KR100496702B1 - Cement replacement agent for rapid-hardening concrete and rapid-hardening concrete comprising the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초기강도 저하를 방지하고, 콘크리트의 주요 결합제인 시멘트를 대체하여 사용할 수 있으며, 그에 의해 콘크리트를 제조함에 있어 산업폐기물인 플라이애쉬 및 슬래그를 재활용하는 초기강도 보상형 콘크리트용 시멘트 치환제 및 이를 포함하는 초기강도 보상형 콘크리트에 관한 것으로서, 비중 3.0 내지 3.1, 비표면적 5,500 내지 6,000㎠/g의 미립질의 슬래그 40 내지 60중량%, 산화칼슘 0.5 내지 2.5중량%, 리튬카보네이트 0.5 내지 1.0중량% 및 잔량으로서 비중 2.2 내지 2.35, 비표면적 4,200 내지 4,800㎠/g의 미립질의 플라이애쉬를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.The present invention can be used to prevent the initial strength degradation, and replace the cement which is the main binder of concrete, whereby cement replacement agent for the initial strength compensation type concrete for recycling fly ash and slag, which are industrial wastes in manufacturing concrete, and The present invention relates to an initial strength-compensated concrete including the same, and has a specific gravity of 3.0 to 3.1, a specific surface area of 5,500 to 6,000 cm 2 / g of fine slag 40 to 60% by weight, calcium oxide 0.5 to 2.5% by weight, and lithium carbonate 0.5 to 1.0% by weight. And a fine fly ash having a specific gravity of 2.2 to 2.35 and a specific surface area of 4,200 to 4,800 cm 2 / g as a residual amount.
Description
본 발명은 초기강도 보상형 콘크리트용 시멘트 치환제 및 이를 포함하는 초기강도 보상형 콘크리트에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 초기강도 저하를 방지하고, 콘크리트의 주요 결합제인 시멘트를 대체하여 사용할 수 있으며, 그에 의해 초기강도 보상형 콘크리트를 제조함에 있어 산업폐기물인 플라이애쉬 및 슬래그를 재활용하는 초기강도 보상형 콘크리트용 시멘트 치환제 및 이를 포함하는 초기강도 보상형 콘크리트에 관한 것이다.The present invention relates to a cement substitute for initial strength compensated concrete and an initial strength compensated concrete comprising the same. More specifically, the present invention prevents the initial strength drop and can be used in place of cement, which is the main binder of concrete, thereby initial strength for recycling fly ash and slag, which are industrial wastes, in the production of initial strength compensated concrete. A cement substitute for compensating concrete and an initial strength compensating concrete including the same.
흄관, 전주, 프리텐션방식 콘크리트 말뚝, 프리텐션방식 고강도 콘크리트 말뚝 등의 원심력-성형 제품을 제외한 일반적인 콘크리트 제품에 사용하는 제품의 제조에서 시멘트를 주성분으로 하는 몰타르의 주요 성분들 중 일부 성분들을 산업폐기물인 플라이애쉬나 슬래그 등으로 사용하는 경우가 많이 있다.In the manufacture of products for general concrete products except centrifugal force-forming products such as fume pipes, poles, pretensioned concrete piles, and pretensioned high-strength concrete piles, some of the major components of mortar containing cement are industrial wastes. There are many cases where it is used as in fly ash or slag.
산업폐기물의 재활용 및 시멘트/콘크리트 치환제의 사용에 관하여는 플라이애쉬, 슬래그 등을 통상의 몰타르나 레디믹스트 콘크리트(통상 '레미콘'이라고 한다)에 첨가해 사용하는 방법(대한민국 공개특허공보 제01-0065060호; 동 제01-69158호; 동 제01-74108호; 동 제01-104764호; 동 제02-71130호), 시멘트의 원료로 사용하는 방법(대한민국 공개특허공보 제00-7099호; 동 제01-38096호; 동 제03-8264호) 등이 이미 개발되어 있으나, 그 치환율은 레미콘의 경우 포졸란 재료의 한계인 초기강도의 저하특성 때문에 통상 12%정도 이내에서 한정되어 있다.또한 일본국 등록특허공보 등록번호 제2930216호에는 콘크리트용 복합결합재료에 대하여 기술하고 있으며, 이는 플라이애쉬의 분립체와 고로슬래그미분말을 사용하여 타설성을 개선하고, 그에 따라 충진성을 개선시켜 콘크리트의 강도를 개선하는 것을 목적으로 하며, 이를 달성하기 위하여 시멘트와 플라이애쉬의 분립체와, 고로슬래그미분말을 갖는 콘크리트용 복합결합재료에 있어서, 상기 플라이애쉬의 분립체는 석탄 연소시에 배출되는 플라이애쉬를 파쇄시키고, 이를 20㎛ 이하의 입경으로 분급시켜, 그 분급에서 얻어지는 세립질이고, 상기 플라이애쉬의 분립체와 고로슬래그미분말의 첨가제를 혼합한 것을 시멘트 5중량부에 대해 4중량부로 하는 것을 특징으로 하는 콘크리트용 복합결합재료’로 이루어지는 구성을 갖는다. 그러나 이 선행기술 역시 본 발명과 같은 초기강도 저하를 방지하는 등의 효과는 제공하지 못하고 있다.Recycling of industrial wastes and the use of cement / concrete substitutes include the use of fly ash, slag, etc., in addition to conventional mortars or ready-mixed concrete (commonly referred to as ready concrete) (Korea Patent Publication No. 01- No. 0065060; No. 01-69158; No. 01-74108; No. 01-104764; No. 02-71130), Method of using as a raw material of cement (Korean Patent Publication No. 00-7099; No. 01-38096; No. 03-8264), etc. have already been developed, but the substitution rate is usually limited to within 12% due to the decrease in initial strength, which is the limit of pozzolanic materials in the case of ready-mixed concrete. Korean Patent Publication No. 2930216 describes a composite composite material for concrete, which uses a powder of fly ash and blast furnace slag powder to improve pourability, thereby improving fillability. The purpose of the present invention is to improve the strength of the composite, and in order to achieve this, in the composite-bonding material for concrete having cement and fly ash powder and blast furnace slag powder, the fly ash powder is discharged during coal combustion. The ash is crushed and classified into particles having a particle diameter of 20 µm or less, which is a fine granule obtained in the classification, and 4 parts by weight of 5 parts by weight of cement is mixed with the additive of the fly ash powder and the blast furnace slag powder. Characterized in that the composite consisting of a composite bonding material for concrete. However, this prior art also does not provide an effect such as preventing the initial strength degradation, such as the present invention.
본 발명의 목적은 초기강도 저하를 방지하고, 콘크리트의 주요 결합제인 시멘트를 대량(20 ~ 30%) 대체하여 사용할 수 있으며, 그에 의해 콘크리트를 제조함에 있어 산업폐기물인 플라이애쉬 및 슬래그를 재활용하는 초기강도 보상형 콘크리트용 시멘트 치환제 및 이를 포함하는 초기강도 보상형 콘크리트를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to prevent the initial strength degradation, and can be used to replace the large amount of cement (20 ~ 30%) of cement, the main binder of concrete, thereby to recycle the industrial waste fly ash and slag in the manufacture of concrete It is to provide a cement substitute for strength-compensated concrete and the initial strength-compensated concrete comprising the same.
본 발명에 따른 초기강도 보상형 콘크리트용 시멘트 치환제는, 비중 3.0 내지 3.1, 비표면적 5,500 내지 6,000㎠/g의 미립질의 슬래그 40 내지 60중량%, 산화칼슘 0.5 내지 2.5중량%, 리튬카보네이트 0.5 내지 1.0중량% 및 잔량으로서 비중 2.2 내지 2.35, 비표면적 4,200 내지 4,800㎠/g의 미립질의 플라이애쉬를 포함하여 이루어진다.Cement substitute for the initial strength-compensated concrete according to the present invention, the specific gravity of the slag 40 to 60% by weight, 0.5 to 2.5% by weight of calcium oxide, 0.5 to 2.5% by weight of lithium carbonate with a specific gravity of 3.0 to 3.1, specific surface area of 5,500 to 6,000 cm 2 / g It comprises 1.0% by weight and the residual amount of particulate fly ash having a specific gravity of 2.2 to 2.35 and a specific surface area of 4,200 to 4,800 cm 2 / g.
또한, 본 발명에 따른 초기강도 보상형 콘크리트용 시멘트 치환제를 포함하는 초기강도 보상형 콘크리트는, 시멘트, 모래, 자갈 및 물을 포함하여 이루어지는 통상의 콘크리트에 있어서, 상기 콘크리트 중의 시멘트의 총량의 20 내지 30중량%를 비중 3.0 내지 3.1, 비표면적 5,500 내지 6,000㎠/g의 미립질의 슬래그 40 내지 60중량%, 산화칼슘 0.5 내지 2.5중량%, 리튬카보네이트 0.5 내지 1.0중량% 및 잔량으로서 비중 2.2 내지 2.35, 비표면적 4,200 내지 4,800㎠/g의 미립질의 플라이애쉬를 포함하여 이루어지는 초기강도 보상형 콘크리트용 시멘트 치환제로 대체하여 이루어진다.In addition, the initial strength compensating concrete comprising a cement substitute for the initial strength compensating concrete according to the present invention, in the conventional concrete comprising cement, sand, gravel and water, 20 of the total amount of cement in the concrete To 30% by weight of the specific gravity slag of specific gravity 3.0 to 3.1, specific surface area 5,500 to 6,000 cm 2 / g 40 to 60% by weight, calcium oxide 0.5 to 2.5% by weight, lithium carbonate 0.5 to 1.0% by weight and the residual amount of 2.2 to 2.35 It is made by substituting a cement substitute for an initial strength-compensated concrete comprising fine fly ash having a specific surface area of 4,200 to 4,800 cm 2 / g.
이하, 본 발명을 구체적인 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to specific examples.
본 발명에 따른 초기강도 보상형 콘크리트용 시멘트 치환제는 비중 3.0 내지 3.1, 비표면적 5,500 내지 6,000㎠/g의 미립질의 슬래그 40 내지 60중량%, 산화칼슘 0.5 내지 2.5중량%, 리튬카보네이트 0.5 내지 1.0중량% 및 잔량으로서 비중 2.2 내지 2.35, 비표면적 4,200 내지 4,800㎠/g의 미립질의 플라이애쉬를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다. 상기에서 플라애쉬와 슬래그들은 모두 종래의 기술에서 시멘트를 포함하는 콘크리트에 혼합되어 사용되어 왔던 것들로서, 이들은 모두 산업부산물로 생산하는 것들이다. 플라이애쉬는 발전소 보일러 등에서 분탄을 연소하는 과정 중에서 생성된 유리물로서 연도를 통해 배출되는 배기가스로부터 전기집진기에 의해 포집되는 것이다. 상기 슬래그는 주로 제강공정 등에서 부산물로 나오는 것이다. 상기 플라이애쉬와 슬래그는 종래에는 원래의 수득되는 형태 그대로 사용하였었으나, 본 발명에서는 특히 분급하여 미립분들 만을 선별하여 사용하여 활성도를 높여 초기강도저하를 방지하면서도 시멘트를 대체하여 사용할 수 있도록 한 점에 특징이 있다. 상기 플라이애쉬와 슬래그를 분급 전후를 기준하여 시멘트와 비교한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.Cement substitute for the initial strength-compensated concrete according to the present invention 40 to 60% by weight of fine slag of specific gravity of 3.0 to 3.1, specific surface area 5,500 to 6,000 cm 2 / g, calcium oxide 0.5 to 2.5% by weight, lithium carbonate 0.5 to 1.0 It comprises a particulate fly ash having a specific gravity of 2.2 to 2.35, specific surface area of 4,200 to 4,800 cm 2 / g as weight percent and residual amount. In the above, both the ash and the slag have been used in the prior art mixed with concrete containing cement, these are all produced as industrial by-products. Fly ash is a glass produced during the combustion of coal dust in a power plant boiler and the like, which is collected by an electrostatic precipitator from exhaust gas discharged through the flue. The slag is mainly produced as a by-product from the steelmaking process. The fly ash and slag was conventionally used as originally obtained form, but in the present invention, by using only the finely divided fractions to classify the activity to increase the activity to prevent the initial strength decrease while being able to replace the cement at that point There is a characteristic. The results of comparing the fly ash and the slag with cement on the basis of before and after classification are shown in Table 1 below.
상기 플라이애쉬 및 슬래그의 분급에는 강제식 원심력 공기분급기가 사용될 수 있으며, 원심력에 의해 질량이 작은 미립질의 입자를 선별할 수 있으며, 초 미립질은 집진기의 흡입공기에 의해 선별할 수 있다. 상기 표 1에 나타난 바와 같이, 분급에 의하여 비표면적을 30% 정도 높임으로써 분말도를 높인 것이 미립분이고 100%이상 분말도를 높인 것이 초미립질이다. 시멘트질 물질은 분말도가 높아질수록 그에 의해 활성도를 높여 초기강도 저하를 방지하며, 산화칼슘과 리튬카보네이트를 소량 첨가하여 초기강도를 증진 시키도록 한다.Forced centrifugal force air classifier may be used for classification of the fly ash and slag, and may select small particles having a small mass by centrifugal force, and ultrafine particles may be selected by suction air of a dust collector. As shown in Table 1 above, by increasing the specific surface area by 30% by classification, the fineness is the fine powder, and the fineness is the finest powder by increasing the fineness by more than 100%. As the cementitious material increases, the higher the powder, the higher the activity, thereby preventing the lowering of the initial strength, and the small amount of calcium oxide and lithium carbonate are added to enhance the initial strength.
또한, 본 발명에 따른 초기강도 보상형 콘크리트용 시멘트 치환제를 포함하는 초기강도 보상형 콘크리트는, 시멘트, 모래, 자갈 및 물을 포함하여 이루어지는 통상의 콘크리트에 있어서, 상기 콘크리트 중의 시멘트의 총량의 20 내지 30중량%를 비중 3.0 내지 3.1, 비표면적 5,500 내지 6,000㎠/g의 미립질의 슬래그 40 내지 60중량%, 산화칼슘 0.5 내지 2.5중량%, 리튬카보네이트 0.5 내지 1.0중량% 및 잔량으로서 비중 2.2 내지 2.35, 비표면적 4,200 내지 4,800㎠/g의 미립질의 플라이애쉬를 포함하여 이루어지는 초기강도 보상형 콘크리트용 시멘트 치환제로 대체하여 이루어짐을 특징으로 한다. 상기한 바의 콘크리트에서 시멘트, 모래, 자갈 및 물의 혼합비는 시멘트와 시멘트를 대체하는 치환제의 총량에 대한 물의 비율(W/B ; water/binder)이 30 내지 40%가 되도록 하고, 모래에 대한 응집물의 총량의 비율(S/A ; sand/aggregate)이 35 내지 40%가 되도록 할 수 있다.In addition, the initial strength compensating concrete comprising a cement substitute for the initial strength compensating concrete according to the present invention, in the conventional concrete comprising cement, sand, gravel and water, 20 of the total amount of cement in the concrete To 30% by weight of the specific gravity slag of specific gravity 3.0 to 3.1, specific surface area 5,500 to 6,000 cm 2 / g 40 to 60% by weight, calcium oxide 0.5 to 2.5% by weight, lithium carbonate 0.5 to 1.0% by weight and the residual amount of 2.2 to 2.35 It is characterized in that it is made by replacing with a cement substitute for the initial strength-compensated concrete comprising fine fly ash having a specific surface area of 4,200 to 4,800 cm 2 / g. The mixing ratio of cement, sand, gravel and water in the concrete as described above is such that the ratio of water (W / B; water / binder) to the total amount of substituents replacing cement and cement is 30-40%, The ratio of the total amount of aggregates (S / A; sand / aggregate) may be 35 to 40%.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다.Hereinafter, preferred embodiments and comparative examples of the present invention will be described.
이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어져서는 안될 것이다.The following examples are intended to illustrate the invention and should not be understood as limiting the scope of the invention.
실시예 1 내지 3Examples 1 to 3
하기 표 2에 나타낸 바와 같은 성분비를 갖는 본 발명에 따른 초기강도 보상형 콘크리트용 시멘트 치환제를 준비하고, 이를 하기 표 3에 나타낸 바와 같은 비율로 혼합하여 시멘트의 일부를 상기 치환제로 치환하여 본 발명에 따른 초기강도 보상형 콘크리트용 시멘트 치환제를 포함하는 콘크리트를 준비하였다. 표 3에서 유동화제는 공지의 콘크리트의 제조에서 사용되는 것으로서 콘크리트의 유동화를 높이는 기능을 하는 것으로서, 공지의 것을 구입하여 사용할 수 있음은 당업자에게는 용이하게 이해될 수 있는 것이다. 또한, 수득된 콘크리트를 사용하여 일반적인 실린더 몰드 성형을 하여 성형 후 3일(재령 3일), 7일(재령 7일) 및 28일(재령 28일) 후마다 시편을 채취하여 압축강도를 측정하였으며, 그 결과를 역시 표 3에 나타내었다. 상기 실시예 1은 일반고강도용(미립질), 실시예 2는 초고강도용(초미립질), 그리고 실시예 3은 증기양생용(미립질)으로 적절하도록 처방하였다.To prepare a cement substitute for the initial strength-compensated concrete according to the present invention having a component ratio as shown in Table 2 below, by mixing it in a ratio as shown in Table 3 below to replace a part of the cement with the substituent to the present invention According to the present invention, a concrete including cement substitute for strength compensation type concrete was prepared. In Table 3, the fluidizing agent is used in the production of known concrete, and serves to increase the fluidization of concrete, and it can be easily understood by those skilled in the art that a known one can be purchased and used. In addition, by using the obtained concrete in the general cylinder mold molding after 3 days (age 3 days), 7 days (age 7 days) and 28 days (age 28 days) after the specimen was taken to measure the compressive strength. The results are also shown in Table 3. Example 1 was formulated to be suitable for general high strength (particulate), Example 2 for ultra high strength (ultrafine), and Example 3 for steam curing (particulate).
비교예Comparative example
하기 표 3에 나타낸 바와 같은 비율로 혼합하여 본 발명에 따른 치환제를 포함하지 않는 통상의 콘크리트를 준비하였다.By mixing in the ratio as shown in Table 3 below to prepare a conventional concrete containing no substituent according to the present invention.
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 초기강도 보상형 콘크리트용 시멘트 치환제를 포함하는 초기강도 보상형 콘크리트의 경우, 원래 시멘트의 25%를 치환하였음에도 비교예로서 본 발명에 따른 치환제를 사용치 않는 경우에 비해, 압축강도가 성형 초기부터 비교예와 동등한 정도의 높은 초기압축강도를 나타냈으며, 시일 경과에 따라 계속해서 비교예 보다 높은 압축강도를 나타냄을 확인할 수 있었다. As shown in Table 3, in the case of the initial strength-compensated concrete including the initial strength-compensated cement substitute for concrete according to the present invention, the substituent according to the present invention was used as a comparative example even though 25% of the original cement was substituted. Compared with the case where it is not used, the compressive strength showed the high initial compressive strength equivalent to the comparative example from the initial stage of molding, and it was confirmed that the compressive strength continued to be higher than the comparative example with the passage of the seal.
따라서, 본 발명에 의하면 플라이애쉬 및 슬래그와 같은 산업폐기물을 이용하여 시멘트를 대체할 수 있는 치환제를 제조하여 산업폐기물을 재활용하여 자원을 절약할 수 있으며, 특히 플라이애쉬와 슬래그를 분급하여 미립분만을 취하여 사용함으로써 초기강도저하 없는 콘크리트를 제조할 수 있으며, 포졸란(플라이애쉬와 같은) 재료의 대량치환에 따른 초기강도저하를 방지/보상할 수 있어 자연을 파괴하여 제조되는 시멘트의 사용을 줄이면서도 콘크리트의 성능을 향상시킬 수 있는 초기강도 보상형 콘크리트용 시멘트 치환제 및 이를 포함하는 초기강도 보상형 콘크리트를 제공하는 효과가 있다.Therefore, according to the present invention, by using the industrial wastes such as fly ash and slag to manufacture a substitute to replace the cement can be recycled industrial waste to save resources, in particular to classify fly ash and slag fine particles It can be used to produce concrete without initial strength reduction, and to prevent / compensate for the initial strength reduction caused by mass replacement of pozzolanic (such as fly ash) materials, while reducing the use of cement produced by destroying nature. There is an effect of providing a cement substitute for the initial strength-compensated concrete that can improve the performance of the concrete and the initial strength-compensated concrete including the same.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the present invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the technical scope of the present invention, and such modifications and modifications are within the scope of the appended claims.
Claims (2)
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KR20190121539A (en) | 2018-04-18 | 2019-10-28 | (주)지더블유코리아 | Process for the preparation of initialcompression improving agent for hydraulic cement |
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2003
- 2003-03-07 KR KR10-2003-0014468A patent/KR100496702B1/en not_active IP Right Cessation
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