KR20170105975A - 초고강도 원심성형 콘크리트용 혼합재료 조성물 및 이를 포함하는 초고강도 원심성형 콘크리트 - Google Patents

초고강도 원심성형 콘크리트용 혼합재료 조성물 및 이를 포함하는 초고강도 원심성형 콘크리트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 PHC 파일과 같이 원심성형에 의해 콘크리트 제품을 제작하는데 이용되는 원심성형 콘크리트의 압축강도를 종래보다 크게 증진시키면서도 기존의 원심성형 콘크리트 제품 제작공정을 유지할 수 있는 초고강도 원심성형 콘크리트용 혼합재료 조성물 및 이를 포함하는 초고강도 원심성형 콘크리트에 관한 것이다.
본 발명에서는 에트링자이트(Ettringite) 생성계열 조성성분과 토버모라이트(Tobermolite) 생성계열 조성성분의 혼합으로 이루어지진 원심성형 콘크리트용 혼합재료 조성물과, 이를 포함하는 콘크리트가 제공된다.

Description

초고강도 원심성형 콘크리트용 혼합재료 조성물 및 이를 포함하는 초고강도 원심성형 콘크리트{Admixture for High Strength Concrete, and Concrete Containing the Same}
본 발명은 콘크리트의 제조를 위하여 시멘트와 함께 사용되는 혼합재료 조성물 및 이를 포함하는 콘크리트에 관한 것으로서, 구체적으로는 PHC 파일과 같이 원심성형에 의해 콘크리트 제품을 제작하는데 이용되는 원심성형 콘크리트의 압축강도를 종래보다 크게 증진시키면서도 기존의 원심성형 콘크리트 제품 제작공정을 유지할 수 있는 초고강도 원심성형 콘크리트용 혼합재료 조성물 및 이를 포함하는 초고강도 원심성형 콘크리트에 관한 것이다.
원심성형에 의해 제작되는 콘크리트 제품("원심성형 콘크리트 제품")의 일예로는 "PHC 파일(Pre-tensioned Spun High Strength Concrete Pile)"이 있다. 이러한 PHC 파일은 주로 연약지반을 관통하여 경질지반에 정착 설치됨으로써, 파일의 선단지지력에 의해 상부의 구조물에 의한 하중을 지반에 전달하여 지지하는 역할을 수행한다.
종래에 사용되던 PHC 파일은 그 압축강도가 약 60~80MPa 정도이며, 최근에는 110MPa의 압축강도를 가지도록 하는 기술이 실용화되고 있다. PHC 파일의 강도가 향상되면 건설구조물의 기초공사에서 PHC 파일의 설치 수량을 절감할 수 있으며, PHC 파일의 설치 수량을 절감하게 되면 고가의 건설 중장비 사용이나 높은 정밀도를 가지는 말뚝 시공작업을 줄일 수 있게 되어 건설 공사비를 대폭 절감할 수 있게 된다.
또한 PHC 말뚝의 공사는 대부분 소음과 진동을 유발할 뿐만 아니라 설치 수량이 많을수록 공사기간이 증가되므로, PHC 파일의 압축강도 증가 및 그에 따른 PHC 파일의 설치 수량의 감소는 공기 절감 효과는 물론이고 소음, 진동의 저감 등 친환경적이고 매우 바람직한 효과를 가져올 수 있게 된다.
그러나 실용화되고 있는 종래 기술은 PHC 파일의 압축강도를 증진시키기 보다는 PHC 파일의 제조 원가절감을 목적으로 하고 있다. 대한민국 등록특허 제10-1110731호에는 콘크리트 파일의 생산에 사용될 수 있는 혼합제로서 비정질 유리분말을 이용한 것이 개시되어 있다. 이와 같이 종래 기술은 주로 PHC 파일의 생산을 위하여 산업 부산물을 활용하거나, 콘크리트의 양생조건을 완화하는 형태로 개발되어 있다. 특히, 110MPa 이상의 높은 압축강도를 가지는 PHC 파일을 제작할 수 있는 상용화된 종래 기술은 개발되어 있지 아니한 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-1110731호(2012. 02. 15. 공고).
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하고, 종래 기술의 개선 필요성에 부응하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 PHC 파일 같은 원심성형 콘크리트 제품을 제작하는데 유용하게 사용하되, 기존에 이용하던 원심성형 공정 및 양생 조건 등을 변화시키지 않아서 경제성을 유지하면서도 원심성형 콘크리트 제품의 압축강도를 종래보다 크게 향상시킬 수 있는 초고강도 원심성형 콘크리트용 혼합재료 조성물 및 이를 포함하는 초고강도 원심성형 콘크리트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 원심성형 콘크리트 제품을 제작하기 위하여 바인더 대체물로 이용되는 혼합재료 조성물로서, 에트링자이트(Ettringite) 생성계열 조성성분과 토버모라이트(Tobermolite) 생성계열 조성성분의 혼합으로 이루어지되; 에트링자이트 생성계열 조성성분의 중량을 100이라고 할 때 토버모라이트 생성계열 조성성분의 중량은 30 내지 80이 되는 비율로 에트링자이트 생성계열 조성성분과 토버모라이트 생성계열 조성성분이 혼합되어 있으며; 에트링자이트 생성계열 조성성분은 CSA, CSS 및 NS 중 어느 하나 이상으로 이루어지며; 토머모라이트 생성계열 조성성분은 MK, SF, FA, SP 및 RP 중 어느 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 원심성형 콘크리트용 혼합재료 조성물이 제공된다.
상기한 본 발명의 원심성형 콘크리트용 혼합재료 조성물에서, 에트링자이트 생성계열 조성성분에 해당하는 CSA는, 비중이 2.80 내지 2.90의 범위에 있으며 분말도는 4,400㎠/g 이상이고, 전체 CSA를 100중량%라고 할 때 SO3가 7중량% 이상으로 포함되어 있다는 특성을 가지고 있으며; 에트링자이트 생성계열 조성성분에 해당하는 CSS는, 비중이 2.7 이상이며 전체 CSS를 100중량%라고 할 때 SO3가 52중량% 이상 그리고 R2O가 24중량% 이상으로 포함되어 있다는 특성을 가지며; 에트링자이트 생성계열 조성성분에 해당하는 NS는 비중이 2.6 이상이며 전체 NS를 100중량%라고 할 때 SO3가 52중량% 이상 그리고 R2O가 40중량% 이상으로 포함되어 있다는 특성을 가질 수 있다.
더 나아가 본 발명에서 토버모라이트 생성계열 조성성분에 해당하는 MK는 비중이 2.5 이상이며 분말도는 8,000㎠/g 이상이고 전체 MK를 100중량%라고 할 때 SiO2가 48중량% 이상으로 포함되어 있다는 특성을 가지며; 토버모라이트 생성계열 조성성분에 해당하는 SF는 비중이 2.1 이상이며 분말도는 10,000㎠/g 이상이고 전체 SF를 100중량%라고 할 때 SiO2가 90중량% 이상 포함되어 있다는 특성을 가지고 있으며; 토버모라이트 생성계열 조성성분에 해당하는 FA는 비중이 2.1 이상이며 분말도는 3,000㎠/g 이상이고 전체 FA를 100중량%라고 할 때 SiO2가 51중량% 이상 포함되어 있다는 특성을 가지며; 토버모라이트 생성계열 조성성분에 해당하는 SP는 비중이 2.8 이상이며 전체 SP를 100중량%라고 할 때 SO2가 30중량% 이상 포함되어 있다는 특성을 가지고; 토버모라이트 생성계열 조성성분에 해당하는 RP는 비중이 2.5 내지 2.7의 범위에 있으며 분말도는 3,000㎠/g 이상이고 전체 RP를 100중량%라고 할 때 SiO2가 90중량% 이상 포함되어 있다는 특성을 가질 수 있다.
또한 본 발명에서는 원심성형에 의해 콘크리트 제품을 제작하기 위한 콘크리트로서, 상기한 본 발명의 혼합재료 조성물이 바인더로서 포함하되; 바인더의 전체 중량을 100중량%라고 하였을 때, 상기한 본 발명의 혼합재료 조성물이 20 내지 40중량%로 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 원심성형 콘크리트가 제공된다.
본 발명에 의하면, PHC 파일처럼 원심성형을 이용하여 콘크리트 제품을 제작하는데 유용하게 사용하되, 기존에 이용하던 원심성형 공정 및 양생 조건 등을 변화시키지 않아서 경제성을 유지하면서도 원심성형 콘크리트 제품의 압축강도를 종래보다 크게 향상시킬 수 있는, 콘크리트 제조용 혼합재료 조성물과 이를 포함하는 콘크리트를 제공할 수 있게 된다.
구체적으로 본 발명에 의하면, 토버모라이트 생성계열 조성성분과 에트링자이트 생성계열 조성성분으로 이루어진 혼화재료 조성물와 이를 포함하는 초고강도 원심성형 콘크리트가 제공되는 바, 이러한 본 발명에 의하면 상대적으로 저렴한 비용으로 매우 높은 압축강도를 발현하며, 따라서 PHC 파일 등과 같이 원심성형에 의해 제작되는 콘크리트 제품에 매우 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 성능검증 시험에 사용된 원심성형용 콘크리트의 실험 배합을 보여주는 배합표이다.
도 2는 원심 성형 조건을 보여주는 성형조건표이다.
도 3은 양생시의 조건을 보여주는 양생조건표이다.
도 4는 비교예1~4와, 본 발명에 따른 실시예1의 바인더(결합재) 조성을 정리한 표이다.
도 5는 바인더를 본 발명에 따른 혼화재료 조성물로 치환한 비율에 따른 압축강도 측정치를 보여주는 그래프도이다.
도 6은 본 발명의 혼화재료 조성물에서 토버모라이트 생성계열 조성성분과 에트링자이트 생성계열 조성성분의 중량비에 따른 압축강도 측정치를 보여주는 그래프도이다.
도 7은 도 4의 비교예1 내지 4와 본 발명의 실시예를 이용하여 원심성형 콘크리트 제품을 제작하여 고온고압 양생 후 측정된 최종 압축강도를 정리한 표이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하게 되는데, 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 초고강도 원심성형 콘크리트용 혼합재료 조성물(이하, "혼화재료 조성물"이라고 약칭한다)은 원심성형에 의해 콘크리트 제품을 제작하기 위하여 바인더 대체물로 이용되는 것으로서, 에트링자이트(Ettringite) 생성계열 조성성분과 토버모라이트(Tobermolite) 생성계열 조성성분의 혼합으로 이루어져 있다.
에트링자이트(Ettringite) 생성계열 조성성분은, 증기양생시 시멘트 수화물에 침상의 에트링자이트(Ettringite) 수화물을 다량 형성하여 시멘트 수화물의 매트릭스 구조를 치밀하게 만들어서 강도 증진에 기여하게 된다. 이러한 에트링자이트 생성계열 조성성분을 단독으로 사용하는 경우에는 콘크리트 제품의 제작시 고온고압의 양생 과정을 거치기 전에 증기양생만 수행하여도 약 80MPa 정도의 강도 발현을 기대할 수 있으나, 그 이상의 고강도 발현을 기대하기 어렵고, 다량 사용될 경우에는 응결 촉진 등의 현상으로 인하여 콘크리트 제품의 성형성이 저하되는 문제점이 있다.
한편, 토버모라이트(Tobermolite) 생성계열 조성성분은 콘크리트 제품의 고온고압 양생시 층상 구조의 토버모라이트(Tobermolite) 수화물을 형성하여 시멘트 수화물의 매트릭스 구조를 매우 치밀하고 안정적으로 만들어서, 강도 증진에 큰 효과를 발휘하게 된다. 그러나 이러한 토버모라이트 생성계열 조성성분을 만들기 위해서는 고가의 실리카흄만을 주로 이용하게 되어 콘크리트 제품의 원가상승의 요인이 된다.
본 발명에 따른 혼합재료 조성물은 에트링자이트 생성계열 조성성분과 토버모라이트 생성계열 조성성분이 혼합된 조성을 가짐으로써, 위와 같은 에트링자이트 생성계열 조성성분과 토버모라이트 생성계열 조성성분의 각각이 가지는 장점을 극대화시켜서 콘크리트 제품에 대해 110PMa 이상의 고강도를 발현하면서도 각자 가지고 있는 단점을 상호 보완하여 저렴한 비용과 양호한 성형성의 발휘라는 장점을 가지게 된다.
우선 본 발명의 혼화재료 조성물을 형성하게 되는 에트링자이트 생성계열 조성성분에 대해 구체적으로 살펴보면, 에트링자이트 생성계열 조성성분은, CSA(Calcium Sulfo Aluminate/ 칼슘 설퍼 알루미네이트), CSS(Calcium Sodium Sulfate/ 칼슘 소듐 설페이트) 및 NS(Sodium Sulfate/ 소듐 설페이트)의 군으로 이루어진 것 중의 어느 하나 또는 2개 이상을 혼합한 것으로 이루어지는데, 전체 에트링자이트 생성계열 조성성분을 100중량%라고 할 때, 위 CSA, CSS 및 NS 중 어느 하나 또는 2개 이상을 포함함으로써 SO3의 함량이 25중량% 이상이 되며 R2O의 함량은 12중량% 이상이 되는 조성을 가진다
특히, 본 발명에서 CSA는 비중이 2.80 내지 2.90의 범위에 있으며, 분말도는 4,400㎠/g 이상이고, 전체 CSA를 100중량%라고 할 때 SO3는 7중량% 이상으로 포함되어 있게 되는 특성을 가진다. 그리고 본 발명에서 CSS는 비중이 2.7 이상이며, 전체 CSS를 100중량%라고 할 때 SO3는 52중량% 이상 그리고 R2O는 24중량% 이상으로 포함되어 있다는 특성을 가진다. 한편, 본 발명에서 NS는 비중이 2.6 이상이며, 전체 NS를 100중량%라고 할 때 SO3는 52중량% 이상 그리고 R2O는 40중량% 이상으로 포함되어 있다는 특성을 가진다.
다음으로 본 발명의 혼화재료 조성물을 형성하게 되는 토버모라이트 생성계열 조성성분에 대해 구체적으로 살펴보면, 토머모라이트 생성계열 조성성분은 MK(Meta Kaolin/ 메타카올린), SF(Silica Fume/ 실리카 흄), 및 FA(Fly Ash/플라이 애쉬), SP(Slag Powder/ 슬래그 미분말)의 군으로 이루어진 것 중의 어느 하나 또는 2개 이상을 혼합한 것으로 이루어지는데, 전체 토버모라이트 생성계열 조성성분을 100중량%라고 할 때, 위 MK, SF, FA, SP 및 RP 중 어느 하나 또는 2개 이상을 포함함으로써 SiO2/CaO의 비율은 4.8 이상이 되며 분말도는 8,000㎠/g 이상이 되는 특성을 가진다.
특히, 본 발명에서 MK는 비중이 2.5 이상이며 분말도는 8,000㎠/g 이상이고, 전체 MK를 100중량%라고 할 때 SiO2는 48중량% 이상으로 포함되어 있다는 특성을 가진다. 본 발명에서 SF는 비중이 2.1 이상이며 분말도는 10,000㎠/g 이상이고, 전체 SF를 100중량%라고 할 때 SiO2는 90중량% 이상으로 포함되어 있다는 특성을 가진다. 그리고 본 발명에서 FA는 비중이 2.1 이상이며 분말도는 3,000㎠/g 이상이고, 전체 FA를 100중량%라고 할 때 SiO2는 51중량% 이상으로 포함되어 있다는 특성을 가진다. 한편, 본 발명에서 SP는 비중이 2.8 이상이며, 전체 SP를 100중량%라고 할 때 SO2는 30중량% 이상으로 포함되어 있다는 특성을 가진다. 본 발명에서 RP는 비중이 2.5 내지 2.7의 범위에 있으며 분말도는 3,000㎠/g 이상이고, 전체 RP를 100중량%라고 할 때 SiO2는 90중량% 이상으로 포함되어 있다는 특성을 가진다.
앞서 언급한 것처럼, 본 발명에 따른 혼화재료 조성물은, "토버모라이트 생성계열 조성성분"와 "에트링자이트 생성계열 조성성분"의 혼합으로 이루어지는데, 그 혼합비는 중량비로서 30 내지 80인 조성을 가진다. 즉, 토버모라이트 생성계열 조성성분/에트링자이트 생성계열 조성성분의 중량비는 30 내지 80인 것이다. 따라서 에트링자이트 생성계열 조성성분의 중량을 100이라고 할 때 토버모라이트 생성계열 조성성분의 중량은 30 내지 80이 되는 비율로 토버모라이트 생성계열 조성성분과 에트링자이트 생성계열 조성성분이 혼합되어 본 발명에 따른 혼화재료 조성물을 이루게 되는 것이다.
만일 토버모라이트 생성계열 조성성분/에트링자이트 생성계열 조성성분의 중량비가 30 미만인 경우(에트링자이트 생성계열 조성성분의 중량 100일 때 토버모라이트 생성계열 조성성분의 중량이 30미만일 경우)에는, 에트링자이트 생성계열 조성성분의 분산성이 상실되고 에트링자이트 생성계열 조성성분이 다량으로 사용됨으로 인하여 토버모라이트 생성계열 조성성분에 의한 효과가 미미하게 된다. 반면에 토버모라이트 생성계열 조성성분/에트링자이트 생성계열 조성성분의 중량비가 80을 초과하는 경우(에트링자이트 생성계열 조성성분의 중량 100일 때 토버모라이트 생성계열 조성성분의 중량이 80을 초과하는 경우)에는, 에트링자이트 생성계열 조성성분에 비하여 토버모라이트 생성계열 조성성분의 함유량이 많아지게 되어, 비용이 증가되어 경제성이 저하되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명에 따른 혼화재료 조성물은, 토버모라이트 생성계열 조성성분/에트링자이트 생성계열 조성성분의 중량비가 30 내지 80의 범위에 있도록 토버모라이트 생성계열 조성성분과 에트링자이트 생성계열 조성성분이 혼합되어 만들어진다.
본 발명에 따른 초고강도 원심성형 콘크리트는, 상기한 본 발명의 혼화재료 조성물을 포함하는 콘크리트로서, 본 발명에 따른 초고강도 원심성형 콘크리트에는, 바인더의 전체 중량을 100중량%라고 하였을 때, 상기한 바와 같이 토버모라이트 생성계열 조성성분과 에트링자이트 생성계열 조성성분의 혼합으로 이루어진 본 발명의 혼화재료 조성물은 20 내지 40중량%로 함유되어 있다. 즉, 본 발명에 따른 초고강도 원심성형 콘크리트, 굵은 골재와 잔 골재, 그리고 물과 바인더(결합재)에 더하여 상기한 본 발명의 혼화재료 조성물을 더 포함하고 있되, 전체 바인더의 중량을 100중량%라고 할 때, 본 발명의 혼화재료 조성물은 20 내지 40중량%로 함유되어 있는 것이다.
만일 본 발명에 따른 초고강도 원심성형 콘크리트에 있어서, 전체 바인더의 중량을 100중량%에 대해 본 발명의 혼화재료 조성물이 20 중량% 미만일 경우에는 본 발명에서 목적하고 있는 110MPa 이상의 고강도가 발현되지 않으며, 40 중량% 초과일 경우에는 강도 향상 정도에 비하여 소요되는 재료비 등의 비용이 크게 증가되어 경제성을 상실하므로 적절하지 않다.
바인더로서는 시멘트 등을 이용할 수 있는데, 경제성 및 혼합성 등을 고려하여, 바인더로서 무수석고, 반수석고 등을 사용할 수 있으며, 이와 같이 무수석고, 반수석고 등을 사용하는 경우에는 본 발명의 혼화재료 조성물의 함유량을 줄일 수도 있다.
위와 같은 조성을 가지는 본 발명의 초고강도 원심성형 콘크리트는 110MPa 이상의 높은 압축강도가 발현되는 바, 초고강도의 PHC 파일을 제작하는데 매우 유용하게 이용될 수 있다.
다음에서는 위에서 설명한 토버모라이트 생성계열 조성성분과 에트링자이트 생성계열 조성성분의 혼합으로 이루어진 본 발명의 혼화재료 조성물과, 이를 함유하는 본 발명에 따른 초고강도 원심성형 콘크리트에 대한 성능시험에 대해 설명한다.
도 1은 성능검증 시험에 사용된 원심성형용 콘크리트의 실험 배합을 보여주는 배합표이며, 도 2는 원심 성형 조건을 보여주는 성형조건표이고, 도 3은 양생시의 조건을 보여주는 양생조건표이다.
도 1에 정리된 것처럼, 물-바인더(결합재)비(중량비)는 19%였으며, 잔골재과 굵은 골재는 각각 단위중량(㎏/㎥)으로 692㎏/㎥와 1,125㎏/㎥로 사용되었고, 감수제 등의 혼화제는 1.7중량%로 사용되었다. 혼화제로는 포릴카르본산계 등의 혼화제 이외에 소포제, 증점제, 분산제 등을 활용할 수 있다.
그리고 원심성형하기 위한 롤링 속도는 도 2에 정리된 것처럼, 1속부터 4속까지 4개의 속도로 구분하여 각각 106, 238, 530 및 750 rpm을 기준으로 하여 각각 180초, 120초, 120초 및 240초 동안 롤링하여 원심성형하였다. 롤링 속도에 대한 편차는 도 2에 상세히 표기되어 있다.
원심성형된 콘크리트 제품의 양생은 증기 양생 및 고온고압 양생의 2가지 종류로 구분하여 수행되었는데, 도 3에서 정리된 것처럼, 증기 양생은 섭씨 75도에서 5시간 진행되었고, 고온고압 양생은 섭씨 180도 및 10기압에서 8시간 진행되었다.
도 4는 비교예1~4와, 본 발명에 따른 실시예1의 바인더(결합재) 조성을 정리한 표이다. 비교예1의 경우에는 본 발명의 혼화재료 조성물을 전혀 포함하지 않고 보통 포트랜드 시멘트만을 바인더로서 사용한 것이고, 비교예2는 바인더 전체의 중량을 100중량%라고 할 때, 보통 포트랜드 시멘트 70중량%와 SF(Silica Fume/ 실리카 흄) 30중량%로 이루어진 바인더를 사용한 것이다. 비교예3은 바인더 전체의 중량을 100중량%라고 할 때, 보통 포트랜드 시멘트 98.5중량%와 에트링자이트 생성계열 조성성분 1.5중량%로 이루어진 바인더를 사용한 것이며, 비교예4는 바인더 전체의 중량을 100중량%라고 할 때, 보통 포트랜드 시멘트 70중량%와 토버모라이트 생성계열 조성성분 30중량%로 이루어진 바인더를 사용한 것다. 실시예는 바인더 전체의 중량을 100중량%라고 할 때, 보통 포트랜드 시멘트 70중량%와 본 발명에 따른 혼화재료 조성물 30중량%로 이루어진 바인더를 사용한 것이다.
이러한 비교예1 내지 4, 그리고 본 발명의 실시예에 사용된 보통 포트랜드 시멘트는 분말도 3,419㎠/g 및 비중 3.15 였으며, 비교예2에 사용된 SF는 분말도 22,000㎠/g 및 비중 2.21이었다.
비교예3에서 사용된 에트링자이트 생성계열 조성성분은 SO3의 함유량이 26중량%, R2O의 함유량이 14.2중량%였으며, 비교예4에서 사용된 토버모라이트 생성계열 조성성분은 SiO2/CaO의 비율이 5.17, 그리고 분말도는 9,600㎠/g 이상이라는 특성을 가지고 있다.
한편, 도 4의 실시예에 사용된 본 발명의 혼화재 조성물에서, 에트링자이트 생성계열 조성성분은 1.3 중량%였고, 토버모라이트 생성계열 조성성분은 28.7중량% 였으며, 토버모라이트 생성계열 조성성분과 에트링자이트 생성계열 조성성분의 중량비는 22.08이었다.
위와 같은 조건을 가지는 재료들을 각각 계량하여 혼합한 후, 성형틀에 투입하여 원심성형하여 콘크리트 제품을 만들어서 양생시킨 후, 압축강도를 측정하였다.
도 5는 바인더를 본 발명에 따른 혼화재료 조성물로 치환한 비율 즉, 치환율에 따른 압축강도 측정치를 보여주는 그래프도이고, 도 6은 본 발명의 혼화재료 조성물에서 토버모라이트 생성계열 조성성분과 에트링자이트 생성계열 조성성분의 중량비(토버모라이트 생성계열 조성성분 중량 ㆇ 에트링자이트 생성계열 조성성분 중량)에 따른 압축강도 측정치를 보여주는 그래프도이다. 도 6에서 가로축 "B/A 중량비"라고 표기된 것은 토버모라이트 생성계열 조성성분과 에트링자이트 생성계열 조성성분의 중량비를 의미한다. 한편, 도 7은 도 4의 비교예1 내지 4와 본 발명의 실시예를 이용하여 원심성형 콘크리트 제품을 제작하여 고온고압 양생 후 측정된 최종 압축강도를 정리한 표이다. 도 5에 정리되어 있듯이, 비교예1은 108PMa, 비교예2는 163MPa, 비교예3은 125MPa, 그리고 비교예4는 146MPa의 압축강도를 갖는데 비하여 본 발명의 실시예는 162MPa의 매우 높은 압축강도를 가지는 것으로 나타났다. 비록 비교예2의 경우에도 163MPa의 높은 압축강도가 측정되었으나, 비교예2는 바인더에 30중량%의 SF를 첨가하였는 바, 그로 인하여 비용이 매우 높아졌다. 이에 반하여 본 발명의 실시예의 경우, 비교예2와 마찬가지로 매우 높은 압축강도를 보이고 있지만, 비교예2의 경우보다 소요된 비용이 매우 저렴한 바, 비교예2에 비하여 경제성이 우수하다는 잇점이 있다.
토버모라이트 생성계열 조성성분과 에트링자이트 생성계열 조성성분으로 이루어진 본 발명의 혼화재료 조성물을 포함하는 본 발명에 따른 초고강도 원심성형 콘크리트는, 상대적으로 저렴한 비용으로 매우 높은 압축강도를 발현하는 바, PHC파일 등과 같이 원심성형에 의해 제작되는 콘크리트 제품에 매우 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (4)

  1. 원심성형에 의해 콘크리트 제품을 제작하기 위하여 바인더 대체물로 이용되는 혼합재료 조성물로서,
    에트링자이트(Ettringite) 생성계열 조성성분과 토버모라이트(Tobermolite) 생성계열 조성성분의 혼합으로 이루어지되;
    에트링자이트 생성계열 조성성분의 중량을 100이라고 할 때 토버모라이트 생성계열 조성성분의 중량은 30 내지 80이 되는 비율로 토버모라이트 생성계열 조성성분과 에트링자이트 생성계열 조성성분이 혼합되어 있으며;
    에트링자이트 생성계열 조성성분은 CSA(칼슘 설퍼 알루미네이트), CSS(칼슘 소듐 설페이트) 및 NS(소듐 설페이트) 중 어느 하나 또는 2개 이상으로 이루어지며;
    토머모라이트 생성계열 조성성분은 MK(메타카올린), SF(실리카 흄), FA(플라이 애쉬), SP(슬래그 미분말) 및 RP(재활용 분말) 중 어느 하나 또는 2개 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 원심성형 콘크리트용 혼합재료 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    에트링자이트 생성계열 조성성분에 해당하는 CSA(칼슘 설퍼 알루미네이트)는 비중이 2.80 내지 2.90의 범위에 있으며 분말도는 4,400㎠/g 이상이고, 전체 CSA를 100중량%라고 할 때 SO3는 7중량% 이상으로 포함되어 있는 특성을 가지고;
    에트링자이트 생성계열 조성성분에 해당하는 CSS(칼슘 소듐 설페이트)는 비중이 2.7 이상이며 전체 CSS를 100중량%라고 할 때 SO3는 52중량% 이상 그리고 R2O는 24중량% 이상으로 포함되어 있는 특성을 가지며;
    에트링자이트 생성계열 조성성분에 해당하는 NS(소듐 설페이트)는 비중이 2.6 이상이며 전체 NS를 100중량%라고 할 때 SO3는 52중량% 이상 그리고 R2O는 40중량%이상으로 포함되어 있는 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 원심성형 콘크리트용 혼합재료 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    토버모라이트 생성계열 조성성분에 해당하는 MK(메타카올린)는 비중이 2.5 이상이며 분말도는 8,000㎠/g 이상이고 전체 MK를 100중량%라고 할 때 SiO2는 48중량% 이상으로 포함되어 있는 특성을 가지며;
    토버모라이트 생성계열 조성성분에 해당하는 SF(실리카 흄)는 비중이 2.1 이상이며 분말도는 10,000㎠/g 이상이고 전체 SF를 100중량%라고 할 때 SiO2는 90중량% 이상으로 포함되어 있는 특성을 가지고;
    토버모라이트 생성계열 조성성분에 해당하는 FA(플라이 애쉬)는 비중이 2.1 이상이며 분말도는 3,000㎠/g 이상이고 전체 FA를 100중량%라고 할 때 SiO2는 51중량% 이상으로 포함되어 있는 특성을 가지며;
    토버모라이트 생성계열 조성성분에 해당하는 SP(슬래그 미분말)는 비중이 2.8 이상이며 전체 SP를 100중량%라고 할 때 SO2는 30중량% 이상으로 포함되어 있는 특성을 가지고;
    토버모라이트 생성계열 조성성분에 해당하는 RP(재활용 분말)는 비중이 2.5 내지 2.7의 범위에 있으며 분말도는 3,000㎠/g 이상이고 전체 RP를 100중량%라고 할 때 SiO2는 90중량% 이상으로 포함되어 있는 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 원심성형 콘크리트용 혼합재료 조성물.
  4. 원심성형에 의해 콘크리트 제품을 제작하기 위한 콘크리트로서,
    바인더로서 청구항 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 의한 혼합재료 조성물을 포함하되;
    바인더의 전체 중량을 100중량%라고 하였을 때, 청구항 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 의한 혼합재료 조성물은 20 내지 40중량%로 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 원심성형 콘크리트.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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