KR101254075B1 - 석탄재를 이용한 고기능 세라믹 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 고강도 콘크리트 제조방법 - Google Patents

석탄재를 이용한 고기능 세라믹 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 고강도 콘크리트 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은4CaO·3Al2O3·SO3를 포함하는 클링커 80 중량부 내지 95 중량부 및 II형 무수석고 5 중량부 내지 20 중량부를 포함하는 CSA 시멘트 혼합물과 제 1 혼화제로 이루어지는 결합제; 제강슬래그, 석탄재 플라이애쉬 및 골재로 이루어지는 피결합제; 및 옥시카르본산염계인 제 2 혼화제;를 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄재를 이용한 고기능 세라믹 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 고강도 콘크리트 제조방법을 구현한바, 석탄재를 이용한 고기능 세라믹 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 고강도 콘크리트의 제조시 증기양생 온도 및 시간을 감소할 수 있는 효과가 있다. 이로 인해, 강도 향상, 공기 단축과 제조 및 공사 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. 또한, 혼화제와 배합수의 양을 줄이면서도 작업성을 향상시킬 수 있으며, 탄소 가스 감소와 강알칼리 발생을 억제할 수 있는 효과가 있다. 이로 인해 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 휨강도와 압축강도가 우수하므로 초고강도가 요구되는 광통신용 멘홀 등에 보다 얇은 두께로 적용이 가능한 효과가 있다. 또한, 강도가 높고 제조 단가가 낮으므로 활용범위가 넓은 효과가 있다.

Description

석탄재를 이용한 고기능 세라믹 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 고강도 콘크리트 제조방법{Ceramic High Concrete Composition Using Fly-Ash and Method for Preparating Congrete Using the Same}
본 발명은 석탄재를 이용한 고기능 세라믹 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 고강도 콘크리트 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화력 발전소에서 다량 발생되는 석탄재(Fly-Ash)를 보다 생산적이고, 효과적으로 재활용 또는 제거할 수 있는 기술로써, 발생된 석탄재를 고강도 콘크리트에 넣어 산업적 효과를 얻음과 동시에 환경 저해물질을 유효하게 우리의 생활에서 제거함으로써 인간의 삶의 질을 향상시키고, 쾌적한 자연환경을 확보 유지하기 위한 기술을 확보하기 위한 석탄재를 이용한 고기능 세라믹 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 고강도 콘크리트 제조방법을 목적으로 하고 있다.
또한, 증기양생 온도 및 시간을 줄일 수 있고, 에너지 절감, 탄소 가스와 강알칼리 발생으로 인한 환경오염 감소 및 제조 가격을 절감하며 혼화제와 배합수의 양을 줄이면서도 작업성을 향상함과 동시에 콘크리트의 휨강도 및 압축강도가 높은 석탄재를 이용한 고기능 세라믹 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 고강도 콘크리트 제조방법에 관한 것이다.
콘크리트는 시멘트 페이스트에 골재를 혼합하여 다양한 구조물을 만드는 것으로, 페이스트는 골재와 골재를 접착·결합시키는 역할을 하며 강도 발현에 중요한 역할을 한다. 그러나 통상적인 시멘트 페이스트와 골재를 사용하여 제조한 콘크리트는 압축강도가 높은데 비하여 인장강도와 휨강도가 작고, 재료가 고가이거나 양생기간이 길어 생산성 및 경제성이 저하되는 문제점이 있다.
이러한 낮은 인장강도 및 휨강도의 문제점을 해결하기 위해 최근에는 콘크리트의 결합제로서 시멘트 페이스트를 사용하지 않고 폴리에스테르 등의 수지를 이용한 폴리머 콘크리트 또는 통상적인 시멘트 페이스트에 강섬유 및 유기섬유 등을 혼입하여 제조한 섬유 보강 콘크리트(Fiber Reinforced Concrete)가 높은 휨강도 및 압축 강도가 요구되는 구조물에 사용되고 있다.
폴리머 콘크리트는 압축, 인장 및 휨강도 등의 물성이 일반 시멘트 콘크리트보다 높을 뿐만 아니라 가사시간이나 경화시간을 폭넓게 제어할 수 있는 우수한 특성이 있으나, 폴리머 콘크리트 재료로 이용되는 폴리에스테르 수지 등이 대체로 고가이며 국제유가 및 원자재 수급상황에 따라 가격이 상승하는 문제점이 있다. 통상적인 포틀랜드 시멘트에 섬유를 혼입하여 보강을 한 초고강도 콘크리트는 콘크리트가 가지고 있는 낮은 인장 및 휨강도의 문제점을 해결하였으나, 양생 온도가 높고 양생 시간이 길며, 고가의 보강섬유를 혼입하므로 생산성 및 경제성의 문제점이 있다.
또한, 보통 포틀랜드 시멘트에 모래, 석영가루, 실리카흄, 분산제, 유기섬유 등을 배합하여 휨강도를 증진시키는 방법이 알려져 있으나, 소정의 휨강도를 발현하기 위해서는 90℃에서 2일간 양생시켜야 하고 고가의 유기섬유 또는 강섬유 등의 재료가 혼입되어 생산성과 경제성 면에서 문제점이 있어 극히 일부 특수 구조물 등에 사용범위가 한정되어 있다.
또한, 콘크리트의 작업성을 향상시키기 위한 감수제로서 일반적으로 멜라민계 혼합제를 첨가하는데 이를 통하여 배합수의 양을 줄이는 데는 한계가 있으므로 콘크리트 강도 향상에 제약이 있고, 증기 양생 시간을 단축할 수 없으므로 시간, 비용 및 에너지 절감이 어려운 문제가 있다.
KR2006-0026234 10
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 화력 발전소에서 다량 발생되는 석탄재(Fly-Ash)를 보다 생산적이고, 효과적으로 재활용 또는 제거할 수 있는 기술로써, 발생된 석탄재를 고강도 콘크리트에 넣어 산업적 효과를 얻음과 동시에 환경 저해물질을 유효하게 우리의 생활에서 제거함으로써 인간의 삶의 질을 향상시키고, 쾌적한 자연환경을 확보 유지하기 위한 기술을 확보하기 위한 석탄재를 이용한 고기능 세라믹 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 고강도 콘크리트 제조방법을 목적으로 하고 있다.
또한, 산업 폐기물로 화력발전소에서 발생되는 석탄재를 없애기 위하여 고강도 콘크리트 제조에 활용함으로써 증기양생 온도 및 시간을 줄일 수 있고, 에너지 절감, 탄소 가스와 강알칼리 발생으로 인한 환경오염 감소 및 제조 가격을 절감하며 혼화제와 배합수의 양을 줄이면서도 작업성을 향상함과 동시에 콘크리트의 휨강도 및 압축강도가 높은 석탄재를 이용한 고기능 세라믹 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 고강도 콘크리트 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 4CaO·3Al2O3·SO3를 포함하는 클링커 80 중량부 내지 95 중량부 및 II형 무수석고 5 중량부 내지 20 중량부를 포함하는 CSA 시멘트 혼합물과 제 1 혼화제로 이루어지는 결합제; 제강슬래그, 석탄재 플라이애쉬 및 골재로 이루어지는 피결합제; 및 옥시카르본산염계인 제 2 혼화제;를 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄재를 이용한 세라믹 고강도 콘크리트 조성물에 의해 달성될 수 있다.
이때, 제 1 혼화제는 실리카흄 또는 메타카올린이고, 결합제는, CSA 시멘트 혼합물 90 중량부 내지 98 중량부; 및 제 1 혼화제 2 중량부 내지 10 중량부;로 이루어진다.
또한, 피결합제는, 제강슬래그 15 중량부 내지 35 중량부; 석탄재 플라이애쉬 5 중량부 내지 15 중량부; 및 골재 65 중량부 내지 70 중량부;로 이루어진다.
또한, 제 2 혼화제는 옥시카르본산염을 포함한다.
또한, 제 2 혼화제는 알킬벤젠술폰산염을 더 포함하고, 옥시카르본산염 90 중량부 내지 95 중량부; 및 알킬벤젠술폰산염 5 중량부 내지 10 중량부;로 이루어진다.
또한, 결합제 100 중량부 대비 피결합제 220 중량부 내지 280 중량부; 및 제 2 혼화제 2 중량부 내지 6 중량부;로 이루어진다.
또한, 산화칼슘 40 중량부 내지 60 중량부; 및 리튬카보네이트 30 중량부 내지 50 중량부;로 이루어진 제 3 혼화제를 더 포함한다.
또한, 염화칼슘 50 중량부 내지 70 중량부; 및 아질산칼슘 30 중량부 내지 50 중량부;로 이루어진 제 4 혼화제를 더 포함한다.
또한, 결합제 100 중량부 대비 제 3 혼화제 및 제 4 혼화제는 각각 0.5 중량부 내지 1.5 중량부로 이루어진다.
다른 카테고리로써 본 발명의 목적은 석탄재를 이용한 고기능 세라믹 콘크리트 조성물을 35℃ 내지 40℃에서 1시간 내지 2시간 동안 증기양생시키는 제 1 단계(S100); 및 석탄재를 이용한 고기능 세라믹 콘크리트 조성물을 50℃ 내지 80℃에서 3시간 내지 10시간 동안 증기양생시키는 제 2 단계(S200);를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 콘크리트 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
본 발명에 따르면 석탄재를 이용한 고기능 세라믹 콘크리트 조성물 및 제품 제조방법으로 인간의 삶의 질을 현격히 낮추는 환경저해 물질이며, 산업 폐기물인 석탄재를 생활의 주변에서 제거할 수 있는 효과가 있다. 또한, 생산시에는 증기양생 온도 및 시간을 감소할 수 있는 효과가 있다. 이로 인해, 강도 향상, 공기 단축과 제조 및 공사 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 혼화제와 배합수의 양을 줄이면서도 작업성을 향상시킬 수 있으며, 탄소 가스 감소와 강알칼리 발생을 억제할 수 있는 효과가 있다. 이로 인해 2차적으로 발생하는 물 사용을 줄이고 증기 양생시 발생하는 보일러 가스로 인한 CO2를 줄여 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 휨강도와 압축강도가 우수하므로 초고강도가 요구되는 통신용, 전력용 멘홀, 바다목장 사업용 인공어초 제조 등에 보다 얇은 두께로 적용이 가능한 효과가 있다. 또한, 강도가 높고 제조 단가가 낮으므로 활용범위가 넓은 효과가 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 석탄재를 이용한 고강도 콘크리트 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
<석탄재를 이용한 고기능 세라믹 콘크리트 조성물>
본 발명에 따른 석탄재를 이용한 고기능 세라믹 콘크리트 조성물은 크게 결합제, 피결합제 및 제 2 혼화제로 이루어진다.
결합제는 CSA 시멘트 혼합물 90 중량부 내지 98 중량부 및 제 1 혼화제 2 중량부 내지 10 중량부로 이루어진다.
여기서 CSA 시멘트 혼합물은 4CaO·3Al2O3·SO3를 주성분으로 하는 클링커 80 중량부 내지 95 중량부 및 II형 무수석고 5 중량부 내지 20 중량부를 포함한다.
이 경우 클링커와 석고의 주요 수화 생성물인 에트링자이트 침상 결정체의 서로 얽힘 구조를 이용하여 섬유보강을 하지 않고도 휨강도를 증진시킬 수 있다. 4CaO·3Al2O3·SO3를 주성분으로 하는 클링커는 에트링자이트 침상 결정체를 생성할 수 있는 성분이라면 어떠한 것이라도 무방하며, 4CaO·3Al2O3·SO3만으로 이루어진 클링커 또는 2CaO·SiO2를 더 포함하는 클링커일 수 있다.
II형 무수석고는 5 중량부 미만 포함되는 경우에는 에트링자이트가 조기에 충분히 생성되지 않으므로 조기 강도 발현이 어려울 수 있다. 또한, 20 중량부를 초과하는 경우에는 에트링자이트 결정이 서로 얽혀 견고하게 결합된 후 에트링자이트가 추가적으로 생성되므로 재령기간이 증가함에 따라 휨강도 저하의 폭이 커지고, 이상응결 및 팽창현상이 나타날 수 있다. 반면에 본 발명과 같이 II형 무수석고가 5 중량부 내지 20 중량부인 경우에는 에트링자이트 결정이 최적으로 생성되어서, 콘크리트의 휨강도가 대체로 높고 재령기간이 증가하는 경우에도 휨강도의 변화 및 감소 폭이 감소한다.
제 1 혼화제는 실리카흄 또는 메타카올린을 사용한다. 이때, 실리카흄은 수화열을 저감시키고, 강도발현이 현저하며, 수밀성, 화학저항성 및 내구성을 향상시킬 수 있어 초고강도 및 고내구성의 콘크리트 제조에 효과적이다. 또한, 메타카올린은 균질하게 성분 조합한 카올린을 특수한 전처리를 거친 후 이를 소정의 조건으로 소성하여 활성화한 다음 일정한 입도와 미분화한 것으로, 일실시예에 따르면 110,000 cm2/g 내지 130,000m2/g일 수 있다.
실리카흄은 다량으로 사용하는 경우 초기 균열이 발생할 수 있고, 블리딩(Bleeding)이 작아 건조수축이 크므로 고가의 감수제 사용량이 증가할 수 있다 또한, 실리카흄은 산업부산물이기 때문에 제품의 품질, 색상 등이 균일하게 공급되기가 어려우나, 메타카올린은 산업부산물이 아니기 때문에 균질한 품질을 보증할 수 있다. 따라서, 저가의 메타카올린을 사용하는 경우에 비용을 감소할 수 있으며, 메타카올린은 수화시 단기적인 에트링자이트의 생성과 CSA 시멘트 중의 주요광물인 알라이트(Alite)의 활성화로 인한 반응속도의 증가로 초기강도를 증가시키고 중장기적으로는 CSA 시멘트의 수산화칼슘과 포졸란반응으로 콘크리트 조직이 치밀화되어 강도 및 내구성이 향상될 수 있다. 즉, CSA 시멘트 수화작용으로 생성되는 수산화칼슘과 결합하여 칼슘실리케이트 수화물(Calcium Silicate Hydrate)과 같은 다량의 수화생성물을 형성하고, 유해한 알칼리 작용을 감소시키며, 강도 증진과 투수성 감소가 가능하다.
또한, 메타카올린이 3 중량부 미만인 경우에는 시공성이 저하되고, 10 중량부를 초과하는 경우에는 휨강도가 저하될 수 있다. 하지만, 본 발명과 같이 메타카올린이 3 중량부 내지 10 중량부인 경우에는 콘크리트 조성물의 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있다.
피결합제는 결합제 100 중량부 대비 220 중량부 내지 280 중량부가 포함되고, 바람직하게는 250 중량부가 포함된다. 이러한 피결합제는 제강(고로)슬래그 15 중량부 내지 35 중량부, 석탄재 플라이애쉬 5 중량부 내지 15 중량부 및 골재 65 내지 70 중량부를 포함한다. 제강슬래그 미분말은 잠재수경성 재료로서 작업성, 펌핑성, 후기강도 발현을 고려하기 때문에 25 중량부를 초과하는 경우에는 콘크리트 제조에 있어서 재료 분리가 발생하기 쉽고, 4 중량부 미만인 경우에는 후기 강도 발현 및 작업성이 저하될 수 있다.
제강슬래그의 분말도는 일실시예로써 입경 2mm이하일 수 있어 모래를 대체할 수 있다. 또한, 분말도 6,000cm2/g 내지 11,000cm2/g인 경우에는 일반적으로 해양콘크리트에서 사용되는 분말도 4,500cm2/g의 제강슬래그에 비해 강도, 내구성, 반응성 및 충진성을 향상시킬 수 있다.
또한, 제강슬래그는 가수 직후 거의 반응하지 않고 입자 표면에 수화물을 생성하지 않으므로 CSA 시멘트 입자 간에 발생하는 마찰력을 저감시킬 뿐만 아니라 6,000cm2/g 내지 11,000cm2/g의 미분말 효과에 의해 점성이 증가하여 고분말의 메타카올린을 사용함에 따른 콘크리트의 유동성 저하를 방지할 수 있다. 더하여 단위결합제량이 높은 고강도 콘크리트에서 문제될 수 있는 수화열을 감소시킴으로써 콘크리트의 균열을 방지하고, 장기적으로 우수한 강도 특성을 가지므로 내구성을 증진시킬 수 있으며, 가격이 저렴하여 CSA 시멘트를 대체함으로써 제조 가격을 낮출 수 있다.
옥시카르본산염계 제 2 혼화제는 결합제 100 중량부 대비 2 중량부 내지 6 중량부를 포함한다. 제 2 혼화제는 옥시카르본산염 90 중량부 내지 95 중량부 및 알킬벤젠술폰산염 5 중량부 내지 10 중량부를 포함한다. 이러한 옥시카르본산염계 제 2 혼화제가 2 중량부 미만인 경우에는 유동성 확보가 어렵고, 6 중량부를 초과하는 경우에는 미응결, 강도발현 지연 및 블리딩량 증가로 시공성능이 저하된다. 하지만, 본원 발명과 같이 2 중량부 내지 6 중량부, 바람직하게는 4 중량부를 포함하는 경우에는 높은 부착강도, 무수축성 및 초고강도를 발현할 수 있다. 또한, 옥시카르본산염 및 알킬벤젠술폰산염이 첨가됨으로써 빗물 등에 의한 CSA 시멘트의 수화반응을 억제하여 농작물이나 환경에 악영향을 줄 수 있는 강알칼리 발생을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 석탄재를 이용한 고기능 세라믹 콘크리트 조성물은 초기강도를 증진시키기 위한 제 3 혼화제를 혼합할 수 있다. 제 3 혼화제는 산화칼슘 40 중량부 내지 60 중량부 및 리튬카보네이트 30 중량부 내지 50 중량부로 이루어지고, 결합제 100 중량부 대비 0.5 중량부 내지 1.5 중량부가 포함된다.
본 발명에 따른 석탄재를 이용한 고기능 세라믹 콘크리트 조성물은 중성화억제 효과를 향상시키기 위하여 제 4 혼화제를 혼합할 수 있다. 제 4 혼화제는 염화칼슘 50 중량부 내지 70 중량부 및 아질산칼슘 30 중량부 내지 50 중량부로 이루어지고, 결합제 100 중량부 대비 0.5 중량부 내지 1.5 중량부가 포함된다.
<석탄재를 이용한 고기능 세라믹 콘크리트 제조방법>
도 1은 본 발명에 따른 석탄재를 이용한 고기능 세라믹 콘크리트 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다. 먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 전술한 고강도 콘크리트 조성물을 35℃ 내지 40℃에서 1시간 내지 2시간 동안 1차 증기 양생한다(S100).
다음으로, 고강도 콘크리트 조성물을 50℃ 내지 80℃에서 3시간 내지 10시간 동안 2차 증기 양생한다(S200).
전술한 1차 증기 양생 및 2차 증기 양생은 1일 내지 4일의 습윤 양생하는 단계에 의해서 수행될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 석탄재를 이용한 세라믹 고강도 콘크리트는 종래의 콘크리트와는 달리 상대적으로 저온에서 단시간 동안 증기 양생하여도 높은 압축강도, 휨강도를 발현할 수 있어서 조기에 구조물을 제작할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 저온에서 단기간에 제작이 가능하므로 열을 가하기 위한 탄소 에너지 절감에 매우 우수한 효과가 있다.
양생조건에 있어서, 에트링자이트 결정을 최대로 생성시키기 위해서는 증기양생 시간을 12시간 내지 20시간으로 설정하고, 특히 35℃ 내지 40℃에서 1시간 내지 2시간 1차 양생하고, 50℃ 내지 80℃에서 3시간 내지 10시간 2차 양생하는 것이 바람직하다. 특히 2차 양생 시간이 5시간 미만이면 에트링자이트 침상 결정이 상대적으로 치밀하게 얽혀 생성되지 않고, 경화된 후 추가적인 에트링자이트 생성으로 휨강도가 저하되는 결과를 초래할 수 있다. 또한, 2차 증기 양생 시간이 20시간을 초과하면 에트링자이트 결정이 추가로 생성되지 않으므로 추가적인 강도증진 효과가 나타나지 않을 수 있다.
마지막으로, 사용양태에 따라 활성성분을 함유한 수용액을 가압 충진시킨다. 활성성분은 리그닌 술폰산 나트룸염, 규산소다 및 염화폴리알루미늄으로 이루어진 군으로부터 1종 이상을 포함하여 이루어진다. 이를 통하여 감수, 방수 및 경화촉진 효과를 극대화할 수 있고, 특히 해안 등의 연약지반에서의 시공성을 향상시킬 수 있다.
<석탄재를 이용한 세라믹 고강도 콘크리트 시험평가>
(제 1 실시예)
4CaO·3Al2O3·SO3 성분의 클링커와 II형 무수석고를 각각 중량비 95:5, 90:10, 85:15 및 80:20으로 혼합하여 이루어진 CSA 시멘트 혼합물 92.5 중량부와 제 1 혼화제 7.5 중량부를 포함하는 결합제, 결합제 100 중량부 대비 250 중량부의 피결합제, 결합제 100 중량부 대비 5 중량부의 제 2 혼화제가 혼합된다. 이때, 피결합제는 제강슬래그 20 중량부, 석탄재 플라이애쉬 10 중량부 및 골재 70 중량부를 포함한다. 또한, 제 1 혼화제는 옥시카르본산염 90 중량부 및 알킬벤젠술폰산염 10 중량부를 포함한다.
전술한 조성물을 믹서에서 5분간 혼합하여 시험체를 제조하고, 1시간 전치, 40℃에서 3시간 동안 1차 증기 양생, 70℃에서 20시간 동안 2차 증기양생 후 각각 1일 및 3일 습윤 양생하여 제 1 실시예에 따른 콘크리트 시험체를 제작하였고, 시험체의 휨강도와 압축강도를 KS L 5207에 따라 측정한 결과는 다음의 [표 1]과 같다.
Figure 112012082930829-pat00001
*1 : CSA 시멘트 95 중량% + II형 무수석고 5 중량%
*2 : CSA 시멘트 90 중량% + II형 무수석고 10 중량%
*3 : CSA 시멘트 85 중량% + II형 무수석고 15 중량%
*4 : CSA 시멘트 80 중량% + II형 무수석고 20 중량%
*7 : 제 2 혼화제 : 옥시카르본산염 90중량% + 알킬벤젠술폰산염 10중량%
(제 2 실시예)
전체적인 조건은 제 1 실시예와 동일한 조건으로 하되, 피결합제의 배합을 제강슬래그 25 중량부, 석탄재 플라이애쉬 7 중량부 및 골재 68 중량부로 하여 제 2 실시예에 따른 콘크리트 시험체를 제작하였고, 측정결과는 다음의 [표 2]와 같다.
Figure 112012082930829-pat00002
*1 : CSA 시멘트 95 중량% + II형 무수석고 5 중량%
*2 : CSA 시멘트 90 중량% + II형 무수석고 10 중량%
*3 : CSA 시멘트 85 중량% + II형 무수석고 15 중량%
*4 : CSA 시멘트 80 중량% + II형 무수석고 20 중량%
*7 : 제 2 혼화제 : 옥시카르본산염 90중량% + 알킬벤젠술폰산염 10중량%
(제 3 실시예)
전체적인 조건은 제 1 실시예와 동일한 조건으로 하되, 피결합제의 배합을 제강슬래그 27 중량부, 석탄재 플라이애쉬 5 중량부 및 골재 68 중량부로 하여 제 3 실시예에 따른 콘크리트 시험체를 제작하였고, 측정결과는 다음의 [표 2]와 같다.
Figure 112012082930829-pat00003
*1 : CSA 시멘트 95 중량% + II형 무수석고 5 중량%
*2 : CSA 시멘트 90 중량% + II형 무수석고 10 중량%
*3 : CSA 시멘트 85 중량% + II형 무수석고 15 중량%
*4 : CSA 시멘트 80 중량% + II형 무수석고 20 중량%
*7 : 제 2 혼화제 : 옥시카르본산염 90중량% + 알킬벤젠술폰산염 10중량%
(제 4 실시예)
4CaO·3Al2O3·SO3 성분의 클링커와 II형 무수석고를 중량비 95:5로 혼합하여 이루어진 CSA 시멘트 혼합물과 제 1 혼화제를 각각 90 중량부:10 중량부, 92.5 중량부:7.5 중량부, 94 중량부:6 중량부, 96 중량부:4 중량부 및 98 중량부: 2 중량부를 포함하는 결합제, 결합제 100 중량부 대비 250 중량부의 피결합제, 결합제 100 중량부 대비 5 중량부의 제 2 혼화제가 혼합된다. 이때, 피결합제는 제강슬래그 27 중량부, 석탄재 플라이애쉬 5 중량부 및 골재 68 중량부를 포함한다. 또한, 제 1 혼화제는 옥시카르본산염 90 중량부 및 알킬벤젠술폰산염 10 중량부를 포함하여 제 4 실시예에 따른 콘크리트 시험체를 제작하였고, 측정결과는 다음의 [표 4]와 같다.
Figure 112012082930829-pat00004
*1 : CSA 시멘트 95 중량% + II형 무수석고 5 중량%
*7 : 제 2 혼화제 : 옥시카르본산염 90중량% + 알킬벤젠술폰산염 10중량%
제 4 실시예 내지 제 6 실시예는 전체적으로 동일 조건하에서 피결합제의 제강 슬래그 및 석탄재 플라이 애쉬의 비율을 변경하면서 휨강도 및 압축강도를 측정한 것이다. 이를 통해 석탄재 플라이 애쉬가 석탄재를 이용한 세라믹 고강도 콘크리트에 끼치는 영향을 확인할 수 있다.
(제 5 실시예)
전체적인 조건은 제 4 실시예와 동일한 조건으로 하되, 피결합제의 배합을 제강슬래그 25 중량부, 석탄재 플라이애쉬 7 중량부 및 골재 68 중량부로 하여 제 5 실시예에 따른 콘크리트 시험체를 제작하였고, 측정결과는 다음의 [표 5]와 같다.
Figure 112012082930829-pat00005
*1 : CSA 시멘트 95 중량% + II형 무수석고 5 중량%
*7 : 제 2 혼화제 : 옥시카르본산염 90중량% + 알킬벤젠술폰산염 10중량%
(제 6 실시예)
전체적인 조건은 제 4 실시예와 동일한 조건으로 하되, 피결합제의 배합을 제강슬래그 21 중량부, 석탄재 플라이애쉬 9 중량부 및 골재 70 중량부로 하여 제 5 실시예에 따른 콘크리트 시험체를 제작하였고, 측정결과는 다음의 [표 6]과 같다.
Figure 112012082930829-pat00006
*1 : CSA 시멘트 95 중량% + II형 무수석고 5 중량%
*7 : 제 2 혼화제 : 옥시카르본산염 90중량% + 알킬벤젠술폰산염 10중량%
(제 7 실시예)
4CaO·3Al2O3·SO3 성분의 클링커와 II형 무수석고를 중량비 95:5로 혼합하여 이루어진 CSA 시멘트 혼합물과 제 1 혼화제를 각각 92.5 중량부: 7.5 중량부를 포함하는 결합제, 제강슬래그 27 중량부, 석탄재 플라이애쉬 5 중량부 및 골재 68 중량부를 포함하는 피결합제를 결합제 100 중량부 대비 250 중량부 포함한다. 그리고 결합제 100 중량부 대비 3 중량부 내지 7 중량부로 제 2 혼화제의 함유량을 변화하여 제 7 실시예에 따른 콘크리트 시험체를 제작하였고, 측정결과는 다음의 [표 7]과 같다. 이때, 제 1 혼화제는 옥시카르본산염 90 중량부 및 알킬벤젠술폰산염 10 중량부를 포함한다.
Figure 112012082930829-pat00007
*1 : CSA 시멘트 95 중량% + II형 무수석고 5 중량%
*2 : 제 2 혼화제 : 옥시카르본산염 90 중량% + 알킬벤젠술폰산염 10 중량%
제 7 실시예는 전체적으로 동일 조건하에서 제 2 혼화제의 비율을 변경하면서 휨강도 및 압축강도를 측정한 것이다. 이를 통해 제 2 혼화제가 석탄재를 이용한 고강도 콘크리트에 끼치는 영향을 확인할 수 있다.
(제 8 실시예)
제 2 혼화제를 결합제 100 중량부 대비 5 중량부로 고정하고, 1차 증기 양생 시간 및 증기 양생 온도를 변경하며 제 8 실시예에 따른 콘크리트 시험체를 제작하였고, 측정결과는 다음의 [표 8]과 같다.
Figure 112012082930829-pat00008
*1 : CSA 시멘트 95 중량% + II형 무수석고 5 중량%
*2 : 제 2 혼화제 : 옥시카르본산염 90 중량% + 알킬벤젠술폰산염 10 중량%
제 8 실시예는 전체적으로 동일 조건하에서 증기 양생 온도 및 시간을 변경하면서 휨강도 및 압축강도를 측정한 것이다. 이를 통해 증기 양생 온도 및 시간이 석탄재를 이용한 고강도 콘크리트에 끼치는 영향을 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 4CaO·3Al2O3·SO3를 포함하는 클링커 80 중량부 내지 95 중량부 및 II형 무수석고 5 중량부 내지 20 중량부를 포함하는 CSA 시멘트 혼합물과 제 1 혼화제로 이루어지는 결합제;
    제강슬래그, 석탄재 플라이애쉬 및 골재로 이루어지는 피결합제;
    옥시카르본산염계인 제 2 혼화제;
    산화칼슘 40 중량부 내지 60 중량부와 리튬카보네이트 30 중량부 내지 50 중량부로 이루어진 제 3 혼화제; 및
    염화칼슘 50 중량부 내지 70 중량부와 아질산칼슘 30 중량부 내지 50 중량부로 이루어진 제 4 혼화제; 포함하되,
    상기 제 1 혼화제는, 실리카흄 또는 메타카올린이고,
    상기 결합제는,
    상기 CSA 시멘트 혼합물 90 중량부 내지 98 중량부; 및
    제 1 혼화제 2 중량부 내지 10 중량부;로 이루어지며,
    상기 피결합제는,
    상기 제강슬래그 15 중량부 내지 35 중량부;
    상기 석탄재 플라이애쉬 5 중량부 내지 15 중량부; 및
    상기 골재 65 중량부 내지 70 중량부;로 이루어지고,
    상기 제 2 혼화제는, 옥시카르본산염을 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄재를 이용한 고기능 세라믹 콘크리트 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 혼화제는 알킬벤젠술폰산염을 더 포함하고,
    상기 옥시카르본산염 90 중량부 내지 95 중량부; 및
    상기 알킬벤젠술폰산염 5 중량부 내지 10 중량부;로 이루어진 것을 특징으로 하는 석탄재를 이용한 고기능 세라믹 콘크리트 조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 결합제 100 중량부 대비
    상기 피결합제 220 중량부 내지 280 중량부; 및
    상기 제 2 혼화제 2 중량부 내지 6 중량부;로 이루어진 것을 특징으로 하는 석탄재를 이용한 고기능 세라믹 콘크리트 조성물.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 결합제 100 중량부 대비 상기 제 3 혼화제 및 제 4 혼화제는 각각 0.5 중량부 내지 1.5 중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 석탄재를 이용한 고기능 세라믹 콘크리트 조성물.
  10. 삭제
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