KR100947926B1 - 폐콘크리트 슬러지를 이용한 수열합성반응 경량기포콘크리트의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐콘크리트 슬러지를 이용하여 고온고압의 수열합성 반응을 통해 밀도 조절이 가능한 경량기포콘크리트의 제조방법에 관한 것으로서, 산업부산물인 폐콘크리트 슬러지를 별도의 가공공정 없이 고온고압의 수열합성반응을 통해 밀도 조절이 가능한 경량기포 콘크리트를 제조함으로써 환경보호와 자원의 재활용면에서 콘크리트제품화를 통해 저부가가치의 원재료를 이용하여 이들 부산물의 재이용을 높이고 부가가치가 높은 용도로의 활용하는 효과가 있다.

폐콘크리트 슬러지, 수열합성반응, 경량기포콘크리트, 폐콘크리트 미분말

Description

폐콘크리트 슬러지를 이용한 수열합성반응 경량기포콘크리트의 제조방법{Manufacturing method of hydro-thermal reaction lightweight foam concrete using waste concrete sludge}

본 발명은 폐콘크리트 슬러지를 이용한 수열합성반응 경량기포콘크리트의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐콘크리트 슬러지를 이용하여 고온고압의 수열합성반응을 통해 밀도 조절이 가능한 경량기포콘크리트의 제조방법에 관한 것이다.

순환골재의 품질 향상화는 반대급부로 순환골재 생산 공정에서 발생하는 부산물의 양을 높이고 있다. 저품질의 순환골재를 생산할 경우에는 원 투입량의 약 5~10% 정도에 해당하는 미분을 제외하고 나머지 전량을 저품질 순환골재로서 사용하는 것이 가능하였지만, 고품질의 순환골재를 만드는 과정에서는 고품질 순환골재의 회수율이 약 30% 수준이므로 나머지 70%는 세립화된 저품질 순환골재 및 미분으로 발생되고 있는 상황이다. 그러므로 폐콘크리트의 합리적 이용을 위해서는 보다 저품질 골재와 미분의 용도를 개발하기 위한 연구가 매우 필요하다.

특히 습식공정의 순환골재 생산과정에서 최종적으로 필터프레스를 통해 발생되는 수분을 함유한 슬러지는 그 재활용 용도가 거의 없는 실정이며, 지금까지는 일반 토사와 함께 혼합하여 매립하는 실정이었다. 따라서 이의 적절한 재활용 용도방안의 도출과 함께 이를 통한 생산 공정의 청정화 시스템을 구축하는 것은 매우 중요한 일이다.

따라서 본 발명은 수분을 함유한 슬러지를 별도의 가공공정 없이 재활용하여 콘크리트제품화를 통해 저부가가치의 원재료를 이용하여 이들 부산물의 재이용을 높이고 부가가치가 높은 용도로의 활용을 위해 폐콘크리트 슬러지를 이용하여 고온고압의 수열합성반응을 통해 밀도조절이 가능한 경량기포콘크리트 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 1)폐콘크리트 슬러지 10~50 중량%, 배합수 및 고성능감수제 1~5중량%를 1차 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계 후, 2)상기 1)단계의 슬러리에 소석회 1~10중량%, 무수석고 1~10중량%, 1종 보통시멘트 40~70중량% 및 알루미나시멘트 1~10중량%를 투입하여 재료가 골고루 분산되도록 혼합하는 단계, 3)기포제가 혼합 된 물을 기포발생기에 첨가하여 생성된 기포를 상기 2)단계의 슬러리에 투입하여 2차 혼합을 하는 단계 및 4)상기 3)단계의 기포를 포함한 슬러리를 타설하여 20℃에서 4시간 동안 기건양생을 한 후, 80℃에서 승온 3시간 및 유지 3시간으로 증기양생을 하며, 그 후 10기압 및 180℃에서 승온 6시간 및 유지 8시간으로 오토클래이브 양생한 후 자연 감압하여 냉각 시키는 단계를 포함하여 제조되는 폐콘크리트 슬러지를 이용한 수열합성반응 경량기포콘크리트 및 그 제조방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 1)단계의 배합수의 첨가비율은 폐콘크리트 슬러지와 다른 분체계 재료의 원활한 혼합 및 유동성을 위하여 폐콘크리트 슬러지에 대하여 60중량% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 폐콘크리트 슬러지를 이용한 경량기포콘크리트의 물성(슬러리 밀도, 플로우, 걸건밀도 및 압축강도)에 있어서 CaO/SiO₂ 비율(이하, 'C/S 몰비' 라 한다) 1.2~3.0이고, 기포혼입율이 1~200% 일 경우 우수하다.

한편, 폐콘크리트 슬러지가 생산공정에서 발생되어 야적기간이 오래된 경우에도 기존의 경량기포콘크리트 제조시 사용되는 규사분의 함량에 대하여 50% 까지 폐콘크리트 슬러지를 사용하여 규사분의 사용량을 대체하더라도 폐콘크리트 슬러지를 이용한 경량기포콘크리트의 물성(슬러리 밀도, 플로우, 걸건밀도 및 압축강도)에 있어서 우수하다.

일반적으로 경량기포 콘크리트(ALC: Autoclaved Lightweight Concrete)는 그 제조 방법에 따라 가스 콘크리트(Gas Concrete)와 폼드 콘크리트(Foamed Concrete)로 나누어지는데, 가스 콘크리트(Gas Concrete)는 아직 굳지 않은 콘크리트에 발포제의 화학반응을 통하여 얻어진 기포를 콘크리트 중에 포함시키는 방법으로 응결했을 때 다량의 기포를 포함하게 된다. 발포제로는 미분화된 알루미늄 분말이 가장 많이 사용되며 발포 원리는 수산화칼슘 또는 알카리 유리 수소의 반응으로 수소가스를 발생시키는 원리로 주로 경량기포콘크리트(ALC)의 제조에 사용되고 있다. 폼드 콘크리트(Foamed Concrete)는 아직 굳지 않은 콘크리트용 슬러리에 기포제의 계면 활성작용에 의해 얻어진 기포를 콘크리트 중에 포함 시키는 방법이다. 기포의 제조와 도입 순서에 따라 기포제를 발포하여 미리 기포를 만들어 두고 시멘트 슬러리에 혼입하는 프리폼법(Pre-foaming)과 시멘트 페이스트 또는 모르타르 제조시에 기포제를 첨가하여 반죽하는 중에 기포를 생성시키는 믹서폼법 (Mix-foaming)으로 구분할 수 있다. 이와 같이 현장 타설용 기포콘크리트에 폼드 콘크리트가 적용되는 것은 가스콘크리트는 화학반응에 의해 가스가 생성되어 최종의 체적을 가늠하기 힘든 반면, 폼드 콘크리트는 기포가 도입 후에 타설되므로 시공 기준을 비교적 정확히 예측할 수 있기 때문이다. 따라서 국내에서 온돌바닥용 단열재, 채움재에 사용되고 있는 것은 프리폼법을 이용한 폼드콘크리트이다. 폼드콘크리트는 시멘트, 배합수, 기포제가 주류를 이루고 있으며 첨가제로 규석분말, EVA, EPS, FLYASH등이 사용되고 있다.

경량기포콘크리트(ALC)는 석회질, 규산질 원료와 기포제 및 혼화제를 주원료 로 물과 혼합하여 슬러리를 만든 후 고온고압(180℃, 10Kg/㎠)의 오토클레이브(Autoclave)에서 증기양생과정을 거쳐 구조적으로 안정된 판상구조(板狀構造)의 토버모라이트(Tobermorite)결정을 이루는 과정으로 제조된다. 경량기포콘크리트의 구성재료는 표1에 나타냈다.

폐콘크리트 슬러지의 화학 성분 중 이산화규소, 산화칼슘 및 산화알루미늄 성분에 의해 수열합성반응시켜 경량기포콘크리트의 제조원료로 사용한다.

수열합성반응의 기본적인 메카니즘은 규산질 재료인 폐콘크리트 슬러지와 석회질 원료인 시멘트, 알루미나 시멘트 및 소석회 등의 C/S 몰비변화에 따라 생성되는 수화물의 차이에 있다. 이 중 수열합성반응을 이용하여 생성되는 수화물로서는 토버모라이트(Tobermorite)와 크소노틀라이트(xonotlite)가 있는데, 이 중 토버모라이트는 180℃, 10기압 조건에서 C/S 몰비 0.85에서 생성되는 것으로 알려져 있으며, 다른 수화물에 비해 경량 및 강도발현이 우수한 성질을 가지고 있다. 하지만 이것은 사용되는 재료 및 혼합비율에 따라 변화할 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명은 산업부산물인 폐콘크리트 슬러지를 별도의 가공공정 없이 고온고압의 수열합성반응을 통해 밀도 조절이 가능한 경량기포콘크리트를 제조함으로써 환경보호와 자원의 재활용면에서 콘크리트제품화를 통해 저부가가치의 원재료를 이용하여 이들 부산물의 재이용을 높이고 부가가치가 높은 용도로 활용하는 효과가 있다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 다만, 본 발명의 권리범위는 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

폐콘크리트 슬러지의 물리·화학적 특성

① 화학적 특성

현재 본 시험의 참여기업인 (주)그린환경에서 발생하고 있는 폐콘크리트 슬러지가 밀도 조절형 경량 블록을 개발하는데 적합한지에 대해 검토하고자 기초적인 물리적·화학적 특성을 검토하였다. 화학적 분석을 위해 XRF(SEA2200, 한국)로 측 정하였다. 측정결과는 표 2에 나타냈다.

상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 이산화규소(SiO₂) 50.8%,_, 산화알루미늄(Al₂O₃) 9.9%_,, 산화칼슘(CaO) 18.7%로서 폐콘크리트 슬러지에 다량 함유되어 있는 것을 알 수 있다. 이들 성분들은 상온의 온도에서는 반응을 하지 않지만, 수열합성반응을 이용할 경우 수열반응에 필수적인 이산화규소 성분과 산화칼슘 성분이 함유되어 있어 수열합성반응 경화체의 원료로 사용이 가능함을 알 수 있었다.

② 물리적 특성

밀도를 분석하기 위해 본 시험의 참여 업체인 (주)그린환경에서 발생되는 폐콘크리트 슬러지를 건조기에서 완전 건조 시킨 후 KSL 5110 시멘트의 비중 시험 방법에 준하여 측정하였다. 그 결과 밀도는 2.5g/㎤으로 측정되었다.

<실시예 2>

폐콘크리트 슬러지의 플로우 측정

점토 형태의 폐콘크리트 슬러지를 별도의 추가적인 가공 없이 사용할 수 있도록 배합수에 따른 플로우를 검토하여 이하의 실시예들의 기초적 자료로 활용하고자 하였다. 추가배합수 비율(%)은 각각 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%로 하고, 목표 플로우는 300±20mm로 하였다. 폐콘크리트 슬러지는 물을 포함하고 있는 상태이며, 첨가수량은 물을 포함하고 있는 폐콘크리트 슬러지의 중량에 대한 비율로 산정하여 추가하였다.

시험방법은 폐콘크리트 슬러지에 상기에서 기술한 배합수 비율로 배합수를 혼합하여 일정시간 믹서를 통해 혼합한 뒤 상부지름 70mm, 하부지름 100mm의 청동형 몰드에 넣은 뒤 20mm 두께로 20회씩 다짐한 후 용기를 들어올려 플로우테이블에서 다시 15초 동안 25회 진동을 준 후 플로우를 측정하였다.

그 결과를 표 3에 나타내었다.

상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 60%의 추가적인 배합수를 첨가하였을 때 목표 플로우(300±20 mm)에 도달하였으며, 폐콘크리트 슬러지와 다른 분체계 재료의 원활한 혼합 및 유동성을 위해서 요구되는 배합수 비율은 60%를 최소기준으로 하여 그 이상이 되어야 함을 알 수 있었다. 이는 추가적인 배합수의 첨가로 폐콘크리트 슬러지를 슬러리화 할 수 있음을 나타낸다.

<실시예 3>

C/S몰비 변화에 따른 폐콘크리트 슬러지를 이용한 경량기포 콘크리트의 강도 및 밀도의 특성

수열합성반응의 기본적인 메카니즘은 규산질 재료인 폐콘크리트 슬러지와 석회질 원료인 시멘트, 알루미나 시멘트 및 소석회 등의 CaO/SiO₂ 비율 변화에 따라 생성되는 수화물의 차이에 있다. 이 중 수열합성반응을 이용하여 생성되는 수화물로서는 토버모라이트(Tobermorite)와 크소노틀라이트(xonotlite)가 있는데, 이 중 토버모라이트는 180℃, 10기압 조건에서 C/S 몰비 0.85에서 생성되는 것으로 알려져 있으며, 다른 수화물에 비해 경량 및 강도발현이 우수한 성질을 가지고 있다. 하지만 이것은 사용되는 재료 및 혼합비율에 따라 변화할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 기본적으로 C/S 몰비 변화에 따른 경량기포콘크리트의 특성(슬러리 밀도, 플로우, 절건밀도, 압축강도)을 검토하였다.

시험방법은 C/S 몰비 변화를 각각 1.2, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0으로 설정하였으며, W/B비(폐콘크리트 슬러지 및 기타 사용재료에 대한 배합수의 비율)는 상기 실시예 2에서의 첨가수량 60% 이상 일 때 슬러리화 시킬 수 있기 때문에 60%보다 높게 하였다.

폐콘크리트 슬러지를 사용한 경량기포콘크리트의 제조에 필요한 재료의 화학적 성분을 표 4에 나타내었으며, 이것은 C/S 몰비 계산에 필요한 것이다

폐콘크리트 슬러지를 사용한 경량기포콘크리트 제조를 위한 배합설계를 표 5에 나타내었다. 여기서 기포는 제조하고자 하는 경량기포콘크리트의 전체용적(1000ℓ) 중 기포가 차지하는 용적을 나타내며, 나머지 재료는 그에 따라 사용되는 양을 나타낸 것이다.

본 실시예에 적용한 경량기포콘크리트 제조방법은 프리폼법(Pre-foaming)으로서, 폐콘크리트 슬러지, 배합수 및 고성능감수제를 1차 혼합한 후 이렇게 제조된 슬러리에 소석회, 무수석고, 1종 보통시멘트 및 알루미나시멘트를 투입하여 재료가 골고루 분산되도록 혼합한 후, 기포발생을 위해 기포제가 혼합된 물을 기포발생기를 거쳐 제조된 기포를 슬러리에 투입하여 2차 혼합을 한 후 기포를 포함한 슬러리를 타설하여 경량기포콘크리트를 제조하였다.

기포가 혼입된 슬러리 제조를 위해 사용된 믹서는 원통형의 믹서에 나선형 블레이드가 설치된 리본믹서를 사용하였으며, 양생방법은 타설이 끝난 후 20℃의 조건으로 4시간의 기건양생 후 80℃에서 승온 3시간, 유지 3시간으로 증기양생을 실시한 후 10기압 180℃의 조건으로 승온 6시간, 유지 8시간으로 오토클래이브 양생을 실시한 후 자연감압 냉각 시켰다.

① 슬러리 밀도 및 플로우 측정

C/S 몰비가 증가함에 따라 슬러리 밀도가 증가하는 경향을 보였다. 이러한 원인으로는 폐콘크리트 슬러지의 밀도보다 시멘트의 밀도가 높기 때문에 몰비가 증가함에 따라 상대적으로 밀도가 높은 시멘트의 양이 늘어났기 때문이다. C/S몰비 1.2에서 밀도가 높은 원인으로는 슬러리에 혼입된 기포의 일부가 소포되어 밀도가 높게 나타난 것이다.

플로우의 변화에서도 C/S 몰비가 증가함에 따라 대체적으로 증가하였다.

그 결과를 도 1에 나타내었다.

② 절건밀도 및 압축강도의 측정

절건밀도는 C/S 몰비가 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였으며, 압축강도는 C/S 몰비 2.5에서 가장 높게 나타났다. 그 결과를 도 2에 나타내었다.

이상에서와 같이, C/S 몰비 변화에 따른 시험 결과 몰비가 증가할수록 슬러리 밀도와 플로우는 증가하는 것으로 나타났으며, 절건 밀도 및 압축강도에서도 유사한 경향을 보였다. 가장 높은 압축강도를 나타낸 것은 C/S 몰비는 2.5로서 다른 몰비 수준과는 달리 첨가수량이 없어서 압축강도가 증가함을 알 수 있었다.

<실시예 4>

기포혼입률 변화에 따른 폐콘크리트 슬러지를 이용한 경량기포 콘크리트의 물리적 특성

상기 실시예 3에서 가장 높은 압축강도를 보인 C/S 몰비 2.5의 배합조건을 기초로 하여 기포 혼입률에 따른 밀도와 강도의 변화를 검토하였다.

시험방법은 기포혼입률(%)을 각각 0%, 25%, 75%, 100%, 125%, 150%, 175%, 200%로 설정하였으며, W/B비는 110으로 하였다.

폐콘크리트 슬러지를 사용한 경량기포콘크리트 제조를 위한 배합설계를 표 6에 나타내었다. 여기서 W/B 비는 사용된 재료인 폐콘크리트슬러지와 분체계 재료(1종보통시멘트, 알루미나 시멘트, 소석회, 무수석고)에 대한 물의 중량비율이며, C/S 몰비는 사용된 재료인 폐콘크리트슬러지와 1종보통시멘트 그리고 기타 분체계 재료(알루미나시멘트, 소석회, 무수석고)의 화학조성을 기초로 하여 각각의 재료 중의 산화칼슘과 이산화규소의 분자량을 계산한 것이고, 기포혼입률은 사용된 전체 재료와 배합수의 용적에 대한 혼입한 기포의 비율을 나타낸다.

배합방법과 양생방법은 실시예 3의 방법과 동일하게 실시하였다.

① 슬러리 밀도 및 플로우의 측정

슬러리 밀도가 높을수록 슬러리 내부에 차지하고 있는 기포 혼입량이 적어 페이스트의 흐름에 크게 영향을 끼치지 않아 슬러리 밀도가 높을수록 플로우가 높게 나타났다. 즉, 기포 혼입률이 증가할수록 슬러리 밀도가 감소하고 플로우도 감소하는 것을 알 수 있었다. 그 결과를 도 3에 나타내었다.

② 절건밀도 및 압축강도

절건밀도 및 압축강도의 시험결과도 상기 슬러리 밀도의 결과와 유사하게 기포 혼입률이 증가할수록 절건밀도와 압축강도는 감소하는 것으로 나타났다. 그 결과를 도 4에 나타내었다.

이상에서와 같이, 기포 혼입률 변화에 따른 경량기포콘크리트의 특성을 검토한 결과, 기포 혼입률이 증가할수록 굳지 않은 상태에서는 슬러리 밀도 및 플로우는 감소하는 것으로 나타났고, 굳은 상태에서도 굳지 않은 상태와 유사하게 기포 혼입률이 증가할수록 절건밀도 및 압축강도가 감소하는 경향을 나타냈음을 알 수 있었다.

<실시예 5>

생산공정에서 발생되어 야적기간이 오래된 폐콘크리트슬러지 50% 대체에 따른 경량기포콘크리트의 특성

폐콘크리트 슬러지는 생산공정에서 발생되어 야적기간이 오래된 슬러지가 시간이 경과할수록 입도가 커지는 것을 확인하였다. 이러한 원인으로는 미립분의 성분 중 미수화물인 일부 시멘트의 성분이 습식공정과정을 거치면서, 수화의 진행 및 응집제의 사용으로 슬러리가 서로 응집하여 대기 중에 건조되면서 입도가 커지는 것으로 판단되었다.

따라서 순환골재 생산과정에서 배출 후 장기간 야적되어 입도가 커진 것을 미립화시키면 반응성이 향상될 것으로 판단하여 배출된 지 오래된 폐콘크리트 슬러지를 습식·마쇄하여 사용하였다. 또한 이산화규소의 함유량이 높은 규사분을 폐콘크리트 슬러지의 중량에 50% 대체하여 반응성 향상을 꾀하였으며, 기포혼입률 변화에 따른 시험을 실시하였다.

시험방법은 규사분 중량에 대한 폐콘크리트 슬러지의 대체율(%)은 50%로 하고, 기포혼입률(%)은 각각 100%, 125%, 150%, 175%로 하여 경량기포콘크리트의 특성(슬러리밀도, 플로우, 절건밀도 및 압축강도)을 측정하였다.

폐콘크리트 슬러지를 사용한 경량기포콘크리트 제조를 위한 배합설계를 표 7에 나타내었다. 여기서, W/B비는 사용된 재료인 폐콘크리트 슬러지와 분체계 재료(시멘트, 규사분, 알루미나 시멘트, 소석회, 무수석고)에 대한 물의 중량비율이며, 폐콘크리트 슬러지 대체율은 규산질 재료로 사용한 규사분에 대한 폐콘크리트슬러지의 중량비율을 나타내며, 기포혼입률은 사용된 전체 재료와 배합수의 용적에 대한 기포의 혼입비율을 나타낸다.

배합방법과 양생방법은 실시예 3의 방법과 동일하게 실시하였다.

① 슬러리밀도 및 플로우의 측정

규사분을 폐콘크리트 슬러지에 대하여 50% 대체하여 기포혼입률 변화에 따른 시험결과, 상기 실시예 4와는 달리 기포혼입률 변화에 따른 밀도 및 플로우의 변화가 크게 나타나지 않았다. 그 결과를 도 5에 나타내었다.

② 절건밀도 및 압축강도의 측정

절건밀도의 차이는 크게 나타나지 않았으며, 압축강도에서는 상기 실시예 4의 결과보다 압축강도가 향상된 것을 알 수 있었다. 따라서 오토클레이브 양생을 거쳐 제조되는 경화체 제조에 있어, 반응성 향상을 위해 사용한 규사분은 압축강도를 향상시키는 것으로 나타났음을 알 수 있었다. 그 결과를 도 6에 나타내었다.

이상에서와 같이, 규사분을 폐콘크리트 슬러지에 50% 대체하여 시험한 결과 압축강도가 상기 실시예 4의 시험의 결과보다 우수하게 나타났음을 알 수 있었다.

<실시예 6>

폐콘크리트 슬러지 배출 직후의 폐콘크리트 슬러지 50% 대체에 따른 경량기포콘크리트의 특성

경량기포콘크리트의 반응성 향상을 위해 생산 공정에서 배출된 직후의 폐콘크리트 슬러지를 사용하였으며, 규사분을 폐콘크리트 슬러지의 중량에 50% 대체하여 상기 실시예 5보다 밀도범위를 넓혀 밀도와 강도의 관계에 대해 측정하였다.

시험방법은 규사분 중량에 대한 폐콘크리트슬러지의 대체율(%)은 50%로 하고, 기포혼입률(%)은 각각 0%, 50%, 100%, 150%, 200%로 하여 경량기포콘크리트의 특성(슬러리밀도, 플로우, 절건밀도 및 압축강도)을 측정하였다.

폐콘크리트 슬러지를 사용한 경량기포콘크리트 제조를 위한 배합설계를 표 8에 나타내었다. 여기서, W/B비는 사용된 재료인 폐콘크리트 슬러지와 분체계 재료(시멘트, 규사분, 알루미나 시멘트, 소석회, 무수석고)에 대한 물의 중량비율이며, 폐콘크리트 슬러지 대체율은 규산질 재료로 사용한 규사분에 대한 폐콘크리트 슬러지의 중량비율을 나타내며, 기포혼입률은 사용된 전체 재료와 배합수의 용적에 대한 비율을 나타낸다.

배합방법과 양생방법은 실시예 3의 방법과 동일하게 실시하였다.

① 슬러리밀도 및 플로우의 측정

슬러리밀도는 상기 실시예 5와 유사하게 기포혼입률이 증가할수록 슬러리밀도는 감소하는 것으로 나타났으며, 플로우의 변화에서는 기포혼입률 변화에 따른 플로우의 차이는 기포혼입률 0%를 제외하고는 크지 않았다.

그 결과를 도 7에 나타내었다.

② 절건밀도 및 압축강도의 측정

절건밀도는 기포혼입률이 증가할수록 감소하였고, 압축강도 또한 동일한 경향을 나타냈다. 압축강도 증진에 있어서는 반응성을 높이기 위해 생산직후의 입자크기가 작은 폐콘크리트 슬러지의 사용이 믹싱 중에 해리가 충분히 잘되어 기타 재료와 혼합의 원활함과 반응성 향상을 위해 사용한 규사분에 의해 압축강도가 증진된 것으로 나타났다. 그 결과를 도 8에 나타내었다.

③ 공극률 및 수화물의 분석

공극률의 형태를 관찰한 결과 기포혼입률이 높을수록 공극의 양이 많이 관찰되었으며, 오토클레이브 후의 경화체의 XRD 분석 결과를 나타낸 도 9에서 보는 바와 같이 수열합성반응 후에 생성되는 터보모라이트(5CaO 6SiO₂ 5H₂O) 수화물이 비교적 잘 발달된 것으로 나타났으며, 부분적으로 미반응 석영(Quartz)광물(muscovite, Feldspar, Kaolimite)과 방해석(Calcite)광물이 존재하는 것으로 나타났다.

④ 기타 콘크리트 제품과의 밀도 및 압축강도 영역 비교

기존에 사용되고 있는 칸막이용 재료인 경량기포콘크리트(ALC)와 시멘트 블록과의 밀도 및 압축강도를 비교하였다. 그 결과, 시멘트 블록보다는 저밀도의 범위에서 압축강도를 만족하는 경량기포콘크리트의 제조 가능성을 확인하였고, 기존의 경량기포콘크리트(ALC)와 비교해 봤을 때는 거의 대등한 밀도 및 압축강도 조건을 만족하였다. 그 결과를 도 10에 나타내었다.

도 1은 C/S 몰비 변화에 따른 슬러리 밀도 및 플로우의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 2는 C/S 몰비 변화에 따른 절건밀도 및 압축강도의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 3은 기포혼입률 변화에 따른 슬러리 밀도 및 플로우의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 4는 기포혼입률 변화에 따른 절건밀도 및 압축강도의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 5는 생산공정에서 발생되어 야적기간이 오래된 폐콘크리트 슬러지 50% 대체에 따른 슬러리 밀도 및 플로우의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 6은 생산공정에서 발생되어 야적기간이 오래된 폐콘크리트 슬러지 50% 대체에 따른 절건밀도 및 압축강도의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 7는 폐콘크리트 슬러지 배출 직후의 폐콘크리트 슬러지 50% 대체에 따른 슬러리 밀도 및 플로우의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 8은 폐콘크리트 슬러지 배출 직후의 폐콘크리트 슬러지 50% 대체에 따른 절건밀도 및 압축강도의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 9는 폐콘크리트 슬러지 배출 직후의 폐콘크리트 슬러지 50% 대체한 폐콘크리트 슬러지를 이용한 경량기포콘크리트의 XRD 분석 결과를 나타낸 그래프이다.

도 10은 폐콘크리트 슬러지 배출 직후의 폐콘크리트 슬러지 50% 대체한 폐콘 크리트 슬러지를 사용한 경량기포콘크리트의 밀도와 압축강도의 관계를 나타낸 그래프이다.

Claims (6)

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4. 1)폐콘크리트 슬러지 10~50중량%, 배합수 및 고성능감수제 1~5중량%를 1차 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계;

   2)상기 1)단계의 슬러리에 소석회 1~10중량%, 무수석고 1~10중량%, 1종 보통시멘트 40~70중량% 및 알루미나시멘트 1~10중량%를 투입하여 재료가 골고루 분산되도록 혼합하는 단계;

   3)기포제가 혼합된 물을 기포발생기에 첨가하여 생성된 기포를 상기 2)단계의 슬러리에 투입하여 2차 혼합을 하는 단계; 및

   4)상기 3)단계의 기포를 포함한 슬러리를 타설하여 양생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐콘크리트 슬러지를 이용한 수열합성반응 경량기포콘크리트의 제조방법에 있어서,

   1)단계 및 2)단계의 CaO/SiO₂ 몰비는 2.5이고, 3)단계의 기포혼입률은 25~75% 임을 특징으로 하는 폐콘크리트 슬러지를 이용한 수열합성반응 경량기포콘크리트의 제조방법.
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