KR810000393B1 - 알루민산칼슘 시멘트 조성물 - Google Patents

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Description

알루민산칼슘 시멘트 조성물

제1도는 본 발명의 목적을 위한 A형이라고 칭하는 알루민산 칼슘 시멘트에 의하여 만들어진 몰탈의 초기 압축강도에 대한 개미산칼슘의 효과를 나타낸 그래프.

제2도는 본 발명의 목적을 위한 B형이라고 칭하는 알루민산 칼슘시멘트의 3가지의 다른 자료에 의하여 만들어진 몰탈의 초기 압축강도에 대한 개미산 칼슘의 효과를 나타낸 그래프.

제3도는 본 발명의 목적을 위한 C형이라고 칭하는 알루민산 칼슘시멘트로 만들어진 몰탈의 초기 압축강도에 대한 개미산칼슘의 효과를 나타낸 그래프.

제4도는 본 발명의 촉진제를 사용하지 않는 A형의 시멘트로 만들어진 콘크리이트의 압축강도를 나타낸 그래프.

제5도는 본 발명의 촉진제를 사용하지 않는 A형의 시멘트로서 만들어진 콘크리이트의 항침투성을 나타낸 그래프인데, 이 항 침투성은 ASTM－C－403의 시험방법에 의해서 측정됨.

제6도는 10%, 15% 및 20% 개미산 칼슘과 같이 각각 다른 화학 성분의 조성으로 되는 알루민산 칼슘시멘트로 만들어진 몰탈의 압축강도를 나타낸 그래프.

본 발명은 알루민산칼슘, 더 자세히 말하면 알루민산 칼슘 조성물과 그에 첨가하는 첨가물에 관한 것인데, 이 첨가제는 단지 제한된 시간내에서 작업이 가능할 경우에 부분보수나 충진에 사용되는 그라우트몰탈, 혹은 콘크리이트의 조속한 초기 고강도를 얻기 위해 시멘트의 제조 과정중에 시멘트에 첨가될 수 있다. 또한 이와같은 첨가제는 알루민산 칼슘 시멘트 조성물에 물을 넣기전이나 또는 물을 넣거나 넣은 직후에 그 알루민산칼슘 시멘트 조성물에 첨가시키는 혼합제로 사용되기도 한다.

알루민산 칼슘시멘트나 포오트랜드 시멘트는 다같이 ＂수화시멘트＂에 속하는 것이나, 이 두 시멘트는 그 화학적 성분 및 시멘트의 수화로 인한 경화와 응고에 영향을 미치는 데 사용하는 첨가제에 대한 반응이 서로 다르다. 포틀랜드 시멘트는 상당량의 칼슘 실리케이트와 소량의 알루민산염, 즉 트리칼슘 알루미네이트와 칼슘알루미노 페라이트를 함유하는 수성시멘트 부류를 대표하는 것이다.

포틀랜드 시멘트는 석회질과 점토질, 혹은 다른 규산분, 알미늄 성분, 그리고 산화철을 띤 물질들을 초기 용융상태로 가열시켜 클링커를 형성시킴으로써 제조된다. 이 클링커는 가루로 분쇄되며, 최종 시멘트의 응고 특성을 향상시키기 위해 소량의 황화칼슘, 보통은 석고가 첨가된다.

한편 알루민산 칼슘 시멘트는 보오크사이트나 석회석과 같은 알루미늄 성분과 칼슘을 함유하는 물질들의 혼합물을 회전로나 반사로에서 용융시키거나 소결시켜서 제조한다.

미국 특허 제2,099,176호에는 고 알루미나 시멘트에 관한 것이 밝혀져 있다. 고 알루미나 시멘트는 주로 알루미늄산 모노칼슘(CaO. Al₂O₃)로 구성되어 있다.

알루민산 칼슘시멘트와 같은 일반적인 고 알루미나 시멘트들은 그의 Al₂O₃함량이 최소 30－35중량%이며 소량의 TiO₂를 함유하고 있다. 그런 시멘트에서 Al₂O₃와 TiO₂를 합한 함량은 79중량%까지 이른다.

반면에 SiO₂함량은 적어서 대개 0.1－9중량%범위이다. 한편 포틀랜드 시멘트는 주성분으로서 트리칼슘 실리케이트(3CaO·SiO₂)와 디칼슘실리케이트(2CaO·SiO₂)를 함유하고 있다. 포틀랜드 시멘트에는 알루민산 모노칼슘이 존재하지 않는 것으로 알려져 있다. 이들 두가지 시멘트는 서로 다른 화학적 조성을 가지기 때문에 화학적인 첨가제에도 각각 다른 반응을 보여준다. 1962년판 John－Wiley ＆ Sons사의 Robson저 ＂고 알루미나 시멘트와 콘크리이트＂의 125페이지에 설명되어 있는 바와 같이 알루민산 칼슘시멘트에 대한 첨가제의 효과는 포틀랜드시멘트에서 얻은 결과로부터 예측될 수 없으며 그 반대의 경우도 마찬가지임이 시멘트업계에서는 공인된 사실이다. 예를들면 일반적인 시멘트 공업에서는 고 알루미나 시멘트에는 염화칼슘을 첨가하지 않는 것이 보통인데, 이는 예측할 수 없는 결과와 유해한 효과를 초래하기 때문이다. 그러나 염화칼슘은 포틀랜드 시멘트의 혼합물로는 널리 성공적으로 사용되고 있다. 이와 비슷한 예로 리튬염들도 포틀랜드 시멘트의 혼합제로서 신속한 셋팅과 초기강도의 증강을 위해 효과적으로 사용되고 있다. 다만 어떤 선택된 음이온을 가진 리튬염만이 효과적이지만 가용성 리튬 염들은 음이온의 동질성에는 관계없이 알루미늄 산 칼슘 시멘트의 강도와 응고도를 증가시켜 준다.

더구나 수산화칼슘은 알루민산 칼슘 시멘트에서는 응고촉진제가 될 수 있으나, 포틀랜드 시멘트 혼합물의 응고에는 효과가 거의 없다. 나트륨, 칼륨 및 바륨의 염화물들이나 염산은 알루민산 칼슘시멘트 조성물의 응고를 지연시키지만 포틀랜드 시멘트의 응고작용은 오히려 촉진시킨다.

포틀랜드 시멘트의 응고에 촉진작용을 하는 첨가제에는 여러 가지가 알려져 있다. 예를들어 포틀랜드 시멘트의 첨가제로서는 소량의 안식향산이나 또는 알카리 금속의 염류, 알카리 토금속류의 염류, 또는 안식향산의 암모늄 염, 크롬산 또는 아질산등이 사용되며, 개미산 칼슘을 주로 사용하는 것은 미국 특허 제3,210,207호에서 설명되고 있다. 이 첨가물은 80% 내지 90%의 개미산 칼슘을 함유하며 이를 0.2－10중량% 시멘트에 혼합시킨다. 이 첨가제는 보강제의 부식을 방지하기 위해 제조되는 강철보강 포틀랜드 시멘트에 있어 염화칼슘대신 사용된다.

포틀랜드 시멘트 콘크리트의 응고촉진 첨가제는 미국 특허 제3,619,221호에 기술되어 있다. 이 첨가제는 개미산의 여러가지 수용성 아민의 염류를 함유한다. 시멘트 물질을 형성하는 조성물은 이와같은 아민의 염류를 0.01－10중량% 함유한다. 본 특허에서는 개미산 칼슘 첨가제 대신 개미산 아민을 사용했는데, 이는 포틀랜드 시멘트로서 제조된 콘크리이트의 압축강도를 7일에서 28일 정도로 증가시킨다.

또 아질산 나트륨을 주성분으로 하고 여기에 소량의 개미산 칼슘을 트리에탄올 아민이나 안식향산 나트륨과 함께 섞은 혼합물은 미국 특허 제3,801,338호에 금속 보강 콘크리트를 만들기위해 사용되는 포틀랜드와 황산 저항성 시멘트의 첨가제로 기술되어 있다. 이 첨가제는 19%에서 48%의 개미산 칼슘과 81% 내지 52%의 아질산나트륨과 0.1%에서 10%의 트리에탄올 아민이나 안식향산나트륨으로 구성되며, 이는 시멘트 조성의 20중량%까지 혼합될 수 있다. 적당한 량은 1－6중량%이다.

이 첨가제는 시멘트의 처음과 마지막의 응고시간을 단축시켜주게 되는데, 처음의 응고시간은 적어도 2시간을 단축시켜주고, 마지막 응고시간은 3.5시간 이상을 단축시켜주며, 최대로 처음에는 8시간 마지막 응고시간은 11시간 이상까지 단축이 가능하다.

이전에 응고특성의 개선을 위해 알루민산 칼슘 시멘트의 조성물로서 화학 첨가제의 사용이 제안되어 왔다.

예를들어, 고 알루미나시멘트나 이의 몰탈, 이의 콘크리이트에 산화리튬이나 수용성 리튬염 또는 수산기를 가지는 유기산등을 0.005%에서 1%를 포함시키는 것인데, 이는 미국 특허 제3,826,665호에서 볼 수 있다. 이 특허에 따르면 리튬염만을 사용하여 시멘트의 강도를 증가시켜 줄 수 있으나, 그 량이 0.03%또는 그 이상일 경우에는 이들이 시멘트 제품중에 확산되어 오히려 역효과를 나타나게 한다. 그리고 한편 리튬염과 수산기를 가지는 유기산을 혼합시킨 첨가제는 제품의 제조시 유동도나 취급특성을 변화시키지 않고 응고만을 촉진시킨다.

또 이와같은 첨가제중 2가지 또는 그 이상의 물질을 혼합시켜 되는 첨가제는 각각 혹은 서로 역으로 작용하여 시멘트 조성물의 특성을 변경시켜, 작업상 불리한 점을 가져오고, 한가지 화학물질을 사용하는 것보다 경비가 더 증가된다.

본 발명의 목적은 그라우트나 니이트 혼합물, 몰탈 혼합물, 콘크리트 혼합물 톱핑이나 팔치에 적용되는 혼합물, 빠른 응고와 높은 강도를 요하는 다른 혼합물들에 사용을 위한 개선된 알루민산 칼슘시멘트 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 순수 시멘트, 그라우트, 몰탈 또는 콘크리이트 등에 포함시킨 물로 인해서 조속한 응고와 경화를 얻을 수 있는 알루민산 칼슘 시멘트의 경도와 강도율을 촉진시켜주기 위한 혼합 방법과 그 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 필요할시에 조속한 응고와 높은 초기 강도를 얻을 수 있는 그라우트, 몰탈, 또는 콘크리이트등에 사용하기 위한 조성물이나, 또는 미리 혼합해 둔 것들의 조속한 응고시간과 높은 초기 압축강도를 얻을 수 있게 하기 위하여 건조된 상태에서 미리 혼합된 알루민산 칼슘 시멘트 같은 수화성 시멘트 조성물을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 빠른 응고와 높은 초기 강도를 지니는 그라우트, 몰탈 또는 콘크리이트등의 개선된 알루민산 칼슘 시멘트 조성물을 제공하는 것이며, 또한 본 발명은 빠른 응고와 높은 초기 강도를 필요로 하는 그라우트, 몰탈 또는 콘크리이트에 이용되는 알루민산 칼슘 시멘트의 혼합을 준비하는 방법에 관한 것이며, 또 다른 본 발명의 목적은 그라우트, 몰탈, 콘크리트 조성물로서 사용하기 위해(그런데 몰탈 경우는 중량비로 0.6이 넘지 않는 범위, 바람직한 것은 0.5 내외의 물과 혼합되어 ASTM－C－109에 의해 약 100%－115%의 흐름을 가진다). 빠른 응고시간과 개선된 압축강도를 지닌 알루민산 시멘트 조성물의 첨가제를 제공하는 것이다.

위에서 기술한 이외의 본 발명의 목적들로서는, 일반적으로 말해서 시멘트의 수화성 응고효과를 위해 물을 함유할 때 그라우트, 몰탈 또는 콘크리이트를 팟팅, 톳핑, 또는 이와 유사한 곳에 사용하기 위해 초기 압축강도의 응고시간의 율에 있어서 압축강도를 촉진시켜 주는 량만큼 개미산 칼슘을 함유하는 알루민산 시멘트를 포함하는 수화성 시멘트 조성물을 제공하는 것이다.

때문에 본 발명은 다음 물질들을 고려한다. 알루민산 칼슘 시멘트와 개미산 칼슘의 혼합물, 알루민산 칼슘 시멘트와 개미산 칼슘과 여러가지 쇄석물질의 혼합물, 그리고 물을 가하거나 포함시킴으로서 그것으로 제조된 제품, 여기서 그러한 혼합물들은 개미산을 포함하는데 그 량은 적어도 전술한 혼합물에 시멘트의 수화 응고효과를 위해 물이 가해진 후 처음 6시간내에 형성된 제품의 압력강도 획득률이 개미산 칼슘이 없이 형성된 유사한 혼합물의 압력강도 획득률을 훨씬 능가하는 양이다. 또한 물을 가한 후 형성된 제품은 개미산 칼슘이 없는 유사한 알루민산 칼슘 시멘트의 조성물의 응고시간보다 훨씬 단축된다.

본 발명은 넓은 범위로는 순수한 시멘트 혼합물, 시멘트 몰탈의 혼합물 또는 시멘트 콘크리이트의 시멘트 혼합물에 사용되는 알루민산 칼슘 시멘트와 같은 수화성 시멘트를 포함한다.

그 조성은 알루민산 칼슘시멘트와, 개미산을 포함한 첨가제로 구성된다. 개미산 칼슘이 전술한 알루민산 칼슘을 함유하는 표준화 시멘트 몰탈 조성물(다음에 정의됨)속에 포함될 때 시멘트의 수화 응고를 위해 물을 가한 후 형성된 제품이 개미산 없이 유사한 몰탈 조성을 가진 제품에 비해 응고시간을 훨씬 단축되고 물을 가한 후 6시간내의 압축강도가 상당히 더 크게 나타낼 정도의 양이 존재한다.

일반적으로 시멘트에서 Al₂O₃와 TiO₂의 함량은 시멘트의 중량%로 70%보다 작아야하며, 여기서 첨가되는 개미산칼슘은 시멘트의 무게에 대해 약 6%에서 30%의 범위내에서 널리 사용될 수 있다.

이와 같이 본 발명에서는 대단히 넓은 범위에서 첨가제를 사용할 수가 있는 것인데, 이와같이 본 발명에서의 개미산을 함유하는 시멘트는 그라우트, 몰탈, 또는 콘크리이트의 혼합물에 널리 사용되는 것으로서 물과 혼합시켜 이와같은 혼합물을 상기한 바와같은 여러 목적에 사용할 수가 있는 것이다.

또한 본 발명은 알루민산 시멘트 조성물의 경도와 강도비를 촉진시키기 위한 방법에 관한 것으로서, 이때 이 조성물은 총 건조 시멘트에 쇄석물질을 더한 량을 기준으로 0－85중량%의 쇄석물질을 포함한다.

본 발명의 조성물들은 또한 특히 공기 연행성에도 대단히 좋은 영향을 미치게 되는 것이 또한 특징이기도 하다.

개미산 칼슘은 시멘트의 표준시멘트 몰탈 혼합물의 시멘트 무게에 대해 약 6%에서 약 30%의 범위에서 사용되는 것인데, 이는 알루민산 칼슘 시멘트를 위에서 설명한 표준시멘트 몰탈 혼합방법에 의해 물로서 수화시켜서 수화된 시멘트 제품을 제조할 시에는 그 마무리 응고시간을 이미 알려져 있는 시험방법에 의해 그 시험을 하여 본 결과 약 70°F에서 약 7분내지 약 35분의 범위에서 응고됨을 확인할 수가 있었다.

이와같은 응고범위는 대체로 개미산을 6에서 30%정도의 범위로 사용하였을시의 알미나 칼슘 시멘트를 사용하는 경우이다.

또한 물을 첨가후 8시간내에 생산된 제품의 압축강도의 향상은 개미산 칼슘을 포함시키지 않고, 이와같은 방법에 의해 실시된 시멘트 제품의 경우보다도 그 효과는 현저히 향상되는 것을 확인할 수가 있다.

만약 표준시멘트 몰탈 혼합물에 있어서 알루민산 칼슘 시멘트의 중량으로 8－25% 범위에서 개미산 칼슘량이 가해진다면 수화응고를 위해 물을 가한 후 형성된 제품의 1시간 후의 압축강도는 적어도 14.1㎏/㎠이며, 3시간 후의 압축강도는 적어도 35.2㎏/㎠이며, 또한 6시간 후의 압축강도는 적어도 70.3㎏/㎠이상이다. 또 지정된 검사방법(이하에서 규정된 것이라고 표현함)에 의해서 시멘트 몰탈의 시험 결과로서는 약 섭씨 21.1에서 개미산 칼슘을 첨가했을 경우에는 개미산 칼슘의 첨가범위에 따라 그 최종 응고시간이 약 7분에서 35분의 범위이내이다.

특히, 알루민산 칼슘시멘트의 제품들의 압축강도와 최종 응고시간은 개미산 칼슘의 중량으로서 약 8%에서 약 25%의 범위일 때 다음에 기술하는 값을 가졌다.

본 발명의 방법에 의하면은 알미나화 칼슘 시멘트의 조성물에서 사용하는 개미산 칼슘의 양에 의해서 희망하는 제품의 성질을 조절할 수가 있는 것인데, 이는 그라우트, 몰탈, 또는 콘크리이트에서 사용하게 하는 알루민산 칼슘 시멘트의 조성물의 성질에 따라서 위에서도 설명한 바와같이 개미산 칼슘을 무게로서 약 8%에서 약 25%의 범위로서 사용하게 하므로서, 알미나화 칼슘 시멘트의 최종 응고시간과 압축강도를 표준시멘트 몰탈 혼합물보다 향상시킬 수가 있는 것이다.

최종 응고시간의 범위가 약 7에서 35분일 경우에는 알루민산 칼슘 시멘트의 조성물의 그라우트, 몰탈, 콘크리이트 혼합물의 모든 경우에 적용시킬 수가 있다.

또한 개미산 칼슘의 사용량이 바람직한 것들은 그 최초 응고시간에 있어서도 알루민산 칼슘 시멘트를 포함하는 표준시멘트 몰탈 혼합물에 있어서, 약 6에서 약 25분 이내에 이루어질 수 있는 량이다.

이는 또한 그라우트, 몰탈 또는 콘크리이트 혼합물에서도 다같이 적용될 수 있는 것이다.

위에서와 같이 본 발명에서의 좀 더 바람직한 사용형태는 최초 응고시간을 약 9에서 18분으로 하는 것이고, 최종 응고시간이 약 10에서 30분의 범위내에 있을 경우이다.

이는 또한 순수한 시멘트의 혼합물에서나 또는 몰탈이나 콘크리이트의 혼합에서도 다같이 적용될 수 있다. 특히 그라우트 혼합물일때 최초의 응고시간을 넓은 범위로서는 약 6에서 25분간이고, 바람직하기는 7에서 14분에서 이루어지는 것이며, 최후 응고시간은 넓은 범위로 7－35 사이이고, 바람직한 범위는 약 8에서 18분 사이이다.

또한 몰탈이나 콘크리이트의 혼합물인 경우에는 그 응고시간이 대체로 위의 것과 비숫하기는 하나, 넓은 범위로서는 약 9에서 약 25분이나 바람직하기는 약 9분에서 약 18분이며, 최후 응고시간으로서는 넓은 범위로서는 약 10에서 35분이나, 바람직하기는 약 15에서 약 30분이다.

본 발명에서의 특징의 하나인 초기강도의 증강은 개미산 칼슘의 적량의 첨가로서 얻어지는 것인데, 이 개미산 칼슘의 첨가량은 알루민산 칼슘 시멘트의 양에 대해 약 10－24중량%의 범위가 본 발명에서의 가장 효과적인 범위들이다.

제품에서의 요구되는 개미산 칼슘의 요구량은 예를들면 몰탈 제품에서 1,3 및 6시간후의 압축강도와 최종 응고시간은 위에서 지적한 바와같은 알루민산 칼슘 시멘트의 종류에도 관계되는 것인데, 이는 이 시멘트의 미립도, 입자의 크기의 분포에 따라 결정되는 것이다. 이와 같은 것들은 이 이후에서도 상세히 언급되겠지만 알루미늄산 칼슘 시멘트에서의 Al₂O₃와 TiO₂의 바람직한 함량의 비는 이들의 합친 것들이 알루미늄산 칼슘 시멘트의 전체무게에 대해 70중량%이하인 경우가 좋다.

이와같은 알루민산 칼슘 시멘트내에서의 Al₂O₃와 TiO₂의 함량이 약 70% 이내인 경우에는 위에서 설명한 바와같은 범위에서 개미산 컬슘을 사용하여 표준시멘트 몰탈 혼합법에 따라서 사용하였을 시, 시멘트의 효과적인 수화 응고위해 물을 포함시킨 후 형성된 제품은 일반적으로 6시간 이내의 향상된 압축강도의 효과를 얻을 수가 있으며, 또한 최초 및 최후의 응고시간도 현저히 단축될 뿐만 아니라 위에서 설명한 바와 같은 여러가지의 효과를 얻을 수가 있는 것이다.

더구나 차이들은 위에서의 중량% 범위내에 포함된 개미산 칼슘의 양을 약간 조정하여 보상될 수 있다. 몰탈 혼합경우, 알루민산 칼슘 시멘트와 일정량의 개미산 칼슘을 포함하는 표준시멘트 혼합은 지정된 시험방법에 따라 초기, 말기 응고시간과 1시간, 3시간, 6시간 압축강도 값이 약간의 차이를 나타낸다. 이러한 차이는 가해지는 쇄석의 성질, 그 량, 크기의 차이에 의해 일어난다.

이것은 혼합물의 흐름이나, 적당한 밀도를 제공하기 위한 요해지는 물의 량에 영향을 미친다.

이와같은 것들은 제1표의 3가지의 혼합물인 경우에 대해 비교되는데 여기서 알루민산 칼슘 시멘트는 시멘트 ＂A＂로서 표시된다. 개미산 칼슘은 시멘트는 중량으로 10% 포함되고 모래쇄석은 표에 명시한 바와 같이 다른 비로 혼합된다.

또한 물은 각 혼합물에 세 혼합물에 적용되는 ASTM－C－109에 의해 70˚F에서 흐름 표에서 25방울을 가지는 100%－125% 흐름값을 나타내도록 가해진다.

표 1에서의 견본 1은 표준 시멘트 몰탈 혼합물(이하 이와같이 규정한다)은 ASTM－C－109－73의 시험 방법에 의해서 만들어진 것이다. ASTM－C－109－73의 방법에 있어서의 사용하는 모래는 명세서 E－11의 체인 30에서 100번의 체사이를 통과하는 크기의 옷타와 지방의 모래를 사용하며, 이는 ASTM－C－109－73에서 설명되는 것과 같은 것이다.

견본 2와 견본 3의 것은 모래에 대한 시멘트의 비가 견본 1의 것과 다른 것으로서 다만 같은 옷타와 지방의 모래이기는 하나 그 입도에 차이가 있는 것이다. 견본 2와 3의 것은 체의 번호가 20에서 30의 것으로서(이는 ASTM－C－778의 것이다)이는 견본 1에서의 모래 대신 사용한다. 모래에 대한 시멘트의 비와 모래의 입도의 차이에 의해 생기는 바라는 흐름을 위해 요구되는 물의 양과 1시간, 3시간, 6시간 압축강도, 초기와 말기의 응고시간에 미치는 효과는 표에 명시되어 있다.

압축강도 시험은 위에서 설명한 바와같은 ASTM－C－109－73에 의해서 시험된 것이며, 응고시간은 ASTM－C－266－73의 시험방법에 의한 길모어니들에 의해 결정된다.

[표 1]

표 1에서 보는 바와같이 첨가제의 적절한 첨가는 응고시간을 약간 확대시켜주고 초기 압축강도의 치를 현저하게 향상시켜 줄 수 있어서 초기 압축강도와 응고시간을 본 발명에서는 희망하는 방향으로 조절할수가 있는 것이 특징인 것이다.

그러나 시멘트의 사용무게에 대해서 물의 양이 약 60%를 초과하면 바라는 응고시간과 높은 초기 압축강도를 얻기가 곤란하다. 여기서 견본 2에서 주의하여 볼 것은 모래의 골재의 양이 사용되는 시멘트와 골재의 합계량의 무게의 80%가 된다는 점이다. 이것은 최고 85%까지 접근한 것으로서 본 발명에서는 적용을 고려하고 있지 않은 범위이다.

이는 특히 빠른 압축강도 값의 경우에는 사실이어서 본 발명에서는 물의 량을 60%를 초과하지 않은 알루민산 칼슘 시멘트에만 적용되며, 적당한 물의 량은 50%를 넘지 않는 것이다.

이와같은 물의 사용량의 한계를 관찰해 볼 때 특별한 시멘트혼합에 의해 얻어지는 응고시간과 강축강도와 같은 알루민산 시멘트와 같은 량의 개미산 칼슘을 포함하는 표준 시멘트 몰탈 혼합에 의해 얻어진 이들과의 차이는 실제적 사용부분을 줄여준다.

알루민산 칼슘 시멘트속의 Al₂O₃와 TiO₂의 함량이 골재의 양의 무게의 70% 이하일 시에는 시멘트에 가해지는 총 골재의 중량은 약 85%를 초과하지 못하며, 골재 물질의 입도와 양은 허용될 수 있는 물의 양에 따라 조절되는데, 이는 약 60%를 초과하지 못하며, 바람직하기는 시멘트의 무게의 약 50%를 초과하지 않은 경우이다.

이때 개미산 칼슘의 중량은 시멘트 무게의 8－25%내에 있어야 한다.

이는 통상적으로 알루민산 칼슘 시멘트 조성물이나 또는 이의 혼합물들을 최소한의 초기 압축강도와 응고시간을 본 발명에서는 모래와 시멘트를 포함하는 표준 시멘트 몰탈 혼합에서 요구되는 량에 적어도 동등한 개미산 칼슘 량을 사용하여 이와같은 특성을 얻게하는 것이다. 어떤 경우에는 위에서 언급한 여러 요인을 고려하여 개미산 칼슘의 양을 적절하게 조절해 주므로서(위에서 지적한 바와같은 허용된 범위내에서 조절) 수행된다.

위에서 언급된 제한요인들을 관찰해 볼 때 시멘트만의 혼합이나 콘크리트 혼합에서나 똑 같았다.

몰탈인 경우의 특히 초기 압축강도의 현저한 향상은 개미산칼슘량이 알루민산 칼슘 시멘트의 무게에 대해 약 10%에서 약 24%의 범위에 있을때이므로 이러한 범위내에 개미산 칼슘량이 좋다. 이는 알미나화 칼슘 시멘트와 개미산 칼슘의 결합이 이 범위내에서 가장 적절한 것이기 때문이다.

그러나 개미산 칼슘의 사용량이 받아들일 수 있는 초기 압축강도와 응고시간을 가지는 여러가지 형식의 알미나화 칼슘시멘트 조성물로부터 수화시켜서 얻어진 제품의 무게의 약 8%보다 작은 개미산 칼슘을 포함할 경우에도 사용할 수는 있는 것이다.

위에서 보는 바와같이 특히 흥미가 있는 것은 본 발명에서의 이와같은 현상은 알미나화 칼슘 시멘트에 개미산 칼슘을 함께 혼합하여 이를 몰탈 혼합물이나, 콘크리이트 혼합물이나 또는 이와 유사한 것들에서 사용하게 하는 것인데, 이때 개미산 칼슘의 사용으로 인해서 골재물질을 포함한 알미나화 칼슘 시멘트의 경도와 강도를 다 함께 촉진시켜 주게하는 점이다.

본 발명의 이와같은 현상은 개미산 칼슘으로서 되는 첨가물질을 사용함으로서 얻어지는 것이라고 고려되는데, 이는 건조 시멘트와 골재 물질의 총 무게에 대해 약 25%에서 약 85%의 범위내의 알루민산 칼슘 시멘트와 골재물질로 구성되는 혼합 조성물의 몰탈이나 콘크리이트 조성물에서 효과적으로 사용되는 것이다. 본 발명은 또한 더욱 넓은 범위에서 개미산 칼슘으로 구성되는 첨가물질과 알루민산 칼슘 시멘트로 구성되는 순수 시멘트나 그라우트 혼합물에서도 역시 효과적으로 사용될수 있는 것이다. 때문에 더 넓게 본 발명은 이미 언급한 건조 시멘트와 골재 ; 개미산칼슘의 총 무게에 대해 0－85% 범위내의 알루민산 칼슘 시멘트와 골재로 구성되는 수화성 시멘트 혼합 혹은 조성, 그리고 그것들의 제조에 관계한다.

이제 시험에 관해 언급하면 ＂표준시멘트 몰탈혼합＂이란 말은 ASTM－C－109 －73 시험방법에 기술되어 있는 시멘트 몰탈에 대한 표준혼합을 말한다.

ASTM－C－109－73에 따르면은 알루민산 칼슘 시멘트는 포우트랜드 시멘트가 아니기 때문에, 혼합에 사용되는 물의 양은 흐름의 율이 110의 프라스 5 또는 마이너스 5로서 약 105에서 약 115가 되도록 조정한다.

알루민산 칼슘을 함유하는 표준 시멘트몰탈 혼합에 필요로하는 물의 양은 표준시멘트 몰탈 혼합에서 규정된 물의 양과 같이 본 발명의 명세서와 특허청구에서 기술할 것이다.

본 발명에서는 다른 방해요인을 피하기 위해 표준시멘트 몰탈 혼합(알루민산 시멘트 포함)에서 바라는 응고시간과 초기압축 강도를 제공할 수 있도록 개미산 칼슘량을 정한다.

그러나 바라는 응고시간과 초기 압축강도를 제공할 수 있도록 하기위해 ＂지정된 시멘트 혼합＂(다음에 정의됨)에서 요하는 것을 바탕으로 요해지는 개미산 칼슘량을 결정하는 것은 가능하다.

여기서 ＂지정된 시멘트혼합＂ 이 그라우트인지 몰탈 또는 콘크리트 혼합인지는 알루민산 칼슘의 조성의 형태에 따라 구별된다.

몰탈의 경우는 표준시멘트 몰탈 혼합과 동일하고 응고시간 결정에 있어서는 상기한 ＂지정된 시멘트 혼합＂은 다음에 언급된다.

순수한 시멘트만의 조성물일 경우에는 이 시멘트 조성물의 조성은 ASTM－C－ 266－74의 시험방법에 기술되어 있으며 특별한 알루민산 시멘트를 만든다. 개미산 칼슘 조성은 한 예로서 포함된다. 또, 콘크리이트의 혼합물일 경우는 특히 콘크리이트 혼합물을 위해 규정지워진 ASTM－C－403－70의 시험방법에 따른 몰탈을 위한 시험방법을 적용한다. 또 초기 압축강도의 결정은 ＂지정된 시멘트 혼합물＂인 경우에는 아래의 방법에 의하는데, 순수한 시멘트의 혼합물인 경우에는 특히 알루민산 칼슘시멘트와 개미산 칼슘의 조성일 때는 ASTM－C－305에서 설명되는 조성물의 생성에 따르는 방법에 따르며, 또 죽 모양의 시멘트 혼합물의 조성물을 만드는데 첨가되는 물의 양은 ASTM－C－109－73의 시험방법(자료의 시험의 경우와 같다), 또한 몰탈 혼합물, 표준시멘트 몰탈 혼합물 및 콘크리이트 혼합물, 특히 콘크리이트 혼합물의 경우에는 문제가 있기는 하나, 이들도 위에서의 시험방법에 따른다.

본 발명에서 설명되고 특허청구의 범위에서 사용되는 ＂지정된 시험방법＂의 응고시간의 결정은 아래에서와 같이 행하여서 결정한다.

순수한 시멘트 혼합물일 경우에는 ASTM－C－266－74의 시험방법, 몰탈 혼합물일 경우에는 ASTM－C－109－73의 방법에 따라 표준시멘트 몰탈 혼합물을 표준시멘트 죽을 위해 변형된 길모아－침을 사용한 ASTM－C－266－74, 콘크리이트 혼합물인 경우는 ASTM－C－403－70의 시험방법을 사용한다. 압축강도의 측정은 ＂지정된 시험방법(들)＂에서는 순수한 시멘트 혼합물일 경우에는 시험하고져 하는 순수시멘트 죽의 견본을 위에서 지시한 것과 같은 방법을 변형된 ASTM－C－109－73에 의해, 몰탈 견본일 경우에는 ASTM－C－109－73의 시험방법을 콘크리이트 혼합물일 경우에는 ASTM－C－39－72의 시험방법을 사용한다.

이와 같은 시멘트류의 모든 시험은 시멘트를 주 원료로 하여 특히 여기에 시험하고져 하는 시멘트 혼합물에서 요구되는 양의 개미산 칼슘에 대해서 유의해서 행해진다. 이들의 시험은 특히 ＂지정된 시멘트 혼합물＂과 ＂표준 시멘트 몰탈 혼합물＂을 서로 연관시켜서 행한다.

흐름의 양의 결정은 개미산 칼슘과 알루민산 칼슘 시멘트를 포함한 ＂표준시멘트 몰탈 혼합물＂을 사용하여서 행하는데, 이들의 조성물은 위에서 설명한 바와같은 ASTM－C－109－73과 이에 따르는 시험방법에 의해서 행해진다.

본 발명에서 사용되는 모든 경우에 “초기 응고시간＂과 ＂최후응고 시간＂은 물이 시험혼합물에 가해지는 시각부터 혼합물 형태에 따라 적당한 ＂지정된 시험방법＂에서 결정되는 것 같이 초기 및 최후응고 시각까지의 시간을 말한다.

또한 여기서 ＂1시간의 압축강도＂, ＂3시간 이후의 압축강도＂ 또는 ＂6시간후의 압축강도＂라 함은 혼합물 또는 조성물들의 지정된 시험방법에 의해서 그 압축강도가 측정되는 것으로서, 혼합조성물에 물을 가한후 1시간, 3시간, 6시간후에 측정된 값을 말한다.

즉, 예를들면 몰탈에 적당한 ＂지정된 시험방법＂는 압축강도와 흐름 결정에는 ASTM－C－109－74 시험방법이고, 초기와 최후 응고시간 결정에는 ASTM－C－266－74가 적당하다. 또한 모든 시험은 약 섭씨 21.1도에서 행함이 편리하다.

아래의 실시예들은 본 발명을 좀 더 상세하게 설명하게하는 것인데, 이는 본 발명의 요지의 모든 것이다 포함되어 있는 것은 아니다. 보통의 반사식 연소로에서 용융시켜서 만들어지는 알루민산 칼슘 시멘트는 이후부터 시멘트 ＂A”라 칭하고, 회전로에서 신터링하여 만들어지는 알루민산 칼슘 시멘트는 시멘트 ＂B”라고 칭할 것이다.

시멘트＂A＂의 견본은 로온 스타아 라피알지 컴파니에 의해서 제조된 알루민산 칼슘 시멘트인 ＂시멘트 폰두우＂를 사용하며, 시멘트＂B＂의 견본은 유, 에스, 스틸, 코오포레이션의 유니바아샬 아트라스 시멘트 디비죤에 의해서 제조되는 알루민산 칼슘 시멘트 ＂루움나이트＂를 사용한다. 또 다른 견본으로서는 철분의 함량이 적은 제품인 알루민산 칼슘 시멘트를 이후 본문에서는 시멘트＂C＂라고 칭하며, 순수한 백색 시멘트 제품은 앞으로 시멘트 ＂D＂라 칭한다. 이 시멘트“C”의 상품은 유, 에스, 스틸 코포레이션의 유니버셜 아트라스 시멘트 디비죤에서 제조된 알미나화 칼슘 시멘트인 ＂레프코온＂이다.

이들 알미나화 칼슘 시멘트들의 전형적인 화학분석치는 아래 표 2에서와 같다.

[표 2]

이들의 여러 견본들의 알미나화 칼슘 시멘트는 넓은 범위에서 그 성분과 성질이 유사한 점이 많은데, 그러나 이들은 같은 원료에 의해서 만들어지는 것은 아니다.

위에서도 지적한 바와 같이 여기에 개미산 칼슘을 첨가하였을시는 여기에 미치는 효과는 각각 다른것으로서, 이는 시멘트들의 입자의 크기나 또는 제조될 시의 여러가지의 조건의 차에 기인되는 것이라고 고려된다.

그러나, 여러종류의 알루민산 칼슘 시멘트와 개미산칼슘을 포함하는 혼합믈에 물을 가한 후 응고시간과 압축강도에 열마의 차이가 있다. 몰탈 혼합이 그 예이다. 이것은 이 알루민산 칼슘과 개미산 칼슘을 포함하는 표준시멘트 몰달혼합에 위에 기술한 물을 가한 후 형성된 제품의 응고시간과, 적어도 200psi, 600psi, 1000 psi에 대해 1시간, 3시간, 6시간의 압축강도를 나타낸다는 것을 도면 1,2도에서 봄으로서 알수 있을 것이다.

이때 개미산 칼슘량은 시멘트의 8－25% 범위에 있다.

또 한편 Al₂O₃에 PiO₂를 합친 함량이 79%인 알루민산 칼슘시멘트인 경우, 예를들면 시멘트 A, B 그리고 C와 같은 시멘트들에서는 개미산 칼슘을 가하지 않은 경우에는 그 성질이 다른 것이다.

이와같은 시멘트는 시멘트 D의 경우인데, 이 시멘트는 상업명칭이 Ca. 25 알루민산 칼슘 시멘트로서 미국의 알미늄 회사에서 제조되고 있다. 이 시멘트 D는 79%의 Al₁O₃, 18%의 CaO, 0.3%의 Fe₂O₃, 0.15%의 SiO₂. 0.5%의 Na₂O 및 0.4%의 MgO의 중량비로 되어 있다. 시멘트 A, B, C 및 D에서의 Al₂O₃와, Al₂O₃와 TiO₂의 합친 것의 퍼어센테이지는 도면의 제6도에서 ASTM－C－109에 따라서 개미산 칼슘 10%를 함유시킨 몰탈의 압축 강도에서 충분히 볼 수가 있다. 이 그라프에 의하면은 Al₂O₃나 Al₂O₃+TiO₂의 양이 70% 이내의 함량을 가지는 시멘트에서도 적어도 약 200PSi의 1시간 후의 압축강도가 얻어짐을 볼수가 있는 것이다.

제1도는 3가지의 다른 견본의 알루민산 칼슘시멘트를 포함하는 표준시멘트 몰탈 화합물속에 시멘트의 여러가지 칼슘의 중량% 효과를 나타낸 것인데, 이들은 ＂A＂형의 것에 대한 시멘트의 효과적인 수화응고를 위한 충분한 물의 혼합으로 가해진 후에 만들어진 제품의 1시간, 3시간, 6시간 후의 압축강도에 관한 것이다. 위에서 말한 ASTM－C－109－73의 시험방법에 의해 혼합시킨 시멘트몰탈혼합물로 한후, 알루미늄산 칼슘 시멘트의 3개의 견본은 다른 상태에서 택해지므로 그 데이타는 시멘트가 제조된 조건이나 업자크기와 같은 요인이 개미산 칼슘에 대한 시멘트의 반응이 어느정도인가를 반영해 준다. 그러나 여기서 주의할 것은 이 모든 견본은 개미산 칼슘에 대해 반응을 나타내어 압축강도율에 대한 촉진작용은 견본에 따라 다르다. 제2도에서는 C형에서 알루민산 칼슘시멘트를 포함하는 표준시멘트 몰탈 혼합물에서 개미산 칼슘을 여러 % 포함함으로 생기는 유사한 효과에 대해서 그라프로 나타낸 것이다.

도면 1,2 및 제3도에서의 모든 그라프에서의 테이타들은 미세 골재물질과 알루민산 칼슘을 ASTM－C－109에 따라 혼합한 표준시멘트 혼합물에 관한 것으로서, 압축강도는 약 섭씨 21.0도에서 ASTM－C－109의 시험방법에 의해서 측정된 것이다. 1시간, 3시간, 6시간 압축 강도는 알루민산 칼슘시멘트를 포함한 몰탈 혼합에 물을 가한 시간부터이다.

본 발명의 방법에서 알루민산 칼슘 시멘트를 포함한 조성물이나 또는 그 혼합물에 포함하게 하는 개미산 칼슘의 양의 조절의 한도는 도면의 제1도, 제2도 및 제3도의 커어브선의 경향선으로부터 즉시 알수가 있다. 이들은 또한 시멘트의 무게에 대해 약 8%에서 약 25%의 넓은 범위에서 사용될 수 있으나, 바람직하기는 10%에서 약 24%의 시멘트의 양에 대한 무게의 범위이며, 이들은 제1도, 제2도 및 제3도에 포함된 알루민산 칼슘 시멘트의 모든 경우에 적용될 수 있다. 때문에 개미산 칼슘을 8% 또는 이보다 약간 높게 사용하는 경우에는, 1시간 후의 압축강도는 200PSi 이상이며, 3시간후의 압축강도는 500PSi 이상이고, 6시간후의 압축 강도는 적어도 1000PSi이었다. 이와 같은 압축 강도의 1시간후의 성질은 개미산 칼슘을 8% 보다 약간 더 사용하였을 시에 현저히 향상되는 것이었다. 개미산 칼슘의 약 8%에서 약 25%의 범위이내일시, 몰탈 혼합물로부터 수화성 제품을 형성할 시의 압축강도는 이 비율보다 적을 때나 많을 때에 비해서 현저하게 크다. 그러나 개미산 칼슘을 약 6%이하로 한다든가, 약 30%이상으로 하였을시의 1시간 후의 압축강도와 특히 수화시킨 후 6시간이내의 압축강도는 개미산칼슘을 사용하지 않은 유사한 몰탈의 경우보다는 현저하게 크다.

아래에서 예시한 여러가지의 실시예들은 모두가 중량비를 표시된 것이며, 빠른 응고시간과 높고 빠른 압축강도를 나타내는 여러 형태의 조성에 대한 것이다.

[실시예 1]

일반적인 목적에 의해서 사용되는 산업용의 배합비에 따라서 통상의 건조 혼합방식에 의해서 혼합한다.

높은 알루미나 시멘트는 시멘트 A나 B 모두 해당되지만 본 실시예에서는 시멘트 A가 바람직하다.

이와 같은 조성물을 약 45.4킬로그램에 실온에서 물 약 3.9킬로그램을 가해서 잘 혼합한다. 이와 같은 혼합물 속에는 시멘트의 무게에 대해 개미산 칼슘이 약 13중량% 포함되어 있다.

이와 같이해서 시멘트 A종류의 것과 지시된 양의 물을 포함한 것은 약 7.6센티미터의 스럼프로 만든 후 이를 ASTM－C－109에서와 같은 혼합물로 혼합하여 다시 ASTM－C－109의 시험방법에 의해서 섭씨 21도에서 ㎏/㎝₂의 평균치의 압축강도를 평균하여 측정하였다.

이와 유사한 방식에 따라서 만들어진 개미산 칼슘을 가하지 않고 6.4㎝의 스럼프로 성형시킨(건조된 시멘트 45.4 킬로그램과 물 3.72 킬로그램의 혼합물)것의 위에서와 같은 ASTM 방법을 사용한 것의 전형적인 압축 강도는 아래와 같다.

[실시예 2]

또 다른 실시예로서 일반시장에서 구입할 수 있는 것들을 다음과 같이 혼합하였다.

이때 사용하는 시멘트로서는 시멘트 A가 바람직하다.

45.4킬로그램의 위의 혼합물을 실온에서 3.9킬로그램의 물로 혼합하고, 시멘트 A제품을 8.9센티미터의 스럼프로 만들고, ASTM－C－109의 위에서 설명한 바와 같은 표준시멘트 몰탈로 혼합물을 만든 후 이를 ASTM－C－109의 시험방법에 따라 약 섭씨 21.0도에서 압축강도를 ㎏/㎠의 단위로서 측정하였다.

위에서와 같은 방법으로 다만 개미산 칼슘만을 넣지 않고 약 7.6센티미터의 슬럼프로 한것의 그 전형적인 압축 강도는 아래와 같다.

알루민산 칼슘 시멘트와 개미산 칼슘을 사용하는 본 발명에서 일반적인 그라우트, 몰탈 또는 콘크리트 조성물에 사용하는 미세한 것과 조대한 골재의 조성물을 골재로 하여 사용할 수도 있다.

또 다른 실시예로서는 알맹이로된 철광석을 아래의 표에서와 같이 그 크기의 분배로 된 것도 사용할 수 있다.

바람직하기는 미세와 조대의 골재들의 ASTM지지서 C 33의 것과 같은 양과 크기로 되는 것이 좋다.

[실시예 3]

고 강도의 팟팅 조성물로서 아래의 조성으로 되는 것을 일반적인 혼합방법에 의해서 만든다.

위의 것 45.36킬로그램의 건조물에 무게로서 물을 약 7.1%(45.36킬로그램에 3.22릿터)를 가해서 잘 혼합한다.

여기서 얻어진 것을 약 5.1센티미터의 스럼프를 만들며, 초기 응고시간이 약 12분, 최종 응고가 약 16분이 소요되었으며, ASTM－C－266의 순수시멘트 부분의 혼합에 대체하는 ASTM－C－266의 시험방법에 의해 그의 압축강도를 측정하니 다음과 같다.

위와 같은 방법으로서 개미산 칼슘을 넣지 않은 것은 스럼프의 높이가 0센티미터이며, 초기 응고시간이 1시간과 35분간, 최종 응고시간이 2시간과 35분간이었으며, 이는 ASTM－C－109에 의한 압축 강도와 ASTM－C－266에서의 순수 시멘트 부분을 위한 대체하기 위한 ASTM－C－266에 의해서 측정한 것이다(변경된 방법은 위에서와 같다).

[실시예 4]

위의 실시예들과 비교하기 위해서 중량%로 아래와 같이 일반적인 방법에 따라 배합하였다.

이와 같은 조성물의 45.4 킬로그람을 물 4.96릿터(4.96 킬로그램)를 혼합한 후의 위에서의 설명한 시험방법에 따라서 시험한 결과는 아래와 같다.

슬럼프………………………………7.6센티미터

압축강도(약 섭씨 21도에서 위에서와 같이 변경된 ASTM－C－169의 방법에 따라서 측정) 평균 ㎏/㎠

여기서 한가지 주의하여야 할 것은 위에서의 실시예 1－4까지는 알루민산 칼슘시멘트 혼합은 몰탈로 분류되는 것과 콘크리트 혼합사이의 경계지역에 위치하는 혼합이다.

여기서는 이러한 혼합은 몰탈 혼합으로 간주하여 몰탈 혼합에 적용되는 지정 시험방법을 적용한다. 그러나 압축강도 시험에 있어서는 이 특별한 혼합물에 대해 ASTM－C－109를 적용하고 응고시간 시험에는 ASTM－C－266을 사용한다.

위에서 지적했듯이, 이것은 주어진 예에서 포함된 알루민산 칼슘 시멘트 조성이나, 혼합에 대해 바라는 응고시간과 압축강도를 얻기 위해 사용되는 개미산 칼슘량을 결정하는데 가장 편리하고 바람직하다. 이는 순수시멘트, 몰탈, 콘크리트조성, 표준시멘트 몰탈혼합에 요구되는 혼합, 지정된 시멘트 혼합등 어느것도 마찬가지이다.

그러나 실시예 1－4는 요해지는 개미산 칼슘량은 실제 특별한 시멘트 조성을 기초로 결정되거나 표현되었음을 알 수 있다. 다른 말로 이것은 특별한 알루민산 칼슘시멘트 조성물에 포함되거나, 적어도 6－30% 범위내의 개미산 칼슘을 포함하는 조성물이다. 적당하기는 8－25%의 개미산 칼슘을 포함한 것이다.

응고를 위해 상기한 조성물에 물을 가할때 이 개미산 칼슘은 바라는 범위로 압축강도와 최초, 응고시간을 촉진시켜 준다.

[실시예 5]

두개의 콘크리이트를 약 섭씨 21.1도의 실온에서 비교한 것으로서 그 조성은 다음과 같다.

본 실시예에서는 개미산 칼슘을 건조한 분말상태로 해서 첨가하고 물을 가하여 혼합하게 한 후, 워카불콘시스텐시를 슬럼프값으로 측정하였다. 보통 혼합물의 슬럼프는 8.9센티미터의 높이였다. 이 측정은 ASTM－C－143－71에 의해서 행한 것이다.

또 경화율과 초기 압축강도의 치는 제4도와 제5도에서 표시한 바와 같다. 시험방법은 도면에서 예시한 바와 같은 ASTM방법에 따라서 행하게 한다. 이들 데이타들은 제로에서 3 1/2시간에서의 외부의 경화율과 제품속에 규정지워진 개미산 염의 콘크리트내의 함유량에 따르는 강도의 증강으로서 행해진 것이며, 여기서 얻어지는 것들의 치는 높은 초기 강도들의 치를 나타낸 것으로서 이들의 치는 보통의 시멘트 조성물에서는 도저히 볼 수가 없는 것이다. 몰탈에 사용되는 골재로서는 일반적으로 사용되는 것을 그대로 사용하는 것인데, 모래나 기타의 미세 골재를 ASTM 지지서 C 33에 따라 선택한다. 이 크기의 범위는 몰탈의 성질에 따라서 그 크기가 선택된다.

모든 골재의 일반적인 크기는 약 4멧쉬에서 100멧쉬의 넓은 범위의 것을 사용하며, 이는 ASTM－C－136－71에 따른다. 또 골재로서 사용하는 모래의 순도와 질은 일반적으로 ASTM－C－33의 규격에 맞춘다.

콘크리이트에서 골재의 신속한 응고를 위해서는 사용하는 골재를 ASTM－C－ 136－71에서와 같은 약 3인치 멧쉬에서 4멧쉬의 넓은 범위의 것을 사용하는데 1인치에서 4멧쉬로 되는 것이 잘 사용된다. 조대 골재로서는 일반적으로 광물질에 기인하는 자갈이나 분쇄 암석등이 사용되는데, 경우에 따라서는 철공석의 파편, 슬래그 또는 그 이외의 인조 골재등도 사용된다.

본 발명의 콘크리이트 조성물의 골재로서는 미세 및 조대 골재의 대단히 넓은 범위에서 이를 사용할 수가 있는 것이 특징이기도 하다.

건조된 몰탈 조성물속의 미세 골재로서는 일반적으로 조성물전체 속에 약 25%에서 약 75%의 무게비로 사용될 수가 있으며, 자연에서 산출되는 것이 주로 사용되나, 필요시에는 그 이외의 성질을 가진것들도 사용할 수 있는 것이다.

물을 가하기 이전에 콘크리이트 조성물속의 미세 또는 조대골재들은 조성물의 무게에 대해서 20%에서 80%의 넓은 범위에서 사용될 수 있는데, 조대 골재는 대체로 조성물속에 사용되는 용도에 따라서 5 내지 60%가 보통이다.

또 일반적으로 첨가하는 물은 시멘트의 혼합을 위한 응고의 수화 효과에 알맞게 가해짐이 보통인데, 이는 또한 시멘트 수화물의 사용성도 충분히 고려되어야 한다. 본 발명에서의 알미나 칼슘시멘트 조성물은 그라우트 조성물, 몰탈 조성물 또는 콘크리이트 조성물에 있어서 물의 첨가량을 0.6 이상이 되지 않게 하는 것이 좋은데 바람직하기는 희망하는 빠른 응고시간과 초기 압축강도의 특성을 살리기 위해서 대체로 0.5를 넘지 않는것이 좋다. 몰탈 조성물속의 물의 특성은 시멘트의 사용량에 대해 사용되는 골재의 양과 그 성질에 따라서 결정되는 것이 보통이다. 이와 같은 것은 사용하는 시멘트의 양에 대해 약 20%에서 60%의 넓은 범위로 사용될 수 있으나, 대체로 50%를 넘지 않는것이 좋고, 바람직하기는 30에서 45%의 범위가 자주 사용되는 것이다.

순수한 시멘트의 경우이나 또는 물의 적량을 가해서 콘크리이트로 할 시의 경우에서도 제품의 제조에 편리한 콘시스텐시에 대한 시멘트의 수화성 응고효과에 유의하여야 한다.

순수한 시멘트의 경우에는 물의 량은 입자크기와 조성에 따라 변하며, 일반적으로 시멘트의 무게에 대해서 약 25%에서 약 50%의 넒은 범위로 물을 사용할 수가 있다. 콘크리이트의 경우에는 이때 가해지는 물의 양은 시멘트의 조성물로서 가해지는 골재의 크기와 시멘트 조성에 따라서 결정된다.

일반적으로 콘크리이트 혼합물의 경우에 가해지는 물의양은 시멘트의 양에 대해서 약 15%에서 약 45%의 범위인데, 대체로 25에서 40%의 물이 시멘트의 무게에 대해서 가끔 사용되는 것이다.

수화성 시멘트의 혼합물은 통상 약 섭씨 10도에서 약 섭씨 20.6도의 온도의 상온에서 혼합하는 것이 보통인데, 경우에 따라서는 온도를 섭씨 20도 이하에서 섭씨 51.6도 이상에서 혼합할 경우도 있다.

이와같은 낮은 온도의 범위에서 혼합물로 하여서 할시에는 사용하는 물을 따뜻하게 하거나 또는 뜨겁게 하여서 사용하므로서 강도의 증가를 기할 수가 있는 것이며, 또한 가하는 물의 온도가 너무 높을시에는 가하는 물에 어름등을 넣어 냉각하여서 사용함이 좋다.

이와같은 물을 가해주는 조작은 숙련자에 의해서 개미산 칼슘을 함유하겠금 하는 것이 바람직하다. 개미산 칼슘은 숙련자가 또는 기타의 첨가물을 첨가할 때의 조작함으로서 혼합하게 하는데 이와같은 것들은 시멘트와 미세골재나 또는 조대 골재를 종래의 일반적인 방법에 의해서 사용할 때와 마찬가지로 여기에 다시 개미산칼슘이나 기타의 첨가물질을 물을 가하기전에 개미산칼슘과 함께 가하는 것이 좋다.

일반적으로 숙련자에 의한 레디 믹스 콘크리이트 제품에 포함시키는 시멘트에서는 골재와 첨가제 또는 시멘트와 첨가제등을 필요로하는 목적과 또 여기에 가하는 물에 따라 조정한다. 본 발명의 방법에서 일반적인 제품을 만들시에 기초가 되는 첨가물의 보기로서는 아래와 같은 것들이 있다.

여기서 선행 기술에서 사용되어 오던 리그닌 술폰산 칼슘등과 같은 기타의 첨가물은 이 실시예들에서도 그 적당량을 사용하고 있는 것이며, 다시 여기에 개미산 칼슘을 부가시키므로서 특별한 효과를 얻게하는 것이다.

a) 알루민산 칼슘 시멘트에 첨가제를 가함.

알루민산 칼슘 시멘트의 조성물로서 개미산 칼슘 무게를 6%로 부터 바람직하기는 8%이고, 시멘트 무게로는 94 또는 92%이다. 또는 30%에서, 바람직하기는 25%의 무게의 개미산 칼슘과 70 또는 75% 무게의 시멘트로 되는 것.

b) 알루민산 칼슘 시멘트에 첨가제 및 골재를 가한 것. (조대, 미세 또는 양쪽다)

본 실시예의 알루민산 칼슘 시멘트 조성물은 약 20 내지 30퍼어센트 무게의 시멘트와 1.2에서 9.0퍼어센트 무게, 바람직하기는 1.6에서 7.5퍼어센트 무게의 개미산 칼슘 및 이와같은 양의 미세 골재 물자 또한 다른 예로서는 20내지 30퍼어센트 무게의 시멘트와 1.5에서 13.5퍼어센트 무게의 개미산 칼슘, 바람직하기는 2.0에서 7.0퍼어센트 무게의 개미산 칼슘과 이와 같은 양의 미세입자에 0.5에서 1또는 2의 무게비로 되는 조대 골재를 혼합한다.

c) 시중에서 판매되고 있는 100퍼어센트의 순수한 개미산 칼슘.

이는 사용자 지시에 따라 시멘트의 조성물로서 가해진다. 사용자는 아래에서와 같은 수화성 시멘트의 혼합물을 만들 수가 있다.

(1) 6 또는 바람직하기는 8퍼어센트 무게의 개미산 칼슘과 94퍼어센트 무게의 시멘트를 되도록이면, 37.6퍼어센트 이하의 무게의 물로서 이를 일체로 혼합하여 제품으로 한다. 또 다른 예로서는 30퍼어센트, 되도록이면 25퍼어센트의 무게의 개미산 칼슘과 70퍼어센트, 되도록이면 75퍼어센트 무게의 시멘트를 28퍼어센트, 이하의 무게의 물과 혼합시켜서 제품으로 한다.

(2) 위의(b)의 건조 혼합물 100파트에 2에서 12부의 물을 혼합한다.

d) 시중에서 판매되고 있는 개미산 칼슘에 선행기술에서 사용되고 있는 첨가물들을 첨가하고 보통 사용되고 있는 목적으로 사용할시는 이와같은 첨가물은 본 발명에서의 목적을 위한 개미산 칼슘의 효과가 그대로 나타나지는 않는다. 이와같은 첨가제로서는 리그닌 술폰산 칼슘이라든가 또 물 분산제, 착색 물질이나, 실리카의 미세입자들이 여기에 속하는 것이다.

알루민산 칼슘 시멘트에 개미산 칼슘을 첨가하게 하므로서 몰탈이 1시간 후, 3시간 및 6시간 후이 압축강도라든가 초기 또는 최후의 응고시간이 놀라웁게 증가하는 것은 이를 표 3에서 표시하고 있다.

또한 이와 같은 표 3에서의 결과는 또한 포오트랜드 시멘트의 개미산 칼슘을 혼합하였을 시에도 이와같은 개미산 칼슘에 의한 몰탈의 초기 압축강도가 알미나화 칼슘의 시멘트에서와 유사하게 훌륭하게 나타나 있음을 또한 표시하고 있는 것이다. 본 발명에서의 개미산 칼슘의 사용량은 또한 포오트랜드 시멘트에서 그와 같은 사용범위가 그대로 적용되는 것이다.

알루민산 칼슘 시멘트에 개미산 칼슘을 혼합하여서 되는 조성물의 시험은 ASTM-C-109-73(이는 표준시멘트 몰탈 혼합법에 관한 것이다)에 의거하여 행해지며, 흐름율이나 압축강도는 ASTM- C- 109의 시험방법에 의해서 행해진다. 또한 응고시간의 개개의 측정은 몰탈의 견본들을 ASTM- C- 109의 시험방법에 의해서 행해지며, 순수한 죽의 견본은 몰탈 견본에 대체하여 시험하게 하는 ASTM- C- 266에 의해서 시험된다.

모든 시험은 그 시험온도를 섭씨 21.1도에서 행한다. 또 포오트란트 시멘트와 개미산 칼슘 및 알미나화 칼슘, 시멘트와 개미산 칼슘의 조성물에 대한 표 3의 조성물들은 다만 여기에 가해지는 물의 양을 제외하고는 다같은 방법으로서 시료가 만들어진 것이다.

[표 3]

* 응고시간은 C109몰탈로부터의 밧트를 만들어 실시.

** 몰탈의 보강신속도-흐름에 의해 시험불가.

*** 시멘트에 대한 물의 무게 비.

위에서 설명한 일반 시장에서 판매되고 있는 제품들인 골재나 또는 적당량의 첨가제를 사용하여 본 발명에서는 대단히 넓은 범위에 걸쳐서 제품에 요구되는 여러 가지의 성질을 부여시켜서 최종 제품을 만들수가 있는 것이다.

시멘트 ＂D＂를 제외한 표 3에서 보는 바와 같은 조성물로서 되는 몰탈을 만들기 위한 시멘트 ＂A＂＂B＂ 및 ＂C＂의 비교에서는 개미산 칼슘을 0%로 하였을시의 1시간 후, 3시간 후 및 6시간의 압축강도는 각각 0, 9.8 및 22.5㎏/㎠이며, 또한 최초 및 최종 셋팅시간은 48분과 1시간과 20분이었다.

또 개미산 칼슘을 8%로 하였을 시의 1시간 후 3시간 후, 및 6시간 후의 압축강도는 각각 4.6, 13.7 및 27.8㎏/㎠었으며, 또한 최초 및 최종 셋팅시간은 27분 및 37분이었다.

개미산 칼슘을 15% 가했을 시 1, 3 및 6시간 후의 압축강도는 각각 0.7, 21.8 및 56.2㎏/㎠이고, 초기 및 최종 응고시간은 45분, 1시간 및 18분이었다. 또 ASTM-C-109의 방법에 따르는 흐름의 퍼어센트는 0%, 8% 및 15%의 개미산 칼슘을 가했을 때 각각 100퍼어센트, 105퍼어센트, 및 114퍼어센트였다. 개미산 칼슘을 넣지 않는 견본에서는 시멘트의 무게에 대한 물의 비는 0.55이며, 다른 견본에서는 0.55이다.

여기서 주의할 것은 개미산 칼슘을 사용하는 시멘트에 있어서는 최초 및 최종의 셋팅시간은 단축되고, 또 초기 압축강도가 증가된다는 사실이다.

표 4에서는 본 발명의 개미산 칼슘을 가해서 얻어지는 효과를 순수한 시멘트에 개미산 칼슘을 가했을시와 또 시멘트 ＂A＂및 시멘트 ＂B＂에 각각 가했을 시(이는 위에서의 것임)에서 나타낸 것이다. 순수 시멘트 조성물은 길모어 침입도를 이용하는 ASTM-C-266의 방법에 따라서 응고시간을 측정한다.

압축강도 시험은 ASTM-C-109의 시험법에 따라서 행해지는데, 모래를 가하지 않는 것은 표준 시멘트에 개미산 칼슘을 가해진 것은 혼합 죽을 시험하기 위해 ASTM-C-305의 방법에 따라서 시험한다.

첨가하는 물의 시멘트에 대한 사용량의 비는 시험을 거쳐 죽 상태에서의 콘시스텐시 유도가 가장 좋은 상태의 것을 택한다. 응고시간의 측정하는 시험편은 압축강도의 시험을 하기 위해서 만들어진 새로 혼합한 죽 모양의 것과 같은 것을 사용한다.

[표 4]

* 시멘트 무게에 대한 물의 비.

위에서 보는 바와 같은 퍼어센트 율로서 알루민산 칼슘시멘트의 순 시멘트에 개미산 칼슘을 첨가시키므로서의 초기 압축강도의 증가와 초기 및 최종 응고시간의 감소는 이 표 4에서의 데이타에서 볼 수가 있다. 개미산 칼슘의 확실한 효과는 그 첨가범위가 6에서 약 30%이나, 바람직하기는 약 8에서 약 25퍼어센트의 범위이며, 이는 표 4에서 만들어진 도면 1-3의 유사한 그라프에서 볼 수가 있다.

이상에서 본 발명의 설명에서의 목적과 상세한 설명에서 기술한 것은 본 발명의 목적의 일부에 그치는 것으로서, 본 발명은 이 이외의 응용한 것도 여기에 속하는 것으로서 이해하여야 한다.

Claims (1)

1. 건조 시멘트와 골재를 합한 무게를 기초로 이의 0-약 85중량% 범위내에 해당하는 양의 알루민산 칼슘 시멘트와 골재로 구성되는 개선된 수화성 시멘트 조성물에 있어서 그 조성물이 개미산칼슘을 함유하고 있으며, 그 함유량은 적어도 시멘트의 수화 응고를 위해 물을 가한 후 최초의 6시간 이내에 형성되는 수화성 시멘트 제품의 압축강도의 증가를 얻을 수 있는 촉진 작용을 해주게 함으로서, 개미산 칼슘을 가해주지 않은 이와 유사한 조성물로부터 되는 수화성 제품보다 더 높은 압축강도율을 얻고, 또한 수화성 시멘트의 표준 시멘트의 몰탈 혼합시 몰탈을 지정된 시험 방법에 의해서 약 섭씨 21.1도에서 표준 시멘트 몰탈 혼합물에 물이 가해진 후의 최종 응고시간이 7-35분이 되도록 하는 양이며, 이때 사용하는 시멘트는 Al₂O₃와 TiO₂를 합친 무게가 70% 이하이고 여기에 가해지는 개미산 칼슘의 무게 비는 시멘트 무게의 약 6%에서 약30% 이내로 하여 이를 표준시멘트 몰탈 조성물로 하여 시멘트의 수화응고를 위해 물을 가하고 가하는 물의 양을 시멘트 무게의 약 60% 이하로 하는 것을 특징으로 하는 알루민산 칼슘시멘트 조성물.

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