KR101701673B1 - 콘크리트용 결합재 조성물, 이를 포함하는 콘크리트 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체 - Google Patents

콘크리트용 결합재 조성물, 이를 포함하는 콘크리트 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체 Download PDF

Info

Publication number
KR101701673B1
KR101701673B1 KR1020160053409A KR20160053409A KR101701673B1 KR 101701673 B1 KR101701673 B1 KR 101701673B1 KR 1020160053409 A KR1020160053409 A KR 1020160053409A KR 20160053409 A KR20160053409 A KR 20160053409A KR 101701673 B1 KR101701673 B1 KR 101701673B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
concrete
composition
content
crystalline
weight
Prior art date
Application number
KR1020160053409A
Other languages
English (en)
Inventor
이승태
박광필
박세호
Original Assignee
군산대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 군산대학교산학협력단 filed Critical 군산대학교산학협력단
Priority to KR1020160053409A priority Critical patent/KR101701673B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101701673B1 publication Critical patent/KR101701673B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C04B28/22
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/36Inorganic materials not provided for in groups C04B14/022 and C04B14/04 - C04B14/34
    • C04B14/365Gypsum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2/00Lime, magnesia or dolomite
    • C04B2/02Lime
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/12Natural pozzuolanas; Natural pozzuolana cements; Artificial pozzuolanas or artificial pozzuolana cements other than those obtained from waste or combustion residues, e.g. burned clay; Treating inorganic materials to improve their pozzuolanic characteristics
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/30Water reducers, plasticisers, air-entrainers, flow improvers
    • C04B2103/302Water reducers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/30Water reducers, plasticisers, air-entrainers, flow improvers
    • C04B2103/304Air-entrainers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00637Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as glue or binder for uniting building or structural materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

본 명세서는 콘크리트용 결합재 조성물, 이를 포함하는 콘크리트 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체를 제공한다.

Description

콘크리트용 결합재 조성물, 이를 포함하는 콘크리트 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체{BINDER COMPOSITIONS FOR CONCRETE, CONCRETE COMPOSITIONS COMPRISING THE SAME, AND CONCRETE STRUCTURE MANUFACTURED BY THE SAME}
본 발명은 콘크리트용 결합재 조성물, 이를 포함하는 콘크리트 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체를 제공한다. 구체적으로, 결정질 포졸란 재료를 포함하는 콘크리트용 결합재 조성물을 이용하여 동결융해 저항성이 우수한 콘크리트 구조체를 제공한다.
콘크리트는 내구성과 경제성을 겸비한 가장 널리 보편적으로 사용되는 빠뜨릴 수 없는 중요한 건설재료이다. 콘크리트는 로마시대에 화산회와 석회석을 써서 만들어진 것이 그 시초라고 하나, 일반적으로는 19세기 초기에 포틀랜드 시멘트(Portland Cement)가 발명된 후, 1867년 프랑스에서 철망으로 보강된 콘크리트가 만들어진 것이 최초이다. 그 후 독일을 중심으로 콘크리트의 개발이 계속되어 근래에는 토목공사나 건축용 구조재료의 중심이 되고 있다.
기존의 콘크리트 포장은 콘크리트 배합시 많은 양의 시멘트를 사용함으로 인하여, CO2 가스의 발생에 따른 대기 오염 문제 및 독성 물질의 용출에 따른 토양 오염과 수질 오염 문제가 발생하는 문제가 있다.
또한, 많은 양의 시멘트를 사용하고도 기존의 콘크리트 포장은 동결융해에 대한 저항성이 낮아, 국내와 같이 겨울철 영하로 내려가는 지역에서 겨울철이 지나고 나면 콘크리트 포장 도로의 포트홀 및 줄눈부 열화현상이 발생하는 문제가 발생한다. 이에 따라 콘크리트 도로의 성능 하락 및 유지관리 비용이 지속적으로 발생하는 문제점이 있다.
한국 공개공보: KR 2011-0119887 A
본 명세서가 해결하고자 하는 과제로는, 시멘트의 함량을 줄여 환경 오염에 대한 문제를 줄이고, 동결융해 저항성이 우수한 콘크리트용 결합재 조성물, 이를 포함하는 콘크리트 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체를 제공하는 것이다.
본 명세서의 일 실시상태는, 시멘트; 비결정질 포졸란 재료; 및 결정질 포졸란 재료를 포함하는 콘크리트용 결합재 조성물을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는, 상기 콘크리트용 결합재 조성물 20 중량% 이상 40 중량% 이하; 잔골재 20 중량% 이상 40 중량% 이하; 및 굵은 골재 30 중량% 이상 60 중량% 이하; 및 물 5 중량% 이상 15 중량% 이하를 포함하는 콘크리트 조성물을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는, 상기 콘크리트 조성물을 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 콘크리트용 결합재 조성물을 포함하는 콘크리트 조성물은 시멘트 함량이 낮아, 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체의 시멘트에 의한 환경 오염을 줄일 수 있는 장점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 콘크리트용 결합재 조성물은 산업 폐기물로 버려지는 결정질 포졸란 재료를 이용하여, 산업 폐기물의 활용도를 높여 환경 부담을 줄이는 장점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 콘크리트용 결합재 조성물을 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체는 동결융해 저항성이 높아, 콘크리트 구조체의 유지관리 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 실시예 및 비교예에 따른 콘크리트 구조체의 동결융해 저항성 테스트를 실행한 결과를 나타낸 것이다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
시멘트는 콘크리트를 경화시키는 주요한 성분으로서, 수화반응을 통해 강도발현을 나타내고, 반응시 수화열을 내는 주요한 역할을 한다. 다만, 시멘트는 제조시 많은 양의 이산화탄소 가스를 발생시키고, 독성 물질을 배출하여 토양 오염 및 수질 오염을 유발하는 무기계 재료이므로, 콘크리트 구조체의 제조시 시멘트의 함량을 줄이는 노력이 필요하다.
이에, 본 발명자들은 결정질 포졸란 재료를 이용하여 본 명세서에 따른 콘크리트용 결합재 조성물을 개발하였으며, 이를 포함하는 콘크리트 조성물 및 콘크리트 구조체는 시멘트의 함량을 낮추면서도 콘크리트 구조체의 압축 및 인장 강도에 큰 영향을 미치지 않고, 나아가 동결융해 저항성이 우수한 특성이 있다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서의 일 실시상태는, 시멘트; 비결정질 포졸란 재료; 및 결정질 포졸란 재료를 포함하는 콘크리트용 결합재 조성물을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 시멘트는 KS에 규정된 포틀랜드 1종 내지 5종 시멘트 중 어느 하나 이상일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 시멘트의 함량은 상기 콘크리트용 결합재 조성물 100 중량%에 대하여, 60 중량% 이상 80 중량% 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 시멘트의 함량은 상기 콘크리트용 결합재 조성물 100 중량%에 대하여, 65 중량% 이상 75 중량% 이하일 수 있다.
상기 시멘트의 함량이 상기 범위 내인 경우, 콘크리트 구조체의 강도 저하를 최소화할 수 있고, 기존의 콘크리트용 결합재 조성물을 시멘트로만 하는 경우에 비하여 20 중량% 내지 40 중량%, 또는 25 중량% 내지 35 중량%의 시멘트 사용량의 절감이 가능하다. 이를 통하여, 본 명세서에 따른 콘크리트용 결합재 조성물을 이용하는 경우, 기존과 동등 이상 수준의 장기강도 및 내구성을 나타내며 보다 환경 친화적으로 콘크리트 구조체를 제조할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 비결정질 포졸란 재료의 주요 성분은 SiO2, Al2O3, CaO 및 MgO로서 전체 성분 중 94 % 내지 97 %를 차지한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 비결정질 포졸란 재료는 제철소에서 선철을 제조할 때 고로에서 비중의 차에 의해 분리되는 용융슬래그를 찬공기나 냉수로 급냉 처리를 하여 생성될 수 있다. 또한, 상기 비결정질 포졸란 재료는 화산재, 응회암, 규조토 등과 같은 천연 포졸란, 실리카 흄, 실리카 겔 및 플라이애쉬 등과 같은 인공 포졸란 등이 적용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 결정질 포졸란 재료는 화학적으로 안정한 구조인 결정질이며, 수경성은 거의 갖지 않는다. 상기 결정질 포졸란 재료의 주요 성분은 겔나이트(2CaO·Al2O3·SiO2)와 오겔마나이트(2CaO·MgO·2SiO2)의 고용체인 멜릴라이트(Melilite) 및 β-다이칼슘실리케이트(β-2CaO·SiO2)일 수 있다. 또한, 아노사이트(CaO·Al2O3·SiO2), 멜나이트(3CaO·MgO·2SiO2) 등의 규산염화물 및 미량의 유황 성분이 결정질 매트릭스 내에 존재할 수 있다.
상기 결정질 포졸란 재료는 F-CaO, F-MgO가 거의 존재하기 않기 때문에 내구성 관점에서 다른 슬래그와 구별되게 특별한 처리가 불필요할 수 있다. 또한, 상기 결정질 포졸란 재료는 가용성 황 성분이 비결정질 포졸란 재료보다 높고, 특히 S2O3 2-의 비율이 비결정질 포졸란 재료보다 높을 수 있다. 상기 결정질 포졸란 재료의 황 성분은 결정질의 황화칼슘으로 존재할 수 있으며, 이는 물과 접촉하면 Ca2 +과 음이온 S2O3 2 -로 해리되어 용출되어, S2O3 2 -이온은 C3A(3CaO·Al2O3; Tricalcium aluminate aluminate)의 수화억제 작용에 의하여 콘크리트 구조체 제조시 초기 유동성을 증진 및 유동성이 유지되도록 할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 결정질 포졸란 재료는 제철소에서 선철을 제조할 때, 고로에서 비중의 차에 의해 분리되는 용융슬래그를 서서히 식힌 산업 폐기물로부터 얻을 수 있다. 그러므로, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 콘크리트용 결합재 조성물은 산업 폐기물로 버려지는 결정질 포졸란 재료를 이용하여, 산업 폐기물의 활용도를 높여 환경 부담을 줄일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 결정질 포졸란 재료의 함량은 상기 콘크리트용 결합재 조성물 100 중량%에 대하여, 5 중량% 이상 40 중량% 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 결정질 포졸란 재료의 함량은 상기 콘크리트용 결합재 조성물 100 중량%에 대하여, 10 중량% 이상 30 중량% 이하일 수 있다.
상기 결정질 포졸란 재료의 함량이 상기 범위 내인 경우, 결정질 포졸란 재료를 사용하지 않는 경우에 비하여 콘크리트 구조체의 동결융해 저항성이 크게 향상될 수 있다. 또한, 상기 결정질 포졸란 재료의 함량이 상기 범위 내인 경우, 콘크리트 구조체의 압축 강도 및 인장 강도에 큰 영향을 미치지 않을 수 있다.
상기 결정질 포졸란 재료 및 상기 비결정질 포졸란 재료는 이들의 형성시 냉각 방식의 차이로 인하여 재료의 상(phase)이 서로 상이하게 되어, 상이한 물성을 나타낸다. 예를 들어, 전기로에서 생성되는 결정질 포졸란 재료와 비결정질 포졸란 재료의 분쇄능력을 평가한 결과 결정질 포졸란 재료의 분쇄능력이 비결정질 보다 약 2.7배 우수한 것으로 나타났다. 이는, 결정질 포졸란 재료의 경우 생성시 발생하는 서냉 효과로 인하여 다량의 가스가 생성되므로, 비결정질 포졸란 재료와는 상이하게 괴상의 상태에서 다공성의 결정질 형상을 가지게 되며, 비결정질 포졸란 재료와는 상이한 물성을 가지게 된다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 비결정질 포졸란 재료와 상기 결정질 포졸란 재료의 중량비는 10:1 내지 1:1 일 수 있다. 구체적으로, 상기 비결정질 포졸란 재료와 상기 결정질 포졸란 재료의 중량비는 7:1 내지 3:1 일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는, 상기 콘크리트용 결합재 조성물 10 중량% 이상 30 중량% 이하; 잔골재 20 중량% 이상 40 중량% 이하; 및 굵은 골재 30 중량% 이상 60 중량% 이하; 및 물 5 중량% 이상 20 중량% 이하를 포함하는 콘크리트 조성물을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 콘크리트용 결합재 조성물의 함량은 상기 콘크리트 조성물 100 중량%에 대하여, 10 중량% 이상 20 중량% 이하일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 잔골재의 함량은 상기 콘크리트 조성물 100 중량%에 대하여 25 중량% 이상 35 중량% 이하일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 굵은 골재의 함량은 상기 콘크리트 조성물 100 중량%에 대하여, 45 중량% 이상 55 중량% 이하일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 물의 함량은 상기 콘크리트 조성물 100 중량%에 대하여, 5 중량% 이상 10 중량% 이하일 수 있다.
상기 잔골재는 입경이 0.01 mm 내지 5 mm인 골재를 사용할 수 있고, 상기 굵은 골재는 입경이 5 mm 내지 100 mm인 골재인 것을 사용할 수 있다. 상기 골재는 서로 다른 입경을 혼합하여 사용할 수 있고, 특히 상기 굵은 골재는 32 mm 골재를 단독 사용하거나, 19 mm 또는 25 mm 골재와 혼합하여 사용할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 콘크리트용 결합재 조성물은 감수제, 공기연행제, 석고, 석회, 플라이애쉬로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 혼화제를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 감수제는 리그닌술포네이트, 폴리나프탈렌술포네이트, 폴리카르본산, 폴리멜라민술포네이트 및 폴리카복실레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함할 수 있다.
상기 감수제의 함량은 상기 콘크리트용 결합재 조성물 100 중량%에 대하여 0 중량% 이상 5 중량% 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 감수제의 함량은 상기 콘크리트용 결합재 조성물 100 중량%에 대하여 0.1 중량% 이상 5 중량% 이하, 또는 0.1 중량% 이상 2 중량% 이하일 수 있다.
상기 감수제의 함량이 상기 범위 내인 경우, 상기 콘크리트용 결합재 조성물의 유동성을 높여 작업성을 확보할 수 있으며, 기포의 발생을 방해하지 않으면서 적절한 분산성 향상에 기여할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 공기연행제는 AE제(Air Entraining Agent)를 사용하여 콘크리트 중의 공기포를 일정하게 함유할 수 있다. 상기 공기연행제는 음이온계 계면활성제를 주성분으로 하며, 공기량의 조절이 쉽고 경제적이며, 콘크리트에 사용시 동결융해에 대한 내구성이 상승시킬 수 있다.
상기 공기연행제의 함량은 상기 콘크리트용 결합재 조성물 100 중량%에 대하여 0 중량% 이상 3 중량% 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 공기연행제의 함량은 상기 콘크리트용 결합재 조성물 100 중량%에 대하여 0.1 중량% 이상 3 중량% 이하, 또는 0.1 중량% 이상 2 중량% 이하일 수 있다.
상기 공기연행제의 함량이 상기 범위 내인 경우, 콘크리트 구조체의 역학적 성능을 저하시키지 않으면서 균일한 공기포를 분포하게 하여 콘크리트 구조체의 성능을 균일하게 할 수 있으며, 나아가 콘크리트 구조체 제조시의 작업성을 높일 수 있다.
상기 석고는 연이수석고나 산업부산물로 발생되는 배연탈황이수석고 또는 인산이수석고로부터 100 ℃ 내지 150 ℃의 온도 조건에서 가압수증기법 혹은 가압수열법으로 합성되어 얻어질 수 있다.
상기 석고는 재료 분리, 블리딩, 침하(Plastic shrinkage)현상 없이, 안정된 무수축성과 일반 시멘트 조성물에 비해 우수한 초기강도 발현 및 안정적인 장기 강도 유지 성능을 발현할 수 있고, 물비 제어에 의해 응결(가사) 시간 조절이 가능할 뿐만 아니라, 높은 초기 유동성 확보를 통해 불규칙한 형상을 갖는 단면에서 작업성을 높이는 역할을 할 수 있다. 또한, 기존의 시멘트 조성물과는 달리 알칼리도가 높지 않기 때문에 중성화에 대한 우려가 적고 일정 수준의 내구 공극 확보에 의한 건습 반복 작용 및 동결융해 작용으로부터 안정적인 내구성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
상기 석회는 석회석을 생산제품의 특성에 따라 소성하여 제조한 제품으로 주성분은 산화칼슘(CaO)일 수 있다. 상기 석회는 석회석을 소성로(유체로)의 조건에 따라 파쇄한 것을 약 900 ℃ 내지 1,100 ℃에서 일정시간 가열하여 제조될 수 있으며, 생석회는 CaO 함량 90 % 이상, 입도 100 메쉬 이상의 것이 이용될 수 있다.
상기 석회는 물과 반응 시 급격히 팽창하고 열을 발산하기 때문에, 일정량을 사용하면 수화 촉진, 장기강도 증진 및 내화성 증진 등의 효과를 기대할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 석고 및/또는 석회의 함량은 상기 콘크리트 조성물 100 중량%에 대하여 1 중량% 이상 15 중량% 이하, 1 중량% 이상 10 중량% 이하, 또는 1 중량% 이상 5 중량% 이하일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는, 상기 콘크리트 조성물을 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체를 제공한다.
상기 콘크리트 구조체는 콘크리트 도로, 소하천 석축, 옹벽, 콘크리트 블록 등 콘크리트를 이용하여 제조되는 것을 의미할 수 있다.
상기 콘크리트 구조체는 하기 콘크리트 구조체의 제조방법으로 제조될 수 있다.
구체적으로, 상기 콘크리트용 결합재 조성물 및 골재를 투입하는 단계, 상기 투입된 재료를 믹싱하는 건비빔 단계, 상기 건비빔 단계 후 물을 혼합하여 콘크리트 모르타르를 제조하는 단계, 및 상기 콘크리트 모르타르를 성형틀에 타설한 후 양생하는 단계를 포함하는 콘크리트 구조체의 제조방법을 제공한다.
상기 콘크리트용 결합재 조성물 및 골재를 투입하는 단계는 상기 콘크리트용 결합재 조성물, 굵은 골재 및 잔골재를 투입하는 단계이다.
상기 건비빔 단계는 투입된 골재 및 결합재를 믹싱하는 단계이며, 이때 물은 투입되지 않는다. 따라서 물을 투입하기 전에 골재 및 결합재를 믹싱하므로 재료의 혼합상태의 확인이 용이하다. 이때 회전 믹서를 사용하며, 골재 및 시멘트가 고르게 섞이도록 25 rpm 내지 35 rpm의 속도로 믹싱할 수 있다. 구체적으로, 1분 30초 내지 2분 동안 믹싱할 수 있으나 믹싱 시간이 이에 한정되는 것은 아니며, 소정의 시간 동안 믹싱한 후에 재료의 혼합여부를 확인하고 회전속도 15 rpm 내지 25 rpm을 유지하며 추가적으로 혼합할 수도 있다.
상기 콘크리트 모르타르를 제조하는 단계는 비빔 단계가 완료된 상태의 골재 및 결합재에 물, 선택적으로 혼화제를 투입하면서 믹싱하는 단계이다. 이때 회전 믹서의 회전속도는 15 rpm 내지 25 rpm의 회전속도를 유지시킬 수 있다. 또한, 물은 소요량의 전량을 투입하고 혼화제는 소요량의 일부를 투입하여 부분적으로 믹싱한 후에, 혼화제의 나머지를 더 투입하여 추가적으로 믹싱할 수도 있다.
상기 양생하는 단계는 일반적인 콘크리트 양생법을 적용할 수 있다. 구체적으로, 상기 양생하는 단계는 양생제를 살포한 후 양생포를 덮어 양생하는 것일 수 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
[ 비교예 1]
시멘트 100 중량%로 콘크리트용 결합재 조성물을 제조하고, 이에 입경 0.01 mm 내지 5 mm인 잔골재와 최대 입경이 32 mm인 굵은 골재를 혼합하였다. 나아가, 혼화제로서 폴리카르본산계 감수제 및 음이온계 계면활성제 기반의 공기연행제를 더 첨가한 후 물을 첨가하여 콘크리트 조성물을 제조한 후 이를 이용하여 콘크리트 구조체를 제조하였다.
이 때, 상기 잔골재의 함량은 상기 콘크리트 조성물에 대하여 27 중량%이었고, 상기 굵은 골재의 함량은 상기 콘크리트 조성물에 대하여 51 중량%이었으며, 상기 감수제의 함량은 상기 콘크리트 조성물에 대하여 0.5 중량%이었고, 상기 공기연행제의 함량은 상기 콘크리트 조성물에 대하여 0.2 중량%이었으며, 상기 물의 함량은 상기 콘크리트 조성물에 대하여 7 중량%이었다.
[ 비교예 2]
시멘트 80 중량% 및 비결정질 포졸란(플라이애쉬) 20 중량%를 혼합하여 콘크리트용 결합재 조성물을 제조하고, 이에 입경 0.01 mm 내지 5 mm인 잔골재와 최대 입경이 32 mm인 굵은 골재를 혼합하였다. 나아가, 혼화제로서 폴리카르본산계 감수제 및 음이온계 계면활성제 기반의 공기연행제를 더 첨가한 후 물을 첨가하여 콘크리트 조성물을 제조한 후 이를 이용하여 콘크리트 구조체를 제조하였다.
이 때, 상기 잔골재의 함량은 상기 콘크리트 조성물에 대하여 27 중량%이었고, 상기 굵은 골재의 함량은 상기 콘크리트 조성물에 대하여 51 중량%이었으며, 상기 감수제의 함량은 상기 콘크리트 조성물에 대하여 0.5 중량%이었고, 상기 공기연행제의 함량은 상기 콘크리트 조성물에 대하여 0.2 중량%이었으며, 상기 물의 함량은 상기 콘크리트 조성물에 대하여 7 중량%이었다.
[ 비교예 3]
시멘트 60 중량% 및 비결정질 포졸란 40 중량%를 혼합하여 콘크리트용 결합재 조성물을 제조하고, 이에 입경 0.01 mm 내지 5 mm인 잔골재와 최대 입경이 32 mm인 굵은 골재를 혼합하였다. 나아가, 혼화제로서 폴리카르본산계 감수제 및 음이온계 계면활성제 기반의 공기연행제를 더 첨가한 후 물을 첨가하여 콘크리트 조성물을 제조한 후 이를 이용하여 콘크리트 구조체를 제조하였다.
이 때, 상기 잔골재의 함량은 상기 콘크리트 조성물에 대하여 27 중량%이었고, 상기 굵은 골재의 함량은 상기 콘크리트 조성물에 대하여 51 중량%이었으며, 상기 감수제의 함량은 상기 콘크리트 조성물에 대하여 0.5 중량%이었고, 상기 공기연행제의 함량은 상기 콘크리트 조성물에 대하여 0.2 중량%이었으며, 상기 물의 함량은 상기 콘크리트 조성물에 대하여 7 중량%이었다.
[ 실시예 1]
시멘트 60 중량% 비결정질 포졸란 35 중량% 및 결정질 포졸란 5 중량%를 혼합하여 콘크리트용 결합재 조성물을 제조하고, 이에 입경 0.01 mm 내지 5 mm인 잔골재와 최대 입경이 32 mm인 굵은 골재를 혼합하였다. 나아가, 혼화제로서 폴리카르본산계 감수제 및 음이온계 계면활성제 기반의 공기연행제를 더 첨가한 후 물을 첨가하여 콘크리트 조성물을 제조한 후 이를 이용하여 콘크리트 구조체를 제조하였다.
이 때, 상기 잔골재의 함량은 상기 콘크리트 조성물에 대하여 27 중량%이었고, 상기 굵은 골재의 함량은 상기 콘크리트 조성물에 대하여 51 중량%이었으며, 상기 감수제의 함량은 상기 콘크리트 조성물에 대하여 0.5 중량%이었고, 상기 공기연행제의 함량은 상기 콘크리트 조성물에 대하여 0.2 중량%이었으며, 상기 물의 함량은 상기 콘크리트 조성물에 대하여 7 중량%이었다.
[ 실시예 2]
시멘트 60 중량% 비결정질 포졸란 30 중량% 및 결정질 포졸란 10 중량%를 혼합하여 콘크리트용 결합재 조성물을 제조하고, 이에 입경 0.01 mm 내지 5 mm인 잔골재와 최대 입경이 32 mm인 굵은 골재를 혼합하였다. 나아가, 혼화제로서 폴리카르본산계 감수제 및 음이온계 계면활성제 기반의 공기연행제를 더 첨가한 후 물을 첨가하여 콘크리트 조성물을 제조한 후 이를 이용하여 콘크리트 구조체를 제조하였다.
이 때, 상기 잔골재의 함량은 상기 콘크리트 조성물에 대하여 27 중량%이었고, 상기 굵은 골재의 함량은 상기 콘크리트 조성물에 대하여 51 중량%이었으며, 상기 감수제의 함량은 상기 콘크리트 조성물에 대하여 0.5 중량%이었고, 상기 공기연행제의 함량은 상기 콘크리트 조성물에 대하여 0.2 중량%이었으며, 상기 물의 함량은 상기 콘크리트 조성물에 대하여 7 중량%이었다.
상기 비교예 3, 실시예 1 및 실시예 2에서의 비결정질 포졸란은 전기로에서 생성된 포졸란 재료를 이용하였다.
상기 실시예1 및 2에서의 결정질 포졸란은 괴상의 재료를 1차 분쇄하여 내부에 포함되어 있는 철을 제거하고 조크러셔(Jaw Crusher)를 이용하여 1 내지 2 cm크기로 2차 분쇄, 십자형 비트(Cross bit)에 넣어 분말 분쇄 후 볼밀을 이용하여 결정질 포졸란 분말을 얻었다.
상기 비교예 및 실시예에 따른 구체적인 사항은 하기 표 1에 나타내었다.
굵은 골재 최대입경
(㎜)
물-결합재 비
(%)
잔골재율
(%)
단위용적중량(㎏/㎥) 혼화제
(%)
결합재 잔골재 굵은
골재
시멘트 비결정질
포졸란
결정질
포졸란
비교예 1 32 45 36 157 350 645 1194 0.7
비교예 2 280 70 626 1160
비교예 3 210 140 632 1171
실시예 1 210 123 17 632 1171
실시예 2 210 105 35 632 1171
상기 표 1에서 잔골재율은 콘크리트 중의 골재가 차지하는 전체 용적에서 잔골재가 차지하는 비율을 의미한다.
나아가, 상기 비교예 및 실시예에 따라 제조된 콘크리트 구조체의 응결시간, 압축강도 및 휩강도를 평가한 결과는 하기 표 2와 같다.
또한, 상기 비교예 및 실시예에 따라 제조된 콘크리트 구조체의 동결융해 저항성 테스트 결과는 도 1에 나타내었다.
구분 응결시간
(min)
휨강도
(MPa)
압축강도
(MPa)
유동성(Slump)
(mm)
공기량
(%)
초결 종결 28일 56일 28일 56일
비교예 1 165 280 4.5 6.9 35 37 48 4.5
비교예 2 207 251 6.0 7.9 24 28 70 6.7
비교예 3 203 306 7.9 8.2 37 38 70 4.5
실시예 1 200 303 7.7 8.7 35 38 70 5.0
실시예 2 210 259 6.2 6.8 32 32 75 6.9
응결시간: KS F 2436(관입 저항 침에 의한 콘크리트 응결 시간 시험 방법)
압축강도: KS F 2422(콘크리트의 압축강도 시험방법)
휨 강 도: KS F 2408(콘크리트의 휨강도 시험방법)
동결융해 저항성: KS F 2456 (A type, 수중급속 동결융해 시험방법)
응결시험: KS F 2436 (관입저항침에 의한 콘크리트 응결시간시험방법)
공기량시험: KS F 2421 (콘크리트 공기량 실험)
상기 표 2에 따르면, 실시예에 따른 콘크리트 구조체는 도로포장 콘크리트 공기량 및 유동성 규정(도로공사 시방서규정)을 만족하는 결과를 나타냈으며, 도로용 콘크리트 포장 배합의 규정에 적합한 8시간 이내에 응결이 종결되어 도로 포장용 콘크리트로의 사용에 문제가 없는 것을 확인하였다.
나아가, 결정질 포졸란 재료를 사용한 콘크리트의 강도특성을 비교한 결과, 비결정질 포졸란 재료를 대체하여 배합하는 경우, 콘크리트의 압축 및 인장강도에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 확인할 수 있다.
또한, 도 1에 따르면, 결정질 포졸란 재료 5 중량%로 비결정질 포졸란을 대체하여 적용한 실시예 1은 안정적인 동결융해 저항성을 나타내며 비교예 1 및 3보다 상회하는 수준을 나타내었다. 나아가, 결정질 포졸란 재료 10 중량%로 비결정질 포졸란을 대체하여 적용한 실시예 2는 비교예 1 내지 3에 대하여 동결융해 저항성이 상당히 우수한 것으로 나타내었다.
상기 결과에서 알 수 있듯이, 콘크리트용 결합재 조성물에 포함되는 비결정질 포졸란을 결정질 포졸란으로 일부 대체하는 경우, 산업 폐기물로 버려지는 결정질 포졸란을 이용하여 폐기물 처리 비용을 절약하고, 환경 부담을 줄일 수 있으며, 나아가 동결융해 저항성도 상승하는 것을 알 수 있다.
또한, 비교예 1과 같이 시멘트를 100 중량%로 콘크리트용 결합재 조성물을 사용하는 경우에 비하여, 실시예 1 및 2는 물리적 강도의 손실 없이 동결융해 저항성의 향상을 구현할 수 있으며, 시멘트의 사용량을 크게 줄여 환경 오염을 줄일 수 있는 장점이 있는 것을 알 수 있다.

Claims (7)

  1. 시멘트; 비결정질 포졸란 재료; 및 멜릴라이트 및 β-다이칼슘실리케이트를 포함하는 결정질 포졸란 재료를 포함하고,
    상기 결정질 포졸란 재료의 함량은 콘크리트용 결합재 조성물 100 중량%에 대하여, 5 중량% 이상 40 중량% 이하이며,
    상기 비결정질 포졸란 재료와 상기 결정질 포졸란 재료의 중량비는 10:1 내지 1:1 인 콘크리트용 결합재 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 시멘트의 함량은 상기 콘크리트용 결합재 조성물 100 중량%에 대하여, 60 중량% 이상 80 중량% 이하인 것인 콘크리트용 결합재 조성물.
  5. 청구항 1에 따른 콘크리트용 결합재 조성물 10 중량% 이상 30 중량% 이하; 잔골재 20 중량% 이상 40 중량% 이하; 및 굵은 골재 30 중량% 이상 60 중량% 이하; 및 물 5 중량% 이상 20 중량% 이하를 포함하는 콘크리트 조성물.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 콘크리트 조성물은 감수제, 공기연행제, 석고 및 석회로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 혼화제를 더 포함하는 것인 콘크리트 조성물.
  7. 청구항 6에 따른 콘크리트 조성물을 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체.
KR1020160053409A 2016-04-29 2016-04-29 콘크리트용 결합재 조성물, 이를 포함하는 콘크리트 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체 KR101701673B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160053409A KR101701673B1 (ko) 2016-04-29 2016-04-29 콘크리트용 결합재 조성물, 이를 포함하는 콘크리트 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160053409A KR101701673B1 (ko) 2016-04-29 2016-04-29 콘크리트용 결합재 조성물, 이를 포함하는 콘크리트 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101701673B1 true KR101701673B1 (ko) 2017-02-13

Family

ID=58156026

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160053409A KR101701673B1 (ko) 2016-04-29 2016-04-29 콘크리트용 결합재 조성물, 이를 포함하는 콘크리트 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101701673B1 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101958911B1 (ko) * 2018-07-10 2019-03-15 군산대학교산학협력단 시멘트계 경화체용 결합재, 이를 포함하는 콘크리트 및 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체
KR102111619B1 (ko) * 2019-09-16 2020-05-15 효림이엔아이(주) 하이브리드 경량 모르타르 조성물 및 이를 이용한 보수·보강 공법
KR102121802B1 (ko) * 2019-09-16 2020-06-11 효림이엔아이(주) 경량 모르타르와 복합 유공플레이트 빔을 활용한 구조물의 보수 및 보강 공법
KR102143854B1 (ko) * 2019-09-16 2020-08-12 효림이엔아이(주) 하이브리드 경량 모르타르 조성물
KR102156553B1 (ko) * 2019-10-15 2020-09-17 효림이엔아이(주) 내후성이 우수한 보수 모르타르 조성물 및 이를 이용한 보수·보강 공법
KR102308502B1 (ko) * 2020-12-31 2021-10-01 황인동 폐골재를 포함하는 콘크리트 조성물 및 그 제조방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6858075B1 (en) * 2004-02-10 2005-02-22 The United States Of America As Represented By The Department Of The Interior, Bureau Of Reclamation Thin concrete repair composition for alkali-aggregate reaction affected concrete
JP4157485B2 (ja) * 2004-03-23 2008-10-01 電気化学工業株式会社 セメント組成物及び急硬グラウト材
KR20110053270A (ko) * 2008-10-10 2011-05-19 로만 시멘트, 엘엘시 조강 포졸란 시멘트 배합물
KR20110119887A (ko) 2010-04-28 2011-11-03 (주)한동알앤씨 아스팔트 콘크리트 조성물
JP5068906B2 (ja) * 2001-09-26 2012-11-07 電気化学工業株式会社 セメント混和材、セメント組成物、及びそれを用いてなるセメントコンクリート

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5068906B2 (ja) * 2001-09-26 2012-11-07 電気化学工業株式会社 セメント混和材、セメント組成物、及びそれを用いてなるセメントコンクリート
US6858075B1 (en) * 2004-02-10 2005-02-22 The United States Of America As Represented By The Department Of The Interior, Bureau Of Reclamation Thin concrete repair composition for alkali-aggregate reaction affected concrete
JP4157485B2 (ja) * 2004-03-23 2008-10-01 電気化学工業株式会社 セメント組成物及び急硬グラウト材
KR20110053270A (ko) * 2008-10-10 2011-05-19 로만 시멘트, 엘엘시 조강 포졸란 시멘트 배합물
KR20110119887A (ko) 2010-04-28 2011-11-03 (주)한동알앤씨 아스팔트 콘크리트 조성물

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101958911B1 (ko) * 2018-07-10 2019-03-15 군산대학교산학협력단 시멘트계 경화체용 결합재, 이를 포함하는 콘크리트 및 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체
KR102111619B1 (ko) * 2019-09-16 2020-05-15 효림이엔아이(주) 하이브리드 경량 모르타르 조성물 및 이를 이용한 보수·보강 공법
KR102121802B1 (ko) * 2019-09-16 2020-06-11 효림이엔아이(주) 경량 모르타르와 복합 유공플레이트 빔을 활용한 구조물의 보수 및 보강 공법
KR102143854B1 (ko) * 2019-09-16 2020-08-12 효림이엔아이(주) 하이브리드 경량 모르타르 조성물
KR102156553B1 (ko) * 2019-10-15 2020-09-17 효림이엔아이(주) 내후성이 우수한 보수 모르타르 조성물 및 이를 이용한 보수·보강 공법
KR102308502B1 (ko) * 2020-12-31 2021-10-01 황인동 폐골재를 포함하는 콘크리트 조성물 및 그 제조방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101701673B1 (ko) 콘크리트용 결합재 조성물, 이를 포함하는 콘크리트 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체
US6482258B2 (en) Fly ash composition for use in concrete mix
ES2777216T3 (es) Composición para su uso como lechada de rellenado de dos componentes que comprende silicato extraído
KR101713828B1 (ko) 무시멘트 촉진형 혼화제 및 이를 포함하는 무시멘트 조성물
KR101705242B1 (ko) 시공성을 향상시킨 초고성능 섬유보강 콘크리트의 제조방법
KR20140043493A (ko) 중성화 억제형 조강 시멘트 조성물
JP6030438B2 (ja) 吹付け材料、およびそれを用いた吹付け工法
Balakrishnan et al. Flow properties and strength behaviour of masonry mortar incorporating high volume fly ash
KR101612113B1 (ko) 콘크리트용 결합재 조성물 및 이를 포함하는 콘크리트 조성물
KR101558893B1 (ko) 고내구성 첨가재를 포함하는 콘크리트용 혼합재 및 이를 이용한 콘크리트 조성물
KR101345203B1 (ko) 탄닌을 이용한 저알칼리 비시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 포함하는 블록
Chi et al. Utilization of circulating fluidized bed combustion (CFBC) fly ash and coal-fired fly ash in Portland cement
JP2015189628A (ja) ひび割れ低減型セメント製品の製造方法及びひび割れ低減型セメント製品
KR101111635B1 (ko) 탄닌을 이용한 저알칼리 콘크리트 조성물 및 이를 포함하는 블록
JP3897689B2 (ja) セメント混和材及びセメント組成物
JP5350770B2 (ja) セメント組成物
JPH0116785B2 (ko)
KR20150044341A (ko) 촉진 양생 콘크리트용 시멘트 조성물
Ceylan EFFECTS OF VOLCANIC TUFF AS A PARTIAL REPLACEMENT FOR CEMENT ON THE COMPRESSIVE STRENGTH OF CONCRETE.
KR101958911B1 (ko) 시멘트계 경화체용 결합재, 이를 포함하는 콘크리트 및 이를 이용하여 제조되는 콘크리트 구조체
JP7181355B1 (ja) セメント混和材、セメント混和材の製造方法及びセメント組成物
JP6179357B2 (ja) コンクリート用塩化物イオン浸透抑制無機混和材、当該混和材を用いたコンクリート及びその製造方法
KR101111634B1 (ko) 녹차를 이용한 저알칼리 콘크리트 조성물 및 이를 포함하는 블록
KR101345200B1 (ko) 녹차를 이용한 저알칼리 비시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 포함하는 블록
JP2001278653A (ja) 超高強度コンクリート

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191121

Year of fee payment: 4