KR101604723B1 - Low carbon eco-friendly concrete composition having multi-components, and mixing method for the same - Google Patents
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Abstract
OPC(Ordinary Portland Cement), 플라이애시(Fly Ash) 및 슬래그 미분말(Slag Powder)을 조합하여 결합재(Binder)로 사용하고 급랭전기로 산화슬래그를 잔골재로 사용하는 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트에 있어서, 산업부산물인 고로슬래그 미분말 및 플라이애시, 급랭전기로 산화슬래그 등을 활용함으로써 친환경적인 다성분계 저탄소 콘크리트 조성물을 형성할 수 있고, 또한, 산업부산물인 고로슬래그 미분말 및 플라이애시, 급랭전기로 산화슬래그 등을 활용하면서 친환경적인 콘크리트 분체 시공을 위하여 산업부산물이 혼입된 콘크리트의 재료적 특성 및 구조적 특성을 고려하여 최적의 콘크리트 분체 배합비를 결정할 수 있는, 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 조성물 및 그 배합 방법이 제공된다.In a multi-component low carbon eco-concrete using an OPC (Ordinary Portland Cement), a fly ash and a slag powder as a binder and using a quenching furnace slag as a fine aggregate, The present invention can form an environmentally friendly multicomponent low-carbon concrete composition by using the blast furnace slag fine powder, fly ash and quench electric furnace oxide slag, and also can utilize industrial by-product blast furnace slag powder, fly ash, quench- The present invention provides a multicomponent, low carbon eco-friendly concrete composition capable of determining an optimal concrete powder mixing ratio in consideration of the material properties and structural characteristics of concrete containing industrial byproducts for environmentally friendly concrete powder construction, and a method of mixing the same.
Description
본 발명은 저탄소 친환경 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로, OPC(Ordinary Portland Cement), 플라이애시(Fly Ash) 및 슬래그 미분말(Slag Powder)을 조합하여 결합재(Binder)로 사용하고 급랭전기로 산화슬래그를 잔골재로 사용하는 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 조성물 및 이를 최적 배합하는 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 조성물 및 그 배합 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a low-carbon eco-friendly concrete composition, and more particularly, to a low-carbon eco-friendly concrete composition which comprises a combination of OPC (Ordinary Portland Cement), fly ash and slag powder as a binder, A low carbon eco-friendly concrete composition using the same as a fine aggregate, and a multicomponent low-carbon eco-friendly concrete composition and an admixture method thereof.
전세계적으로 지구온난화 방지를 위하여 다양한 형태의 노력을 기울이고 있고, 이산화탄소 등 온실가스의 배출량을 큰 폭으로 줄여야 하는 실정에 있다.Globally, various efforts are being made to prevent global warming, and emissions of greenhouse gases such as carbon dioxide must be significantly reduced.
특히, 콘크리트(Concrete) 제조의 근간이 되는 시멘트(Cement) 1 톤을 생산하려면 약 0.9톤의 이산화탄소가 배출되며, 이러한 시멘트 산업은 철강산업과 더불어 주요 이산화탄소 배출 산업이므로 그 해결 방법 및 대체 물질이 제시가 시급히 요구되고 있다. 예를 들면, 국내의 시멘트 생산량은 1년에 약 6,000만 톤으로서, 약 5,400만 톤의 이산화탄소를 배출하고 있다. 이에 대한 타개책의 일환으로 이에 대한 타개책의 일환으로 고로슬래그, 플라이애시와 같은 산업부산물을 이용하여 시멘트를 대체하기 위한 연구가 끊임없이 진행되고 있다.Particularly, to produce 1 ton of cement, which is the basis of concrete production, about 0.9 tons of carbon dioxide is emitted. This cement industry is the major carbon dioxide emission industry along with the steel industry. Is urgently required. For example, domestic cement production is about 60 million tons per year, and it produces about 54 million tons of carbon dioxide. As a countermeasure to this, researches for replacing cement with industrial byproducts such as blast furnace slag and fly ash have been continuously carried out.
특히, 국내외적으로 고로슬래그, 플라이애시 등을 시멘트와 일부 혼합하여 콘크리트에 많이 적용하고 있으나, 이러한 방법으로는 이산화탄소를 획기적으로 저감시키는데 한계가 있다. 예를 들면, 국외에서 중합반응에 의한 알칼리 활성화 시멘트(또는 콘크리트)에 관한 기술로서, 1978년 Davidovits(프랑스)에 의해 카올리나이트 광물질을 이용하고 제올라이트와 유사한 구조를 갖는 메커니즘에 대한 이론이 개념적으로 정립되었지만, 제조상의 문제점 및 경제성 등의 이유로 실용화가 이루어지지 않고 있다.Particularly, blast furnace slag and fly ash are mixed with cement to some extent in domestic and foreign countries. However, this method has a limit to reduce carbon dioxide remarkably. For example, the theory of a mechanism using kaolinite minerals and a structure similar to zeolite by Davidovits (France) in 1978 as a technique for alkaline activated cement (or concrete) by polymerization outside the country has been conceptually established , A problem in manufacturing, and economical efficiency.
한편, 철강 슬래그(Iron and Steel Slag)는 철을 생산하는 과정에서 발생되는 산업부산물로서, 철강 제조공정에서 발생되는 철 이외의 불순물과 이러한 불순물을 제거하기 위해 투입되는 원료의 물리화학적 혼합에 의해 형성되며, 발생되는 공정에 따라 크게 고로 슬래그(Blast Furnace Slag)와 제강 슬래그(Steel Making Slag)로 분류할 수 있다.Meanwhile, iron and steel slag is an industrial by-product generated in the process of producing iron. It is formed by physicochemical mixing of impurities other than iron generated in a steel manufacturing process and raw materials to remove such impurities. And can be broadly divided into blast furnace slag and steel making slag depending on the process.
구체적으로, 철강 슬래그 중에서 고로 슬래그는 고로에서 선철을 제조하는 과정에서 철광석과 코크스, 석회석 등에 존재하는 SiO2와 Al2O3 등이 고온에서 석회와 반응하여 생성된다. 이러한 고로 슬래그는 냉각 방식에 따라 급랭 슬래그인 수재 및 서냉 슬래그인 괴재로 분류할 수 있고, 이때, 수재는 포틀랜드 시멘트와 유사한 화학성분을 나타낼 뿐만 아니라 잠재수경성이 있기 때문에 시멘트 또는 시멘트대체재로 활용되고 있고, 괴재는 파쇄 및 입도선별의 과정을 거쳐 도로 노반재, 성토재 등으로 활용하고 있다.Concretely, blast furnace slag from steel slag is produced by reacting SiO 2 and Al 2 O 3 present in iron ore, coke, limestone, etc. with lime at high temperature in the process of producing pig iron in blast furnace. Such blast furnace slag can be classified into a rapid-slag slag and a slow-slag slag, and at this time, the slag is not only a chemical component similar to Portland cement but also has potential hydraulic properties and is used as a substitute for cement or cement , And the lumber is used as a roadbed material and an embankment after the crushing and sorting process.
또한, 철강 슬래그 중에서 제강 슬래그는 철을 강으로 제조하는 과정에서 발생되는 부산물로서, 공정에 따라 다시 전로 슬래그(Converter Slag)와 전기로 슬래그(Electric Arc Furnace Slag)로 분류할 수 있다. 이러한 제강 슬래그는 미반응된 CaO(Free-CaO)가 잔존하고 있기 때문에 물과 접촉하면 부피 팽창이 일어나고, 콘크리트용 골재 등으로 활용하고자 하는 경우, 일정 기간 야적하거나 증기를 이용하는 등의 에이징(Aging)에 의해 형성되며, 이에 따라 제강 슬래그는 불순물이 포함되지 않고 크롬이나 납과 같은 유해중금속이 용출되지 않는 친환경적인 부산물이라 할 수 있다.Steel slag in steel slag is a by-product generated in the process of manufacturing steel by steel, and can be classified into converter slag and electric arc furnace slag according to the process. Since the unreacted CaO (free-CaO) remains in this steelmaking slag, it is bulky when it comes into contact with water. When it is used as concrete aggregate or the like, aging such as use of steam for a certain period, And thus the steelmaking slag is an eco-friendly byproduct containing no impurities and not releasing harmful heavy metals such as chromium and lead.
이러한 철강 슬래그는 시멘트 원료, 토목용 골재 등으로 100% 재활용하고 있으나, 철강 생산량이 매년 증가함에 따라 슬래그의 에이징(Aging) 과정을 거치도록 하고 있다. 이러한 철강 슬래그는 1,500℃ 이상의 고온의 용광로에 발생하며, 그 발생량도 증가하고 있으며, 대부분 건설산업에 활용되는 특성상 건설경기에 따라 활용시기 및 활용 폭에 제한이 있을 수 있다. 이에 따라 중장기적인 관점에서 새로운 용도 개발을 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.These steel slag are recycled 100% in cement raw materials and civil engineering aggregate, but the aging process of the slag is carried out as the steel production increases year by year. Such steel slag occurs in a furnace with a high temperature of 1,500 ° C or higher, and the amount thereof is also increasing. Due to the nature of the steel slag used in the construction industry, there is a limit to the utilization period and utilization range depending on the construction industry. As a result, various studies are underway to develop new applications from the mid- to long-term perspective.
구체적으로, 제강 공정에서 발생되는 슬래그를 제강 슬래그라고 통칭하며, 공정별로 세분화하여 분류할 수 있으나, 일반적으로 전로 슬래그 및 전기로 슬래그로 구분할 수 있다. 2011년 국내의 제강 슬래그 발생량은 1,030만 톤이고, 주로 토목용 성토재, 도로 노반재 등으로 활용되고 있으며, 이외에 제철 공정에 재활용하거나 일부 벽돌용 골재 등으로 활용하고 있다. 이러한 제강 슬래그는 상기 고로 슬래그와 달리 잠재수경성이 낮아서 시멘트용으로는 활용이 곤란하기 때문에 주로 토목용 및 콘크리트용 골재로 활용하고 있으며, 이를 위해 최근 전기로 산화슬래그를 콘크리트용 골재로 활용할 수 있도록 규격이 개정(KSF 4571:2011.5)되었다. 또한, 이러한 제강 슬래그의 친환경, 고부가가치 활용 방안의 하나로서, 바다생태계 보전을 위한 슬래그 바다 숲 조성도 정부 주도하에 추진되고 있으며, 이러한 제강 슬래그를 골재로 활용한 콘크리트 구조물을 인공어초로 활용하고 있다.Specifically, the slag generated in the steelmaking process is collectively referred to as steelmaking slag, and can be classified into processes, but generally can be classified into converter slag and electric furnace slag. In 2011, domestic steelmaking slag production amounted to 10.3 million tons, mainly used for civil works embankments, roadbed materials, etc. In addition, it is being recycled for steelmaking processes and used for some brick aggregates. Since steelmaking slag is low in potential hydraulicity and unavoidable for cementing, unlike blast furnace slag, it is used mainly as aggregate for civil engineering and concrete. To this end, steel slag is used as concrete aggregate for concrete This was revised (KSF 4571: 2011.5). In addition, slag sea forests for the conservation of marine ecosystems are being promoted under government initiative as one of the ways of utilizing environmentally friendly, high value added steel making slag, and concrete structures using such steel slag as aggregate are being utilized as artificial fisheries.
다시 말하면, 이러한 철강 슬래그는 1,500℃ 이상의 고온의 용광로에서 형성되므로 불순물이 포함되지 않고 환경호르몬, 다이옥신과 같은 유해물질이 없으며, 크롬이나 납과 같은 유해중금속 이 용출되지 않는 자원순환형 재료라고 할 수 있다. 또한, 시멘트 원료 혹은 토목용 또는 콘크리트용 골재로 활용할 경우, 천연자원을 보전함과 동시에 에너지, CO2를 저감할 수 있는 재료이다. 이때, 이러한 철강 슬래그 중에서 제강 슬래그의 발생량은 꾸준히 증가할 것으로 예상되므로 발생 공정별로 다양한 물리화학적 특성을 가지는 제강 슬래그의 용도를 특화시키기 위한 연구개발이 필요한 실정이다.In other words, since such a steel slag is formed in a furnace at a high temperature of 1,500 ° C. or more, it can be said that there is no harmful substance such as an environmental hormone and dioxin and no harmful heavy metal such as chromium or lead does not dissolve. have. In addition, when used as raw materials for cement, aggregate for civil engineering or concrete, it is a material capable of reducing energy and CO 2 while preserving natural resources. In this case, since the amount of steel slag generated in steel slag is expected to increase steadily, research and development are required to specialize the use of steel slag having various physico-chemical characteristics in each generation process.
한편, 철강산업의 발달과 함께 발생량이 증가하고 있는 철강 슬래그 중에서 고로 슬래그는 오랫동안 건설재료로 활용하기 위한 다양한 연구가 수행되었다. 그 결과로서, 1981년 12월 KS F 2544 「콘크리트용 고로슬래그 골재」를 시작으로 1997년 KS F 2563 「콘크리트용 고로슬래그 미분말」 등의 산업규격이 제정되어 건설 분야에서 안정적으로 활용되고 있다.On the other hand, among the steel slag, which has been increasing with the development of the steel industry, various researches have been conducted to utilize the blast furnace slag as a construction material for a long time. As a result, industrial specifications such as KS F 2544 "blast furnace slag aggregate for concrete" in December 1981 and KS F 2563 "blast furnace slag for concrete" were established in 1997, and it is being utilized in construction field steadily.
그러나 제강 슬래그의 경우, 1981년 KS F 2535 「도로용 철강 슬래그」가 제정되었으나, 이후 2007년에 와서야 콘크리트용 골재로서 활용하기 위한 KS F 4571 「콘크리트용 전기로 산화슬래그 잔골재」 규정, 2011년이 되어 굵은골재를 포함한 KS F 4571 「콘크리트용 전기로 산화슬래그 골재」가 제정되었다. 이와 같이 제강 슬래그 관련 KS가 제정되어 있음에도 불구하고 아직까지 콘크리트표준시방서에는 전기로 산화슬래그를 콘크리트용 골재로서 사용하는 것을 금지하고 있다. 그 이유로서 "전기로 슬래그나 전로 슬래그의 굵은골재는 고로 슬래그의 굵은골재와 달라서 불안정하므로 콘크리트용 골재로 사용하지 않아야 한다."라고 기술하고 있다. 이러한 배경에서 아직까지 제강 슬래그는 콘크리트용 골재로 활용되지 못하고 있고, 대부분 부가가치가 거의 없는 도로용 또는 성토용 골재에 한정되어 활용되고 있는 실정이다. However, in the case of steelmaking slag, KS F 2535 "Steel slag for roads" was established in 1981, but since then, KS F 4571 "Electric arc furnace slag fine aggregate for concrete" provision for use as concrete aggregate in 2007, , KS F 4571 "Electric arc furnace slag aggregate for concrete" containing coarse aggregate was established. In spite of the fact that steel slag related KS has been enacted in this way, it is still prohibited to use electric furnace slag as an aggregate for concrete in the standard specification of concrete. The reason for this is stated as "coarse aggregate of electric furnace slag or converter slag is unstable because it is different from coarse aggregate of blast furnace slag and should not be used as concrete aggregate". In this background, steelmaking slag has not yet been used as concrete aggregate, and it has been used only for aggregates for road use or for embankment with little added value.
종래의 기술에 따르면, 산업부산물인 고로슬래그 미분말 또는 플라이애시, PS볼 등을 활용하여 저탄소 친환경 콘크리트 조성물 및 이를 최적으로 배합하는 구체적인 방법이 아직까지 제공되지 않고 있는 실정이다.According to the prior art, a low-carbon eco-friendly concrete composition and a concrete method for optimally blending the low-carbon eco-friendly concrete composition by using blast furnace slag fine powder, fly ash, PS ball or the like are not yet available.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, OPC(Ordinary Portland Cement), 플라이애시(Fly Ash) 및 슬래그 미분말(Slag Powder)을 조합하여 결합재(Binder)로 사용하고, 급랭전기로 산화슬래그를 잔골재로 사용하는 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트에 있어서, 산업부산물인 고로슬래그 미분말 및 플라이애시, 급랭전기로 산화슬래그 등을 활용함으로써 친환경적인 다성분계 저탄소 콘크리트 조성물을 형성할 수 있는, 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 조성물 및 그 배합 방법을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a honeycomb structure, which is used as a binder by combining OPC (Ordinary Portland Cement), fly ash and slag powder, In the multi-component low-carbon eco-concrete using oxide slag as a fine aggregate, a multi-component low-carbon concrete composition capable of forming an environmentally friendly multi-component low-carbon concrete composition by utilizing blast furnace slag, fly ash, An environmentally friendly concrete composition and a method of blending the same.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 산업부산물인 고로슬래그 미분말 및 플라이애시, 급랭전기로 산화슬래그 등을 활용하면서 친환경적인 콘크리트 분체 시공을 위하여 산업부산물이 혼입된 콘크리트의 재료적 특성 및 구조적 특성을 고려하여 최적의 콘크리트 분체 배합비를 결정할 수 있는, 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 조성물 및 그 배합 방법을 제공하기 위한 것이다.In order to solve the above-mentioned problems, a technical object of the present invention is to provide a method of manufacturing an eco-friendly concrete powder by using blast furnace slag fine powder, fly ash, quench- Low carbon eco-friendly concrete composition capable of determining an optimum amount of concrete powder blend in consideration of physical properties and structural characteristics, and a method of blending the same.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 조성물은, OPC, 플라이애시 및 슬래그 미분말을 조합한 결합재, 잔골재, 굵은골재, 혼화제 및 배합수를 배합하여 형성되는 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 조성물로서, OPC(Ordinary Portland Cement), 플라이애시 및 슬래그 미분말을 조합한 100 중량부(Weight Part)의 결합재; 상기 100 중량부의 결합재를 기준으로 25~35 중량부의 배합수(W); 상기 100 중량부의 결합재를 기준으로 210~250 중량부의 잔골재; 상기 100 중량부의 결합재를 기준으로 220~260 중량부의 굵은골재; 상기 100 중량부의 결합재를 기준으로 0.8~1.5 중량부의 고성능감수제; 및 상기 100 중량부의 결합재를 기준으로 4~6 중량부의 혼화제(AE제) 를 포함하되, 상기 잔골재는 급랭전기로 산화슬래그인 PS볼을 100% 사용하는 것을 특징으로 한다.As a means for achieving the above-mentioned technical object, the multi-component low carbon eco-friendly concrete composition according to the present invention is formed by compounding a binder, a fine aggregate, an aggregate, an admixture and a compounding water in combination of OPC, fly ash and slag fine powder Component A low carbon eco-friendly concrete composition comprising 100 parts by weight of a combination of OPC (Ordinary Portland Cement), fly ash and slag fine powder; (W) of 25 to 35 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder; 210 to 250 parts by weight of fine aggregate based on 100 parts by weight of the binder; 220 to 260 parts by weight of coarse aggregate based on 100 parts by weight of the binder; 0.8 to 1.5 parts by weight of a high-performance water reducing agent based on 100 parts by weight of the binder; And 4 to 6 parts by weight of an admixture (AE agent) based on 100 parts by weight of the binder, wherein the fine aggregate comprises 100% of the PS balls which are quenched by electric furnace slag.
여기서, 상기 결합재는 분체 50% 치환조건으로서, (OPC 50% + F/A 15% + Slag 35%)로 조합되거나, 또는, 상기 결합재는 분체 65% 치환조건으로서, (OPC 35% + F/A 25% + Slag 40%)로 조합될 수 있다.(OPC 50% + F / A 15% + Slag 35%) as the powder 50% substitution condition, or the binder is the powder 65% A 25% + Slag 40%).
본 발명에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 조성물은, 상기 100 중량부의 결합재를 기준으로 2~3 중량부의 자극제(Na2SO4)를 추가로 포함할 수 있다.The multi-component low-carbon eco-friendly concrete composition according to the present invention may further comprise 2 to 3 parts by weight of irritant (Na 2 SO 4 ) based on 100 parts by weight of the binder.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 배합 방법은, OPC, 플라이애시(F/A) 및 슬래그 미분말(Slag)을 조합한 결합재, 자극제, 급랭전기로 산화슬래그로 이루어진 잔골재, 굵은골재, 혼화제 및 배합수를 배합하여 형성되는 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트를 배합하는 방법에 있어서, a) 상기 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트의 분체(Powder) 배합을 위해 설계기준강도(fck)에 따라 배합 설계조건을 설정하는 단계; b) 배합강도 적용식에 따라 콘크리트 배합강도(fcr)를 계산 결정하는 단계; c) 물-결합재와 28일 압축강도간의 상관식에 따라 시험배합을 위한 물-결합재비(W/B)를 결정하는 단계; d) 상기 결정된 물-결합재비에 대한 보정식, 조립율 보정식 또는 공기량 보정식에 따라 잔골재율(S/A)을 보정하는 단계; e) 슬럼프, 공기량, 잔골재 조립률 및 잔골재율(S/A) 및 감수율에 따라 최종 단위 사용수량을 산출하는 단계; f) 상기 산출된 최종 단위 사용수량 및 상기 계산된 물/결합재비(W/B)에 따라 단위 결합재량을 결정하는 단계; g) 상기 배합강도, 물-결합재비, 잔골재율, 단위수량 및 단위 결합재량을 포함하는 배합요인별 설정값에 따라 콘크리트 시험체를 시험배합 및 보정하는 단계; h) 상기 물-결합재비(W/B)를 변화시키면서 압축강도시험을 통해 최적 물-결합재비(W/B)를 결정하고, 최적 단위 결합재 사용량을 결정하는 단계; 및 i) 상기 최적 물-결합재비(W/B)에 대응하는 결합재-물비(B/W)와 28일 압축강도의 상관관계에 따라 최적의 콘크리트 시방 배합을 최종적으로 결정하는 단계를 포함하여 이루어진다.As a further means for achieving the above-mentioned technical object, the multi-component low carbon eco-friendly concrete mixing method according to the present invention is characterized by comprising a binder which is a combination of OPC, fly ash (F / A) and slag fine powder (slag) A method for blending a multicomponent low-carbon eco-concrete comprising a fine aggregate made of oxide slag, a coarse aggregate, an admixture and a compounding water, comprising the steps of: a) setting a blending design condition according to fck; b) determining the concrete compounding strength (fcr) according to the compounding strength application formula; c) determining a water-binding ratio (W / B) for the test formulation according to a correlation between the water-binder and the 28-day compressive strength; d) correcting the fine aggregate ratio (S / A) according to the determined water-binding ratio ratio, correcting formula, or air amount correction formula; e) calculating the final unit usage amount according to the slump, the air amount, the fine aggregate granulation ratio, the fine aggregate fraction (S / A) and the water reduction ratio; f) determining a unit bonding amount according to the calculated final unit usage amount and the calculated water / coupling ratio (W / B); g) test compounding and correcting the concrete specimen according to the setting values of the mixing factors including the mixing strength, the water-binding material ratio, the fine aggregate content, the unit water quantity and the unit binding material; h) determining an optimum water-binding material ratio (W / B) through a compressive strength test while varying the water-binding material ratio (W / B) and determining an optimal unit binder material usage amount; And i) finally determining the optimum concrete formulation according to the correlation between the binder-water ratio (B / W) corresponding to the optimum water-binding material ratio (W / B) and the 28-day compressive strength .
여기서, 상기 a) 단계의 배합 설계조건에서, 결합체 분체 조건은 1) OPC 100% 사용, 2) OPC 50% + F/A 15% + Slag 35% 사용, 3) OPC 50% + F/A 15% + Slag 35% + 자극제(Na2SO4) 사용, 4) OPC 35% + F/A 25% + Slag 40% 사용, 및 5) OPC 35% + F/A 25% + Slag 40% + 자극제(Na2SO4) 사용의 5가지 조건으로 구분하고, 공통조건으로서 Slump 150±25(㎜) 및 공기량 4.5±1.5(%)를 설정하며, 잔골재 대체 재료로서 상기 PS볼을 100% 사용하는 것을 특징으로 한다.2) OPC 50% + F / A 15% + Slag 35% used 3) OPC 50% + F / A 15% (%) + Slag 35% + Stimulant (Na 2 SO 4 ), 4) OPC 35% + F / A 25% + Slag 40%, and 5) OPC 35% + F / A 25% + Slag 40% (Na 2 SO 4 ), and
여기서, 상기 b) 단계에서, 콘크리트 구조물의 안전을 위해서 현장에서의 품질변화 및 구조물의 중요도를 고려하여 설계기준 강도(fck)에 증가계수(α)를 곱한 것을 배합강도로 결정하며, 상기 증가계수(α)는 현장에서 예상되는 콘크리트 강도의 변동계수(V) 및 구조물의 중요도에 따라 결정될 수 있다.In the step b), in order to ensure the safety of the concrete structure, the compound strength obtained by multiplying the design reference strength (fck) by the increase factor (?) Is determined as the compounding strength in consideration of the quality change at the site and the importance of the structure, (α) can be determined according to the variation coefficient (V) of the concrete strength expected in the field and the importance of the structure.
여기서, 상기 b) 단계의 배합강도 적용식은, 
여기서, 상기 c) 단계에서 시험배합을 위한 물-결합재비(W/B)는 한국콘크리트 표준시방서 및 미국 ACI(콘크리트 학회)의 물-결합재와 28일 압축강도간의 상관식에 의해 각각 구해지고, 상기 한국콘크리트 표준시방서의 물-결합재와 28일 압축강도간의 상관식은 f28 = -21.0 + (21.5 x C/W)로 주어지고, 상기 미국 ACI의 물-결합재와 28일 압축강도간의 상관식은 f28 = -1.8 + (13.4 x C/W)로 주어지며, 상기 두 상관식의 평균값을 시험적용 물/결합재비로 결정하는 것을 특징으로 한다.Here, the water-binding ratio (W / B) for the test compound in the step c) is determined by a correlation between the water-binding material of the Korean concrete standard specification and the ACI (Concrete Institute) The correlation between the water-binder and the 28-day compressive strength of the Korean concrete standard specification is given by f 28 = -21.0 + (21.5 x C / W), and the correlation between the water- 28 = -1.8 + (13.4 x C / W), and the average value of the two correlations is determined as the test application / binder ratio.
여기서, 상기 e) 단계에서 혼화제인 고성능 AE감수제 사용에 따른 감수율을 추가 적용하여 최종 단위 사용수량을 산출하는 것을 특징으로 한다.Here, in the step (e), the final unit use amount is calculated by further applying the water reducing rate according to the use of the high performance AE water reducing agent as the admixture.
본 발명에 따르면, OPC(Ordinary Portland Cement), 플라이애시(Fly Ash) 및 슬래그 미분말(Slag Powder)을 조합하여 결합재(Binder)로 사용하고, 급랭전기로 산화슬래그를 잔골재로 사용하는 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트에 있어서, 산업부산물인 고로슬래그 미분말 및 플라이애시, 급랭전기로 산화슬래그 등을 활용함으로써 친환경적인 다성분계 저탄소 콘크리트 조성물을 형성할 수 있다.According to the present invention, it is possible to produce a multi-component low-carbon eco-friendly product using OPC (Ordinary Portland Cement), fly ash and slag powder as a binder and using quenched electric furnace oxidation slag as a fine aggregate In concrete, an environmentally friendly multi-component low-carbon concrete composition can be formed by utilizing blast furnace slag fine powder and fly ash as industrial by-products, quenching furnace slag, and the like.
본 발명에 따르면, 산업부산물인 고로슬래그 미분말 및 플라이애시, 급랭전기로 산화슬래그 등을 활용하면서 친환경적인 콘크리트 분체 시공을 위하여 산업부산물이 혼입된 콘크리트의 재료적 특성 및 구조적 특성을 고려하여 최적의 콘크리트 분체 배합비를 결정할 수 있다.According to the present invention, in consideration of the material properties and structural characteristics of the concrete containing industrial byproducts for the environmentally friendly concrete powder application while utilizing blast furnace slag powder, fly ash, quenching furnace slag, and the like, The powder blending ratio can be determined.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트의 조성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 조성물을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트의 배합시험 원재료인 OPC, 플라이애시, 슬래그 미분말, 급랭전기로 산화슬래그 및 굵은골재를 각각 예시하는 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 배합시험에 사용되는 80배율의 급랭전기로 산화슬래그인 PS볼을 예시하는 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트에 대한 슬럼프 및 공기량 시험을 예시하는 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 배합시험을 위해 시험체를 제작하여 증기 양생시키는 것을 예시하는 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 배합 방법의 동작흐름도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트의 시험체 배합시 OPC를 단독조건에서 결합재-물비와 f28 압축강도의 상관관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트의 시험체 배합시 분체 50% 치환조건에서 결합재-물비와 f28 압축강도의 상관관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트의 시험체 배합시 자극제를 첨가한 분체 50% 치환조건에서 결합재-물비와 f28 압축강도의 상관관계를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트의 시험체 배합시 분체 65% 치환조건에서 결합재-물비와 f28 압축강도의 상관관계를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트의 시험체 배합시 자극제를 첨가한 분체 65% 치환조건에서 결합재-물비와 f28 압축강도의 상관관계를 나타내는 도면이다.1 is a view showing the composition of a multi-component low carbon eco-concrete according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a multi-component low carbon eco-concrete concrete composition according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 3A to 3E are photographs illustrating OPC, fly ash, slag powder, quench-furnace oxidation slag, and coarse aggregate as raw materials for multi-component low-carbon environmentally friendly concrete according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a photograph illustrating a PS ball as a quench-type electric furnace slag with an 80-fold magnification used in a multicomponent low-carbon environmentally friendly concrete mixing test according to an embodiment of the present invention.
5 is a photograph illustrating a slump and an air quantity test for a multi-component low carbon eco-concrete according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a photograph illustrating the preparation of a test body for steam-curing for a multi-component low-carbon eco-concrete concrete test according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation of a multi-component low carbon eco-friendly concrete mixing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a graph showing the correlation between the binder-water ratio and the compressive strength of f 28 under the condition of OPC alone when the multi-component low carbon environmentally friendly concrete according to the first embodiment of the present invention is mixed with the test body.
FIG. 9 is a graph showing the correlation between the binder-water ratio and the compressive strength of f 28 under the condition of 50% powder substitution when the multi-component low carbon environmentally friendly concrete according to the second embodiment of the present invention is mixed with the test body.
10 is a graph showing the correlation between the binder-water ratio and the compressive strength of f 28 under the condition of 50% powder added with a stimulant when the multi-component low carbon eco-friendly concrete according to the third embodiment of the present invention is mixed with a stimulant.
FIG. 11 is a graph showing the correlation between the binder-water ratio and the compressive strength of f 28 under the condition of 65% powder substitution when the multi-component low-carbon environmentally friendly concrete according to the fourth embodiment of the present invention is mixed with the test body.
FIG. 12 is a graph showing the correlation between the binder-water ratio and the compressive strength of f 28 under the condition of 65% powder added with a stimulant when the multi-component low carbon environmentally friendly concrete according to the fifth embodiment of the present invention is mixed with a stimulus.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.
[다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 조성물][Multicomponent low carbon eco-friendly concrete composition]
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트의 조성을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 조성물을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a view showing the composition of a multi-component low carbon eco-concrete according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view for explaining a multi-component low carbon eco-concrete concrete composition according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트의 조성물은, 결합재(Binder, 배합수(W), 잔골재(140), 굵은골재(150), 고성능감수제, 및 혼화제(AE제)를 포함한다.1, a multi-component low carbon eco-friendly concrete composition according to an embodiment of the present invention includes binder (W),
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트의 조성물은, OPC(110), 플라이애시(F/A: 120) 및 슬래그 미분말(Slag: 130)을 조합한 결합재, 잔골재(140), 굵은골재(150), 혼화제 및 배합수를 배합하여 형성되는 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 조성물로서, OPC(Ordinary Portland Cement: 110), 플라이애시(F/A: 120) 및 슬래그 미분말(Slag Powder: 130)을 조합한 100 중량부(Weight Part)의 결합재(Binder); 상기 100 중량부의 결합재를 기준으로 25~35 중량부의 배합수(W); 상기 100 중량부의 결합재를 기준으로 210~250 중량부의 잔골재(140); 상기 100 중량부의 결합재를 기준으로 220~260 중량부의 굵은골재(150); 상기 100 중량부의 결합재를 기준으로 0.8~1.5 중량부의 고성능감수제; 및 상기 100 중량부의 결합재를 기준으로 4~6 중량부의 혼화제(AE제)를 포함하며, 이때, 상기 잔골재(140)는 급랭전기로 산화슬래그인 PS볼을 100% 사용한다.Specifically, the composition of the multi-component low carbon eco-concrete according to the embodiment of the present invention includes a binding material in which
여기서, 상기 결합재는 분체 50% 치환조건으로서, (OPC 50% + F/A 15% + Slag 35%)로 조합되거나, 또는, 상기 결합재는 분체 65% 치환조건으로서, (OPC 35% + F/A 25% + Slag 40%)로 조합될 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.(OPC 50% + F / A 15% + Slag 35%) as the powder 50% substitution condition, or the binder is the powder 65% A 25% + Slag 40%), but is not limited thereto.
또한, 상기 100 중량부의 결합재를 기준으로 2~3 중량부의 자극제(Na2SO4)를 추가로 포함할 수 있다.In addition, 2 to 3 parts by weight of irritant (Na 2 SO 4 ) may be further added based on 100 parts by weight of the binder.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 조성물의 실시예들로서, 예를 들면, OPC 100% 사용, OPC 50% + F/A 15% + Slag 35% 사용, OPC 50% + F/A 15% + Slag 35% + 자극제(Na2SO4) 사용, OPC 35% + F/A 25% + Slag 40% 사용, 및 OPC 35% + F/A 25% + Slag 40% + 자극제(Na2SO4) 사용으로 각각 구분한다. 또한, 공통조건으로는 Slump 150±25(㎜) 및 공기량 4.5±1.5(%)를 설정하고, 기존의 잔골재 대체 재료로서 PS볼을 100% 사용하며, 또한, 굵은골재로는 20mm 쇄석골재를 사용하고, 혼화제로는 고성능 AE감수제(PC계)를 사용할 수 있고, 각각의 구체적인 배합비에 대해서는 후술하기로 한다.FIG. 2 is a graph showing the results of experiments using OPC 100%, OPC 50% + F / A 15% + Slag 35%, OPC 50% + F / A 15% + Slag 35% + Stimulant (Na 2 SO 4 ) used, OPC 35% + F / A 25% + Slag 40% use and OPC 35% + F / A 25% + Slag 40% Na 2 SO 4 ). Slump 150 ± 25 (mm) and air volume 4.5 ± 1.5 (%) were set as common conditions, and 100% PS ball was used as a substitute for conventional fine aggregate and 20 mm crushed aggregate was used as coarse aggregate And a high-performance AE water reducing agent (PC system) may be used as the admixture, and the concrete blending ratio will be described later.
한편, 도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트의 배합시험 원재료인 OPC, 플라이애시, 슬래그 미분말, 급랭전기로 산화슬래그 및 굵은골재를 각각 예시하는 사진이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 배합시험에 사용되는 80배율의 급랭전기로 산화슬래그, 예를 들면, PS볼을 예시하는 사진이다.3A to 3E are photographs respectively illustrating OPC, fly ash, slag powder, quench-furnace oxidation slag, and coarse aggregate as raw materials for multi-component low-carbon environmentally friendly concrete according to an embodiment of the present invention. Is a photograph illustrating quench-type electric furnace slag, for example, a PS ball, at an 80-fold magnification used in a multicomponent low-carbon environmentally friendly concrete mix test according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트의 배합시험 원재료로서, 도 3a는 1종 시멘트인 OPC(110)를 나타내고, 도 3b는 플라이애시(120)를 나타내며, 도 3c는 슬래그 미분말(130)을 나타내고, 도 3d는 급랭전기로 산화슬래그 , 예를 들면, PS볼(140)을 나타내고, 도 3e는 굵은골재를 각각 나타낸다.3B shows the
여기서, 급랭전기로 산화슬래그(140)인 PS(Precious Slag) 볼은 종래 Fe-CaO 등이 함유되어 있는 제강슬래그를 파쇄하여 단순용도(성토용, 매립용 등)에 사용하던 파쇄 슬래그와는 달리 제철소의 제강 과정에서 발생하는 용융 제강 슬래그에 SAT(Slag Atomizing Technology) 공법을 적용하여 고속의 공기를 이용하여 용융상태에서 급냉시켜 구형화한 것이다. 이러한 급랭전기로 산화슬래그(140)는 수침팽창비가 국내(1.5%) 및 일본(0.5%)의 기준규격을 만족하는 0.5% 미만의 것으로, 상기의 PS 볼은 유해성분들을 모두 연소시켜 자연환경에 전혀 무해한 Fe2O3, CaO, SiO2, MgO, MnO, Al2O3, TiO2와 같은 안정된 다양한 종류의 금속산화물을 함유하고 있어 강도가 높고 안정적이며, 또한, 그 형상이 구형화되어 있어 배수가 용이하다. 즉, 이러한 급랭전기로 산화슬래그(140)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 구형의 형상을 가짐으로써 마찰저항성 감소되어 투수성 아스팔트 콘크리트 포장에 있어서는 주행성 확보와 포장시공시 유동성과 충전성이 향상되며, 높은 강도와 경도, 내구성 증대 및 낮은 흡수율 등의 뛰어난 물리적 성질을 지니고 있고, 특히, 골재와 시멘트, 아스팔트와의 결합력이 뛰어나고 슬래그의 분화팽창 등의 불안정성을 최소화 등의 환경 친화적 소재로 장점을 가지고 있다.Here, the PS (Precious Slag) ball, which is the quench-type
따라서 본 발명의 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트는 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트로서, OPC(110), 플라이애시(120) 및 슬래그 미분말(130)을 조합한 결합재(Binder), 자극제, PS볼로 이루어진 잔골재(140), 굵은골재(150), 혼화제 및 배합수를 배합하여 형성되며, 상기 결합재(Binder), 자극제, 급랭전기로 산화슬래그로 이루어진 잔골재(140), 굵은골재(150), 혼화제 및 배합수의 최적 배합 방법에 대해서는 후술하기로 한다.Accordingly, the multi-component low carbon eco-friendly concrete according to the embodiment of the present invention is a multi-component low carbon eco-friendly concrete comprising a binder composed of an
또한, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트에 대한 슬럼프 및 공기량 시험을 예시하는 사진이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 배합시험을 위해 시험체를 제작하여 증기 양생시키는 것을 예시하는 사진이다.FIG. 5 is a photograph illustrating a slump and an air quantity test for a multi-component low-carbon eco-concrete according to an embodiment of the present invention. FIG. It is a photograph exemplifying that steam curing is made.
도 5의 a)는 본 발명의 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트에 대한 슬럼프 시험을 나타내고, 도 5의 b)는 본 발명의 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트에 대한 공기량 시험을 예시한다.5a shows a slump test for multi-component low-carbon environmentally friendly concrete according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5b illustrates an air quantity test for multi-component low-carbon environmentally friendly concrete according to an embodiment of the present invention .
또한, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 배합시험을 위해 시험체(200)를 나타내며, 증기양생조건에서 양생시킬 수 있다. 구체적인 증기양생조건으로서, 몰딩 → 2시간 상온방치 → 2시간에 걸쳐 55℃까지 승온 (20℃ 이하/hr) → 유지(52~58 ℃, 6hr) → 하강(10℃ 이하/hr) → 2시간 상온방치 후 탈형 → 습윤 양생의 과정을 거치게 된다.Also, FIG. 6 shows a
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, OPC(Ordinary Portland Cement), 플라이애시(Fly Ash) 및 슬래그 미분말(Slag Powder)을 조합하여 결합재(Binder)로 사용하고 급랭전기로 산화슬래그를 잔골재로 사용하는 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트에 있어서, 산업부산물인 고로슬래그 미분말 및 플라이애시, 급랭전기로 산화슬래그 등을 활용함으로써 친환경적인 다성분계 저탄소 콘크리트 조성물을 형성할 수 있다.As a result, according to the embodiment of the present invention, it is possible to use an OPC (Ordinary Portland Cement), a fly ash and a slag powder as a binder as a binder, In the multi-component low-carbon eco-friendly concrete, an environmentally friendly multi-component low-carbon concrete composition can be formed by utilizing blast furnace slag, fly ash, quenching furnace slag, and the like.
[다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 배합 방법][Multicomponent low carbon eco-concrete formulation method]
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 배합 방법의 동작흐름도이다.FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation of a multi-component low carbon eco-friendly concrete mixing method according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 배합 방법은, 먼저, OPC(110), 플라이애시(120) 및 슬래그 미분말(130)을 조합한 결합재(Binder), 자극제, 급랭전기로 산화슬래그로 이루어진 잔골재(140), 굵은골재(150), 혼화제 및 배합수를 배합하여 형성되는 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트를 배합하도록 설계기준강도에 따라 콘크리트 배합 설계조건을 설정한다(S110).7, a multi-component low carbon eco-friendly concrete mixing method according to an embodiment of the present invention includes a binder having a combination of an
본 발명의 실시예에 따른 배합설계 조건으로서, 하기 표 1에 도시된 바와 같이, 슬럼프, 공기량, 결합재 분체조건, 자극제 사용여부, 결합재 조건, 골재조건 및 혼화제 등을 설정하고, 이때, 결합재 분체조건에 따라 OPC 단독 사용, 분체 50% 치환조건 및 분체 65% 치환조건으로 구분한다. 예를 들면, OPC 100% 사용, OPC 50% + F/A 15% + Slag 35% 사용, OPC 50% + F/A 15% + Slag 35% + 자극제(Na2SO4) 사용, OPC 35% + F/A 25% + Slag 40% 사용, 및 OPC 35% + F/A 25% + Slag 40% + 자극제(Na2SO4) 사용으로 각각 구분한다. 또한, 공통조건으로는 Slump 150±25(㎜) 및 공기량 4.5±1.5(%)를 설정하고, 기존의 잔골재 대체 재료로서 PS볼을 100% 사용하는 것으로 한다. 또한, 굵은골재로는 20mm 쇄석골재를 사용하고, 혼화제로는 고성능 AE감수제(PC계)를 사용하는 것으로 설정한다. 이러한 콘크리트 배합 설계조건은 임의로 선택될 수 있다. 여기서, 표 2는 본 발명의 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트의 배합설계 조건을 구체적으로 나타낸다.As shown in the following Table 1, the conditions of the slump, the amount of air, the conditions of the binder powder, the use of the irritant, the binder condition, the aggregate condition and the admixture were set as shown in Table 1 below, OPC single use, 50% replacement of powder and 65% replacement of powder. For example, use of OPC 100%, use of OPC 50% + F / A 15% + Slag 35%, use of OPC 50% + F / A 15% + Slag 35% + stimulant (Na 2 SO 4 ) + F / A 25% + Slag 40%, and OPC 35% + F / A 25% + Slag 40% + Stimulant (Na 2 SO 4 ). Slump 150 ± 25 (mm) and air volume 4.5 ± 1.5 (%) are set as the common condition, and 100% of the PS balls are used as a substitute for the existing fine aggregate. In addition, 20 mm crushed aggregate is used as the coarse aggregate, and a high-performance AE water reducing agent (PC system) is used as the admixture. These concrete mix design conditions can be arbitrarily selected. Table 2 shows the mixing design conditions of the multi-component low carbon eco-concrete according to the embodiment of the present invention.
또한, 표 3은 본 발명의 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트에서 결합재를 구체적으로 나타내고 있고, 또한, 표 4는 골재 종류를 구체적으로 나타내며, 또한, 표 5는 혼화제를 구체적으로 나타낸다.Table 3 specifically shows the binder in the multi-component low-carbon eco-concrete according to the embodiment of the present invention, and Table 4 specifically shows the type of aggregate, and Table 5 specifically shows the admixture.
다음으로, 강도의 표준편차(S) 및 변동계수(V)를 고려한 콘크리트 배합강도 적용식에 따라 콘크리트 배합강도를 계산하여 결정한다(S120). 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 배합강도 결정식은 표 6에 나타낸 바와 같다.Next, concrete strength of the concrete is calculated according to the formula of the concrete mixture strength considering the standard deviation (S) and the variation coefficient (V) of the strength (S120). Table 6 shows the formula of the concrete mixture strength according to the embodiment of the present invention.
즉, 대부분의 레미콘 공장에서는 콘크리트 배합설계시 콘크리트 구조물의 안전을 위해서 현장에서의 품질변화 및 구조물의 중요도를 고려하여 설계기준 강도(fck)에 증가계수 α를 곱한 것을 배합강도로 결정하는 경우가 일반적이다. 여기서, 증가계수 α는 현장에서 예상되는 콘크리트 강도의 변동계수(V) 및 구조물의 중요도에 따라 결정되는데 현장에서 예상되는 품질관리 정도에 따른 콘크리트의 압축강도 변동계수 값은 다음의 표 7에 나타낸 바와 같다.That is, for the concrete mix design of most concrete mixers, the safety factor of the concrete structure is determined by considering the change in quality at the site and the importance of the structure, and multiplying the design criterial strength (fck) to be. The increase coefficient α is determined by the variation coefficient (V) of the concrete strength expected in the field and the importance of the structure. The value of the coefficient of variation of the compressive strength of concrete according to the degree of quality control expected in the field is as shown in Table 7 same.
본 발명의 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트의 배합강도는, 예를 들면, 철도건설의 PC용 콘크리트 생산이 PC제작장의 자체 레미콘 배치 플랜트에서 제조되므로 우수한 배치 플랜트에서 잘 관리된 상태(관리정도 "우수")로 적용하여 변동계수(V)를 10.0%로 적용하여 계산한 결과는 다음의 표 8에 도시된 바와 같고, 여기서, 28일 배합강도는 Eq1, 2중 큰 값인 Eq 2의 41 MPa로 결정하였다.The mixing strength of the multi-component low-carbon eco-concrete according to the embodiment of the present invention can be obtained, for example, because the production of PC concrete for railroad construction is manufactured in the own ready- "Excellent") and applying the coefficient of variation (V) to 10.0% as shown in the following Table 8, wherein the 28 day compounding strength is Eq1, 41 MPa of
다음으로, 물-결합재와 28일 압축강도간의 상관식에 따라 시험배합을 위한 물-결합재비를 결정한다(S130). 구체적으로, 콘크리트의 물-결합재비는 소요의 강도, 내구성, 수밀성 및 균열저항성을 고려하여 작업이 가능한 범위 내에서 최소가 되도록 시험에 의하여 결정하는 것을 원칙으로 하고 있다. 따라서 표 9에 나타낸 물-결합재와 28일 압축강도간의 상관식을 참고로 하여 시험배합을 위한 물-결합재비(W/B)를 결정할 수 있다.Next, the water-binding ratio for the test formulation is determined according to the correlation between the water-binder and the 28-day compressive strength (S130). Specifically, the water-binder ratio of concrete is determined by testing so as to minimize the workability in consideration of required strength, durability, watertightness and crack resistance. Therefore, the water-binding ratio (W / B) for the test formulation can be determined with reference to the correlation between the water-binding material and the 28-day compressive strength shown in Table 9.
구체적으로, 한국콘크리트 표준시방서의 물-결합재와 28일 압축강도간의 상관식은 f28 = -21.0 + (21.5 x C/W)로 주어지고, 미국 ACI의 물-결합재와 28일 압축강도간의 상관식은 f28 = -1.8 + (13.4 x C/W)로 주어질 수 있다.Specifically, the correlation between the water-binder and the 28-day compressive strength of the Korean concrete standard specification is given by f 28 = -21.0 + (21.5 x C / W), and the correlation between the water- f 28 = -1.8 + (13.4 x C / W).
예를 들면, 콘크리트 학회 제안식에 따르면, B/W는 (41+21)/21.5 = 2.884이고, W/B는 34.7%로 주어지고, 또한, 미국 ACI(콘크리트학회)에 따르면, B/W는 (41+1.8)/13.4 = 3.194이고, W/B는 31.3%로 주어질 수 있고, 본 발명의 실시예에 따른 시험적용 물/결합재비는 ( 34.7 + 31.3 )/2로서 33.0%로 주어질 수 있다.For example, according to the concrete formula proposed by the Society of Concrete, B / W is given as (41 + 21) /21.5 = 2.884 and W / B is given as 34.7% (41 + 1.8) /13.4 = 3.194 and W / B can be given as 31.3%, and the test application / bonding ratio according to the embodiment of the present invention can be given as 33.0% as (34.7 + 31.3) / 2 have.
다음으로, 상기 결정된 W/B에 대한 보정식, 조립율 보정식 및 공기량 보정식에 따라 잔골재율(S/A)을 보정한다(S140).Next, the fine aggregate ratio (S / A) is corrected (S140) according to the determined correction formula for the W / B, the modulus correcting formula and the air amount correction formula.
예를 들면, 상기 PS볼을 100% 사용하는 잔골재(140)에 대한 잔골재율(S/A)은, 굵은골재 20㎜일 때, 콘크리트 시방서에 따라 45%이고, 조립율 보정식은 [(3.07-2.80)/0.1] x 0.5 ≒ 1.35%이고, 상기 W/B에 대한 보정식은 [(33.0 - 55.0)/5.0] x 1.0 ≒ -4.4%로 주어지고, 공기량 보정식은 [(4.5 - 4.5)/0.1] x 1.0 = 0.0% 로 주어지므로, 최종 잔골재율(S/A)은 (45 + 1.35 - 4.4 + 0.0) ≒ 42.0%로 계산될 수 있다.For example, the fine aggregate ratio S / A for the fine
다음으로, 슬럼프, 공기량, 잔골재 조립률 및 잔골재율(S/A)에 따라 보정하고, 혼화제인 고성능 AE감수제 사용에 따른 감수율을 추가 적용하여 최종 단위 사용수량을 산출한다(S150).Next, the final unit use amount is calculated by adjusting the slump, the air amount, the fine aggregate granulation ratio and the fine aggregate ratio (S / A), and applying the water reducing rate according to the use of the high performance AE water reducing agent as the admixture (S150).
예를 들면, 20mm 굵은골재로 슬럼프 80mm 제작을 위해서 소요되는 사용수량 표준이 165㎏인 경우, 슬럼프에 의한 보정은 (150-80 mm)/10 x 0.012 x 165㎏ = 13.86㎏이고, 공기량에 대한 보정은 없고, 잔골재 조립률에 따른 보정은 보정하지 않는 것으로 하며, S/A에 따른 보정은 [(40.7 - 43.0)/ 1.0] x 1.5≒ -3.5㎏이 된다. 또한, 고성능 AE감수제 사용에 따른 감수율을 추가 적용하면 약 6%가 되고, 예를 들면, 165㎏(AE제 사용시의 단위 수량) x 0.06 ≒ - 10㎏인 경우, 최종 단위 사용수량은 (165 + 13.86 + 0.0 + 0.0 - 3.5 - 10) ≒ 165㎏으로 계산될 수 있다.For example, in the case of 20 kg thick aggregate, the slump-based correction is 150 x 80 mm / 10 x 0.012 x 165 kg = 13.86 kg when the standard used for slump 80 mm is 165 kg, The correction according to the fine aggregate granular material is not corrected, and the correction according to S / A is [(40.7 - 43.0) / 1.0] x 1.5? -3.5 kg. For example, when 165 kg (unit quantity when using AE) x 0.06 ≒ - 10 kg is used, the final unit used amount is 165 + 13.86 + 0.0 + 0.0 - 3.5 - 10)? 165 kg.
다음으로, 상기 산출된 최종 단위 사용수량 및 상기 계산된 물/결합재비에 따라 단위결합재량을 결정한다(S160). 예를 들면, 산출된 최종 단위 사용수량이 165㎏이고, 상기 계산된 물/결합재비(S/A)가 33.0이므로, 단위결합재량은 (165/33.0) x 100 = 500㎏/㎥가 된다.Next, the unit binding amount is determined according to the calculated final unit usage amount and the calculated water / coupling ratio (S160). For example, the calculated final unit usage amount is 165 kg, and the calculated water / coupling ratio (S / A) is 33.0, so the unit coupling amount is (165 / 33.0) x 100 = 500 kg /
다음으로, 표 10에 도시된 바와 같이, 상기 배합강도, 물-결합재비, 잔골재율, 단위수량 및 단위 결합재량을 포함하는 배합요인별 설정값에 따라 콘크리트 시험체를 시험배합 및 보정한다(S170). 즉, 배합요인별 설정값으로서, 배합강도가 41.0 MPa이고, 물-결합재비(W/B)가 33.0%이며, 잔골재율(S/a)이 42.0%이고, 단위수량(W)이 165㎏/㎥이며, 단위 결합재량(B)은 500㎏/㎥로 주어진다. 이러한 배합요인별 설정값에 따라 콘크리트 시험체를 시험배합하고, 후속적으로, 이를 보정하게 된다.Next, as shown in Table 10, the concrete specimen is tested and adjusted according to the setting values of the mixing factors including the mixing strength, the water-binding material ratio, the fine aggregate ratio, the unit water quantity, and the unit binding material amount (S170) . (W / B) of 33.0%, a fine aggregate ratio (S / a) of 42.0%, a unit weight (W) of 165 kg / M < 3 >, and the unit bonding amount (B) is given as 500 kg / m < 3 >. The test specimens are tested according to the setting values of the mixing factors, and subsequently corrected.
다음으로, 상기 시험 배합된 콘크리트 시험체에 대해 각각의 물-결합재비를 변화시키면서 압축강도시험을 통해 최적 물-결합재비를 결정하고, 최적 단위 결합재 사용량을 결정한다(S180).Next, the optimal water-binding material ratio is determined through the compressive strength test while varying the water-binding material ratio for the concrete mixture thus tested, and the optimal unit binder material usage is determined (S180).
다음으로, 상기 산출된 최적 물-결합재비(W/B)에 대응하는 결합재-물비(B/W)와 재령 28일(f28) 압축강도와의 상관관계식에 따라 최적의 콘크리트 시방 배합을 최종적으로 결정한다(S190).Next, the optimal concrete formulation is finally determined according to the correlation formula between the binder-water ratio (B / W) corresponding to the calculated optimum water-binding material ratio (W / B) and the compression strength at 28 days (S190).
전술한 S180 단계 및 S190 단계를 하기 제1 실시예 내지 제5 실시예에 따라 구체적으로 설명하기로 한다.
The steps S180 and S190 will be described in detail with reference to the first to fifth embodiments.
[제1 실시예: OPC 단독 조건으로 배합된 콘크리트 시험체][Example 1: Concrete specimen blended with OPC single condition]
본 발명의 제1 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트의 시험체는 OPC를 단독조건으로 하여 배합된 경우, 물-결합재비 변화에 따른 압축강도 변화특성으로서, 결합재-물비 변화에 따른 압축강도시험을 통해 최적 물-결합재비를 결정하고 단위 결합재 사용량을 결정하기 위하여, 시험배합을 통해 도출한 배합조건을 중심으로 하여 물-결합재비를 -5 ~ +5% 범위로 변동을 주어 시험을 하였다. 이에 따라 표 11은 W/B 변동에 따른 단위 재료량을 나타내고, 표 12는 시험결과를 나타낸다.In the case of the multi-component, low-carbon environmentally friendly concrete according to the first embodiment of the present invention, the compressive strength test according to the change of the binder-water ratio was performed as follows. In order to determine the optimum water - binding ratio and to determine the amount of unit binders, the water - binding ratio varied from -5 to + 5% based on the mixing conditions derived from the test mixture. Accordingly, Table 11 shows the unit material amount due to W / B fluctuation, and Table 12 shows the test result.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트의 시험체 배합시 OPC를 단독조건에서 결합재-물비와 f28 압축강도의 상관관계를 나타내는 도면이다.FIG. 8 is a graph showing the correlation between the binder-water ratio and the compressive strength of f 28 under the condition of OPC alone when the multi-component low carbon environmentally friendly concrete according to the first embodiment of the present invention is mixed with the test body.
B/W-f28 강도와의 상관식으로서, 배합강도는 19.354 x (C/W) - 12.9가 되며, B/W = [(41 + 12.9)/19.354] = 2.785가 되며, W/B = (1/2.785) x 100 = 35.9%이고, 단위 수량 = 141㎏이며, 단위 결합재량 = (151/35.9) x 100 = 393㎏이고, S/A = 42.1 + [(35.9 - 31.5) x 1.0] = 43.0%가 되며, 이를 고려하여 최종적으로 결절된 최적의 콘크리트 시방 배합은 다음의 표 13에 나타낸 바와 같다.B / Wf as the correlation with the 28 intensity, intensity blending is 19.354 x (C / W) - and is 12.9, B / W = [( 41 + 12.9) /19.354] = is a 2.785, W / B = (1 /2.785) x 100 = 35.9%, the unit water amount = 141 kg, the unit bonding amount = (151/35.9) x 100 = 393 kg, S / A = 42.1 + [(35.9 - 31.5) %, And the optimum concrete specimens nodulated finally are shown in Table 13 below.
[제2 실시예: 분체 50% 치환조건으로 배합된 콘크리트 시험체][Example 2: concrete specimen mixed with powder 50% substitution condition]
본 발명의 제2 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트의 시험체는 분체 50% 치환조건으로 하여 배합된 경우, 물-결합재비 변화에 따른 압축강도 변화특성으로서, 결합재-물비 변화에 따른 압축강도시험을 통해 최적 물-결합재비를 결정하고 단위 결합재 사용량을 결정하기 위하여, 시험배합을 통해 도출한 배합조건을 중심으로 하여 물-결합재비를 -5 ~ +5% 범위로 변동을 주어 시험을 하였다. 이에 따라 표 14는 W/B 변동에 따른 단위 재료량을 나타내고, 표 15는 시험결과를 나타낸다.The test specimen of the multi-component low carbon eco-concrete according to the second embodiment of the present invention is characterized by the compressive strength change according to the change of the water-binding ratio in the case of mixing with 50% powder, , The water - binding ratio was varied from -5 to + 5% with the mixing conditions derived from the test formulation as the center, in order to determine the optimal water - binding ratio and to determine the amount of the unit binder. Accordingly, Table 14 shows the unit material amount due to the W / B fluctuation, and Table 15 shows the test result.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트의 시험체 배합시 분체 50% 치환조건에서 결합재-물비와 f28 압축강도의 상관관계를 나타내는 도면이다.FIG. 9 is a graph showing the correlation between the binder-water ratio and the compressive strength of f 28 under the condition of 50% powder substitution when the multi-component low carbon environmentally friendly concrete according to the second embodiment of the present invention is mixed with the test body.
B/W-f28 강도와의 상관식으로서, 배합강도는 11.541 x (B/W) +1.947이 되며, B/W = [(41 + 1.947)/11.541] = 3.384가 되며, W/B = (1/3.384) x 100 = 29.6%이고, 단위 수량 = 133㎏이며, 단위 결합재량 = (133/29.6) x 100 = 449㎏이고, S/A = 41.1 + [(29.6 - 30.8)/5.0] x 1.0% = 40.9%가 되며, 이를 고려하여 최종적으로 결절된 최적의 콘크리트 시방 배합은 다음의 표 16에 나타낸 바와 같다.B / Wf 28 The intensity of the combination is 11.541 x (B / W) +1.947, and the ratio B / W = [(41 + 1.947) /11.541] /3.384) x 100 = 29.6%, unit water amount = 133 kg, unit binding amount = 133 / 29.6 x 100 = 449 kg, S / A = 41.1 + [(29.6 - 30.8) /5.0] % = 40.9%, and the optimum concrete formulations finally nodulated considering this are shown in Table 16 below.
[제3 실시예: 자극제를 첨가한 분체 50% 치환조건으로 배합된 콘크리트 시험체][Example 3: Concrete specimen blended with 50% of powder with addition of a stimulant]
본 발명의 제2 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트의 시험체는 자극제(Na2SO4)를 첨가한 분체 50% 치환조건으로 하여 배합된 경우, 물-결합재비 변화에 따른 압축강도 변화특성으로서, 결합재-물비 변화에 따른 압축강도시험을 통해 최적 물-결합재비를 결정하고 단위 결합재 사용량을 결정하기 위하여, 시험배합을 통해 도출한 배합조건을 중심으로 하여 물-결합재비를 -5 ~ +5% 범위로 변동을 주어 시험을 하였다. 이에 따라 표 17은 W/B 변동에 따른 단위 재료량을 나타내고, 표 18은 시험결과를 나타낸다.The test specimen of the multi-component low-carbon eco-concrete according to the second embodiment of the present invention is characterized by a compressive strength change characteristic according to the change of the water-binding ratio when mixed with 50% of the powder added with the stimulant (Na 2 SO 4 ) , The binder-to-water ratio, to determine the optimal water-binding ratio and to determine the amount of unit binder, the water-binding ratio is adjusted to -5 to +5 % Range. Accordingly, Table 17 shows the unit material amount due to the W / B fluctuation, and Table 18 shows the test result.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트의 시험체 배합시 자극제를 첨가한 분체 50% 치환조건에서 결합재-물비와 f28 압축강도의 상관관계를 나타내는 도면이다.10 is a graph showing the correlation between the binder-water ratio and the compressive strength of f 28 under the condition of 50% powder added with a stimulant when the multi-component low carbon eco-friendly concrete according to the third embodiment of the present invention is mixed with a stimulant.
B/W-f28 강도와의 상관식으로서, 배합강도는 9.635 x (B/W) + 10.684가 되며, B/W = [(41 + 10.684)/9.635] = 3.147이 되며, W/B = (1/3.147) x 100 = 31.8%이고, 단위 수량 = 133㎏이며, 단위 결합재량 = (133/31.8) x 100 = 418㎏이고, S/A = 41.1 + [(31.8 - 30.8)/5.0] x 1.0% = 41.8%가 되며, 이를 고려하여 최종적으로 결절된 최적의 콘크리트 시방 배합은 다음의 표 19에 나타낸 바와 같다.B / Wf as the correlation with the 28 intensity, intensity blending is 9.635 x (B / W) + is a 10.684, B / W = [( 41 + 10.684) /9.635] = is a 3.147, W / B = (1 / 3.147) x 100 = 31.8%, the unit yield = 133 kg, the unit bonding amount = (133 / 31.8) x 100 = 418 kg, and S / A = 41.1 + [(31.8-30.8) /5.0] % = 41.8%, and the optimum concrete formulations finalized in consideration of this are as shown in Table 19 below.
[제4 실시예: 분체 65% 치환조건으로 배합된 콘크리트 시험체][Example 4: concrete specimen mixed with powder 65% substitution condition]
본 발명의 제4 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트의 시험체는 분체 65% 치환조건으로 하여 배합된 경우, 물-결합재비 변화에 따른 압축강도 변화특성으로서, 결합재-물비 변화에 따른 압축강도시험을 통해 최적 물-결합재비를 결정하고 단위 결합재 사용량을 결정하기 위하여, 시험배합을 통해 도출한 배합조건을 중심으로 하여 물-결합재비를 -5 ~ +5% 범위로 변동을 주어 시험을 하였다. 이에 따라 표 20은 W/B 변동에 따른 단위 재료량을 나타내고, 표 21은 시험결과를 나타낸다.The test specimen of the multi-component low carbon eco-concrete according to the fourth embodiment of the present invention is characterized by the compressive strength change according to the change of the water-binding ratio when the 65% , The water - binding ratio was varied from -5 to + 5% with the mixing conditions derived from the test formulation as the center, in order to determine the optimal water - binding ratio and to determine the amount of the unit binder. Accordingly, Table 20 shows the unit material amount due to the W / B fluctuation, and Table 21 shows the test result.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트의 시험체 배합시 분체 65% 치환조건에서 결합재-물비와 f28 압축강도의 상관관계를 나타내는 도면이다.FIG. 11 is a graph showing the correlation between the binder-water ratio and the compressive strength of f 28 under the condition of 65% powder substitution when the multi-component low-carbon environmentally friendly concrete according to the fourth embodiment of the present invention is mixed with the test body.
B/W-f28 강도와의 상관식으로서, 배합강도는 10.875 x (B/W) - 0.506이 되며, B/W = [(41 + 0.506)/10.875] = 3.816이 되며, W/B = (1/3.816) x 100 = 26.2%이고, 단위 수량 = 121㎏이며, 단위 결합재량 = (121/26.2) x 100 = 462㎏이고, S/A = 42.1 + [(26.2 - 27.1)/5.0] x 1.0% = 41.9%가 되며, 이를 고려하여 최종적으로 결절된 최적의 콘크리트 시방 배합은 다음의 표 22에 나타낸 바와 같다.B / Wf as the correlation with the 28 intensity, intensity blending is 10.875 x (B / W) - is a 0.506, B / W = [( 41 + 0.506) /10.875] = is a 3.816, W / B = (1 /3.816) x 100 = 26.2%, the unit yield = 121 kg, the unit bonding amount = (121/26.2) x 100 = 462 kg, S / A = 42.1 + [(26.2-27.1) /5.0] % = 41.9%, and the optimal concrete formulations finally nodulated in consideration of this are shown in Table 22 below.
[제5 실시예: 자극제를 첨가한 분체 65% 치환조건으로 배합된 콘크리트 시험체][Example 5: Concrete specimen mixed with 65% of powder with addition of excipient]
본 발명의 제5 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트의 시험체는 자극제(Na2SO4)를 첨가한 분체 65% 치환조건으로 하여 배합된 경우, 물-결합재비 변화에 따른 압축강도 변화특성으로서, 결합재-물비 변화에 따른 압축강도시험을 통해 최적 물-결합재비를 결정하고 단위 결합재 사용량을 결정하기 위하여, 시험배합을 통해 도출한 배합조건을 중심으로 하여 물-결합재비를 -5 ~ +5% 범위로 변동을 주어 시험을 하였다. 이에 따라 표 23은 W/B 변동에 따른 단위 재료량을 나타내고, 표 24는 시험결과를 나타낸다.The test specimen of the multi-component low carbon eco-concrete according to the fifth embodiment of the present invention is characterized by a compressive strength change characteristic according to the change of water-binding ratio when mixed with a 65% powder substitute added with a stimulant (Na 2 SO 4 ) , The binder-to-water ratio, to determine the optimal water-binding ratio and to determine the amount of unit binder, the water-binding ratio is adjusted to -5 to +5 % Range. Accordingly, Table 23 shows the unit material amount due to W / B fluctuation, and Table 24 shows the test result.
도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트의 시험체 배합시 자극제를 첨가한 분체 65% 치환조건에서 결합재-물비와 f28 압축강도의 상관관계를 나타내는 도면이다.FIG. 12 is a graph showing the correlation between the binder-water ratio and the compressive strength of f 28 under the condition of 65% powder added with a stimulant when the multi-component low carbon environmentally friendly concrete according to the fifth embodiment of the present invention is mixed with a stimulus.
B/W-f28 강도와의 상관식으로서, 배합강도는 5.437 x (B/W) + 21.818이 되며, B/W = [(41 + 21.818)/5.437] = 3.528이 되며, W/B = (1/3.528) x 100 = 28.3%이고, 단위 수량 = 121㎏이며, 단위 결합재량 = (121/28.3) x 100 = 427㎏이고, S/A = 41.1 + [(28.3 - 27.1)/5.0] x 1.0% = 42.3%가 되며, 이를 고려하여 최종적으로 결정된 최적의 콘크리트 시방 배합은 다음의 표 25에 나타낸 바와 같다.B / Wf as the correlation with the 28 intensity, intensity blending is 5.437 x (B / W) + is a 21.818, B / W = [( 41 + 21.818) /5.437] = is a 3.528, W / B = (1 /3.528) x 100 = 28.3%, the unit quantity = 121 kg, the unit bonding amount = (121 / 28.3) x 100 = 427 kg, and S / A = 41.1 + [(28.3-27.1) /5.0] % = 42.3%, and the optimum concrete formulations determined finally are as shown in Table 25 below.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, OPC, 플라이애시 및 슬래그 미분말을 조합하여 결합재로 사용하고 급랭전기로 산화슬래그를잔골재로 사용하는 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트에 있어서, 산업부산물인 고로슬래그 미분말 및 플라이애시, 급랭전기로 산화슬래그 등을 활용하면서 친환경적인 콘크리트 분체 시공을 위하여 산업부산물이 혼입된 콘크리트의 재료적 특성 및 구조적 특성을 고려하여 최적의 콘크리트 분체 배합비를 결정할 수 있다.As a result, according to the embodiment of the present invention, in a multicomponent low carbon eco-friendly concrete using OPC, fly ash and slag fine powder as a binder and quenching furnace slag as a fine aggregate, the blast furnace slag fine powder and fly ash It is possible to determine optimum mix ratio of concrete powder considering the material characteristics and structural characteristics of concrete containing industrial byproducts for environmentally friendly concrete powder application by using ash, quenching electric furnace oxidation slag and the like.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
110: OPC(1종 시멘트)
120: 플라이애시(Fly Ash)
130: 슬래그 미분말(Slag Powder)
140: 잔골재(급랭전기로 산화슬래그)
150: 굵은골재
200: 시험체110: OPC (Type 1 cement)
120: fly ash (Fly Ash)
130: Slag Powder
140: fine aggregate (quenched electric furnace oxide slag)
150: coarse aggregate
200: Test body
Claims (10)
OPC(Ordinary Portland Cement: 110), 플라이애시(F/A: 120) 및 슬래그 미분말(Slag Powder: 130)을 조합한 100 중량부(Weight Part)의 결합재(Binder);
상기 100 중량부의 결합재를 기준으로 25~35 중량부의 배합수(W);
상기 100 중량부의 결합재를 기준으로 210~250 중량부의 잔골재(140);
상기 100 중량부의 결합재를 기준으로 220~260 중량부의 굵은골재(150);
상기 100 중량부의 결합재를 기준으로 0.8~1.5 중량부의 고성능감수제; 및
상기 100 중량부의 결합재를 기준으로 4~6 중량부의 AE제;
상기 100 중량부의 결합재를 기준으로 2~3 중량부의 Na2SO4
를 포함하되,
상기 잔골재(140)는 급랭전기로 산화슬래그인 PS볼을 100% 사용하는 것을 특징으로 하는 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 조성물.A low-carbon multi-component low-carbon steel sheet which is formed by blending a binder composed of an OPC 110, fly ash (F / A) 120 and slag fine powder (slag) 130, fine aggregate 140, coarse aggregate 150, As an environmentally friendly concrete composition,
A binder of 100 parts by weight of a combination of OPC (Ordinary Portland Cement) 110, fly ash (F / A) 120 and slag powder (Slag Powder) 130;
(W) of 25 to 35 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder;
210 to 250 parts by weight of fine aggregate (140) based on 100 parts by weight of the binder;
220 to 260 parts by weight of coarse aggregate (150) based on 100 parts by weight of the binder;
0.8 to 1.5 parts by weight of a high-performance water reducing agent based on 100 parts by weight of the binder; And
4 to 6 parts by weight of an AE agent based on 100 parts by weight of the binder;
2 to 3 parts by weight of Na 2 SO 4 based on 100 parts by weight of the binder
, ≪ / RTI &
Wherein the fine aggregate (140) uses 100% of PS balls which are quench-type electric furnace slag.
상기 결합재는 분체 50% 치환조건으로서, (OPC 50% + F/A 15% + Slag 35%)로 조합되는 것을 특징으로 하는 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 조성물.The method according to claim 1,
Wherein said binder is combined with a 50% powder substitution condition (OPC 50% + F / A 15% + Slag 35%).
상기 결합재는 분체 65% 치환조건으로서, (OPC 35% + F/A 25% + Slag 40%)로 조합되는 것을 특징으로 하는 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 조성물.The method according to claim 1,
Wherein the binder is combined with a powder 65% substitution condition (OPC 35% + F / A 25% + Slag 40%).
a) 상기 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트의 분체(Powder) 배합을 위해 설계기준강도(fck)에 따라 배합 설계조건을 설정하되, 배합 설계조건으로 Slump 150±25(㎜) 및 공기량 4.5±1.5(%)로 설정하는 단계;
b) 배합강도 적용식에 따라 콘크리트 배합강도(fcr)를 계산 결정하는 단계;
c) 물-결합재와 28일 압축강도간의 상관식에 따라 시험배합을 위한 물-결합재비(W/B)를 결정하는 단계;
d) 상기 결정된 물-결합재비에 대한 보정식, 조립율 보정식 또는 공기량 보정식에 따라 잔골재율(S/A)을 보정하는 단계;
e) 슬럼프, 공기량, 잔골재 조립률, 잔골재율(S/A) 및 고성능감수제와 AE제의 사용에 따른 감수율에 따라 최종 단위 사용수량을 산출하는 단계;
f) 상기 산출된 최종 단위 사용수량 및 상기 계산된 물/결합재비(W/B)에 따라 단위 결합재량을 결정하는 단계;
g) 상기 배합강도, 물-결합재비, 잔골재율, 단위수량 및 단위 결합재량을 포함하는 배합요인별 설정값에 따라 콘크리트 시험체를 시험배합 및 보정하는 단계;
h) 상기 물-결합재비(W/B)를 변화시키면서 압축강도시험을 통해 최적 물-결합재비(W/B)를 결정하고, 최적 단위 결합재 사용량을 결정하는 단계; 및
i) 상기 최적 물-결합재비(W/B)에 대응하는 결합재-물비(B/W)와 28일 압축강도의 상관관계에 따라 최적의 콘크리트 시방 배합을 최종적으로 결정하는 단계
를 포함하는 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 배합 방법.A method for blending the multi-component low carbon eco-friendly concrete of claim 1,
a) Mixture design conditions are set according to design criterial strength (fck) for blending powder of multi-component low carbon eco-concrete. Slump 150 ± 25 (㎜) and air amount 4.5 ± 1.5 (% ;
b) determining the concrete compounding strength (fcr) according to the compounding strength application formula;
c) determining a water-binding ratio (W / B) for the test formulation according to a correlation between the water-binder and the 28-day compressive strength;
d) correcting the fine aggregate ratio (S / A) according to the determined water-binding ratio ratio, correcting formula, or air amount correction formula;
e) Calculating the final unit water quantity according to slump, air amount, fine aggregate granulation, fine aggregate (S / A) ratio, and the water reduction ratio according to the use of high performance water reducing agent and AE agent;
f) determining a unit bonding amount according to the calculated final unit usage amount and the calculated water / coupling ratio (W / B);
g) test compounding and correcting the concrete specimen according to the setting values of the mixing factors including the mixing strength, the water-binding material ratio, the fine aggregate content, the unit water quantity and the unit binding material;
h) determining an optimum water-binding material ratio (W / B) through a compressive strength test while varying the water-binding material ratio (W / B) and determining an optimal unit binder material usage amount; And
i) finally determining the optimum concrete formulation according to the correlation between the binder-water ratio (B / W) corresponding to the optimal water-binding material ratio (W / B) and the 28-
Based low-carbon eco-friendly concrete.
상기 a) 단계의 배합 설계조건에서, 결합재 분체 조건은 1) OPC 50% + F/A 15% + Slag 35% 사용, 2) OPC 35% + F/A 25% + Slag 40% 사용의 2가지 조건으로 구분하여 설정하는 것을 특징으로 하는 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 배합 방법.6. The method of claim 5,
In the mixing conditions of the step a), the binder material powder conditions are 1) OPC 50% + F / A 15% + Slag 35% use 2) OPC 35% + F / A 25% + Slag 40% Wherein the low-carbon eco-friendly concrete composition is prepared and classified according to the conditions.
상기 b) 단계에서, 콘크리트 구조물의 안전을 위해서 현장에서의 품질변화 및 구조물의 중요도를 고려하여 설계기준 강도(fck)에 증가계수(α)를 곱한 것을 배합강도로 결정하며, 상기 증가계수(α)는 현장에서 예상되는 콘크리트 강도의 변동계수(V) 및 구조물의 중요도에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 배합 방법.6. The method of claim 5,
In step b), in order to ensure the safety of the concrete structure, the combination strength is determined by multiplying the design reference strength (fck) by the increase factor (α) in consideration of the quality change at the site and the importance of the structure. ) Is determined according to the variation coefficient (V) of the concrete strength expected in the field and the importance of the structure.
상기 c) 단계에서 시험배합을 위한 물-결합재비(W/B)는 한국콘크리트 표준시방서 및 미국 ACI(콘크리트 학회)의 물-결합재와 28일 압축강도간의 상관식에 의해 각각 구해지고, 상기 한국콘크리트 표준시방서의 물-결합재와 28일 압축강도간의 상관식은 f28 = -21.0 + (21.5 x C/W)로 주어지고, 상기 미국 ACI의 물-결합재와 28일 압축강도간의 상관식은 f28 = -1.8 + (13.4 x C/W)로 주어지며, 상기 두 상관식의 평균값을 시험적용 물/결합재비로 결정하는 것을 특징으로 하는 다성분계 저탄소 친환경 콘크리트 배합 방법.6. The method of claim 5,
The water-binding ratio (W / B) for the test formulation in step c) is determined by the correlation between the water-binding material of the Korean concrete standard specification and the ACI (concrete) concrete standard specification for water-correlation between the binding material and 28 day compressive strength f 28 = -21.0 + is given by (x 21.5 C / W), the United States of ACI water-correlation between the binding material and 28 day compressive strength f 28 = -1.8 + (13.4 x C / W), and the average value of the two correlations is determined as the test application / binder ratio.
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