KR100516188B1 - Calcium oxide solidifier composition comprising titanium gypsum - Google Patents

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김세호
신원재
이용수
조진우
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플러스환경건설(주)
한국건설기술연구원
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Abstract

본 발명은 티타늄 제련 과정에서 발생되는 폐기물인 티타늄 석고를 재활용하여 원료 절감 효과를 얻을 수 있으며, 지반 개량 및 차수 효과가 우수한 고화재 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 고화재 조성물은 일축압축강도와 투수시험 결과 기존 고화재 및 일반 포틀랜트 시멘트에 비해 지반 개량 및 차수 효과가 모래, 화강토, 점토 지반에서 모두 우수했다. 따라서, 하천의 제방 구조물 하부 지반 등의 다양한 지반에 적용할 수 있으며, 포틀랜트 시멘트량을 대폭적으로 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 티타늄 제련 과정에서 발생하는 폐기물을 이용함으로써 산업 부산물을 자원화할 수 있는 장점을 지니고 있다. 또한, 본 발명에 따른 고화재의 비용이 포틀랜트 시멘트 비용의 대략 83% 정도로 저렴하고, 이러한 저렴한 가격으로 기존 고화재와 동등한 강도 및 차수 효과를 얻을 수 있어 경제적이다.The present invention can obtain a raw material saving effect by recycling the titanium gypsum which is a waste generated in the smelting process of titanium, and relates to a solidified fire extinguishing composition excellent in ground improvement and ordering effect. As a result of the uniaxial compressive strength and permeability test, the solidified material composition of the present invention had better ground improvement and ordering effect in sand, granite soil, and clay ground than conventional solidified materials and general portland cement. Therefore, it can be applied to a variety of ground, such as the lower ground of the riverbank embankment structure, it is possible to obtain an effect that can significantly reduce the amount of portland cement. In addition, by using the waste generated in the smelting process of titanium has the advantage of recycling the industrial by-products. In addition, the cost of the solidified fire according to the present invention is about 83% cheaper than the cost of portland cement, and it is economical because the low price can obtain the same strength and order effect as the existing solidified fire.

Description

티타늄 석고를 포함하는 산화칼슘 고화재 조성물{CALCIUM OXIDE SOLIDIFIER COMPOSITION COMPRISING TITANIUM GYPSUM} Calcium oxide solidification composition containing titanium gypsum {CALCIUM OXIDE SOLIDIFIER COMPOSITION COMPRISING TITANIUM GYPSUM}

본 발명은 고화재 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 티타늄 제련 과정에서 발생되는 폐기물인 티타늄 석고를 재활용하여 원료 절감 효과를 얻을 수 있으며, 지반 개량 및 차수 효과가 우수한 고화재 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a solidifying composition, and more particularly, to recycling the titanium gypsum, which is a waste generated in the process of smelting titanium, to obtain a raw material saving effect, and relates to a solidifying composition having excellent ground improvement and ordering effect.

최근 서해안 고속도로의 완공으로 인하여 서해안 개발이 본격화되고 있으며, 대규모 공단조성 사업 등이 활발하게 이루어지고 있는데, 이러한 개발은 바다와 근접한 지역 또는 해안의 연약지반에서 이루어지고 있다. 이러한 연약지반은 함수비가 높기 때문에 지반 개량제 또는 고화재를 사용하여 지반을 강화시켜야 한다. 따라서, 지반 개량재 또는 고화재의 필요성이 증대되고 있으며, 보다 우수한 특성을 지닌 지반 개량재를 개발하거나 새로운 형태의 지반 개량 기술의 도입이 절실히 요구되고 있는 실정이다.Due to the recent completion of the West Coast Highway, the development of the West Coast is in full swing, and large scale industrial complex projects are being actively carried out. Such development is being carried out on the soft ground near the sea or on the coast. Since the soft ground has a high water content, the ground must be reinforced with ground modifiers or solidified fires. Therefore, the necessity of the ground improving material or solidified material is increasing, and there is an urgent need to develop a ground improving material having better characteristics or to introduce a new type of ground improving technology.

고화재(solidifier)는 함수연약토를 고형화시키는 물질로서 연약지반 내에 투입되어 지반 중에서 대상토와 반응하여 견고한 물리 화학적 경화체를 형성함으로써 지반을 강화시킬 뿐만 아니라, 유해 폐기물을 고형화시켜 수중에 함유된 중금속 등을 무해화시키고 용출이 어려운 형태로 변화시키는 역할을 한다고 알려져 있다.Solidifier is a substance that solidifies hydrous soft soil. It is added to soft soil and reacts with target soil in the soil to form a solid physico-chemical hardening body to strengthen the ground, and solidify harmful wastes and heavy metals contained in water. It is known to play a role of harming the back and changing the form into a difficult form.

이러한 고화재로서 기존에는 시멘트 또는 석회를 대표적으로 사용하였다. 또한, 시멘트에 석고, 슬래그, 석탄회 및 고화 성능을 높이는 알루미나 시멘트 등을 첨가한 시멘트계 지반 개량제(시멘트계 고화재)가 1970년대 이후 개발되어 이용되고 있으며, 이를 개선한 여러 가지 지반 개량용 고화재가 계속 개발되고 있다. 그러나, 이러한 시멘트와 석회 및 시멘트계 고화재는 연약지반의 강도를 개선시키기는 하지만, 시멘트의 경우 고온에서 소성하여 제조되기 때문에 고가이고, 석회의 경우에는 막대한 양이 채굴되고 있어 심각한 자연 훼손을 유발하며, 유한된 자원이라는 문제점이 있다. 또한, 시멘트계 고화재 역시 시멘트가 주성분으로서 대부분을 차지하기 때문에 비용이 많이 든다는 문제점이 있다. 따라서, 비용을 절감할 수 있고 석회질 자원의 절약과 환경보호를 위한 대체 고화재의 개발이 시급한 실정이다.Conventionally, cement or lime was used as such a solidified material. In addition, cement-based ground modifiers (cement-based solidifiers) including cement, gypsum, slag, coal ash, and alumina cements that enhance solidification performance have been developed and used since the 1970s. Is being developed. However, although cement and lime and cement-based solidifying materials improve the strength of soft ground, cement is expensive because it is manufactured by firing at high temperature, and in the case of lime, a huge amount is mined, causing severe natural damage. There is a problem of finite resources. In addition, the cement-based solidified material also has a problem that it is expensive because the cement occupies most of the main component. Therefore, there is an urgent need to reduce costs and to develop alternative solid fires for the saving of calcite resources and environmental protection.

본 발명자는 이러한 기존 고화재 사용의 문제점을 극복하기 위하여 연구하던 중, 티타늄 제련 과정에서 발생되는 폐기물인 티타늄 석고를 재활용하여 고화재 조성물을 제조함으로써 원료비를 절감할 수 있고, 이러한 조성물이 일축압축강도가 높아 지반 개량 효과가 우수하고, 차수 효과 또한 우수함을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.The present inventors while researching to overcome the problems of using the existing solidified fire, it is possible to reduce the raw material cost by recycling the titanium gypsum, which is a waste generated during the smelting process to produce a solidified fire composition, the composition is uniaxial compressive strength The present invention was completed by confirming that the ground improvement effect was high and the order effect was also excellent.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 원료비 절감 효과를 갖고 모든 지반에서 지반 개량 효과 및 차수 효과가 우수한 고화재를 제공하는 것이다. The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a solid fire material having a raw material cost reduction effect and excellent ground improvement effect and order effect in all soils.

상기한 바의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 시멘트 40-50중량%, 고로슬래그 30-40중량%, 플라이애시 10-15중량%, 티타늄 석고 5-10중량% 및 활성제 3-5중량%로 이루어진 고화재 조성물을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention, 40-50% by weight cement, blast furnace slag 30-40% by weight, fly ash 10-15% by weight, 5-10% by weight of titanium gypsum and 3-5% by weight of the active agent It provides a solidified composition consisting of.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 고화재 조성물은 시멘트 40-50중량%, 고로슬래그 30-40중량%, 플라이애시 10-15중량%, 티타늄 석고 5-10중량% 및 활성제 3-5중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다. The solidified composition according to the present invention is characterized in that it comprises 40-50% by weight cement, blast furnace slag 30-40% by weight, fly ash 10-15% by weight, 5-10% by weight of titanium gypsum and 3-5% by weight of the active agent It is done.

일반적으로 연약지반의 고형화 과정은 토립자가 초기에 에트린자이트(ettringite)에 의해 결속되는 과정과 석회-규산질의 수화반응과 포졸란 물질의 부가적인 포졸란 반응에 의하여 토립자의 강도가 증진되는 강도 발현 과정으로 이루어진다. In general, the process of solidification of the soft ground is a process of strength development in which the granules are initially bound by ettringite and the strength of the granules is enhanced by the lime-silicate hydration reaction and the additional pozzolanic reaction of the pozzolanic substance. Is done.

시멘트는 토양 속의 간극수와 수화반응을 일으키고, 이에 따라 에트린자이트가 생성되는데, 이러한 에트린자이트는 침상의 결정화를 이루면서 흙 속의 간극을 채워서 흙 속의 함수비를 저하시키고, 고화체를 조밀화시키며, 이온교환과 팽창성에 의해 유해 중금속류 및 유기물을 고착시킨다. 따라서, 에트린자이트의 생성을 위해서 시멘트가 본 발명의 조성물에 포함되는 것이 바람직하며, 40-50중량%의 범위로 포함되는 것이 가장 바람직하다. 상기에서 시멘트의 함량이 40중량% 미만이면, 에트린자이트의 생성이 이루어지지 않고, 50중량%를 초과하면 과도한 시멘트의 사용으로 인하여 고화재의 비용이 증가되기 때문에 상기 범위의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다. 상기에서 시멘트는 포틀랜트 시멘트인 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니고, 당업계에서 통상적으로 사용되고 있는 시멘트가 사용될 수 있다.Cement causes hydration reactions with the pore water in the soil, which leads to the formation of ethrinzite, which forms crystallized needles that fill the gaps in the soil, lowering the water content in the soil, densifying solids, and ion exchange Toxic heavy metals and organics are fixed by overexpansion. Therefore, it is preferred that cement be included in the composition of the present invention for the production of ethrinzite, most preferably in the range of 40-50% by weight. When the content of cement in the above is less than 40% by weight, the production of ethrinzite is not made, when the content of more than 50% by weight is included in the content of the above range because the cost of the solidified material increases due to the use of excessive cement It is preferable. The cement is preferably portland cement, but is not limited thereto, and cement commonly used in the art may be used.

한편, 본 발명의 조성물에는 고형화 과정 중의 수화 반응과 포졸란 반응을 위해서 고로슬래그와 플라이애시가 첨가된다. 상기 고로슬래그와 플라이애시는 포졸란 반응 물질인 이산화규소(SiO2) 및 산화알루미늄(Al2O3)을 다량 함유하고 있으며, 또한 수화 반응에서 에트린자이트를 효과적으로 생성하는 삼산화유황(SO3)도 다량 함유하고 있기 때문에 수화 반응과 포졸란 반응을 지속적으로 촉진하여 지반의 안정된 강도를 유지시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 조성물에 포함되는 것이 바람직하며, 효과적인 수화 반응과 포졸란 반응을 위해서 고로슬래그는 30-40중량%, 플라이애시는 10-15중량%의 함량으로 첨가되는 것이 바람직하다.On the other hand, blast furnace slag and fly ash is added to the composition of the present invention for the hydration reaction and the pozzolanic reaction during the solidification process. The blast furnace slag and fly ash contain a large amount of pozzolanic reactants, silicon dioxide (SiO 2 ) and aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and sulfur trioxide (SO 3 ) which effectively produces ethrinite in the hydration reaction. Since it also contains a large amount, it is possible to continuously promote the hydration reaction and pozzolanic reaction to maintain a stable strength of the ground. Therefore, it is preferable to be included in the composition of the present invention, blast furnace slag 30-40% by weight, fly ash is preferably added in an amount of 10-15% by weight for effective hydration reaction and pozzolanic reaction.

본 발명의 조성물은 상기 시멘트, 고로슬래그, 플라이애시 외에 티타늄 석고를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다. 티타늄 석고는 티타늄 제련 과정에서 발생되는 폐기물로서 본 발명의 고화재 조성물에 첨가될 경우 완성된 고화재의 전체 비용을 절감시킬 수 있고, 강알카리성분을 중화시키는 성질이 있어 본 발명에 포함되는 것이 바람직하다. 상기에서 티타늄 석고는 5-10중량%의 함량으로 첨가되는 것이 바람직한데, 5중량% 미만으로 첨가하면 에트린자이트의 생성이 저하되며, 10중량%를 초과하여 첨가하게 되면 조성물의 강도가 약해지기 때문에 이러한 범위로 첨가하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 따른 고화재 조성물에는 이산화티타늄(TiO2)을 2-3중량% 함유하고 있는 티타늄 석고를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 이산화티타늄은 전기적 반응을 촉진시키는 특성을 지니고 있다.The composition of the present invention is characterized in that it contains titanium gypsum in addition to the cement, blast furnace slag, fly ash. Titanium gypsum is a waste generated in the process of smelting titanium, and when added to the solidification composition of the present invention, it is possible to reduce the overall cost of the finished solidification material and has a property of neutralizing strong alkali components, which is preferably included in the present invention. Do. Titanium gypsum is preferably added in an amount of 5-10% by weight. If it is added in an amount less than 5% by weight, the production of ethrinzite is lowered, and when it is added in excess of 10% by weight, the strength of the composition is weak. It is preferable to add in such a range because it loses. In addition, it is preferable to use titanium gypsum containing 2-3 wt% of titanium dioxide (TiO 2 ) in the solidifying composition according to the present invention. The titanium dioxide has a property of promoting an electrical reaction.

한편, 본 발명의 조성물은 강도 증진 효과를 위해서 활성제를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기에서 활성제는 3-5중량%의 함량으로 포함되는 것이 바람직한데, 활성제의 함량이 3중량% 미만이면 조성물 강도의 증진효과가 미흡하며, 5중량%를 초과하면 사용량의 증가로 경제적 비용이 증가되기 때문이다. 활성제로는 나트륨 계열의 활성제를 사용하는 것이 바람직하며, 특히 황산나트륨(Na2SO4)을 사용하는 것이 보다 바람직하다.On the other hand, the composition of the present invention is characterized in that it comprises an active agent for the strength enhancing effect. Preferably, the active agent is included in an amount of 3-5% by weight. If the content of the active agent is less than 3% by weight, the effect of enhancing the strength of the composition is insufficient. Become Because. As the activator, it is preferable to use a sodium-based activator, and more preferably, sodium sulfate (Na 2 SO 4 ).

본 발명에 따른 고화재 조성물을 흙-시멘트의 압축 및 휨강도 실험용 공시체 제작 및 양생방법에 의해(KS F 규격 : 2329) 일축압축강도 시험을 수행한 결과, 모래 지반에서는 120-130kg/cm2, 점토 지반에서는 20-25kg/cm2, 화강토 지반에서는 70-80kg/cm2이었다.As a result of the uniaxial compressive strength test of the solidified composition according to the present invention by manufacturing and curing specimens for compressive and flexural strength test of soil-cement (KS F standard: 2329), 120-130kg / cm 2 in clay 20-25kg / cm 2 in the soil and 70-80kg / cm 2 in the granite soil.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are merely to illustrate the invention, but the content of the present invention is not limited to the following examples.

[실시예 1] 고화재의 제조 Example 1 Preparation of Solidified Material

보통 포틀랜트 시멘트, 티타늄 석고, 고로슬래그분말, 플라이애시 및 활성제로 황산나트륨을 하기 표 1과 같이 혼합하여 고화재를 제조하였다. 고화재 제조에 사용된 각 재료의 구성성분은 하기 표 2와 같다. 표 2에 나타난 바와 같이 본 발명의 고화재 제조에 사용된 티타늄 석고 중 이산화티타늄의 함량은 2.36%이었다.Ordinary sodium chloride was mixed with portland cement, titanium gypsum, blast furnace slag powder, fly ash and an activator to prepare a solidified material as shown in Table 1 below. The components of each material used for preparing the solidified material are shown in Table 2 below. As shown in Table 2, the content of titanium dioxide in the titanium gypsum used to prepare the solidified material of the present invention was 2.36%.

보통 포틀랜트시멘트Common Portland Cement 티타늄석고Titanium gypsum 고로슬래그분말Blast Furnace Slag Powder 플라이애시Fly ash 황산나트륨Sodium sulfate 합계(중량%)Total (% by weight) 4040 1010 3232 1515 33 100100

구성성분Ingredient 포틀랜트시멘트Portland Cement 고로슬래그분말Blast Furnace Slag Powder 플라이애시Fly ash 티타늄 석고Titanium plaster SiO2 SiO 2 2222 34.234.2 50.250.2 4.154.15 Al2O3 Al 2 O 3 66 13.513.5 21.621.6 0.940.94 Fe2O3 Fe 2 O 3 33 0.830.83 7.847.84 19.1919.19 TiO3 TiO 3 -- 1.051.05 0.710.71 2.362.36 CaOCaO 6363 41.141.1 10.0910.09 21.121.1 MgOMgO 2.52.5 5.85.8 2.432.43 0.940.94 Na2ONa 2 O -- 0.290.29 1.521.52 0.020.02 K2OK 2 O -- 0.200.20 1.331.33 0.060.06 SO3 SO 3 22 0.730.73 -- 28.928.9 lg-losslg-loss 1.51.5 2.32.3 4.284.28 22.3422.34 합계(중량%)Total (% by weight) 100.0100.0 100.0100.0 100.0100.0 100.0100.0

한편, 본 발명에 따른 고화재의 각 혼합재료에 대한 위해성을 분석하였다. 고화재의 위해성 분석은 폐기물공정시험에 의거하여 중금속 용출 유무 여부로 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 용출시험 결과, 각 성분 모두 법적 기준치 이내로 환경적 영향이 적은 물질임을 확인할 수 있었다.On the other hand, the risk of each mixed material of the solidified material according to the present invention was analyzed. The risk analysis of the solidified fire was measured by the presence or absence of heavy metals based on the waste process test, and the results are shown in Table 3 below. As a result of the dissolution test, it was confirmed that each component is a substance with less environmental impact within the legal standard value.

조성재료검출성분Ingredients Detection Component 플라이애시Fly ash 고로슬래그Blast furnace slag 티타늄 석고Titanium plaster CuCu 0.080.08 검출안됨Not detected 검출안됨Not detected PbPb 검출안됨Not detected 검출안됨Not detected 검출안됨Not detected CdCD 검출안됨Not detected 검출안됨Not detected 검출안됨Not detected Cr6+ Cr 6+ 0.030.03 검출안됨Not detected 검출안됨Not detected AsAs 검출안됨Not detected 검출안됨Not detected 검출안됨Not detected HgHg 검출안됨Not detected 검출안됨Not detected 검출안됨Not detected CNCN 검출안됨Not detected 검출안됨Not detected 검출안됨Not detected TCETCE 검출안됨Not detected 검출안됨Not detected 검출안됨Not detected PCEPCE 검출안됨Not detected 검출안됨Not detected 검출안됨Not detected 유기 인Organic phosphorus 검출안됨Not detected 검출안됨Not detected 검출안됨Not detected

[실시예 2] 시험용 공시체 시료의 제작 Example 2 Preparation of Test Specimen Sample

모래, 화강토 및 점토를 대상으로 실시예 1에서 제조한 고화재를 각각 25중량%씩 첨가하여 성능 시험을 위한 공시체 시료를 제작하였다. 각 시료는 지름 5cm, 높이 10cm로 하고, 양생온도를 25℃로 하여 성형하였다. 시료의 성형방법은 KS F 2329 실험실에서 흙-시멘트의 압축 및 휨강도 실험용 공시체 제작 및 양생방법에 의하여 성형하였고, 하기 시험예 1 및 시험예 2에 따라 일축압축강도 시험(KSF 2320) 및 변수위 투수시험(KSF 2322)을 수행하였다.25 wt% of the solidified material prepared in Example 1 was added to sand, granite soil and clay to prepare specimen samples for performance test. Each sample was 5 cm in diameter and 10 cm in height, and molded at a curing temperature of 25 ° C. The molding method of the sample was molded by the method of manufacturing and curing specimens for compressive and flexural strength test of soil-cement in the laboratory of KS F 2329, and the uniaxial compressive strength test (KSF 2320) and the variable pitched pitch according to the following Test Examples 1 and 2 The test (KSF 2322) was performed.

[비교예 1 및 비교예 2]Comparative Example 1 and Comparative Example 2

모래, 화강토 및 점토를 대상으로 포틀랜트 시멘트를 각각 25중량%씩 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 2에서와 같은 방법으로 성능 비교시험을 위한 공시체 시료를 제작하였다(비교예 1). 또한, 모래, 화강토 및 점토에 기존 고화재를 각각 25중량%씩 첨가하여 실시예 2에서와 같은 방법으로 성능 비교시험을 위한 공시체를 제작하였다(비교예 2).A specimen sample for performance comparison test was prepared in the same manner as in Example 2, except that 25 wt% of Portland cement was added to sand, granite, and clay (Comparative Example 1). In addition, by adding 25% by weight of the existing solidified material to the sand, granite and clay, respectively, to prepare a test specimen for the performance comparison test in the same manner as in Example 2 (Comparative Example 2).

[시험예 1] 일축압축강도 시험 Test Example 1 Uniaxial Compressive Strength Test

상기 실시예 2 및 비교예 1, 2에서 제작한 시료에 대하여 일축압축강도 시험(KS F 2320)을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 4 및 도 1a, 도 1b, 도 1c에 나타내었다. The uniaxial compressive strength test (KS F 2320) was performed on the samples prepared in Example 2 and Comparative Examples 1 and 2, and the results are shown in Table 4 and FIGS. 1A, 1B, and 1C.

일축압축강도 시험 결과(kg/cm2)Uniaxial compressive strength test result (kg / cm 2 ) 실험조건Experimental condition 재령(일)Rebirth (Sun) 7일7 days 14일14 days 28일28 days 모래 지반Sand ground 실시예 1Example 1 66.866.8 102.0102.0 122.2122.2 비교예 1Comparative Example 1 69.269.2 102.9102.9 115.2115.2 비교예 2Comparative Example 2 20.720.7 30.530.5 40.840.8 화강토 지반Granite soil 실시예 1Example 1 55.255.2 72.072.0 78.378.3 비교예 1Comparative Example 1 49.249.2 60.160.1 82.482.4 비교예 2Comparative Example 2 45.545.5 59.659.6 70.770.7 점토 지반Clay ground 실시예 1Example 1 13.513.5 16.616.6 20.920.9 비교예 1Comparative Example 1 9.29.2 10.810.8 14.014.0 비교예 2Comparative Example 2 11.311.3 16.616.6 20.720.7

상기 표 4와 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 재령 모래지반의 경우, 본 발명 고화재와 비교예 1의 고화재는 오차범위 10%내의 비슷한 값을 나타내고 있으나, 비교예 2의 고화재는 상당히 낮은 강도를 보였다. 즉, 비교예 1의 강도를 100으로 했을 때, 본 발명 고화재는 96.6-106.0으로 거의 동등한 강도를 나타내나 비교예 2의 고화재는 29.9-35.4로 30% 수준의 강도를 나타냈다(도 1a 참조). As shown in Table 4 and FIG. 1, in the case of the aged sand ground, the solidified material of the present invention and the solidified material of Comparative Example 1 showed similar values within an error range of 10%, but the solidified material of Comparative Example 2 was considerably low. Showed strength. That is, when the intensity of Comparative Example 1 was 100, the solidified material of the present invention exhibited almost the same strength as 96.6-106.0, but the solidified material of Comparative Example 2 exhibited a strength of 30% level at 29.9-35.4 (see FIG. 1A). ).

또한, 화강토 지반의 경우, 본 발명, 비교예 1 및 비교예 2의 고화재가 동등한 정도의 강도를 보였다(도 1b 참조). In addition, in the case of granite soil, the solidified materials of the present invention, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 showed an equivalent degree of strength (see Fig. 1b).

또한, 점토 지반의 경우, 본 발명 고화재와 비교예 2의 고화재는 오차범위 10%내의 비슷한 값을 나타내고 있으나, 비교예 1의 경우 상당히 낮은 강도를 보였다. 즉, 비교예 1의 강도를 100으로 했을 때, 본 발명 고화재는 147-153, 비교예 2는 123-153으로 50% 수준의 강도 증가를 보여주고 있다(도 1c 참조). In addition, in the case of clay ground, the solidified material of the present invention and the solidified material of Comparative Example 2 showed similar values within an error range of 10%, but the comparative example 1 showed a significantly low strength. That is, when the intensity of Comparative Example 1 is 100, the solidified material of the present invention is 147-153, Comparative Example 2 is 123-153 shows a 50% increase in strength (see Fig. 1c).

즉, 실험 결과, 비교예 1은 점토 지반에서 강도가 현저히 저하되고, 모래 지반과 화강토 지반에서만 좋은 강도를 보이고, 비교예 2는 모래 지반에서 강도가 저하되고 점토 지반과 화강토 지반에서만 좋은 강도를 보인 반면, 본 발명에 따른 고화재는 모래, 화강토, 점토 등 모든 지반 조건에서 높은 강도를 나타내고 있음을 확인할 수 있다.That is, as a result of the experiment, Comparative Example 1 shows a significant decrease in strength in clay, and shows good strength only in sandy and granite soils. On the other hand, it can be seen that the solidified fire according to the present invention exhibits high strength in all soil conditions such as sand, granite, clay, and the like.

[시험예 2] 투수 시험 Test Example 2 Permeability Test

상기 실시예 2 및 비교예 1, 2에서 제작한 시료에 대하여 변수위 투수시험(KS F 2322)을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 5 및 도 2a, 도 2b, 도 2c에 나타내었다. A variable permeability test (KS F 2322) was performed on the samples prepared in Example 2 and Comparative Examples 1 and 2, and the results are shown in Table 5 and FIGS. 2A, 2B, and 2C.

투수 시험 결과(cm/sec)Permeability Test Results (cm / sec) 실험조건Experimental condition 재령(일)Rebirth (Sun) 77 1414 2828 모래지반Sand ground 실시예 1Example 1 1.0E-041.0E-04 6.2E-056.2E-05 4.7E-054.7E-05 비교예 1Comparative Example 1 1.5E-041.5E-04 7.6E-057.6E-05 6.6E-056.6E-05 비교예 2Comparative Example 2 3.4E-043.4e-04 1.9E-041.9E-04 1.4E-041.4E-04 화강토지반Granite Soil 실시예 1Example 1 1.5E-071.5E-07 7.3E-087.3E-08 6.1E-086.1E-08 비교예 1Comparative Example 1 2.2E-072.2E-07 1.5E-071.5E-07 9.8E-089.8E-08 비교예 2Comparative Example 2 1.6E-071.6E-07 8.3E-088.3E-08 7.5E-087.5E-08 점토지반Clay ground 실시예 1Example 1 5.8E-085.8E-08 3.6E-083.6E-08 1.8E-081.8E-08 비교예 1Comparative Example 1 1.0E-071.0E-07 8.6E-088.6E-08 6.5E-086.5E-08 비교예 2Comparative Example 2 5.6E-085.6E-08 3.9E-083.9E-08 2.2E-082.2E-08

상기 표 5와 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 모래 지반의 경우, 비교예 2의 고화재는 낮은 차수 효과를 보인 반면, 비교예 1과 본 발명의 고화재는 상대적으로 높은 차수 효과를 나타냈다(도 2a 참조). As shown in Table 5 and FIG. 2, in the case of sand ground, the solidified material of Comparative Example 2 showed a low order effect, while the solidified material of Comparative Example 1 and the present invention showed a relatively high degree effect (FIG. 2a).

또한, 화강토 지반의 경우, 본 발명, 비교예 1 및 비교예 2의 고화재가 동등한 정도의 차수 효과를 보였다(도 2b 참조). In addition, in the case of granite soil, the solidified materials of the present invention, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 showed an equivalent degree of order effect (see Fig. 2b).

또한, 점토 지반의 경우, 비교예 1의 고화재는 낮은 차수 효과를 보인 반면, 본 발명과 비교예 2의 고화재는 높은 차수 효과를 나타냈다(도 2c 참조). In addition, in the case of clay ground, the solidified material of Comparative Example 1 showed a low degree of effect, while the solidified material of the present invention and Comparative Example 2 showed a high degree of effect (see FIG. 2C).

즉, 실험 결과, 비교예 1은 모래 지반과 화강토 지반에서만, 비교예 2는 점토 지반과 화강토 지반에서만 좋은 차수 효과를 보인 반면, 본 발명에 따른 고화재는 모래, 화강토, 점토 등 모든 지반 조건에서 높은 차수 효과를 나타내고 있음을 확인할 수 있다.That is, as a result of the experiment, Comparative Example 1 showed good order effect only in the sandy ground and granite soil, Comparative Example 2 only in clay ground and granite ground, whereas the solidified fire according to the present invention is all sand, granite, clay, etc. It can be confirmed that the high order effect is shown in the ground condition.

[시험예 3] 고화재의 경제성 분석 Test Example 3 Economic Analysis of Fire

실시예 1에서 제조한 본 발명의 고화재와 비교예 1 및 비교예 2의 고화재 가격을 비교한 결과 본 발명에서 제조한 고화재가 비교예의 고화재 보다 대략 83% 정도로 저렴하였다. When the solidified material of the present invention prepared in Example 1 and the solidified material price of Comparative Examples 1 and 2 were compared, the solidified material prepared in the present invention was about 83% cheaper than the solidified material of the Comparative Example.

또한, 도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 고화재는 모래지반의 경우 기존 고화재의 78%(도 3a) 가격, 화강토지반의 경우 기존 고화재의 87%(도 3b) 가격, 점토지반의 경우 기존 고화재의 56%(도 3c) 가격으로 동일한 강도를 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다. In addition, as shown in Figure 3, the solidified material of the present invention is 78% (Figure 3a) price of the existing solidified material in the case of sand, 87% (Figure 3b) price of the existing solidified material in the case of granite soil, clay ground In this case, it could be confirmed that the same strength can be obtained at a price of 56% of the existing solidified material (FIG. 3C).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 고화재 조성물은 일축압축강도와 투수시험 결과 기존 고화재 및 일반 포틀랜트 시멘트에 비해 지반 개량 및 차수 효과가 모래, 화강토, 점토 지반에서 모두 우수했다. 따라서, 하천의 제방 구조물 하부 지반 등의 다양한 지반에 적용할 수 있으며, 포틀랜트 시멘트량을 대폭적으로 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 티타늄 제련 과정에서 발생하는 폐기물을 이용함으로써 산업 부산물을 자원화할 수 있는 장점을 지니고 있다. 또한, 본 발명에 따른 고화재의 비용이 포틀랜트 시멘트 비용의 대략 83% 정도로 저렴하고, 이러한 저렴한 가격으로 기존 고화재와 동등한 강도 및 차수 효과를 얻을 수 있어 경제적이다.As described above, the solidified composition of the present invention showed superior ground improvement and ordering effects in sand, granite, and clay in comparison with existing solidified materials and general portland cement as a result of uniaxial compressive strength and permeability test. Therefore, it can be applied to a variety of ground, such as the lower ground of the riverbank embankment structure, it is possible to obtain an effect that can significantly reduce the amount of portland cement. In addition, by using the waste generated in the smelting process of titanium has the advantage of recycling the industrial by-products. In addition, the cost of the solidified fire according to the present invention is about 83% cheaper than the cost of portland cement, and it is economical because the low price can obtain the same strength and order effect as the existing solidified fire.

도 1a는 본 발명에 따른 고화재(실시예 1)와 종래 고화재(비교예 1, 비교예 2)의 모래 지반에서의 일축압축강도를 나타낸 그래프.Figure 1a is a graph showing the uniaxial compressive strength in the sand ground of the solidified material (Example 1) and the conventional solidified material (Comparative Example 1, Comparative Example 2) according to the present invention.

도 1b는 본 발명에 따른 고화재(실시예 1)와 종래 고화재(비교예 1, 비교예 2)의 화강토 지반에서의 일축압축강도를 나타낸 그래프.Figure 1b is a graph showing the uniaxial compressive strength in the granite soil of solidified material (Example 1) and conventional solidified material (Comparative Example 1, Comparative Example 2) according to the present invention.

도 1c는 본 발명에 따른 고화재(실시예 1)와 종래 고화재(비교예 1, 비교예 2)의 점토 지반에서의 일축압축강도를 나타낸 그래프.Figure 1c is a graph showing the uniaxial compressive strength in the clay ground of the solidified material (Example 1) and the conventional solidified material (Comparative Example 1, Comparative Example 2) according to the present invention.

도 2a는 본 발명에 따른 고화재(실시예 1)와 종래 고화재(비교예 1, 비교예 2)의 모래 지반에서의 투수 계수를 나타낸 그래프.Figure 2a is a graph showing the coefficient of permeability in the sand ground of the solidified material (Example 1) and the conventional solidified material (Comparative Example 1, Comparative Example 2) according to the present invention.

도 2b는 본 발명에 따른 고화재(실시예 1)와 종래 고화재(비교예 1, 비교예 2)의 화강토 지반에서의 투수 계수를 나타낸 그래프.Figure 2b is a graph showing the permeability coefficient in the granite soil of the solidified material (Example 1) and the conventional solidified material (Comparative Example 1, Comparative Example 2) according to the present invention.

도 2c는 본 발명에 따른 고화재(실시예 1)와 종래 고화재(비교예 1, 비교예 2)의 점토 지반에서의 투수 계수를 나타낸 그래프.Figure 2c is a graph showing the coefficient of permeability in the clay ground of the solidified material (Example 1) and the conventional solidified material (Comparative Example 1, Comparative Example 2) according to the present invention.

도 3a는 본 발명에 따른 고화재(실시예 1)와 종래 고화재(비교예 1)의 모래 지반에서의 일축압축강도에 대한 재료비 관계를 나타낸 그래프.Figure 3a is a graph showing the material ratio relationship to the uniaxial compressive strength in the sandy ground of the solidified material (Example 1) and the conventional solidified material (Comparative Example 1) according to the present invention.

도 3b는 본 발명에 따른 고화재(실시예 1)와 종래 고화재(비교예 1)의 화강토 지반에서의 일축압축강도에 대한 재료비 관계를 나타낸 그래프.Figure 3b is a graph showing the material ratio relationship to the uniaxial compressive strength in the granite soil of solidified material (Example 1) and conventional solidified material (Comparative Example 1) according to the present invention.

도 3c는 본 발명에 따른 고화재(실시예 1)와 종래 고화재(비교예 1)의 점토 지반에서의 일축압축강도에 대한 재료비 관계를 나타낸 그래프.Figure 3c is a graph showing the material ratio relationship to the uniaxial compressive strength in the clay ground of the solidified material (Example 1) and the conventional solidified material (Comparative Example 1) according to the present invention.

Claims (5)

시멘트 40-50중량%, 고로슬래그 30-40중량%, 플라이애시 10-15중량%, 티타늄 석고 5-10중량% 및 나트륨 계열의 활성제 3-5중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고화재 조성물.Solidified composition comprising 40-50% by weight of cement, 30-40% by weight of blast furnace slag, 10-15% by weight of fly ash, 5-10% by weight of titanium gypsum and 3-5% by weight of sodium-based activator. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 티타늄 석고는 이산화티타늄을 2-3% 함유하는 것을 특징으로 하는 The titanium gypsum is characterized in that it contains 2-3% titanium dioxide 고화재 조성물.Solidified composition. 삭제delete 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 활성제는 황산나트륨인 것을 특징으로 하는The active agent is characterized in that sodium sulfate 고화재 조성물.Solidified composition. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 흙-시멘트의 압축 및 휨강도 실험용 공시체 제작 및 양생방법에 의해(KS F 규격 : 2329) 일축압축강도가 모래 지반에서는 120-130kg/cm2, 점토 지반에서는 20-25kg/cm2, 화강토 지반에서는 70-80kg/cm2인 것을 특징으로 하는Soil-compression and bending strength by the laboratory specimen making method, and curing of the cement (KS F Spec: 2329) in the uniaxial compressive strength of a sandy soil 120-130kg / cm 2, the clay 20-25kg / cm 2, the screen Granite Soil Characterized in that 70-80kg / cm 2 고화재 조성물.Solidified composition.
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KR101352401B1 (en) * 2012-03-22 2014-01-20 영진글로벌(주) Furnace slag cement composition and Mortar mixed with the furnace slag cement composition

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