KR20180052132A - 알칼리 활성 콘크리트 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르면, 알칼리 활성화제(100); 결합재(200); 혼화재(300); 및 골재(400);를 포함하는 알칼리 활성 콘크리트에 있어서, 상기 결합재(200)는 플라이애시를 포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 콘크리트가 제공된다.
본 발명에 따르면 시멘트를 첨가하지 않고 콘크리트를 제조할 수 있어 친환경적이면서도, 구조용 콘크리트가 요구하는 강도 이상을 확보할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면 시멘트를 첨가하지 않고 콘크리트를 제조할 수 있어 친환경적이면서도, 구조용 콘크리트가 요구하는 강도 이상을 확보할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 토목 및 건축분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시멘트를 첨가하지 않는 무시멘트 알칼리 활성 콘크리트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 건설 산업에 이용되는 모르터 및 콘크리트는 결합재, 물 및 골재로 구성되는데 이때 이용되는 대표적인 무기결합재인 시멘트(또는 시멘트 클링커)는 제조 공정 중에 원료의 주성분이 CaCO3 인 석회석을 열처리하는 과정에서 막대한 에너지가 소비되며, 시멘트 제조량의 44 중량% 이상인 다량의 CO2 가스가 발생하게 된다. 이때 발생하는 이산화탄소가 전 세계 온실가스 방출량의 약 7%에 해당된다.
한편, 온실가스로 인한 기후변화 및 지구온난화는 이미 전 세계의 모든 국가에 심각한 위협이 되고 있으며 지구온난화 및 기후변화에 대한 전문 연구기관인는 대기 중 온실가스 농도를 낮추기 위한 국제적인 노력이 없을 경우 21세기 동안 대기온도는 지속적으로 증가할 것으로 전망하고 있다.
따라서 온실가스인 상기 CO2 배출 규제와 관련하여 시멘트 제조업종의 CO2 감축 목표치가 어떻게 설정되느냐에 따라 앞으로 시멘트 클링커의 생산량 감축이 불가피 할 것인데, 세계의 시멘트 수요량은 21세기 초반까지 매년 2.5 ∼ 5.8 % 정도 의 증가가 예상되고 있으므로, 교통의정서의 준수와 시멘트 수요의 증가를 동시에 충족시키기 위해서는 상기 CO2 의 배출이 감소되거나 전혀 없는 새로운 무기결합재의 개발이 시급하다.
현재 이러한 문제를 인식하고 CO2를 감소시키기 위해 국내외의 콘크리트 제조업체들은 친환경 콘크리트에 대한 관심 증가와 함께 보통 포틀랜드 시멘트(OPC) 제조시 방출되는 이산화탄소 감축을 위한 기술개발을 위해 노력하고 있다.
또한 미국 콘크리트 산업은 "Vision 2030 : A Vision for the Concrete Industry"에서 친환경 콘크리트를 만들기 위한 계획을 발표하였다. 시멘트산업에서의 탄산가스 문제는 원료 채굴로부터 소성, 분해, 수송 그리고 궁극적으로 건설에 이르기까지 각 단계에서의 에너지 절감문제를 적극적으로 고려하여야 하며 이러한 노력은 이에 대한 결과로서 고로슬래그나 플라이애시 등과 같은 산업부산물을 시멘트에 대해 일부 치환한 콘크리트의 사용이 점차 보편화되고 있다.
제철소에서 발생하는 고로슬래그를 적극 활용할 경우, 석회석 의존도를 낮추어 환경부하저감 효과와 더불어, 산업폐기물 재활용 이라는 지구환경문제 효과 또한 기대할 수 있으며 콘크리트의 장기강도 증진 및 내구성 증진의 효과도 기대할 수 있다.
이와 같은 또 다른 노력으로 시멘트의 부분대체재로 고로슬래그 또는 플라이애쉬를 혼입하고 알칼리활성화제를 사용하여 강도성능을 높인 알칼리활성화재에 대한 연구가 국내외로 활발히 진행되고 있는 실정이다.
그런데, 콘크리트 분야의 친환경재료 개발을 목표로 선행 연구된 시멘트 대체재로서 사용되는 무시멘트 알칼리활성재들은 요구강도 확보를 위해 첨가량이 증가하여 초기 유동성을 빠르게 손실하고 급결하는 경향을 보였으며 또한 첨가량 증가에 따른 경제성측면에서도 제조단가 상승 등 낮은 현장적용성은 해결해야할 문제로 남겨진 상태이다.
따라서, 상술된 문제점이 해결된 새로운 조성의 무시멘트 알칼리활성화재에 대한 기술개발의 필요성이 대두되었다.
본 발명은 상술된 종래의 시멘트 함유 콘크리트의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 친환경적이고 강도 확보가 가능한 알칼리 활성 콘크리트 및 이의 제조방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 구조용 콘크리트에 사용될 수 있을 정도로 건설품질규격이 제시하는 기준 강도 이상을 발휘할 수 있는 알칼리 활성 콘크리트 및 이의 제조방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 알칼리 활성화제(100); 결합재(200); 혼화재(300); 및 골재(400);를 포함하는 알칼리 활성 콘크리트에 있어서, 상기 결합재(200)는 플라이애시를 포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 콘크리트가 제공된다.
이 경우 상기 혼화재(300)는 고로슬래그 미분말(310)을 포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 콘크리트일 수 있다.
또한, 상기 혼화재(300)는 고로슬래그 미분말(310); 및 실리카퓸(320);을 포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 콘크리트일 수 있다.
또한, 상기 알칼리 활성화제(100)는, 물유리(110); 및 수산화나트륨(120);을 포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 콘크리트일 수 있다.
또한, 강섬유(500);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 콘크리트일 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기 결합재(200), 상기 혼화재(300), 상기 골재(400)를 혼합하여 비빔함으로써 건비빔 콘크리트를 제조하는 제1 단계(S100); 상기 건비빔 콘크리트에 상기 알칼리 활성화제(100)를 혼합하여 비빔함으로써 유동화 콘크리트를 제조하는 제2 단계(S200); 상기 유동화 콘크리트에 상기 강섬유(500)를 혼합하여 비빔하는 제3 단계(S300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 콘크리트의 제조방법이 제공된다.
또한, 상기 제1 단계(S100)의 비빔시간은 90초이고, 상기 제2 단계(S200)의 비빔시간은 60초이며, 상기 제3 단계(S300)의 비빔시간은 150초인 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 콘크리트의 제조방법일 수 있다.
본 발명에 따른 콘크리트는 친환경적이고 강도 확보가 가능한 효과가 있다.
본 발명에 따른 콘크리트는 구조용 콘크리트에 사용될 수 있을 정도로 건설품질규격이 제시하는 기준 강도 이상을 발휘할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 활성 콘크리트의 중량 배합비를 나타내는 표.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 활성 콘크리트의 중량 배합비 변화에 따른 압축강도 변화를 나타내는 표.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 활성 콘크리트에 포함되는 플라이애시의 화학성분을 나타내는 표.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 활성 콘크리트에 포함되는 고로슬래그 미분말의 화학성문을 나타내는 표.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 활성 콘크리트에 포함되는 실리카퓸의 화학성분을 나타내는 표.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 활성 콘크리트에 포함되는 물유리의 화학성분을 나타내는 표.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 활성 콘크리트에 포함되는 수산화나트륨의 물리적, 화학적 성질을 나타내는 표.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 활성 콘크리트에 포함되는 굵은 골재의 물리적 성질을 나타내는 표.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 활성 콘크리트에 포함되는 강섬유의 역학적 성질을 나타내는 표.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 강섬유의 형상을 나타내는 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 활성 콘크리트의 제조방법을 나타내는 순서도.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 활성 콘크리트의 중량 배합비 변화에 따른 압축강도 변화를 나타내는 그래프.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 활성 콘크리트의 중량 배합비 변화에 따른 압축강도 변화를 나타내는 표.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 활성 콘크리트에 포함되는 플라이애시의 화학성분을 나타내는 표.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 활성 콘크리트에 포함되는 고로슬래그 미분말의 화학성문을 나타내는 표.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 활성 콘크리트에 포함되는 실리카퓸의 화학성분을 나타내는 표.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 활성 콘크리트에 포함되는 물유리의 화학성분을 나타내는 표.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 활성 콘크리트에 포함되는 수산화나트륨의 물리적, 화학적 성질을 나타내는 표.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 활성 콘크리트에 포함되는 굵은 골재의 물리적 성질을 나타내는 표.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 활성 콘크리트에 포함되는 강섬유의 역학적 성질을 나타내는 표.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 강섬유의 형상을 나타내는 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 활성 콘크리트의 제조방법을 나타내는 순서도.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 활성 콘크리트의 중량 배합비 변화에 따른 압축강도 변화를 나타내는 그래프.
본 발명에 따른 알칼리 활성 콘크리트 및 이의 제조방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
본 발명에 따른 알칼리 활성 콘크리트는 시멘트를 첨가하지 않고 콘크리트를 제조한다.
구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 활성 콘크리트는 알칼리 활성화제(100), 결합재(200), 혼화재(300) 및 골재(400)를 포함한다.
여기서 알칼리 활성화제(100)는 물유리(110) 및 수산화나트륨(120)을 포함한다.
물유리(110)는 액상규산나트륨이라고도 하며 가용성 규산염 중 가장 널리 사용되고 있는 무기화합물이다. 일반적으로 Na2O-nSiO2-xH2O의 분자식으로 표현되며, 물에 대한 용해성이 있다.
SiO2 대 Na2O의 몰비와 농도에 따라 다양한 성질을 나타낸다. 동일한 몰비에서는 농도와 온도에 따라 성질이 변하며, 같은 몰비에서 농도가 상승하면 점도가 상승하고, 같은 몰비와 농도에서 온도가 상승하면 점도는 급격히 낮아지는 성질을 가지고 있다.
본 발명에 따른 물유리(110)의 화학성분은 도 6에 나타난 바와 같다.
수산화나트륨(120)은 알칼리 활성화 반응을 유도하는 알칼리 활성화제로 쓰인다. 수산화나트륨(120)의 분자식은 NaOH로 표기되고, 분자량은 1몰당 약 40g이다. pH가 12∼13의 강알칼리성 성질로 고로슬래그 미분말의 알칼리 활성화 반응을 일으켜 무기결합재를 생성하게 된다.
본 발명에 따른 수산화나트륨(120)의 물리적, 화학적 특성은 도 7에 나타난 바와 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 활성 콘크리트의 결합재(200)는 플라이애시를 포함한다.
본 발명에서는 시멘트를 대체하는 주재료로서, 플라이애시를 사용한다. 플라이애쉬는 석탄을 미분말 형태의 연료로 사용하는 발전소에서 연소시 굴뚝을 통해 대기중으로 확산되는 재의 미립자를 집진장치로 포집한 것이다.
본 발명에 따른 플라이애쉬의 화학성분은 도 3에 나타난 바와 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 혼화재(300)는 고로슬래그 미분말(310)과 실리카퓸(320)을 포함할 수 있다.
본 발명에서는 시멘트를 대체하는 혼화재로서 고로슬래그 미분말(310)을 사용한다.
본 발명에 따른 고로슬래그 미분말(310)은 철강 산업의 부산물로서 분말도는 4,000cm2/g이고, 성분은 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)와 같이 주로 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화칼슘(CaO)이 주성분으로 구성된다.
이외에 본 발명에 따른 고로슬래그 미분말(310)은 소량의 산화망간(MnO), 산화철(FeO), 황(S), 알칼리(Na2O, K2O)등을 함유하고 있으며, 화학성분은 철광석의 품질에 따라 차이가 있다.
본 발명에 따른 고로슬래그 미분말의 화학성분은 도 4에 나타난 바와 같다.
실리카퓸(320)은 알칼리 활성화제와 결합하는 포졸란 반응이 수화초기부터 시작되어 미세공극 충전효과에 따른 강도증진과 투기, 투수성을 감소, 중성화 속도의 감소, 염소이온의 침투를 방지할 수 있다.
본 발명에서는 무기결합재 콘크리트에서 각종 물리적, 역학적 성질의 개선을 위해 사용되었다.
실리카퓸(320)의 분말도는 190,000 Cm2/g 이며, 비중은 2.2이다. 실리카퓸(320)은 실리콘, 실리콘 합금을 제조할 때 발생되는 폐가스 중에 포함되어 있는 이산화규소(SiO2)를 집진기로 모아서 얻어진 초미립자 재료로 화학성분은 SiO2가 94%를 함유하고 있다.
본 발명에 따른 실리카퓸(320)의 화학성분은 도 5와 같다.
본 발명에 따른 강섬유(500)는 단면이 원형으로 형성되며, 양단이 절곡된 후크형상을 취한다(도 10).
본 발명에 따른 강섬유(500)의 역학적 성질은 도 9에 나타난 바와 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 활성 콘크리트의 중량 배합비는 도 1에 나타난 바와 같다.
총 11종의 공시체를 제작하여 재령강도를 측정하였으며, 각 공시체의 중량 배합비의 변수가 되는 것은 수산화나트륨(120)의 몰농도, 혼화재(300)의 종류 및 강성유(500)의 혼입 여부로 하였다.
수산화나트륨(120)의 몰농도를 증가시킬수록 더 높은 강도를 확보할 수 있었다(도 2).
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 알칼리 활성 콘크리트는 구조용 콘크리트에게 요구되는 18 Mpa 이상의 강도를 확보할 수 있는 것을 확인할 수 있다.
다만, 수산화나트륨(120)의 몰농도를 7M 이상으로 하는 경우에는 경화속도가 너무 빨라 워커빌리티를 저해하는 문제가 있는 것으로 나타나, 최대 몰농도를 6M 이하로 하는 것이 바람직하다.
이하 본 발명에 따른 알칼리 활성 콘크리트의 제조방법에 대하여 설명한다.
알칼리 활성 콘크리트의 제조방법은 결합재(200), 혼화재(300), 골재(400)를 혼합하여 비빔함으로써 건비빔 콘크리트를 제조하는 제1 단계(S100), 건비빔 콘크리트에 알칼리 활성화제(100)를 혼합하여 비빔함으로써 유동화 콘크리트를 제조하는 제2 단계(S200) 및 유동화 콘크리트에 강섬유(500)를 혼합하여 비빔하는 제3 단계(S300)를 포함할 수 있다(도 11).
이 경우 제1 단계(S100)의 비빔시간은 90초이고, 제2 단계(S200)의 비빔시간은 60초이며, 제3 단계(S300)의 비빔시간은 150초인 것이 바람직하다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
100 : 알칼리 활성화제
200 : 결합재
300 : 혼화재
400 : 골재
500 : 강섬유
200 : 결합재
300 : 혼화재
400 : 골재
500 : 강섬유
Claims (7)
- 알칼리 활성화제(100);
결합재(200);
혼화재(300); 및
골재(400);를 포함하는 알칼리 활성 콘크리트에 있어서,
상기 결합재(200)는 플라이애시를 포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 콘크리트.
- 제1항에 있어서,
상기 혼화재(300)는
고로슬래그 미분말(310)을 포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 콘크리트.
- 제1항에 있어서,
상기 혼화재(300)는
고로슬래그 미분말(310); 및
실리카퓸(320);을
포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 콘크리트.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 알칼리 활성화제(100)는,
물유리(110); 및
수산화나트륨(120);을
포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 콘크리트.
- 제4항에 있어서,
강섬유(500);를
더 포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 콘크리트.
- 제5항의 알칼리 활성 콘크리트의 제조방법에 있어서,
상기 결합재(200), 상기 혼화재(300), 상기 골재(400)를 혼합하여 비빔함으로써 건비빔 콘크리트를 제조하는 제1 단계(S100);
상기 건비빔 콘크리트에 상기 알칼리 활성화제(100)를 혼합하여 비빔함으로써 유동화 콘크리트를 제조하는 제2 단계(S200);
상기 유동화 콘크리트에 상기 강섬유(500)를 혼합하여 비빔하는 제3 단계(S300);를
포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 콘크리트의 제조방법.
- 제6항에 있어서,
상기 제1 단계(S100)의 비빔시간은 90초이고,
상기 제2 단계(S200)의 비빔시간은 60초이며,
상기 제3 단계(S300)의 비빔시간은 150초인 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 콘크리트의 제조방법.
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|---|---|---|---|---|
| CN109400087A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-03-01 | 安徽理工大学 | 一种增强碱激发混凝土抗碳化能力的方法—Ca(OH)2內掺法 |
| CN110041041A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-07-23 | 安徽富煌钢构股份有限公司 | 一种装配式结构超早强混凝土及其制备方法 |
| KR20200113453A (ko) * | 2019-03-25 | 2020-10-07 | 중앙대학교 산학협력단 | 유동성이 강화된 지오폴리머 콘크리트 제조 방법 및 유동성이 강화된 지오폴리머 콘크리트 조성물 |
| KR20220139006A (ko) | 2021-04-07 | 2022-10-14 | 주식회사 에이치케이이앤씨 | 아연 분말을 포함하는 팽창성 발포 시멘트 조성물 |
| KR20230075181A (ko) * | 2021-11-22 | 2023-05-31 | 한국과학기술원 | 알칼리 활성 콘크리트 제조 장치 |
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2016
- 2016-10-27 KR KR1020160141083A patent/KR20180052132A/ko active Search and Examination
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|---|---|---|---|---|
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| KR20200113453A (ko) * | 2019-03-25 | 2020-10-07 | 중앙대학교 산학협력단 | 유동성이 강화된 지오폴리머 콘크리트 제조 방법 및 유동성이 강화된 지오폴리머 콘크리트 조성물 |
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