KR940011451B1 - Process for the preparation of heat cement - Google Patents

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Abstract

The high strength, ultra low exothermic cement compsn. is produced by (a) adding 6-15 wt.pts. of an anhydrous gypsum, 2-5 wt.pts. of an anhydrous sodium sulphate and 200-300 wt.pts. of a blast furnace slag to 100 wt.pts. of a clinker for a portland cement to make a base cement of 3000-4000 cm2/g powder degree, and (b) adding 10-30 wt.pts. of a paper ash powder of 8000-12000 cm2/g powder degree to 100 wt.pts. of the base cement, and then mixing them. The paper ash powder is composed of 25-60 wt.% SiO2, 35-70 wt.% Al2O3 infinitesimal Fe2O3, CaO, MgO, Na2O and K2O.

Description

고강도 초저발열 시멘트의 조성물Composition of high strength ultra low heat cement

최근 콘크리트 구조물의 규모가 대형화되면서 댐(Dam) 이외의 크고 긴 교량의 콘크리트 상판, 교각 등의 하부 구조물, 고층건물의 기초, 원자력 발전소 그리고 항만 구조물공사 등에서 매스콘크리트(Mass concrete)를 시공하는 경우가 증가하고 있다.Recently, as the size of concrete structures has increased, there have been cases where mass concrete has been constructed in concrete structures of large and long bridges other than dams, substructures such as bridges, foundations of high-rise buildings, nuclear power plants, and port structures. It is increasing.

이런 구조물의 공사에는 많은 양의 시멘트가 타설되기 때문에 시멘트가 물과 반응하는 과정에서 발생되는 수화열(Heat of hydration)도 크게 증가한다. 매스 콘크리트에서 발생되는 수화열은 콘크리트 구조물의 내부와 외부간에 일반적으로 약 50℃ 이상의 온도차이를 나타나게 되며, 이러한 온도차이에 의하여 구조물의 내부와 외부간의 온도 응력차가 생겨 균열발생의 위험이 다르게 된다.Since the construction of such structures involves a large amount of cement, the heat of hydration generated during the reaction of the cement with water is greatly increased. The heat of hydration generated in the mass concrete generally shows a temperature difference of about 50 ° C. or more between the inside and the outside of the concrete structure, and the temperature risk difference between the inside and the outside of the structure causes the risk of cracking.

따라서 이러한 균열 발생을 방지하기 위해 시공 측면에서는 사용 원료를 미리 물이나 액체 질소로 냉각하거나 매스 콘크리트 속에 수냉 파이프를 묻어서 시멘트의 수화열을 절감시키는 등의 방법을 사용하고 있으며, 사용 시멘트 측면에서는 가급적 수화열이 낮은 저발열성 시멘트, 즉 클링커 광물중 3CaO Al2O3(C3A)의 함량이 적은 중용열 시멘트나 고로슬래그 및 플라이애쉬 등을 첨가한 혼합 시멘트를 사용하고 있다. 그러나 이런 종류의 시멘트로서는 수화열을 낮추는데 한계가 있으며 또한 수화열이 낮아지는 것에 비례하여 초기강도 발현율이 저조하므로 오히려 초기 재령에서의 온도 균열 발생 위험이 더 클수도 있다는 문제점이 존재한다.Therefore, in order to prevent the occurrence of cracks, the construction side uses a method such as cooling the raw material with water or liquid nitrogen in advance, or by embedding a water-cooled pipe in the mass concrete to reduce the heat of hydration of the cement. Low calorific cement, that is, medium-heat cement with low content of 3CaO Al 2 O 3 (C 3 A) in clinker mineral, mixed cement with blast furnace slag and fly ash. However, this type of cement has a limitation in lowering the heat of hydration, and there is a problem that the risk of temperature cracking at an early age may be greater because the initial strength expression rate is lowered in proportion to the lowering of the heat of hydration.

따라서 이러한 저발열성 시멘트에 비해 수화열은 더욱 낮으며 강도 발현도 양호한 새로운 시멘트 개발이 필요하게 되었다. 지금까지 알려진 저발열 시멘트의 제조방법으로는 크게 시멘트 자체의 입도를 조절하는 방법, 클링커 생성광물 종류 및 함량을 달리하는 방법과 혼합물 첨가에 의한 방법으로 크게 대별할 수 있다.Therefore, it is necessary to develop a new cement having lower heat of hydration and good strength than the low heat generating cement. Known methods for producing low calorific cement can be roughly divided into a method of controlling the particle size of the cement itself, a method of varying the type and content of clinker-generated minerals and a method by adding a mixture.

첫째, 시멘트 자체의 입도를 조절하는 방법으로는 일본특허공개 평(平)1-28254가 있는데, 이 방법은 시멘트 입도 분포에서 미세부분 즉 1∼15마이크로메타 이하의 입자를 제거하는 방법이다.First, there is a method of controlling the particle size of the cement itself is Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 1-28254, this method is to remove the fine portion, that is, particles of 1 to 15 micrometers or less in the cement particle size distribution.

이 방법으로 제조된 시멘트는 입자크기가 크기 때문에 물과 반응하는 비표면적이 감소하여 수화반응이 지연되며 이에 따라 수화열도 감소하게 된다. 그러나 이러한 시멘트를 제조하기 위해서는 미분말의 분리방법이 별도로 강구되어야 하는데, 대량 제조시 공정 측면에서 미분말의 분리방법이 현실적으로 불가능하며 또한 품질측면에서도 수화반응이 지연됨에 따른 초기강도 발현율 저하등과 같은 문제점이 존재한다.Cement produced by this method has a large particle size, so that the specific surface area reacting with water is reduced, thereby delaying the hydration reaction and thus reducing the heat of hydration. However, in order to manufacture such cement, a separation method of fine powder must be taken separately, and in the process of mass production, the separation method of fine powder is practically impossible, and in terms of quality, problems such as a decrease in initial strength expression rate due to delayed hydration reaction are also not possible. exist.

둘째, 클링커 생성광물 종류 및 함량을 달리하는 방법으로는 일본특허공개 평2-302347 및 평2-12026이 있다. 전자는 슬래그를 시멘트 제조용 원료에 혼합한 후 1100°∼1200℃에서 소성하여 2CaO.SiO2(C2S), 11 CaO.7Al2O3. CaF2(C11A7CaF2) 및 CaF(PO4)3광물을 주체로 한 시멘트이고, 후자는 C2S가 48∼70%, C3A가 4% 미만인 저온소성 생성형 광물을 주체로 한 클링커에 고로슬래그나 석회석을 혼합하여 분말도 3000∼5000㎠/g이 되도록 한 시멘트 제조방법이다.Secondly, Japanese Patent Application Laid-open Nos. Hei 2-302347 and Hei 2-12026 are used to vary the type and content of clinker-generated minerals. The former is mixed with the slag to the raw material for cement production, and then calcined at 1100 ° to 1200 ° C to produce 2CaO.SiO 2 (C 2 S), 11 CaO.7Al 2 O 3 . It is a cement mainly composed of CaF 2 (C 11 A 7 CaF 2 ) and CaF (PO 4 ) 3 minerals. The latter is a low-temperature calcined mineral having 48 to 70% of C 2 S and less than 4% of C 3 A. It is a cement production method in which blast furnace slag or limestone is mixed with a clinker, so that the powder is 3000 to 5000 cm 2 / g.

그러나 이들 특허공개사상의 기본이 되는 C2S 광물은 고온 안정형 화합물이므로 실제 현장킬론에서 C2S 주체 클링커를 제조하기가 어렵다는 것은 시멘트 기술자들은 대부분 인정하고 있으며, 또한 품질측면에서도 초기강도 발현율이 낮다는 문제점이 있다.However, most of the cement engineers recognize that C 2 S minerals, which are the basis of these patents, are difficult to manufacture C 2 S principal clinkers in the actual site-klon, and the initial strength expression rate is low in terms of quality. Has a problem.

셋째, 혼합물 첨가에 의한 방법으로는 포틀랜드 시멘트(대부분의 경우가 중용열 시멘트 또는 조강형 시멘트)에 고로슬래그와 플라이애쉬를 다량 첨가한 혼합 시멘트를 기본 사상으로 하여, 여기에 소량의 석회석 분말 및 석고를 첨가한 일본특허공개 소(昭)61-97154가 있으며, 또한 석고와 슬래그의 중량비를 0.04∼0.15로 조절하고 분말도(Blaine specific surface area) 5500∼7500㎠/g으로 초미립화시킨 것에 분말도 3500∼4500㎠/g인 조강 시멘트를 15∼35% 중량비로 첨가한 일본특허공개 소55-162457이 있다.Third, the method of adding a mixture is based on a mixed cement in which a large amount of blast furnace slag and fly ash is added to Portland cement (usually heavy heat cement or crude cement), and a small amount of limestone powder and gypsum are added thereto. Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-97154 is added, and the fineness is controlled by adjusting the weight ratio of gypsum and slag to 0.04 to 0.15 and ultra-particulating to Blaine specific surface area of 5500 to 7500 cm2 / g. There is Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-162457 to which a crude steel cement of ˜4500 cm 2 / g is added at a weight ratio of 15 to 35%.

그러나 이와같이 고로슬래그와 플라이애쉬를 다량으로 첨가하면 수화열이 낮아지기는 하지만 다른 여러가지 문제점들이 존재한다. 즉 고로슬래그의 경우는 잠재 수경성을 높히기 위해서 통상적으로 분밀도를 4000㎠/g 이상으로 높게하여 첨가하므로 건조수축이 증대하며 슬래그의 잠재 수경성(水硬性)은 온도 의존성이 크게 되는 경우가 많아 콘크리트의 단열온도 상승이 상대적으로 높아지는 경우가 많다고 알려져 있다.However, when blast furnace slag and fly ash are added in a large amount, the heat of hydration is lowered, but there are various other problems. That is, in case of blast furnace slag, in order to increase the potential hydraulic properties, it is usually added with a high density of 4000 cm2 / g or more, so that the drying shrinkage increases, and the potential hydraulic properties of the slag often have a large temperature dependence. It is known that the rise of adiabatic temperature is relatively high.

플라이애쉬의 다량 사용시에는 장기강도 발현성이 나쁘며, 플라이애쉬에 함유된 미연탄소 함유분의 일부가 콘크리트 특성을 개선하기 위하여 첨가된 혼화제, 예를들면 공기연행제를 흡착하므로써 혼화제 고유의 기능을 상실케 하는 문제점 등이 있다.Long-term strength expression is poor when using a large amount of fly ash, and some of the unburned carbon content in the fly ash loses its unique function by adsorbing the admixture added to improve the concrete properties, for example, the air entrainer. There is a problem.

또한 여기에 사용되는 중용열 시멘트나 조강 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트와는 다른 조성의 원료 조합을 하여 제조하여야 하기 때문에 소량 생산시 시멘트 제조원가가 높다는 단점등이 있다.In addition, the medium heat cement or crude steel cement used here usually has a disadvantage in that the production cost of the cement is high when producing a small amount of raw materials because the combination of raw materials having a different composition from the portland cement.

이를 구체적으로 설명하면 통상 초저발열 시멘트는 중용열 시멘트에 슬래그, 플라이애쉬등을 시멘트 100중량부에 200중량부 이상 단순 혼합하여 사용되고 있으며, 이 경우 일반적으로 28일 수화열이 60cal/g 이하로 낮게 나타나지만 강도발현이 늦고, 절대 강도도 낮아 고강도가 요구되는 구조물 부위에는 적용이 곤란하다는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하기 위해 슬래그의 분말도를 고미분말화(6000∼8000㎠/g)하여 사용하지만 실제 제조공정에서 고미분말로 분쇄하기가 곤란하고 생산되더라도 가격이 높아 경제성이 떨어진다.Specifically, the ultra low heat cement is generally used by mixing 200 parts by weight or more of slag, fly ash, etc. with 100 parts by weight of medium heat cement. In this case, the heat of hydration for 28 days is generally lower than 60 cal / g. It has a disadvantage that it is difficult to apply to the site of the structure that requires high strength, low strength, low absolute strength. In order to solve these disadvantages, the fineness of the slag is used as a fine powder (6000 to 8000 cm 2 / g), but it is difficult to grind into a fine powder in the actual manufacturing process, and even if it is produced, the price is high and economical is low.

본 발명은 종래의 기술에서 나타난 단점들을 해결하기 위하여, 보통 포틀랜드 시멘트 제조용 클링커(이하 "클링커"라 칭함)에 무수석고(CaSO4), 무수망초(Na2SO4) 및 고로슬래그를 첨가하여 분쇄한 후, 여기에 제지공업에서 폐기물로 산출되는 규산 알루미나질의 제지회분을 적절히 혼합하여서 만든 고강도형 초저발열(高强度型超低發熱) 시멘트 조성물이다. 즉 중용열 시멘트 또는 혼합 시멘트보다 수화열은 낮으면서도 강도 발현은 양호하며 또한 제조방법이 용이하다는 것을 특징으로 한다.In order to solve the shortcomings of the prior art, the present invention is usually pulverized by adding anhydrous gypsum (CaSO 4 ), anhydrous manganese (Na 2 SO 4 ) and blast furnace slag to a clinker (hereinafter referred to as "clinker") for producing portland cement. After that, it is a high-strength, ultra-low calorific cement composition made by appropriately mixing the alumina siliceous paper ash produced in the papermaking industry. That is, while the heat of hydration is lower than that of the medium heat cement or the mixed cement, the strength is good and the manufacturing method is easy.

다시 말하면 슬래그는 슬래그 수화특성상 고미분말화 될 경우 온도 의존성이 높아져 시멘트와 고미분말 슬래그의 2성분계 만으로 제조된 시멘트는 수화열 저감에 한계가 있어 초가발열 시멘트로 사용하기에는 부적합함으로 본 발명에서는 클링커에 무수석고 무수망초, 고로슬래그 외에 폐지회분을 첨가한 5성분계를 사용한 것이다.In other words, slag has high temperature dependence when it is highly fine powder due to the hydration characteristics of the slag, and cement produced only by the two-component system of cement and high fine powder slag has a limitation in reducing the heat of hydration. In addition to anhydrous forage and blast furnace slag, a five-component system with added waste ash is used.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에서는 시멘트 구성성분중 수화발생열이 가장 높은 칼슘 알루미네이트 광물(3CaO·Al2O3)의 초기 수화를 적절히 지연시키고 수화열 저감을 위해 고함량의 슬래그 첨가시 나타나는 강도 저하 문제를 슬래그 수화촉진제를 통해 해결할 수 있다는 점에 착안하여 연구한 결과 다음에 설명하는바 초저발열용의 베이스 시멘트를 사용하게 한것이다.In the present invention, it is appropriate to delay the initial hydration of the calcium aluminate mineral (3CaO · Al 2 O 3 ), which has the highest heat of hydration among the cement components, and to reduce the strength of hydration. Based on the research that can be solved through the following results, the base cement for the ultra-low heat generation will be described.

클링커 100중량부에 대하여 무수석고 6∼15중량부, 무수망초 2∼5중량부 및 고로슬래그 200∼300중량부로 첨가하여 혼합 분소하여 분말도 3000∼4000㎠/g 수준으로 베이스(base) 시멘트를 먼저 제조한다.6 to 15 parts by weight of anhydrous gypsum, 2 to 5 parts by weight of anhydrous manganese and 200 to 300 parts by weight of blast furnace slag were added to the clinker and mixed and divided to obtain a base cement at a level of 3000 to 4000 cm 2 / g. First prepare.

본 발명에서 기존의 시멘트 제조에 주로 사용되는 이수석고(CaSO4.2H2O) 대신에 무수석고를 사용하며 첨가량도 6∼15중량부로 높게 한 것은 무수석고의 용해도를 이용하여 수화반응시 클링커를 구성하고 있는 광물 중에서 초기 수화속도가 빠르며 또한 수화열이 가장 높은 C3A(표 1 참조)의 수화반응 속도를 적절히 조절할 수 있기 때문이다.Using a anhydrite instead mainly used for high yisuseok (CaSO 4 .2H 2 O) to an existing cement manufacturing in the present invention, and the addition amount is also not as high 6-15 parts by weight of the clinker during the hydration reaction with the solubility of anhydrite This is because the hydration reaction rate of C 3 A (see Table 1), which has the highest initial hydration rate and the highest heat of hydration, can be appropriately controlled.

[표 1]TABLE 1

클링커 구성광물의 수화열(cal/g)Heat of hydration of clinker mineral (cal / g)

일반적으로 용해도가 높은 이수석고 또는 반수석고를 사용한 시멘트의 수화반응시에는 황산이온(SO4 2-)이 단기간내에 수용액상에 용출되어, C3A와 반응하여 고황산염 수화물인 에트린자이트(Ettringite)(C3A.3CaSO4.32H2O)를 생성시킨다. 이러한 반응에 의해 수용액 중 황산이온이 소멸되어 고갈되게 되면 C3A가 에트린자이트와 반응하여 저황산염수화물인 monosulfate(C3A.CaSO4.12H2O)로 전이하면서 높은 열을 발생시킨다. 이들은 반응식으로 나타내면 다음과 같다.In general, during the hydration of cement using high solubility dihydrate gypsum or hemihydrate gypsum, sulfate ions (SO 4 2- ) are eluted in an aqueous solution within a short period of time, and reacted with C 3 A to ethrinzite, a high sulfate hydrate. to produce an Ettringite) (C 3 A.3CaSO 4 .32H 2 O). When the sulfate ion is depleted and depleted in the aqueous solution by this reaction, C 3 A reacts with ethrinzite to transfer to low sulfate monohydrate, monosulfate (C 3 A.CaSO 4 .12H 2 O), which generates high heat. . These are represented by the following scheme.

2C3A+C3A.3CaSO4.32H2O(ettringite)+4H2O→3(C3A.CaSO4.12H2O)(monosulfate)2C 3 A + C 3 A.3 CaSO 4 .32H 2 O (ettringite) + 4H 2 O → 3 (C 3 A.CaSO 4 .12H 2 O) (monosulfate)

(수화엔탈피 △H=-96.0Kcal/mol, 자유에너지변화 △G=-77.0Kcal/mol)(Hydration enthalpy △ H = -96.0Kcal / mol, free energy change △ G = -77.0Kcal / mol)

그러나, 본 발명에서는 용해도가 낮은 무수석고를 사용함으로써, 수용액상으로 황산이온이 서서히 용출되면서 C3A와 반응하여 에트린자이트를 지속적으로 생성시킨다. 또한, 본 발명에서는 보통 시멘트와는 달리 다량 첨가한 무수석고가 황산이온을 지속적으로 방출시켜 에트린자이트 생성이 계속되어 보통 시멘트보다 강도향상에 기여하는 에트린자이트량이 많아져서 고강도를 나타낼 뿐만 아니라, 저황산염수화물인 Monosulfate가 생성되지 않아, 에트린자이트가 monosulfate로의 전이에 따른 다량의 열 발생을 억제함으로써 시멘트 수화열을 대폭 줄일 수 있는 우수한 발명이다.In the present invention, however, by using anhydrous gypsum having low solubility, sulfate ions are slowly eluted in an aqueous solution to react with C 3 A to continuously generate ethrinzite. In addition, in the present invention, unlike ordinary cement, anhydrous gypsum added in a large amount continuously releases sulfate ions and continues to produce ethrinite, resulting in a higher amount of ethrinzite, which contributes to higher strength than ordinary cement, resulting in high strength. In addition, low sulfate hydrate monosulfate is not produced, it is an excellent invention that can significantly reduce the heat of cement hydration by inhibiting the generation of a large amount of heat due to the transition of the estrinite to monosulfate.

그러나 너무 많은 양의 무수석고를 첨가하면 수화열은 크게 저하되지만 응결이 지연되며 장기 강도 발현율이 나빠지며, 너무 적은 양의 무수석고를 첨가하면 급결(flash setting) 현상이 발생하여 작업성이 불량하여지므로 본 발명에서는 실험을 통하여 무수석고의 첨가량이 클링커의 6∼15중량부인 경우가 적합한 것을 확인하였다.However, adding too much anhydrous gypsum greatly reduces the heat of hydration, but delays condensation and worses the long-term strength development rate, while adding too little anhydrous gypsum results in flash setting and poor workability. In the present invention, it was confirmed through the experiment that the addition amount of anhydrous gypsum is 6 to 15 parts by weight of the clinker is suitable.

무수망초를 클링커의 2∼5중량부를 첨가하는 이유는 클링커 광물중 강도발현의 기열율이 큰 칼슘 실리케이트상(C3S 및 C2S)의 수화반응을 촉진시키며 또한 첨가된 슬래그의 잠재 수경성을 촉진시켜 강도 발현 특성이 양호해지기 때문이다.The reason for adding 2-5 parts by weight of anhydrous forget-me-not is to promote the hydration reaction of calcium silicate phases (C 3 S and C 2 S), which have a high heat release rate of clinker minerals, and the potential hydraulic properties of added slag. It is because it promotes and the strength expression characteristic becomes favorable.

그러나 무수망초의 첨가량이 6중량부 이상에서는 급결현상이 나타나 작업성 저하는 물론 장기물성도 떨어지게 된다.However, when the added amount of anhydrous forget-me-not is 6 parts by weight or more, a rapid freezing phenomenon is lowered workability and long-term properties are also reduced.

본 발명은 상기와 같이 조제된 베이스 시멘트만으로 된것보다 고강도가 되도록 하기 위하여 베이스 시멘트 100중량부에 대하여 제지공업의 폐부산자원인 제지회분을 분말도 8,000∼12,000㎠/g정도로 분쇄하여 10∼30중량부로 혼합하여 본 발명의 최종 제품인 초저발열 시멘트를 제조한다. 제지공업의 폐기물인 제지회분은 화학조성상 규산 알루미나질 물질(표 2 참조)이며 결정 상태는 대부분 유리질(glass phase)로 존재하고 분쇄성이 양호하여 고분말도로 분쇄하기가 용이하다는 것이 특징이다.The present invention is 10 to 30% by pulverizing paper ash, which is a waste by-product of the papermaking industry, to about 8,000 to 12,000 cm 2 / g with respect to 100 parts by weight of the base cement in order to have a higher strength than the base cement prepared as described above. By mixing to produce an ultra-low calorific cement which is the final product of the present invention. Paper ash, which is a waste of the paper industry, is an alumina silicate material (see Table 2) in chemical composition, and its crystal state is mostly in the glass phase, and it is easy to be pulverized with high powder due to its good crushability.

[표 2]TABLE 2

제지회분의 화학조성(Wt.%)Chemical Composition of Paper Ash (Wt.%)

베이스 시멘트에 첨가된 제지회분의 작용은 다음과 같다.The action of paper ash added to the base cement is as follows.

제지회분의 미세한 입자는 물과의 혼련후에 괴상의 무리로 되고 있는 시멘트 수화물의 블록 구조의 공극을 메꾸어 주고 볼 베어링 역할을 하므로써 유동성이 크게 향상되며 광물질 미분말 효과로 수화 초기단계에서 수화물의 석출될 수 있는 공간을 증대시키므로써 시멘트 수화반응을 촉진시켜 수화물의 조직 발달을 치밀화시킨다. 또한 이 제지회분은 알칼리, 황산염과 같은 자극제가 존재할 때 포졸란(Pozzolan) 반응성이 있어 강도 향상에 기여한다.The fine particles of paper ash fill up the block structure of cement hydrate, which becomes a mass after mixing with water, and play a role of ball bearing, which greatly improves the fluidity and can deposit hydrate at the early stage of hydration due to the fine mineral powder effect. By increasing the space therein, the cement hydration reaction is promoted, thereby densifying the tissue development of the hydrate. In addition, this paper ash is pozzolan reactive in the presence of stimulants such as alkalis and sulfates, contributing to the improvement of strength.

제지회분을 KSF5401에 준해 포졸란 강도를 측정한 결과 84㎏/㎠으로 슬래그 분말 30Kg/㎠, 플라이 애쉬 43Kg/㎠보다 월등히 높은 포졸란 활성도를 나타내고 있다.As a result of measuring the pozzolan strength according to KSF5401, the papermaking ash showed 84 kg / cm 2 of pozzolanic activity much higher than slag powder 30 Kg / cm 2 and fly ash 43 Kg / cm 2.

즉, 제지회분에 유리질로 존재하는 규산 알루미나질 광물의 일부가 수용액 중에서 실리케이트 이온(Si4+) 및 알루미늄 이온(Al3+)으로 용해되어 나오며, 이는 베이스 시멘트에서 용해되어 나온 칼시움 이온(Ca2+), 황산이온(SO4 -2) 및 수산화이온(OH-)과 반응하여 칼시움 실리케이트 수화물(calcium silicate hydrates) 또는 에트린자이트 수화물을 생성시키므로서 초기 강도 증진에 크게 기여하게 된다.In other words, a portion of the silicate alumina mineral present in the paper ash is dissolved as silicate ions (Si 4+ ) and aluminum ions (Al 3+ ) in an aqueous solution, which is dissolved in base cement (Ca). 2+ ), and reacts with sulfate ions (SO 4 -2 ) and hydroxide ions (OH ) to contribute to the initial strength enhancement by producing calcium silicate hydrates or ethrinzide hydrates.

한편 제지회분을 10중량부 이하로 첨가시에는 광물질 미분말 효과가 감소되며, 30중량부 이상으로 첨가시에는 고로슬래그의 잠재 수경성에 의한 강도 보상이 적게 일어나 장기강도가 충분히 발현되지 않으므로 제지회분의 첨가량을 10∼30중량부가 적합한 것을 실험결과 확인하였으며, 이는 제지회분의 첨가로 인하여 상대적으로 시멘트 성분이 감소됨으로서 초저발열화가 가능해진 것으로 본다.On the other hand, when the amount of paper ash is added to 10 parts by weight or less, the effect of fine mineral powder is reduced, and when it is added to 30 parts by weight or more, the amount of paper ash is added since the strength compensation due to the latent hydraulic properties of the blast furnace slag is not sufficiently expressed. Experimental results confirm that 10 to 30 parts by weight is suitable, which is considered to be possible to ultra-low heat generation due to the relatively reduced cement content due to the addition of paper ash.

특히 제지회분은 분쇄성이 용이해 손쉽게 고미분화가 가능하다는 장점이 있어 불레인에 의한 비표면적이 8000∼12000㎠/g 수준으로 분쇄하여 첨가한 결과 초미분말 효과에 의한 반응 표면적의 고강도화를 확보할 수 있었으며, 미립분의 충진성 및 입자간의 볼 베어링 역활로 유동성도 향상시킬 수 있었다.In particular, paper ash has the advantage of being easily pulverized because of its high crushing properties.The specific surface area of the crushed ash is added to 8000-12000cm2 / g, resulting in high strength of the reaction surface area due to the ultra fine powder effect. In addition, the fluidity of the fine particles and the role of ball bearings between the particles can be improved.

이하 본 발명을 실시예에 의거 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described based on Examples.

[실시예]EXAMPLE

베이스 시멘트에 쌍용제지(주)의 폐기물인 제지회분을 표 3에 나타낸 비율로 첨가하여 본 발명의 시멘트를 제조하여 몰탈의 유동성, 압축강도, 수화열을 측정한 결과를 표 4에 나타내었다.Table 4 shows the results of measuring the flowability, compressive strength and heat of hydration of the cement of the present invention by adding the paper ash which is the waste of Ssangyong Paper Co., Ltd. to the base cement in the ratio shown in Table 3.

이때 실험방법은 일본 제품과 비교하기 위하여 일본 공업규격(JIS)에 의거 행하였다.At this time, the test method was performed according to Japanese Industrial Standard (JIS) to compare with Japanese products.

한편 표 5는 본 발명과 비교하기 위하여 일본특허공개 소 55-162457 및 소61-97154와 일본 쓰미도모 시멘트(주)의 제품 카다로글의 물리성능을 나타내었다.On the other hand, Table 5 shows the physical performance of the product catalog of Japanese Patent Application Publication Nos. 55-162457 and 61-97154 and Tsumidomo Cement Co., Ltd. for comparison with the present invention.

[표 3]TABLE 3

본 발명의 시멘트 제조조건Cement Manufacturing Conditions of the Invention

주) 베이스 시멘트는 쌍용양회(주) 보통 포틀랜드 시멘트 제조용 클링커 100중량부에 대하여 포항제철(주) 고로슬래그 250중량부, 남해화학(주) 무수석고 10중량부, 제일물산(주) 무수망초 3중량부로 구성되어 있음.Note) Base cement is 250 parts by weight of blast furnace slag of Pohang Steel Co., Ltd., 10 parts by weight of Namhae Chemical Co., Ltd., anhydrous gypsum, and 100 parts by weight of clinker for manufacturing ordinary Portland cement. Consists of parts by weight.

[표 4]TABLE 4

본 발명 시멘트의 몰탈 유동성(Flow), 압축강도 및 수화열 측정결과Mortar Flow, Compressive Strength and Heat of Hydration of Cement of the Invention

표 4에서 보는 바와 같이 본 발명의 시멘트 조성물은 일반 포틀랜드 시멘트에 비해 유동성(Flow)이 커서 작업함에 있어 필요한 소요물량을 줄일수가 있고, 수화열도 일반 포틀랜드 시멘트의 약 2분지 1수준으로 낮으면서도 강도는 높은 것임을 보여주고 있다.As shown in Table 4, the cement composition of the present invention has a large flow rate compared to general portland cement, so that the required amount of work can be reduced, and the heat of hydration is low at about two-quarter level of general portland cement, but the strength is low. It is high.

[표 5]TABLE 5

일본제품의 물리성능(비교예)Physical performance of Japanese products (comparative example)

표 4의 측정결과를 보면 베이스 시멘트 분말도는 3,000∼4,000㎠/g으로, 제지회분 분말도는 8,000∼12,000㎠/g으로 조절하고 베이스 시멘트 100중량부에 대하여 제지회분을 10중량부(실시예 1∼3), 20중량부(실시예 4∼6), 30중량부(실시예 7∼9)로 첨가한 모든 조건에서 수화열이 대부분 50Cal/g 이하로 낮고 강도도 양호할 뿐 아니라 유동성을 나타내는 흐름치(Flow)도 제지회분 첨가에 따른 공극의 충전 및 볼 베어링 역활로 인해 양호하게 나타나고 있는것을 알 수 있다.According to the measurement results of Table 4, the base cement powder is adjusted to 3,000 to 4,000 cm 2 / g, the paper ash powder is adjusted to 8,000 to 12,000 cm 2 / g, and the paper ash is 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the base cement (Example 1 to 3), 20 parts by weight (Examples 4 to 6), and 30 parts by weight (Examples 7 to 9) under all the conditions of addition, the heat of hydration was mostly 50 Cal / g or less, which showed good strength and good fluidity. The flow value (Flow) is also shown to be good due to the filling of the voids and the role of ball bearing according to the addition of paper ash.

제 6 표는 미국 ASTM 분류에 의한 포틀랜드 시멘트와 본 발명 시멘트의 수화열을 비교한 것으로서 미국 ASTM 분류의 저열 시멘트와 본 발명 시멘트를 비교해 보아도 수화열이 평균 25∼30%나 감소되었음을 알수가 있었다.(세라믹스 공학핸드북 1050페이지, 사단법인 일본 세라믹스협회 편저, 1989년 판)Table 6 compares the heat of hydration of Portland cement according to the US ASTM classification and the cement of the present invention. When the low heat cement of the US ASTM classification is compared with the cement of the present invention, the heat of hydration is reduced by an average of 25 to 30%. Engineering Handbook 1050, edited by Japan Ceramics Association, 1989 edition)

[표 6]TABLE 6

미국 ASTM 분류에 의한 포틀랜드 시멘트와의 수화열 비교Comparison of Heat of Hydration with Portland Cement by US ASTM Classification

이러한 결과는 일반적으로 수화열이 낮으면 초기강도가 낮고 초기강도가 높으면 수화열이 높은 표 5의 일본 제품들과 비교하여 보면 본 발명은 초기강도로부터 후기 강도까지 전재령에서 강도발현 특성이 우수하면서도 수화열이 극도로 낮은 특성을 지닌 획기적인 시멘트 제품인 것을 확인할 수 있으며, 표 6과 같이 미국 ASTM 분류에 의한 저열 시멘트보다도 수화발열량이 월등히 낮은 초저발열 시멘트임을 알 수 있다.These results are generally compared with the Japanese products of Table 5, where the initial strength is low when the heat of hydration is low and the hydration heat is high when the initial strength is high, and the present invention has excellent strength expression characteristics at all ages from initial strength to late strength. It can be seen that it is a breakthrough cement product with extremely low properties, and as shown in Table 6, it is an ultra low calorific cement having a significantly lower hydration calorific value than the low heat cement according to the ASTM classification.

본 발명의 초저발열 시멘트는 종래의 초저발열 시멘트가 수화열은 낮으나 강도가 불량한데 반해 28일 수화열이 50cal/g 수준으로 낮으면서도 초기 및 28일 이상의 후기 재령에서의 강도도 일반 포틀랜드 시멘트보다 높아 초대형토목, 건축물의 고강도화 및 건조수축 저감을 통한 구조물 균열에 대한 안정성을 발현할 수 있는 매우 획기적인 발명이다.The ultra low heat cement of the present invention has a low heat of hydration but a low heat of hydration, whereas the low heat of hydration is low at 50 cal / g on the 28th day, and the strength at the early age and later than 28 days is higher than that of general portland cement. It is a very innovative invention that can express stability against structure cracking by increasing the strength of buildings and reducing the shrinkage of drying.

본 연구의 부대 효과로는 현재 제지공업에서 폐기물로 산출되어 매립하고 있는 제지회분을 사용함으로써 폐자원의 활용 및 환경오염 문제를 감소시킬 수 있다는 이점도 있다.As a side effect of this study, there is an advantage that the utilization of waste resources and environmental pollution can be reduced by using paper ash which is currently produced as land waste in the paper industry.

이와 같이 본 발명의 내용은 종전에 볼 수 없었던 것으로서 종전에는 주로 수화열만을 낮추는 연구를 행하여 고로슬래그와 플라이애쉬 등을 첨가하여 초저발열성 시멘트를 제조하였으나 수화열이 감소됨에 따라 초기 압축강도의 발현율이 불량하여 구조재료로서의 문제점이 있었다.As described above, the contents of the present invention have not been seen in the past. In the past, the research mainly lowered only the heat of hydration, and thus, blast furnace slag and fly ash were added to prepare ultra-low heat cement, but the expression rate of initial compressive strength was poor as the heat of hydration decreased. There is a problem as a structural material.

본 연구에서는 기존의 시멘트 제조에 사용하는 이수석고 대용으로 무수석고를 첨가하며 첨가량도 증가시켜 초기 수화반응 속도를 조절하며, 적정량의 무수망초를 첨가하여 시멘트의 칼슘 실리케이트 광물 및 잠재 수경성을 갖는 고로슬래그의 수화반응을 촉진시켜 고강도화를 유도하였다.In this study, anhydrous gypsum is added as an alternative to conventional hydrated gypsum used in cement manufacturing, and the amount of addition is also increased to control the initial hydration reaction rate, and an appropriate amount of anhydrous forage is added to calcium silicate mineral and latent hydraulic blast furnace slag. It accelerated the hydration reaction of to induce high strength.

또한 국내에서 생산되는 플라이애쉬가 일본에서 생산되는 플라이애쉬에 비하여 미연 카본량이 10∼15% 수준으로 많고 입도가 커서 고기능 품질을 요구하는 초저발열 시멘트에 사용하기에는 적합하지 못해 플라이 애쉬 대용으로 국내 제지회사에서 다량으로 산출되는 폐기물인 제지회분을 적절히 가공사용하므로써 시멘트 수화열감소 및 수화물의 조직 발달이 치밀화되어 강도발현 특성이 우수한 고강도형 초저발열 시멘트의 제조가 가능하다는 것에 그 특징이 있다.In addition, fly ash produced in Korea is 10 ~ 15% of unburned carbon compared to fly ash produced in Japan, and it is not suitable for use in ultra-low heat cement that requires high functional quality due to its large particle size. By properly processing and using paper ash, which is a large amount of waste produced in the process, the reduction of heat of cement hydration and the development of the structure of the hydrate are densified, which makes it possible to manufacture high strength ultra low heat cement having excellent strength expression characteristics.

Claims (2)

포틀랜드 시멘트 제조용 클링커 100중량부에 대하여 무수석고 6-15중량부, 무수망초 2-5중량부 및 고로슬래그 200-300중량부를 첨가하여 분말도 3,000-4,000㎠/g 수준으로 분쇄한 베이스 시멘트를 사용하는 저발열 시멘트 조성물에 있어서, 베이스 시멘트 100중량부에 대하여 분말도 8,000-12,000㎠/g 수준으로 분쇄한 제지회분 분말 10-30중량부를 첨가하여, 균질, 혼합시켜 제조함을 특징으로 하는 조저발열 시멘트 조성물.Based on 100 parts by weight of clinker for making Portland cement, 6-15 parts of anhydrous gypsum, 2-5 parts of anhydrous manganese and 200-300 parts of blast furnace slag were used, and the base cement ground to a powder level of 3,000-4,000 cm 2 / g was used. In the low heat cement composition, 10-30 parts by weight of the paper ash powder pulverized to a level of 8,000-12,000 cm 2 / g with respect to 100 parts by weight of the base cement is added, homogeneous and mixed to produce a low heat Cement composition. 제 1 항에 있어서, 제지회분 분말의 조성은 SiO225-60중량%, Al2O335-70중량% 및 미량의 Fe2O3, CaO, MgO, Na2O 및 K2O로 구성되어 있음을 특징으로 하는 초저발열 시멘트 조성물.The composition of claim 1, wherein the ash ash powder is composed of 25-60 wt% SiO 2 , 35-70 wt% Al 2 O 3 and trace amounts of Fe 2 O 3 , CaO, MgO, Na 2 O and K 2 O. Ultra low heat cement composition, characterized in that.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100946351B1 (en) * 2009-03-19 2010-03-09 아세아시멘트주식회사 A composite generation of low heat cement and that of manufacturing method
KR100954592B1 (en) * 2009-10-19 2010-04-26 아세아시멘트주식회사 A composite generation of low heat cement and that of manufacturing method

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