KR102246779B1 - An electromagnetic wave shielding ultra high performance concrete composition having superior compressive strength by comprising conductive carbon, and a manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

One embodiment of the present invention, in an ultra-high performance concrete composition, provides an ultra-high performance concrete composition, which has a water-binding material ratio (W/B) of 0.2 to 0.25 and includes cement, binder, filler, water reducing agent, water and conductive carbon, and after curing at 60 to 90.C, and the compressive strength at 3 days of age is 150 MPa or more.

Description

도전성 탄소를 포함하여 전자파 차폐효과를 구현함과 동시에 우수한 압축강도를 갖는 초고성능 콘크리트 조성물 및 그 제조방법{AN ELECTROMAGNETIC WAVE SHIELDING ULTRA HIGH PERFORMANCE CONCRETE COMPOSITION HAVING SUPERIOR COMPRESSIVE STRENGTH BY COMPRISING CONDUCTIVE CARBON, AND A MANUFACTURING METHOD THEREOF}An ultra-high performance concrete composition with excellent compressive strength while realizing electromagnetic shielding effect including conductive carbon and its manufacturing method {AN ELECTROMAGNETIC WAVE SHIELDING ULTRA HIGH PERFORMANCE CONCRETE COMPOSITION HAVING SUPERIOR COMPRESSIVE STRENGTH BY COMPRISING CONDUCTIVE CARBON, AND A MANUFACTURING METHOD THEOF }

본 발명은 초고성능 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초고성능 콘크리트 내부에 도전성 탄소가 균일하게 분산되어 전자파 차폐효과를 구현하고, 고온으로 양생되어 우수한 압축강도를 갖는 초고성능 콘크리트 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra-high-performance concrete composition, and more particularly, to an ultra-high-performance concrete composition having an electromagnetic wave shielding effect by uniformly dispersing conductive carbon inside the ultra-high-performance concrete, and having excellent compressive strength by curing at a high temperature. .

최근 세계적으로 경제, 사회 및 문화가 발전함에 따라 교량, 도로, 원자력발전소, 댐 등 사회기반시설물에 대한 수요가 대량으로 창출되고 있다. 이러한 수요는 기존의 건축재료에 비하여 재료적 특성이 향상된 건축재료에 대한 요청으로 이어지고 있다. 특히 사회기반시설물 중 방재시설, 집단에너지시설 및 교통시설의 경우, 특별한 안전성을 담보할 수 있는 건축재료가 필요하다.Recently, as the economy, society, and culture have developed around the world, a large amount of demand for social infrastructure such as bridges, roads, nuclear power plants, and dams has been created. This demand is leading to a request for building materials with improved material properties compared to existing building materials. In particular, among social infrastructure facilities, disaster prevention facilities, collective energy facilities, and transportation facilities require building materials that can guarantee special safety.

콘크리트의 한 종류인 초고성능 콘크리트(ultra high performance concrete, UHPC)는 기존의 초고강도 콘크리트(ultra high strength concrete, UHSC)에 비하여 압축강도 내지 내구성 등의 재료적 특성이 더욱 향상된 콘크리트로서, 방재시설, 집단에너지시설 및 교통시설의 건축재료로서 요구되는 물성, 예를 들면, 압축강도 내지 내구성 등을 충족한다.Ultra high performance concrete (UHPC), a type of concrete, is a concrete with improved compressive strength and durability compared to the existing ultra high strength concrete (UHSC). It satisfies the physical properties required as a building material for collective energy facilities and transportation facilities, such as compressive strength or durability.

초고성능 콘크리트는 수화과정에서 최소 60℃의 온도에서 충분한 습도가 공급되어야 150 MPa 이상의 압축강도를 발현할 수 있으며, 최대 성능의 발현을 위해서는 초기 수화과정에 60℃ 내지 90℃의 고온으로 양생되어야 한다. 예를 들어, 3일간 60℃의 조건에서 양생되거나, 2일간 90℃의 조건에서 양생되어야 필요한 성능을 구현할 수 있다. 그러나, 고온다습한 기후를 가진 싱가폴 등과 달리, 한국의 기후 특성 상 전술한 온도와 습도 조건을 충족시키기 어려워 별도의 양생조건을 조성하지 않는 한 초고성능 콘크리트의 재령 28일 압축강도는 140 MPa 미만으로 발현된다.Ultra-high-performance concrete can exhibit a compressive strength of 150 MPa or more only when sufficient humidity is supplied at a temperature of at least 60°C during the hydration process. For maximum performance, it must be cured at a high temperature of 60°C to 90°C during the initial hydration process. . For example, it must be cured at 60°C for 3 days or 90°C for 2 days to achieve the required performance. However, unlike Singapore, which has a hot and humid climate, it is difficult to meet the above-described temperature and humidity conditions due to the characteristics of Korea's climate, so the compressive strength of ultra-high performance concrete at 28 days of age is less than 140 MPa unless separate curing conditions are established. Is expressed.

최근에는 콘크리트에 새로운 재료적 특성을 부여하려는 시도가 이루어지고 있다. 예를 들어, 대한민국 등록특허공보 제10-1528667호는 콘크리트에 탄소나노튜브를 첨가하고 특수한 형상으로 가공함으로써 마이크로파 및 밀리미터파 대역의 전파를 흡수하여 무향실에 적용될 수 있는 콘크리트를 제안한다.Recently, attempts have been made to impart new material properties to concrete. For example, Korean Patent Publication No. 10-1528667 proposes concrete that can be applied to an anechoic chamber by adding carbon nanotubes to concrete and processing them into a special shape to absorb radio waves in microwave and millimeter wave bands.

또한, 대한민국 등록특허공보 제10-1952817호는 콘크리트에 탄소나노튜브를 첨가함으로써 중성자를 흡수하여 원자력 시설에 적용될 수 있는 콘크리트를 제안한다.In addition, Korean Patent Publication No. 10-1952817 proposes concrete that can be applied to nuclear facilities by absorbing neutrons by adding carbon nanotubes to concrete.

그러나, 전술한 종래의 기술은 일반적인 성능의 콘크리트를 개량한 것으로서 압축강도 내지 내구성 등의 재료적 특성이 방재시설 내지 집단에너지시설에 적용되기 부적합한 문제가 있다.However, the above-described conventional technology is an improvement of concrete of general performance, and material properties such as compressive strength and durability are unsuitable for application to disaster prevention facilities or collective energy facilities.

KRKR 101528667101528667 BB KRKR 101952817101952817 BB

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 초고성능 콘크리트 내부에 도전성 탄소가 균일하게 분산되어 전자파 차폐효과를 구현하고, 고온으로 양생되어 우수한 압축강도를 갖는 초고성능 콘크리트 조성물을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems of the prior art described above, and an object of the present invention is to realize an electromagnetic wave shielding effect by uniformly dispersing conductive carbon inside the ultra-high-performance concrete, and to have an excellent compressive strength by curing at a high temperature. It is to provide a concrete composition.

본 발명의 일 측면은 초고성능 콘크리트 조성물에 있어서, 물-결합재비(W/B)가 0.2 내지 0.25이며, 시멘트, 결합재, 채움재, 감수제, 물 및 도전성 탄소를 포함하고, 60 내지 90℃ 조건에서 양생한 후 재령 3일 압축강도가 150 MPa 이상 발현되는, 초고성능 콘크리트 조성물을 제공한다.In one aspect of the present invention, in the ultra-high performance concrete composition, the water-binder ratio (W/B) is 0.2 to 0.25, cement, binder, filler, water reducing agent, water and conductive carbon are included, and at 60 to 90°C After curing, it provides an ultra-high performance concrete composition with a compressive strength of 150 MPa or more for 3 days of age.

일 실시예에 있어서, 상기 결합재는 실리카 흄, 실리카 샌드, 고로슬래그, 플라이애시 및 이들 중 2이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나일 수 있다.In one embodiment, the binder may be one selected from the group consisting of silica fume, silica sand, blast furnace slag, fly ash, and a combination of two or more of them.

일 실시예에 있어서, 상기 채움재는 회수 더스트, 전기로 제강 더스트, 주물 더스트, 석영 미분말, 석회석 미분말, 석분 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나일 수 있다.In one embodiment, the filling material may be one selected from the group consisting of recovered dust, electric furnace steelmaking dust, casting dust, quartz fine powder, limestone fine powder, stone powder, and a combination of two or more of them.

일 실시예에 있어서, 상기 도전성 탄소는 그래핀, 탄소섬유, 탄소나노와이어, 탄소나노튜브, 단일벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브, 다발형 탄소나노튜브 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나를 포함할 수 있다.In one embodiment, the conductive carbon is a group consisting of graphene, carbon fiber, carbon nanowire, carbon nanotube, single-walled carbon nanotube, multi-walled carbon nanotube, bundle-type carbon nanotube, and a combination of two or more of them. It may include one selected from.

일 실시예에 있어서, 상기 도전성 탄소의 겉보기 밀도는 0.01 내지 0.07 g/mL일 수 있다.In one embodiment, the apparent density of the conductive carbon may be 0.01 to 0.07 g/mL.

일 실시예에 있어서, 상기 시멘트의 중량을 기준으로, 상기 도전성 탄소의 함량은 0.1 내지 2.5중량%일 수 있다.In one embodiment, based on the weight of the cement, the content of the conductive carbon may be 0.1 to 2.5% by weight.

일 실시예에 있어서, 상기 시멘트 100중량부에 대하여, 상기 결합재의 함량은 120 내지 150중량부, 상기 채움재의 함량은 20 내지 50중량부, 상기 감수제의 함량은 1 내지 10중량부, 상기 물의 함량은 15 내지 35중량부, 상기 도전성 탄소의 함량은 1 내지 10중량부일 수 있다. In one embodiment, based on 100 parts by weight of the cement, the content of the binder is 120 to 150 parts by weight, the content of the filling material is 20 to 50 parts by weight, the content of the water reducing agent is 1 to 10 parts by weight, the content of the water Silver may be 15 to 35 parts by weight, and the content of the conductive carbon may be 1 to 10 parts by weight.

일 실시예에 있어서, 상기 초고성능 콘크리트 조성물은 강섬유를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the ultra-high performance concrete composition may further include steel fibers.

일 실시예에 있어서, 상기 시멘트 총량을 기준으로, 상기 강섬유의 함량은 1 내지 3부피%일 수 있다.In one embodiment, based on the total amount of cement, the content of the steel fiber may be 1 to 3% by volume.

일 실시예에 있어서, 상기 초고성능 콘크리트 조성물은 60 내지 90℃ 조건에서 양생한 후 ASTM D257 규정에 따라 측정된 표면저항이 500 Ω/sq 이하일 수 있다.In one embodiment, the ultra-high performance concrete composition may have a surface resistance of 500 Ω/sq or less, measured according to ASTM D257, after curing at 60 to 90°C.

일 실시예에 있어서, 상기 초고성능 콘크리트 조성물은 60 내지 90℃ 조건에서 양생한 후 ASTM D4935-18 규정에 따라 측정된 1 GHz 영역대의 전자파 차폐효과가 15 dB 이상일 수 있다.In one embodiment, the ultra-high performance concrete composition may have an electromagnetic wave shielding effect in the 1 GHz range measured according to ASTM D4935-18, after curing at 60 to 90°C, of 15 dB or more.

본 발명의 다른 일 측면은 (a) 시멘트, 결합재, 채움재 및 감수제를 믹서기에 투입하여 배합하는 단계; 및 (b) 상기 (a) 단계의 생성물에 도전성 탄소가 분산된 수용액을 투입하여 배합하는 단계;를 포함하는, 초고성능 콘크리트 조성물의 제조방법을 제공한다.Another aspect of the present invention is the step of (a) mixing cement, binder, filler and water reducing agent into a blender; And (b) adding and mixing an aqueous solution in which conductive carbon is dispersed in the product of step (a).

일 실시예에 있어서, 상기 도전성 탄소는 무정형, 인편상, 판상, 구형, 섬유형, 분말, 펠릿 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나일 수 있다.In one embodiment, the conductive carbon may be one selected from the group consisting of amorphous, scale, plate, spherical, fibrous, powder, pellet, and combinations of two or more of them.

일 실시예에 있어서, 상기 (b) 단계 이전에, 초음파를 인가하는 방법, 볼밀링하는 방법, 전단력을 부가하는 방법 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나에 의하여 상기 도전성 탄소가 분산된 수용액을 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, before step (b), the conductive carbon is dispersed by one selected from the group consisting of a method of applying ultrasonic waves, a method of ball milling, a method of applying shearing force, and a combination of two or more of them. It may further include the step of preparing an aqueous solution.

일 실시예에 있어서, 상기 (b) 단계 이후에, 상기 (b) 단계의 생성물에 강섬유를 투입하여 배합하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, after the step (b), it may further include the step of mixing by adding steel fibers to the product of step (b).

본 발명의 일 측면에 따르면, 초고성능 콘크리트 내부에 도전성 탄소가 균일하게 분산되어 전자파 차폐효과를 구현하고, 고온으로 전기양생되어 우수한 압축강도를 구현할 수 있다.According to an aspect of the present invention, conductive carbon is uniformly dispersed inside the ultra-high-performance concrete to implement an electromagnetic wave shielding effect, and it is electrically cured at a high temperature to realize excellent compressive strength.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실험예에 따라 제작된 공시체의 차폐효과를 측정한 결과이다.
도 2는 본 발명의 일 실험예에 따라 제작된 공시체의 차폐효과를 측정한 결과이다.
도 3은 본 발명의 일 실험예에 따라 제작된 공시체의 압축강도를 측정한 결과이다.1 is a result of measuring the shielding effect of a specimen manufactured according to an experimental example of the present invention.
2 is a result of measuring the shielding effect of a specimen manufactured according to an experimental example of the present invention.
3 is a result of measuring the compressive strength of a specimen manufactured according to an experimental example of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and therefore is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected" with another part, this includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member interposed therebetween. . In addition, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further provided, rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.

본 명세서에서 수치적 값의 범위가 기재되었을 때, 이의 구체적인 범위가 달리 기술되지 않는 한 그 값은 유효 숫자에 대한 화학에서의 표준규칙에 따라 제공된 유효 숫자의 정밀도를 갖는다. 예를 들어, 10은 5.0 내지 14.9의 범위를 포함하며, 숫자 10.0은 9.50 내지 10.49의 범위를 포함한다.When a range of numerical values is described herein, the value has the precision of significant figures provided according to the standard rules in chemistry for significant figures, unless a specific range thereof is stated otherwise. For example, 10 includes a range of 5.0 to 14.9, and the number 10.0 includes a range of 9.50 to 10.49.

본 명세서에서 기재된 중량백분율은 별도의 기재가 없는 한 초고성능 콘크리트 조성물 전체 중량을 기준으로 정하며, 중량부는 별도의 기재가 없는 한 포틀랜드 시멘트 100중량부를 기준으로 정한다. 또한, 본 명세서에서 기재된 부피백분율은 별도의 기재가 없는 한 매트릭스의 부피를 기준으로 정한다.The weight percentage described herein is determined based on the total weight of the ultra-high performance concrete composition unless otherwise stated, and the weight part is determined based on 100 parts by weight of Portland cement unless otherwise stated. In addition, the volume percentage described in the present specification is determined based on the volume of the matrix unless otherwise stated.

본 명세서에서 사용된 용어, "매트릭스(matrix)"는 일반적으로 2종 이상의 성분을 포함하는 복합물에서 연속상을 구성하는 성분을 의미하며, 본 명세서에서는 초고성능 콘크리트 조성물에서 연속상을 구성하는 성분을 뜻한다. 예를 들어, 콘크리트 조성물 중의 시멘트가 이러한 매트릭스를 구성할 수 있다.As used herein, the term "matrix" generally refers to a component constituting a continuous phase in a composite including two or more components, and in the present specification, a component constituting the continuous phase in an ultra-high performance concrete composition I mean. For example, cement in a concrete composition can constitute such a matrix.

본 명세서에서 사용된 용어, "콘크리트(concrete)"는 고성능 콘크리트, 초고성능 콘크리트, 섬유보강 콘크리트, 레미콘 등을 포함하는 광의의 콘크리트를 의미한다.As used herein, the term "concrete" refers to concrete in a broad sense including high-performance concrete, ultra-high-performance concrete, fiber reinforced concrete, ready-mixed concrete, and the like.

본 명세서에서 사용된 용어, "초고성능 콘크리트(ultra high performance concrete)"는 압축강도가 150 MPa 이상인 콘크리트를 의미한다.As used herein, the term "ultra high performance concrete" refers to concrete having a compressive strength of 150 MPa or more.

본 명세서에서 사용된 용어, "작업성(workability)"은 콘크리트의 시공공정에서 재료의 분리를 발생시키지 않음과 동시에 시공에 적합한 연도를 가지는 콘크리트의 성질을 의미한다.As used herein, the term "workability" refers to a property of concrete that does not cause separation of materials in the construction process of concrete and has a suitable year for construction.

본 명세서에서 사용된 용어, "전기양생(electric curing)"은 직류 또는 교류 전원을 인가하여 발생하는 전열을 이용하여 콘크리트를 촉진 양생하는 방법을 의미한다.As used herein, the term "electric curing" refers to a method of accelerating curing concrete by using electric heat generated by applying direct current or alternating current power.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

초고성능 콘크리트 조성물Ultra high performance concrete composition

본 발명의 일 측면에 따른 초고성능 콘크리트 조성물은, 물-결합재비(W/B)가 0.2 내지 0.25이며, 시멘트, 결합재, 채움재, 감수제, 물 및 도전성 탄소를 포함하고, 60 내지 90℃ 조건에서 양생한 후 재령 3일 압축강도가 150 MPa 이상 발현될 수 있다. 예를 들어, 60℃에서 3일 양생 이후 압축강도가 150 MPa 이상일 수 있고, 90℃에서 2일 양생 이후 압축강도가 150 MPa 이상일 수 있다.The ultra-high performance concrete composition according to an aspect of the present invention has a water-binder ratio (W/B) of 0.2 to 0.25, and includes cement, binder, filler, water reducing agent, water and conductive carbon, and at 60 to 90°C After curing, the compressive strength of 3 days of age may develop over 150 MPa. For example, after curing at 60° C. for 3 days, the compressive strength may be 150 MPa or more, and after curing at 90° C. for 2 days, the compressive strength may be 150 MPa or more.

종래의 콘크리트 조성물은 고온의 증기를 이용하여 양생하였으나, 증기양생기를 사용 시 과도한 비용이 소요되며, 콘크리트 내·외부의 온도 차가 발생하거나, 부분적인 살수로 콘크리트 표면 상에 온도 차가 발생하여 균열이 발생하는 문제가 있었다.Conventional concrete compositions were cured using high-temperature steam, but excessive cost is required when using a steam curing machine, and a temperature difference occurs inside and outside the concrete, or a temperature difference occurs on the concrete surface due to partial spraying, causing cracks. There was a problem.

또한, 종래의 콘크리트 조성물로 전기양생방법을 적용 시 수화반응이 진행됨에 따라 조성물의 저항이 증가하여 고전압을 필요로 하고, 그 결과 시공성이 감소하는 문제가 있다. 이에, 초고성능 콘크리트는 특정 부재에 한하여 프리캐스트(precast) 형식으로 공장에서 생산되고 있는 실정이다.In addition, when applying the electric curing method to the conventional concrete composition, as the hydration reaction proceeds, the resistance of the composition increases, requiring a high voltage, and as a result, there is a problem that the workability decreases. Accordingly, ultra-high performance concrete is produced in factories in a precast format only for specific members.

본 발명의 초고성능 콘크리트 조성물은 그 내부에 도전성 탄소가 균일하게 분산되어 전열망을 형성함으로써, 초고성능 콘크리트 조성물을 균일하게 고온으로 양생할 수 있다. 또한, 건설현장에서 고온의 양생조건을 구현할 수 있어 초고성능 콘크리트 조성물의 시공성이 향상될 수 있다.The ultra-high-performance concrete composition of the present invention can uniformly cure the ultra-high-performance concrete composition at a high temperature by uniformly dispersing conductive carbon therein to form a heat grid. In addition, it is possible to implement high-temperature curing conditions at the construction site, so that the workability of the ultra-high performance concrete composition can be improved.

이 때, 상기 양생은 전기양생, 전열양생, 가압양생, 고주파양생, 증기양생, 오토클레이브양생 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나에 의하여 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In this case, the curing may be performed by one selected from the group consisting of electric curing, electric heat curing, pressurized curing, high frequency curing, steam curing, autoclave curing, and a combination of two or more of them, but is not limited thereto.

예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 초고성능 콘크리트 조성물의 경우, 15 V를 15분 동안 인가 또는 10 V를 30분 동안 인가하여 초고성능 콘크리트 조성물의 내부 온도를 60℃로 조절할 수 있으며, 3일 동안 초고성능 콘크리트 조성물의 내부 온도를 60℃로 유지할 수 있다. 또는, 항온항습기를 이용하여 3일간 60℃로 양생하거나, 2일간 90℃로 양생하여 시공할 수 있다.For example, in the case of the ultra-high-performance concrete composition according to an embodiment of the present invention, 15 V is applied for 15 minutes or 10 V is applied for 30 minutes to adjust the internal temperature of the ultra-high-performance concrete composition to 60°C, The internal temperature of the ultra-high performance concrete composition can be maintained at 60°C for 3 days. Alternatively, it can be cured at 60°C for 3 days using a thermo-hygrostat or 90°C for 2 days for construction.

본 발명의 비제한적인 일 예시로, 상기 양생 조건은 60℃ 이상, 65℃ 이상, 또는 70℃ 이상이고, 90℃ 이하, 85℃ 이하, 또는 80℃ 이하일 수 있다. 전기양생 조건은 건설 현장의 온도 및 습도 등을 고려하여 전술한 범위에서 조절될 수 있으며, 상기 양생온도 조건이 과도하게 낮으면 수화 반응이 저하되어 초고성능 콘크리트의 압축강도가 감소할 수 있고, 과도하게 높으면 수분이 증발함에 따라 공극을 형성하여 초고성능 콘크리트 내부에 균열이 발생할 수 있다.As a non-limiting example of the present invention, the curing condition may be 60°C or higher, 65°C or higher, or 70°C or higher, and 90°C or lower, 85°C or lower, or 80°C or lower. The electric curing conditions can be adjusted within the above-described range in consideration of the temperature and humidity of the construction site, and if the curing temperature condition is excessively low, the hydration reaction decreases and the compressive strength of the ultra-high-performance concrete can be reduced. If it is high enough, as moisture evaporates, voids are formed and cracks may occur in the ultra-high-performance concrete.

상기 결합재는 실리카 흄(silica fume), 실리카 샌드(silica sand), 고로슬래그, 플라이애시 및 이들 중 2이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나일 수 있고, 바람직하게는, 실리카 흄 및 실리카 샌드의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 결합재는 입자 간 마찰이 적어 초고성능 콘크리트 조성물의 유동성을 향상시킬 수 있으며, 초고성능 콘크리트 내부의 공극을 메워 밀실한 구조를 형성함으로써 초고성능 콘크리트의 압축강도를 향상시킬 수 있다. 아울러, 석회석 미분말과 같은 채움재와 포졸란 반응을 일으켜 초고성능 콘크리트의 수밀성을 향상시킬 수 있다.The binder may be one selected from the group consisting of silica fume, silica sand, blast furnace slag, fly ash, and a combination of two or more of them, and preferably, a combination of silica fume and silica sand. It may be, but is not limited thereto. This binder can improve the fluidity of the ultra-high-performance concrete composition due to low friction between particles, and can improve the compressive strength of the ultra-high-performance concrete by filling the voids in the ultra-high-performance concrete to form a tight structure. In addition, it is possible to improve the watertightness of ultra-high-performance concrete by causing a pozzolanic reaction with a filling material such as fine limestone powder.

상기 채움재는 회수 더스트, 전기로 제강 더스트, 주물 더스트, 석영 미분말, 석회석 미분말, 석분 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나일 수 있고, 바람직하게는, 석영 미분말일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 채움재는 초고성능 콘크리트 내부의 공극을 메워 밀실한 구조를 형성함으로써 초고성능 콘크리트의 압축강도를 향상시킬 수 있다The filling material may be one selected from the group consisting of recovered dust, electric furnace steelmaking dust, casting dust, quartz fine powder, limestone fine powder, stone powder, and a combination of two or more of them, and preferably, quartz fine powder, but limited thereto. It does not become. These filling materials can improve the compressive strength of ultra-high-performance concrete by filling the voids in the ultra-high-performance concrete to form a tight structure.

본 발명의 비제한적인 일 예시로, 상기 감수제는 고성능감수제일 수 있다. 고성능감수제는 시멘트 입자를 강하게 분산시킬 수 있기에 초고성능 콘크리트의 작업성을 향상시킬 수 있다. 아울러, 물-결합재비(W/B)를 낮추어 초고성능 콘크리트의 압축강도를 향상시킬 수 있다.As a non-limiting example of the present invention, the water reducing agent may be a high performance water reducing agent. The high performance water reducing agent can strongly disperse cement particles, thus improving the workability of ultra-high performance concrete. In addition, it is possible to improve the compressive strength of ultra-high performance concrete by lowering the water-binder ratio (W/B).

상기 도전성 탄소는 그래핀, 탄소섬유, 탄소나노와이어, 탄소나노튜브, 단일벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브, 다발형 탄소나노튜브 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나를 포함할 수 있고, 바람직하게는, 다중벽 탄소나노튜브를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The conductive carbon includes one selected from the group consisting of graphene, carbon fiber, carbon nanowire, carbon nanotube, single-walled carbon nanotube, multi-walled carbon nanotube, bundle-type carbon nanotube, and a combination of two or more of them. It may, and preferably, may include a multi-walled carbon nanotube, but is not limited thereto.

이러한 도전성 탄소는 부도체인 초고성능 콘크리트에 전기 전도성을 부여하기 위한 물질로서, 상기 도전성 탄소의 함량에 따라 초고성능 콘크리트에 도체와 같은 전기전도성을 부여하여 전자파 차폐효과를 구현할 수 있다.Such conductive carbon is a material for imparting electrical conductivity to ultra-high-performance concrete, which is a non-conductor, and may implement an electromagnetic wave shielding effect by imparting electrical conductivity to the ultra-high-performance concrete like a conductor according to the content of the conductive carbon.

초고성능 콘크리트에 부여된 전자파 차폐효과는 표피효과(skin effect)로 설명될 수 있다. 표피효과란 금속과 같은 도체에 교류 전원을 인가할 때 전류가 도체의 표면 부근에만 흐르는 현상을 말한다. 교류 전원을 인가할 때, 도체를 흐르는 전류의 방향이 급속하게 변하기 때문에 도체 내부에 유도기전력이 발생할 수 있으며, 유도기전력이 발생함에 따라 도체의 중심부에 전류가 흐르기 어렵게 되기에, 전류가 도체의 표면 부근에만 흐르게 되는 것이다.The electromagnetic wave shielding effect imparted to ultra-high performance concrete can be explained as a skin effect. The skin effect refers to a phenomenon in which current flows only near the surface of the conductor when AC power is applied to a conductor such as metal. When AC power is applied, the direction of the current flowing through the conductor changes rapidly, so induced electromotive force may be generated inside the conductor, and as the induced electromotive force is generated, it becomes difficult for current to flow in the center of the conductor, so that the current flows through the surface of the conductor. It only flows in the vicinity.

본 발명의 비제한적인 일 예시로, 상기 도전성 탄소는 다중벽 탄소나노튜브, 특히 본원발명의 출원인이 선출원한 '연속식 공정을 이용한 다중벽 탄소나노튜브의 제조방법(출원번호 : 제10-2018-0024472호)'에 따라 제조된 다중벽 탄소나노튜브일 수 있다.As a non-limiting example of the present invention, the conductive carbon is a multi-walled carbon nanotube, in particular, a method of manufacturing a multi-walled carbon nanotube using a'continuous process' previously filed by the applicant of the present invention (application number: 10-2018 -0024472)' may be a multi-walled carbon nanotube.

이러한 다중벽 탄소나노튜브는 응집되어 다발형 탄소나노튜브로 존재할 수 있다. 상기 다발형 탄소나노튜브는 기본적으로 복수의 탄소나노튜브, 바람직하게는, 복수의 다중벽 탄소나노튜브가 상호 응집된 형태로 존재할 수 있다. 각각의 탄소나노튜브 및 그 집합체는 직선형, 곡선형, 또는 이들이 혼합된 형태일 수 있다.Such multi-walled carbon nanotubes may be aggregated to exist as bundle-type carbon nanotubes. The bundle-type carbon nanotubes may basically exist in a form in which a plurality of carbon nanotubes, preferably, a plurality of multi-walled carbon nanotubes, are aggregated with each other. Each of the carbon nanotubes and their aggregates may be linear, curved, or a mixture thereof.

이 때, 다발형 탄소나노튜브의 평균 다발 직경이 0.5 ㎛ 이상, 1.5 ㎛ 이상, 또는 2.5 ㎛ 이상이고, 20 ㎛ 이하, 19 ㎛ 이하, 또는 18 ㎛ 이하일 수 있으며, 평균 다발 길이가 10 ㎛ 이상, 20 ㎛ 이상, 또는 30 ㎛ 이상이고, 200 ㎛ 이하, 190 ㎛ 이하, 또는 180 ㎛ 이하일 수 있다. 또한, 상기 다중벽 탄소나노튜브의 라만 분광 강도비(IG/ID)가 0.7 이상, 0.8 이상, 또는 0.9 이상이고, 1.5 이하, 1.4 이하, 또는 1.3 이하일 수 있고, 평균 직경은 5 nm 이상, 7 nm 이상, 또는 9 nm 이상이고, 50 nm 이하, 48 nm 이하, 또는 46 nm 이하일 수 있다.At this time, the average bundle diameter of the bundle-type carbon nanotubes may be 0.5 µm or more, 1.5 µm or more, or 2.5 µm or more, and may be 20 µm or less, 19 µm or less, or 18 µm or less, and the average bundle length is 10 µm or more, It may be 20 μm or more, or 30 μm or more, and may be 200 μm or less, 190 μm or less, or 180 μm or less. In addition, the Raman spectral intensity ratio (I G / I D ) of the multi-walled carbon nanotube may be 0.7 or more, 0.8 or more, or 0.9 or more, 1.5 or less, 1.4 or less, or 1.3 or less, and the average diameter is 5 nm or more. , 7 nm or more, or 9 nm or more, and may be 50 nm or less, 48 nm or less, or 46 nm or less.

상기 도전성 탄소의 겉보기 밀도는 0.01 g/mL 이상, 0.02 g/mL 이상, 또는 0.03 g/mL 이상이고, 0.07 g/mL 이하, 0.06 g/mL 이하, 또는 0.05 g/mL 이하일 수 있다. 상기 도전성 탄소의 겉보기 밀도가 0.01 g/mL 미만이면 과도한 비산 문제가 발생할 수 있고, 0.07 g/mL 초과이면 초고성능 콘크리트 조성물 배합 시 도전성 탄소의 분산성이 저하될 수 있다.The apparent density of the conductive carbon may be 0.01 g/mL or more, 0.02 g/mL or more, or 0.03 g/mL or more, and 0.07 g/mL or less, 0.06 g/mL or less, or 0.05 g/mL or less. If the apparent density of the conductive carbon is less than 0.01 g/mL, an excessive scattering problem may occur, and if it exceeds 0.07 g/mL, the dispersibility of the conductive carbon may be lowered when mixing the ultra-high performance concrete composition.

상기 시멘트 100중량부에 대하여, 상기 결합재의 함량은 120중량부 이상, 125중량부 이상, 또는 130중량부 이상이고, 150중량부 이하, 145중량부 이하, 또는 140중량부 이하일 수 있고, 상기 채움재의 함량은 20중량부 이상, 25중량부 이상, 또는 30중량부 이상이고, 50중량부 이하, 45중량부 이하, 또는 40중량부 이하일 수 있고, 상기 감수제의 함량은 1중량부 이상, 2중량부 이상, 또는 3중량부 이상이고, 10중량부 이하, 9중량부 이하, 또는 8중량부이하일 수 있고, 상기 물의 함량은 15중량부 이상, 17중량부 이상, 또는 19중량부 이상이고, 35중량부 이하, 33중량부 이하, 또는 31중량부 이하일 수 있다.With respect to 100 parts by weight of the cement, the content of the binder may be 120 parts by weight or more, 125 parts by weight or more, or 130 parts by weight or more, and may be 150 parts by weight or less, 145 parts by weight or less, or 140 parts by weight or less, and the filler The content of 20 parts by weight or more, 25 parts by weight or more, or 30 parts by weight or more, may be 50 parts by weight or less, 45 parts by weight or less, or 40 parts by weight or less, and the content of the water reducing agent is 1 part by weight or more, 2 parts by weight Parts by weight or more, or 3 parts by weight or more, and may be 10 parts by weight or less, 9 parts by weight or less, or 8 parts by weight or less, and the content of water is 15 parts by weight or more, 17 parts by weight or more, or 19 parts by weight or more, and 35 It may be less than or equal to 33 parts by weight, or less than 31 parts by weight.

본 발명의 비제한적인 일 예시로, 상기 도전성 탄소의 함량은 상기 시멘트의 중량을 기준으로 0.1중량% 이상, 0.2중량% 이상, 또는 0.3중량% 이상이고, 2.5중량% 이하, 2.4중량% 이하, 또는 2.3중량%이하일 수 있다. 도전성 탄소의 함량은 구현하고자 하는 초고성능 콘크리트의 재료적 특성, 예를 들면, 표면저항, 전자파 차폐효과, 압축강도 등을 고려하여 전술한 범위에서 조절될 수 있다. 상기 도전성 탄소의 함량이 0.1중량% 미만이면 초고성능 콘크리트의 표면저항이 급격하게 상승하여 전기양생하는데 과도한 고전압이 필요할 수 있고, 2.5중량% 초과이면 초고성능 콘크리트 본연의 기계적 물성을 저하시킬 수 있다.As a non-limiting example of the present invention, the content of the conductive carbon is 0.1% by weight or more, 0.2% by weight or more, or 0.3% by weight or more, 2.5% by weight or less, 2.4% by weight or less, based on the weight of the cement, Or it may be less than or equal to 2.3% by weight. The content of conductive carbon may be adjusted within the above-described range in consideration of the material properties of the ultra-high-performance concrete to be implemented, for example, surface resistance, electromagnetic wave shielding effect, compressive strength, and the like. If the content of the conductive carbon is less than 0.1% by weight, the surface resistance of the ultra-high-performance concrete rapidly increases, so that excessive high voltage may be required for electric curing, and if it exceeds 2.5% by weight, the natural mechanical properties of the ultra-high-performance concrete may be deteriorated.

상기 초고성능 콘크리트 조성물은 강섬유를 더 포함할 수 있다. 이러한 강섬유는 초고성능 콘크리트에 내구성 내지 압축강도를 부여하기 위한 물질로서, 도전성 탄소와 망상구조(network)를 형성함으로써 전자파 차폐효과를 구현할 수 있다.The ultra-high performance concrete composition may further include steel fibers. These steel fibers are materials for imparting durability or compressive strength to ultra-high-performance concrete, and may implement an electromagnetic wave shielding effect by forming a network with conductive carbon.

상기 강섬유의 함량은 상기 매트릭스를 기준으로 1부피% 이상, 1.2부피% 이상, 또는 1.4부피% 이상이고, 3부피% 이하, 2.8부피% 이하, 또는 2.6부피% 이하일 수 있다. 강섬유의 함량은 구현하고자 하는 초고성능 콘크리트의 재료적 특성, 예를 들면, 표면저항, 전자파 차폐효과, 압축강도 등을 고려하여 전술한 범위에서 조절될 수 있다. 상기 강섬유의 함량이 1부피% 미만이면 초고성능 콘크리트의 재료적 특성이 저하될 수 있고, 3부피% 초과이면 초고성능 콘크리트 조성물의 배합 과정에서 믹서기에 과도한 부하를 발생시킬 수 있으며, 강섬유의 높은 가격으로 인하여 경제성이 현저히 떨어질 수 있다.The content of the steel fibers may be 1 vol% or more, 1.2 vol% or more, or 1.4 vol% or more, 3 vol% or less, 2.8 vol% or less, or 2.6 vol% or less based on the matrix. The content of the steel fiber may be adjusted within the above-described range in consideration of the material properties of the ultra-high-performance concrete to be implemented, for example, surface resistance, electromagnetic shielding effect, compressive strength, and the like. If the content of the steel fiber is less than 1% by volume, the material properties of the ultra-high-performance concrete may be deteriorated, and if it exceeds 3% by volume, an excessive load may be generated in the blender during the mixing process of the ultra-high-performance concrete composition. As a result, economic feasibility may be significantly reduced.

상기 초고성능 콘크리트 조성물은 60 내지 90℃ 조건에서 양생한 후 ASTM D257 규정에 따라 측정된 표면저항이 500 Ω/sq 이하, 300 Ω/sq 이하, 또는 200 Ω/sq 이하일 수 있다.The ultra-high performance concrete composition may have a surface resistance of 500 Ω/sq or less, 300 Ω/sq or less, or 200 Ω/sq or less, measured according to ASTM D257, after curing at 60 to 90°C.

상기 초고성능 콘크리트 조성물은 60 내지 90℃ 조건에서 양생한 후 ASTM D4935-18 규정에 따라 측정된 1 GHz 영역대의 전자파 차폐효과가 15 dB 이상, 17 dB 이상, 또는 19 dB 이상일 수 있다.The ultra-high performance concrete composition may have an electromagnetic wave shielding effect of 15 dB or more, 17 dB or more, or 19 dB or more in a 1 GHz range measured according to ASTM D4935-18 after curing at 60 to 90°C.

이러한 초고성능 콘크리트 조성물은 방재시설 내지 집단에너지시설, 예를 들면, 댐 내지 원자력발전소에 적용될 수 있다.These ultra-high performance concrete compositions can be applied to disaster prevention facilities or collective energy facilities, for example, dams or nuclear power plants.

초고성능 콘크리트 조성물의 제조방법Method for producing ultra-high performance concrete composition

본 발명의 다른 일 측면에 따른 초고성능 콘크리트 조성물의 제조방법은, (a) 시멘트, 결합재, 채움재 및 감수제를 믹서기에 투입하여 배합하는 단계; 및 (b) 상기 (a) 단계의 생성물에 도전성 탄소가 분산된 수용액을 투입하여 배합하는 단계;를 포함할 수 있다.A method for preparing an ultra-high performance concrete composition according to another aspect of the present invention includes the steps of: (a) adding a cement, a binder, a filling material, and a water reducing agent to a blender to mix; And (b) adding and mixing an aqueous solution in which conductive carbon is dispersed in the product of step (a).

상기 도전성 탄소는 무정형, 인편상, 판상, 구형, 섬유형, 분말, 펠릿 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나일 수 있고, 바람직하게는, 분말일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The conductive carbon may be one selected from the group consisting of amorphous, scale, plate, spherical, fibrous, powder, pellet, and a combination of two or more of them, and preferably, may be a powder, but is not limited thereto. .

상기 (b) 단계 이전에, 초음파를 인가하는 방법, 볼밀링하는 방법, 전단력을 부가하는 방법 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나에 의하여 상기 도전성 탄소가 분산된 수용액을 제조하는 단계를 더 포함할 수 있고, 바람직하게는, 초음파를 인가하는 방법을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Before the step (b), preparing an aqueous solution in which the conductive carbon is dispersed by one selected from the group consisting of a method of applying ultrasonic waves, a method of ball milling, a method of applying a shearing force, and a combination of two or more of them. It may further include, and preferably, may include a method of applying ultrasonic waves, but is not limited thereto.

이러한 초음파 인가방법은 도전성 탄소 입자 사이 작용하는 반데르발스 힘을 약화시킬 수 있기에 물에 대한 도전성 탄소의 분산성을 향상시킬 수 있다. 아울러, 초음파 인가방법에 의하면 도전성 탄소가 균일하게 분산되어 초고성능 콘크리트의 전기전도성 및 전자파 차폐효과를 향상시킬 수 있다.This ultrasonic application method can weaken the Van der Waals force acting between the conductive carbon particles, and thus improve the dispersibility of the conductive carbon in water. In addition, according to the ultrasonic application method, conductive carbon is uniformly dispersed to improve the electrical conductivity and electromagnetic wave shielding effect of the ultra-high-performance concrete.

상기 (b) 단계 이후에, 상기 (b) 단계의 생성물에 강섬유를 투입하여 배합하는 단계를 더 포함할 수 있다.After the step (b), it may further include the step of mixing the steel fiber by adding the product of the step (b).

이하, 본 발명의 실시예에 관하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이하의 실험 결과는 상기 실시예 중 대표적인 실험 결과만을 기재한 것이며, 실시예 등에 의해 본 발명의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다. 아래에서 명시적으로 제시하지 않은 본 발명의 여러 구현예의 각각의 효과는 해당 부분에서 구체적으로 기재하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail. However, the following experimental results are only representative of the above examples, and cannot be interpreted as the scope and content of the present invention are reduced or limited by the examples. Effects of each of the various embodiments of the present invention that are not explicitly presented below will be specifically described in the corresponding section.

실시예 1Example 1

포틀랜드 시멘트 100중량부, 실리카 흄 25중량부, 실리카 샌드 110중량부, 고성능감수제 5중량부, 석영 미분말 35중량부, 물 24중량부, 다중벽 탄소나노튜브 분말 0.2중량%를 준비하였다.100 parts by weight of Portland cement, 25 parts by weight of silica fume, 110 parts by weight of silica sand, 5 parts by weight of a high-performance water reducing agent, 35 parts by weight of fine quartz powder, 24 parts by weight of water, 0.2% by weight of multi-walled carbon nanotube powder were prepared.

포틀랜드 시멘트 100중량부, 실리카 흄 25중량부, 실리카 샌드 110중량부, 고성능감수제 5중량부, 석영 미분말 35중량부를 믹서기에 투입하고 배합하여 배합물을 제조하였다.100 parts by weight of Portland cement, 25 parts by weight of silica fume, 110 parts by weight of silica sand, 5 parts by weight of a high-performance water reducing agent, and 35 parts by weight of fine quartz powder were added to a blender and blended to prepare a blend.

물 24중량부에 상기 다중벽 탄소나노튜브 분말 0.2중량%를 투입하고 초음파를 인가하여 탄소나노튜브 분산액을 제조한 뒤, 상기 배합물에 투입하고 배합함으로써, 초고성능 콘크리트 조성물을 수득하였다.After adding 0.2% by weight of the multi-walled carbon nanotube powder to 24 parts by weight of water, and applying ultrasonic waves, a carbon nanotube dispersion was prepared, and then added to the blend and blended to obtain an ultra-high performance concrete composition.

상기 다중벽 탄소나노튜브 분말의 함량은 상기 시멘트의 중량을 기준으로 측정하였다.The content of the multi-walled carbon nanotube powder was measured based on the weight of the cement.

실시예 2Example 2

다중벽 탄소나노튜브 분말을 0.5중량%로 조절한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법으로 초고성능 콘크리트 조성물을 수득하였다.An ultra-high performance concrete composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that the multi-walled carbon nanotube powder was adjusted to 0.5% by weight.

실시예 3Example 3

다중벽 탄소나노튜브 분말을 0.8중량%로 조절한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법으로 초고성능 콘크리트 조성물을 수득하였다.An ultra-high performance concrete composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that the multi-walled carbon nanotube powder was adjusted to 0.8% by weight.

실시예 4Example 4

다중벽 탄소나노튜브 분말을 1.0중량%로 조절한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법으로 초고성능 콘크리트 조성물을 수득하였다.An ultra-high performance concrete composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that the multi-walled carbon nanotube powder was adjusted to 1.0% by weight.

실시예 5Example 5

다중벽 탄소나노튜브 분말을 2.0중량%로 조절한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법으로 초고성능 콘크리트 조성물을 수득하였다.An ultra-high performance concrete composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that the multi-walled carbon nanotube powder was adjusted to 2.0% by weight.

실시예 6Example 6

다중벽 탄소나노튜브 분말을 1.5중량%로 조절한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법으로 초고성능 콘크리트 조성물을 수득하였다.An ultra-high performance concrete composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that the multi-walled carbon nanotube powder was adjusted to 1.5% by weight.

실시예 7Example 7

탄소나노튜브 분산액을 투입할 때 상기 시멘트 총량을 기준으로 강섬유를 2부피% 더 투입한 것을 제외하면, 실시예 6과 동일한 방법으로 초고성능 콘크리트 조성물을 수득하였다.When the carbon nanotube dispersion was added, an ultra-high performance concrete composition was obtained in the same manner as in Example 6, except that 2% by volume of steel fiber was further added based on the total amount of cement.

비교예 1Comparative Example 1

다중벽 탄소나노튜브 분말을 투입하지 않은 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법으로 초고성능 콘크리트 조성물을 수득하였다.An ultra-high performance concrete composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that the multi-walled carbon nanotube powder was not added.

실험예 1. 저항 성능 및 전자파차폐 성능 측정 실험Experimental Example 1. Resistance performance and electromagnetic wave shielding performance measurement experiment

다중벽 탄소나노튜브를 첨가함에 따른 초고성능 콘크리트의 저항 성능 및 전자파차폐 성능 변화를 측정하기 위하여, 초고성능 콘크리트 조성물을 타설하고 양생하여 와셔(washer) 형상의 공시체를 제작하였다.In order to measure the change in resistance performance and electromagnetic wave shielding performance of ultra-high-performance concrete according to the addition of multi-walled carbon nanotubes, an ultra-high-performance concrete composition was poured and cured to prepare a washer-shaped specimen.

제작된 공시체를 대상으로 저항을 측정하였고, ASTM D4935-18 규정 및 IEEE-STD-299 규정에 따라 차폐효과를 측정하여 표 1, 도 1 및 2에 나타내었다.Resistance was measured on the prepared specimen, and the shielding effect was measured according to ASTM D4935-18 and IEEE-STD-299, and are shown in Table 1, FIGS. 1 and 2.

구분division 다중벽 탄소나노튜브의 중량백분율(%)Weight percent of multi-walled carbon nanotubes (%) 압축강도Compressive strength
(MPa)(MPa) 저항resistance
(Ω)(Ω) 비교예 1Comparative Example 1 00 178.61178.61 6,753,620.006,753,620.00 실시예 1Example 1 0.20.2 176.82176.82 746,755.00746,755.00 실시예 2Example 2 0.50.5 188.37188.37 216,475.00216,475.00 실시예 3Example 3 0.80.8 177.14177.14 1,371.671,371.67 실시예 4Example 4 1.01.0 169.78169.78 238.76238.76 실시예 5Example 5 2.02.0 153.55153.55 224.07224.07

표 1을 참고하면, 다중벽 탄소나노튜브의 함량이 0.5중량%인 실시예 2는 탄소나노튜브를 포함하지 않는 비교예 1에 비하여 우수한 압축강도를 나타내고, 탄소나노튜브의 함량이 1.0중량%를 초과하는 실시예 5의 압축강도가 급감하였음을 확인할 수 있다. 이는 탄소나노튜브가 전기전도성을 부여하는 것 외에도, 적정량이 첨가되었을 시 상호 간에 망상구조(network)를 형성하여 물리적 강도 또한 향상시킬 수 있음을 의미한다. 다만, 탄소나노튜브 함량이 과도하게 높으면 초고성능 콘크리트 조성물에 필요한 물성 구현에 오히려 역효과를 낼 수 있다.Referring to Table 1, Example 2, in which the content of multi-walled carbon nanotubes is 0.5% by weight, exhibits superior compressive strength compared to Comparative Example 1 that does not contain carbon nanotubes, and the content of carbon nanotubes is 1.0% by weight. It can be seen that the exceeding compressive strength of Example 5 decreased sharply. This means that in addition to imparting electrical conductivity to carbon nanotubes, when an appropriate amount is added, a network can be formed with each other to improve physical strength. However, if the carbon nanotube content is excessively high, it may have an adverse effect on realizing the physical properties required for an ultra-high performance concrete composition.

저항과 관련하여, 비교예 1에 따라 제조한 초고성능 콘크리트와 비교할 때, 실시예 1~5에 따라 제조한 초고성능 콘크리트는 다중벽 탄소나노튜브의 투입량이 증가함에 따라 저항이 감소하는 것을 알 수 있다. 또한, 다중벽 탄소나노튜브의 중량백분율이 1.0중량% 이상인 실시예 4 및 5는 유사한 수준의 저항을 나타내었다.Regarding resistance, it can be seen that when compared with the ultra-high-performance concrete prepared according to Comparative Example 1, the ultra-high-performance concrete prepared according to Examples 1 to 5 decreases as the input amount of the multi-walled carbon nanotubes increases. have. In addition, Examples 4 and 5, in which the weight percent of the multi-walled carbon nanotube was 1.0% by weight or more, exhibited similar levels of resistance.

비교예 1 및 실시예 1 내지 5의 차폐효과를 확인하기 위해, ASTM-D4935-18에 의거하여 측정한 결과를 도 1에 나타내고, IEEE-STD-299에 의거하여 측정한 결과를 도 2에 나타내었다. 차폐효과 또한 저항과 유사하게 다중벽 탄소나노튜브의 중량백분율이 1.0중량% 이상인 실시예 4 및 5는 유사한 수준의 효과를 나타내었다.In order to confirm the shielding effect of Comparative Example 1 and Examples 1 to 5, the results measured according to ASTM-D4935-18 are shown in FIG. 1, and the results measured according to IEEE-STD-299 are shown in FIG. I got it. The shielding effect was also similar to the resistance in Examples 4 and 5, in which the weight percent of the multi-walled carbon nanotube was 1.0% by weight or more showed similar effects.

전술한 방법과 동일하게 공시체를 제조한 후 ASTM-D4935-18에 의거하여 상기 실시예 6 및 7의 1 GHz 영역의 전자파 차폐효과를 측정한 결과, 상기 실시예 6은 30 dB의 차폐율을 나타내었으나, 상기 실시예 7은 65 dB의 차폐율을 나타내었다. 이는 탄소나노튜브와 강섬유의 상호작용에 의하여 시너지효과를 나타내어 보다 우수한 차폐효과를 가지는 것으로 보인다.After preparing the specimen in the same manner as described above, as a result of measuring the electromagnetic wave shielding effect in the 1 GHz region of Examples 6 and 7 according to ASTM-D4935-18, Example 6 showed a shielding rate of 30 dB. However, Example 7 showed a shielding rate of 65 dB. This appears to have a synergistic effect by the interaction between carbon nanotubes and steel fibers, and thus has a better shielding effect.

전술한 표피효과에 따르면, 초고성능 콘크리트의 전기전도도가 높을수록, 초고성능 콘크리트에 인가되는 교류 전원이 강할수록 표피두께가 감소한다. 다시 말하면, 초고성능 콘크리트에 혼입된 도전성 탄소 내지 강섬유의 성분, 밀도, 형상, 구조 및 교류 전원의 주파수를 조절하여 전자파 차폐효과가 우수한 초고성능 콘크리트를 제공할 수 있다.According to the above-described skin effect, the higher the electrical conductivity of the ultra-high-performance concrete and the stronger the AC power applied to the ultra-high-performance concrete, the lower the skin thickness. In other words, it is possible to provide ultra-high-performance concrete having excellent electromagnetic wave shielding effect by controlling the composition, density, shape, structure, and frequency of AC power of the conductive carbon or steel fiber mixed in the ultra-high-performance concrete.

실험예 2. 압축강도 비교 실험Experimental Example 2. Compressive strength comparison experiment

양생법에 따른 초고성능 콘크리트의 내구성 내지 압축강도를 비교하기 위하여, 초고성능 콘크리트 조성물을 타설하고 양생하여 입방 형상의 공시체를 제작하였다.In order to compare the durability or compressive strength of ultra-high-performance concrete according to the curing method, a cubic-shaped specimen was produced by pouring and curing an ultra-high-performance concrete composition.

구체적으로, 다중벽 탄소나노튜브 분말을 1.2중량%로 조절한 것을 제외하면 실시예 1과 동일한 방법으로 초고성능 콘크리트 조성물을 제조하여 이를 타설하고, 15 V의 전기를 인가하여 60℃의 온도로 3일간 전기양생하여 공시체(E-UHPC)를 제조하였다.Specifically, an ultra-high-performance concrete composition was prepared and poured in the same manner as in Example 1, except that the multi-walled carbon nanotube powder was adjusted to 1.2% by weight, and 15 V of electricity was applied thereto at a temperature of 60°C. It was electro-cured for a day to prepare a specimen (E-UHPC).

다중벽 탄소나노튜브 분말을 포함하지 않는 것을 제외하면 실시예 1과 동일한 방법으로 초고성능 콘크리트 조성물을 제조하여 이를 타설하고, 항온항습기를 이용하여 60℃의 온도로 3일간 양생하여 공시체(UHPC)를 제조하였다.Except that the multi-walled carbon nanotube powder was not included, an ultra-high-performance concrete composition was prepared in the same manner as in Example 1, poured, and cured at a temperature of 60°C for 3 days using a thermo-hygrostat to prepare a specimen (UHPC). Was prepared.

상기 공시체들을 대상으로 KS F-2405의 규정에 의거하여 압축강도를 측정한 후 그 결과를 도 3에 나타내었다.After measuring the compressive strength of the specimens according to the regulations of KS F-2405, the results are shown in FIG. 3.

도 3을 참고하면, 종래의 초고성능 콘크리트 조성물을 증기양생한 경우(UHPC)보다 본 발명의 일 실시예에 따른 초고성능 콘크리트 조성물을 전기양생한 경우(E-UHPC) 보다 우수한 압축강도를 나타내었다.Referring to FIG. 3, compared to the case where the conventional ultra-high-performance concrete composition was steam-cured (UHPC), the ultra-high-performance concrete composition according to an embodiment of the present invention was electro-cured (E-UHPC). .

즉, 동일한 온도 조건이라면, 증기양생법에 따라 제조된 초고성능 콘크리트에 비하여, 전기양생방법에 따라 제조된 초고성능 콘크리트의 압축강도가 우수하다는 것을 알 수 있다. 이는 초고성능 콘크리트 조성물에 실질적으로 전달되는 열량에 차이가 있기 때문이다.That is, under the same temperature conditions, it can be seen that the compressive strength of ultra-high-performance concrete manufactured according to the electric curing method is superior to that of the ultra-high-performance concrete manufactured according to the steam curing method. This is because there is a difference in the amount of heat actually transferred to the ultra-high performance concrete composition.

전기양생방법에 따라 제조된 초고성능 콘크리트 내부에는 망상구조가 형성될 수 있다. 여기서, 망상구조는 다중벽 탄소나노튜브와 같은 도전성 탄소 내지 강섬유가 매트릭스 사이 존재하는 빈 공간을 침투하여 형성될 수 있다. 전기양생방법에 따르면 망상구조를 통하여 열을 균일하게 전달할 수 있다. 아울러, 다중벽 탄소나노튜브와 같은 도전성 탄소는 열전도 성능이 매우 우수하기에 열을 효율적으로 전달할 수 있다.A network structure may be formed inside the ultra-high-performance concrete manufactured according to the electric curing method. Here, the network structure may be formed by infiltrating an empty space existing between a matrix of conductive carbon or steel fibers such as multi-walled carbon nanotubes. According to the electric curing method, heat can be uniformly transferred through the network structure. In addition, conductive carbon, such as multi-walled carbon nanotubes, has excellent heat conduction performance and thus can efficiently transfer heat.

전술한 전기양생법의 특성은 초고성능 콘크리트 조성물의 시공성을 매우 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 콘크리트 구조물의 내부와 외부의 온도 차이가 큰 댐 내지 원자력발전소와 같은 건설 현장에서 구조물 내·외부의 온도 차이로 인한 구조물의 균열을 예방할 수 있다.The characteristics of the above-described electric curing method can greatly improve the workability of the ultra-high performance concrete composition. For example, in a construction site such as a dam or a nuclear power plant where the temperature difference between the inside and the outside of a concrete structure is large, it is possible to prevent the crack of the structure due to the difference in temperature inside and outside the structure.

대다수의 종래 연구결과에 따르면, 초고성능 콘크리트 조성물은 고온에서 양생될수록 우수한 압축강도를 나타낸다. 본 발명에 따른 초고성능 콘크리트 조성물은 발열량의 조절이 용이하므로, 망상구조의 성분, 밀도, 형태, 전원의 세기 및 양생 시간을 조절하여 초고성능 콘크리트 조성물을 고온에서 양생함으로써, 압축강도가 매우 우수한 초고성능 콘크리트를 제공할 수 있다.According to the results of many conventional studies, the ultra-high performance concrete composition exhibits excellent compressive strength as it is cured at high temperatures. Since the ultra-high-performance concrete composition according to the present invention is easy to control the amount of heat generated, the ultra-high-performance concrete composition is cured at high temperature by controlling the components, density, shape, power strength, and curing time of the network structure. High-performance concrete can be provided.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that other specific forms can be easily modified without changing the technical spirit or essential features of the present invention will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative and non-limiting in all respects. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and the concept of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (15)

초고성능 콘크리트 조성물에 있어서,
물-결합재비(W/B)가 0.2 내지 0.25이며,
시멘트, 결합재, 채움재, 감수제, 물 및 도전성 탄소를 포함하고,
상기 시멘트의 중량을 기준으로 상기 도전성 탄소의 함량은 0.1 내지 2.5중량%이고,
60 내지 90℃ 조건에서 양생한 후 재령 3일 압축강도가 150 MPa 이상 발현되는, 초고성능 콘크리트 조성물.In the ultra-high performance concrete composition,
The water-binder ratio (W/B) is 0.2 to 0.25,
Including cement, binder, filler, water reducing agent, water and conductive carbon,
The content of the conductive carbon based on the weight of the cement is 0.1 to 2.5% by weight,
After curing under the conditions of 60 to 90 ℃, the compressive strength of 3 days of age is expressed more than 150 MPa, ultra-high performance concrete composition. 제1항에 있어서,
상기 결합재는 실리카 흄, 실리카 샌드, 고로슬래그, 플라이애시 및 이들 중 2이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나인, 초고성능 콘크리트 조성물.The method of claim 1,
The binder is one selected from the group consisting of silica fume, silica sand, blast furnace slag, fly ash, and a combination of two or more of them, an ultra-high performance concrete composition. 제1항에 있어서,
상기 채움재는 회수 더스트, 전기로 제강 더스트, 주물 더스트, 석영 미분말, 석회석 미분말, 석분 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나인, 초고성능 콘크리트 조성물.The method of claim 1,
The filling material is one selected from the group consisting of recovered dust, electric furnace steelmaking dust, casting dust, quartz fine powder, limestone fine powder, stone powder, and a combination of two or more of them. 제1항에 있어서,
상기 도전성 탄소는 그래핀, 탄소섬유, 탄소나노와이어, 탄소나노튜브, 단일벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브, 다발형 탄소나노튜브 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나를 포함하는, 초고성능 콘크리트 조성물.The method of claim 1,
The conductive carbon includes one selected from the group consisting of graphene, carbon fiber, carbon nanowire, carbon nanotube, single-walled carbon nanotube, multi-walled carbon nanotube, bundle-type carbon nanotube, and a combination of two or more of them. That, ultra-high performance concrete composition. 제1항에 있어서,
상기 도전성 탄소의 겉보기 밀도는 0.01 내지 0.07 g/mL인, 초고성능 콘크리트 조성물.The method of claim 1,
The apparent density of the conductive carbon is 0.01 to 0.07 g / mL, ultra-high performance concrete composition. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 시멘트 100중량부에 대하여,
상기 결합재의 함량은 120 내지 150중량부,
상기 채움재의 함량은 20 내지 50중량부,
상기 감수제의 함량은 1 내지 10중량부,
상기 물의 함량은 15 내지 35중량부 인, 초고성능 콘크리트 조성물.The method of claim 1,
Based on 100 parts by weight of the cement,
The content of the binder is 120 to 150 parts by weight,
The content of the filling material is 20 to 50 parts by weight,
The content of the water reducing agent is 1 to 10 parts by weight,
The content of the water is 15 to 35 parts by weight, ultra-high performance concrete composition. 제1항에 있어서,
상기 초고성능 콘크리트 조성물은 강섬유를 더 포함하는, 초고성능 콘크리트 조성물.The method of claim 1,
The ultra-high performance concrete composition further comprises a steel fiber, ultra-high performance concrete composition. 제8항에 있어서,
상기 초고성능 콘크리트 조성물의 총량을 기준으로,
상기 강섬유의 함량은 1 내지 3부피%인, 초고성능 콘크리트 조성물.The method of claim 8,
Based on the total amount of the ultra-high performance concrete composition,
The content of the steel fiber is 1 to 3% by volume, ultra-high performance concrete composition. 제1항에 있어서,
60 내지 90℃ 조건에서 양생한 후 ASTM D257 규정에 따라 측정된 표면저항이 500 Ω/sq 이하인, 초고성능 콘크리트 조성물.The method of claim 1,
After curing in the conditions of 60 to 90 ℃ surface resistance measured according to ASTM D257 regulations of 500 Ω / sq or less, ultra-high performance concrete composition. 제1항에 있어서,
60 내지 90℃ 조건에서 양생한 후 ASTM D4935-18 규정에 따라 측정된 1 GHz 영역대의 전자파 차폐효과가 15 dB 이상인, 초고성능 콘크리트 조성물.The method of claim 1,
After curing at 60 to 90°C, the ultra-high performance concrete composition has an electromagnetic wave shielding effect of 15 dB or more in the 1 GHz range measured according to ASTM D4935-18. (a) 시멘트, 결합재, 채움재 및 감수제를 믹서기에 투입하여 배합하는 단계; 및
(b) 상기 (a) 단계의 생성물에 도전성 탄소가 분산된 수용액을 투입하여 물-결합재비(W/B)가 0.2 내지 0.25가 되도록 배합하는 단계;를 포함하고,
상기 시멘트의 중량을 기준으로 상기 도전성 탄소의 함량은 0.1 내지 2.5중량%인, 초고성능 콘크리트 조성물의 제조방법.(a) mixing cement, binder, filler, and water reducing agent into a blender; And
(b) adding an aqueous solution in which conductive carbon is dispersed to the product of step (a), and mixing the water-binder ratio (W/B) to be 0.2 to 0.25; Including,
The content of the conductive carbon based on the weight of the cement is 0.1 to 2.5% by weight, the method for producing an ultra-high performance concrete composition. 제12항에 있어서,
상기 도전성 탄소는 무정형, 인편상, 판상, 구형, 섬유형, 분말, 펠릿 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나인, 초고성능 콘크리트 조성물의 제조방법.The method of claim 12,
The conductive carbon is one selected from the group consisting of amorphous, scale, plate, spherical, fibrous, powder, pellets, and combinations of two or more of them. 제12항에 있어서,
상기 (b) 단계 이전에,
초음파를 인가하는 방법, 볼밀링하는 방법, 전단력을 부가하는 방법 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나에 의하여 상기 도전성 탄소가 분산된 수용액을 제조하는 단계를 더 포함하는, 초고성능 콘크리트 조성물의 제조방법.The method of claim 12,
Before step (b),
Ultra-high performance concrete further comprising the step of preparing an aqueous solution in which the conductive carbon is dispersed by one selected from the group consisting of a method of applying ultrasonic waves, a method of ball milling, a method of applying shearing force, and a combination of two or more of them Method of making the composition. 제12항에 있어서,
상기 (b) 단계 이후에,
상기 (b) 단계의 생성물에 강섬유를 투입하여 배합하는 단계를 더 포함하는, 초고성능 콘크리트 조성물의 제조방법.The method of claim 12,
After step (b),
The method of producing an ultra-high performance concrete composition further comprising the step of mixing by adding steel fibers to the product of step (b).
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