KR101201961B1 - 석분 슬러지를 이용한 블록의 습식성형 제조방법 - Google Patents

석분 슬러지를 이용한 블록의 습식성형 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 석분 슬러지를 이용한 블록의 습식성형 제조방법에 관한 것으로, 석분 슬러지를 하천이나 바다의 수면 아래나 수면 위에 설치되는 블록을 제조하기 위한 모르타르에 첨가하여 습식성형 공정을 통해 블록을 제조함으로써 골재나 모래의 사용량을 줄일 수 있도록 함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명은 (a) 1종 보통 포틀랜드 시멘트와 함수율이 16～24%인 석분 슬러지를 일정 비율로 1차 혼합하여 믹서기를 통해 혼합 교반시키는 단계; (b) 단계(a) 과정에서 혼합 교반된 1차 혼합물에 6～50 mesh 크기의 모래를 일정 비율로 2차 혼합하여 믹서기를 통해 혼합 교반시키는 단계; (c) 단계(b) 과정에서 혼합 교반된 2차 혼합물에 10～15mm 크기의 골재를 일정 비율로 3차 혼합하여 믹서기를 통해 혼합 교반시키는 단계; (d) 단계(c) 과정에서 혼합 교반된 3차 혼합물에 AE 감수제와 물을 일정비율로 첨가하되 믹서기를 통해 혼합 교반시켜 블록 성형용 모르타르를 조성하는 단계; (e) 단계(d) 과정에서 조성된 블록 성형용 모르타르를 통해 일정한 형태의 블록을 성형하는 단계; (f) 단계(e) 과정에서 성형된 블록을 24시간 후 탈형하는 단계; 및 (g) 단계(f) 과정에서 탈형된 성형 블록을 수중에서 양생하여 블록을 완성하는 단계를 포함한 구성으로 이루어진다.

Description

석분 슬러지를 이용한 블록의 습식성형 제조방법{Using a block of stone dust wet molding manufacturing method}
본 발명은 석분 슬러지를 이용한 블록의 습식성형 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시멘트에 석분 슬러지와 모래 및 골재를 작은 입자 순으로 혼합한 모르타르 조성물을 습식공정을 통해 하천이나 바다의 수면 아래나 수면 위에 설치되는 블록을 제조함으로써 양생이 양호하고 강도가 향상된 블록을 제조할 수 있도록 한 석분 슬러지를 이용한 블록의 습식성형 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 석재 채석장이나 석재 가공 공장에서 원석을 채굴하여 건축용 석판재 등으로 가공하는 과정에서 석재의 약 60％ 정도가 폐석이나 석분 슬러지로서 손실되고 있다. 이중 폐석의 일부만이 도로포장용 쇄석골재로 재활용되고 있을 뿐 대부분의 폐석 및 석분 슬러지는 방치되거나 야적되어 주위환경을 훼손 및 오염시켜 주된 민원대상이 되고 있다.
한편, 전술한 바와 같이 채석장이나 석재 가공 공장에서 발생하는 폐석이나 석분 슬러지의 양은 연간 100만여 톤에 달하며, 이들을 일반 폐기물로 위탁처리 할 경우 톤당 4～5만원의 처리비가 소요되어 대부분이 자체 사업장에 방치하고 있는 실정이다.
다시 말해서, 각 사업장에서는 이들을 자체적으로 처리하기 위하여 매립용 부지의 확보 및 처리시설의 설치에 막대한 비용이 소요되어 업체에 큰 부담이 되고 있는 실정이다. 근년에 이르러 사회적인 환경보호와 폐자원의 재활용에 대한 커다란 관심도에 힘입어 관련업계에서는 국내의 각 건축용 석판재 생산시 발생되는 막대한 양의 폐석 및 석분 슬러지의 재활용 공정이 개발되지 않아 이를 재활용하지 못하고 있는 실정이다.
특히, 전술한 석분 슬러지는 아주 미세한 분말(200 mesh 이하)로 건조시 비산먼지가 발생하여 인근주민은 물론 상당 범위의 주민에게 폐나 기관지 등의 건강의 위험과 생활의 고통을 유발하고 있으며, 또한 석분 슬러지는 우천시 폐수로 인해 하천 및 농경지의 수질오염 등 환경오염을 유발시키는 문제가 있어 대책이 시급한 실정이다.
아울러, 전술한 바와 같은 석분 슬러지는 산업재료로 대규모의 재활용 방법이 없는 현실에서 연간 발생되는 양에 비해 폐기물로써 매립하기 위한 매립장 역시도 포화된 상태에서 행정적인 처벌을 감수하면서까지 불법 처리해야 하는 점이 작금의 현실이라 할 수 있다.
한편, 현재 국내 건설 사업의 급속한 발전에 따라 기초자재와 수요가 급격히 증대되고 있으며, 또한 고기능성의 재료가 요구되고 있는 상황에서 화강암 원석을 가공하는 과정에서 발생한 미분말(석분 슬러지)은 분쇄할 필요가 없고, 주성분이 실리카(규석)와 알루미나로 유해물질이 전혀 없는 석분을 활용한다면 상당한 비용을 들여 위탁처리하고 있는 석분의 폐자원 재활용 측면에서 매우 의미있는 기술이라 할 수 있을 것이다.
그러나, 일반적인 블록 제조방법에 따른 모르타르 조성물에 석분 슬러지를 투입하는 경우 석분 슬러지의 비표면적이 고용제경화제인 시멘트의 비표면적보다 커서, 즉 입자크기가 더 작은 문제로 원료로 사용시 양생 및 강도에 문제가 발생하므로 개발이 용이치 못한다는 문제가 있다.
1. 공개특허공보 특2000-0038200호의 폐석분을 이용한 석분 경량벽돌. 2. 공개특허공보 특2000-0038199호의 폐석분을 이용한 석분 경량벽돌. 3. 공개특허공보 특2000-0038198호의 폐석분을 이용한 석분벽돌.
본 발명은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 시멘트에 석분 슬러지와 모래 및 골재를 작은 입자 순으로 혼합한 모르타르 조성물을 습식공정을 통해 하천이나 바다의 수면 아래나 수면 위에 설치되는 블록을 제조함으로써 블록의 제조시 양생이 보다 양호하게 이루어질 수 있도록 한 석분 슬러지를 이용한 블록의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 기술의 다른 목적은 시멘트에 석분 슬러지와 모래 및 골재를 작은 입자 순으로 혼합한 모르타르 조성물을 습식공정을 통해 하천이나 바다의 수면 아래나 수면 위에 설치되는 블록을 제조함으로써 강도가 향상된 블록을 제조할 수 있도록 함에 있다.
본 발명에 따른 기술의 또 다른 목적은 시멘트에 석분 슬러지와 모래 및 골재를 작은 입자 순으로 혼합한 모르타르 조성물을 습식공정을 통해 하천이나 바다의 수면 아래나 수면 위에 설치되는 블록을 제조함으로써 골재나 모래의 사용량을 줄일 수 있도록 함에 있다.
아울러, 본 발명에 따른 기술은 시멘트에 석분 슬러지와 모래 및 골재를 작은 입자 순으로 혼합한 모르타르 조성물을 습식공정을 통해 하천이나 바다의 수면 아래나 수면 위에 설치되는 블록을 제조함으로써 석분 슬러지의 재활용을 통한 폐기물의 발생량을 줄여 석분 슬러지로 인한 하천 및 농경지의 수질오염 등 환경오염원을 방지할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
나아가, 본 발명에 따른 기술은 시멘트에 석분 슬러지와 모래 및 골재를 작은 입자 순으로 혼합한 모르타르 조성물을 습식공정을 통해 하천이나 바다의 수면 아래나 수면 위에 설치되는 블록을 제조함으로써 폐기물을 재활용을 통해 자원으로 재활용할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 석분 슬러지를 이용한 블록의 제조방법은 (a) 1종 보통 포틀랜드 시멘트와 함수율이 16～24%인 석분 슬러지를 일정 비율로 1차 혼합하여 믹서기를 통해 혼합 교반시키는 단계; (b) 단계(a) 과정에서 혼합 교반된 1차 혼합물에 6～50 mesh 크기의 모래를 일정 비율로 2차 혼합하여 믹서기를 통해 혼합 교반시키는 단계; (c) 단계(b) 과정에서 혼합 교반된 2차 혼합물에 10～15mm 크기의 골재를 일정 비율로 3차 혼합하여 믹서기를 통해 혼합 교반시키는 단계; (d) 단계(c) 과정에서 혼합 교반된 3차 혼합물에 AE 감수제와 물을 일정비율로 첨가하되 믹서기를 통해 혼합 교반시켜 모르타르 조성물을 조성하는 단계; (e) 단계(d) 과정에서 조성된 모르타르 조성물을 일정한 형태의 성형몰드를 통해 블록을 성형하는 단계; (f) 단계(e) 과정에서 성형된 블록을 24시간 후 성형몰드로부터 탈형하는 단계; 및 (g) 단계(f) 과정에서 탈형된 성형 블록을 수중에서 양생하여 블록을 완성하는 단계를 포함한 구성으로 이루어진 석분 슬러지를 이용한 블록의 습식성형 제조방법에 있어서,
상기 단계(a) 과정에서 1종 보통 포틀랜드 시멘트와 석분 슬러지의 혼합 비율은 1종 보통 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여 석분 슬러지 80～175 중량부의 비율로 혼합되어 10～20분 동안 혼합 교반시키며, 상기 단계(b) 과정에서 1차 혼합물에 투입 혼합되는 모래의 투입 비율은 기 투입된 시멘트 대비 50～125 중량부의 비율로 투입 혼합되어 5～15분 동안 혼합 교반시키고, 상기 단계(c) 과정에서 2차 혼합물에 투입 혼합되는 골재의 투입 비율은 기 투입된 시멘트 대비 100～150 중량부의 비율로 투입 혼합되어 5～15분 동안 혼합 교반시키는 한편, 상기 단계(d) 과정에서 3차 혼합물에 첨가되는 AE 감수제는 기 투입된 시멘트 대비 1～8 중량부의 비율로 투입되고 물의 투입량은 기 투입된 시멘트 대비 18～51 중량부의 비율로 투입되어 5～15분 동안 혼합 교반시키는 것을 특징으로 하는 석분 슬러지를 이용한 블록의 습식성형 제조방법을 마련함에 의한다.
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본 발명의 기술에 따르면 석재 채석장이나 석재 가공 공장에서 원석을 채굴하여 건축용 석판재 등으로 가공하는 과정에서 발생하는 막대한 양의 석분 슬러지를 하천이나 바다의 수면 아래나 수면 위에 설치되는 블록을 제조하기 위한 모르타르에 첨가하여 습식성형 공정을 통해 블록을 제조함으로써 골재나 모래의 사용량을 대폭적으로 줄일 수가 있다.
본 발명에 따른 기술의 다른 효과로는 석재 채석장이나 석재 가공 공장에서 원석을 채굴하여 건축용 석판재 등으로 가공하는 과정에서 발생하는 막대한 양의 석분 슬러지를 습식성형 공정을 통한 블록을 제조하는데 이용함으로써 석분 슬러지의 재활용을 통한 폐기물의 발생량을 줄일 수가 있다.
또한, 본 발명에 따른 기술의 또 다른 효과로는 석재 채석장이나 석재 가공 공장에서 원석을 채굴하여 건축용 석판재 등으로 가공하는 과정에서 발생하는 막대한 양의 석분 슬러지를 습식성형 공정을 통한 블록을 제조하는데 이용함으로써 석분 슬러지로 인한 하천 및 농경지의 수질오염 등 환경오염원을 방지할 수가 있다.
아울러, 본 발명에 따른 기술은 석재 채석장이나 석재 가공 공장에서 원석을 채굴하여 건축용 석판재 등으로 가공하는 과정에서 발생하는 막대한 양의 석분 슬러지를 습식성형 공정을 통한 블록을 제조하는데 이용함으로써 폐기물을 재활용을 통해 자원으로 재활용할 수 있다는 효과가 발현된다.
도 1 은 본 발명에 따른 석분 슬러지를 이용한 블록의 습식성형 제조방법을 보인 블록도.
도 2 는 본 발명에 따른 석분 슬러지를 이용한 블록의 습식성형 제조방법에 따라 제조된 블록의 7일 수중양생 후 압축강도 그래프.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 석분 슬러지를 이용한 블록의 습식성형 제조방법 및 이의 제조방법에 의해 제조된 석분슬러지 블록의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 석분 슬러지를 이용한 블록의 습식성형 제조방법을 보인 블록도, 도 2 는 본 발명에 따른 석분 슬러지를 이용한 블록의 습식성형 제조방법에 따라 제조된 블록의 7일 수중양생 후 압축강도 그래프이다.
도 1 내지 도 2 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 석분 슬러지를 이용한 블록의 습식성형 제조방법을 살펴보면 (a) 1종 보통 포틀랜드 시멘트와 함수율이 16～24%인 석분 슬러지를 일정 비율로 1차 혼합하여 믹서기를 통해 혼합 교반시키는 과정(S100), (b) 단계(a) 과정에서 혼합 교반된 1차 혼합물에 6～50 mesh 크기의 모래를 일정 비율로 2차 혼합하여 믹서기를 통해 혼합 교반시키는 과정(S110), (c) 단계(b) 과정에서 혼합 교반된 2차 혼합물에 10～15mm 크기의 골재를 일정 비율로 3차 혼합하여 믹서기를 통해 혼합 교반시키는 과정(S120), (d) 단계(c) 과정에서 혼합 교반된 3차 혼합물에 AE 감수제와 물을 일정비율로 첨가하되 믹서기를 통해 혼합 교반시켜 모르타르 조성물을 조성하는 과정(S130), (e) 단계(d) 과정에서 조성된 모르타르 조성물을 일정한 형태의 성형몰드를 통해 블록을 성형하는 과정(S140), (f) 단계(e) 과정에서 성형된 블록을 24시간 후 성형몰드로부터 탈형하는 과정(S150) 및 (g) 단계(f) 과정에서 탈형된 성형 블록을 수중에서 양생하여 블록을 완성하는 과정(S160)을 포함한 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 석분 슬러지를 이용한 블록의 습식성형 제조과정에서 시멘트, 석분 슬러지, 모래, 골재, AE 감수제 및 물의 혼합 비율은 시멘드 100 중량부에 대하여 석분 슬러지 80～175 중량부, 모래 50～125 중량부, 골재 100～150 중량부, AE 감수제 1～8 중량부 및 물 18～51 중량부의 비율로 투입될 수 있다. 이처럼 본 발명에 따른 기술은 석재 채석장이나 석재 가공 공장에서 발생되는 다량의 석분 슬러지를 블록을 제조하는데 이용함으로써 자원의 재활용 측면이나 모래와 골재를 절감시킬 수 있다는 점에서 매우 유용한 기술이라 할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 석분 슬러지를 이용한 블록의 습식성형 제조과정에서 원료의 혼합시 시멘트와 석분 슬러지를 일정 비율로 혼합하여 1차 혼합물을 만들고, 1차 혼합물에 모래를 혼합하여 2차 혼합물을 만든 다음, 2차 혼합물에 골재를 혼합하여 3차 혼합물을 만들고, 3차 혼합물에 AE 감수제와 물을 투입하여 블록을 제조하는 것은 입자의 크기가 작은 원료부터 혼합하여 원료의 균일한 혼합이 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.
본 발명에 따른 석분 슬러지를 이용한 블록의 습식성형 제조과정을 구성하는 각각의 구성을 상세하게 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 단계(a) 과정은 1차 혼합물을 만드는 과정(S100)으로, 이러한 단계(a) 과정(S100)의 1차 혼합물 혼합 교반과정은 도 1 에 도시된 바와 같이 1종 보통 포틀랜드 시멘트와 석분 슬러지를 일정 비율로 1차 혼합하되 몰탈 믹서기 또는 콘크리트 믹서기를 통해 혼합 교반시킨다.
전술한 바와 같은 단계(a) 과정(S100)의 1차 혼합물 혼합 교반과정에서 혼합 교반되는 1종 보통 포틀랜드 시멘트와 석분 슬러지는 본 발명에 따른 블록을 구성하는 원료 중 가장 작은 입자로 이루어진 원료이다. 이때, 석분 슬러지는 석재의 가공과정에서 발생되는 열을 식히기 위해 투입되는 냉각수로 인하여 물이 다량 함침되어 있기 때문에 본 발명에서 사용하기 위해서는 함수율 10～15%로 건조시켜 사용하여야 한다.
한편, 전술한 바와 같은 석분 슬러지의 물리적 특성을 살펴보면 비중 2.68g/㎤, 건조밀도 1.94g/㎤, 건조단위중량 153gr/㎤, 최적 함수비 12%, 자연 함수비 22% 및 비표면적 4,000㎠/g이다. 그리고, XRD 주 광물은 α-quartz, 부수광물은 Feldspar, Kaolin, Calcite이다. 이러한 물리적 특성의 석분 슬러지를 성분 분석한 결과 도 2 및 표 1 에서와 같다.
성분 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O TiO2 lg.Loss Total
석분
슬러지
(wt%)
70.8
13.6
2.10
1.9
0.7
3.7
4.2
0.2
2.8
100
전술한 바와 같은 단계(a) 과정(S100)의 1차 혼합물 교반과정에서와 같이 1종 보통 포틀랜드 시멘트와 석분 슬러지를 일정 비율로 1차 혼합하되 몰탈 믹서기 또는 콘크리트 믹서기를 통해 혼합 교반시키는 과정에서 1종 보통 포틀랜드 시멘트와 석분 슬러지의 혼합 비율은 1종 보통 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여 석분 슬러지 80～175 중량부의 비율로 혼합 조성되어진다.
그리고, 전술한 바와 같이 시멘트 100 중량부에 대하여 석분 슬러지 80～175 중량부의 비율로 혼합 조성되는 1차 혼합물은 몰탈 믹서기 또는 콘크리트 믹서기를 통해 10～20분 동안의 교반시간을 통해 혼합 교반시켜 시멘트와 석분 슬러지의 혼합이 균일하게 이루어질 수 있도록 한다.
다음으로, 본 발명을 구성하는 단계(b) 과정은 1차 혼합물에 모래를 혼합하여 2차 혼합물을 만드는 과정(S110)으로, 이러한 단계(b) 과정(S110)의 2차 혼합물 교반과정은 도 1 에 도시된 바와 같이 혼합 교반된 1차 혼합물에 모래를 일정 비율로 2차 혼합하되 몰탈 믹서기 또는 콘크리트 믹서기를 통해 혼합 교반시킨다.
전술한 바와 같은 단계(b) 과정(S110)의 2차 혼합물 혼합 교반과정에서 1차 혼합물에 혼합 교반되는 모래는 본 발명에 따른 블록을 구성하는 원료 중 시멘트나 석분 슬러지 다음으로 큰 입자를 구성한다. 이때, 모래는 2.36mm 체를 통과한 90% 정도의 모래를 블록 제품의 제조 원료로 사용하였다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 구성의 단계(b) 과정(S110)에서 시멘트와 석분 슬러지로 이루어진 1차 혼합물에 투입 혼합되는 모래의 투입 비율은 기 투입되어 1차 혼합물을 이루는 시멘트 100 중량부 대비 50～125 중량부의 비율로 투입 혼합되어진다.
그리고, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 구성의 단계(b) 과정(S110)에서시멘트와 석분 슬러지로 이루어진 1차 혼합물과 모래로 이루어진 2차 혼합물의 교반 시간은 5～15분 동안 혼합 교반시킨다.
본 발명을 구성하는 단계(c) 과정은 2차 혼합물에 골재를 혼합하여 3차 혼합물을 만드는 과정(S120)으로, 이러한 단계(c) 과정(S120)의 3차 혼합물 교반과정은 도 1 에 도시된 바와 같이 단계(b) 과정(S110)에서 혼합 교반된 2차 혼합물에 골재를 일정 비율로 3차 혼합하여 몰탈 믹서기 또는 콘크리트 믹서기를 통해 혼합 교반시킨다. 이때, 골재의 크기는 10～15mm 크기의 골재를 이용한다.
전술한 바와 같은 단계(c) 과정(S120)의 3차 혼합물 혼합 교반과정에서 2차 혼합물에 혼합 교반되는 골재는 본 발명에 따른 블록을 구성하는 원료 중 가장 큰 입자를 구성하는 것으로, 골재의 크기는 앞서 기술한 바와 같이 10～15mm 크기의 골재가 사용되어지되 98.2%가 13.2mm 체를 통과한 것을 사용하였다.
한편, 전술한 바와 같은 단계(c) 과정(S120)에서 1차 혼합물과 모래로 이루어진 2차 혼합물에 투입 혼합되는 골재의 투입 비율은 1차 혼합물을 구성하는 기 투입된 시멘트 대비 100～150 중량부의 비율로 투입 혼합되어진다. 이러한 단계(c) 과정(S120)에서 2차 혼합물과 골재로 이루어진 3차 혼합물의 교반 시간은 5～15분 동안 혼합 교반시켜 시멘트, 석분 슬러지, 모래 및 골재의 혼합이 균일하게 이루어질 수 있도록 한다.
다음으로, 본 발명을 구성하는 단계(d) 과정은 시멘트, 석분 슬러지, 모래 및 골재로 이루어진 3차 혼합물에 일정량의 AE 감수제와 물을 투입하여 모르타르를 조성하는 과정(S130)으로, 이러한 단계(d) 과정(S130)은 도 1 에 도시된 바와 같이 단계(c) 과정(S120)에서 혼합 교반된 3차 혼합물에 AE 감수제와 물을 일정 비율로 투입하되 몰탈 믹서기 또는 콘크리트 믹서기를 통해 교반시켜 모르타르를 조성한다.
전술한 바와 같은 단계(d) 과정(S130)의 모르타르 조성과정에서는 시멘트, 석분 슬러지, 모래 및 골재로 이루어진 3차 혼합물에 투입되는 AE 감수제의 투입량은 기 투입된 시멘트 대비 1～8 중량부의 비율로 투입되고, 물의 투입량은 1차 혼합물의 기 투입된 시멘트 대비 18～51 중량부의 비율로 투입되어진다. 이때, 단계(d) 과정(S130)에서 3차 혼합물과 AE 감수제 및 물의 교반 시간은 5～15분 동안 혼합 교반시켜 균일한 혼합이 이루어질 수 있도록 한다.
한편, 전술한 바와 같은 단계(d) 과정(S130)의 모르타르 조성과정에서 투입되는 AE 감수제는 유동성 및 압축강도 증진을 위하여 투입되는 것으로, 본 발명에서는 나프탈렌계 AE 감수제를 사용하였다.
그리고, 본 발명을 구성하는 단계(e) 과정은 블록을 제조하기 위한 성형몰드에 단계(d) 과정(S130)에서 조성된 모르타르 조성물을 투입하여 블록을 성형하는 과정(S140)으로, 이러한 단계(e) 과정(S140)은 도 1 에 도시된 바와 같이 단계(d) 과정(S130)에서 제조된 모르타르 조성물을 블록을 성형하기 위한 성형몰드에 투입하여 일정한 형태의 블록을 성형한다.
전술한 바와 같은 단계(e) 과정(S140)에서의 성형몰드는 호안블록, 소파블록, 잔디블록, 옹벽블록, 주차블록, 점자블록, 법면조경블럭, 교대보호블록 및 생태블록 중 어느 하나의 블록을 제조하기 위한 성형몰드일 수 있다.
다음으로, 본 발명을 구성하는 단계(f) 과정은 성형몰드에 투입되어 성형된 블록 성형품을 성형몰드로부터 탈형하는 과정(S150)으로, 이러한 단계(f) 과정(S150)은 도 1 에 도시된 바와 같이 단계(e) 과정(S140)에서 성형몰드에 의해 일정한 블록의 형태로 성형된 블록 성형품을 일정시간 후에 성형몰드로부터 탈형시킨다.
한편, 전술한 바와 같은 단계(f) 과정의 성형몰드로부터 블록 성형품의 탈형은 블록의 성형 후 24시간 경과 후에 성형몰드로부터 성형된 블록 성형품을 탈형시킨다.
다음으로, 본 발명을 구성하는 단계(g) 과정은 탈형된 블록 성형품을 양생하여 블록을 완성하는 과정(S160)으로, 이러한 단계(g) 과정(S160)은 도 1 에 도시된 바와 같이 탈형된 블록 성형품을 수중에서 일정시간 양생을 통해 제조하고자 하는 블록을 완성한다.
한편, 전술한 바와 같은 단계(g) 과정(S160)에서 탈형된 블록 성형품의 양생은 수중온도 20±3℃의 온도 조건하에서 7～28일간 양생하여 본 발명에서 제조하고자 하는 블록을 완성한다.
전술한 바와 같은 단계(g) 과정(S160)에서 탈형된 블록을 항온수조에서 수중양생시에는 시멘트의 알칼리 용출이 발생되므로 7일에 1회씩 수조의 물을 교환함이 보다 양호하다.
[실시 예 1]
실시 예 1 에서는 시멘트 20 중량%에 대하여 석분 슬러지 25 중량%, 모래 25 중량% 및 골재 30 중량%를 혼합하여 적당량의 AE 감수제와 물을 투입한 다음 몰탈 믹서기를 통해 교반시켜 공시체 시료(모르타르 조성물)을 제조하였다. 이때, 혼합은 시멘트와 석분 슬러지를 혼합 교반하여 1차 혼합물을 만든 다음, 1차 혼합물에 모래를 혼합 교반하여 2차 혼합물을 만든다. 그리고, 2차 혼합물에 골재를 혼합 교반시켜 3차 혼합물을 만든 다음 최종적으로 AE 감수제와 물을 투입하여 교반을 통해 공시체 시료를 제조한다.
한편, 전술한 바와 같이 제조된 공시체 시료를 3개의 공시체 성형몰드에 투입하여 블록을 성형한 다음, 24시간이 지난 후 30%의 시멘트로 캐핑을 하고, 24시간 경화 후에 탈형하였다. 그리고, 수중온도가 20±3℃로 유지된 항온수조에서 7일간 수중양생을 통해 블록을 완성하였다.
[실시 예 2]
실시 예 2 는 실시 예 1 에서와 같은 과정으로 블록 공시체를 제조하되 실시 예 2 에서는 시멘트 20 중량%에 대하여 석분 슬러지 30 중량%, 모래 20 중량% 및 골재 30 중량%를 혼합하여 적당량의 AE 감수제와 물을 투입한 다음 몰탈 믹서기를 통해 교반시켜 공시체 시료를 제조하였다.
[실시 예 3]
실시 예 3 은 실시 예 1 에서와 같은 과정으로 블록 공시체를 제조하되 실시 예 3 에서는 시멘트 20 중량%에 대하여 석분 슬러지 35 중량%, 모래 15 중량% 및 골재 30 중량%를 혼합하여 적당량의 AE 감수제와 물을 투입한 다음 몰탈 믹서기를 통해 교반시켜 공시체 시료를 제조하였다.
[실시 예 4]
실시 예 4 는 실시 예 1 에서와 같은 과정으로 블록 공시체를 제조하되 실시 예 4 에서는 시멘트 25 중량%에 대하여 석분 슬러지 25 중량%, 모래 25 중량% 및 골재 25 중량%를 혼합하여 적당량의 AE 감수제와 물을 투입한 다음 몰탈 믹서기를 통해 교반시켜 공시체 시료를 제조하였다.
[실시 예 5]
실시 예 5 는 실시 예 1 에서와 같은 과정으로 블록 공시체를 제조하되 실시 예 5 에서는 시멘트 25 중량%에 대하여 석분 슬러지 30 중량%, 모래 20 중량% 및 골재 25 중량%를 혼합하여 적당량의 AE 감수제와 물을 투입한 다음 몰탈 믹서기를 통해 교반시켜 공시체 시료를 제조하였다.
[실시 예 6]
실시 예 6 은 실시 예 1 에서와 같은 과정으로 블록 공시체를 제조하되 실시 예 6 에서는 시멘트 25 중량%에 대하여 석분 슬러지 35 중량%, 모래 15 중량% 및 골재 25 중량%를 혼합하여 적당량의 AE 감수제와 물을 투입한 다음 몰탈 믹서기를 통해 교반시켜 공시체 시료를 제조하였다.
[실시 예 7]
실시 예 7 은 실시 예 1 에서와 같은 과정으로 블록 공시체를 제조하되 실시 예 7 에서는 시멘트 30 중량%에 대하여 석분 슬러지 25 중량%, 모래 25 중량% 및 골재 20 중량%를 혼합하여 적당량의 AE 감수제와 물을 투입한 다음 몰탈 믹서기를 통해 교반시켜 공시체 시료를 제조하였다.
[실시 예 8]
실시 예 8 은 실시 예 1 에서와 같은 과정으로 블록 공시체를 제조하되 실시 예 8 에서는 시멘트 30 중량%에 대하여 석분 슬러지 30 중량%, 모래 20 중량% 및 골재 20 중량%를 혼합하여 적당량의 AE 감수제와 물을 투입한 다음 몰탈 믹서기를 통해 교반시켜 공시체 시료를 제조하였다.
[실시 예 9]
실시 예 9 는 실시 예 1 에서와 같은 과정으로 블록 공시체를 제조하되 실시 예 9 에서는 시멘트 30 중량%에 대하여 석분 슬러지 35 중량%, 모래 15 중량% 및 골재 20 중량%를 혼합하여 적당량의 AE 감수제와 물을 투입한 다음 몰탈 믹서기를 통해 교반시켜 공시체 시료를 제조하였다.
전술한 바와 같은 실시 예 1 내지 실시 예 9 에서와 같은 방법으로 제조된 공시체 시료를 통해 블록 공시체를 제조하여 압축강도를 시험한 결과를 표 2 에 도시하였다.
시멘트 20%(A) 25%(B) 30%(C)
A-1 A-2 A-3 B-1 B-2 B-3 C-1 C-2 C-3
석분슬러지 25 30 35 25 30 35 25 30 35
모래 25 20 15 25 20 15 25 20 15
골재 30 30 30 25 25 25 20 20 20
시멘트:물 64.6
(12.9)		 68.8
(13.8)		 71.3
(14.3)		 55.0
(13.8)		 58.3
(14.6)		 61.2
(15.4)		 45.8
(13.8)		 46.4
(13.9)		 50.0
(15.8)
공시체시료
번호		 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
7일 양생후 압축강도
(Mpa)		 26.2 23.5 26.4 20.2 21.1 20.6 20.4 22.7 21.8 38.9 33.6 32.2 37.0 33.2 31.2 32.0 33.9 32.9 37.4 37.3 36.8 37.4 30.6 29.3 34.3 33.1 33.7
압축강도
평균값		 25.4 20.6 21.6 34.9 33.8 32.9 37.2 32.4 33.7
* 표 2 에서 시멘트 : 물의 ()은 각 조합별 전체 무게 대비 물%이다.
전술한 표 2 에서 보는 바와 같이 A 그룹은 시멘트 : 물의 비율이 64.6～71.3%를 나타내고, B 그룹은 55.0～58.3%, 그리고 C 그룹은 45.8～50.0%를 나타내고 있다. 시료를 7일간 수중에서 양생 후 압축강도의 측정치 평균값은 각각 A 그룹에서는 20.6～25.4MPa, B 그룹은 32.9～34.9MPa, C 그룹은 32.4～37.2MPa을 보여주고 있다.
한편, 전술한 바와 같은 표 2 에서와 같이 시멘트의 함양을 25%, 30%로 한 각각의 B 그룹 및 C 그룹에서의 압축강도 값이 높은 값을 나타내었다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따른 석분 슬러지를 이용한 블록의 습식성형 제조방법을 통해 제조되는 블록은 호안블록, 소파블록, 잔디블록, 옹벽블록, 주차블록, 점자블록, 법면조경블럭, 교대보호블록 및 생태블록 등 모든 블록의 제조가 가능하다.
이상에서와 같이 채석장이나 석재 가공 공장에서 발생하는 폐석 및 석분 슬러지를 하천이나 바다의 수면 아래나 수면 위에 설치되는 블록을 제조하기 위한 모르타르에 첨가하여 골재나 모래의 사용량을 줄일 수 있도록 함으로써 자원을 재활용할 수 있다는 효과가 발현됨은 물론, 석분 슬러지의 폐기로 인하여 발생할 수 있는 하천이나 농경지의 오염을 방지할 수가 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세히 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하며, 이러한 변형은 본 발명의 범위에 포함된다.
S100. 시멘트와 석분 슬러지의 1차 혼합물 혼합 교반과정.
S110. 1차 혼합물과 모래의 2차 혼합물 혼합 교반과정.
S120. 2차 혼합물과 골재의 3차 혼합물 혼합 교반과정.
S130. 3차 혼합물과 AE 감수제 및 물의 혼합에 의한 모르타르 조성물을 조성하는 과정.
S140. 성형몰드에 모르타르 조성물을 투입하여 블록을 성형하는 과정.
S150. 성형몰드에 의해 성형된 블록 성형품을 탈형시키는 과정.
S160. 성형된 블록을 수중양생하는 과정.

Claims (13)

  1. (a) 1종 보통 포틀랜드 시멘트와 함수율이 16～24%인 석분 슬러지를 일정 비율로 1차 혼합하여 믹서기를 통해 혼합 교반시키는 단계;
    (b) 단계(a) 과정에서 혼합 교반된 1차 혼합물에 6～50 mesh 크기의 모래를 일정 비율로 2차 혼합하여 믹서기를 통해 혼합 교반시키는 단계;
    (c) 단계(b) 과정에서 혼합 교반된 2차 혼합물에 10～15mm 크기의 골재를 일정 비율로 3차 혼합하여 믹서기를 통해 혼합 교반시키는 단계;
    (d) 단계(c) 과정에서 혼합 교반된 3차 혼합물에 AE 감수제와 물을 일정비율로 첨가하되 믹서기를 통해 혼합 교반시켜 모르타르 조성물을 조성하는 단계;
    (e) 단계(d) 과정에서 조성된 모르타르 조성물을 일정한 형태의 성형몰드를 통해 블록을 성형하는 단계;
    (f) 단계(e) 과정에서 성형된 블록을 24시간 후 성형몰드로부터 탈형하는 단계; 및
    (g) 단계(f) 과정에서 탈형된 성형 블록을 수중에서 양생하여 블록을 완성하는 단계를 포함한 구성으로 이루어진 석분 슬러지를 이용한 블록의 습식성형 제조방법에 있어서,
    상기 단계(a) 과정에서 1종 보통 포틀랜드 시멘트와 석분 슬러지의 혼합 비율은 1종 보통 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여 석분 슬러지 80～175 중량부의 비율로 혼합되어 10～20분 동안 혼합 교반시키며, 상기 단계(b) 과정에서 1차 혼합물에 투입 혼합되는 모래의 투입 비율은 기 투입된 시멘트 대비 50～125 중량부의 비율로 투입 혼합되어 5～15분 동안 혼합 교반시키고, 상기 단계(c) 과정에서 2차 혼합물에 투입 혼합되는 골재의 투입 비율은 기 투입된 시멘트 대비 100～150 중량부의 비율로 투입 혼합되어 5～15분 동안 혼합 교반시키는 한편, 상기 단계(d) 과정에서 3차 혼합물에 첨가되는 AE 감수제는 기 투입된 시멘트 대비 1～8 중량부의 비율로 투입되고 물의 투입량은 기 투입된 시멘트 대비 18～51 중량부의 비율로 투입되어 5～15분 동안 혼합 교반시키는 것을 특징으로 하는 석분 슬러지를 이용한 블록의 습식성형 제조방법.
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