KR20180052969A

KR20180052969A - 토목공사용 팽창성 모르타르 조성물

Info

Publication number: KR20180052969A
Application number: KR1020160150196A
Authority: KR
Inventors: 박원춘; 김중연
Original assignee: 대호산업개발(주)
Priority date: 2016-11-11
Filing date: 2016-11-11
Publication date: 2018-05-21

Abstract

본 발명은 알루미늄 드로스 100중량부에 대하여 고로슬래그 시멘트 100~1,000중량부, 건 슬래그 50~200중량부 및 고칼슘 소각재 50~200중량부로 구성된 고화재 조성물과, 상기 고화재 조성물 100중량부에 대하여 모래 150~400중량부, 및 물 100~200중량부로 구성된 것을 특징으로 하는 팽창성 모르타르 조성물에 관한 것으로, 본 발명에 따른 알루미늄 드로스를 활용한 토목공사용 팽창성 모르타르 조성물은 알루미늄 용해 및 정련공정 부산물로 발생하는 알루미늄 드로스(dross)를 활용하여 알칼리 자극에 의해 생성되는 수소가스를 발포재로 활용하고, 스테인레스 제강공정의 건슬래그 및 고칼슘 소각재(C급 플라이애쉬) 등을 복합적으로 활용하고 시멘트의 사용량을 최소화하여 고결강도를 발현하면서 팽창을 동시에 도모하는 지반보강공사 소기의 목적을 달성할 수 있다.

Description

토목공사용 팽창성 모르타르 조성물{Expandable mortar composition for civil engineering works}

본 발명은 토목공사용 팽창성 모르타르 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 토목공사 중 연약지반인 경사면이나 터파기 굴착면의 균열이나 무너짐을 방지하기 위한 목적으로 시공되는 어스 앵커 그라우팅용으로 사용되는 모르타르 또는 그라우트재 조성물; 및 기존 구조물의 내진 보강 및 연약지반 보강 용도로 활용되는 저유동성 모르타르 압밀주입공법용, 고압절삭 몰탈 주입공법용 등에 활용되는 모르타르 또는 그라우트재 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 터파기, 흙막이, 철도 및 도로에 인접한 자연 및 인공 사면의 보강, 지하구조물 및 터널 등과 같은 토목 관련 시설물 축조에 필요한 굴착 지보체계 및 기존 옹벽의 보수 또는 옹벽을 설치하는 공사에 사용되는 소일-네일링 공법(soil-nailing method)은 지반의 붕괴와 균열이 쉽게 일어날 수 있는 토사나 토사와 암벽이 혼조된 연약지반인 경우, 굴착면이나 주변의 인접한 지반이 균열되고 무너지는 현상이 발생되는 위험을 예방하기 위한 안전조치로서 시공된다.

즉, 소일-네일링 공법이란 비탈면이나 터파기 굴착면을 자립할 수 있는 안정높이로 굴착함과 동시에 숏크리트(shotcrete; 뿜어붙이기 콘크리트)로 표면 보호면을 시공하고 굴착배면을 천공하여 철근이나 와이어 등의 인장응력, 전단응력 및 휨모멘트에 저항할 수 있는 네일(nail)을 삽입한 후, 그라우팅하여 보강토체를 조성함으로써 연약지반의 전단 저항력을 향상시켜 굴착한 연약지반에서 발생할 수 있는 균열이나 붕괴 등의 문제점을 해결하는 것이다.

소일-네일링의 시공방법을 살펴보면, 지정된 굴착심도 만큼 굴착하여 원 지반이 자립하는지 확인한 후, 굴착 즉시 원 지반의 이완을 막기 위해 굴착면에 숏크리트를 타설한다. 이후, 요구되는 심도까지 천공기를 사용해 굴착하고 천공된 앵커공 내부에 네일을 삽입한다. 이렇게 네일이 삽입된 앵커공 내부에 보강 콘크리트로 그라우팅 함으로써, 원지반과의 절개면 또는 사면의 부착력이 향상되도록 하는 것이다.

이때 사용되는 보강 콘크리트는 공사의 목적에 부합되게 가 시설용으로는 낮은 강도의 흙 콘크리트가 선택될 수 있고 또는 반영구적인 벽체가 형성되도록 시멘트 철근 콘크리트가 시공될 수 있다.

저유동성 모르타르 압밀주입공법은 저 슬럼프(일반적으로 7㎝ 이하)의 모르타르를 개량대상 지반에 압밀, 주입하여 지중에 원기둥 형태의 균질한 고결체를 형성하고 방사형으로 압력을 가함으로서 주변 지반을 압밀시키고 지중의 물과 공기를 강제로 배출시켜 결과적으로 토립자 사이의 간극을 감소시킴으로서 지반이 조밀화되는 효과까지 보기위한 목적으로 시공되는 것이다.

고압절삭 몰탈 주입공법은 공기나 물의 힘으로 지반을 절삭한 후 그 절삭부분의 토사와 모트타르를 치환하거나, 토사와 혼합함으로써 계획하는 방향이나 범위 내에 고결체를 형성하는 공법이다.

상기 고압분사 몰탈 주입공법은 개량이 필요한 특정 지층에 대해서만 시공할 수 있다는 장점이 있고, 기존 시공된 구조물 또는 하부에 밀착시켜 개량이 가능한데, 기 형상되어 있는 할열 지반에 그라우트재를 주입하는 일반적인 약액주입공법과는 달리 인공적으로 지반의 간극을 생성하며, 생성된 간극에 모르타르 또는 그라우트재를 주입하기 때문에 보통의 약액주입공법같이 인근 건물이나 지하 매설물에 영향을 미치는 일이 거의 없다. 또한 고압분사 지반개량공법은 적용대상 지반이 한정적인 슬러리 주입공법이나, 약액주입공법 등과는 다르게 투수성이 낮은 점토지반에서부터 투수성이 매우큰 모래, 자갈지반에서도 개량이 가능하여 널리 적용되고 있는 공법이다.

이러한 다양한 토목공사에 사용되는 일반적으로 기존의 팽창성 모르타르 및 그라우트는 시멘트와 벤토나이트를 혼합하여 사용하거나 시멘트와 알루미늄 분말을 혼합한 후 현장의 토사나 모래 등을 구입하여 혼합 사용해 왔다.

시멘트의 경우 강도를 발현하는 수화과정에서 수축을 하는 특성 때문에 팽창성을 부여하기 위하여 팽창재로서 벤토나이트를 사용하거나, 발포제로서 알루미늄 분말을 사용해 왔다.

그러나, 상기 벤토나이트는 국내에 천연자원으로 부존하지 않는 광물로서 전량 수입에 의존하고 있는 고가의 재료라는 문제가 있다.

또한, 알루미늄 분말은 발포성능을 최대한 발현하기 위해 높은 분말도를 가진 미립자를 사용해야 하는 특성과 알루미늄의 비중이 낮은 특성 때문에 비산되기 쉽고, 밀폐되고 특별한 구조를 가진 일체식 저장, 계량 및 혼합장치를 구비해야 시공이 가능하기 때문에 건설현장에서 거의 적용되지 못하였다.

한편 알루미늄 드로스의 재활용에 관하여는 여러 선행 기술이 제시되었으나, 본 제안기술과 같은 분류의 기술을 찾을 수 없었고, 유효한 자원을 회수하는 기술이 대부분이다.

예를 들면, 대한민국 공개특허(10-2011-0005607호)에서는 알루미늄 드로스를 가공 처리하여 알루미나 내화물을 제조하는 방법을 제시하였다.

또한, 대한민국 등록특허(10-0278777호)에서는 알루미늄 드로스를 파쇄한 후 미립분말을 수산화나트륨용액으로 용해시켜 수산화알루미늄을 제조하고 수소가스를 생성시키며, 용해 잔사 알루미늄 드로스를 캐스타블(내화물) 원료로 재활용하는 방법을 제시하였다.

대한민국 공개특허 제10-2011-0005607호 대한민국 등록특허 제10-0278777호

본 발명은 상술한 선행기술의 문제점을 보완하여 시공성을 향상시키고 현장에 널리 적용하기 위하여 안출된 것으로서, 종래 1종 포틀랜트 시멘트를 주원료로 사용하고 팽창재로 벤토나이트 또는 발포제로서 알루미늄 분말을 사용하는 기존의 그라우트를 대체하는 목적으로 고안되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 알루미늄 용해 및 정련공정 부산물로 발생하는 알루미늄 드로스(dross)를 활용하여 알칼리 자극에 의해 생성되는 수소가스를 발포재로 활용하고, 스테인레스 제강공정의 건 슬래그 및 고칼슘 소각재(C급 플라이애쉬) 등을 복합적으로 활용하고 시멘트의 사용량을 최소화하여 고결강도를 발현하면서 팽창을 동시에 도모하는 지반보강공사 소기의 목적을 달성하기 위한 고화재 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 고화재 조성물을 이용한 토목공사용 팽창성 모르타르 조성물을 제공하는 데도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고화재 조성물은 알루미늄 드로스 100중량부에 대하여 고로슬래그 시멘트 100~1,000중량부, 건 슬래그 50~200중량부 및 고칼슘 소각재 50~200중량부로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고칼슘 소각재는 C급 플라이애시가 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 토목공사용 팽창성 모르타르 조성물은 상기 고화재 조성물 100중량부에 대하여 모래 150~400중량부, 및 물 100~200중량부로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 알루미늄 드로스에 포함된 금속 알루미늄과 산화알루미늄이 알칼리 환경에서 화학반응에 의해 수소가스를 생성하여 발포재로서의 역할을 수행하며, 고결강도를 발현하는 물질은 고로슬래그 시멘트와 고칼슘 소각재(C급 플라이애쉬) 및 스테인레스 제강공정 부산물인 건 슬래그를 복합적으로 활용해 고로슬래그 시멘트의 수화반응 및 잠재수경성을 활성화시켜 고결강도를 발현하며, C급 플라이애시에 다량 함유된 CaO가 배합수 및 토양의 지하수(H2O)와 반응하며 CaOH2로 전환되며 발생하는 발열반응 및 체적팽창작용을 보조적으로 활용하는 목적으로 고화재를 우선 제조하고, 현장 시공단계에서 모래와 물을 첨가 배합하여 모르타르를 제조하여 시공하는 공법을 제공하는 효과가 있다.

본 발명에 의한 팽창성 모르타르 조성물은 가 시설용 흙 콘크리트에 사용되는 시멘트를 완전히 대체하며, 또한 보강콘크리트 시공 후 2차 그라우팅에 사용하는 시멘트 밀크까지 완전히 대체하며 팽창성까지 부여하여 원지반과의 부착력을 강화시켜 완벽한 시공을 보장하는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명 실시예와 비교예에 따라 제조된 공시체의 팽창 정도를 측정한 사진 결과이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

이하, 본 발명에 의한 알루미늄 드로스를 활용한 토목공사용 팽창성 모르타르 조성물에 대하여 구체적으로 설명한다.

본 발명에 의한 알루미늄 드로스를 활용한 토목공사용 팽창성 모르타르 조성물은 먼저 고화재 조성물을 제조하고, 토목공사 시공 전 상기 고화재 조성물에 모래와 소요 작업 반죽질기 구현이 가능한 적정량의 물을 혼합하여 최종 모르타르 조성물을 제조한다.

이러한 고화재 조성물은 알루미늄 드로스 100중량부에 대하여 고로슬래그 시멘트 100~1,000중량부, 건 슬래그 50~200중량부 및 고칼슘 소각재 50~200중량부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 알루미늄 드로스는 알루미늄 용해 및 정련과정에서 발생되는 부산물로서, 용해로 상부에 불순물로 부유되어 발생하며, 알루미늄 용해물을 주형에 부을 때 용해로 또는 도가니에 잔류되어 발생한다. 이렇게 발생한 드로스를 해당업체에서는 다시 가열하여 드로스 중의 알루미늄 금속을 회수하고 폐기물로서 발생되는 양을 줄이고 몇 차례의 정련을 거친 폐 알루미늄 드로스가 폐기물로서 분류된다. 따라서 최종적으로 폐기물로 분류되는 알루미늄 드로스는 60% 이상이 알루미늄 산화물이며, 여기에 금속 알루미늄 10~25% 그리고 나머지 소량이 Si, Mg, Fe 등으로 구성되어 있다. 금속 알루미늄은 양쪽성 원소로서 산이나 알칼리에 용해가 잘 된다. 그러나 산화알루미늄은 금속알루미늄에 비해서 용해가 잘 되지 않는 특성을 가지고 있다. 알루미늄 드로스는 산화알루미늄이 주성분이기 때문에 강알칼리 환경에서 물과 만나면 화학적으로 반응하여 수소 가스를 발생시킨다. 알루미늄 드로스를 강알칼리인 NaOH로 침출시키면 용액 내에서의 화학반응은 다음 식 (1)과 같다.

2 Al + 2 NaOH + H₂O → 2 NaAl₂O2 + 3 H₂↑ ----- (1)

이렇게 알루미늄 드로스는 강알칼리 환경에서 화학반응에 의해 수소가스를 생성하게 되는데 생성된 수소가스가 미처 응결(Setting)되지 않은 고화물 밖으로 유실되지 않도록 이 반응시간을 고화재가 응결되는 시간 이내로 조정하는 것이 대단히 중요하다.

알루미늄 드로스의 화학반응에 의한 수소가스 생성 속도는 알칼리도의 영향에 따라 직접적으로 변화한다. 울산광역시 소재 S사의 알루미늄 드로스를 원료로 시험한 결과 pH 12의 용액에서 발포 완료시간은 약 35분, pH 14의 용액에서 발포 완료시간은 약 21분, pH 6.6의 용액에서 발포 시간은 약 72시간 가량 지속되었다.

따라서 시멘트/고화재의 pH 및 응결시간(KS기준 : 초결 60분 이상, 종결 10시간 이하)에 적합한 발포시간을 예측하여 혼합비율을 정하는 것이 반드시 필요하다.

이에 본 발명에서는 이러한 알루미늄 드로스와 고로 슬래그 시멘트, 건 슬래그, 및 고칼슘 소각재의 함량을 최적화하여 적합한 발포조건에서 발포되는 모르타르 조성물을 제조하게 되었다.

상기 고로 슬래그 시멘트는 공산품으로 시중에서 유통되는 것을 수득되는 그대로 활용하는 것으로서, 일반적으로 50% 정도의 1종 포틀랜트 시멘트와 45% 정도의 고로슬래그 미분말, 5% 정도의 석고를 혼합하여 제조되며, 한국산업규격 제품인증(KS)를 득한 제품이다.

상기 고로슬래그 시멘트는 알루미늄 드로스 100중량부에 대하여 100~1,000중량부로 혼입되는 것이 바람직하다. 100중량부 미만 혼입될 경우 고결강도를 발현해주는 물질이 상대적으로 부족하여 소정의 강도를 발현할 수 없으며, 1,000중량부를 초과하여 혼입될 경우 고결강도를 발현하는 비싼 물질이 필요 이상으로 혼입되어 경제성이 하락할 수 있으며, 강 알칼리인 슬래그 시멘트가 너무 많이 포함되어 고화재의 알칼리도가 너무 높게 되는 결과 수소가스 생성 시간이 촉진되어 고화물의 종결(final setting)이 되기 전에 소정의 기포가 고화물 밖으로 유출되어 소정의 팽창을 얻을 수 없는 결과를 초래할 수 있다.

상기 건 슬래그는 제철소 스테인레스 제강공정 부산물로 발생하는 물질로서 탈황공정 부산물로 발생한 습 슬러지를 건조로(로타리 드라이어)를 통해 건조시킨 부산물이다. 건 슬래그는 역시 알칼리 물질이지만 유리화된 비정질물질이 거의 없는 비활성화 물질이다. 따라서 건 슬래그는 스스로 강도를 발현하지는 않지만 낮은 용해도의 알칼리 자극제로서의 역할을 수행한다. 이러한 건 슬래그는 알루미늄 드로스 100중량부에 대하여 50~200중량부 포함되는 것이 바람직하다. 건 슬래그가 알루미늄 드로스 100중량부에 대하여 50중량부 미만 혼입될 경우 전체 고화재 중의 알칼리 용해도가 너무 높게 되어 충분한 응결이 되기 전에 알루미늄 드로스의 수소가스 생성에 의한 발포 및 팽창이 종료되어 고화물 밖으로 유출되어 소정의 팽창을 발현할 수 없으며, 200중량부를 초과하여 혼입될 경우 전체 고화재 중의 알칼리 용해도가 너무 낮게 되어 응결이 완료된 후 계속 발포 및 팽창이 이루어져 고화물의 균열발생으로 내구성이 하락할 우려가 있다.

또한, 함유된 Free Cao에 의한 발열과 체적팽창을 통한 토양의 간극수를 제거하기 위하여 벤토나이트를 대체하는 고칼슘 소각재로서 C급 플라이애시를 사용하는 것이 바람직하다.

통상 C급 플라이애시는 로내 탈황방식 석탄연소보일러에서 발생하는 고칼슘 플라이애시를 의미하며, 이는 석탄에 포함된 황성분의 대기배출을 방지하기 위하여 석탄과 석회석을 혼합 연소하는 과정에서 발생된다.

이 C급 플라이애시에 다량 함유된 산화칼슘은 물과 반응하여 흡수, 발열 및 팽창하여 수산화칼슘이 되는데 이때 부피의 팽창은 산화칼슘 량의 약 1.99배가 된다. 이에 대한 반응식은 아래의 식 (2)와 같다.

CaO+ H₂O → Ca(OH)₂ + 15.6kcal mol^-1 - - - (2)

또한 상기 C급 플라이애시는 상기 알루미늄 드로스 100중량부에 대하여 50~200중량부 혼입되는 것이 바람직하다. 이 C급 플라이애시가 50중량부 미만 혼입되면 플라이애시에 포함된 CaO가 팽창하는 량이 충분치 않아 팽창성 모르타르의 목적을 달성할 수 없으며, 200 중량부를 초과하여 혼입될 경우 슬래그 시멘트 등 고결강도를 발현하는 물질의 양이 상대적으로 부족하여 강도가 하락할 우려가 있다.

본 발명에서는 상기 제조된 고화재 조성물을 토목공사 시공 전에 모래와 적정량의 물을 혼합하여 최종 모르타르 조성물을 제조한다.

구체적으로는, 상기 고화재 조성물 100중량부에 대하여 모래 150~400중량부, 및 물 100~200중량부로 구성되는 것일 수 있다.

상기 고화재와 시공 전 혼합되는 모래는 일반적으로 모래라 칭하는 천연모래, 부순모래, 석분 및 마사 중 어느 하나이거나 이들 군으로부터 선택된 둘 이상의 혼합물일 수 있다. 이러한 모래는 상기 고화재 조성물 100중량부에 대하여 150~400중량부 포함되는 것이 바람직하다. 상기 모래가 상기 고화재 조성물 100중량부에 대하여 150 중량부 미만 혼입될 경우 전체 모르타르의 체적이 적게 되어 강도발현은 충분하나, 상대적으로 팽창율이 너무 크게 되어 내구성이 저하될 우려가 있으며, 400중량부를 초과하여 혼입될 경우 상대적인 팽창율이 너무 작게 되고 결합재 양의 적음으로 인한 강도하락의 우려가 있어 소정의 목적을 달성하지 못할 우려가 있다.

또한 모르타르를 만들기 위해 혼합되는 물은 수돗물, 지하수, 하천수, 바닷물(해수) 등 이물질을 혼입하지 않은 깨끗한 물이면 되고, 상기 고화재 조성물 100중량부에 대하여 100~200중량부로 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 요구되는 반죽질기 및 모래에 포함된 함수율 등을 감안하여 당업자가 그 량을 가감하여 실시 가능한 것이므로 구체적으로 그 비율을 규정하지 않는다.

이하에서 본 발명에 따른 알루미늄 드로스를 활용한 토목공사용 팽창성 모르타르 조성물의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다. 또한 이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한하는 것으로 이해되어져서는 아니된다.

실시예 1~5 및 비교예 1~3

다음 표 1과 같은 조성을 균질하게 혼합하여 고화재 조성물을 제조하였다.

실시예 (함량:중량부)	알루미늄 드로스	고로슬래그 시멘트	건 슬래그	C급 플라이애시
1	100	100	50	100
2	100	300	120	80
3	100	500	100	100
4	100	700	160	180
5	100	1000	190	200
비교예1*	100	80	80	30
비교예2*	100	1200	200	200
비교예3*	100	800	100	210
*는 본 발명의 범주를 벗어난 비교예를 나타낸 것임.

실시예 6~10

상기 실시예 1~5에 따라 제조된 고화재 조성물 100중량부에 대하여 표면건조 포화상태의 모래 250중량부와 물 150중량부를 강제식 믹서로 균일하게 혼합하여 모르타르를 제조한 후 압축강도 공시체를 제작하여 재령에 따른 압축강도를 측정하였다.

또한 팽윤도 확인을 위한 시간을 설정하기 위하여 KS L 5107:2001 및 KS L 5210:2013 규격에 의한 응결시간(비카침)시험을 실시하였다.

비교예 4 : 1종 보통 포틀랜트 시멘트 사용 예

먼저, 고화재로서 1종 포틀랜트 시멘트 100중량부를 고화재로 하고, 상기 고화재 100중량부에 표면건조 포화상태의 모래 250중량부와 물 150중량부를 강제식 믹서로 균일하게 혼합하여 모르타르를 제조한 후 압축강도 공시체를 제작하여 재령에 따른 압축강도를 실시예와 비교 측정하였다.

비교예 5 : 1종 보통 포틀랜트 시멘트 및 알루미늄 분말 사용 예

먼저, 고화재로서 1종 포틀랜트 시멘트100중량부에 대하여 국내 K사의 알루미늄 분말 0.3중량부를 첨가하여 고화재 조성물을 제조하였다.

상기 제조된 고화재 조성물 100중량부에 표면건조 포화상태의 모래 250중량부와 물 150중량부를 강제식 믹서로 균일하게 혼합하여 모르타르를 제조한 후 압축강도 공시체를 제작하여 재령에 따른 압축강도를 실시예와 비교 측정하였다.

비교예 6 : 1종 보통 포틀랜트 시멘트 및 벤토나이트 사용 예

먼저, 고화재로서 1종 포틀랜트 시멘트100중량부에 대하여 팽윤도 12% 제품인 S사의 벤토나이트 5중량부를 팽창제로 첨가하여 고화재 조성물을 제조하였다.

실험예 1 : 응결시간 및 일축 압축강도시험

압축강도시험은 KS L 5405:2016 부속서 A(플라이애시 활성도지수 시험방법)에 따라 실시하였으며, KS L 5107:2001 및 KS L 5210:2013 규격에 의한 응결시간(비카침)시험을 실시하였다. 다음 표 2에 실시예 및 비교예의 재령별 일축압축강도 실험결과와 응결시간 시험결과를 나타내었다.

구 분	응결시간 (초결:분) KS 기준 : 60분 이상	응결시간 (종결,시:분) KS 기준 : 10시간 이하	팽창 여부 (육안관찰)	재령 7일 압축강도 (단위:MPa)				재령 28일 압축강도 (단위:MPa)
구 분	응결시간 (초결:분) KS 기준 : 60분 이상	응결시간 (종결,시:분) KS 기준 : 10시간 이하	팽창 여부 (육안관찰)	#1	#2	#3	평균	#1	#2	#3	평균
실시예 1	300	08:40	양호	2.24	2.68	3.02	2.65	4.95	4.88	4.61	4.81
실시예 2	250	08:10	양호	2.87	3.15	3.24	3.09	5.21	5.29	5.38	5.29
실시예 3	240	07:10	양호	3.25	2.69	3.72	3.22	5.88	6.01	5.94	5.94
실시예 4	220	07:20	양호	3.64	3.87	2.98	3.50	6.88	6.20	6.42	6.50
실시예 5	180	06:50	양호	3.98	4.15	4.19	4.11	7.02	6.87	7.21	7.03
비교예 1	630	18:30	양호	0.88	0.83	0.62	0.78	1.23	0.94	1.11	1.09
비교예 2	60	06:10	팽창없음	3.44	3.27	4.25	3.65	6.77	6.54	5.98	6.43
비교예 3	80	06:30	팽창없음	2.29	3.48	3.12	2.96	5.34	5.01	5.66	5.34
비교예 4	240	06:50	팽창없음	4.21	4.23	4.57	4.34	7.21	7.10	7.29	7.20
비교예 5	220	07:20	양호	3.21	3.54	4.20	3.65	5.98	5.43	6.25	5.89
비교예 6	230	07:30	양호	4.19	3.91	3.84	3.98	6.87	6.98	6.23	6.69

상기 표 2를 참조하면, 실시예 1~5의 경우 응결시간은 모두 KS 기준을 만족하여 현장 작업여건 및 타설 시간에 적응가능하며 아무런 문제가 발생하지 않을 것임을 알 수 있다.

또한 압축강도의 경우 비교예 4인 1종 시멘트에 비하여 7일 강도와 28일 강도 모두 약간 떨어지거나 수준이었으며, 이는 상대적인 시멘트 물질이 부족한 결과이나, 알루미늄 드로스의 수소가스 생성에 의한 고결 조직 내의 기포가 형성된 결과로서 당연한 것으로 이해될 수 있으며, 그라우팅용 모르타르로 충분히 활용할 수 있는 강도를 발현하였다.

그러나 비교예 1의 경우 응결시간이 너무 늦게 지연되고 강도역시 너무 저하되는 것으로 나타났는데 이는 발포 및 팽창물질인 알루미늄 드로스에 비해 고로슬래그시멘트 양이 상대적으로 적은 관계로 충분한 강도발현이 이루어지지 못한 결과이며, 또한 고결체 내의 기포가 너무 많아 강도가 하락한 것으로 해석할 수 있어 내구성이 많이 결여된 배합예라 판단된다.

실험예 2 : 팽창성 측정

시험 결과 종결이 이루어졌다고 판단할 수 있는 비빔 후 8시간을 기준으로 육안으로 팽창정도를 확인하고 그 결과를 상기 표 2에 나타내었다.

상기 표 2를 참조하면, 본 발명에 따른 배합 조성으로 제조된 모르타르 조성의 경우 모두 그 팽창성이 양호하게 나타난 것을 확인하였다.

반면, 비교예 4와 같이 팽창성 물질이 포함되지 않은 배합이므로 팽창이 일어나지 않았으며, 비교예 2와 비교예 3의 경우는 팽창물질인 알루미늄 드로스의 양에 비하여 시멘트물질 및 기타물질의 양이 상대적으로 너무 많기 때문에 팽창이 수반되지 않아, 현실적으로 적용되지 못하는 배합이라 판단된다.

그리고 비교예 5와 비교예 6의 경우 기존의 기술로서 일반적으로 많이 적용되고 있는 배합인데 일정수준의 팽창성, 응결시간 적합성, 발현 강도 등이 만족할 만한 수준이며, 본 발명의 실시예와 비슷한 성과를 나타내었다.

따라서, 본 발명과 같은 배합 조건을 가지는 경우 최적의 팽창성과 현장 작업여건 및 타설 시간에 적응가능하다는 것을 확인할 수 있었으며, 이러한 배합 조건은 종래 알루미늄 분말이나 벤토나이트를 사용하여 제조된 기술과도 동등 유사한 정도의 물성을 만족하는 것임을 알 수 있다.

실험예 3 : 형태 확인 사진

또한 비빔 후 8시간 및 24시간 경과 후의 형태를 사진으로 기록하였으며, 그 결과를 다음 도 1에 나타내었다.

다음 도 1의 사진을 참조하면, 종결이 이루어진 후(8시간)와 24시간 경과 후 실시예 3의 경우 비교예 4인 1종 시멘트에 비하여 모르타르의 팽창이 확연함을 확인할 수 있었다.

또한, 모르타르 압축강도 시험은 KS 규격에 따라 4㎝ × 4㎝ × 16㎝ 의 몰드로 하게 되어 있어 사진 상으로 그 팽창성을 명백히 확인하기 쉽지 않기 때문에 도1의 #4와 #5의 사진은 팽창성을 확인하기 쉽게 하기 위하여 상기 실시예 3의 조성을 원주형 공시체(지름 5㎝ × 높이 10㎝)로 성형한 것이다.

또한, 도 1의 #4와 #5의 사진에는 본 발명의 조성물이 성형 후 8시간에 충분한 팽창이 이루어졌으며, 24시간 경과 후에도 동일한 팽창상태를 유지하고 있음을 명확히 알 수 있다.

Claims

알루미늄 드로스 100중량부에 대하여 고로슬래그 시멘트 100~1,000중량부, 건 슬래그 50~200중량부 및 고칼슘 소각재 50~200중량부로 구성된 고화재 조성물.
제1항에 있어서,
고칼슘 소각재는 C급 플라이애쉬인 것인 고화재 조성물.
제1항에 따른 고화재 조성물 100중량부에 대하여 모래 150~400중량부, 및 물 100~200중량부로 구성된 것을 특징으로 하는 팽창성 모르타르 조성물.