KR101074486B1 - 조분시멘트를 이용한 시멘트 결합재 조성물 및 이를 이용한 극초고강도 콘크리트 조성물과 극초고강도 프리캐스트 콘크리트 제품의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 250~350MPa의 압축강도 발현을 나타낼 수 있는 시멘트 결합재 조성물과 이를 이용한 콘크리트 조성물 및 프리캐스트 콘크리트 제품의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 시멘트 결합재 조성물은, 조분시멘트가 포함된 보통포틀랜드시멘트 45~55중량%; 실리카흄 15~25중량%; 고로슬래그 미분말 15~25중량%; 및, 무수석고 2~8중량%;로 조성되는 시멘트 결합재 조성물로서, 상기 시멘트 결합재 조성물에서 SO₃이 3~8중량% 함유하도록 조성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 제품의 제조방법은 상기한 시멘트 결합재 조성물을 사용하여 물 결합재 비율 11~15중량%로 배합한 콘크리트를 무다짐성형, 상압증기양생, 가열양생의 공정을 순차적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.

극초고강도, 상압증기양생, 가열양생, 조분시멘트

Description

조분시멘트를 이용한 시멘트 결합재 조성물 및 이를 이용한 극초고강도 콘크리트 조성물과 극초고강도 프리캐스트 콘크리트 제품의 제조방법{Cement binder composition, super ultra high strength precast concrete composition and method for producing super ultra high strength precast concrete goods using the same}

본 발명은 250~350MPa의 압축강도 발현을 나타내는 극초고강도 콘크리트용 시멘트 결합재 조성물과 이를 이용한 극초고강도 프리캐스트 콘크리트 제품의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조분시멘트가 포함된 보통포틀랜드시멘트, 실리카흄, 고로슬래그 미분말 및 무수석고를 적정 비율로 혼합한 시멘트 결합재 조성물과, 이러한 결합재 조성물을 낮은 물 결합재 비로 배합한 콘크리트 조성물, 그리고 콘크리트 조성물을 무다짐성형, 상압증기양생, 가열양생의 공정을 거쳐 제품화한 극초고강도 프리캐스트 콘크리트 제품의 제조방법에 관한 것이다.

최근에는 도시 집중화에 따른 인구 과밀화로 건축물의 대형화 및 고층화에 대한 요구가 급증하고 있다. 이를 위한 핵심요소기술로서 콘크리트 분야에서도 콘크리트 강도의 획기적인 증진이 요구되고 있다. 그런데, 현재의 기술은 콘크리트 강도 측면에서 120MPa 이상 초고강도급에 머물러 있는 수준이며, 250MPa 이상의 극초고강도급 콘크리트 개발에는 기술의 한계를 보이고 있는 실정이다. 또한, 종래의 기술은 대부분 현장 타설용 콘크리트 개발에 중점을 두고 있으나, 프리캐스트 부재용 초고강도 콘크리트 개발에 관한 연구는 매우 미흡한 실정이다. 하지만 극초고강도 콘크리트의 사용이 요구되는 초고층 건축물의 경우 공기 단축을 위한 급속 시공이 절실하며, 이를 위해서는 현장 타설 보다는 극초고강도 프리캐스트 부재의 제조 기술이 필요하다.

초고강도 콘크리트를 제조하는데 있어서는 압축강도에 크게 영향을 미치는 콘크리트의 공극을 최소화시키는 것이 필수적이며, 이를 위해서는 초고성능 감수제 사용으로 물 결합재 비를 최소화시켜야 하며, 아울러 포졸란 반응성이 우수한 재료를 사용하여 콘크리트내 저 결정성 수화물의 생성 및 전체 콘크리트를 구성하는 재료의 연속된 입자크기 분포를 갖게 함으로써 콘크리트의 수밀성을 높여주어야 한다. 또한, 강도가 높은 골재의 사용, 콘크리트 몰딩시 성형체의 변형 방지 및 양생과정에서 급격한 온도 변화로 인한 균열 발생, 수화물의 비정상적인 결정 성장을 방지하는 것이 필수적이다.

초고강도 콘크리트에 관한 현행 기술로서는, 대한민국 특허 제10-0878551호, 제10-0874584호, 제10-0867250호, 제10-0686350호를 통해 시멘트에 실리카 흄, 고로슬래그 미분말, 무수석고를 적정 비율로 혼합한 결합재를 낮은 물 결합재 비로 배합한 초고강도 콘크리트용 결합재 조성물이 공개된 바 있고, 대한민국 특허 제10-0622048호를 통해서는 실리카 흄 대신 메타카올린을 사용한 고강도 시멘트 조성물이 공개된 바 있으며, 대한민국 특허 제10-0873514호를 통해서는 충전재로서 규사를 사용한 초고강도 콘크리트용 결합재가 공개된 바 있다. 이와 같은 종래 초고강도 콘크리트 관련 기술은 주로 실리카흄과 같이 우수한 포졸란 반응 재료를 사용하여 압축강도의 발현수준을 증대시키는 방식이다. 그러나, 실리카흄 등의 포졸란 반응 재료는 콘크리트의 유동성을 저하시키는 요인이 되기 때문에 실리카흄 등의 재료 사용량을 증가시키기에는 제약이 있으며, 이에 따라 압축강도의 발현 수준도 250MPa를 넘는 극초고강도에까지 도달하지는 못하는 실정이다.

한편, 초고강도 콘크리트 제조를 위한 양생기술과 관련해서는, 대한민국 특허 제10-0717935호를 통해 4CaO·3Al₂O₃·SO₃을 주성분으로 한 시멘트에 실리카 흄, 무수석고를 혼합한 결합재를 상압증기양생시켜 초고강도 콘크리트를 제조하는 방법이 공개된 바 있으며, 아울러 대한민국공개특허 제1999-016686호를 통해서는 오토클레이브 양생(180℃-10기압)에 의한 초고강도 콘크리트 제조방법이 공개된 바 있다.그러나, 제10-0717935호에 따른 양생기술은 100MPa 정도의 압축강도를 나타내는 콘크리트로서 콘크리트의 유동성을 고려하지 않고 있으며, 공개특허 제1999-016686호에 따른 양생기술은 오토클레이브 양생방식으로 콘크리트 제품의 크기에 따라 대 구경이나 장파일의 생산에는 제약이 있을 뿐만 아니라 막대한 시설투자비와 상당한 유지관리비가 소요되는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 초고강도 콘크리트 관련 기술을 더욱 발전시키기 위해 개발된 것으로서, 콘크리트의 유동성을 확보하면서도 250~350MPa의 압축강도 발현을 나타내는 극초고강도 콘크리트용 시멘트 결합재 조성물을 제공하는데 기술적 과제가 있다.

또한, 본 발명은 상기한 시멘트 결합재 조성물을 이용하여 프리캐스트 콘크리트 제품을 제조할 때 콘크리트의 강도를 극대화할 수 있는 제조방법을 제공하는데 기술적 과제가 있다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 조분시멘트가 포함된 보통포틀랜드시멘트 45~55중량%; 실리카흄 15~25중량%; 고로슬래그 미분말 15~25중량%; 및, 무수석고 2~8중량%;로 조성되는 시멘트 결합재 조성물로서, 상기 시멘트 결합재 조성물에서 SO₃이 3~8중량% 함유하도록 조성되는 것을 특징으로 하는 시멘트 결합재 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기한 시멘트 결합재 조성물을 사용하여 물 결합재 비율 11~15중량%로 배합한 콘크리트를 무다짐성형, 상압증기양생, 가열양생의 공정을 순차적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 제품의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째, 250~350MPa의 압축강도 발현을 나타내는 극초고강도 콘크리트용 시멘트 결합재 조성물을 제공할 수 있다.

둘째, 250~350MPa 범위의 극초고강도 발현 내지 급속 시공이 요구되는 초고층 건축물의 시공에 유리하게 적용할 수 있는 극초고강도 프리캐스트 콘크리트 제품을 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 시멘트 결합재 조성물은, 조분시멘트가 포함된 보통포틀랜드시멘트 45~55중량%; 실리카흄 15~25중량%; 고로슬래그 미분말 15~25중량%; 및, 무수석고 2~8중량%;로 조성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 시멘트 결합재 조성물은 조분시멘트를 포함하는 보통포틀랜드시멘트를 기본 재료로 이용한다. 조분시멘트(Coarse Particle Cement)는 시멘트 제조과정 중에 시멘트 분쇄기 출구에서 발생되는 시멘트를 시멘트 분급기 이전 공정에서 포집한 것을 의미한다. 보통포틀랜드시멘트의 분말도가 3,000~3,800㎠/g인데 비해, 조분시멘트의 분말도는 보통포틀랜드시멘트보다 작은 1,500~2,500㎠/g이다. 조분시멘트는 단위 시멘트량이 높은 초고강도 콘크리트 배합에서 수화열을 낮추는 것은 물론, 물리적으로는 전체 결합재의 연속적인 입자크기 분포에 기여하고, 화학적으로는 칼슘설포알루미네이트와 같은 간극질 상의 감소 및 알칼리 설페이트 함량의 감소로 첨가되는 고성능 감수제의 흡착량 감소 및 유동성 개선에 기여한다.

본 발명에 따른 시멘트 결합재 조성물에서 보통포틀랜드시멘트는 45~55중량%의 함유량이 바람직한데, 이러한 함량범위는 다른 재료들의 함유량을 고려한 것이다. 아울러, 보통포틀랜드시멘트에서 조분시멘트는 30~70중량%의 함량이 바람직한데, 이는 하기 [실시예 1]에서 확인된 결과에 따른 것이다.

본 발명에 따른 시멘트 결합재 조성물은 혼화재로 실리카흄과 고로슬래그 미분말, 그리고 무수석고를 이용한다.

실리카흄은 우수한 포졸란 반응성과 수화물 공극을 충전시키는 마이크로 필러(Micro Filler)로서 작용하여 압축강도, 내구성을 향상시킨다. 다만, 실리카흄의 과다 사용은 초미립자의 증가로 인해 유동성 확보가 어렵고 이를 위해 단위 수량이 증가하면서 압축강도의 감소를 초래하므로, 본 발명에서는 15~25중량% 함량범위로 사용할 것을 제안하며, 이와 같은 함량범위는 유동성과 강도발현에 바람직한 범위이다. 나아가, 본 발명에서는 실리카흄에 의한 강도발현의 극대화를 위해 비 정질의 실리카(SiO₂) 함량이 95% 이상이면서 비표면적이 5~15㎡/g인 실리카흄을 사용할 것을 제안한다.

고로슬래그 미분말은 일반적으로 장기강도가 우수하며 시멘트와 혼합사용할 경우 원가절감 효과는 물론 우수한 반응성 때문에 기존에도 시멘트 결합재로 사용되어 왔는데, 본 발명에서는 이와 같은 특성을 그대로 활용하고 있다. 고로슬래그 미분말은 15~25중량%의 함량으로 이용함과 아울러 분말도가 5,000~8,500㎠/g인 특징을 가지는 고로슬래그 미분말을 이용함이 바람직한데, 이는 고로슬래그 미분말에 의한 강도개선효과를 극대화하기 위함이다.

무수석고(CaSO₄)는 포졸란 반응을 하는 물질에 알칼리 자극제 역할을 한다. 즉, 시멘트 중의 칼슘설포알루미네트 또는 고로슬래그 미분말 중의 알루미나(Al₂O₃)와 반응하여 에트린자이트를 생성함으로서 경화체의 수축을 보상하고 치밀한 조직을 형성하여 압축강도 발현을 증가시킨다. 무수석고는 사용량이 많으면 무수석고의 주요성분인 SO₃의 함량이 많아짐에 따라 콘크리트에 과다 팽창을 유도하여 내구성 저하를 가져올 수 있으므로, 본 발명에서는 2~8중량%의 함량으로 사용함과 아울러 SO₃ 함량이 50~60중량%이면서 분말도가 4,000~6,000㎠/g인 무수석고를 이용할 것을 제안한다.

한편, 고로슬래그 미분말 제조시에 알칼리 자극제로서 무수석고가 일부 첨가되는 관계로 고로슬래그 미분말은 제조사에 따라 SO₃ 함량에서 다소 차이가 발생하 고, 또한 무수석고도 산지별로 SO₃ 함량 차이가 발생하기 때문에, 본 발명에서는 전체 시멘트 결합재 조성물에서 SO₃의 함량이 3~8%가 되도록 조성할 것을 제안한다. 전체 시멘트 결합재 조성물에서 SO₃의 함량은 무수석고의 사용량을 조정하는 것으로 용이하게 조절할 수 있다.

상기와 같은 시멘트 결합재 조성물은, 물 결합재 비율 11~15중량%로 초고강도 내지 극초고강도 콘크리트로 배합할 수 있다. 상기 시멘트 결합재 조성물은 무중력 혼합기를 사용하여 사전 혼합(pre-mixing)하는 것이 바람직하다. 물론 콘크리트 배합에는 혼화제로 PC(Polycarboxylate)계 고성능 감수제를 첨가하고 최대골재크기가 10㎜ 이하인 굵은 골재와 잔골재를 혼합하며, 다만 PC계 고성능 감수제를 첨가하면 상기 물 결합재 비율 11~15중량%는 고성능 감수제의 고형분량을 제외한 물 양을 고려하도록 한다.

초고강도 내지 극초고강도로 배합된 콘크리트 조성물은 프리캐스트 콘크리트(PC)로 제품화할 수 있는데, 본 발명에서는 PC로 제품화하는 과정에서 압축강도의 발현을 극대화할 수 있는 방법으로 도 1과 같은 방법을 제안한다. 다시 말해, 프리캐스트 콘크리트 제품을 제조함에 있어 초고강도 내지 극초고강도로 배합된 콘크리트 조성물을 일정 시간 혼합한 후 무다짐성형, 상압증기양생, 가열양생의 공정을 순차적으로 실시할 것을 제안하는데, 이러한 제조과정은 하기 [실시예 3]에서 확인된 결과에 따른 것이다.

본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 제품의 제조공정에서 무다짐성형공정은 재료분리를 억제하기 위함이다.

본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 제품의 제조공정에서 상압증기양생공정은 촉진양생을 통해 강도를 조기에 발현시키기 위함이다. 본 발명에서는 바람직한 상압증기양생공정으로 도 2에서와 같이 순차적으로 전치공정->승온공정->정온공정->냉각공정을 따를 것을 제안한다. 전치공정은 15~25℃에서 24~48시간 유지시키면서 증기양생하도록 하고, 승온공정은 5~10℃/시간의 승온속도로 70~90℃까지 승온시키면서 증기양생하도록 하며, 정온공정은 최고온도를 72~120시간 유지시키면서 증기양생하도록 하며, 냉각공정은 2~10℃/시간의 냉각속도로 상온까지 냉각시키면서 증기양생하도록 함이 바람직하다. 특히, 승온공정에 앞서 전치공정을 진행하는데, 전치공정은 초기 강도발현을 유도하기 위함이다. 다시 말해, 승온공정에서 콘크리트의 온도가 상승하기 시작하면 콘크리트 속의 공기와 물이 팽창하게 되는데, 이 팽창압이 콘크리트에 결함을 발생시킬 수 있는 바, 전치공정을 통해 초기 강도가 발현된 상태에서 승온공정을 거침으로써 공기와 물의 팽창압을 충분히 견딜 수 있게 한 것이다. 또한, 초고강도 내지 극초고강도 콘크리트 배합으로 고성능 감수제의 사용량이 증가하고 아울러 시멘트 이외에 포졸란 반응을 하는 재료의 양이 많아졌는데, 이에 따라 콘크리트의 종결 시점이 늦어질 수 있어질 수 있으므로 이를 감안하여 전치공정을 진행한다.

본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 제품의 제조공정에서 가열양생공정은 강도발현을 극대화하기 위함이다. 본 발명에서는 바람직한 가열양생공정으로 도 3에서와 같이 순차적으로 승온공정->정온공정->냉각공정을 따를 것을 제안한다. 승온공정은 10~50℃/시간의 승온속도로 180~220℃까지 승온시키면서 진행하도록 하고, 정온공정은 최고온도를 20~30시간 유지시키면서 진행하도록 하며, 냉각공정은 10~50℃/시간의 냉각속도로 상온으로 냉각시키면서 진행하도록 함이 바람직하다.

이하에서는 실시예에 의거하여 본 발명을 살펴본다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이로써 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1] 조분시멘트 치환율 변화에 따른 모르타르 실험

(1) 실험방법

하기 [표 1]과 같은 물리·화학적 특성을 나타내는 재료를 이용하여 하기 [표 2]와 같이 결합재를 조성한 후 모르타르 배합을 실시하였으며, 이러한 모르타르에 대해 유동성 및 압축강도를 측정하였다.

하기 [표 2]의 결합재 조성에서 시멘트는 보통포틀랜드시멘트를 기본으로 조분시멘트의 치환량을 0중량%에서 100중량%까지 변화시키면서 준비하였으며, 결합재는 무중력 혼합기(상,하 각각 twin shaft 구조, 유효용량 25ℓ)를 이용하여 5분 동안 혼합하였다.

또한, 하기 [표 2]에 따른 배합의 모르타르 혼합은, 결합재, 물, 혼화제 및 잔골재를 계량한 후 우선 공전과 자전 운동을 병행하는 모르타르 혼합기에 결합재, 물, 혼화제를 넣고 1속(공전 48rpm, 자전 120rpm)으로 혼합하면서 잔골재를 서서히 첨가하고, 잔골재가 첨가되면서 약 1 분 경과 후에 모르타르의 풀림이 시작될 때 모르타르 혼합기를 2속(공전 90rpm, 자전 225rpm)으로 조정하여 4분 동안 혼합하고, 그 후 3속(공전 160rpm, 자전 400rpm)으로 1분 동안 혼합하는 방식으로 수행하였다. 이렇게 혼합된 모르타르에 대해 유동성(flow)을 측정하였다. 모르타르 플로우 측정은 위쪽 안지름 60㎜, 아래쪽 안지름 70㎜, 높이 50㎜인 형틀을 이용하여 실시하였으며, 모르타르의 퍼짐이 정지된 시점에서 직교하는 두 방향의 지름을 단위까지 측정하였으며, 자체 모르타르 플로우 기준으로 180㎜를 설정하였다.

한편, 모르타르의 압축강도는, 50×50㎜, 100×100㎜ cubic 몰드 및 Ø100×H200㎜ cylinder 몰드를 사용하여 제작된 성형체에 대해 측정하였다. 성형체는 바닥면으로부터 약 1㎝ 정도 높이에서 탭 충전을 10회 실시하여 몰드 성형한 후 하기 [표 3]에서와 같은 양생을 실시하여 탈형하는 방식으로 제작하였다. 다만, 성형체 내부 수분의 이탈, 성형체의 동공 및 수축을 방지하기 위하여 성형 몰드 윗면에 유리판을 양생과정 동안 덮어 놓았다.

시멘트 결합재 조성물의 사용재료의 물리·화학적 특성

구 분	밀도 (g/㎤)	비표면적 (㎠/g)	입자크기분포(㎛)			화학성분(중량%)
			중간 입경	10% 통과	90% 통과	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3	L.O.I.
보통포틀랜드시멘트	3.15	3,276	16.9	2.63	44.4	22.09	4.76	3.12	63.15	2.40	2.23	1.10
조분시멘트	3.15	2,268	27.9	3.89	75.8	22.39	4.69	3.40	61.50	2.76	1.59	0.54
고로슬래그 미분말	2.91	6,771	4.81	0.8	13.2	32.54	14.89	0.52	42.04	3.41	-	+0.12
무수석고	2.89	4,583	13.1	2.1	47.8	2.14	0.02	0.02	38.22	1.48	58.1	3.62
실리카흄	2.20	90,000	1.3	-	-	97.0	0.1	-	10-4	3*10-4	-	0.3

결합재 조성 및 모르타르 배합

결합재 조성				결합재 중 SO3 (중량%)	모르타르 배합
시멘트 (중량%)	실리카흄 (중량%)	고로슬래그 미분말(중량%)	무수석고 (중량%)		W/B (중량%)	혼화제 (중량%)	결합재/ 잔골재 비	결합재 양 (g/ℓ)
48	22	25	5	3.67~3.98	11.0	2.5	2.35	500

상압증기양생

구분	양생 과정	조 건 (상대습도 95%)
		온도범위	유지시간	승온속도	냉각속도
(가)	전치공정	23℃	48시간	-	-
(나)	승온공정	23℃-> 최고온도 80℃	-	6℃/시간	-
(다)	정온공정	80℃	110시간	-	-
(라)	냉각공정	80℃->상온	-	-	6℃/시간

(2)실험결과

모르타르의 유동성과 압축강도를 측정한 결과는 도 4와 같이 나타났다. 도 4에서 보는 바와 같이 시멘트 중 조분시멘트 치환율이 증가할수록 모르타르의 유동성이 증가하는 경향이 나타났으며, 조분시멘트의 치환율이 80중량% 이상에선 모르타르의 압축강도가 뚜렷하게 감소하는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과에 따르면 조분시멘트의 치환율을 30~70중량%로 하는 것이 바람직하다.

[실시예 2] 결합재의 조성변화에 따른 콘크리트 실험

(1)실험방법

조성비를 다르게 구성한 결합재를 사용하여 하기 [표 4]와 같이 콘크리트 배합을 실시한 후 콘크리트의 유동성과 압축강도를 측정하였다. 콘크리트 혼합은 앞서 살펴본 [실시예 1]에서의 모르타르 혼합과 동일한 방법으로 실시하였다. 콘크리트 성형체 제작은 앞서 살펴본 [실시예 1]에서의 모르타르 성형체 제작과 동일한 방법으로 실시하였는데, 다만 상기 [표 3]에 따라 상압증기양생을 한 후 탈형하고 이어 탈형된 성형체를 건조기(dry oven)에서 하기 [표 5]에 따른 가열양생을 추가 실시하였다.

콘크리트 배합

물/결합재 (중량%)	잔골재율 (중량%)	혼화제 (B×중량%)	단위 재료량(㎏/㎥)
			물	결합재	잔골재	굵은 골재
11.0%	32.0	2.0 ~ 2.6	121	1100	468	992

가열양생

구분	양생과정	조 건
		온도범위	유지시간	승온속도	냉각속도
(가)	승온공정	상온->최고온도 200℃	-	40℃/시간	-
(나)	정온공정	200℃	24시간	-	-
(다)	냉각공정	200℃->상온	-	-	30℃/시간

(2)실험결과

결합재 조성에 따른 콘크리트의 유동성과 압축강도를 측정한 결과는 하기 [표 6]과 같이 나타났다. [표 6]을 통해 시멘트 45~55중량%, 실리카흄 15~25중량%, 고로슬래그 미분말 15~25중량% 및 무수석고 2~8중량%의 범위에서 결합재를 조성할 때 유동성을 만족하면서 250~350MPa 범위의 압축강도가 발현되는 것을 확인할 수 있다.

결합재 조성에 따른 콘크리트의 유동성 및 압축강도

No.	결합재(중량%)				전제 결합재 중 SO3 함량 (중량%)	혼화제 (B×중량%)	슬럼프 플로우 (㎜)	압축강도 (MPa)
	시멘트 (전체 시멘트 중 조분시멘트 40 중량% 치환)	실리카흄	슬래그 미분말	무수석고
1	45.0	25.0	25.0	5.0	5.3	2.6	670	310.1
2	47.5	24.5	23.0	5.0	5.2	2.4	660	328.7
3	50.0	20.0	25.0	5.0	5.4	2.2	650	317.6
4	52.5	17.5	25.0	5.0	5.4	2.2	700	292.2
5	55.0	15.0	25.0	5.0	5.5	2.2	690	262.8

[실시예 3] 양생방법에 따른 콘크리트 실험

(1)실험방법

상기 [표 6]의 No.2의 조성을 갖는 결합재를 사용하여 상기 [표 4의 배합으로 콘크리트를 혼합한 후 콘크리트의 압축강도를 측정하였다. 콘크리트의 압축강도는 전반적으로 상기 [실시예 2]에서와 동일한 방법으로 측정하였으며, 다만 하기 [표 7]과 같이 양생방법을 다르게 콘크리트 성형체를 제작하여 측정하였다.

(2)실험결과

양생방법에 따른 콘크리트의 압축강도를 측정한 결과는 하기 [표 7]과 같이 나타났다. [표 7]에서 보는 바와 같이 상압증기양생 후 가열양생을 실시한 경우에서 다른 양생방법에서보다 상당히 높은 압축강도를 나타내는 것을 알 수 있다. 이에 따라 상압증기양생 후 가열양생은 압축강도를 극대화시킬 수 있는 양생방법이라 할 수 있다.

양생방법에 따른 콘크리트 압축강도

No.	양생 방법	압축강도 (MPa)	비 고
1	상압증기양생 후 가열양생	320.5	- 상압증기양생: 상기 [표 3]에 따름 - 가열양생: 상기 [표 5]에 따름
2	상압증기양생	252.2	- 상압증기양생: 상기 [표 3]에 따름
3	자연양생(재령14일)	162.4	-

[실시예 4] 물 결합재 비율에 따른 콘크리트 실험

(1)실험방법

상기 [표 6]의 No.2의 조성 비율을 갖는 결합재를 사용하여 물 결합재 비율에 변화를 주면서 콘크리트를 혼합한 후 콘크리트의 유동성과 압축강도를 측정하였다. 콘크리트의 유동성과 압축강도는 상기 [실시예 2]에서와 동일한 방법으로 측정하였다.

(2)실험결과

물/결합재 비에 따른 콘크리트의 유동성과 압축강도를 측정한 결과는 하기 [표 8]과 같이 나타났다. [표 8]에서와 같이 물/결합재 비를 11~15중량%로 할 때 전체적으로 압축강도가 250~350MPa 범위에서 발현되는 것을 확인할 수 있으며, 특히 물/결합재 비가 12~13중량% 범위에서 상대적으로 더 높은 압축강도가 발현되는 것을 확인할 수 있다.

물/결합재 비에 따른 콘크리트의 유동성 및 압축강도

No.	콘크리트 배합			슬럼프 플로우 (㎜)	압축강도 (MPa)
	전체 물/결합재 (중량%)	물/결합재 (중량%)	혼화제 (B×중량%)
1	11.82	10.0	2.60	640	280.7
2	12.32	10.5	2.60	670	310.1
3	12.75	11.0	2.50	690	327.2
4	13.18	11.5	2.40	720	296.4
5	13.54	12.0	2.20	720	278.5

도 1은 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 제품의 제조방법에 대한 개략적인 공정을 나타낸다.

도 2는 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 제품의 제조방법에서 상압증기양생 공정의 온도이력을 나타낸다.

도 3은 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 제품의 제조방법에서 가열양생 공정의 온도이력을 나타낸다.

도 4는 시멘트 결합재로서 조분시멘트의 치환율에 따른 모르타르의 압축강도 및 유동성을 나타낸다.

Claims (8)

1. 조분시멘트가 30~70중량% 포함된 보통포틀랜드시멘트 45~55중량%;

   실리카흄 15~25중량%;

   고로슬래그 미분말 15~25중량%;

   무수석고 2~8중량%;

   로 조성되는 시멘트 결합재 조성물로서,

   상기 시멘트 결합재 조성물에서 SO₃이 3~8중량% 함유하도록 조성되는 것을 특징으로 하는 시멘트 결합재 조성물.
2. 제1항에서,

   상기 보통포틀랜드시멘트에 포함된 조분시멘트는 1,500~2,500㎠/g의 분말도를 갖는 것이며,

   상기 실리카흄은 실리카 함량이 95중량% 이상이면서 5~15㎡/g의 분말도를 갖는 것이며,

   상기 고로슬래그 미분말은 5,000~8,500㎠/g의 분말도를 갖는 것이며,

   상기 무수석고는 SO₃ 함량이 50~60중량%이면서 4,000~6,000㎠/g의 분말도를 갖는 것임을 특징으로 하는 시멘트 결합재 조성물.
3. 삭제
4. 콘크리트 배합에서 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 따른 시멘트 결합재 조성물을 사용하여 물 결합재 비율 11~15중량%로 배합하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물.
5. 제4항에 따른 콘크리트 조성물을 무다짐성형, 상압증기양생, 가열양생의 공정을 순차적으로 실시하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 제품의 제조방법.
6. 제5항에서,

   상기 콘크리트 조성물은 시멘트 결합재 조성물을 사전에 혼합하여 준비한 후 물, 혼화제, 골재를 투입하여 혼합한 것임을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 제품의 제조방법.
7. 제5항에서,

   상기 상압증기양생은,

   15~25℃에서 24~48시간 유지시키면서 증기양생하는 전치공정;

   5~10℃/시간의 승온속도로 70~90℃까지 승온시키면서 증기양생하는 승온공정;

   최고온도를 72~120시간 유지시키면서 증기양생하는 정온공정;

   2~10℃/시간의 냉각속도로 상온까지 냉각시키면서 증기양생하는 냉각공정;

   을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 제품의 제조방법.
8. 제5항에서,

   상기 가열양생은,

   10~50℃/시간의 승온속도로 180~220℃까지 승온시키는 승온공정;

   최고온도를 20~30시간 유지시키는 정온공정;

   10~50℃/시간의 냉각속도로 상온까지 냉각시키는 냉각공정;

   을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 제품의 제 조방법.

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