KR101332346B1 - Product and method of inorganic binder composition utilizing aluminosilicate and magnesiumsilicate - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무기결합재 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무기바인더로 시멘트가 아닌 지오폴리머의 주성분인 알루미노실리케이트 광물을 주성분으로 하고, 강도, 내구성 증진 및 강알칼리성인 지오폴리머의 알칼리도를 낮추기 위하여 마그네슘 실리케이트 광물을 혼합하여 구성된 새로운 무기질 결합재 조성에 관한 것이다.
The present invention relates to an inorganic binder composition, and more particularly, to a magnesium silicate in order to improve the strength, durability, and alkalinity of a strongly alkaline geopolymer, which is mainly composed of an aluminosilicate mineral which is a main component of a geopolymer, not cement. It relates to a new inorganic binder composition composed by mixing minerals.
일반적으로 무기질 결합재로서 대표격인 시멘트는 1450℃ 이상의 고온에서 소성하여 제조되므로 제조 과정에서 자원 및 에너지가 많이 소비되며, 특히 이산화탄소를 다량으로 발생시킨다. In general, cement, which is a representative inorganic binder, is manufactured by firing at a high temperature of 1450 ° C. or higher, thus consuming a lot of resources and energy in the manufacturing process, and in particular, generates a large amount of carbon dioxide.
최근에는 전 세계적인 이슈인 친환경 녹색성장기술과 관련하여 에너지 절약기술 및 신재생에너지 기술이 주목받고 있으며, 또한 친환경적이고 이산화탄소 배출이 저감될 수 있는 기술이 주목받고 있다. Recently, energy conservation technology and renewable energy technology are attracting attention in relation to the global green growth technology, which is a global issue, and technologies that can reduce green emission and carbon dioxide emissions are attracting attention.
시멘트 1톤 생산 시 약 950kg의 이산화탄소가 배출하게 되는데, 국가적인 이산화탄소 감축 목표를 달성하기 위해서는 시멘트 산업에서 발생하는 이산화탄소의 배출을 줄이기 위한 노력이 요구되고 있다.When producing one ton of cement, about 950kg of carbon dioxide is emitted, and efforts to reduce the emission of carbon dioxide from the cement industry are required to achieve the national carbon dioxide reduction target.
따라서 시멘트의 대체가 가능하고 OPC에 비해 전 과정의 온실가스를 90% 이상으로 획기적으로 줄일 수 있는 지오폴리머기술이 중요하다. Therefore, geopolymer technology is important to replace cement and to significantly reduce the greenhouse gas of 90% or more compared to OPC.
현재 시멘트 산업에서 이산화탄소를 줄이기 위한 다양한 노력이 진행되고 있는데, 가장 대표적인 방법이 이산화탄소 포집 기술과 더불어 슬래그나 플라이애쉬 같은 포졸란 물질을 다량으로 첨가하는 혼합시멘트의 개발과, 비소성 시멘트의 개발 등이 있으나, 혼합시멘트나 비소성 시멘트는 기본적으로는 모두 무기질 결합재로 시멘트를 사용하는 것이다. Currently, various efforts are being made to reduce carbon dioxide in the cement industry. The most representative methods include carbon dioxide capture technology, development of mixed cements containing large amounts of pozzolanic materials such as slag and fly ash, and development of non-plastic cement. In general, both mixed cement and non-fired cement use cement as inorganic binder.
이에 관련된 선행기술로는 국내 등록 특허 0759855호 및 동 0628848호가 개시된 바 있다. Prior arts related to this have been disclosed in Korean Patent Nos. 0759855 and 0628848.
한편 에너지 및 이산화탄소를 줄이기 위해서는 이산화탄소 발생량이 적거나 대기중의 이산화탄소를 많이 흡수하는 시멘트의 개발이 필요하며, 또한 소성온도도 기존의 제품보다 획기적으로 낮은 새로운 무기질 결합재의 개발이 필요하다.
On the other hand, to reduce energy and carbon dioxide, it is necessary to develop cement that has less carbon dioxide or absorbs more carbon dioxide in the atmosphere, and also needs to develop a new inorganic binder with a significantly lower firing temperature than existing products.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 고온에서 소성을 하는 기존의 시멘트를 대신할 수 있으며, 알루미노실리케이를 기본으로 하는 지오폴리머 무기결합재와 마그네슘실리케이트를 중심으로 하는 무기결합재로 소성온도가 낮고, 이산화탄소 발생량도 적으면서 강도특성이 우수하고 내화학성 및 내화성이 우수하며, 지오폴리머의 알칼리도를 낮춘 무기결합재 조성물 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been made in order to solve the above problems of the prior art, and can replace the existing cement that is fired at a high temperature, the geopolymer inorganic binder and magnesium silicate based on aluminosilicate It is an object of the present invention to provide an inorganic binder composition having a low firing temperature, a low carbon dioxide generation rate, excellent strength characteristics, excellent chemical resistance and fire resistance, and low alkalinity of a geopolymer, and a method of preparing the inorganic binder.
상기한 본 발명의 목적은, Si/Al = 0.5~4.0 몰비로 혼합하여 조성한 결합재와, SiO2/Na2O=0.5~2.5, SiO2/K2O=0.5~2.5 및 SiO2/Li2O=0.5~2.5 몰비로 혼합된 액상의 경화제를 10 : 2~8 중량비로 혼합하고 지오폴리머계 알루미노실리케이트 혼합 조성물을 혼합하되 상기 지오폴리머계 알루미노실리케이트 혼합 조성물 분말 100 중량부에 대해서 마그네시아 분말이 10∼200 중량부 혼합되는 것을 특징으로 하는 무기결합재 조성물의 제조방법에 의해 달성된다. The object of the present invention described above is a binder formed by mixing at a Si / Al = 0.5 to 4.0 molar ratio, and SiO 2 / Na 2 O = 0.5 to 2.5, SiO 2 / K 2 O = 0.5 to 2.5 and SiO 2 / Li 2. Mix the liquid curing agent mixed in an O = 0.5 to 2.5 molar ratio at a ratio of 10: 2 to 8 by weight and mix the geopolymer aluminosilicate mixed composition, but the magnesia powder is used in 100 parts by weight of the geopolymer aluminosilicate mixed composition powder. It is achieved by the method for producing an inorganic binder composition, characterized in that 10 to 200 parts by weight of the mixture.
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상기 마그네시아 분말은 수화반응의 활성도를 높이기 위해 600∼1000℃의 온도에서 소성 처리된 것을 특징으로 한다. The magnesia powder is calcined at a temperature of 600 ~ 1000 ℃ to increase the activity of the hydration reaction.
상기 마그네시아 분말은 브레인 분말도가 2,000∼10,000㎠/g 범위인 것을 특징으로 한다. The magnesia powder is characterized in that the brain powder degree ranges from 2,000 to 10,000 cm 2 / g.
상기 지오폴리머계 알루미노실리케이트 혼합 조성물 분말 100 중량부에 대해서 마그네슘실리케이트 분말이 10∼200 중량부 첨가되는 것을 특징으로 한다. 10 to 200 parts by weight of magnesium silicate powder is added to 100 parts by weight of the geopolymer-based aluminosilicate mixed composition powder.
상기 마그네슘실리케이트 분말은 마그네시아 분말 100 중량부에 사문석 분말이 10∼200 중량부 첨가된 것을 특징으로 한다. The magnesium silicate powder is characterized in that 10 to 200 parts by weight of serpentine powder is added to 100 parts by weight of magnesia powder.
상기 마그네슘실리케이트 분말 100중량부에 대해서 염화마그네슘(MgCl2) 및 인산나트륨(NaHPO4)를 단독 및 혼합하여 0.1~20 중량부 첨가하는 것을 특징으로 한다. Magnesium chloride (MgCl 2 ) and sodium phosphate (NaHPO 4 ) alone and mixed with respect to 100 parts by weight of the magnesium silicate powder is characterized in that the addition of 0.1 to 20 parts by weight.
상기의 사문석 분말은 활성도를 높이기 위하여 중탄산나트륨(NaHCO3) 및 탄산나트륨(Na2CO3) 중에서 선택된 1종 이상의 포화수용액으로 180~248℃의 오토클레이브에서 수열 처리된 것을 특징으로 한다. The serpentine powder is characterized in that the hydrothermal treatment in an autoclave of 180 ~ 248 ℃ with one or more saturated aqueous solution selected from sodium bicarbonate (NaHCO3) and sodium carbonate (Na2CO3) to increase the activity.
상기 마그네슘실리케이트 분말 100중량부에 대하여 염화마그네슘(MgCl2) 0.1∼20중량부가 더 포함되는 것을 특징으로 한다. 0.1 to 20 parts by weight of magnesium chloride (MgCl 2) is further included with respect to 100 parts by weight of the magnesium silicate powder.
상기 마그네슘실리케이트 분말 100중량부에 대하여 NaHPO4 0.1∼20중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. It is characterized by further comprising 0.1 to 20 parts by weight of NaHPO 4 based on 100 parts by weight of the magnesium silicate powder.
상기 지오폴리머계 알루미노실리케이트 혼합 조성물의 혼합에 첨가되는 물의 양은 지오폴리머계 알루미노실리케이트 혼합 조성물 분말 100중량부에 대해서 30∼100 중량부가 혼합되는 것을 특징으로 한다.
The amount of water added to the geopolymer-based aluminosilicate mixed composition is 30 to 100 parts by weight, based on 100 parts by weight of the geopolymer-based aluminosilicate mixed composition powder.
본 발명에 따르면, 고온에서 소성을 하는 기존의 시멘트를 대신할 수 있으며 알루미노실리케이를 기본으로 하는 지오폴리머 무기결합재와 마그네슘실리케이트를 중심으로 하는 무기결합재로 소성온도가 낮고, 이산화탄소 발생량도 적으면서 강도특성이 우수하고 내구성이 우수하며, 무기결합재의 알칼리도를 낮추는 효과도 얻을 수 있다.
According to the present invention, it is possible to replace the existing cement which is calcined at a high temperature, and the inorganic binder based on the aluminosilicate-based geopolymer inorganic binder and magnesium silicate has a low firing temperature and low carbon dioxide generation amount. Excellent strength characteristics and excellent durability, it is also possible to obtain the effect of lowering the alkalinity of the inorganic binder.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 알루미노실리케이트 및 마그네슘실리케이트 광물을 활용한 무기결합재 조성물의 압축강도를 나타낸 도면 대용 그래프,
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 알루미노실리케이트 및 마그네슘실리케이트 광물을 활용한 무기결합재 조성물의 압축강도를 나타낸 도면 대용 그래프,
도 3은 본 발명의 실시예 3에 따른 알루미노실리케이트 및 마그네슘실리케이트 광물을 활용한 무기결합재 조성물의 압축강도를 나타낸 도면 대용 그래프,
도 4는 본 발명의 실시예 4에 따른 알루미노실리케이트 및 마그네슘실리케이트 광물을 활용한 무기결합재 조성물의 압축강도를 나타낸 도면 대용 그래프,
도 5는 본 발명의 실시예 5에 따른 알루미노실리케이트 및 마그네슘실리케이트 광물을 활용한 무기결합재 조성물의 압축강도를 나타낸 도면 대용 그래프.1 is a graph showing the compressive strength of the inorganic binder composition using the aluminosilicate and magnesium silicate mineral according to Example 1 of the present invention,
Figure 2 is a graph showing the compressive strength of the inorganic binder composition using the aluminosilicate and magnesium silicate mineral according to Example 2 of the present invention,
3 is a graph showing the compressive strength of the inorganic binder composition using the aluminosilicate and magnesium silicate mineral according to Example 3 of the present invention,
4 is a graph showing the compressive strength of the inorganic binder composition using the aluminosilicate and magnesium silicate mineral according to Example 4 of the present invention,
5 is a graph showing the compressive strength of the inorganic binder composition using the aluminosilicate and magnesium silicate mineral according to Example 5 of the present invention.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 알루미노실리케이트 및 마그네슘실리케이트 광물을 활용한 무기결합재 조성물의 압축강도를 나타낸 도면 대용 그래프, 도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 알루미노실리케이트 및 마그네슘실리케이트 광물을 활용한 무기결합재 조성물의 압축강도를 나타낸 도면 대용 그래프, 도 3은 본 발명의 실시예 3에 따른 알루미노실리케이트 및 마그네슘실리케이트 광물을 활용한 무기결합재 조성물의 압축강도를 나타낸 도면 대용 그래프, 도 4는 본 발명의 실시예 4에 따른 알루미노실리케이트 및 마그네슘실리케이트 광물을 활용한 무기결합재 조성물의 압축강도를 나타낸 도면 대용 그래프, 도 5는 본 발명의 실시예 5에 따른 알루미노실리케이트 및 마그네슘실리케이트 광물을 활용한 무기결합재 조성물의 압축강도를 나타낸 도면 대용 그래프이다.
In the accompanying drawings, Figure 1 is a substitute graph showing the compressive strength of the inorganic binder composition using the aluminosilicate and magnesium silicate mineral according to Example 1 of the present invention, Figure 2 is an aluminum according to Example 2 of the present invention Figure showing the compressive strength of the inorganic binder composition using nosilicate and magnesium silicate mineral, Figure 3 shows the compressive strength of the inorganic binder composition using aluminosilicate and magnesium silicate mineral according to Example 3 of the present invention Figure substituted graph, Figure 4 is a substitute graph showing the compressive strength of the inorganic binder composition using the aluminosilicate and magnesium silicate mineral according to Example 4 of the present invention, Figure 5 is an alumino according to Example 5 of the present invention Inorganic binder composition utilizing silicate and magnesium silicate minerals A drawing substitute graph showing the compressive strength.
본 발명은, Si/Al = 0.5∼4.0 몰비로 혼합하여 조성한 결합재와, SiO2/Na2O=0.5∼2.5, SiO2/K2O=0.5∼2.5 및 SiO2/Li2O=0.5∼2.5 몰비로 혼합된 액상의 경화제를 10 : 2∼8 중량비로 혼합하여 지오폴리머계 알루미노실리케이트 혼합 조성물을 형성한다. The present invention provides a binder prepared by mixing at a Si / Al = 0.5 to 4.0 molar ratio, and SiO 2 / Na 2 O = 0.5 to 2.5, SiO 2 / K 2 O = 0.5 to 2.5, and SiO 2 / Li 2 O = 0.5 to A liquid curing agent mixed at a 2.5 molar ratio is mixed at a ratio of 10: 2 to 8 by weight to form a geopolymer aluminosilicate mixed composition.
결합재로는 메타카올린, 플라이애쉬, 고로슬래그 미분말, 실라카흄 중 어느하나 또는 혼합된 원료를 사용하였으며, 경화제로는 소듐하이드록사이드, 포타슘하이드록사이드, 리튬하이드록사이드, 소듐실리케이트솔루션, 포타슘실리케이트솔루션 리튬실리케이트솔루션 중 어느 하나 또는 혼합된 원료를 사용하였다. As a binder, any one of metakaolin, fly ash, blast furnace slag powder, and silacafume or a mixed raw material was used. As a curing agent, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, sodium silicate solution, and potassium silicate were used. Solution Any of the lithium silicate solutions or mixed raw materials were used.
상기의 메타카올린, 플라이애쉬, 고로슬래그 미분말, 실라카퓸 혼합 조성물의 브레인 분말도가 2,000~10,000cm2/g 범위이고 입도가 큰 경우에는 볼밀(ball mill), 어트리션 밀(attrition mill)과 같은 분쇄 공정을 이용하여 목표하는 크기로 분쇄하여 사용할 수 있다.When the brain powder of the above-mentioned metakaolin, fly ash, blast furnace slag fine powder, and the silica powder is in the range of 2,000 to 10,000 cm 2 / g and has a large particle size, such as a ball mill and an attention mill The grinding process may be used to grind to the desired size.
압축강도 및 내구성 등을 개선하고 알칼리도를 낮추기 위하여 상기의 지오폴리머계 알루미노실리케이트 혼합조성물에 대해서 마그네슘실리케이트계 혼합조성물을 첨가하였다.Magnesium silicate-based mixed compositions were added to the geopolymer-based aluminosilicate mixed compositions in order to improve compressive strength, durability, and the like.
상기의 알루미노실리케이트계 혼합조성물 100 중량부에 대해서 마그네시아 광물 분말을 10~200 중량부 첨가하였다. 10 to 200 parts by weight of magnesia mineral powder was added to 100 parts by weight of the aluminosilicate-based mixed composition.
이때 마그네시아 광물 분말은 수화반응의 활성도를 높이기 위하여 600~1000℃의 온도 범위에서 소성 처리되어 있고, 마그네시아 광물의 브레인 분말도가 2000~10,000㎠/g 범위이다.At this time, the magnesia mineral powder is calcined in the temperature range of 600 ~ 1000 ℃ in order to increase the activity of the hydration reaction, the brain powder degree of magnesia mineral is 2000 ~ 10,000 ㎠ / g range.
또한 상기의 알루미노실리케이트계 혼합조성물 100 중량부에 대해서 사문석 분말을 10~200 중량부 첨가 할 수 있다. 사문석 광물 분말은 수화반응의 활성도를 높이기 위하여 600~1000℃의 온도 범위에서 소성 처리되어 있고, 마그네시아 광물의 브레인 분말도가 2000~10,000㎠/g 범위이다.In addition, 10 to 200 parts by weight of the serpentine powder may be added to 100 parts by weight of the aluminosilicate-based mixed composition. Serpentine mineral powder is calcined in the temperature range of 600 ~ 1000 ℃ in order to increase the activity of the hydration reaction, the brain powder of magnesia mineral is in the range of 2000 ~ 10,000 cm2 / g.
또한 마그네시아 분말 100 중량부에 대해서 사문석 분말을 10~200중량부 첨가한 마그네슘실리케이트 분말을 상기의 알루미노실리케이트계 혼합조성물 100 중량부에 대해서 10~200 중량부 첨가 할 수 있다.Further, magnesium silicate powder in which 10 to 200 parts by weight of serpentine powder is added to 100 parts by weight of magnesia powder may be added in an amount of 10 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the aluminosilicate-based mixed composition.
시멘트를 제조하는데 에너지가 많이 소비되고 제조 과정에서 이산화탄소가 대량 발생되지만, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무기결합재 조성물은 비소성이거나 소성 온도가 낮고 이산화탄소 흡수량이 많은 사문석(마그네슘 실리케이트계 광물) 분말과 마그네시아 광물 분말을 사용한다.Although a large amount of energy is consumed to produce cement and a large amount of carbon dioxide is produced in the manufacturing process, the inorganic binder composition according to the preferred embodiment of the present invention is non-plastic, low calcining temperature and high amount of carbon dioxide absorbing serpentine (magnesium silicate-based mineral) powder and Magnesia mineral powder is used.
마그네시아 광물은 산화마그네슘(MgO)계 광물로서 MgO의 함량이 80중량% 이상(예컨대, 80∼99.9중량%)인 것을 사용하는 것이 바람직하다. The magnesia mineral is preferably a magnesium oxide (MgO) -based mineral having an MgO content of 80% by weight or more (eg, 80 to 99.9% by weight).
마그네시아 광물의 입도 크기가 큰 경우에는 볼밀(ball mill), 어트리션 밀(attrition mill)과 같은 분쇄 공정을 이용하여 목표하는 크기로 분쇄하여 사용할 수 있으며, 마그네시아 광물 분말의 브레인 분말도는 2,000∼10,000㎠/g 범위인 것이 바람직한데, 분말도가 높을수록 수화 작용이 빠르므로 조기강도가 높고 수밀성 및 내구성도 높아지며, 2,000㎠/g 미만인 경우에는 입자 간 결합에 어려움이 발생될 수 있고, 10,000㎠/g을 초과하는 경우에는 분말의 제조가 어려울 뿐만 아니라 가격이 비싸 경제적이지 못하다.If the particle size of the magnesia mineral is large, it can be used to grind to the target size using a grinding process such as a ball mill (attrition mill) or an attrition mill, the brain powder of the magnesia mineral powder is 2,000 ~ It is preferable that the range of 10,000 cm 2 / g, the higher the powder, the faster the hydration action, the higher the early strength, the higher the water tightness and durability, and less than 2,000 cm 2 / g may cause difficulty in bonding between particles, 10,000 cm 2 If it exceeds / g, the production of the powder is not only difficult, but also expensive and not economical.
마그네시아 광물은 수화반응의 활성도(수화활성도)를 높이기 위해 600∼1000℃의 온도에서 소성 처리된 마그네시아 광물 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 소성 온도가 600∼1000℃로 낮기 때문에 에너지의 소모가 적고, 비용이 절약되어 경제적이며, 대량 생산에 적합한 장점이 있다. Magnesia mineral is preferably used to magnesia mineral powder calcined at a temperature of 600 ~ 1000 ℃ to increase the activity (hydration activity) of the hydration reaction. Since the firing temperature is low, such as 600 ~ 1000 ℃ low energy consumption, cost savings and economical, there is an advantage suitable for mass production.
상기 소성 처리는 공기(air) 분위기와 같은 산화 분위기에서 10분∼24시간 동안 수행하는 것이 바람직하다.The firing treatment is preferably performed for 10 minutes to 24 hours in an oxidizing atmosphere such as an air atmosphere.
사문석(serpentine)은 마그네슘 실리케이트계 광물로서 대표 화학식이 Mg3Si2O5(OH)4)이다. 사문석은 성분 함량으로 산화마그네슘(MgO) 30∼60중량% 및 이산화규소(SiO2) 30∼45중량%를 포함하는 것을 사용하는 것이 바람직하다. Serpentine is a magnesium silicate mineral and has a representative chemical formula of Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 ). Serpentine is preferably used in that it comprises a magnesium oxide (MgO) 30~60% by weight and a silicon dioxide (
이러한 사문석은 마그네시아 광물의 약점인 강도가 약하고 내수성 등의 내구성이 약한 단점을 보완하여 줄 수 있다. Such serpentine can compensate for the weakness of the weakness of the magnesia mineral and weak durability such as water resistance.
사문석의 입도 크기가 큰 경우에는 볼밀링(ball mill), 어트리션 밀(attrition mill)과 같은 분쇄 공정을 이용하여 목표하는 크기로 분쇄하여 사용할 수 있으며, 사문석 분말의 브레인 분말도는 2,000∼10,000㎠/g 범위인 것이 바람직한데, 분말도가 높을수록 수화 작용이 빠르므로 조기강도가 높고 워커빌리티, 수밀성 및 내구성도 높아지며, 2,000㎠/g 미만인 경우에는 입자 간 결합에 어려움이 발생될 수 있고, 10,000㎠/g을 초과하는 경우에는 분말의 제조가 어려울 뿐만 아니라 가격이 비싸 경제적이지 못하다.If the size of the serpentine is large, it can be pulverized to the desired size using a grinding process such as a ball mill or an attrition mill, and the brain powder of the serpentine powder is 2,000 to 10,000. It is preferable that it is in the range of cm 2 / g, the higher the powder, the faster the hydration action, the higher the early strength, the higher the workability, water tightness and durability, and less than 2,000 cm 2 / g may cause difficulties in bonding between particles, 10,000 If it exceeds 2 cm 2 / g, the production of the powder is not only difficult, but also expensive and not economical.
사문석의 수화반응의 활성도(수화활성도)를 높이기 위해 600∼1000℃의 온도에서 소성 처리된 사문석 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 소성 온도가 600∼1000℃로 낮기 때문에 에너지의 소모가 적고, 비용이 절약되어 경제적이며, 대량 생산에 적합한 장점이 있다. 상기 소성 처리는 공기(air) 분위기와 같은 산화 분위기에서 10분∼24시간 동안 수행하는 것이 바람직하다. It is preferable to use serpentine powder calcined at a temperature of 600 to 1000 ° C. in order to increase the activity (hydration activity) of the serpentine hydration reaction. Since the firing temperature is low, such as 600 ~ 1000 ℃ low energy consumption, cost savings and economical, there is an advantage suitable for mass production. The firing treatment is preferably performed for 10 minutes to 24 hours in an oxidizing atmosphere such as an air atmosphere.
상기의 마그네시아 분말, 사문석 분말, 마그네시아분말과 사문석 분말이 혼합된 마그네슘실리케이트 분말 조성물에 염화마그네슘(MgCl2)가 더 포함될 수 있다. Magnesium chloride (MgCl 2) may be further included in the magnesium silicate powder composition in which the magnesia powder, the serpentine powder, the magnesia powder and the serpentine powder are mixed.
상기의 조성물에 염화마그네슘이 첨가되면 강도, 특히 압축강도가 개선되고 내구성이 개선되며 빠른 경화 특성을 나타내는 효과가 있다. When magnesium chloride is added to the composition, strength, in particular, compressive strength is improved, durability is improved, and there is an effect of exhibiting fast curing characteristics.
상기 염화마그네슘은 상기의 마그네시아 분말, 사문석 분말, 마그네시아분말과 사문석 분말이 혼합된 마그네슘실리케이트 분말 조성물에 100중량부에 대해서 0.1∼20중량부, 더욱 바람직하게는 0.5∼8중량부 함유되는 것이 바람직한데, 상기 염화마그네슘의 함량이 상기 마그네시아 광물 분말 100중량부에 대하여 0.1중량부 미만이면 압축강도 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 염화마그네슘의 함량이 상기 마그네시아 광물 분말 100중량부에 대하여 20중량부를 초과하면 빠른 경화 특성을 나타내지만 더 이상의 압축강도 및 내구성 개선 효과를 기대하기 어렵고 가격경쟁력이 떨어질 수 있어 경제적이지 못하다.The magnesium chloride is preferably contained 0.1 to 20 parts by weight, more preferably 0.5 to 8 parts by weight based on 100 parts by weight of the magnesium silicate powder composition in which the magnesia powder, the serpentine powder, the magnesia powder and the serpentine powder are mixed. When the content of the magnesium chloride is less than 0.1 part by weight based on 100 parts by weight of the magnesium mineral powder, the compressive strength and the durability improvement effect may be insignificant, and the content of the magnesium chloride is 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the magnesium powder. Excessive part shows fast curing property, but it is difficult to expect further improvement of compressive strength and durability, and it is not economical because price competitiveness can be reduced.
상기의 마그네시아 분말, 사문석 분말, 마그네시아분말과 사문석 분말이 혼합된 마그네슘실리케이트 분말 조성물에 인산나트륨(NaHPO4)이 더 포함될 수 있다. Sodium phosphate (NaHPO 4) may be further included in the magnesium silicate powder composition in which the magnesia powder, the serpentine powder, the magnesia powder and the serpentine powder are mixed.
상기의 조성물에 인산나트륨(NaHPO4)이 첨가되면 강도, 특히 압축강도가 개선되고 내구성이 개선되며 빠른 경화 특성을 나타내는 효과가 있다. When sodium phosphate (NaHPO 4) is added to the composition, strength, in particular, compressive strength is improved, durability is improved, and there is an effect of exhibiting fast curing characteristics.
상기 인산나트륨은 상기의 마그네시아 분말, 사문석 분말, 마그네시아분말과 사문석 분말이 혼합된 마그네슘실리케이트 분말 조성물에 100중량부에 대해서 0.1~20중량부, 더욱 바람직하게는 0.5~8중량부 함유되는 것이 바람직한데, 상기 인산나트륨의 함량이 상기 마그네시아 광물 분말 100중량부에 대하여 0.1중량부 미만이면 압축강도 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 인산나트륨의 함량이 상기 마그네시아 광물 분말 100중량부에 대하여 20중량부를 초과하면 빠른 경화 특성을 나타내지만 더 이상의 압축강도 및 내구성 개선 효과를 기대하기 어렵고 가격경쟁력이 떨어질 수 있어 경제적이지 못하다.The sodium phosphate is preferably contained in the magnesium silicate powder composition of the magnesia powder, serpentine powder, magnesia powder and the serpentine powder in an amount of 0.1 to 20 parts by weight, more preferably 0.5 to 8 parts by weight based on 100 parts by weight. When the content of the sodium phosphate is less than 0.1 part by weight based on 100 parts by weight of the magnesia mineral powder, the compressive strength and the durability improvement effect may be weak, and the content of the sodium phosphate is 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the magnesia mineral powder. Excessive part shows fast curing property, but it is difficult to expect further improvement of compressive strength and durability, and it is not economical because price competitiveness can be reduced.
본 발명의 무기결합재 조성물은 소성온도가 낮고 이산화탄소 발생량도 적으면서 또한 압축강도 특성 내화학성이 우수하다.The inorganic binder composition of the present invention has a low firing temperature, a small amount of carbon dioxide generation and excellent compressive strength characteristics and chemical resistance.
본 발명의 무기결합재 조성물은 1450℃ 이상의 고온에서 소성하는 기존의 시멘트 제품을 대체할 수 있으며, 상기 무기결합재 조성물은 물과 혼합되어 실제 작업하려는 현장에 시공될 수 있다. The inorganic binder composition of the present invention can replace the existing cement products fired at a high temperature of 1450 ° C. or higher, and the inorganic binder composition can be mixed with water and installed on the actual work site.
상기 무기결합재 조성물과 물의 혼합비율은 실제 작업하려는 현장 상황, 적용되는 구조물, 시공 방법 등에 따라 적절하게 사용할 수 있다. The mixing ratio of the inorganic binder composition and water may be appropriately used depending on the actual site situation, the structure to be applied, the construction method, and the like.
또한, 본 발명의 무기결합재 조성물은 잔골재 및 물과 혼합되어 모르타르 조성물로도 사용이 가능하다. In addition, the inorganic binder composition of the present invention can be used as a mortar composition by mixing with the fine aggregate and water.
또한, 본 발명의 무기결합재 조성물은 잔골재, 굵은골재 및 물과 혼합되어 콘크리트 조성물로도 사용이 가능하다. In addition, the inorganic binder composition of the present invention is mixed with fine aggregate, coarse aggregate and water can be used as a concrete composition.
이하에서, 본 발명에 따른 실험예들을 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실험예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, experimental examples according to the present invention will be specifically shown, and the present invention is not limited by the following experimental examples.
아래의 표 1에 이하의 실험예들에서 사용된 분말 원료의 화학조성(성분)을 나타내었다. Table 1 below shows the chemical composition (components) of the powder raw materials used in the following experimental examples.
[실시예 1]Example 1
알루미노실리케이트 혼합 조성물은 Si/Al=2.0 몰비로 혼합하여 조성한 결합재와, SiO2/Na2O=1.0 몰비로 혼합하여 조성한 경화제를 10:5의 중량비로 혼합하여 알루미노 실리케이트 무기결합재 혼합조성물을 수득하는 1단계(S1); 상기 알루미노 실리케이트 무기결합재 혼합조성물 분말 100 중량부에 대해서 700℃에서 소성된 마그네시아 분말을 50, 100, 150 중량부 첨가하는 2단계(S2); 상기 2단계에서 수득된 무기결합 분말 조성물과 물을 1: 0.6 으로 혼합하는 3단계(S3); 상기 3단계에서 수득된 혼합물을 몰드에 주입한 후 성형 및 탈형하는 4단계(S4);를 포함한다. The aluminosilicate mixed composition is prepared by mixing a binder prepared by mixing at a Si / Al = 2.0 molar ratio and a curing agent prepared by mixing at a molar ratio of SiO2 / Na 2 O = 1.0 by a weight ratio of 10: 5 to obtain an aluminosilicate inorganic binder mixed composition. One step (S1) to do; Step 2 (S2) of adding 50, 100, 150 parts by weight of the magnesia powder calcined at 700 ℃ relative to 100 parts by weight of the aluminosilicate inorganic binder mixture composition powder; Step 3 (S3) of mixing the inorganic binder powder composition and water obtained in step 2 1: 1: 0.6; It includes; four steps (S4) for molding and demolding after injecting the mixture obtained in the third step into a mold.
상기 3단계에서 수득된 혼합물을 4㎝×4㎝×16㎝의 몰드에 주입하여 후 탈형하여 소정의 수화시간 경과 후의 압축강도를 도 1에 나타내었다. The mixture obtained in
[실시예 2][Example 2]
알루미노실리케이트 혼합 조성물은 Si/Al=2.0 몰비로 혼합하여 조성한 결합재와, SiO2/Na2O=1.0 몰비로 혼합하여 조성한 경화제를 10:5의 중량비로 혼합하여 알루미노 실리케이트 무기결합재 혼합조성물을 수득하는 1단계(S1); 상기 알루미노 실리케이트 무기결합재 혼합조성물 분말 100 중량부에 대해서 700℃에서 소성된 사문석(Serpentine) 분말을 50, 100, 150 중량부 첨가하는 2단계(S2); 상기 2단계에서 수득된 무기결합 분말 조성물과 물을 1: 0.6 으로 혼합하는 3단계(S3); 상기 3단계에서 수득된 혼합물을 몰드에 주입한 후 성형 및 탈형하는 4단계(S4);를 포함한다. The aluminosilicate mixed composition is prepared by mixing a binder prepared by mixing at a Si / Al = 2.0 molar ratio and a curing agent prepared by mixing at a molar ratio of SiO2 / Na 2 O = 1.0 by a weight ratio of 10: 5 to obtain an aluminosilicate inorganic binder mixed composition. One step (S1) to do; Step 2 (S2) of adding 50, 100, and 150 parts by weight of serpentine powder calcined at 700 ° C. with respect to 100 parts by weight of the aluminosilicate inorganic binder mixture composition powder; Step 3 (S3) of mixing the inorganic binder powder composition and water obtained in step 2 1: 1: 0.6; It includes; four steps (S4) for molding and demolding after injecting the mixture obtained in the third step into a mold.
전체 무기결합 분말 조성물에 물을 1: 0.6 으로 혼합한 후 4㎝×4㎝×16㎝의 몰드에 주입하여 후 탈형하여 소정의 수화시간 경과 후의 압축강도를 도 2에 나타내었다. Water was mixed in the total inorganic binding powder composition in a ratio of 0.6, injected into a mold of 4 cm × 4 cm × 16 cm, and then demolded to show compressive strength after a predetermined hydration time.
[실시예 3][Example 3]
알루미노실리케이트 혼합 조성물은 Si/Al=2.0 몰비로 혼합하여 조성한 결합재와, SiO2/Na2O=1.0 몰비로 혼합하여 조성한 경화제를 10:5의 중량비로 혼합하여 알루미노 실리케이트 무기결합재 혼합조성물을 수득하는 1단계(S1); 상기 조성된 알루미노 실리케이트 무기결합재 혼합조성물 분말 100 중량부에 대해서 700℃에서 소성된 마그네시아 분말과 사문석 분말을 7:3으로 혼합된 마그네슘실리케이트 분말을 50, 100, 150 중량부 첨가하는 2단계(S2); 상기 2단계에서 수득된 무기결합 분말 조성물과 물을 1: 0.6 으로 혼합하는 3단계(S3); 상기 3단계에서 수득된 혼합물을 몰드에 주입한 후 성형 및 탈형하는 4단계(S4);를 포함한다. The aluminosilicate mixed composition is prepared by mixing a binder prepared by mixing at a mol ratio of Si / Al = 2.0 and a curing agent prepared by mixing at a molar ratio of SiO 2 / Na 2 O = 1.0 by weight ratio of 10: 5 to prepare an aluminosilicate inorganic binder mixed composition. One step (S1) to obtain; Step 2 of adding 50, 100, and 150 parts by weight of magnesium silicate powder mixed with magnesia powder and serpentine powder calcined at 700 ° C. at 7: 7 with respect to 100 parts by weight of the aluminosilicate inorganic binder mixture composition thus prepared (S2 ); Step 3 (S3) of mixing the inorganic binder powder composition and water obtained in step 2 1: 1: 0.6; It includes; four steps (S4) for molding and demolding after injecting the mixture obtained in the third step into a mold.
전체 무기결합 분말 조성물에 물을 1: 0.6 으로 혼합한 후 4㎝×4㎝×16㎝의 몰드에 주입하여 후 탈형하여 소정의 수화시간 경과 후의 압축강도를 도 3에 나타내었다. Water was added to the total inorganic binding powder composition in a ratio of 0.6, and then injected into a mold of 4 cm × 4 cm × 16 cm, followed by demolding to show compressive strength after a predetermined hydration time.
[실시예 4]Example 4
알루미노실리케이트 혼합 조성물은 Si/Al=2.0 몰비로 혼합하여 조성한 결합재와, SiO2/Na2O=1.0 몰비로 혼합하여 조성한 경화제를 10:5의 중량비로 혼합하여 알루미노 실리케이트 무기결합재 혼합조성물을 수득하는 1단계(S1); 상기 조성된 알루미노 실리케이트 무기결합재 혼합조성물 분말 100 중량부에 대해서 700℃에서 소성된 마그네시아 분말과 사문석 분말이 7:3으로 혼합된 마그네슘실리케이트 분말 100 중량부에 대해서 MgCl2를 1%, 5%, 10% 첨가한 조성물을 100 중량부 첨가하는 2단계(S2); 상기 2단계에서 수득된 무기결합 분말 조성물과 물을 1: 0.6 으로 혼합하는 3단계(S3); 상기 3단계에서 수득된 혼합물을 몰드에 주입한 후 성형 및 탈형하는 4단계(S1);를 포함한다. The aluminosilicate mixed composition is prepared by mixing a binder prepared by mixing at a Si / Al = 2.0 molar ratio and a curing agent prepared by mixing at a molar ratio of SiO2 / Na 2 O = 1.0 by a weight ratio of 10: 5 to obtain an aluminosilicate inorganic binder mixed composition. One step (S1) to do; 1%, 5%, 10% of MgCl2 was added to 100 parts by weight of magnesium silicate powder mixed with 7: 3 of magnesia powder and serpentine powder calcined at 700 ° C with respect to 100 parts by weight of the alumino silicate inorganic binder mixture composition. Step 2 of adding 100 parts by weight of the added composition (S2); Step 3 (S3) of mixing the inorganic binder powder composition and water obtained in step 2 1: 1: 0.6; It includes; four steps (S1) for molding and demolding after injecting the mixture obtained in the third step into a mold.
전체 무기결합 분말 조성물에 물을 1: 0.6 으로 혼합한 후 4㎝×4㎝×16㎝의 몰드에 주입하여 후 탈형하여 소정의 수화시간 경과 후의 압축강도를 도 4에 나타내었다. Water was mixed in the total inorganic binding powder composition in a ratio of 0.6, injected into a mold of 4 cm × 4 cm × 16 cm, and then demolded to show compressive strength after a predetermined hydration time.
[실시예 5][Example 5]
알루미노실리케이트 혼합 조성물은 Si/Al=2.0 몰비로 혼합하여 조성한 결합재와, SiO2/Na2O=1.0 몰비로 혼합하여 조성한 경화제를 10:5의 중량비로 혼합하여 알루미노 실리케이트 무기결합재 혼합조성물을 수득하는 1단계(S1); 상기 조성된 알루미노 실리케이트 무기결합재 혼합조성물 분말 100 중량부에 대해서 700℃에서 소성된 마그네시아 분말과 사문석 분말이 7:3, 5:5, 3:7으로 혼합된 마그네슘실리케이트 분말 100 중량부 첨가하는 2단계(S2);를 실시하고, 상기 2단계에서의 KS 실험방법에 의한 안정도 시험결과를 도 5에 나타내었다.
The aluminosilicate mixed composition is prepared by mixing a binder prepared by mixing at a mol ratio of Si / Al = 2.0 and a curing agent prepared by mixing at a molar ratio of SiO 2 / Na 2 O = 1.0 by weight ratio of 10: 5 to prepare an aluminosilicate inorganic binder mixed composition. One step (S1) to obtain; Magnesia powder and serpentine powder calcined at 700 ° C. were added in an amount of 100 parts by weight of magnesium silicate powder mixed at 7: 3, 5: 5, and 3: 7 with respect to 100 parts by weight of the alumino silicate inorganic binder mixture composition. Step (S2); and the results of the stability test by the KS test method in the second step is shown in FIG.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.
Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the invention, It is obvious that the claims fall within the scope of the claims.
S1 : 1단계 S2 : 2단계
S3 : 3단계 S4 : 4단계S1: Step 1 S2: Step 2
S3: Step 3 S4: Step 4
Claims (15)
Si / Al = 0.5 to 4.0 molar ratio, and the binder and SiO 2 / Na 2 O = 0.5 to 2.5, SiO 2 / K 2 O = 0.5 to 2.5 and SiO 2 / Li 2 O = 0.5 to 2.5 molar ratio 10 to 2 to 8 parts by weight of the liquid curing agent is mixed and the geopolymer aluminosilicate mixed composition is mixed, but magnesia powder is mixed 10 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the geopolymer aluminosilicate mixed composition powder Method for producing an inorganic binder composition, characterized in that.
상기 마그네시아 분말은 수화반응의 활성도를 높이기 위해 600∼1000℃의 온도에서 소성 처리된 것을 특징으로 하는 무기결합재 조성물의 제조방법.
The method of claim 1,
The magnesia powder is calcined at a temperature of 600 to 1000 ℃ in order to increase the activity of the hydration reaction.
상기 마그네시아 분말은 브레인 분말도가 2,000∼10,000㎠/g 범위인 것을 특징으로 하는 무기결합재 조성물의 제조방법.
The method according to claim 6,
The magnesia powder is a method of producing an inorganic binder composition, characterized in that the brain powder ranges from 2,000 to 10,000 cm 2 / g.
상기 지오폴리머계 알루미노실리케이트 혼합 조성물 분말 100 중량부에 대해서 마그네슘실리케이트 분말이 10∼200 중량부 첨가되는 것을 특징으로 하는 무기결합재 조성물의 제조방법.
The method of claim 1,
Method for producing an inorganic binder composition, characterized in that 10 to 200 parts by weight of magnesium silicate powder is added to 100 parts by weight of the geopolymer-based aluminosilicate mixed composition powder.
상기 마그네슘실리케이트 분말은 마그네시아 분말 100 중량부에 사문석 분말이 10∼200 중량부 첨가된 것을 특징으로 하는 무기결합재 조성물의 제조방법.
9. The method of claim 8,
The magnesium silicate powder is a method for producing an inorganic binder composition, characterized in that 10 to 200 parts by weight of serpentine powder is added to 100 parts by weight of magnesia powder.
상기 마그네슘실리케이트 분말 100중량부에 대해서 염화마그네슘 및 인산나트륨의 군에서 택일되거나 이들의 혼합물을 혼합하여 0.1~20 중량부 첨가하는 것을 특징으로 하는 무기결합재 조성물의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Method for producing an inorganic binder composition, characterized in that 0.1 to 20 parts by weight of the magnesium silicate powder is selected from the group of magnesium chloride and sodium phosphate, or a mixture thereof is added.
상기 사문석 분말은 활성도를 높이기 위하여 중탄산나트륨 및 탄산나트륨 중에서 선택된 1종 이상의 포화수용액으로 180~248℃의 오토클레이브에서 수열 처리된 것을 특징으로 하는 무기결합재 조성물의 제조방법.
10. The method of claim 9,
The serpentine powder is hydrothermally treated in an autoclave at 180 ~ 248 ℃ one or more saturated aqueous solution selected from sodium bicarbonate and sodium carbonate in order to increase the activity.
상기 마그네슘실리케이트 분말 100중량부에 대하여 염화마그네슘 0.1∼20중량부가 혼합되는 것을 특징으로 하는 무기결합재 조성물의 제조방법.
9. The method of claim 8,
0.1 to 20 parts by weight of magnesium chloride is mixed with respect to 100 parts by weight of the magnesium silicate powder.
상기 마그네슘실리케이트 분말 100중량부에 대하여 인산나트륨 0.1∼20중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무기결합재 조성물의 제조방법.
9. The method of claim 8,
The method for producing an inorganic binder composition, characterized in that it further comprises 0.1 to 20 parts by weight of sodium phosphate based on 100 parts by weight of the magnesium silicate powder.
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