드 시멘트가 적절하게 사용될 수 있다.
이러한 사용을 위해 첨가될 본 발명에 따른 시멘트 조성물의 양은 바람직하게는 사용된 다른 성분들의 성질(nature) 및 예상 특성들에 따라서, 포트랜드 시멘트 중량의 2 중량%로부터 10 중량%로 변한다. 포트랜드의 성질, 우선 그의 C3A 함량, 그의 미세도(fineness), 첨가 유형 및 만약 있다면, 본 발명의 시멘트 조성물에서의 칼슘 설페이트의 성질 또는 포트랜드에 존재하는 칼슘 설페이트의 성질이 첨가될 양을 결정할 것이다.
본 발명의 시멘트 조성물은 화학구조(안티-에이징 표면처리제가 제공된 비정질 칼슘 알루미네이트, 선택에 의해 칼슘 설페이트와 결합되거나 또는 결합되지 않은 산화철이 풍부한 비정질 칼슘 알루미네이트) 때문에, 그리고 그의 비정질 및 미세 성질(fine character) 때문에 칼슘 알루미네이트에 강한 활성(activity)을 제공한다. 포트랜드 시멘트의 설페이트와의 결합율은 종래의 칼슘 알루미네이트들(결정화된)의 결합율 보다 더 크고 빠르다. 게다가, 칼슘 설페이트 무수석고의 존재는 포트랜드의 수화상(hydrated phases)을 보완하는 에트링가이트 형성을 통해 내성들(resistances)을 신속하게 얻는 것을 가능케 한다. 그래서, 본 발명에 따른 시멘트 조성물의 성능(efficiency)은 종래의 칼슘 알루미네이트의 성능 보다 더 좋고 동일한 신속성(fastness)에 요구되는 양들은 그렇게 많지 않다.
게다가, 본 발명의 목적은 초고속 응결 시멘트 조성물이 칼슘 설페이트를 포함할 때 에트링가이트를 형성하기 위하여 상술한 바와 같은 초고속 응결 시멘트 조성물의 사용을 제공하는 것이다.
하기 예들은 본 발명을 제한하지 않고 본 발명을 예시할 것이다. 하기 설명에 달리 특정하지 않는다면 퍼센트는 중량으로 표시된다.
실시예
A. 시멘트 조성물의 제조
본 발명에 따른 3 개의 시멘트 조성물들, 즉 B1, B2 및 B3와 3 개의 비교 조성물들, 즉 A1, A2 및 A3을 제조하였다. 비교 조성물들 A1, A2 및 A3은 어떠한 안티-에이징제도 포함하지 않은 비정질 칼슘 알루미네이트들을 기반으로 한 시멘트들이고 반면에 본 발명에 따른 3 개의 시멘트 조성물들, B1, B2 및 B3는 이러한 안티-에이징제를 포함한다.
모든 시멘트들은 1500℃의 온도에서 8 시간의 시간주기 동안에 반사 용융로에서 용융공정을 통해 얻어졌다. 상기 로의 출구에 있는 클린커들은 비정질 칼슘 알루미네이트계 클린커를 얻기 위하여 약 15 초 동안 20℃의 공기 흐름의 급냉(quenching)을 거쳤다. 그런 다음에 클린커들을 시험 조성물들에 따라서 3000 cm2/g의 블레인(Blaine) 표면적을 얻기 위하여 파쇄하였다.
상기 조성물들의 다양한 제제들이 아래 표1에 주어진다.
시멘트 조성물 예 CaO Al2O3 SiO2 Fe2O3 기타 블레인 미분도(Blaine fineness)(cm²/g) 표면 처리제(시멘트 조성물의 중량에 대한 중량%)
A1 49.6 42.8 3,7 1.5 2,4 3000 없음
A2 49.3 44.4 5,2 1,1 0 3000 없음
A3 47.5 36.5 4,4 7.2 4.4 3000 없음
B1 49.6 42.8 3,7 1.5 2,4 3000 0.1% 아디프산 및 0.2% 파라핀
B2 49.3 44.4 5,2 1,1 0 3000 0.1% 아디프산 및 0.2% 파라핀
B3 47.5 36.5 4,4 7,2 4,4 3000 0.1% 아디프산 및 0.2% 파라핀
B) 모르타르 조성물의 제조
2 개의 모르타르 조성물을 제조하는데 시멘트 조성물 A1 및 B1이 사용되었으며, 그 제제들이 다음 표 2에 주어진다.
양 (중량%)
화합물들 기능 A1 B1
A1 바인더 60 -
B1 바인더 - 60
NE14 규산질 충전제 40
콘팩(Conpac) 500 유동화제 0.2
시트르산 응결 억제제 0.05
물 14
C) 특성평가
중량의 재증가(weight regain)
시멘트 단독 (A1 또는 B1)에 대하여 시험 시멘트 25 그램으로 충전된 알루미늄 컵을 사용하여 중량 재증가 분석을 행한다. 이렇게 제조된 컵의 중량을 재고, 상기 컵을 온도 20℃ 및 70% 상대습도 하에 놓는다. 중량 재증가는 컵 중량 전개(evolution)을 표출시간(exhibition time)의 함수로서 모니터링하는 것으로 구성된다. 그 결과가 시멘트 중량에 대한 중량 재증가 %로서 표시된다.
초기 반응성, 반응성 전개(reactivity evolution) 및 에이징에 미치는 영향
모르타르 단독 또는 시멘트 단독이 탕 디프레서(tongue depressor)를 사용하여 30 초 동안 필요한 양의 물(시멘트 단독 시험에 대해서는 물 35 중량% 및 제제 시험들에 대해서는 물 14 중량% )과 수동으로 결합된다. 그 다음에 그렇게 제조된 믹스를 플라스틱 용기(직경 25 mm, 높이 100 mm)에 바로 부으며, 여기서 열전대 유형 K을 도입하고 기록계 테스토(Testo) (Testo 177)에 연결한다.
최대 온도에 도달하는데 필요한 시간에 해당하는 반응성 값들이 얻어졌다. 새로운 시멘트(시멘트 단독 또는 제제 그대로)와 노화된 시멘트(aged cement)에 대하여 반응성 측정이 행해진다. 이 경우에, 플라스틱 용기(vessel)에 5 mm-박막으로서 시험 시멘트가 퇴적되며, 그 다음에 이 시험 시멘트를 20℃ 및 50% 상대습도로 설정된 온도제어 챔버에 위치시킨다. 그렇게 준비된 시멘트들을 다양한 원하는 시간 주기 동안에 이러한 온도제어 조건들 하에 저장한다. 이 시간들에서 제제 분석들에 대하여, 이 시멘트들을 혼합기 터블라(Turbula) 를 사용하여 23℃ 및 50% 습도에 저장되었던 제제의 다른 성분들에 결합시킨다.
D) 결과
도1 및 도2에 예시된 바와 같이, 본 발명에 따른 시멘트들(B1 내지 B3)은 조성물들 A1 및 A2 각각과 비교하여, 20℃ 및 70% 상대습도에서의 13일 동안의 저장 후에, 중량의 재증가를 조성물 B1 및 B2에 대하여 70% 이상 만큼 또는 심지어 75% 이상 만큼 감소시키는 것을 가능케 한다.
그래서, 안티-에이징제가 제공된 본 발명에 따른 시멘트 조성물들은 공지기술에 따른 시멘트 조성물보다 훨씬 더 낮은 중량 재증가를 갖는다.
따라서, 본 발명의 시멘트 조성물들은 공지기술의 시멘트 조성물들에 비하여, 수분에 덜 민감하고 그러므로 개선된 보존가능 기간을 갖는다.
또한, 도3 내지 도5에서 관찰되는 바와 같이, 순수-칼슘 알루미네이트 또는 모르타르 제제 그대로의 반응성은 본 발명에 따른 안티-에이징제의 첨가에 의해 영향을 받지 않는다.
실제로 하기 결과들이 얻어지며 그 결과에 대하여 "초기"는 에이징 이전의 시멘트 반응성을 나타내며 "24h, 7d, 13d"는 24시간, 7일 및 13일 에이징 후에 측정된 반응성에 해당한다. 측정된 반응성 값들은 분으로 표시된다.
초기 24H 7D 13D
B1 0.25 0.42 0.75 0.87
A1 0.08 0.42 280.00 440.00
B1에 대한 A1의 초기 반응성 값은 크게 다르지 않다. 본 발명에 따른 안티-에이징 처리제로 코팅된 비정질 칼슘 알루미네이트의 시멘트를 포함하는 재료 B1은 13일의 에이징 후에서 조차도 그의 반응성의 뛰어난 보존성을 갖는다.
반대로, 공지기술에 따른 비정질 칼슘 알루미네이트 함유 시멘트의 반응성은 0.08 분에서 440 분으로 변하였다. 그러므로, 본 발명에 따른 비정질 칼슘 알루미네이트-함유 시멘트는 실제로 동일하게 함유한 제제들의 수명기간에 있어서 증가를 제공한다.
본 발명은 특정 실시예와 관련하여 기술되었지만, 본 발명은 그에 전혀 제한되지 않으며 기술된 수단의 모든 기술적 균등물 그리고 그것들의 결합들을 포함하며 제공된 이들 모든 것은 본 발명의 범위내에 속한다는 것을 충분히 인식할 것이다.

Claims (18)

  1. 비정질 칼슘 알루미네이트 총중량에 대하여, 중량비로 (a) 칼슘 옥사이드 CaO 35 내지 55% (C), (b) 19 내지 55% 알루미나 Al2O3(A)를 포함하며 C/A 몰비(molar ratio)는 1.5 이상이고 바람직하게는 1.7 이상인 적어도 비정질 칼슘 알루미네이트를 포함하는 초고속 응결 시멘트 조성물에 있어서, 상기 비정질 칼슘 알루미네이트는 적어도 두개의 친수성 작용기(functions) 및 하나의 소수성 체인을 갖는 유기화합물을 포함하는 표면처리제로 코팅되는 것을 특징으로 하는 초고속 응결 시멘트 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시멘트 조성물 내의 유기화합물의 중량농도는 시멘트 조성물 중량에 대하여 0.025 중량% 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.05 중량% 내지 2.5 중량%인, 초고속 응결 시멘트 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유기화합물은 적어도 두 개의 산, 산 염화물, 또는 무수산 작용기들을 포함하는 화합물인, 초고속 응결 시멘트 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기화합물은 하나의 지방족, 아릴지방족, 방향족 또는 알킬방향족 소수성 체인을 포함하는 화합물인 초고속 응결 시멘트 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 소수성 체인은 2 내지 13 탄소원자를 포함하는 초고속 응결 시멘트 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기물은 숙신산, 세바스산, 아디프산, 옥탄디오산(octanedioic acid), 데칸디오산(decanedioic acid), 도데칸디오산(dodecanedioic acid), 브라실산, 글루타르산 또는 그것들의 결합 중 하나를 포함하는 그룹에서 선택되는 초고속 응결 시멘트 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유기화합물은 아디프산, 글루타르산 및 숙신산의 결합인, 초고속 응결 시멘트 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비정질 칼슘 알루미네이트는 비정질 알루미네이트 칼슘 총중량에 대하여, 실리카 SiO2 1 내지 10 중량 및 (d) 산화철 Fe2O3 3 내지 16 중량%을 추가로 포함하는, 초고속 응결 시멘트 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비정질 칼슘 알루미네이트는 비정질 칼슘 알루미네이트 총중량에 대하여 알루미나 (b) 25 중량% 내지 48 중량%, 바람직하게는 34 중량% 내지 42 중량%을 포함하는, 초고속 응결 시멘트 조성물.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 비정질 칼슘 알루미네이트는 비정질 칼슘 알루미네이트 총중량에 대하여 산화철 (d) 5 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 5 중량% 내지 8 중량%을 포함하는, 초고속 응결 시멘트 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    비정질 칼슘 알루미네이트는 15.10- 6 mol.S- 1.m-2 이상의 물에서의 용해도를 갖는, 초고속 응결 시멘트 조성물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 초고속 응결 시멘트 조성물로서, 시멘트 조성물 총중량에 대하여, 칼슘 설페이트 30 중량% 내지 70 중량% 및 상기 비정질 칼슘 알루미네이트 30 중량% 내지 70 중량%을 포함하는, 초고속 응결 시멘트 조성물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 초고속 응결 시멘트 조성물을 제조하는 방법으로서 다음 단계들을 포함하는 방법.
    ⅰ) 원료 소스들을 용융하기 위한 로(furnace) 내로 적어도 칼슘 옥사이드와 알루미나를 장입하는 단계;
    ⅱ) 사용된 방법 및 원료들에 따라서, 조성물의 용융을 가능케 하는 최소 온도에서, 상기 원료들의 완전 용융을 이룰 수 있는 시간 주기 동안에, 용융로에서 베이킹하는 단계;
    ⅲ) 상기 액상 칼슘 알루미네이트계 클린커를 로(furnace)로부터 바로 회수하는 단계;
    ⅳ) 비정질 칼슘 알루미네이트를 얻을 수 있도록 상기 칼슘 알루미네이트계 클린커의 온도를 결정화 온도 아래의 온도로 급냉하기 위하여, 상기 액상 칼슘 알루미네이트계 클린커의 베이킹 후에 냉각하는 단계;
    ⅴ) 칼슘 알루미네이트 시멘트를 얻기 위하여 상기 비정질 칼슘 알루미네이트계 클린커를 파쇄하는 단계;
    ⅵ) 안티에이징 표면처리제가 제공된 비정질 칼슘 알루미네이트계 시멘트를 얻기 위하여 유기화합물을 첨가하는 단계.
  14. 제13항에 있어서,
    단계 ⅵ)가 상기 비정질 칼슘 알루미네이트계 클린커를, 분말로서 얻어진 유기화합물과 함께 공동 파쇄함으로써, 단계 ⅴ)와 동시에 수행되거나, 또는 단계 ⅵ)는, 단계 ⅴ)에서 얻어진 칼슘 알루미네이트-함유 시멘트를 유기화합물과 상기 유기화합물의 용융 온도보다 높은 온도이고 그의 분해온도 보다 낮은 온도에서 고온 혼합함으로써 수행되는, 초고속 응결 시멘트 조성물을 제조하는 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 칼슘 설페이트가 상기 클린커에 첨가되거나 또는 상기 비정질 칼슘 알루미네이트-함유 시멘트에 첨가되는 단계를 추가로 포함하는 초고속 응결 시멘트 조성물을 제조하는 방법.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용융로는 반사로인 초고속 응결 시멘트 조성물의 제조방법.
  17. 포크랜드 시멘트의 응결을 가속하기 위한 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 초고속 응결 시멘트 조성물의 용도.
  18. 에트링가이트의 형성을 위한 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 초고속 응결 시멘트 조성물의 용도.
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