WO2010087636A2 - 알칼리 활성결합재, 상기 결합재를 이용한 알칼리 활성 모르터, 콘크리트, 콘크리트제품 및 황토습식포장재 - Google Patents

알칼리 활성결합재, 상기 결합재를 이용한 알칼리 활성 모르터, 콘크리트, 콘크리트제품 및 황토습식포장재 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an alkali-active binder that can be used as a binder in place of cement, and more particularly, by reducing the total amount of Na 2 O and K 2 O in concrete, including sodium-free alkaline inorganic materials.
  • the present invention relates to an alkali active binder having a composition capable of increasing safety and suppressing an alkali-aggregate reaction, a mortar including the binder, concrete, concrete products and ocher type wet packing materials.
  • cement or cement clinker
  • CaCO 3 a representative inorganic binder
  • Energy is consumed and a large amount of CO 2 gas is generated, which is at least 44% by weight of the cement production.
  • the carbon dioxide generated is about 7% of global greenhouse gas emissions.
  • the cement is a powder consisting of a mixture of raw materials containing silica, alumina, and lime in an appropriate ratio, a part of which is melted and sintered by adding an appropriate amount of gypsum to a powder to prepare the clinker of such cement. Since it must be melted at a high temperature of about 1450 ° C., it consumes a large amount of energy (about 30 to 35 l / ton of oil). In addition, it is known to produce about 700 to 870 kg of carbon dioxide only by chemical reaction of limestone and silicic acid to produce one ton of cement.
  • Korean Patent Application No. 2007-65185 discloses a blast furnace slag; And an alkaline inorganic material including sodium, wherein the alkaline inorganic material is at least one of sodium silicate and liquid water glass, and the weight ratio of sodium to blast furnace slag included in the alkaline inorganic material is 0.038 to 0.088.
  • the weight of the sodium-based discloses an alkali active binder, characterized in that the value converted to Na 2 0.
  • Cementum alkaline active binders known to date, including the above patents can replace the conventional ordinary portland cement, which can solve the industrial waste treatment, not only reduce the environmental load, but also save energy when the binder is filed And does not emit carbon dioxide has an environmentally friendly effect, but the alkaline inorganic material used in the conventional alkaline active binder is a composition containing sodium, in the case of a binder using an alkaline inorganic material of the composition containing sodium as described above There was a difficulty in controlling the total amount of alkali that had to be regulated to suppress the alkali-aggregate reaction.
  • Na 2 O equivalent per 1 m 3 of concrete should be 0.3 kg or less. If it is out of the range of regulated total alkali, problems such as sudden slump loss may occur, resulting in deterioration of concrete quality. Because.
  • the known conventional ocher packaging material also includes the above-described problems as it is because it uses an ideal cement used by mixing ocher and cement.
  • the dry shrinkage of concrete is affected by the amount of water used, the amount of binder, the amount of binder and the amount of aggregate, etc.
  • large dry shrinkage of the loess should be controlled when manufacturing concrete using loess.
  • the road pavement has many dry shrinkage cracks and requires high tensile strength and flexural strength. Especially, dry shrinkage cracks on the surface give aesthetic instability rather than structural problems and cause distrust to the contractor and demand for defect repair. Because.
  • the conventional ocher paving material uses cement and loess, it is difficult to secure required slump due to the increase in specific surface area due to the characteristics of the loess containing fine particles unlike sand.
  • the dry method was the best method to control the dry shrinkage cracking according to the increase of the unit quantity.
  • the dry process is difficult to control the moisture content of the material, and even if the material is not surely mixed, a uniform quality cannot be obtained.
  • the slump is low and pressure is applied through various equipment to prevent the installation of packaging materials, construction cost increases.
  • the present inventors have completed the present invention by developing an alkali active binder having a new composition free from the regulation of the total amount of alkali as a result of efforts to solve the above-mentioned disadvantages and problems of the prior art.
  • an object of the present invention by using an alkaline inorganic material that can control the curing rate of the alkali active binder in a content ratio that can maintain the compressive strength, the alkali active binder having excellent workability and safety of the safety at the same time, the alkali active containing the binder To provide mortars, concrete and concrete products.
  • Another object of the present invention is to suppress the alkali-aggregate reaction in concrete by reducing the total amount of Na 2 O and K 2 O in the concrete, which is effective for controlling the alkali-aggregate reaction, alkali active mortar comprising the binder To provide concrete, concrete and concrete products.
  • Still another object of the present invention is to provide an alkali active binder, an alkali-activated mortar including the binder, concrete and concrete products, which have improved strength and economy by controlling the rapid phenomena occurring in the sodium series and activating the pozzolanic reaction.
  • Another object of the present invention is to substitute for asphalt or concrete, not to consider the traffic loads such as trails, sidewalks, park roads, bicycle roads, etc., as well as to apply where high strength is required to allow the passage of heavy vehicles. It is to provide possible alkaline activated ocher wet packaging materials.
  • the present invention is a slag or fly ash; And an alkali-free alkaline inorganic material.
  • the sodium-free alkaline inorganic material per 100 parts by weight of the slag or fly ash is included in an amount of 0.5 to 30 parts by weight.
  • the sodium-free alkaline inorganic material is an alkali active binder, characterized in that at least one of calcium hydroxide, barium hydroxide, gypsum, magnesium salt, magnesium oxide. +
  • the magnesium salt is any one of magnesium sulfate, magnesium carbonate, magnesium hydroxide, magnesium chloride, magnesium stearate, magnesium metaphosphate, and magnesium lactate.
  • the calcium hydroxide is contained 0.5 to 15 parts by weight per 100 parts by weight of the slag or fly ash.
  • the barium hydroxide is contained 0.5 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of the slag or fly ash.
  • the magnesium salt or magnesium oxide salt is included 0.5 to 20 parts by weight per 100 parts by weight of the slag or fly ash.
  • the present invention also provides an alkali active mortar comprising the alkali active binder of any one of claims 1 to 7.
  • the present invention also provides an alkali active concrete comprising the alkali active binder of any one of claims 1 to 7.
  • the present invention also provides an alkali activated concrete product, which is made of the concrete of claim 9.
  • the concrete product comprises bricks, blocks, tiles, sewer pipes, boundary stones, concrete piles, prestressed concrete, concrete panels, concrete pipes, manholes, foam concrete, concrete structures. .
  • the present invention is an alkali active binder of any one of claims 1 to 7; fine aggregate comprising at least one of sand, waste foundry sand, stone powder or artificial lightweight aggregate; And water; It provides an alkaline active preparation comprising a.
  • it further comprises a sodium-containing inorganic material comprising at least one of sodium silicate, sodium sulfate, powdered sodium hydroxide, liquid water glass and liquid sodium hydroxide.
  • the present invention includes the alkali active binder of any one of claims 1 to 7, loess, coarse aggregate, admixture, fiber, and blending water, wherein the blending water (W) and alkali active binder ( Provided is an alkali-active loess type wet packaging material, characterized in that the blending ratio (W / B) of B) is 40 to 65%.
  • the admixture is a high performance water reducing agent and contains 0.5 to 1.5 parts by weight per 100 parts by weight of the alkali active binder.
  • the fiber has a high density of fibers, fine fiber thickness, a large number of fibers per unit volume, and excellent dispersibility, and includes 10 to 35 parts by weight per 100 parts by weight of the alkali active binder.
  • the fine aggregate further comprises a fine aggregate of 5 mm or less in diameter and is included in place of 20 to 30% by weight of the ocher weight.
  • it further comprises a sodium-containing inorganic material comprising at least one of sodium silicate, sodium sulfate, powdered sodium hydroxide, liquid water glass and liquid sodium hydroxide.
  • the compressive strength of 18 to 24MPa when 100 to 240 parts by weight of ocher, 170 to 300 parts by weight of coarse aggregate, 0.5 to 1.5 parts by weight of admixture, and 15 to 35 parts by weight of fiber are included per 100 parts by weight of the alkali active binder. Obtained.
  • the present invention has the following excellent effects.
  • the alkali active mortar including the binder, concrete and concrete products excellent work by using an alkaline inorganic material that can control the curing rate of the alkali active binder in a content ratio that can maintain the compressive strength It has both safety and strength.
  • the alkali active binder of the present invention the alkali active mortar including the binder, concrete and concrete products, it is possible to suppress the alkali-aggregate reaction in the concrete by reducing the total amount of Na 2 O and K 2 O in the concrete and alkali Effective for controlling aggregate reaction
  • the alkali active mortar including the binder, concrete and concrete products to control the rapid phenomena appear in the sodium series and to activate the pozzolanic reaction to improve the strength and economics.
  • the alkali active binder of the present invention the alkali active mortar including the binder, concrete and concrete products, the production cost is reduced by using an alkaline inorganic material containing magnesium, which is relatively inexpensive.
  • the alkali-activated product and the ocher-packed packaging material of the present invention it is more economical than using an alkali-activated binder containing only conventional sodium-containing alkaline inorganic material, while not only improving the compressive strength of the product but also stably increasing the strength. It has the characteristics to be expressed, has improved workability through the control of the rapid freezing phenomenon is improved productivity.
  • the alkaline activated ocher wet packing material of the present invention is environmentally friendly by recycling industrial by-products and adding no cement, and has excellent initial strength and long-term strength expression compared to OPC cement, and excellent durability and chemical resistance compared to OPC cement, and heat of hydration. It is about 1/2 to 1/3 of this OPC cement, and is less sensitive to the quality of the aggregate, and the strength is not reduced even if it contains about 20% clay or foreign matter.
  • the alkali-activated ocher wet packaging material of the present invention it is easy to disperse the dry shrinkage crack on the surface using fibers to improve tensile strength and flexural strength.
  • alkaline activated ocher wet packing material of the present invention by replacing a part of the total ocher content with fine aggregate having a particle size similar to that of ocher, it controls dry shrinkage while maintaining the inherent color of the ocher and increases the compressive strength.
  • alkaline activated ocher wet pavement material of the present invention as a substitute for asphalt or concrete, it is possible not only to consider traffic loads such as trails, sidewalks, park roads, bicycle roads, etc., but also to increase the strength of heavy vehicles. Applicable where required.
  • 1 and 2 are the relationship between the calcium hydroxide content and the initial flow included in the alkali active binder according to an embodiment of the present invention and the flow loss slope (Graph showing the relationship between
  • 3 and 4 are the relationship between the barium hydroxide content and the initial flow included in the alkali active binder according to another embodiment of the present invention and the flow loss slope (Graph showing the relationship between
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between calcium hydroxide and barium hydroxide content and age 28 days compressive strength contained in the alkali-active binder according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between the 28-day compressive strength according to the type of magnesium-containing alkaline inorganic material contained in the alkali active binder according to another embodiment of the present invention.
  • FIGS 14 and 15 are graphs showing the relationship between the initial flow and the 28-day compressive strength according to the change in the magnesium chloride content when the alkali-active binder according to another embodiment of the present invention includes magnesium chloride and calcium hydroxide,
  • 16 and 17 are graphs showing the relationship between the initial flow and the 28-day compressive strength according to the change in the magnesium nitrate content when the alkali-active binder according to another embodiment of the present invention includes magnesium nitrate and calcium hydroxide,
  • 20 and 21 are graphs showing the relationship between the initial flow and the 28-day compressive strength, respectively, according to the change in the magnesium oxide content when the alkali-active binder according to another embodiment of the present invention includes magnesium oxide and calcium hydroxide,
  • 25 is a graph showing the relationship between the barium hydroxide content and the 28-day compressive strength contained in the cementless alkali-activated binder used in the light weight blocks and the light bricks prepared in Examples 46 to 48, respectively;
  • FIG. 26 is a graph showing the relationship between calcium hydroxide and sodium sulfate content and age 28-day compressive strength contained in the cemented-alkali active binder used in the blocks prepared in Examples 49 to 56 of the present invention.
  • 29 is a graph showing the relationship between the age and compressive strength of the alkaline active loess-wet packaging material 5 to 7 prepared according to the embodiments of the present invention.
  • FIG. 30 is a graph showing a slump of the alkaline active loess-wet packing material 5 to 7 prepared according to the embodiments of the present invention.
  • Figure 31 is a comparative graph showing the relationship between the age and compressive strength of the high-strength alkali-active ocher wet packaging material and the normal strength alkali-active ocher wet packaging material of the present invention.
  • the present invention relates to an alkali active binder that can replace cement, and in particular, includes slag or fly ash and a sodium-based non-alkaline inorganic material.
  • the conventional alkali-active binder used an alkaline inorganic material containing sodium, such as sodium silicate, powdered sodium hydroxide, liquid water glass and liquid sodium hydroxide, but the present invention does not use any alkaline inorganic material containing sodium. This is because it provides an alkali active binder having better functionality in stability of workability and strength.
  • the alkaline active binder of the present invention may be prepared by uniformly mixing a sodium-free alkaline inorganic material and fly ash, metakaolin, or slag in a certain weight ratio, but in particular included in the mortar made of the alkali active binder of the present invention In order to reduce the Na 2 O content as much as possible, it is more preferable not to use alkaline mineral materials containing sodium at all, but also to use fly ash or slag having twice as much sodium as the industrial by-product metakaolin. Do.
  • any one or more of calcium hydroxide, barium hydroxide, gypsum, or magnesium-containing alkaline inorganic material including magnesium salt and magnesium oxide may be used.
  • the strength and workability may be slightly reduced. Therefore, in order to improve the workability and to provide more than the reference strength, it is preferable to include calcium hydroxide and barium hydroxide or gypsum in a certain weight ratio or magnesium-containing alkaline inorganic material in a certain weight ratio.
  • magnesium salt or magnesium oxide is relatively inexpensive among alkaline inorganic materials that do not contain sodium, calcium hydroxide and magnesium salt or magnesium oxide may be used if they provide excellent strength at the same time as the reference strength and have excellent workability and economic efficiency. It is preferable to include each in a fixed weight ratio.
  • the magnesium salt contained in the alkaline active binder of the present invention includes magnesium sulfate, magnesium carbonate, magnesium hydroxide, magnesium chloride, magnesium stearate, magnesium metaphosphate, magnesium lactate, and the like.
  • the mortar and concrete including the alkali active binder of the present invention may include Na 2 O in an amount of 0.21 to 0.22 parts by weight per 100 parts by weight of the alkali active binder due to the sodium component contained in the raw material, ie slag or fly ash.
  • the present invention relates to an alkali active masonry using an alkali active binder which can replace cement without using cement, in particular raw material and sodium ratio including any one or more of slag, fly ash, or metakaolin.
  • alkaline inorganic materials which have technical features. That is, the conventional alkali-active binder used only sodium-based inorganic materials such as sodium silicate, powdered sodium hydroxide, liquid water glass and liquid sodium hydroxide, but the present invention does not use sodium-based inorganic materials at all, and uses only sodium-free inorganic materials.
  • the masonry product used in the present invention is a collective name for all products used in the masonry structure of the building, including blocks, bricks.
  • the sodium-containing alkaline inorganic material is not used at all and the sodium-containing alkaline inorganic material is used, or when the sodium-containing alkaline inorganic material and the sodium-free alkaline inorganic material are used together, the sodium-containing alkaline active material of the present invention is used.
  • Alkaline inorganic materials are considerably high in price, while sodium-free alkaline inorganic materials are inexpensive, so the production cost is reduced and the economy is very excellent.
  • sodium sulfate is significantly cheaper than other sodium-based inorganic materials, so the economy is excellent.
  • the alkali-active binder used in the alkali-activated masonry product of the present invention comprises a raw material and an alkaline inorganic material of any one or more of slag, fly ash or metakaoli, which is calcium hydroxide, hydroxide Sodium-free alkaline inorganic materials containing any one or more of barium, gypsum or magnesium-containing alkaline inorganic materials, or sodium-containing alkalis of at least one of sodium silicate, sodium sulfate, powdered sodium hydroxide, liquid water glass and liquid sodium hydroxide It may be a composition of an inorganic material and an alkaline inorganic material containing no sodium.
  • the calcium hydroxide contained in the alkali active binder is preferably 0.5 to 15 parts by weight per 100 parts by weight of the raw material
  • the barium hydroxide is preferably 0.5 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of the raw material
  • the gypsum is 0.5 per 100 parts by weight of the raw material It is preferable that it is 5 weight part. Including such a non-sodium-containing inorganic material in such a weight ratio not only can control the alkali aggregate reaction while ensuring the appropriate strength required for the masonry product, but also excellent workability due to the control of the rapid phenomena.
  • the alkaline active binder further comprises a sodium-containing alkaline inorganic material, that is, a composition of a sodium-containing alkaline inorganic material and a sodium-free inorganic material
  • a sodium-containing alkaline inorganic material that is, a composition of a sodium-containing alkaline inorganic material and a sodium-free inorganic material
  • the weight ratio of Na or Na 2 O to the raw material included in the sodium-containing alkaline inorganic material Should be blended so as to fall within the range of 0.005 to 0.14.
  • the blending ratio is an optimal ratio in consideration of the advantage because the strength is improved when the Na or Na 2 O content is increased in the masonry product.
  • the weight ratio of such sodium-based raw materials determines the mechanical properties such as fluidity, strength and dry shrinkage of the cementless alkali activated brick or block of the present invention.
  • sodium-based alkaline inorganic materials sodium silicate, sodium sulfate, powdered sodium hydroxide, liquid water glass, and liquid sodium hydroxide may be present in the sodium-based Na or Na 2 O and calculated by the weight of Na 2 O Converted.
  • the weight of sodium system when the weight of sodium system is present as Na 2 O, the weight was used as it is, and the weight of sodium system in another form was used to convert the weight of Na 2 O.
  • the weight of the sodium-based alkaline inorganic material is determined and mixed so that the weight ratio of the sodium-based raw material can be properly adjusted.
  • the amount of sodium-containing alkaline inorganic materials it is preferable to adjust the amount of sodium-containing alkaline inorganic materials so that the weight ratio of sodium-based raw material is in the range of 0.005 to 0.088.
  • the raw material is fly ash or metakaolin
  • sodium hydroxide solution of 8 to 16 M when the sodium-containing alkaline inorganic materials mixed in the alkaline active binder contain liquid sodium hydroxide.
  • the fine aggregate included in the manufacture of the alkali-activated masonry product of the present invention includes one or more of artificial light weight aggregate, sand or stone powder, and the artificial light weight aggregate preferably has a specific gravity of 1.2 or less.
  • Sand or stone powder contained in the fine aggregate is preferably a maximum diameter of 10mm or less, specific gravity of 2.5 or more, more preferably sand has a maximum diameter of 5mm or less, stone powder is 8mm or less.
  • the artificial light weight aggregate contained in the fine aggregate has an internal void, unit volume weight is 300kg / m3 to 800kg / m3, it is preferable to use a maximum diameter of 10mm or less.
  • the artificial light aggregate may be a fine aggregate artificially produced by using a ceramic as a main material, for example, when using any one or more of clay, volcanic ash, clinker and fly ash as artificial light aggregate, clay, volcanic ash, By expanding the clinker and the fly ash to have internal voids, it is possible to have a unit volume weight of the artificial lightweight aggregate described above.
  • the present invention relates to an ocher type wet packaging material which does not include cement, and has a technical feature of using an alkali active binder including slag or fly ash and an alkaline inorganic material as a binder that can replace cement in loess. .
  • the ocher packaging material is less sensitive to the quality of the aggregates, and thus the strength is not reduced even if the clay contains about 20% of the aggregate or foreign matter. to be.
  • the ocher-type wet packaging material of the present invention solves the problems of cement toxicity according to the use of cement and carbon dioxide (CO 2 ) generated during the cement production, depletion of natural resources according to the production of cement, and according to the dry process of the existing ocher packaging material Overcome difficulties and low economics.
  • CO 2 carbon dioxide
  • the alkali-active loess type wet packing material of the present invention includes a cement-based alkaline active binder, ocher, coarse aggregate, admixture, fiber, and blended water.
  • the alkali-active binder is preferably prepared by uniformly mixing a good raw material and an alkaline inorganic material having a powder degree of 29,000 cm 2 / g or more at 0.5 to 20 parts by weight per 100 parts by weight of the slag or fly ash.
  • the alkaline inorganic material may be one or more of sodium-containing alkaline inorganic material, sodium-free alkaline inorganic material, fly ash, metakaolin or slag may be used as the raw material, but industrial by-products having different sodium contents Preference is given to using fly ash or slag that is at least twice as low as phosphorus metakaolin.
  • the slag may be any one or more of blast furnace slag, electric furnace slag, converter slag, the type and mixing ratio of the alkaline inorganic material can be changed depending on the application of the packaging material.
  • the ocher-type wet packaging material of the present invention includes the yellow soil 50 to 240 parts by weight per 100 parts by weight of the alkali active binder, the technical characteristics, the ocher has a maximum diameter of not more than 5mm, specific gravity 1.9 ⁇ 2.1, absorption rate 10 ⁇ 15% range It is preferable to use red ocher in its natural state. Therefore, ocher is used to satisfy the standard particle size distribution curve of 5mm fine aggregate of KS standard.
  • the alkali-activated yellow soil wet packing material of the present invention has its technical characteristics in that it includes aggregates of 13 mm or less to control dry shrinkage using the aggregates.
  • the drying shrinkage of concrete is affected by the amount of water used, the amount of binder, the amount of binder and the amount of aggregate.
  • the ocher-type wet packing material of the present invention was intended to control dry shrinkage using aggregates.
  • aggregates of 13 mm or less to include 80 to 300 parts by weight per 100 parts by weight of the alkali active binder Good strength was achieved.
  • the alkali-activated yellow soil wet type packaging material of the present invention has a technical feature in that the fiber is contained in a certain weight ratio to control dry shrinkage cracking of the surface and improve tensile strength and flexural strength.
  • the road pavement has a lot of dry shrinkage cracks and requires high tensile strength and flexural strength. Especially, dry shrinkage cracks on the surface give aesthetic instability rather than structural problems.
  • the present invention used a fiber having a high density, a fine thickness, a large number of fibers per unit volume, and an excellent dispersibility, at 10 to 35 parts by weight per 100 parts by weight of the alkali active binder.
  • the fiber is not limited as long as it satisfies the above properties, but at least one selected from the group consisting of PET fiber, cellulose fiber, PVA fiber, nylon fiber, and polyolefinic fiber is preferably used.
  • the alkali-active loess type wet packing material of the present invention also has a technical feature in that it contains a dry admixture to secure a target slump considering the compressive strength and workability.
  • the admixture may use all known kinds of admixtures used to secure the slump, but it is preferable to use a high quality polycarboxylic acid-based high performance reducing agent.
  • the alkali-activated ocher wet packaging material of the present invention solves the problems of the dry process of the conventional ocher packaging material to provide an economical and eco-friendly ocher wet packaging material and a wet method capable of wet construction in the range of 150 ⁇ 200 mm slump. Is used so that the blending ratio (W / B) of the blending water (W) and the alkali-active binder (B) is 40 to 65%.
  • the blended water should not contain harmful substances that affect the quality such as oil, acid, alkali, etc.
  • drinking water is excellent as a blended water, but groundwater, industrial water, river water, etc. can be used if there is no harmful effect on concrete quality. It's okay.
  • the alkali-active ocher type wet packing material of the present invention has the technical characteristics of using fine aggregates having a particle size similar to ocher to control dry shrinkage and increase compressive strength while maintaining the color of the ocher.
  • the fine aggregate included is preferably 5 mm or less in diameter, and particularly, the content thereof is included to replace 20 to 30% by weight of the ocher weight.
  • the maximum particle size of ocher is about 5mm, similar to fine aggregate, but the large absorption rate of ocher has problems such as dry shrinkage cracking, reduction of required slump, reduction of required compressive strength, and so on.
  • GGBS used in the present invention is pulverized blast furnace slag into a powder of a certain size means a blast furnace slag powder (Ground Granulated Blast Furance Slag).
  • Alkali-active binder 1 was prepared by uniformly mixing 100 parts by weight of GGBS and 0.5 parts by weight of calcium hydroxide powder.
  • Alkali-active binder 2 was prepared by uniformly mixing 100 parts by weight of GGBS and 10 parts by weight of calcium hydroxide powder.
  • Alkali-active binder 3 was prepared by uniformly mixing 100 parts by weight of GGBS and 15 parts by weight of calcium hydroxide powder.
  • Alkali-active binder 5 was prepared by uniformly mixing 100 parts by weight of GGBS and 2.5 parts by weight of calcium hydroxide powder.
  • Alkali-active binder 6 was prepared by uniformly mixing 100 parts by weight of GGBS and 5 parts by weight of calcium hydroxide powder.
  • Alkali-active binder 7 was prepared by uniformly mixing 100 parts by weight of GGBS, 0.5 parts by weight of calcium hydroxide powder and 1 part by weight of barium hydroxide powder.
  • Alkali-active binder 8 was prepared by uniformly mixing 100 parts by weight of GGBS, 0.5 parts by weight of calcium hydroxide powder and 5 parts by weight of barium hydroxide powder.
  • Alkali-active binder 9 was prepared by uniformly mixing 100 parts by weight of GGBS, 15 parts by weight of calcium hydroxide powder and 0.5 parts by weight of barium hydroxide powder.
  • Alkali-active binder 10 was prepared by uniformly mixing 100 parts by weight of GGBS, 15 parts by weight of calcium hydroxide powder and 5 parts by weight of barium hydroxide powder.
  • Alkali-active binder 11 was prepared by uniformly mixing 100 parts by weight of GGBS, 10 parts by weight of calcium hydroxide powder and 0.5 parts by weight of gypsum powder.
  • Alkali-active binder 12 was prepared by uniformly mixing 100 parts by weight of GGBS, 5 parts by weight of barium hydroxide powder and 5 parts by weight of gypsum powder.
  • Alkali-active binder 13 was prepared by uniformly mixing 100 parts by weight of GGBS, 10 parts by weight of calcium hydroxide powder, 5 parts by weight of barium hydroxide powder and 2.5 parts by weight of gypsum powder.
  • the ratio of water-alkali-active binders 1 to 13 prepared in Examples 1 to 13 (W / B) is 50%, sand-raw material weight ratio (S / B) is 3.0, and the maximum diameter of the aggregate is 5 mm or less.
  • Alkali-active mortars 1 to 13 were prepared.
  • the calcium hydroxide content included in the alkaline active binder decreased as the content increased, but the initial flow decreased as the content of barium hydroxide was increased.
  • the increase in the amount of calcium hydroxide was effective in controlling the flow loss.
  • the calcium hydroxide contained in the alkali active binder may delay the initial curing of the alkali active binder.
  • the optimum workability may be secured by determining the contents of calcium hydroxide and barium hydroxide included in the alkaline active binder in consideration of the flowability considering the initial flow and the flow loss.
  • a graph showing the relationship between the barium hydroxide, calcium hydroxide and / or gypsum content and the compressive strength of the 28-day compressive strength contained in the mortar is 2.5 parts by weight of the barium hydroxide contained in the alkali active binder
  • the compressive strength of the 28-day compressive strength increased as the content of barium hydroxide increased, but the compressive strength of the 28-day compressive strength decreased as the content of barium hydroxide increased more than 2.5 parts by weight.
  • the content ratio of barium hydroxide contained in the alkali active binder may be 0.5 parts by weight to 5 parts by weight.
  • the compressive strength of the 28-day compressive strength decreases as the content of barium hydroxide is added, which includes only calcium hydroxide or is included with barium hydroxide. Even if the content of calcium hydroxide exceeds 10 parts by weight, no significant increase in compressive strength was observed with the increase of the calcium hydroxide content. As a result, it can be seen that the strength can be stably expressed by including calcium hydroxide in the alkaline active binder.
  • the concrete also contains Na 2 O in an amount of 0.21 to 0.22 parts by weight per 100 parts by weight of the alkali active binder, similarly to the mortar including the alkali active binder.
  • Alkaline active binder 14 was prepared by uniformly mixing 100 parts by weight of GGBS and 10 parts by weight of magnesium chloride powder.
  • Alkali-active binder 15 was prepared by uniformly mixing 100 parts by weight of GGBS and 10 parts by weight of magnesium nitrate powder.
  • Alkali-active binder 16 was prepared by uniformly mixing 100 parts by weight of GGBS and 10 parts by weight of magnesium silicate powder.
  • Alkali-active binder 17 was prepared by uniformly mixing 100 parts by weight of GGBS and 10 parts by weight of magnesium oxide powder.
  • Alkali-active binder 18 was prepared by uniformly mixing 100 parts by weight of GGBS, 10 parts by weight of calcium hydroxide powder, and 0.55 parts by weight of magnesium chloride powder.
  • Alkali-active binders 19 to 21 were prepared in the same manner as in Example 5, except that magnesium chloride powder was used at 5.7 parts by weight, 12 parts by weight and 19 parts by weight, respectively.
  • An alkali active binder 22 was prepared by uniformly mixing 100 parts by weight of GGBS, 10 parts by weight of calcium hydroxide powder, and 0.5 parts by weight of magnesium nitrate powder.
  • Alkali-active binders 23 to 26 were prepared in the same manner as in Example 23, except that magnesium nitrate powder was used in 5 parts by weight, 7 parts by weight, 10 parts by weight and 15 parts by weight, respectively.
  • Alkali-active binder 27 was prepared by uniformly mixing 100 parts by weight of GGBS, 10 parts by weight of calcium hydroxide powder and 0.5 parts by weight of magnesium silicate powder.
  • Alkali-active binders 28 to 30 were prepared in the same manner as in Example 28, except that magnesium silicate powder was used in 5 parts by weight, 10 parts by weight, and 15 parts by weight, respectively.
  • Alkali-active binder 31 was prepared by uniformly mixing 100 parts by weight of GGBS, 10 parts by weight of calcium hydroxide powder, and 0.5 parts by weight of magnesium oxide powder.
  • Alkali-active binders 32 to 35 were prepared in the same manner as in Example 32, except that magnesium silicate powder was used in 2 parts by weight, 7 parts by weight, 10 parts by weight and 15 parts by weight, respectively.
  • the ratio of water-alkali-active binders 14 to 35 prepared in Examples 15 to 36 (W / B) is 50%, the sand-raw material weight ratio (S / B) is 3.0, and the maximum diameter of the aggregate is 5 mm or less.
  • Alkali-active mortars 14 to 35 were prepared.
  • magnesium chloride may be included in the alkali active binder in an amount of 0.5 parts by weight to 20 parts by weight, and in consideration of workability, economy, and strength, it is particularly preferable to include 0.55 to 12 parts by weight.
  • magnesium nitrate may be included in the alkali active binder in an amount of 0.5 parts by weight to 20 parts by weight. In consideration of workability, economy and strength, it can be seen that it is particularly preferably included in an amount of 10 parts by weight or less.
  • the initial flow increased up to 5 parts by weight depending on the content of magnesium silicate added when the content of calcium hydroxide contained in the alkaline active binder was constant. It shows a tendency to decrease and the compressive strength also increases to 5 parts by weight and then gradually decreases.
  • magnesium silicate may be included in the alkali active binder in an amount of 0.5 parts by weight to 20 parts by weight. In view of workability, economical efficiency and strength, magnesium silicate may also be included in an amount of 10 parts by weight or less.
  • magnesium oxide may be included in the alkali active binder 0.5 parts by weight to 20 parts by weight, considering that workability, economy and strength, it can be seen that it is particularly preferably included in 10 parts by weight or less.
  • the present invention is not only the production of alkali-activated concrete secondary products including lightweight bricks, bricks, sidewalk blocks, coastal blocks, adobe blocks, sewer pipes, boundary stones, concrete pipes as concrete containing an alkali active binder, Alkali-active concrete structural members can also be produced.
  • the concrete product including the secondary concrete product and the concrete structural member is manufactured from the concrete including the alkali active binder of the present invention, the production is very easy because it is free from the regulation of the total amount of alkali in the concrete.
  • the alkali-aggregate reaction can be prevented so that the strength is easily expressed and the expressed strength can be maintained.
  • the alkaline active binder contained GGBS and calcium hydroxide, and about 5 parts by weight of calcium hydroxide was used per 100 parts by weight of raw materials.
  • the alkali-activated composite product 1 uniformly stirs alkali active binders (GGBS, calcium hydroxide), fine aggregates and water of the contents shown in Table 1, and compactly fills bricks of a desired shape by vibrating compression through a known method. It is produced by steam curing in a curing room below 65 °C.
  • the prepared alkali-activated masonry product 1 was a brick having a length of 190 ⁇ 2mm, a width of 90 ⁇ 2mm, and a height of 57 ⁇ 2mm.
  • Alkali-activated preparation 2 was prepared in the same manner and in the same manner as in Example 38 except that the mixing ratios shown in Table 2 were used.
  • Alkali-active binders used in the alkali-activating preparation 2 include GGBS and calcium hydroxide, and calcium hydroxide. About 10 parts by weight of silver was used per 100 parts by weight of raw materials.
  • Alkali-activated crude product 3 was prepared in the same manner and in the same manner as in Example 38 except that the compounding ratios shown in Table 3 were used.
  • the alkali-active binder used in the crude product 3 included GGBS, calcium hydroxide, and sodium silicate. About 5 parts by weight of calcium hydroxide was used per 100 parts by weight of the raw material, and the weight ratio of Na or Na 2 O to the raw material contained in the sodium-containing alkaline inorganic material, namely sodium silicate, was 0.015.
  • Alkali-activated crude product 4 was prepared in the same manner and in the same manner as in Example 38 except that the compounding ratios shown in Table 4 were used.
  • the alkali-active binder used in the crude product 4 includes GGBS, calcium hydroxide, and sodium silicate. About 5 parts by weight of calcium hydroxide was used per 100 parts by weight of the raw material, which is 0.03 in terms of the weight ratio of Na or Na 2 O to the raw material contained in sodium-containing alkaline mineral material, namely sodium silicate.
  • Alkali-activated crude product 5 was prepared in the same manner and in the same manner as in Example 38, except that the compounding ratios shown in Table 5 were used.
  • the alkali-active binder used in the crude product 5 included GGBS, calcium hydroxide, and sodium silicate. About 5 parts by weight of calcium hydroxide was used per 100 parts by weight of the raw material, which is 0.06 in terms of the weight ratio of Na or Na 2 O to the raw material contained in sodium-containing alkaline mineral material, namely sodium silicate.
  • Example 38 Except for using the mixing ratio as shown in Table 6 to produce a light brick and a light block in the same manner as in Example 38, wherein the alkali-active binder used comprises GGBS and calcium hydroxide, calcium hydroxide is about 15 per 100 parts by weight of the raw material Parts by weight were used.
  • Example 38 Except for using the mixing ratio as shown in Table 7 to produce a light brick and light block in the same manner as in Example 38, wherein the alkali-active binder is used to include GGBS and barium hydroxide, barium hydroxide per 100 parts by weight of raw materials About 0.5 parts by weight was used.
  • a block was manufactured in the same manner as in Example 38, except that the formulation was satisfied so as to satisfy the blending conditions as shown in Table 8.
  • Example 49, 51, 53, and 55 about 2.5 parts by weight of calcium hydroxide was used per 100 parts by weight of the raw material.
  • Examples 50, 52, 54, and 56 are about 5 parts by weight of calcium hydroxide per 100 parts by weight of the raw material, and when the weight ratio of Na or Na 2 O to raw materials contained in sodium-containing alkaline inorganic material, namely sodium sulfate 49 and 50 are 0.007, Examples 51 and 52 are 0.014, Examples 53 and 54 are 0.021, and Examples 55 and 56 are 0.028.
  • Comparative Products 1 to 5 were prepared in the same manner and in the same manner as in Example 38, except for blending to satisfy the compounding conditions as shown in Table 9 below.
  • OPC means a compressive strength of a brick made of a general portland cement, and shows 16.0.
  • the compressive strength of bricks (comparative products 1 to 5 in Comparative Examples 1 to 5) using alkali-activated inorganic binders containing only raw materials (blast furnace slag) and sodium-based alkaline inorganic materials is shown in place of portland cement.
  • On the right side of the OPC replace Portland cement with raw materials (blast furnace slag) and sodium-free alkaline inorganic materials (e.g. sodium hydroxide), raw materials (blast furnace slag) and sodium-free alkaline inorganic materials (e.g. sodium hydroxide) and The compressive strength of bricks (preparations 1-5 of Examples 38-42) using alkali-active inorganic binders comprising sodium-based alkaline inorganic materials is shown.
  • the alkaline active binder includes only raw materials and sodium-free alkaline inorganic materials (for example, sodium hydroxide), it can be seen that the compressive strength is significantly superior to that of a brick using general portland cement.
  • the compressive strength increases when the sodium-free alkaline inorganic material (for example, sodium hydroxide) is added.
  • OPC refers to the absorption rate of a brick made of general Portland cement, and is represented by 9.33.
  • the absorption rate of bricks (comparative products 1 to 5 of Comparative Examples 1 to 5) using alkali-activated inorganic binders containing only raw materials (blast furnace slag) and sodium-based alkaline inorganic materials instead of portland cement is shown.
  • the absorption rate of bricks (prepared products 1 to 5 of Examples 38 to 42) using an alkali-active inorganic binder containing a containing alkaline inorganic material is shown.
  • the absorption rate in the case where the alkali-active binder includes only the raw material and the sodium-based alkaline inorganic material, the sodium-based alkaline inorganic material and the non-sodium-based inorganic material containing only sodium-free alkaline inorganic material in the raw material or raw materials includes a low absorption of the overall product 1 to 5, it can be seen that the properties are superior to the brick made of a general portland cement or a brick containing only a sodium-containing alkaline inorganic material.
  • the alkaline active masonry products of the present invention including both general masonry products and lightweight masonry products, can be manufactured to have various shapes, dimensions, and weights at very low cost while being excellent in their properties. It can be seen that, in particular, it can be used in a variety of masonry in the construction industry technology.
  • Alkali-active binder 36 was prepared by uniformly mixing 100 parts by weight of GGBS, 5 parts by weight of magnesium chloride powder and 10 parts by weight of calcium hydroxide, and 100 parts by weight of GGBS and 10 parts by weight of magnesium nitrate powder were uniformly prepared as in Example 16 above. Alkali-active binder 15 prepared by mixing was prepared.
  • the alkali active binder 15 was used and the content ratio of the blended water, that is, the blended ratio (W / B) of the blended water (W) and the alkali active binder (B) was 45%, 50%, and 52.5%, respectively.
  • the blended ratio (W / B) of the blended water (W) and the alkali active binder (B) was 45%, 50%, and 52.5%, respectively.
  • alkali active yellow soil wet packing materials 5 to 7 were obtained, respectively.
  • the standard compounding ratio of alkali activated ocher type wet packing materials can be divided into high strength and normal strength in consideration of the purpose of use and economic feasibility.
  • High strength compounding increases the compressive strength by lowering the water-cement ratio (hereinafter referred to as "W / C"), and fine aggregate is added to secure the target slump at low W / C. It is characterized by higher.
  • high-strength ocher type wet packaging material including 50 to 160 parts by weight of yellow clay, 80 to 140 parts by weight of coarse aggregate, 0.5 to 1.5 parts by weight of admixture, 10 to 20 parts by weight of fiber, and 10 to 48 parts by weight of fine aggregate, per 100 parts by weight of alkali active binder.
  • Test the age and compressive strength relationship of the normal strength ocher type wet packing material including 100 to 240 parts by weight of ocher, 170 to 300 parts by weight of coarse aggregate, 0.5 to 1.5 parts by weight of admixture, and 15 to 35 parts by weight of fiber per 100 parts by weight of alkali active binder. The results are shown in FIG. 31.
  • the high-strength ocher type wet packaging material can obtain a compressive strength of 25 to 30 MPa, and a compressive strength of 18 to 24 MPa is obtained even in the case of a normal strength ocher type wet packaging material.
  • composition and thickness of each layer in the packaging of the alkali-activated loess type wet packaging according to the present invention can be determined in consideration of economic conditions, such as traffic load conditions, hearth conditions, compounding materials conditions, environmental conditions, alkali active loess type wet packaging materials
  • the flexural stresses generated in the surface layer are composed of the hearth, the auxiliary base layer, and the surface layer. Therefore, the pavement thickness is preferably calculated as follows.
  • Packaging thickness according to the purpose of use of the alkali-active loess type wet packaging material of the present invention is as shown in Table 10
  • the compressive strength according to the compressive strength of 28 days is shown in Table 11.
  • the alkali-active loess type pavement material of the present invention is a substitute for asphalt or concrete, walkway, sidewalk, park road, bicycle road, playground, plaza, parking lot, tourist complex, temple, cultural heritage site, farm road, forest road, residential road in the city It can be applied to places that do not consider traffic loads such as agricultural canals and the like and where high strength is required to allow heavy vehicle traffic.

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Abstract

본 발명은 시멘트를 대체하여 결합재로 사용될 수 있는 알칼리활성결합재에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 나트륨 비함유 알칼리성 무기질 재료를 포함하여 콘크리트 내의 Na2O와 K2O의 총량을 감소시킴으로써 작업성과 강도의 안전성을 높이고 알칼리-골재 반응을 억제할 수 있는 조성의 알칼리활성결합재, 상기 결합재를 포함하는 모르터, 콘크리트, 콘크리트제품 및 황토습식포장재 등에 관한 것이다.

Description

알칼리 활성결합재, 상기 결합재를 이용한 알칼리 활성 모르터, 콘크리트, 콘크리트제품 및 황토습식포장재
본 발명은 시멘트를 대체하여 결합재로 사용될 수 있는 알칼리활성결합재에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 나트륨 비함유 알칼리성 무기질 재료를 포함하여 콘크리트 내의 Na2O와 K2O의 총량을 감소시킴으로써 작업성과 강도의 안전성을 높이고 알칼리-골재 반응을 억제할 수 있는 조성의 알칼리활성결합재, 상기 결합재를 포함하는 모르터, 콘크리트, 콘크리트제품 및 황토습식포장재 등에 관한 것이다.
일반적으로 건설 산업에 이용되는 모르터 및 콘크리트는 결합재, 물 및 골재로 구성되는데 이때 이용되는 대표적인 무기결합재인 시멘트(또는 시멘트 클링커)는 제조 공정 중에 원료의 주성분이 CaCO3 인 석회석을 열처리하는 과정에서 막대한 에너지가 소비되며, 시멘트 제조량의 44 중량% 이상인 다량의 CO2 가스가 발생하게 된다. 이 때 발생하는 이산화탄소가 전 세계 온실가스 방출량의 약 7%에 해당된다.
즉, 시멘트는 주성분이 실리카, 알루미나 및 석회를 함유하는 원료를 적당한 비율로 혼합하고, 그 일부가 용융되어 소결된 클링커에 적당량의 석고를 첨가하여 분쇄시켜 분말로 한 것이어서 이러한 시멘트의 클링커 제조를 위해서는 약 1450℃의 고온 상태에서 용융시켜야만 하기 때문에 대량의 에너지(유 약 30 내지 35ℓ/톤)를 소비하게 된다. 뿐만 아니라 시멘트 1톤을 제조하는 데에는 석회석과 규산의 화학반응만으로도 약 700 내지 870kg의 이산화탄소를 배출되는 것으로 알려져 있다.
따라서 온실가스인 상기 CO2 배출 규제와 관련하여 시멘트 제조업의 경우 이의 대처가 특히 중요하며, 시멘트 제조업종의 CO2 감축 목표치가 어떻게 설정되느냐에 따라 앞으로 시멘트 클링커의 생산량 감축이 불가피 할 것으로 생각된다. 한편으로 세계의 시멘트 수요량은 21세기 초반까지 매년 2.5 ～ 5.8 % 정도 의 증가가 예상되고 있으므로, 교통의정서의 준수와 시멘트 수요의 증가를 동시에 충족시키기 위해서는 상기 CO2 의 배출이 감소되거나 전혀 없는 새로운 무기결합재의 개발이 시급하다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 일환으로, 시멘트를 대체하기 위한 시멘트무사용 알칼리 활성결합재에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 특히, 대한민국 특허출원번호 제2007-65185호는, 고로슬래그 ; 및 나트륨계를 포함하는 알칼리성 무기질 재료;를 포함하는데, 상기 알칼리성 무기질 재료는 규산나트륨 및 액상형의 물유리 중 어느 하나 이상이고, 상기 알칼리성 무기질 재료에 포함된 나트륨계 대 고로슬래그의 중량비가 0.038 내지 0.088로서, 상기 나트륨계의 중량은 Na20로 환산된 값인 것을 특징으로 하는 알칼리활성결합재를 개시하고 있다.
상기 특허를 포함하여 현재까지 알려진 무시멘트 알칼리 활성결합재는 종래의 보통 포틀랜드 시멘트를 대체할 수 있는 결합재로 산업폐기물의 처리를 해결할 수 있어 환경 부하를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 결합재 제소할 때 에너지를 절약하고 이산화탄소를 방출하지 않아 친환경적인 효과가 있으나, 상기 종래의 알칼리활성결합재에 사용된 알칼리성 무기질 재료는 나트륨을 포함하는 조성으로서, 이와 같이 나트륨을 포함하는 조성의 알칼리성 무기질 재료를 이용한 결합재의 경우 콘크리트에서 알칼리-골재 반응을 억제하기 위해 규제되어야 하는 알칼리 총량을 조절하는데 어려움이 있었다. 즉 알칼리-골재반응을 억제하기 위해서는 콘크리트 1㎥당 Na2O 당량은 0.3㎏이하가 되어야 하기 때문인데, 규제된 알칼리 총량의 범위를 벗어나게 되면 급격한 슬럼프 로스 등의 문제점이 발생하여 콘크리트 품질이 저하되기 때문이다.
한편, 공지된 기존의 황토 포장재 또한 황토와 시멘트를 혼합하여 사용하는 이상 시멘트를 사용하기 때문에 갖는 상술된 문제점을 그대로 포함한다.
또한, 콘크리트의 건조수축은 사용수의 양, 결합재의 양, 결합재의 분말도 및 골재의 양 등의 영향을 받으며, 사용수가 많을수록 결합재가 많을수록 결합재의 분말도가 클수록 골재의 양이 작을수록 크게 나타나는데, 특히 황토를 이용한 콘크리트 제조시 황토의 큰 건조수축을 제어하여야 하는 문제점도 있다.
즉, 도로 포장은 그 특성상 건조수축 균열의 발생이 많으며 높은 인장강도 및 휨강도가 요구되는데, 특히 표면의 건조수축 균열은 구조적인 문제보다는 미관상 불안감을 주며 시공자에 대한 불신감와 하자보수 요구 등의 원인이 되기 때문이다.
또한, 기존의 황토 포장재는 시멘트와 황토를 이용하기 때문에 모래와 달리 미세한 미립자를 내포한 황토의 특성상 비표면적의 증대로 인해 소요 슬럼프 확보에 어려움이 있다. 특히, 단위수량의 증가에 따른 건조수축 균열을 제어하기 위해서는 건식공법이 최선의 방법이었다. 그러나 건식공법은 재료의 함수율관리가 어려우며, 재료가 확실히 혼합되지 않으면 균일한 품질을 확보할 수 없다. 또한 슬럼프가 낮아 포장재 설치가 어려고 다양한 장비를 통해 압력을 가하기 때문에 공사비가 증가하게 되는 문제점까지 발생한다.
이에 알칼리 총량의 규제에서 자유롭고 보다 안정적인 작업성과 강도발현이 가능하면서도 가격적으로 저렴하여 생산비용을 절감할 수 있는 새로운 조성의 알칼리 활성 결합재 및 새로운 조성을 가진 황토 포장재 등에 대한 기술개발의 필요성이 대두되었다.
본 발명자는 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위해 노력한 결과 알칼리 총량의 규제에서 자유로운 새로운 조성의 알칼리 활성 결합재를 개발함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명의 목적은 알칼리 활성 결합재의 경화속도를 조절할 수 있는 알칼리성 무기질재료를 압축강도를 유지할 수 있는 함량비로 사용함으로써 우수한 작업성과 강도의 안전성을 동시에 갖는 알칼리 활성결합재, 상기 결합재를 포함하는 알칼리 활성 모르터, 콘크리트 및 콘크리트제품을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 콘크리트 내의 Na2O와 K2O의 총량을 감소시킴으로써 콘크리트 내의 알칼리-골재 반응을 억제할 수 있어 알칼리-골재 반응 제어에 효과적인 알칼리 활성결합재, 상기 결합재를 포함하는 알칼리 활성 모르터, 콘크리트 및 콘크리트제품을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 나트륨 계열에서 나타나는 급결현상을 제어하고 포졸란 반응을 활성화하여 강도과 경제성이 향상된 알카리 활성결합재, 상기 결합재를 포함하는 알칼리 활성 모르터, 콘크리트 및 콘크리트제품을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 비교적 가격이 저렴한 마그네슘이 포함된 알칼리성 무기질 재료를 사용함으로써 생산비용이 절감된 알카리 활성결합재, 상기 결합재를 포함하는 알칼리 활성 모르터, 콘크리트 및 콘크리트제품을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 종래의 나트륨함유 알칼리성 무기질재료만을 포함하는 알칼리 활성 결합재를 사용할 때보다 경제성이 우수하면서도 조적제품의 압축강도를 향상시킬 뿐만 아니라 안정적으로 강도가 발현되는 특성을 갖고, 급결현상의 제어를 통해 개선된 작업성을 갖게 되어 생산성이 향상된 알칼리활성 조적제품 및 황토습식포장재을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 산업부산물의 재활용 및 시멘트 무첨가로 친환경적이며, OPC 시멘트에 비해 초기 강도발현 및 장기강도 발현이 우수하고, 내구성 및 내약품성이 OPC 시멘트에 비해 우수하며 수화열이 OPC 시멘트의 약 1/2~1/3 수준이며, 골재의 품질에 덜 민감하여 골재의 약 20% 정도의 점토 또는 이물질을 함유하여도 강도가 감소되지 않는 알칼리 활성 황토 습식포장재를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 섬유를 사용하여 표면의 건조수축 균열을 제어하고 인장강도와 휨강도 향상을 위해 분산이 용이한 알칼리 활성 황토 습식포장재를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전체 황토 함유량 중 일부를 황토와 비슷한 입경의 잔골재로 치환함으로써 황토 고유의 색상은 유지하면서 건조수축을 제어하고 압축강도는 증가되는 알칼리 활성 황토 습식포장재를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 아스팔트나 콘크리트의 대용으로, 산책로, 보도, 공원도로, 자전거도로 등의 교통 하중을 크게 고려하지 않는 곳뿐만 아니라 중차량의 통행이 가능하도록 높은 강도를 요구하는 곳에도 적용가능한 알칼리 활성 황토 습식포장재를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 슬래그 또는 플라이애쉬; 및 나트륨 비함유 알칼리성 무기질 재료;를 포함하는 알칼리활성결합재를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 슬래그 또는 플라이애쉬 100중량부당 상기 나트륨 비함유 알칼리성 무기질 재료는 0.5 내지 30중량부로 포함된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 나트륨 비함유 알칼리성 무기질 재료는 수산화칼슘, 수산화바륨, 석고, 마그네슘염, 산화마그네슘 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 알칼리활성결합재. +
바람직한 실시예에 있어서, 상기 마그네슘염은 황산마그네슘, 탄산마그네슘, 수산화마그네슘, 염화마그네슘, 스테아린산 마그네슘, 메타인산마그네슘, 젖산 마그네슘 중 어느 하나이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 수산화칼슘은 상기 슬래그 또는 플라이애쉬 100중량부당 0.5 내지 15중량부 포함된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 수산화바륨은 상기 슬래그 또는 플라이애쉬 100중량부당 0.5 내지 5중량부 포함된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 마그네슘염 또는 산화마그네슘염은 상기 슬래그 또는 플라이애쉬 100중량부당 0.5 내지 20중량부 포함된다.
또한, 본 발명은 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 알칼리 활성결합재를 포함하는 알칼리활성 모르터를 제공한다.
또한, 본 발명은 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 알칼리 활성결합재를 포함하는 알칼리 활성 콘크리트를 제공한다.
또한, 본 발명은 제 9 항의 콘크리트로 제조된 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 콘크리트 제품을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 콘크리트 제품은 벽돌, 블록, 타일, 하수관, 경계석, 콘크리트 파일, 프리스트레스트 콘크리트(Prestressed Concrete), 콘크리트 패널, 콘크리트 관, 맨홀, 기포(氣泡) 콘크리트, 콘크리트 구조물을 포함한다.
또한, 본 발명은 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 알칼리 활성결합재;모래, 폐주물사, 석분 또는 인공경량골재 중 하나 이상을 포함하는 잔골재; 및 물; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리 활성조적제품을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 규산나트륨, 황산나트륨, 분말형의 수산화나트륨, 액상형의 물유리 및 액상형의 수산화나트륨 중 어느 하나 이상을 포함하는 나트륨함유 무기질 재료를 더 포함한다.
또한, 본 발명은 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 알칼리 활성결합재, 황토, 굵은골재, 혼화제, 섬유, 및 배합수를 포함하는데, 상기 배합수는 배합수(W)와 알칼리활성결합재(B)의 배합비(W/B)가 40 내지 65%가 되도록 포함되는 것을 특징으로 하는 알칼리활성 황토습식포장재를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 혼화제는 고성능 감수제이고 알칼리 활성결합재 100중량부당 0.5 내지 1.5중량부 포함된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 섬유는 섬유의 밀도가 높고 섬유 굵기가 미세하여 단위용적당 섬유의 수가 많으며, 분산성능이 뛰어난 것으로, 알칼리 활성결합재 100중량부당 10 내지 35 중량부 포함된다.
바람직한 실시예에 있어서, 잔골재를 더 포함하는데, 상기 잔골재는 직경이 5mm 이하이고 상기 황토 중량의 20 내지 30중량%를 대체하여 포함된다.
바람직한 실시예에 있어서, 규산나트륨, 황산나트륨, 분말형의 수산화나트륨, 액상형의 물유리 및 액상형의 수산화나트륨 중 어느 하나 이상을 포함하는 나트륨함유 무기질 재료를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 알칼리 활성결합재 100중량부당 황토 50 내지 160중량부, 굵은 골재 80 내지 140중량부, 혼화제 0.5 내지 1.5중량부, 섬유 10 내지 20중량부, 잔골재 10 내지 48 중량부가 포함되면 25 내지 30MPa의 압축강도가 얻어진다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 알칼리 활성결합재 100중량부당 황토 100 내지 240중량부, 굵은 골재 170 내지 300중량부, 혼화제 0.5 내지 1.5중량부, 섬유 15 내지 35중량부가 포함되면 18 내지 24MPa의 압축강도가 얻어진다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 갖는다.
먼저, 본 발명의 알칼리 활성결합재, 상기 결합재를 포함하는 알칼리 활성 모르터, 콘크리트 및 콘크리트제품에 의하면 알칼리 활성 결합재의 경화속도를 조절할 수 있는 알칼리성 무기질재료를 압축강도를 유지할 수 있는 함량비로 사용함으로써 우수한 작업성과 강도의 안전성을 동시에 갖는다.
또한, 본 발명의 알칼리 활성결합재, 상기 결합재를 포함하는 알칼리 활성 모르터, 콘크리트 및 콘크리트제품에 의하면 콘크리트 내의 Na2O와 K2O의 총량을 감소시킴으로써 콘크리트 내의 알칼리-골재 반응을 억제할 수 있어 알칼리-골재 반응 제어에 효과적이다.
또한, 본 발명의 알칼리 활성결합재, 상기 결합재를 포함하는 알칼리 활성 모르터, 콘크리트 및 콘크리트제품에 의하면 나트륨 계열에서 나타나는 급결현상을 제어하고 포졸란 반응을 활성화하여 강도과 경제성이 향상된다.
또한, 본 발명의 알칼리 활성결합재, 상기 결합재를 포함하는 알칼리 활성 모르터, 콘크리트 및 콘크리트제품에 의하면 비교적 가격이 저렴한 마그네슘이 포함된 알칼리성 무기질 재료를 사용함으로써 생산비용이 절감된다.
또한, 본 발명의 알칼리 활성 조적제품 및 황토습식포장재에 의하면 종래의 나트륨함유 알칼리성 무기질재료만을 포함하는 알칼리 활성 결합재를 사용할 때보다 경제성이 우수하면서도 조적제품의 압축강도를 향상시킬 뿐만 아니라 안정적으로 강도가 발현되는 특성을 갖고, 급결현상의 제어를 통해 개선된 작업성을 갖게 되어 생산성이 향상된다.
또한, 본 발명의 알칼리 활성 황토 습식포장재에 의하면 산업부산물의 재활용 및 시멘트 무첨가로 친환경적이며, OPC 시멘트에 비해 초기 강도발현 및 장기강도 발현이 우수하고, 내구성 및 내약품성이 OPC 시멘트에 비해 우수하며 수화열이 OPC 시멘트의 약 1/2~1/3 수준이며, 골재의 품질에 덜 민감하여 골재의 약 20% 정도의 점토 또는 이물질을 함유하여도 강도가 감소되지 않는다.
또한, 본 발명의 알칼리 활성 황토 습식포장재에 의하면 섬유를 사용하여 표면의 건조수축 균열을 제어하고 인장강도와 휨강도 향상을 위해 분산이 용이하다.
또한, 본 발명의 알칼리 활성 황토 습식포장재에 의하면 전체 황토 함유량 중 일부를 황토와 비슷한 입경의 잔골재로 치환함으로써 황토 고유의 색상은 유지하면서 건조수축을 제어하고 압축강도는 증가된다.
또한, 본 발명의 알칼리 활성 황토 습식포장재에 의하면 아스팔트나 콘크리트의 대용으로, 산책로, 보도, 공원도로, 자전거도로 등의 교통 하중을 크게 고려하지 않는 곳뿐만 아니라 중차량의 통행이 가능하도록 높은 강도를 요구하는 곳에도 적용가능하다.
도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리활성결합재에 포함되는 수산화칼슘 함량과 초기 플로우의 관계 및 플로우 로스 기울기 (
Figure PCTKR2010000536-appb-I000001
)의 관계를 각각 나타낸 그래프,
도 3 및 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 알칼리활성결합재에 포함되는 수산화바륨 함량과 초기 플로우의 관계 및 플로우 로스 기울기 (
Figure PCTKR2010000536-appb-I000002
)의 관계를 각각 나타낸 그래프,
도 5 및 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 알칼리활성결합재에 포함되는 수산화칼슘 및 수산화바륨의 함량과 초기 플로우의 관계 및 플로우 로스 기울기 (
Figure PCTKR2010000536-appb-I000003
)의 관계를 각각 나타낸 그래프,
도 7 및 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 알칼리활성결합재에 포함되는 수산화칼슘, 수산화바륨 및 석고의 함량과 초기 플로우의 관계 및 플로우 로스 기울기 (
Figure PCTKR2010000536-appb-I000004
)의 관계를 각각 나타낸 그래프,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리활성결합재에 포함되는 수산화칼슘 함량과 재령 28일 압축강도의 관계를 나타낸 그래프,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 알칼리활성결합재에 포함되는 수산화바륨 함량과 재령 28일 압축강도의 관계를 나타낸 그래프,
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 알칼리활성결합재에 포함되는 수산화칼슘 및 수산화바륨 함량과 재령 28일 압축강도의 관계를 나타낸 그래프,
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 알칼리활성결합재에 포함되는 수산화칼슘, 수산화바륨 및 석고 함량과 재령 28일 압축강도 압축강도의 관계를 나타낸 그래프,
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 알칼리활성결합재에 포함되는 마그네슘함유 알칼리성 무기질 재료의 종류에 따른 재령 28일 압축강도의 관계를 나타낸 그래프,
도 14 및 도 15은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 알칼리활성결합재가 염화마그네슘과 수산화칼슘을 포함하는 경우 염화마그네슘 함량의 변화에 따른 초기플로우 및 재령 28일 압축강도의 관계를 각각 나타낸 그래프,
도 16 및 도 17는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 알칼리활성결합재가 질산마그네슘과 수산화칼슘을 포함하는 경우 질산마그네슘 함량의 변화에 따른 초기플로우 및 재령 28일 압축강도의 관계를 각각 나타낸 그래프,
도 18 및 도 19은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 알칼리활성결합재가 규산마그네슘과 수산화칼슘을 포함하는 경우 규산마그네슘 함량의 변화에 따른 초기플로우 및 재령 28일 압축강도의 관계를 각각 나타낸 그래프,
도 20 및 도 21는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 알칼리활성결합재가 산화마그네슘과 수산화칼슘을 포함하는 경우 산화마그네슘 함량의 변화에 따른 초기플로우 및 재령 28일 압축강도의 관계를 각각 나타낸 그래프,
도 22는 본 발명의 실시예38 내지 42에 따른 알칼리 활성 조적제품1 내지 5의 압축강도를 나타낸 그래프,
도 23은 본 발명의 실시예38 내지 42에 따른 알칼리 활성 조적제품1 내지 5의 흡수율을 나타내는 그래프,
도 24는 본 발명의 실시예43 내지 45에서 각각 제조된 경량블록 및 경량벽돌에 사용된 알칼리 활성결합재에 포함되는 수산화칼슘 함량과 재령 28일 압축강도의 관계를 나타낸 그래프,
도 25는 본 발명의 실시예46 내지 48에서 각각 제조된 경량블록 및 경량벽돌에 사용된 무시멘트 알칼리 활성결합재에 포함되는 수산화바륨 함량과 재령 28일 압축강도의 관계를 나타낸 그래프,
도 26은 본 발명의 실시예49 내지 56에서 각각 제조된 블록에 사용된 무시멘트 알칼리 활성결합재에 포함되는 수산화칼슘 및 황산나트륨 함량과 재령 28일 압축강도의 관계를 나타낸 그래프,
도 27은 본 발명의 실시예들에 따라 제조된 알칼리활성 황토습식포장재1 내지 4의 재령과 압축강도 관계를 나타낸 그래프,
도 28은 본 발명의 실시예들에 따라 제조된 알칼리활성 황토습식포장재1 내지 4의 슬럼프를 나타낸 그래프,
도 29는 본 발명의 실시예들에 따라 제조된 알칼리활성 황토습식포장재5 내지 7의 재령과 압축강도 관계를 나타낸 그래프,
도 30는 본 발명의 실시예들에 따라 제조된 알칼리활성 황토습식포장재5 내지 7의 슬럼프를 나타낸 그래프,
도 31은 본 발명의 고강도 알칼리활성 황토습식포장재와 보통강도 알칼리활성 황토습식포장재의 재령과 압축강도의 관계를 나타낸 비교그래프.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 바람직한 실시예들 및 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
먼저, 본 발명은 시멘트를 대체할 수 있는 알칼리활성결합재에 관한 것으로서 특히 슬래그 또는 플라이애쉬와 나트륨계 비함유 알칼리성 무기재료를 포함하는데 그 기술적 특징이 있다.
즉 종래의 알칼리활성결합재가 규산나트륨, 분말형 수산화나트륨, 액상형 물유리 및 액상형 수산화나트륨 등과 같이 나트륨을 포함하는 알칼리성 무기질 재료를 사용하였으나, 본 발명은 나트륨이 포함된 알칼리성 무기질 재료를 전혀 사용하지 않음으로써 작업성과 강도의 안정성에서 더 우수한 기능성을 갖는 알칼리활성결합재를 제공하기 때문이다.
또한, 본 발명의 알칼리활성결합재는 나트륨 비함유 알칼리성 무기질 재료와 플라이애쉬, 메타카올린, 또는 슬래그를 일정 중량비로 균일하게 혼합하여 제조될 수도 있지만, 특히 본 발명의 알칼리활성결합재로 제조된 모르터에 포함되는 Na2O의 함량을 최대한 감소시키기 위해 나트륨이 포함된 알칼리성 무기질 재료를 전혀 사용하지 않을 뿐만 아니라 나트륨의 함량이 다른 산업부산물인 메타카올린보다 2배 이상 적은 플라이애쉬 또는 슬래그를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명의 알칼리활성결합재에 포함되는 나트륨 비함유 알칼리성 무기질 재료로는 수산화칼슘, 수산화바륨, 석고, 또는 마그네슘염 과 산화마그네슘을 포함하는 마그네슘함유 알칼리성 무기질 재료 중 어느 하나 이상을 사용할 수 있는데, 수산화칼슘만을 포함하는 경우에는 강도발현과 작업성이 약간 감소될 수 있다. 따라서 작업성을 향상시키는 동시에 기준 강도 이상을 제공할 수 있도록 하기 위해서는 수산화칼슘과 수산화바륨 또는 석고를 각각 일정 중량비로 포함하거나, 마그네슘함유 알칼리성무기질재료를 일정 중량비로 포함하는 것이 바람직하다. 다만, 마그네슘염 또는 산화마그네슘이 나트륨이 함유되지 않은 알칼리성 무기질 재료 중에서도 비교적 가격이 저렴하므로 기준 강도 이상의 우수한 강도를 제공하면서 동시에 우수한 작업성을 갖도록 하고 경제성까지 고려하게 되면 수산화칼슘과 마그네슘염 또는 산화마그네슘을 각각 일정 중량비로 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 알칼리 활성 결합재에 포함되는 마그네슘염은 황산마그네슘, 탄산마그네슘, 수산화마그네슘, 염화마그네슘, 스테아린산 마그네슘, 메타인산마그네슘, 젖산 마그네슘 등을 포함한다.
또한, 본 발명의 알칼리활성결합재를 포함하는 모르터 및 콘크리트는 원재료 즉 슬래그 또는 플라이애쉬에 포함된 나트륨성분으로 인해 Na2O를 상기 알칼리활성결합재 100중량부당 0.21 내지 0.22 중량부로 포함할 수 있다.
다음으로, 본 발명은 시멘트를 사용하지 않고 시멘트를 대체할 수 있는 알칼리 활성 결합재를 사용하는 알칼리 활성 조적제품에 대한 것으로서 특히 슬래그, 플라이애쉬, 또는 메타카올린 중 어느 하나 이상을 포함하는 원재료와 나트륨비함유 알칼리성무기질재료를 포함하는데 그 기술적 특징이 있다. 즉 종래의 알칼리활성결합재가 규산나트륨, 분말형 수산화나트륨, 액상형 물유리 및 액상형 수산화나트륨 등과 같이 나트륨계 무기질 재료만을 사용하였으나, 본 발명은 나트륨계 무기질 재료를 전혀 사용하지 않고 나트륨비함유 무기질재료만을 사용하거나, 나트륨계 무기질 재료와 나트륨비함유 무기질재료를 같이 사용함으로써 알칼리-골재 반응 제어에 효과적인 조성을 가질 뿐만 아니라 작업성과 강도의 안정성을 포함하여 보다 우수한 성능특성을 갖는 무시멘트 알칼리 활성 조적제품을 제공하기 때문이다. 여기서, 본 발명에서 사용되는 조적제품은 블록, 벽돌을 포함하여 건물의 조적식 구조에 사용되는 모든 제품을 통칭한 것이다.
또한, 본 발명의 알칼리활성 조적제품과 같이 나트륨함유 알칼리성 무기질 재료를 전혀 사용하지 않고 나트륨비함유 알칼리성 무기질재료만을 사용하거나, 나트륨함유 알칼리성 무기질 재료와 나트륨비함유 알칼리성 무기질재료를 같이 사용하게 되면 나트륨함유 알칼릴성 무기질 재료가 상당히 가격이 높은 것에 비해 나트륨비함유 알칼리성 무기질재료는 그 가격이 저렴하게 되므로 생산비용이 절감되어 경제성이 매우 우수하다. 특히 나트륨함유 알칼리성 무기질 재료에서 황산나트륨은 다른 나트륨계 무기질 재료에 비해 가격이 현저하게 저렴하므로 그 경제성이 우수해진다.
따라서, 본 발명의 알칼리활성 조적제품에 사용되는 알칼리 활성 결합재에 대해 상세하게 살펴보면, 슬래그, 플라이애쉬 또는 메타카올리 중 어느 하나 이상인 원재료와 알칼리성 무기질 재료를 포함하는데, 알칼리성 무기질 재료로는 수산화칼슘, 수산화바륨, 석고 또는 마그네슘함유 알칼리성 무기질 재료 중 어느 하나 이상을 포함하는 나트륨비함유 알칼리성 무기질재료이거나, 규산나트륨, 황산나트륨, 분말형의 수산화나트륨, 액상형의 물유리 및 액상형의 수산화나트륨 중 어느 하나 이상의 나트륨함유 알칼리성 무기질재료와 나트륨비함유 알칼리성 무기질재료의 조성물일 수 있다.
여기서, 알칼리 활성결합재에 포함되는 수산화칼슘은 원재료 100중량부당 0.5 내지 15중량부인 것이 바람직하고, 상기 수산화바륨은 상기 원재료 100중량부당 0.5 내지 5중량부인 것이 바람직하며, 상기 석고는 상기 원재료 100중량부당 0.5 내지 5중량부인 것이 바람직하다. 이와 같은 중량비로 나트륨비함유 무기질재료가 포함되면 조적제품에 요구되는 적절한 강도를 확보하면서도 알칼리 골재반응을 제어할 수 있을 뿐만 아니라 급결현상의 제어로 인해 작업성이 우수해진다.
또한, 알칼리 활성 결합재가 나트륨함유 알칼리성 무기질 재료를 더 포함하는 경우 즉 나트륨함유 알칼리성 무기질재료와 나트륨비함유 무기질재료의 조성물인 경우에는 나트륨함유 알칼리성 무기질재료에 포함된 Na 또는 Na2O 대 원재료의 중량비가 0.005 내지 0.14의 범위 내에 있도록 배합하여야 하는데, 상기 배합비는 조적제품에서 Na 또는 Na2O의 함량이 증가하면 강도가 우수해지지만 작업성이 나빠지게 되므로 이점이 고려된 최적비이다. 또한 이러한 나트륨계 대 원재료의 중량비는 본 발명의 무시멘트 알칼리 활성 벽돌 또는 블럭의 유동성, 강도 및 건조수축 등의 역학적 성질을 결정한다.
후술하는 실시예들의 나트륨함유 알칼리성 무기질재료에 포함된 Na 또는 Na2O 대 원재료의 중량비에서 상기 나트륨계의 중량은 모두 Na2O의 중량으로 환산한 것을 이용하였다.
즉, 나트륨함유 알칼리성 무기질 재료인 규산나트륨, 황산나트륨, 분말형의 수산화나트륨, 액상형의 물유리 및 액상형의 수산화나트륨에는 상기 나트륨계인 Na 또는 Na2O 등이 존재할 수 있는데 이를 Na2O의 중량으로 계산하여 변환하였다.
따라서, 본 발명에서 나트륨계의 중량은 Na2O로 존재하는 경우에는 그 중량을 그대로 이용하였고, 다른 형태로 존재하는 나트륨계의 중량은 Na2O의 중량으로 변환시킨 값을 이용하였다.
이와 같이 필요한 강도, 작업성 및 경제성이 개선된 알칼리 활성 조적제품을 얻기 위해서는 나트륨비함유 무기질재료의 사용여부 및 함량과 나트륨함유 무기질재료의 종류 및 함량을 결정하는 것이 바람직한데, 나트륨비함유 무기질재료를 원재료 100중량부당 0.5중량부 내지 20중량부범위로 포함하면서 동시에 적당량의 나트륨함유 알칼리성 무기질재료를 더 포함하게 되면 강도, 작업성 및 경제성이 개선된 조적제품을 제조할 수 있다.
이 경우, 원재료와 알칼리성 무기질재료(나트륨비함유 무기질재료 및 나트륨계 알키리성 무기질재료)를 혼합할 때 상기 나트륨계 대 원재료의 중량비를 적절히 조절할 수 있도록 상기 나트륨계 알칼리성 무기질 재료의 중량을 결정하여 혼합하게 되는데, 원재료가 고로슬래그인 경우에는 나트륨계 대 원재료의 중량비가 0.005 내지 0.088의 범위 내에 들도록 나트륨함유 알칼리성 무기질 재료들의 양을 조절하는 것이 바람직하다.
또한, 원재료가 플라이애쉬 또는 메타카올린인 경우에는 나트륨계 대 원재료의 중량비가 0.088 내지 0.14의 범위에 들도록 나트륨함유 알칼리성 무기질 재료들의 양을 조절하는 것이 바람직하다.
여기서, 알칼리 활성 결합재에 혼합되는 나트륨함유 알칼리성 무기질 재료들에 액상형의 수산화나트륨이 포함된 경우에는 8 내지 16M인 수산화나트륨 용액을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 알칼리 활성 조적제품 제조시 포함되는 잔골재는 인공경량 골재, 모래 또는 석분 중 하나 이상을 포함하는 것인데, 상기 인공경량 골재는 비중이 1.2 이하인 것이 바람직하다.
상기 잔골재에 포함된 모래 또는 석분은 최대 직경이 10mm 이하이고, 비중이 2.5 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 모래는 최대 직경이 5mm이하이고, 석분은 8mm이하이다. 상기 잔골재에 포함된 인공경량 골재는 내부 공극을 갖고, 단위용적중량이 300kg/㎥ 내지 800kg/㎥이며, 최대 직경이 10mm 이하인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 인공경량 골재는 세라믹 등을 주재료로 하여 인공적으로 대량 생산된 잔골재 등을 이용할 수 있는데, 예를 들어 인공경량골재로 점토, 화산재, 클링커 및 플라이애쉬 중 어느 하나 이상을 사용하는 경우 점토, 화산재, 클링커 및 플라이애쉬들을 팽창시켜 내부 공극을 갖게 함으로써 상기에서 상술한 인공경량골재의 단위용적중량을 갖게 할 수 있다.
그 결과 잔골재를 인공경량골재만을 사용하거나 인공경량골재에 모래 또는 석분을 적절한 비율로 사용하게 되면 경량 또는 초경량의 무시멘트 알칼리 활성 조적제품을 제조할 수 있게 된다.
다음으로, 본 발명은 시멘트를 포함하지 않는 황토습식포장재에 대한 것으로 황토에 시멘트를 대체할 수 있는 결합재로서 특히 슬래그 또는 플라이애쉬와 알칼리성 무기질 재료를 포함하는 알칼리활성 결합재를 사용한 것에 그 기술적 특징이 있다.
즉, 본 발명에서는 기존 황토 포장재에 사용되던 시멘트 대신 알칼리활성결합재를 사용함으로써 황토 포장재가 골재의 품질에 덜 민감해져 골재의 약 20% 정도의 점토 또는 이물질을 함유하여도 강도의 감소를 보이지 않게 되었기 때문이다.
또한, 본 발명의 황토습식포장재는 시멘트 사용에 따른 시멘트 독성 및 시멘트 제조시 발생되는 이산화탄소(CO2), 시멘트 생산에 따른 천연자원의 고갈 등의 문제점을 해결하고, 기존 황토 포장재의 건식공법에 따른 작업의 어려움과 낮은 경제성을 극복할 수 있다.
보다 구체적으로 살펴보면, 본 발명의 알칼리활성 황토습식포장재는 무시멘트 알칼리 활성결합재, 황토, 굵은 골재, 혼화제, 섬유, 및 배합수를 포함한다.
상기 알칼리활성결합재는 분말도 29,000 cm2/g 이상의 양질의 원재료와 알칼리성 무기질 재료를 일정 중량비 바람직하게는 상기 슬래그 또는 플라이애쉬 100중량부당 0.5 내지 20중량부로 균일하게 혼합하여 제조된 것을 사용하는 것이 바람직한데, 상기 알칼리성 무기질 재료로는 나트륨함유 알칼리성 무기질 재료, 나트륨비함유 알칼리성 무기질 재료 중 하나 이상이 사용될 수 있고, 상기 원재료로는 플라이애쉬, 메타카올린 또는 슬래그가 사용될 수도 있지만 나트륨의 함량이 다른 산업부산물인 메타카올린보다 2배 이상 적은 플라이애쉬 또는 슬래그를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 슬래그는 고로슬래그, 전기로슬래그, 전로슬래그 중 어느 하나 이상이 사용될 수 있는데, 포장재의 적용 대상에 따라 알칼리성 무기질 재료의 종류 및 혼합비는 변경할 수 있다.
또한, 본 발명의 황토습식포장재는 황토를 알칼리활성결합재 100중량부당 50 내지 240중량부 포함하는데 그 기술적 특징이 있는데, 황토는 최대직경이 5mm를 넘지 않으며 비중 1.9~2.1, 흡수율 10~15 % 범위의 자연 상태의 붉은 황토를 사용하는 것이 바람직하다. 따라서 황토는 KS 기준의 5mm 잔골재 표준입도분포곡선에 만족하는 것을 사용한다.
또한, 본 발명의 알칼리활성 황토습식포장재는 골재를 사용하여 건조수축을 제어하고자 13mm 이하의 골재를 포함한 것에도 그 기술적 특징이 있다.
즉 일반적으로 콘크리트의 건조수축은 사용수의 양, 결합재의 양, 결합재의 분말도 및 골재의 양 등의 영향을 받으며, 사용수가 많을수록 결합재가 많을수록 결합재의 분말도가 클수록 골재의 양이 작을수록 크게 나타나는데 특히 황토를 이용한 콘크리트 제조시 황토의 큰 건조수축을 제어하여야 하기 때문이다. 이러한 점을 고려하여 본 발명의 황토습식포장재는 골재를 사용하여 건조수축을 제어하고자 하였는데, 특히 13mm 이하의 골재를 상기 알칼리활성결합재 100중량부당 80 내지 300중량부 포함되도록 사용함으로써 전체 콘크리트의 입도가 양호하고 강도증가가 이루어졌다. 특히 골재를 최대직경이 13mm를 넘지 않으며 비중 2.5~2.7, 흡수율 0.5~1 % 범위의 쇄석을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 알칼리활성 황토습식포장재는 표면의 건조수축 균열을 제어하고 인장강도와 휨강도 향상을 위해 섬유를 일정 중량비로 포함한 것에도 그 기술적 특징이 있다.
즉, 도로 포장은 그 특성상 건조수축 균열의 발생이 많으며 높은 인장강도 및 휨강도가 요구되고, 특히 표면의 건조수축 균열은 구조적인 문제보다는 미관상 불안감을 주며 시공자에 대한 불신감와 하자보수 요구 등의 원인이 되기 때문에, 본 발명은 섬유 특히 밀도가 높고 굵기가 미세하여 단위 용적당 섬유의 수가 많으며, 분산성능이 뛰어난 것을 상기 알칼리활성결합재 100중량부당 10 내지 35 중량부로 사용하였다. 이 때 섬유는 상기 특성을 만족하는 한 소재의 제한이 없으나 PET 섬유, 셀롤로오스 섬유, PVA 섬유, 나일론 섬유, 폴리오레핀계 섬유로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상이 사용되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 알칼리활성 황토습식포장재는 압축강도와 작업성을 고려한 목표 슬럼프를 확보하기 위해건 혼화제를 포함한 것에도 그 기술적 특징이 있다.
상기 혼화제는 슬럼프 확보에 사용되는 공지된 종류의 혼화제를 모두 사용할 수 있으나, 양질의 폴리카르본산계 고능성 감수제를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 알칼리활성 황토습식포장재는 기존 황토 포장재의 건식공법이 가진 문제점을 해결하여 슬럼프 150~200 mm 범위의 습식시공이 가능한 경제적이면서도 친환경적인 황토습식포장재 및 습식공법을 제공하기 위해 배합수를 배합수(W)와 상기 알칼리활성결합재(B)의 배합비(W/B)가 40 내지 65%가 되도록 사용된다.
상기 배합수는 기름, 산, 알카리 등 품질에 영향을 주는 유해물질이 함유되지 않아야 하는데, 일반적으로 음용수는 배합수로서 우수하나 콘크리트 품질에 유해영향만 없으면 지하수, 공업용수, 하천수 등을 사용하여도 무방하다.
경우에 따라서 본 발명의 알칼리활성 황토습식포장재는 황토 고유의 색상은 유지하면서 건조수축을 제어하고 압축강도를 증가시키기 위해 황토와 비슷한 입경의 잔골재를 사용하는데도 그 기술적 특징이 있다. 이 때 포함되는 잔골재는 직경이 5mm 이하인 것이 바람직하고 특히 그 함량은 상기 황토 중량의 20 내지 30중량%를 대체하여 포함되는 것이 바람직하다.
즉, 황토의 최대입경은 약 5mm로 잔골재와 비슷하지만 황토의 큰 흡수율은 건조수축 균열, 소요 슬럼프 감소, 소요 압축강도의 감소 등의 문제점을 갖고 있기 때문에, 본 발명에서는 황토와 비슷한 입경의 잔골재로 전체 황토 함유량의 일부를 대체하여 구성함으로써 황토 고유의 색상은 유지하면서도 건조수축을 제어하고 증가된 압축강도를 얻을 수 있었다.
이하 본 발명에서 사용되는 "GGBS"는 고로슬래그를 일정한 크기의 분말로 미분쇄한 것으로 고로슬래그 미분말(Ground Granulated Blast Furance Slag)을 의미한다.
실시예1
GGBS 100중량부, 수산화칼슘 분말 0.5중량부를 균일하게 혼합하여 알칼리활성결합재1을 제조하였다.
실시예2
GGBS 100중량부, 수산화칼슘 분말 10중량부를 균일하게 혼합하여 알칼리활성결합재2을 제조하였다.
실시예3
GGBS 100중량부, 수산화칼슘 분말 15중량부를 균일하게 혼합하여 알칼리활성결합재3을 제조하였다.
실시예4
GGBS 100중량부, 수산화바륨 분말 0.5중량부를 균일하게 혼합하여 무시멘트 알칼리활성결합재4을 제조하였다.
실시예5
GGBS 100중량부, 수산화칼슘 분말 2.5중량부를 균일하게 혼합하여 알칼리활성결합재5를 제조하였다.
실시예6
GGBS 100중량부, 수산화칼슘 분말 5중량부를 균일하게 혼합하여 알칼리활성결합재6를 제조하였다.
실시예7
GGBS 100중량부, 수산화칼슘 분말 0.5중량부 및 수산화바륨 분말 1중량부를 균일하게 혼합하여 알칼리활성결합재7을 제조하였다.
실시예8
GGBS 100중량부, 수산화칼슘 분말 0.5중량부 및 수산화바륨 분말 5중량부를 균일하게 혼합하여 알칼리활성결합재8을 제조하였다.
실시예9
GGBS 100중량부, 수산화칼슘 분말 15중량부 및 수산화바륨 분말 0.5중량부를 균일하게 혼합하여 알칼리활성결합재9을 제조하였다.
실시예10
GGBS 100중량부, 수산화칼슘 분말 15중량부 및 수산화바륨 분말 5중량부를 균일하게 혼합하여 알칼리활성결합재10을 제조하였다.
실시예11
GGBS 100중량부, 수산화칼슘 분말 10중량부 및 석고 분말 0.5중량부를 균일하게 혼합하여 알칼리활성결합재11를 제조하였다.
실시예12
GGBS 100중량부, 수산화바륨 분말 5중량부 및 석고 분말 5중량부를 균일하게 혼합하여 알칼리활성결합재12을 제조하였다.
실시예13
GGBS 100중량부, 수산화칼슘 분말 10중량부, 수산화바륨 분말 5중량부 및 석고분말 2.5중량부를 균일하게 혼합하여 알칼리활성결합재13을 제조하였다.
실시예14
물-실시예1 내지 13에서 제조된 알칼리활성결합재1 내지 13의 비(W/B)는 50%이고, 모래-원재료 중량비(S/B)는 3.0이며, 골재의 최대 직경은 5mm이하의 조건으로 알칼리활성 모르터1 내지 13을 제조하였다.
실험예1
알칼리활성 모르터1 내지 3을 대상으로 모르터에 포함된 수산화칼슘 함량과 초기 플로우 및 플로우 로스 기울기 (
Figure PCTKR2010000536-appb-I000005
)의 관계를 실험하여 도1 및 도 2에 그래프로 나타내었다.
실험예2
알칼리활성 모르터4 내지 6을 대상으로 모르터에 포함된 수산화바륨 함량과 초기 플로우 및 플로우 로스 기울기 (
Figure PCTKR2010000536-appb-I000006
)의 관계를 실험하여 도3 및 도 4에 그래프로 나타내었다.
실험예3
알칼리활성 모르터7 내지 10을 대상으로 모르터에 포함된 수산화칼슘 및 수산화바륨의 함량과 초기 플로우 및 플로우 로스 기울기 (
Figure PCTKR2010000536-appb-I000007
)의 관계를 실험하여 도5 및 도 6에 그래프로 나타내었다.
실험예4
알칼리활성 모르터11 내지 13을 대상으로 모르터에 포함된 수산화칼슘, 수산화바륨 및 석고 함량과 초기 플로우 및 플로우 로스 기울기 (
Figure PCTKR2010000536-appb-I000008
)의 관계를 실험하여 도7 및 도 8에 그래프로 나타내었다.
실험예1 내지 실험예4의 결과가 도시된 도1 내지 도8을 참조하면, 알칼리활성결합재에 포함된 수산화바륨은 수산화칼슘의 포함여부와 무관하게 포함되는 수산화바륨의 함량이 증가할수록 초기 플로우는 증가하는 것을 알 수 있으나(도3 참조), 도4에 도시된 바와 같이 플로우 로스는 수산화바륨의 함량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다.
이러한 결과는 알칼리활성결합재에 포함된 수산화바륨의 함량이 증가할수록 알칼리활성결합재를 포함하는 모르터의 경화속도가 효과적으로 지연됨을 보여준다. 그 결과 수산화바륨의 함량을 조절함으로써 알칼리활성결합재를 포함하는 모르터의 경화속도를 조절할 수 있음을 알 수 있어 작업성이 개선될 수 있다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 알칼리활성결합재에 포함된 수산화칼슘함량은 수산화바륨의 포함여부와는 무관하게 그 함량이 이 증가할수록 초기 플로우는 감소하였다. 반면 수산화칼슘 양의 증가는 플로우손실 제어에 효과적이었다.
결과적으로 알칼리활성결합재에 포함된 수산화칼슘은 알칼리활성결합재의 초기 경화를 지연시킬 수 있다.
따라서 도5 및 도6에 도시된 바와 같이 알칼리활성결합재에 포함된 수산화칼슘 및 수산화바륨의 함량을 초기플로우와 플로우손실을 고려한 유동성 측면에서 고려하여 결정함으로써 최적의 작업성을 확보할 수 있다.
한편, 도7 및 도8을 참조하면, 알칼리활성결합재에 석고가 포함되면 석고의 함량 또한 초기플로우와 플로우손실에 영향을 미치는 것을 알 수 있지만, 수산화바륨이 일정중량이상 포함되면 석고의 함량증가가 거의 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있다.
실험예5
알칼리활성 모르터1 내지 3을 대상으로 모르터에 포함된 수산화칼슘 함량과 재령 28일 압축강도의 관계를 실험하여 도9에 그래프로 나타내었다.
실험예6
알칼리활성 모르터4 내지 6을 대상으로 모르터에 포함된 수산화바륨 함량과 재령 28일 압축강도의 관계를 실험하여 도10에 그래프로 나타내었다.
실험예7
알칼리활성 모르터7 내지 10을 대상으로 모르터에 포함된 수산화칼슘과 수산화바륨의 함량과 재령 28일 압축강도의 관계를 실험하여 도11에 그래프로 나타내었다.
실험예8
알칼리활성 모르터11 내지 13을 대상으로 모르터에 포함된 수산화칼슘, 수산화바륨 및 석고 함량과 재령 28일 압축강도의 관계를 실험하여 도12에 그래프로 나타내었다.
모르터에 포함된 수산화바륨, 수산화칼슘 및/또는 석고 함량과 재령 28일 압축강도의 관계를 나타낸 그래프가 도시된 도 9 내지 도12를 참조하면, 알칼리활성결합재에 포함된 수산화바륨의 함량이 2.5중량부 이하의 범위에서는 수산화바륨의 함량이 증가할수록 재령 28일 압축강도가 증가하지만, 포함된 수산화바륨의 함량이 2.5중량부보다 크게 되면 수산화바륨의 함량이 증가할수록 재령 28일 압축강도는 감소하였다. 이상의 실험결과를 종합해보면 알칼리활성결합재에 포함되는 수산화바륨의 함량비는 0.5중량부 내지 5중량부일 수 있다.
한편, 도시된 바와 같이 알칼리 활성 결합재에 포함되는 수산화칼슘의 함량이 일정할 때 수산화바륨의 첨가여부에 따라 그 함량이 증가할수록 재령 28일 압축강도는 감소하였는데, 수산화칼슘만 포함되거나 수산화바륨과 같이 포함되는 수산화칼슘은 그 함량이 10중량부를 초과해도 수산화칼슘 함량의 증가에 따른 압축강도의 유의한 증가가 관찰되지 않았다. 그 결과 알칼리활성결합재에 수산화칼슘을 포함시킴으로써 안정적으로 강도가 발현되도록 할 수 있음을 알 수 있다.
실시예로 나타내지는 않았으나 상기와 같은 실험결과는 알칼리활성결합재1 내지 13을 포함하는 알칼리 활성 콘크리트의 경우도 유사하였다.
따라서, 상기 콘크리트 또한 알칼리활성결합재를 포함하는 모르터와 동일하게 Na2O를 알칼리 활성결합재 100중량부당 0.21 내지 0.22 중량부로 포함한다.
실시예 15
GGBS 100중량부, 염화마그네슘 분말 10중량부를 균일하게 혼합하여 알칼리활성결합재14를 제조하였다.
실시예16
GGBS 100중량부, 질산마그네슘 분말 10중량부를 균일하게 혼합하여 알칼리활성결합재15을 제조하였다.
실시예17
GGBS 100중량부, 규산마그네슘 분말 10중량부를 균일하게 혼합하여 알칼리활성결합재16을 제조하였다.
실시예18
GGBS 100중량부, 산화마그네슘 분말 10중량부를 균일하게 혼합하여 알칼리활성결합재17을 제조하였다.
실시예19
GGBS 100중량부, 수산화칼슘 분말 10중량부, 염화마그네슘분말 0.55 중량부를 균일하게 혼합하여 알칼리활성결합재18를 제조하였다.
실시예20 내지 실시예22
염화마그네슘분말을 각각 5.7중량부, 12중량부 및 19중량부로 사용한 것을 제외하면 실시예5와 동일한 방법으로 알칼리활성결합재19 내지 21을 제조하였다.
실시예23
GGBS 100중량부, 수산화칼슘 분말 10중량부, 질산마그네슘 분말 0.5중량부를 균일하게 혼합하여 알칼리활성결합재22을 제조하였다.
실시예24 내지 실시예27
질산마그네슘 분말을 각각 5중량부, 7중량부, 10중량부 및 15중량부로 사용한 것을 제외하면 실시예23과 동일한 방법으로 알칼리활성결합재23 내지 26을 제조하였다.
실시예28
GGBS 100중량부, 수산화칼슘 분말 10중량부, 규산마그네슘 분말 0.5중량부를 균일하게 혼합하여 알칼리활성결합재27을 제조하였다.
실시예29 내지 실시예31
규산마그네슘 분말을 각각 5중량부, 10중량부, 및 15중량부로 사용한 것을 제외하면 실시예28과 동일한 방법으로 알칼리활성결합재28 내지 30을 제조하였다.
실시예32
GGBS 100중량부, 수산화칼슘 분말 10중량부, 산화마그네슘 분말 0.5중량부를 균일하게 혼합하여 알칼리활성결합재31을 제조하였다.
실시예33 내지 실시예36
규산마그네슘 분말을 각각 2중량부, 7중량부, 10중량부 및 15중량부로 사용한 것을 제외하면 실시예32와 동일한 방법으로 알칼리활성결합재32 내지 35를 제조하였다.
실시예37
물-실시예15 내지 36에서 제조된 알칼리활성결합재14 내지 35의 비(W/B)는 50%이고, 모래-원재료 중량비(S/B)는 3.0이며, 골재의 최대 직경은 5mm이하의 조건으로 알칼리활성 모르터14 내지 35를 제조하였다.
실험예9
알칼리활성 모르터14 내지 17을 대상으로 모르터에 포함된 마그네슘함유알칼리성 무기질 재료의 종류에 따른 재령 28일 압축강도의 관계를 실험하여 도 13에 그래프로 나타내었다.
실험예9의 결과가 도시된 도 13을 참조하면 마그네슘함유알칼리성 무기질 재료의 종류가 달라져도 콘크리트 제품에 요구되는 기준강도(즉 KS 기준) 중 일부 또는 전부에 적합하거나 그 이상의 강도가 확보되는 것을 알 수 있다. 즉 KS 기준의 기준강도를 몇 가지 예시하면 벽돌은 8MPa이고, 블록은 4MPa이며, 호안블록은 21MPa이고, 콘크리트구조물은 KS 기준은 없지만 구조용으로 보통 21MPa 이상이 사용되기 때문이다.
실험예10
알칼리활성 모르터18 내지 21을 대상으로 모르터에 포함된 염화마그네슘 함량과 초기 플로우의 관계 및 재령 28일 압축강도의 관계를 실험하여 각각 도 14 및 도 15에 그래프로 나타내었다.
실험예10의 결과가 도시된 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이 알칼리활성결합재에 포함되는 수산화칼슘의 함량이 일정할 때 첨가되는 염화마그네슘의 함량에 따라, 초기 플로우는 첨가되는 함량이 12중량부까지는 증가할수록 커지고 이후에는 점차 감소되는 경향을 보이고 있는데, 압축강도는 5.7중량부까지는 증가하다가 5.7 중량부를 초과하면 점차 감소하는 경향성을 보이고 있는 것을 알 수 있다.
따라서, 알칼리 활성 결합재에 염화마그네슘은 0.5중량부 내지 20중량부 포함될 수 있는데 작업성, 경제성 및 강도를 고려하면 특히 0.55 내지 12 중량부로 포함되는 것이 바람직함을 알 수 있다.
실험예11
알칼리활성 모르터22 내지 26을 대상으로 모르터에 포함된 질산마그네슘 함량과 초기 플로우의 관계 및 재령 28일 압축강도의 관계를 실험하여 각각 도 16 및 도 17에 그래프로 나타내었다.
실험예11의 결과가 도시된 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이 알칼리 활성 결합재에 포함되는 수산화칼슘의 함량이 일정할 때 첨가되는 질산마그네슘의 함량에 따라, 초기 플로우는 첨가되는 함량이 증가할수록 거의 증가되는 경향을 보이고 있으며 압축강도는 0.5중량부와 10중량부 사이 범위에서 거의 "
Figure PCTKR2010000536-appb-I000009
"형 을 그리게 변화되고 있고 10중량부를 초과하면 강도가 0.5중량부가 추가될 때보다 낮아지는 경향성을 나타내는 것을 알 수 있다.
따라서, 알칼리 활성 결합재에 질산마그네슘은 0.5중량부 내지 20중량부 포함될 수 있는데 작업성, 경제성 및 강도를 고려하면 특히 10중량부 이하로 포함되는 것이 바람직함을 알 수 있다.
실험예12
알칼리활성 모르터27 내지 30을 대상으로 모르터에 포함된 규산마그네슘 함량과 초기 플로우의 관계 및 재령 28일 압축강도의 관계를 실험하여 각각 도 18 및 도 19에 그래프로 나타내었다.
실험예12의 결과가 도시된 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이 알칼리 활성 결합재에 포함되는 수산화칼슘의 함량이 일정할 때 첨가되는 규산마그네슘의 함량에 따라, 초기 플로우는 5중량부까지는 증가했다가 감소하는 경향을 보이고 있으며 압축강도 또한 5중량부까지는 증가했다가 점차 감소하는 경향을 보이는 것을 알 수 있다.
따라서, 알칼리 활성 결합재에 규산마그네슘은 0.5중량부 내지 20중량부 포함될 수 있는데 작업성, 경제성 및 강도를 고려하면 규산마그네슘 또한 10중량부 이하로 포함되는 것이 바람직함을 알 수 있다.
실험예13
알칼리활성 모르터31 내지 35를 대상으로 모르터에 포함된 산화마그네슘 함량과 초기 플로우의 관계 및 재령 28일 압축강도의 관계를 실험하여 각각 도 20 및 도 21에 그래프로 나타내었다.
실험예13의 결과가 도시된 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이 알칼리활성결합재에 포함되는 수산화칼슘의 함량이 일정할 때 첨가되는 산화마그네슘의 함량에 따라, 초기 플로우는 2중량부까지는 증가했다가 감소하는 경향을 보이고 있으며 압축강도 또한 2중량부까지는 증가했다가 점차 감소하는 경향을 보이는 것을 알 수 있다.
따라서, 알칼리 활성 결합재에 산화마그네슘은 0.5중량부 내지 20중량부 포함될 수 있는데 작업성, 경제성 및 강도를 고려하면 특히 10 중량부 이하로 포함되는 것이 바람직함을 알 수 있다.
또한, 실시예로 나타내지는 않았으나 상기와 같은 실험결과는 알칼리활성결합재14 내지 35를 포함하는 알칼리 활성 콘크리트의 경우도 유사하였다.
한편, 본 발명은 알칼리활성결합재를 포함하는 콘크리트로 경량 벽돌, 벽돌, 보도블록, 호안블록, 어도블록, 하수관, 경계석, 콘크리트 관을 포함하는 알칼리 활성 콘크리트 2차제품을 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 알칼리 활성 콘크리트 구조부재 또한 제조할 수 있다. 이와 같이 콘크리트 2차제품 및 콘크리트 구조부재를 포함하는 콘크리트 제품을 본 발명의 알칼리활성결합재를 포함하는 콘크리트로 제조하게 되면 콘크리트 내의 알칼리 총량의 규제에서 자유로우므로 생산이 매우 용이하다. 또한 알칼리-골재 반응을 방지할 수 있어 그 강도발현이 용이하고 발현된 강도가 유지될 수 있다.
실시예38
조적제품 중 벽돌을 제조하기 위해 하기 표1에 개시된 구성성분 및 배합량을 준비하였는데, 알칼리활성결합재는 GGBS와 수산화칼슘을 포함하는 것으로, 수산화칼슘은 원재료 100중량부당 약 5중량부가 사용되었다. 상기 알칼리 활성조적제품1은 표1에 개시된 함량의 알칼리 활성 결합재(GGBS, 수산화칼슘), 잔골재 및 물을 균일하게 교반하여 공지된 방법을 통해 진동 압축 등 치밀하게 충전시켜 원하는 형상의 벽돌을 성형한 후 65℃이하의 양생실에서 증기양생하여 제조된 것이다. 이때, 제조된 알칼리 활성 조적제품1은 벽돌로서 그 크기는 길이가 190± 2mm이고, 너비는 90± 2mm이며, 높이는 57± 2mm이었다.
표 1
단위용적중량(kgf/㎥)
GGBS 규산나트륨 물유리 수산화칼슘 물 잔골재
212 - - 11 181 1836
실시예 39
하기 표2와 같은 배합비를 사용한 것을 제외하면 실시예38과 동일한 방법 및 치수로 알칼리 활성조적제품2를 제조하였는데, 알칼리 활성조적제품2에 사용된 알칼리활성결합재는 GGBS와 수산화칼슘을 포함하는 것으로, 수산화칼슘은 원재료 100중량부당 약 10중량부 사용되었다.
표 2
단위용적중량(kgf/㎥)
GGBS 규산나트륨 물유리 수산화칼슘 물 잔골재
213 - - 21 154 1896
실시예 40
하기 표3과 같은 배합비를 사용한 것을 제외하면 실시예38과 동일한 방법 및 치수로 알칼리 활성 조적제품3을 제조하였는데, 조적제품3에 사용된 알칼리활성결합재는 GGBS와 수산화칼슘 및 규산나트륨을 포함하는 것으로, 수산화칼슘은 원재료 100중량부 당 약 5중량부가 사용되었고, 나트륨함유 알칼리성 무기질재료 즉 규산나트륨에 포함된 Na 또는 Na2O 대 원재료의 중량비를 환산하면 0.015이다.
표 3
단위용적중량(kgf/㎥)
GGBS 규산나트륨 물유리 수산화칼슘 물 잔골재
206 7 - 10 158 1834
실시예 41
하기 표4와 같은 배합비를 사용한 것을 제외하면 실시예38과 동일한 방법 및 치수로 알칼리 활성조적제품4를 제조하였는데, 조적제품4에 사용된 알칼리활성결합재는 GGBS와 수산화칼슘 및 규산나트륨을 포함하는 것으로, 수산화칼슘은 원재료 100중량부 당 약 5중량부가 사용되었고, 나트륨함유 알칼리성 무기질재료 즉 규산나트륨에 포함된 Na 또는 Na2O 대 원재료의 중량비를 환산하면 0.03이다.
표 4
단위용적중량(kgf/㎥)
GGBS 규산나트륨 물유리 수산화칼슘 물 잔골재
199 14 - 10 128 1833
실시예 42
하기 표5와 같은 배합비를 사용한 것을 제외하면 실시예38과 동일한 방법 및 치수로 알칼리 활성조적제품5를 제조하였는데, 조적제품5에 사용된 알칼리활성결합재는 GGBS와 수산화칼슘 및 규산나트륨을 포함하는 것으로, 수산화칼슘은 원재료 100중량부당 약 5중량부가 사용되었고, 나트륨함유 알칼리성 무기질재료 즉 규산나트륨에 포함된 Na 또는 Na2O 대 원재료의 중량비를 환산하면 0.06이다.
표 5
단위용적중량(kgf/㎥)
GGBS 규산나트륨 물유리 수산화칼슘 물 잔골재
186 27 - 9 113 1829
실시예 43
상기 표1에서 잔골재 대신 인조경량골재를 사용한 것을 제외하면 실시예38과 동일한 방법으로 경량벽돌 및 경량블록을 제조하였는데, 여기서 사용된 알칼리활성결합재는 GGBS와 수산화칼슘을 포함하는 것으로, 수산화칼슘은 원재료 100중량부당 약 5중량부가 사용되었다.
실시예 44
상기 표2에서 잔골재 대신 인조경량골재를 사용한 것을 제외하면 실시예38과 동일한 방법으로 경량벽돌 및 경량블록을 제조하였는데, 여기서 사용된 알칼리활성결합재는 GGBS와 수산화칼슘을 포함하는 것으로, 수산화칼슘은 원재료 100중량부당 약 10중량부가 사용되었다.
실시예 45
하기 표6과 같은 배합비를 사용한 것을 제외하면 실시예38과 동일한 방법으로 경량벽돌 및 경량블록을 제조하였는데, 여기서 사용된 알칼리활성결합재는 GGBS와 수산화칼슘을 포함하는 것으로, 수산화칼슘은 원재료 100중량부당 약 15중량부가 사용되었다.
표 6
단위용적중량(kgf/㎥)
GGBS 규산나트륨 물유리 수산화칼슘 물 인조경량골재
213 - - 32 134 1896
실시예 46
하기 표7과 같은 배합비를 사용한 것을 제외하면 실시예38과 동일한 방법으로 경량벽돌 및 경량블록을 제조하였는데, 여기서 사용된 알칼리활성결합재는 GGBS와 수산화바륨을 포함하는 것으로, 수산화바륨은 원재료 100중량부당 약 0.5중량부가 사용되었다.
표 7
단위용적중량(kgf/㎥)
GGBS 규산나트륨 물유리 수산화바륨 물 인조경량골재
212 - - 1.1 181 1836
실시예 47
수산화바륨을 5.5kg 사용한 것을 제외하면 상기 표7과 같은 배합비로 실시예38과 동일한 방법을 통해 경량벽돌 및 경량블록을 제조하였는데, 여기서 사용된 알칼리활성결합재는 GGBS와 수산화바륨을 포함하는 것으로, 수산화바륨은 원재료 100중량부당 약 2.5중량부가 사용되었다.
실시예 48
수산화바륨을 11kg 사용한 것을 제외하면 상기 표7과 같은 배합비로 실시예38과 동일한 방법을 통해 경량벽돌 및 경량블록을 제조하였는데, 여기서 사용된 알칼리활성결합재는 GGBS와 수산화바륨을 포함하는 것으로, 수산화바륨은 원재료 100중량부당 약 5중량부가 사용되었다.
실시예 49 내지 실시예 56
하기 표8과 같은 배합조건을 만족하도록 배합한 것을 제외하면 실시예38과 동일한 방법으로 블록을 제조하였는데, 여기서 실시예49,51,53,55는 수산화칼슘이 원재료 100중량부 당 약 2.5중량부가 사용되었고, 실시예50,52,54,56은 수산화칼슘이 원재료 100중량부 당 약 5중량부가 사용되었으며, 나트륨함유 알칼리성 무기질재료 즉 황산나트륨에 포함된 Na 또는 Na2O 대 원재료의 중량비를 환산하면 실시예49 및 50은 0.007이고, 실시예51 및 52는 0.014이며, 실시예53 및 54는 0.021이고, 실시예55 및 56은 0.028이다.
표 8
단위용적중량(kgf/㎥)
GGBS 산화칼슘 황산나트륨 물 잔골재
실시예49 384 10 5 120 1200
실시예50 374 20 5 120 1200
실시예51 378 10 10 120 1200
실시예52 368 20 10 120 1200
실시예53 372 10 15 120 1200
실시예54 362 20 15 120 1200
실시예55 366 10 20 120 1200
실시예56 356 20 20 120 1200
비교예1 내지 비교예5
하기 표9와 같은 배합조건을 만족하도록 배합한 것을 제외하면 실시예38과 동일한 방법 및 치수로 비교제품1 내지 5를 제조하였다.
표 9
바인더종류 활성제종류 물/원재료 Na2O/원재료
비교예1 GGBS 규산나트륨 0.49 0.015
비교예2 GGBS 규산나트륨 0.48 0.025
비교예3 Fly-ash 규산나트륨 0.51 0.045
비교예4 GGBS 물유리 0.50 0.025
비교예5 Fly-ash 물유리 0.43 0.045
실험예14
상기 실시예38 내지 실시예5에서 제조된 조적제품1 내지 조적제품5의 압축강도를 시험하여 그 결과를 도 22에 도시하였다.
도 22에서 OPC는 일반적인 포틀랜드 시멘트로 제조된 벽돌의 압축강도를 의미하며 16.0을 나타내고 있다. OPC 좌측으로는 포틀랜드 시멘트를 대체하여 원재료(고로슬래그)와 나트륨계 알칼리성 무기질재료만을 포함하는 알칼리활성무기결합재를 사용한 벽돌(비교예1 내지 5의 비교제품1 내지 5)의 압축강도가 도시되고 있고, OPC 우측으로는 포틀랜드 시멘트를 대체하여 원재료(고로슬래그)와 나트륨비함유 알칼리성 무기질재료(예를 들어 수산화나트륨), 원재료(고로슬래그)와 나트륨비함유 알칼리성 무기질재료(예를 들어 수산화나트륨) 및 나트륨계 알칼리성 무기질재료를 포함하는 알칼리 활성 무기결합재를 사용한 벽돌(실시예38 내지 42의 조적제품1 내지 5)의 압축강도가 도시되고 있다.
도 22를 참조하면, 알칼리활성결합재가 원재료와 나트륨비함유 알칼리성 무기질재료(예를 들어 수산화나트륨)만을 포함하더라도 일반적인 포틀랜드 시멘트를 사용한 벽돌보다 그 압축강도가 상당히 우수한 것을 알 수 있다. 또한 조적제품 내의 나트륨계 알칼리성 무기질재료에 포함된 Na 또는 Na2O 대 원재료의 중량비가 커질수록 나트륨비함유 알칼리성 무기질재료(예를 들어 수산화나트륨)가 첨가되면 압축강도가 커지는 것을 알 수 있다.
실험예15
상기 실시예38 내지 실시예42에서 제조된 조적제품1 내지 조적제품5의 흡수율을 시험하여 그 결과를 도 23에 도시하였다.
도 23에서 OPC는 일반적인 포틀랜드 시멘트로 제조된 벽돌의 흡수율을 의미하며 9.33을 나타내고 있다.
OPC 좌측으로는 포틀랜드 시멘트를 대체하여 원재료(고로슬래그)와 나트륨계 알칼리성 무기질재료만을 포함하는 알칼리활성무기결합재를 사용한 벽돌(비교예1 내지 5의 비교제품1 내지 5)의 흡수율이 도시되고 있고, OPC 우측으로는 포틀랜드 시멘트를 대체하여 원재료(고로슬래그)와 나트륨비함유 알칼리성 무기질재료(예를 들어 수산화나트륨), 원재료(고로슬래그)와 나트륨비함유 알칼리성 무기질재료(예를 들어 수산화나트륨) 및 나트륨함유 알칼리성 무기질재료를 포함하는 알칼리활성무기결합재를 사용한 벽돌(실시예38 내지 42의 조적제품1 내지 5)의 흡수율이 도시되고 있다.
도 23을 참조하면, 알칼리활성결합재가 원재료와 나트륨계 알칼리성 무기질재료만을 포함하는 경우의 흡수율보다, 원재료에 나트륨비함유 알칼리성 무기질 재료만을 포함하거나 또는 원재료에 나트륨계 알칼리성 무기질재료 및 나트륨계비함유 무기질재료를 같이 포함하는 경우 즉 조적제품1 내지 5의 흡수율이 전반적으로 낮아 그 특성이 일반 포틀랜드 시멘트로 제조된 벽돌이나 나트륨함유 알칼리성 무기질재료만을 포함하는 벽돌에 비해 우수한 것을 알 수 있다.
실험예 16
상기 실시예 43 내지 실시예 45에서 제조된 경량벽돌 및 경량블록과, 상기 실시예 46 내지 실시예 48에서 제조된 경량벽돌 및 경량블록의 압축강도를 각각 시험하여 그 결과를 도 24 및 도 25에 도시하였다.
도 24 및 도 25로부터 실시예 43 내지 실시예 48에서 제조된 경량벽돌 및 경량블록의 압축강도가 모두 KS기준을 충족시키고 있어 경량벽돌 및 경량블록으로 사용하기에 적합함을 알 수 있다.
실험예 17
상기 실시예 49 내지 실시예 56에서 제조된 블록의 압축강도를 각각 시험하여 그 결과를 도 26에 도시하였다.
도 26으로부터 실시예 49 내지 실시예 56에서 제조된 블록의 압축강도는 황산나트륨첨가율이 적을 때는 수산화칼슘 함량이 증가할수록 커지는 것을 알 수 있으나, 황산나트륨첨가율(Na2O/원재료)이 0.014이상이면 수산화칼슘의 함량과 거의 무관함을 알 수 있는데, 황산나트륨첨가율(Na2O/원재료)이 0.021일 때 수산화칼슘의 함량과 무관하게 가장 우수한 압축강도를 갖는 것을 알 수 있다.
따라서, 가격경쟁력이 우수한 황산나트륨과 수산화칼슘이 모두 포함된 알칼리성 무기질재료를 사용하게 되면 우수한 강도 특성 및 개선된 작업성을 가지면서도 가격경쟁력까지 매우 우수한 조적제품을 얻을 수 있다.
이에 따라 일반 조적제품 및 경량조적제품을 모두 포함하는 본 발명의 알칼리 활성 조적제품은 그 특성이 매우 우수하면서도 저렴한 비용으로 다양한 형태, 치수, 무게를 가도록 제조될 수 있으므로 건설현장에서 건설자재로서 사용할 수 있는 것을 알 수 있는데, 특히 건설산업 기술분야 중 조적조 분야에서 다양하게 이용될 수 있을 것이다.
한편, 구체적으로 기재하지는 않지만 상술된 실시예 및 실험예에 사용된 알칼리활성결합재의 고로슬래그를 대체하여 플라이애쉬를 사용하여도 상술한 바와 유사한 결과를 얻을 수 있었다.
실시예57
알칼리활성결합재 준비
GGBS 100중량부, 염화마그네슘 분말 5중량부, 수산화칼슘 10중량부를 균일하게 혼합하여 알칼리활성결합재36을 제조하여 준비하였으며, 상술된 실시예16에서와 같이 GGBS 100중량부, 질산마그네슘 분말 10중량부를 균일하게 혼합하여 제조된 알칼리활성결합재15를 준비하였다.
실시예58
알칼리활성 황토습식포장재1의 제조
1.알칼리활성결합재36 100중량부, 굵은 골재 100중량부, 잔골재 15중량부를 강재식 믹서기에서 1분 이상 건비빔하여 건비빔재료를 얻었다.
2. 배합수에 고성능감수제 0.5중량부, PET 섬유 10중량부를 투입하고 잘 혼합하여 액상혼합물을 얻었다. 이 때 배합수는 배합수(W)와 무시멘트 알칼리 활성결합재(B)의 배합비(W/B)가 40%였고, 섬유의 뭉침현상을 방지하기 위해 섬유를 잘 풀어준다.
3. 상기 건비빔재료와 액상혼합물을 섞어서 30초이상 비빔하여 습비빔재료를 얻었다.
4. 상기 습비빔재료에 황토 60 중량부를 투입하여 균질하게 1분 30초 동안 비빔하여 알칼리활성 황토습식포장재1을 제조하였다. 이 때 황토의 함량은 목표 슬럼프를 고려하여 조절된다.
실시예 59 내지 실시예 61
알칼리활성 황토습식포장재2 내지 4의 제조
배합수의 함량비 즉 배합수(W)와 무시멘트 알칼리 활성결합재(B)의 배합비(W/B)를 각각 45%, 50%, 65%로 한 것을 제외하면 실시예58과 동일한 방법으로 알칼리활성 황토습식포장재2 내지 4를 각각 얻었다.
실시예 62 내지 실시예 64
알칼리활성 황토습식포장재5 내지 7의 제조
알칼리활성결합재15를 사용하고, 배합수의 함량비 즉 배합수(W)와 알칼리활성결합재(B)의 배합비(W/B)를 각각 45%, 50%, 52.5%로 한 것을 제외하면 실시예58과 동일한 방법으로 알칼리활성 황토습식포장재5 내지 7을 각각 얻었다.
실험예18
알칼리활성 황토습식포장재 1 내지 4를 대상으로 상기 황토습식포장재에 포함된 배합수의 함량비 즉 배합수(W)와 무시멘트 알칼리 활성결합재(B)의 배합비(W/B)에 따른 재령 28일 압축강도 및 슬럼프를 실험하여 각각 도 27 및 도 28에 그래프로 나타내었다.
실험예2의 결과가 도시된 도 27 및 도 28을 참조하면 알칼리활성 황토습식포장재에 포함되는 알칼리활성결합재36의 함량이 일정할 때, 상기 배합비(W/B)가 커질수록 압축강도는 감소되는 경향을 보이고 있으나, 슬럼프는 배합비(W/B)가 0.5까지는 약간 감소하다가 이후 증가되는 경향성을 보이고 있는 것을 알 수 있다.
실험예19
알칼리활성 황토습식포장재 5 내지 7을 대상으로 상기 황토습식포장재에 포함된 배합수의 함량비 즉 배합수(W)와 알칼리 활성결합재(B)의 배합비(W/B)에 따른 재령 28일 압축강도 및 슬럼프를 실험하여 각각 도 29 및 도 30에 그래프로 나타내었다.
실험예 19의 결과가 도시된 도 29 및 도 30을 참조하면, 알칼리활성 황토습식포장재에 포함되는 알칼리 활성결합재15의 함량이 일정할 때, 상기 배합비(W/B)가 커질수록 압축강도는 감소되는 경향을 보이고 있으나, 슬럼프는 증가되는 경향성을 보이고 있는 것을 알 수 있다.
실험예 20
알칼리활성 황토습식포장재의 표준 배합비는 사용 목적과 경제성을 고려하여 고강도 배합과 보통강도 배합으로 나눌 수 있다. 고강도 배합은 물-시멘트 비(이하 "W/C")를 낮추어 압축강도를 증진한 배합으로 낮은 W/C에서 목표 슬럼프를 확보하기 위해 잔골재를 첨가하며, 보통강도 배합은 황토의 혼합비가 고강도 배합보다 높은 것이 특징이다.
따라서, 알칼리 활성결합재 100중량부당 황토 50 내지 160중량부, 굵은 골재 80 내지 140중량부, 혼화제 0.5 내지 1.5중량부, 섬유 10 내지 20중량부, 잔골재 10 내지 48 중량부가 포함되는 고강도 황토습식포장재와, 알칼리 활성결합재 100중량부당 황토 100 내지 240중량부, 굵은 골재 170 내지 300중량부, 혼화제 0.5 내지 1.5중량부, 섬유 15 내지 35중량부가 포함되는 보통강도 황토습식포장재의 재령과 압축강도 관계를 시험하여 그 결과를 도 31에 나타내었다.
도 31로부터, 고강도 황토습식포장재는 25 내지 30MPa의 압축강도를 얻을 수 있고, 보통 강도 황토습식포장재인 경우에도 18 내지 24MPa의 압축강도가 얻어지는 것을 알 수 있다.
또한, 실시예로 나타내지는 않았으나 상기와 같은 실험결과는 알칼리활성결합재에 포함되는 알칼리성 무기질 재료가 달라져도 즉 나트륨함유 알칼리성 무기질 재료, 나트륨비함유 알칼리성 무기질 재료 등이 각각 또는 같이 사용된 경우도 유사하였다. 또한, 상술된 실시예 및 실험예에 사용된 알칼리활성결합재의 고로슬래그를 대체하여 플라이애쉬를 사용하여도 상술한 바와 유사한 결과를 얻을 수 있었다.
한편, 본 발명에 따른 알칼리활성 황토습식포장재의 포장시 각층 구성 및 두께는 교통하중의 조건, 노상조건, 배합재료 조건, 환경조건 등에 따라 설계하고 경제성을 고려하여 결정될 수 있는데, 알칼리 활성 황토 습식포장재의 표층에 발생한 휨 응력도는 노상, 보조기층, 표층 순으로 구성되며, 따라서 포장두께는 다음과 같이 계산되는 것이 바람직하다.
Figure PCTKR2010000536-appb-I000010
여기서,
Figure PCTKR2010000536-appb-I000011
: 황토 습식포장재의 표층두께 (mm),
Figure PCTKR2010000536-appb-I000012
: 설계 윤하중,
Figure PCTKR2010000536-appb-I000013
: 황토 습식포장 휨 강도 (MPa),
Figure PCTKR2010000536-appb-I000014
: 노반지지력 계수 0.85 의미한다.
본 발명의 알칼리활성 황토습식포장재의 사용목적에 따른 포장두께는 표 10에 개시된 바와 같고, 재령 28일 압축강도에 따른 압축강도는 표 11과 같다.
[규칙 제91조에 의한 정정 02.03.2010]　
표 10
Figure WO-DOC-TABLE-10
[규칙 제91조에 의한 정정 02.03.2010]　
표 11
Figure WO-DOC-TABLE-11
따라서, 본 발명의 알칼리활성 황토습식포장재는 아스팔트나 콘크리트의 대용으로, 산책로, 보도, 공원도로, 자전거도로, 운동장, 광장, 주차장, 관광단지, 사찰, 문화유적지, 농로, 임도, 도심 속의 주택가 도로 농수로 등의 교통 하중을 크게 고려하지 않는 곳과 중 차량의 통행이 가능하도록 높은 강도를 요구하는 곳에 적용될 수 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예들을 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예들에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (20)

  1. 슬래그 또는 플라이애쉬; 및
    나트륨 비함유 알칼리성 무기질 재료;를 포함하는 알칼리활성결합재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬래그 또는 플라이애쉬 100중량부당 상기 나트륨 비함유 알칼리성 무기질 재료는 0.5 내지 30중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 알칼리활성결합재.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 나트륨 비함유 알칼리성 무기질 재료는 수산화칼슘, 수산화바륨, 석고, 마그네슘염, 산화마그네슘 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 알칼리활성결합재.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 마그네슘염은 황산마그네슘, 탄산마그네슘, 수산화마그네슘, 염화마그네슘, 스테아린산 마그네슘, 메타인산마그네슘, 젖산 마그네슘 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 알칼리활성결합재.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 수산화칼슘은 상기 슬래그 또는 플라이애쉬 100중량부당 0.5 내지 15중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 알칼리활성결합재.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 수산화바륨은 상기 슬래그 또는 플라이애쉬 100중량부당 0.5 내지 5중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 알칼리활성결합재.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 마그네슘염 또는 산화마그네슘염은 상기 슬래그 또는 플라이애쉬 100중량부당 0.5 내지 20중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 알칼리활성결합재.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 알칼리 활성결합재를 포함하는 알칼리활성 모르터.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 알칼리 활성결합재를 포함하는 알칼리 활성 콘크리트.
  10. 제 9 항의 콘크리트로 제조된 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 콘크리트 제품.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 콘크리트 제품은 벽돌, 블록, 타일, 하수관, 경계석, 콘크리트 파일, 프리스트레스트 콘크리트(Prestressed Concrete), 콘크리트 패널, 콘크리트 관, 맨홀, 기포(氣泡) 콘크리트, 콘크리트 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리활성콘크리트제품.
  12. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 알칼리 활성결합재;
    모래, 폐주물사, 석분 또는 인공경량골재 중 하나 이상을 포함하는 잔골재; 및
    물; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리 활성조적제품.
  13. 제 12 항에 있어서,
    규산나트륨, 황산나트륨, 분말형의 수산화나트륨, 액상형의 물유리 및 액상형의 수산화나트륨 중 어느 하나 이상을 포함하는 나트륨함유 무기질 재료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리 활성조적제품.
  14. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 알칼리 활성결합재, 황토, 굵은골재, 혼화제, 섬유, 및 배합수를 포함하는데, 상기 배합수는 배합수(W)와 알칼리활성결합재(B)의 배합비(W/B)가 40 내지 65%가 되도록 포함되는 것을 특징으로 하는 알칼리활성 황토습식포장재.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 혼화제는 고성능 감수제이고 알칼리 활성결합재 100중량부당 0.5 내지 1.5중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 알칼리활성 황토습식포장재.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 섬유는 섬유의 밀도가 높고 섬유 굵기가 미세하여 단위용적당 섬유의 수가 많으며, 분산성능이 뛰어난 것으로, 알칼리 활성결합재 100중량부당 10 내지 35 중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 알칼리활성 황토습식포장재.
  17. 제 14 항에 있어서,
    잔골재를 더 포함하는데, 상기 잔골재는 직경이 5mm 이하이고 상기 황토 중량의 20 내지 30중량%를 대체하여 포함되는 것을 특징으로 하는 알칼리활성 황토습식포장재.
  18. 제 14 항에 있어서,
    규산나트륨, 황산나트륨, 분말형의 수산화나트륨, 액상형의 물유리 및 액상형의 수산화나트륨 중 어느 하나 이상을 포함하는 나트륨함유 무기질 재료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리활성 황토습식포장재.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 알칼리 활성결합재 100중량부당 황토 50 내지 160중량부, 굵은 골재 80 내지 140중량부, 혼화제 0.5 내지 1.5중량부, 섬유 10 내지 20중량부, 잔골재 10 내지 48 중량부가 포함되면 25 내지 30MPa의 압축강도가 얻어지는 것을 특징으로 하는 알칼리활성 황토습식포장재.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 알칼리 활성결합재 100중량부당 황토 100 내지 240중량부, 굵은 골재 170 내지 300중량부, 혼화제 0.5 내지 1.5중량부, 섬유 15 내지 35중량부가 포함되면 18 내지 24MPa의 압축강도가 얻어지는 것을 특징으로 하는 알칼리활성 황토습식포장재.
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