KR860001644B1

KR860001644B1 - 시멘트 팽창재

Info

Publication number: KR860001644B1
Application number: KR1019830000165A
Authority: KR
Inventors: 유이찌 스스가와; 가즈이찌 고바야시; 시게오 오까바야시; 히데부미 이지노세
Original assignee: 우베 고상 가부시끼 가이샤; 미즈노 가즈오
Priority date: 1982-01-18
Filing date: 1983-01-18
Publication date: 1986-10-15
Also published as: KR840003225A; JPS6247831B2; JPS58125647A; US4452637A

Abstract

내용 없음.

Description

시멘트 팽창재

본 발명은 시멘트 팽창재에 관한 것이다.

시멘트 팽창제는 미경화 시멘트 조성물에 첨가되고 자기의 수화 팽창에 의해 시멘트 조성물의 경화 건조시에 발생하는 수축을 보충하고 몰탈 제품 및 콘크리트 제품 등의 시멘트 경화체의 균열을 방지하는 역활을 이룩하는 재료인 것이다.

따라서, 시멘트 팽창재는 수화 팽창의 정도 및 발견시기가 적정해야 할 것이 필요하다. 만약 미경화 시멘트 조성물에 첨가된 시멘트 팽창재의 팽창이 과도한 경우에는 시멘트 조성물의 경화 건조시에 균열이 발생하기 때문에 시멘트 경화체의 강도는 현저하게 저하한다. 한편, 그 팽창이 부족한 경우에는 시멘트 조성물의 경화 건조시에 통상 발생하는 수축의 보충이 충분하게 행하여지지 않고 시멘트 팽창재 첨가의 목적을 달성할 수가 없다. 또한 그 외에도 시멘트 팽창재의 적정 첨가량의 범위가 넓은 것, 그리고 시멘트 조성물의 수축을 보충하는 효과가 양생온도 및 시멘트의 종류 등에 의해 영향을 받기 어려운 것 등이 실제 사용하는 데 있어서 유용한 시멘트 팽창재로서 필요한 조건이 된다.

종래, 시멘트 팽창재로서는 석회·석고계 및 칼슘 설파 알미네이트·석회·석고계 등이 알려지고 있다. 전자의 석회·석고계 시멘트 팽창재는 CaO의 수화에 의해 생긴 Ca(OH)₂의 결정 성장에 의한 팽창 작용을 이용하는 것이다. 또한 후자 칼슘 설파 알미네이트·석회·석교계 시멘트 팽창재는 3CaO·3Al₂O₃·CaSO₄, CaSO₄및 CaO의 수화 반응에 의해 에트링가이드 3CaO·3AlO₃·CaSO₄·31 내지 32H₂O을 생성할 때의 용적 팽창을 이용하는 것이다.

상기 종래의 시멘트 팽창재중 석회·석고계 시멘트 팽창재는 일반적으로 수화팽창이 급속하게 나타나는 경향이 있기 때문에 CaO 결정을 3CaO, SiO₂결정중에 내포시키는 방법, CaO 결정을 칼슘 설파 알미네이트 또는 석고 등으로 피복하는 방법, CaO의 수화를 지연시키는 물질(예를들면 유산염 등)을 첨가하는 방법, 또는 고온 소성등을 이용하여 CaO 결정의 조대화(粗大化)를 도모하는 방법에 의해 수화팽창의 지연시킨다는 대책도 고려되고 있다. 그러나 그 효과는 반드시 만족될 만한 것이라고 할 수 없고 또한 상기의 여러 종류의 특별한 특성에 대해서도 충분한 정도로는 되기 힘들다. 한편, 칼슘 설파 알미네이트·석회·석고계 시멘트 팽창재에 있어서도 그의 특성은 충분한 정도로는 만족될 수는 없다.

본 발명은 적합한 팽창성능, 즉, 적정한 팽창율과 팽창의 발현 속도를 나타내고 또한 그의 팽창성능이 시멘트 팽창재의 첨가량, 첨가대상의 시멘트 종류 및 양생온도 등의 영향을 별로 받는 일이 없는 시멘트 팽창재를 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.

상기의 목적은 본 발명의 유리 CaO 15 내지 60중량%, 유리 CaF₂5 내지 30중량%, 11CaO·7Al₂O₃·CaF₂30 내지 80중량% 및 다른 성분 10중량% 이하를 함유하는 크링카 분쇄물로 부터 되는 것을 특징으로 하는 시멘트 팽창재에 의해 또한 상기의 크링카 분쇄물과 같은 조성을 갖는 크링카와 석고와의 혼합분쇄물로서 되며 또한 이 혼합 분쇄물에 함유되는 CaSO₄/AI₂O₃의 중량비가 1.0 내지 3.5의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 시멘트 팽창재에 의해 달성할 수가 있다.

다음에 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 시멘트 팽창재는 특정의 조성을 갖는 크링카의 분쇄물, 또는 그의 측정의 조성을 갖는 크링카와 석고와의 특정비율의 혼합분쇄물이다.

상기 크링카는 예를들면 석회석 등의 석회질 원료, 공업용 알루미나, 보크사이트 등의 알루미나 질 원료, 및 형석 등의 불화물 원료의 분말을 소정량 배합하고 필요에 따라 습식 또는 건식으로 입자를 만든 후 이들의 배합원료를 로타리 키룬 등의 적정한 소성로로 소성하는 방법 등에 의해 제조할 수가 있다. 이 경우 소성 온도는 통상 약 1000 내지 1400℃의 범위에서 선택되나 특히 양호한 소결품을 얻기 위해서는 소성온도를 약 110 내지 1200℃에서 선택하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 크링커는 유리 CaO 유리 CaF₂및 11CaO, 7Al₂O₃·CaF₂을 주성분으로 하는 크링커이며, 이 크링커 중에는 유리 CaO는 분산상태로 존재하며 이의 CaO 입자는 부분적으로 용융된 유리 CaF₂로 피복되여 있다. 본 발명의 시멘트 팽창재를 얻기 위해서는 이들의 각 주성분은 크링커 중에 특정의 비율로 존재하고 있지 않으면 안된다.

즉, 유리 CaO는 크링커 중에 15 내지 60중량%의 범위 내의 양으로 존재하고 있지 않으면 안된다. 유리 CaO의 양이 15중량%보다 적은 경우에는 이의 크링커의 팽창량이 부족하기 때문에 시멘트 조성물에 첨가하여 소정의 수축 저감효과를 얻을려는 경우에는 크링커의 첨가량을 증가시키지 않으면 안된다. 그러나 크링커의 첨가량을 증가시키면 시멘트 경화체의 강도는 필연적으로 저하하는 결과가 되고 실용상 커다란 문제가 되여 바람직하지 않다. 또한 유리 CaO의 양이 60중량%을 초과하면 유리 CaF₂, 또는 11CaO·7Al₂O₃·CaF₂의 함유량을 변동시켜도 이의 수화 속도를 적정한 범위내로 제어하는 것이 곤난해지므로 바람직하지 않다.

유리 CaF₂는 크링커 중에 5 내지 30중량%의 범위내의 양으로 존재하고 있지않으면 안된다. 유리 CaF₂의 양이 5중량% 보다 적은 경우 CaO의 수화속도를 적정한 범위내로 제어하는 것이 곤난해지므로 바람직하지 않다. 또한 유리 CaF₂의 양이 30중량%을 초과하는 크링커를 얻기 위해서는 불화물 원료를 많이 사용하지 않으면 안되고 그와 같은 다량의 불화를 원료를 포함하는 배합원료를 키룬 등으로 소성했을 경우에는 소성 공정에 있어서 코오팅 등의 현상이 발생하기 쉬우며 따라서 키룬의 안정운전이 곤난하게 된다.

11CaO·7Al₂O₃·CaF₂의 함유량은 30 내지 80중량%의 범위내에 있지 않으면 안되고 그의 함유량이 상기의 범위로부터 이탈하는 경우에는 그의 시멘트 팽창재의 적정 첨가량의 범위가 좁아지기 때문에 실용상에 있어서 매우 불리하게 되며 바람직하지 않다.

그리고, 본 발명에서 사용하는 크링커에는, 그 전체량의 10중량% 인한 보통의 시멘트 크링커 화합물(예를들면, 3CaO·SiO_2,4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃등) 또는 그 외의불순물 등이 함유되어 있어도 된다.

본 발명의 시멘트 팽창재는, 상기의 조성을 가지는 크링커를 분쇄해서 이루어지는 것이지만 그 분쇄물의 플렌 비표면적은 약 1500 내지 4000㎠/g의 범위에 있는 것이 바람직하다. 그리고 특히 바람직한 분쇄물의 플렌 비표면적의 범위는 약 2000 내지 3000㎠/g이다.

상기의 조성을 가지는 크링커는 상기와 같이 그 단독의 분쇄물로서도 시멘트 팽창재로서 사용할 수 있지만 이 크링커를 석고와의 혼합분쇄물로서 시멘트 팽창재에 사용할 수도 있다. 여기서, 혼합분쇄물이란 크링커와 석고를 혼합한 후 분쇄해서 얻은 분쇄물의 양쪽을 함유하는 것이다. 단 이 크링커와 석고와의 혼합분쇄물 중의 CaSO₄/Al₂O₃의 중량비가 1.0내지 3.5의 범위에 있는 것이 효과적인 시멘트 팽창재를 얻기 위해서는 바람직하다.

CaSO₄/Al₂O₃의 중량비가, 상기의 범위내에 있는 시멘트 팽창재는 안정된 시멘트 수축저감효과를 나타내는 외에 적정첨가량의 범위가 더욱 확대하므로 실용상 대단히 유리하게 된다. 상기의 목적으로 사용하는 석고로서는 특히 제한은 없고, 여러가지의 형태의 것을 사용할 수 있지만 특히 Ⅱ 형 무수석고를 사용하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 구성으로서 되는 본 발명의 시멘트 팽창재는, 종래 사용되고 있는 시멘트 팽창재 또는 각종의 문헌에 있어서 제안되고 있는 시멘트 팽창재와 비교해서 우수한 수축저감효과를 시멘트의 종류, 또는 양생온도 등의 시멘트 경화 건조조건이 별로 영향을 받지 않으므로, 여러가지의 시멘트 조성물에 부여할 수가 있다. 또 본 발명의 시멘트 팽창재는 시멘트 조성물에 대한 적정첨가량의 범위가 넓기 때문에, 작업성의 면에서 대단히 유리하며 더우기 첨가대상의 시멘트 시공 조건하에 있어서도 그 첨가량에 대한 배려를 가할 필요가 거의 없으며, 실용상 특히 유리하다. 그리고, 본 발명의 시멘트 팽창제는 상술한 바와같이, 약 1100내지 1200℃라고 하는 저온의 소성에 의해 제조할 수 있는 것으로서, 그 제조에 있어서도 유리하다고 할 수 있다.

다음으로 본 발명의 실시예, 및 비교예를 나타낸다.

[실시예 1 내지 2, 비교예 1 내지 2]

각종의 시멘트 팽창재를 보통 시멘트에 10중량% 첨가하여 몰탈에 있어서의 건조수축 시험을 했다. 시험 방법은 시멘트 협회 표준 시험 방법 CAJS H-11-1975「몰탈의 경화 건조에 의한 길이 변화 측정시험 방법」에 준거했다. 단, 탈형은 습공양생 24시간 후에 행하며, 즉시 각선하고, 이것을 기장(基長)으로 했다. 또 그후의 양생에 대해서는 수중(20℃)에서 6일간 양생한 후, 보통의 경우 20℃, RH 50%의 항온, 항습실에서 양생을 행하고, 소정재령 경과후의 공시체에 대해 길이를 측정하는 방법에 의했다. 또한, 이하의 기재에 있어서 「%」는, 특히 명기하지 않는 한 「중량%」를 나타내고, 또 시멘트 팽창재의 첨가량은 내부 비율 중량 기준이다.

(1) 시멘트 팽창제 A-실시예 1 하기의 조성을 가지는 크링커를 사용. 유리 CaO : 43%, 유리 CaF₂: 13%, 11CaO 7Al₂O₃·CaF₂: 40%, 분말도 : 2500㎠/g(상기의 크링커의 화학조성 : 연소손실 0.2%, 불용분 0.1%, SiO₂1.3%, Al₂O₃20.5%, Fe₂O₃0.2%, CaO 70.7%, MgO 0.3%, SO₃0.0%, F 7.6%)

(2) 시멘트 팽창재 B-실시예 2 실시예 1 에서 사용한 크링커에 하기의 조성을 가지는 석고(Ⅱ 형 무수석고)를, 얻어진 혼합물 중의 CaSO₄/Al₂O₃중량비가 3.0이 되도록 혼합하여 시멘트 팽창재 B (분말도 : 2500㎠/g)을 조정했다.

석고의 화학조성 : 연소손실 0.1%, 불용운+SiO₂0.1%, Al₂O₃+Fe₂O₃0.3%, CaO 41.0%, MgO 0.3%, SO₃56.0%.

(3) 시멘트 팽창재(가)-비교예 1 시판의 칼슘 설파 알미네이트, 석회 석고계 시멘트 팽창재를 사용했다.

(4) 시멘트 팽창재(나)-비교예 2 시판의 석회. 석고계 시멘트 팽창재를 사용했다.

출소가 다른 15종의 보통 시멘트에 대해 상기의 시멘트 패창재를 사용해서 행한 건축수축 시험의 결과를 제 1 표에 나타냈다.

[제 1 표]

[실시예 3 내지 4, 비교예 3 내지 4]

실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2에서 사용한 시멘트 팽창재 A 내지 B 및 (가) 내지 (나)에 대해 양생온도를 바꾸어 건조수축시험을 했다. 양생온도는 5℃, 20℃ 및 30℃의 3단계로 했다. 그리고, 시멘트 팽창재의 첨가량, 건조수축 시험의 방법 등은 모두 실시예 1과 같은 것이다.

건조수축 시험의 결과를 제 2 표에 나타냈다.

[제 2 표]

[실시예 5 내지 7, 비교예 5 내지 9]

시판의 보통 시멘트 일종, 및 성분 조성의 다른 크링커(분말도는 어느 것이라도 2500㎠/g)으로서 되며 시멘트 팽창제를 사용한 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 건조수축 시험을 행했다. 사용한 시멘트 팽창재의 성분조성을 제 3 표에 나타냈다. 또 비교하기 위해 시멘트 팽창제 무첨가의 예에 대해서도, 같은 시험을 행했다. 얻어진 결과를 제 4 표에 나타냈다.

[제 3 표]

[제 4 표]

[실시예 8 내지 11]

시판의 보통 시멘트 일종, 및 분말도의 다른 크링커로서되는, 시멘트 팽창재를 사용해서, 실시예 1과 같이하여, 건조수축시험을 행했다. 사용한 시멘트 팽창재는 실시예 6의 시멘트 팽창재 D와 동일하게 분말도를 변경한 것이다. 사용한 시멘트 팽창재의 플렌 비표면적은 다음과 같다.

수득된 결과를 제 5 표에 나타냈다.

[제 5 표]

주) 실시예 9는, 상기의 실시예 6과 동일.

[실시예 12 내지 15, 참고예, 비교예 10 내지 12]

시멘트 팽창재의 적정 첨가량의 범위를 조사하기 위해 크링커 만으로 된 시멘트 팽창재(실시에 6의 시멘트 팽창재 D를 사용-실시예 12, 13, 참고 예), 및 크링커와 석고와의 혼합물로서 되는 시멘트 팽창재 (실시예 6의 시멘트 팽창재 D와 실시예 2를 사용한 석고와의 혼합물 : 혼합물중의 CaSO₄/Al₂O₃중량비는 3.18-실시예 14 내지 16)에 대해 시판의 보통 시멘트 (1종)에의 첨가량을 바꾸어 실시예 1과 동일한 건조 수축 시험을 행했다. 또 비교하기 위해 비교예 6에서 사용한 크링커 만으로 되는 시멘트 팽창재에 대해, 상기의 보통 시멘트에의 첨가량을 바구어 실시예 1과 같은 건축수축시험을 행했다.

(비교예 10 내지 12).

얻어진 결과를 제 6 표에 나타냈다.

[제 6 표]

주) 상기 표에 있어서, 첨가량은 시멘트 팽창재의 첨가량을 의미한다. 또 * 표는 참고예이다. 그리고, 실시예 13 및 비교예 11은 제각기 상기의 실시예 6 및 비교예 6과 동일하다.

[실시예 17 내지 18, 비교예 13 내지 15]

크링커와 석고의 혼합물로서는 되는 시멘트 팽창재(실시예 6의 시멘트 팽창재 D와 실시예 2에서 사용한 석고와의 혼합물)로 혼합물중의 CaSO₄/Al₂O₃중량비를 바꾼 혼합물을 조제하고, 이것을 시판의 보통 시멘트에 15% 첨가하여 실시예 1과 같은 건조수축시험을 행했다.

얻어진 결과를 제 7 표에 나타냈다.

[제 7 표]

주) 중량비는 시멘트 팽창 재중의 CaSO₄/Al₂O₃의 중량비를 의미한다.

Claims

유리 CaO 15 내지 60중량%, 유리 CaF₂5 내지 30중량%, 11CaO, 7Al₂O₃·CaF₂30 내지 80중량% 및 다른 성분 10중량% 이하를 함유하는 크링커 분쇄물로서 구성되는 것을 특징으로 하는 시멘트 팽창재.
유리 CaO 15 내지 60중량%, 유리 CaF₂5 내지 30중량%, 11CaO·7Al₂O₃·CaF₂30 내지 80중량% 및 다른 성분 10중량% 이하를 함유하는 크링커와 석고와의 혼합 분쇄물로서 구성되며, 그의 혼합 분쇄물에 함유되는 CaSO₄/Al₂O₃의 중량비가 1.0 내지 3.5의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 시멘트 팽창재.