KR101015066B1 - High strength light and low shrinkage mortar - Google Patents
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Abstract
화력 발전소에서 생성되는 부산물인 바텀 애쉬를 이용한 고강도 경량 무수축 충진 모르타르에 관한 것이다. 본 발명은, 결합재로서 시멘트 100 중량부; 미분쇄 바텀 애쉬와, 상기 미분쇄 바텀 애쉬를 0~50 중량% 치환하는 플라이 애쉬로 이루어지고 비표면적이 3,500~4,500cm2/g인 충진재 20 내지 100 중량부; 및 모래와, 상기 모래의 20~60중량%를 치환하는 2.4 mm 이하의 입도를 갖는 바텀 애쉬로 이루어지는 골재 20 내지 100 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 충진용 모르타르를 제공한다. 본 발명에 따르면, 화력발전소의 산업부산물을 활용해 기존 충진재에 비해 비중이 가벼우면서도, 우수한 충진성, 높은 역학적 고강도성 및 내화학성을 갖는 새로운 충진 모르타르를 제공할 수 있게 된다.The present invention relates to a high-strength, lightweight, non-condensing filled mortar using a bottom ash, a by-product produced in a thermal power plant. The present invention, 100 parts by weight of cement as a binder; 20 to 100 parts by weight of a pulverized bottom ash and a fly ash having 0 to 50% by weight of the pulverized bottom ash and having a specific surface area of 3,500 to 4,500 cm 2 / g; And 20 to 100 parts by weight of an aggregate consisting of sand and a bottom ash having a particle size of 2.4 mm or less to replace 20 to 60% by weight of the sand. According to the present invention, by utilizing the industrial by-products of the thermal power plant it is possible to provide a new filling mortar having a lighter weight than the existing filler, but also having excellent filling properties, high mechanical strength and chemical resistance.
바텀 애쉬, 미분쇄, 플라이 애쉬, 충진재, 골재, 고강도, 내화학성 Bottom Ash, Fine Grinding, Fly Ash, Filling, Aggregate, High Strength, Chemical Resistance
Description
본 발명은 고강도 경량 무수축 충진 모르타르에 관한 것으로 보다 상세하게는 화력 발전소에서 생성되는 부산물인 바텀 애쉬를 이용한 고강도 경량 무수축 충진 모르타르에 관한 것이다. The present invention relates to a high strength light weight non-contraction filling mortar, and more particularly, to a high strength light weight non-contraction filling mortar using a bottom ash which is a by-product generated in a thermal power plant.
본 발명은 충진 모르타르에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화력발전소에서 생성되는 산업 부산물을 이용한 충진 모르타르에 관한 것이다.The present invention relates to a filling mortar, and more particularly, to a filling mortar using industrial by-products produced in thermal power plants.
종래 노후 된 하수관의 기존 관거 내부에 새로운 관을 형성시키는 비굴착 관거 보수 보강공법에는, 기존 관내에 재생관을 형성한 후 그 사이에 주입하여 기존관과 재생관을 일체화 시키는 충진 모르타르가 사용된다. In the non-excavated conduit repair reinforcement method for forming a new pipe inside the existing conduit of the old sewage pipe, the filling mortar to form a regeneration pipe in the existing pipe and inject between them to integrate the existing pipe and the regeneration pipe.
그러나 이러한 용도로 사용되는 종래의 충진재는 통상의 규사를 사용한 그라우트재를 사용하고 있으나, 규사의 비중이 높아 슬러리 비중이 2.0, 건조비중이 1.8 이상으로 충진재의 하중을 견디기 위한 과량의 서포터(통바리)를 설치해야 한다는 문제점이 있었다. However, the conventional filler used for this purpose uses a grout material using ordinary silica sand, but due to the high specific gravity of the silica sand, the slurry has a specific gravity of 2.0 and the drying specific gravity of 1.8 or more. There was a problem to install).
따라서, 이러한 종래의 충진용 모르타르는 서포터 설치비용 및 시공비용의 증가로 관련 공사의 경제성을 떨어뜨리는 주요 요인이 되어 왔다. Therefore, such a conventional filling mortar has been a major factor to reduce the economics of the related construction due to the increase in supporter installation cost and construction cost.
본 발명은 화력발전소의 산업부산물을 활용해 기존 충진재에 비해 비중이 가벼우면서도, 우수한 충진성, 높은 역학적 고강도성 및 내화학성을 갖는 새로운 충진 모르타르를 개발함으로써, 상기와 같은 기존 공법 및 재료의 낮은 경제성을 개선하는 것을 목적으로 한다. The present invention utilizes the industrial by-products of the thermal power plant to develop a new filling mortar having a lighter weight than the existing fillers, but also having excellent filling properties, high mechanical strength and chemical resistance, thereby lowering the economic efficiency of the existing methods and materials as described above. The aim is to improve.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은, 결합재로서 시멘트 100 중량부; 표면적이 3,500~4,500cm2/g인 미분쇄 바텀 애쉬 50~100 중량%와, 플라이 애쉬 0~50 중량%로 이루어지는 충진재 20 내지 100 중량부; 및 모래와, 상기 모래의 20~60중량%를 치환하며 평균 입경이 0.15~0.6 mm인 바텀 애쉬 조분으로 이루어지며 골재 20 내지 100 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 충진용 모르타르를 제공한다.The present invention to achieve the above technical problem, 100 parts by weight of cement as a binder; 20 to 100 parts by weight of a filler consisting of 50 to 100% by weight of finely ground bottom ash having a surface area of 3,500 to 4,500 cm 2 / g and 0 to 50% by weight of fly ash; And it provides a filling mortar, comprising 20 to 100 parts by weight of the sand and the bottom ash coarse having a mean particle size of 0.15 ~ 0.6 mm to replace 20 to 60% by weight of the sand.
본 발명에서 상기 충진용 모르타르는 건조 비중이 1.55~1.8인 것을 특징으로 한다. 보다 바람직하게는 상기 충진용 모르타르는 건조 비중이 1.6 이하인 것이 좋다. In the present invention, the filling mortar is characterized in that the dry specific gravity is 1.55 ~ 1.8. More preferably, the filling mortar has a specific gravity of 1.6 or less.
또한 본 발명에서 상기 충진재로 사용되는 미분쇄 바텀 애쉬는 비표면적이 3,500~4,500 cm2/g인 것이 바람직하다. In addition, the finely ground bottom ash used as the filler in the present invention preferably has a specific surface area of 3,500 ~ 4,500 cm 2 / g.
또한 본 발명에서 골재로 사용되는 상기 바텀 애쉬는 입경이 2.4 mm 이하인 것이 바람직하다. In addition, the bottom ash used as the aggregate in the present invention is preferably a particle diameter of 2.4 mm or less.
본 발명에 따르면, 다공구조로 인한 경량성과 잠재 수경성이 있는 바텀애쉬로 골재를 치환하여 사용함으로써 경량물질 사용에 의한 물-시멘트 비 증가에 의한 강도감소의 부작용을 수경성 반응으로 상쇄 보완할 수 있다. According to the present invention, by replacing the aggregate with a light weight and latent hydraulic bottom ash due to the porous structure it is possible to offset the side effects of the decrease in strength due to the increase in water-cement ratio due to the use of lightweight materials to the hydraulic reaction.
또한 바텀애쉬는 화학저항성은 우수하나 반응성이 떨어지는 플라이애쉬와 달리, 화학조성물 중 CaO 함량이 20 % 내외의 함량 값을 갖고 있어 반응성이 뛰어나므로, 미분쇄 처리하여 단독 또는 플라이애쉬와 혼합 사용하여 강도 및 내화학성 증진을 도모할 수 있다. In addition, the bottom ash has excellent chemical resistance but low reactivity, unlike fly ash, the CaO content in the chemical composition has a content value of about 20%, so it is excellent in reactivity, so it can be used alone or mixed with fly ash for strength. And chemical resistance enhancement.
또한 본 발명에 따르면 조강 및 내화학성 증진을 위하여 알루미나시멘트를 사용하게 되면 속경성 내산 주입모르타르를 제조할 수 있다. In addition, according to the present invention, when the alumina cement is used to improve crude steel and chemical resistance, a fast-hard acid-resistant injection mortar can be prepared.
이하 본 발명을 상술한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 충진 모르타르는 결합재, 충진재 및 골재로 구성된다. 이하 각 성분의 기능을 살피면 다음과 같다.Filling mortar of the present invention is composed of a binder, a filler and aggregate. The function of each component is as follows.
1. 결합재 1. Binder
본 발명에서 결합재로는 일반 포틀랜드 시멘트 또는 알루미나 시멘트가 사용된다. 본 발명에서 상기 일반 시멘트는 일반 충진 모르타르용으로 사용될 수 있으며, 알루미나 시멘트는 속경성 충진 모르타르 또는 내산성 충진 모르타로용 결합재로 사용된다. In the present invention, as a binder, general portland cement or alumina cement is used. In the present invention, the general cement may be used for general filling mortar, and alumina cement is used as a binder for fast filling mortar or acid resistant filling mortar.
본 발명에서 상기 결합재에는 수축 보상재가 포함될 수 있다. In the present invention, the binder may include a shrinkage compensation material.
먼저, 일반 충진 모르타르용의 경우 CSA계 팽창재와 같은 팽창재가 추가로 포함될 수 있으며, 그 함량은 시멘트 중량의 10% 내외이다. First, in the case of the general filling mortar may further include an expansion material such as CSA-based expansion material, the content is about 10% of the weight of the cement.
또한, 속경성 충진 모르타르 용도로 사용될 때에는 상기 결합재에는 석고(무수석고)가 포함될 수 있다. 이 때 상기 석고의 함량은 알루미나 시멘트 중량에 대해 약 20~100% 사용될 수 있다. In addition, the binder may include gypsum (anhydrous gypsum) when used for fast filling mortar. At this time, the content of the gypsum may be used about 20 to 100% by weight of the alumina cement.
2. 충진재2. Filler
본 발명에서 충진재로는 미분쇄 바텀 애쉬가 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 미분쇄 바텀 애쉬는 바텀 애쉬를 볼밀 또는 진동 밀 등의 분쇄 수단을 이용하여 미세한 입자로 분쇄한 것을 사용한다. 본 발명에서 상기 미분쇄 바텀 애쉬의 비표면적은 4,000±500 cm2/인 것이 바람직하다. 상기 바텀 애쉬는 주로 CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3으로 구성되며, MgO, SO3, K2O, Na2O 등이 미량 존재하는데, CaO 함량이 약 20~30%로 매우 높다. In the present invention, a finely ground bottom ash may be used as the filler. In the present invention, the pulverized bottom ash is used by grinding the bottom ash into fine particles using a grinding means such as a ball mill or a vibration mill. In the present invention, the specific surface area of the finely ground bottom ash is preferably 4,000 ± 500 cm 2 /. The bottom ash is mainly composed of CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, SO3, K2O, Na2O, etc. are present in trace amounts, CaO content is very high, about 20-30%.
위 표에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에서 충진재로 사용되는 바텀 애쉬는 통상의 충진재로 사용되는 플라이 애쉬에 비해 반응성이 큰 CaO 함량이 높기 때문에 잠재 수경성을 가지고 있어, 다음과 같은 수식에 따라 가용성 수산화칼슘을 소비하고 장기적으로 산에 강하고 고강도성을 발현하는 실리케이트 화합물을 형성할 수 있다. As can be seen in the above table, the bottom ash used as a filler in the present invention has a latent hydrophobicity because of the high reactivity CaO content than the fly ash used as a conventional filler, solubility according to the following formula It is possible to form silicate compounds that consume calcium hydroxide and are acid resistant and exhibit high strength in the long term.
5CaO·3SiO2·Al2O3(애쉬) + 2Ca(OH)2(수산화칼슘) + 16H2O → 5CaO3SiO2Al2O3 (ash) + 2Ca (OH) 2 (calcium hydroxide) + 16H2O →
4CaO·Al2O3·13H2O(C-A-H 수화겔) + 3(CaO·SiO2·H2O)(C-S-H 수화겔) 4CaOAl2O313H2O (C-A-H Hydrogel) + 3 (CaOSiO2H2O) (C-S-H Hydrogel)
특히 본 발명에서 바텀 애쉬를 미분쇄하는 이유는 충진재로서의 기능 뿐만 안라 바텀 애쉬의 비표면적을 크게 함으로써 화학 반응이 용이하게 하여 강도를 향상시키고자 함에 있다. In particular, the reason for pulverizing the bottom ash in the present invention is to improve the strength by facilitating a chemical reaction by increasing the specific surface area of the bottom ash as well as the function as a filler.
본 발명에서 충진재로 작용하는 상기 미분쇄 바텀 애쉬의 함량은 결합재 100 중량부에 대해 약 20~100 중량부인 것이 좋다. In the present invention, the content of the finely ground bottom ash serving as a filler is preferably about 20 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder.
본 발명에서 상기 충진재로 기능하는 미분쇄 바텀 애쉬의 일부는 플라이 애쉬로 치환될 수 있다. 이 대 상기 플라이 애쉬의 비표면적은 약 3,500±500 cm2/인 것이 바람직하며, 충진재로 사용되는 상기 플라이 애쉬의 함량은 상기 충진재 총량의 50% 이하인 것이 바람직하다. In the present invention, a part of the finely ground bottom ash functioning as the filler may be substituted with a fly ash. Preferably, the specific surface area of the fly ash is about 3,500 ± 500 cm 2 /, and the content of the fly ash used as the filler is preferably 50% or less of the total amount of the filler.
3. 골재3. Aggregate
본 발명에서는 바텀 애쉬를 골재로 사용한다. 본 발명에서 바텀 애쉬는 골재로 사용되기에 적합한 입도를 갖는다. 바텀 애쉬는 통상 2.4mm 이하의 입경을 가지며, 평균 입경은 약 0.15~0.6mm 범위에 있다. 본 발명에서, 골재로 사용되기 위해 상기 바텀 애쉬는 통상 골재로 사용되는 모래와 유사한 크기의 입도와 최대 입자 크기를 갖는 것이 바람직하다. 이를 위해 상기 바텀 애쉬는 적절한 선별 수단에 의해 바람직한 입도 분포를 갖도록 사전 처리될 수 있다. In the present invention, the bottom ash is used as aggregate. The bottom ash in the present invention has a particle size suitable for use as aggregate. The bottom ash typically has a particle diameter of 2.4 mm or less, and the average particle diameter is in the range of about 0.15 to 0.6 mm. In the present invention, it is preferable that the bottom ash has a particle size and a maximum particle size similar to those of sand normally used as aggregate for use as aggregate. For this purpose, the bottom ash can be preprocessed to have the desired particle size distribution by suitable screening means.
본 발명에서 골재는 상기 바텀 애쉬를 모래와 혼합하여 사용된다. 본 발명에서 상기 바텀 애쉬는 전체 골재 중량에 대해 약 20~60 중량% 포함되는 것이 바람직하다. 또한, 모래와 바텀 애쉬를 포함하는 골재는 상기 결합재 100 중량부에 대해 약 20 내지 100 중량부 사용되는 것이 바람직하다. In the present invention, the aggregate is used by mixing the bottom ash with sand. In the present invention, the bottom ash is preferably included in about 20 to 60% by weight relative to the total aggregate weight. In addition, it is preferable that about 20 to 100 parts by weight of the aggregate including sand and the bottom ash is used based on 100 parts by weight of the binder.
본 발명에서 골재로 사용되는 바텀 애쉬와 모래의 특성을 비교하면 다음과 같다. When comparing the characteristics of the bottom ash and sand used as aggregate in the present invention are as follows.
4. 혼화제4. Admixture
또한, 본 발명의 충진 모르타르는 물-시멘트비에서 고유동 특성을 발현하기 위해 나프탈렌계, 멜라민계 또는 폴리카르본산계를 포함하는 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 유동화제를 모르타르 전체 중량에 대해 외할로 약 0.1~1.0 중량% 포함할 수 있다.In addition, the filling mortar of the present invention at least one fluidizing agent selected from the group comprising naphthalene-based, melamine-based or polycarboxylic acid-based in order to express the high flow properties in the water-cement ratio to about the total weight of the mortar It may comprise 0.1 to 1.0% by weight.
또, 본 발명의 충진 모르타르는 모르타르 전체 중량에 대해 0.001~0.1 %의 증점제를 포함할 수 있다. 본 발명에서 증점제로는 예컨대 MC계 증점제가 사용될 수 있다. In addition, the filling mortar of the present invention may contain a thickener of 0.001 to 0.1% based on the total weight of the mortar. In the present invention, for example, an MC thickener may be used as the thickener.
기타 본 발명에서는 기포 제거 및 공극 감소에 의한 강도 증진을 위해 글리콜계 또는 실리콘계의 소포제 0.01~0.1%, 속경성 충진 모르타르의 경우 가사 시간 확보를 위해 시트르산(Citric Acid), 타르타르산(Tartaric Acid), 글루콘산(Gluconic Acid) 및 염(Salt) 등의 지연제 0.05~0.3 %, 칼슘 포메이트(Calcium formate)나 Li2CO3 등의 촉진제를 0.1~1.0%로 사용할 수 있다. In the present invention, 0.01 ~ 0.1% of the anti-foaming agent of the glycol or silicone type to increase the strength by removing bubbles and reducing the voids, citric acid, tartaric acid, glutaric acid to secure pot life in the case of fast filling mortar 0.05 to 0.3% of a retardant such as Gluconic Acid and Salt, and accelerators such as Calcium formate or Li2CO3 may be used at 0.1 to 1.0%.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상술한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail by explaining preferred embodiments of the present invention.
실시예Example
표 3에 나열된 배합에 따라 충진용 모르타르를 제조하고, 플로우, 응결, 압축 강도, 길이변화, 슬러리 비중 및 건조 비중, 내화학성을 측정하였다. Filling mortar was prepared according to the formulations listed in Table 3, and flow, condensation, compressive strength, length change, slurry specific gravity and dry specific gravity, and chemical resistance were measured.
플로우는 KS F 2432 '주입 모르터의 컨시스턴시 시험방법'에 따라 측정하였고, 응결 특성은 KS L 5108 '비카트 침에 의한 수경성 시멘트의 응결시간 시험방법'에 따라 측정하였다. 압축 강도는 KS F 2426 '주입 모르타르의 압축강도 시험'에 따르고, 길이 변화는 KS F 2424 '모르타르 및 콘크리트의 길이변화 시험방법'에 따라 측정하였다. 슬러리 비중의 측정에 사용되는 무게값은 KS L 3136 '수경성시멘트 모르타르의 공기량 측정방법'중의 400 ml 용기를 사용하여 측정하였고, 건조비중은 5cmx5cmx5cm 모르타르 시편을 1주일 습기함 양생 후 1일 100℃ 건조하여 3개의 평균값으로 구하였다. Flow was measured according to KS F 2432 'Consistency Test Method of Injection Mortar', and the setting property was measured according to KS L 5108 'Test method of setting cementing time of hydraulic cement by Vicat needle'. The compressive strength was measured according to KS F 2426 'Compressive Strength Test of Injection Mortar', and the length change was measured according to KS F 2424 'Testing Method for Mortar and Concrete Length Change'. The weight used for the measurement of the specific gravity of the slurry was measured using a 400 ml container in KS L 3136 'Method for measuring the air volume of hydraulic cement mortar', and the specific gravity of the drying was 5 cmx5 cmx5 cm mortar specimens for one week. The three average values were obtained.
한편, 내화학성은 5% 황산용액 28일 침지 후의 중량변화율로 측정하였다. Meanwhile, the chemical resistance was measured by the weight change rate after 28 days immersion in 5% sulfuric acid solution.
표 3에 나열된 바와 같이, 실시예 1~3은 일반 충진재 배합에 대한 실험 결과이며, 비교예1, 2는 이와 대비하기 위해 바텀 애쉬를 사용하지 않은 경우의 측정치를 나타낸 것이다. 또, 실시예 4~6은 속경성 충진재 배합에 대한 실험결과이며, 비교예3은 이에 대한 비교 실험 결과이다. As listed in Table 3, Examples 1 to 3 are experimental results for the general filler formulation, and Comparative Examples 1 and 2 show the measured values when the bottom ash was not used to contrast them. In addition, Examples 4 to 6 are experimental results for the fast-fill filler formulation, Comparative Example 3 is a comparative experiment results.
표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 충진재로 미분쇄 바텀애쉬만을 사용한 배합(실시예2)은 플라이애쉬만을 사용한 배합(비교예2)에 비해 응결시간 및 강도가 조기에 발현됨을 알 수 있다. As can be seen from Table 3, it can be seen that the formulation using only finely ground bottom ash as a filler (Example 2) exhibits a faster setting time and strength than the formulation using only fly ash (Comparative Example 2).
또, 충진재로 미분쇄 바텀애쉬만을 사용한 배합(실시예1, 비교예1)은 석회석을 사용한 배합에 비해 장기강도 및 내화학성 측면에서 유리하다는 점을 알 수 있다. In addition, it can be seen that the formulation using only finely ground bottom ash as a filler (Example 1, Comparative Example 1) is advantageous in terms of long-term strength and chemical resistance compared to the formulation using limestone.
또, 골재로 바텀애쉬를 사용한 배합(실시예2)은 모래만을 사용한 배합(실시예1)에 비해 물-모르타르 비가 증가하며, 초기에 강도저하가 약간 발생하나 장기강도는 높게 발현됨을 알 수 있다. 이것은 바텀애쉬 골재의 잠재수경성 특성 때문으로 판단된다. 또, 바텀애쉬 골재를 사용한 배합은 모래만을 골재로 사용한 배합에 비해 비중감소가 나타나며 특히 건조비중에서의 감소효과가 크다는 사실 또한 알 수 있다. In addition, the formulation using the bottom ash as an aggregate (Example 2) increases the water-mortar ratio compared to the formulation using the sand only (Example 1), and it can be seen that the strength decreases slightly but the long-term strength is high. . This may be due to the latent hydraulic properties of bottom ash aggregates. In addition, it can also be seen that the formulation using the bottom ash aggregate shows a decrease in specific gravity compared to the formulation using only sand as the aggregate, and the reduction effect in drying specific gravity is also great.
그 밖에도 표 3으로부터 미분쇄 바텀애쉬 및 바텀애쉬 골재를 사용한 배합은 미사용 배합에 비해 화학 저항성이 우수하며, 특히 알루미나 시멘트와 같이 사용한 경우 그 효과가 큼을 알 수 있다. In addition, it can be seen from Table 3 that the formulation using the finely ground bottom ash and the bottom ash aggregate is superior in chemical resistance compared to the unused formulation, and especially when used together with alumina cement, the effect is great.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments described in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the technical spirit of the present invention. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
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