KR100609136B1

KR100609136B1 - 고형화 브릭의 제조방법

Info

Publication number: KR100609136B1
Application number: KR20000079524A
Authority: KR
Inventors: 김대영; 손진군; 이재영; 이훈하; 김병원
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2006-08-04
Also published as: KR20020050388A

Abstract

특정한 알칼리촉진제를 사용하여 강도 및 물리화학적 안정성이 우수한 고형화 브릭을 제조하는 방법에 관한 것으로, 고로슬러지와 고로슬러지 100중량부당 입도가 4000cm²/g 이상인 고로슬래그 분말과 포틀랜드시멘트가 고로슬래그 분말/포틀랜드 시멘트 중량비 0.25-4.0로 혼합된 고화재 30~50중량부로된 주원료에 제강더스트, 미니밀더스트 및 소결더스트로 부터 선택된 알칼리 촉진제를 상기 고로슬러지 100중량부당 1~3중량부로 첨가한 후, 수분의 양을 조절하고 혼합 및 압축성형한 다음 양생함으로써, 종래 점토벽돌의 압축강도 보다 압축강도가 우수한 브릭이 제조된다.

고로슬러지, 고화재, 알칼리 촉진제, 고형화 브릭

Description

고형화 브릭의 제조방법{A METHOD FOR MANUFACTURING SOLIDIFICATION BRICK}

본 발명은 고형화 브릭을 제조하는 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 특정한 알칼리촉진제를 사용하여 강도 및 물리화학정 안정성이 우수한 고형화 브릭을 제조하는 방법에 관한 것이다.

브릭 제조방법에 관하여 대한민국 특허 공개 87-5929호에는 소각회, 석회류, 알루미늄염, 및 탄산소다 염류로 이루어진 고화첨가제를 사용하여 브릭을 제조하는 방법이 그리고 대한민국 특허 공고 97-8689호에는 제강전로 슬래그 분말, 생석회, 및 시멘트 등을 보조 고화재로 사용하여 브릭을 제조하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 이들 방법에서 사용된 고화재는 고가로 비경제적이며 또한 우천시 물을 흡수하여 압축강도를 거의 상실함으로 매립작업자체를 불가능하게 하며, 토목용 브릭으로 사용하기 불가능한 실정이다. 이에 따라, 강도 및 내침수성이 우수한 브릭이 요구된다.

이에, 본 발명의 목적은 특정한 알칼리 촉진제를 사용하여 압축강도 및 내침수성등의 물리화학적 안정성이 우수한 고형화 브릭을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면,

고로슬러지와 고로슬러지 100중량부당 입도가 4000cm²/g 이상인 고로슬래그 분말과 포틀랜드시멘트가 고로슬래그 분말/포틀랜드 시멘트 중량비 0.25- 4.0로 혼합된 고화재 30~50중량부로된 주원료에 제강더스트, 미니밀더스트 및 소결더스트로 부터 선택된 알칼리 촉진제를 상기 고로슬러지 100중량부당 1~3중량부로 첨가한 후, 수분의 양을 조절하고 혼합 및 압축성형한 후 양생하여 고형화 브릭을 제조하는 방법이 제공된다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에서는 주원료로 고로슬러지와 고화재로 고로슬래그 분말과 일반 포틀랜드시멘트의 혼합물을 사용하고 주원료와의 물성을 고려하여 특정한 알칼리 촉진제를 사용함으로써 고강도 고형화 브릭이 제조된다.

고로슬러지는 산화철, 산화규소, 산화알루미늄 및 산화칼슘등의 다양한 금속산화물 뿐만아니라 지구 구성물질에 해당하는 다양한 광물질을 함유함으로 이를 고형화물의 메트릭스로 사용하여 브릭을 제조함으로써 폐자원을 유효하게 활용할 수 있다.

고화재로는 입도가 4000cm²/g 이상인 고로슬래그 분말과 일반 포틀랜드시멘트의 혼합물이 사용된다. 고화재는 물과의 수화작용에 의해 망상구조의 침상 및 로드상으로된 미세한 결합물인 수화생성물을 형성함으로 강도가 우수한 브릭이 형성된다. 이때, 고로슬래그 분말과 일반 포틀랜드시멘트는 고로슬래그 분말/포틀랜드 시멘트 중량비(이하, '고화재 구성비'라 한다.) 0.25-4.0로 혼합된다. 0.25미만인 경우에는 포틀랜드 시멘트 사용량이 많아져 비경제적이며, 반면에 상기 구성비가 4.0을 초과하는 경우에는 고형화 브릭의 강도발현이 충분하지 않다.

고로슬래그로는 입도가 4000㎠/g이상인 미분말의 고로슬래그가 사용된다.

고로슬래그의 비표면적이 클수록 즉, 입도가 작을수록 물과 반응하여 수화생성물을 형성하는 활성화작용이 우수하다. 따라서, 입도가 최소 4000㎠/g인 고로슬래그 미분말이 사용되며 입도가 작을수록 좋으나, 경제성등을 고려하여 입도가 4000㎠/g이상인 고로슬래그 미분말로부터 적절히 선정하여 사용할 수 있다.

상기 고화재는 고로슬래그 100중량부당 30~50중량부로 혼합된다. 고화재 함량이 30중량부 미만인 경우에는 고형화 브릭의 강도발현이 충분히 일어나지 않고, 반면에 50중량부를 초과하는 경우에는 비경제적이기 때문이다.

상기 알카리촉진제로는 제강 더스트, 미니밀 더스트 및 소결더스트로 구성되는 그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 고로슬래그 100중량부당 1~3중량부로 첨가된다.

브릭형성시 물과 고화재의 수화반응에 의하여 형성되는 고강도의 수화생성물에 의해 강도가 우수한 브릭이 형성된다. 반응초기에는 고강도의 수화생성물이 형성되나, 반응이 진행됨에 따라 수화생성물상에 막이 형성되며 막에 의해 수화반응이 더 이상 진행되지 않는다. 그러나, 본 발명에서는 사용된 알칼리 촉진제에 의해 상기 막이 제거되며, 따라서 수화반응이 지속되어 보다 강고한 브릭이 얻어진다.

상기 알칼리 촉진제는 다양한 금속산화물등을 복합적으로 함유되어 있는 것으로 물과의 가수분해반응에 의해 수산기를 형성하며 수산기에 의해 상기 막이 제거되고 수화반응이 지속되는 것으로 이해된다. 또한, 알칼리촉진제는 물과 반응하여 혼합물이 고화되도록 한다. 알칼리촉진제 또한, 고화재와 마찬가지로 입자가 작은 미분말인 것이 반응성이 우수하다.

알카리촉진제 함량이 1중량부 미만인 경우에는 알칼리 촉진효과가 미흡하여 고화재의 수화를 지연시키므로 강도발현이 충분히 일어나지 않고, 3중량부를 초과하는 경우에는 불순물로 작용하거나 물리화학적 안정성이 떨어지기 때문이다.

상기한 바와 같이 고로슬러지와 고화재로서 고로슬래그 분말과 일반 포틀랜드시멘 트의 혼합물 및 알칼리 촉진제를 혼합한 후, 수분의 양을 조절하여 혼합한 후 성형하고 양생하여 브릭을 제조한다.

이 때 수분의 양은 물/고화재의 중량비가 0.2∼0.5가 되도록 조절한다. 수분의 양이 물/고화재 중량비로 0.2미만이면 충분히 수화반응이 진행되기에 물의 양이 충분하지 못하며 0.5이상이면 브릭을 형성하기 위한 혼합물의 물함량이 많아져 작업성이 떨어지고 성형물을 형성하기 어려울 뿐만 아니라 또한 양생기간이 길어지는 문제가 있다.

성형 및 양생은 일반적인 방법으로 행한다. 양생은 28일 이상동안 양생한다. 28일 미만으로 양생하는 경우에는 충분한 강도를 발현하지 못하기 때문이다.

이와 같이 본 발명의 방법에 의해 제조된 브릭은 강도 뿐만 아니라 강고한 고화제 및 알칼리 촉진제의 반응에 의해 강고한 수화생성물을 형성함으로 내침수성이 또한 우수하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

실시예 1

고로슬러지, 입도가 4000㎠/g인 고로슬래그 분말과 포틀랜드 시멘트가 고화재 구성비가 0.25~5.7로 혼합된 고화재를 고로슬러지 100중량부에 대해서 25~50중량부로 그리고 알카리촉진제로서 제강 더스트 및 소결더스트를 상기 고로슬러지 100중량부당 1중량부로 첨가하고, 물/고화재 비를 0.3으로 제어한 후, 이들을 혼합하였다. 그 후, 혼합물을 성형틀(5cm x 5cm x 5cm)에서 3층 다짐(각층 15cm 높이에서 15회씩 낙하)으로 압축성형하고 탈형한 후, 상온에서 28일간 상대습도 90%이상에서 양생하여 고형화 브릭을 제조하였다. 그 후, 제조된 고형화 브릭의 28일 양생시 압축강도를 측정하고 그 결과를 하기 표1에 나타내었다.

구분	고화재 함량 (고로슬러지 100중량부기준)	고화재 구성			28일 양생후 압축강도 (kg/㎠)
구분	고화재 함량 (고로슬러지 100중량부기준)	(1)고로 슬래그 미분말	(2) 일반 포틀랜드 시멘트	(1)/(2)의 중량비	제강더스트	소결더스트
비교예1	25	60	40	1.5	92.7	92.6
발명예1	30	60	40	1.5	113.6	113.2
발명예2	43	20	80	0.25	121.1	120.8
발명예3	43	50	50	1	118.3	116.4
발명예4	43	60	40	1.5	116.8	115.6
발명예5	43	80	20	4	111.5	111.7
비교예2	43	85	15	5.7	94.2	94.5
발명예6	50	60	40	1.5	122.3	122.1

상기 표 1에서와 같이, 고화재 구성비가 0.25~4.0범위에 있고, 상기 고화재가 고로슬러지에 대해 30~50중량부 함유된 발명예(1~6)은 28일 압축강도가 모두 110kg/cm² 이상이어서, 충분한 강도발현을 실현할 수 있음을 알 수 있다.

실시예 2

고로슬러지, 입도가 4000㎠/g인 고로슬래그 분말과 포틀랜드 시멘트가 고화재 구성비가 1.5로 혼합된 고화재를 고로슬러지 100중량부에 대해서 43중량부 그리고 알카리촉진제로서 제강 더스트, 미니밀 더스트 및 소결더스트를 상기 고로슬러지 100중량부당 0.5~3 중량부로 첨가하고, 물/고화재 비를 0.3으로 제어한 후, 이들을 혼합 하였다. 상기에서 얻어진 혼합물을 성형틀(5cm x 5cm x 5cm)에서 3층 다짐(각층 15cm 높이에서 15회씩 낙하)으로 압축성형하고 탈형한 후, 상온에서 3일, 7일, 28일간 상대습도 90%이상에서 양생하여 고형화 브릭을 제조하였다. 그 후, 제조된 고형화 브릭의 압축강도를 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

구분	알칼리 촉진제		압축강도(㎏/㎠)
구분	종류	함량 (고로슬러지에 대한 중량부)	3일	7일	28일
비교예 3	제강더스트	0.5	5.2	18.8	74.5
발명예 7		1.0	7.6	35.4	116.8
발명예 8		3.0	10.3	40.3	137.3
비교예 4	미니밀더스트	0.5	2.8	12.5	70.8
발명예 9		1.0	4.7	21.2	113.4
발명예 10		3.0	5.4	28.9	121.1
비교예 5	소결더스트	0.5	4.8	18.3	73.5
발명예 11		1.0	7.2	33.4	115.6
발명예 12		3.0	9.7	38.1	135.9

상기 표 2에서와 같이, 알카리촉진제로서 본 발명의 제강 더스트, 미니밀 더스트 또는 소결더스트를 고로슬러지 100중량부에 대해 1-3중량부로 첨가하고 28일 양생시킨 발명예(7-12)에서는 모두 110kg/cm² 이상의 우수한 압축강도를 얻을 수 있었다.

고로슬러지, 고로슬래그 분말과 포틀랜드 시멘트로된 고화재 및 알칼리촉진제로서 제강더스트, 미니밀더스트 및 소결더스트를 사용하여 제조된 고형화 브릭은 일반적인 점토벽돌에서 요구되는 압축강도 110kg/cm² 이상의 우수한 압축강도를 갖는다.

Claims

고로슬러지와 고로슬러지 100중량부당 입도가 4000cm²/g 이상인 고로슬래그 분말과 포틀랜드시멘트가 고로슬래그 분말/포틀랜드 시멘트 중량비 0.25- 4.0로 혼합된 고화재 30~50중량부로된 주원료에 제강더스트, 미니밀더스트 및 소결더스트로 부터 선택된 알칼리 촉진제를 상기 고로슬러지 100중량부당 1~3중량부로 첨가한 후, 수분의 양을 조절하고 혼합 및 압축성형한 후 양생하는 고형화 브릭 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 수분의 양은 물/고화재의 중량비가 0.2~0.5가 되도록 조절함을 특징으로 하는 고형화 브릭의 제조방법