KR820001120B1 - 그라우트용 시멘트 혼화재 - Google Patents

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내용 없음.

Description

그라우트용 시멘트 혼화재

본 발명은 그라우트(grout)용 시멘트 혼화재(混和材), 좀더 상세히 설명하면, 급경성(急硬性)과 전충성(塡充性)을 개선한 그라우트용 시멘트 혼화재에 관한 것이다.

본 발명의 시멘트 혼화재는, 예컨데, 아래와 같은 용도에 사용할 수 있다.

(1) 기계부분 : 기계설치용 대좌(機械設置用臺座).

(2) 토목부분 : 방수, 지반강화, 프리팩트주입, 콘크리이트 상호 궤도 부설.

(3) 건축부문 : 역타(逆打)그라우트 등의 이은 곳 및 이형판(異型版) 구조물의 보강.

종래, 3CaO. 3Al₂O₃, CaSO₄(이하 아우인이라 한다). 유리(遊離)석회(이하 F-CaO라 한다) 및 유리석고(이하 F-CaSO₄라 한다)로 이루어지는 칼슘설포 알루미네이트계 물질을 기본 성분으로 하고, 여기에 유기호제(有機糊劑), 발포제, 분산제 및 급결제(急結劑)를 섞어서 이루어지는 그라우트용 시멘트 혼화제는 이미 알려져 있다(일본국 특허공보, 소화 48년 특허출원공고 제9331호 참조). 이것을 사용한 그라우트재의 표준시방은 시멘트 모래 비가 1 : 1의 모르타르에 있어서 플로우값이 250mm로 되어 있고, 이것은 부착전단강도(付着剪斷强度)가 크고, 블리딩(bleeding)과 침하(沈下)를 방지하고, 더우기 건조 수축이 작기 때문에 교량등의 앵커볼트의 고정 또는 기계대좌의 설치 작업등에 사용되고 있다. 그러나 이 그라우트재는 수시간 정도의 단시간으로는 소요강도를 나타내지 못하므로 긴급 공사라는가, 수시간으로 기계등의 설치를 끝내고 가동시키지 않으면 안될 경우에는 사용할 수 없는 결점이 있었다. 또 물성상(物性上) 내구력 정도(精度)가 요구되는 대형 중기계 분야에 사용할 때에는 특히 초기강도, 저온강도, 전충성, 초기 온도 균열, 건조수축등의 개선이 필요하고, 전충성을 개선하기 위하여 플로우 값을 280mm 정도로 하면 블리딩이 발생하는 결점이 있었다.

본 발명자는 그러한 결점을 개선하기 위하여 여러가지로 연구한 결과, 본 발명에 도달한 것이다. 즉 본 발명은 다음의 (a), (b) 및 (c)로 이루어지는 그라우트용 시멘트 혼화재이다.

(a) 3CaO. 3Al₂O₃. CaSO₄, F-CaO 및 F-CaSO₄를 함유하고, 더우기 그 분말도는 6000cm²/g이상으로 또 1μ이하의 입자를 5중량%이상 포함하는 칼슘설포 알루미네이트계 물질 95-50중량%.

(b) 분말도 3000cm²/g 이상의 3CaO. 3Al₂O₃. CaF₂5-50중량%.

(c) (a)와 (b)의 합계중량을 기준으로 하여 시멘트 감수제(減水劑) 0.5-10중량%.

이하, 상세히 본 발명에 대하여 설명한다.

(a) 성분은 아우인(hanynite)을 5중량% 이상, 특히 10-30중량% 함유하고, 잔부가 주로 F-CaSO₄와 F-CaO로 이루어진 것이 바람직하고, 특히 F-CaSO₄는 F-CaO보다도 1.5-5중량배 더 많이 함유하고 있는 것이, 부착 전단강도의 증대, 침하, 블리딩 및 건조수축의 방지라도 점에서 바람직하지만, 그 분말도는 블렌(Blaine) 값으로 6000cm²/g 이상이고, 또 1μ이하의 입자를 5중량% 이상 바람직한 것은 10중량% 이상 함유할 필요가 있다.

그 이유는, 이 분말도 이외의 칼슘설포 알루미네이트계 물질을 사용하면, 건조 수축하거나 블리딩이 발생하여 내구성이 나쁘고, 나아가서는 전충성이 불량하기 때문이다. 요컨대, 상기와 같이 이런 종류의 시멘트계 그라우트의 표준 시방은, 시멘트 모래 비가 1 : 1의 모르타르에 있어서 플로우 값 250mm이지만, 이 경우, 응결지연제 등의 약제를 사용하지 않는 한, 혼련과 동시에 수화(水和)가 일어나서 시간 경과에 따라서 플루우 다운이 발생한다. 따라서, 플로우 값 250mm로 혼련하여 즉시 주입하면 전충률 95%(용적)정도까지는 확보할 수 있지만, 생 콘크리트 공장에서 운반하여 경우에는 대규모로 행하기 때문에 즉시 주입이 불가능하므로, 시간의 경과에 따라서 전충률이 저하한다. 이들의 해소법으로서는, 플로우 값을 증대시키면 되지만 이에 의한 최대의 결점은 블리딩이 발생하고, 기계적 강도나 전조 수축등의 내구성에 악영향을 주는 것이다. 이뿐만 아니라, 예컨대, 대형기계의 설치 경우와 같이 주입면적이 넓어서 복잡한 구조로 되어 있는 경우에는, 플로우 값만으로 전충성을 판단할 수 없다. 전충성의 측정의 가장 좋은 방법은 실물 모형에 의한 주입 테스트라든가, 실험적으로는 J 누두 또는 P 누두에 의한 플로우값과 이 누두에서 평판 위에 낙하한 그라우트의 확산에 의하여 판정하는 것이다.

본 발명에 사용된 입자크기 이외의 칼슘설포 알루미네이트계 조성물에서는, 특히 이 전충성과 건조 수축방지가 충분하지 않았으나 이것을 본 발명에 의하여 분말도 6000cm²/g이상, 그리고 1μ 이하의 입자를 5중량% 이상으로 함으로써 플로우값 280mm는 물론이고 300mm로 해도 블리딩을 발생하지 않는, 전충성과 건조 수축방지 효과가 높은 그라우트가 될 수 있다는 것을 알게 되었다.

이와 같은 칼슘설포알루미네이트계 물질을 제조하기 위해서는 예컨대, 생석회, 소석회 등의 석회질원료, 알루미나, 보오크 사이트, 다이아스포아 등의 알루미나질 원료 및 각종 석고류를, 목적으로 하는 칼슘설포 알루미네이트 조성이 되도록 대략 양론적(量論的)으로 혼합하고 이것을 1200-1500℃ 정도의 온도로 소성(燒成) 도는 용융 후, 냉각하고 분쇄하면 된다. 또 아우인과 F-CaO와 F-CaSO₄를 각기 제조하여 혼합해도 된다. 또 분쇄하는데는 공지의 방법이 사용되지만, 바람직한 것은 칼슘설포 알루미네이트계 물질의 클린커(clinker)를 1차분쇄기에 공급하여 블렌값 2,000-4,000cm²/g으로 하고, 이것을 2차 분쇄기에 공급함과 동시에 이 분쇄기에 이 분말 클린커 중량의 0.5-5중량%의 지방산 또는 지방산염 등의 분쇄 조제를 첨가하여 블렌값 4000cm²/g 이상으로 분쇄하고, 이것을 주속(周速)5-10m/sec의 1차 분리기 및 주속 10-20m/sec의 2차 분리기에 순차적으로 공급하여 분급(分級)하고, 분말도가 블렌값으로 6000-11000cm²/g의 것을 포집하는, 에어 스위프트 방식에 의하면 용이하게 행할 수가 있다.

또한 전충성을 높여서 블리딩 발생을 방지하기 위하여, 예컨대, 실리카플라워 (silia flower)나 화이트 카아본(white carbon)과 같은 입경 2-3μ정도 이하의 비정질(非晶質)을 포함하는 규산질 물질을 (a)와 (b)의 합계중량을 기준으로 하여 20중량%이하, 바람직한 것은 5-15중량% 배합하는 것이 바람직하다.

다음에 (b)성분에 대하여 설명한다.

(b)성분에 있어서, 블렌값 3000cm²/g 이상의 3CaO. 3Al₂O₃. CaF₂(이하 플루오로 아우인이라 한다)를 선택한 이유는 다음과 같다. 즉, 예컨대, CaO. Al₂O₃, 12CaO. 7Al₂O₃, 11CaO. 7Al₂O₃. CaF₂등의 칼슘 알루미네이트와 무기 황산염으로 이루어지는 공지의 시멘트 급경재(急硬材)는 우수한 급경성을 발현하는 것이지만, 핸들링타임 (handing time)을 충분히 가질 수 없기 때문에, 시멘트와 별도로 조정하여 두고 사용시에 혼합하는 이른바 1.5 쇼트 공법과 같은 특수공접을 사용해야 하며, 더우기 골재와의 부착성이 나쁘기 때문에 침하 및 블리딩 방지 및 부착전단 강도의 발현에 악영향을 주지만, 본 발명에 의한 분말도 3000cm²/g 이상의 플루오로아우인을 사용하면, 이와 같은 것은 해소될 수 있다. 바람직한 (b)성분은 비정질화(靑晶質化)한 플루오로 아우인이고 이것에 의해서 더욱 급경성이 높여진다.

플루오로 아우인을 제조하려면, 생석회, 소석회 등의 석회질 원료, 알루미나, 보오크사이트, 다이아스포아 등의 알루미나질 원료와, 형석, 불화칼슘 등의 불소질 원료를 대략 양론적으로 혼합하고 이것을 1200℃이상의 온도로 소성 또는 용융후 냉각하고, 밀(mill) 등의 상법으로 분쇄하면 좋다. 이 경우, 용융한 것을 압축가스로 불어날리든가 또는 수중투하 등 하여 급냉시키면 비정질화(靑晶質化)한 플루오로 아우인이 얻어진다.

본 발명은 이와 같은 (a) 및 (b)의 성분을, (a)성분 95-50중량에 대하여 (b)성분을 5-50중량%의 비율로 하고, 전체를 100%로 하는 것이며, 이와 같이 한정한 이유는 다음과 같다. (b)성분이 (a)성분에 대하여, 이 값보다도 소량으로는 단시간에 있어서의 강도발현이 작고, 또 이것보다도 다량으로 되어도 강도가 저하하기 때문이다.

(c)성분은, 이상 설명한 것과 같은 (a) 및 (b)의 초미 분말을 사용하여 인한 2차 응집을 풀고 단위 수량(水量)을 저감하기 위하여 필요한 성분으로 그 비율은 (a)와 (b)와 합계에 대하여 0.5-10중량%, 바람직한 것은 3-7중량%이다. 0.5중량% 보다도 소량으로는 이 효과는 적기 때문에 특히 블리딩 방지와 기계적 강도를 높일 수가 없고, 또 10중량% 보다도 다량으로 첨가하여도 그렇게 함으로써의 이점은 인정되지 않는다.

(c)성분의 종류로서는, 공지의 감수작용을 가진 모든 것을 사용할 수 있지만 예컨대, 가오섹겡(주) 제상품명(MIGHTY)와 같은 β-나프탈린 술폰산과 포르말린과의 축합물이나 쇼와덴꼬(주)제 상품명 MELMENT와 같은 멜라민 술폰산과 포르말린과의 축합물과 같이, 공기연행성(空氣蓮行性)이 적은 시멘트 감수제가 바람직하다.

이와 같은 (a), (b) 및 (c)로 이루어지는 본 발명의 그라우트용 시멘트 혼화제를 시멘트에 4-40중량% 바람직한 것은 10-20중량% 배합한 그라우트용 시멘트를 조합하여 둠으로써, 그라우트작업 현장에서 골재와 물의 적당량을 혼련만 하면 그라우팅 모르타르가 얻어지고, 또는 이 그라우트용 시멘트에 F.M.(Fineness Modulus) 2.0-3.0 정도의 모래를 0.5-5 중량 배량 배합하여 둠으로써, 혼련시간의 단축, 불균일 혼련 등에 의한 그라우트성상의 악화를 방지할 수 있다.

여기서 사용되는 시멘트의 종류로서는 보통, 조강(早强), 초조강(超早强) 및 중용열(中庸熱)의 포오틀란트 시멘트 및 실리카 분말, 플라이애쉬(fly ash) 등을 혼입한 혼합시멘트이다. 또 시멘트에 대한 배합량을 4-40중량%로 한 이유는, 이것보다 소량으로는, 효과 발현이 없고, 또 이것보다도 다량으로 되면 특히 강도가 저하함과 동시에 팽창 파괴될 염려가 있기 때문이다.

본 발명에 의하면, 블리딩율, 압축강도, 침하율 및 부착전단 강도등의 특성외에 건조수축 방지효과가 높아지고, 더우기 급경성을 부여하며, 또한 전충성을 높일 수 있기 때문에, 광범위의 그라우트 용도에 적용할 수 있는 효과가 있다.

또 본 발명의 그라우트용 시멘트 혼화재에, Al, Zn, CaSi 등의 알칼리와 반응하여 기포를 발생하는 금속분을 1중량% 이하로 배합해도 하둥 지장이 없다.

이하 실시예에 따라 본 발명을 설명하지만, 본 실시예에 기재된 % 및 부(部)는 어느 것이나 중량기준으로 표시하였다.

[실시예 1]

제1표의 화학조성을 가진 비정질화(靑晶質化)(X선 차아트에 의하여 확인)한 분말도 3500cm²/g의 플루오로 아우인과, 제2표의 조성을 가진 분말도 9000cm²/g(1μ이하의 입자 5% 함유)의 칼슘 설포 알루미네이트계 물질, 가오섹겡(주)제 상품명 「MIGHTY 100」및 실리카 플라워(평균입경 약 0.2μ)를 제3표에 나타내는 비율로, 여러가지로 배합하여 얻어진 그라우트용 시멘트 혼화재를 보통 포오틀란드 시멘트에 대하여 16% 배합하여 그라우트용 시멘트를 조정하였다.

이 시멘트 100부에 F.M. 2.5의 모래 200부 및 물 44부를 가하여 플로우값 280±5mm의 그라우팅 모르타르를 혼련하고, 그 물리시험을 행하였다. 그 결과를 제3표에 표시한다.

실험 No. 6, 7 및 9는 본 발명예이다. 또 실험번호 5와 혼화재는 칼슘설포 알루미네이트 94.6부, 폴리비닐 알코올 0.9부 알루미늄분말 0.009부리그닌술폰산 칼슘 3부, 염화칼슘 1.5부를 혼합하고, 이것을 포오틀란드 시멘트에 대하여, 11% 첨가한 것을 사용하였다.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

또, 양생은 실험 No. 1-7은 20℃, 상대습도 50%이고, 실험 No. 8-9는 5℃이다. 또, 전충율은 전충용적에 대한 전충된 모르타르의 비율이고, 블리딩율은 JIS 규격에 준하여 측정하고, 압축강도는 5ψ×10cm시료에 의한 재령(材令) 1일의 값이다.

[실시예 2]

실험 No. 7의 그라우트용 시멘트 혼화재에 있어서, 칼슘설포 알루미네이트계 물질의 분말도를 변경한 이외의 실시예 1과 마찬가지로 시험을 했다. 그 결과를 제4표에 표시한다.

실험 No. 10은 본 발명 예이다.

[표 4]

또 건조 수축량은 JIS 규격에 준하여 측정한 재령 3개월의 값이다

[실시예 3]

소기온도 균열을 저감시키기 위해서는 단위 시멘트 용량을 적게 하면 되지만, 이것에 의한 최대의 결점은 강도가 부족하거나, 블리딩이 발생하는 것이다. 그러나 본 발명의 그라우트용 시멘트 혼화제를 사용하면, 이와 같은 결점을 발생시키지 않고 단위 시멘트량을 적게 할 수 있으므로 초기온도 균열내력(耐力)을 향상시킬 수 있다. 더우기 건조 수축균열 내력 및 내충 격성을 향상시키려면 콘크리이트 배합으로 하는 것이 바람직하고 다음에 이들의 예를 표시한다.

실험 No. 7의 그라우트용 시멘트 혼화재를 사용하여 제5표에 표시하는 콘크리이트를 혼련하였다. 이 혼련된 성상 및 블리딩과 압축강도의 측정 결과를 제6표에 표시한다,

비교를 위하여 본 발명의 그라우트용 시멘트 혼화재를 배합하지 않고, 마찬가지로 측정한 결과를 실험 No.14로 표시한다.

[표 5]

[표 6]

Claims (1)

1. 분말도가 6000cm²/g 이상이고, 1μ이하의 입자를 5중량% 이상 포함하며, 3CaO. 3A₂O₃. CaSO₄유리석회 및 유리 석고를 함유하는 칼슘 설포 알루미네이트계 물질 95-50중량%와 분말도 3000cm²/g 이상의 3CaO. 3A₂O₃. CaF₂5-50중량%와, 상기 칼슘설포 알루미네이트계 물질과 상기 3CaO. 3A₂O₃. CaF₄와의 합계 중량을 기준으로하여 시멘트 감수계 0.5-10중량%와로 이루어지는 그라우트용 시멘트 혼화재.