KR101368681B1 - 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101368681B1
KR101368681B1 KR20120054380A KR20120054380A KR101368681B1 KR 101368681 B1 KR101368681 B1 KR 101368681B1 KR 20120054380 A KR20120054380 A KR 20120054380A KR 20120054380 A KR20120054380 A KR 20120054380A KR 101368681 B1 KR101368681 B1 KR 101368681B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
blast furnace
furnace slag
waste concrete
fine powder
weight
Prior art date
Application number
KR20120054380A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130130511A (ko
Inventor
강희권
이관형
최재용
Original Assignee
대형환경 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 대형환경 주식회사 filed Critical 대형환경 주식회사
Priority to KR20120054380A priority Critical patent/KR101368681B1/ko
Publication of KR20130130511A publication Critical patent/KR20130130511A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101368681B1 publication Critical patent/KR101368681B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/16—Waste materials; Refuse from building or ceramic industry
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/14—Waste materials; Refuse from metallurgical processes
    • C04B18/141—Slags
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/22—Glass ; Devitrified glass
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Abstract

본 발명은 폐콘크리트의 미분말 및 고로슬래그를 사용하여 시멘트를 대체하고 우수한 압축강도를 제공하도록, 폐콘크리트 미분말 30~70 중량부, 고로슬래그 30~70 중량부, 액상의 활성화제인 물유리 10~30 중량부로 구성되는 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 조성물을 제공하고, 폐콘크리트의 재생과정에서 발생하는 폐콘크리트 미분말 및 제강공정에서 발생하는 고로슬래그를 각각 수집하여 준비하는 단계와; 상기 폐콘크리트 미분말 30~70 중량부에 고로슬래그 30~70 중량부를 혼합하는 단계와; 상기 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그가 서로 섞인 혼합물에 액상의 활성화제인 물유리 10~30 중량부를 투입하여 페이스트를 조성하는 단계와; 상기 페이스트를 형상화하도록 성형하는 단계와; 상기 성형된 페이스트를 중온에서 양생하는 단계;를 포함하는 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 제조방법을 제공한다.

Description

폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 조성물 및 그 제조방법 {Geopolymer Composition Using Waste Concrete Powders and Blastfurnace Slag Powders and its a manufacturing method}
본 발명은 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐콘크리트의 미분말 및 고로슬래그를 사용하여 시멘트를 대체하고 우수한 압축강도를 제공하는 것이 가능한 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 급속한 산업발전과 더불어 경제성장 및 국민의 생활수준이 급속하게 향상되어 가는 반면, 산업발전의 영향으로 건설된 수많은 철근콘크리트 구조물 등은 계속해서 노후화됨에 따라 주거 및 주위환경의 개선에 대한 욕구가 증대하고 있으며, 이에 따라 도심개발 및 노후건축물의 재건축 사업이 급격하게 증가하고 있는 실정이다.
하지만 아파트나 빌딩과 같은 다양한 건물을 재건축하는 과정에서는 기존 콘크리트 구조물에 대한 많은 양의 건설폐기물이 발생하게 된다. 즉, 기존 건물의 기능저하나 구조내력의 저하 및 사회적인 요인으로 건물을 해체하는 경우에 많은 양의 폐기물이 발생하는데, 이는 2007년도 폐기물 구성비에 대해 환경부 통계연감에 조사된 바를 참조하면 생활폐기물 15.0%, 사업장배출 시설계폐기물 34.0%, 건설폐기물 51.0%로 폐기물 중에서도 건설폐기물이 가장 큰 구성비율을 차지할 만큼 건설폐기물의 발생량이 큰 비중을 차지한다.
여기서 현재 건설폐기물을 처리하기 위한 방법으로는 일정한 매립지를 정하여 매립처리하거나 일부 소각처리하는 방법을 사용하고 있다. 이처럼 폐기물에 대해 매립처리하거나 소각처리하는 경우 환경오염의 심각성을 증대하고, 다른 폐기물과는 달리 재활용에 대한 인식도나 환경오염의 위험성에 대한 인식이 상대적으로 낮아 공사현장에서의 적재 및 불법투기가 빈번히 일어나는 등 건설폐기물처리에 대해 환경문제로까지 대두되고 있다.
또한 일반적으로 콘크리트를 제조할 때 사용되는 골재는 천연 암석을 파쇄한 천연골재가 대부분을 차지하고 있으나, 천연골재는 건설경기의 과열화 및 활성화로 인해 수요량을 공급량이 따라 주지 못하게 되고, 결국 골재수급의 불균형 현상을 초래하게 되는 어려움이 있다.
따라서 건설폐기물을 자원화하려는 움직임은 오래전부터 천연골재의 수급부족인 대안으로 제기되어 왔으며, 그 중에서 건설폐기물인 폐콘크리트를 분쇄한 후 선별하는 과정을 거쳐 재사용할 수 있도록 생산한 순환골재를 제조하여 사용하고 있다.
그런데 폐콘크리트를 순환골재로 재활용하기 위한 생산시스템에는 반드시 폐콘크리트에 대한 파쇄과정을 거치며, 이러한 파쇄과정에서의 충격 및 파쇄작용에 의해 폐콘크리트 투입물량의 약 5%에 이르는 다량의 미분말이 발생하게 되고, 이는 대부분 그대로 매립 및 소각처리하여 폐기처분해야만 하는 문제가 있었다.
그리고 일반적으로 아파트나 빌딩, 주택과 같은 다양한 건물의 건축에 사용되는 콘크리트는 시멘트에 모래 및 자갈과 같은 골재를 재료로 구성된 조성물을 사용하여 제조한다.
그러나 종래 콘크리트에 조성되는 주골재인 시멘트는 통상적으로 포틀랜드 시멘트를 사용하는데, 이는 생산과정에서 대량으로 이산화탄소(CO2)를 발생시키는 등 시멘트의 사용 자체가 환경오염을 유발하는 원인이 되며, 시멘트를 사용하는 경우 일정시간 동안을 소성시키는 공정이 필요하여 에너지 사용량이 많은 문제가 있었다.
이에 최근에는 지오폴리머(geopolymer)를 비롯하여 미네랄폴리머(mineral polymer)나 인오르가닉폴리머(inorganic polymer)로 명명되는 새로운 신재료가 등장하고 있다. 특히, 지오폴리머는 반응성산화물을 다량 포함하고 있는 산업부산물 또는 천연재료를 알칼리성의 액체에 의해 활성화되어 결합재로 작용하게 되는 것으로, 환경오염을 유발할 수 있는 시멘트를 사용하지 않아도 되어 친환경적인 콘크리트로 각광을 받고 있다.
그러나 아직 지오폴리머에 대한 기술개발이 미비하여 지오폴리머가 적용된 조성물로 양생된 구조체의 강도가 약하고, 경화속도가 늦은 등의 안정적인 경화가 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 폐콘크리트 미분말을 사용하여 조성하므로 폐콘크리트를 재활용하기 위한 파쇄과정에 발생하는 미분말을 대량으로 재활용할 수 있으며 환경오염을 예방할 수 있는 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 조성물 및 그 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.
뿐만 아니라 본 발명은 폐기물인 폐콘크리트 미분말과 고로슬래그를 주골재로 사용하여 환경을 보호하는 동시에 천연골재의 소비가 없어 자원을 보존하고, 콘크리트의 골재에 대해 시멘트의 사용을 대체하므로 이산화탄소 발생원을 제거하며 환경오염을 최소화함은 물론 소성공정이 불필요하여 생산성 향상 및 에너지를 절감할 수 있는 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 조성물 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
그리고 본 발명은 골재 간에 우수한 경화구조를 이루도록 조성하여 경화속도가 신속하게 이뤄지며 양생 기간을 최소화한 안정적인 경화를 도모하고 우수한 기계적 강도를 도모할 수 있는 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 조성물 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 제안하는 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 조성물은 폐콘크리트 미분말 30~70 중량부, 고로슬래그 30~70 중량부, 액상의 활성화제인 물유리 10~30 중량부로 이루어진다.
또한 상기 지오폴리머 조성물은 상기 폐콘크리트 미분말 및 상기 고로슬래그의 혼합비율에 대하여 상기 고로슬래그를 10~30 중량부 추가 투입하여 고강도의 지오폴리머 조성물로 구성하는 것도 가능하다.
그리고 본 발명이 제안하는 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 제조방법은 폐콘크리트의 재생과정에서 발생하는 폐콘크리트 미분말 및 제강공정에서 발생하는 고로슬래그를 각각 수집하여 준비하는 단계와; 상기 폐콘크리트 미분말 30~70 중량부에 고로슬래그 30~70 중량부를 혼합하는 단계와; 상기 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그가 서로 섞인 혼합물에 액상의 활성화제인 물유리 10~30 중량부를 투입하여 페이스트를 조성하는 단계와; 상기 페이스트를 형상화하도록 성형하는 단계와; 상기 성형된 페이스트를 중온에서 양생하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
상기 페이스트를 양생할 때에는 폐콘크리트 미분말, 고로슬래그, 물유리를 각각 혼합한 후 70~90℃의 온도에서 5시간 동안 양생한다.
또한 상기 페이스트를 양생한 다음에는 1~7일간 재령하는 단계를 더 포함하여 구성하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 조성물 및 그 제조방법에 의하면 폐콘크리트의 재생과정에서 발생하는 폐콘크리트 미분말을 원료로 사용하여 폐기처분에 의한 환경오염을 방지하고, 기존의 포틀랜드 시멘트를 대체할 수 있기 때문에 이산화탄소의 발생을 예방하여 제조공정에서 온실가스를 감축하는 동시에 소성 공정이 불필요하므로 에너지 사용량을 대폭 절감하는 할 수 있는 효과를 얻는다.
뿐만 아니라 본 발명에 따른 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 조성물 및 그 제조방법은 폐콘크리트 미분말과 고로슬래그 및 물유리로 조성된 우수한 경화구조를 이루므로 신속하게 경화가 이뤄짐은 물론 짧은 양생기간을 도모하여 제품의 생산성을 높이고 초기에 높은 강도를 나타냄과 동시에 우수한 기계적 특성 및 유해물질을 고정화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 제조방법의 일실시예를 나타내는 블럭도.
본 발명은 폐콘크리트 미분말 30~70 중량부, 고로슬래그 30~70 중량부, 액상의 활성화제인 물유리 10~30 중량부로 구성되는 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 조성물을 기술구성의 특징으로 한다.
또한 상기 지오폴리머 조성물은 상기 폐콘크리트 미분말 및 상기 고로슬래그의 혼합비율에 대하여 상기 고로슬래그를 10~30 중량부 추가 투입하여 고강도의 지오폴리머 조성물로 구성하는 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 조성물을 기술구성의 특징으로 한다.
또한 본 발명은 폐콘크리트의 재생과정에서 발생하는 폐콘크리트 미분말 및 제강공정에서 발생하는 고로슬래그를 각각 수집하여 준비하는 단계와; 상기 폐콘크리트 미분말 30~70 중량부에 고로슬래그 30~70 중량부를 혼합하는 단계와; 상기 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그가 서로 섞인 혼합물에 액상의 활성화제인 물유리 10~30 중량부를 투입하여 페이스트를 조성하는 단계와; 상기 페이스트에 상기 고로슬래그를 10~30 중량부 추가 투입하는 단계와; 상기 페이스트를 형상화하도록 성형하는 단계와; 상기 성형된 페이스트를 중온에서 양생하는 단계;를 포함하는 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 제조방법을 기술구성의 특징으로 한다.
또한 상기 페이스트를 양생할 때에는 폐콘크리트 미분말, 고로슬래그, 물유리를 각각 혼합한 후 70~90℃의 온도에서 5시간 동안 양생하는 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 제조방법을 기술구성의 특징으로 한다.
또한 상기 페이스트를 양생한 다음에는 1~7일간 재령하는 단계를 더 포함하는 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 제조방법을 기술구성의 특징으로 한다.
다음으로 본 발명에 따른 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 조성물에 대해 상세히 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시예는 여러 가지 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 발명의 실시예는 해당 기술분야에서 보통의 지식을 가진 자가 본 발명을 이해할 수 있도록 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
먼저 본 발명에 따른 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 조성물은 폐콘크리트 미분말 30~70 중량부, 고로슬래그 30~70 중량부, 물유리 10~30 중량부를 포함하여 이루어진다.
상기 폐콘크리트 미분말은 폐콘크리트를 여러 차례를 직접적으로 파쇄하는 작업을 거쳐 획득한 미세한 분말을 사용하는 것도 가능하고, 폐콘크리트를 순환골재로 재활용하기 위한 순환골재의 생산시스템에서 폐콘크리트를 파쇄하는 공정에서 얻어진 다량의 미분말을 사용하는 것도 가능하다.
예를 들면 폐콘크리트를 순환골재로 생산토록 파쇄하는 공정에서는 폐콘크리트의 투입물량의 5% 정도에 이르는 미분말이 발생하게 된다. 즉, 상기 폐콘크리트 미분말은 순환골재의 생산과정에서 발생하는 미분말을 수거하여 재활용하는 목적으로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 폐콘크리트 미분말은 입자크기가 6~12㎛인 것을 사용하여 구성한다.
상기 고로슬래그는 철광석으로부터 선철을 만들 때 생기는 부산물로서, 용광로에서 취득하여 사용한다.
일반적으로 상기 고로슬래그는 제철공업의 용광로에서 철광석, 석회석, 코크스 등을 원료로 하여 세철을 제조할 때 얻어지는 부산물로 철광석 중에 불순물로 포함된 암석류가 석회와 화합하여 생긴다. 상기 고로슬래그는 선철 1톤(t)당 500~1000kg이 생성된다.
상기 고로슬래그의 화학적 조성은 산화칼슘(CaO), 이산화규소(SiO2), 삼산화이알루미늄(Al2O3), 삼산화이철(Fe2O3) 산화마그네슘(MgO), 삼산화황(SO3)을 포함한다. 좀 더 구체적으로 상기 고로슬래그의 화학조성에 따른 함유율은 산화칼슘 38~45%, 이산화규소 30~36%, 삼산화이알루미늄 12~18%, 삼산화이철 0.25~0.35%, 산화마그네슘 10%이하, 삼산화황 4%이하로 조성된다.
상기에서 고로슬래그에 조성된 산화칼슘은 상기 물유리로부터 알칼리 활성되고, 알칼리 활성에 의해 C-S-H(calcium silicate hydrate) 결합을 생성하여 압축강도를 높이는 기능을 수행한다.
상기 물유리는 상기 폐콘크리트 미분말과 고로슬래그 간에 화학반응을 촉진하기 위해 사용되는 활성화제로서, 액상 형태를 이룬다.
일반적으로 물유리는 이산화규소와 알칼리를 융해해서 얻은 액상의 규산나트륨을 진한 수용액으로 한 것을 의미하며, 규사와 소다회의 혼합물을 1300~1500℃에서 용융해서 생긴 것을 저압증기솥에서 처리하면 얻을 수 있다. 또한, 상기 물유리는 공기 속에서 이산화탄소를 흡수하여 겔 모양의 규산이 석출되므로 강한 접착력을 나타낸다.
그리고 상기 지오폴리머 조성물은 상기 폐콘크리트 미분말 및 상기 고로슬래그의 혼합비율에 대하여 상기 고로슬래그를 10~30 중량부 추가 투입하여 고강도의 지오폴리머 조성물로 구성하는 것도 가능하다.
상기와 같이 고로슬래그의 조성비율을 상대적으로 높이게 되면, 고로슬래그의 조성성분 중에서 산화칼슘이 물유리로부터 알칼리 활성에 의해 C-S-H 결합을 생성하기 때문에 보다 높은 고강도를 제공하는 것이 가능하다.
다음으로 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 조성물을 사용하여 지오폴리머를 제조하기 위한 제조방법을 설명한다.
먼저 본 발명에 따른 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 제조방법의 일실시예는 도 1에 나타낸 바와 같이, 원료를 준비하는 단계(S10)와, 폐콘크리트 및 고로슬래그를 혼합하는 단계(S20)와, 페이스트를 조성하는 단계(S30)와, 성형하는 단계(S40)와, 양생하는 단계(S50)를 포함하여 이루어진다.
상기 원료를 준비하는 단계(S10)에서는 주원료로 사용되는 폐콘크리트 미분말을 비롯하여 고로슬래그 및 물유리를 준비한다.
상기 폐콘크리트 미분말 및 상기 고로슬래그는 각각 현장에서 개별로 수집하여 준비한다. 예를 들면, 건축물의 신축 또는 해체 과정에서 발생한 폐콘크리트를 새로운 골재(예를 들면, 순환골재 등)로 재생산토록 제조하는 현장에서 폐콘크리트의 재생과정 중에 발생하는 폐콘크리트 미분말을 수집하여 준비하고, 제철공업의 제강공정에서 용광로에 발생하는 부산물 즉 상기 고로슬래그를 수집하여 준비한다.
상기 폐콘크리트 미분말은 폐콘크리트를 건축현장에서 수거한 후 여러 차례 직접적으로 파쇄하여 얻은 미분말을 수집하여 준비하는 것도 가능하다.
상기 폐콘크리트 미분말 및 상기 고로슬래그를 혼합하는 단계(S20)에서는 상기 폐콘크리트 미분말과 상기 고로슬래그를 각각 일정한 중량으로 투입한 후 혼합한다.
상기 폐콘크리트 미분말 30~70 중량부에 상기 고로슬래그 30~70 중량부를 혼합한다.
상기 폐콘크리트 미분말 및 상기 고로슬래그의 혼합비율은 제조할 지오폴리머의 압축강도를 고려하여 설정한다. 즉, 상기 고로슬래그에 조성된 산화칼슘이 상기 물유리로부터 알칼리 활성되어 C-S-H 결합을 생성함에 따라 압축강도를 높이기 때문에 압축강도의 여부에 맞춰 상기 폐콘크리트 미분말 및 상기 고로슬래그의 혼합비율을 조절 설정한다. 즉, 고강도의 지오폴리머를 제조하고자 하는 경우 고로슬래그를 10~30 중량부 추가 투입하여 조절할 수 있다.
예를 들면, 고강도의 지오폴리머를 제조하고자 하는 경우 상기 폐콘크리트 미분말 30 중량부에 상기 고로슬래그 70 중량부를 혼합하고, 보다 약한 강도의 지오폴리머를 제조하고자 하는 경우 상기 폐콘크리트 미분말의 혼합비율을 높이면서 상기 고로슬래그의 혼합비율을 상대적으로 낮추어 혼합한다.
상기에서 폐콘크리트 미분말과 상기 고로슬래그를 혼합함에는 기계적인 교반기를 사용하고, 5~20분 동안을 밀접하게 교반하여 혼합시키는 것이 바람직하다.
상기 페이스트를 조성하는 단계(S30)에서는 상기 폐콘크리트 미분말 및 상기 고로슬래그가 서로 충분히 섞인 혼합물에 액상의 활성화제인 물유리를 투입하여 조성한다.
상기 물유리는 10~30 중량부를 투입한다.
상기에서 폐콘크리트 미분말 및 상기 고로슬래그의 혼합물에 상기 물유리를 투입하여 조성함에는 다시금 혼합하는 과정을 거치는 것이 바람직하다.
예를 들면, 상기 폐콘크리트 미분말 및 상기 고로슬래그의 혼합물에 상기 물유리를 부분적으로 일정량씩 투입하는 동시에 혼합하여 조성하는 것도 가능하고, 상기 폐콘크리트 미분말 및 상기 고로슬래그의 혼합물에 상기 물유리를 모두 투입한 후 혼합하여 조성하는 것도 가능하다.
상기 성형하는 단계(S40)에서는 상기 페이스트를 주입하여 형상화하도록 성형하는 것으로, 다양한 형상의 몰드를 사용한다.
상기 양생하는 단계(S50)에서는 상기 성형단계(S50)에서 몰드 내에 주입한 상기 페이스트를 그대로 유지하되 중온에서 양생한다.
상기에서 페이스트를 양생할 때에는 폐콘크리트 미분말, 고로슬래그, 물유리를 각각 혼합한 후 70~90℃의 온도에서 5시간 동안 양생한다.
상기 페이스트를 양생한 이후에는 해당 몰드로부터 탈형하는 것이 바람직하다.
또한 상기 페이스트를 양생한 다음에는 일정한 일수 동안을 재령하는 단계(S60)를 더 포함한다.
상기 페이스트를 재령함에는 1~7일간을 유지하는 것이 바람직하다.
즉 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 조성물 및 그 제조방법에 의하면, 폐콘크리트의 재생과정에서 발생하는 폐콘크리트 미분말을 원료로 사용하여 폐기처분에 의한 환경오염을 방지하고, 기존의 포틀랜드 시멘트를 대체할 수 있기 때문에 이산화탄소의 발생을 예방하여 제조공정에서 온실가스를 감축하는 동시에 소성 공정이 불필요하므로 에너지 사용량을 대폭 절감하는 것이 가능하다.
뿐만 아니라 본 발명은 폐콘크리트 미분말과 고로슬래그 및 물유리로 조성된 우수한 경화구조를 이루므로 신속하게 경화가 이뤄짐은 물론 짧은 양생기간을 도모하여 제품의 생산성을 높이고 초기에 높은 강도를 나타냄과 동시에 우수한 기계적 특성 및 유해물질을 고정화하는 것이 가능하다.
이하 실시예를 통해 본 발명에 따른 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 조성물을 본 발명의 제조방법을 통해 제조하여 지오폴리머의 압축강도를 측정하였다.
실시예 1
재료로는 건설폐기물을 분쇄하고 발생한 폐콘크리트 미분말과 분말도 6,000㎠/g인 고로슬래그를 혼합하여 사용하고, 활성화제로는 공업용 물유리를 희석하여 사용하였다. 이때, 폐콘크리트 미분말은 평균 입자 크기가 9㎛를 이루며 고로슬래그와의 혼합비는 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 혼합한 후 각각 공시체에 성형하고, 80℃에서 5시간 동안을 양생한 후에 탈형하여 시편을 제조하였다.

No		 중량부
활성제
양생
폐콘크리트
미분말		 고로슬래그
1 30 70

WG

80℃-5시간 유지
2 40 60
3 50 50
4 60 40
5 70 30
상기와 같이 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그의 혼합비로 제조된 시편은 1일, 3일, 7일간 재령한 다음 KS F 2405에 따라 압축강도를 측정해 평가하였다. 그 평가결과는 하기 표 2에 나타내었다.
구분 1일 3일 7일
1 81 76 80
2 73 63 74
3 65 64 70
4 54 58 53
5 45 47 61
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 조성물을 사용하여 제조한 경우 45~81MPa 정도로 전반적인 압축강도가 높아졌음을 알 수 있었다. 또한 폐콘크리트 미분말과 고로슬래그의 혼합비에 대해 고로슬래그 성분이 많이 함유될수록 산화칼슘 성분이 다량 함유된 상태를 이루고, 이는 산화칼슘 성분이 알칼리 활성에 의해 C-S-H 결합을 생성하기 때문에 압축강도가 보다 높아진 것을 확인하였다.
상기에서는 본 발명에 따른 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 조성물 및 그 제조방법의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

Claims (5)

  1. 폐콘크리트 미분말 30~70 중량부, 고로슬래그 30~70 중량부, 액상의 활성화제인 물유리 10~30 중량부로 구성되는 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 조성물에 상기 고로슬래그를 10~30 중량부 추가 투입하여 고강도의 지오폴리머 조성물로 구성하는 것을 특징으로 하는 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 조성물.
  2. 삭제
  3. 폐콘크리트의 재생과정에서 발생하는 폐콘크리트 미분말 및 제강공정에서 발생하는 고로슬래그를 각각 수집하여 준비하는 단계와;
    상기 폐콘크리트 미분말 30~70 중량부에 고로슬래그 30~70 중량부를 혼합하는 단계와;
    상기 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그가 서로 섞인 혼합물에 액상의 활성화제인 물유리 10~30 중량부를 투입하여 페이스트를 조성하는 단계와;
    상기 페이스트에 상기 고로슬래그를 10~30 중량부 추가 투입하는 단계;와
    상기 페이스트를 형상화하도록 성형하는 단계와;
    상기 성형된 페이스트를 중온에서 양생하는 단계;를 포함하여 이루어지되,
    상기 페이스트를 양생할 때에는 폐콘크리트 미분말, 고로슬래그, 물유리를 각각 혼합한 후 70~90℃의 온도에서 5시간 동안 양생하며,
    상기 페이스트를 양생한 다음에는 재령 1~7일간 유지하는 것을 특징으로 하는 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 제조방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
KR20120054380A 2012-05-22 2012-05-22 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 조성물 및 그 제조방법 KR101368681B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20120054380A KR101368681B1 (ko) 2012-05-22 2012-05-22 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 조성물 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20120054380A KR101368681B1 (ko) 2012-05-22 2012-05-22 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 조성물 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130130511A KR20130130511A (ko) 2013-12-02
KR101368681B1 true KR101368681B1 (ko) 2014-02-28

Family

ID=49980174

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20120054380A KR101368681B1 (ko) 2012-05-22 2012-05-22 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 조성물 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101368681B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2949632B1 (en) * 2014-05-30 2020-03-11 Destaclean Oy Hydraulic composite material based on recycled materials and method for production thereof
CN115849749B (zh) * 2022-12-19 2024-04-05 福州大学 一种高强环保碱激发胶凝材料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10114555A (ja) * 1996-10-09 1998-05-06 Chichibu Onoda Cement Corp 低発熱水硬性材料及びその製造方法
JP2008239446A (ja) 2007-03-28 2008-10-09 Railway Technical Res Inst ジオポリマー組成物及びその製造方法
KR100968073B1 (ko) * 2008-06-30 2010-07-08 한국세라믹기술원 슬래그 시멘트 조성물
KR101120062B1 (ko) * 2009-12-02 2012-03-22 (주)덕성환경 건축물 폐재의 순환골재를 이용한 지오폴리머 콘크리트 및 그 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10114555A (ja) * 1996-10-09 1998-05-06 Chichibu Onoda Cement Corp 低発熱水硬性材料及びその製造方法
JP2008239446A (ja) 2007-03-28 2008-10-09 Railway Technical Res Inst ジオポリマー組成物及びその製造方法
KR100968073B1 (ko) * 2008-06-30 2010-07-08 한국세라믹기술원 슬래그 시멘트 조성물
KR101120062B1 (ko) * 2009-12-02 2012-03-22 (주)덕성환경 건축물 폐재의 순환골재를 이용한 지오폴리머 콘크리트 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130130511A (ko) 2013-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102363575B (zh) 废粘土砖的再生利用方法及掺加有废粘土砖粉的混凝土
CN112939538A (zh) 一种利用并封存二氧化碳制备再生混凝土制品的方法
KR101388002B1 (ko) 고로슬래그와 플라이애쉬 기반 무시멘트 조성물 및 이를 이용한 건조 모르타르 제조방법
US7682448B2 (en) High compressive strength silica mortar and manufacturing method thereof
CN101857411B (zh) 一种用高含土建筑垃圾制备免烧砖的方法
CN112266193A (zh) 人造钢渣骨料及其制备方法和应用
CN110606720B (zh) 一种高掺量粉煤灰基透水砖的制备方法
CN106082901B (zh) 一种加固软弱地基的绿色混凝土预制桩及施工方法
CN114315188B (zh) 一种用于垃圾焚烧底灰处理的碱激发胶凝材料制备工艺
CN113213789B (zh) 基于生活垃圾焚烧飞灰制备的路面砖及其制备方法
CN111253094A (zh) 一种地质聚合物凝胶材料及其应用
KR101165694B1 (ko) 플라이애시를 포함하는 비소성 결합재 및 이를 이용한 콘크리트 조성물
CN113754364B (zh) 一种基于渣土洗砂尾泥的人造骨料及其制备方法
CN104310923A (zh) 一种无水泥建筑垃圾制品及其制备方法
CN104876519A (zh) 一种铅锌尾矿和再生混凝土骨料制备蒸压灰砂砖方法
CN109574590A (zh) 一种高强透水混凝土及其制备方法
CN115321890A (zh) 一种封存二氧化碳用固废基粘结剂、制备方法及其封存二氧化碳方法
KR20120117108A (ko) 바텀애시를 포함하는 결합재
CN113896475B (zh) 一种利用岩棉炉底渣制备高强免烧实心砖的方法
CN107759153B (zh) 一种碱激发高钛矿渣透水制品及其制备方法
KR101368681B1 (ko) 폐콘크리트 미분말 및 고로슬래그를 이용한 지오폴리머 조성물 및 그 제조방법
KR20150005019A (ko) 무기질 슬러지 폐기물을 이용한 지오폴리머 결합의 인공골재 조성물 및 그 제조방법
CN102424555A (zh) 建筑垃圾免烧砖及其制备方法
KR100902281B1 (ko) 도시쓰레기 소각재를 이용한 무기바인더 조성물 및 그제조방법
CN103553545A (zh) 一种高效固化剂

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee