KR101222212B1 - Composition for concrete using bottom ash and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR101222212B1
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황규홍
김민철
이범진
서권덕
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경상대학교산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A concrete composition in which bottom ash is used as main aggregate is provided to enhance physical property of concrete by optimizing the ratio of water to cement. CONSTITUTION: A concrete composition in which bottom ash is used as main aggregate comprises 65-85 wt% of non-classified bottom ash, and 15-35 weight% of cement based on the unit weight 1m^3 of concrete mixture. The cement is wet-mixed with mixed water at a mixing ratio of 40-60 weight%. The mixed water includes 1-30 wt% of polymer resin emulsifier based on the water weight. One or more metakaolin, silica fume, or calcium carbonate is mixed with the cement at the weight ratio of 1:99-25:75. [Reference numerals] (AA) Remaining amount on a sieve(%); (BB) Particle size(mm)

Description

바텀애쉬를 주골재로 이용한 콘크리트 조성물 및 그 제조방법{Composition for concrete using bottom ash and manufacturing method thereof}Composition for concrete using bottom ash as a main aggregate and manufacturing method thereof

본 발명은 석탄 화력발전소나 소각로 등에서 배출되는 석탄회의 일종인 바텀애쉬를 주골재로 사용한 폴리머 콘크리트 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a polymer concrete composition using a bottom ash, which is a kind of coal ash discharged from a coal-fired power plant or an incinerator, as a main aggregate, and a method of manufacturing the same.

일반적으로 석탄회(ash, 애쉬)란 석탄의 유기성 가연 성분이 연소된 후에 남는 잔류 광물질을 말한다. 석탄회의 대부분이 화력발전소에서 발생하고 있으며 그 이외에도 폐기물 소각로와 열병합 발전소 및 기타 산업현장에서도 연소공정으로 인하여 발생시키고 있다. 애쉬는 연소물의 잔재물이라는 점에서 곧 무기물질(예, SiO2, Al2O3, Fe2O3)로서 재활용이 가능한 재료에 속한다. 그러나 연소공정을 거치는 관계로 항상 미연탄분(Unburnt Carbon)이 부수적으로 함유되어 있다는 점이 기술적으로 응용하는데 문제가 되고 있다.In general, ash (ash) is a residual mineral remaining after the organic combustible component of coal is burned. Most of the ash is generated from coal-fired power plants, as well as from waste incinerators, cogeneration plants and other industrial sites. Ash is an inorganic material (eg SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 ), which is a recyclable material in that it is a residue of a combustion product. However, due to the combustion process, it is a problem for technical applications that the unburnt carbon is always contained incidentally.

이러한 석탄회는 입자의 크기에 따라 크게 두 가지로 구분되는데, 입자의 크기가 100㎛이하일 때는 플라이애쉬(fly ash, 비회)이고 그 이상일 때는 바텀애쉬(botton ash, 바닥재 혹은 저회)로 취급된다. 플라이애쉬는 입자가 가벼워 분산되어 날아다니다가 연소가스와 함께 집진기에 의해 채취되고, 바텀애쉬는 입자가 무거워 연소로의 하부로 떨어지게 된다. 이들 석탄회는 연소설비 내에서 포집되는 위치가 다르기 때문에 소결 상태, 밀도, 입자의 크기 등 물성이 다르게 나타나게 된다. 또한 플라이애쉬는 발전설비의 향상에 따라 그 품질도 향상되어 현재는 90%이상이 콘크리트의 혼화재와 시멘트 원료로 재활용되고 있다. The coal ash is classified into two types according to the particle size. When the particle size is 100 μm or less, fly ash (fly ash) is treated and when it is larger, it is treated as bottom ash (botton ash, floor ash or low ash). Fly ash is light and dispersed in the fly, and is collected by the dust collector together with the combustion gas, bottom ash is heavy and falls to the bottom of the furnace. Since these coal ashes are collected at different locations in the combustion facility, physical properties such as sintered state, density, and particle size are different. In addition, the quality of fly ash is improved with the improvement of power generation facilities, and now more than 90% is recycled as the admixture of concrete and cement raw material.

반면, 연소로 내에서 소결에 의해 입자가 형성된 상태에서 보일러 하부로 낙하하여 냉각수에 의해 고형화된 바텀애쉬는 매립지까지의 이송을 위하여 분쇄기를 사용하여 25mm이하의 입도로 분쇄된다. 일반적으로 분쇄기에 의해 파쇄된 바텀애쉬는 대부분 1~10mm 정도의 입경 범위를 갖고 있으며 총 석탄회 발생량의 10~15% 정도가 발생한다. 이 바텀애쉬는 발전소에 부가로 설치된 석탄회 처리장(회사장)에서 주로 매립처리 되었는데, 과거 국토의 이용률이 높았던 시기에는 회처리가 다소 용이하였으나, 최근 높은 경제 성장률로 인한 급격한 공장부지의 증가와 토지 값 상승으로 발전소 설비 면적의 3~4배를 필요로 하는 회사장을 구하기란 상대적으로 어려워지고 있는 것이 현실이다.On the other hand, the bottom ash solidified by the coolant by falling into the lower part of the boiler in the state in which particles are formed by sintering in the combustion furnace is crushed to a particle size of 25 mm or less using a grinder for transport to the landfill. In general, the bottom ash crushed by the pulverizer has a particle size range of about 1 to 10 mm, and about 10 to 15% of the total ash generated. The bottom ash was mainly landfilled at the coal ash treatment plant (company head) installed in the power plant.In the past, when the land utilization rate was high, the ash ash was rather easy, but the rapid increase in factory site and land value due to the recent high economic growth rate. As a result, it is relatively difficult to find a company leader who needs three to four times the size of a plant.

이렇게 환경보존과 자원의 재활용이 강조되는 시점에서 이러한 바텀애쉬의 국내외 연구사례로 석탄회를 이용한 인공지반 축조기술, 석탄회, 오징어 쓰레기 및 톱밥을 이용한 양질의 비료생산에 대한연구, 바텀애쉬를 적용한 도로용 콘크리트 개발, 고탄소 석탄회를 이용한 수처리제 개발, 석탄회의 농업적 이용 등 현재 바텀 애쉬 분야의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 또한, 바텀애쉬를 골재로 사용한 예는 자연산 및 인공골재의 일부를 대체하거나(대한민국공개특허 제1997-074706호), 열 병합 발전소의 바텀애쉬를 경량건자재의 제조에 일부 사용한 것(대한민국공개특허 제1997-061815호)과 플라이애쉬, 석고, 탄산칼슘 및 석회 등과 혼합하여 고압으로 압출하여 벽돌제품을 생산하는 예 등이 있다(미국특허 제5,358,760호).At the point where environmental preservation and recycling of resources are emphasized, this study is a case study of bottom ash at home and abroad. Currently, research on bottom ash is being actively conducted, such as concrete development, water treatment using high carbon coal ash, and agricultural use of coal ash. In addition, examples of using the bottom ash as an aggregate is to replace a part of the natural and artificial aggregate (Korean Patent Publication No. 1997-074706), or to use a part of the bottom ash of the thermal power plant in the manufacture of lightweight building materials (Korea Patent Publication No. 1997-061815) and fly ash, gypsum, calcium carbonate and lime mixed with extruded at high pressure to produce a brick product (U.S. Patent No. 5,358,760).

그러나 대부분의 바텀애쉬는 골재로써의 품질이 낮아 발전소 주변의 노반 성토재로써 소량 사용되는 외에는 거의 대부분이 발전소 주변 회사장에 단순 폐기 매립되거나, 내륙 또는 해안 매립지에 플라이애쉬와 혼합하여 매립되는 실정이다. 따라서 회처리장 용지확보의 어려움은 물론이고, 환경오염의 문제를 야기하는 바텀애쉬에 대한 처리가 문제로 되고 있다.However, most of the bottom ash is of low quality as aggregate, except that it is used as a small amount of subgrade soils near the power plant. Most of the bottom ash is simply landfilled at the company site around the power plant or mixed with fly ash inland or coastal landfill. Therefore, as well as the difficulty of securing the ash processing site, the treatment of the bottom ash causing the problem of environmental pollution has become a problem.

한편, 최근에는 바텀애쉬를 이용하여 고강도의 콘크리트를 제조하는 기술 개발에 많은 연구자들의 관심이 증가하고 있는데, 특히 대한민국공개특허 제2005-0001983호 및 제2005-0082083호에는 바텀애쉬를 사용한 고강도 콘크리트 제조에 대한 내용이 개시되어 있으나, 이들 문헌에 개시된 기술은 바텀애쉬를 전처리 없이 그대로 사용한 것이 아니라 분급된 바텀애쉬를 사용한 것으로서 분급처리하는 별도의 과정이 필요하며, 대규모로 콘크리트를 일관 생산하기 위한 방법이 개시되어 있지 않다. On the other hand, in recent years, many researchers are interested in the development of technology for producing high-strength concrete using bottom ash, in particular, Korean Patent Publication Nos. 2005-0001983 and 2005-0082083 produce high-strength concrete using bottom ash Although the contents of the disclosure are disclosed in the literature, the techniques disclosed in these documents do not use the bottom ash as it is without pretreatment, but use a separate bottom ash, which requires a separate process, and a method for producing a concrete on a large scale is required. It is not disclosed.

또한, 현재 알려진 기술에 의하면, 바텀애쉬 만을 골재로 사용하여 일반 콘크리트와 동일한 압축강도 등 제반 물성을 가진 제품을 생산하는데는 많은 어려움이 존재하는데, 특히 화력발전소의 매립장에 매립된 바텀애쉬는 이송과정에서 미분이 많아지는 등 그 크기가 다양하고 함수비가 18~35%로서 불특정의 함수비를 갖는 등 바텀애쉬를 대규모로 사용하는 콘크리트의 골재로 적용하기에는 한계가 있기 때문이다.In addition, according to the currently known technology, there are many difficulties in producing a product having all the same physical properties, such as compressive strength, using only the bottom ash as aggregate, especially the bottom ash embedded in the landfill of thermal power plants This is because there are limitations in applying the bottom ash to the aggregate of concrete that uses a large amount of ash, such as the size of the fine powder is different and the water content is 18-35% and the unspecified water content.

따라서 바텀애쉬를 특별한 전처리 없이 바로 콘크리트 제조에 사용하여 고강도의 콘크리트를 제조하는 기술이 개발될 경우, 건설업계의 큰 경제적 효과를 유도할 수 있을 것이다. Therefore, if a technology for producing high-strength concrete by using bottom ash in concrete production without special pretreatment is developed, it may induce a great economic effect in the construction industry.

이에 본 발명자들은 상기 종래 문제점들을 해결하기 위하여, 주골재로 폐기물인 바텀애쉬를 사용하였을 경우, 일반 공재를 사용하였을 경우와 동등하거나 그 이상의 강도를 가지며, 압축강도도 우수한 콘크리트 조성물을 제조할 수 있는 최적의 조건을 확립함으로써 본 발명을 완성하였다.Therefore, the present inventors, in order to solve the above problems, when using the bottom ash as waste as the main aggregate, having a strength equal to or greater than that when using a common common material, it can produce a concrete composition excellent in compressive strength The present invention has been completed by establishing optimum conditions.

따라서 본 발명의 목적은 콘크리트 혼합물 1m3의 단위 중량을 기준으로, 무분급 바텀애쉬 65~85 중량% 및 시멘트 15~35 중량%을 포함하고, 상기 시멘트는 고분자 수지유화제가 물 중량 대비 1~30 중량%로 첨가된 혼합수에 물/ 시멘트의 혼합비가 40~60 중량%로 습식 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 바텀애쉬를 주골재로 이용한 콘크리트 조성물을 제공하는 것이다.Therefore, an object of the present invention, based on the unit weight of 1m 3 of concrete mixture, 65-85% by weight of no-class bottom ash and 15-35% by weight of cement, the cement is a polymer resin emulsifier 1 ~ 30 compared to the weight of water It is to provide a concrete composition using the bottom ash as a main aggregate, characterized in that the mixing ratio of water / cement to the mixed water added by weight% is wet mixed at 40 to 60% by weight.

또한 본 발명의 다른 목적은 콘크리트 혼합물 1m3의 단위 중량을 기준으로 무분급 바텀애쉬 65~85 중량% 및 시멘트 15~35 중량%을 고분자 수지 유화제가 첨가된 물과 혼합한 다음, 경화시키는 단계를 포함하는 바텀애쉬를 주골재로 이용한 콘크리트 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다.
In addition, another object of the present invention is to mix the 65 to 85% by weight of the unclassified bottom ash and 15 to 35% by weight of cement based on the unit weight of 1m 3 of concrete mixture with water to which the polymer resin emulsifier is added, and then hardening It is to provide a method for producing a concrete composition using the bottom ash containing the main aggregate.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 콘크리트 혼합물 1m3의 단위 중량을 기준으로, 무분급 바텀애쉬 65~85 중량% 및 시멘트 15~35 중량%을 포함하고, 상기 시멘트는 고분자 수지유화제가 물 중량 대비 1~30 중량%로 첨가된 혼합수에 물/ 시멘트의 혼합비가 40~60 중량%로 습식 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 바텀애쉬를 주골재로 이용한 콘크리트 조성물을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention, based on the unit weight of 1m 3 of concrete mixture, 65-85% by weight of no-class bottom ash and 15-35% by weight of cement, the cement is a polymer resin emulsifier water weight It provides a concrete composition using the bottom ash as a main aggregate, characterized in that the mixing ratio of water / cement to the mixed water added in 1 ~ 30% by weight compared to 40 ~ 60% by weight.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 무분급 바텀애쉬는 재생골재 또는 쇄석골재로 30~50 중량%까지 치환하여 첨가할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the unclassified bottom ash may be added by replacing up to 30 to 50% by weight with recycled aggregate or crushed aggregate.

본 발명의 일실시예에 있어서, 메타카올린, 실리카흄 또는 탄산칼슘 중 하나 이상을 상기 시멘트 중량 대비 1~25 중량%로 치환하여 시멘트의 사용량을 감소시킬 수 있다. In one embodiment of the present invention, one or more of the metakaolin, silica fume or calcium carbonate can be substituted by 1 to 25% by weight based on the weight of the cement to reduce the amount of cement used.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 고분자 수지 유화제는 폴리아크릴계 유화제, 스타이렌 부타디엔 라텍스 유화제 및 비닐아세테이트계 유화제로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상을 미리 물에 첨가하고 용해하여 시멘트 양생 중 함께 경화될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the polymer resin emulsifier is previously added to one or more selected from the group consisting of polyacrylic emulsifier, styrene butadiene latex emulsifier and vinyl acetate-based emulsifier in water and dissolved to be cured together during cement curing Can be.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 고분자 수지 유화제는 유화제 총 중량 대비 40 중량% 이상의 고형물을 함유할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the polymer resin emulsifier may contain at least 40% by weight solids relative to the total weight of the emulsifier.

또한, 본 발명은 콘크리트 혼합물 1m3의 단위 중량을 기준으로 무분급 바텀애쉬 65~85 중량% 및 시멘트 15~35 중량%을 고분자 수지 유화제가 첨가된 물과 혼합한 다음, 경화시키는 단계를 포함하는 바텀애쉬를 주골재로 이용한 콘크리트 조성물의 제조방법을 제공한다. In addition, the present invention comprises the step of mixing the 65 to 85% by weight of the bottom ash and 15 to 35% by weight of cement based on the unit weight of 1m 3 of the concrete mixture with water to which the polymer resin emulsifier is added, followed by curing. It provides a method for producing a concrete composition using the bottom ash as a main aggregate.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 고분자 수지유화제는 물 중량 대비 1~30 중량%로 첨가할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the polymer resin emulsifier may be added in 1 to 30% by weight based on the weight of water.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 고분자 수지 유화제는 폴리아크릴계 유화제, 스타이렌 부타디엔 라텍스 유화제 및 비닐아세테이트계 유화제로 이루어진 군 중에서 선택될 수 있다.
In one embodiment of the present invention, the polymer resin emulsifier may be selected from the group consisting of polyacrylic emulsifiers, styrene butadiene latex emulsifiers and vinyl acetate-based emulsifiers.

본 발명에 따른 바텀애쉬를 주골재로 이용한 콘크리트 조성물 및 이의 제조방법은 석탄화력발전소의 회처리장에 미립되어 있는 바텀애쉬를 콘크리트의 제조에 사용함으로써 폐기물을 재활용할 수 있는 효과가 있으며, 또한 바텀애쉬를 골재로 사용하기 때문에 고갈되어 가는 천연 골재를 대체할 수 있는 효과도 있다.The concrete composition using the bottom ash according to the present invention as a main aggregate and a method of manufacturing the same have the effect of recycling the waste by using the bottom ash, which is finely divided in the ash treatment plant of the coal-fired power plant, in the production of concrete. Since it is used as an aggregate, there is an effect that can replace the natural aggregate that is depleted.

또한, 본 발명에 따른 방법은 콘크리트 제조시 물과 시멘트의 비를 최적화함으로써 콘크리트의 물성을 향상시킬 수 있고, 콘크리트의 수요자 요구에 부합하는 색감 및 물성을 갖는 콘크리트 제품을 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, the method according to the present invention can improve the physical properties of the concrete by optimizing the ratio of water and cement during the production of concrete, there is an effect that can provide a concrete product having a color and physical properties that meet the needs of the concrete's consumer. .

또한, 본 발명의 콘크리트 조성물 제조 시 고분자 유화제를 미리 물과 혼합하여 사용함으로써 워커빌리티 및 압축강도를 향상시킬 수 있으며, 콘크리트 응고시간을 단축시킬 수 있어 건축업계에 경제성 및 효율성을 증진시킬 수 있는 효과가 있다.
In addition, it is possible to improve the workability and compressive strength by using a polymer emulsifier mixed with water in advance when manufacturing the concrete composition of the present invention, it is possible to shorten the concrete solidification time can improve the economics and efficiency in the construction industry have.

도 1은 본 발명에서 사용한 바텀애쉬 잔골재의 입도분포를 나타낸 것으로, 천연 모래에 비해 1㎜ 이하의 미분말이 특히 많이 함유되어 있음을 보여주고 있다.Figure 1 shows the particle size distribution of the bottom ash fine aggregate used in the present invention, it shows that the fine powder of 1mm or less is particularly contained compared to natural sand.

본 발명은 바텀애쉬를 주골재로 활용한 콘크리트 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 일반 골재를 이용한 콘크리트와 동등하거나 그 이상의 강도를 가지며 콘크리트를 제조하기 위해 미립분이 많은 바텀애쉬를 별도의 입도 분급처리 없이 그대로 골재로 사용한 것으로서, 콘크리트 혼합물 1m3의 단위 중량을 기준으로, 무분급 바텀애쉬 65~85 중량% 및 시멘트 15~35 중량%을 포함하고, 상기 시멘트는 고분자 수지유화제가 물 중량 대비 1~30 중량%로 첨가된 혼합수에 물/ 시멘트의 혼합비가 40~60 중량%로 습식 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 바텀애쉬를 주골재로 이용한 콘크리트 조성물을 제공함에 그 특징이 있다.The present invention relates to a concrete composition using the bottom ash as a main aggregate and a method for manufacturing the same, and more specifically, having a strength equal to or greater than that of a concrete using a general aggregate, and having a finely divided bottom ash to prepare concrete. It is used as aggregate without the particle size classification of, based on the unit weight of 1m 3 of concrete mixture, 65 to 85% by weight of no-class bottom ash and 15 to 35% by weight of cement, the cement is a polymer resin emulsifier water It is characterized by providing a concrete composition using the bottom ash as a main aggregate, characterized in that the mixing ratio of water / cement in the mixed water added to 1 to 30% by weight relative to the weight is wet mixed at 40 to 60% by weight.

현재 건축 산업에서 사용하는 골재들인 천연 또는 석산골재는 재료 확보를 위해 많은 비용이 발생하고 있고, 점점 골재들의 자원이 고갈되어 가고 있어 이를 대체할 수 있는 새로운 골재들의 개발이 시급한 실정이다.Aggregates used in the construction industry, natural or masonry aggregates, are incurred a lot of costs to secure materials, and the resources of the aggregates are gradually being exhausted. Therefore, it is urgent to develop new aggregates to replace them.

또한, 최근의 구조물은 점차 대형화 및 초고층화되고 있는 추세이며, 그로 인해 구조물의 하중이 크게 되어 지반 침하 등의 문제가 유발되고 있어 구조물 자체를 가능한 한 경량화시키려고 노력하고 있다. 바텀애쉬는 포집 후 급격한 냉각이나 인위적 분쇄에 의해 입자가 형성되므로 모래와 유사한 형상을 나타내며, 또한 다공질 입자로 되어 있어 구조물을 경량화할 수 있다는 구조적 특징을 가지고 있다. 이러한 관점에서 볼 때 바텀애쉬를 콘크리트의 골재 대체체로 활용한다면 그 가치는 매우 높게 나타나게 될 것으로 기대된다.In addition, the recent structure of the structure is gradually increasing in size and ultra-high rise, thereby causing a problem such as ground subsidence due to the large load of the structure is trying to make the structure itself as lightweight as possible. Bottom ash has a structure similar to sand because the particles are formed by rapid cooling or artificial crushing after collection, and also has a structural feature that the structure can be made lightweight due to porous particles. From this point of view, if bottom ash is used as an aggregate substitute for concrete, its value is expected to be very high.

이에 본 발명자들은 석탄발전소에서 석탄을 연소시킨 후 발생하는 회분 중 노벽이나 과열기 및 예열기 등에 부착되어 자중에 의해 바닥에 떨어지는 회인 바텀애쉬(bottom ash)를 콘크리트 제조에 사용할 수 있는 방법을 고안하였다.Accordingly, the present inventors have devised a method that can be used to produce a bottom ash (bottom ash) that is attached to the furnace wall, superheater and preheater in the ash generated after burning the coal in the coal power plant to fall on the floor by its own weight.

종래 바텀애쉬를 콘크리트 제조에 활용하기 위해 사용한 방법들의 경우에는 모두 바텀애쉬의 입도분포를 조정하여 사용하였으며, 따라서 이러한 전처리로 인해 부가의 비용이 발생되는 문제점이 있고, 특히 매립장에 매립된 바텀애쉬는 이송과정에서 미분이 많아지는 등 그 크기가 다양하고 함수비도 18~35%로서 불특정 함수비를 갖는 등 바텀애쉬를 대규모로 골재 대체하여 사용하기에는 한계가 있었다.In the case of the conventional methods used to utilize the bottom ash in the concrete manufacturing, the particle size distribution of the bottom ash was used to adjust, therefore, there is a problem that additional costs are generated due to such pretreatment, especially the bottom ash embedded in the landfill In the transfer process, the size of the ash is varied and the water content is 18-35%, which has an unspecified water content. Therefore, there is a limit to using the bottom ash on a large scale.

한편, 본 발명에 따른 콘크리트 제조시 사용하는 바텀애쉬는 분급처리와 같은 별도의 전처리 과정 없이 무분급 바텀애쉬 자체를 콘크리트 제조에 사용할 수 있는 특징이 있으며, 무분급 바텀애쉬 자체를 주골재로 사용하여도 콘크리트의 물성이 우수할 수 있는 제조 공정을 확립하였다.On the other hand, the bottom ash used in the manufacture of concrete according to the present invention has the feature that it can be used for the manufacture of concrete without the separate pre-treatment process such as classification treatment, using the unclassified bottom ash itself as the main aggregate Also established a manufacturing process that can be excellent in the physical properties of concrete.

즉, 무분급 바텀애쉬의 사용으로 인해 바텀애쉬 내에 미립자 함유량이 많아 저하될 수 있는 강도의 보강을 위해 고분자 수지유화제를 콘크리트 제조에 함께 사용함으로써 감수 효과와 동시에 결합력을 증진시켜 압축강도와 워커빌리티를 향상시킬 수 있고 콘크리트의 응고시간을 단축시킬 수 있다.In other words, the use of polymerless emulsifiers together with concrete resin emulsifiers for concrete reinforcement to increase the strength that can be reduced due to the high content of fine particles in the bottom ash, thereby improving the compressive strength and workability by enhancing the bonding strength It can reduce the solidification time of concrete.

따라서 본 발명에서 제공하는 바텀애쉬를 주골재로 이용한 콘크리트 조성물은 콘크리트 혼합물 1m3의 단위 중량을 기준으로, 무분급 바텀애쉬를 65~85 중량%로 포함할 수 있으며, 시멘트 역시 콘크리트 혼합물 1m3의 단위 중량을 기준으로 15~35 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. Thus the concrete composition using bottom ash provided by the present invention as a main aggregate may comprise, based on the unit weight of the concrete mixture 1m 3, the non-classifying bottom ash with 65 to 85% by weight, the cement also of concrete mixtures 1m 3 It may be included in an amount of 15 to 35% by weight based on the unit weight.

본 발명에서 사용할 수 있는 상기 무분급 바텀애쉬는 불특정 입도분포를 갖는 자연 상태, 즉 인위적인 처리공정을 가하지 않은 바텀애쉬를 말하며, 본 발명의 콘크리트 조성물 제조를 위한 주골재로 사용할 수 있다. The unclassified bottom ash which can be used in the present invention refers to a natural ash having an unspecified particle size distribution, that is, a bottom ash which is not subjected to an artificial treatment process, and may be used as a main aggregate for producing a concrete composition of the present invention.

한편, 바텀애쉬가 콘크리트용 골재로 활용되기 위해서는 적절한 경도와 용도에 따라 적당한 무게를 가져야 하고, 물리적 및 화학적으로 유해하지 않아야 하며, 입형이 입방체 또는 원형에 가까워야 하고, 결합 페이스트와 부착강도가 커야 하고, 깨끗하며 유해물이 포함되어 있지 않아야 하는 등과 같은 골재에 요구되는 일반적 특성을 만족해야 한다.On the other hand, in order for the bottom ash to be used as an aggregate for concrete, it must have appropriate weight according to the appropriate hardness and use, must not be physically and chemically harmful, its shape should be close to a cube or a circle, and the bonding paste and adhesive strength should be large. General characteristics required for aggregates, such as clean, clean and free of harmful substances.

따라서 본 발명에서 사용하는 바텀애쉬가 골재로 활용될 수 있는지의 여부를 파악하기 위하여 바텀애쉬를 포함한 콘크리트용 골재 및 혼화재에 대한 물리적, 화학적 특성에 대해 조사하였다. Therefore, in order to determine whether the bottom ash used in the present invention can be utilized as aggregate, the physical and chemical properties of concrete aggregates and admixtures including bottom ash were investigated.

조사 결과, 화력발전소에서 발생되고 있는 일반 폐기물인 바텀애쉬의 입도 분포를 조사한 바에 의하면, 건설재료로 사용하기에 무리가 없는 것이 확인되었으나, 다만, 일반 콘크리트용 자연사의 상하한 입도분포와 비교하여 보면 일반 자연사(모래)에 비해 특히 1mm 이하의 미립분이 너무 많아 콘크리트 배합을 위한 특정 설계가 필요함을 알 수 있었다(도 1 참조).As a result of the investigation, the particle size distribution of the bottom ash, which is a general waste generated in thermal power plants, was found to be suitable for construction materials. However, when compared with the upper and lower particle size distribution of natural sand for general concrete, Compared with the general natural sand (sand), in particular, there are too many fine particles of less than 1mm it can be seen that a specific design for concrete mixing is required (see Fig. 1).

또한, 바텀애쉬의 주요 화학성분으로는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 산화철(Fe2O3), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO), 산화나트륨(Na2O), 산화칼륨(K2O) 등을 포함한다. 이중에서도 실리카(SiO2)와 알루미나(Al2O3)의 함량이 바텀애쉬의 화학성분들의 80% 이상을 차지하는 것으로 나타났으며, 이 외에도 산화칼슘(CaO) 및 산화철(Fe2O3)도 많이 포함되어 있는 것으로 나타났다. 또한, 바텀애쉬가 포함하고 있는 화학성분은 콘크리트에 유해한 성분이 포함되어 있지 않다는 것을 알 수 있었고, 플라이애쉬와 매우 유사한 결과를 보였다. 이러한 결과는 바텀애쉬의 주성분이 12~18중량%로 함유된 미연탄분과 함께 플라이애쉬와 마찬가지로 주로 실리카(SiO2)와 알루미나(Al2O3)로 이루어져 있음을 나타낸다.In addition, the main chemicals of bottom ash include silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), iron oxide (Fe 2 O 3 ), calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO), sodium oxide (Na 2 O ), Potassium oxide (K 2 O), and the like. Among them, the content of silica (SiO 2 ) and alumina (Al 2 O 3 ) accounted for more than 80% of the bottom ash chemicals. In addition, calcium oxide (CaO) and iron oxide (Fe 2 O 3 ) were also found. It appeared to contain a lot. In addition, it was found that the chemical composition of bottom ash did not contain harmful components in concrete, and showed very similar results to fly ash. These results indicate that the main component of the bottom ash is mainly composed of silica (SiO 2 ) and alumina (Al 2 O 3 ) as well as fly ash together with the unburnt coal powder containing 12 to 18% by weight.

본 발명의 일실시예에서는 콘크리트용 골재 및 혼화재의 화학성분을 분석한 결과를 표 2에 나타내었으며, 이는 일실시예일 뿐, 화학성분 상의 조성을 특별히 한정하는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the results of analyzing the chemical composition of the aggregate and admixture for concrete is shown in Table 2, which is only one embodiment, it does not specifically limit the composition of the chemical phase.

또한, 본 발명에서는 무분급 바텀애쉬에 함유된 많은 미립자로 인한 강도 저하를 방지하기 위해 고농도의 에멀젼 유화제, 즉, 고분자 수지유화제를 사용하여 강도 저하를 방지하였다는 점에 특징이 있는데, 상기 고분자 수지유화제는 물 중량 대비 1~30중량%로 물에 혼합하여 사용할 수 있고, 바람직하게는 고분자 수지유화제를 물 중량 대비 1~30 중량%로 물에 첨가하여 혼합수를 제조한 후, 상기 혼합수를 시멘트와 혼합할 수 있다. In addition, the present invention is characterized in that the strength reduction is prevented by using a high concentration of emulsion emulsifier, that is, a polymer resin emulsifier, in order to prevent a decrease in strength due to many fine particles contained in the unclassified bottom ash. The emulsifier can be used by mixing in water at 1 to 30% by weight relative to the weight of water, preferably adding the polymer resin emulsifier to water at 1 to 30% by weight relative to the weight of water to prepare mixed water, and then mixing the mixed water. It can be mixed with cement.

또한 본 발명의 상기 시멘트는 콘크리트 혼합물 1m3의 단위 중량을 기준으로 15~35 중량%로 포함될 수 있는데, 이때 상기 시멘트는 고분자 수지유화제가 물 중량 대비 1~30 중량%로 첨가된 혼합수에 물/ 시멘트의 혼합비가 40~60 중량%로 습식 혼합된 것일 수 있다. In addition, the cement of the present invention may be included in 15 to 35% by weight based on the unit weight of 1m 3 of the concrete mixture, wherein the cement is water in the mixed water in which the polymer resin emulsifier is added in 1 ~ 30% by weight relative to the water weight / The mixing ratio of cement may be wet mixed at 40 to 60% by weight.

특히, 상기 물/시멘트의 혼합비는 콘크리트의 강도 측면에서 40~60 중량%로 혼합하는 것이 바람직한데, 물/ 시멘트의 혼합비가 40 중량% 미만이면, 물의 함량이 부족하여 건축 재료들이 잘 혼합된 슬러리 형태의 조성물을 제조하기 어려운 문제점이 있으며, 반면 60 중량%를 초과하게 되면 물의 함량이 너무 많아지게 되어 콘크리트의 강도가 낮은 문제점이 발생할 수 있기 때문에 상기 범위 내에서 혼합하는 것이 바람직하다.In particular, the mixing ratio of water / cement is preferably 40 to 60% by weight in terms of strength of concrete. When the mixing ratio of water / cement is less than 40% by weight, a slurry in which building materials are well mixed due to insufficient water content There is a problem in that it is difficult to prepare the composition in the form, whereas if it exceeds 60% by weight it is preferable to mix within the above range because the content of water is too high to cause a problem of low strength of concrete.

또한, 본 발명에 따른 상기 콘크리트 조성물의 경우, 시멘트 사용량을 감소시키면서 동시에 고강도의 콘크리트를 유지할 수 있도록 메타카올린, 실리카흄 또는 탄산칼슘 중 하나 이상을 상기 시멘트 중량 대비 1~30 중량%로 치환하여 사용할 수 있다. In addition, in the case of the concrete composition according to the present invention, at least one of metakaolin, silica fume or calcium carbonate can be used by replacing 1 to 30% by weight with respect to the weight of cement so as to reduce the amount of cement and maintain high strength concrete. have.

본 발명의 일실시예에서는 메타카올린을 시멘트 중량 대비 30중량%까지 치환시켜 첨가하였을 경우, 첨가량에 따라 강도가 지속적으로 증진되는 것으로 나타났다.In an embodiment of the present invention, when metacarolin was added by substituting up to 30% by weight relative to the weight of cement, it was found that the strength was continuously increased depending on the amount of the metakaolin.

따라서 메타카올린, 실리카흄 및 탄산칼슘과 같은 혼화제를 시멘트 중량 대비 1~30 중량%로 첨가할 경우, 콘크리트의 강도를 더욱 향상시킬 수 있음을 알 수 있었다. 나아가 본 발명에서는 무분급 바텀애쉬의 사용으로 인해 콘크리트의 강도가 저하될 수 있는 문제점을 극복하기 위해 고분자 수지 유화제를 사용한 특징이 있는데, 본 발명에서 사용할 수 있는 상기 고분자 수지 유화제는 폴리아크릴계 유화제, 스타이렌 부타디엔 라텍스 유화제 및 비닐아세테이트계 유화제로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있고, 선택된 고분자 수지 유화제는 미리 물에 첨가하여 용해한 다음 콘크리트 혼합물과 습식 혼련하여 시멘트 양생 중 함께 경화될 수 있다. Therefore, it was found that when the admixture such as metakaolin, silica fume and calcium carbonate was added in an amount of 1 to 30% by weight based on the weight of cement, the strength of concrete could be further improved. Furthermore, in the present invention, there is a feature of using a polymer resin emulsifier in order to overcome the problem that the strength of the concrete may be lowered due to the use of unclassified bottom ash, the polymer resin emulsifier that can be used in the present invention is a polyacrylic emulsifier, One or more selected from the group consisting of ethylene butadiene latex emulsifier and vinyl acetate-based emulsifier may be used, and the selected polymer resin emulsifier may be previously added to water to dissolve and then wet kneaded with the concrete mixture to be cured together during cement curing.

또한, 상기 고분자 수지 유화제는 유화제 총 중량 대비 40 중량% 이상의 고형물을 함유한 것을 사용할 수 있으며, 상기 폴리아크릴게 유화제를 사용할 경우 높은 점성도를 갖도록 감수제를 혼합수 대비 0.1~1중량%로 추가로 첨가할 수 있고, 상기 스타이렌부타디엔계 유화제를 사용할 경우에는 상기 유화제 첨가로 매우 빠른 결합력 증진을 보일 수 있어 너무 빠른 경화를 지연시킬 수 있는 지연제를 혼합수 대비 0.1~1중량%로 추가로 첨가할 수 있다.In addition, the polymer resin emulsifier may be used containing a solid content of 40% by weight or more relative to the total weight of the emulsifier, and when using the polyacrylic emulsifier is added to the water reducing agent 0.1 ~ 1% by weight compared to the mixed water to have a high viscosity When using the styrene-butadiene-based emulsifier, it is possible to add a retardant 0.1 to 1% by weight relative to the mixed water, which may show a very fast bonding strength by adding the emulsifier and may delay the curing too fast. Can be.

나아가 본 발명은 폐기물이며 미분이 많이 함유된 바텀애쉬를 주골재로하여 강도가 우수한 콘크리트 조성물을 제조하는 방법을 제공할 수 있는데, 바람직하게 상기 콘크리트 조성물의 제조방법은, 콘크리트 혼합물 1m3의 단위 중량을 기준으로 무분급 바텀애쉬 65~85 중량% 및 시멘트 15~35 중량%을 고분자 수지 유화제가 첨가된 물과 혼합시킨 다음, 경화시키는 단계를 포함할 수 있다.Furthermore, the present invention can provide a method for producing a concrete composition having excellent strength by using the bottom ash containing waste and fine powder as a main aggregate. Preferably, the method for preparing the concrete composition includes a unit weight of 1 m 3 of the concrete mixture. 65 to 85 wt% of the unclassified bottom ash and 15 to 35 wt% of the cement may be mixed with water to which the polymer resin emulsifier is added and then cured.

상기 방법에서 고분자 수지유화제는 물 중량 대비 1~30 중량%로 첨가할 수 있으며, 상기 고분자 수지 유화제는 폴리아크릴계 유화제, 스타이렌 부타디엔 라텍스 유화제 및 비닐아세테이트계 유화제로 이루어진 군 중에서 선택될 수 있다.In the above method, the polymer resin emulsifier may be added in an amount of 1 to 30 wt% based on the weight of water, and the polymer resin emulsifier may be selected from the group consisting of a polyacrylic emulsifier, a styrene butadiene latex emulsifier, and a vinyl acetate emulsifier.

따라서 본 발명에서 제공하는 바텀애쉬를 주골재로 사용한 콘크리트 조성물 및 이의 제조방법은 폐기물로 버려지는 바텀애쉬를 건축재료로 사용하여 대량의 콘크리트를 생산할 수 있는 장점이 있으며, 고갈되어가는 천연골재를 대체할 수 있는 장점도 있고, 강도나 내구성 측면에서 천연골재를 사용한 콘크리트와 거의 동등하거나 그 이상의 강도나 내구성을 갖는 효과가 있다. Therefore, the concrete composition using the bottom ash provided by the present invention as a main aggregate and its manufacturing method has the advantage of producing a large amount of concrete using the bottom ash discarded as waste as a building material, replacing the depleted natural aggregate There is also an advantage that can be, in terms of strength and durability has the effect of having a strength or durability of almost the same or more than concrete using natural aggregate.

또한, 바텀애쉬는 단위 부피당의 무게가 가벼워 도로포장이나 바이오블럭, 건물의 바닥재 콘크리트 등 다양한 건설자원으로 활용할 수 있다.In addition, since the bottom ash is light in weight per unit volume, it can be utilized as various construction resources such as road pavement, bio block, and concrete flooring of a building.

나아가 본 발명에 따른 무분급 바텀애쉬는 복측용 포장재를 위한 콘크리트 제조에도 활용할 수 있는데, 주골재인 바텀애쉬를 5mm 체가름하여 5mm이상의 바텀애쉬는 기층용 콘크리트의 제조에 사용할 수 있고, 5mm이하는 표층용 콘크리트 제조에 사용하여, 복층용 콘크리트 포장재, 또는 블록 콘크리트를 제조할 수 있다. Furthermore, the unclassified bottom ash according to the present invention can also be utilized in the production of concrete for the ventral pavement, the bottom ash of the main aggregate 5mm sifting the bottom ash of 5mm or more can be used in the production of base concrete, 5mm or less It can be used in the manufacture of surface concrete, to produce a multi-layer concrete pavement, or block concrete.

또한, 종래 사용되고 있는 포장재에 비해 개선된 포장재를 위해 콘크리트용 칼라 색소를 1m3의 단위 중량 대비 2~7중량%의 양으로 첨가하여 콘크리트를 제조할 수 있다.In addition, the concrete can be prepared by adding a color pigment for concrete in an amount of 2 to 7% by weight based on the unit weight of 1m 3 for the improved packaging material compared to the conventional packaging material.

이하, 본 발명을 실시예 및 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments and drawings. However, these examples are intended to illustrate the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

<< 실시예Example 1> 1>

바텀애쉬Bottom ash 골재를  Aggregate 주골재로As main aggregate 한 콘크리트 조성물의 제조 Preparation of one concrete composition

<1-1> 콘크리트 제조를 위한 재료들의 특성 분석<1-1> Characterization of materials for concrete manufacture

본 발명자들은 주골재로 바텀애쉬를 사용하여 고강도의 콘크리트를 제조하기에 앞서 바텀애쉬를 삼천포화력 발전소의 회사장에서 야적되어 있는 것을 그대로 채취하여 사용하였고, 물리적 특성을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다. 또한, XRF를 이용하여 바텀애쉬의 화학성분을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다. 또한, 이때 상기 분석은 바텀애쉬 뿐만 아니라 콘크리트 제조를 위해 사용하는 성분들인 포틀랜드시멘트, 플라이애쉬, 석산골재, 메타카올린, 실리카흄 및 활성고령토에 대해서도 함께 분석하였다.The present inventors collected the bottom ash as it is from the company manager of Samcheonpo Thermal Power Plant before manufacturing the high-strength concrete using the bottom ash as a main aggregate, and measured the physical properties to the results Table 1 It is described in. In addition, the chemical composition of the bottom ash was measured using XRF, and the results are shown in Table 2 below. In addition, the analysis was also analyzed for not only bottom ash but also Portland cement, fly ash, stone aggregate, metakaolin, silica fume and activated kaolin, which are components used for concrete production.

콘크리트용 골재 및 혼화재의 물리적 특성 분석Physical Properties Analysis of Aggregate and Admixture for Concrete 성분명Ingredients 비중 (g/cm3)Specific gravity (g / cm 3 ) 흡수율(%)Absorption rate (%) 분말도 (cm2/g)Powder level (cm 2 / g) 압축강도 (Kgf/cm2)Compressive Strength (Kgf / cm 2 ) 3일3 days 7일7 days 28일28 days 포틀랜드시멘트Portland cement 3.153.15 -- 3,4503,450 210 210 262 262 348348 바텀애쉬Bottom ash 2.032.03 8.128.12 -- -- -- -- 플라이애시Fly ash 2.652.65 -- 4,8304,830 -- -- -- 석산골재Seoksan aggregate 2.572.57 1.431.43 -- -- -- -- 메타카올린Metakaolin 2.832.83 -- 5,5805,580 -- -- -- 실리카흄Silica fume 2.162.16 -- 200,000200,000 -- -- --

콘크리트용 골재 및 혼화재의 화학적 성분 분석(중량%) Analysis of Chemical Composition of Concrete Aggregates and Admixtures (wt%) 성분명Ingredients SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 Fe2O3 Fe 2 O 3 CaO CaO MgO  MgO K2OK 2 O SO3 SO 3 Ig.lossIg.loss 포틀랜드시멘트Portland cement 20.7020.70 4.494.49 2.902.90 64.33 64.33 3.763.76 0.860.86 -- -- 바텀애쉬Bottom ash 52.2052.20 28.9028.90 9.779.77 4.834.83 0.300.30 1.381.38 3.603.60 34.5034.50 플라이애쉬Fly ash 57.4757.47 24.1624.16 7.587.58 4.324.32 1.211.21 1.211.21 3.163.16 -- 석산골재Seoksan aggregate 55.9055.90 17.3117.31 8.728.72 6.806.80 4.834.83 5.015.01 -- 3.303.30 활성고령토Activated kaolin 32.2632.26 16.5716.57 4.11 4.11 0.630.63 5.475.47 -- 0.530.53 --

나아가 본 발명자들은 바텀애쉬를 콘크리트 제조의 주골재로 사용가능하지 확인하기 위하여 입도 분포를 측정하였고, 그 결과를 도 1에 나타내었다.Furthermore, the present inventors measured the particle size distribution to confirm that the bottom ash can be used as the main aggregate of concrete production, and the results are shown in FIG. 1.

분석 결과, 바텀애쉬의 화학성분은 SiO2와 Al2O3의 전체함량이 80% 이상을 차지하고 있는 것으로 나타났고, 그 뒤로 CaO와 Fe2O3가 많이 포함되어 있음을 알 수 있었다. 또한, 바텀애쉬의 입도 분포 측정 결과, 이를 일반 콘크리트용 자연사의 상하한 입도분포와 비교하여 보면 일반 자연사(모래)에 비해 특히 1mm 이하의 미립분이 너무 많아 일반 콘크리트에는 사용이 어려워 이를 고려한 특별한 배합설계가 필요함을 알 수 있었다.As a result of analysis, the bottom ash was composed of more than 80% of SiO 2 and Al 2 O 3 , and CaO and Fe 2 O 3 were included. In addition, as a result of measuring the particle size distribution of the bottom ash, when compared with the upper and lower particle size distribution of natural sand for general concrete, in particular, it is difficult to use in general concrete because there are too many fine particles of 1mm or less than general natural sand (sand). Could see that it is necessary.

화학성분을 분석한 결과에 의하면, 바텀애쉬를 포함한 콘크리트 재료의 경우 콘크리트에 유해한 성분이 포함되어 있지 않으며, 특히 바텀애쉬는 플라이애쉬의 경우와 매우 유사한 화학성분 결과를 나타내었다. 이는 바텀애쉬의 주성분이 12~18 중량% 함유된 미연탄분과 함께 플라이애쉬와 마찬가지로 주로 Al2O3 와 SiO2의 화학성분으로 이루어져 있기 때문인 것으로 판단된다. According to the results of chemical analysis, concrete materials including bottom ash do not contain harmful components in concrete. In particular, bottom ash showed very similar chemical results to fly ash. This is because it is mainly composed of the chemical composition of Al 2 O 3 and SiO 2 like fly ash together with the unburnt coal powder containing 12 to 18% by weight of the bottom ash.

이러한 결과를 종합적으로 분석한 결과, 본 발명자들은 바텀애쉬를 건설재료로 사용하는데 큰 무리가 없다는 것을 확인할 수 있었다.
As a result of comprehensive analysis of these results, the present inventors confirmed that there is no great difficulty in using bottom ash as a construction material.

<1-2> 분급 <1-2> classification 바텀애쉬를Bottom ash 사용한 콘크리트 제조 Used concrete manufacturing

하기 표 3에 나타낸 바와 같이, 240Kgf/㎠ 기준의 압축강도를 갖는 일반 시멘트 콘크리트(레미콘) 공시체를 제조하여 바텀애쉬가 천연 골재(쇄석 및 모래)를 실제로 대체 가능한지를 조사하였다. 이때 수경성 주결합재로는 일반 포틀랜드시멘트를 사용하였고, 시멘트는 경화제의 강도발현을 위한 것으로 밀도 3.15(kg/m3)의 1종 보통 포틀랜드시멘트를 사용하였으며, 물/시멘트비(W/C)는 슬럼프 12cm를 기준으로 40~60중량% 범위가 되도록 하기 표 3과 같이 첨가하였다. 혼화재로는 포졸란 물질로 메타카올린과 탄산칼슘으로 이루어진 제지슬러지를 사용하였으며, 바텀애쉬 콘크리트 슬러리의 유동성을 확보하기 위하여 (주)금륜의 나프탈렌계 고성능감수제를 사용하였다. 콘크리트의 제조는 먼저 하기 표 3에 기재된 각 성분을 각 배합비별로 측정하여 건식으로 혼합한 다음, 슬럼프 12cm의 물/시멘트 비에 맞춰 물을 첨가한 다음 습식으로 혼련한 후 공시체를 제조하였다. 양생은 공기 중에서 24시간 행하였으며 탈형 후 온도가 조절된 저수조에 담가 28일 후 압축강도를 측정하였다.As shown in Table 3 below, a general cement concrete (remicon) specimen having a compressive strength of 240 Kgf / cm 2 was prepared to investigate whether the bottom ash can actually replace natural aggregates (crushed stone and sand). At this time, general portland cement was used as the hydraulic main binder, cement was used for expressing the strength of the hardener, and one general portland cement having a density of 3.15 (kg / m 3 ) was used. The water / cement ratio (W / C) was slump It was added as shown in Table 3 to be 40 to 60% by weight based on 12cm. As the admixture, a papermaking sludge composed of metakaolin and calcium carbonate was used as the pozzolanic material, and naphthalene-based high-performance water reducing agent was used to secure the fluidity of the bottom ash concrete slurry. In the preparation of concrete, each component described in Table 3 below was measured for each blending ratio, and then mixed in a dry manner. Then, water was added according to a water / cement ratio of 12 cm of slump, followed by wet kneading to prepare a specimen. Curing was carried out in air for 24 hours, and after demolding, soaking in a temperature-controlled reservoir to measure the compressive strength after 28 days.

분급 바텀애쉬 콘크리트 공시체 강도비교 Classification of bottom ash concrete specimens 제조예Manufacturing example 쇄석골재(kg)Crushed aggregate (kg) 잔골재
(kg)
Fine aggregate
(kg)
시멘트
(kg)
cement
(kg)
혼화제
(kg)
Admixture
(kg)

(kg)
water
(kg)
압축강도
7일(kg/㎠)
Compressive strength
7 days (kg / ㎠)
압축강도
28일(kg/㎠)
Compressive strength
28 days (kg / ㎠)
비 고Remarks
1One 10191019 811811 312312 00 186186 177.5 177.5 262.4262.4 잔골재로 강모래 사용Use of steel sand as fine aggregate 22 10191019 811811 312312 00 186186 120.0 120.0 173.5173.5 제조예 1의 강모래 함량(무게)을 모두 바텀애쉬로 치환Replace all the steel sand content (weight) of Preparation Example 1 with bottom ash. 33 10021002 798798 328328 00 196196 110.5 110.5 165.2165.2 제조예 2에서 시멘트의 양을 늘림Increasing the amount of cement in Preparation Example 2 44 986986 785785 343343 00 206206 101.0 101.0 154154 제조예 2에서 시멘트의 양을 늘림Increasing the amount of cement in Preparation Example 2 55 10191019 772772 312312 00 186186 141.9 141.9 206206 제조예 1에서 강모래가 차지하는 부피를 바텀애쉬가 용적으로 치환함
(50% 용적치환)
Bottom ash replaces the volume occupied by steel sand in Preparation Example 1
(50% volume substitution)
66 10191019 648648 312312 00 186186 156.2 156.2 232.1232.1 제조예 1에서 강모래가 차지하는 부피를 바텀애쉬가 용적으로 치환함
(100% 용적치환)
Bottom ash replaces the volume occupied by steel sand in Preparation Example 1
(100% volume substitution)
77 10191019 811811 304304 7.87.8 186186 119.5 119.5 179.9179.9 FLY 2.5%치환FLY 2.5% substitution 88 10191019 811811 298298 15.615.6 186186 119.5 119.5 191.5191.5 FLY 5.0%치환FLY 5.0% substitution 99 10191019 811811 298298 23.423.4 186186 130.0 130.0 188188 FLY 7.5%치환FLY 7.5% substitution 1010 10191019 811811 281281 31.231.2 186186 120.1 120.1 182.4182.4 FLY 10%치환FLY 10% substitution 1111 10191019 811811 304304 7.87.8 186186 144.3 144.3 175.9175.9 M.K 2.5%치환M.K 2.5% substitution 1212 10191019 811811 298298 15.615.6 186186 119.0 119.0 184.2184.2 M.K 5.0%치환M.K 5.0% substitution 1313 10191019 811811 281281 31.231.2 186186 137.5 137.5 211.3211.3 M.K 10%치환M.K 10% substitution 1414 10191019 811811 265265 46.846.8 186186 136.8 136.8 210210 M.K 20%치환M.K 20% substitution 1515 10191019 811811 250250 62.462.4 186186 137.4 137.4 212.3212.3 M.K 30%치환M.K 30% substitution

상기 표 3과 같은 조성 및 함량으로 제조된 각 콘크리트에 대한 압축강도 분석 결과, 조골재인 쇄석골재는 그대로 두고 5mm 이하로 분급한 바텀애쉬를 통상 잔골재로 사용하는 강모래를 전부 중량%로 치환한 공시체를 제조하였는데(제조예 2), 이 경우 일반 강모래를 사용한 공시체(제조예 1)에 비해 강도가 65% 정도로 크게 저하되는 것으로 나타났는데, 이는 바텀애쉬가 미분을 많이 함유하여 시멘트 결합이 충분하지 못하기 때문이지만 단순히 시멘트의 사용량을 늘리면, 제조예 3 및 4와 같이 도리어 강도의 저하가 일어났다. 이는 바텀애쉬의 밀도가 낮아, 즉 경량이기 때문에 모래와 비교하여 같은 중량을 첨가하면 콘크리트내에서 차지하는 부피가 크게 증가하여 치밀화가 어렵기 때문으로 사료된다. As a result of compressive strength analysis for each concrete manufactured with the composition and content as shown in Table 3 above, the test specimen which replaced all the steel sand using the bottom ash classified as less than 5 mm as a fine aggregate, leaving the crushed stone aggregate as the crude aggregate as the weight percent. (Preparation Example 2), but in this case, the strength was significantly reduced to about 65% compared to the specimen using the general steel sand (Preparation Example 1), which is because the bottom ash contains a lot of fine powder, the cement bond is not sufficient However, simply increasing the amount of cement used decreased the strength as in Production Examples 3 and 4. This is because the density of the bottom ash is low, i.e., the weight is low, so that when the same weight is added compared to the sand, the volume of the bottom ash increases, which makes it difficult to compact.

또한, 무게가 가벼운 바텀애쉬의 경우 중량치환보다 용적비치환이 합당함을 알 수 있으며, 중량으로 환산하면 2/3가량의 첨가가 배합량으로 가장 적합함을 알 수 있었다. 또한 시멘트의 첨가량 증가는 오히려 강도가 저하되었으며, 추가 혼화제로 플라이애쉬(FLY)는 시멘트 중량 대비 5중량%, 메타카올린(M.K)은 30중량%에서 가장 강도가 높게 나타났다. In addition, in the case of light weight bottom ash, it can be seen that volume ratio substitution is more suitable than weight substitution, and in terms of weight, it is found that the addition of about 2/3 is most suitable as the blending amount. In addition, the increase in the amount of addition of the cement was lowered in strength, and as an additional admixture, fly ash (FLY) showed the highest strength at 5% by weight of cement and 30% by weight of metakaolin (M.K).

또한, 무게가 가벼워 콘크리트 내에서 부피를 많이 차지하는 바텀애쉬의 첨가량을 줄인 공시체를 제작하였는데(제조예 5 및 6), 이 경우 바텀애쉬의 첨가량을 감소시킬수록 강도가 크게 증가하는데, 단순히 겉보기밀도만 고려한 제조예 5보다 충진밀도를 고려하여 바텀애쉬 첨가량을 2/3 이하로 더 줄인 제조예 6의 경우 강도가 크게 향상되었음을 알 수 있었다. 즉 미분이 많이 포함된 바텀애쉬 콘크리트의 강도를 개선하기 위하여는 잔골재 바텀애쉬의 배합량을 천연 세골재의 용적비에 맞추어 줄여 첨가함으로서 물성을 증진시킬 수 있음을 알 수 있었으며, 상기 용적비라 함은 콘크리트 중 세골재(잔골재)가 차지하는 부피를 충진밀도(Tap density)를 고려하여 조정한 것이다. In addition, a light weight was produced to reduce the amount of bottom ash added to the bulk in the concrete (Manufacturing Examples 5 and 6), in this case, the strength increases significantly as the amount of bottom ash added, but only the apparent density In the case of Preparation Example 6 in which the bottom ash addition amount was further reduced to 2/3 or less in consideration of the packing density compared to Preparation Example 5, it was found that the strength was greatly improved. That is, in order to improve the strength of the bottom ash concrete that contains a lot of fine powder, it was found that the physical properties of the fine aggregate bottom ash can be improved by reducing the compounding amount of the bottom ash in accordance with the volume ratio of the natural fine aggregate, and the volume ratio is the fine aggregate in the concrete. The volume occupied by (grain aggregate) is adjusted in consideration of the tap density.

또한, 콘크리트의 강도 저하를 혼화제 첨가로 상쇄시켜 보고자 레미콘에서 많이 사용하는 플라이애쉬와 메타카올린을 첨가하여 콘크리트의 강도를 분석해 보았는데, 플라이애쉬(fly)의 경우 5% 첨가한 제조예 8에서 최대 강도를 보였지만 강도 증진 효과는 크게 일어나지 않았다. 반면 메타카올린의 경우 30% 첨가시까지 계속 증가하여 미분이 많은 골재의 경우 메타카올린 혼화제가 어느 정도 효과가 있음을 확인하였다. 그러나 용적배합을 하지 않는 경우 혼화제로 메타카올린을 첨가하여도 기준(일반) 콘크리트의 80% 정도의 강도밖에 발현시킬 수 있었다.
In addition, the strength of concrete was analyzed by adding fly ash and metakaolin, which are frequently used in ready-mixed concrete, in order to offset the decrease in strength of concrete by adding admixtures. Although the strength-improving effect did not occur significantly. On the other hand, in case of metakaolin, the increase was continued until 30% was added, and it was confirmed that the metakaolin admixture had some effect in the case of the fine powder aggregate. However, when the volume was not mixed, even when metakaolin was added as an admixture, only 80% of the strength of the standard (normal) concrete could be expressed.

<1-3> <1-3> 무분급No classification 바텀애쉬를Bottom ash 사용한 콘크리트 제조 Used concrete manufacturing

앞서 제조한 콘크리트의 경우 분급 바텀애쉬를 사용하였는데, 분급 바텀애쉬의 경우 경제적인 비용이 상승되는 문제점이 있어 하기 표 4와 같이 무분급 마텀애쉬 콘크리트 시편을 제작하여 물과 시멘트의 비를 조절하고 혼화제로 메타카올린과 탄산칼슘의 혼입으로 인한 강도를 비교해 보았다.In the case of the previously manufactured concrete, the classification bottom ash was used. In the case of the classification bottom ash, there is a problem in that the economic cost is increased. Thus, as shown in Table 4, an unclassified bottom ash concrete specimen is manufactured to control the ratio of water and cement and admixture. The strengths due to the incorporation of metakaolin and calcium carbonate were compared.

무분급 바텀애쉬 콘크리트 공시체 강도비교 Comparison of strength of unclassified bottom ash concrete specimen 제조예Manufacturing example 바텀
애쉬(kg)
bottom
Ash (kg)
시멘트
(kg)
cement
(kg)
혼화제
(kg)
Admixture
(kg)

(kg)
water
(kg)
시멘트/골재비C/(S+a)Cement / Aggregate Ratio C / (S + a) W/C
(중량%)
W / C
(weight%)
압축강도
28일
(kg/㎠)
Compressive strength
28 days
(kg / ㎠)
비 고
(중랑%)
Remarks
(Jungnang%)
1616 12461246 350350 00 246246 0.281 0.281 70%70% 100.9100.9   1717 12351235 350350 00 210210 0.283 0.283 60%60% 110.5110.5   1818 12471247 350350 00 176176 0.281 0.281 50%50% 119.8119.8   1919 12451245 350350 00 140140 0.281 0.281 40%40% 112.7112.7   2020 12121212 333333 1717 176176 0.275 0.275 53%53% 123.1123.1 M.K 5%M.K 5% 2121 12461246 314314 3636 176176 0.252 0.252 56%56% 125.7125.7 M.K 10%M.K 10% 2222 12331233 297297 5353 176176 0.241 0.241 59%59% 147.8147.8 M.K 15%M.K 15% 2323 12851285 278278 7272 176176 0.216 0.216 63%63% 150150 M.K 20%M.K 20% 2424 12461246 261261 8989 176176 0.209 0.209 67%67% 148148 M.K 25%M.K 25% 2525 12551255 333333 1717 176176 0.265 0.265 53%53% 107.2107.2 CaCo 5%CaCo 5% 2626 12341234 314314 3636 176176 0.254 0.254 56%56% 113.5113.5 CaCo 10%CaCo 10% 2727 12221222 297297 5353 176176 0.243 0.243 59%59% 116.4116.4 CaCo 15%CaCo 15% 2828 12711271 278278 7272 176176 0.219 0.219 63%63% 110.8110.8 CaCo 20%CaCo 20% 2929 12651265 261261 8989 176176 0.206 0.206 67%67% 98.698.6 CaCo 25%CaCo 25%

상기 표 4에서 M.K의 %는 시멘트 중량을 기준으로 한 중량%를 나타낸 것이고, CaCo 또한 시멘트 중량을 기준으로 한 중량%를 나타낸 것이다. In Table 4, the% of M.K represents weight percent based on the weight of cement, and CaCo also represents weight percent based on the weight of cement.

제조 결과, 바텀애쉬를 조골재와 세골재(잔골재)의 혼합물로 분급처리하지 않고 그대로 주골재로 콘크리트 배합하여 표 4와 같은 공시체를 제작하는 경우 제조예 16 에서 보듯이 강도가 많이 낮아짐을 볼 수 있었다. 또한 메타카올린과 제지슬러지를 혼화제로 첨가하여 보았을 때, 제지슬러지의 경우 10% 첨가한 경우 강도가 최대인 것으로 나타났지만, 강도 증진 효과는 크게 일어나지 않았다. 반면 메타카올린의 경우 20% 첨가한 경우에서도 계속 증가하여 미분이 많은 골재의 경우 메타카올린 혼화제가 어느 정도 효과가 있음을 확인하였다. 하지만 일반 콘크리트의 60% 밖에 강도가 발현되지 않아 도로 포장용 콘크리트 등에 활용하려면 새로운 결합방식이 필요함을 알 수 있다. 또한, 물과 시멘트의 혼합비는 50 중량%일 경우가 가장 높은 강도를 갖는 것으로 나타났으나, 시공성으로는 60%가 가장 적당한 것으로 나타났다. 또한 무분급 바텀애쉬 공시체에서 메타카올린은 시멘트 중량 대비 15 중량%를 사용한 경우에 가장 높은 강도를 보였고, 탄산칼슘은 시멘트 중량 대비 10 중량%를 사용한 경우에 가장 높은 강도를 보였으며, 특히 탄산칼슘은 시멘트 중량 대비 10 중량%를 초과하여 첨가할 경우 오히려 강도가 저하되는 것으로 나타났다.
As a result of the production, the bottom ash was not classified as a mixture of coarse aggregate and fine aggregate (residual aggregate), and the concrete was mixed with the main aggregate as it was. In addition, when the metakaolin and paper sludge was added as a admixture, when the 10% of the paper sludge was added, the strength was shown to be maximum, but the strength enhancing effect did not occur significantly. On the other hand, the metakaolin admixture continued to increase even in the case of 20% addition, and it was confirmed that the metakaolin admixture had a certain effect in the case of many fine aggregates. However, since only 60% of the general concrete is developed, it can be seen that a new coupling method is required to utilize the road paving concrete. In addition, the mixing ratio of water and cement was found to have the highest strength in the case of 50% by weight, but 60% was the most suitable for the workability. In the unclassified bottom ash specimen, metakaolin showed the highest strength when 15% by weight of cement was used, and calcium carbonate showed the highest strength when 10% by weight of cement was used. When added in excess of 10% by weight relative to the weight of cement, the strength was found to decrease.

<1-4> 수지별 첨가량에 따른 <1-4> according to the addition amount for each resin 바텀애쉬를Bottom ash 사용한 콘크리트 제조 Used concrete manufacturing

상기 실시예 <1-3>에서 살펴본 바와 같이 무분급 바텀애쉬를 사용하여 제조한 콘크리트의 압축강도를 더욱 향상시키기 위해 시멘트 결합에 폴리머 라텍스 수지 결합을 추가하여 콘크리트를 제조하였는데, 본 발명에서는 (주)금강페인트에서 냄새 등 작업성을 개선한 스타이렌 부타디엔 라텍스 수지 1종(SBR 수지 III), Polyacryl계 수지 3종(MMA 수지 I, II, IV)과 Vinyl Acetate 계 수지 1종(EVA 수지 V)을 사용하였으며, 그 특성을 하기 표 5에 나타내었다. 또한, 이러한 수지결합이 바텀애쉬 골재와의 친화성, 즉 결합강도를 향상시킬 수 있는지의 여부를 알아보기 위하여 바텀애쉬를 이용한 바텀애쉬모르타르를 제조할 때 각각의 수지를 시멘트 함량에 대해 5~30% 첨가한 혼합수를 배합후 시편을 제작하여 28일 강도를 측정하였고, 그 결과를 표 6에 나타내었다.As described in Example <1-3> in order to further improve the compressive strength of the concrete prepared using a classless bottom ash, concrete was prepared by adding a polymer latex resin bond to the cement bond, in the present invention (Note Styrene Butadiene Latex Resin (SBR Resin III), Polyacryl Resin (MMA Resins I, II, IV) and Vinyl Acetate Resin (EVA Resin V) Was used, and its properties are shown in Table 5 below. In addition, in order to find out whether the resin bond can improve the affinity with the bottom ash aggregate, that is, the bond strength, each resin may be 5 to 30 with respect to the cement content when manufacturing the bottom ash mortar using the bottom ash. After mixing the mixed water added in the% was prepared a specimen to measure the strength of 28 days, the results are shown in Table 6.

사용한 폴리머 라텍스 수지의 일반 특성General Properties of Used Polymer Latex Resins 수지Suzy 주모노머Main monomer 안정제stabilizator 고형분
함량(%)
Solid content
content(%)
pHpH 브룩필드
점도(cps)
Brookfield
Viscosity (cps)
비중 (g/cm3)Specific gravity (g / cm 3 ) 유화제
특징
Emulsifier
Characteristic
필름형성
온도(℃)
Film formation
Temperature (℃)
II MMA IMMA I BABA 44.844.8 9.29.2 171 171 1.02 1.02 반응성
유화제
Responsive
Emulsifier
1010
IIII MMA IIMMA II BA, 2EHA BA, 2EHA 44.844.8 8.88.8 2828 1.051.05 비이온Non-ion 00 IVIV MMA IVMMA IV 2EHA2EHA 47.347.3 9.09.0 100100 1.011.01 음이온Negative ion -18-18 IIIIII SBR IIISBR III SM, 2EHASM, 2EHA 44.844.8 9.29.2 171171 1.02 1.02 음이온Negative ion -13-13 VV EVA VEVA V 44.944.9 5.05.0 12001200 1.061.06 음이온Negative ion 00

각 수지별 첨가량에 따른 바텀애쉬를 사용하여 제조한 콘크리트의 강도비교분석Strength comparison analysis of concrete manufactured using bottom ash according to the amount of each resin added 제조예Manufacturing example 바텀
애쉬(kg)
bottom
Ash (kg)
시멘트
(kg)
cement
(kg)
혼화제
(kg)
Admixture
(kg)
혼합수
(kg)
Mixed water
(kg)
C/(S+a)C / (S + a) w/c
(중량%)
w / c
(weight%)
압축강도
28일(kg/㎠)
Compressive strength
28 days (kg / ㎠)
비 고
(중랑%)
Remarks
(Jungnang%)
3030 12451245 350350 00 200200 0.281 0.281 57%57% 104104 수지Ⅰ5%Resin I5% 3131 12431243 350350 00 200200 0.282 0.282 57%57% 111.4111.4 수지Ⅰ10%Resin I10% 3232 12131213 350350 00 200200 0.289 0.289 57%57% 107.7107.7 수지Ⅰ20%Resin I20% 3333 12431243 350350 00 200200 0.282 0.282 57%57% 123.7123.7 수지Ⅰ30%Resin I30% 3434 12851285 350350 00 210210 0.272 0.272 60%60% 105.4105.4 수지Ⅱ5%Resin II5% 3535 12621262 350350 00 210210 0.277 0.277 60%60% 109.1109.1 수지Ⅱ10%Resin II 10% 3636 12641264 350350 00 210210 0.277 0.277 60%60% 104.2104.2 수지Ⅱ20%Resin II 20% 3737 12481248 350350 00 210210 0.280 0.280 60%60% 122.9122.9 수지Ⅱ30%Resin II 30% 3838 12461246 350350 00 205205 0.281 0.281 59%59% 99.599.5 수지Ⅲ5%Resin III5% 3939 12451245 350350 00 205205 0.281 0.281 59%59% 90.190.1 수지Ⅲ10%Resin III10% 4040 12451245 350350 00 205205 0.281 0.281 59%59% 60.860.8 수지Ⅲ20%Resin III20% 4141 12501250 350350 00 205205 0.280 0.280 59%59% 52.252.2 수지Ⅲ30%Resin III30% 4242 12461246 350350 00 190190 0.281 0.281 54%54% 145.5145.5 수지Ⅳ5%Resin IV5% 4343 11981198 350350 00 190190 0.292 0.292 54%54% 177.8177.8 수지Ⅳ10%Resin IV10% 4444 12461246 350350 00 190190 0.281 0.281 54%54% 181.3181.3 수지Ⅳ20%Resin IV20% 4545 12451245 350350 00 190190 0.281 0.281 54%54% 184.5184.5 수지Ⅳ30%Resin IV 30% 4646 12651265 350350 00 205205 0.277 0.277 59%59% 126.8126.8 수지Ⅴ5%Resin V5% 4747 12441244 350350 00 205205 0.281 0.281 59%59% 135.1135.1 수지Ⅴ10%Resin V10% 4848 12221222 350350 00 205205 0.286 0.286 59%59% 157.8157.8 수지Ⅴ20%Resin V20% 4949 12551255 350350 00 205205 0.279 0.279 59%59% 146.8146.8 수지Ⅴ30%Resin V30%

상기 표 6에 나타낸 바와 같이, 무분급 바텀애쉬 콘크리트에서 워커빌리티를 기준으로 각 수지별 혼합수량에 따른 압축강도의 측정 결과, 아크릴계 수지Ⅳ는 사용하는 물 중량 대비 30중량%로 첨가한 경우, 다른 수지를 사용한 것에 비해 압축 강도가 현저하게 우수한 것으로 났다. 한편, 범용으로 사용되는 고무계 수지Ⅲ(SBR 계)는 오히려 강도 저하가 일어났다.
As shown in Table 6, as a result of measuring the compressive strength according to the mixing amount of each resin in the unclassified bottom ash concrete based on the workability, when the acrylic resin IV is added at 30% by weight relative to the water weight, other resins It was found that the compressive strength was remarkably superior to that used. On the other hand, the strength of the rubber-based resin III (SBR system) used for general purposes was rather reduced.

<1-5> <1-5> 메타카올린Metakaolin 치환율에 따른 수지결합  Resin Bond According to Substitution Rate 바텀애쉬Bottom ash 콘크리트의 제조 Manufacture of concrete

상기 실시예 <1-4>를 통해 아크릴계 수지Ⅳ이 다른 종류의 수지에 비해 압출강도가 높다는 사실을 통해 이번 실험에서는 아크릴계 수지Ⅳ를 10중량%로 함유한 혼합수와 혼화제를 사용하며, 골재(재생골재 또는 쇄석골재)의 치환율을 달리하여 콘크리트를 제조하였고, 제조된 콘크리트의 강도 분석을 통해 21MPa 이상 또는 24MPa 이상의 요구치를 얻어낼 수 있는 최적의 배합량을 조사하였고, 그 결과를 하기 표 7 및 표 8에 나타내었다.Through the fact that the acrylic resin IV has a higher extrusion strength than the other types of resins according to the embodiment <1-4>, in this experiment, a mixed water and a admixture containing 10% by weight of the acrylic resin IV are used. Recycled aggregates or crushed aggregates) were prepared by varying the substitution rate of the aggregate, and the optimum amount of compound that can obtain the required value of 21MPa or more or 24MPa or more through the strength analysis of the prepared concrete, and the results are shown in Table 7 and Table 8 is shown.

메타카올린 치환율에 따른 수지결합 바텀애쉬 콘크리트 강도 분석Analysis of Resin Bonded Bottom Ash Concrete Strength According to Metakaolin Substitution Rate 제조예Manufacturing example 바텀
애쉬
(kg)
bottom
ash
(kg)
시멘트
(kg)
cement
(kg)
M.K
치환율
(%)
MK
Substitution rate
(%)
수지Ⅳ10%
혼합수(kg)
Resin IV10%
Mixed water (kg)
C/(S+a)C / (S + a) w/c
(중량%)
w / c
(weight%)
압축강도
28일(kg/㎠)
Compressive strength
28 days (kg / ㎠)
비 고Remarks
5050 11981198 350350 0%0% 190190 0.292 0.292 54%54% 177.8177.8 기준standard 5151 12501250 332.5332.5 5%5% 190190 0.266 0.266 57%57% 198.8198.8   5252 12451245 315315 10%10% 190190 0.253 0.253 60%60% 218.1218.1   5353 12461246 297.5297.5 15%15% 190190 0.239 0.239 64%64% 217.8217.8   5454 12451245 280280 20%20% 190190 0.225 0.225 68%68% 220220   5555 12411241 262.5262.5 25%25% 190190 0.212 0.212 72%72% 223223   5656 12621262 245245 30%30% 190190 0.194 0.194 78%78% 222.8222.8  

조골재 치환율에 따른 수지결합 바텀애쉬 콘크리트 강도 분석Strength Analysis of Resin Bonded Bottom Ash Concrete with Different Aggregate Substitution Rates 제조예Manufacturing example 바텀애쉬
(kg)
Bottom ash
(kg)
시멘트
(kg)
cement
(kg)
골재
치환율(%)
aggregate
% Substitution
수지Ⅳ10%
혼합수(kg)
Resin IV10%
Mixed water (kg)
w/c
(중량%)
w / c
(weight%)
압축강도
28일(kg/㎠)
Compressive strength
28 days (kg / ㎠)
치환골재
종류
Substituted aggregate
Kinds
5757 11611161 350350 0%0% 190190 54%54% 177.8177.8 기준standard 5858 12311231 350350 10%10% 185185 53%53% 199199 재생골재Recycled Aggregate 5959 960960 350350 25%25% 177177 51%51% 201201 재생골재Recycled Aggregate 6060 652652 350350 50%50% 164164 47%47% 230230 재생골재Recycled Aggregate 6161 372372 350350 75%75% 151151 43%43% 235.4235.4 재생골재Recycled Aggregate 6262 11351135 350350 10%10% 184184 53%53% 205.7205.7 쇄석골재Crushed aggregate 6363 956956 350350 25%25% 177177 51%51% 262262 쇄석골재Crushed aggregate 6464 668668 350350 50%50% 164164 47%47% 283.1283.1 쇄석골재Crushed aggregate 6565 374374 350350 75%75% 150150 43%43% 308308 쇄석골재Crushed aggregate

분석 결과, 메타카올린을 치환하는 경우, 표 7에 나타낸 바와 같이, 메타카올린을 최소 10중량%로 첨가할 때, 21MPa 이상의 압축강도가 나타나는 것으로 조사되었고, 표 8에 나타낸 바와 같이 쇄석골재를 25% 이상의 용적비 치환율로 적용할 경우, 24MPa 이상의 압축강도를 나타내는 것으로 조사되었다. As a result of the analysis, when metacarolin was substituted, as shown in Table 7, when the metakaolin was added at least 10% by weight, the compressive strength of 21 MPa or more was found, and as shown in Table 8, the crushed aggregate was 25% When applied at the above volume ratio substitution ratio, it was found to exhibit a compressive strength of 24 MPa or more.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

Claims (8)

콘크리트 혼합물 1m3의 단위 중량을 기준으로,
무분급 바텀애쉬 65~85 중량% 및 메타카올린, 실리카흄 또는 탄산칼슘 중 하나 이상이 시멘트와 1:99~25:75의 중량비로 혼합된 혼합물 15~35 중량%를 포함하고,
상기 시멘트는 고분자 수지유화제가 물 중량 대비 1~30 중량%로 첨가된 혼합수에 물/ 시멘트의 혼합비가 40~60 중량%로 습식 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 바텀애쉬를 이용한 콘크리트 조성물.
On the basis of a unit weight of 1 m 3 of concrete mixture,
65 to 85 weight percent of unclassified bottom ash and 15 to 35 weight percent of a mixture of at least one of metakaolin, silica fume or calcium carbonate mixed with cement in a weight ratio of 1:99 to 25:75,
The cement is a concrete composition using a bottom ash, characterized in that the polymer resin emulsifier is wet-mixed with a water / cement mixing ratio of 40 to 60% by weight in the mixed water is added to 1 to 30% by weight relative to the water weight.
제1항에 있어서,
상기 무분급 바텀애쉬를 재생골재 또는 쇄석골재로 30~50 중량%까지 치환하여 첨가하는 것을 특징으로 하는 바텀애쉬를 이용한 콘크리트 조성물.
The method of claim 1,
The concrete composition using the bottom ash, characterized in that the addition of the non-classified bottom ash substituted by 30 ~ 50% by weight to recycled aggregate or crushed aggregate.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 고분자 수지 유화제는 폴리아크릴계 유화제, 스타이렌 부타디엔 라텍스 유화제 및 비닐아세테이트계 유화제로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상을 미리 물에 첨가하고 용해하여 시멘트 양생 중 함께 경화되는 것을 특징으로 하는 바텀애쉬를 이용한 콘크리트 조성물.
The method of claim 1,
The polymer resin emulsifier is a polyacrylic emulsifier, a styrene butadiene latex emulsifier and a vinyl acetate-based emulsifier is added to one or more selected in advance and dissolved in water to harden together in cement curing, characterized in that the bottom ash Composition.
제4항에 있어서,
상기 고분자 수지 유화제는 유화제 총 중량 대비 40 중량% 이상의 고형물을 함유하는 것을 특징으로 하는 바텀애쉬를 이용한 콘크리트 조성물.
5. The method of claim 4,
The polymer resin emulsifier is a concrete composition using a bottom ash, characterized in that containing 40% by weight or more solids relative to the total weight of the emulsifier.
콘크리트 혼합물 1 m3의 단위 중량을 기준으로,
무분급 바텀애쉬 65~85 중량% 및 메타카올린, 실리카흄 또는 탄산칼슘 중 하나 이상이 시멘트와 1:99~25:75의 중량비로 혼합된 혼합물 15~35 중량%를 고분자 수지 유화제가 첨가된 물과 혼합한 다음, 경화시키는 단계를 포함하는 바텀애쉬를 이용한 콘크리트 조성물의 제조방법.
Based on a unit weight of 1 m 3 of concrete mixture,
65 to 85% by weight of no-class bottom ash and 15 to 35% by weight of a mixture of at least one of metakaolin, silica fume or calcium carbonate in a weight ratio of 1:99 to 25:75 Method of producing a concrete composition using a bottom ash comprising the step of hardening after mixing.
제6항에 있어서,
상기 고분자 수지유화제는 물 중량 대비 1~30 중량%로 첨가하는 것을 특징으로 하는 바텀애쉬를 이용한 콘크리트 조성물의 제조방법.
The method according to claim 6,
The polymer resin emulsifier is a method for producing a concrete composition using a bottom ash, characterized in that added to 1 to 30% by weight based on the weight of water.
제6항에 있어서,
상기 고분자 수지 유화제는 폴리아크릴계 유화제, 스타이렌 부타디엔 라텍스 유화제 및 비닐아세테이트계 유화제로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 바텀애쉬를 이용한 콘크리트 조성물의 제조방법.
The method according to claim 6,
The polymer resin emulsifier is a polyacrylic emulsifier, a styrene butadiene latex emulsifier and a vinyl acetate-based method of producing a concrete composition using a bottom ash, characterized in that at least one selected from the group consisting of emulsifiers.
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