KR100929309B1 - Manufacturing Method for Concrete Body consisted of Waste Sludge as a Inorganic Binder using Meta-Kaolin - Google Patents

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Abstract

본 발명은 해양투기나 매립으로 폐기 처리되는 무기질 슬러지에 활성고령토를 혼합하여 경화시킴으로써, 폐콘크리트슬러지를 시멘트 대체 고화제로 활용할 수 있는 활성고령토와 폐콘크리트슬러지를 이용한 콘크리트 경화체 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a cured concrete using activated kaolin and waste concrete sludge, which can utilize waste clay sludge as a cement substitute hardener by mixing and curing activated kaolin to inorganic sludge disposed of by waste disposal or landfilling.

본 발명에 따른 활성고령토와 폐콘크리트슬러지를 이용한 콘크리트 경화체는 폐콘크리트슬러지와 활성고령토가 혼합된 결합재 혼합물과, NaOH, KOH, LiOH 중 어느 하나의 수용액 또는 이들의 혼합 수용액인 알칼리 자극제 및 초기강도를 부여하는 역할을 하는 물유리를 포함하여 이루어지며, 상기 폐콘크리트슬러지와 활성고령토는 100 : 10∼70의 중량비율로 혼합되며, 상기 알칼리 자극제는 활성고령토 중량 대비 20∼80%의 비율로 포함되며, 상기 물유리는 활성고령토 중량 대비 10∼30%의 비율로 포함되는 것을 특징으로 한다. The concrete cured body using activated kaolin and waste concrete sludge according to the present invention is a binder mixture in which waste concrete sludge and activated kaolin are mixed, an alkali stimulant and an initial strength which are aqueous solutions of NaOH, KOH, LiOH, or a mixed aqueous solution thereof. It comprises a water glass that plays a role of imparting, the waste concrete sludge and activated kaolin is mixed in a weight ratio of 100: 10 to 70, the alkali stimulant is included in a ratio of 20 to 80% of the weight of the activated kaolin, The water glass is characterized in that it comprises a ratio of 10 to 30% by weight of the active kaolin.

활성고령토, 폐콘크리트슬러지, 결합재 Activated Kaolin, Waste Concrete Sludge, Binder

Description

활성고령토와 폐콘크리트슬러지를 이용한 콘크리트 경화체 제조방법{Manufacturing Method for Concrete Body consisted of Waste Sludge as a Inorganic Binder using Meta-Kaolin}Manufacturing Method for Concrete Body consisted of Waste Sludge as a Inorganic Binder using Meta-Kaolin}

본 발명은 활성고령토와 폐콘크리트슬러지를 이용한 콘크리트 경화체 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 해양투기나 매립으로 폐기 처리되는 무기질 슬러지에 활성고령토를 혼합하여 경화시킴으로써, 폐콘크리트슬러지를 시멘트 대체 고화제로 활용할 수 있는 활성고령토와 폐콘크리트슬러지를 이용한 콘크리트 경화체 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a cured concrete using activated kaolin and waste concrete sludge. Specifically, by mixing and curing activated kaolin in an inorganic sludge to be disposed of by waste disposal or landfill, waste concrete sludge can be utilized as a cement hardener. The present invention relates to a method for producing a cured concrete using activated kaolin and waste concrete sludge.

일반적인 콘크리트와 달리 지오폴리머 콘크리트(Geo-polymer Concrete)는 결합재로 포틀랜드 시멘트를 사용하지 않는다. 지오폴리머(Geo-polymer)란 무기 알루미노실리케이트폴리머(Inorganic alumino-silicate polymers)로 알려진 결합재를 Davidovits가 명명한 것으로, 활성고령토, 플라이애시 등을 포함한다.Unlike conventional concrete, geopolymer concrete does not use Portland cement as a binder. Geo-polymers are named by Davidovits as binders known as inorganic alumino-silicate polymers and include activated kaolin, fly ash and the like.

일반적으로 건설현장에서는 콘크리트의 결합재로 사용되는 포틀랜드 시멘트 는 산화칼륨(CaO), 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 등을 함유하는 원료를 알맞은 비율로 혼합·분쇄하여, 이것의 일부가 녹을 때까지 1400~1500℃로 소성시켜 만든 클링커(clinker)에 응결 지연제로 석고(CaSO4·2H2O)를 3% 정도 넣고 분쇄하여 만든다. 아래는 소성과정의 화학식이다.In general, in construction sites, Portland cement, which is used as a binder of concrete, mixes and grinds materials containing potassium oxide (CaO), silicon dioxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), etc. at an appropriate ratio. Gypsum (CaSO 4 · 2H 2 O) as a coagulation retardant is added to the clinker made by firing at 1400 ~ 1500 ℃ until it melts, and it is made by grinding. Below is the chemical formula of the firing process.

5CaCO3 + 2SiO2 → 3CaO·SiO2 + 2CaO·SiO2 + 5CO2 5CaCO 3 + 2SiO 2 → 3CaO · SiO 2 + 2CaO · SiO 2 + 5CO 2

그러나 위 식에서 보듯이 시멘트 제조과정의 소성작업으로 인해 CO2 로 대표되는 많은 양의 온실가스가 배출되는 문제가 있다. 전 세계적으로 포틀랜드 시멘트의 제조량은 해마다 3%씩 증가하고 이 과정에서 발생하는 온실가스 배출량은 연간 약 135만 톤에 이르고 있으며, 이는 전 세계 온실가스 배출량의 약 7%를 차지하는 양이다. However, as shown in the above equation, there is a problem that a large amount of greenhouse gas represented by CO 2 is emitted due to the firing process of cement manufacturing process. Globally, Portland cement production increases by 3% annually, and the greenhouse gas emissions generated by this process amount to about 1.35 million tons per year, accounting for about 7% of global greenhouse gas emissions.

이와 같은 시멘트 제조상의 문제를 해결하기 위하여 실온에서 합성된 알루미노실리케이트(alumino silicate)를 시멘트 대체재로 사용하려는 시도가 있었으나, 포틀랜드 시멘트와 동등 이상의 기능을 갖는지 여부가 완벽히 검토되지 않아, 시멘트를 전부 대체할 수 있는 대체재로 사용되지 못하고 있는 실정이다.In order to solve this problem of cement manufacturing, there have been attempts to use alumino silicate synthesized at room temperature as a cement substitute, but it is not fully examined whether it has a function equivalent to or higher than that of Portland cement. It is not being used as a substitute.

또한, 포틀랜드 시멘트는 건축재료 이외에도 미생물을 담지할 수 있는 다공성 담체제작의 재료로 사용되기도 하는데, 천연재료나 일반 포틀랜드 시멘트를 사용하는 경우 담체 내의 기공 분포를 다양하게 변화시킬 수 없어 수질 정화의 효율 이 떨어지는 문제가 있다.In addition, Portland cement is also used as a material for the production of porous carriers that can support microorganisms in addition to building materials. When using natural materials or general portland cement, the pore distribution in the carrier can not be varied. There is a problem falling.

본 발명은 위와 같이 종래 기술이 가지는 한계 및 문제점을 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 폐콘크리트슬러지와 활성고령토 및 알칼리 자극제를 사용하여 별도의 소성작업이 필요 없는 시멘트를 대체할 수 있는 무기결합재를 개발하는 것을 목적으로 한다.The present invention was developed to overcome the limitations and problems of the prior art as described above, by using waste concrete sludge and activated kaolin and alkali stimulant to develop an inorganic binder that can replace the cement without the need for a separate firing operation For the purpose of

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 활성고령토와 폐콘크리트슬러지를 이용한 콘크리트 경화체는 폐콘크리트슬러지와 활성고령토가 혼합된 결합재 혼합물과, NaOH, KOH, LiOH 중 어느 하나의 수용액 또는 이들의 혼합 수용액인 알칼리 자극제 및 초기강도를 부여하는 역할을 하는 물유리를 포함하여 이루어지며, 상기 폐콘크리트슬러지와 활성고령토는 100 : 10∼70의 중량비율로 혼합되며, 상기 알칼리 자극제는 활성고령토 중량 대비 20∼80%의 비율로 포함되며, 상기 물유리는 활성고령토 중량 대비 10∼30%의 비율로 포함되는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the hardened concrete concrete using activated kaolin and waste concrete sludge according to the present invention is a binder mixture in which waste concrete sludge and activated kaolin are mixed, and an aqueous solution of NaOH, KOH, LiOH, or a mixed aqueous solution thereof. It comprises a phosphorus alkali stimulant and water glass that serves to impart the initial strength, the waste concrete sludge and activated kaolin is mixed in a weight ratio of 100: 10 to 70, the alkali stimulant is 20 to 80 relative to the weight of activated kaolin It is included in the ratio of%, the water glass is characterized in that it is included in a ratio of 10 to 30% by weight of the active kaolin.

상기 알칼리 자극제는 농도 6∼12M의 수용액이며, NaOH와 KOH를 1 : 1/3∼3의 비율로 혼합한 6∼12M의 수용액으로 구성될 수 있다. The alkali stimulant is an aqueous solution of 6 to 12M concentration, and may be composed of an aqueous solution of 6 to 12M in which NaOH and KOH are mixed at a ratio of 1: 1/3 to 3.

또한, 상기 폐콘크리트슬러지의 총중량의 5∼30%는 플라이애시, 실리카흄 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 구성되며, <상기 플라이애시, 실리카흄 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물>과 상기 활성고령토의 중량 비율은 30 : 70∼270일 수 있 다. In addition, 5 to 30% of the total weight of the waste concrete sludge is composed of any one or a mixture of fly ash, silica fume, <weight ratio of the one or a mixture of the fly ash, silica fume> and the activated kaolin. Silver may be from 30 to 70 to 270.

본 발명에 따른 활성고령토와 폐콘크리트슬러지를 이용한 콘크리트 경화체 제조방법은 폐콘크리트슬러지와 활성고령토 분말을 100 : 10∼70 의 중량비로 혼합하여 결합재 혼합물을 준비하는 단계와, 상기 결합재 혼합물을 알칼리 자극제, 물유리 및 혼합수과 섞어 모르타르를 제조하는 단계 및 상기 모르타르를 성형, 양생하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 알칼리 자극제는 농도 6∼12M의 NaOH, KOH, LiOH 중 어느 하나의 수용액 또는 이들의 혼합 수용액이며, 상기 알칼리 자극제는 활성고령토 중량 대비 20∼80%의 비율로 포함되며, 상기 물유리는 활성고령토 중량 대비 10∼30%의 비율로 포함되며, 상기 혼합수 내에 AE 감수제가 포함되며, 상기 AE 감수제는 혼합수 총 중량의 0.5∼2%를 차지하는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 모르타르는 30∼80℃의 온도에서 양생될 수 있다. The method for producing a cured concrete using activated kaolin and waste concrete sludge according to the present invention comprises the steps of preparing a binder mixture by mixing waste concrete sludge and activated kaolin powder in a weight ratio of 100: 10 to 70; It comprises a step of preparing a mortar by mixing with water glass and mixed water and molding and curing the mortar, the alkali stimulant is an aqueous solution of any one of NaOH, KOH, LiOH or a mixed aqueous solution of 6 to 12M concentration The alkali stimulant is included in the ratio of 20 to 80% of the weight of the active kaolin, the water glass is included in the ratio of 10 to 30% of the weight of the active kaolin, the AE water reducing agent is included in the mixed water, the AE water reducing agent It occupies 0.5 to 2% of the total weight of the mixed water. At this time, the mortar may be cured at a temperature of 30 ~ 80 ℃.

본 발명에 따르면, 폐콘크리트를 재활용하는 과정에서 발생하는 폐기물질인 무기계슬러지를 재활용하여 건설자재(시멘트 대체재, 내열성 결합재의 대체재 등)로 사용할 수 있어, 폐콘크리트슬러지의 매립 및 해양투기로 인한 환경문제를 해소할 수 있으며, 포틀랜드 시멘트의 제작 과정에서 발생하는 온실가스 배출량을 감축할 수 있다. According to the present invention, it is possible to recycle the inorganic sludge, which is a waste material generated in the process of recycling waste concrete, can be used as construction materials (such as cement substitutes, heat-resistant binders), landfilled waste concrete sludge and environmental dumping Problems can be solved and greenhouse gas emissions from Portland cement manufacturing can be reduced.

또한, 활성고령토와 자극제를 사용하여 별도의 소성작업 없이도 무기계 슬러지를 시멘트 대체재로 사용할 수 있어 자원을 재활용할 수 있으며, 그에 따라 시멘 트의 천연원료 사용량을 감소시킬 수 있어 경제성을 높일 수 있다. In addition, by using activated kaolin and stimulant, inorganic sludge can be used as a cement substitute without a separate firing operation, and thus resources can be recycled, thereby reducing the amount of cement used in natural raw materials, thereby improving economic efficiency.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 통해 본 발명에 따른 활성고령토와 폐콘크리트슬러지를 이용한 콘크리트 경화체 제조방법을 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a concrete hardened body manufacturing method using the activated kaolin and waste concrete sludge according to the present invention will be described in detail through a specific embodiment of the present invention.

일반적으로 포틀랜드 시멘트에 물을 넣으면 시멘트와 물이 화학 반응을 일으켜 응결 경화되는 수화 작용이 일어난다. 아래는 포틀랜드 시멘트의 수화 작용을 나타낸다.In general, when water is added to Portland cement, a chemical reaction between cement and water occurs and a condensation hardening occurs. Below is the hydration of Portland Cement.

<규산석회의 반응><Reaction of Silicate Lime>

C2S + (n+2)H2O = CS·nH2O + 2Ca(OH)2 C 2 S + (n + 2) H 2 O = CS nH 2 O + 2Ca (OH) 2

C3S + nH2O =CS·nH2O + Ca(OH)2 , (n=2)C 3 S + nH 2 O = CSnH 2 O + Ca (OH) 2 , (n = 2)

<알루민산석회의 반응><Reaction of Aluminate Lime>

C3A + 3CaSO4 + nH2O = C3A·3CaSO4·nH2O , (n=30~32)C 3 A + 3CaSO 4 + nH 2 O = C 3 A · 3CaSO 4 · nH 2 O, (n = 30 ~ 32)

<알루민산철사석회의 반응><Reaction of Iron Aluminate Lime>

C4AF + Ca(OH)2 + 10H2O = C3A·6H2O +CF·5H2OC 4 AF + Ca (OH) 2 + 10H 2 O = C 3 A · 6H 2 O + CF · 5H 2 O

이와 같이 포졸란 반응을 하는 포틀랜드 시멘트의 강도 발현은 칼슘(Ca)에 의존하는 반면, 본 발명의 알루미노실리케이트계 무기 결합재는 강알칼리 조건에서 Al 과 Si 의 중합에 의해 구조적인 강도를 나타낸다. 즉, Si와 Al 등의 풍부한 무기물이 알칼리성의 액체에 의해 활성화되어 결합재로 작용하게 되는 것이다. As described above, the strength expression of the Portland cement undergoing the pozzolanic reaction is dependent on calcium (Ca), whereas the aluminosilicate inorganic binder of the present invention exhibits structural strength by polymerization of Al and Si under strong alkali conditions. That is, rich inorganic substances such as Si and Al are activated by the alkaline liquid to act as a binder.

폐콘크리트슬러지와 활성고령토는 모두 알루미노실리케이트질계 무기물이며, 이를 알칼리 환경 하에서 굳혀 지오폴리머를 만든다. 이 때, 활성고령토를 600℃ 이하로 열처리하면 고령토가 폐콘크리트슬러지를 자극하여 결합재로 역할을 하도록 할 만큼의 충분한 활성을 갖지 못하며, 900℃이상으로 열처리할 경우, 고령토의 성질이 변화될 우려가 있고, 비경제적이다. 또한, 약 800℃ 로 열처리한 고령토가 가장 효율적으로 활성화된다. 따라서, 본 발명에서는 고령토를 600~900℃로 열처리하여 높은 활성을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 이렇게 열처리된 활성고령토는 열처리되기 전의 고령토에 비해 활성이 높으므로 알칼리와 쉽게 반응하여 지오폴리머가 되지만, 일반 무기계 슬러지인 폐무기슬러지는 알칼리와 쉽게 반응하지 않으므로, 활성고령토를 첨가하여 반응성을 높일 수 있다. 이에 더해, 보조 결합제로써 액상의 물유리를 첨가하면 폐무기슬러지를 더욱 활성화시킬 수 있어, 상기 폐무기슬러지를 시멘트 대용의 지오폴리머로 활용할 수 있다. Both waste concrete sludge and activated kaolin are aluminosilicate minerals, which are hardened under alkaline environment to form geopolymers. At this time, if the activated kaolin is heat treated at 600 ℃ or lower, kaolin does not have enough activity to stimulate waste concrete sludge to act as a binder, and when heat treated at 900 ℃ or higher, the properties of kaolin may be changed. It is uneconomical. In addition, kaolin heat-treated at about 800 ° C. is most efficiently activated. Therefore, in the present invention, it is preferable to heat the kaolin at 600 ~ 900 ℃ to have a high activity. The activated kaolin heat-treated is higher than kaolin before heat-treatment, so it easily reacts with alkali and becomes a geopolymer. However, since waste inorganic sludge, which is a general inorganic sludge, does not easily react with alkali, it can increase reactivity by adding activated kaolin. have. In addition, by adding liquid water glass as an auxiliary binder, waste inorganic sludge can be further activated, and the waste inorganic sludge can be utilized as a geopolymer for cement.

따라서, 알루미노실리케이트계 무기 결합재를 활용하기 위해서는 알칼리성 환경이 필요하며, 첨가제로서 활성고령토(metakaolin, 메타카올린) 또는 플라이애시나 쌀겨재와 같은 부산물이 사용될 수 있다. Therefore, in order to utilize the aluminosilicate-based inorganic binder, an alkaline environment is required, and as an additive, activated kaolin (metakaolin, metakaolin) or by-products such as fly ash or rice bran may be used.

표 1과 2에는 각각 활성고령토와 폐무기슬러지의 하나인 재생골재슬러지 등의 화학성분과 물리적 성질이 나타나있다. Tables 1 and 2 show the chemical composition and physical properties of recycled aggregate sludge, which is one of activated kaolin and waste inorganic sludge, respectively.

표 1.Table 1.

성분명Ingredient Name 비중 (g/㎤)Specific gravity (g / cm 3) 분말도 (㎠/g)Powder level (㎠ / g) 압축강도 (Kgf/㎠)Compressive Strength (Kgf / ㎠) 3일3 days 7일7 days 28일28 days 포틀랜드시멘트Portland cement 3.153.15 3,4503,450 210 210 262 262 348348 폐콘크리트슬러지Waste Concrete Sludge 2.532.53 -- -- -- -- 활성고령토Activated kaolin 2.832.83 5,5805,580 -- -- -- 플라이애쉬Fly ash 2.652.65 4,8304,830 -- -- -- 실리카흄 Silica fume 2.162.16 200,000200,000 -- -- --

표 2.Table 2.

성분명Ingredient Name 비중 (g/㎤)Specific gravity (g / cm 3) 분말도 (㎠/g)Powder level (㎠ / g) 압축강도 (Kgf/㎠)Compressive Strength (Kgf / ㎠) 3일3 days 7일7 days 28일28 days 포틀랜드시멘트Portland cement 3.153.15 3,4503,450 210 210 262 262 348348 폐콘크리트슬러지Waste Concrete Sludge 2.532.53 -- -- -- -- 활성고령토Activated kaolin 2.832.83 5,5805,580 -- -- -- 플라이애쉬Fly ash 2.652.65 4,8304,830 -- -- -- 실리카흄 Silica fume 2.162.16 200,000200,000 -- -- --

본 발명에서 시멘트 대체재가 되는 폐무기슬러지는 폐콘트리트슬러지, 정수장 슬러지, 무기질 하수슬러지, 상수슬러지, 석분슬러지, 소각슬러지, 제지슬러지, 주물사 슬러지, 석탄재 슬러지, 슬래그 등이며, 이외에도 다양한 무기계슬러지를 사용할 수 있다. 이러한 폐무기슬러지에는 표 1에서 보듯이 SiO2 와 Al2O3 가 풍부하게 함유되어 있어 이를 약간만 가용성 처리하면 알칼리 환경 하에서 경화시킬 수 있기 때문에 물유리 또는 열처리로 활성을 증진시킨 고령토 분말 등의 첨가제를 혼합하여 자기경화 시킬 수 있다. 상기 물유리는 이산화규소와 알칼리를 융해한 규산알칼리염의 수용액을 말하며, 대표적으로 규산나트륨 수용액 (2SiO2·Na2O·xH2O) 등이 있다. 상기 물유리는 폐무기슬러지의 활성화를 유도할 뿐만 아니라, 물에 잘 녹는 성질이 가져 시멘트의 경화시간을 단축시킬 수도 있다. 이 때, 상기 물유리는 활성고령토 중량 대비 10∼30%의 비율로 첨가되는 것이 바람직하다. Waste inorganic sludge which is a cement substitute in the present invention is waste concrete sludge, water purification sludge, mineral sewage sludge, water purification sludge, stone powder sludge, incineration sludge, paper sludge, foundry sand sludge, coal ash sludge, slag, etc. Can be. As shown in Table 1, these waste inorganic sludges contain abundant SiO 2 and Al 2 O 3 , so if they are slightly soluble, they can be cured in an alkaline environment. It can be mixed and self-hardened. The water glass refers to an aqueous solution of an alkali silicate salt in which silicon dioxide and alkali are fused, and typically, an aqueous sodium silicate solution (2SiO 2 · Na 2 O · xH 2 O) and the like. The water glass not only induces the activation of waste inorganic sludge, but also has a property of being soluble in water, thereby shortening the curing time of cement. At this time, the water glass is preferably added in a ratio of 10 to 30% of the weight of the active kaolin.

한편, 알칼리 환경을 만들기 위하여 알칼리 자극제를 더 첨가하거나 강도 증진을 위해 플라이애쉬 또는 실리카흄 등으로 상기 폐무기슬러지의 전부 또는 일부를 대체할 수도 있다. On the other hand, it is also possible to replace all or part of the waste inorganic sludge with fly ash or silica fume to further add an alkali stimulant to increase the alkali environment or to enhance the strength.

또한, 상기 폐무기슬러지는 포틀랜드 시멘트의 제조 원료나 대체재뿐만 아니라, 점토벽돌이나 타일 등의 세라믹 제품에서 점토의 대용품으로 활용될 수도 있다. In addition, the waste inorganic sludge may be used as a substitute for clay in ceramic products, such as clay bricks and tiles, as well as raw materials and substitutes for manufacturing Portland cement.

이와 같은 폐무기슬러지 중 폐콘크리트슬러지는 이미 1차로 경화가 진행되어, 결합력이 약하지만 시멘트의 성분은 그대로 함유하고 있으므로, 활성고령토를 적절히 첨가하면 일반 포틀랜드 시멘트에 상응하는 결합력을 가질 수 있다. 또한, 콘크리트 골재를 재생골재로 사용하여도 재생골재의 표면부착 부분까지 같이 경화시킬 수 있어 결합 구조의 치밀화 및 강도 증진을 도모할 수 있다.Among the waste inorganic sludges, the waste concrete sludge has already undergone hardening, and thus, the bonding strength is weak, but the cement content is contained as it is. Thus, when activated kaolin is added properly, it can have a bonding strength equivalent to that of general portland cement. In addition, even when the concrete aggregate is used as the recycled aggregate, it can be hardened together to the surface attachment portion of the recycled aggregate, so that the densification and strength of the bonded structure can be promoted.

폐무기슬러지의 일종인 폐콘크리트슬러지와 활성고령토를 적절한 비율로 혼합할 수 있다. 폐콘크리트슬러지를 100으로 봤을 때, 활성고령토 비율이 10 이하인 경우는 활성고령토의 양이 적어 폐콘크리트슬러지를 충분히 활성화시키지 못한다. 또한, 활성고령토비율이 70 이상인 경우, 그 비율을 더 늘리더라도 폐콘크리트의 활성화에는 더 이상 기여를 하지 못하며 폐콘크리트슬러지의 재활용율이 감소한다. 따라서, 폐콘크리트슬러지와 활성고령토를 100 : 10∼70의 중량 비율로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.Waste concrete sludge, which is a kind of waste inorganic sludge, and activated kaolin can be mixed in an appropriate ratio. When the waste concrete sludge is 100, the amount of activated clay is less than 10 when the activated kaolin ratio is 10 or less, so that the waste concrete sludge is not sufficiently activated. In addition, when the active kaolin ratio is 70 or more, even if the ratio is further increased, the waste concrete sludge can no longer contribute to the activation and the recycling rate of the waste concrete sludge decreases. Therefore, it is preferable to mix waste concrete sludge and activated kaolin at a weight ratio of 100: 10 to 70.

한편, 상기 알칼리 자극제로는 NaOH, KOH, LiOH 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있으며, 상기 알칼리 자극제는 농도 6∼12M의 수용액으로 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 알칼리 자극제가 6M 이하로 첨가될 경우에는 폐콘크리트슬러지를 충분히 가용성화 처리할 수 있는 알칼리 환경을 만들 수 없고, 12M 이상일 경우 그 첨가 비율을 늘리더라도 pH가 더 이상 높아지지 않아, 첨가량에 비해 폐콘크리트슬러지의 가용성 효율이 낮아지기 때문이다. 더 구체적으로, NaOH와 KOH를 1 : 1/3∼3의 비율로 혼합한 6∼12M의 수용액을 알칼리 자극제로 이용할 수 있다. 이 때, 상기 NaOH 1M에 KOH 을 1/3M 이하로 섞는 경우나, KOH를 3M 이상의 비율로 섞는 경우 폐콘크리트슬러지의 가용성 효율이 낮아진다. 한편, 상기 알칼리 자극제는 활성고령토 중량에 대비하여 20∼80%의 비율로 첨가되는 것이 바람직하다. Meanwhile, as the alkali stimulant, any one or a mixture of NaOH, KOH, and LiOH may be used, and the alkali stimulant is preferably added in an aqueous solution having a concentration of 6-12 M. When the alkali stimulant is added to 6M or less, it is not possible to create an alkaline environment capable of sufficiently soluble waste concrete sludge, and if more than 12M, even if the addition ratio is increased, the pH does not increase any more, compared to the amount of waste This is because the availability efficiency of concrete sludge is lowered. More specifically, 6-12 M aqueous solution which mixed NaOH and KOH in the ratio of 1: 1 / 3-3 can be used as alkali stimulant. At this time, in the case of mixing KOH at 1 / 3M or less with NaOH 1M, or mixing KOH at a ratio of 3M or more, the solubility efficiency of the waste concrete sludge is lowered. On the other hand, the alkali stimulant is preferably added at a rate of 20 to 80% relative to the active kaolin weight.

또한, pH가 12 이하일 경우 폐콘크리트슬러지를 충분히 가용성화 처리할 수 없으므로, 알칼리 자극제인 수산화물의 pH를 12 이상으로 유지하여 강알칼리 환경 을 제공하도록 하는 것이 바람직하다.In addition, when the pH is 12 or less, the waste concrete sludge cannot be sufficiently soluble, and it is preferable to maintain the pH of the hydroxide which is an alkali stimulant at 12 or more to provide a strong alkaline environment.

또한, 폐콘크리트슬러지 총중량의 5∼30% 을 플라이애시나 실리카흄 또는 플라이애시와 실리카흄의 혼합물로 대체하여 콘크리트 또는 모르타르의 강도를 증진시킬 수 있다. 상술한 대체물을 폐콘크리트슬러지의 5% 이하로 혼합할 경우 충분한 강도증진 효과가 나타나지 않고, 30% 이상으로 혼합할 경우, 더 이상 강도증진 효과가 나타나지 않으면서 폐콘크리트슬러지의 재활용율이 떨어지는 문제가 있다.In addition, 5-30% of the total weight of the waste concrete sludge may be replaced by fly ash or silica fume or a mixture of fly ash and silica fume to enhance the strength of concrete or mortar. When the above-mentioned substitutes are mixed at less than 5% of the waste concrete sludge, there is no sufficient strength increase effect, and when mixed at 30% or more, there is no problem of decreasing the recycling rate of the waste concrete sludge without any increase in strength. have.

한편, 상기 폐콘크리트슬러지를 대체하는 물질과 활성고령토의 비율은 30 : 70∼270으로 하는 것이 바람직하다. 상기 대체물의 총중량을 30으로 봤을 때, 상기 활성고령토가 70 이하로 혼합되면, 충분한 강도 증진 효과가 나타나지 않고, 270 이상으로 혼합되면, 더 이상 강도증진 효과가 나타나지 않으면서 폐콘크리트슬러지의 재활용율이 떨어진다. On the other hand, the ratio of the material and the activated kaolin to replace the waste concrete sludge is preferably 30: 70 ~ 270. When the total weight of the substitute is 30, when the activated kaolin is mixed at 70 or less, sufficient strength enhancing effect is not obtained, and when mixed at more than 270, the recycling rate of waste concrete sludge is not increased any more. Falls.

또한, 본 발명의 폐콘크리트슬러지를 이용하여 미생물이 서식할 수 있는 담체를 제작할 수도 있다. 담체의 재료 혼합물 1㎥ 당 250∼400kg 정도 사용되는 포틀랜드 시멘트 대신에 폐콘크리트슬러지 또는 폐콘크리트슬러지와 활성고령토의 혼합물을 사용할 경우, 포틀랜드 시멘트에 비해 분말도가 낮고 폐콘크리트슬러지의 입자 크기 및 형상이 다양하여 결합부에 더욱 다양한 크기와 형성의 기공을 분포시킬 수 있어, 담체를 이용한 오폐수 정화처리 효율이 높다. 이 때, 담체의 재료 혼합물 1㎥ 당 임팩팅골재 1,500∼2,000kg을 배합하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 시멘트 대용으로 사용되는 폐콘크리트슬러지 또는 폐콘크리트슬러지와 활성고령토의 혼합물 총 중량의 0.5∼10% 비율로 AE 감수제 등이 첨가된 혼합수 80∼150kg을 배합할 수 있다. 상기 AE 감수제를 상기 혼합물 총 중량의 0.5%보다 적게 넣는 경우, 완성된 담체 내에 미세기공이 잘 형성되지 않고, 10%보다 많이 넣는 경우는 콘크리트 강도가 급격히 감소하게 되므로, 0.5∼10% 비율로 첨가하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 임팩팅 골재의 전부 또는 일부를 재생골재로 치환하여 담체 표면의 흡수율을 높일 수 있다.In addition, by using the waste concrete sludge of the present invention, it is also possible to produce a carrier that can inhabit microorganisms. When the waste concrete sludge or the mixture of waste concrete sludge and activated kaolin is used instead of the portland cement, which is used at 250 to 400 kg per 1m3 of the material mixture of the carrier, the particle size and shape of the waste concrete sludge are lower than those of the portland cement. The variety of pores of various sizes and formations can be distributed to the bonding portion, and the waste water purification efficiency using the carrier is high. At this time, it is preferable to mix 1,500 to 2,000 kg of impacting aggregate per 1 m 3 of the material mixture of the carrier. In addition, it is possible to mix 80 to 150 kg of the mixed water to which the AE water reducing agent is added at a ratio of 0.5 to 10% of the total weight of the waste concrete sludge or the waste concrete sludge and the activated kaolin used as a substitute for the cement. When the AE water reducing agent is added less than 0.5% of the total weight of the mixture, fine pores are not well formed in the finished carrier, and when more than 10% is added, the concrete strength decreases rapidly, and thus, 0.5 to 10% is added. It is desirable to. On the other hand, by replacing all or part of the impacted aggregate with recycled aggregate can increase the absorption rate of the carrier surface.

이 때, 상기 폐콘크리트슬러지와 활성고령토를 100 : 10∼70 비율로 혼합한 결합재 혼합물에, 6∼12M 의 NaOH 와 혼합수 총 중량의 5∼20%에 해당하는 물유리, 혼합수 총 중량의 0.5∼2%에 해당하는 AE 감수제를 첨가한 혼합수를 섞어 담체를 성형하고 30∼80℃, 0.1∼0.3 진공기압 하에서 1∼5분간 탈진공처리함과 동시에 양생함으로써 콘크리트 담체 표면에 미세 기공을 도입할 수 있다. 상기, 물유리가 혼합수 총 중량의 5% 이하일 경우, 폐콘크리트슬러지를 충분히 가용성화 시킬 수 없고, 20% 이상일 경우 더 이상 첨가하여도 가용성 효율이 높아지지 않는다. 또한, 상기 AE 감수제를 혼합수 총 중량의 0.5% 보다 적게 넣는 경우는 미세기공이 잘 형성되지 않고, 2%보다 많이 넣는 경우는 콘크리트 강도가 감소한다. 또한, 양생온도가 30℃ 이하로 내려가면 양생 속도가 지나치게 느려지고, 중합작용이 활발하게 일어나지 않으며, 양생온도가 80℃ 이상으로 올라가면 혼합수가 쉽게 증발하여 양생 후 크랙 등이 생길 위험이 높다. 한편, 양생과정에서 진행되는 탈진공처리 시간이 1분보다 짧거나 0.1 진공기압보다 높은 기압에서 이루어지면 하에서 탈진공처리하는 경우 미세 기포가 표면으로 도출되지 않으며, 탈진공처리 시간이 5분보다 길거나 0.3 진공기압보다 낮은 기압하에서 탈진공처리하는 경우 페이스트 표면에 미세 공기가 과다하게 도출되어 크랙을 형성하게 되고, 이에 따른 담체의 강도 저하가 우려되므로, 0.1∼0.3 진공기압하에서 1∼5분간 탈진공처리 후 양생하는 것이 바람직하다.At this time, the water mixture corresponding to 5 to 20% of the total weight of the mixed water of 6-12 M NaOH and the mixed water in the binder mixture of the waste concrete sludge and activated kaolin at a ratio of 100: 10 to 70, 0.5 of the total weight of the mixed water The carrier is formed by mixing the mixed water to which the AE water reducing agent corresponding to 2% is added, and the micropores are introduced to the surface of the concrete carrier by de-vacuating and curing for 1 to 5 minutes at 30 to 80 ° C and 0.1 to 0.3 vacuum pressure. can do. When the water glass is 5% or less of the total weight of the mixed water, the waste concrete sludge cannot be sufficiently soluble, and when 20% or more is added, the solubility efficiency does not increase. In addition, when the AE water reducing agent is less than 0.5% of the total weight of the mixed water, fine pores are not well formed, and when more than 2%, the concrete strength is reduced. In addition, if the curing temperature is lowered below 30 ℃ curing rate is too slow, polymerization does not occur vigorously, if curing temperature rises above 80 ℃ is a high risk of cracking after curing evaporated mixed water easily. On the other hand, if the de-vacuum treatment time in the curing process is shorter than 1 minute or at a pressure higher than 0.1 vacuum pressure, when the de-vacuum treatment is performed under the condition, fine bubbles are not drawn to the surface, and the de-vacuum treatment time is longer than 5 minutes. In the case of devacuation under a pressure lower than 0.3 atm, excessive air is drawn out on the surface of the paste to form cracks, which may cause a decrease in strength of the carrier. It is preferable to cure after treatment.

이와 같은 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention will be described in more detail based on the following examples.

<실시예 1><Example 1>

폐콘크리트슬러지와 약 800℃로 열처리된 고령토 분말을 7:3의 비율로 섞어, 표준사와 1차 건식혼련한 결합재 혼합물을 모르타르 총 중량의 65%로 섞고, 상기 폐콘크리트슬러지의 경화성을 자극하기 위한 자극제로 10M의 NaOH와 동량의 물유리를 첨가한 혼합수를 모르타르 총 중량의 35%로 섞어 2차 습식혼련하여 모르타르를 제작하였다. 상기 모르타르를 성형하여 제작된 담체를 30℃에서 상압 양생하였더니 3일 압축강도가 120Kgf/㎠, 7일 압축강도가 150Kgf/㎠, 28일 압축강도가 205Kgf/㎠ 로 나타나, 일반 포틀랜드 시멘트와 비슷한 것으로 확인하였다. A mixture of waste concrete sludge and kaolin powder heat-treated at about 800 ° C. at a ratio of 7: 3, and a mixture of standard yarn and primary dry kneaded binder mixture at 65% of the total weight of mortar, to stimulate the sclerosis of the waste concrete sludge Mortar was prepared by mixing the mixed water added with 10 M NaOH and the same amount of water glass as the stimulant at 35% of the total weight of mortar and wet kneading the mixture. When the carrier produced by molding the mortar was cured at 30 ° C. at atmospheric pressure, the compressive strength of 3 days was 120Kgf / ㎠, the compressive strength of 7 days was 150Kgf / ㎠, and the compressive strength of 28 days was 205Kgf / ㎠, similar to that of general Portland cement. It was confirmed that.

<실시예 2><Example 2>

위 실시예 1에서 양생온도를 80℃로 높여 고온 양생하였더니 3일 압축강도가 205Kgf/㎠, 7일 압축강도가 240Kgf/㎠, 28일 압축강도가 260Kgf/㎠으로 나타나 초기강도와 후기강도 모두 실시예 1에 비해 높아진 것을 확인하였다. In Example 1, the curing temperature was increased to 80 ° C., and high temperature curing resulted in 3 days of compressive strength of 205Kgf / ㎠, 7 days of compressive strength of 240Kgf / ㎠, 28 days of compressive strength of 260Kgf / ㎠ and both initial and later strengths. It confirmed that it became high compared with Example 1.

<실시예 3><Example 3>

상기 실시예 2에서 폐콘크리트슬러지의 알칼리성을 자극하는 자극제로 NaOH 대신 KOH을 사용하였더니 3일 압축강도가 180Kgf/㎠, 7일 압축강도가 260Kgf/㎠, 28일 압축강도가 280Kgf/㎠ 으로 나타났다. 이로부터 알칼리성 자극제로 KOH를 사용하는 경우에 NaOH를 사용하는 경우보다 초기강도는 약간 낮아지지만 후기강도가 높아진다는 것을 확인하였다.In Example 2, KOH was used instead of NaOH as a stimulator for stimulating the alkalinity of the waste concrete sludge, and the 3rd compressive strength was 180Kgf / ㎠, the 7th compressive strength was 260Kgf / ㎠, and the 28th compressive strength was 280Kgf / ㎠. . From this, it was confirmed that the initial strength was slightly lower than the case of using NaOH when KOH was used as the alkaline stimulant, but the later strength was increased.

<실시예 4><Example 4>

상기 실시예 2에서 알칼리성 자극제로 NaOH와 KOH를 3:1 비율로 혼합하고, 이 자극제 혼합물의 총 중량에 1% 비율로 LiOH를 첨가하여 자극제로 사용하는 경우 3일 압축강도가 220Kgf/㎠ 으로 나타나 초기강도가 매우 향상되었음을 확인하였다.In Example 2, when NaOH and KOH were mixed at a 3: 1 ratio as an alkaline stimulant, and LiOH was added at a ratio of 1% to the total weight of the stimulant mixture, the compressive strength of 3 days was 220 Kgf / cm 2. It was confirmed that the initial strength was greatly improved.

<실시예 5>Example 5

위 실시예 2에서 폐콘크리트슬러지 사용량을 70%에서 60%로 감소시키고, 감소된 폐콘크리트슬러지의 양인 10%를 실리카흄으로 대체하는 경우, 3일 압축강도가 220Kgf/㎠, 7일 압축강도가 255Kgf/㎠ 28일 압축강도가 280Kgf/㎠ 으로 나타나, 초기강도와 후기강도가 모두 향상되었음을 확인하였다.In Example 2, when the amount of waste concrete sludge is reduced from 70% to 60%, and 10% of the reduced amount of waste concrete sludge is replaced with silica fume, the 3-day compressive strength is 220Kgf / ㎠ and the 7-day compressive strength is 255Kgf. Compressive strength of 28 days / ㎠ appeared 280Kgf / ㎠, it was confirmed that both the initial strength and the late strength improved.

<실시예 6><Example 6>

입경 13㎜ 이하의 임팩팅 골재를 2,000kg, 폐콘크리트슬러지 200kg, 800℃로 열처리된 고령토 분말 50kg을 섞어 1차 건식혼련하여 콘크리트 혼합물을 제작한 후, 10M의 NaOH와 동량의 물유리 및 혼합수 총 중량의 1%의 비율로 AE 감수제를 첨가한 혼합수 120kg을 섞어 2차 습식혼련하였다. 이를 성형하여 담체를 제작하고 60℃, 0.1 진공기압 하에서 2분 간 탈진공처리함과 동시에 양생하였더니 3일 압축강도가 207Kgf/㎠ 로 확인되었다.After mixing the impacting aggregate with particle diameter of 13mm or less, 2,000kg, waste concrete sludge 200kg, and 50kg of kaolin powder heat treated at 800 ℃ The second wet kneading was carried out by mixing 120 kg of the mixed water to which the AE water reducing agent was added at a ratio of 1% by weight. The carrier was prepared by molding the mold and cured for 2 minutes under vacuum at 0.1 ° C. at 60 ° C., and the compressive strength was confirmed to be 207 Kgf / cm 2 for 3 days.

<실시예 7><Example 7>

입경 13㎜ 이하의 재생 골재를 1,500kg, 폐콘크리트슬러지 150kg, 활성고령토 분말 100kg을 섞어 1차 건식혼련한 후, 10M의 NaOH와 동량의 물유리 및 혼합수 총 중량의 1% 비율로 AE 감수제를 첨가한 혼합수 150kg을 섞어 2차 습식혼련하였다. 이를 성형하여 담체를 제작하고 60℃, 0.1 진공기압 하에서 2분 간 탈진공처리함과 동시에 양생하였더니 3일 압축강도가 183Kgf/㎠ 로 확인되었다.1,500 kg of recycled aggregate with a particle diameter of 13 mm or less, 1 kg dry waste concrete sludge, and 100 kg of activated kaolin powder were first mixed and kneaded, and then 10% NaOH, the same amount of water glass and 1% of the total weight of the mixed water were added to the AE water reducing agent. 150 kg of a mixed water was mixed and subjected to second wet kneading. Molding was carried out to prepare a carrier, and cured for 2 minutes under vacuum at 0.1 ° C. at 60 ° C., and curing was confirmed at 183 Kgf / cm 2 for 3 days.

Claims (7)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 폐콘크리트슬러지와 활성고령토 분말을 100 : 10∼70 의 중량비로 혼합하여 결합재 혼합물을 준비하는 단계; Preparing a binder mixture by mixing the waste concrete sludge and the activated kaolin powder in a weight ratio of 100: 10 to 70; 상기 결합재 혼합물을 알칼리 자극제, 물유리 및 혼합수과 섞어 모르타르를 제조하는 단계; 및 Mixing the binder mixture with an alkali stimulant, water glass, and mixed water to prepare a mortar; And 상기 모르타르를 성형, 양생하는 단계를 포함하여 이루어지며, Forming and curing the mortar is made, 상기 알칼리 자극제는 농도 6∼12M의 NaOH, KOH, LiOH 중 어느 하나의 수용액 또는 이들의 혼합 수용액이며, 상기 알칼리 자극제는 활성고령토 중량 대비 20∼80%의 비율로 포함되며, The alkali stimulant is an aqueous solution of any one of NaOH, KOH, LiOH or a mixed aqueous solution of 6 to 12M concentration, the alkali stimulant is contained in a ratio of 20 to 80% of the weight of the active kaolin, 상기 물유리는 활성고령토 중량 대비 10∼30%의 비율로 포함되며, The water glass is included in the ratio of 10 to 30% by weight of the active kaolin, 상기 혼합수 내에 AE 감수제가 포함되며, 상기 AE 감수제는 혼합수 총 중량의 0.5∼2%를 차지하는 것을 특징으로 하는 활성고령토와 폐콘크리트슬러지를 이용 한 콘크리트 경화체 제조방법.The AE water reducing agent is included in the mixed water, wherein the AE water reducing agent comprises 0.5 to 2% of the total weight of the mixed water, and the method of producing hardened concrete using activated clay and waste concrete sludge. 제 5 항에 있어서, 상기 모르타르는 30∼80℃의 온도에서 양생되는 것을 특징으로 하는 활성고령토와 폐콘크리트슬러지를 이용한 콘크리트 경화체 제조방법.6. The method of claim 5, wherein the mortar is cured at a temperature of 30 to 80 ° C. 제 5 항에 있어서, 상기 폐콘크리트슬러지의 총중량의 5∼30%는 플라이애시, 실리카흄 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 구성되며, According to claim 5, 5-30% of the total weight of the waste concrete sludge is composed of any one or a mixture of fly ash, silica fume, <상기 플라이애시, 실리카흄 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물>과 상기 활성고령토의 중량 비율은 30 : 70∼270인 것을 특징으로 하는 활성고령토와 폐콘크리트슬러지를 이용한 콘크리트 경화체 제조방법.The weight ratio of <any one or a mixture of the fly ash and silica fume> and the activated kaolin is 30: 70 to 270, the method of producing a cured concrete using activated kaolin and waste concrete sludge.
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