KR101214596B1 - 시멘트 및 지오폴리머 결합재와 바텀애시 골재를 사용한 투수성 콘크리트 및 그 콘크리트 제품의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시멘트와 지오폴리머를 사용하고 바텀애시를 골재로 사용하여 물성이 우수한 투수성 콘크리트 및 그 콘크리트 제품의 제조 방법에 관한 것으로서, 결합재로서 시멘트와 지오폴리머, 골재로서 바텀애시로 이루어지는 혼합물에 고성능 감수제 및 강도 보강재를 첨가하여 혼합한 것을 특징으로 한다.
이와 같은 투수성 콘크리트 및 그 콘크리트 제품의 제조 방법에 의하면, CO2가 대량 발생되는 시멘트의 사용량을 줄이고, 시멘트 콘크리트에 비하여 저수축율을 가지며, 내열성, 굽힘강도, 내동해성, 내구성, 고강도 및 내화학성이 우수한 효과가 얻어진다.
이와 같은 투수성 콘크리트 및 그 콘크리트 제품의 제조 방법에 의하면, CO2가 대량 발생되는 시멘트의 사용량을 줄이고, 시멘트 콘크리트에 비하여 저수축율을 가지며, 내열성, 굽힘강도, 내동해성, 내구성, 고강도 및 내화학성이 우수한 효과가 얻어진다.
Description
본 발명은 시멘트 및 지오폴리머 결합재와 바텀애시 골재를 사용한 투수성 콘크리트 및 그 콘크리트 제품의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 결합재로 시멘트와 지오폴리머를 사용하고 바텀애시를 골재로 사용하여 투수성, 강도, 내동해성 및 내화학성 등의 물성이 우수한 투수성 콘크리트 및 그 콘크리트 제품의 제조 방법에 관한 것이다.
현재 도로의 보도나 광장 등의 포장에 널리 사용되고 있는 인터록킹 블록은 투수성이 매우 낮은 시멘트 콘크리트 제품이 사용되고 있어 우천 시에 빗물의 대부분은 지표면에 따라 유동하여 도로의 하수구로 배수되고 있다. 따라서 강수량이 일시에 급격히 많아지는 경우 우수가 지하로 흡수되지 않아 시가지의 범람이 잦아지고 있다. 한편 호안이나 도로 변의 산 절개벽면 등에 시공되고 있는 녹화블록도 식물생장을 위해 다공질이나 투수성의 콘크리트 제품이 요구되고 있으며, 공원 내의 도로, 주차장, 자전거 도로 등에도 열섬 효과의 억제, 양호한 배수효과 등을 얻기 위하여 필수적으로 투수성 블록이나 포장재가 요구되고 있다.
투수성 불록이나 도로 포장 콘크리트는 일반 콘크리트 제품과 달리 균일한 입도의 굵은 골재를 사용하므로 상대적으로 강도가 약한 단점이 있다. 따라서 적당한 투수성을 유지하면서 압축 및 굽힘강도가 높은 투수성 블록이나 포장 콘크리트에 대한 기술개발이 요구되고 있으며, 특히 이들의 구성 재료들이 환경친화적인 재료들로 구성되는 것이 더욱 필요하다.
최근에는 석탄화력발전소에서 대량으로 발생하는 플라이애시와 바텀애시의 재활용에 대하여 관심이 높아지고 있으며, 연간 약 일천만 톤 이상 발생되는 플라이애시의 효과적인 활용방안도 요구되고 있다.
그동안 개발된 바텀애시 골재를 사용한 콘크리트중에서 투수성 콘크리트에 관한 기술내용을 살펴보면 다음과 같다.
하기 특허문헌 1에는 포틀랜드 시멘트 20～25중량%, CSA계 시멘트 2～4중량%, 브레인 입도 4,000～5,000㎠/g인 미분말 플라이애시 3～6중량%, 브레인 입도가 4,000～5,000㎠/g인 고로 슬래그 3～6중량% 및 굵은 골재로서 입경이 5～20㎜인 바텀애시 60～70중량%를 포함하는 투수성 콘크리트 조성물에 대해 개시되어 있다.
또, 하기 특허문헌 2에는 다양한 색상의 천연 골재 70～90중량부, 고로 슬래그 5～15중량부, 활성 플라이애시 5～15중량부, 가성석회 2.5～7.5중량부로 혼합 구성되고, 골재의 상층부와 하층부는 각각 2～8㎜와 13～40㎜ 골재 크기의 슬러리로 이루어진 복층형 투수평판에 대해 개시되어 있다.
특허문헌 2에서 제올라이트는 고온으로 양생하여야 생성되기 때문에 에너지 소비가 높고, 활성 플라이애시를 얻기 위해서는 또 다른 열처리를 하여야 하는 문제가 있으며, 시멘트 결합재를 사용한 투수성 콘크리트나 에폭시 또는 멜라민 수지 등을 결합제로 사용한 투수성 블록제품에 있어서는 바텀애시의 다공성 공극이 수지에 의해 메워져 투수성 및 보수성을 저하시키는 문제가 있다.
또, 하기 특허문헌 3에는 시멘트, 조골재, 및 규산칼슘수화물 분말인 분말상 혼화제, 고성능 감수제 및 물을 사용하여 50kg/㎠이상의 굽힘강도를 가진 폴러스 콘크리트에 대해 개시되어 있다.
특허문헌 3에서는 규산칼슘 수화물과 실리카흄 등의 가격이 높은 단점이 있다.
또, 하기 특허문헌 4에는 50 kg/㎠이상의 굽힘강도를 가지고, 0.1㎝/sec이상의 투수계수를 갖는 현장 타설 투수성 콘크리트의 결합재 조성물로서 실리카흄, 울라스토나이트의 혼화재를 시멘트 100중량부에 대하여 각각 32.5중량부, 24중량부를 사용하는 콘크리트 포장용 결합재에 대해 개시되어 있다.
특허문헌 4에서는 고가인 실리카흄 등의 혼화재를 사용하고 있어 경제성이 의문시되며, 골재로는 폐기물인 바텀애시를 전혀 사용하지 않고, 자연산 쇄석이나 자연산 골재를 사용하는 문제가 있다.
상기와 같은 종래의 바텀애시를 골재로 사용하는 투수성 콘크리트의 단점인 낮은 굽힘 강도를 향상 시킬 수 있는 새로운 투수성 콘크리트에 있어서 골재를 바텀애시로 대체하고 상대적으로 가격이 저렴한 혼화재를 사용하여 규격에 적합한 투수성 콘크리트의 개발이 필요하고, 결합재로서 시멘트를 사용하는 경우에는 시멘트 생산시에 CO2가 대량 발생(시멘트 1톤 생산 시에 CO2 약 1톤 발생)되기 때문에 지구환경에 심각한 문제점으로 대두되고 있다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 결합재인 시멘트의 사용량을 대폭 줄이고, 폐기물인 바텀애시를 골재로 사용하여 투수성 및 굽힘강도가 높은 콘크리트를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 투수성 콘크리트는 결합재로서 시멘트와 지오폴리머, 골재로서 바텀애시로 이루어지는 혼합물에 고성능 감수제 및 강도 보강재를 첨가하여 혼합한 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 투수성 콘크리트에 있어서, 상기 시멘트는 포트랜드시멘트이고, 상기 지오폴리머는 플라이애시, 알칼리규산염 및 알칼리수산화물이나 레드머드인 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 투수성 콘크리트에 있어서, 상기 지오폴리머는 플라이애시 60～75중량%, 알칼리수산화물 또는 레드머드 5～20중량%, 규산소다 또는 규산칼륨 5～20중량%인 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 투수성 콘크리트에 있어서, 상기 바텀애시 골재는 1～3㎜, 3～5㎜, 5～10㎜의 크기로 선별한 골재인 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 투수성 콘크리트에 있어서, 상기 감수제는 나프타린산, 카아복실산 및 인산칼륨 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 투수성 콘크리트에 있어서, 상기 강도 보강재는 아크릴이나 비닐의 유기질 섬유 또는 야자수나 코코넛 열매를 건조하여 분쇄한 식물성 섬유인 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 투수성 콘크리트에 있어서, 상기 투수성 콘크리트는 결합재로서 시멘트와 지오폴리머가 각각 10～20중량%와 5～20중량%, 골재로서 바텀애시 60～85중량%인 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 투수성 콘크리트에 있어서, 상기 감수제는 상기 결합재 사용량에 대해 0.1～0.5%를 첨가하고, 상기 강도보강재는 상기 혼합물 100중량%에 대하여 1～3중량%를 첨가하며, 물은 물/결합재의 비가 0.15～0.25인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 콘크리트 제품의 제조 방법은 상기 투수성 콘크리트를 형틀에 주입하고, 상기 형틀을 진동기 상에 장착한 후, 0.5～3분간 진동시켜 상기 형틀내의 콘크리트를 균일하게 분포시키고, 진동이 완료된 상기 형틀을 스팀 가열실에서 60～90℃로 1～2시간 경화시킨 후, 탈형하여 상온에서 최소한 10시간 양생시키는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 시멘트 및 지오폴리머 결합재와 바텀애시 골재를 사용한 투수성 콘크리트 및 그 콘크리트 제품의 제조 방법에 의하면, 제조시에 CO2가 대량 발생되는 시멘트의 사용량을 줄이고, 시멘트 콘크리트에 비하여 저수축율을 가지며, 내열성, 굽힘강도, 내동해성, 내구성, 고강도 및 내화학성이 우수한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 시멘트 및 지오폴리머 결합재와 바텀애시 골재를 사용한 투수성 콘크리트 및 그 콘크리트 제품의 제조 방법에 의하면, 화력발전소에서 폐기물로 다량 발생하는 플라이애시와 레드머드를 결합재로 사용하고, 바텀애시를 골재로 사용하므로 그 제조비용을 대폭 저감할 수 있다는 효과도 얻어진다.
도 1은 바텀애시 외형 사진
도 2는 플라이애시의 현미경 사진
도 3은 본 발명에 따른 투수성 콘크리트를 사용하여 제조된 투수 콘크리트 판재 및 블록의 사진
도 4는 본 발명에 따른 투수성 콘크리트를 사용하여 제조된 투수 콘크리트 제품의 제조 공정을 나타내는 도면
도 2는 플라이애시의 현미경 사진
도 3은 본 발명에 따른 투수성 콘크리트를 사용하여 제조된 투수 콘크리트 판재 및 블록의 사진
도 4는 본 발명에 따른 투수성 콘크리트를 사용하여 제조된 투수 콘크리트 제품의 제조 공정을 나타내는 도면
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부된 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.
먼저 본 발명의 개념에 대해 설명한다.
일반적으로 회분(ash)이란 석탄이나 폐기물 등을 소각(incineration) 또는 연소(combustion) 한 후에 미연소로 잔재하는 무기물로 정의된다. 애시(Ash)의 대부분이 화력발전소에서 발생하고 있으며, 그 이외에도 폐기물 소각로와 열병합 발전소 및 기타 산업현장에서 연소공정으로 인하여도 발생되고 있다. 애시는 연소물의 잔재물이라는 점에서 곧 무기물질(예, SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO 등)로서 재활용 가능한 재료에 속한다.
석탄분말을 연소시시면 유기물은 연소되고, 무기물은 "회분(ash)"으로 남아 있게 된다. 이 회분은 보일러 내에 분산되는 상태에서 일부는 응집되어 보일러 내벽 등에 부착되어 괴상의 형태를 이루게 되고, 가볍고 미세한 입자는 배기 과정에서 전기 집진기에 의해서 채취된다. 보일러 내벽 등에 부착되는 괴상의 회분을 이른바 "바텀애시"라고 부르고, 집진기에 의해서 채취되는 재를 "플라이애시"라고 부른다.
대부분의 석탄회분 중 집진설비 내에서 포집되는 플라이애시의 양은 약 85% 정도이고 나머지 약 15% 정도가 보일러 내벽에 부착되었다가 바닥에 떨어져 채취되는 바텀애시이다.
바텀애시는 보일러의 벽면이나 예열기, 절단기 등에 부착되어 있다가 자중이나 부하변동 제진장치 등에 의하여 보일러 바닥에 떨어져 호퍼(hopper)내에 집적된 후 분쇄기에 의해 분쇄되어 폐기된다.
상술한 바와 같이 폐기되는 바텀애시는 짙은 회색의 불균일한 괴상으로 관찰되는데 유리질 혹은 다공질의 표면을 나타내고 있으며, 임의의 크기를 가진 불규칙한 괴상형태의 입자이다. 바텀애시의 주 화학성분으로 SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, Na2O 및 K2O를 포함한다. 이중 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 산화철(Fe2O3)의 성분비가 각각 70.0～45.4%, 28.3～15.9%, 14.3～2.0%의 순으로 바텀애시의 화학성분들 중 가장 많은 양을 차지하고 있다.
바텀애시에는 플라이애시나 제강 슬래그나 동제련 슬래그와 같이 많은 양의 유리상(Glass paste)을 포함하고 있지는 않지만 장기강도에 영향을 줄 수 있는 정도의 유리상을 포함하고 있다.
또한, 바텀애시의 물리적 특성으로서, 바텀애시의 색상은 대부분 회색을 띄고 있으며 짙은 황색과 검정색 회백색에 이르기까지 생성 환경에 따라 여러 색상을 띠고 있다. 미연탄소 입자는 검정색을 띠고, 실리카와 알루미나 성분이 많은 것은 회백색과 황색을 띠고 있다. 바텀애시는 결합재 역할을 수행하기에는 입자모양이나 화학성분 등의 조건이 맞지 않는다.
또, 바텀애시의 비중은 2.1에서 2.7정도이고, 바텀애시의 건조중량은 720～1,600㎏/㎥이며, 가소성은 없으며 흡수율은 2.0%～10.0%정도로 대단히 광범위하다.
본 발명의 콘크리트는 이와 같은 바텀애시 골재와 무기질 시멘트 및 지오포리머의 결합재와 첨가제로서 감수제와 아크릴이나 유기질 비닐 섬유 또는 야자수나 코코넛 열매 섬유 등의 강도 보강제를 첨가하고, 물과 함께 혼합하여 이루어진다.
본 발명에 따른 투수성 콘크리트를 사용하여 고온 경화한 후에 상온에서 양생시켜 다양한 형태의 투수성 콘크리트 제품을 제조한다. 이와 같이 제조된 투수성 콘크리트 제품은 50㎏/㎠이상(KSF 4419 제8.1항 "굽힘강도 시험방법"에 의거)의 굽힘강도를 갖고, 0.08㎝/sec이상(KSF 4419 제8.4항 "투수성 시험방법"에 의거)의 투수계수를 갖는다.
본 발명에 따른 투수성 콘크리트에서 사용되는 바텀애시는 화력발전소에서 분쇄하여 폐기 매립되는 석탄재를 입도가 1～15㎜, 바람직하게는 1～10㎜입도로 분급하고, 분급된 골재를 1, 3, 5 및 10㎜인 체로 체질하여 1～3㎜, 3～5㎜, 5～10㎜의 크기로 입도를 조정한 균일한 크기의 바텀애시 골재를 사용한다.
본 발명에서 사용되는 바텀애시의 화학조성은 표 1에서 보는 바와 같고, 외형은 도 1에 도시된 바와 같다.
| 성분 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | K2O | Na2O | TiO2 |
| 중량% | 57.40 | 26.25 | 5.67 | 1.75 | 0.11 | 1.68 | 1.05 | 0.80 |
본 발명에서 사용되는 플라이애시는 화력발전소에서 석탄 연소시 발생되는 석탄회분이 비산되어 전기집진기에 포집된 20㎛이하 크기의 구상입자로서, 그 화학성분은 표 2에서 보는 바와 같고, 외형은 도 2에 도시된 바와 같다.
| 성분 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | K2O | Na2O | TiO2 |
| 중량% | 52.20 | 28.90 | 9.77 | 0.83 | 0.30 | 1.38 | 0.35 | 1.98 |
또한, 본 발명에서 사용되는 레드머드는 보오크사이드를 바이어프로세스로 수산화알루미나를 제조하는 공정에서 발생하는 강알칼리의 분말상의 폐기물(KC주식회사의 상품명 "스칼릿파우더")로서 그 입도는 10㎛이하의 크기를 갖는 것으로서, 그 화학성분은 표 3에서 보는 바와 같다.
| 성분 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | K2O | Na2O | TiO2 |
| 중량% | 20.30 | 22.40 | 15.50 | 8.90 | 0.30 | 0.03 | 11.00 | 6.67 |
한편, 강도 보강재는 아크릴이나 비닐 등의 유기질 섬유 또는 야자수나 코코넛 열매를 건조하여 분쇄한 식물성 섬유를 사용한다.
강도 보강재의 사용량은 본 발명에서 사용되는 시멘트 및 지오폴리머 결합재와 바텀애시 골재의 조성물 100중량%에 대하여 0.1～5.0중량%, 바람직하게는 0.2～2.0중량%를 첨가한다.
감수제는 나프타린산, 카아복실산 또는 인산수소칼륨을 사용하고, 시멘트 및 지오폴리머로 이루어지는 결합재 사용량에 대하여 0.1～0.5중량%를 첨가한다.
물/결합재의 비는 0.15～0.25의 중량비이다.
본 발명에서 사용되는 지오폴리머는 플라이애시, 알칼리수산화물, 알칼리 규산염으로 구성되고, 알칼리수산화물은 수산화소듐, 수산화칼륨 또는 레드머드를 사용하며, 알칼리규산염은 규산소듐, 규산칼륨을 사용한다. 그 배합비율은 플라이애시 60～75중량%, 알칼리수산화물(NaOH) 또는 레드머드 5～20중량%, 규산소다(Na2SiO3) 5～20중량%로 구성된 것을 사용한다.
본 발명에 따른 투수성 콘크리트는 결합재로서 시멘트와 지오폴리머를 각각 10～20중량%, 5～20중량%, 골재로서 바텀애시 60～85중량%의 혼합물로 이루어지고, 감수제는 결합재인 시멘트 및 지오폴리머의 사용량에 대하여 0.1～0.5중량%, 강도보강재는 결합재와 골재 혼합물 100중량%에 대하여 유기질 섬유 1～3중량%을 각각 첨가하며, 물은 물/결합재의 비가 0.15～0.25의 중량비가 되도록 첨가하여 이루어진다.
상기한 콘크리트는 결합재인 시멘트 및 지오폴리머의 양이 각각 10중량% 및 5중량% 미만인 경우에 투수계수는 우수하나 굽힘강도가 저하되는 문제가 발생되고, 시멘트 및 지오폴리머의 양이 각각 20중량%를 초과하는 경우에 굽힘강도는 높아지나 투수계수가 저하된다. 따라서, 투수계수와 굽힘강도가 바람직한 값을 갖는 시멘트 및 지오폴리머의 양은 시멘트 15～18중량%, 지오폴리머 10～15중량%가 바람직하다.
한편, 물/결합재의 비가 0.15미만인 경우에는 결합재가 골재표면에 부착되는 부착력이 감소되고, 0.25를 초과하면 굽힘강도가 저하된다. 따라서 물의 양은 물/결합재의 비는 0.15～0.25가 바람직하고, 0.20～0.23이 가장 바람직하다.
여기에서 사용되는 바텀애시 골재는 1～3㎜, 3～5㎜, 5～10㎜의 크기로 선별한 것을 사용한다.
표 4는 상기 투수성 콘크리트 조성물의 배합비율을 변화시켜 가면서 투수성 콘크리트 제품을 제조하여 그 물성을 조사한 결과를 나타낸 것이다.
| 구 분 |
결합재(중량%) | 바텀애시 골재(중량%) | 첨가제 | 압축 강도 (㎏/㎠) |
굽힘 강도 (Mpa) |
투수계수 (㎝/sec) |
||||
| 시멘트 | 지오 폴리머1 ) |
1-3㎜ |
3-5㎜ |
5-10㎜ |
감수제2 ) (%) |
섬유 보강재3 ) (중량%) |
||||
| 실시예1 | 20 | 20 | 10 | 25 | 25 | 0.2 | 1.0 | 320 | 5.3 | 8x10-2 |
| 실시예2 | 15 | 20 | 10 | 25 | 30 | 0.2 | 1.0 | 300 | 5.0 | 1.5x10-1 |
| 실시예3 | 10 | 15 | 10 | 33 | 32 | 0.2 | 1.0 | 280 | 4.5 | 3.5x10-1 |
| 실시예4 | 10 | 10 | 17 | 31 | 32 | 0.2 | 1.5 | 220 | 3.9 | 8.0x10-1 |
| 실시예5 | 10 | 5 | 17 | 36 | 32 | 0.2 | 1.5 | 230 | 3.0 | 8.5x10-1 |
| 실시예6 | 15 | 15 | 10 | 28 | 32 | 0.2 | 2.0 | 310 | 5.4 | 2.0x10-1 |
| 실시예7 | 20 | 15 | 10 | 30 | 25 | 0.2 | 2.0 | 330 | 5.4 | 9.0x10-2 |
| 비교예1 | 20 | - | 12 | 36 | 32 | 0.2 | - | 180 | 2.8 | 8.0x10-1 |
| 비교예2 | 30 | - | 10 | 28 | 32 | 0.2 | - | 200 | 3.0 | 6.0x10-1 |
| 비교예3 | 40 | - | 10 | 20 | 30 | 0.2 | - | 230 | 3.5 | |
주1) 지오폴리머 결합재 : 플라이애시 70중량%, 레드머드 20중량%, Na2SiO3 5중량%, NaOH 5중량%
2) 감수제는 결합재 사용량에 대한 비율
3) 강도보강재는 결합재 및 골재로 이루어지는 혼합물 100중량%에 대한 첨가량
4) 시험체의 가로, 세로, 높이는 220*110*80㎜의 직육면체임.
이하, 본 발명의 투수성 콘크리트 제품의 제조공정을 도 4에 따라 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 투수성 콘크리트를 사용하여 제조된 투수 콘크리트 제품의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
먼저, 결합재인 시멘트 10～20중량%, 지오폴리머 5～20중량%와 바텀애시 골재 60～85중량%로 이루어지는 혼합물에 결합재 사용량에 대하여 0.1～0.5%의 감수제를 첨가하고, 상기 혼합물 100중량%에 대하여 1～3중량%의 유기질 섬유를 첨가하며, 물/결합재의 비가 0.15～0.25의 중량비가 되도록 물을 첨가한 후 혼합한 콘크리트를 준비한다(S10).
상기 S10 단계에서 혼합된 콘크리트를 일정 크기의 형틀에 주입하고, 콘크리트가 주입된 형틀을 진동기 상에 장착한 후, 바람직하게는 0.5～3분간, 더 바람직하게는 1～2 분간 진동시켜 형틀 내에서 콘크리트가 균일하게 분포되도록 하여 형상을 갖추도록 한다(S20).
여기에서 사용되는 형틀은 도 3에 도시된 평판이나 불록을 제조하기 위한 형태이다. 그 형태는 포장도로, 보도, 주차장, 자전거 도로 등에 따라 다양한 변경이 가능하므로 그 형틀 내부의 형상에 대해서는 특별히 한정하지 않는다.
상기 S20 단계에서 진동이 완료된 형틀을 스팀 가열실에서 60～90℃로 1～2시간, 바람직하게는 60℃에서 1시간동안 경화시킨다(S30).
상기 S30 단계에서 경화된 블록이나 판재 등의 콘크리트 제품을 형틀로부터 탈형 시킨다(S40). 탈형 시기는 형틀의 크기나 높이 등에 따라 변경 가능하지만 온도가 상온 상태로 저하되었을 때 실행하는 것이 바람직하다.
탈형된 콘크리트 제품은 햇볕이 직접 조사되지 않고 통풍이 잘되는 상온의 장소에서 최소 10시간, 더 바람직하게는 1 주일동안 양생시킨다(S50).
이와 같이 제조된 시험체의 압축강도, 굽힘강도 및 투수계수가 표 3에 나타나 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명은 석탄화력발전소에서 발생되는 고형 폐기물인 바텀애시를 골재로서 사용하고, 플라이애시를 원료로 사용하는 지오폴리머를 결합재로 사용함으로써, 석탄재를 재활용하는 산업분야에서 그 활용이 가능하고, 지오폴리머 결합재를 시멘트와 함께 사용함으로써 지구의 탄소발생량을 대폭 저감하기 위한 친환경분야에서의 활용이 가능하다.
또한, 시멘트 콘크리트 제품의 단점인 내화학성, 특히 내산성, 내폭열성, 저수축율을 갖는 제품의 생산이 가능하여 건축재의 흡음재료(방음벽), 내산성 수로관, 전주, 구조물의 구축분야에 활용이 가능하다.
Claims (9)
- 결합재로서 포트랜드시멘트와 지오폴리머, 골재로서 바텀애시로 이루어지는 혼합물에 고성능 감수제 및 강도 보강재를 첨가하여 혼합한 것으로,
상기 혼합물은 결합재로서 시멘트와 지오폴리머가 각각 10～20중량%와 5～20중량%, 골재로서 바텀애시 60～85중량%로 이루어지고,
상기 지오폴리머는 플라이애시, 알칼리수산화물 또는 레드머드, 규산소다 또는 규산칼륨을 포함하여 구성되고,
상기 바텀애시 골재는 1～3㎜, 3～5㎜, 5～10㎜의 크기로 선별한 골재로서 상기 혼합물 총량에 대하여 1～3㎜인 것을 10~17중량%, 3～5㎜인 것을 25~33중량%, 5～10㎜인 것을 25~32중량% 포함하도록 구성되며,
상기 고성능 감수제는 상기 결합재 사용량에 대해 0.1～0.5중량%를 첨가하고, 상기 강도보강재는 상기 결합재와 골재 혼합물 100중량%에 대하여 1～3중량%를 첨가하며, 물은 물/결합재의 비가 0.15～0.25의 중량비로 구성된 것을 특징으로 하는 투수성 콘크리트. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 지오폴리머는 플라이애시 60～75중량%, 알칼리수산화물 또는 레드머드 5～20중량%, 규산소다 또는 규산칼륨 5～20중량%로 구성된 것을 특징으로 하는 투수성 콘크리트. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 고성능 감수제는 나프타린산, 카아복실산 및 인산칼륨 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 투수성 콘크리트. - 제 1항에 있어서,
상기 강도 보강재는 아크릴이나 비닐의 유기질 섬유 또는 야자수나 코코넛 열매를 건조하여 분쇄한 식물성 섬유인 것을 특징으로 하는 투수성 콘크리트. - 삭제
- 삭제
- 상기 특허청구범위 제 1항, 제 3항, 제 5항 및 제 6항 중 어느 한 항의 투수성 콘크리트를 형틀에 주입하고, 상기 형틀을 진동기 상에 장착한 후, 0.5～3분간 진동시켜 상기 형틀내의 콘크리트를 균일하게 분포시키고, 진동이 완료된 상기 형틀을 스팀 가열실에서 60～90℃로 1～2시간 경화시킨 후, 탈형하여 상온에서 최소한 10시간 양생시키는 것을 특징으로 하는 투수성 콘크리트 제품의 제조 방법.
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