KR20220103468A - Ultra rapid harding cement composition with improved durability and strength - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 내구성 및 강도가 향상된 초속경 시멘트 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 포틀랜드 시멘트를 주성분으로 하는 시멘트 원료에 산화칼슘, 황산알루미늄 및 이온성 아크릴계 고분자를 혼합하여 내구성과 강도를 높이고 양생과정에서의 균열을 방지한 초속경 시멘트 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a cement composition with improved durability and strength. More specifically, calcium oxide, aluminum sulfate and an ionic acrylic polymer are mixed with a cement raw material containing Portland cement as a main component to increase durability and strength, and in the curing process It relates to a cement composition that prevents cracking in the cement composition.
시멘트의 강도는 수화 과정에서 이루어지는 다양한 형태의 무기 조성물들의 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 옐멘나이트와 같은 광물은 수화 과정에서 에팅거나이트를 형성해 강도를 개선하는 역할을 하는 것으로 알려져 있는데, 이런 구조물의 형성으로 시멘트의 강도가 높아지는 것으로 보고되었다. 유사한 조성의 시멘트라 할지라도 수화 과정에서 생성되는 혼합 무기물의 구조에 따라 다양한 강도를 보이고 있다.It is known that the strength of cement is affected by various types of inorganic compositions formed during hydration. Minerals such as yellmenite are known to play a role in improving strength by forming etingenite during hydration. Even cements of similar composition show various strengths depending on the structure of the mixed inorganic substances produced during hydration.
시멘트의 강도를 높이고 양생과정에서의 균열을 방지하기 위하여 다양한 연구들이 수행되어 오고 있다. 대표적인 방법으로는 고분자형 첨가제를 배합하는 방법, 칼슘이 풍부한 무기물을 배합하는 방법 등이 있다. 이러한 방법 외에도 다양한 방법으로 시멘트를 제조하여 초기 및 최종 강도를 개선하고 양생과정에서의 균열을 방지하려는 노력들이 시도되고 있다. 그러나, 철로와 같이 높은 하중과 진동이 적용되는 경우에는 충분한 내구성이 보장되지 않아 건설공사 이후에 잦은 보수를 필요로 하게 되므로 결국 운영비용의 상승을 유발한다.Various studies have been conducted to increase the strength of cement and prevent cracking during curing. Representative methods include a method of blending a polymer-type additive, a method of blending an inorganic material rich in calcium, and the like. In addition to these methods, efforts are being made to improve initial and final strength and prevent cracks in the curing process by manufacturing cement by various methods. However, when a high load and vibration are applied, such as a railroad, sufficient durability is not guaranteed and frequent maintenance is required after construction work, which ultimately leads to an increase in operating costs.
따라서 공사 초기부터 충분한 강도를 확보하면서도 내구성이 우수하여 균열의 발생을 방지할 수 있는 시멘트의 필요성이 여전히 강하게 대두되고 있다. Therefore, the need for cement that can prevent cracks by securing sufficient strength from the beginning of construction and having excellent durability is still strongly emerging.
또한 양생 초기의 수화과정에서 발생하는 팽창응력을 이용해 포틀랜드 시멘트의 수화 수축과정에서 발생하는 수축에 기인한 인장응력을 상쇄시키는 방법에 대하여 오랫동안 연구되어 왔다. 그러나 팽창응력과 수축시의 인장응력의 상쇄에 의한 균열방지 기작이 시멘트의 강도를 높이는 효과는 제한적이어서 충분한 효과를 얻기 어렵다. In addition, a method of offsetting the tensile stress caused by the shrinkage generated during the hydration and shrinkage of Portland cement by using the expansion stress generated during the hydration process in the early stage of curing has been studied for a long time. However, the effect of increasing the strength of cement by the crack prevention mechanism by offsetting the expansion stress and the tensile stress during contraction is limited, so it is difficult to obtain a sufficient effect.
팽창시의 압축응력과 수축시의 인장응력의 상쇄를 이용하여 균열을 방지하고, 초기 수화반응과정에서 강도를 높이는 구조체를 형성하는 반응속도를 높여 균열을 방지하고 초기 강도를 높이며, 전 수화과정을 통하여 최종 강도를 높일 수 있는 시멘트가 요구되고 있다. Prevents cracks by using the offset of the compressive stress during expansion and the tensile stress during contraction There is a demand for cement that can increase the final strength through the
본 발명은 포틀랜드 시멘트를 주성분으로 하는 시멘트 원료에 산화칼슘, 황산알루미늄 및 이온성 아크릴계 고분자를 혼합하여, 에팅거나이트 구조의 무기물이 형성되는 반응을 촉진하고 반응속도를 조절함으로써 초기 강도 및 최종 강도가 다른 시멘트에 비해 매우 높은 동시에 양생과정에서의 균열을 최소화할 수 있는, 내구성 및 강도가 향상된 초속경 시멘트 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention mixes calcium oxide, aluminum sulfate and an ionic acrylic polymer with a cement raw material containing Portland cement as a main component, promotes a reaction in which an inorganic material of an etingonite structure is formed, and adjusts the reaction rate to increase the initial strength and final strength. An object of the present invention is to provide a cement composition that is very high compared to other cements and has improved durability and strength, which can minimize cracking during curing.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는,In order to achieve the above object, in the present invention,
포틀랜드 시멘트를 포함하는 시멘트 원료 70~99중량%와 강도증진용 첨가제 5~30중량%를 포함하고, 상기 강도증진용 첨가제는 0.7:1~1:0.7의 몰비로 혼합된 산화칼슘과 황산알루미늄 혼합물 70~99중량%와 이온성 아크릴계 고분자 1~30중량%를 포함하는, 내구성 및 강도가 향상된 초속경 시멘트 조성물을 제공한다.A mixture of calcium oxide and aluminum sulfate mixed in a molar ratio of 0.7:1 to 1:0.7, comprising 70 to 99% by weight of a cement raw material containing Portland cement and 5 to 30% by weight of an additive for strength enhancement. It provides a cement composition with improved durability and strength, including 70 to 99% by weight and 1 to 30% by weight of an ionic acrylic polymer.
상기 조성물에서, 상기 시멘트 원료는 고로슬래그, 석회, 이들의 혼합물 중 어느 하나를 더 포함할 수 있다. In the composition, the cement raw material may further include any one of blast furnace slag, lime, and a mixture thereof.
상기 조성물에서, 상기 시멘트 원료는 포틀랜드 시멘트 100중량부에, 고로슬래그, 석회, 이들의 혼합물 중 어느 하나를 1~100중량부로 혼합한 것임이 바람직하다.In the composition, the cement raw material is preferably mixed with 100 parts by weight of Portland cement, blast furnace slag, lime, and any one of 1 to 100 parts by weight of a mixture thereof.
상기 조성물에서, 상기 산화칼슘과 황산알루미늄은 1:1의 몰비로 혼합된 것임이 바람직하다.In the composition, the calcium oxide and aluminum sulfate are preferably mixed in a molar ratio of 1:1.
상기 조성물에서, 상기 이온성 아크릴계 고분자는 분자량이 20,000~150,000Da인 것이 바람직하다. In the composition, the ionic acrylic polymer preferably has a molecular weight of 20,000 to 150,000 Da.
상기 조성물에서, 상기 이온성 아크릴계 고분자는 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다. 특히 상기 이온성 아크릴계 고분자는 폴리아크릴산과 폴리메타크릴산을 1:9 내지 9:1의 중량비로 혼합한 것임이 바람직하다.In the composition, the ionic acrylic polymer is preferably polyacrylic acid, polymethacrylic acid, or a mixture thereof. In particular, the ionic acrylic polymer is preferably a mixture of polyacrylic acid and polymethacrylic acid in a weight ratio of 1:9 to 9:1.
본 발명은 산화칼슘, 황산알루미늄 및 이온성 아크릴계 고분자를 혼합한 강도증진용 첨가제를 포틀랜드 시멘트 원료에 혼합하여 사용함으로써 산화칼슘과 황산알루미늄이 시멘트와 혼합되었을 때 강도를 높이는 에팅거나이트 구조의 무기물이 형성되고 이온성 아크릴계 고분자가 이러한 반응을 촉진하여 시멘트의 초기 강도를 높일 수 있다. 또한, 수화과정 초기에 팽창응력을 부여하여 양생 후 시멘트의 수축에 기인하는 인장응력에 의한 균열 발생을 방지할 수 있고, 최종 수화 후 우수한 내구성과 고강도를 구현할 수 있다.The present invention is an inorganic material of etingonite structure that increases strength when calcium oxide and aluminum sulfate are mixed with cement by mixing and using an additive for strength enhancement mixed with calcium oxide, aluminum sulfate and ionic acrylic polymer in Portland cement raw materials. Formed and the ionic acrylic polymer can promote this reaction to increase the initial strength of the cement. In addition, by applying an expansion stress at the beginning of the hydration process, cracks can be prevented from occurring due to tensile stress caused by the shrinkage of cement after curing, and excellent durability and high strength can be realized after final hydration.
본 발명의 시멘트 조성물을 사용하면 시멘트의 초기 강도가 일반 포틀랜드 시멘트를 포함한 다른 시멘트에 비해 월등히 높아 도로나 건물의 건설기간을 단축하고 비용을 절감할 수 있으며, 최종 내구성 및 강도가 높아져 철로와 같이 높은 하중과 반복되는 진동에서도 균열없이 유지할 수 있으므로 보수비용을 절감할 수 있다.When the cement composition of the present invention is used, the initial strength of cement is significantly higher than that of other cements, including general Portland cement, so that the construction period of roads or buildings can be shortened and costs can be reduced. Maintenance costs can be reduced because it can be maintained without cracks even under loads and repeated vibrations.
도 1은 본 발명의 시멘트 조성물의 양생시간에 따른 팽창율 변화를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 시멘트 조성물의 시간에 따른 탄성강도의 변화를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 시멘트 조성물의 수화 전 구조를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 시멘트 조성물의 수화 후 구조를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 시멘트 조성물의 수화 후 에트링가이트 구조를 XRD 분석한 결과이다.1 shows the change in the expansion rate according to the curing time of the cement composition of the present invention.
Figure 2 shows the change in elastic strength with time of the cement composition of the present invention.
3 shows the structure of the cement composition of the present invention before hydration.
Figure 4 shows the structure of the cement composition of the present invention after hydration.
5 is a result of XRD analysis of the ettringite structure after hydration of the cement composition of the present invention.
본 발명의 내구성 및 강도가 향상된 초속경 시멘트 조성물은, 포틀랜드 시멘트를 포함하는 시멘트 원료와 강도증진용 첨가제를 포함한다. The cement composition with improved durability and strength of the present invention includes a cement raw material including Portland cement and an additive for enhancing strength.
상기 시멘트 원료는 포틀랜드 시멘트를 포함한다. 포틀랜드 시멘트를 단독으로 사용할 수도 있으며, 필요에 따라 통상적으로 시멘트 원료로 사용되는 다른 성분들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 포틀랜드 시멘트 외에 고로슬래그, 석회, 이들의 혼합물 중 어느 하나를 더 포함할 수 있다. 바람직한 일 실시예에서, 상기 시멘트 원료는 포틀랜드 시멘트 100중량부에, 고로슬래그, 석회, 이들의 혼합물 중 어느 하나를 1~100중량부로 혼합한 것이며, 더욱 바람직하게는 10~80중량부로 혼합한 것이다. The cement raw material includes Portland cement. Portland cement may be used alone, and other components commonly used as raw materials for cement may be further included, if necessary. For example, it may further include any one of blast furnace slag, lime, and a mixture thereof in addition to Portland cement. In a preferred embodiment, the raw material for cement is 100 parts by weight of Portland cement, 1 to 100 parts by weight of any one of blast furnace slag, lime, and a mixture thereof, and more preferably 10 to 80 parts by weight. .
상기 강도증진용 첨가제는 산화칼슘(CaO), 황산알루미늄{Al2(SO4)3} 및 이온성 아크릴계 고분자를 포함한다. 바람직하게는 산화칼슘과 황산알루미늄의 혼합물 70~99중량%와 이온성 아크릴계 고분자 1~30중량%를 포함한다. The strength-enhancing additive includes calcium oxide (CaO), aluminum sulfate {Al 2 (SO 4 ) 3 }, and an ionic acrylic polymer. Preferably, it contains 70 to 99% by weight of a mixture of calcium oxide and aluminum sulfate and 1 to 30% by weight of an ionic acrylic polymer.
산화칼슘과 황산알루미늄은 0.7:1~1:0.7의 몰비로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하며, 0.9:1~1:0.9의 몰비로 혼합하여 사용하는 것이 더욱 바람직하다.Calcium oxide and aluminum sulfate are preferably mixed in a molar ratio of 0.7:1 to 1:0.7, and more preferably mixed in a molar ratio of 0.9:1 to 1:0.9.
산화칼슘과 황산알루미늄의 혼합물은 시멘트 원료와 배합되어 강도를 높이는 에팅거나이트 구조의 무기물을 형성함으로써 초기부터 강도를 높여주게 된다.The mixture of calcium oxide and aluminum sulfate is mixed with cement raw materials to form an inorganic substance having an etingonite structure that increases strength, thereby increasing strength from the beginning.
이온성 아크릴계 고분자는 산화칼슘과 황산알루미늄이 에팅거나이트 구조로 전환되는 수화반응을 촉진해 에팅거나이트 구조의 무기물이 빠르게 형성되도록 한다. 따라서 이러한 구조체가 빠르게 형성되는 양생과정 초기에 팽창응력이 발생하여 이후의 양생과정에서 발생하는 수축에 의한 인장응력을 상쇄하는 효과를 발생시키므로, 양생 후 시멘트의 수축에 기인하는 인장응력에 의한 균열의 발생을 방지할 수 있다. 수축에 의한 인장응력에 대항하기 위하여 압축응력을 이용할 때에는 수축보상을 위한 에팅거나이트구조를 갖는 바인더가 조기에 형성되는 것이 중요하다. 에팅거나이트 구조체가 조기 형성되면 팽창으로 유발되는 균열의 위험을 방지하도록 팽창기작을 통제할 수 있다. 팽창이 조기에 완료되지 않으면 확장이 지연되어 국지적인 팽창이 발생해 균열이 발생할 수 있다.The ionic acrylic polymer promotes a hydration reaction in which calcium oxide and aluminum sulfate are converted to an etingonite structure, so that the inorganic material of the etingonite structure is rapidly formed. Therefore, expansion stress is generated at the beginning of the curing process in which these structures are rapidly formed, and the effect of offsetting the tensile stress caused by the contraction occurring during the subsequent curing process is generated. occurrence can be prevented. When compressive stress is used to counteract tensile stress due to shrinkage, it is important that a binder having an etingenite structure to compensate for shrinkage is formed at an early stage. If the etingonite structures are formed prematurely, the expansion mechanism can be controlled to avoid the risk of expansion-induced cracking. If expansion is not completed early, expansion may be delayed, resulting in localized expansion and cracking.
상기 이온성 아크릴계 고분자는 분자량 20,000~150,000Da인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이온성 아크릴계 고분자는 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 폴리아크릴산과 폴리메타크릴산을 혼합하여 사용하는 경우 1:9 내지 9:1의 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하며, 3:7 내지 7:3의 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 보다 바람직하다.It is preferable to use the ionic acrylic polymer having a molecular weight of 20,000 to 150,000 Da. It is preferable to use polyacrylic acid, polymethacrylic acid, or a mixture thereof as the ionic acrylic polymer. When polyacrylic acid and polymethacrylic acid are mixed and used, it is preferable to use the mixture in a weight ratio of 1:9 to 9:1, and more preferably use it by mixing it in a weight ratio of 3:7 to 7:3.
본 발명의 초속경 시멘트 조성물은 포틀랜드 시멘트를 포함하는 시멘트 원료 70~99중량%와 강도증진용 첨가제 5~30중량%를 포함한다. The cement composition of the present invention contains 70 to 99% by weight of a cement raw material including Portland cement and 5 to 30% by weight of an additive for strength enhancement.
강도증진용 첨가제의 함량이 5중량% 보다 적은 경우에는 첨가제의 효과를 얻기 어렵고, 함량이 30중량%를 초과하는 경우 균열이 증가하므로 강도증진용 첨가제는 조성물 중 5~30중량% 포함되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 상기 시멘트 원료 80~97중량%와 강도증진용 첨가제 7~20중량%를 포함한다. When the content of the additive for strength enhancement is less than 5% by weight, it is difficult to obtain the effect of the additive, and when the content exceeds 30% by weight, cracking increases. do. More preferably, it contains 80 to 97% by weight of the cement raw material and 7 to 20% by weight of an additive for enhancing strength.
본 발명의 초속경 시멘트 조성물은 150번 메쉬를 90% 통과하는 입자크기를 가지는 것이 바람직하다.The cement composition of the present invention preferably has a particle size that passes 90% of mesh No. 150.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 이들은 본 발명을 예시하는 것으로서 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.The present invention will be described in detail with reference to the following examples. These are illustrative of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
<실시예 1><Example 1>
산화칼슘 56g, 황산알루미늄 342g, 폴리아크릴산(분자량 1,000,000Da) 60g을 배합하여 강도강화용 첨가제를 제조하였다. Calcium oxide 56g, aluminum sulfate 342g, polyacrylic acid (molecular weight 1,000,000Da) 60g was mixed to prepare an additive for strengthening strength.
제조된 강도강화용 첨가제, 포틀랜드 시멘트 및 고로슬래그를 20:70:10의 중량비로 혼합하여 시멘트 조성물을 제조하였다.A cement composition was prepared by mixing the prepared strength-reinforcing additive, Portland cement, and blast furnace slag in a weight ratio of 20:70:10.
<실시예 2><Example 2>
산화칼슘 56g, 황산알루미늄 342g, 폴리아크릴산(분자량 1,000,000Da) 60g을 배합하여 강도강화용 첨가제를 제조하였다. Calcium oxide 56g, aluminum sulfate 342g, polyacrylic acid (molecular weight 1,000,000Da) 60g was mixed to prepare an additive for strengthening strength.
제조된 강도강화용 첨가제, 포틀랜드 시멘트 및 고로슬래그를 15:75:10의 중량비로 혼합하여 시멘트 조성물을 제조하였다.A cement composition was prepared by mixing the prepared strength-reinforcing additive, Portland cement, and blast furnace slag in a weight ratio of 15:75:10.
<실시예 3><Example 3>
산화칼슘 56g, 황산알루미늄 342g, 폴리아크릴산(분자량 1,000,000Da) 60g을 배합하여 강도강화용 첨가제를 제조하였다.Calcium oxide 56g, aluminum sulfate 342g, polyacrylic acid (molecular weight 1,000,000Da) 60g was mixed to prepare an additive for strengthening strength.
제조된 강도강화용 첨가제, 포틀랜드 시멘트 및 고로슬래그를 5:85:10의 중량비로 혼합하여 시멘트 조성물을 제조하였다.A cement composition was prepared by mixing the prepared strength-reinforcing additive, Portland cement, and blast furnace slag in a weight ratio of 5:85:10.
<비교예 1><Comparative Example 1>
포틀랜드 시멘트와 고로슬래그를 90:10의 중량비로 혼합하여 시멘트 조성물을 제조하였다.Portland cement and blast furnace slag were mixed in a weight ratio of 90:10 to prepare a cement composition.
<실험예 1><Experimental Example 1>
광물학적 구성 확인Confirmation of mineralogical composition
본 발명의 시멘트 조성물의 광물학적 구성을 결정하기 위해 정량적 X선 회절(QXRD) 분석을 수행하였다. Quantitative X-ray diffraction (QXRD) analysis was performed to determine the mineralogical composition of the cement composition of the present invention.
실험시료로는 실시예 1의 시멘트 조성물을 사용하였다. The cement composition of Example 1 was used as an experimental sample.
분석결과, 실시예 1의 시멘트 조성물의 조성은 C4A3S 17~22%, CSH2, 15~17%, CSH 9~10% CSH0.5 33~35% C2S, 2~3% C4AF이고, 이때 사용된 포틀랜드 시멘트의 조성은 C3S 62%, C2S 14%, C3A 10%, C4AF 5%이었다.As a result of the analysis, the composition of the cement composition of Example 1 was C4A3S 17 to 22%, CSH2, 15 to 17%,
<실험예 2><Experimental Example 2>
시멘트의 팽창율 변화 확인Confirmation of change in expansion rate of cement
실시예 1 내지 3의 시멘트 조성물과 물을 각각 65:45의 중량비로 혼합하여 25mm×25mm×285mm 크기의 프리즘 시편을 제조하였다. 비교를 위하여 비교예 1의 강도증진용 첨가제를 사용하지 않은 시멘트 조성물을 사용하여 동일한 방법으로 프리즘 시편을 제조하였다.The cement composition of Examples 1 to 3 and water were mixed in a weight ratio of 65:45, respectively, to prepare a prism specimen having a size of 25mm×25mm×285mm. For comparison, a prism specimen was prepared in the same manner using the cement composition without using the strength enhancing additive of Comparative Example 1.
제조된 프리즘 시편의 길이변화를 측정하여 시멘트 조성물의 팽창율 변화를 확인하였다.The change in the length of the prepared prism specimen was measured to confirm the change in the expansion rate of the cement composition.
주물 후 제조된 프리즘 시편은 처음 밀봉된 상태에서 24시간 동안 경화시킨 후 22℃에서 양생하여 준비하였다. The prism specimens prepared after casting were first cured in a sealed state for 24 hours and then cured at 22° C. to prepare them.
실시예 1 내지 3의 시멘트 조성물로 제조한 프리즘 시편의 양생기간에 따른 팽창율 변화를 비교예 1의 시멘트 조성물로 제조한 프리즘 시편과 비교하여 그 결과를 도 1에 나타내었다. 도 1에서 20%는 실시예 1의 시편, 15%는 실시예 2의 시편, 5%는 실시예 3의 시편, 0%는 비교예 1의 시편을 나타낸다. The change in the expansion rate according to the curing period of the prism specimens prepared with the cement compositions of Examples 1 to 3 was compared with those of the prism specimens prepared with the cement composition of Comparative Example 1, and the results are shown in FIG. 1 . In FIG. 1, 20% indicates the specimen of Example 1, 15% indicates the specimen of Example 2, 5% indicates the specimen of Example 3, and 0% indicates the specimen of Comparative Example 1.
도 1의 결과에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 강도증진용 첨가제를 사용한 시멘트 조성물은 초기부터 일정하게 팽창하는 것을 볼 수 있는데 강도증진용 첨가제를 사용하지 않은 비교예 1의 시편은 초기에는 팽창하다가 결국 수축하였다. As can be seen from the results of FIG. 1 , it can be seen that the cement composition using the strength enhancing additive of the present invention expands constantly from the beginning. eventually contracted.
<실험예 3><Experimental Example 3>
압축강도 및 탄성강도 확인Check compressive strength and elastic strength
실시예 2의 시멘트 조성물과 물을 각각 65:45의 중량비로 혼합하여 40mm×40mm×150mm 크기의 시편을 제조하였다. 비교를 위하여 비교예 1의 시멘트 조성물을 사용하여 동일한 방법으로 시편을 제조하였다. The cement composition of Example 2 and water were mixed in a weight ratio of 65:45, respectively, to prepare a specimen having a size of 40mm×40mm×150mm. For comparison, a specimen was prepared in the same manner using the cement composition of Comparative Example 1.
주물 후 제조된 시편은 처음 밀봉된 상태에서 24시간 동안 경화시킨 후 22℃에서 양생하였다.The specimens prepared after casting were cured for 24 hours in a sealed state and then cured at 22°C.
ASTM C215에 따른 동적 계량 시험 방법으로 각 시편의 양생시간에 따른 압축강도를 측정하였다. The compressive strength according to the curing time of each specimen was measured by a dynamic weighing test method according to ASTM C215.
그 결과, 강도증진용 첨가제를 사용한 실시예 2의 시멘트 조성물로 제조한 시편은 수화반응 1시간 후에 이미 25MPa의 압축강도를 나타내었고 2시간 이후부터는 35Mpa 이상의 압축강도를 나타내었다. 그러나, 강도증진용 첨가제를 사용하지 않은 비교예 1의 시멘트 조성물을 제조한 시편의 강도는 15MPa 이하로 낮았으며 지속적인 수화 작용으로 다공성이 감소하며 본 발명의 시멘트 조성물에 비해 강도가 낮아졌다. As a result, the specimen prepared from the cement composition of Example 2 using the strength enhancing additive already showed a compressive strength of 25 MPa after 1 hour of hydration, and showed a compressive strength of 35 Mpa or more after 2 hours. However, the strength of the specimen prepared with the cement composition of Comparative Example 1 without using the strength enhancing additive was as low as 15 MPa or less, and the porosity was decreased due to the continuous hydration action, and the strength was lower than that of the cement composition of the present invention.
또한 각 시편의 시간에 따른 탄성강도를 측정하여 그 결과를 도 2에 나타내었다. In addition, the elastic strength according to time of each specimen was measured, and the results are shown in FIG. 2 .
도 2의 결과에서, 강도증진용 첨가제를 사용한 실시예 2의 시멘트 조성물로 제조한 시편이 탄성강도도 강도증진용 첨가제를 사용하지 않은 비교예 1의 시멘트 조성물로 제조한 시편에 비해 훨씬 높게 나타나는 것을 볼 수 있다. In the results of FIG. 2 , it was found that the specimen prepared with the cement composition of Example 2 using the strength enhancing additive showed much higher elastic strength than the specimen prepared with the cement composition of Comparative Example 1 not using the strength enhancing additive. can see.
즉, 실시예 2의 시편은 7일에 16GPa의 탄성강도를 보이는 반면 비교예 1의 시편은 10GPa의 탄성강도를 나타내어 실시예 2의 시편이 초기에 보이는 탄성강도에 불과한 것을 알 수 있다. That is, the specimen of Example 2 exhibited an elastic strength of 16 GPa at 7 days, whereas the specimen of Comparative Example 1 exhibited an elastic strength of 10 GPa, indicating that the specimen of Example 2 had only the initial elastic strength.
따라서 본 발명의 강도증진용 첨가제를 사용한 시멘트 조성물은 강도증진용 첨가제를 사용하지 않은 시멘트 조성물에 비해 매우 강한 초기 및 최종 압축강도와 높은 탄성 강도를 보이는 것을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the cement composition using the strength enhancing additive of the present invention exhibits very strong initial and final compressive strength and high elastic strength compared to the cement composition not using the strength enhancing additive.
<실험예 4><Experimental Example 4>
수화에 따른 구조변화 확인Confirmation of structural changes due to hydration
강도증진용 첨가제를 사용한 본 발명의 시멘트 혼합물의 수화에 따른 구조 변화를 확인하였다.Structural change according to hydration of the cement mixture of the present invention using the strength-enhancing additive was confirmed.
수화 전 시멘트 조성물의 구조를 도 3에 나타내고, 수화 후 시멘트 조성물의 구조를 도 4에 나타내었다. The structure of the cement composition before hydration is shown in FIG. 3 , and the structure of the cement composition after hydration is shown in FIG. 4 .
도 3과 4의 결과에서, 강도증진용 첨가제를 사용한 본 발명의 시멘트 조성물은 수화반응에 의하여 팽창과 수축이 현저히 감소한 것을 확인할 수 있다. 이는 에트링가이트 구조를 초기에 형성할 수 있는 산화칼슘과 황산알루미늄과 반응을 촉진시키는 이온성 아크릴계 고분자의 수화반응에 의한 것으로 볼 수 있다.From the results of Figures 3 and 4, it can be seen that the cement composition of the present invention using the strength enhancing additive has significantly reduced expansion and contraction due to hydration. This can be considered to be due to the hydration reaction of calcium oxide and aluminum sulfate, which can initially form ettringite structure, and the ionic acrylic polymer that promotes the reaction.
반면 비교예 1의 시멘트 조성물은 수화 과정에서 4~5% 정도의 팽창을 보였으며 결국 균열이 발생하였다. On the other hand, the cement composition of Comparative Example 1 showed an expansion of about 4 to 5% during the hydration process and eventually cracked.
수화반응 후 본 발명의 시멘트 조성물의 에트링가이트 구조를 XRD 분석하여 그 결과를 도 5에 나타내었다. After the hydration reaction, the ettringite structure of the cement composition of the present invention was analyzed by XRD, and the results are shown in FIG. 5 .
도 5에서 본 발명의 시멘트 조성물은 수화반응 후에 상당한 양의 에트링가이트 구조가 형성된 것을 확인할 수 있다. 본 발명의 시멘트 조성물은 수화반응 전에는 이러한 에트링가이트와 유사한 회절을 보이지 않았다.It can be seen from FIG. 5 that a significant amount of ettringite structure was formed in the cement composition of the present invention after the hydration reaction. The cement composition of the present invention did not show diffraction similar to ettringite before the hydration reaction.
Claims (7)
상기 강도증진용 첨가제는 0.7:1~1:0.7의 몰비로 혼합된 산화칼슘과 황산알루미늄 혼합물 70~99중량%와 이온성 아크릴계 고분자 1~30중량%를 포함하는, 내구성 및 강도가 향상된 초속경 시멘트 조성물.It contains 70 to 99% by weight of a cement raw material containing Portland cement and 5 to 30% by weight of an additive for enhancing strength,
The strength-enhancing additive contains 70 to 99% by weight of a mixture of calcium oxide and aluminum sulfate mixed in a molar ratio of 0.7:1 to 1:0.7 and 1 to 30% by weight of an ionic acrylic polymer, which has improved durability and strength cement composition.
상기 시멘트 원료는 고로슬래그, 석회, 이들의 혼합물 중 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 초속경 시멘트 조성물.The method of claim 1,
The cement raw material, characterized in that it further comprises any one of blast furnace slag, lime, and a mixture thereof, cement composition per sec.
상기 시멘트 원료는 포틀랜드 시멘트 100중량부에, 고로슬래그, 석회, 이들의 혼합물 중 어느 하나를 1~100중량부로 혼합한 것임을 특징으로 하는, 초속경 시멘트 조성물.3. The method of claim 2,
The cement raw material is 100 parts by weight of Portland cement, blast furnace slag, lime, and any one of 1 to 100 parts by weight of a mixture thereof, characterized in that the super-fast cement composition.
상기 산화칼슘과 황산알루미늄은 1:1의 몰비로 혼합된 것임을 특징으로 하는, 초속경 시멘트 조성물.The method of claim 1,
The calcium oxide and aluminum sulfate are mixed in a molar ratio of 1:1, characterized in that the cement composition is super fast.
상기 이온성 아크릴계 고분자는 분자량이 20,000~150,000Da인 것을 특징으로 하는, 초속경 시멘트 조성물.The method of claim 1,
The ionic acrylic polymer has a molecular weight of 20,000 to 150,000 Da, characterized in that the cement composition is super fast.
상기 이온성 아크릴계 고분자는 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 초속경 시멘트 조성물.6. The method of claim 1 or 5,
The ionic acrylic polymer is polyacrylic acid, polymethacrylic acid, or a mixture thereof, characterized in that the cement composition.
상기 이온성 아크릴계 고분자는 폴리아크릴산과 폴리메타크릴산을 1:9 내지 9:1의 중량비로 혼합한 것임을 특징으로 하는, 초속경 시멘트 조성물.
7. The method of claim 6,
Wherein the ionic acrylic polymer is a mixture of polyacrylic acid and polymethacrylic acid in a weight ratio of 1:9 to 9:1, super fast cement composition.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |