KR101270020B1 - Composition for hardening the soil - Google Patents

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양경용
하카다 도시유키
조형석
양기철
안진영
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제일산업개발(주)
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Abstract

PURPOSE: An environmentally friendly soil hardening agent is provided to provide environmentally friendly soil by not using cement, be able to be hardened in a short time by not needing a large amount of water, and have the same or a better hardening function compared to using cement. CONSTITUTION: An environmentally friendly soil hardening agent comprises 20-50% of potassium oxide(K2O); 10-30 wt% of aluminum oxide(Al2O3); 75-90 wt% of a first composition(A) which consists of 1-10 wt% of ferric oxide (Fe2O3); 5-20 wt% of a second composition(B) which consists of a mixture of chitosan powder and used oyster shell powder and has a specific gravity of 2.82; and 0.5-5 wt% of red clay(C) which has a particle size of 0.1-50 um. The second composition comprises waste oyster shell powder of which 50-60 wt% has a particle size of 200-400 mesh; and chitosan powder of which 40-50 wt% has a molecular weight of 100,000, a particle size of 200-400 mesh, and a deacetylation degree of 95%. [Reference numerals] (AA) Stir; (BB) Harden

Description

친환경 토양경화제 및 이의 사용방법{COMPOSITION FOR HARDENING THE SOIL}Eco-Friendly Soil Hardener and Its Uses {COMPOSITION FOR HARDENING THE SOIL}

본 발명은 토양의 강도와 내구성을 유지하도록 응결 경화시키는 토양경화제에 관한 것으로서, 시멘트를 전혀 사용하지 않고 천연무기질계 성분들을 주성분으로 하여 조성함으로써, 취급자의 안전성을 확보할 수 있고 친환경적이어서 토양 등에 사용하기 적합하며, 또한 경화속도가 빠르기 때문에 다양한 종류의 토양(Soil)에 적용하더라도 높은 경화기능을 발휘할 수 있다는 장점을 갖는 친환경 토양경화제 및 이의 사용방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a soil hardener which hardens and hardens so as to maintain the strength and durability of soil, and by using natural inorganic components as a main component without using cement at all, it is possible to secure the safety of the handler and to be environmentally friendly. The present invention relates to an environment-friendly soil hardener and a method of using the same, which have the advantage of exhibiting a high curing function even when applied to various types of soils.

시멘트의 주원료인 석회석은 화학식 CaCO3(CaO·CO2)으로서, 1톤의 석회석이 분해되어 시멘트 클링커가 되기 위해서는 440kg의 탄산가스를 배출해야 하며, 1,450℃의 고온 소성에서 화석연료가 다량 사용되고 클링커의 분쇄를 위한 설비 가동을 위해 화석연료로 만든 전기에너지가 다량 소모된다.The main ingredient of limestone, cement the formula CaCO 3 (CaO · CO 2) as, a ton of limestone is decomposed to become the cement clinker should discharge the carbon dioxide gas of 440kg, the fossil fuel in a high temperature sintering of 1,450 ℃ a large amount in use of clinker Large amounts of electrical energy made from fossil fuels are consumed in order to operate the plant for crushing.

또한 시멘트에 사용되는 화석연료의 일부를 생활폐기물 및 산업부산물로 대처하여 사용하게 됨에 따라, 인체에 유해한 6가 크롬, 중금속 등이 검출되는 문제를 발생시키고 있으며, 이는 새집 증후군 및 피부질환 등의 원인이 되고 있다.In addition, some of the fossil fuels used in cement are dealt with as domestic waste and industrial by-products, which causes problems such as hexavalent chromium and heavy metals, which are harmful to the human body, and cause problems such as sick house syndrome and skin diseases. It is becoming.

이외에 시멘트는 사회기반시설인 도로, 철도, 항만, 상하수도 등의 토목구조물과 건축구조물에 사용됨으로써, 생산부터 폐기단계에 이르기까지 산림과 자연을 파괴하고 동식물의 서식을 방해하여 환경문제에 있어서 부정적인 영향을 미치고 있다.
In addition, cement is used for civil and structural structures such as roads, railroads, ports, water and sewage, which are social infrastructures, and it has a negative effect on environmental problems by destroying forests and nature from production to disposal and disrupting the habitat of animals and plants. Is going crazy.

본 발명의 경화제와 관련하여, 대한민국 공개특허 특2003-0075045(공개일자 2003년09월22일)호의 '해양수산폐기물과 산업폐기물을 이용한 함수 연약토의 지반개량형 고화재의 조성물 및 그 제조방법'; 대한민국 공개특허 10-2011-0018582(공개일자 2011년02월24일)호의 '약액형 및 분말형 고화제를 이용한 고화 흙벽돌 및 블록 제작 방법'; 대한민국 등록특허 10-0956593(등록일자 2010년04월29일)호의 '유·무기성 슬러지를 고화시켜 얻어진 인공토 제조방법'; 대한민국 공개특허 특1998-013753(공개일자 1998년05월15일)호의 '중금속 함유 폐기물 고화처리용 조성물'; 대한민국 공개특허 특2003-0056625(공개일자 2003년07월04일)호의 '벤토나이트 폐액 고화 처리용 고화제와 그 제조방법 및 이를 이용한 고형화 처리방법'; 대한민국 공개특허 10-2004-0069871(공개일자 2004년08월06일)호의 '속경성 고화재의 제조방법 및 이를 이용한 흙의 고화방법'; 대한민국 공개특허 10-2007-0097811(공개일자 2007년10월05일)호의 '산성계 분말 고화제 제조방법 및 그를 이용한 슬러지의 고화처리방법'; 대한민국 공개특허 10-2007-0089021(공개일자 2007년08월30일)의 '유·무기성 폐자원용 고화제의 제조방법' 등 다수의 기술이 개시된 바 있으나,In relation to the curing agent of the present invention, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2003-0075045 (published September 22, 2003), 'The composition of the ground-improved solidified material of the hydrous soft soil using marine fishery waste and industrial waste' and its manufacturing method; Republic of Korea Patent Application Publication No. 10-2011-0018582 (published February 24, 2011) 'method of solidified soil brick and block using a chemical and powder solidifying agent'; Republic of Korea Patent Registration No. 10-0956593 (Registration date April 29, 2010) 'artificial soil manufacturing method obtained by solidifying organic and inorganic sludge'; 'Heavy metal-containing waste solidification treatment composition' of Korean Unexamined Patent Publication No. 1998-013753 (published May 15, 1998); Korean Patent Laid-Open Publication No. 2003-0056625 (published Jul. 04, 2003) entitled 'Bentonite waste liquid solidifying agent and its preparation method and solidification treatment method thereof'; Republic of Korea Patent Application Publication No. 10-2004-0069871 (published Aug. 6, 2004) 'the manufacturing method of fast curing solidified material and the solidification method of the soil using the same'; Republic of Korea Patent Application Publication No. 10-2007-0097811 (published October 5, 2007) 'acid-based powder solidification method and the sludge solidification method using the same'; Although a number of technologies have been disclosed, such as 'Method for producing a solidifying agent for organic / inorganic waste resources' of Korean Patent Publication No. 10-2007-0089021 (published August 30, 2007),

이상의 개시된 기술들은 본 발명과 관련 있는 분야의 기술들이기는 하나, 대부분 시멘트를 사용하거나 또는 시멘트 외에 인체 및 자연에 유해한 성분들을 포함하여 기술을 구성하고 있기 때문에 본 발명에서 요구되는 친환경적이면서도 경화품질이 좋은 토양경화제의 제공목적에 부합되지 않는 문제가 있다.
Although the above-described technologies are technologies related to the present invention, most of them use cement or include cement and other harmful ingredients to human body and nature, so that the environment-friendly and hardening quality required by the present invention is good. There is a problem that does not meet the purpose of providing the soil hardener.

대한민국 공개특허 특2003-0075045(공개일자 2003년09월22일)Republic of Korea Patent Publication 2003-0075045 (published September 22, 2003) 대한민국 공개특허 10-2011-0018582(공개일자 2011년02월24일)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2011-0018582 (published February 24, 2011) 대한민국 등록특허 10-0956593(등록일자 2010년04월29일)Republic of Korea Patent Registration 10-0956593 (Registration date April 29, 2010) 대한민국 공개특허 특1998-013753(공개일자 1998년05월15일)Republic of Korea Patent Publication No. 1998-013753 (published May 15, 1998) 대한민국 공개특허 특2003-0056625(공개일자 2003년07월04일)Republic of Korea Patent Publication No. 2003-0056625 (published July 4, 2003) 대한민국 공개특허 10-2004-0069871(공개일자 2004년08월06일)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2004-0069871 (published August 6, 2004) 대한민국 공개특허 10-2007-0097811(공개일자 2007년10월05일)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2007-0097811 (published October 5, 2007) 대한민국 공개특허 10-2007-0089021(공개일자 2007년08월30일)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2007-0089021 (published August 30, 2007)

상기의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 시멘트를 사용하지 않기 때문에 친환경적이면서도 시멘트를 포함하는 경화제와 같이 대량의 물을 필요로 하지 않기 때문에 단시간에 경화가 가능하고, 또한 시멘트를 사용하는 것과 동일 또는 그 이상의 경화기능을 가질 수 있는 친환경 토양경화제 및 이의 사용방법을 제공하고자 하는 것을 발명의 목적으로 한다.
In order to solve the above problems, since the present invention does not use cement, it is environmentally friendly and does not require a large amount of water, such as a cement-containing hardener, so that curing can be performed in a short time, and the same as using cement. It is an object of the present invention to provide an environment-friendly soil hardener and a method of using the same that may have a hardening function.

상기의 목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above object,

본 발명은 산화칼륨(K2O) 20~50wt%와, 산화알루미늄(Al2O3) 10~30wt%와, 이산화규소(SiO2) 20~50wt%와, 산화철(Fe2O3) 1~10wt%의 혼합으로 조성된 제1조성물(A) 75~90wt%;와,The present invention is 20 to 50wt% of potassium oxide (K 2 O), 10 to 30wt% of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), 20 to 50wt% of silicon dioxide (SiO 2 ), iron oxide (Fe 2 O 3 ) 1 75 to 90 wt% of the first composition (A) formed by mixing of 10 wt%; and

폐굴껍질 분말 50~60wt%와, 키토산 분말 40~50wt%의 혼합으로 조성된 제2조성물(B) 5~20wt%;와,5-20 wt% of the second composition (B) formed by mixing 50-60 wt% of the waste oyster shell powder and 40-50 wt% of the chitosan powder;

비중 2.82, 입자크기(㎛) 0.1~50인 황토(C) 0.5~5wt%;의 혼합(A+B+C)으로 조성된 친환경 토양경화제에 대한 기술 구성과,Technology composition for eco-friendly soil hardener composed of a mixture (A + B + C) of 0.5 ~ 5wt% of ocher (C) with specific gravity 2.82, particle size (μm) of 0.1 ~ 50,

토양 전체 중량에 대해 물(water) 1~5wt%와 상기 토양경화제를 5~20wt%로 첨가하여 토양을 경화시키는 토양경화제 사용방법에 대한 기술 구성을 주요 기술로 한다.
Technical composition of the method of using the soil hardener to harden the soil by adding 1 to 5 wt% of water and 5 to 20 wt% of the soil hardener based on the total weight of the soil is the main technique.

본 발명에 따른 친환경 토양경화제는 시멘트를 사용하지 않고, 천연 무기질재료를 주성분으로 하고 있어, 사용상의 안전성을 확보할 수 있으며 토양에 사용하더라도 환경에 무해하여 친환경적이라는 장점을 갖는다.The eco-friendly soil hardener according to the present invention has no advantage of using cement and has a natural mineral material as a main component, thus ensuring safety in use and having an environment-friendly environment.

그리고 시멘트를 사용하지 않기 때문에 토양을 유동화시키기 위해 많은 물을 필요로 하지 않으며, 적은 양의 물로도 경화가 가능하여 단시간에 경화가 가능하다는 장점을 갖는다.And since it does not use cement, it does not need much water to fluidize the soil, and it has the advantage that it can be cured in a short time because it can be cured even with a small amount of water.

또한, 시멘트를 사용하는 경우와 동일 또는 그 이상의 경화 효과를 보이기 때문에 다양한 종류의 흙(Soil)에 적용이 가능하여 사용성이 높다는 장점을 갖는다.
In addition, since the hardening effect is the same as or more than when using the cement it can be applied to various types of soil (Soil) has the advantage of high usability.

도 1은 본 발명에 따른 친환경 토양경화제를 이용한 성형체 제조과정을 보인 사진.1 is a photograph showing a molded article manufacturing process using an environment-friendly soil hardener according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 친환경 토양경화제의 구체적인 기술 구성에 대해 살펴보도록 한다.
Hereinafter, look at the specific technical configuration of the eco-friendly soil hardener according to the present invention.

본 발명에 따른 친환경 토양경화제는 상기 제1조성물에 제시된 구성만으로도 토양경화제로 사용할 수 있으나, 경화 기능을 더욱 강화시키기 위해 상기 제2조성물 및 황토를 함께 사용하여 본 발명에 따른 친환경 토양경화제를 조성한다.The eco-friendly soil hardener according to the present invention can be used as a soil hardener with only the composition shown in the first composition, but in order to further strengthen the curing function, the eco-friendly soil hardener according to the present invention is formed by using the second composition and loess together. .

상기 산화칼륨(K2O)은 칼륨을 질산칼륨과 진공 속에서 가열하거나(2KNO3 + 10K → 6K2O + N2), 적은 양인 공기와 칼륨을 반응시켜 진공 속에서 가열한 후에 칼륨을 제거하고 얻어지는 무색 결정이다.The potassium oxide (K 2 O) is a potassium potassium nitrate and heated in a vacuum (2KNO 3 + 10K → 6K 2 O + N 2 ), a colorless crystal obtained by removing potassium after heating in a vacuum with a small amount of air and potassium.

역형석 구조이며, 격장상수 α=6.45Å, 결합길이 K-O는 2.79Å. 비중 2.32, 분자량 94.20으로 백색 분말이며 흡습성을 갖는다. 또한 물과는 심하게 반응하면 수산화칼륨으로 변하게 된다.Inverse fluorite structure, with a constant constant α = 6.45Å and bond length K-O of 2.79Å. It is a white powder with a specific gravity of 2.32 and a molecular weight of 94.20 and has hygroscopicity. In addition, when severely reacted with water, it turns into potassium hydroxide.

이와 같은 산화칼륨(K2O)은 본 발명의 천연 무기질계 경화제에 사용되어 응집력을 향상시키는 기능을 갖는 것으로서, 그 사용량이 20wt% 미만이거나 50wt%를 초과하는 경우에는 응집력이 불충분하여 신속한 경화처리가 곤란하다는 문제가 있기 때문에, 상기 산화칼륨(K2O)의 사용량은 제1조성물의 전체 중량에 대해 20~50wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
Such potassium oxide (K 2 O) is used in the natural inorganic curing agent of the present invention has a function to improve the cohesion, when the amount is less than 20wt% or more than 50wt%, cohesive force is insufficient, rapid curing treatment It is preferable to limit the amount of the potassium oxide (K 2 O) used in the range of 20 to 50 wt% with respect to the total weight of the first composition because of the problem that it is difficult.

상기 산화알루미늄(Al2O3)은 알루미늄이 공기 중에 노출될 경우 산소와 반응하여 만들어지는 물질로서, 일반적으로 산화알루미늄을 알루미나(alumina)라고 부르기도 한다. 결정체 또는 분말의 물리적 상태를 유지하는 것으로서, 무취이며, 분자량: 101.96, 비중(물=1) 3.965(at 5℃)을 갖는다.The aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is a material made by reacting with oxygen when aluminum is exposed to air, and is commonly referred to as aluminum oxide (alumina). It is odorless and has a molecular weight of 101.96 and a specific gravity (water = 1) of 3.965 (at 5 ° C.) as the physical state of crystals or powders is maintained.

이와 같은 산화알루미늄(Al2O3)은 본 발명의 천연 무기질계 경화제에 사용되어 응집력을 향상시키는 기능을 갖는 것으로서, 그 사용량이 10wt% 미만이거나 또는 30wt%를 초과하게 되는 경우에는 응집력이 불충분하여 신속한 경화처리가 곤란하다는 문제가 있기 때문에, 상기 산화알루미늄(Al2O3)의 사용량은 제1조성물의 전체 중량에 대해 10~30wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
Such aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is used in the natural inorganic curing agent of the present invention has a function to improve the cohesion, when the amount is less than 10wt% or more than 30wt% cohesion is insufficient. Since there is a problem that rapid curing treatment is difficult, it is preferable to limit the amount of the aluminum oxide (Al 2 O 3 ) to be in the range of 10 to 30 wt% based on the total weight of the first composition.

상기 이산화규소는 주성분인 SiO2의 함량이 높은 석영사를 총칭하는 것으로서, KS에서는 SiO2 함량이 70wt% 이상이고, 점토분이 2wt% 미만인 것을 규사로 칭한다. 이산화규소의 일반적인 물리적 성질은 모아경도 7, 비중 2.65~2.66, 용융온도(℃) 1,713이다.The silicon dioxide is a generic term for quartz yarns having a high content of SiO 2 as a main component, and in KS, silica 2 content is 70 wt% or more and clay powder is less than 2 wt%. The general physical properties of silicon dioxide are assembling hardness 7, specific gravity 2.65 ~ 2.66, melting temperature (℃) 1,713.

이산화규소는 입도에 따라 그 용도를 달리하며, 5~8mesh의 경우, 주강사(back sand), 정수장 여과사; 8~12mesh의 경우, 미끄럼방지용 등 건자재용, 센딩사; 12~18mesh의 경우, 정수장 여과사, 칼라하드너 등 건자재용, 센딩사; 20~40mehs의 경우, 주강사, 골프장 벙커사, 농약사, 정수장 여과사 타일, 몰탈시멘트, 칼라하드너, 전통벽돌; 40~70mesh의 경우, 주강사, 타일, 몰탈시멘트 등 건자재용; 70~200mesh의 경우, 주강사, 타일, 몰탈시멘트, 방수용몰탈 건자재용; 100~200mesh의 경우, 주강사, 코티센드용; 200mesh 통과량이 75~90% 이상 통과하는 하는 경우에는 황토방, 황토몰탈, 고강도파일, 경량기포콘크리트, 단열보온제, 콘크리트, 모르타르에 적용하여 그 사용처를 달리한다.Silicon dioxide varies its use depending on the particle size, in the case of 5 ~ 8 mesh, main sand (back sand), water purification plant filter sand; In case of 8 ~ 12mesh, for construction materials such as non-slip, sending yarn; In the case of 12-18 mesh, for construction materials, such as water purification filtration yarn, color hardener, and sending yarn; For 20 ~ 40 mehs, main instructor, golf course bunker, pesticide, water purification filter tile, mortar cement, color hardner, traditional brick; 40 ~ 70mesh, for building materials such as cast steel, tile, mortar cement; 70 ~ 200mesh, for cast steel, tiles, mortar cement, waterproof mortar building materials; For 100 ~ 200mesh, for main instructor and cortisend; When passing through 200mesh more than 75 ~ 90%, apply it to ocher room, ocher mortar, high strength pile, lightweight foam concrete, insulation insulation, concrete, mortar, and use it differently.

상기 이산화규소는 본 발명의 천연 무기질계 경화제에 사용되어 응집력을 향상시키는 기능을 갖는 것으로서, 그 사용량이 20wt% 미만이거나 또는 50wt%를 초과하게 되는 경우에는 응집력이 불충분하여 신속한 경화처리가 곤란하다는 문제가 있기 때문에, 상기 이산화규소(SiO2)의 사용량은 제1조성물의 전체 중량에 대해 20~50wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
The silicon dioxide is used in the natural inorganic curing agent of the present invention has a function to improve the cohesion, when the amount of use is less than 20wt% or more than 50wt%, the cohesive force is insufficient, the problem that the rapid curing treatment is difficult Since the amount of the silicon dioxide (SiO 2 ) is preferably in the range of 20 to 50wt% based on the total weight of the first composition.

상기 산화철(Fe2O3)에는 천연적으로 철광석 형태로 존재하는 Fe2O3(Hematite)와, Fe3O4(Magnetite)가 있고 환원 과정에서 나타나는 FeO(Wustite)가 있다.The iron oxide (Fe 2 O 3 ) is Fe 2 O 3 (Hematite) and Fe 3 O 4 (Magnetite) that is naturally present in the form of iron ore and FeO (Wustite) appearing in the reduction process.

이중 상기 Fe2O3(Hematite)는 대략 70% 철과 30% 산소가 있으며, 색깔은 붉은색부터 검은색, 강회색 등 다양하다. 비중은 4.9~5.3이며 철의 가장 높은 산화상태이다. Hematite는 Corundum(강옥) 형태의 rhombohderal system으로 결정화되어 있고, unit cell은 Close-packed oxygen 격자에 배열된 18개의 산소와 octahedral자리의 2/3 지점에 차지하고 있는 12개의 ferrous이온을 함유하고 있다.The Fe 2 O 3 (Hematite) is approximately 70% iron and 30% oxygen, the color varies from red to black, strong gray and the like. Specific gravity is 4.9 ~ 5.3 and is the highest oxidation state of iron. Hematite is crystallized in a corundum rhombohderal system. The unit cell contains 18 oxygens arranged in a closed-packed oxygen lattice and 12 ferrous ions occupying 2/3 of the octahedral site.

이와 같은 산화철(Fe2O3)은 본 발명의 친환경 토양경화제에 사용되어 응집력을 향상시키는 기능을 갖는 것으로서, 그 사용량이 1wt% 미만이거나 또는 10wt%를 초과하게 되는 경우에는 응집력이 불충분하여 신속한 경화처리가 곤란하다는 문제가 있기 때문에, 상기 산화철(Fe2O3)의 사용량은 제1조성물의 전체 중량에 대해 1~10wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
Such iron oxide (Fe 2 O 3 ) is used in the environment-friendly soil hardener of the present invention has a function to improve the cohesion, when the amount of use is less than 1wt% or more than 10wt% insufficient cohesive force is rapid curing because there is a problem that processing becomes difficult, the amount of the iron oxide (Fe 2 O 3) is preferably limited within the range of 1 ~ 10wt% for the total weight of the first composition.

이상의 산화칼륨(K2O)과, 산화알루미늄(Al2O3)과, 이산화규소(SiO2)와, 산화철(Fe2O3)의 혼합으로 제1조성물을 조성하게 되며, 상기 제1조성물의 조성예는 다음의 실시예 1과 같다.
The first composition is formed by mixing the above potassium oxide (K 2 O), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon dioxide (SiO 2 ), and iron oxide (Fe 2 O 3 ), and the first composition An example of the composition is as in Example 1 below.

상기 제1조성물의 구체적인 조성예는 산화칼륨(K2O) 30㎏, 산화알루미늄(Al2O3) 30㎏와, 이산화규소(SiO2) 30㎏와, 산화철(Fe2O3) 10㎏을 혼합하는 것이다.
Specific compositions of the first composition include 30 kg of potassium oxide (K 2 O), 30 kg of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), 30 kg of silicon dioxide (SiO 2 ), and 10 kg of iron oxide (Fe 2 O 3 ). To mix.

다음으로 제2조성물을 구성하는 폐굴껍질 분말과 키토산 분말에 대한 내용을 살펴보고자 한다.
Next, the contents of the waste oyster shell powder and chitosan powder constituting the second composition will be examined.

상기 제2조성물을 구성하는 폐굴껍질 분말은 폐기처분되는 폐굴껍질을 분말화하여 사용하는 것으로서, 그 제조공정을 살펴보면, 먼저 수거된 폐굴껍질을 먼저 물 세척하게 되는데 이때 폐굴껍질에 묻어 있는 염분 및 유기물을 제거하게 된다.The waste oyster shell powder constituting the second composition is used by pulverizing the discarded waste oyster shell, and when looking at the manufacturing process, the waste oyster shell collected first is first washed with water, and the salts and organic matter buried in the waste oyster shell Will be removed.

물 세척을 한 이후에는 다시 브러쉬를 이용하여 폐굴껍질의 표면을 세척하게 된다.After washing the water, the surface of the waste oyster shell is washed again using a brush.

이와 같이 세척과정을 마친 폐굴껍질은 중탕냄비(water bath)에 넣어 24시간 동안 가열한 다음 오븐 건조를 하게 되는데, 오븐에서 100~120℃에서 1~2시간 동안 건조하게 되며, 보다 구체적으로는 110℃에서 2시간 동안 건조한다.After the washing process, the waste oyster shell is put in a water bath and heated for 24 hours, and then dried in an oven, which is dried in an oven for 1 to 2 hours at 100 to 120 ° C., more specifically, 110 It is dried for 2 hours at ℃.

건조과정을 마친 폐굴껍질은 소성과정을 거치게 되는데, 이때 소성은 전기로에서 900~1,000℃의 온도로 1~2시간 동안 이루어지며, 보다 구체적으로는 900℃에서 2시간 동안 소성한다. The dried oyster shell after the drying process is subjected to a calcination process, wherein the calcination is performed at an electric furnace at a temperature of 900 to 1,000 ° C. for 1 to 2 hours, and more specifically, to be baked at 900 ° C. for 2 hours.

그리고 소성 이후에는 폐굴껍질을 볼밀을 이용하여 200~400mesh로 분쇄함으로써 본 발명에서 사용하는 폐굴껍질 분말을 제조한다.
Then, after firing, the waste oyster shell is pulverized to 200 to 400mesh using a ball mill to prepare the waste oyster shell powder used in the present invention.

상기 폐굴껍질 분말의 사용량이 50wt% 미만이거나 또는 60wt%를 초과하게 되는 경우에는 본 발명의 경화제의 경화속도의 증가를 기대하기 어렵기 때문에, 상기 폐굴껍질 분말의 사용량은 제2조성물의 전체 중량에 대해 50~60wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
When the amount of the waste oyster shell powder is less than 50wt% or exceeds 60wt%, it is difficult to expect an increase in the curing rate of the curing agent of the present invention, so the amount of the waste oyster shell powder is used in the total weight of the second composition. It is preferable to limit the amount within the range of 50 to 60 wt%.

상기 키토산 분말은 분자량 100,000이고, 탈아세틸화도 95%인 200~400mesh의 분말로서, 그 사용량이 40wt% 미만이거나 또는 50wt%를 초과하게 되는 경우에는 본 발명의 경화제의 경화속도의 증가를 기대하기 어렵기 때문에, 상기 키토산 분말의 사용량은 제2조성물의 전체 중량에 대해 40~50wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
The chitosan powder is a 200-400 mesh powder having a molecular weight of 100,000 and a deacetylation degree of 95%, and when the amount thereof is less than 40 wt% or exceeds 50 wt%, it is difficult to expect an increase in the curing rate of the curing agent of the present invention. Therefore, the amount of the chitosan powder used is preferably limited to the range of 40 to 50wt% based on the total weight of the second composition.

이상의 폐굴껍질 분말과 키토산 분말의 혼합으로 제2조성물을 조성하게 되며, 상기 제2조성물의 조성예는 다음의 실시예 2와 같다.The second composition is formed by mixing the waste oyster shell powder and the chitosan powder. The composition of the second composition is the same as in Example 2 below.

상기 제2조성물의 구체적인 조성예는 폐굴껍질 분말 5㎏와, 키토산 분말 5㎏의 혼합으로 조성된다.
A specific composition example of the second composition is composed of 5 kg of waste oyster shell powder and 5 kg of chitosan powder.

다음으로 친환경 토양경화제의 구성 성분 중 황토에 대한 내용을 살펴보고자 한다.
Next, we will look into the content of ocher among the components of eco-friendly soil hardener.

상기 황토의 광물조성을 살펴보면 60~70%의 석영을 함유하며 그 함량은 최저 40%에서 최고 80%까지 변화한다. 장석과 운모는 10~20%, 탄산염광물은 5~35%를 차지하고 있다. 나머지 약 2~5%는 각섬석, 인회석, 흑운모, 녹니석, 남정석, 석류석, 해록석, 휘석, 금홍석, 규선석, 전기석, 지르콘 등과 같은 광물들로 구성되어 있으며 입자들은 전형적으로 미약하게 풍화되어 있다. 세립질(0.002mm 이하)의 입자크기에서는 몬모릴로나이트, 일라이트, 카올리나이트 등과 같은 점토광물들이 대부분을 차지한다.
In the mineral composition of the loess, it contains 60 to 70% of quartz and its content varies from as low as 40% to as high as 80%. Feldspar and mica account for 10-20% and carbonate minerals 5-35%. About 2-5% of the remainder consists of minerals such as hornblende, apatite, biotite, chlorite, cyanite, garnet, halo, fluorite, rutile, quartzite, tourmaline and zircon, and the particles are typically mildly weathered. In the fine grain size (less than 0.002mm), clay minerals such as montmorillonite, illite, kaolinite, etc., account for the most part.

상기 황토는 천연의 황토를 그대로 사용할 수도 있으나, 소성과정을 거침으로써 카올린 광물이 가열, 탈수되어 메타-카올린 상태로 변화하는 동시에 강한 반응성을 나타내게 된다. 이때 황토는 500~950℃에서 1시간~1시간30분 동안 소성함으로써 하소황토가 제조되며, 상기 하소황토에 석회를 첨가하게 되면 최종수화물상인 afwilite(3CaO·SiO2·3H2O)를 생성하게 된다.The loess may use natural loess as it is, but the kaolin mineral is heated and dehydrated through the calcining process to change to meta-kaolin state and exhibit strong reactivity. The ocher is calcined ocher by calcining at 500 ~ 950 ℃ for 1 hour to 1 hour 30 minutes, when lime is added to the calcined ocher to produce afwilite (3CaO · SiO 2 · 3H 2 O) which is the final hydrate. do.

이때, 상기 황토의 소성온도가 950℃를 초과하게 되면 포졸란성이 상실되게 되므로, 상기 황토의 소성온도는 500~950℃의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.At this time, if the firing temperature of the loess is more than 950 ℃ pozzolanicity is lost, the baking temperature of the loess is preferably limited to within the range of 500 ~ 950 ℃.

상기 포졸란은 그 자체로는 경화하는 성질을 지니지 않으나 H2O의 존재로 클링커 성분이 수화할 때 다량 생성하는 Ca(OH)2와 서서히 화합해서 불용성의 수경성을 지닌 화합물을 생성하는 물질로 실리카 성분을 주성분으로 하는 것이다. 이때 H2O의 존재로 Ca(OH)2와 화합해서 경화하여 강도를 증진하는 작용을 포졸란 반응(pozzolanic reaction)이라고 한다.
The pozzolanic is not a hardening property by itself, but is a substance that forms a compound having insoluble hydraulic properties by slowly combining with Ca (OH) 2 , which is produced in large amounts when the clinker component is hydrated in the presence of H 2 O. It is based on the main component. In this case, the action of increasing strength by combining with Ca (OH) 2 and curing with the presence of H 2 O is called a pozzolanic reaction.

그리고 상기 황토의 사용량이 0.5wt% 미만인 경우에는 황토의 사용에 따른 경화시간 단축 또는 제조된 경화체의 압축강도 향상을 기대하기 어렵기 때문에, 상기 황토의 사용량은 친환경 토양경화제의 전체 양에 대해 0.5~5wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
And when the amount of the loess is less than 0.5wt%, it is difficult to expect to shorten the curing time according to the use of the loess or to improve the compressive strength of the produced cured body, the amount of the loess is 0.5 ~ the total amount of the environmentally friendly soil hardener It is preferable to limit the amount to 5 wt%.

다음으로, 본 발명에 따른 친환경 토양경화제의 사용방법에 대해 살펴보고자 한다.Next, let's look at the use of environmentally friendly soil hardener according to the present invention.

종래의 시멘트계 경화제는 굴삭토를 유동화시키기 위해서 대량의 물을 굴삭토에 첨가해야만 했기 때문에 단시간에 포장에 견딜 수 있는 강도를 얻기가 어려웠으나, 본 발명에 따른 토양경화제의 경우, 시멘트를 전혀 사용하지 않기 때문에 경화를 위해 대량의 물을 필요로 하지 않는다.
Conventional cement hardeners had to add a large amount of water to the excavated soil in order to fluidize the excavated soil, so it was difficult to obtain strength to withstand the pavement in a short time, but in the case of the soil hardener according to the present invention, no cement was used. It does not require a large amount of water for curing.

보다 구체적으로는, 토양 79~94wt%에 물 1~5wt%와 상기 토양경화제를 5~20wt%로 첨가하여 토양을 경화시킨다.More specifically, the soil is cured by adding 1 to 5 wt% of water and 5 to 20 wt% of the soil hardener to 79 to 94 wt% of the soil.

상기 물의 사용량은 토양의 함수량에 따라 달라지나, 5wt%를 초과하게 되는 경우에는 경화시간이 많이 소요되는 문제가 있기 때문에 상기 물의 사용량은 토양 전체 중량에 대해 1~5wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.The amount of water used varies depending on the water content of the soil, but if it exceeds 5wt%, there is a problem that it takes a long time to cure, so the amount of water used is preferably limited within the range of 1 to 5wt% based on the total weight of the soil. Do.

또한 토양경화제의 경우 그 사용량이 5wt% 미만인 경우에는 경화시간이 지연되는 등의 문제가 발생하게 되고, 20wt%를 초과하게 되는 경우에는 경화 품질에 큰 변화가 없기 때문에 상기 토양경화제의 사용량은 토양 전체 중량에 대해 5~20wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
In addition, when the amount of the soil hardener is less than 5wt%, there occurs a problem such as delay in curing time. When the amount of the soil hardener is exceeded 20wt%, there is no significant change in the curing quality. It is preferable to limit in the range of 5-20 wt% with respect to weight.

예를 들어, 굴삭에 의해 발생한 굴삭토를 고화시키기 위해, 굴삭토 85㎏에 대해 물 3㎏, 토양경화제 12㎏를 첨가한다.For example, in order to solidify the excavated soil generated by the excavation, 3 kg of water and 12 kg of soil hardener are added to 85 kg of the excavated soil.

그리고 굴삭토에 물, 토양경화제를 첨가, 혼련하여 얻어진 유동물은 굴삭지에 다시 묻거나, 블록과 블록 사이의 틈 메움재로 사용하거나 또는 일정한 틀에 넣고 성형한 후 블록으로 사용할 수 있다.In addition, the fluid obtained by adding and kneading water and soil hardener to the excavated soil may be buried again in the excavated land, used as a gap filling material between blocks or blocks, or put into a predetermined mold and then used as a block.

이외에, 토목공사현장에서 발생하는 함수량이 높은 진흙에 본 발명에 따른 토양경화제를 첨가함으로써 탈수 없이 그대로 개질 경화시키는 것이 가능하다.In addition, by adding the soil hardener according to the present invention to the high water content of mud generated in the civil engineering site, it is possible to modify and harden as it is without dehydration.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 천연 무기질 경화제는 시멘트를 함유하지 않고 있기 때문에 하천의 제방, 산의 제방 및 석축 등에 사용하더라도 토양 오염발생 우려가 없으며, 유동화를 위해 많은 물을 필요로 하지 않기 때문에 단시간에 경화가 가능하여 경화시간의 단축 효과를 가질 수 있으며, 또한 경화품질이 높기 때문에 산업상 이용가능성이 크다.As described above, since the natural inorganic hardener according to the present invention does not contain cement, there is no fear of soil contamination even when used in river banks, acid banks, and sediments, and does not require much water for fluidization. Therefore, it is possible to cure in a short time can have a shortening effect of the curing time, and also because of the high curing quality, the industrial applicability is large.

Claims (5)

산화칼륨(K2O) 20~50wt%와, 산화알루미늄(Al2O3) 10~30wt%와, 이산화규소(SiO2) 20~50wt%와, 산화철(Fe2O3) 1~10wt%의 혼합으로 조성된 제1조성물(A) 75~90wt%;와,
폐굴껍질 분말과, 키토산 분말의 혼합으로 조성된 제2조성물(B) 5~20wt%;와,
비중 2.82, 입자크기(㎛) 0.1~50인 황토(C) 0.5~5wt%;의 혼합(A+B+C)으로 조성된 것에 있어서,
상기 제2조성물(B)은 수거된 폐굴껍질을 세척하여 염분 및 유기 이물질을 제거한 후, 100~120℃에서 1~2시간 동안 건조한 다음 900~1,000℃에서 1~2시간 동안 소성하고, 소성시킨 폐굴껍질을 볼밀(Ball Mill)을 이용하여 200~400mesh로 분쇄한 폐굴껍질 분말 50~60wt%와,
분자량 100,000이고, 탈아세틸화도 95%인 200~400mesh의 키토산 분말 40~50wt%의 혼합으로 조성된 것임을 특징으로 하는 친환경 토양경화제.




20-50 wt% of potassium oxide (K 2 O), 10-30 wt% of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), 20-50 wt% of silicon dioxide (SiO 2 ), 1-10 wt% of iron oxide (Fe 2 O 3 ) 75 to 90 wt% of the first composition (A) formed by mixing;
5-20 wt% of the second composition (B) formed by mixing the waste oyster shell powder and the chitosan powder;
In the composition (A + B + C) of specific gravity 2.82, 0.5 ~ 5wt% ocher (C) having a particle size (㎛) 0.1-50,
The second composition (B) after washing the collected waste oyster shell to remove salt and organic foreign matter, dried for 1 to 2 hours at 100 ~ 120 ℃ and then fired for 1 to 2 hours at 900 ~ 1,000 ℃, and fired 50 ~ 60wt% of the waste oyster shell powder crushed the waste oyster shell into 200 ~ 400mesh using a ball mill,
Eco-friendly soil hardener, characterized in that the composition is composed of a mixture of 40 to 50wt% of 200 ~ 400mesh chitosan powder having a molecular weight of 100,000, 95% deacetylation.




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CN113548875A (en) * 2021-07-13 2021-10-26 烟台大学 Oyster shell ceramic separator and preparation process and application thereof

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