KR101345203B1 - 탄닌을 이용한 저알칼리 비시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 포함하는 블록 - Google Patents

탄닌을 이용한 저알칼리 비시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 포함하는 블록 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탄닌를 이용한 저알칼리 비시멘트 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 더 자세하게는 본 발명은 슬래그미분말 20 ~ 40 중량부, 플라이애쉬 20 ~ 40 중량부, 석회석미분말 5 ~ 15 중량부, 생석회 5 ~ 10 중량부, 황산나트륨 1 ~ 5 중량부, 탄닌 0.2 ~ 0.5 중량부, 이수석고 15 ~ 25 중량부 및 실리카흄 3 ~ 10 중량부를 포함하는 탄닌을 이용한 저알칼리 비시멘트 콘크리트 조성물에 대한 것이다. 이러한 본 발명의 탄닌을 이용한 저알칼리 비시멘트 콘크리트 조성물은 탄닌을 포함하여 상대적으로 낮은 pH를 가지며, 이수석고와 실리카흄을 사용하여 탄닌의 사용에 따른 부작용인 응결지연과 초기강도 저하를 방지하여 압축강도가 우수하다. 또한, 본 발명의 탄닌을 이용한 저알칼리 비시멘트 콘크리트 조성물의 탄닌은 철근의 산화를 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 탄닌을 이용한 저알칼리 비시멘트 콘크리트 조성물은 이산화탄소 절감효과를 갖는다.

Description

탄닌을 이용한 저알칼리 비시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 포함하는 블록{LOW ALKALI NON-CEMENT CONCRETE COMPOSITION WITH TANNIN AND BLOCK UNIT COMPRISING THE SAME}
본 발명은 블록용 친환경 비시멘트 조성물에 관한 것으로, 콘크리트용으로 사용할 수 있는 저알칼리 비시멘트 조성물 및 이러한 조성물로 제조된 블록에 대한 것이다.
최근 온실가스에 의한 이상기온, 가뭄, 홍수 등의 이상기후현상이 발생되자 전세계적으로 환경문제에 대한 논의가 활발히 이루어지고 지구의 온난화는 산업혁명 이후 화석연료의 다량 사용에 기인한다고 단정하였다. 또한 산업혁명전인 1750년 이전부터의 온도상승을 2.0℃ ~ 2.4℃ 정도로 억제하기 위해서는 이산화탄소 배출을 2000년 대비 50% 삭감할 필요가 있다고 주장했다. 이에 대한 대책으로 각국은 대표적 온실가스인 이산화탄소 저감량을 발표하였고, 우리나라도 2009년 12월 온실가스 감축목표를 2020년까지 배출전망치 (Business AS Usual, BAU) 대비 30% 감축(또는 2005년 대비 4% 감축)하기로 결정하였다.
국내 이산화탄소 배출량은 2000년 4.9억톤에서 2010년 5.9억톤, 2020년에는 7.1억톤으로 예상되고 있다. 이 배출량중 약 10%가 시멘트산업에서 발생되고 있으며 시멘트 1톤 생산시 이산화탄소가 약 800kg-CO2/ton톤이 발생되고 있어 감축대책이 절실히 필요한 실정이다. 하지만 시멘트 산업에서 발생되는 이산화탄소를 억제시키기 위해서는 생산량을 줄이는 방법이 있으나, 이는 현실적으로 어려움이 있어 시멘트절대사용량을 감소시키는 방안이 대책으로 떠올라 산업부산물인 고로슬래그와 플라이애시를 시멘트에 혼합시켜 생산하는 혼합시멘트로 사용되고 있고, 이 산업부산물을 기반으로 하는 비시멘트계 무기질분체를 개발하여 건설재료에 적용하고 있다. 그러나, 비시멘트계 무기질분체는 강도가 저하되는 문제가 있다.
또한, 시멘트는 강알칼리성을 가지며, 이러한 시멘트의 강알칼리는 철근의 부식을 방지하는 역할을 함으로써 강력한 철근콘크리트 구조를 유지한다. 하지만 대기 중의 이산화탄소와 시멘트 내의 수산화칼슘이 반응하여 탄산칼슘으로 변하게 되고, 이는 시멘트의 중성화로 연결되어 철근이 부식, 팽창으로 인하여 구조 내에 심각한 균열을 초래하게 된다. 이렇게 시멘트 내의 알칼리는 중요한 성질이지만, 시멘트로 제조된 블록이 수변공간에 사용되는 경우에는 시멘트 내에서 pH11~13의 강알칼리 성분을 용출하게 되어 생태환경에 큰 악영향을 끼치게 된다. 시멘트를 사용하는 수변공간에 접하는 철근콘크리트의 제품은 주로 2차제품 형태로 많이 사용되는데 그 대표적인 제품들이 철근콘크리트플룸 및 벤치플룸, 호안블록, 조적식옹벽블록 등이 있고 이러한 제품들은 보통포틀랜드 시멘트의 형태로 생산되기 때문에 강알칼리성분이 용출되는 등의 환경적인 문제점이 크게 나타나고 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전술한 문제점을 해결하여, 강알칼리 성분을 용출시키지 않으면서 압축강도가 우수하며 이산화탄소의 배출량을 줄일 수 있는 탄닌을 이용한 저알칼리 비시멘트 조성물을 제공하는데 있다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 슬래그미분말 20 ~ 40 중량부, 플라이애쉬 20 ~ 40 중량부, 석회석미분말 5 ~ 15 중량부, 생석회 5 ~ 10 중량부, 황산나트륨 1 ~ 5 중량부, 탄닌 0.2 ~ 0.5 중량부, 이수석고 15 ~ 25 중량부 및 실리카흄 3 ~ 10 중량부를 포함하는 탄닌을 이용한 저알칼리 비시멘트 콘크리트 조성물을 제공한다.
본 발명의 저알칼리 비시멘트 조성물은 탄닌을 포함하여 상대적으로 낮은 pH를 가지며, 이수석고와 실리카흄을 사용하여 탄닌의 사용에 따른 부작용인 응결지연과 초기강도 저하를 방지하여 압축강도가 우수하다. 또한, 본 발명의 저알칼리 비시멘트 조성물의 탄닌을 철근 산화를 방지할 수 있다. 그리고, 본 발명의 탄닌을 이용한 저알칼리 비시멘트 조성물은 이산화탄소 절감효과를 갖는다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 기재된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 탄닌을 이용한 저알칼리 비시멘트 조성물은 슬래그미분말 20~40 중량부, 플라이애쉬 20~40 중량부, 석회석미분말 5~15 중량부, 생석회 5~10중량부, 황산나트륨 1~5중량부, 탄닌 0.2 ~ 0.5 중량부, 이수석고 15 ~ 25 중량부 및 실리카흄 3 ~ 10 중량부를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 탄닌을 이용한 저알칼리 비시멘트 조성물의 56일 재령의 pH는 9.2 ~ 10.2를 나타낸다.
일반적으로 시멘트는 보통포틀랜드 시멘트를 지칭하며, 이러한 보통포틀랜드 시멘트의 주성분은 석회, 실리카, 알루미나, 산화철 등으로, 이를 함유한 원료를 적당한 비율로 충분히 혼합하여, 그 일부가 용융 또는 소성(燒成)된 클링커(clinker)에 적당량의 석고를 가하여 분말로 만든 것이다. 시멘트를 물로 반죽하면 돌처럼 굳어지는데, 이것은 시멘트 성분이 물과 반응하여서 새로운 조직으로 되기 때문이다. 포틀랜드 시멘트는 주성분으로서 규산삼칼슘(3CaO·SiO2)과 규산이칼슘(2CaO·SiO2)이 들어 있는데, 물이 가해지면 각각 다음과 같은 화학변화를 일으킨다.
3CaO·SiO2＋(n＋2)H2O → CaO·SiO2·nH2O＋2Ca(OH)2
2CaO·SiO2＋(n＋1)H2O → CaO·SiO2·nH2O＋Ca(OH)2
즉 불안정한 규산칼슘이 분해되어 결정성의 안정된 2개의 물질로 된다. 이러한 조직의 결합과 결정화에 의해 시멘트에 강도가 생긴다고 한다. 또 위 반응에 의해 생긴 수산화칼슘(Ca(OH)2)이 다시 공기중의 이산화탄소를 흡수하여 경화성(硬化性)의 탄산칼슘(CaCO3)으로 되는 것도 시멘트의 경도를 증가시키는 한 원인이 된다. 이러한 보통포틀랜드 시멘트는 건물을 짓기 위한 골재들을 결합시키는 용도로 널리 쓰이며, 오랜 시간 동안 가장 중요한 건축자재 중의 하나로 사용되었다. 그러나, 상기 보통포틀랜드 시멘트는 혼합 사용되는 철근의 부식을 방지하기 위하여 강알칼리성을 유지할 필요가 있지만, 수변공간에 접하는 부분에서 사용하게 되면 pH11~13의 강알칼리 성분을 용출하게 되어 생태환경에 큰 악영향을 끼치게 된다.
따라서, 본 발명의 비시멘트 조성물은 상기 보통포틀랜드를 대체할 수 있는 친환경 물질을 사용하여, 보통포틀랜드 시멘트의 강알칼리성으로 인한 단점을 보완하였다. 탄닌은 많은 식물에 널리 분포하고 수용액은 수렴성이 강하고 떫은맛을 가지는 화합물의 총칭으로, 여러 가지 폴리페놀류가 중합한 복잡한 구조의 고분자물질(분자량 600~2000)로 원래는 무색이지만 폴리페놀 oxidase의 작용에 의해 쉽게 산화되어 갈색을 나타낸다. 본 발명의 비시멘트 조성물은 탄닌을 함유하여 pH를 10.2 이하로 조절하여 강알칼리 성분을 방지하는 동시에, 탄닌을 첨가하게 되면 탄닌의 수산기가 시멘트의 수화반응에 의해 생성되는 칼슘실리케이트수화물의 칼슘염과 결합함으로서 외기중의 탄산가스와 칼슘실리케이트 수화물과의 탄산화 반응을 차단하고, 또한 탄산화된 칼슘카보네이트에 수산기가 결합하여 철근부식 방지에 효과적으로 작용을 하게 된다. 그러나, 가수분해가 가능한 탄닌의 당성분이 시멘트 입자를 둘러싸 수화반응을 더디게 하는 것으로 생각되며, 이러한 탄닌의 부정적인 작용으로 인하여 시멘트의 초기강도의 저하를 가져올 수 있다. 따라서, 본 발명의 탄닌을 이용한 저알칼리 콘크리트 조성물은 이수석고 및 실리카퓸을 사용하여 이수석고와 실리카흄을 사용하여 탄닌의 사용에 따른 부작용인 응결지연과 초기강도 저하를 방지하여 압축강도가 우수하다.
이러한 탄닌은 0.2 ~ 0.5 중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 이는 탄닌의 사용량이 0.2 중량부 미만인 경우에는 탄닌의 함량이 너무 적으므로 pH조절의 효과가 미미하고, 0.5 중량부를 초과하여 사용하는 경우에는 초기강도가 지나치게 저하되기 때문이다.
석고(石膏)는 황산칼슘(CaSO4)을 주성분으로 하는 매우 부드러운 황산염 광물로, 특히 이수석고는 CaSO4·2H2O이며, 시멘트의 초기수화와 응결에 많은 영향을 미치게 된다. 이러한 이수석고는 15 중량부 미만을 사용하는 경우에는 응결속도의 향상의 효과가 미미하게 되며, 25 중량부를 초과하여 사용하는 경우에는 강도에 부정적인 영향을 미치게될 수 있다.
상기 실리카흄은 규소철과 실리콘메탈의 생산과정에서 생성되는 가스를 수집 여과하여 포집되는 마이크로실리카 입자로 분말도가 아주 높고 실리카량이 많기 때문에 시멘트 입자들 사이에 충진될 수 있으므로, 매우 치밀한 경화조직을 얻을 수 있어 강도의 향상을 가져올 수 있다. 이러한 실리카흄을 3 중량부 미만으로 사용하는 경우에는 강도 향상의 효과가 미미하고, 10 중량부를 초과하여 사용하는 경우에는 경화속도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
슬래그미분말은 잠재수경성으로 물과 접촉하였을 때 Ca2 +가 용출되어 입자표면에 부정형의 유리막을 형성하여 물의 침투 및 입자로부터 이온용출을 제어어하여 반응이 일어나지 않는다. 하지만 약간의 알카리자극제(CaO, NaSO3)를 첨가하면 슬래그미분말에 OH-를 흡착시켜 부정형 유리막을 파괴하여 SiO2, AL2O3, CaO, MgO 등의 반응성 물질을 용출시켜 경화반응을 일으킨다. 슬래그미분말의 유리질을 구성하고 있는 -O-Si-O-Al-O-의 3차원 망상 구조체의 결합의 알카리자극제에 의하여 절단되고, 그 망상구조내에 들어 있던 Ca, Mg, Al 등의 이온이 용이하게 용출될 수 있기 때문에 각 이온들은 규산칼슘 수화물이나 알루민산칼슘 수화물을 생성하여 경화하게 된다.
슬래그미분말 화학반응
Figure 112012006891157-pat00001
상기 슬래그미분말은, 시멘트의 사용량을 줄일 수 있을 뿐 아니라 수화반응에 의한 온도상승을 억제하고, 장기강도가 증가하는 등의 장점이 있다. 슬래그미분말과 시멘트수화물의 2차 반응에 의해서 공극구조가 더욱 치밀해지고 수밀성이 크게 증가함으로써 염화물을 비롯한 각종 유해물질의 침투에 대한 저항성이 증가하게 된다. 따라서 슬래그를 포함한 콘크리트는 특히 내구성 측면에서 많이 사용되고 있다. 그러나, 슬래그 미분말을 사용한 콘크리트는 일반적으로 초기강도발현이 낮기 때문에 이러한 슬래그미분말은 20~40 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 플라이애쉬 시멘트(fly ash cement)는 화력발전소에서 부산되는 미립의 석탄재로서 시멘트의 일부를 대체하여 콘크리트 혼화재(混和材)로 사용할 수 있으며, 이러한 플라이애쉬는 천연의 화산재를 대신한 인공 포졸란으로서 구상을 가진 유리 모양의 미소입자의 미분석 탄회이다. 플라이애쉬의 사용상 주의할 점은 플라이애쉬의 효과로서 특히 강도의 향상, 수밀성의 형상을 충분히 발휘시키기 위해서는 습윤양생이 중요하며 양생온도에도 주의를 하여야 한다. 또한 초기강도가 낮고 경화가 늦어지므로 타설 후 동결방지 등에 대하여 주의하여야 한다. 상기 플라이애쉬는 20~40 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
플라이애시 성분 중에 포졸란 반응을 일으키는 성분은 가용성 실리카(SiO2)와 알루미나(Al2O3)로 알려져 있다. 플라이애시를 시멘트에 혼합할 경우, 시멘트의 수화에 의해 발생되는 Ca(OH)2과 플라이애시에서 용출되는 실리카나 산화알루미늄이 반응하여 칼슘실리게이트 수화물 (C-S-H)이나 칼슘알루미네이트 수화물(C-A-H)을 생성하고 장기간에 걸쳐 고화되어 강도를 발현한다.
Figure 112012006891157-pat00002
플라이애시의 화학성분은 콘크리트의 강도와 화학저항성 등 경화 콘크리트의 성질에 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있으며, 탄종, 연소조건 및 현장오염방지 설비의 효율에 크게 좌우된다. 플라이애시의 결정성분은 석영(quartz), 장석(mullite), 자철광(magetite), 적철광(hematite)과 무수황산칼슘을 함유한 유리질이고, 그 주성분인 유리질은 75~85%이며, 결정상인 SiO2는 7~12%, 3Al2O3·2SiO2는 7~15%, 그 외 소량의 자철광, 적철광, 금속철, 미연탄소 등이 약간 존재하며 플라이애시의 2~3% (중량백분율)는 수용성 성분이다. 플라이애시 용액의 액성은 일반적으로 알칼리성이고, 칼슘과 황산이온을 포함하고 마그네슘, 나트륨, 카리 및 규산염 이온도 함유한다.
플라이애시의 주요성분은 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 산화제이철(Fe₂O3)등으로 이들 세 가지 성분이 전체의 80~90%를 차지한다. 플라이애시의 가용성 SiO2는 시멘트 수화시 생성되는 수산화칼슘과 상온에서 서서히 화합하여 불용성의 안정된 규산칼슘을 생성시켜 장기적으로 콘크리트의 압축강도를 증진시킨다. 이에 따라 KS 등 많은 나라의 규격에서 SiO2의 함량을 최소치로 규정하고 있거나, SiO2+Al2 O3+Fe2O3의 최소 함량을 규정하고 있다. 플라이애시에 함유된 산화마그네슘은 콘크리트 내에서 반응하여 수산화마그네슘이 생성되어 콘크리트의 팽창을 야기하므로, 이를 방지하기 위하여 KS L 5405에서는 그 최대함량을 5%이하로 제한하고 있다. 국내 수입 유연탄에 의한 플라이애시의 경우는 산화마그네슘이 함량이 3% 이내로 별 문제가 없다. 무수황산(SO3)은 주로 칼슘설포네이트 형태로 존재하고 있으며, 체적 팽창에 의한 콘크리트의 균열과 강도저하의 원인이 되므로, KS L 5405에서는 SO3최대함량은 3%로 규제하고 있으며 ASTM C618에서는 5%로 규제하고 있다. 그러나 국내 수입 유연탄의 경우 무수황산(SO3)의 함량은 2% 이내로 별 문제가 없다. 플라이애시에 존재하는 활성알칼리(Na2O)는 골재 중의 반응성 규소(Si)성분과 알칼리-골재반응을 일으켜 이로 인한 팽창이 콘크리트 균열의 원인이 되므로 KS L 5405에서는 알칼리(Na2O)의 함량을 최대 1.5%로 규제하고 있다.
플라이애시에 존재하는 많은 유리상은 포졸란 활성과 관계가 깊으며, 이 유리상의 입자들이 시멘트 수화시 생기는 Ca(OH)2와 반응하여 수화물을 생성한다. 플라이애시 중의 유리상은 회분의 화학조성과 석회의 연소 온도에 따라 정해지며, 회분의 융점은 SiO2-Al2O3계에서는 1,250~1,500℃이고 CaO-SiO2-Al2O3계에서는 1,100~1,250℃이다. 혼화재료로서 플라이애시는 유리상이 풍부한 것이 장려되고 있으며, 저온에서 생성된 플라이애시는 혼화재로서 부적합하다. 플라이애시중의 유리상의 비율은 X선 회절에 의한 각결정상의 정량치로부터 주로 산출되지만 통상 60%이상이라고 가정된다. 입경이 큰 플라이애시는 냉각속도가 늦기 때문에 일반적으로 유리상이 적어지고 입경이 작은 플라이애시는 유리상이 풍부하므로 혼화재료로서 적합하다.
포졸란은 그 자체로서 수경성이 없는 미분상태로 실리카질을 포함하는 혼화재료로서, 천연 포졸란과 인공포졸란으로 나눌 수 있다. 천연 포졸란에는 화산재, 규조토, 규산백토 등이 있으며, 인공 포졸란에는 플라이애시, 슬래그, 소성점토, 혈암등이 있고 이러한 포졸란은 시멘트의 수화반응시 생성되는 수산화칼슘과 반응하여 불용성의 화합물을 만든다.
플라이애시를 용기에 담아 노 내에서 950 ℃정도의 고온으로 감량이 될 때까지 강열시키면 화학결합수를 제외한 미연탄소(C, CO) 또는 황(S)의 양이 줄어들게 되며, 이 때의 감소량을 원시료에 대한 백분율(%)로 나타낸 것을 강열감량이라 한다. 강열감량은 미연탄소 함량에 따라 큰 영향을 받아 강열감량과 미연탄소 함량은 거의 같은 뜻으로 사용되고 있으며, 플라이애시는 일반적으로 2~10% 정도의 미연탄소를 함유하고 있고, 그 함유량을 보통 5%이하로 규제하나 이 범위 내에서도 콘크리트 배합시 유기혼화제를 흡착하여 그 기능을 방해한다. 석탄분쇄기와 보일러 연소실 사이에 있는 송풍장치가 느린 속도로 가동될 때에는 공기 공급속도가 감소되어 석탄의 연소효율이 낮아지고 미연탄소 함량이 많은 플라이애시가 생산되는데 이러한 플라이애시는 비교적 다공질이며 비결정으로 활성탄과 같은 성질을 지니고 있다. 특히, AE콘크리트에서는 AE제의 흡착성이 월등히 크므로 소요공기량 유지를 위한 특별한 조치와 관리가 요구된다. 미연탄소 함량이 3%이하일 때는 큰 영향이 없으나 4.5%이상 시에는 그 영향이 대단하며 6%이상 시에는 매우 심하다. 미연탄소는 보통 흑색이고 함유량이 많을수록 시멘트색에서 회색으로 되고, 콘크리트의 외관을 검게 하며, 혼화제의 효과를 감소시키므로 낮은 강열감량의 플라이애시가 요구된다. 또한, 미연탄소의 함량은 바나듐(V2) 성분과 함께 콘크리트의 응결시간에 영향을 준다. 미연탄소의 함량이 많을수록 콘크리트의 초결 및 종결시간은 모두 늦어지지만, 초결에서 종결까지의 시간에는 큰 변화가 없으며, 응결시간의 지연정도는 플라이애시의 종류나 혼입률에 따라 다르고, 혼입률 30% 이하인 경우 약 1~2시간이다. 플라이애시의 pH치는 8~13의 범위에 있고, 콘크리트 혼화재로 사용될 때의 pH는 콘크리트 중성화에 영향을 미친다. 시멘트 pH치가 12전후이므로 플라이애시의 pH치는 시멘트와 비슷하거나 큰 것이 좋다.
상기 석회석 미분말은 시멘트 제조 과정 중 원분쇄 공정의 비산 분진과 분쇄 원료가 킬른에 투입되기전에 예열기 상부에서 가열되어 발생된 가스를 전기 집진기에 의하려 포집된 미세립자를 말하는 것으로 석회석 미분말을 사용하여 점성의 저하를 방지할 수 있다. 이러한 석회석 미분말은 5~15 중량부인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 산화칼슘은 생석회라고도 하고 화학식은 CaO이며, 순수한 것은 입방정의 백색 결정으로 녹는점은 2570℃이다. 공기 중에 방치하면 수분과 이산화탄소를 흡수하여 수산화칼슘(소석회)과 탄산칼슘으로 분해하며 콘크리트의 경도를 강화시키는 역할을 한다. 이러한 생석회는 5~10 중량부인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 황산나트륨은 경화촉진제로 사용되며, 이러한 황산나트륨은 1~5중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
보통포틀랜드 시멘트는 1톤을 생산하는데 발생하는 이산화탄소량이 약 800 kg에 달하게 되므로 최근의 온실가스의 감축을 위한 이산화탄소 발생량을 저감시키기 위한 경향에 반하게 된다. 그러나, 본 발명의 탄닌을 이용한 저알칼리 비시멘트 콘크리트 조성물은 보통포틀랜드 시멘트를 대체하여 친환경 물질을 사용하게 되므로, 이산화탄소 절감효과를 갖는다.
본 발명의 탄닌을 이용한 저알칼리 비시멘트 콘크리트 조성물을 사용하여 철근콘크리트플룸 및 벤치플룸, 호안블록, 조적식옹벽블록 등을 제조할 수 있으며, 이러한 제품들은 강알칼리 성분을 배출하지 않으므로 친환경적이며, 또한 강도도 우수하다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
실시예
실시예 1. 탄닌 0.2 중량부 , 이수석고, 실리카흄을 포함하는 비시멘트 조성물
슬래그미분말 30 중량부, 플라이애쉬 30 중량부, 석회석미분말 10 중량부, 생석회 7 중량부, 황산나트륨 3 중량부, 탄닌 0.2 중량부, 이수석고 20 중량부 및 실리카흄 5 중량부를 균일하게 혼합하여 시멘트 조성물을 준비하였다.
상기 준비된 시멘트 조성물과 표준사의 중량비가 1:3이 되도록 준비하고, 물이 함량이 50 중량부가 되도록 첨가하여 모르타르 혼합기를 사용하여 균일하게 혼합하여 모르타르를 준비하였다.
상기 제조된 모르타르를 사용하여 40mm × 40mm × 160mm의 각주의 공시체를 제조하였다.
실시예 2. 탄닌 0.5 중량부 , 이수석고, 실리카흄을 포함하는 비시멘트 조성물
슬래그미분말 30 중량부, 플라이애쉬 30 중량부, 석회석미분말 10 중량부, 생석회 7 중량부, 황산나트륨 3 중량부, 탄닌 0.5 중량부, 이수석고 20 중량부 및 실리카흄 5 중량부를 균일하게 혼합하여 시멘트 조성물을 준비하였다.
상기 준비된 시멘트 조성물과 표준사의 중량비가 1:3이 되도록 준비하고, 물이 함량이 50중량부가 되도록 첨가하여 모르타르 혼합기를 사용하여 균일하게 혼합하여 모르타르를 준비하였다.
상기 제조된 모르타르를 사용하여 40mm × 40mm × 160mm의 각주의 공시체를 제조하였다.
비교예 1. 보통포틀랜드 시멘트
보통포틀랜드시멘트를 표준사의 중량비가 1:3이 되도록 준비하고, 물이 함량이 50중량부가 되도록 첨가하여 모르타르 혼합기를 사용하여 균일하게 혼합하여 모르타르를 준비하였다.
상기 제조된 모르타르를 사용하여 40mm × 40mm × 160mm의 각주의 공시체를 제조하였다.
비교예 2. 탄닌 0.2 중량부를 포함하는 비시멘트 조성물
슬래그미분말 30 중량부, 플라이애쉬 30 중량부, 석회석미분말 10 중량부, 생석회 7 중량부, 황산나트륨 3 중량부, 탄닌 0.2 중량부를 균일하게 혼합하여 시멘트 조성물을 준비하였다.
상기 준비된 시멘트 조성물과 표준사의 중량비가 1:3이 되도록 준비하고, 물이 함량이 50중량부가 되도록 첨가하여 모르타르 혼합기를 사용하여 균일하게 혼합하여 모르타르를 준비하였다.
상기 제조된 모르타르를 사용하여 40mm × 40mm × 160mm의 각주의 공시체를 제조하였다.
비교예 3. 탄닌 0.5 중량부를 포함하는 비시멘트 조성물
슬래그미분말 30 중량부, 플라이애쉬 30 중량부, 석회석미분말 10 중량부, 생석회 7 중량부, 황산나트륨 3 중량부, 탄닌 0.5 중량부를 균일하게 혼합하여 시멘트 조성물을 준비하였다.
상기 준비된 시멘트 조성물과 표준사의 중량비가 1:3이 되도록 준비하고, 물이 함량이 50중량부가 되도록 첨가하여 모르타르 혼합기를 사용하여 균일하게 혼합하여 모르타르를 준비하였다.
상기 제조된 모르타르를 사용하여 40mm × 40mm × 160mm의 각주의 공시체를 제조하였다.
시험예 1. 압축강도의 측정
상기 실시예 1-2 및 비교예 1-3에서 제조된 공시체를 3일, 7일, 14일, 28일 및 56일 마다 압축강도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
공시체의 압축강도(단위: MPa)
3일 7일 14일 28일 56일
실시예 1 10.3 14.8 20.1 21.1 25.7
실시예 2 10.1 14.1 19.8 20.4 24.5
비교예 1 10.6 15.7 19.9 20.5 24.4
비교예 2 9.4 10.4 14.9 15.7 19.9
비교예 3 9.2 9.9 13.8 15.1 18.6

시험예 2. pH 의 측정
상기 실시예 1-2 및 비교예 1-3에서 제조된 공시체를 1일, 3일, 7일, 14일, 28일 및 56일 마다 pH를 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
pH의 측정
1일 3일 7일 14일 28일 56일
실시예 1 11.45 11.20 10.74 10.58 10.27 10.20
실시예 2 11.38 10.01 10.62 10.23 10.20 9.25
비교예 1 12.90 12.6 12.14 11.82 11.80 11.41
비교예 2 12.50 12.3 11.43 11.42 11.05 10.75
비교예 3 12.04 11.88 11.40 11.34 11.00 10.32
시험예 3. 이산화탄소 배출량의 측정
상기 실시예 1과 비교예 1의 조성물의 이산화탄소 배출량을 계산하여 하기 표 3에 나타내었다.
이산화탄소 배출량
이산화탄소 배출량(CO2 kg/ton)
비교예 1 746
실시예 1 156

Claims (3)

  1. 슬래그미분말 20 ~ 40 중량부, 플라이애쉬 20 ~ 40 중량부, 석회석미분말 5 ~ 15 중량부, 생석회 5 ~ 10 중량부, 황산나트륨 1 ~ 5 중량부, 탄닌 0.2 ~ 0.5 중량부, 이수석고 15 ~ 25 중량부 및 실리카흄 3 ~ 10 중량부를 포함하는 탄닌을 이용한 비시멘트 콘크리트 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄닌을 이용한 비시멘트 콘크리트 조성물의 56일 재령의 pH는 9.25 ~ 10.2인 것을 특징으로 하는 탄닌을 이용한 비시멘트 콘크리트 조성물.
  3. 상기 제1항 또는 제2항의 탄닌을 이용한 비시멘트 콘크리트 조성물을 포함하는 블록.
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