KR20190069259A - 고로슬래그 미분말 및 산화아연을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트 조성물, 및 이의 제조방법 - Google Patents

고로슬래그 미분말 및 산화아연을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트 조성물, 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고로슬래그 미분말(ground granulated blast furnace slag) 및 산화아연을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트에 관한 것으로, 보다 구체적으로 고로슬래그 미분말과 알칼리 활성화제를 수화반응물로 이용하고 산화아연을 혼합하여 콘크리트와 함께 매립되어 있는 철근 또는 강재의 부식 저감 효과를 향상시킨 친환경 시멘트 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

고로슬래그 미분말 및 산화아연을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트 조성물, 및 이의 제조방법 {Eco-friendly cement composition comprising ground granulated blast furnace slag and zinc oxide as an active ingredient and method for preparing thereof}
본 발명은 고로슬래그 미분말(ground granulated blast furnace slag) 및 산화아연을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 고로슬래그 미분말과 알칼리 활성화제를 수화반응물로 이용하고 산화아연을 혼합하여 콘크리트와 함께 매립되어 있는 철근 또는 강재의 부식 저감 효과를 향상시킨 친환경 시멘트 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
현재 콘크리트의 재료인 자갈과 모래 등의 수급이 불안정하고, 대체 골재의 수량과 품질확보의 어려움이 있어 건설에서 재료의 품질관리가 체계화되고 있는 현실이다. 또한, 건설 구조물의 환경은 극한의 계절 변화, 예컨대 홍수, 가뭄, 혹한, 폭염 또는 지진 등의 자연재해에 있어서, 설계 시 예상치 못한 위험요소에 의해 콘크리트 구조물은 많은 열화 환경에 노출되어 있다.
철근 콘크리트의 경우 이러한 열화 환경에 있어서 철근의 부식으로 인한 구조물의 내하력과 내구성 저하로 붕괴에 이를 수도 있으며, 이를 위해 지속적인 유지관리 시스템을 구축하고 시간과 비용을 투자되어야 한다. 또한, 콘크리트에 함께 매립된 철근 또는 강재의 부식은 구조물 전체에 있어 치명적인 위험요소이며, 최종적으로는 구조물의 붕괴를 유발하여 경제적 손실과 인명사고까지 이어질 수 있다.
따라서, 콘크리트와 함께 매립 시공되는 철근 또는 강재의 부식 저감은 구조물의 사용연한까지 안전한 사용과 유지보수의 시간과 비용을 줄여주는 효과를 가지기 때문에 우리의 삶에 있어서 매우 중요한 사안이라 할 수 있다. 특히 해안지역이나 극한 환경, 위험물질과 접하는 콘크리트 구조물에서의 방지 또는 부식 저감 효과는 더욱 중요한 요소이다.
기존의 다양한 부식 방지 및 저감 기술은 주로 철근 또는 강재의 표면에 피복이나 도금 등을 사용하여 부식을 촉진하는 외부 물질의 접촉을 막는 것이었다. 그러나, 이러한 방법은 철근 또는 강재의 추가적인 가공과정으로 인핸 많은 비용과 시간에 있어서 문제가 있었으며, 콘크리트의 혼화제로서 방청제를 혼합하는 방법도 일부 있었으나, 이는 저조한 효과를 나타내고 콘크리트의 성능 저하라는 문제점이 있다.
산화아연은 아연 도금을 활용한 강재 제품에 사용되고 있다. 또한, 시멘트에 산화아연을 혼합하여 철근 또는 강재의 부식을 저감시키기 위한 연구도 지속되고 있는 추세이다.
산화아연을 혼합한 시멘트의 부식 저감 효과는 충분히 국내외 연구결과를 통해 밝혀져 있으나, 포틀랜드 시멘트에 산화아연을 혼합할 경우, 불용성인 산화아연으로 인해 응결지연과 초기강도 저하 등의 다양한 문제점이 발생하고 있어 실제 구조물에 시공되거나 제품화되기는 어려움이 있다. 또한, 대부분의 산화아연 혼합 시멘트의 경우 이러한 문제점 때문에 산화아연은 시멘트 중량의 5% 이하로 사용되고 있는 것이 실상이다.
따라서, 본 발명가들은 전술한 산화아연의 혼합에 따른 응결지연, 초기강도 저하 등의 문제점을 보완하고, 철근 또는 강재의 부식 저감 또는 억제 효과가 뛰어난 고로슬래그 미분말 및 산화아연을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트 조성물의 개발이 시급하다 인식하여, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 고로슬래그 미분말(ground granulated blast furnace slag)과 알칼리 활성화제를 수화반응물로 이용하고 산화아연을 혼합하여 콘크리트와 함께 매립되어 있는 철근 또는 강재의 부식 저감 효과를 향상시킨 친환경 일반 구조용 시멘트 조성물 및 이의 제조방법을 제공 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고로슬래그 미분말(ground granulated blast furnace slag)과 알칼리 활성화제를 수화반응물로 이용하고 산화아연을 혼합하여 우수한 강재 부착력과 균일한 두께로 시공 가능한 강재 구조물의 부식 억제 또는 저감을 위한 친환경 강재 도포용 시멘트 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고로슬래그 미분말(ground granulated blast furnace slag)과 알칼리 활성화제를 수화반응물로 이용하고 산화아연을 혼합한 친환경 시멘트 조성물 및 이의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
고로슬래그 미분말 및 산화아연을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트 조성물
본 발명은 고로슬래그 미분말 및 산화아연을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트 조성물을 제공한다.
구체적으로, 본 발명은 결합재(binder)로서 고로슬래그 미분말 85 내지 95 중량%; 및 실리카 퓸(silica fume) 5 내지 15 중량%를 포함하고, 상기 결합재의 총 중량% 대비 알칼리 활성화제를 5 내지 15 중량%; 및 산화아연을 5 내지 15 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로슬래그 미분말 및 산화아연을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트 조성물을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 “고로슬래그 미분말”은 선철의 제련 시에 부산물로서 발생하는 고온 용융 상태의 고로슬래그를 물로 급냉처리 한 고로슬래그를 건조 및 분쇄하여 제조한 것을 의미한다.
본 발명은 상기 고로슬래그 미분말을 기반으로 하는 알칼리 활성화 슬래그 시멘트(alkali-activated slag cement, AASC)를 사용하기 때문에 종래의 포틀랜트 시멘트를 사용하는 기술보다 친환경적인 효과를 나타낸다.
본 발명에 있어서, 상기 “실리카 퓸”은 실리콘(Si), 페로실리콘(FeSi), 실리콘 합금 등을 제조할 때에 발생되는 폐가스 중에 포함되어 있는 SiO2를 집진기로 수집 여과하여 얻어지는 마이크로 실리카 입자를 의미하며, 상기 실리카 퓸을 시멘트 제조에 사용할 경우 일반 시멘트 보다 고강도로 제조될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구체예에 있어서, 상기 실리카 튬을 5 중량% 미만 사용할 경우 산화아연에 의한 갈바닉 효과를 유도하는 음이온의 흐름이 원활하지 않아 산화아연의 효과가 감소될 수 있으며, 15 중량% 초과 사용할 경우 상기 결합재의 유동성이 급격히 감소되어 초기 강도가 저하될 수 있고 균질한 배합이 이루어지지 않아 내부에 공극 등의 결함이 발생하고 이로 인해 강도 및 내구성이 저하될 수 있는 단점이 있다.
본 발명에 있어서 상기 “알칼리 활성화제”는 상기 고로슬래그 미분말을 알킬리 활성화 시키는 용도로 사용됨을 특징으로 한다. 상기 알칼리 활성화제에 의해 알칼리 활성화된 슬래그 시멘트에 의해 물에 불용성인 산화아연을 활성화하여 용해성을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구체예에 있어서, 상기 알칼리 활성화제는 5 중량% 미만 사용할 경우 상기 고로슬래그 미분말의 활성화가 약해 응결 지연, 초기강도 저하, 압축강도가 작아지며, 15 중량% 초과 사용할 경우 초기강도는 향상될 수 있으나 응결 속도가 급격히 빨라져 제조 작업에 어려움이 있다. 또한, 15 중량% 초과 사용할 경우 높은 pH에 의한 작업의 안정성과 상기 고로슬래그 미분말과 반응하지 못하고 남은 수산화기(-OH)가 시멘트 표면으로 용출될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 알칼리 활성화제는 산화나트륨(NaOH), 규산나트륨(Na2SiO3), 규산리튬(Li2SiO3) 또는 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있으며, 바람직하게는 산화나트륨(NaOH), 산화나트륨(NaOH)과 규산나트륨(Na2SiO3)의 혼합물, 및 산화나트륨(NaOH)과 규산리튬(Li2SiO3)의 혼합물일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 “산화아연”은 불용성의 백색 분말로, 상기 산화아연은 시멘트 또는 콘크리트에 혼합하여 사용할 경우 강재의 부식을 억제 또는 감소할 수 있는 효과를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 일 구체예에 있어서, 상기 산화아연의 혼합률은 알칼리 활성화제의 농도를 초과하지 않는 것이 바람직하다.
예컨데, 상기 알칼리 활성화제의 농도가 10%일 경우 상기 산화아연은 10 중량%까지 사용되는 것이 바람직하다. 상기 산화아연의 혼합율이 알칼리 활성화제의 농도를 초과할 경우 응결 시간이 증가하여 충분한 초기 강도를 확보하기 어렵다는 단점이 있다.
본 발명에 있어서, 상기 결합재는 물과 1:0.3 내지 0.6의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 구체예에 있어서, 상기 결합재와 물의 혼합 비율에 있어서 물이 0.3 미만일 경우 과도하게 된 반죽으로 제조되어 워커빌리티(workability)가 급격히 저하되어 과량의 혼화제를 사용하게 되어 균질하고 표면이 매끈한 콘크리트 또는 시멘트의 제조가 어려우며, 치밀하지 못해 내부 공극 등에 결함을 가지게 되는 시멘트가 제조된다. 또한, 상기 결합재와 물의 혼합 비율에 있어서 물이 0.6 초과일 경우 과도하게 진반죽이 되어 워커빌리티가 과도하여 시멘트의 제조에 있어서 재료분리, 구체적으로 고로슬래그 미분말, 모래, 자갈 등이 균질하게 섞이지 않고 밀도 차이에 의해 각각의 층으로 분리되며, 응결지연이 발생하는 등의 많은 문제점이 발생하게 된다.
상기 결합재와 물의 혼합 비율에 있어서 물을 0.3 내지 0.6 이외의 비율로 사용할 경우 결합재의 배합에 따라 워커빌리티가 나빠지게 되며 이에 따른 유동성 저하를 방지하기 위해 혼화제의 사용량이 증가하게 된다. 일반적으로 혼화제로는 고성능 감수제, 고성능 유동화제, 고성능 AE감수제 등이 사용되고 있으며 상기 혼화제는 매우 고가의 재료로써 대량 제조에 있어서 경제적 부담을 줄 수 있는 단점이 있다.
본 발명에 있어서, 상기 “워커빌리티(workability)”는 콘크리트를 혼합한 다음 운반해서 다져 넣을 때까지 시공성의 좋고 나쁨을 나타내는 성질로, 일반적으로 콘크리트의 시공성의 의미로 사용되며, 시공성의 좋고 나쁨은 작업의 용이한 정도 및 재료의 분리에 저항하는 정도로 나타난다.
본 발명에 있어서, 상기 결합재는 총 중량% 대비 플라이 애시(Fly ash) 및 매타카올린(Metakaoline)을 5 내지 20 중량% 추가적으로 포함될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 “플라이 애시”는 석탄이나 중유를 보일러 연료로 사용하는 화력발전소에서 연료의 연소과정에서 발생되는 회분을 굴뚝에서 전기 집진기로 포집한 연소재로서, 구상(球狀)인 입자 크기는 시멘트와 같은 정도이며 알루미나(Al2O3)와 실리카(SiO2)가 주성분이다.
본 발명에 있어서, 상기 “메타카올린”은 filler, 내화물, 고무, 페인트, 화학, 제약 등 폭 넓게 사용 가능한 카올린을 특수 처리하여 콘크리트용 혼화재료로 제조 한 것을 의미하며, 상기 결합재로 사용할 경우 시멘트의 강도를 증가시키는 효과가 있다.
상기 플라이 애시 및 메타카올린은 상기 결합재의 중량 대비 20 중량% 이상 사용될 경우 상기 고로슬래그 미분말의 양이 감소하여 응결 시간이 증가하고 초기 강도가 저하될 수 있는 단점이 있다.
고로슬래그 미분말을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트 제조방법, 및 이의 용도
본 발명은 고로슬래그 미분말 및 산화아연을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트의 제조방법을 제공한다.
구체적으로, 고로슬래그 미분말 85 내지 95 중량%; 및 실리카 퓸(silica fume) 5 내지 15 중량%를 혼합하여 이루어진 결합재를 포함하고; 및
상기 결합재 총 중량% 대비 알칼리 활성화제를 결합재 중량 대비 5 내지 15 중량%; 및 산화아연을 5 내지 15 중량%를 포함하여 혼합하고, 상기 혼합 과정은 동시 또는 별도로 진행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제조방법은 상기 과정 후 3 내지 10분 저속 배합하는 반응이 추가적으로 포함될 수 있다. 상기 저속 배합 반응으로 인해 시멘트의 제조에 사용된 모든 재료의 뭉침을 방지할 수 있고 균질한 반죽을 제조할 수 있으며, 이로 인해 노즐 분사 시 노즐 입구의 막힘, 시멘트의 부착력 저하 등의 문제점을 방지할 수 있다.
본 발명은 또한 고로슬래그 미분말 및 산화아연을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트 조성물의 용도를 제공하고자 한다. 구체적으로, 본 발명의 상기 친환경 시멘트는 일반 구조용 시멘트 또는 강재 도포형 시멘트를 제공하는 것이며, 보다 구체적으로, 본 발명은 고로슬래그 미분말과 알칼리 활성화제를 수화반응물로 이용하고 산화아연을 혼합하여 콘크리트와 함께 매립되어 있는 철근 또는 강재의 부식 저감 효과를 향상시킨 친환경 일반 구조용 시멘트 및 우수한 강재 부착력과 균일한 두께로 시공 가능한 강재 구조물의 부식 억제 또는 저감을 위한 친환경 강재 도포용 시멘트를 제공한다.
상기 고로슬래그 미분말 및 산화아연을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트 조성물은 앞서 기재한 바와 같다.
본 발명에 있어서, 상기 “일반 구조용 시멘트”는 건물의 주요 구조재로서 사용되는 시멘트의 총칭을 의미한다. 상기 일반 구조용 시멘트는 비구조용 시멘트와 달리 배합설계에 따라 계산되는 시멘트 배합에 의하여 시공함으로써 구조계산에 사용되는 소요강도(所要强度)를 훨씬 웃도는 강도를 가지며, 어떠한 기상조건에 대해서도 내구성(耐久性)을 잃지 않는 구조재로서의 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 구체예에 있어서, 상기 일반 구조용 시멘트는 결합재와 물이 1:0.3 내지 0.5의 비율로 혼합될 수 있는데, 이는 일반 구조용 시멘트를 거푸집에 넣고 진동 다짐기로 다짐 과정에 있어서 적절한 유동성을 가지는 워커빌리티의 반죽이 필요하며, 이로 인해 공극 없이 치밀하게 제조될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 “강재 도포형 시멘트”는 강재, 예컨대 탱크류, 수문류, 관류, 밸브류, 건물 벽면, 강제 수도, 강재 교량 등의 내외면에 도포하기 위해 사용되는 시멘트의 총칭을 의미하며, 상기 강재 도포용 시멘트는 강재의 표면의 기공 사이를 보호하는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 구체예에 있어서, 상기 일반 구조용 시멘트는 결합재와 물이 1:0.4 내지 0.6의 비율로 혼합된 후 노즐에 의해 분사되어 제조될 수 있다.
상기 물의 비율이 0.4 미만 사용될 경우, 점성이 너무 큰 반죽으로 제조되어 강재 표면에 균질한 두께를 유지하지 못하고 불규칙한 두께의 도포막이 형성될 수 있다. 또한, 노즐 분사에 의해 제조될 경우, 노즐 분사 시 압력이 과도하게 증가하여 기기에 무리를 주게 되어 노즐 및 호스가 압력을 견디지 못하고 터질 가능성이 증가하게 되고, 상기 노즐 또는 호스가 막힐 가능성도 증가하게 괸다.
상기 물의 비율이 0.6 추과 사용될 경우, 강재 표면에 도포 후 균질한 피막 두께를 형성하지 못하고 흘러내리게 되며 이로 인해 도포 효과가 없어지고, 층이나 얼룩이 생기고, 부식 저감 효과 또한 거의 상실하게 된다.
본 발명의 조성물, 제조방법 및 용도에서 언급된 모든 사항을 서로 모순되지 않는 한 동일하게 적용된다.
본 발명의 고로슬래그 미분말(ground granulated blast furnace slag) 및 산화아연을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트 조성물, 및 이의 제조방법에 따르면, 기존의 포틀랜드 시멘트가 아닌 알칼리 활성화된 고로슬래그 미분말을 사용하기 때문에 종래의 기술보다 친환경적이고, 고알칼리 환경에서 수화반응성이 향상되는 산화아연을 보다 적절히 사용할 수 있기 때문에 치밀한 조직의 구성, 균질한 아연의 분포, 철근 또는 강재와의 부착력 증대 및 초기 강도 증대 등의 효과를 나타낸다.
또한, 본 발명의 고로슬래그 미분말 및 산화아연을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트 조성물, 및 이의 제조방법에 따르면, 고알칼리 환경에서 수화반응성이 향상되는 산화아연을 보다 적절히 사용할 수 있기 때문에 시멘트와 철근 또는 강재의 부식 저감 효과를 증대시키고, 기존 아연을 함유한 시멘트들의 문제점인 응결지연, 초기강도 저하 등의 문제점을 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고로슬래그 미분말 및 산화아연을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트의 응결시간에 대한 결과 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 고로슬래그 미분말 및 산화아연을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트과 비교예 시멘트 사이의 압축강도에 대해 비교한 결과 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 고로슬래그 미분말 및 산화아연을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트와 비교예 시멘트 사이의 부식 면적률을 비교한 결과 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해 질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하세 알려 주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
실시예 1.
본 발명에 따른 고로슬래그 미분말을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트는, 결합재로서 고로슬래그 미분말 95 중량% 및 실리카퓸 5 중량%를 포함하고, 상기 결합재의 중량 대비 알칼리 활성화제 10 중량% 및 산화아연 10 중량%를 포함하여 혼합 및 분쇄하는 과정을 수행하고, KS L 5109 수경성 시멘트 페이스트 및 모르타르의 기계적 혼합방법을 준수하여 상기 반응을 수행하여 본 발명에 따른 고로슬래그 미분말 및 산화아연을 유효성분으로 포함하는 친환경 일반 구조용 시멘트를 제조하였다.
실시예 2.
본 발명에 따른 고로슬래그 미분말을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트는, 결합재로서 고로슬래그 미분말 90 중량% 및 실리카퓸 10 중량%를 포함하고, 상기 결합재의 중량 대비 알칼리 활성화제 10 중량% 및 산화아연 10 중량%를 포함하여 혼합 및 분쇄하는 과정을 수행하고, KS L 5109 수경성 시멘트 페이스트 및 모르타르의 기계적 혼합방법을 준수하여 상기 반응을 수행하여 본 발명에 따른 고로슬래그 미분말 및 산화아연을 유효성분으로 포함하는 친환경 일반 구조용 시멘트를 제조하였다.
실시예 3.
본 발명에 따른 고로슬래그 미분말을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트는, 결합재로서 고로슬래그 미분말 90 중량% 및 실리카퓸 10 중량%를 포함하고, 상기 결합재의 중량 대비 알칼리 활성화제 15 중량% 및 산화아연 15 중량%를 포함하여 혼합 및 분쇄하는 과정을 수행하고, KS L 5109 수경성 시멘트 페이스트 및 모르타르의 기계적 혼합방법을 준수하여 상기 반응을 수행하였다.
상기 반응을 수행하고 5분 동안 저속 배합하여 본 발명에 따른 고로슬래그 미분말 및 산화아연을 유효성분으로 포함하는 친환경 강재 도포용 시멘트를 제조하였다.
비교예 1.
본 발명에 따른 고로슬래그 미분말을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트과 다양한 특정을 비교하기 위해, 결합재로서 다른 성분은 포함하지 않고 고로슬래그 미분말만 100 중량% 포함하고, 상기 결합재의 중량 대비 알칼리 활성화제 5 중량%를 포함하고 산화아연은 포함하지 않으며, 혼합 및 분쇄하는 과정을 수행하고, KS L 5109 수경성 시멘트 페이스트 및 모르타르의 기계적 혼합방법을 준수하여 상기 반응을 수행하여 비교예 시멘트를 제조하였다.
실험예 1. 본 발명에 따른 친환경 시멘트의 응결시간 확인
상기 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 본 발명의 고로슬래그 미분말을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트의 물리적 특성을 비교하기 위하여, KS L 5108에 규정하는 방법에 따라 시멘트의 응결시간 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 1 및 도 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure pat00001
상기 표 1 및 도 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 본 발명의 고로슬래그 미분말을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트는 일반 보통 포틀랜트 시멘트의 응결시간 종결기준이 10시간 이하임을 고려할 때, 현저히 우수한 응결시간을 나타내는 것으로 나타났다.
시멘트의 응결 특성은 콘크리트 타설 시 안정적인 성형 시간을 확보하고, 초기 강도의 발현에 큰 영향을 주기 때문에 시멘트의 성능을 평가하는데 있어서 매우 중요한 인자이다. 따라서, 상기 결과를 통해 본 발명에 다른 친환경 시멘트가 상업적으로 효율적으로 사용될 수 있음을 예측할 수 있다.
실험예 2. 본 발명에 따른 친환경 시멘트의 압축강도 확인
상기 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 본 발명의 고로슬래그 미분말을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트와 상기 비교예 1에 따라 제조된 시멘트의 물리적 특성을 비교하기 위하여, KS L 5108에 규정하는 방법에 따라 시멘트의 압축강도 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 2 및 도 2에 나타내었다.
[표 2]
Figure pat00002
상기 표 2 및 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 본 발명의 고로슬래그 미분말을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트는 압축강도가 40 Mpa와 유사 또는 초과하는 것으로 고강도 콘크리트임이 확인되었으며, 상기 비교예 1에 비해 초기강도부터 현저히 우수한 압축강도를 나타내는 것으로 나타났다.
상기 결과로부터, 본 발명에 따른 고로슬래그 미분말을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트는 현장 또는 구조물의 목적 등에 따라 초기강도 확보가 가능함을 확인할 수 있다.
실험예 3. 본 발명에 따른 친환경 시멘트의 부식저항성 확인
상기 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 본 발명의 고로슬래그 미분말을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트와 상기 비교예 1에 따라 제조된 시멘트의 부식저항성을 비교하기 위하여, KS F2599-2에 규정하는 방법에 따라 시멘트의 부식저항성 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 3 및 도 3에 나타내었다.
[표 3]
Figure pat00003
상기 표 3 및 도 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 본 발명의 고로슬래그 미분말을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트는 상기 비교예 1에 비해 현저히 적은 부식면적(%)을 나타내는 것으로 나타났다. 구체적으로, 본 발명의 부식면적률은 0 내지 2.1%인 반면, 비교예의 경우 38.1%의 현저한 차이를 나타내는 부식면적률(%)을 나타내었다.
상기 결과로부터, 본 발명에 따른 고로슬래그 미분말을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트는 산화아연의 함량에 의한 부식 감소 또는 저감 효과가 뛰어남을 확인할 수 있다.
이상 설명으로부터, 본 발명에 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.

Claims (7)

  1. 결합재(binder)로서, 고로슬래그 미분말 85 내지 95 중량%; 및 실리카 퓸(silica fume) 5 내지 15 중량%를 포함하고,
    상기 결합재의 총 중량% 대비 알칼리 활성화제를 5 내지 15 중량%; 및 산화아연을 5 내지 15 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 시멘트 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 결합재는, 플라이 애시(Fly ash) 또는 메타카올린(Metakaoline)을 5 내지 20 중량% 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 시멘트 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 알칼리 활성화제는 수산화나트륨(NaOH), 규산나트륨(Na2SiO3), 규산리튬(Li2SiO3) 또는 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 친환경 시멘트 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 결합재는 물과 1:0.3 내지 0.6의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 친환경 시멘트 조성물.
  5. 고로슬래그 미분말 85 내지 95 중량%; 및 실리카 퓸(silica fume) 5 내지 15 중량%를 혼합하여 이루어진 결합재를 포함하고;
    상기 결합재의 총 중량% 대비 알칼리 활성화제를 결합재 중량 대비 5 내지 15 중량%; 및 산화아연을 5 내지 15 중량%를 포함하여 혼합하고, 상기 혼합 과정은 동시 또는 별도로 진행되는 것을 특징으로 하는 고로슬래그 미분말을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트의 제조방법.
  6. 제1항 내지 제4항에 따른 고로슬래그 미분말 및 산화아연을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트 조성물을 포함하며,
    결합재와 물의 비율이 1:0.3 내지 0.5로 혼합되는 것을 특징으로 하는 친환경 일반 구조용 시멘트.
  7. 제1항 내지 제4항에 따른 고로슬래그 미분말 및 산화아연을 유효성분으로 포함하는 친환경 시멘트 조성물을 포함하며,
    결합재와 물의 비율이 1:0.4 내지 0.6로 혼합되는 것을 특징으로 하는 친환경 강재 도포형 시멘트.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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NO20220629A1 (en) * 2022-06-01 2023-12-04 Univ I Stavanger One-part geopolymer composition

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