KR100832579B1 - 저회를 골재로 한 모르타르, 콘크리트 및 토공재료에서의중금속 용출 방지 방법 - Google Patents

저회를 골재로 한 모르타르, 콘크리트 및 토공재료에서의중금속 용출 방지 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저회(Bottom Ash)를 골재로 한 모르타르, 콘크리트 및 토공재료에서의 중금속 용출을 억제하는 방법에 관한 것으로, 상기 저회 중량을 기준으로 이온교환제로서 리그닌 술폰산 또는 리그닌 술폰산 염류 0.2 ~ 2.0 중량부, 제올라이트 1.0 ~ 5.0 중량부 또는 이들의 혼합물 0.7~4.0 중량부 및 상기 이온교환제 중량의 5배 이상의 물을 혼합시키는, 중금속 이온의 이온 교환 단계를 포함하는 저회를 골재로 한 중금속 용출의 억제 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 석탄 화력발전소에서 부산물로 나타나는 저회(Bottom Ash)를 중금속 용출없이 경제적이고 안정적으로 사용할 수 있으며, 아울러 저회를 골재로 한 모르타르, 콘크리트 및 토공재료의 워커빌리티 및 압축 강도를 향상시킬 수 있는, 저회를 골재로 한 모르타르, 콘크리트 및 토공재료에서의 중금속 용출 억제 방법을 제공할 수 있다.
저회, 워커빌리티, 골재, 중금속 용출, 리그닌 술폰산 또는 리그닌 술폰산 염류, 제올라이트

Description

저회를 골재로 한 모르타르, 콘크리트 및 토공재료에서의 중금속 용출 방지 방법{Method For Preventing Heavy Metal From Leaching In Mortar, Concrete and Soil Material In Site Using Bottom Ash As Aggregate Sand}
도 1 은 일반적인 저회의 입도 분포와 잔골재의 표준 입도 분포를 비교하는 그래프
도 2 는 중금속 용출 실험의 개요를 나타내는 순서도
본 발명은 저회(Bottom Ash)를 골재로 한 모르타르, 콘크리트 및 토공재료에서의 중금속 용출의 억제 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이온교환제로서 리그닌 술폰산(Lignosulfonate), 리그닌 술폰산 염류 및/또는 제올라이트를 사용하여 저회에 포함된 중금속을 이온 교환시키는 단계를 포함하는 저회를 골재로 한 모르타르, 콘크리트 및 토공재료에서의 중금속 용출의 억제 방법에 관한 것이다.
통상적으로 모르타르 혹은 콘크리트를 생산하는데 필요한 시멘트, 물과 함께 섞는 모래, 자갈 등의 재료를 골재라 한다. 골재는 주로 경제적인 이유에서 시멘트 페이스터와 혼합되는 단순한 충전재로 생각되어져 왔다. 하지만, 골재는 생성된 모르타르 또는 콘크리트 체적의 70% 이상을 차지하게 되므로, 그 종류와 품질은 모르타르 또는 콘크리트의 성질에 커다란 영향을 미친다. 따라서 양질의 골재를 선택하는 것은 좋은 모르타르 또는 콘크리트를 생산하는데 필수적인 요소로 작용한다.
과거에는 경질이고 입자의 형상이 좋은 하천 골재의 입수가 비교적 용이하였다. 하지만, 1970년대 이후부터의 고도의 경제성장과 더불어 건설공사가 급증하여 골재의 수급이 점차 어려워지게 되었고, 특히 육지 골재, 산 골재, 해양 골재 나아가 쇄석 골재까지 사용함은 물론, 알카리 골재반응, 산화철의 용출 등의 문제점이 있음에도 불구하고 부산물의 종류인 고로 슬래그, 수재 슬래그, 제강 슬래그, 폐콘크리트 등을 사용하고 있다. 나아가, 더욱 경제적이면서도 안정적인 새로운 골재의 수요가 증가함에 따라 이러한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.
일반적으로 모르타르, 콘크리트 또는 토공재료용 골재로 사용되기에 적합한 조건은 다음과 같다.
1) 물리적으로 안정할 것
2) 화학적으로 안정할 것
3) 유해물질을 함유하지 않아야 할 것
4) 치밀하고 단단해야 할 것
5) 입형이 둥글어야 할 것
6) 입도가 적절해야 할 것
7) 시멘트 페이스트와 부착력이 큰 표면조직을 가질 것
8) 소정의 중량(밀도)를 가질 것
9) 내화적일 것
10) 같은 종류의 골재로서 품질의 편차가 적을 것
이런 다양한 조건들을 충족시키고자, 경제적이면서도 동시에 친환경적인 성토 기술에 관하여 연구를 거듭한 결과, 석탄 화력발전소에서 부산물로 나타나는 저회를 이용하여 성토재를 제조하는 기술이 나타나기에 이르렀다.
저회(bottom ash)란 석탄 화력발전소에서 석탄을 원료로 사용한 후에 일정량 발생하는 회(ahs)의 일종으로서, 특히 보일러 하부로 낙하되는 괴상 또는 입자가 큰 회를 저회(Bottom Ash)라고 한다. 이러한 저회의 물리/화학적 특성은 하기 표1 및 표2와 같다.
일반적인 저회의 물리적 특성.
구　 분 비　 중 입　 경 USCS 건조단위중량 색　 상 비 고
내 용 1.9~2.3 0.5~6mm SW 620~697t/m3 회백색 서천화력
일반적인 무연탄 및 유연탄 저회의 화학 성분.
구　 분 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O SO3 TiO2 L.O.I. 계
무연탄 52.4 33.4 4.6 0.7 0.7 0.6 4.5 0.3 1.3 1.5 100.0
유연탄 59.7 23.3 7.3 3.6 1.1 0.5 0.8 1.7 1.0 1.1 100.0
본 발명자들이 이들 저회의 골재로서의 특성을 면밀히 분석해본 결과, 다음과 같은 저회의 성질을 알 수 있었다.
1) 물리적 안정성
석탄 저회는 열이나 기상 작용에 대해 안정하다. 예를 들면 기온의 변화에 따라 체적이 크게 변화하거나 변형되지 않으며, 습윤 건조의 반복에 대해서도 변형되지 않는다.
2) 화학적 안정성
석탄 저회는 강알카리성인 시멘트에 대하여 안정하며, 대기중의 탄산가스, 아황산 가스, 각종의 일반적인 지중, 수중의 화학적 물질에 안정한 성질을 갖는다.
3) 유해물질의 불포함
석탄 저회에는 시멘트의 경화 즉 수화반응에 유해한 물질(유기 불순물, 특수한 염류 등)이 포함되지 않았다. 또한 점토, 실트 등의 미세입자, 점토덩어리, 약한 입자 등 역시 포함되지 않았다.
다만, 저회의 발생, 매립과정에서 약간의 염화물이 포함되지만, 입자 표면이 바닷물과 접촉하면서 부착된 염화물이므로 해양 골재의 염화물 제거 방법에 따라 염화물을 저감시킬 수 있으므로 큰 문제가 되지 않는다.
4) 치밀하고 단단한 성질
저회는 생성과정의 특성상 다공질이므로 치밀하고, 단단하지 않다. 하지만, “석탄회를 이용한 환경친화 건자재의 개발 연구 보고서 : 산업자원부 2002. 01” 과 발명자들이 실시한 시험에서 저회를 골재로 사용하여 제조한 공시체의 일축압축강도는 약 300kg/cm2 (보통 콘크리트 270kg/ cm2 이하)로 나타났는바, 고강도 용도가 아닌 일반적 골재의 용도로서는 그 사용이 충분하다. 특히 다공질 및 건조 단위중량 (0.62~0.70 t/m3)의 특성을 활용하여 인공 경량골재로서 폭넓은 활용이 가능하다.
5) 입자의 형상이 둥근 성질
저회는 크래셔(Crasher)에 의한 파쇄공정을 거친 재료이므로 입자의 형상이 완전한 구형은 아니나, 일반적인 쇄석 골재와 비교하면 양호한 수준이므로 골재로서의 사용에는 큰 문제가 없다.
6) 적절한 입도
입도 분포는 도1과 같이 잔골재의 표준입도 분포 곡선을 따라 변화함으로 양호한 입도 분포를 나타내고 있으며, 일부 구간에서 다소 범위를 벗어나기도 하지만, 대체로 소립자 부분이므로 입도를 조정하면 골재로 사용하는데 큰 문제가 없다.
7) 시멘트 페이스트와 부착력이 큰 표면조직
다공질의 입자로 시멘트의 부착이나 부착 표면에서의 성질은 다른 골재보다 양호하다.
8) 소정의 중량(밀도)
밀도가 1.9~2.3 이며, 건조 단위중량 (0.62~0.70 t/m3) 이다. 골재로서의 소정의 중량(밀도)를 충족하며, 특히 인공경량골재로 사용할 수 있는 장점을 가지고 있다.
9) 내화성
생성과정에서 1500℃ 이상의 열을 받은 골재이므로 내화성은 우수하다.
10) 같은 종류의 골재로서 품질의 편차가 적을 것
석탄 원료에 따라 다소 차이는 있으나, 골재로 사용에서의 품질의 편차는 거의 없다.
특히, 저회는 화력발전소에서 폐기물로 분류되어 매립처리되는 부산물에 해당하는바, 저회를 이용할 경우 산업폐기물의 처리상 어려움과 처리장의 부족 등과 같은 현재 직면하고 있는 당면 문제를 해결하는데 기여할 수 있다는 장점도 존재한다..
하지만, 이러한 저회에는 일정량의 유해 중금속인 Pb, Cu, As, Cd 및 Cr6+ 과 같은 중금속 이온들이 소량 포함되어 있고, 저회를 골재로 사용하여 모르타르, 콘크리트 또는 토공재료를 제조한 후, 상기 모르타르, 콘크리트 또는 토공재료로 실제 시공하는 경우에는 중금속이 외부로 용출될 수 있다는 문제점이 발견되었다. 저회에 특별한 중금속 억제 처리를 하지 않을 경우, 하기 표3과 같은 중금속의 용출 현상이 관찰되었다.
구　 분 무연탄 회 유연탄 회 환경 기준
비회(F/A) 저회(B/A) 매립회 비회(F/A) 저회(B/A) 매립회
Pb 0.0065 0.0263 N.D 0.007 0.8297 0.1463 3.0
Cu 0.0015 0.097 0.005 0.006 0.033 0.0008 3.0
As 0.015 0.0013 0.0165 0.0033 N.D 0.0152 1.5
Hg N.D N.D N.D 0.0001 N.D N.D 0.005
Cd N.D N.D N.D 0.0053 0.0043 0.0073 0.3
Cr6+ 0.023 0.019 N.D 0.06 0.009 0.0098 1.5
CN-　 N.D N.D N.D N.D N.D N.D 1.0
유기인 N.D N.D N.D N.D N.D N.D 1.0
테트라 클로로에틸렌 N.D N.D N.D N.D N.D N.D 0.1
트　 리크롤로 에틸렌 N.D N.D N.D N.D N.D N.D 0.3
물론 상기 표3의 결과에 나타난 바와 같이, 저회의 사용으로 인한 중금속의 용출 수치는 환경 오염 기준치 이하이기는 하지만, 상기 저회를 모르타르, 콘크리트 또는 토공재료의 골재 대용으로 대량 사용하게 되면 총량적인 부분에 있어서 이들 유해 중금속의 용출이 문제될 수 있다. 따라서 이러한 중금속 용출을 저감할 수 있는 방법이 요구된다.
고형물질에서 용출되는 유해 중금속의 양을 저감하기 위한 종래의 기술에는 흡착, 고형화, 코팅 등의 방법이 존재한다. 하지만, 이제까지 저회를 골재로 사용하는 경우에 중금속 용출을 저감시키는 방법은 특별히 존재하지 않았다.
본 발명은 저회를 골재로 한 모르타르, 콘크리트 또는 토공재료를 제조하는 경우, 저회에 존재하는 중금속 이온의 용출을 억제하면서도 워커빌리티 및 압축강도를 향상시킬 수 있는, 저회를 골재로 한 모르타르, 콘크리트 또는 토공재료에서 의 중금속 용출 억제 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 저회(Bottom Ash)를 골재로 한 모르타르, 콘크리트 또는 토공재료에서의 중금속 용출의 억제 방법에 있어서,
상기 저회, 상기 저회의 중량을 기준으로 이온교환제로서 리그닌 술폰산(Lignosulfonate) 또는 리그닌 술폰산 염류 0.2 ~ 2.0 중량부, 제올라이트 1.0 ~ 5.0 중량부 또는 이들의 혼합물 0.7~4.0 중량부 및 상기 이온교환제 중량의 5.0배 이상의 물을 혼합시키는 중금속 이온의 이온 교환 단계를 포함하는, 저회를 골재로 한 모르타르, 콘크리트 또는 토공재료에서의 중금속 용출의 억제 방법에 관한 것이다.
나아가 본 발명은, 저회를 골재로 한 모르타르, 콘크리트 또는 토공재료에 있어서,
(가) 상기 저회;
(나) 상기 저회의 중량을 기준으로 이온교환제로서 리그닌 술폰산 또는 리그닌 술폰산 염류 0.2 ~ 2.0 중량부, 제올라이트 1.0 ~ 5.0 중량부 또는 이들의 혼합물 0.7~4.0 중량부; 및
(다) 상기 이온교환제 중량의 5배 이상의 물;
을 포함하는 것을 특징으로 하는, 저회를 골재로 한 모르타르, 콘크리트 또 는 토공재료에 관한 것이다.
본 발명에서 사용되는 저회는 일반적으로 석탄 화력발전소에서 발생한다. 석탄을 사용하는 화력발전소에서는 석탄을 미분기로 분쇄 (#200체 70 ~ 80% 통과)하여 열 공기 기류와 함께 고속으로 로(爐)의 내부로 주입시킨다. 상기 분쇄된 석탄은 로의 내부에서 1,500 ± 200℃의 온도로 연소되는데, 일반적으로 국내탄(무연탄)의 경우에는 30 ~ 50%, 석탄(유연탄)은 10 ~ 15%의 회분을 함유하고 있고, 이것이 연소될 경우 석탄회가 된다.
상기 석탄회 중에서, 배연가스와 함께 보일러에서 배출되어 집진기에서 포집되는 회를 비회(Fly Ash : 75 ~ 90%)라고 하며, 보일러 하부로 낙하되는 괴상 또는 입자가 큰 회를 저회(Bottom Ash : 10 ~ 25%)라고 한다. 상기 저회는 분쇄기로 분쇄하고 상기 비회와 혼합하여 회 처리장으로 이송 후 매립되기도 하는데, 이것을 매립회라고 한다.
저회는 비회에 비하여 입자 크기가 크고 덩어리 형태로 존재하는 경우도 많기 때문에, 비회에 비하여 중금속을 많이 포함하고 있으며, 실제로 비회보다 그 활용도가 낮았던 것이 사실이다.
그러나 본 발명에서 이러한 저회를 골재로 한 모르타르, 콘크리트 또는 토공 재료를 제조하는 경우, 저회에 존재하는 중금속 이온의 용출을 억제하면서도 워커빌리티 및 압축강도를 향상시킬 수 있는, 저회를 포함하는 모르타르, 콘크리트 또는 토공재료에서의 중금속 용출 억제 방법을 제공하고자 한다.
이하 본 발명에 관하여 상세히 설명한다.
모르타르, 콘크리트 또는 토공재료에 사용되는 골재는 배합비율에 따라 단위 m3 당 골재의 사용량이 다른 것이 일반적이므로, 골재로 사용될 저회의 양을 기준으로 하여 중금속의 용출을 저감하는 방법을 적용할 수 있다.
이러한 원칙에 의하여, 우선 사용된 저회의 양을 기준으로 이온교환제로 리그닌 술폰산 또는 리그닌 술폰산염류(예를 들어 리그닌술폰산나트륨, 리그닌술폰산칼슘,부분 탈술폰리그닌술폰산나트륨, 고분자량 리그닌술폰산나트륨, 변성 리그닌술폰산나트륨 등) 0.2 ~ 2.0 중량부, 제올라이트 1.0 ~ 5.0 중량부 또는 이들의 혼합물 0.7~4.0 중량부를 이온교환제 중량의 5배 이상의 물(배합수)로 혼합한 혼합수를 제조한다.
나아가 상기 혼합수와 저회를 1차 혼합시킨 후 토공재료로 시공하고, 여기에 시멘트 및 기타 재료를 혼련하여 슬러리를 만들어서 모르타르 또는 콘크리트를 시 공하는 것이다. 이와같이 시공된 모르타르, 콘크리트 또는 토공재료는 안정적이면서도 중금속의 용출이 억제될 수 있다.
상기 리그닌 술폰산, 리그닌 술폰산염류 및 제올라이트는 이온교환제로서 중금속 이온과 반응을 일으키게 된다. 상기 이온교환제 물질과 반응이 이루어진 중금속 이온은 모르타르, 콘크리트 또는 토공재료 내부에 고정되어 외부로 용출되지 않게 된다.
나아가 상기 리그닌 술폰산과 리그닌 술폰산염류는 계면활성제로서 발포성이 현저한 특성을 가지고 있어, 모르타르 또는 콘크리트 내부에 미세 독립 기포를 발생시킬 수 있다. 따라서, 이러한 미세 독립 기포에 의해 내동결유해성, 내식성 등이 개선될 수 있고, 모르타르와 콘크리트의 내구성도 향상된다. 또한 굳지 않은 모르타르와 콘크리트의 유동성을 좋게 하여 워커빌리티(Workability)를 향상시키고, 굳은 모르타르와 콘크리트의 열전도율을 저하시키며, 수밀성을 향상시키는 효과가 나타난다.
만일 리그닌 술폰산 또는 리그닌 술폰산 염류가 0.2 중량부 미만일 경우에는 중금속 이온 교환량이 너무 적어 그 효과가 미미하고, 반면 2.0 중량부를 초과하면 비경제적일 뿐만 아니라, 압축강도 및 철근과의 부착 강도가 저하될 수 있으므로 그 함량은 0.2 ~ 2.0 중량부로 제한할 수 있다.
제올라이트(대표적인 화학식은 (Na,Ca)2(Al2Si3O10)·8H2O)는 리그닌 술폰산 또는 리그닌 술폰산 염류와 마찬가지로 중금속 이온에 대한 이온교환제로서 작용하게 된다. 천연에서 산출되는 제올라이트는 Å 단위의 세공을 가지며, 비표면적이 30~100m2/g에 달하는 다공성의 특징을 가져 양이온 및 극성 분자를 잘 흡착하는 특성을 갖는다.
또한, 상기 제올라이트는 결정 구조적으로 각 원자의 결합이 느슨하여, 그 사이를 채우고 있는 수분을 건조할 경우에도 골격이 그대로 유지되므로 금속이온과의 결합이 용이한 특성을 갖는바, 건조 상태에서는 비표면적과 양이온교환용량(CEC)이 높아 중금속 이온 교환에 효과적이다. 나아가 제올라이트의 다공성으로 인하여 모르타르와 콘크리트의 내동결융해성, 내식성 등이 개선될 수 있어 제조된 모르타르와 콘크리트의 내구성을 향상시키고, 굳은 모르타르와 콘크리트의 열전도율을 저하시키며, 수밀성을 향상시키는 2차적인 효과도 있다. 아울러 제올라이트는 비교적 쉽게 구할 수 있어 생산 단가가 저렴해진다.
상기 제올라이트는 1.0 ~ 5.0 중량부를 첨가할 수 있는데, 1.0 중량부 미만이면 콘크리트 제조시 나타나는 일정량의 손실량을 감안할 때 그 효과가 지나치게 작고, 반면 5.0 중량부를 초과하면 비경제적일 뿐만 아니라, 압축강도 및 철근과의 부착 강도가 저하될 수 있으므로, 그 함량을 1.0 ~ 5.0 중량부로 한정할 수 있다.
상기 리그닌 술폰산, 리그진 술폰산 염류, 제올라이트 또는 이들을 2종 이상 포함하는 혼합물을 직접 저회와 혼합하지 않고 배합수에 용해시킨 후 저회와 수용액 상태로 먼저 혼합시키는 이유는, 상기 저회에 포함된 중금속 이온과 이온교환제가 먼저 배합수에 넓게 분산된 후 이온화 반응이 일어나도록 하여 더욱 용이하게 반응이 일어날 수 있게 하기 위함이다. 따라서 중금속 이온 용출을 억제하는 효과가 더욱 향상될 수 있다.
상기 이온 교환제에 혼합하는 물은 모르타르와 콘크리트의 배합수로 사용되는 것으로, 저회가 잔골재 혹은 골재로 사용되는 양에 따라 투입량을 결정하는 것이 바람직하나, 토공재료로서 사용시 다짐시험의 최적 함수비에 해당하는 물의 양과 이온교환제가 혼합될 수 있는 최소 물의 양을 두 가지를 만족하기 위해서는 최소한 상기 이온교환제의 중량의 5배 이상은 될 수 있다.
상술한 바와 같이 제조된 중금속 용출 저감 저회 콘크리트는 콘크리트의 수명과 관계없이 중금속의 용출이 저감될 수 있으므로 경제성과 생산성을 아울러 구비한 친환경적 콘크리트로서 제공될 수 있다. 특히, 이들 이온교환제는 콘크리트의 워커빌리티(workability) 및 역학적 특성을 향상시킬 수 있어서 매우 유용하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
(실시예 1)
본 실시예에서는 저회를 이용하여 제조할 수 있는 모르타르, 콘크리트 및 토공재료 중 중금속 용출 여부를 쉽게 판단할 수 있고 제조 과정이 간편한 콘크리트를 이용하여 본 발명에 의한 중금속 억제 효과를 나타내고자 한다. 우선 하기 표4와 같은 조성으로 콘크리트를 제조한 후, 여기에 리그닌 술폰산(산양국책펄프社: 일본)을 첨가한 실험예 1 및 제올라이트(동해화학공업社: 한국)를 투입한 실험예 2를 각각 제조하여 중금속의 용출량이 어떻게 변화하는지 측정하였다. 각각의 실험 조건은 하기 표4와 같다.
구 분 비교예 실험예1 실험예2
1종 포틀랜드 시멘트 500 kg/m3 500 kg/m3 500 kg/m3
유연탄 저회(Bottom Ash) 1,500 kg/m3 1,500 kg/m3 1,500 kg/m3
물 200 kg/m3 200 kg/m3 200 kg/m3
리그닌 슬폰산염류 - 15 kg/m3 -
제올라이트 - - 30 kg/m3
상기 표4에 나타난 각각의 실험 대상에 있어서 다음과 같은 방법으로 중금속 용출 시험을 실시하였고, 각각의 중금속 용출량을 측정하였다.
우선 시료 100g을 칭량한 후 증류수에 염산을 가하여 pH 5.8~6.3으로 조정한 용매를 1 : 10 [W(g) : V(㎖))]의 비율로 혼합하고 혼합액의 부피가 1,000 ㎖ 가 되도록 한다. 혼합액을 상온 상압하에서 진탕 횟수를 매분 약 200회, 진폭이 4~5 cm 인 진탕기를 사용하여 6시간 연속 진탕후 1 ㎛ 의 유리섬유지로 여과하여 여과액을 적당히 취하여 이를 기반으로 중금속의 양을 검출하였다. 이와 같은 프로세스는 도2에 잘 나타나 있다. 유해 중금속 Pb, Cd, Cu, Hg, As, Cr6+, CN- 에 대한 용출 함량은 ICP (Inductively Coupled Plasma Emunission Spectroscopy, Labtam, Australia)를 사용하여 분석하였으며, 그 결과 측정된 중금속의 용출량을 하기 표5에 나타내었다.
구　 분 실험예1 실험예2 비교예(유연탄 저희) 환경 기준
Pb 0.0005 N.D 0.8297 3.0
Cu N.D N.D 0.033 3.0
As N.D N.D N.D 1.5
Hg N.D N.D N.D 0.005
Cd N.D N.D 0.0043 0.3
Cr6+ N.D N.D 0.009 1.5
CN-　 N.D N.D N.D 1.0
상기 표5에서 알 수 있듯이, 이온교환제가 투입된 실험예 1 및 실험예 2에서는 중금속의 용출량이 현저히 감소한 반면, 저회만을 사용한 비교예에서는 중금속이 검출되었음을 알 수 있다.
(실시예 2)
본 실시예에서는 실시예 1에서 사용된 비교예, 실험예 1 및 실험예 2에 대한 워커빌리티 및 압축강도를 측정하였고, 하기 표6과 같은 결과를 얻게 되었다.
구 분 비교예 실험예1 실험예2
슬럼프 7 cm 12 cm 10 cm
압축강도(3일) 25.2 MPa 27.4 MPa 27.6 MPa
압축강도(7일) 31.7 Mpa 36.3 Mpa 35.7 Mpa
압축강도(28일) 46.9 Mpa 57.5 Mpa 54.8 Mpa
상기 표6의 결과에서 알 수 있듯이, 실험예 1 및 실험예 2는 슬럼프 수치가 비교예에 비하여 커서 워커빌리티가 향상되었음을 알 수 있다. 또한, 압축강도 역시 재령 28일에 접근할수록 더 증가함을 알 수 있다.
본 발명에 의할 때, 석탄 화력발전소에서 부산물로 나타나는 저회(Bottom Ash)를 중금속 용출없이 안정적으로 사용할 수 있으며, 아울러 저회를 골재로 한 콘크리트의 워커빌리티 및 압축 강도를 향상시킬 수 있는, 저회를 골재로 한 모르타르, 콘크리트 또는 토공재료에서의 중금속 용출 억제 방법을 제공할 수 있다.

Claims (8)

  1. 저회(Bottom Ash)를 골재로 한 모르타르, 콘크리트 또는 토공재료에서의 중금속 용출의 억제 방법에 있어서,
    상기 저회의 중량을 기준으로 이온교환제로서 리그닌 술폰산 또는 리그닌 술폰산 염류 0.2 ~ 2.0 중량부, 제올라이트 1.0 ~ 5.0 중량부 또는 이들의 혼합물 0.7~4.0 중량부 및 상기 이온교환제 중량의 5배 이상의 물을 혼합시키는 중금속 이온의 이온 교환 단계를 포함하는, 저회를 골재로 한 모르타르, 콘크리트 또는 토공재료에서의 중금속 용출의 억제 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중금속 이온의 이온 교환 단계는,
    상기 저회의 중량을 기준으로 이온교환제로서 리그닌 술폰산 또는 리그닌 술폰산염류 0.2 ~ 2.0 중량부, 제올라이트 1.0 ~ 5.0 중량부 또는 이들의 혼합물 0.7~4.0 중량부를 상기 이온교환제 중량의 5배 이상의 물과 먼저 혼합시키는 혼합수 제조 단계; 및
    상기 혼합수에 상기 저회를 다시 혼합시켜 중금속 이온 교환을 시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 저회를 골재로 한 모르타르, 콘크리트 또는 토공재료에서의 중금속 용출의 억제 방법.
  3. 제1항 또는 제2항의 중금속 용출의 억제 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 저회를 골재로 한 모르타르의 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항의 중금속 용출의 억제 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 저회를 골재로 한 콘크리트의 제조 방법.
  5. 제1항 또는 제2항의 중금속 용출의 억제 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 저회를 골재로 한 토공재료의 제조 방법.
  6. 저회를 골재로 한 모르타르에 있어서,
    (가) 상기 저회;
    (나) 상기 저회의 중량을 기준으로 이온교환제로서 리그닌 술폰산 또는 리그닌 술폰산 염류 0.2 ~ 2.0 중량부, 제올라이트 1.0 ~ 5.0 중량부 또는 이들의 혼합물 0.7~4.0 중량부; 및
    (다) 상기 이온교환제 중량의 5배 이상의 물;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는, 저회를 골재로 한 모르타르.
  7. 저회를 골재로 한 콘크리트에 있어서,
    (가) 상기 저회;
    (나) 상기 저회의 중량을 기준으로 이온교환제로서 리그닌 술폰산 또는 리그닌 술폰산 염류 0.2 ~ 2.0 중량부, 제올라이트 1.0 ~ 5.0 중량부 또는 이들의 혼합물 0.7~4.0 중량부; 및
    (다) 상기 이온교환제 중량의 5배 이상의 물;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는, 저회를 골재로 한 콘크리트.
  8. 저회를 골재로 한 토공재료에 있어서,
    (가) 상기 저회;
    (나) 상기 저회의 중량을 기준으로 이온교환제로서 리그닌 술폰산 또는 리그닌 술폰산 염류 0.2 ~ 2.0 중량부, 제올라이트 1.0 ~ 5.0 중량부 또는 이들의 혼합물 0.7~4.0 중량부; 및
    (다) 상기 이온교환제 중량의 5배 이상의 물;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는, 저회를 골재로 한 토공재료.
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