KR100554717B1 - 스테인리스 슬래그를 이용한 레미콘 혼합재의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스테인리스 슬래그를 이용한 레미콘 혼합재의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명은 이를 위해 철강산업에서 부산되는 고로수쇄 슬래그와 스테인리스 슬래그 및 산업부산물인 부산석고를 적정비율로 혼합하여 레미콘 제조시에 사용할 수 있는 콘크리트 혼합재의 제조 방법에 관한 것이며, 또한 상기 혼합재를 보통 포틀랜드 시멘트의 5∼50중량%를 치환, 사용하여 조기강도 및 장기강도 발현이 우수하며, 지속적인 포조란 반응에 의해 콘크리트의 내구성을 향상시킬 수 있는 스테인리스 슬래그를 이용한 레미콘 혼합재의 제조방법에 관한 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 혼합재를 사용시 보통 포틀랜드 시멘트와 동등한 콘크리트의 물성을 제공하면서 경제적으로 레미콘을 제조할 수 있는 효과가 있는 것이다.

고로수쇄 슬래그, 석고, 레미콘, 스테인리스 슬래그, 레미콘 혼합재.

Description

스테인리스 슬래그를 이용한 레미콘 혼합재의 제조 방법{Manufacture Method for Admixture of Ready Mixed Concrete Using Stainless Slag}

도 1 은 본 발명에 적용된 혼합재의 입도분포 곡선을 나타낸 그래프.

도 2 는 본 발명에 적용된 모르타르의 압축강도를 나타낸 그래프.

도 3 은 본 발명에 적용된 재령별 콘크리트의 단열온도 상승량을 나타낸 그

래프.

도 4 는 본 발명에 적용된 콘크리트의 확산계수를 나타낸 그래프.

본 발명은 스테인리스 슬래그를 이용한 레미콘 혼합재의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 철강산업에서 부산되는 고로수쇄 슬래그와 스테인리스 슬래그 및 산업부산물인 부산석고를 적정비율로 혼합하여 레미콘 제조시에 사용할 수 있는 콘크리트 혼합재를 제조할 수 있도록 한 것이고, 또한 상기 혼합재를 보통 포틀랜드 시멘트의 15∼25중량%를 치환 사용하여 조기강도 및 장기강도 발현이 우 수하며 지속적인 포졸란 반응에 의해 콘크리트의 내구성을 향상 시킬 수 있도록 한 것이며, 이로 인해 혼합재를 사용시 보통 포틀랜드 시멘트와 동등한 콘크리트의 물성을 제공하면서 경제적으로 레미콘을 제조할 수 있도록 한 것이다.

주지하다시피 철강산업의 제철공정 중 원료의 소결, 제선, 제강, 압연공정 등을 거치면서 슬래그 및 슬러지 등 많은 종류의 부산물과 다량의 폐기물이 발생되고 있으며, 오래 전부터 이러한 폐기물을 재활용하기 위해서 부단한 노력을 해왔다. 이러한 노력의 결과로 철강 산업의 제철공정에서 발생하는 슬래그, 더스트 등 대부분의 폐기물을 재활용하고 있으나, 철강산업 슬러지류의 폐기물은 발생상의 다양성, 취급의 어려움 등으로 현재 약 65%의 폐기물이 미활용되고 소각 및 매립됨으로써 폐기물 처리 비용 및 매립장 부하증가 등의 문제가 발생되고 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 방법 중의 하나가 곧 레미콘 혼합재로의 이용이다.

그러나 현재 레미콘 제조시 사용하는 혼합재로서는 통상 고로슬래그 미분말과 플라이애시를 단독 개별적으로 사용하고 있는 실정이나, 실제 물량 공급이 원활하지 못하며, 가격 또한 상당히 높은 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 철강산업 부산물인 고로수쇄 슬래그, 스테인리스 슬래그와 산업부산물인 석고의 전처리 및 복합소재화 기술의 개발을 통해 레미콘 혼합재로 사용하여 현재 의 매립이나 단순 투기에서 벗어나 고부가가치 및 고기능성을 창출함을 제1목적으로 한 것이고, 제2목적은 환경부하 저감형 재활용 기술이며 혼합재를 통해 낙후된 재활용 기술을 향상시키는 견인차 역할을 하고 재활용 산업 전반과 기타 산업에 시너지 효과를 발휘할 수 있도록 한 것이며, 제3목적은 철강산업 부산물과 산업부산물의 성분수치, 비표면적 수치, 적정 배합비 등을 도출하여 레미콘 품질을 향상시킬 수 있도록 함은 물론 이로 인해 제4목적은 원가를 대폭적으로 절감시킬 수 있도록 한 스테인리스 슬래그를 이용한 레미콘 혼합재의 제조 방법을 제공한다.

이러한 목적 달성을 위하여 본 발명은 레미콘 혼합재의 제조방법에 있어서, 고로수쇄 슬래그 30∼69중량%, 스테인리스 슬래그 30∼60중량%, 인산부산석고, 티탄석고, 배연탈황석고중 어느 하나 이상의 석고 1∼10중량%를 상호 혼합하여 레미콘 제조시에 사용하는 콘크리트 혼합재를 제조하고, 상기 혼합재의 블레인 비표면적은 2,000∼6,000㎠/g이며, 상기 혼합재를 보통 포틀랜드 시멘트에 대해 5∼50중량% 치환하여 사용하는 것을 특징으로 하는 스테인리스 슬래그를 이용한 레미콘 혼합재의 제조 방법을 제공한다.

이하에서는 이러한 목적 달성을 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 적용된 스테인리스 슬래그를 이용한 레미콘 혼합재의 제조 방법은 도 1 내지 도 4 에 도시된 바와 같이 구성되는 것이다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

먼저, 본 발명에 적용된 스테인리스 슬래그를 이용한 레미콘 혼합재는 고로수쇄 슬래그, 스테인리스 슬래그와 석고로 구성된다.

사용한 원료의 화학조성은 아래 표 1과 같다.

즉, 상기와 같은 화학조성은 고로수쇄 슬래그 30∼70중량%, 스테인리스 슬래그 30∼70중량%, 석고 1∼10중량%로 이루어진 혼합재의 조성물은 블레인 비표면적 2,000∼6,000㎠/g이 되도록 분쇄하는 것이다.

이와 같은 원료의 전처리와 적정 비율의 조성비 및 혼합분쇄에 의해 도 1 과 같이 보통 포틀랜드 시멘트에 비해 평균입경이 작고, 보다 미세한 입자들로 구성됨으로써, 본 발명의 혼합재의 의해 작업성 및 보통 포틀랜드 시멘트와의 반응성을 개선할 수 있는 것이다.

[표 1]

원료	화 학 성 분(%)
	Si02	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3	강열감량
스테인리스슬래그	32.5	4.4	3.1	50.5	6.8	0.3	0.0
고로수쇄 슬래그	35.2	13.5	0.6	39.7	8.8	0.1	-0.7
인산부산석고	4.4	1.0	0.2	29.4	0.6	41.8	22.1

상기와 같이 보통 포틀랜드 시멘트의 5∼50중량% 치환, 혼합하여 사용하여도 보통 포틀랜드 시멘트만 사용한 경우와 비교하여 동일한 강도발현을 하는 것이다.

그리고 콘크리트 경화체 내에 생성되는 수산화칼슘[Ca(OH)₂]과 반응하여 칼슘실리케이트 수화물(C-S-H)을 생성시킴으로서 강도를 발현하며 장기적으로 포조란 반응에 의해 치밀한 미세구조를 형성하며 수밀성 및 화학적 저항성이 향상된다.

더 나아가서 콘크리트 내의 시멘트 량을 줄여줌으로서 수화반응시 발생되는 수화열을 저감시킬 수 있으므로 저발열 콘크리트의 제조에 효과적이다.

한편 본 발명은 상기의 구성부를 적용함에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.

그리고 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명 스테인리스 슬래그를 이용한 레미콘 혼합재의 제조 방법의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

우선, 스테인리스 슬래그의 작용은 초기에 칼슘 이온의 용출이 많아지고 시멘트 광물인 에라이트(Alite, C₃S)의 수화반응을 촉진시켜 조기강도의 발현이 우수함으로 거푸집 탈형 등에 영향을 미치지 않는다.

그리고 고로수쇄 슬래그는 포조란 반응성을 가지는 수경성 재료로서, 시멘트 수화시 생성되는 수산화칼슘과 반응하여 칼슘실리케이트 수화물을 형성하여 줌으로서 장기강도발현이 우수하게 되는 것이다.

또한 석고를 사용함으로써 초기에 에트링자이트(C₃A.3CaSO₄.32H₂O)의 생성을 촉진하여, 화학적 결합수가 증가하고 공극이 감소되기 때문에 조직이 치밀화 되는 특성이 있는 것이다.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 보다 상세하게 설명한다.

[실시예 1]

표 1 과 같은 화학조성을 갖는 고로수쇄 슬래그 50중량%, 스테인리스 슬래그 45중량%와 인산부산석고 5중량%로 배합한 후 볼밀에서 분쇄하여 브레인 비표면적 4,500㎠/g인 혼합재를 제조하였다.

이후 분쇄하여 제조된 혼합재는 보통 포틀랜드 시멘트에 대해 20중량% 치환하여 KS L 5105(수경성 시멘트 모르타르의 압축강도 시험방법)에 준하여 모르타르의 압축강도를 실시하였으며, 그 결과는 표 2 와 도 2 에 나타내었다.

그 결과, 보통 포틀랜드 시멘트의 15∼25중량%를 치환, 혼합하여 사용하여도 보통 포틀랜드 시멘트만 사용한 경우와 비교하여 동일한 강도발현을 나타내고 있다.

[표 2]

구 분	보통 포틀랜드 시멘트에 대한 치환율 (중량%)	물시멘트비 (중량%)	압축강도 (kgf/㎠)
			3일	7일	28일
비교예	0	48.5	225	318	387
실시예	15	48.5	223	310	390
	20	48.5	220	313	396
	25	48.5	207	294	382
	30	48.5	176	261	365

[실시예 2]

실시예 1 에서와 같이 동일하게 슬래그 미분말을 제조하여 미경화 및 경화 콘크리트의 물리특성을 측정하였다.

본 발명의 혼합재는 비중이 보통 포틀랜드 시멘트의 0.94배 정도이므로 동일 중량에 대해 약 6% 정도의 체적 증가 효과가 있고 분말도가 높기 때문에 콘크리트의 작업성(슬럼프 및 반죽질기 등)은 전반적으로 향상되는 것으로 나타났다.

도 3은 본 발명의 혼합재를 보통 포틀랜드 시멘트에 대해 25중량% 치환하여 사용한 경우의 콘크리트의 단열온도 상승량을 측정한 것이다. 비교예로서는 보통 포틀랜드 시멘트와 슬래그 시멘트를 비교하였다.

보통 포틀랜드 시멘트에 대해 25중량% 치환 혼합하여 사용하면 초기 재령에서는 보통 포틀랜드 시멘트와 유사한 단열온도 상승량을 보이지만, 3일 이후 재령에서는 단열온도 상승량이 감소되어 슬래그 시멘트에 근접하는 형태를 나타내었다. 이것은 초기 재령에서 시멘트와의 수화반응 촉진현상이 발생하기 때문에, 이로 인해 충분한 초기강도를 얻을 수 있음을 보여주는 것이며, 재령 7일에서는 보통 포틀랜드 시멘트 보다 낮은 단열온도 상승량을 나타내어 수화열 저감에 의한 균열발생을 억제할 수 있다.

또한 도 4 에서와 같이 압축강도가 동일한 경우, 콘크리트의 확산계수는 일반 콘크리트 보다 작아 수밀성이 우수한 값을 보이고 있다. 이는 포조란 반응이 증대되어 콘크리트 내에 생성된 수산화칼슘을 치밀한 칼슘실리케이트 수화물로 변환시켜주며, 또한 미세한 침상의 에트링자이트 결정이 세공 내부에 생성되어 공극을 충전시켜 주는 것이다.

상기에서 상세히 살펴본 바와 같이 본 발명은 철강산업 부산물인 고로수쇄 슬래그, 스테인리스 슬래그와 산업부산물인 석고의 전처리 및 복합소재화 기술의 개발을 통해 레미콘 혼합재로 사용하여 현재의 매립이나 단순 투기에서 벗어나 고부가가치 및 고기능성을 창출하도록 한 것이고, 환경부하 저감형 재활용 기술이며 혼합재를 통해 낙후된 재활용 기술을 향상시키는 견인차 역할을 하고 재활용 산업 전반과 기타 산업에 시너지 효과를 발휘할 수 있도록 한 것이며, 철강산업 부산물과 산업부산물의 성분수치, 비표면적 수치, 적정 배합비 등을 도출하여 레미콘 품질을 향상시킬 수 있도록 함은 물론 이로 인해 원가를 대폭적으로 절감시킬 수 있도록 한 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (4)

1. 레미콘 혼합재의 제조방법에 있어서,

   고로수쇄 슬래그 30∼69중량%, 스테인리스 슬래그 30∼60중량%, 인산부산석고, 티탄석고, 배연탈황석고중 어느 하나 이상의 석고 1∼10중량%를 상호 혼합하여 레미콘 제조시에 사용하는 콘크리트 혼합재를 제조하고,

   상기 혼합재의 블레인 비표면적은 2,000∼6,000㎠/g이며,

   상기 혼합재를 보통 포틀랜드 시멘트에 대해 5∼50중량% 치환하여 사용하는 것을 특징으로 하는 스테인리스 슬래그를 이용한 레미콘 혼합재의 제조 방법.
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