KR20230111602A - 초저탄소 클링커 프리 시멘트 및 이의 제조 방법과 응용 - Google Patents
초저탄소 클링커 프리 시멘트 및 이의 제조 방법과 응용 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230111602A KR20230111602A KR1020237011929A KR20237011929A KR20230111602A KR 20230111602 A KR20230111602 A KR 20230111602A KR 1020237011929 A KR1020237011929 A KR 1020237011929A KR 20237011929 A KR20237011929 A KR 20237011929A KR 20230111602 A KR20230111602 A KR 20230111602A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- ultra
- total weight
- low carbon
- cement
- raw material
- Prior art date
Links
- 239000004568 cement Substances 0.000 title claims abstract description 287
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 167
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 166
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 42
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 262
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 232
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims abstract description 200
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 138
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 104
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims abstract description 87
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 87
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 48
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims abstract description 48
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 48
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 36
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 claims description 27
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 24
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 claims description 3
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 abstract description 7
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 169
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 36
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 description 21
- 150000004683 dihydrates Chemical class 0.000 description 19
- 229910001653 ettringite Inorganic materials 0.000 description 19
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 18
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 17
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 17
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 12
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 8
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 8
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 8
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 8
- 239000003469 silicate cement Substances 0.000 description 7
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- AEQDJSLRWYMAQI-UHFFFAOYSA-N 2,3,9,10-tetramethoxy-6,8,13,13a-tetrahydro-5H-isoquinolino[2,1-b]isoquinoline Chemical compound C1CN2CC(C(=C(OC)C=C3)OC)=C3CC2C2=C1C=C(OC)C(OC)=C2 AEQDJSLRWYMAQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 4
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 4
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 4
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 description 4
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L lithium sulfate Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-]S([O-])(=O)=O INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000001509 sodium citrate Substances 0.000 description 4
- NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K sodium citrate Chemical compound O.O.[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 239000000176 sodium gluconate Substances 0.000 description 4
- 235000012207 sodium gluconate Nutrition 0.000 description 4
- 229940005574 sodium gluconate Drugs 0.000 description 4
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 4
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- RBTVSNLYYIMMKS-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 3-aminoazetidine-1-carboxylate;hydrochloride Chemical compound Cl.CC(C)(C)OC(=O)N1CC(N)C1 RBTVSNLYYIMMKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910018626 Al(OH) Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 3
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 3
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M Sodium bicarbonate-14C Chemical compound [Na+].O[14C]([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate dihydrate Chemical compound O.O.[Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- ZOMBKNNSYQHRCA-UHFFFAOYSA-J calcium sulfate hemihydrate Chemical compound O.[Ca+2].[Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O ZOMBKNNSYQHRCA-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 2
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 description 2
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000010534 mechanism of action Effects 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 239000011736 potassium bicarbonate Substances 0.000 description 2
- 235000015497 potassium bicarbonate Nutrition 0.000 description 2
- 229910000028 potassium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000011181 potassium carbonates Nutrition 0.000 description 2
- TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M potassium hydrogencarbonate Chemical compound [K+].OC([O-])=O TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L potassium sulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S([O-])(=O)=O OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052939 potassium sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000011151 potassium sulphates Nutrition 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 2
- 235000019794 sodium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 1
- JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N calcium silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- BCAARMUWIRURQS-UHFFFAOYSA-N dicalcium;oxocalcium;silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca]=O.[O-][Si]([O-])([O-])[O-] BCAARMUWIRURQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000009440 infrastructure construction Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000009972 noncorrosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 229910021534 tricalcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019976 tricalcium silicate Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B12/00—Cements not provided for in groups C04B7/00 - C04B11/00
- C04B12/005—Geopolymer cements, e.g. reaction products of aluminosilicates with alkali metal hydroxides or silicates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/14—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/14—Cements containing slag
- C04B7/147—Metallurgical slag
- C04B7/153—Mixtures thereof with other inorganic cementitious materials or other activators
- C04B7/1535—Mixtures thereof with other inorganic cementitious materials or other activators with alkali metal containing activators, e.g. sodium hydroxide or waterglass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B12/00—Cements not provided for in groups C04B7/00 - C04B11/00
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
- C04B20/02—Treatment
- C04B20/026—Comminuting, e.g. by grinding or breaking; Defibrillating fibres other than asbestos
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/08—Slag cements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
- C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
- C04B40/0039—Premixtures of ingredients
- C04B40/0042—Powdery mixtures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/14—Cements containing slag
- C04B7/147—Metallurgical slag
- C04B7/153—Mixtures thereof with other inorganic cementitious materials or other activators
- C04B7/21—Mixtures thereof with other inorganic cementitious materials or other activators with calcium sulfate containing activators
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
- C04B2103/10—Accelerators; Activators
- C04B2103/12—Set accelerators
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/10—Compositions or ingredients thereof characterised by the absence or the very low content of a specific material
- C04B2111/1031—Lime-free or very low lime-content materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/10—Compositions or ingredients thereof characterised by the absence or the very low content of a specific material
- C04B2111/1037—Cement free compositions, e.g. hydraulically hardening mixtures based on waste materials, not containing cement as such
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/10—Compositions or ingredients thereof characterised by the absence or the very low content of a specific material
- C04B2111/1087—Carbon free or very low carbon content fly ashes; Fly ashes treated to reduce their carbon content or the effect thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
본 발명은 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 제공하며, 이는 고로 수쇄 슬래그, 석고 및 산화칼슘계 원재료의 원료로 제조되고, 여기에서 상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 65% 내지 95%를 차지하고, 상기 석고는 원료 총 중량의 4.5% 내지 34.5%를 차지하고, 나머지 원료는 산화칼슘계 원재료이고, 원료 총 중량에서 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.05% 내지 0.75%로 제어한다. 본 발명은 상기 초저탄소 클링커 프리 시멘트의 제조 방법 및 콘크리트, 모르타르 또는 시멘트 제품 제조에서 이의 응용을 더 제공한다. 본 발명의 초저탄소 클링커 프리 시멘트는 조기 고강도, 말기 초고강도 특성을 가지고 수축이 적으며 내탄화성 및 저탄소 배출 등의 기술적 장점을 갖는다.
Description
본 발명은 건축 재료 기술 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초저탄소 클링커 프리 시멘트 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
시멘트는 현대 사회를 건설하는 데 없어서는 안 될 기초 재료로, 인프라 건설에 대한 막대한 수요를 충족하면서도 자체 생산 과정에서 높은 탄소 배출 문제를 동반한다. 2020년 중국 시멘트 생산량은 23억 7,700만 톤에 달하며, 이로 인한 이산화탄소 생산 및 배출량은 14억 6,600만 톤에 달한다. 이는 전국 총 탄소 배출량의 약 14.3%를 차지하여 중요한 탄소 배출원이 되었다. 따라서 "탄소 피크"와 "탄소 중립"이라는 목표 설정은 시멘트 산업에 큰 도전이 되었다.
고황산염 시멘트는 통상적으로 고로 수쇄 슬래그를 주요 원료로, 석고를 황산염 활성화제로, 규산염 클링커 또는 석회를 알칼리성 활성화제로 사용하는 신규한 저탄소 시멘트를 지칭한다. 고황산염 시멘트는 낮은 수화열, 강한 불투수성, 황산염 침식 저항성 등과 같은 우수한 성능 특성을 가지고 있으며, 생산 공정이 간단하고 비용이 저렴하며 에너지 소비가 적다. 1940년대부터 1960년대까지 고황산염 시멘트는 영국, 독일, 프랑스, 이탈리아, 벨기에, 네덜란드 및 룩셈부르크 등 국가에서 널리 사용되었다. 그러나 1970년대 이후, 제철공정의 발달로 고로 수쇄 슬래그의 화학 조성이 바뀌면서 고로 수쇄 슬래그의 반응 활성이 나빠져, 원래 재료 조성 및 생산 공정으로 기술적 성능이 공정 요구 사항을 충족하는 시멘트질 재료를 재생산하는 데 어려움이 있었다. 1950년대 중국에서도 석고 슬래그 시멘트라고 하는 이러한 유형의 시멘트를 개발하였으나, 시멘트 응결 시간이 길고 강도가 낮아 중국에서는 널리 사용되지 않았다.
중국의 이중 탄소 목표를 순조롭게 달성하고 고황산염 시멘트 강도의 느린 개발의 기술적 결함을 해결하기 위해 신규한 초저탄소 고강도의 시멘트 개발이 시급하다.
이를 고려하여, 본 발명을 특별히 제공한다.
본 발명의 제1 목적은 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 제공함으로써, 중국 시멘트 산업에서 탄소 배출과 강도 발전 사이의 모순을 해결하는 데에 있다.
본 발명의 제2 목적은 초저탄소 클링커 프리 시멘트의 제조 방법을 제공하는 데에 있다. 상기 방법은 공정이 간단하고 산업화 생산에 적합한 장점이 있다.
본 발명의 상기 목적을 달성하기 위하여, 하기의 기술적 방안을 채택한다.
제1 양상에 있어서, 본 발명은 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 제공한다. 이는 고로 수쇄 슬래그, 석고 및 산화칼슘계 원재료의 원료로 제조된다. 수득된 시멘트 원료 총 중량에서 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘의 중량백분율 함량은 0.05% 내지 0.75%이다. 바람직하게는 수득된 시멘트 원료 총 중량에서 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘의 중량백분율 함량은 0.05% 내지 0.7%이다. 보다 바람직하게는 0.05% 내지 0.6%이고, 보다 바람직하게는 0.05% 내지 0.5%이고, 보다 바람직하게는 0.1% 내지 0.5%이고, 가장 바람직하게는 0.16% 내지 0.5%이다.
바람직한 방안에 있어서, 상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 65% 내지 95%를 차지하고, 상기 석고는 원료 총 중량의 4.5% 내지 34.5%를 차지한다. 보다 바람직하게는 상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 68% 내지 92%를 차지하고, 상기 석고는 원료 총 중량의 7.5% 내지 31.5%를 차지한다. 보다 바람직하게는, 상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 70% 내지 90%를 차지하고, 상기 석고는 원료 총 중량의 9.5% 내지 29.5%를 차지한다. 보다 바람직하게는, 상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 70% 내지 90%를 차지하고, 상기 석고는 원료 총 중량의 9.8% 내지 25%를 차지한다.
동일한 구상을 기반으로, 본 발명은 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 더 제공한다. 이는 고로 수쇄 슬래그, 석고, 시멘트 혼합재 및 산화칼슘계 원재료의 원료로 제조된다. 수득된 시멘트 원료 총 중량에서 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘의 중량백분율 함량은 0.05% 내지 0.75%이다. 바람직하게는 수득된 시멘트 원료 총 중량에서 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘의 중량백분율 함량은 0.05% 내지 0.7%이다. 보다 바람직하게는 0.05% 내지 0.6%이고, 보다 바람직하게는 0.05% 내지 0.5%이고, 보다 바람직하게는 0.10% 내지 0.5%이고, 가장 바람직하게는 0.16% 내지 0.5%이다.
바람직한 방안에 있어서, 상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 33% 내지 94%를 차지하고, 상기 석고는 원료 총 중량의 4.5% 내지 34.5%를 차지하고, 상기 시멘트 혼합재는 원료 총 중량의 0.65% 내지 32%를 차지한다. 바람직하게는 상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 35% 내지 90%를 차지하고, 상기 석고는 원료 총 중량의 9.5% 내지 29.5%를 차지하고, 상기 시멘트 혼합재는 원료 총 중량의 0.65% 내지 25%를 차지한다. 보다 바람직하게는, 상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 47% 내지 80%를 차지하고, 상기 석고는 원료 총 중량의 19.5% 내지 20%를 차지하고, 상기 시멘트 혼합재는 원료 총 중량의 0.65% 내지 5%를 차지한다. 보다 바람직하게는, 상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 54% 내지 80%를 차지하고, 상기 석고는 원료 총 중량의 9.8% 내지 19.5%를 차지하고, 상기 시멘트 혼합재는 원료 총 중량의 10% 내지 20%를 차지한다.
동일한 구상을 기반으로, 본 발명은 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 더 제공한다. 이는 고로 수쇄 슬래그, 석고, 응결 조절 및 강도 촉진 성분 및 산화칼슘계 원재료의 원료로 제조된다. 수득된 시멘트 원료 총 중량에서 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘의 중량백분율 함량은 0.05% 내지 0.75%이다. 바람직하게는 수득된 시멘트 원료 총 중량에서 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘의 중량백분율 함량은 0.05% 내지 0.7%이다. 보다 바람직하게는 0.05% 내지 0.6%이고, 보다 바람직하게는 0.05% 내지 0.5%이고, 보다 바람직하게는 0.10% 내지 0.3%이고, 가장 바람직하게는 0.16% 내지 0.2%이다.
바람직한 방안에 있어서, 상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 63% 내지 94%를 차지하고, 상기 석고는 원료 총 중량의 4.5% 내지 34.5%를 차지하고, 상기 응결 조절 및 강도 촉진 성분은 원료 총 중량의 0.9% 내지 1.95%를 차지하고, 바람직하게는, 상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 65% 내지 90%를 차지하고, 상기 석고는 원료 총 중량의 9.5% 내지 29.5%를 차지하고, 상기 응결 조절 및 강도 촉진 성분은 원료 총 중량의 1% 내지 1.5%를 차지하고, 보다 바람직하게는, 상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 77.5% 내지 79%를 차지하고, 상기 석고는 원료 총 중량의 9.8% 내지 19.5%를 차지하고, 상기 응결 조절 및 강도 촉진 성분은 원료 총 중량의 1% 내지 1.2%를 차지한다.
동일한 구상을 기반으로, 본 발명은 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 더 제공한다. 이는 고로 수쇄 슬래그, 석고, 시멘트 혼합재, 응결 조절 및 강도 촉진 성분 및 산화칼슘계 원재료의 원료로 제조된다. 수득된 시멘트 원료 총 중량에서 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘의 중량백분율 함량은 0.05% 내지 0.75%이다. 바람직하게는 수득된 시멘트 원료 총 중량에서 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘의 중량백분율 함량은 0.05% 내지 0.7%이다. 보다 바람직하게는 0.05% 내지 0.6%이고, 보다 바람직하게는 0.05% 내지 0.5%이고, 보다 바람직하게는 0.10% 내지 0.5%이고, 가장 바람직하게는 0.16% 내지 0.2%이다.
바람직한 방안에 있어서, 상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 31% 내지 93%를 차지하고, 상기 석고는 원료 총 중량의 4.5% 내지 34.5%를 차지하고, 상기 시멘트 혼합재는 원료 총 중량의 0.65% 내지 32%를 차지하고, 상기 응결 조절 및 강도 촉진 성분은 원료 총 중량의 0.9% 내지 1.95%를 차지하고, 바람직하게는, 상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 35% 내지 85%를 차지하고, 상기 석고는 원료 총 중량의 9.5% 내지 29.5%를 차지하고, 상기 시멘트 혼합재는 원료 총 중량의 1% 내지 20%를 차지하고, 상기 응결 조절 및 강도 촉진 성분은 원료 총 중량의 1% 내지 1.5%를 차지하고, 보다 바람직하게는, 상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 50% 내지 80%를 차지하고, 상기 석고는 원료 총 중량의 9.8% 내지 19.5%를 차지하고, 상기 시멘트 혼합재는 원료 총 중량의 1% 내지 15%를 차지하고, 상기 응결 조절 및 강도 촉진 성분은 원료 총 중량의 1% 내지 1.2%를 차지한다.
본 발명에서 제공하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트에서, 상기 산화칼슘계 재료는 유리 산화칼슘을 주요 성분으로, 유리 산화칼슘 함량이 30% 내지 80%인 재료이다. 상기 유리 산화칼슘은 원료 중 산성 산화물과 화합되지 않는, 유리 상태의 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘 형태로 존재하는 성분의 총칭이다. 이는 국가표준 GB/T 176-2017에 규정된 시험 방법으로 유리 산화칼슘의 함량을 측정할 수 있다. 본 발명에 따른 시멘트 원료 총 중량에서 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘의 중량백분율 함량 제어는, 시멘트 원료 총 중량에서 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량 제어를 의미한다. 따라서 이하에서 "유리 산화칼슘"은 모두 시멘트 원료에서 유리 상태인 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘 형태로 존재하는 성분의 총칭을 의미한다. 본 발명의 초저탄소 클링커 프리 시멘트에 있어서, 바람직하게는, 상기 산화칼슘계 재료는 생석회, 소석회, 공업용 산화칼슘, 공업용 수산화칼슘, 카바이드 슬래그, 산화칼슘계 팽창제, 에트링가이트계 팽창제 중 어느 하나 또는 둘 이상의 조합이며, 보다 바람직하게는, 상기 산화칼슘계 재료는 생석회, 소석회 및 카바이드 슬래그 중 어느 하나 또는 둘 이상의 조합이다.
본 발명의 초저탄소 클링커 프리 시멘트에 있어서, 상기 석고는 천연이수석고, 천연무수석고, 반수석고, α형 고강도 석고, 탈황석고, 인석고 또는 불소석고 중 어느 하나 또는 둘 이상의 조합이고, 바람직하게는 상기 석고는 천연이수석고, 천연무수석고, 반수석고 및 탈황석고 중 어느 하나 또는 둘 이상의 조합이다.
본 발명에 따른 방안에 있어서, 상기 시멘트 혼합재는 비산재, 철강 슬래그, 석회석, 백운석, 포졸란 혼합 재료 또는 사암 중 어느 하나 또는 둘 이상의 조합이다. 상기 시멘트 혼합재의 도입은 본 발명에 따른 시멘트의 탄소 배출을 더욱 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따른 방안에 있어서, 상기 응결 조절 및 강도 촉진 성분은 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 황산리튬, 황산나트륨, 황산칼륨, 황산알루미늄, 탄산리튬, 탄산나트륨, 중탄산나트륨, 탄산칼륨, 중탄산칼륨, 규산나트륨, 염화리튬, 구연산, 구연산나트륨 또는 글루콘산나트륨 중 어느 하나 또는 둘 이상의 조합으로부터 선택되고, 바람직하게는 상기 응결 조절 및 강도 촉진 성분은 수산화리튬, 수산화나트륨, 황산리튬, 황산나트륨, 황산알루미늄, 탄산리튬, 구연산, 구연산나트륨 또는 글루콘산나트륨 중 어느 하나 또는 둘 이상의 조합으로부터 선택된다.
제2 양상에 있어서, 본 발명은 상기 초저탄소 클링커 프리 시멘트의 제조 방법을 제공한다. 구체적인 단계에는, 모든 원재료를 혼합한 후 비표면적이 300m2/kg 내지 700m2/kg이 될 때까지 함께 분쇄하고, 그 중 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.05% 내지 0.75%로 제어하며, 바람직하게는 그 중 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.05% 내지 0.7%로 제어하며, 보다 바람직하게는 0.05% 내지 0.6%, 보다 바람직하게는 0.05% 내지 0.5%, 보다 바람직하게는 0.10% 내지 0.5%, 가장 바람직하게는 0.16% 내지 0.2%로 제어하여, 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 획득하는 단계가 포함된다.
본 발명의 바람직한 초저탄소 클링커 프리 시멘트 제조 방법에 있어서, 중량백분율을 기준으로, 함께 분쇄하기 전에 시멘트 혼합재를 사용해 상기 고로 수쇄 슬래그의 1% 내지 50%를 대체한 후, 다른 원료와 함께 분쇄하여, 상기 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 획득할 수도 있다.
본 발명의 바람직한 초저탄소 클링커 프리 시멘트 제조 방법에 있어서, 중량백분율을 기준으로, 함께 분쇄하기 전에 응결 조절 및 강도 촉진 성분을 사용해 상기 고로 수쇄 슬래그의 0.1% 내지 3%를 대체한 후, 다른 원료와 함께 분쇄하여, 상기 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 획득할 수도 있다.
본 발명의 바람직한 초저탄소 클링커 프리 시멘트 제조 방법에 있어서, 중량백분율을 기준으로, 함께 분쇄하기 전에 시멘트 혼합재와 응결 조절 및 강도 촉진 성분을 사용해 상기 고로 수쇄 슬래그를 대체할 수도 있으며, 여기에서 시멘트 혼합재는 상기 고로 수쇄 슬래그의 1% 내지 50%를 대체하고, 응결 조절 및 강도 촉진 성분은 상기 고로 수쇄 슬래그의 0.1% 내지 3%를 대체한 후, 다른 원료와 함께 분쇄하여, 상기 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 획득할 수도 있다.
본 발명의 제조 방법에 따른 바람직한 제조 방법의 실시방식에 있어서, 구체적인 단계에는, 모든 원재료를 혼합한 후 비표면적이 300m2/kg 내지 700m2/kg이 될 때까지 함께 분쇄하고, 그 중 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.05% 내지 0.75%로 제어하며, 바람직하게는 그 중 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.05% 내지 0.7%로 제어하며, 보다 바람직하게는 0.05% 내지 0.6%, 보다 바람직하게는 0.05% 내지 0.5%, 보다 바람직하게는 0.10% 내지 0.5%, 가장 바람직하게는 0.16% 내지 0.2%로 제어하여, 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 획득하는 단계가 포함된다.
본 발명의 다른 하나의 바람직한 제조 방법의 실시방식에 있어서, 구체적인 단계에는, 상기 고로 수쇄 슬래그를 단독으로 비표면적이 200m2/kg 내지 1200m2/kg이 될 때까지 분쇄하는 단계; 및 나머지 모든 원료를 비표면적이 300m2/kg 내지 700m2/kg이 될 때까지 함께 분쇄한 후, 분쇄된 고로 수쇄 슬래그를 첨가하여 혼합하고, 그 중 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.05% 내지 0.75%로 제어하여, 바람직하게는 그 중 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.05% 내지 0.7%로, 보다 바람직하게는 0.05% 내지 0.6%로, 보다 바람직하게는 0.05% 내지 0.5%로, 보다 바람직하게는 0.10% 내지 0.5%로, 가장 바람직하게는 0.16% 내지 0.2%로 제어하여, 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 획득하는 단계가 포함된다.
제3 양상에 있어서, 본 발명은 상기 콘크리트, 모르타르 또는 시멘트 제품 제조에서 상기 초저탄소 클링커 프리 시멘트의 응용을 더 제공한다. 상기 적용에 있어서, 본 발명의 초저탄소 클링커 프리 시멘트는 광물 혼화재, 골재, 섬유, 혼화제 및 물 등 원재료 중 몇 가지와 함께 혼합하여 콘크리트, 모르타르 또는 시멘트 제품을 제조할 수 있다.
종래 기술에서, 고로 수쇄 슬래그를 활성화시키기 위해, 종종 규산염 시멘트, 규산염 시멘트 클링커, 산화칼슘 등의 알칼리성 활성화제를 첨가해야 한다. 종래의 연구에 따르면, 시멘트 클링커 첨가량이 너무 적으면 활성화 효과가 충분하지 않고, 너무 많으면 고로 수쇄 슬래그의 수화가 억제될 수 있다. 사실상, 규산염 시멘트, 규산염 시멘트 클링커, 산화칼슘 등은 성분이 비교적 복잡한 활성화제 원료이다. 그 중 핵심 작용을 일으키는 성분 및 그 작용 메커니즘에 대한 사람들의 충분한 이해가 부족하여, 상술한 알칼리성 활성화제의 적정 용량을 찾기가 어렵다. 용량이 너무 적으면, 고로 수쇄 슬래그 활성을 효과적으로 활성화시킬 수 없으며, 제조된 시멘트 경화 속도가 너무 느려, 조기 강도와 말기 강도가 낮고, 경화 속도가 느려 시멘트가 탄화 부식될 수 있다. 용량이 너무 많으면 조기 강도가 현저하게 향상되나 말기 강도가 크게 저하되어 공정 수요를 충족시킬 수 없다. 본 발명자가 실험을 통해 발견한 바에 따르면, 적정량의 생석회 등 유리 상태의 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘을 주요 성분으로 하는 산화칼슘계 재료는 고로 수쇄 슬래그를 효과적으로 활성화하여, 성능이 우수한 시멘트를 제조할 수 있다. 먼저, 생석회 등 산화칼슘계 재료의 주요 성분인 유리 상태의 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘은 물과 만나면 급속 반응을 일으켜, 대량의 OH-를 방출하며, 고로 수쇄 슬래그가 수화되도록 활성화시켜 [Al(OH)4]-를 방출한다. 동시에 생석회가 물을 만나 방출된 다른 물질인 Ca2+는 일부 [Al(OH)4]- 및 석고에서 방출된 SO4 2-와 반응하여 에트링가이트를 생성하며, 나머지 [Al(OH)4]-는 알루미나 겔을 생성한다. 에트링가이트는 강도가 비교적 높은 섬유질 결정으로 공극을 채울 수 있는 반면, 알루미나 겔은 콜로이드이며 겔화 작용이 있어 에트링가이트 결정을 함께 결합하여 조밀한 경화체를 형성할 수 있어, 시멘트가 비교적 높은 조기 및 말기 강도를 갖게 된다. 다음으로, 본 발명자는 생석회 등 산화칼슘계 재료 활성화에 의한 강도 향상이 비교적 낮은 혼합량(각종 산화칼슘계 원료와 함께 혼합된 유리 상태의 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘 중량백분율은 0.05% 내지 0.75%임)일 때 이미 최적 혼합 범위인 극한에 가깝다는 것을 발견하였다. 상기 혼합량 범위는 고로 수쇄 슬래그 활성을 효과적으로 활성화시키는 적정량의 OH-를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 적정량의 Ca2+도 제공할 수 있으며, 적정량의 에트링가이트와 알루미나 겔을 생성할 수 있다. 보다 많은 생석회 등 산화칼슘계 재료의 첨가는, 과량의 Ca(OH)2를 생성할 수 있다. Ca(OH)2는 알루미나 겔과 에트링가이트와 반응하여 강도가 낮고 쉽게 탄화되며 내식성이 없는 모노설파이드형 칼슘 설포알루미네이트 수화물을 생성하며, 해당 반응으로 인해 산물의 부피가 줄어들어 경화체가 느슨해지고 공극률이 증가한다. 해당 반응은 겔화 작용을 하는 알루미나 겔을 소모시켜, 계 내의 콜로이드가 부족해져 다른 물질을 부착하기가 충분하지 않게 된다. 따라서 시멘트의 강도가 현저하게 낮아지고, 모노설파이드형 칼슘 설포알루미네이트 수화물이 쉽게 탄화되어 시멘트에 탄화 부식이 일어나기 쉽다. 또한 생석회 등 산화칼슘계 재료의 계에서의 수화 반응 속도 및 Ca2+와 OH- 방출 속도가 적당하다. 이러한 재료 중의 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘은 활성이 높으며, 물과 만나 반응 속도가 빠르므로, 고로 수쇄 슬래그 활성의 가능한 빨리 활성화시키는 데 도움이 된다. 따라서 시멘트가 조기에 비교적 높은 강도를 갖게 되어, 시멘트가 너무 느린 경화 과정으로 인해 탄화 부식되는 것을 방지할 수 있다. 실제 반응 속도는 산화칼슘계 재료 첨가량보다 시멘트 강도에 더욱 중요한 영향을 미친다. 종래 기술에서, 규산염 시멘트 또는 규산염 시멘트 클링커계 알칼리 활성제를 규산삼칼슘과 규산이칼슘을 주요 성분으로 첨가하면, Ca2+ 및 OH-를 방출할 수 있으나, 반응 속도가 너무 느리고, 통상적으로 성분을 충분히 유효하게 활성화시키는 데 1 내지 7일이 소요된다. 이는 시멘트의 조기 강도를 비교적 낮게 만들며, 경화 속도가 너무 느려 심각한 탄화 부식을 유발할 수 있다. 시멘트 경화 속도와 조기 강도를 높이기 위해, 종종 알칼리 활성화제의 첨가량을 증가시키지만, 이러한 물질이 말기에 방출하는 과량의 Ca2+ 및 OH-는 말기 강도를 크게 저하시킬 수 있다. 종래 기술에서는 수산화나트륨 또는 규산나트륨계 알칼리 활성화제를 사용하기도 하는데, 이러한 재료는 OH-를 신속하게 방출하여 고로 수쇄 슬래그의 수화 반응을 활성화할 수 있지만 Ca2+를 제공할 수 없고 에트링가이트 결정과 같은 고강도 수화 산물을 생성할 수 없다. 따라서 해당 시멘트계의 강도가 높지 않다. 종래 기술에서는 산화칼슘 또는 수산화칼슘 알칼리계 활성화제도 사용하고 있으나, 산화칼슘 또는 수산화칼슘과 고로 수쇄 슬래그의 작용 메커니즘이 충분히 규명되지 않았기 때문에, 산화칼슘 또는 수산화칼슘 과량의 위해성 및 그 메커니즘을 이해할 수 없다. 따라서 이러한 활성화제 첨가량이 과도해지면 우수한 성능의 시멘트가 제조되지 않는다.
종래 기술과 비교하여, 본 발명의 유익한 효과는 하기와 같다.
본 발명에 따른 초저탄소 클링커 프리 시멘트는, 유리 상태 산화칼슘이 풍부한 비클링커 성분인 생석회, 소석회 등을 직접 적정량으로 첨가함으로써, 배합 제제에서 유리 상태의 산화칼슘의 비율을 적합한 범위로 제어한다. 상기 유리 상태의 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘은 수화 초기에 적정량의 Ca2+와 OH-를 빠르게 방출하여, 고로 수재 슬래그의 반응을 유발하고, 이를 석고와 반응시켜 고강도, 미팽창성, 탄화방지성, 내부식성이 높은 에트링가이트를 생성한다. 동시에 유리 상태의 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘의 함량을 제어함으로써, Ca2+ 및 OH- 과량으로 인한 알루미나 겔과 에트링가이트 반응으로 인해 강도가 낮고 탄화하기 쉬우며 내식성이 없는 모노설파이드형 칼슘 설포알루미네이트 수화물이 생성되는 것을 방지한다. 본 발명의 초저탄소 클링커 프리 시멘트는 조기 고강도, 말기 초고강도 특성을 가지고 수축이 적으며 내탄화성 및 저탄소 배출 등의 기술적 장점을 갖는다.
도 1은 응용 실시예 1 시멘트와 응용 비교예 2의 시멘트를 28일 동안 양생시켰을 때 수화산물의 DTA 곡선 비교도이다.
본 발명은 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 제공한다. 이는 고로 수쇄 슬래그, 석고 및 산화칼슘계 원재료의 원료로 제조된다. 수득된 시멘트 원료 총 중량에서 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량은 0.05% 내지 0.75%로 제어된다. 바람직하게는 수득된 시멘트 원료 총 중량에서 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량은 0.05% 내지 0.7%로 제어된다. 보다 바람직하게는 0.05% 내지 0.6%이고, 보다 바람직하게는 0.05% 내지 0.5%이고, 보다 바람직하게는 0.1% 내지 0.5%이고, 가장 바람직하게는 0.16% 내지 0.2%이다. 보다 바람직하게는, 상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량에서 차지하는 중량백분율이 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%일 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 석고는 원료 총 중량에서 차지하는 중량백분율이 4.5%, 5.0%, 8%, 10%, 12.5%, 15%, 18%, 20%, 22.5%, 25%, 27.5%, 30%, 32% 또는 34.5%일 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 시멘트 원료 총 중량에서 유리 산화칼슘의 함량은 0.05%, 0.08%, 0.1%, 0.12%, 0.16%, 0.18%, 0.25%, 0.28%, 0.3%, 0.35%, 0.4%, 0.45%, 0.5%, 0.55%, 0.6%, 0.65%, 0.7% 또는 0.75%이다.
본 발명은 다른 하나의 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 제공한다. 이는 고로 수쇄 슬래그, 석고, 시멘트 혼합재 및 산화칼슘계 원재료의 원료로 제조된다. 수득된 시멘트 원료 총 중량에서 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량은 0.05% 내지 0.75%이다. 바람직하게는 수득된 시멘트 원료 총 중량에서 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량은 0.05% 내지 0.7%이다. 보다 바람직하게는 0.05% 내지 0.6%이고, 보다 바람직하게는 0.05% 내지 0.5%이고, 보다 바람직하게는 0.10% 내지 0.5%이고, 가장 바람직하게는 0.16% 내지 0.2%이다. 보다 바람직하게는, 상기 고로 수쇄 슬래그가 원료 총 중량에서 차지하는 중량백분율은 33%, 34%, 35%, 36%, 37%, 38%, 39%, 40%, 41%, 42%, 43%, 44%, 45%, 46%, 47%, 48%, 49%, 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%일 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 석고는 원료 총 중량에서 차지하는 중량백분율이 4.5%, 5.0%, 8%, 10%, 12.5%, 15%, 18%, 20%, 22.5%, 25%, 27.5%, 30%, 32% 또는 34.5%일 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 시멘트 혼합재가 원료 총 중량에서 차지하는 중량백분율는 0.65%, 1.5%, 5.5%, 7.5%, 10.5%, 12.5%, 15.5%, 17.5%, 20.5%, 22.5%, 25.5%, 27.5%, 30.5% 또는 32%일 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 시멘트 원료 총 중량에서 유리 산화칼슘의 함량은 0.05%, 0.08%, 0.1%, 0.12%, 0.16%, 0.18%, 0.25%, 0.28%, 0.3%, 0.35%, 0.4%, 0.45%, 0.5%, 0.55%, 0.6%, 0.65%, 0.7% 또는 0.75%이다.
본 발명은 다른 하나의 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 제공한다. 이는 고로 수쇄 슬래그, 석고, 응결 조절 및 강도 촉진 성분 및 산화칼슘계 원재료의 원료로 제조된다. 수득된 시멘트 원료 총 중량에서 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량은 0.05% 내지 0.75%이다. 바람직하게는 수득된 시멘트 원료 총 중량에서 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량은 0.05% 내지 0.7%이다. 보다 바람직하게는 0.05% 내지 0.6%이고, 보다 바람직하게는 0.05% 내지 0.5%이고, 보다 바람직하게는 0.10% 내지 0.5%이고, 가장 바람직하게는 0.16% 내지 0.2%이다. 보다 바람직하게는, 상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량에서 차지하는 중량백분율이 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%일 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 석고는 원료 총 중량에서 차지하는 중량백분율이 4.5%, 5.0%, 8%, 10%, 12.5%, 15%, 18%, 20%, 22.5%, 25%, 27.5%, 30%, 32% 또는 34.5%일 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 응결 조절 및 강도 촉진 성분이 원료 총 중량에서 차지하는 중량백분율은 0.9%, 1.0%, 1.2%, 1.5%, 1.6%, 1.7%, 1.8%, 1.9% 또는 1.95%일 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 시멘트 원료 총 중량에서 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량은 0.05%, 0.08%, 0.1%, 0.12%, 0.16%, 0.18%, 0.25%, 0.28%, 0.3%, 0.35%, 0.4%, 0.45%, 0.5%, 0.55%, 0.6%, 0.65%, 0.7% 또는 0.75%이다.
본 발명은 다른 하나의 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 제공한다. 이는 고로 수쇄 슬래그, 석고, 시멘트 혼합재, 응결 조절 및 강도 촉진 성분 및 산화칼슘계 원재료의 원료로 제조된다. 수득된 시멘트 원료 총 중량에서 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량은 0.05% 내지 0.75%이다. 바람직하게는 수득된 시멘트 원료 총 중량에서 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량은 0.05% 내지 0.7%이다. 보다 바람직하게는 0.05% 내지 0.6%이고, 보다 바람직하게는 0.05% 내지 0.5%이고, 보다 바람직하게는 0.1% 내지 0.5%이고, 가장 바람직하게는 0.16% 내지 0.2%이다. 보다 바람직하게는, 상기 고로 수쇄 슬래그가 원료 총 중량에서 차지하는 중량백분율은 31%, 32%, 33%, 34%, 35%, 36%, 37%, 38%, 39%, 40%, 41%, 42%, 43%, 44%, 45%, 46%, 47%, 48%, 49%, 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%일 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 석고는 원료 총 중량에서 차지하는 중량백분율이 4.5%, 5.0%, 8%, 10%, 12.5%, 15%, 18%, 20%, 22.5%, 25%, 27.5%, 30%, 32% 또는 34.5%일 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 시멘트 혼합재가 원료 총 중량에서 차지하는 중량백분율은 0.65%, 1.5%, 5.5%, 7.5%, 10.5%, 12.5%, 15.5%, 17.5%, 20.5%, 22.5%, 25.5%, 27.5%, 30.5% 또는 32%일 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 응결 조절 및 강도 촉진 성분이 원료 총 중량에서 차지하는 중량백분율은 0.9%, 1.0%, 1.2%, 1.5%, 1.6%, 1.7%, 1.8%, 1.9% 또는 1.95%일 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 시멘트 원료 총 중량에서 유리 산화칼슘의 함량은 0.05%, 0.08%, 0.1%, 0.12%, 0.16%, 0.18%, 0.25%, 0.28%, 0.3%, 0.35%, 0.4%, 0.45%, 0.5%, 0.55%, 0.6%, 0.65%, 0.7% 또는 0.75%이다.
본 발명의 초저탄소 클링커 프리 시멘트에 있어서, 상기 석고는 천연이수석고, 천연무수석고, 반수석고, α형 고강도 석고, 탈황석고, 인석고 또는 불소석고 중 어느 하나 또는 둘 이상의 조합이고, 바람직하게는 상기 석고는 천연이수석고, 천연무수석고, 반수석고 및 탈황석고 중 어느 하나 또는 둘 이상의 조합이다.
본 발명에 따른 초저탄소 클링커 프리 시멘트에 있어서, 상기 산화칼슘계 재료는 유리 산화칼슘을 주요 성분으로 하고 유리 산화칼슘 함량이 30% 내지 80%인 재료이다. 예를 들어 여기에서 유리 산화칼슘 함량은 ≥30%, ≥35%, ≥40%, ≥45%, ≥50%, ≥55%, ≥60%, ≥65%, ≥70%, ≥75% 또는 ≥80%일 수 있다. 상기 유리 산화칼슘은 원료 중 산성 산화물과 화합되지 않은, 유리 상태의 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘 형태로 존재하는 성분의 총칭을 의미한다. 국가 표준 GB/T 176-2017에 규정된 시험 방법으로 유리 산화칼슘의 함량을 측정할 수 있다. 바람직하게는, 상기 산화칼슘계 재료는 생석회, 소석회, 공업용 산화칼슘, 공업용 수산화칼슘, 카바이드 슬래그, 산화칼슘계 팽창제, 에트링가이트계 팽창제 중 어느 하나 또는 둘 이상의 조합이며, 보다 바람직하게는, 상기 산화칼슘계 재료는 생석회, 소석회 및 카바이드 슬래그 중 어느 하나 또는 둘 이상의 조합이다.
본 발명에 따른 방안에 있어서, 상기 시멘트 혼합재는 비산재, 철강 슬래그, 석회석, 백운석, 포졸란 혼합 재료 또는 사암 중 어느 하나 또는 둘 이상의 조합이다. 상기 시멘트 혼합재의 도입은 본 발명에 따른 시멘트의 탄소 배출을 더욱 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따른 방안에 있어서, 상기 응결 조절 및 강도 촉진 성분은 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 황산리튬, 황산나트륨, 황산칼륨, 황산알루미늄, 탄산리튬, 탄산나트륨, 중탄산나트륨, 탄산칼륨, 중탄산칼륨, 규산나트륨, 염화리튬, 구연산, 구연산나트륨 또는 글루콘산나트륨 중 어느 하나 또는 둘 이상의 조합으로부터 선택되고, 바람직하게는 상기 응결 조절 및 강도 촉진 성분은 수산화리튬, 수산화나트륨, 황산리튬, 황산나트륨, 황산알루미늄, 탄산리튬, 구연산, 구연산나트륨 또는 글루콘산나트륨 중 어느 하나 또는 둘 이상의 조합으로부터 선택된다.
이하에서는 실시예를 나열하는 방식을 통해 본 발명의 방안과 기술적 효과를 보다 상세하게 설명하나, 본 발명의 방안은 나열된 실시예에 국한되지 않는다.
실시예 1 내지 실시예 11
초저탄소 클링커 프리 시멘트에 있어서, 표 1에 도시된 바와 같이, 중량백분율을 기준으로, 78.75% 내지 79.94%의 고로 수쇄 슬래그, 20%의 천연이수석고 및 나머지의 생석회를 원재료로 사용하여 제조하였다. 여기에서 생석회 중 CaO 함량은 80%이다.
제조 단계에는, 표 1에 도시된 바와 같이, 모든 원재료를 혼합한 후 비표면적이 500m2/kg이 될 때까지 함께 분쇄한 후 비율에 따라 균일하게 혼합하고, 그 중 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.05% 내지 1.00%로 제어하여 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 획득하는 단계가 포함된다.
표 1
실시예 12 내지 실시예 20
초저탄소 클링커 프리 시멘트에 있어서, 표 2에 도시된 바와 같이, 중량백분율을 기준으로, 65.30% 내지 95.30%의 고로 수쇄 슬래그, 4.50% 내지 34.50%의 천연이수석고 및 0.2%의 생석회를 원재료로 사용하여 제조하였다. 여기에서 생석회 중 CaO 함량은 80%이다.
제조 단계에는, 표 2에 도시된 바와 같이, 모든 원재료를 혼합한 후 비표면적이 500m2/kg이 될 때까지 함께 분쇄한 후 비율에 따라 균일하게 혼합하고, 그 중 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.16%로 제어하여 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 획득하는 단계가 포함된다.
표 2
실시예 21 내지 실시예 25
초저탄소 클링커 프리 시멘트에 있어서, 표 3에 도시된 바와 같이, 중량백분율을 기준으로, 79.80%의 고로 수쇄 슬래그, 20.00%의 천연이수석고 및 0.20%의 생석회를 원재료로 사용하여 제조하였다. 여기에서, 생석회 중 CaO 함량은 80%이다.
제조 단계에는, 모든 원재료를 혼합한 후 비표면적이 200m2/kg 내지 1200m2/kg이 될 때까지 함께 분쇄한 후 비율에 따라 균일하게 혼합하고, 그 중 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.16%로 제어하여 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 획득하는 단계가 포함된다.
표 3
실시예 26 내지 실시예 32
초저탄소 클링커 프리 시멘트에 있어서, 표 4에 도시된 바와 같이, 중량백분율을 기준으로, 79.20% 내지 79.82%의 고로 수쇄 슬래그, 20.00%의 천연이수석고 및 나머지의 생석회 또는 소석회를 원재료로 사용하여 제조하였다. 여기에서 산화칼슘계 원재료 중 CaO 함량은 20% 내지 90%이다.
제조 단계에는, 모든 원재료를 혼합한 후 비표면적이 500m2/kg이 될 때까지 함께 분쇄한 후 비율에 따라 균일하게 혼합하고, 그 중 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.16%로 제어하여 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 획득하는 단계가 포함된다.
표 4
실시예 33 내지 실시예 41
초저탄소 클링커 프리 시멘트에 있어서, 표 5에 도시된 바와 같이, 중량백분율을 기준으로, 47.80% 내지 79.15%의 고로 수쇄 슬래그, 20%의 천연이수석고, 0.65% 내지 32%의 비산재 및 0.20%의 생석회를 원재료로 사용하여 제조하였으며, 여기에서 생석회 중 CaO 함량은 80%이다.
제조 단계에는, 모든 원재료를 혼합한 후 비표면적이 500m2/kg이 될 때까지 함께 분쇄한 후 비율에 따라 균일하게 혼합하고, 그 중 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.16%로 제어하여 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 획득하는 단계가 포함된다.
표 5
실시예 42 내지 실시예 50
초저탄소 클링커 프리 시멘트에 있어서, 표 6에 도시된 바와 같이, 중량백분율을 기준으로, 47.80% 내지 79.15%의 고로 수쇄 슬래그, 20%의 천연이수석고, 0.65% 내지 32%의 석회석 분말 및 0.20%의 생석회를 원재료로 사용하여 제조하였으며, 여기에서 생석회 중 CaO 함량은 80%이다.
제조 단계에는, 모든 원재료를 혼합한 후 비표면적이 500m2/kg이 될 때까지 함께 분쇄한 후 비율에 따라 균일하게 혼합하고, 그 중 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.16%로 제어하여 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 획득하는 단계가 포함된다.
표 6
실시예 51 내지 실시예 55
초저탄소 클링커 프리 시멘트에 있어서, 표 7에 도시된 바와 같이, 중량백분율을 기준으로, 61.80%의 고로 수쇄 슬래그, 20%의 천연이수석고, 2% 내지 16%의 비산재, 2% 내지 16%의 석회석 분말 및 0.20%의 생석회를 원재료로 사용하여 제조하였으며, 여기에서 생석회 중 CaO 함량은 80%이다.
제조 단계에는, 모든 원재료를 혼합한 후 비표면적이 500m2/kg이 될 때까지 함께 분쇄한 후 비율에 따라 균일하게 혼합하고, 그 중 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.16%로 제어하여 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 획득하는 단계가 포함된다.
표 7
실시예 56 내지 실시예 76
초저탄소 클링커 프리 시멘트에 있어서, 표 8에 도시된 바와 같이, 중량백분율을 기준으로, 77.85% 내지 79.80%의 고로 수쇄 슬래그, 20%의 천연이수석고, 0.9% 내지 1.95%의 응결 조절 및 강도 촉진 성분 및 0.20%의 생석회를 원재료로 사용하여 제조하였으며, 여기에서 생석회 중 CaO 함량은 80%이다.
제조 단계에는, 모든 원재료를 혼합한 후 비표면적이 500m2/kg이 될 때까지 함께 분쇄한 후 비율에 따라 균일하게 혼합하고, 그 중 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.16%로 제어하여 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 획득하는 단계가 포함된다.
표 8
실시예 77 내지 실시예 80
초저탄소 클링커 프리 시멘트에 있어서, 표 9에 도시된 바와 같이, 중량백분율을 기준으로, 60.60%의 고로 수쇄 슬래그, 20%의 천연이수석고, 18%의 혼합재, 1.2%의 응결 조절 및 강도 촉진 성분 및 0.20%의 생석회를 원재료로 사용하여 제조하였으며, 여기에서 생석회 중 CaO 함량은 80%이다.
제조 단계에는, 모든 원재료를 혼합한 후 비표면적이 500m2/kg이 될 때까지 함께 분쇄한 후 비율에 따라 균일하게 혼합하고, 그 중 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.16%로 제어하여 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 획득하는 단계가 포함된다.
표 9
응용 실시예 1 내지 11
실시예 1 내지 실시예 11의 초저탄소 클링커 프리 시멘트와 물을 0.4 물 대 시멘트 비율로 GB 1346 제7.2소절에 따라 깨끗한 슬러리로 만들고, GB/T 17671 제7소절에 따라 성형하며, GB/T 17671 제8소절에 따라 1일, 3일 및 28일 동안 양생하고, GB/T 17671 제9소절에 따라 그 압축 강도 및 굽힘 강도를 테스트하였다. 테스트 결과는 표 10에 도시된 바와 같다.
표 10
표 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 11의 초저탄소 클링커 프리 시멘트는, 규산염 시멘트 클링커를 첨가하지 않고, 유리 산화칼슘이 풍부한 생석회를 활성화제로 직접 첨가하며, 원료 총 중량에 함유된 총 산화칼슘이 일정 범위 내(0.05% 내지 0.75%)로 제어된다. 최종 수득된 시멘트는 매우 우수한 조기 및 말기 강도를 나타낸다. 상술한 실시예의 시멘트는 성형 및 양생 1일 후 11MPa 내지 27.4MPa의 압축 강도 및 3.3MPa 내지 8.2MPa의 굽힘 강도를 가질 수 있다. 3일 후, 압축 강도는 40MPa 이상이고, 굽힘 강도도 10MPa 이상일 수 있다. 이는 생석회를 수화 반응에 직접 첨가한 유리 산화칼슘이 적정량의 Ca2+ 및 OH-를 빠르게 방출하고 물과 만나 빠르게 반응하므로, 고로 수쇄 슬래그의 활성을 빠르게 활성화시켜, 시멘트가 조기에 보다 높은 강도를 갖게 됨을 설명한다. 또한, 상술한 실시예의 시멘트는 성형 및 양생 28일 후의 압축 강도가 60MPa 내지 85MPa에 달할 수 있으며, 굽힘 강도가 12MPa 내지 14MPa에 달할 수 있어, 말기 초고강도가 구현된다.
응용 실시예 12 내지 20
실시예 12 내지 실시예 20의 초저탄소 클링커 프리 시멘트와 물을 0.4 물 대 시멘트 비율로 GB 1346 제7.2소절에 따라 깨끗한 슬러리로 만들고, GB/T 17671 제7소절에 따라 성형하며, GB/T 17671 제8소절에 따라 1일, 3일 및 28일 동안 양생하고, GB/T 17671 제9소절에 따라 그 압축 강도 및 굽힘 강도를 테스트하였다. 테스트 결과는 표 11에 도시된 바와 같다.
표 11
표 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 12 내지 20의 초저탄소 클링커 프리 시멘트에서 석고는 원재료 총 중량의 4.5% 내지 34.5%를 차지한다. 1일, 3일 및 28일의 강도는 석고 함량이 증가함에 따라 증가했다가 감소하는 추세를 나타내며, 석고 함량은 15% 내지 20% 범위에서 가장 바람직하다. 이 범위 내에서는 모두 조기 고강도 및 말기 초고강도를 나타낸다. 이는 원료에 석고 함량이 적합한 수준으로 제어되기만 하면 시멘트에 이상적인 조기 및 말기 강도를 제공할 수 있다.
응용 실시예 21 내지 25
실시예 21 내지 실시예 25의 초저탄소 클링커 프리 시멘트와 물을 0.4 물 대 시멘트 비율로 GB 1346 제7.2소절에 따라 깨끗한 슬러리로 만들고, GB/T 17671 제7소절에 따라 성형하며, GB/T 17671 제8소절에 따라 1일, 3일 및 28일 동안 양생하고, GB/T 17671 제9소절에 따라 그 압축 강도 및 굽힘 강도를 테스트하였다. 테스트 결과는 표 12에 도시된 바와 같다.
표 12
표 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 21 내지 25의 초저탄소 클링커 프리 시멘트는 마찬가지로 조기 고강도 및 말기 초고강도를 갖는다. 이는 원료 중 유리 산화칼슘 함량이 적합한 수준으로 제어되기만 하면 시멘트에 이상적인 조기 및 말기 강도를 제공할 수 있음을 의미한다. 원료 분말도가 일정 범위 내에 있어도 시멘트 성능에 영향을 미칠 수 있다. 원료 분말도를 향상시키면 원료의 활성을 향상시킬 수 있고, 수화 반응 속도가 높아져 시멘트 조기 강도가 현저하게 향상된다. 그러나 분말도가 너무 높으면 조기 반응 속도가 너무 빨라 말기 강도가 약간 저하된다.
응용 실시예 26 내지 32
실시예 26 내지 실시예 32의 초저탄소 클링커 프리 시멘트와 물을 0.4 물 대 시멘트 비율로 GB 1346 제7.2소절에 따라 깨끗한 슬러리로 만들고, GB/T 17671 제7소절에 따라 성형하며, GB/T 17671 제8소절에 따라 1일, 3일 및 28일 동안 양생하고, GB/T 17671 제9소절에 따라 그 압축 강도 및 굽힘 강도를 테스트하였다. 테스트 결과는 표 13에 도시된 바와 같다.
표 13
표 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 26 내지 32의 초저탄소 클링커 프리 시멘트는 마찬가지로 조기 고강도 및 말기 초고강도를 갖는다. 이는 원료 중 유리 산화칼슘 함량이 적합한 수준으로 제어되기만 하면 시멘트에 이상적인 조기 및 말기 강도를 제공할 수 있음을 의미한다. 산화칼슘계 원재료 순도와 종류는 실제 상황에 따라 다를 수 있다.
응용 실시예 33 내지 41
실시예 33 내지 실시예 41의 초저탄소 클링커 프리 시멘트와 물을 0.4 물 대 시멘트 비율로 GB 1346 제7.2소절에 따라 깨끗한 슬러리로 만들고, GB/T 17671 제7소절에 따라 성형하며, GB/T 17671 제8소절에 따라 1일, 3일 및 28일 동안 양생하고, GB/T 17671 제9소절에 따라 그 압축 강도 및 굽힘 강도를 테스트하였다. 테스트 결과는 표 14에 도시된 바와 같다.
표 14
응용 실시예 42 내지 49
실시예 42 내지 실시예 49의 초저탄소 클링커 프리 시멘트와 물을 0.4 물 대 시멘트 비율로 GB 1346 제7.2소절에 따라 깨끗한 슬러리로 만들고, GB/T 17671 제7소절에 따라 성형하며, GB/T 17671 제8소절에 따라 1일, 3일 및 28일 동안 양생하고, GB/T 17671 제9소절에 따라 그 압축 강도 및 굽힘 강도를 테스트하였다. 테스트 결과는 표 15에 도시된 바와 같다.
표 15
응용 실시예 51 내지 55
실시예 51 내지 실시예 55의 초저탄소 클링커 프리 시멘트와 물을 0.4 물 대 시멘트 비율로 GB 1346 제7.2소절에 따라 깨끗한 슬러리로 만들고, GB/T 17671 제7소절에 따라 성형하며, GB/T 17671 제8소절에 따라 1일, 3일 및 28일 동안 양생하고, GB/T 17671 제9소절에 따라 그 압축 강도 및 굽힘 강도를 테스트하였다. 테스트 결과는 표 16에 도시된 바와 같다.
표 16
표 13 내지 표 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 26 내지 54의 초저탄소 클링커 프리 시멘트는 마찬가지로 조기 고강도 및 말기 초고강도를 갖는다. 이는 원료 중 유리 산화칼슘 함량이 적합한 수준으로 제어되기만 하면 시멘트에 이상적인 조기 및 말기 강도를 제공할 수 있음을 의미한다. 원료에 일정량의 시멘트 혼합재를 첨가하여 본 발명에 따른 시멘트의 탄소 배출을 더욱 줄일 수 있다.
응용 실시예 56 내지 76
실시예 56 내지 실시예 76의 초저탄소 클링커 프리 시멘트와 물을 0.4 물 대 시멘트 비율로 GB 1346 제7.2소절에 따라 깨끗한 슬러리로 만들고, GB/T 17671 제7소절에 따라 성형하며, GB/T 17671 제8소절에 따라 1일, 3일 및 28일 동안 양생하고, GB/T 17671 제9소절에 따라 그 압축 강도 및 굽힘 강도를 테스트하였다. 테스트 결과는 표 17에 도시된 바와 같다.
표 17
응용 실시예 77 내지 80
실시예 77 내지 실시예 80의 초저탄소 클링커 프리 시멘트와 물을 0.4 물 대 시멘트 비율로 GB 1346 제7.2소절에 따라 깨끗한 슬러리로 만들고, GB/T 17671 제7소절에 따라 성형하며, GB/T 17671 제8소절에 따라 1일, 3일 및 28일 동안 양생하고, GB/T 17671 제9소절에 따라 그 압축 강도 및 굽힘 강도를 테스트하였다. 테스트 결과는 표 18에 도시된 바와 같다.
표 18
표 17 내지 표 18에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 56 내지 80의 초저탄소 클링커 프리 시멘트는 마찬가지로 조기 고강도 및 말기 초고강도를 갖는다. 이는 원료 중 유리 산화칼슘 함량이 적합한 수준으로 제어되기만 하면 시멘트에 이상적인 조기 및 말기 강도를 제공할 수 있음을 의미한다. 원료에 일정량의 시멘트 혼합재를 첨가함으로써 본 발명에 따른 시멘트의 탄소 배출을 더욱 줄일 수 있으며, 원료에 일정량의 응결 조절 및 강도 촉진 성분을 첨가함으로써 본 발명에 따른 시멘트의 조기 강도를 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명을 제공하는 과정에서, 발명자는 상술한 실시예의 실험을 통해 이상적인 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 획득함과 동시에, 보다 대량의 실험을 통해 다른 배합의 원료는 시멘트 성능을 저하시킨다는 것을 입증하였다. 이하에서는 대표적 비교예를 선택하여 설명한다.
비교예 1
초저탄소 클링커 프리 시멘트에 있어서, 표 19에 도시된 바와 같이, 중량백분율을 기준으로, 80%의 고로 수쇄 슬래그 및 20%의 천연이수석고를 원재료로 사용하여 제조하였다.
제조 단계에는, 모든 원료를 혼합한 후 비표면적이 500m2/kg가 되도록 함께 분쇄한 후 비율에 따라 균일하게 혼합하여 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 획득하는 단계가 포함된다.
표 19
비교예 2
초저탄소 클링커 프리 시멘트에 있어서, 표 20에 도시된 바와 같이, 중량백분율을 기준으로, 77.50%의 고로 수쇄 슬래그, 20%의 천연이수석고 및 2.5%의 생석회를 원재료로 사용하여 제조하였다. 여기에서 생석회 중 CaO 함량은 80%이다.
제조 단계에는, 모든 원재료를 혼합한 후 비표면적이 500m2/kg이 될 때까지 함께 분쇄한 후 비율에 따라 균일하게 혼합하고, 그 중 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량을 2%로 제어하여 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 획득하는 단계가 포함된다.
표 20
비교예 3
초저탄소 클링커 프리 시멘트에 있어서, 표 21에 도시된 바와 같이, 중량백분율을 기준으로, 59.80%의 고로 수쇄 슬래그, 40%의 천연이수석고 및 0.2%의 생석회를 원재료로 사용하여 제조하였다. 여기에서 생석회 중 CaO 함량은 80%이다.
제조 단계에는, 모든 원재료를 혼합한 후 비표면적이 500m2/kg이 될 때까지 함께 분쇄한 후 비율에 따라 균일하게 혼합하고, 그 중 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.16%로 제어하여 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 획득하는 단계가 포함된다.
표 21
비교예 4
초저탄소 클링커 프리 시멘트에 있어서, 표 22에 도시된 바와 같이, 중량백분율을 기준으로, 96.80%의 고로 수쇄 슬래그, 3%의 천연이수석고 및 0.2%의 생석회를 원재료로 사용하여 제조하였다. 여기에서 생석회 중 CaO 함량은 80%이다.
제조 단계에는, 모든 원재료를 혼합한 후 비표면적이 500m2/kg이 될 때까지 함께 분쇄한 후 비율에 따라 균일하게 혼합하고, 그 중 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.16%로 제어하여 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 획득하는 단계가 포함된다.
표 22
비교예 5
초저탄소 클링커 프리 시멘트에 있어서, 표 23에 도시된 바와 같이, 중량백분율을 기준으로, 79.80%의 고로 수쇄 슬래그, 20%의 천연이수석고 및 0.2%의 생석회를 원재료로 사용하여 제조하였다. 여기에서 생석회 중 CaO 함량은 80%이다.
제조 단계에는, 모든 원재료를 혼합한 후 비표면적이 100m2/kg이 될 때까지 함께 분쇄한 후 비율에 따라 균일하게 혼합하고, 그 중 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.16%로 제어하여 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 획득하는 단계가 포함된다.
표 23
비교예 6
초저탄소 클링커 프리 시멘트에 있어서, 표 24에 도시된 바와 같이, 중량백분율을 기준으로, 79.80%의 고로 수쇄 슬래그, 20%의 천연이수석고 및 0.2%의 생석회를 원재료로 사용하여 제조하였다. 여기에서 생석회 중 CaO 함량은 80%이다.
제조 단계에는, 모든 원재료를 혼합한 후 비표면적이 1400m2/kg이 될 때까지 함께 분쇄한 후 비율에 따라 균일하게 혼합하고, 그 중 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.16%로 제어하여 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 획득하는 단계가 포함된다.
표 24
비교예 7
초저탄소 클링커 프리 시멘트에 있어서, 표 25에 도시된 바와 같이, 중량백분율을 기준으로, 39.80%의 고로 수쇄 슬래그, 20%의 천연이수석고, 40%의 비산재 및 0.2%의 생석회를 원재료로 사용하여 제조하였다. 여기에서 생석회 중 CaO 함량은 80%이다.
제조 단계에는, 모든 원재료를 혼합한 후 비표면적이 500m2/kg이 될 때까지 함께 분쇄한 후 비율에 따라 균일하게 혼합하고, 그 중 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.16%로 제어하여 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 획득하는 단계가 포함된다.
표 25
비교예 8
초저탄소 클링커 프리 시멘트에 있어서, 표 26에 도시된 바와 같이, 중량백분율을 기준으로, 76.80%의 고로 수쇄 슬래그, 20%의 천연이수석고, 3%의 수산화나트륨 및 0.2%의 생석회를 원재료로 사용하여 제조하였다. 여기에서 생석회 중 CaO 함량은 80%이다.
제조 단계에는, 모든 원재료를 혼합한 후 비표면적이 500m2/kg이 될 때까지 함께 분쇄한 후 비율에 따라 균일하게 혼합하고, 그 중 유리 산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.16%로 제어하여 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 획득하는 단계가 포함된다.
표 26
응용 비교예 1
비교예 1의 초저탄소 클링커 프리 시멘트와 물을 0.4 물 대 시멘트 비율로 GB 1346 제7.2소절에 따라 깨끗한 슬러리로 만들고, GB/T 17671 제7소절에 따라 성형하며, GB/T 17671 제8소절에 따라 1일, 3일 및 28일 동안 양생하고, GB/T 17671 제9소절에 따라 그 압축 강도 및 굽힘 강도를 테스트하였다. 테스트 결과는 표 28에 도시된 바와 같다.
표 28
본 응용 실시예 중의 초저탄소 클링커 프리 시멘트에 있어서, 원료에 산화칼슘계 알칼리성 활성화제가 결핍되어, 고로 수쇄 슬래그가 활성화되지 못하였고, 시멘트는 조기에 거의 강도가 없었으며, 말기 강도 역시 매우 떨어졌다.
응용 비교예 2
비교예 2의 초저탄소 클링커 프리 시멘트와 물을 0.4 물 대 시멘트 비율로 GB 1346 제7.2소절에 따라 깨끗한 슬러리로 만들고, GB/T 17671 제7소절에 따라 성형하며, GB/T 17671 제8소절에 따라 1일, 3일 및 28일 동안 양생하고, GB/T 17671 제9소절에 따라 그 압축 강도 및 굽힘 강도를 테스트하였다. 테스트 결과는 표 29에 도시된 바와 같다.
표 29
본 응용 비교예에 있어서, 사용된 것은 비교예 2의 초저탄소 클링커 프리 시멘트이며, 그 원료에 너무 많은 생석회가 첨가되어 수화 반응에 관여하는 산화칼슘이 너무 많았다. 한편으로는, 너무 많은 산화칼슘이 기공 용액의 알칼리도가 너무 높아져 에트링가이트의 생성을 방해하고, 계에서 생성되는 에트링가이트의 생성량이 감소하여 강도가 저하된다(발명자는 본 발명의 응용 실시예 1과 본 응용 비교예의 두 가지 시멘트를 28일 동안 양생했을 때의 수화산물 DTA 곡선을 비교하였으며, 본 응용 비교예에서 에트링가이트 피크가 응용 실시예 1의 에트링가이트 피크보다 현저하게 낮음을 발견하였는데, 이는 본 응용 비교예의 에트링가이트 생성량이 응용 실시예 1의 에트링가이트 생성량보다 현저하게 적음을 의미하며, 수화산물의 DTA 곡선의 비교는 도 1에 도시된 바와 같음). 다른 한편으로는, 너무 많은 산화칼슘은 알루미나 겔 및 에트링가이트와 반응하여 강도가 낮고 쉽게 탄화되며 내식성이 없는 모노설파이드형 칼슘 설포알루미네이트 수화물을 생성한다. 해당 반응으로 인해 산물의 부피가 줄어들어 경화체가 느슨해지고 공극률이 증가한다. 해당 반응은 겔화 작용을 하는 알루미나 겔을 소모시켜, 계 내의 콜로이드가 부족해져 다른 물질을 부착하기가 충분하지 않게 된다. 따라서 시멘트의 강도가 현저하게 낮아지고, 모노설파이드형 칼슘 설포알루미네이트 수화물이 쉽게 탄화되어 시멘트에 탄화 부식이 일어나기 쉽다. 최종적으로 수득된 시멘트는 응용 비교예 1의 시멘트보다 현저하게 개선되었지만, 본 발명의 각 응용 실시예의 시멘트보다는 조기 강도 및 말기 강도가 모두 비교적 떨어졌다.
응용 비교예 3
비교예 3의 초저탄소 클링커 프리 시멘트와 물을 0.4 물 대 시멘트 비율로 GB 1346 제7.2소절에 따라 깨끗한 슬러리로 만들고, GB/T 17671 제7소절에 따라 성형하며, GB/T 17671 제8소절에 따라 1일, 3일 및 28일 동안 양생하고, GB/T 17671 제9소절에 따라 그 압축 강도 및 굽힘 강도를 테스트하였다. 테스트 결과는 표 30에 도시된 바와 같다.
표 30
본 응용 비교예에 있어서, 초저탄소 클링커 프리 시멘트의 고로 수쇄 슬래그 첨가량이 너무 낮고, 상대적으로, 석고 첨가량이 너무 높아, 계에서 석고가 남고 막대 모양의 큰 결정이 나타나 계가 느슨해지고 크랙이 생길 수도 있다. 따라서 시멘트 조기 강도 및 말기 강도가 모두 이상적이지 않다.
응용 비교예 4
비교예 4의 초저탄소 클링커 프리 시멘트와 물을 0.4 물 대 시멘트 비율로 GB 1346 제7.2소절에 따라 깨끗한 슬러리로 만들고, GB/T 17671 제7소절에 따라 성형하며, GB/T 17671 제8소절에 따라 1일, 3일 및 28일 동안 양생하고, GB/T 17671 제9소절에 따라 그 압축 강도 및 굽힘 강도를 테스트하였다. 테스트 결과는 표 31에 도시된 바와 같다.
표 31
본 응용 비교예에서, 초저탄소 클링커 프리 시멘트의 고로 수쇄 슬래그 첨가량이 너무 높고 석고계 원료 첨가량이 너무 낮아, 에트링가이트 생성에 필요한 반응물이 감소하여, 주요 수화산물 에트링가이트 생성량이 감소한다. 따라서 시멘트 조기 강도 및 말기 강도가 모두 이상적이지 않다.
응용 비교예 5
비교예 5의 초저탄소 클링커 프리 시멘트와 물을 0.4 물 대 시멘트 비율로 GB 1346 제7.2소절에 따라 깨끗한 슬러리로 만들고, GB/T 17671 제7소절에 따라 성형하며, GB/T 17671 제8소절에 따라 1일, 3일 및 28일 동안 양생하고, GB/T 17671 제9소절에 따라 그 압축 강도 및 굽힘 강도를 테스트하였다. 테스트 결과는 표 32에 도시된 바와 같다.
표 32
본 응용 비교예에서, 초저탄소 클링커 프리 시멘트의 원료 분쇄가 충분하지 않아, 석고 및 생석회가 슬래그 유리체를 신속하게 파쇄하지 못해 슬래그를 활성화시키기가 어렵다. 따라서 시멘트 조기 강도 및 말기 강도가 모두 이상적이지 않다.
응용 비교예 6
비교예 6의 초저탄소 클링커 프리 시멘트와 물을 0.4 물 대 시멘트 비율로 GB 1346 제7.2소절에 따라 깨끗한 슬러리로 만들고, GB/T 17671 제7소절에 따라 성형하며, GB/T 17671 제8소절에 따라 1일, 3일 및 28일 동안 양생하고, GB/T 17671 제9소절에 따라 그 압축 강도 및 굽힘 강도를 테스트하였다. 테스트 결과는 표 33에 도시된 바와 같다.
표 33
본 응용 비교예에서, 초저탄소 클링커 프리 시멘트의 원료 분쇄가 과도하여, 처리 비용이 높을 뿐만 아니라, 에트링가이트 등 수화산물 생성 속도가 너무 빨라, 시멘트석 내부 공동이 증가하고 조밀하지 않다. 따라서 시멘트 조기 강도 및 말기 강도가 모두 이상적이지 않다.
응용 비교예 7
비교예 7의 초저탄소 클링커 프리 시멘트와 물을 0.4 물 대 시멘트 비율로 GB 1346 제7.2소절에 따라 깨끗한 슬러리로 만들고, GB/T 17671 제7소절에 따라 성형하며, GB/T 17671 제8소절에 따라 1일, 3일 및 28일 동안 양생하고, GB/T 17671 제9소절에 따라 그 압축 강도 및 굽힘 강도를 테스트하였다. 테스트 결과는 표 34에 도시된 바와 같다.
표 34
본 응용 비교예에서, 초저탄소 클링커 프리 시멘트의 원료 중 활성이 비교적 낮은 비산재 첨가량이 높고, 활성이 비교적 높은 슬래그 함량이 상대적으로 낮다. 따라서 시멘트 조기 강도 및 말기 강도가 모두 이상적이지 않다.
응용 비교예 8
비교예 8의 초저탄소 클링커 프리 시멘트와 물을 0.4 물 대 시멘트 비율로 GB 1346 제7.2소절에 따라 깨끗한 슬러리로 만들고, GB/T 17671 제7소절에 따라 성형하며, GB/T 17671 제8소절에 따라 1일, 3일 및 28일 동안 양생하고, GB/T 17671 제9소절에 따라 그 압축 강도 및 굽힘 강도를 테스트하였다. 테스트 결과는 표 35에 도시된 바와 같다.
표 35
본 응용 비교예에서, 초저탄소 클링커 프리 시멘트의 원료 중 응결 조절 및 강도 촉진 성분 수산화나트륨의 첨가량이 높아, 제조비용이 높을 뿐만 아니라, 과량의 수산화나트륨을 계의 알칼리도를 너무 높게 만들어, 주요 수산화물 에트링가이트의 생성을 방해한다. 따라서 시멘트 조기 강도 및 말기 강도가 모두 이상적이지 않다.
Claims (45)
- 초저탄소 클링커 프리 시멘트에 있어서,
고로 수쇄 슬래그, 석고 및 산화칼슘계 원재료의 원료로 제조되고, 여기에서 상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 65% 내지 95%를 차지하고, 상기 석고는 원료 총 중량의 4.5% 내지 34.5%를 차지하고, 나머지 원료는 산화칼슘계 원재료이고, 원료 총 중량에서 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.05% 내지 0.75%로 제어하는 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제1항에 있어서,
상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 68% 내지 92%를 차지하는 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제1항에 있어서,
상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 70% 내지 90%를 차지하는 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제1항에 있어서,
상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 74% 내지 85%를 차지하는 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제1항에 있어서,
상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 77.85% 내지 79%를 차지하는 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 석고는 원료 총 중량의 7.5% 내지 31.5%를 차지하는 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 석고는 원료 총 중량의 9.5% 내지 29.5%를 차지하는 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 석고는 원료 총 중량의 9.8% 내지 25%인 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 석고는 원료 총 중량의 15% 내지 20%인 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원료 총 중량에서 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘의 중량백분율 함량은 0.05% 내지 0.7%인 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원료 총 중량에서 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘의 중량백분율 함량은 0.05% 내지 0.6%인 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원료 총 중량에서 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘의 중량백분율 함량은 0.10% 내지 0.5%인 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원료 총 중량에서 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘의 중량백분율 함량은 0.16% 내지 0.5%인 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원료 비표면적은 300m2/kg 내지 1000m2/kg인 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원료 비표면적은 500m2/kg 내지 700m2/kg인 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원료 비표면적은 500m2/kg인 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 초저탄소 클링커 프리 시멘트에 있어서,
중량백분율을 기준으로 79.47% 내지 79.82%의 고로 수쇄 슬래그, 20%의 석고 및 나머지의 산화칼슘계 원재료의 원료로 제조되고, 상기 원료 총 중량에서 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘의 중량백분율 함량은 0.16%이고, 상기 원료 비표면적은 500m2/kg인 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 초저탄소 클링커 프리 시멘트에 있어서,
고로 수쇄 슬래그, 석고, 시멘트 혼합재 및 산화칼슘계 원재료의 원료로 제조되고, 여기에서, 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 33% 내지 94%를 차지하고, 상기 석고는 원료 총 중량의 4.5% 내지 34.5%를 차지하고, 상기 시멘트 혼합재는 원료 총 중량의 0.65% 내지 32%를 차지하고, 나머지는 상기 산화칼슘계 원재료이고, 상기 원료 총 중량에서 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.05% 내지 0.75%로 제어하는 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제18항에 있어서,
상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 35% 내지 90%를 차지하는 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제18항에 있어서,
상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 47% 내지 80%를 차지하는 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제18항에 있어서,
상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 54% 내지 80%를 차지하는 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 석고는 원료 총 중량의 9.5% 내지 29.5%인 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 석고는 원료 총 중량의 19.5% 내지 20%인 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시멘트 혼합재는 원료 총 중량의 0.65% 내지 25%인 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시멘트 혼합재는 원료 총 중량의 0.65% 내지 5%인 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시멘트 혼합재는 원료 총 중량의 10% 내지 20%인 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원료 총 중량에서 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.05% 내지 0.7%로 제어하는 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원료 총 중량에서 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.16% 내지 0.2%로 제어하는 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 초저탄소 클링커 프리 시멘트에 있어서,
중량백분율을 기준으로 54% 내지 78%의 고로 수쇄 슬래그, 20%의 석고, 0.65% 내지 5%의 시멘트 혼합재 및 나머지의 산화칼슘계 원재료의 원료로 제조되고, 상기 원료 총 중량에서 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.15% 내지 0.16%로 제어하고, 상기 원료 비표면적은 500m2/kg인 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 초저탄소 클링커 프리 시멘트에 있어서,
중량백분율을 기준으로 54% 내지 68%의 고로 수쇄 슬래그, 20%의 석고, 10% 내지 20%의 시멘트 혼합재 및 나머지의 산화칼슘계 원재료의 원료로 제조되고, 상기 원료 총 중량에서 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.15% 내지 0.16%로 제어하고, 상기 원료 비표면적은 500m2/kg인 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 초저탄소 클링커 프리 시멘트에 있어서,
고로 수쇄 슬래그, 석고, 응결 조절 및 강도 촉진 성분 및 산화칼슘계 원재료의 원료로 제조되고, 여기에서, 상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 63% 내지 94%를 차지하고, 상기 석고는 원료 총 중량의 4.5% 내지 34.5%를 차지하고, 상기 응결 조절 및 강도 촉진 성분은 원료 총 중량의 0.9% 내지 1.95%를 차지하고, 나머지는 상기 산화칼슘계 원재료이고, 상기 원료 총 중량에서 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.05% 내지 0.75%로 제어하는 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제31항에 있어서,
상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 65% 내지 90%를 차지하는 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제31항에 있어서,
상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 77.5% 내지 79%를 차지하는 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제31항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 석고는 원료 총 중량의 9.5% 내지 29.5%인 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제31항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 석고는 원료 총 중량의 20%인 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제31항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 응결 조절 및 강도 촉진 성분은 원료 총 중량의 1% 내지 1.5%인 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제31항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원료 총 중량에서 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.05% 내지 0.7%로 제어하는 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제31항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원료 총 중량에서 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.16% 내지 0.2%로 제어하는 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 초저탄소 클링커 프리 시멘트에 있어서,
고로 수쇄 슬래그, 석고, 시멘트 혼합재, 응결 조절 및 강도 촉진 성분 및 산화칼슘계 원재료의 원료로 제조되고, 여기에서, 상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 31% 내지 93%를 차지하고, 상기 석고는 원료 총 중량의 4.5% 내지 34.5%를 차지하고, 상기 시멘트 혼합재는 원료 총 중량의 0.65% 내지 32%를 차지하고, 상기 응결 조절 및 강도 촉진 성분은 원료 총 중량의 0.9% 내지 1.95%이고, 상기 원료 총 중량에서 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.05% 내지 0.75%로 제어하는 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제39항에 있어서,
상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 35% 내지 85%를 차지하고, 상기 석고는 원료 총 중량의 9.5% 내지 29.5%를 차지하고, 상기 시멘트 혼합재는 원료 총 중량의 1% 내지 20%를 차지하고, 상기 응결 조절 및 강도 촉진 성분은 원료 총 중량의 1% 내지 1.5%를 차지하는 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제39항에 있어서,
상기 고로 수쇄 슬래그는 원료 총 중량의 60% 내지 61%를 차지하고, 상기 석고는 원료 총 중량의 19.5% 내지 20%를 차지하고, 상기 시멘트 혼합재는 원료 총 중량의 15% 내지 18%를 차지하고, 상기 응결 조절 및 강도 촉진 성분은 원료 총 중량의 1% 내지 1.2%를 차지하는 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제39항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원료 총 중량에서 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.16% 내지 0.2%로 제어하는 것을 특징으로 하는 초저탄소 클링커 프리 시멘트. - 제1항, 제31항 또는 제39항 중 어느 한 항에 따른 초저탄소 클링커 프리 시멘트의 제조 방법에 있어서,
구체적으로, 모든 원재료를 혼합한 후 비표면적이 300m2/kg 내지 700m2/kg이 될 때까지 함께 분쇄하고, 그 중 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.05% 내지 0.75%로 제어하여, 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 획득하는 단계를 포함하는 방법. - 제1항, 제31항 또는 제39항 중 어느 한 항에 따른 초저탄소 클링커 프리 시멘트의 제조 방법에 있어서,
구체적으로, 상기 고로 수쇄 슬래그를 단독으로 비표면적이 200m2/kg 내지 1200m2/kg이 될 때까지 분쇄하는 단계; 및 나머지 모든 원료를 비표면적이 300m2/kg 내지 700m2/kg이 될 때까지 함께 분쇄한 후, 분쇄된 고로 수쇄 슬래그를 첨가하여 혼합하고, 그 중 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘의 중량백분율 함량을 0.05% 내지 0.75%로 제어하여, 초저탄소 클링커 프리 시멘트를 획득하는 단계를 포함하는 방법. - 콘크리트, 모르타르 또는 시멘트 제품에서 제1항 내지 제42항 중 어느 한 항에 따른 초저탄소 클링커 프리 시멘트의 응용.
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210047686.4 | 2022-01-17 | ||
| CN202210047686 | 2022-01-17 | ||
| CN202210720479.0A CN114804684B (zh) | 2022-01-17 | 2022-06-24 | 一种超低碳无熟料水泥及其制备方法和应用 |
| CN202210720479.0 | 2022-06-24 | ||
| PCT/CN2022/119169 WO2023001320A1 (zh) | 2022-01-17 | 2022-09-16 | 一种超低碳无熟料水泥及其制备方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230111602A true KR20230111602A (ko) | 2023-07-25 |
Family
ID=82520458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020237011929A KR20230111602A (ko) | 2022-01-17 | 2022-09-16 | 초저탄소 클링커 프리 시멘트 및 이의 제조 방법과 응용 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230391673A1 (ko) |
| EP (1) | EP4215503A4 (ko) |
| JP (1) | JP2023543526A (ko) |
| KR (1) | KR20230111602A (ko) |
| CN (1) | CN114804684B (ko) |
| WO (1) | WO2023001320A1 (ko) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114804684B (zh) * | 2022-01-17 | 2022-09-16 | 河北工业大学 | 一种超低碳无熟料水泥及其制备方法和应用 |
| CN115572122B (zh) * | 2022-09-05 | 2024-01-23 | 华新水泥股份有限公司 | 一种基于低碳水泥的纤维水泥碳化板及其制备方法 |
| CN115536292A (zh) * | 2022-09-28 | 2022-12-30 | 武汉科技大学 | 一种磷建筑石膏基超硫酸盐水泥及其制备方法 |
| CN115572082A (zh) * | 2022-10-28 | 2023-01-06 | 江西永兴特钢新能源科技有限公司 | 一种大掺量锂云母渣生产无熟料水泥的方法 |
| CN116621476A (zh) * | 2023-05-09 | 2023-08-22 | 河北工业大学 | 一种低碳高强矿渣硅酸盐水泥及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1405108A (zh) * | 2001-08-15 | 2003-03-26 | 朴应模 | 环保型无熟料水泥及其制备方法 |
| JP2003321259A (ja) * | 2002-04-25 | 2003-11-11 | Bisoo:Kk | ノンクリンカー水砕スラグ白色セメント、ノンクリンカー水砕スラグカラーセメント及びそれらの製造方法 |
| CN101525217B (zh) * | 2009-04-21 | 2013-07-17 | 常州工程职业技术学院 | 环保无熟料水泥和其制备方法 |
| RU2430043C1 (ru) * | 2010-08-20 | 2011-09-27 | Анатолий Прокопьевич Коробейников | Вяжущее бесклинкерное |
| KR101586488B1 (ko) * | 2015-06-16 | 2016-01-19 | (주)대우건설 | 수용성 팽창 및 급결 성능을 가지는 무기계 지수제 조성물 |
| CN111205002A (zh) * | 2020-02-14 | 2020-05-29 | 中建材料技术研究成都有限公司 | 一种高韧性超硫酸盐水泥及其制备方法 |
| CN113845317A (zh) * | 2021-09-24 | 2021-12-28 | 广西源盛矿渣综合利用有限公司 | 无熟料固废体系水泥及其制造方法 |
| CN114804684B (zh) * | 2022-01-17 | 2022-09-16 | 河北工业大学 | 一种超低碳无熟料水泥及其制备方法和应用 |
-
2022
- 2022-06-24 CN CN202210720479.0A patent/CN114804684B/zh active Active
- 2022-09-16 WO PCT/CN2022/119169 patent/WO2023001320A1/zh active Application Filing
- 2022-09-16 US US18/255,044 patent/US20230391673A1/en active Pending
- 2022-09-16 EP EP22845483.1A patent/EP4215503A4/en active Pending
- 2022-09-16 KR KR1020237011929A patent/KR20230111602A/ko not_active Application Discontinuation
- 2022-09-16 JP JP2023527292A patent/JP2023543526A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114804684A (zh) | 2022-07-29 |
| WO2023001320A1 (zh) | 2023-01-26 |
| EP4215503A4 (en) | 2024-04-03 |
| JP2023543526A (ja) | 2023-10-16 |
| CN114804684B (zh) | 2022-09-16 |
| EP4215503A1 (en) | 2023-07-26 |
| US20230391673A1 (en) | 2023-12-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20230111602A (ko) | 초저탄소 클링커 프리 시멘트 및 이의 제조 방법과 응용 | |
| CN100455533C (zh) | 一种新型砌筑水泥 | |
| KR101014868B1 (ko) | 무시멘트 마그네슘계 알칼리 활성결합재, 상기 결합재를 포함하는 무시멘트 마그네슘계 알칼리 활성 모르터, 콘크리트 및 콘크리트2차제품 | |
| KR20090070404A (ko) | 환원슬래그를 이용한 혼합시멘트 제조 | |
| KR850000256B1 (ko) | 고강도 수경성시멘트 조성물 | |
| CN110372240B (zh) | 一种常温养护廉价碱激发水泥的制备和使用方法 | |
| CN109987912A (zh) | 沸石制备铁尾矿干粉砂浆 | |
| CN112028579A (zh) | 陶瓷抛光渣基泡沫轻质土及其制备方法、应用 | |
| CN107352924A (zh) | 一种混凝土 | |
| CN115321851A (zh) | 一种绿色低碳高性能胶凝材料及制备方法 | |
| CN102452805A (zh) | 高耐久性混凝土矿物助掺剂 | |
| CN114671644A (zh) | 一种高早强低回弹的高性能喷射混凝土及其制备方法 | |
| CN114956642B (zh) | 一种基于再生微粉的复合膨胀剂及其制备方法 | |
| CN112209692A (zh) | 磷石膏抗裂抹灰砂浆及其制备方法 | |
| KR101345203B1 (ko) | 탄닌을 이용한 저알칼리 비시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 포함하는 블록 | |
| CN110981257B (zh) | 一种基于三水碳酸镁的无碱无氯混凝土速凝剂 | |
| KR940011451B1 (ko) | 고강도 초저발열 시멘트의 조성물 | |
| KR20220136591A (ko) | 고강도 결합재 조성물 및 이를 구비하는 증기양생 콘크리트 조성물 | |
| KR100656744B1 (ko) | 시멘트계 급결 첨가제 | |
| Malhotra et al. | Building materials from granulated blast furnace slag-Some new prospects | |
| KR20150044341A (ko) | 촉진 양생 콘크리트용 시멘트 조성물 | |
| CN112125640B (zh) | 一种适用于预制构件连接的早强型座浆料及制备方法 | |
| KR100474964B1 (ko) | 시멘트 고강도 혼합재 조성물 | |
| KR101753334B1 (ko) | 고로슬래그를 활용한 비소성 시멘트 조성물 | |
| Cao et al. | Chloride-ions penetration resistance of sulphoaluminate cement concrete modified by retarder and mineral admixtures |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal |