KR20220136591A - High-strength bonding materials and steam curing concrete structures equipped with them - Google Patents

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Abstract

A high-strength bonding material of the present invention includes 45 to 80 wt% of granulated blast furnace slag, 5 to 20 wt% of fly ash, 5 to 20 wt% of natural anhydrite, and 10 to 40 wt% of low-temperature calcined limestone. The high-strength bonding material and the steam curing concrete structure including the same have an advantage of being able to express better strength compared to the case of using cement.

Description

고강도 결합재 조성물 및 이를 구비하는 증기양생 콘크리트 조성물 {High-strength bonding materials and steam curing concrete structures equipped with them}High-strength bonding materials and steam curing concrete compositions having the same {High-strength bonding materials and steam curing concrete structures equipped with them}

본 발명은 고강도 결합재 조성물 및 이를 구비하는 증기양생 콘크리트 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 산업 폐기물을 활용하여 제조되며, 제조 시에 이산화탄소 배출량을 저감시키며, 강알칼리 성분에 의한 환경문제를 야기하지 않으므로 우수한 환경보호효과 및 경제성을 제공할 뿐만 아니라, 대규모의 건축물이나 토목 구축물에 요구되는 고강도를 발현할 수 있는 고강도 결합재 조성물 및 이를 구비하는 증기양생 콘크리트 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a high-strength binder composition and a steam-cured concrete composition having the same, and more particularly, it is manufactured using industrial waste, reduces carbon dioxide emissions during manufacturing, and does not cause environmental problems due to strong alkali components. It relates to a high-strength binder composition capable of not only providing environmental protection and economic efficiency, but also exhibiting high strength required for large-scale buildings or civil engineering structures, and a steam-cured concrete composition having the same.

산업발전, 인구증가 및 인구집중에 따라 건축물이나 토목 구축물이 대형화되면서, 건축물이나 토목 구축물 등의 강도 설계는 과거와는 달리 국가적 시책으로 엄격히 제한되고 있고, 이에 따라 고강도 콘크리트 및 고강도 철골 구조물의 중요성이 점점 더 커지고 있다.As buildings and civil engineering structures are enlarged due to industrial development, population growth and population concentration, the strength design of buildings and civil engineering structures is strictly limited by national policies unlike in the past, and accordingly, the importance of high-strength concrete and high-strength steel structures is increasing. It's getting bigger and bigger.

고강도 콘크리트를 제조하기 위한 종래의 방법으로서 통상적인 시멘트에 실리카 흄(silica fume), 메타 카올린(metakaolin) 및 클링커 등을 혼합한 결합재를 사용하여 고강도 콘크리트 파일(pile)이나 고강도 콘크리트를 제조하는 방법이 알려져 있다.As a conventional method for manufacturing high-strength concrete, a method of manufacturing high-strength concrete pile or high-strength concrete using a binder mixed with silica fume, metakaolin, and clinker, etc. is known

그러나 이러한 결합재는 매우 고가(高價)이므로, 건축물이나 토목 구축물 등의 시공단가를 상승시키는 단점이 있어 저가(低價)이면서도 양호한 강도를 제공할 수 있는 결합재의 개발이 요구되고 있다.However, since such a binder is very expensive, there is a disadvantage of increasing the construction cost of buildings or civil structures, etc., so the development of a binder capable of providing good strength while being inexpensive is required.

한편, 콘크리트 제조 시에 근간이 되는 시멘트는, 제조 시에 시멘트 1톤당 약 0.9톤의 이산화탄소를 배출하기 때문에 시멘트 산업은 철강산업과 더불어 주요 이산화탄소 배출 산업이라 할 수 있으므로 시멘트를 대체할 수 있는 대체 물질의 개발도 시급히 요구되고 있다.On the other hand, since cement, which is the basis for manufacturing concrete, emits about 0.9 tons of carbon dioxide per ton of cement during manufacturing, the cement industry can be said to be a major carbon dioxide emission industry along with the steel industry, so it is an alternative material that can replace cement. development is also urgently required.

시멘트를 대체하기 위한 방법으로서 고로수쇄 슬래그, 플라이애시 등을 시멘트와 일부 혼합하여 사용하는 방법이 알려져 있으나 이러한 방법은 이산화탄소의 획기적으로 저감시킬 수 없는 한계가 있다.As a method for replacing cement, a method of using a mixture of crushed blast furnace slag, fly ash, etc. with cement is known, but this method has a limit in that it cannot dramatically reduce carbon dioxide.

또한, 시멘트를 전혀 사용하지 않고 석탄회만을 사용하여 콘크리트를 제조하는 종래의 기술로서, 60℃ 이상의 고온양생 과정을 통해 석탄회의 유리(glassy) 피막을 파괴하여 반응을 유도하여 30MPa 이상의 강도를 확보할 수 있는 방법이 알려져 있으나 이 방법은 고온양생으로 인한 에너지 소비가 크고, 이산화탄소 배출 문제를 해결할 수 없다는 단점을 갖는다.In addition, as a conventional technology for manufacturing concrete using only coal ash without using any cement, it is possible to secure a strength of 30 MPa or more by inducing a reaction by breaking the glassy film of coal ash through a high temperature curing process of 60 ° C or higher. Although there are known methods, this method has disadvantages in that energy consumption due to high temperature curing is large and the problem of carbon dioxide emission cannot be solved.

또한, 종래기술로 메타카올린을 사용하는 방법이 알려져 있으나, 메타카올린은 카올린을 700~800℃로 소성하여 제조되므로, 이산화탄소 배출 및 원가 문제로 실용화되지 못하고 있다.In addition, although a method of using metakaolin is known in the prior art, metakaolin is manufactured by calcining kaolin at 700 to 800° C., and thus has not been put to practical use due to carbon dioxide emission and cost problems.

또한, 시멘트의 부분 대체재로 고로수쇄 슬래그 또는 플라이애쉬를 혼입하고 알칼리 활성화제를 사용하여 강도성능을 높인 알칼리활성 결합재 및 규산나트륨을 활성화제로 사용하는 무시멘트 알칼리 활성 결합재에 관한 기술들도 알려져 있다. 그러나 이러한 알칼리활성 결합재는 요구되는 강도에 따라 알칼리 활성화제의 첨가량이 증가하므로, 초기 유동성이 빠르게 소실되면서 급결하는 경향이 나타나며, 제조단가 상승도 유발되어 현장적용성이 낮은 문제점이 있다.In addition, as a partial substitute for cement, an alkali-activated binder in which milled blast furnace slag or fly ash is mixed and strength performance is increased by using an alkali activator, and a cementless alkali-active binder using sodium silicate as an activator are also known. However, since the addition amount of the alkali activator increases according to the required strength, the alkali active binder tends to be set rapidly while the initial fluidity is rapidly lost, and the manufacturing cost rises, so there is a problem with low field applicability.

또한, 대한민국 등록특허 제10-0855686호 및 제10-1014869호, 한국 콘크리트 학회 학술 논문 등에는 고로수쇄 슬래그 또는 플라이애시를 단독 또는 복합으로 사용하고 고알칼리성을 가진 액상 NaOH, KOH 등의 알칼리 활성화제를 사용하여 무시멘트 모르타르 및 콘크리트를 제조하는 방법이 개시되어 있다.In addition, Korean Patent Registration Nos. 10-0855686 and 10-1014869, and academic papers of the Korean Concrete Society use blast furnace crushed slag or fly ash alone or in combination, and alkali activators such as liquid NaOH and KOH with high alkalinity. A method for producing cementless mortar and concrete using

그러나 이러한 방법에 의한 무시멘트 모르타르 및 콘크리트는 알칼리 활성화제의 강알칼리 특성에 의해 환경피해를 야기하며, 강알칼리의 수분 흡수능으로 인하여 건조 시멘트 모르타르에 대한 적용이 어려우며, 습식 레디믹스 콘크리트에 사용할 경우에는 강알칼리제 첨가를 위한 별도의 시설 및 장비가 필요하다는 단점을 가지므로, 범용적으로 사용하기 어려운 문제점이 있다.However, cementless mortar and concrete by this method cause environmental damage due to the strong alkali properties of the alkali activator, and it is difficult to apply to dry cement mortar due to the water absorption ability of the strong alkali. Since it has the disadvantage of requiring a separate facility and equipment for addition, there is a problem in that it is difficult to use it universally.

한편, 대한민국 등록특허 제10-1488147호는 일반 시멘트의 소성온도(145℃)보다 낮은 온도에서 소성하여 시멘트 재료를 대체하는 방법 및 고로수쇄 슬래그의 반응을 활성화시키기 위한 방법을 개시하고 있다.Meanwhile, Korean Patent Registration No. 10-1488147 discloses a method for replacing cement materials by calcining at a temperature lower than the calcination temperature (145° C.) of general cement and a method for activating the reaction of crushed blast furnace slag.

그러나 이 방법은 고로수쇄 슬래그의 초기 수화 특성이 일반 시멘트와 비교하여 낮은 단점을 가지며, 사용 범위도 극히 제한적이라는 단점을 갖는다.However, this method has the disadvantage that the initial hydration properties of the milled blast furnace slag are low compared to general cement, and the use range is extremely limited.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 고온양생전용 고로슬래그기반 무시멘트 결합재, 결합재를 포함하는 콘크리트조성물 및 콘크리트 2차 제품이 개발되었으며, 종래기술에 따른 결합재는, 메타규산나트륨(Na2SiO3) 7~15 중량부, 불화규소나트륨(Na2SiF6) 1~ 5 중량부 및 황산나트륨(Na2SO4) 1~3 중량부를 포함하는 고로슬래그기반 무시멘트 결합재의 고온양생전용 분말형 알칼리 활성화제를 포함한다.In order to solve the above problems, a cementless binder based on blast furnace slag for high temperature curing, a concrete composition including a binder, and a concrete secondary product have been developed, and the binder according to the prior art is sodium metasilicate (Na2SiO3) 7~15 It contains a powdery alkali activator for high-temperature curing of a blast furnace slag-based cementitious binder containing 1 to 5 parts by weight of sodium silicon fluoride (Na2SiF6) and 1 to 3 parts by weight of sodium sulfate (Na2SO4).

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-2140827호(2020년 08월 04일 공고, 발명의 명칭 : 고로슬래그 기반 무시멘트 결합재의 고온양생전용 분말형 알칼리 활성화제, 상기 알칼리활성화제를 포함하는 고온양생전용 고로슬래그기반 무시멘트 결합재, 상기 결합재를 포함하는 콘크리트조성물 및 콘크리트 2차 제품)에 개시되어 있다.The background technology of the present invention is Republic of Korea Patent Publication No. 10-2140827 (published on August 04, 2020, title of invention: powdered alkali activator for high temperature curing of blast furnace slag-based cementless binder, including the alkali activator It is disclosed in a blast furnace slag-based cementless binder for high-temperature curing, a concrete composition and a secondary concrete product comprising the binder).

종래기술에 따른 결합재는, 결합재 제조 시에 발생되는 이산화탄소의 배출량을 저감시킬 수 있는 기술구성이 구비되지 않고, 시공 대상지역의 환경 오염을 방지할 수 있는 별도의 기술구성이 구비되지 않으며, 결합재 및 결합재는 구비하는 콘크리트 조성물을 제조하는데 소요되는 비용을 절감하기 어려운 문제점이 있다.The binder according to the prior art is not equipped with a technical composition capable of reducing the emission of carbon dioxide generated during the manufacture of the binder, and a separate technical composition capable of preventing environmental pollution of the construction target area is not provided, and the binder and The binder has a problem in that it is difficult to reduce the cost required for manufacturing the concrete composition.

따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.Therefore, there is a need to improve it.

본 발명은 산업 폐기물을 활용하여 제조되며, 제조 시에 이산화탄소 배출량을 저감시키며, 강알칼리 성분에 의한 환경문제를 야기하지 않으므로 우수한 환경보호효과 및 경제성을 제공할 뿐만 아니라, 대규모의 건축물이나 토목 구축물에 요구되는 고강도를 발현할 수 있는 고강도 결합재 조성물 및 이를 구비하는 증기양생 콘크리트 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is manufactured using industrial waste, reduces carbon dioxide emissions during manufacturing, and does not cause environmental problems due to strong alkali components, so it provides excellent environmental protection effects and economic feasibility, and is required for large-scale buildings or civil engineering structures. An object of the present invention is to provide a high-strength binder composition capable of expressing high strength and a steam-cured concrete composition having the same.

본 발명은, 고로수쇄 슬래그 45 내지 80 중량%와, 플라이애시 5 내지 20 중량%와, 천연무수석고 5 내지 20 중량%와, 저온소성 석회석 10 내지 40 중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that it comprises 45 to 80% by weight of milled blast furnace slag, 5 to 20% by weight of fly ash, 5 to 20% by weight of natural anhydride, and 10 to 40% by weight of low-temperature calcined limestone.

또한, 본 발명의 상기 고로수쇄 슬래그는 분말도가가 4,500 내지 8,000g/cm2인 것을 특징으로 한다.In addition, the milled blast furnace slag of the present invention has a powder value of 4,500 to 8,000 g/cm 2 .

또한, 본 발명의 상기 플라이애시는 펫트로 코크스를 연료로 사용하는 유동층상 보일러에서 발생하는 플라이애시를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the fly ash of the present invention is characterized in that it includes fly ash generated in a fluidized bed boiler using petro coke as a fuel.

또한, 본 발명의 상기 저온소성 석회석은 석회석 채광 후 산화칼슘의 함량이 35 중량% 이하인 저급 석회석을 500~900℃에서 20 내지 40분간 소성한 석회석으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the low-temperature calcined limestone of the present invention is characterized in that it consists of limestone calcined at 500 ~ 900 ℃ for 20 to 40 minutes of low-grade limestone having a calcium oxide content of 35 wt% or less after limestone mining.

또한, 본 발명은, 분산제 0.1 내지 5 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that it further comprises 0.1 to 5% by weight of a dispersant.

또한, 본 발명의 상기 분산제는 시트르산을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the dispersant of the present invention is characterized in that it contains citric acid.

또한, 본 발명은, 상기 고강도 결합재 조성물을 10 내지 35 중량%로 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that it comprises 10 to 35% by weight of the high-strength binder composition.

본 발명에 따른 고강도 결합재 조성물 및 이를 구비하는 증기양생 콘크리트 조성물은, 시멘트를 대체하여 고로수쇄 슬래그 미분말, 플라이애시, 천연무수석고 및 저온소성 석회석을 사용하기 때문에 시멘트를 사용하는 경우와 비교하여 보다 우수한 강도를 발현할 수 있는 이점이 있다.The high-strength binder composition according to the present invention and the steam-cured concrete composition having the same according to the present invention are superior to the case of using cement because fine powder of crushed blast furnace slag, fly ash, natural anhydrous gypsum and low-temperature calcined limestone are used instead of cement. There is an advantage of being able to express strength.

또한, 본 발명에 따른 고강도 결합재 조성물 및 이를 구비하는 증기양생 콘크리트 조성물은, 산업 폐기물을 활용하여 환경을 보호하며, 이산화탄소 배출도 획기적으로 저감시키며, 강알칼리 성분의 사용에 의한 환경문제를 야기하지 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.In addition, the high-strength binder composition according to the present invention and the steam-cured concrete composition having the same, protect the environment by using industrial waste, dramatically reduce carbon dioxide emissions, and prevent environmental problems caused by the use of strong alkali components. There are advantages that can be

또한, 본 발명에 따른 고강도 결합재 조성물 및 이를 구비하는 증기양생 콘크리트 조성물은, 산업 폐기물을 활용하여 결합재를 제조하므로 제조원가를 획기적으로 낮추어 고강도 결합재 조성물 및 이를 구비하는 증기양생 콘크리트 조성물 제조에 소요되는 비용을 절감시킬 수 있는 이점이 있다.In addition, the high-strength binder composition according to the present invention and the steam-cured concrete composition having the same, use industrial waste to manufacture the binder, thereby dramatically lowering the manufacturing cost, thereby reducing the cost required for manufacturing the high-strength binder composition and the steam-cured concrete composition having the same. There are benefits to savings.

또한, 본 발명에 따른 고강도 결합재 조성물 및 이를 이구비하는 증기양생 콘크리트 조성물은, 고강도 결합재 조성물을 포함하여 이루어지므로 우수한 강도 및 우수한 친환경성 및 경제성을 제공할 수 있는 이점이 있다.In addition, the high-strength binder composition and the steam-cured concrete composition having the same according to the present invention have the advantage of providing excellent strength and excellent eco-friendliness and economic feasibility because they include the high-strength binder composition.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 고강도 결합재 조성물 및 이를 구비하는 증기양생 콘크리트 조성물의 일 실시예를 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a high-strength binder composition according to the present invention and a steam-cured concrete composition having the same will be described with reference to the accompanying drawings.

이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.In addition, the terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators.

그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.

본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 결합재 조성물은, 고로수쇄 슬래그 45 내지 80 중량%와, 플라이애시 5 내지 20 중량%와, 천연무수석고 5 내지 20 중량%와, 저온소성 석회석 10 내지 40 중량%를 포함한다.The high-strength binder composition according to an embodiment of the present invention comprises 45 to 80% by weight of milled blast furnace slag, 5 to 20% by weight of fly ash, 5 to 20% by weight of natural anhydride, and 10 to 40% by weight of low-temperature calcined limestone includes

본 발명의 결합재 조성물에 의한 증기양생 콘크리트의 강도 개선은 다음 2가지 메카니즘에 의해 발현될 수 있다.The strength improvement of steam-cured concrete by the binder composition of the present invention can be expressed by the following two mechanisms.

첫째, 저온소성 석회석에서 용출되는 칼슘이온에 의해 고로수쇄 슬래그가 활성화 되는 메카니즘에 의해 증기양생 콘크리트의 강도 개선이 이루어진다.First, the strength of steam-cured concrete is improved by the mechanism in which the blast furnace milled slag is activated by calcium ions eluted from low-temperature calcined limestone.

둘째, 고로수쇄 슬래그에 함유되어 있는 알루미나 성분, 천연무수석고 및 저온소성 석회석에서 용출되는 칼슘이온의 반응에 의해 생성되는 에트링자이트에 의하여 증기양생 콘크리트의 강도 개선이 이루어진다.Second, the strength of steam-cured concrete is improved by the alumina component contained in the milled blast furnace slag, and ettringite generated by the reaction of calcium ions eluted from natural anhydride and low-temperature calcined limestone.

본 실시예의 에트링자이트는 초기 생성 팽창압에 의하여 콘크리트의 수축을 저감하고, 콘크리트 내부의 결정 조직을 치밀화함으로써 강도 개선 성능을 발휘한다.Etringite of this embodiment exhibits strength improvement performance by reducing the shrinkage of concrete by the initial generated expansion pressure and densifying the crystal structure inside the concrete.

본 실시예의 결합재 조성물에서, 고로수쇄 슬래그는 45 내지 80 중량% 포함되며, 더욱 바람직하게는 50 내지 75 중량%로 포함될 수 있으며, 고로수쇄 슬래그가 45 중량% 미만으로 포함되는 경우 증기양생 콘크리트 제품의 후기 압축강도의 발현이 저하되며, 80 중량%를 초과하는 경우에는 사용량 증가에 따른 제조 가격 상승으로 인하여 보통 포틀랜드 시멘트 대비 가격 경쟁력이 상실된다.In the binder composition of this embodiment, the crushed blast furnace slag is included in an amount of 45 to 80% by weight, and more preferably, it may be included in an amount of 50 to 75% by weight. The expression of the later compressive strength is lowered, and when it exceeds 80% by weight, the price competitiveness is lost compared to normal Portland cement due to an increase in the manufacturing price according to the increase in the amount used.

본 실시예의 고로수쇄 슬래그는 자체 경화 특성이 미약하여 초기에 수화가 지연되는 단점이 있으나, 본 실시예의 결합재 조성물에서는 증기양생 콘크리트 제조공정의 특징 중의 하나인 증기양생 공정에 의해 초기 수화가 촉진되며, 저온소성 석회석에서 용출되는 다량의 칼슘 이온에 의해 수화가 촉진되며, 고로수쇄 슬래그에 함유되어 있는 알루미나 성분과 천연무수석고 및 저온소성 석회석에서 용출되는 칼슘이온의 반응에 의해 생성되는 에트링자이트에 의해 초기 수화가 촉진되므로, 시멘트를 대체하여 사용하는 것이 가능한 특징을 갖는다.The hydrogenated blast furnace slag of this example has a weak self-curing property, and thus hydration is delayed in the initial stage. Hydration is promoted by a large amount of calcium ions eluted from low-temperature calcined limestone, and ettringite produced by the reaction of the alumina component contained in the milled blast furnace slag with calcium ions eluted from natural anhydride and low-temperature calcined limestone. Since the initial hydration is promoted by the

본 실시예의 고로수쇄 슬래그는 분말도가 4,500 내지 8,000g/cm2인 것이 사용될 수 있고, 분말도가가 4,500g/cm2 미만일 경우 수화반응의 촉진이 어려우며, 8,000g/cm2을 초과할 경우에는 결합재 조성물의 유동성을 저하시켜서 혼합을 어렵게 하므로 바람직하지 않다. The milled blast furnace slag of this embodiment may be used with a fineness of 4,500 to 8,000 g/cm 2 , and when the fineness is less than 4,500 g/cm 2 , it is difficult to promote the hydration reaction, and when it exceeds 8,000 g/cm 2 It is not preferable because it lowers the fluidity of the binder composition and makes mixing difficult.

본 실시예의 결합재 조성물은, 플라이애시는 유동성 개선, 장기강도 증진, 수화열감소, 알칼리골재반응 억제, 황산염에 대한 저항성 향상, 콘크리트 수밀성 향상 등의 효과를 제공하고, 이러한 기능에 의해 상대적으로 비싼 시멘트를 치환하므로, 결합재 조성물의 원가절감에 크게 기여한다.The binder composition of this embodiment, fly ash provides effects such as improving fluidity, enhancing long-term strength, reducing heat of hydration, inhibiting alkali aggregate reaction, improving resistance to sulfate, and improving concrete watertightness, and by these functions, relatively expensive cement Because it is substituted, it greatly contributes to cost reduction of the binder composition.

여기서, 플라이애시는 5 내지 20 중량%로 포함되며, 더욱 바람직하게는 8 내지 16 중량%로 포함될 수 있으며, 플라이애시가 5 중량% 미만으로 포함되는 경우 작업성이 개선되는 효과가 없을 뿐 아니라, 경화열 저감 및 장기적인 강도 향상 및 수밀성 개선의 효과를 기대할 수 있고, 20 중량%를 초과하여 포함되는 경우에는 오히려 수밀성이 낮아지며 장기적인 강도 향상이 저하될 수 있다. Here, the fly ash is included in an amount of 5 to 20% by weight, more preferably 8 to 16% by weight, and when the fly ash is included in an amount of less than 5% by weight, there is no effect of improving workability, The effect of curing heat reduction and long-term strength improvement and water tightness improvement can be expected, and when included in excess of 20 wt%, water tightness is rather lowered and long-term strength improvement may be reduced.

또한, 플라이애시로는 예를 들어, 펫트로 코크스를 연료로 사용하는 유동층 보일러에서 발생되는 플라이애시를 사용할 수 있으며, 이러한 플라이애시를 정제한 정제 플라이애시를 사용하는 경우 더욱 바람직하다.In addition, as fly ash, for example, fly ash generated from a fluidized bed boiler using petro coke as fuel may be used, and it is more preferable to use purified fly ash obtained by refining such fly ash.

펫트로 코크스를 연료로 사용하는 유동층 보일러에서 발생되는 플라이애시는 석고(CaSO4)성분을 20 중량% 이상으로 포함하므로, 다른 일반적인 플라이애시와 비교하여 유동성 개선, 장기강도 증진, 수화열감소, 알칼리골재반응 억제, 황산염에 대한 저항성 향상, 콘크리트 수밀성 향상 등에 현저히 우수한 효과를 제공한다.Fly ash generated from a fluidized bed boiler using petro coke as fuel contains gypsum (CaSO 4 ) in an amount of 20 wt% or more. It provides remarkably excellent effects in inhibiting reaction, improving resistance to sulfate, and improving concrete watertightness.

본 실시예의 천연무수석고는 5 내지 20 중량%로 포함되며, 더욱 바람직하게는 7 내지 15 중량%로 포함될 수 있고, 천연무수석고가 5 중량% 미만으로 포함되는 경우, 증기양생 콘크리트 내부에서 에트링자이트의 생성량이 적어 팽창압에 의한 수축 방지 또는 저감에 기여하지 못하게 되며, 20 중량%를 초과하여 포함되는 경우에는 증기양생 콘크리트 내부에서 에트링자이트의 생성량이 너무 많아져 지나친 팽창압의 발현에 의해 오히려 증기양생 콘크리트에 균열을 유발할 수 있다.The natural anhydride of this embodiment is included in 5 to 20% by weight, more preferably 7 to 15% by weight, and when the natural anhydride is included in less than 5% by weight, Etring in the steam-cured concrete Since the amount of zite produced is small, it cannot contribute to the prevention or reduction of shrinkage due to expansion pressure. Rather, it may cause cracks in the steam-cured concrete.

본 실시예의 저온소성 석회석은 10~40 중량%로 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 15 내지 35 중량%로 포함될 수 있고, 저온소성 석회석이 10 중량% 미만으로 포함되는 경우 저온소성 석회석에서 용출되는 칼슘 이온의 양이 적어 고로수쇄 슬래그의 활성화 반응이 약해지며, 이에 따라 증기양생 콘크리트의 압축강도 발현이 낮아질 수 있으며, 40 중량%를 초과하여 포함되는 경우 과다한 칼슘 이온의 용출로 오히려 팽창을 유발하여 증기양생 콘크리트에 균열발생을 야기할 수 있다. The low-temperature calcined limestone of this embodiment may be included in an amount of 10 to 40 wt%, more preferably 15 to 35 wt%, and when the low-temperature calcined limestone is included in less than 10 wt%, calcium eluted from the low-temperature calcined limestone Since the amount of ions is small, the activation reaction of the water chain blast furnace slag is weakened, and accordingly, the compressive strength expression of the steam-cured concrete may be lowered. It may cause cracks in the cured concrete.

또한, 저온소성 석회석은 석회석 채광 후 산화칼슘의 함량이 35 중량% 이하로 낮아 폐기 또는 방치되는 저급 석회석을 500~900℃에서 소성하여 제조된 재료이고, 소성공정은 예를 들어, 20 내지 40분간 수행될 수 있으며, 바람직하게는 30분간 수행될 수 있다.In addition, low-temperature calcined limestone is a material produced by calcining low-grade limestone, which is discarded or left unattended, at 500 to 900° C. due to the low calcium oxide content of 35 wt% or less after limestone mining, and the calcining process is, for example, 20 to 40 minutes. It can be carried out, preferably it can be carried out for 30 minutes.

또한, 저온소성은 산화칼슘 함량이 낮은 석회석을 산화칼슘과 칼슘 실리케이트 상태로 제조하기 위한 공정이고, 이러한 공정에 의해 얻어진 저온소성 석회석은 칼슘이온이 용출되기 쉬운 형태로 변경된다.In addition, low-temperature calcination is a process for preparing limestone with a low calcium oxide content in the state of calcium oxide and calcium silicate, and the low-temperature calcined limestone obtained by this process is changed into a form in which calcium ions are easily eluted.

석회석은 채굴과정에서 탄산칼슘(CaCO3)의 순도가 75%~85%인 경우만 선별적으로 시멘트 제조과정에 사용되고 점판암이나 백운석과 같은 광물이 혼합되어 탄산칼슘(CaCO3)의 순도가 낮은 경우에는 채굴과정에서 폐석회석으로 분류되어 대부분이 폐기되고 있다.Limestone is selectively used in the cement manufacturing process only when the purity of calcium carbonate (CaCO 3 ) is 75% to 85% in the mining process. Minerals such as slate or dolomite are mixed . In the mining process, it is classified as waste limestone and most of it is discarded.

구체적으로, 제천, 단양, 영월 지역 등의 석회석 채굴과정에서 발생하는 폐석회석의 양은 매우 방대하며, 시멘트 산업의 발전과 더불어 그 양은 지속적으로 증가되고 있으나, 매립에만 의존하여 폐석회석을 처리하고 있는 실정이므로 폐석회석의 환경 친화적인 재활용 방법의 개발이 요구되고 있다.Specifically, the amount of waste limestone generated in the limestone mining process in Jecheon, Danyang, and Yeongwol regions is very large, and the amount is continuously increasing with the development of the cement industry. Therefore, the development of an environmentally friendly recycling method of waste limestone is required.

본 실시예의 결합재는, 상기한 바와 같이, 산화칼슘의 함량이 낮아(35 중량% 이하) 폐기 또는 방치되는 저급 석회석을 저온소성에 의해 가공하여 우수한 결합재 재료로 사용하므로 상기와 같이 폐기되는 폐석회석의 친환경적인 자원화를 가능하게 한다.The binder of this embodiment, as described above, has a low content of calcium oxide (35% by weight or less), so low-grade limestone that is discarded or left alone is processed by low-temperature calcination and used as an excellent binder material. It enables eco-friendly resource conversion.

또한, 저온소결 석회석은 종래의 환경적인 문제를 야기하는 강알칼리 성분인 NaOH 등을 대체하는 재료로서 사용되므로, 강알칼리 성분에 의한 환경적인 문제를 해소하게 된다.In addition, since low-temperature sintered limestone is used as a material to replace NaOH, etc., which is a strong alkali component that causes environmental problems in the prior art, the environmental problem caused by the strong alkali component is solved.

본 실시예의 결합재 조성물은, 재료의 혼합 시 급격한 수화 반응에 의하여 혼합이 어려워지는 것을 방지하기 위해 분산제를 0.1 내지 5 중량%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 3 중량%를 포함할 수 있으며, 분산제로는 시트르산(citric acid) 등 이 사용될 수 있다.The binder composition of this embodiment may contain 0.1 to 5% by weight, more preferably 0.5 to 3% by weight of a dispersing agent, in order to prevent difficult mixing due to a rapid hydration reaction when mixing the materials, and the dispersant includes Citric acid and the like may be used.

또한, 본 실시예의 증기양생 콘크리트용 고강도 결합재 조성물은, 10 내지 35 중량%로 첨가되어 증기양생 콘크리트 조성물로 제조되고, 증기양생 콘크리트 조성물은 골재 등 콘크리트 조성물에 일반적으로 사용되는 성분들을 더 포함할 수 있다.In addition, the high-strength binder composition for steam-cured concrete of this embodiment is added in an amount of 10 to 35% by weight to prepare a steam-cured concrete composition, and the steam-cured concrete composition may further include components generally used in concrete compositions such as aggregates. have.

본 실시예의 증기양생 콘크리트 조성물은, 본 실시예의 증기양생 콘크리트용 고강도 결합재 조성물을 포함함으로써, 매우 우수한 압축강도를 제공하며, 우수한 경제성 및 환경친화성을 제공한다.The steam-cured concrete composition of this embodiment, by including the high-strength binder composition for steam-cured concrete of this embodiment, provides very good compressive strength, and provides excellent economic efficiency and environmental friendliness.

실시예 1: 증기양생 콘크리트용 고강도 결합재 조성물의 제조Example 1: Preparation of high-strength binder composition for steam-cured concrete

표 1과 같은 조성비를 가지도록 각각의 성분들을 해당 성분비(wt%)에 따라 혼합하여 증기양생 콘크리트용 고강도 결합재 조성물을 제조하였고, 비교예 1의 결합재로는 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였다.Each component was mixed according to the corresponding component ratio (wt%) to have the composition ratio as shown in Table 1 to prepare a high-strength binder composition for steam-cured concrete, and Portland cement was usually used as the binder of Comparative Example 1.

Figure pat00001
Figure pat00001

실험예 1: 증기양생 콘크리트용 고강도 결합재 조성물의 성능 평가Experimental Example 1: Performance evaluation of high-strength binder composition for steam-cured concrete

본 발명의 증기양생 콘크리트용 고강도 결합재 조성물의 성능을 평가하기 위하여, 일반적으로 증기양생 콘크리트 제조 시에 사용하는 증기 양생 공정에 의하여 증기양생 콘크리트를 제조하였고, 시멘트 또는 본 발명의 결합재와 모래의 비율은 1:3의 중량비로 하였으며, 물과 본 발명의 결합재 또는 시멘트의 비율은 1:0.4의 중량비로 하였다.In order to evaluate the performance of the high-strength binder composition for steam-cured concrete of the present invention, steam-cured concrete was prepared by the steam-curing process generally used in the production of steam-cured concrete, and the ratio of cement or the binder of the present invention to sand was A weight ratio of 1:3 was used, and the ratio of water and the binder or cement of the present invention was set to a weight ratio of 1:0.4.

구체적으로 실시예 1 내지 4의 결합재 조성물 및 비교예 1의 결합재와 물을 혼합한 후, 3분간 전동 혼합기로 혼합 교반 한 후, 40ㅧ40ㅧ160mm의 몰드에 성형하였고, 이후, 상온(20ㅁ3℃)에서 24시간 동안 양생하였으며, 24시간 경과 후 몰드에서 성형체를 탈형한 후, 습기 양생함의 조건을 60ㅁ5℃, 습도 90%로 하여 10시간 동안 양생하였다.Specifically, the binder composition of Examples 1 to 4 and the binder and water of Comparative Example 1 were mixed, mixed and stirred with an electric mixer for 3 minutes, and then molded in a mold of 40 × 40 × 160 mm, and then at room temperature (20 3°C) for 24 hours, and after 24 hours, the molded body was demolded from the mold, and the moisture curing conditions were 60°C and 5°C and 90% humidity for 10 hours.

이때 60℃까지의 승온속도는 1시간당 10℃로 하여 급격한 온도의 상승을 방지하였고, 습기 양생함에서 10시간 동안 양생한 시험체를 꺼내어 다시 상온(20ㅁ3℃)에서 24시간 동안 대기 양생하였으며, 최종 양생된 시험체에 대하여 KSL ISO 610 규격에 의하여 압축강도를 측정하였다. 구체적인 실험 결과를 표 2에 나타내었다. At this time, the rate of temperature increase to 60 ℃ was set at 10 ℃ per hour to prevent a rapid increase in temperature, and the specimen cured for 10 hours was taken out from the moisture curing box and cured in the air for 24 hours at room temperature (20 ㅁ 3 ℃) again. Compressive strength was measured according to the KSL ISO 610 standard for the final cured specimen. Specific experimental results are shown in Table 2.

Figure pat00002
Figure pat00002

표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 4에 따른 증기양생 콘크리트용 고강도 결합재 조성물을 사용한 증기양생 콘크리트의 경우, 모두 비교예1의 결합재를 사용한 증기양생 콘크리트보다 현저히 우수한 압축강도를 나타내는 것을 확인하였다.As shown in Table 2, in the case of the steam-cured concrete using the high-strength binder composition for steam-cured concrete according to Examples 1 to 4 of the present invention, the compressive strength is significantly superior to that of the steam-cured concrete using the binder of Comparative Example 1. It was confirmed that the

이로써, 산업 폐기물을 활용하여 제조되며, 제조 시에 이산화탄소 배출량을 저감시키며, 강알칼리 성분에 의한 환경문제를 야기하지 않으므로 우수한 환경보호효과 및 경제성을 제공할 뿐만 아니라, 대규모의 건축물이나 토목 구축물에 요구되는 고강도를 발현할 수 있는 고강도 결합재 조성물 및 이를 구비하는 증기양생 콘크리트 조성물을 제공할 수 있게 된다.As a result, it is manufactured using industrial waste, reduces carbon dioxide emissions during manufacturing, and does not cause environmental problems due to strong alkali components, so it provides excellent environmental protection and economic feasibility, as well as high strength required for large-scale buildings or civil engineering structures. It is possible to provide a high-strength binder composition capable of expressing

본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and various modifications and equivalent other embodiments are possible by those skilled in the art to which the art pertains. will understand

또한, 고강도 결합재 조성물 및 이를 구비하는 증기양생 콘크리트 조성물을 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 고강도 결합재 조성물 및 이를 구비하는 증기양생 콘크리트 조성물이 아닌 다른 제품에도 본 발명의 결합재 조성물 및 콘크리트 조성물이 사용될 수 있다.In addition, although the high-strength binder composition and the steam-cured concrete composition having the same have been described as an example, this is only an example, and the high-strength binder composition and other products other than the steam-cured concrete composition having the same are also applied to the binder composition and concrete composition of the present invention. this can be used

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.

Claims (7)

고로수쇄 슬래그 45 내지 80 중량%와, 플라이애시 5 내지 20 중량%와, 천연무수석고 5 내지 20 중량%와, 저온소성 석회석 10 내지 40 중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고강도 결합재 조성물.
High-strength binder composition comprising 45 to 80% by weight of milled blast furnace slag, 5 to 20% by weight of fly ash, 5 to 20% by weight of natural anhydride, and 10 to 40% by weight of low-temperature calcined limestone.
 제1항에 있어서,
상기 고로수쇄 슬래그는 분말도가가 4,500 내지 8,000g/cm2인 것을 특징으로 하는 고강도 결합재 조성물.
The method of claim 1,
The high-strength binder composition, characterized in that the blast furnace chain slag has a powder value of 4,500 to 8,000 g/cm 2 .
 제1항에 있어서,
상기 플라이애시는 펫트로 코크스를 연료로 사용하는 유동층상 보일러에서 발생하는 플라이애시를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 결합재 조성물.
The method of claim 1,
The fly ash is a high-strength binder composition comprising fly ash generated in a fluidized bed boiler using petro coke as a fuel.
 제1항에 있어서,
상기 저온소성 석회석은 석회석 채광 후 산화칼슘의 함량이 35 중량% 이하인 저급 석회석을 500~900℃에서 20 내지 40분간 소성한 석회석으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고강도 결합재 조성물.
The method of claim 1,
The low-temperature calcined limestone is a high-strength binder composition, characterized in that after limestone mining, low-grade limestone having a calcium oxide content of 35% by weight or less is calcined at 500 to 900° C. for 20 to 40 minutes.
 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
분산제 0.1 내지 5 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 결합재 조성물.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
High-strength binder composition, characterized in that it further comprises 0.1 to 5% by weight of a dispersant.
 제5항에 있어서,
상기 분산제는 시트르산을 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 결합재 조성물.
6. The method of claim 5,
The dispersant is a high-strength binder composition comprising citric acid.
 제1항의 고강도 결합재 조성물을 10 내지 35 중량%로 포함하는 증기양생 콘크리트 조성물.
A steam-cured concrete composition comprising the high-strength binder composition of claim 1 in an amount of 10 to 35% by weight.
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