KR930009342B1

KR930009342B1 - 고강도 무수축 그라우트 조성물

Info

Publication number: KR930009342B1
Application number: KR1019900019523A
Authority: KR
Inventors: 권극헌; 이종열
Original assignee: 쌍용양회공업 주식회사; 우덕창
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1993-09-28
Also published as: KR920009724A

Abstract

내용 없음.

Description

고강도 무수축 그라우트 조성물

본 발명의 고강도 무수축 그라우트 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 초기 강도를 매우 향상시킨 그라우트 조성물에 관한 것이다.

무수축 그라우트는 콘크리트 균열보수, 기계기초설치대, 레일고착, 앵카볼트 매입, 교량의 신축 이름 채움재 등 광범위하게 사용되고 있는 충진 결합 보수재의 총징이며, 이러한 무수축 그라우트재가 그 역할과 기능을 충분히 발휘하기 위해서는 그라우트재로서 몇가지 기본 특성을 구비해야만 하는데, 무수축 그라우트에 요구되는 중요 특성으로는 첫째, 유동성이 좋고, 충진성이 우수할 것, 둘째, 블리딩을 발생치 않고, 침하가 없을 것, 세째, 고강도를 발휘할 것, 네째, 내구성이 우수할 것 등이 있다.

일반적으로 기계구조용 그라우트, 앵카볼트 및 균열보수 등에 사용되는 그라우트재는 이 부위에 응력이 집중되어 높은 고강도가 요구되고 있으며, 최근 토목 건축 기계분야의 추세가 경비와 인건비 절감을 위하여 신속한 시공에 필요한 고강도 재료가 필요하고, 또한 건축물이 고층화되면서 여기에 사용되는 그라우트재는 더 높은 강도가 요구되고 있는 실정이다. 종래에 이러한 고강도 그라우트재를 제조하기 위해서 일본특개소 52-150434호 및 동 소 53-16410호에서 고강도 그라우트재를 개발하여 1일에 300~400kg/㎠, 7일에 700kg/㎠정도의 강도를 나타내는 고강도 그라우트재를 제조가능하게 되었다.

그러나, 상기 방법으로 제조된 그라우트재는 시공 후 몇일 이내에 미세균열이 발생하거나, 압축강도가 700kg/㎠ 이상되도록 하기 위해 7일 정도 양생시켜야 하는 단점이 있고, 또한 상기 방법으로 제조한 그라우트재는 비중에 의한 자중 충진에 의한 성능 향상, 내구성의 증대, 강도 증대, 건조 수축의 감소를 위해 철가루를 사용하는 까닭에 이 철가루가 산화에 의해 녹이 발생되어 미관을 해칠 뿐만 아니라 철이 산화되면서 발생하는 팽창압에 의해 균열 발생이 촉진되며, 또한 콘크리트의 중성화를 촉진시켜 구조물의 열화를 초래하는 단점이 있었다.

또한, 국내에서도 오래 전부터 외국 제품의 수입 및 가공형태로 판매사용되고는 있지만, 대부분의 유통제품이 초기압축강도가 낮아 700kg/㎠ 정도의 고강도를 발현하기 위해서는 장기간 양생(약 4 내지 5일)을 해야 하는 단점이 있었다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 단점을 해결하고, 1일에 700kg/㎠ 정도의 초고강도를 갖는 그라우트재를 개발하여 철가루의 녹발생에 의한 균열이나 변색에 의한 미관을 해치는 것을 방지할 수 있는 고강도 무수축의 그라우트 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 15㎛ 이하인 입경을 60 내지 90중량%, 5㎛ 이하인 입경을 10중량% 이하로 함유하는 시멘트 100중량부에 대해 팽창제 2 내지 3중량부, 혼화제 2중량부, 무수석고 1중량부, 칼슘 플로루 알루미네이트 0.1 내지 10중량부로 혼합된 그라우트재와 이 그라우트재 100중량부에 대해 모래 100중량부, 밀스케링 5 내지 50중량부, 활성 실리카질 미분말 0.1 내지 10중량부가 혼합되어서 된 고강도 무수축 그라우트 조성물임을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용되는 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트, 중용열, 조강 및 초조강 포틀랜드 시멘트 및 슬래그 혼합시멘트 등 어느 시멘트를 사용해도 초고강도를 얻을 수 있지만, 바람직하기로는 조강 및 초조강 시멘트를 사용하는 것이 좋다. 시멘트 콘크리트 강도에 관한 이론중 가장 일반적인 아브람스(Abrams)의 물시멘트 이론에 의거한 실험을 시멘트 입경별로 동일한 작업성을 얻기 위한 소요물량을 실험한 결과 시멘트 입경이 5㎛ 이하인 것이 가장 많은 물의 양이 필요하게 된다는 사실을 알아내어 시멘트의 입경분포를 조절하게 되었는 바, 즉 통상의 조강시멘트의 경우 15㎛ 이하의 입경을 35 내지 45중량%, 5㎛ 이하의 입경을 15 내지 20중량%를 함유하던 것을 본 발명에서는 15㎛ 이하인 입경을 60 내지 90중량%, 5㎛ 이하인 입경을 10중량% 이하로 함유하는 시멘트를 사용하여 고강도를 내도록 하였다. 특히 본 발명에서는 15㎛ 이하인 입경이 65 내지 75중량%를 함유할때가 가장 높은 초고강도를 나타내게 된다.

이는 입도를 조정시켜 통상시멘트의 경우 시공 타설하기 위한 작업성을 얻기 위하여 약 45%의 물의 양이 필요하던 것을 본 발명에서는 시멘트 수화시의 이론 수량에 가까운 물시멘트비인 25 내지 27% 수준에서 동일한 작업성을 얻을 수 있었던 바, 즉 통상 시멘트 콘크리트에 있어서, 물시멘트비 즉 물량이 커짐에 따라서 강도가 거의 직선적으로 반비례하므로 이러한 단위 수량의 감소로 초고강도를 나타내게 하였다.

이어서, 상기 시멘트에 통상적으로 사용되는 팽창제를 2 내지 3중량부, 혼합제 2중량부, 무수석고 1중량부를 첨가하고, 계속해서 칼슘 플로루 알루미네이트 0.1 내지 10중량부를 첨가시켜 1단계의 그라우트 조성물을 제조한다.

상기에서 첨가된 칼슘 플로루 알루미네이트[(CaO)₁₁(Al₂O₃)₇CaF₂]는 초속경 시멘트의 주요광물로서 시멘트중의 수화물과 급격한 반응을 일으켜 초고강도 및 초속경성 광물을 생성하여 그라우트재의 초기 고강도 발현을 위한 작용을 나타내게 되는 바, 시멘트에 대해 0.1 내지 10중량부를 첨가하여 사용하면 바람직하다. 칼슘 플로우 알루미네이트를 0.1중량부 미만으로 사용할 경우에는 초기에 높은 강도가 발현되지 않고, 반대로 10중량부를 초과하여 사용하게 되면 유동성이 떨어져 단위수량이 증가하게 된다. 더욱 바람직하게는 0.5 내지 8.0중량부이다.

아울러, 수화물이 생성되는 반응식은 다음과 같다.

C₁₁A₇CaF₂＋6CH＋6CS＋68H → 6(C₃ACSH₁₂)＋2Al(OH)₂F

C₃ACSH₁₂＋2CS＋H₂O → C₃ACSH₃₂

상기 식에서, C는 CaO, A는 Al₂O₃, S는 SiO₂, S는 SO₃, H는 H₂O이다.

또한, 본 발명에서는 상기 그라우트재 100중량부에 대해 통상적으로 사용되는 모래 100중량부, 밀스케일 5 내지 50중량부, 활성 실리카질 미분말 0.1 내지 10중량부를 첨가시켜 고강도 무수축 그라우트 조성물을 제조하는바, 본 발명에서 철가루 대신에 철강 제조시 열연과정에서 발생되는 산업 부산물인 밀 스케일을 그라우트재 100중량부에 대해서 5 내지 50중량부를 첨가 사용함으로써 기존 철가구를 사용한 효과 이외에 녹방지 효과로 미관상의 변색을 방지함은 물론 녹 발생시 팽창되는 압력에 의한 균열발생의 방지, 중성화 촉진방지 등 콘크리트의 열화를 방지할 수 있다. 만일 밀스케일을 5중량부 미만으로 사용할 경우에는 단위수량을 저감할 수 없고, 50중량부를 초과하여 사용할 경우에는 몰탈의 단위용적중량이 급격이 높아지므로 가장 바람직한 사용범위는 10 내지 20중량부이다.

이를 좀 더 상세히 설명하면, 철강 제조시의 열연 고정에서 생성되는 밀스케일은 급격한 산화에 의해 부동태 피막을 형성한 Fe 산화물성분을 가진 산업 부산물 찌꺼지로서, 그라우트재 시공후 철성분이 산화되지 않아 녹이 발생하지 않기 때문이며, 또한 산업 부산물을 이용한다는 점에서도 바람직하다. 즉, 종래 그라우트재 중의 철가루는 주로 Fe 성분으로 시공후 산화되어 Fe₂O₃로 산화되면서 체적팽창을 일으켜 균열발생을 촉진시키는 요인이 되고 있으며, 또한 Fe₂O₃로 산화되면서 갈색으로 변색되어 미관상 좋지 않고, 또한 철분의 산화로 그라우트재속에 매립된 각종 철근류에 열화를 촉진시키는 원인이 되고 있었다.

그러나, 본 발명에서 사용되는 밀스케일은 이미 안정한 최종 산화물인 부동태로서 녹 발생은 물론 변색 및 콘크리트 열화방지에 큰 효과가 있게 된다.

한편, 활성실리카질 미분말을 0.1중량부 미만으로 첨가하면, 유동성이 불량해져 유동성 저하가 심하고, 10중량부를 초과하게 되면, 중량적인 경계효과는 있으나 초기강도가 발현되지 않게 된다. 바람직하기로는 2 내지 8중량부이다.

이하 본 발명을 실시예 및 비교예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1~3, 비교예 1~2]

시멘트로서 다음 표 1의 화학조성을 가지며, 다음 표 2에 나타낸 바와 같은 입경 크기를 함유하도록 한 쌍용사제 조강시멘트를, 칼슘 플로루 알루미네이트 광물은 실험실에서 제조한 것을, 팽창제로는 오노다 익스펜(Onoda Expan : 일본 오노다사제)을, 감수분산제는 멜멘트(Melment) F-10을, 세골재는 2.5mm 이하의 옥천산 강모래를, 밀스케일은 인천제철에서 부산된 것을 밀에서 2.5mm 이하로 분쇄시킨 것을 사용하여, 다음 표 2에 나타낸 바와 같이 일단계로 그라우트 조성물을 만든 다음, 이 그라우트 조성물 100중량부에 대해 다시 모래, 밀스케일 활성실리카질 미분말을 첨가시켜 배압하여 그라우트 시멘트 조성물을 제조하고, 상기와 같이 제조된 그라우트 조성물의 물성시험 결과를 다음 표 3에 나타내었다.

[표 1]

[표 2]

주) * : 실시예 1~3의 시멘트는 15㎛ 이하인 입경이 70중량%, 5㎛ 이하인 입경이 8중량% 함유하는 것이고, 비교예 1과 2의 시멘트는 15㎛ 이하인 입경이 48중량%, 5㎛ 이하인 입경이 16중량% 함유하는 것이다.

** : 2수석고를 나타낸다.

[표 3]

주) * 1 : 그라우트재 100kg당 단위수량(kg)

* 2 : CRD-C-589에 의거하여 실시한 결과임.

* 3 : 5cm×5cm×5cm 공시체 (표준양생)

* 4 : 일특개소 52-150434호의 시험결과치

* 5 : 비교예 2는 수입품 E사의 사용설명서에 의거 시험한 결과임.

이와 같이 상기 표 3에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따라서 제조된 그라우트 조성물은 1일 강도가 700kg/㎠ 이상, 3일 강도가 800 내지 1,000g/㎠, 7일 강도가 1,000 내지 1,300kg/㎠인 초고강도의 그라우트 조성물인 것으로서, 통상 시멘트의 입자 직경을 조정하여 단위수량을 감소시킴으로서 초고강도의 그라우트 소재를 개발한 결과 이를 이용하게 되면 우수한 시공성, 초고강동성, 경제성의 효과를 가져오게 된다.

본 발명에 따른 입경의 분포를 가진 시멘트는 감수분산제나 고유동화제를 사용할 때, 감수효과가 일반 시멘트에 비해 약 20 내지 30% 감수효과도 있어서 감수분산제나 고유동화제를 첨가 사용하면 더욱 큰 초고강도 효과를 낼 수 있게 된다.

Claims

그라우트재 조성물에 있어서, 15㎛ 이하인 입경이 60 내지 90중량%, 5㎛ 이하인 입경이 10중량% 이하로 함유하는 시멘트 100중량부에 대해 칼슘 플로루 알루미네이트 0.1 내지 10중량부 혼합된 그라우트재 100중량부에 모래 100중량부, 밀스케일 5 내지 50중량부, 활성 실리카질 미분말 0.1 내지 10중량부로 배합된 것임을 특징으로 하는 고강도 무수축 그라우트 조성물.