KR101214936B1 - 플라이 애쉬와 급냉 제강슬래그를 포함하는 폴리머 콘크리트 조성물 및 그의 제조방법 - Google Patents
플라이 애쉬와 급냉 제강슬래그를 포함하는 폴리머 콘크리트 조성물 및 그의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101214936B1 KR101214936B1 KR1020100054524A KR20100054524A KR101214936B1 KR 101214936 B1 KR101214936 B1 KR 101214936B1 KR 1020100054524 A KR1020100054524 A KR 1020100054524A KR 20100054524 A KR20100054524 A KR 20100054524A KR 101214936 B1 KR101214936 B1 KR 101214936B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- polymer concrete
- steel slag
- fly ash
- volume
- polymer
- Prior art date
Links
- 239000002986 polymer concrete Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 239000002893 slag Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 40
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims abstract description 19
- 229920006337 unsaturated polyester resin Polymers 0.000 claims abstract description 13
- 229920005990 polystyrene resin Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 14
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 11
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 5
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 5
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 abstract description 28
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 abstract description 28
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 4
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 16
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 8
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 8
- WFUGQJXVXHBTEM-UHFFFAOYSA-N 2-hydroperoxy-2-(2-hydroperoxybutan-2-ylperoxy)butane Chemical group CCC(C)(OO)OOC(C)(CC)OO WFUGQJXVXHBTEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 5
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 5
- MMEDJBFVJUFIDD-UHFFFAOYSA-N 2-[2-(carboxymethyl)phenyl]acetic acid Chemical group OC(=O)CC1=CC=CC=C1CC(O)=O MMEDJBFVJUFIDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- HGDULKQRXBSKHL-UHFFFAOYSA-N 1,1-bis(2-methylprop-2-enoyloxy)propyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OC(CC)(OC(=O)C(C)=C)OC(=O)C(C)=C HGDULKQRXBSKHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 3
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 3
- 235000002918 Fraxinus excelsior Nutrition 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 239000012717 electrostatic precipitator Substances 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- 229920006305 unsaturated polyester Polymers 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LGRFSURHDFAFJT-UHFFFAOYSA-N Phthalic anhydride Natural products C1=CC=C2C(=O)OC(=O)C2=C1 LGRFSURHDFAFJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 150000008065 acid anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- JHIWVOJDXOSYLW-UHFFFAOYSA-N butyl 2,2-difluorocyclopropane-1-carboxylate Chemical compound CCCCOC(=O)C1CC1(F)F JHIWVOJDXOSYLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007676 flexural strength test Methods 0.000 description 1
- 238000009408 flooring Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-L phthalate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)C1=CC=CC=C1C([O-])=O XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 150000007519 polyprotic acids Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 1
- 238000004441 surface measurement Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000006276 transfer reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004078 waterproofing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B26/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing only organic binders, e.g. polymer or resin concrete
- C04B26/02—Macromolecular compounds
- C04B26/10—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C04B26/18—Polyesters; Polycarbonates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/08—Slag cements
- C04B28/082—Steelmaking slags; Converter slags
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B5/00—Treatment of metallurgical slag ; Artificial stone from molten metallurgical slag
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
본 발명은 플라이 애쉬와 급냉 제강슬래그를 포함하는 폴리머 콘크리트 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 불포화 폴리에스테르 수지 10~20부피%; 폴리스티렌 수지 3~7부피%; 플라이 애쉬 10~30부피%; 굵은 골재 40~50부피%; 밀도 3.5~3.6g/㎤, 실적율 60~70%, 입도 0.3~0.6mm인 급냉 제강슬래그 10~20부피%를 포함하여 구성된 폴리머 콘크리트 조성물은 탄산칼슘 및 골재를 대체하여 플라이 애쉬 및 급냉 제강슬래그를 사용함으로써 기존의 폴리머 콘크리트보다 성능이 우수한 폴리머 콘크리트 복합재료를 제조할 수 있게 됨으로서 플라이 애쉬 및 급냉 제강슬래그의 재활용 효과를 기대할 수 있으며, 폴리머 콘크리트의 생산원가에 가장 큰 영향을 주는 폴리머 결합재의 사용량을 절감할 수 있어 원가절감 효과가 크다.
Description
본 발명은 플라이 애쉬와 급냉 제강슬래그를 포함하는 폴리머 콘크리트 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라이 애쉬와 급냉 제강슬래그를 사용함으로써 폴리머 결합재의 사용량을 절감한 플라이 애쉬와 급냉 제강슬래그를 포함하는 폴리머 콘크리트 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
폴리머 콘크리트는 보통 시멘트 콘크리트에서 사용되고 있는 물과 시멘트를 전혀 사용하지 않고 폴리머를 결합재로 사용하기 때문에 보통 시멘트 콘크리트가 갖고 있지 못한 고강도, 수밀성, 내구성, 내마모성, 내약품성 및 내충격성이 우수하여 바닥재, 포장재, 방수재, 보수재, 방식재, 접착재 및 프리캐스트 제품에 이르기까지 모든 산업분야에 널리 활용되고 있다. 이러한 우수한 성능에도 불구하고 값비싼 폴리머를 결합재로 사용하여 보통 시멘트 콘크리트에 비하여 경제성이 떨어지기 때문에 다량으로 사용되지 못하고 있는 실정이다. 따라서 폴리머 콘크리트를 생산할 때 가장 중요하게 고려해야 할 사항이 폴리머 결합재의 사용량을 줄이는 것이다.
한편, 플라이 애쉬는 화력발전소에서 사용되는 석탄의 회분(재, Ash)으로 크게 바닥재(Bottom ash)와 플라이 애쉬(Fly ash)로 분류된다. 바닥재는 노벽, 과열기, 재열기 등에 부착되어 있다가 자중에 의해 보일러 바닥으로 떨어진 것으로 입경은 1~2.5mm 정도로 보통 전체 회 발생량의 15~20%를 차지한다. 플라이 애쉬는 절탄기(節炭器)나 공기예열기 아래 호퍼(Hopper)에 모이는 것과 전기집진기에 의해서 집진되어 집진기 하부 호퍼에 모이는 애쉬(Ash)를 말하며, 절탄기나 공기예열기 아래에 있는 호퍼에 모이는 애쉬의 입경은 0.3~1.0mm로 총 발생회의 약 5% 정도이다. 전기집진기에 의해서 집진되어 집진기 하부 호퍼에 모이는 애쉬의 입경은 보통 10~30㎛이며 발생회의 75~80% 정도로 대부분 애쉬가 재활용되고 있다. 탄산칼슘의 입도와 유사한 구형의 이러한 플라이 애쉬를 폴리머 콘크리트의 충전재로 주로 사용되는 탄산칼슘을 대체하여 사용함으로서 최밀충전이 형성되고 유동성이 향상되어 폴리머 결합재의 사용량을 절감할 수 있다.
한편, 철강 제조공정에서 발생되는 고로 슬래그는 시멘트의 제조원료나 콘크리트용 골재 및 도로용 골재로 잘 활용되고 있으나, 연간 약 500만 톤이나 발생되고 있는 제강슬래그는 유리 산화칼슘(free-CaO)을 다량 함유하고 있어 물과 반응하면 부피가 팽창되므로 도로용 또는 콘크리트용으로 사용될 경우 균열을 발생시키게 되므로 제대로 활용되지 못하고 있는 실정이다. 그러나 최근에는 고속의 공기를 이용하여 용융상태의 제강 슬래그를 급냉시키는 방법으로 유리 산화칼슘(free-CaO)의 생성량을 감소시킬 수 있는 기술이 개발되었다. 이러한 방법으로 생산된 제강슬래그는 구형으로 급냉 제조공정으로 제조되었다하여 급냉 제강슬래그(Rapid-Cooled Steel Slag, RCSS) 또는 고압의 공기를 분사하여 제조하였다는 의미로 아토마이징 제강 슬래그(Atomizing Steel Slag, ASS)라고도 한다. 이와 같은 급냉 처리된 제강 슬래그는 유리 산화칼슘에 의한 팽창 붕괴의 위험이 적으며, 구형에 가까운 다양한 크기의 형태를 갖기 때문에 콘크리트용 건설재료로 활용할 경우 볼베어링 효과(Ball Bearing Effect)에 의해 유동성이 증가되는 장점이 있어 폴리머 콘크리트의 골재대용으로 사용할 경우 폴리머 결합재의 사용량을 줄일 수 있게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 폴리머 콘크리트 조성물의 제조에 있어 일반적으로 사용되고 있는 충전재인 탄산칼슘을 구형의 플라이 애쉬로 대체하고, 강모래나 쇄석과 같은 골재를 급냉 제강슬래그로 대체하여 사용함으로써 폴리머 결합재의 사용량을 현저히 감소시켜 경제성을 개선한 폴리머 콘크리트 조성물 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 불포화 폴리에스테르 수지 10~20부피%; 폴리스티렌 수지 3~7부피%; 플라이 애쉬 10~30부피%; 굵은 골재 40~50부피%; 밀도 3.5~3.6g/㎤, 실적율 60~70%, 입도 0.3~0.6mm인 급냉 제강슬래그 10~20부피%를 포함하는 폴리머 콘크리트 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 불포화 폴리에스테르 수지 10~20부피%; 폴리스티렌 수지 3~7부피%; 플라이 애쉬 10~30부피%; 굵은 골재 27~45부피%; 밀도 3.5~3.6g/㎤, 실적율 60~70%, 입도 0.3~0.6mm인 급냉 제강슬래그 10~20부피% 및 밀도 3.5~3.6g/㎤, 실적율 60~70%, 입도 0.6~5mm인 급냉 제강슬래그 4~20부피%를 포함하는 폴리머 콘크리트 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 a)불포화 폴리에스테르수지와 폴리스티렌수지를 혼합하는 단계; b)상기 a)단계의 혼합된 수지에 촉매, 가교제 및 촉진제를 혼합하는 단계; c)플라이 애쉬, 굵은 골재 및 급냉 제강슬래그를 혼합하는 단계; 및 d)상기 c)단계의 분말 혼합물에 상기 b)단계의 수지 혼합물을 혼입하고 교반하는 단계를 포함하는 폴리머 콘크리트 조성물의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명하고자 한다.
불포화 폴리에스테르 수지는 무수말레인산, 무수프탈산과 같은 불포화 다염기산, 또는 산무수물에 프로필렌글리콜과 같은 다가알코올이 에스테르화하여 얻어지는 수지를 말하며, 수지의 경화반응은 라디칼 중합에 의해 일어난다. 라디칼 중합은 분해, 개시, 성장, 정지 및 연쇄이동반응 과정을 거쳐 경화에 이르게 된다.
불포화 폴리에스테르 수지는 폴리머 콘크리트 조성물 간의 결합을 위해 중량평균분자량 1,000~10,000인 오르토 불포화 폴리에스테르인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 중량평균분자량 2,000~3,000인 오르토 프탈산염계 불포화 폴리에스테르인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 불포화 폴리에스테르 수지는 10부피% 미만의 경우에는 폴리머 콘크리트의 배합작업이 어려우며, 20부피% 초과의 경우에는 폴리머 콘크리트의 변형과 재료 분리가 일어나기 때문에 본 발명의 폴리머 콘크리트 총 조성물에 대하여 10~20부피%인 것이 바람직하다.
폴리스티렌 수지는 폴리머 콘크리트의 경화 과정에서 발생하는 중합반응에 의해 불포화 폴리에스테르 수지는 경화 시에 체적 수축이 발생하기 때문에 과대한 체적 수축으로 인한 폴리머 콘크리트의 균열을 억제하고 치수 안정성 유지 및 한도 이상의 수축을 제어하기 위한 수축저감재로 사용되는 것으로서, 3부피% 미만의 경우에는 경화수축이 크게 일어나 제품의 치수 안정성이 떨어지게 되고, 7부피% 초과의 경우에는 제품의 강도가 저하하는 현상이 발생되기 때문에 본 발명의 폴리머 콘크리트 총 조성물에 대하여 3~7부피%인 것이 바람직하다.
플라이 애쉬는 최밀충전으로 인한 강도 증진과 폴리머 결합재(불포화 폴리에스테르 수지 및 폴리스티렌 수지 혼합물;polymer binder)의 사용량을 감소시키기 위하여 탄산칼슘의 대체재로 사용되는 것으로서 구형으로서 밀도는 2.35g/㎤, 입도는 10~30㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 10부피% 미만의 경우에는 탄산칼슘에 대한 대체량이 적어 경제성과 유동성이 떨어지며, 30부피% 초과의 경우에는 강도저하 현상이 나타나기 때문에 본 발명의 폴리머 콘크리트 총 조성물에 대하여 10~30부피%인 것이 바람직하다.
급냉 제강슬래그는 잔골재의 대체용으로 사용하는 것은 밀도 3.5~3.6g/㎤, 실적율 60~70%, 입도 0.3~0.6mm인 급냉 제강슬래그인 것이 바람직하며, 굵은 골재의 대체용으로 사용하는 것은 밀도 3.5~3.6g/㎤, 실적율 60~70%, 입도 0.6~5mm인 급냉 제강슬래그인 것이 바람직하다.
잔골재의 대체용으로 사용되는 급냉 제강슬래그는 10부피% 미만의 경우에는 폴리머 결합재의 절감효과가 떨어져 경제성이 떨어지며, 20부피% 초과의 경우에는 재료분리 현상이 일어나 폴리머 콘크리트의 성능이 저하되기 때문에 본 발명의 폴리머 콘크리트 총 조성물에 대하여 10~20부피%인 것이 바람직하다. 이에 맞추어 굵은 골재는 40~50부피% 사용되는 것이 바람직하다.
한편, 굵은 골재의 대체용으로 사용되는 급냉 제강슬래그는 4부피% 미만의 경우에는 폴리머 결합재의 절감효과가 떨어져 경제성이 떨어지며, 20부피% 초과의 경우에는 재료분리 현상이 일어나 폴리머 콘크리트의 성능이 저하되기 때문에 본 발명의 폴리머 콘크리트 총 조성물에 대하여 4~20부피%인 것이 바람직하다. 이에 맞추어 굵은 골재는 27~45부피% 사용되는 것이 바람직하다.
상기 굵은 골재(쇄석)는 고강도의 것으로 입도 5~8mm의 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 a)불포화 폴리에스테르수지와 폴리스티렌수지를 혼합하는 단계; b)상기 a)단계의 혼합된 수지에 촉매, 가교제 및 촉진제를 혼합하는 단계; c)플라이 애쉬, 굵은 골재 및 급냉 제강슬래그를 혼합하는 단계; 및 d)상기 c)단계의 분말 혼합물에 상기 b)단계의 수지 혼합물을 혼입하고 교반하는 단계를 포함하는 폴리머 콘크리트 조성물의 제조방법을 제공한다. 여기서 촉매는 메틸에틸케톤퍼옥사이드(MEKPO), 가교제는 트리메티롤 프로판 트리메타크릴레이트(TMPTMA), 촉진제는 옥텐산코발트(cobaltoctoate)를 사용하는 것이 바람직하나 이에 제한되지는 않는다. 촉매의 사용량은 0.5~2PHR(parts per hundred parts of resin), 가교제는 3~10PHR, 촉진제는 0.5~2PHR이 바람직하다.
본 발명은 탄산칼슘 및 골재를 대체하여 플라이 애쉬 및 급냉 제강슬래그를 사용함으로서 기존의 폴리머 콘크리트보다 성능이 우수한 폴리머 콘크리트 복합재료를 제조할 수 있게 됨으로서 플라이 애쉬 및 급냉 제강슬래그의 재활용 효과를 기대할 수 있으며, 폴리머 콘크리트의 생산원가에 가장 큰 영향을 주는 폴리머 결합재의 사용량을 절감할 수 있어 원가절감 효과가 크다.
도 1은 본 발명의 폴리머 콘크리트의 압축강도 측정 결과의 비교그래프이다.
도 2는 본 발명의 폴리머 콘크리트의 휨강도 측정결과의 비교그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예 8에 따른 폴리머 콘크리트 공시체의 표면을 조사한 주사전자현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예 8에 따른 폴리머 콘크리트 공시체의 파단면을 조사한 주사전자현미경 사진이다.
도 2는 본 발명의 폴리머 콘크리트의 휨강도 측정결과의 비교그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예 8에 따른 폴리머 콘크리트 공시체의 표면을 조사한 주사전자현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예 8에 따른 폴리머 콘크리트 공시체의 파단면을 조사한 주사전자현미경 사진이다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나 다음의 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당업자에 의한 통상적인 변화가 가능하다.
<실시예 1>
중량평균분자량 2,500인 오르토-불포화 폴리에스테르 수지 130cm3(143g)와 폴리스티렌 수지 37.6cm3(35.7g)을 교반기를 이용하여 균일하게 혼합하였다.
그런 다음, 상기 혼합된 수지에 메틸에틸케톤퍼옥사이드(MEKPO) 2.7g, 옥텐산코발트(cobaltoctoate) 0.89g 및 트리메티롤 프로판 트리메타크릴레이트(TMPTMA) 8.9g을 넣어 교반하면서 균일하게 혼합하여 폴리머 결합재를 제조하였다.
다음으로 입도 5~8mm인 쇄석(굵은 골재) 472.1cm3(1,259g), 입도 0.3~0.6mm인 급냉 제강슬래그 181.9cm3(644g) 및 입도 20㎛인 플라이 애쉬 178.4cm3(419g)을 혼합하여 분말 혼합물을 제조하였다.
그런 다음, 상기 분말 혼합물에 상기 폴리머 결합재를 가하고 교반하여 폴리머 콘크리트 조성물을 제조하였다.
그런 다음, 상기 제조된 폴리머 콘크리트 조성물을 ø7.5×15cm의 원형금형과 6×6×24cm의 사각금형에 넣어 다진 후 5시간 후에 탈형하여, 20±2℃에서 14일간 양생하여 폴리머 콘크리트로 공시체를 제조하였다.
<실시예 2>
중량평균분자량 2,500인 오르토-불포화 폴리에스테르 수지 130cm3(143g)와 폴리스티렌 수지 37.6cm3(35.7g)을 교반기를 이용하여 균일하게 혼합하였다.
그런 다음, 상기 혼합된 수지에 메틸에틸케톤퍼옥사이드(MEKPO) 2.7g, 옥텐산코발트(cobaltoctoate) 0.89g 및 트리메티롤 프로판 트리메타크릴레이트(TMPTMA) 8.9g을 넣어 교반하면서 균일하게 혼합하여 폴리머 결합재를 제조하였다.
다음으로, 입도 5~8mm인 쇄석(굵은 골재) 426.9cm3(1,131g), 입도 0.3~0.6mm인 급냉 제강슬래그 181.8cm3(644g), 입도 0.6~5mm인 급냉제강슬래그 45.4cm3(161g) 및 입도 20㎛인 플라이 애쉬 178.4cm3(419g)을 혼합하여 분말 혼합물을 제조하였다.
그런 다음, 상기 분말 혼합물에 상기 폴리머 결합재를 가하고 교반하여 폴리머 콘크리트 조성물을 제조하였다.
그런 다음, 상기 제조된 폴리머 콘크리트 조성물을 ø7.5×15cm의 원형금형과 6×6×24cm의 사각금형에 넣어 다진 후 5시간 후에 탈형하여, 20±2℃에서 14일간 양생하여 폴리머 콘크리트로 공시체를 제조하였다.
<실시예 6, 11 및 16>
하기 표 1의 함량이 되도록 복합재료를 형성하여 상기 실시예 1의 방법과 동일한 방법으로 폴리머 콘크리트 공시체를 제조하였다.
<실시예 2 내지 5, 7 내지 10, 12 내지 15 및 17 내지 20>
하기 표 1의 함량이 되도록 복합재료를 형성하여 상기 실시예 2의 방법과 동일한 방법으로 폴리머 콘크리트 공시체를 제조하였다.
<비교예>
플라이 애쉬 충전재 대신 탄산칼슘을 사용하였고, 급냉 제강슬래그 대신 모래(주문진 표준사)를 사용하여 하기 표 1의 함량이 되도록 형성하여 상기 실시예 1의 방법과 동일하게 실시하여 폴리머 콘크리트 공시체를 제조하였다.
<시험예 1>
압축강도(Compressive strength) 측정
상기 실시예 1 내지 20과 비교예에 의해 제조된 폴리머 콘크리트 공시체에 대하여 KS F 2481(폴리에스테르 레진콘크리트의 압축강도 시험방법)에 준하여 20±2℃에서 14일간 상온에서 양생하여 압축강도를 측정하였다.
그 결과를 하기의 표 2 및 도 1에 나타내었다.
도 1 및 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 폴리머 결합재의 첨가량이 9.0중량%인 경우(실시예 16 내지 20)에 압축강도가 가장 낮게 나타났고, 8.0중량%인 경우(실시예 6 내지 10)에 압축강도가 가장 높게 나타났다. 이는 플라이 애쉬와 급냉 제강슬래그가 구형으로 최밀충전이 형성되었고, 표면이 매끄럽기 때문에 표면이 거칠은 잔골재나 굵은 골재에 비하여 비표면적이 적어 소요되는 폴리머 결합재의 량이 적기 때문에 나타나는 것으로 폴리머 결합재의 첨가량을 낮추어도 우수한 강도를 나타냄을 확인할 수 있었다.
또한, 폴리머 결합재 첨가량이 7.5중량%인 경우(실시예 1 내지 5)에는 폴리머 결합재가 충전재와 골재를 충분히 적셔주지 못하기 때문에 작업성이 떨어지고 강도 또한 저하되는 문제가 발생되고, 폴리머 결합재 첨가량이 8.5중량% 이상인 경우(실시예 11 내지 20)에는 폴리머 결합재의 첨가량이 과다하여 재료분리 현상이 일어나 압축강도가 점차 감소하는 문제가 발생됨을 확인할 수 있었다.
<시험예 2>
휨강도(Flexural strength) 측정
상기 실시예 1 내지 20 과 비교예에 의해 제조된 폴리머 콘크리트 공시체에 대하여 KS F 2408 콘크리트의 휨강도 시험방법(단순보의 3등분점 하중법)에 준하여 20ㅁ 2℃에서 14일간 상온에서 양생하여 휨강도를 측정하였다.
그 결과를 하기의 표 2 및 도 2에 나타내었다.
도 2 및 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 도 1의 압축강도 실험결과와 다르게 대체적으로 폴리머 결합재의 첨가량이 증가될수록 휨강도는 높게 나타났다. 이러한 결과는 폴리머 결합재의 첨가량이 증가됨에 따라 휨강도는 비례적으로 증가되지만 압축강도는 최적배합조건을 지나 과량으로 첨가하면 오히려 강도가 감소되기 때문이다.
폴리머 결합재 첨가량이 7.5중량%인 경우(실시예 1 내지 5)에서 현저하게 휨강도가 낮게 나타나는 것은 폴리머 결합재의 첨가량이 지나치게 적어 충전재나 골재를 충분히 적셔주지 못하기 때문에 나타나는 현상이다.
휨강도는 실시예 1을 제외하고 모든 실시예에서 비교예(보통 폴리머 콘크리트)의 휨강도 값보다 높게 나타나는 것을 알 수 있었다.
<시험예 3>
폴리머 콘크리트 표면 측정
상기 실시예 8에 의해 제조된 폴리머 콘크리트 공시체에 대하여 모델명 MIRA Ⅱ(Czechoslovakia, TESCAN)으로 폴리머 콘크리트 표면을 측정하였다.
그 결과를 도 3 및 도 4에 나타내었다.
도 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 폴리머 결합재와 플라이 애쉬 및 급냉 제강 슬래그가 완전히 융착되어 co-matrix 상으로 이루어진 것을 관찰할 수 있었다.
도 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 파단면에 급냉 제강슬래그가 폴리머 결합재 매트릭스에 의하여 견고하게 융착되어 있는 것을 관찰할 수 있었다.
<시험예 4>
원가절감 효과 확인
표 1에서와 같이, 비교예(보통 폴리머 콘크리트)의 폴리머 콘크리트의 배합비는 폴리머 결합재 23.08부피%, 굵은골재 43.07부피%, 탄산칼슘 16.77부피%, 잔골재 17.08부피%로 구성되어 있으며, 표 2에서와 같이 비교예의 압축강도 및 휨강도는 950㎏f/㎠, 150㎏f/㎠로 각각 나타났다.
한편, 표 1에서와 같이, 실시예 2의 폴리머 콘크리트의 배합비는 폴리머 결합재 16.7부피%, 굵은골재 42.69부피%, 굵은골재를 대체한 급냉 제강슬래그 4.54부피%, 잔골재를 대체한 급냉 제강슬래그 18.18부피%, 플라이 애쉬 17.84부피%로 구성되어 있으며, 표 2에서와 같이 실시예 2의 압축강도 및 휨강도는 960㎏f/㎠, 153㎏f/㎠ 로 각각 나타났다.
이때, 공시체 제작에 사용한 폴리머 결합재의 생산원가를 계산한 결과를 표 3에 나타내었다.
표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 기존의 폴리머 콘크리트(비교예)의 제조에 사용된 총 생산원가는 588,500원인데 비하여 본 발명의 폴리머콘크리트(실시예 2)의 제조에 사용된 총 생산원가는 457,000원으로 기존의 폴리머 콘크리트(비교예)에 비하여 22.3% 비용절감을 할 수 있어 경제적임을 알 수 있었다.
이상의 시험예 1 내지 3의 시험결과를 종합하여 보면, 본 발명의 폴리머 콘크리트는 플라이 애쉬와 급냉 제강슬래그가 재활용되어 사용될 수 있고, 이러한 플라이 애쉬와 급냉 제강슬래그를 동시에 사용하면 폴리머 결합재를 7.5중량%의 낮은 함량으로 사용하여도 우수한 강도를 나타내었으며, 특히 골재로서 급냉 제강슬래그가 폴리머 콘크리트 조성물 내에 견고하게 결합되어 있는 것으로 보아 탁월한 압축강도 또는 휨강도를 나타냄을 확인할 수 있었다.
Claims (3)
- 삭제
- 삭제
- a)불포화 폴리에스테르수지와 폴리스티렌수지를 혼합하는 단계;
b)상기 a)단계의 혼합된 수지에 촉매, 가교제 및 촉진제를 혼합하는 단계;
c)플라이 애쉬, 굵은 골재 및 급냉 제강슬래그를 혼합하는 단계; 및
d)상기 c)단계의 분말 혼합물에 상기 b)단계의 수지 혼합물을 혼입하고 교반하는 단계를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 플라이 애쉬와 급냉 제강슬래그를 포함하는 폴리머 콘크리트 조성물의 제조방법.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090122659 | 2009-12-10 | ||
| KR20090122659 | 2009-12-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110066071A KR20110066071A (ko) | 2011-06-16 |
| KR101214936B1 true KR101214936B1 (ko) | 2012-12-24 |
Family
ID=44399071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020100054524A KR101214936B1 (ko) | 2009-12-10 | 2010-06-09 | 플라이 애쉬와 급냉 제강슬래그를 포함하는 폴리머 콘크리트 조성물 및 그의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101214936B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL443366A1 (pl) * | 2022-12-30 | 2023-09-25 | Główny Instytut Górnictwa | Sposób otrzymywania polimerobetonu oraz polimerobeton |
| PL443367A1 (pl) * | 2022-12-30 | 2024-01-29 | Główny Instytut Górnictwa | Polimerobeton oraz sposób jego otrzymywania |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101288024B1 (ko) * | 2011-06-29 | 2013-07-22 | 주식회사 계림폴리콘 | 급냉 제강슬래그를 충전재와 잔골재로 사용한 폴리머 콘크리트 조성물 및 그의 제조방법 |
| CN102518017B (zh) * | 2011-12-23 | 2014-09-03 | 上海宝田新型建材有限公司 | 一种钢渣生态透水路面砖及其生产方法 |
| KR101257845B1 (ko) * | 2012-09-18 | 2013-04-29 | (주)대원콘크리트 | 지금분쇄슬래그를 이용한 레진콘크리트 몰탈 조성물 및 레진콘크리트 원심력관 |
| KR101664887B1 (ko) * | 2015-04-24 | 2016-10-11 | 충청대학교 산학협력단 | 팽창성 급냉슬래그 골재를 활용한 저수축 조성물 및 이의 제조방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100892884B1 (ko) | 2008-09-18 | 2009-04-15 | 공주대학교 산학협력단 | 아토마이징 처리된 제강슬래그를 포함하는 폴리머 콘크리트조성물 및 그 제조방법 |
-
2010
- 2010-06-09 KR KR1020100054524A patent/KR101214936B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100892884B1 (ko) | 2008-09-18 | 2009-04-15 | 공주대학교 산학협력단 | 아토마이징 처리된 제강슬래그를 포함하는 폴리머 콘크리트조성물 및 그 제조방법 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL443366A1 (pl) * | 2022-12-30 | 2023-09-25 | Główny Instytut Górnictwa | Sposób otrzymywania polimerobetonu oraz polimerobeton |
| PL443367A1 (pl) * | 2022-12-30 | 2024-01-29 | Główny Instytut Górnictwa | Polimerobeton oraz sposób jego otrzymywania |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20110066071A (ko) | 2011-06-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101214936B1 (ko) | 플라이 애쉬와 급냉 제강슬래그를 포함하는 폴리머 콘크리트 조성물 및 그의 제조방법 | |
| Tawfik et al. | Polymer concrete from marble wastes and recycled poly (ethylene terephthalate) | |
| Shahidan | Concrete incorporated with optimum percentages of recycled polyethylene terephthalate (PET) bottle fiber | |
| KR101257845B1 (ko) | 지금분쇄슬래그를 이용한 레진콘크리트 몰탈 조성물 및 레진콘크리트 원심력관 | |
| KR101639903B1 (ko) | 고로슬래그를 사용하는 phc 파일용 콘크리트 조성물 및 상기 조성물을 이용한 phc 파일의 제조방법 | |
| JP4825949B2 (ja) | 粉末化された製鋼スラグを含むポリマーコンクリート組成物およびその製造方法 | |
| CN107382215B (zh) | 一种高致密混凝土道路的制备方法 | |
| CN109592990B (zh) | 一种胶凝性发泡混凝土及其制备方法 | |
| KR101399908B1 (ko) | 괴재 고로슬래그를 이용한 친환경 phc 파일용 콘크리트 조성물 및 이의 제조방법 | |
| KR101922045B1 (ko) | 실리카계 슬래그 미분말을 포함하는 phc 파일용 콘크리트 조성물, 이를 이용한 phc 파일의 제조방법 및 이에 의해 제조된 고성능 phc 파일 | |
| Benzannache et al. | Statistical analysis of 3-point bending properties of polymer concretes made from marble powder waste, sand grains, and polyester resin | |
| KR101579450B1 (ko) | 강섬유 보강 콘크리트 및 이를 이용한 강섬유 보강 콘크리트의 제조방법 | |
| KR101021075B1 (ko) | 몰탈 조성물 및 이를 이용하여 제조된 몰탈 | |
| KR100892884B1 (ko) | 아토마이징 처리된 제강슬래그를 포함하는 폴리머 콘크리트조성물 및 그 제조방법 | |
| CN1944317A (zh) | 铸造废砂生产彩瓦的配方及其生产方法 | |
| KR101159547B1 (ko) | 폐발포폴리스타이렌을 수축저감재로 재활용한 폴리머 콘크리트 조성물, 이를 이용하는 폴리머 콘크리트 및 이의 제조방법 | |
| KR20210102610A (ko) | 폐타이어칩을 이용한 고성능콘크리트 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 고성능콘크리트 | |
| JP4349775B2 (ja) | 熱可塑性水硬性組成物の成形体及び該成形体の製造方法 | |
| KR101567347B1 (ko) | 아토마이징 래들로 제강 환원슬래그를 골재로 사용한 폴리머 콘크리트 조성물 및 그의 제조방법 | |
| KR101705048B1 (ko) | 폐고무분말을 이용한 경량 유황콘크리트 및 고강도 경량 유황콘크리트 | |
| KR101288024B1 (ko) | 급냉 제강슬래그를 충전재와 잔골재로 사용한 폴리머 콘크리트 조성물 및 그의 제조방법 | |
| KR20140122499A (ko) | Pet 제조 부산물을 이용한 폴리머 콘크리트용 불포화 폴리에스테르 수지 조성물 및 그 제조방법 | |
| KR102011335B1 (ko) | 유무기 복합 수축저감 혼화재의 제조방법 | |
| KR101567346B1 (ko) | 전기로 산화슬래그 미분말과 래들로 환원슬래그를 충전재와 골재로 사용한 폴리머 콘크리트 조성물 및 그의 제조방법 | |
| US3702771A (en) | Hard pitch binders |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151020 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161101 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190429 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20191118 Year of fee payment: 8 |