KR20150140032A - A composition of non-cement type binder, mortar and concrete comprising the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a non-cement binder composition, mortar and concrete comprising the same and, more specifically, to a non-cement binder composition, mortar and concrete comprising the same, which comprises: a raw material including blast furnace slag, fly ash, and metakaolin; fluidized-bed boiler fly ash; a calcium aluminate-based compound; and a powder-type acryl-based emulsion. Indexes are blast furnace slag, fly ash, fluidized-bed boiler fly ash, calcium aluminate, non-cement, and hardener.

Description

무시멘트 결합재 조성물, 이를 포함하는 모르타르 및 콘크리트{A composition of non-cement type binder, mortar and concrete comprising the same}[0001] The present invention relates to a cementless binder composition, a mortar and a concrete comprising the same,

본 발명은 무시멘트 결합재 조성물, 이를 포함하는 모르타르 및 콘크리트에 관한 것으로, 보다 자세하게는 고로슬래그, 플라이 애쉬 및 메타카올린을 포함하는 원재료, 유동층상 보일러 비산재, 칼슘 알루미네이트계 화합물 및 분말형 아크릴계 에멀젼을 포함하는 무시멘트 결합재 조성물, 이를 포함하는 모르타르 및 콘크리트에 관한 것이다.The present invention relates to a cementitious binder composition, a mortar and a concrete containing the same, and more particularly to a cementitious binder composition comprising a raw material including blast furnace slag, fly ash and meta kaolin, a fluidized bed phase boiler fly ash, a calcium aluminate- And to mortars and concrete containing the same.

지구 온난화 방지를 위하여 세계적으로 다양한 형태의 노력(1997년 채택, 2005년 발효 및 2012년 종료된 교토 의정서)을 행하고 있는 가운데, 2007년 12월에 인도네시아 발리에서 '발리 로드맵'을 채택함에 따라 2009년까지 새 기후변화 협약을 위한 협상이 진행되었다. 이에 따라 전 세계적으로 이산화탄소 등 온실가스의 배출량을 큰 폭으로 줄여야 하는 실정에 있다.In order to prevent global warming, various forms of global efforts have been implemented (adopted in 1997, implemented in 2005, and Kyoto Protocol ending in 2012), and as a result of adopting the Bali Roadmap in Bali, Indonesia in December 2007, The negotiations for the new climate change treaty were under way. As a result, global emissions of carbon dioxide and other greenhouse gases have to be significantly reduced.

한편, 콘크리트 제조 시 근간이 되는 시멘트를 1톤 생산할 때, 이산화탄소가 약 0.9톤 배출될 정도로 시멘트 산업은 철강산업과 더불어 주요 이산화탄소 배출 산업이다. 그러므로 이에 대한 방법 및 대체 물질의 제시가 시급히 요구되고 있다.On the other hand, when producing 1 ton of cement, which is the base of concrete production, the cement industry is the major carbon dioxide emission industry along with the steel industry so that it emits about 0.9 tons of carbon dioxide. Therefore, there is an urgent need for a method and a substitute material for this.

국내의 시멘트 생산량은 1년에 약 6,000만 톤으로, 이산화탄소를 약 5,400만 톤 배출하고 있어 문제가 되고 있다. 이에 대한 해결책의 일환으로 산업 부산물을 이용하여 시멘트를 대체하기 위한 연구가 끊임없이 진행되고 있다.Domestic cement production is about 60 million tons per year, and it produces about 54 million tons of carbon dioxide, which is a problem. As a solution to this problem, researches for replacing cement using industrial byproducts are under way.

그 연구 중 하나로, 국내외적으로 고로슬래그, 플라이 애쉬 등을 시멘트와 일부 혼합하여 콘크리트에 많이 적용하고 있으나, 상기 방법으로는 이산화탄소를 획기적으로 저감시키는 것은 한계가 있다.As one of the researches, blast furnace slag and fly ash are mixed with cement to some extent in domestic and foreign countries. However, this method has a limit to reduce carbon dioxide remarkably.

또한, 국외에서는 중합반응에 의한 알칼리 활성화 시멘트(콘크리트)에 관한 개념적인 기술로 1978년 Davidovits(프랑스)에 의해 카올리나이트 광물질을 이용하고 제올라이트와 유사한 구조를 가지도록 하는 메커니즘 이론이 정립되었지만, 제조상의 문제점 및 경제성 등의 이유로 실용화가 이루어지지 않았다.In addition, outside of the country, the concept of mechanism to make kaolinite minerals and structure similar to zeolite was established by Davidovits (France) in 1978 as a conceptual concept about alkali activated cement (concrete) by polymerization reaction, And economical efficiency.

한편, 시멘트를 전혀 사용하지 않고 석탄회만을 사용하여 콘크리트를 제조하는 기술로서, 60℃ 이상의 고온양생 과정을 통해 석탄회의 유리(glassy) 피막을 파괴하여 반응을 유도하여 30MPa 이상의 강도를 확보할 수 있는 방법이 있으나, 상기 방법은 고온양생으로 인한 에너지 소비와 이산화탄소 배출의 문제가 발생하였다.On the other hand, as a technique for producing concrete using only coal ash without using cement, it is possible to obtain a strength of 30 MPa or more by inducing a reaction by destroying glassy film of fly ash by high temperature curing process at 60 ° C. or more However, this method has problems of energy consumption and carbon dioxide emission due to high-temperature curing.

시멘트를 전혀 사용하지 않는 다른 방법 중 하나로, 메타카올린을 사용하는 방법이 있으나, 상기 방법은 카올린을 700 내지 800℃로 소성하여 제조된 메타카올린을 사용하기 때문에 소성 과정에서 이산화탄소가 배출되며, 가격도 고가이어서 실용화하기까지 문제점이 있다.As another method not using cement at all, there is a method of using meta-kaolin. However, since the method uses meta kaolin produced by firing kaolin at 700 to 800 ° C, carbon dioxide is discharged during firing, There is a problem in that it is expensive and it is practically used.

상기 방법의 문제점을 개선하기 위한 방법으로 시멘트의 부분 대체재로 고로슬래그 또는 플라이 애쉬를 혼입하고 알칼리 활성화제를 사용하여 강도성능을 높인 알칼리활성 결합재에 대한 연구가 국내외로 활발히 진행되고 있다.As a method for improving the problem of the above method, studies on an alkali active binder having a high strength performance using a blast furnace slag or a fly ash as a partial substitute for cement and using an alkali activator have been actively conducted at home and abroad.

콘크리트 분야의 친환경재료 개발을 목표로 선행 연구된 시멘트 대체재로서 사용되는 무시멘트 알칼리 활성결합재들은 주로 수산화나트륨을 활성화제로 사용한 무시멘트 알칼리 활성 콘크리트의 연구가 진행되었으며, 그에 따른 배합강도 모델이 제시되었다.Studies on cement - alkaline activated concrete using cesium hydroxide as an activator have been carried out, and a mixing strength model has been proposed.

그러나 요구강도를 확보하기 위하여 알칼리 활성화제의 첨가량을 증가시켜야 하였으며, 그에 따라 초기 유동성이 빠르게 손실되고 급결하는 경향을 보였다. 또한, 알칼리 활성화제의 첨가량 증가에 따른 제조단가 상승 등 경제적인 측면도 해결해야 할 문제로 남겨진 상태이다.However, in order to obtain the required strength, the addition amount of the alkali activator had to be increased, so that the initial fluidity rapidly lost and tended to swell. In addition, economical aspects such as an increase in the manufacturing cost due to an increase in the amount of the alkali activating agent have also been left as a problem to be solved.

또한, 대한민국 등록특허 제 10-0855686호, 제 10-1014869호 및 한국 콘크리트 학회 학술 논문 중에서는 고로슬래그 또는 플라이 애쉬를 단독 또는 혼합하여 사용하고, 고알칼리성을 가진 액상 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH) 등의 알칼리 활성화제를 사용하여 무시멘트 모르타르 및 콘크리트를 제조하는 방법을 개시하였다. 그러나 상기 방법에 의한 무시멘트 모르타르 및 콘크리트는 고로슬래그 또는 플라이 애쉬와 알칼리 활성화제를 혼합하여 사용시, 알칼리 활성화제에 의한 강한 강알칼리 특성으로 인하여 환경피해가 나타나며, 강알칼리의 수분 흡수 능력으로 인하여 건조 시멘트 모르타르와 같은 건조된 상태에서는 사용이 어려우며, 습식 레디믹스 콘크리트에 사용할 경우에도 강알칼리제 첨가를 위한 별도의 시설 장비가 필요하게 되는 등, 범용적으로 사용하기 어려운 문제점이 있다.In addition, Korean Patent No. 10-0855686, No. 10-1014869, and Korean Concrete Institute have reported that blast furnace slag or fly ash may be used alone or in combination, and liquid alkaline sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide Discloses a method for producing cement mortar and concrete by using an alkali activating agent such as potassium hydroxide (KOH). However, in the cement mortar and concrete according to the above method, when mixed with blast furnace slag or fly ash and an alkali activating agent, environmental damage is caused by strong alkali properties due to the alkali activating agent, and due to the water absorbing ability of strong alkali, , It is difficult to use it in a dried state such as a wet type mixed concrete, and another facility equipment for addition of a strong alkaline agent is required even when it is used in wet ready mixed concrete.

따라서, 상기에서 상술한 문제점이 해결될 수 있는 새로운 조성의 무시멘트 결합재에 대한 기술개발의 필요성이 대두되고 있다.Therefore, there is a need to develop a technique for a cement based binder having a novel composition in which the above-mentioned problems can be solved.

대한민국 등록특허 제 10-0855686호Korean Patent No. 10-0855686 대한민국 등록특허 제 10-1014869호Korean Patent No. 10-1014869

상기 문제점을 해결하기 위하여,In order to solve the above problems,

본 발명은 수화 초기의 압축강도 저하, 및 유동성 손실 등으로 인한 낮은 현장 적용성을 개선할 수 있는 무시멘트 결합재 조성물을 제공하며, 상기 무시멘트 결합재 조성물을 포함하는 모르타르 및 콘크리트를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a cementless binder composition capable of improving low field application due to lowering of compressive strength at the beginning of hydration and fluidity loss and the like and to provide a mortar and concrete containing the cementless binder composition do.

또한, 본 발명은 알칼리 활성화제 대신에 유동층상 보일러 비산재, 칼슘 알루미네이트계 화합물 및 분말형 아크릴계 에멀젼을 무시멘트 결합재 조성물로 사용함으로써, 강알칼리 활성화제 사용으로 인한 환경피해 예방 및 제조단가 감소로 인한 경제성이 개선된 무시멘트 결합재 조성물, 상기 무시멘트 결합재 조성물을 포함하는 모르타르 및 콘크리트를 제공하는 것을 목적으로 한다.Further, the present invention uses the fluidized bed boiler fly ash, calcium aluminate compound, and powdered acrylic emulsion as a cement binder composition instead of the alkali activator to prevent environmental damage due to the use of a strong alkali activator, It is an object of the present invention to provide the improved cementless binder composition, and the mortar and concrete containing the cementitious binder composition.

또한, 본 발명은 포틀랜드 시멘트를 대체할 수 있는 무시멘트 결합재 조성물로 산업 폐기물을 사용함으로써, 산업 폐기물로 인한 환경 부하 감소, 에너지 절약 및 포틀랜드 시멘트의 문제점인 이산화 탄소를 배출하지 않는 친환경적인 무시멘트 결합재 조성물, 상기 무시멘트 결합재 조성물을 포함하는 모르타르 및 콘크리트를 제공하는 것을 목적으로 한다.Further, the present invention uses industrial wastes as a cemented binder composition capable of replacing Portland cement, thereby reducing environmental burden due to industrial wastes, saving energy, and being environmentally friendly cement based binder that does not emit carbon dioxide, which is a problem of Portland cement And to provide mortars and concrete containing the above cemented mortar composition.

또한, 본 발명은 균일한 강도 및 제품 안정성이 우수한 무시멘트 결합재 조성물, 상기 무시멘트 결합재 조성물을 포함하는 모르타르 및 콘크리트를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a cementitious binder composition excellent in uniform strength and product stability, mortar and concrete containing the cementitious binder composition.

상기 목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above object,

본 발명은 고로슬래그, 플라이 애쉬 및 메타카올린을 포함하는 원재료, 유동층상 보일러 비산재, 칼슘 알루미네이트계 화합물 및 분말형 아크릴계 에멀젼을 포함하는 무시멘트 결합재 조성물을 제공한다.The present invention provides a cement based binder composition comprising a raw material including blast furnace slag, fly ash and meta kaolin, a fluidized bed phase boiler fly ash, a calcium aluminate based compound and a powdered acrylic emulsion.

또한, 본 발명은 상기 무시멘트 결합재 조성물을 포함하는 모르타르를 제공한다.The present invention also provides a mortar comprising the above cementless binder composition.

또한, 본 발명은 상기 무시멘트 결합재 조성물을 포함하는 콘크리트를 제공한다.The present invention also provides a concrete comprising the cementless binder composition.

본 발명의 무시멘트 결합재 조성물은 알칼리 활성화제 대신에 유동층상 보일러 비산재, 칼슘 알루미네이트계 화합물 및 분말형 아크릴계 에멀젼을 사용하여, 강알칼리 특성으로 인한 환경피해를 예방할 수 있다.The cement based binder composition of the present invention can prevent environmental damage due to strong alkali properties by using a fluidized bed boiler fly ash, a calcium aluminate compound and a powdered acrylic emulsion instead of an alkali activator.

또한, 본 발명의 무시멘트 결합재 조성물은 포틀랜드 시멘트의 사용 없이 우수한 초기 강도, 장기 강도 발현, 낮은 수화열, 높은 내약품성, 높은 동결융해 저항성, 우수한 내화성능 및 낮은 비탄성 변형 등의 장점을 지니고 있어 일반 건축물, 해양 구조물 및 내화 구조물에 이용될 수 있으며, 벽돌, 블록 및 도로 경계석 등의 콘크리트 2차 제품에도 이용될 수 있어 건축 사업 전 분야에 광범위하게 활용될 수 있다.Further, the cementitious binder composition of the present invention has advantages of excellent initial strength, long-term strength development, low hydration heat, high chemical resistance, high freeze-thaw resistance, excellent refractory performance and low inelastic deformation without use of Portland cement, , Marine structures and refractory structures, and can also be used in concrete secondary products such as bricks, blocks and road borders, and thus can be widely used in all fields of construction.

또한, 본 발명의 무시멘트 결합재 조성물은 포틀랜드 시멘트를 대체할 수 있는 조성물로 산업 폐기물을 사용함으로써, 산업 폐기물로 인한 환경 부하를 감소시킬 수 있으며, 무시멘트 결합재 제조 시 에너지를 절약할 수 있으며, 포틀랜드 시멘트의 문제점인 이산화탄소를 방출하지 않아 친환경적인 효과를 지니고 있다.In addition, the cementitious binder composition of the present invention can reduce the environmental load due to industrial wastes by using industrial wastes as a composition that can replace Portland cement, can save energy in the manufacture of cemented joints, It does not emit carbon dioxide, which is a problem of cement, and has an eco-friendly effect.

이하, 본 발명을 보다 자세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명은 고로슬래그, 플라이 애쉬 및 메타카올린을 포함하는 원재료, 유동층상 보일러 비산재, 칼슘 알루미네이트계 화합물 및 분말형 아크릴계 에멀젼을 포함하는 무시멘트 결합재 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a cement based binder composition comprising a raw material comprising blast furnace slag, fly ash and meta kaolin, a fluidized bed phase boiler fly ash, a calcium aluminate based compound and a powdered acrylic emulsion.

상기 고로슬래그, 플라이 애쉬 및 메타카올린을 포함하는 원재료는 초기 경화 특성이 미약하여 보통 포틀랜드 시멘트의 부분 치환재로만 사용되었지만, 본 발명에서는 경화특성을 활성화 시킬 수 있는 활성화제로 유동층상 보일러 비산재, 칼슘 알루미네이트계 화합물 및 분말형 아크릴계 에멀젼을 사용함으로써, 원재료의 초기 경화특성을 활성화시켜 포틀랜드 시멘트를 완전 대체할 수 있는 무시멘트 결합재 조성물을 제공할 수 있으며, 포틀랜드 시멘트의 문제점인 이산화탄소의 방출을 방지할 수 있다.The raw materials including the blast furnace slag, fly ash and meta-kaolin have been used only as partial substitutes for Portland cement, since the initial hardening characteristics are weak. In the present invention, as the activator capable of activating the curing properties, It is possible to provide a cemented binder composition capable of completely replacing the Portland cement by activating the initial curing properties of the raw material by using the nitrate based compound and the powdered acrylic emulsion and can prevent the release of carbon dioxide have.

또한, 본 발명의 무시멘트 결합재 조성물은 알칼리 활성화제 대신에 유동층상 보일러 비산재, 칼슘 알루미네이트계 화합물 및 분말형 아크릴계 에멀젼을 사용하여 강알칼리 특성으로 인한 환경피해를 예방할 수 있으며, 포틀랜드 시멘트를 대체할 수 있는 조성물로 산업 폐기물을 사용함으로써, 자원을 절약할 수 있는 효과가 있다.In addition, the cement based binder composition of the present invention can prevent the environmental damage due to the strong alkali property by using a fluidized bed boiler fly ash, a calcium aluminate compound and a powdered acrylic emulsion instead of an alkali activator, By using industrial wastes with the composition having the effect of saving resources.

본 발명에서 고로슬래그, 플라이 애쉬 및 메타카올린을 포함하는 원재료는 고로슬래그, 플라이 애쉬 및 메타카올린이 0.1 내지 1 : 0.1 내지 1 : 0.1 내지 1의 중량 비로 혼합된 것이 특징이다.In the present invention, the raw material including blast furnace slag, fly ash and meta kaolin is characterized in that blast furnace slag, fly ash and meta kaolin are mixed at a weight ratio of 0.1 to 1: 0.1 to 1: 0.1 to 1.

또한, 상기 고로슬래그, 플라이 애쉬 및 메타카올린을 포함하는 원재료 각각의 분말도는 3300 내지 6200cm2/g이며, 강도 발현 및 반응성을 고려하면 4100 내지 5100cm2/g이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 4400 내지 4800cm2/g이다. 상기 원재료의 분말도가 3300cm2/g 미만이면 반응성이 낮아 강도 발현이 불리하고, 6200cm2/g을 초과하면 반응성은 증가하지만, 시공성이 다소 저하되며, 통상의 제품으로 판매되는 분말도가 아니므로 미분발화 시키기 위하여 분쇄 또는 분급하는 추가적인 과정을 거쳐야 하므로 경제적인 측면에서 효율적이지 못하다.In addition, the blast-furnace slag, fly ash and metadata and also raw materials, each of the powder containing kaolin is 3300 to 6200cm 2 / g, in consideration of the strength and reactivity and 4100 to 5100cm 2 / g are preferred, and more preferably from 4400 To 4800 cm < 2 > / g. When the powdery degree of the raw material is less than 3300 cm 2 / g, the reactivity is low and the strength development is disadvantageous. When the raw material powder is more than 6200 cm 2 / g, the reactivity is increased but the workability is somewhat lowered. It is economically inefficient because it has to be subjected to an additional process of pulverizing or classifying it to induce differential ignition.

상기 고로슬래그, 플라이 애쉬 및 메타카올린을 포함하는 원재료는 무시멘트 결합재 총 중량에 대하여 30 내지 90 중량％로 포함된다. 상기 원재료가 30 중량％ 미만으로 포함되면 무시멘트 결합재로서의 수화 반응성 결여 및 압축강도 발현 특성이 적고, 90 중량％ 초과하여 포함되면 첨가되는 활성화제의 량이 적으므로 인하여 수화 반응성의 결여 및 압축강도의 발현 특성이 낮아진다.The raw materials including the blast furnace slag, fly ash and meta kaolin are contained in an amount of 30 to 90% by weight based on the total weight of the cemented binder. When the raw material is contained in an amount less than 30% by weight, the lack of hydration reactivity and compressive strength as cement binder are small, and when the amount is larger than 90% by weight, the amount of the activating agent added is small, Characteristics are lowered.

본 발명의 유동층상 보일러 비산재, 칼슘 알루미네이트계 화합물 및 분말형 아크릴계 에멀젼은 고로슬래그, 플라이 애쉬 및 메타카올린을 포함하는 원재료를 경화시키는 역할을 한다.The fluidized bed phase boiler fly ash, calcium aluminate compound and powdered acrylic emulsion of the present invention serve to cure the raw materials including blast furnace slag, fly ash and meta kaolin.

본 발명에 사용되는 상기 유동층상 보일러 비산재의 화학적 조성은 산화칼슘 30 내지 65 중량％, 황산칼슘 33 내지 65 중량％ 및 불순물 2 내지 5 중량％를 포함하는 것이 특징이다.The chemical composition of the fluidized bed boiler fly ash used in the present invention is characterized by containing 30 to 65% by weight of calcium oxide, 33 to 65% by weight of calcium sulfate and 2 to 5% by weight of impurities.

상기 유동층상 보일러 비산재의 황산칼슘(CaSO4, 석고 성분)과 고로슬래그, 플라이 애쉬 및 메타카올린을 포함하는 원재료는 무시멘트 결합재를 제조하기 위한 수화 초기에 수화반응(Reaction of Hydration)에 의해 에트링자이트(Ettringite;3CaOAl2O33CaSO432H2O)를 생성한다. 또한, 재령이 증가함에 따라 유동층상 보일러 비산재에 포함되어 있는 황산칼슘(CaSO4, 석고 성분)과 고로슬래그, 플라이 애쉬 및 메타카올린을 포함하는 원재료의 수화반응에 의해 수산화칼슘(Ca(OH)2)이 생성되며, 상기 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 유동층상 보일러 비산재에 포함되어 있는 산화칼슘(CaO) 성분의 소화 반응(slaked reaction)으로 수산화칼슘(Ca(OH)2)이 추가적으로 생성된다. 상기 생성된 수산화칼슘(Ca(OH)2)은 고로슬래그, 플라이 애쉬 및 메타카올린을 포함하는 원재료를 강하게 자극하여 원재료의 잠재수경성을 발휘할 수 있게 하여 무시멘트 결합재 조성물의 경화 반응을 활성화시킨다.The raw materials including the calcium sulfate (CaSO 4 , gypsum component) and the blast furnace slag, fly ash and meta kaolin of the fluidized-bed phase boiler fly ash are reacted by hydration reaction at the initial stage of hydration To produce Ettringite (3CaOAl 2 O 3 3CaSO 4 32H 2 O). (Ca (OH) 2 ) by the hydration reaction of the raw materials including calcium sulfate (CaSO 4 , gypsum component), blast furnace slag, fly ash and meta kaolin contained in the fluidized bed boiler fly ash, It is generated, and the calcium hydroxide (Ca (OH) 2) and the digestion reaction (reaction slaked) to calcium hydroxide (Ca (OH) 2) of the fluidized bed contained in the boiler fly ash, calcium oxide (CaO) component that is additionally generated. The produced calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) strongly stimulates raw materials including blast furnace slag, fly ash and meta-kaolin to exhibit potential hydraulic properties of the raw materials, thereby activating the curing reaction of the cement binder composition.

또한, 상기 유동층상 보일러 비산재는 본 발명의 무시멘트 결합재 조성물 총 중량에 대하여 1.9 내지 39중량％로 포함되며, 시공성과 강도를 고려하여 25 내지 32중량％를 포함하는 것이 바람직하며, 27 내지 30 중량％가 보다 바람직하다. 상기 유동층상 보일러 비산재가 1.9 중량％ 미만으로 포함되면 고로슬래그, 플라이 애쉬 및 메타카올린을 포함하는 원재료에 대한 수화반응이 약해져 무시멘트 결합재의 강도가 약하게 나타나며, 39 중량％를 초과하면 급결이 발생하여 시공성이 다소 저하되고 강도증진에도 사용효과가 크게 나타나지 않을 뿐만 아니라, 경제적으로도 효율적이지 못한 문제점이 발생한다.In addition, the fluidized-bed phase boiler fly ash is contained in an amount of 1.9 to 39% by weight based on the total weight of the cement based binder composition of the present invention, preferably 25 to 32% by weight in consideration of workability and strength, % Is more preferable. When the fluidized bed boiler fly ash is contained in an amount of less than 1.9% by weight, the hydration reaction to the raw materials including blast furnace slag, fly ash and meta-kaolin is weakened and the strength of the cement based binder is weak. The workability is somewhat lowered, the use effect is not greatly increased even when the strength is increased, and the problem is that it is economically inefficient.

상기 칼슘 알루미네이트계 화합물은, 칼슘 알루미네이트 설페이트 25 내지 64중량％, 칼슘 알루미네이트 15 내지 30 중량％, 칼슘 실리케이트 20 내지 35 중량％ 및 페리클레이스 1 내지 10 중량％를 포함하는 것을 특징으로 한다.The calcium aluminate-based compound is characterized by containing 25 to 64 wt% of calcium aluminate sulfate, 15 to 30 wt% of calcium aluminate, 20 to 35 wt% of calcium silicate, and 1 to 10 wt% of periclase .

상기 칼슘 알루미네이트계 화합물의 설페이트 성분과 고로슬래그, 플라이 애쉬 및 메타카올린을 포함하는 원재료는 무시멘트 결합재를 제조하기 위한 수화 초기에 수화반응(Reaction of Hydration)에 의해 에트링자이트(Ettringite;3CaOAl2O33CaSO432H2O)를 생성한다. 또한, 재령이 증가함에 따라 칼슘 알루미네이트계 화합물에 포함되어 있는 칼슘 알루미네이트 및 칼슘 실리케이트 성분은 상기 유동층상 보일러 비산재에 의해 생성된 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 반응하여 칼슘 실리케이트 수화물을 생성한다. 상기 칼슘 실리케이트 수화물은 무시멘트 결합재 조성물을 경화한 후 압축강도 발현 특성을 나타낼 수 있게 하는 역할을 하며, 고로슬래그, 플라이 애쉬 및 메타카올린을 포함하는 원재료의 포졸란 반응 및 잠재수경성을 발휘할 수 있게 하여 무시멘트 결합재 조성물의 경화 반응을 활성화시킬 수 있다.The raw materials including the sulfate component of the calcium aluminate compound and the blast furnace slag, fly ash and meta kaolin are prepared by reacting hydration at an early stage of hydration to prepare cement based binders, 2 O 3 3CaSO 4 32H 2 O). Also, as age increases, the calcium aluminate and calcium silicate components contained in the calcium aluminate compound react with the calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) produced by the fluidized bed boiler fly ash to form calcium silicate hydrate . The calcium silicate hydrate serves to exhibit compressive strength development characteristics after curing of the cemented binder composition and is capable of exhibiting pozzolanic reaction and potential hydraulic properties of blast furnace slag, fly ash, and meta kaolin, The curing reaction of the tent material composition can be activated.

상기 칼슘 알루미네이트 화합물은 본 발명의 무시멘트 결합재 조성물 총 중량에 대하여 8 내지 30 중량％로 포함되며, 바람직하게는 17 내지 25 중량％, 더욱 바람직하게는 19 내지 23 중량％이다. 그 비율이 8중량％ 미만이면 에트링자이트 생성량의 부족으로 초기 수화반응이 지연되거나 초기강도의 발현이 늦어지는 문제가 있으며, 30중량％를 초과하면 급결이 발생하여 시공성이 다소 저하되고 강도증진에도 사용효과가 크게 나타나지 않을 뿐만 아니라 경제성에 불리하게 작용하는 문제가 있다.The calcium aluminate compound is contained in an amount of 8 to 30% by weight, preferably 17 to 25% by weight, and more preferably 19 to 23% by weight based on the total weight of the cemented binder composition of the present invention. If the ratio is less than 8% by weight, there is a problem that the initial hydration reaction is delayed or the initial strength is delayed due to the lack of the amount of the etring zeate. When the amount exceeds 30% by weight, There is a problem that not only the effect of use is not largely displayed but also adversely affects the economical efficiency.

상기 분말형 아크릴계 에멀젼은 건조 모르타르 또는 건조 콘크리트에 사용하기 위하여 첨가하는 것으로, 당 업계에서 쉽게 구입할 수 있는 모든 분말형(재유화형)을 사용할 수 있으므로, 본 발명에서는 특별히 한정하지는 않는다. 또한, 상기 분말형 아크릴계 에멀젼은 본 발명의 무시멘트 결합재 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 1.0 중량％로 포함되며, 바람직하게는 0.4 내지 0.7 중량％이다. 상기 함량이 0.1 중량％ 미만이면 본 발명의 무시멘트 결합재 조성물을 적용하기 위한 대상체에 대한 부착력이 저하될 수 있으며, 1.0 중량％를 초과하면 원가가 상승하기 때문에 경제적으로 바람직하지 않다.The powdery acrylic emulsion is added for use in dry mortar or dried concrete and is not particularly limited in the present invention since any powder type (re-oil type) readily available in the art can be used. The powdery acrylic emulsion is contained in an amount of 0.1 to 1.0% by weight, preferably 0.4 to 0.7% by weight based on the total weight of the cemented binder composition of the present invention. If the content is less than 0.1% by weight, the adhesion to a target body for applying the cemented binder composition of the present invention may be deteriorated. If the content is more than 1.0% by weight, the cost may increase.

또한, 본 발명은 무시멘트 결합재 조성물을 포함하는 모르타르 및 콘크리트를 제공할 수 있다.The present invention can also provide mortars and concrete comprising cementitious binder compositions.

본 발명의 무시멘트 결합재 조성물은 알칼리 활성화제를 사용하지 않고, 활성화제로 유동층상 보일러 비산재, 칼슘 알루미네이트계 화합물 및 분말형 아크릴계 에멀젼을 사용하므로, 이들 재료의 고체상 특성으로 인하여 건조 모르타르 및 콘크리트와 같이 건조된 상태에서 사용이 곤란한 문제점을 해결할 수 있어, 건조 모르타르 및 콘크리트를 제공할 수 있다.Since the cementless binder composition of the present invention uses a boiler fly ash, a calcium aluminate compound and a powdered acrylic emulsion in the fluidized bed as the activator without using an alkali activator, solid state properties of these materials make it possible to form It is possible to solve the problem that it is difficult to use in a dried state, and dry mortar and concrete can be provided.

Claims (8)

고로슬래그, 플라이 애쉬 및 메타카올린을 포함하는 원재료, 유동층상 보일러 비산재, 칼슘 알루미네이트계 화합물 및 분말형 아크릴계 에멀젼을 포함하는 무시멘트 결합재 조성물.A cementitious binder composition comprising a raw material including blast furnace slag, fly ash and meta kaolin, a fluidized-bed phase boiler fly ash, a calcium aluminate-based compound, and a powdered acrylic emulsion. 청구항 1에 있어서, 상기 고로슬래그, 플라이 애쉬 및 메타카올린을 포함하는 원재료는 고로슬래그, 플라이 애쉬 및 메타카올린이 0.1 내지 1 : 0.1 내지 1 : 0.1 내지 1의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는 무시멘트 결합재 조성물.The cement admixture according to claim 1, wherein the blast furnace slag, fly ash, and meta-kaolin are blended at a weight ratio of blast furnace slag, fly ash and meta kaolin of 0.1 to 1: 0.1 to 1: Binder composition. 청구항 1에 있어서, 상기 고로슬래그, 플라이 애쉬 및 메타카올린을 포함하는 원재료의 분말도는 3300 내지 6200cm2/g인 것을 특징으로 하는 무시멘트 결합재 조성물.The cement admixture composition according to claim 1, wherein the powdery material including the blast furnace slag, fly ash, and meta-kaolin has a particle size of 3300 to 6200 cm 2 / g. 청구항 1에 있어서, 상기 무시멘트 결합재 조성물은 무시멘트 결합재 조성물 총 중량에 대하여, 고로슬래그, 플라이 애쉬 및 메타카올린을 포함하는 원재료 30 내지 90 중량％, 유동층상 보일러 비산재 1.9 내지 39 중량％, 칼슘 알루미네이트계 화합물 8 내지 30 중량％ 및 분말형 아크릴계 에멀젼 0.1 내지 1 중량％를 포함하는 것을 특징으로 하는 무시멘트 결합재 조성물.The cement admixture composition according to claim 1, wherein the cementitious binder composition comprises 30 to 90 wt% of raw materials including blast furnace slag, fly ash and meta kaolin, 1.9 to 39 wt% of fluidized bed boiler fly ash, 8 to 30% by weight of a nonionic compound and 0.1 to 1% by weight of a powdery acrylic emulsion. 청구항 1에 있어서, 상기 유동층상 보일러 비산재는 유동층상 보일러 비산재 총 중량에 대하여, 산화칼슘 30 내지 65 중량％, 황산칼슘 33 내지 65 중량％ 및 불순물 2 내지 5 중량％를 포함하는 것을 특징으로 하는 무시멘트 결합재 조성물.[3] The method of claim 1, wherein the fluidized-bed phase boiler fly ash comprises 30 to 65% by weight of calcium oxide, 33 to 65% by weight of calcium sulfate and 2 to 5% by weight of impurities based on the total weight of the fluidized bed boiler fly ash Tent material. 청구항 1에 있어서, 상기 칼슘 알루미네이트계 화합물은 칼슘 알루미네이트계 화합물 총 중량에 대하여, 칼슘 알루미네이트 설페이트 25 내지 64중량％, 칼슘 알루미네이트 15 내지 30 중량％, 칼슘 실리케이트 20 내지 35 중량％ 및 페리클레이스 1 내지 10 중량％를 포함하는 것을 특징으로 하는 무시멘트 결합재 조성물.The calcium aluminate-based compound according to claim 1, wherein the calcium aluminate-based compound comprises 25-64% by weight of calcium aluminate sulfate, 15-30% by weight of calcium aluminate, 20-35% by weight of calcium silicate, And 1 to 10% by weight of clay. 청구항 1의 무시멘트 결합재 조성물을 포함하는 모르타르.A mortar comprising the cementitious binder composition of claim 1. 청구항 1의 무시멘트 결합재 조성물을 포함하는 콘크리트.A concrete comprising the cementitious binder composition of claim 1.
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KR20200111122A (en) * 2017-12-29 2020-09-28 조선대학교산학협력단 Alkali-activated binder with including CFBC ash

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