KR101720690B1 - 동절기 터널 라이닝용 콘크리트 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고분말 시멘트, 플라이애쉬, 무수석고 및 발열성 환원슬래그로 조성된 동절기 터널 라이닝용 결합재 및 이를 이용한 동절기 터널 라이닝용 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 『분말도 4,300~4,500㎠/g인 고분말 시멘트 73~88wt%; 플라이애쉬 5~15wt%; 무수석고 2~3.5wt%; 및 주 광물이 C3A(3CaO·Al2O3)로 이루어져, Al2O3 함량이 20wt% 이상인 발열성 환원슬래그 5~13wt%; 를 포함하여 조성되어, 상기 발열성 환원슬래그는 물과 혼합될 때 C3AH6(3CaO·Al2O3·6H2O)를 생성하는 발열 반응을 하고, 상기 C3AH6는 상기 무수석고와 반응하여 (Ca6Al2(SO4)3(OH)12·26H2O를 생성하는 발열 반응을 하는 것을 특징으로 하는 동절기 터널 라이닝용 결합재』를 제공한다.

Description

동절기 터널 라이닝용 콘크리트 조성물{Winter tunnel lining concrete composition}
본 발명은 고분말 시멘트, 플라이애쉬, 무수석고 및 발열성 환원슬래그로 조성된 동절기 터널 라이닝용 결합재 및 이를 이용한 동절기 터널 라이닝용 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
터널공사에서 굴착, 발파 등으로 최종적으로 노출된 표층에 타설하는 콘크리트를 라이닝 콘크리트라 한다. 일반적으로는 굴착, 발파 등을 통해 지하 내부 공간을 확보한 다음 숏크리트를 타설하여 지반을 강화하고, 숏크리트 타설이 종료된 다음 숏크리트 표면에 라이닝 콘크리트를 타설한다.
숏크리트 표면은 일반 콘크리트와 달리 거칠고 표면이 울퉁불퉁하다. 또한 터널은 곡선형태로 형성되는 구간이 있으므로 라이닝 콘크리트 시공시에는 바이브레이팅(Vibration)을 필요로 한다. 따라서 라이닝 콘크리트는 바이브레이팅으로 타설구간 곳곳에 충분히 충전(充塡)될 수 있도록 하는 유동성이 확보되어야 하고, 재료분리 및 블리딩 발생이 억제되어야 한다.
또한, 터널공사의 효율적 시공 관리를 위해서는 라이닝 콘크리트가 조기강도를 확보토록하여 거푸집 탈형시기를 앞당길 필요가 있다. 특히, 동절기의 경우 터널 내부라 하더라도 기온이 10℃ 이하로 떨어지기 때문에 라이닝 콘크리트의 동해 방지 및 조기강도 확보가 매우 중요하다. 라이닝 콘크리트의 조기강도 확보를 위해 현재 국내에서는 보온양생 또는 가열양생을 실시하고 있으나 라이닝 콘크리트의 시공위치별로 온도분포가 불균일하여, 온도 분포에 따라 라이닝 콘크리트의 강도 발현이 균일하지 않고, 안정적인 품질을 확보하기 어렵다.
종래기술 중 "터널 라이닝용 콘크리트 조성물"에 관한 공개특허 10-2009-0036952는 터널 라이닝용 콘크리트의 균열 방지 문제에 집중하여 수화열 저감, 경화된 콘크리트의 인장강도 및 휨강도 증진 등을 위한 구성을 제시하였으나 동절기 라이닝 콘크리트의 동해 방지 및 조기강도 확보에 관한 기술 사상은 제시된 바 없다.
한편, 종래기술 중 "온도 의존성이 낮은 초속경 콘크리트 조성물"에 관한 등록특허 10-1604404는 동절기에도 초속경성이 발현되어 긴급 보수용으로 적용할 수 있는 구성을 제시하고 있으나, 이는 상온(15~20℃)에서 30~60분 사이에 초결, 45~90분 사이에 종결이 이루어지며, 충전성(유동성)은 전혀 없는 부분 보수용 콘크리트 조성물이므로 라이닝용 콘크리트로는 적용할 수 없다.
1. 공개특허 10-2009-0036952 "터널 라이닝용 콘크리트 조성물", 2009. 04. 15. 공개 2. 등록특허 10-1604404 "온도 의존성이 낮은 초속경 콘크리트 조성물", 2016. 03. 17. 공고
1. 문영범, 김형철, 최현국, 김재영, 이한승, 김목규, "저온환경에서 고분말도 시멘트의 수화반응 및 강도발현 특성에 관한 실험적 연구", 한국건축시공학회지 15(4), 2015.8, 367-373면.
본 발명은,
1) 동절기 라이닝 콘크리트의 초기강도를 안정적으로 확보하고,
2) 라이닝 콘크리트 타설시 병행되는 바이브레이팅을 통하여 충분한 충진성을 획득할 수 있도록 하며,
3) 라이닝 콘크리트의 품질을 저하시키는 콘크리트의 재료분리 및 블리딩 발생을 억제하고,
4) 동해를 방지함에 그 목적이 있다.
전술한 과제 해결을 위해 본 발명은 『분말도 4,300~4,500㎠/g인 고분말 시멘트 73~88wt%; 플라이애쉬 5~15wt%; 무수석고 2~3.5wt%; 및 주 광물이 C3A(3CaO·Al2O3)로 이루어져, Al2O3 함량이 20wt% 이상인 발열성 환원슬래그 5~13wt%; 를 포함하여 조성되어, 상기 발열성 환원슬래그는 물과 혼합될 때 C3AH6(3CaO·Al2O3·6H2O)를 생성하는 발열 반응을 하고, 상기 C3AH6는 상기 무수석고와 반응하여 (Ca6Al2(SO4)3(OH)12·26H2O를 생성하는 발열 반응을 하는 것을 특징으로 하는 동절기 터널 라이닝용 결합재』를 제공한다.
또한, 본 발명은 『단위 체적 1㎥ 당, 전술한 결합재 330~340kg; 물 160~170kg; 잔골재 880~890kg; 굵은골재 940~950kg; 감수제 2.3~2.5kg;이 혼합되고, 물결합재비가 48~50wt%이며, 굳지 않은 콘크리트의 슬럼프 130~150mm 및 양생 온도 10℃ 조건에서 재령 28시간 압축강도 5MPa 이상이 발현되는 동절기 터널 라이닝용 콘크리트 조성물』을 함께 제공한다.
본 발명이 제공하는 동절기 터널 라이닝용 결합재를 이용한 동절기 터널 라이닝용 콘크리트는,
1. 슬럼프 및 공기량을 만족하면서도 28시간 만에 5MPa 이상의 압축강도를 확보하여 대기 온도가 낮은 환경하에서도 안정적으로 조기강도를 확보하고 아울러 초기동해가 방지된다.
이러한 효과는 고분말 시멘트의 분말도가 높아 수화반응성 향상에 기여하고, 발열성 환원슬래그가 수화반응 과정에서 다량의 열이 발생하여 콘크리트의 온도를 유지시켜주기 때문에 낮은 대기온도에 의한 콘크리트의 응결·경화의 지연현상을 억제하며, 고분말 시멘트 만으로는 SO3 함량이 부족하여 무수석고를 첨가함으로써, SO3 공급원을 확보하여 발열성 환원슬래그의 수화반응으로 생성된 수화물이 추가 발열반응을 하도록 함에 따라 발현된다.
2. 라이닝 콘크리트 타설시 병행되는 바이브레이팅을 통하여 충분한 충전성을 획득할 수 있으며, 라이닝 콘크리트의 품질을 저하시키는 콘크리트의 재료분리 및 블리딩 발생을 억제한다.
위와 같은 충전성은 고분말 시멘트 사용으로 인한 콘크리트의 초기 작업성 부족을 해결하기 위해 구형 입자가 다량 포함된 플라이애쉬를 함께 사용함으로써, 플라이애쉬에 포함된 다량의 구형 입자가 콘크리트 분체에 베어링 효과(ball bearing effects)를 부여하여 라이닝 콘크리트 타설시 바이브레이팅 효과를 증진시킴에 따라 확보되며, 본 발명이 제공하는 비표면적이 높은 고분말 시멘트 및 발열성 환원슬래그와 플라이애쉬의 효과적 배합비에 따라 재료분리 및 블리딩을 저감시킨다.
본 발명은 『단위 체적 1㎥ 당, 결합재 330~340kg; 물 160~170kg; 잔골재 880~890kg; 굵은골재 940~950kg; 감수제 2.3~2.5kg; 이 혼합되고, 물결합재비가 48~50wt%이고, 상기 결합재는, 분말도 4,300~4,500㎠/g인 고분말 시멘트 73~88wt%; 플라이애쉬 5~15wt%; 무수석고 2~3.5wt%; 및 CaO 50~60wt%, Al2O3 20~40wt%,SiO2 2~5wt%, Fe2O3 1~5wt%, MgO 4~9wt%, K2O 0.01~0.1wt%, Na2O 0.01~0.1wt% 및 SO3 0.5~3wt%를 포함하는 발열성 환원슬래그 5~13wt%; 를 포함하여 조성되고, 상기 발열성 환원슬래그는 물과 혼합될 때 C3AH6(3CaO·Al2O3·6H2O)를 생성하는 발열 반응을 하고, 상기 C3AH6는 상기 무수석고와 반응하여 (Ca6Al2(SO4)3(OH)12·26H2O를 생성하는 발열 반응을 하고, 굳지 않은 콘크리트의 슬럼프 130~150mm 및 양생 온도 10℃ 조건에서 재령 28시간 압축강도 5MPa 이상이 발현되는 동절기 터널 라이닝용 콘크리트 조성물』를 제공한다.
본 발명에서는 동절기 라이닝 콘크리트의 초기강도 확보를 위해 분말도 4,300~4,600㎠/g 고분말 시멘트를 사용한다. 보통포틀랜드시멘트의 분말도는 통상적으로 3,100~3,200㎠/g인데, 시멘트의 분말도가 높을수록 물과 접촉하는 표면적이 증대되어 수화반응이 촉진되고 조기 강도가 높게 발현되므로 본 발명에서는 위와 같은 고분말 시멘트를 사용하되, 라이닝 콘크리트에 요구되는 충진성 확보(콘크리트의 유동성 개선), 재료분리 및 블리딩 발생 억제 및 콘크리트의 수밀성 향상 등을 위해 플라이애쉬를 함께 사용한다. 라이닝 콘크리트를 타설하고 바이브레이팅을 할 때, 상기 플라이애쉬의 구형 입자가 볼 베어링 역할을 하여 콘크리트의 충전성을 항샹시킴과 동시에 콘크리트의 점성 및 보습성을 증대시켜 재료분리와 블리딩 발생을 억제하는데 기여한다.
또한, 본 발명에서는 무수석고를 첨가하여 사용하여 결합재 전체에서 SO3 함량이 3.0~3.5wt%의 범위가 되도록 하였다. 고분말 시멘트에 포함된 SO3는 시멘트 광물의 수화반응에 소비되기 때문에 발열성 환원슬래그의 수화반응을 촉진하고 콘크리트 압축강도 발현에 기여하기 위해서는 추가로 SO3를 공급해주는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 무수석고를 SO3 공급원으로 적용한 것이며, 무수석고는 결합재의 2.0~3.5wt% 배합한다.
상기 무수석고는 발열성 환원슬래그의 수화반응(발열반응)을 통하여 생성된 C3AH6와 반응하여 Ca6Al2(SO4)3(OH)12·26H2O를 생성시키며 상기의 과정을 통하여 추가의 발열반응을 일으켜 동절기 환경하에서도 라이닝 콘크리트의 자체 온도를 유지시키는데 기여하게 되며 또한 발열성 환원슬래그의 강도발현에 기여하게 된다.
본 발명에서는 동절기에 콘크리트의 동해를 방지하고, 초기강도를 안정적으로 확보하기 위하여 Al2O3 함량이 20wt% 이상인 발열성 환원슬래그를 함께 혼합하여 사용한다. 상기 발열성 환원슬래그는 시멘트와 사용시 발열반응을 통하여 시멘트의 초기수화반응을 개선하고 콘크리트의 조기강도 확보 및 동해 방지에 기여토록 하는 것이다. 이와 같은 발열성 환원슬래그는 제강공정 중 Al 환원제를 사용하는 공정에서 발생하는 전기로 환원슬래그를 분말도 4,000~5,000㎠/g으로 분쇄하여 제조할 수 있다.
통상적으로 시멘트 혼화재로 사용되는 슬래그는 고로슬래그(수재슬래그)인데, 본 발명에서 사용하는 슬래그는 환원제로 알루미늄 원료를 사용한 전기로 환원슬래그이다. 아래의 [표 1]은 슬래그의 종류별 발생 과정과 특성을 정리한 것이다.
고로슬래그
(Blast Furnace Slag)		 ·철을 생산하기 위한 고로(용광로, Blast Furnace)에 투입된 철광석, 유연탄, 석회석 등이 1,500℃ 이상에서 용해되어 쇳물(선철)과 함께 발생되는 부산물. 용융된 슬래그는 비중 차이로 쇳물과 분리되며, 냉각 방식에 따라 수재슬래그(Granulated Blast Furnace Slag)와 괴재슬래그(Air Cooled Blast Furnace Slag)로 구별
·수재슬래그는 용융슬래그에 고압의 물을 분사하여 모래상태로 급랭시킨 것으로 유리질화되어 수경성이 있어 주로 시멘트 및 콘크리트 원료 등으로 활용
·괴재슬래그는 용융슬래그를 대기 중에서 공냉, 수냉 등으로 천천히 냉각시켜 안정된 결정질 암석 형태로 만든 후 주로 도로 토목용 골재로 활용
전로슬래그
(Converter Slag)		 ·고로에서 생산된 쇳물에 고압의 산소를 불어넣어 정련하는 공정에서 생성되는 부산물
·전로슬래그는 서냉 후 파쇄, 선별 과정을 거쳐 철 성분을 회수한 후 도로용골재, 성/복토용골재, 제철공정부원료 등으로 활용
전기로 슬래그
(Electric Arc Furnace Slag)		 ·전기로(Electric Arc Furnace)에 투입된 철스크랩 등이 1,500℃ 이상 온도에서 용해되어 철강과 함께 발생되는 부산물로 철강 제조 단계에 따라 산화슬래그와 환원슬래그로 구별
·산화슬래그는 전기로에 산소를 불어넣으면서 철스크랩 등을 용해시키는 과정에서 생석회를 주입하여 철스크랩 등의 부산물을 제거하는 과정에서의 부산물. 용융된 슬래그는 대기 중에서 천천히 냉각시켜 안정된 결정질 암석형태로 만든 후 파쇄, 선별 등의 과정을 거쳐 철 성분을 회수한 후 주로 도로용 및 성/복토용 골재, 콘크리트용 골재, 제철공정 부원료 등으로 활용
·환원슬래그는 래들로(Ladle Furnace)에서 용융된 용강에 환원제로 알루미늄 혹은 규산질 원료를 주입하여 산소와 황을 제거하는 환원공정에서 발생되는 슬래그. 용융된 슬래그는 대기 중에서 약간의 살수와 함께 천천히 냉각되어 비정질과 결정질이 혼재된 다양한 입도 형태로 발생. 파쇄, 선별 등의 과정을 거쳐 철 성분을 회수한 후 제철공정 부원료로 활용되거나 산화슬래그와 함께 도로용 및 성/복토용 골재 등으로 활용
본 발명에 적용되는 발열성 환원슬래그는 제강공정의 정련과정(환원제로 알루미늄 원료 사용)에서 배출되는 부산물로 급속 냉각이 아닌 공기 중에서의 자연냉각 등의 방법으로 천천히 냉각된 슬래그를 의미하며, 이렇게 생성된 슬래그의 주요 화학성분은 통상적으로 CaO 50~60wt%, Al2O3 10~40wt%, SiO2 2~5wt%, Fe2O3 1~5wt%, MgO 4~9wt%, K2O 0.01~0.1wt%, Na2O 0.01~0.1wt%, SO3 0.5~3wt% 이다.
본 발명의 발열성 환원슬래그는 위와 같은 환원슬래그 중 주 광물이 C3A(3CaO·Al2O3)로 이루어져, 알루미나(Al2O3) 함량이 20~40wt%인 것이다.
C3A계 광물의 수화반응시에는 일반 무기재료인 보통포틀랜드시멘트의 주요 광물인 C3S(3CaO·SiO2) 및 C2S(2CaO·SiO2)의 수화반응 때보다 더 높은 수화열을 발생하며, 수화물로 C3AH6(3CaO·Al2O3·6H2O)가 생성된다.
또한, 전술한 바와 같이 상기 C3AH6는 상기 무수석고와 반응하여 에트린가이트(ettringite,(Ca6Al2(SO4)3(OH)12·26H2O)를 생성하는데, 이 반응을 통하여서도 상당한 열이 발생하게 된다.
아래의 [참고도 1]은 보통포틀랜드시멘트와 상기 발열성 환원슬래그의 수화반응시 발열량(재령 시간별 수화열) 측정값을 나타낸 그래프이다.
[참고도 1]
Figure 112016072373980-pat00001
한편, 저온환경에서 초래하는 콘크리트에 관한 문제는 초기동해와 강도발현의 지연이며, 초기 동해방지를 위해서는 콘크리트의 압축강도가 5MPa 이상 필요하다고 알려져 있다(Kim YJ, Baek TR, LEE SS, Won C, Kim DS. Application of Cold Weather Concreting with Accelerator for Freeze protection to Full Scale Structures. Journal of korea concrete institute.2003 Apr;15(2):254-262)
이에, 본 발명은 『단위 체적 1㎥ 당, 전술한 결합재 330~340kg; 물 160~170kg; 잔골재 880~890kg; 굵은골재 940~950kg; 감수제 2.3~2.5kg; 이 혼합되고, 물결합재비가 48~50wt%이며, 굳지 않은 콘크리트의 슬럼프 130~150mm 및 양생 온도 10℃ 조건에서 재령 28시간 압축강도 5MPa 이상이 발현되는 동절기 터널 라이닝용 콘크리트 조성물』을 제공한다.
본 발명에서는 라이닝 콘크리트 타설시 충분한 충전성을 확보하기 위하여 초기 슬럼프 값을 140±10mm로 설정하였다. 일반적으로 라이닝 콘크리트는 부재의 두께가 200~300mm의 범위로 두껍지 않고 곡면의 구조물이기 때문에 바이브레이팅을 통하여 충전성을 확보하는 것이 일반적이다. 따라서 일정 수준의 슬럼프를 확보하지 못하면 곡면의 특성상 충전성을 확보하기 어렵다. 하지만 콘크리트가 과도한 슬럼프를 가지게 되면 바이브레이팅시 재료분리가 발생하거나 과도한 블리딩이 발생하여 라이닝 콘크리트의 품질을 저하시키는 등의 문제를 야기하게 된다.
블리딩은 콘크리트 타설 후 경화가 시작되기 이전에 콘크리트의 배합에 사용된 혼합수가 표면으로 떠오르는 현상이다. 콘크리트 표면을 마무리하기 위해서는 어느 정도 블리딩이 발생하는 것이 유리하며, 외기온도가 높은 하절기 및 바람이 지속적으로 부는 경우와같이 타설된 콘크리트 표면으로부터 수분증발이 많이 발생하는 조건에서는 소성균열을 예방하는데도 도움을 준다. 하지만 라이닝 콘크리트에서와 같이 수직부재에서는 블리딩은 오히려 골재와 시멘트 페이스트의 분리를 야기하거나 품질편차를 증가시키는 요인으로 작용할 수 있다는 문제점을 가지고 있다.
본 발명에서는 비표면적이 높은 고분말 시멘트와 발열성 환원슬래그 및 플라이애쉬의 최적사용 비율을 도출하여 바이브레이팅 과정에서 충전성이 확보되면서 과도한 블리딩 혹은 재료분리 현상이 발생하는 것을 예방할 수 있도록 하였다.
아래의 [참고도 2]에서는 발명에서 제공하는 동절기 터널 라이닝용 결합재를 이용한 동절기 터널 라이닝용 콘크리트 조성물이 라이닝 콘크리트용으로 일반적으로 사용되는 콘크리트에 비해 시간 흐름에 따른 블리딩량(Bleeding Capacity)이 절반 가량으로 떨어짐을 확인할 수 있다.
[참고도 2]
Figure 112016072373980-pat00002
본 발명은 상기 발열성 환원슬래그의 특성을 이용하여 동절기(터널 내 온도 10℃ 조건)에도 가열이나 보온을 위한 별도의 수단이나 외부 에너지 도입 없이 콘크리트의 자체 발생 열로 양생온도를 상승시키고, 이에 따라 콘크리트의 초기 동해를 막고, 재령 초기의 압축강도가 향상된다.
콘크리트 표준 시방서는 거푸집 탈형 조건을 수직부재(확대기초, 보, 기둥 등)의 경우 콘크리트 압축강도가 5MPa 이상인 경우로 규정하고 있다.
콘크리트 압축강도가 위와 같은 콘크리트 표준 시방서 기준을 충족시키지 못하는 경우에는 거푸집 해체 공사가 제한되므로 공기지연이 불가피한데, 본 발명은 양생 온도 10℃ 조건에서 재령 28시간 압축강도 5MPa 이상이 발현되므로, 라이닝 콘크리트 양생을 위한 거푸집 존치 기간을 최소화시킬 수 있다.
이하에서는 구체적인 실시예와 함께 설명하기로 한다. 아래의 [표 2]는 터널 라이닝 콘크리트의 시험예별 배합표이고, [표 3]은 시험예별 굳지 않은 콘크리트의 물성과 10℃ 양생 조건에서의 재령별 압축강도를 정리한 것이다.
구분
 W/B
(wt%)		 S/a
(vol%)		 단위재료량(kg/㎥)
W B S1 S2 G AD
시험예1
48.4
49.0
163
337
264
620
947
2.36
시험예2
시험예3
시험예4
W: 물 B: 결합재 S1: 해사 S2: 부순모래 G:굵은골재 AD: 감수제
시험예 1: 결합재로 1종 보통포틀랜드시멘트 100wt% 사용
시험예 2: 결합재로 고분말 시멘트 87.5wt%, 무수석고 2wt%, 인산석고 0.5wt% 및 플라이애쉬 10wt% 혼합 사용
시험예 3: 결합재로 고분말 시멘트 90wt%, 무수석고 3wt% 및 플라이애쉬 7wt% 혼합 사용
시험예 4: 결합재로 고분말 시멘트 79.5wt%, 무수석고 3.5wt%, 플라이애쉬 7wt% 및 발열성 환원슬래그 12wt% 혼합 사용
구분
물성		 재령별 압축강도(MPa)
슬럼프
(mm)		 공기량
(vol%)		 16H 20H 24H 28H 3D 7D 28D
시험예1 150 3.0 0 0 1.2 2.2 12.0 22.4 28.0
시험예2 145 2.7 0.7 1.4 2.8 4.3 14.8 23.5 31.1
시험예3 150 3.1 0.7 1.3 2.9 4.4 17.2 26.4 30.3
시험예4 150 2.8 0.9 1.8 3.9 6.2 20.7 27.0 30.9
위 시험예들의 작업성 및 압축강도를 측정한 결과 본 발명뿐만 아니라 일반 보통포틀랜드시멘트 또는 고분말 시멘트를 단독 사용하거나 플라이애쉬와 함께 사용한 시험예1 내지 시험예3의 경우에도 단위수량 조정 및 콘크리트용 화학혼화제의 적용을 통하여 슬럼프 및 공기량은 만족시킬 수 있는 것으로 나타났다.
하지만 시험예1 내지 시험예3은 동절기와 같이 외기 온도가 낮아지는 경우 거푸집 탈형을 위한 초기강도 확보는 어려운 것으로 나타났으며, 특히 보통포틀랜드시멘트를 적용하는 경우 초기강도가 낮아 초기동해에 취약한 것으로 나타났다.
이와 비교하여 본 발명에 해당하는 시험예4는 슬럼프 및 공기량을 만족하면서도 28시간만에 5MPa 이상의 압축강도를 확보하여 대기 온도가 낮은 환경하에서도 안정적으로 조기강도를 확보할 수 있어 본 발명의 과제인 조기강도 확보 및 초기동해 방지에 효과적인 것으로 나타났다.
위와 같은 본 발명의 특징은 동절기와 같이 초기 양생온도가 낮은 환경일지라도, 발열성 환원슬래그가 수화반응 과정에서 다량의 열이 발생하여 콘크리트의 온도를 유지시켜주기 때문에 낮은 대기온도에 의한 콘크리트의 응결·경화의 지연현상을 억제하고, 높은 비표면적으로 수화반응이 진행되는 시멘트 입자와 물과의 접촉면이 증가하여 수화반응성이 우수한 고분말 시멘트와 발열성 환원슬래그의 강도증진에 효과적인 무수석고의 유기적 상호 작용을 통하여 얻어지게 된다.
또한 고분말 시멘트 사용으로 인한 콘크리트의 초기 작업성 부족을 해결하기 위하여, 구형의 입자가 다량 포함된 플라이애쉬를 함께 사용하여 작업성을 개선하였다. 특히 플라이애쉬에 포함된 다량의 구형입자는 콘크리트 분체에 베어링 효과(ball bearing effects)를 부여하여 라이닝 콘크리트 타설시 바이브레이팅 효과를 증진하여 콘크리트의 충전성을 개선할 수 있으며 또한 블리딩을 억제하는데도 효과적이다.
본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.

Claims (4)

  1. 단위 체적 1㎥ 당, 결합재 330~340kg; 물 160~170kg; 잔골재 880~890kg; 굵은골재 940~950kg; 감수제 2.3~2.5kg; 이 혼합되고,
    물결합재비가 48~50wt%이고,
    상기 결합재는, 분말도 4,300~4,500㎠/g인 고분말 시멘트 73~88wt%; 플라이애쉬 5~15wt%; 무수석고 2~3.5wt%; 및 CaO 50~60wt%, Al2O3 20~40wt%,SiO2 2~5wt%, Fe2O3 1~5wt%, MgO 4~9wt%, K2O 0.01~0.1wt%, Na2O 0.01~0.1wt% 및 SO3 0.5~3wt%를 포함하는 발열성 환원슬래그 5~13wt%; 를 포함하여 조성되고,
    상기 발열성 환원슬래그는 물과 혼합될 때 C3AH6(3CaO·Al2O3·6H2O)를 생성하는 발열 반응을 하고, 상기 C3AH6는 상기 무수석고와 반응하여 (Ca6Al2(SO4)3(OH)12·26H2O를 생성하는 발열 반응을 하고,
    굳지 않은 콘크리트의 슬럼프 130~150mm 및 양생 온도 10℃ 조건에서 재령 28시간 압축강도 5MPa 이상이 발현되는 동절기 터널 라이닝용 콘크리트 조성물.
  2. 제1항에서,
    상기 발열성 환원슬래그는 Al 환원제를 사용하는 제강공정에서 발생하는 전기로 환원슬래그를 분말도 4,000~5,000㎠/g으로 분쇄한 것을 특징으로 하는 동절기 터널 라이닝용 콘크리트 조성물.
  3. 제1항에서,
    SO3 함량이 3.0~3.5wt%인 것을 특징으로 하는 동절기 터널 라이닝용 콘크리트 조성물.
  4. 삭제
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