KR20230172906A - 시멘트 복합체에 대한 양생 최적화 판단방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초고성능 콘크리트와 같은 시멘트 복합체에 대하여 최상의 압축강도 발현을 위한 양생과정을 도출하기 위한 것으로,
(1) 상기 시멘트 복합체 내부의 구성물 분석을 위한 전처리 단계;
(2) X선을 이용하여 X-선 회절 분석을 실시하는 X-선 회절 분석 단계;
(3) 상기 구성물의 열분해 현상을 이용하여 반응 전후의 구성물 양을 측정하는 열중량분석 단계;
(4) 상기 구성물 중 압축강도의 지표가 되는 지표 구성물의 양을 도출하여 남아 있는 상기 지표 구성물의 예측 양이 가장 적거나 많은 경우를 가장 우수한 양생기법으로 선정하는 최적 양생방법 예측단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 시멘트 복합체에 대한 양생 최적화 판단방법을 제공한다.
(1) 상기 시멘트 복합체 내부의 구성물 분석을 위한 전처리 단계;
(2) X선을 이용하여 X-선 회절 분석을 실시하는 X-선 회절 분석 단계;
(3) 상기 구성물의 열분해 현상을 이용하여 반응 전후의 구성물 양을 측정하는 열중량분석 단계;
(4) 상기 구성물 중 압축강도의 지표가 되는 지표 구성물의 양을 도출하여 남아 있는 상기 지표 구성물의 예측 양이 가장 적거나 많은 경우를 가장 우수한 양생기법으로 선정하는 최적 양생방법 예측단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 시멘트 복합체에 대한 양생 최적화 판단방법을 제공한다.
Description
본 발명은 물-시멘트비가 낮은 초고성능 콘크리트 등으로 대표되는 시멘트 복합체의 최상의 압축강도 발현을 위한 양생과정을 도출하기 위한 것으로, 해당 구조재료의 양생 기법의 지표로 활용될 수 있는 시멘트 복합체에 대한 양생 최적화 판단방법에 관한 것이다.
최근에 초고성능 콘크리트는 고강도 등의 우수한 역학적 특성으로 사회기반시설과 건축물에 많이 사용되는 구조재료이다.
일반적으로 초고성능 콘크리트는 물, 시멘트, 실리카퓸, 석영가루 및 잔골재 등이 혼입되어 제조되며, 매우 낮은 물-시멘트비(W/C)로 배합된다. 또한, 단기간 내에 높은 역학적 특성을 얻기 위해 고온 양생 기법을 적용하게 된다.
최근에는 초고성능 콘크리트의 역학적 특성을 평가하기 위한 실험을 수행하고 있다. 하지만, 이러한 종래의 초고성능 콘크리트의 역학적 평가는 평가자의 주관적 경험에 의존한 방식으로 객관성이 떨어지며,
사용된 재료의 종류에 따라 매번 별도의 추가적인 역학적 실험을 통해 검증을 해야 한다.
이에 본 발명자는 구성물의 종류에 무관하게 일률적으로 적용하여 초고성능 콘크리트의 양생 최적화를 보다 객관적이고 간결한 방법으로 도출할 수 있는 본 발명의 시멘트 복합체에 대한 양생 최적화 판단방법을 개발하기에 이르렀다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 제시되는 것이다. 그 목적은 물-시멘트비가 낮은 초고성능 콘크리트 등으로 대표되는 시멘트 복합체의 최상의 압축강도 발현을 위한 양생과정을 도출하기 위한 것으로, 해당 구조재료의 양생 기법의 지표로 활용될 수 있는 시멘트 복합체에 대한 양생 최적화 판단방법을 제공하고자 한다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 초고성능 콘크리트와 같은 시멘트 복합체에 대하여 최상의 압축강도 발현을 위한 양생과정을 도출하기 위한 것으로,
(1) 상기 시멘트 복합체 내부의 구성물 분석을 위한 전처리 단계;
(2) X선을 이용하여 X-선 회절 분석을 실시하는 X-선 회절 분석 단계;
(3) 상기 구성물의 열분해 현상을 이용하여 반응 전후의 구성물 양을 측정하는 열중량분석 단계;
(4) 상기 구성물 중 압축강도의 지표가 되는 지표 구성물의 양을 도출하여 남아 있는 상기 지표 구성물의 예측 양이 가장 적거나 많은 경우를 가장 우수한 양생기법으로 선정하는 최적 양생방법 예측단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 시멘트 복합체에 대한 양생 최적화 판단방법을 제공한다.
본 발명에 따르면 물-시멘트비가 낮은 초고성능 콘크리트 등으로 대표되는 시멘트 복합체의 최상의 압축강도 발현을 위한 양생과정을 도출하기 위한 것으로, 해당 구조재료의 양생 기법의 지표로 활용될 수 있는 시멘트 복합체에 대한 양생 최적화 판단방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 시멘트 복합체에 대한 양생 최적화 판단방법의 전체 플로우 차트를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에서 X-선 회절 정성 및 정량 분석의 절차를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에서 열중량분석의 절차를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에서 X-선 회절 분석 및 열중량분석 결과와 압축강도와 수산화칼슘의 상관관계도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에서 X-선 회절 정성 및 정량 분석의 절차를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에서 열중량분석의 절차를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에서 X-선 회절 분석 및 열중량분석 결과와 압축강도와 수산화칼슘의 상관관계도를 도시한 것이다.
이하 첨부한 도면과 함께 상기와 같은 본 발명의 개념이 바람직하게 구현된 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 시멘트 복합체에 대한 양생 최적화 판단방법의 전체 플로우 차트를 도시한 것이고,
도 2는 본 발명에서 X-선 회절 정성 및 정량 분석의 절차를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에서 열중량분석의 절차를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에서 X-선 회절 분석 및 열중량분석 결과와 압축강도와 수산화칼슘의 상관관계도를 도시한 것이다.
본 발명은 물-시멘트비가 낮은 초고성능 콘크리트에 대한 양생 최적화를 판단하기 위한 방법론에 관한 것으로,
(1) 시멘트 복합체에 포함되어있는 광물(구성물)에 대한 분석을 위한 전처리 과정
(2) X-선 회절 분석 결과를 분석하는 과정
(3) 열중량분석법 결과를 분석하는 과정
(4) 시멘트 복합체의 양생 최적화 정도를 객관적으로 평가할 수 있는 과정; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로,
본 발명의 시멘트 복합체에 대한 양생 최적화 판단방법은,
초고성능 콘크리트와 같은 시멘트 복합체에 대하여 최상의 압축강도 발현을 위한 양생과정을 도출하기 위한 것으로,
(1) 상기 시멘트 복합체 내부의 구성물 분석을 위한 전처리 단계;
(2) X선을 이용하여 X-선 회절 분석을 실시하는 X-선 회절 분석 단계;
(3) 상기 구성물의 열분해 현상을 이용하여 반응 전후의 구성물 양을 측정하는 열중량분석 단계;
(4) 상기 구성물 중 압축강도의 지표가 되는 지표 구성물의 양을 도출하여 남아 있는 상기 지표 구성물의 예측 양이 가장 적거나 많은 경우를 가장 우수한 양생기법으로 선정하는 최적 양생방법 예측단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 시멘트 복합체에 대한 양생 최적화 판단방법을 제공한다.
그리고 본 발명은 상기 (4) 단계에서,
상기 지표 구성물은 수산화칼슘이고,
남아있는 상기 수산화칼슘의 양이 가장 적게 분포된 경우를 가장 우수한 양생기법으로 선정하는 것을 특징으로 하거나,
상기 지표 구성물은 규산칼슘수화물(Calcium silicate hydrate)이고,
남아있는 상기 규산칼슘수화물(Calcium silicate hydrate)의 양이 가장 많게 분포된 경우를 가장 우수한 양생기법으로 선정하는 것을 특징으로 한다.
상기 (1) 전처리 단계;는 이하 과정을 수행하기 위한 평가를 위한 샘플을 제작하고 시료를 얻기 위한 것으로,
평가를 진행하고자 하는 초고성능 콘크리트의 페이스트를 제작하여 재령일 초기에 잘게 분쇄한 후 아이소프로필 알코올과 에틸에테르를 순서대로 치환하여 수화정지를 수행한다.
상기 (2) X-선 회절 분석 단계;에서,
상기 X-선 회절 분석은 X-선의 회절현상을 이용한 것으로 광물의 원자 배열에 따른 차이로 포함된 광물들에 대해서 정성적인 분석이 가능할 뿐만 아니라 정량적인 분석을 가능하게 한다.
상기 정성적인 분석은 전처리된 시멘트 복합체의 X-선 회절 패턴을 통해 해당 시료에 포함되어 있는 구성물들의 X-선 회절 패턴들을 전부 찾아내는 것을 예로 들 수 있으며,
상기 정량적인 분석은 구성물들에 대해서 정성분석을 수행한 후, 각각의 구성물에 대해 규모 상수, 격자 상수와 반치폭 상수를 보정하는 것을 예로 들 수 있다.
상기 (3) 열중량분석 단계;에서 사용되는 열중량분석법은 광물의 열분해 현상을 이용한 것으로 대표적으로 탄산칼슘과 수산화칼슘의 양을 정량적으로 측정할 수 있다.
상기 (2) 및 (3) 단계는 병행하여 동시에 진행될 수 있다.
상기 (2) 및 (3) 단계에서는,
상기 (1) 단계에서 완료된 시료를 X-선 회절 분석기와 열중량분석기를 통해 각각 X-선 회절 패턴과 열중량분석 결과를 취득한다.
상기 (2) X-선 회절 분석 단계;에서,
상기 X-선 회절 분석을 통한 X-선 회절 패턴에서 내부 표준시료의 상을 포함한 식별할 수 있는 모든 광물상들을 정성적으로 분석한 후,
Rietveld 법을 사용하여 각각의 광물상의 규모 상수, 격자상수와 반치폭상수 등의 요소들에 대해서 정량적 분석을 수행한다. 단, Rwp 요소의 값이 10 이하가 될 때까지 분석을 수행해야 한다.
도 2(a)를 기준으로 보다 구체적으로 설명하면 X-선 회절 측정을 통해 얻어진 X-선 회절 패턴에 포함되어 있는 구성물들에 대해서 정성 분석을 한 후,
구체적으로 설명하면 도 2(b)와 같이 상기 Rietveld 법은 규모 상수, 격자 상수와 반치폭 상수를 보정하여 측정된 X-선 회절 패턴과 모사된 패턴 사이의 편차를 낮추는 것을 말하며,
상기 Rwp 요소는 측정된 X선 회절 패턴과 직접 보정하여 모사한 패턴 사이의 편차에 대한 지표이며,
Rwp 요소의 값이 10 이하가 될 때까지 분석을 수행하는 이유는 모사된 패턴의 신뢰성을 판단하는 지표로 해당 수치보다 낮아야 신뢰성이 있는 결과로 판단되기 때문이다.
상기 (3) 열중량분석 단계;는 산출된 열중량분석 결과에서 수산화칼슘의 분해 온도 범위와 열분해 식을 사용하게 되는데,
열중량분석 결과 중 400도와 500도 사이에서 발생하는 중량감소를 수산화칼슘의 열분해 식과 화학적 결합수를 고려하여 정량적인 분석을 수행한다.
구체적으로 도 3과 같이 상기 정량적인 분석은 그림 상에서 400도에서의 중량(4)에서 500도에서의 중량(5)을 감하며, 이 값을 600도에서의 중량(6)으로 나눠주는 과정을 거친다.
초고성능 콘크리트에 포함되어있는 수산화칼슘은 실리카퓸과 포졸란 반응에 의해서 압축강도에 긍정적인 역할을 하는 규산칼슘수화물(Calcium silicate hydrate)를 생성하게 되어 초고성능 콘크리트의 압축강도 발현과 매우 밀접한 관계를 가진다.
따라서 상기 (4) 최적 양생방법 예측단계;는 상술한 X-선 회절 분석 방법과 열중량분석 방법을 이용하여 초고성능 콘크리트에 존재하는 지표 구성물인 수산화칼슘의 양을 도출하여 그 양이 가장 적게 포함되어 있는 시료에 적용된 양생 기법이 최적의 양생 기법으로 예측한다.
도 2를 기준으로 설명하면 지표 구성물인 수산화칼슘의 양은,
20도씨 상온에서의 양생조건 보다 90도씨 증기양생의 경우 현저히 적게 예측되었으나 압축강도는 가장 높게 예측되었다.
물론 반대로 상기 지표 구성물을 규산칼슘수화물(Calcium silicate hydrate)로 선정하여 남아있는 상기 규산칼슘수화물(Calcium silicate hydrate)의 양이 가장 많게 분포된 경우를 최적의 양생 기법으로 예측할 수도 있다.
본 발명은 초고성능 콘크리트뿐만 아니라 포졸란 반응이 주를 이루는 거의 모든 건설재료에 적용가능하다.
본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다.
따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.
Claims (5)
- 초고성능 콘크리트와 같은 시멘트 복합체에 대하여 최상의 압축강도 발현을 위한 양생과정을 도출하기 위한 것으로,
(1) 상기 시멘트 복합체 내부의 구성물 분석을 위한 전처리 단계;
(2) X선을 이용하여 X-선 회절 분석을 실시하는 X-선 회절 분석 단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 시멘트 복합체에 대한 양생 최적화 판단방법.
- 제1항에서,
(3) 상기 구성물의 열분해 현상을 이용하여 반응 전후의 구성물 양을 측정하는 열중량분석 단계;
를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 시멘트 복합체에 대한 양생 최적화 판단방법.
- 제2항에서,
(4) 상기 구성물 중 압축강도의 지표가 되는 지표 구성물의 양을 도출하여 남아 있는 상기 지표 구성물의 예측 양이 가장 적거나 많은 경우를 가장 우수한 양생기법으로 선정하는 최적 양생방법 예측단계;
를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 시멘트 복합체에 대한 양생 최적화 판단방법.
- 제3항에서,
상기 (4) 단계에서,
상기 지표 구성물은 수산화칼슘이고,
남아있는 상기 수산화칼슘의 양이 가장 적게 분포된 경우를 가장 우수한 양생기법으로 선정하는 것을 특징으로 하는 시멘트 복합체에 대한 양생 최적화 판단방법.
- 제3항에서,
상기 (4) 단계에서,
상기 지표 구성물은 규산칼슘수화물(Calcium silicate hydrate)이고,
남아있는 상기 규산칼슘수화물(Calcium silicate hydrate)의 양이 가장 많게 분포된 경우를 가장 우수한 양생기법으로 선정하는 것을 특징으로 하는 시멘트 복합체에 대한 양생 최적화 판단방법.
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| KR1020220073647A KR102675956B1 (ko) | 2022-06-16 | 2022-06-16 | 시멘트 복합체에 대한 양생 최적화 판단방법 |
Country Status (1)
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090077524A (ko) | 2008-01-11 | 2009-07-15 | 충남대학교산학협력단 | 콘크리트 고온특성 시험장치 및 콘크리트 고온특성평가방법 |
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| KR20140103967A (ko) * | 2011-12-26 | 2014-08-27 | 미츠비시 마테리알 가부시키가이샤 | 시멘트 클링커 제조 시스템 |
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-
2022
- 2022-06-16 KR KR1020220073647A patent/KR102675956B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (6)
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| KR102675956B1 (ko) | 2024-06-17 |
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