KR101410797B1 - Mortar compound for floor using non-sintering inorganic binder - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공동주택이나 사무실 건물 또는 주차장 바닥 등을 시공하는 건물 바닥용 모르타르 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시멘트를 대체하여 순환자원으로 이루어진 비소성 무기결합재를 활용한 건물 바닥용 모르타르 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 의한 바닥용 모르타르 조성물은 모래 또는 규사 100중량부에 대하여, 비소성 무기결합재 15~100중량부를 포함한다. The present invention relates to a mortar composition for building floors for constructing a building, a floor of an office building or a parking lot. More particularly, the present invention relates to a mortar composition for building floors using a non- will be.
The mortar composition for floor according to the present invention comprises 15 to 100 parts by weight of a non-sintered inorganic binder based on 100 parts by weight of sand or silica.
Description
본 발명은 공동주택이나 사무실 건물 또는 주차장 바닥 등을 시공하는 건물 바닥용 모르타르 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시멘트를 대체하여 순환자원으로 이루어진 비소성 무기결합재를 활용한 건물 바닥용 모르타르 조성물에 관한 것이다.
The present invention relates to a mortar composition for building floors for constructing a building, a floor of an office building or a parking lot. More particularly, the present invention relates to a mortar composition for building floors using a non- will be.
일반적으로 공동주택이나 사무실 건물 및 주차장 바닥 등에 시공하는 모르타르는 모르타르 타설 후 수차례의 미장작업을 수행하여야 일정한 바닥면을 얻을 수 있으나, 미장 작업자의 숙련도 및 노력에 따라 품질변동이 크게 발생할 수 있으며, 특히 결합재로 주로 사용되는 시멘트가 경화되면서 수축하는 특성을 가지고 있기 때문에 균열이 발생하여 내구성에 나쁜 영향을 미치는 경우가 많다. Generally, a mortar that is installed in a common house, an office building, a parking lot floor, etc. can obtain a certain level of floor surface after performing a number of plastering operations after a mortar is poured. However, quality fluctuation may occur according to skill and effort of a plasterer, Especially, cement which is mainly used as a binder has shrinkage properties due to curing, so cracks are often generated and adversely affect durability in many cases.
더욱이 평탄한 바닥면을 구성하기 위하여 타설 시 물을 다량으로 사용하게 되는데 이러한 경우 바닥면의 균열발생 위험은 더욱 증가한다. 이러한 종래 기술의 단점을 보완하고 기능을 개선하기 위하여 여러 시도가 있어왔는데, 균열을 방지하기 위한 팽창성 물질을 시멘트에 혼합하여 사용하는 기술, 시멘트의 환경적 폐해를 보완하기 위한 친환경 모르타르 제조기술, 수지를 결합재로 한 모르타르제조 등의 기술들이 제시되었다. Furthermore, in order to construct a flat bottom surface, a large amount of water is used in the pouring. In this case, the risk of cracking on the bottom surface is further increased. Various attempts have been made to overcome the disadvantages of the prior art and to improve the function. Techniques for mixing an expandable material with cement to prevent cracking, eco-friendly mortar manufacturing technology for supplementing environmental damage of cement, And mortar production using a binder as a binder.
먼저 균열을 방지하기 위한 수축저감 내지는 팽창성 물질을 시멘트에 혼합하는 기술은 대한민국 등록특허 10-0878552호 및 10-0340296, 대한민국 공개특허공보 10-2010-0024091 등에 제시된 기술은 포틀랜드 시멘트를 주원료로 하고 여기에 소량의 무수석고, 석회석분말, 분 슬래그, 플라이애시 등을 혼합하여 결합재로 하고 이 결합재와 모래를 혼합하는 기술이다. 또한 이 시멘트계 결합재에 미량의 혼화제 즉, 유동화제, 분산제, 증점제 등 성능을 개선하기 위한 약품을 첨가하는 기술을 제시하였으나 이러한 상기 기술 등은 시멘트를 주 원료로 한다는 한계를 가지고 있으며, 팽창성 물질의 사용에 따른 수축저감효과로 인한 균열은 방지할 수 있으나 과다 팽창으로 인한 부풀어 오름과 팽창성 균열발생은 여전히 숙제로 남아 있는 현실이다. The technique disclosed in Korean Patent Nos. 10-0878552 and 10-0340296, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2010-0024091, and the like discloses a technique of mixing a cement with shrinkage-reducing material or an expandable substance to prevent cracking, Is mixed with a small amount of anhydrous gypsum, limestone powder, powdered slag, fly ash, etc. to form a binder, and this binder is mixed with sand. In addition, a technique has been proposed to add a small amount of admixture to the cement based binder, that is, a drug for improving performance such as a fluidizing agent, a dispersant, a thickener, etc. However, these techniques have limitations in using cement as a main raw material, It is possible to prevent the crack due to the shrinkage reduction effect due to the excessive expansion. However, the swelling due to the excessive expansion and the occurrence of the expansion crack still remain as the homework.
또한 친환경 모르타르 조성물에 관해서는 대한민국 공개특허공보 10-2005-0007729, 10-2005-0098417 등에는 결합재로 시멘트를 사용하고 모래에 게르마늄, 세리사이트, 일라이트 같은 광물을 혼합하여 사용하는 기술을 제시하였으며, 대한민국 공개특허공보 10-2011-0061238에서는 바텀애시와 플라이애시를 이용하여 모래를 전량 대체하는 기술을 제시한바 있다. 그러나 이와 같은 기술들도 결합재로서 시멘트를 사용하는 한계를 가지고 있다. For the environmentally friendly mortar composition, Korean Patent Laid-Open Publication Nos. 10-2005-0007729 and 10-2005-0098417 and the like have proposed a technique of using cement as a binder and mixing minerals such as germanium, sericite, and ilite into sand Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0061238 discloses a technique of replacing all the sand by using bottom ash and fly ash. However, these technologies also have limitations in using cement as a binder.
그 외에도 다수 제안된 기존의 모르타르 기술의 대부분이 보통 포틀랜드 시멘트만을 단독으로 사용하거나 시멘트를 주원료로 플라이애시나 석고, 석회 또는 CSA 등을 첨가하여 사용하고 있는데 이러한 시멘트는 제조과정에서 다량의 CO2 가스를 배출하는 사업이며, 시멘트는 주 원료를 석회석, 점토, 철광석으로 하며 연료로 석탄을 사용하여 고온에서 열분해하여 제조되는 즉, 천연자원 및 자연훼손이 심각한 제품이기 때문에 친환경적이라 말할 수 없다. 그리고 부원료로 사용되고 있는 석고는 국내에 부존하지 않는 광물로서 전량 수입에 의존하고 있는 고가의 물질이며, 알루미나시멘트 및 CSA 등도 시멘트 소성과정에서 알루미나성분 등 화학성분을 조정하여 생산하는 매우 고가의 특수시멘트로서 이들을 시공에 채택할 경우 경제적이지 못한 단점이 있다.In addition, a plurality, most of the proposed conventional mortar technology there usually is used by using only single portland cement, or added to the fly ash or gypsum, lime or CSA, etc. as a main raw material for cement such cement is a large amount of CO 2 gas in the manufacturing process Cement is not environmentally friendly because it is a product made from limestone, clay, iron ore as a main raw material and pyrolyzed at high temperature using coal as fuel, which means that natural resources and natural damage are serious products. The gypsum used as an additive is an expensive material that is not available in Korea. It is a high-priced material that depends on imports. Alumina cement and CSA are also very expensive special cements produced by adjusting chemical components such as alumina When these are adopted for construction, there is a disadvantage that it is not economical.
한편 포틀랜드 시멘트를 결합재로 사용하지 않는 기술도 제시되었다. 대한민국 등록특허 10-0570470호 에서는 폐석고, 화학석고 또는 천연석고를 가공하여 만들어진 a(알파)형 반수석고 또는 천연 α(알파)형 반수석고를 결합재로 사용하여 모르타르를 제조하는 기술을 제시하였다. 그러나 α형 반수석고는 이수석고를 고온 고압의 증기양생(오토클레이브양생)을 통하여 제조되는 제품으로서 스스로 경화하는 성질을 가지고 중성의 pH를 나타내기 때문에 시멘트보다 환경적으로도 유해하지 않은 물질이나, 그 제조공정이 복잡하고 많은 투자비와 운전비용이 소요되어 현재까지는 여러 가지 여건상 상용화되기 어려운 형편이라 할 수 있다. 또한 대한민국 등록특허 10-1079458호에서는 물을 원적외선방사, 자화처리, 초음파처리 등을 통하여 클러스터화한 물에 알칼리금속 또는 알칼리토금속 염화물을 투입하여 용해한 용액에 희토류 원소를 소량 함유하는 물 및 pH조절제를 혼합한 액상의 결합재를 제조하여 일정한 원소의 함량을 갖는 벤토나이트, 일라이트, 제올라이트, 카올리나이트 등의 광물질과 혼합하여 모르타르를 제조하는 기술을 제시하였으며, 기타 수지를 결합재로 사용하는 많은 기술들도 제시된바 있다. On the other hand, a technique for not using Portland cement as a binder is also proposed. Korean Patent No. 10-0570470 discloses a technique for producing a mortar using a (alpha) type hemihydrate gypsum or natural α (alpha) type hemihydrate gypsum produced by processing waste plaster, chemical gypsum or natural gypsum as a binder. However, α-type semi-gypsum is a product manufactured through high-temperature and high-pressure steam curing (autoclave curing), which has self-curing properties and exhibits a neutral pH. Therefore, The manufacturing process is complicated, and it takes a lot of investment cost and operation cost, so that it can not be commercialized because of various conditions up to now. In Korean Patent No. 10-1079458, water and a pH adjusting agent containing a small amount of a rare earth element are added to a solution in which an alkali metal or an alkaline earth metal chloride is added to water clustered through far-infrared ray irradiation, magnetization treatment or ultrasonic treatment A technique for preparing a mixed liquid binder and mixing it with minerals such as bentonite, ilite, zeolite and kaolinite having a certain elemental content has been proposed, and many techniques using other resins as a binder have been proposed have.
그러나 이러한 기술들은 액상인 결합재의 특성상 2액형으로 포장하여 시공현장에서 혼합하여 사용하여야 하기 때문에 특수한 목적의 소규모 현장에 적용될 수 밖에 없는 기술이고 대량으로 시공되는 건설현장에서는 적합하지 않다.
However, these techniques are not suitable for large-scale construction sites because they are required to be applied to a small-scale site for special purposes because they are required to be packed in a two-pack form and mixed at a construction site due to the characteristics of a liquid binder.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 시멘트를 대체하여 순환자원으로 이루어진 비소성 무기결합재를 활용한 건물 바닥용 모르타르 조성물을 제공함에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a mortar composition for building floors using a non-sintered inorganic binder made of circulating material instead of cement.
위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 의한 바닥용 모르타르 조성물은 모래 또는 규사 100중량부에 대하여, 비소성 무기결합재 15~100중량부를 포함한다. In order to solve the above technical problems, the mortar composition for floor according to the present invention comprises 15 to 100 parts by weight of a non-sintered inorganic binder based on 100 parts by weight of sand or silica.
또한 상기 비소성 무기결합재는 고로슬래그 미분말 100중량부에 대하여 황산염 자극제 10~50 중량부와 알칼리 자극제 10~50 중량부와 분말형 유동화제 1~5 중량부를 포함한다. The non-fired inorganic binder includes 10 to 50 parts by weight of a sulfate stimulant, 10 to 50 parts by weight of an alkali stimulant, and 1 to 5 parts by weight of a powdery fluidizing agent, based on 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder.
또한 상기 황산염 자극제는 페트롤 코우크스 탈황석고, 화력발전소 배연탈황석고, 천연석고, 인산부산석고, 불산석고, 폴리실리콘 제조공정중 부산물로 발생하는 SAS(Sodium Aluminium Sulfate)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다. The sulfate stimulant may be any one selected from the group consisting of Petroleum coke desulfurization gypsum, thermal power plant flue gas desulfurization gypsum, natural gypsum, phosphorus gypsum gypsum, gypsum plaster, and SAS (sodium aluminum sulfate) It is preferable that the mixture is two or more.
또한 상기 알칼리자극제는 로내탈황방식 석탄연소 소각로에서 발생하는 고칼슘 소각잔재, 제강 슬래그 분진, 제철소 탈황 공정 부산물인 폐수산화칼슘, 백색 시멘트, 1종 시멘트, 생석회, 소석회로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다. 상기 고칼슘 소각잔재는 산화칼슘이 25~70중량%의 범위로 함유되어 있다. The alkali stimulant may be any one or more selected from the group consisting of high calcium incineration residues, steel slag dust, by-product desulfurization process by-products, waste calcium hydroxide, white cement, first cement, quicklime and lime Mixture. The high calcium incineration residue contains calcium oxide in an amount of 25 to 70% by weight.
또한 제조된 모르타르의 유동성을 향상시켜 미장작업의 편의를 도모하기 위해서 분말형 유동화제가 고로슬래그 미분말 100중량부에 대하여 1~5 중량부 더 포함되는 것이 바람직하다. It is also preferable that the powdered fluidizing agent is further contained in an amount of 1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the blast furnace slag in order to improve the flowability of the produced mortar to facilitate the finishing work.
상기 분말형 유동화제는 유동성 발현효과는 낮으나 유지효과가 좋은 리그닌계 유동화제 분말과 유동성 발현효과가 좋으나 유지효과가 낮은 나프탈렌계 유동화제 분말을 동일한 비율로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
It is preferable that the powdered fluidizing agent is mixed with a lignin-based fluidizing powder having a low fluidizing effect but a good maintenance effect and a naphthalene-based fluidizing powder having a good fluidizing effect but a low maintenance effect.
본 발명에 따르면, 시멘트를 대체하여 순환자원으로 이루어진 비소성 무기결합재를 활용함으로써 친환경적이며 고기능성을 갖는 효과가 있다. According to the present invention, by using a non-sintered inorganic binder made of circulating material instead of cement, it is eco-friendly and highly functional.
즉, 석회석, 점토, 철광석을 주원료로 하고, 석탄을 연료로 사용하여 고온에서 용융하여 제조되는 포틀랜드 시멘트를 주원료로 사용하는 것을 배제하여 친환경적으로 바닥면을 조성할 수 있다.
That is, the bottom surface can be environmentally friendly by excluding limestone, clay, and iron ore as main materials, and using portland cement, which is produced by melting coal at a high temperature, as fuel, as an essential material.
이하, 본 발명에 의한 비소성 무기결합재를 활용한 건물 바닥용 모르타르 조성물에 대하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the mortar composition for building floors utilizing the non-sintered inorganic binder according to the present invention will be described in detail.
먼저, 본 발명에 의한 비소성 무기결합재를 활용한 건물 바닥용 모르타르 조성물은 시공대상 현장에서 물과 혼합되거나, 공장에서 물을 첨가하여 시공대상 현장으로 출하되어 건물이나 주차장의 바닥에 타설되어 경화된다. First, the mortar composition for building floors using the non-sintered inorganic binders according to the present invention is mixed with water at the site to be constructed, or water is added to the site to be shipped to the site for installation and cured at the floor of the building or parking lot .
보다 구체적으로 설명하면, 비소성 무기결합재를 활용한 건물 바닥용 모르타르 조성물은 완전히 건조된 모래 또는 규사 100중량부에 대하여, 비소성 무기결합재 15~100중량부를 포함한다. 이때 비소성 무기결합재의 혼합비율이 15중량부 미만이면 소정의 강도를 발현할 수 없어 내구성이 저하되며, 100 중량부 이상이면 너무 많은 강도를 발현하며, 팽창이 과도할 수 있어 품질과 경제적인 측면으로 볼 때 바람직하지 않다.More specifically, the mortar composition for building floors using the non-fired inorganic binder includes 15 to 100 parts by weight of non-fired inorganic binder in 100 parts by weight of completely dried sand or silica. If the blending ratio of the non-fired inorganic binder is less than 15 parts by weight, the desired strength can not be exhibited and the durability is deteriorated. When the blending ratio is more than 100 parts by weight, too much strength is exhibited, . ≪ / RTI >
또한 상기 비소성 무기결합재는 고로슬래그 미분말 100중량부에 대하여 황산염 자극제 10~50 중량부와 알칼리 자극제 10~50 중량부를 포함한다. 황산염 자극제와 알칼리 자극제의 혼입비율이 고로슬래그 미분말 100중량부에 대비하여 10중량부 미만이면 고로슬래그 미분말에 대한 화학적 자극이 충분치 못하여 소정의 강도를 발현하지 않으며, 50중량부 이상이면 슬래그 미분말에 비해 자극제의 양이 너무 많게 되어 이상응결이 발생할 수 있어 강도가 하락하고 내구성이 저하된다.The non-fired inorganic binder includes 10 to 50 parts by weight of a sulfate stimulant and 10 to 50 parts by weight of an alkali stimulant, based on 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder. If the mixing ratio of the sulfate stimulant and the alkali stimulant is less than 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the blast furnace slag powder, the blast furnace slag powder is not sufficiently stimulated by the chemical stimuli, The amount of the irritant may be too large to cause abnormal condensation, resulting in a decrease in strength and a decrease in durability.
또한 상기 고로슬래그 미분말은 유사한 공정을 거쳐 생산되는 전로슬래그 미분말, 제강슬래그 미분말, 스테인리스슬래그 미분말 및 동제련슬래그 미분말 등과 비교하여 시험하였을 때 강도발현이 탁월하였다. Also, the blast furnace slag fine powders exhibited excellent strength when tested in comparison with the converter slag fine powders, steel making slag fine powders, stainless steel slag fine powders and copper smelting fine powders produced through a similar process.
상기 황산염 자극제는 페트롤코우크스 탈황석고, 화력발전소 배연탈황석고, 천연석고, 인산부산석고, 불산석고, 폴리실리콘 제조공정중 부산물로 발생하는 SAS(Sodium Aluminium Sulfate)로 이루어진 군 중의 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것을 의미한다. The sulphate stimulant may be any one or a combination of two or more selected from the group consisting of Petroleum coke desulfurization gypsum, thermal power plant flue gas desulfurization gypsum, natural gypsum, phosphorus gypsum gypsum, gypsum plaster, and SAS (sodium aluminum sulfate) Mixture.
이러한 고로슬래그 미분말은 CaO가 주성분이나 물과 접촉하면 산화피막이 형성되어 스스로 수화반응을 하지 않기 때문에 고로슬래그 미분말을 잠재수경성물질이라고 한다. 잠재수경성이 발휘되기 위하여는 산화피막이 파괴되어야 하는데 이를 자극하는 물질이 바로 S03 2 - 및 CaO가 주성분인 황산염 및 알칼리 자극제이다. Such blast furnace slag fine powder is called a latent hydraulic material because CaO is an oxide film formed when the main component or water comes into contact with it and does not react hydration by itself. Latent hydraulic materials which is exerted directly stimulates them to be destroyed oxide film to be S0 3 2 - and a sulfate of an alkali stimulant and CaO is a main component.
또한 상기 페트롤 코우크스 탈황석고 및 SAS(Sodium Aluminium Sulfate)는 반응초기에 에트린가이트를 다량 생성해주는 물질로서 부산물로 발생하기 때문에 동등한 성능을 발휘하는 무수석고나 소성에 의한 탈수과정을 거쳐야하는 인산석고, 불산석고 등에 비해서 경제성이 월등하다. 이렇게 산업폐기물로 발생하는 물질이 그 성능도 뒤지지 않고 경제적으로 월등한 특성을 가지고 있으나, 본 발명에서는 황산염자극제로 활용할 수 있는 산업부산물의 조달이 용이하지 않을 경우를 가정하여 시판되는 제품이거나 약간의 공정처리를 거쳐야 원료로 활용할 수 있는 무수석고, 인산석고, 불산석고, 화력발전소 배연탈황석고 역시 기술의 범위에는 포함하였다.The petroleum gypsum desulfurization gypsum and SAS (Sodium Aluminum Sulfate) are produced as a by-product of a large amount of etrinite at the initial stage of the reaction. Therefore, the gypsum gypsum and the soda- , Foshan plaster and so on. Although the material generated from industrial wastes is superior in performance and economically superior in terms of performance, the present invention is a product that is commercially available on the assumption that it is difficult to procure industrial by-products that can be used as a sulfate stimulant, Anhydrous gypsum, phosphoric acid gypsum, Foshan gypsum, and flue gas desulfurization gypsum, which can be used as raw materials after processing, are also included in the scope of the technology.
상기 고로슬래그 미분말과 황산염 자극제 화학반응에 따른 초기 재령에서의 강도발현은 다량의 에트링가이트(ettringite)를 골격으로 이와 동시에 생성된 C-S-H겔에 의해 이루어진다. 또한 C-S-H겔은 에트링가이트를 감싸며 재령이 경과함에 따라 생성량이 지속적으로 증가하고 C-S-H겔이 경화된 페이스트의 공극을 밀실하게 채우게 되어 에트링가이트와 치밀한 네트워크식 망상구조를 형성하면서 지속적으로 강도를 발현을 한다. The strength of the blast furnace slag powder and the sulphate irritant chemical reaction at the initial aging stage is manifested by the C-S-H gel produced simultaneously with a large amount of ettringite skeleton. In addition, the CSH gel surrounds Etringite. As the age elapses, the amount of the CSH gel continuously increases and the CSH gel tightly fills the pores of the cured paste, forming a dense network network structure with etringing, .
또한 상기 알칼리자극제는 로내탈황방식 석탄연소 소각로에서 발생하는 고칼슘 소각잔재, 제강 슬래그 분진, 제철소 탈황 및 탈인 공정 부산물인 폐수산화칼슘, 백색 시멘트, 1종 시멘트, 생석회, 소석회로 이루어진 군 중의 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것을 의미한다. 일반적인 석탄연소 발전소의 대규모 PC보일러의 경우 연료로 사용하는 석탄의 황 성분 때문에 별도의 탈황설비를 갖춰 운전하기 때문에 발생되는 소각재의 경우 주성분이 SiO2 이지만 상기 로내탈황방식 석탄연소 소각로에서 발생하는 고칼슘 소각잔재는 중소규모 열병합발전소에서 주로 발생하는 소각잔재로서, 별도의 탈황설비를 구비하지 않고 석탄과 석회석을 혼소하여 석탄의 황성분과 공기중의 산소가 결합하여 생성된 아황산가스를 석회석의 탈탄산된 CaO와 반응시키는 로내탈황공정을 거치기 때문에 석탄연소 소각재에 상대적으로 CaO 함량이 25~70중량% 범위로 높은 특성을 가지고 있다. The alkali irritant may be any one or two of the group consisting of high calcium incineration residues, steel slag dust, steel waste desulfurization and descaling process by-products, waste calcium hydroxide, white cement, first cement, quicklime, Or more. In the case of a large-scale PC boiler of a general coal-fired power plant, since the sulfur component of the coal used as the fuel is operated with a separate desulfurization facility, the incinerator is mainly composed of SiO 2, but the incinerator The residues are incineration residues mainly generated in small- and medium-sized cogeneration power plants, and do not have a separate desulfurization facility but combine coal and limestone to combine the sulfur component of coal with oxygen in the air to convert the sulfur dioxide produced in the limestone into decarbonated CaO , The CaO content is high in the range of 25 ~ 70 wt% relative to the coal combustion incineration ash.
로내탈황방식 고칼슘 소각잔재에 다량 함유된 산화칼슘은 물과 반응하여 흡수, 발열 및 팽창하여 수산화칼슘이 된다. 이에 대한 반응식은 아래와 같다. In-Furnace Desulfurization Method High-Calcium Calcium oxide, which is contained in a large amount in the incineration residue, reacts with water and absorbs, exothermic, and expands to become calcium hydroxide. The reaction formula is as follows.
CaO+ H2O->Ca(OH)2+15.6kcal mol-1 CaO + H 2 O-> Ca (OH) 2 + 15.6 kcal mol -1
통상 대규모 PC 보일러 석탄연소 플라이애시 등의 소각잔재는 SiO2가 주성분이며 유리화율이 높아 포졸란반응성을 가지고 있기 때문에 콘크리트 혼화재료로 재활용됨에도 불구하고, 위와 같이 산화칼슘이 다량 함유된 소각잔재는 흡수, 발열 및 팽창 특성이 있어 콘크리트 혼화재료로 활용이 불가능하다. 그러나 이러한 흡수 발열 및 팽창의 화학적 반응은 시멘트의 단점인 수축을 보상하는 효과가 있다.In general, incineration residues such as PC boiler coal-fired fly ash are mainly recycled as concrete admixture because they have SiO 2 as a main component and have a high glassification rate and have pozzolanic reactivity. However, It can not be used as a concrete admixture because of its heat and expansion characteristics. However, such chemical reaction of heat absorption and expansion has an effect of compensating for shrinkage, which is a disadvantage of cement.
또한 상기 제강 슬래그 분진은 제강공정 부산물인 슬래그를 노반재 등으로 재활용하고자 분쇄할 때 집진기에 포집된 분진으로 CaO 함량이 높다. 따라서 강알칼리 물질이며 산업폐기물로 발생하는 CaO가 주성분인 제강 슬래그 분진을 알칼리 자극제로 이용하는 것이다. In addition, the steelmaking slag dust is dust that is caught in the dust collector when the slag, which is a byproduct of the steelmaking process, is crushed to be recycled as a roadbed material or the like, and the CaO content is high. Therefore, steelmaking slag dust, which is a strong alkaline substance and is mainly composed of CaO, which is generated as industrial waste, is used as an alkali stimulant.
또한 상기 폐수산화칼슘은 제철소의 탈황 및 탈인 공정부산물로 발생하는 입자상 물질로서 이 역시 주성분이 CaO로 구성되어 있다. The waste calcium hydroxide is a particulate matter generated as a by-product of the desulfurization and de-phosphorus process of the steel mill, and its main component is CaO.
따라서 본 발명은 통상적으로 콘크리트 혼화재료로 활용할 수 없는 로내탈황방식 고칼슘 소각잔재, 제강 슬래그 분진 및 폐수산화칼슘을 이용하는 것이다. Accordingly, the present invention utilizes a high-calcium incineration residue, steel-making slag dust, and waste calcium hydroxide which are not usually utilized as concrete admixture materials.
또한 본 발명에서는 상기 고칼슘 소각잔재, 제강 슬래그 분진의 원료조달이 용이하지 않을 경우를 대비하여 시판되는 물질인 백색 시멘트, 1종 시멘트, 생석회, 소석회 등을 알칼리 자극제로 사용하는 방안도 함께 제시하였다.Also, in the present invention, a method of using white cement, first cement, quicklime, and lime as alkali stimulants is also presented in case that the raw materials of the high calcium incineration residue and steel slag dust are not easily supplied.
또한 제조된 모르타르의 유동성을 향상시켜 미장작업의 편의를 도모하기 위해서 분말형 유동화제가 고로슬래그 미분말 100중량부에 대하여 1~5 중량부 더 포함되는 것이 바람직하다. 분말형 유동화제는 유동성 발현효과는 낮으나 유지효과가 좋은 리그닌계 유동화제 분말과 유동성 발현효과가 좋으나 유지효과가 낮은 나프탈렌계 유동화제 분말을 동일한 비율로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이때 분말형 유동화제의 비율이 1중량부 미만이면 유동성이 충분치 못하게 되어 미장작업이 잘 수행되지 않으며, 분말형 유동화제의 비율이 5중량부 이상이면 유동성이 과다해서 재료분리 현상이 발생되어 좋은 품질의 시공이 보장되지 않는다.It is also preferable that the powdered fluidizing agent is further contained in an amount of 1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the blast furnace slag in order to improve the flowability of the produced mortar to facilitate the finishing work. It is preferable that the powdered fluidizing agent is mixed with the lignin-based fluidizing powder having a low fluidizing effect but a good maintenance effect and the naphthalene-based fluidizing powder having a good fluidizing effect but a low maintenance effect at the same ratio. If the proportion of the powdery fluidizing agent is less than 1 part by weight, the fluidity is insufficient and the smooth work is not performed well. If the proportion of the powdery fluidizing agent is more than 5 parts by weight, the fluidity is excessive, Is not guaranteed.
이와 같이 본 발명의 비소성 무기결합재를 활용한 건물 바닥용 모르타르 조성물은 보통 포틀랜드 시멘트를 주원료에서 완전히 배제한 것으로서 비정질물질인 Free CaO가 다량 함유된 발열성 소각잔재와 고로슬래그 미분말을 주원료로 사용하는 것이다. 고로슬래그 및 발열성 소각잔재 등은 시멘트와 달리 자체적으로 물과 수화되지 않지만, 수산화물 또는 황산염과 같은 자극제의 첨가에 의한 수화반응 유도의 경화특성을 갖고 있으며, 이러한 수화특성은 비결정질 입자의 불규칙적 3차원 쇄상결합이 절단되면서 망상 구조체 내부에 함유된 Ca2 +, Mg2 +, Al3 + 등의 수식이온들이 용출되어 시멘트와 같은 경화특성을 지니게 되는 것이다. 본 발명에 적용될 친환경 고화재의 성분 구성을 살펴보면 SiO2, Al2O3, CaO가 전체의 80%이상으로 대부분을 차지하고 있고, 나머지 Fe2O3, MgO 등의 성분들로 구성되어 있다. As described above, the mortar composition for building floors using the non-calcined inorganic binder of the present invention is generally used as a main raw material of exothermic incineration residues and blast furnace slag containing a large amount of free CaO, which is an amorphous material, . Blast furnace slag, pyrogenic incineration residue, etc., unlike cement itself, does not hydrate with water itself, but has a hardening characteristic of inducing hydration reaction by addition of a stimulant such as hydroxide or sulfate. Such hydration characteristics are irregular three- As the chain bond is broken, modified ions such as Ca 2 + , Mg 2 + , and Al 3 + contained in the reticulated structure are eluted to have hardening properties like cement. In the eco-friendly fire-fighting composition to be applied to the present invention, SiO 2 , Al 2 O 3 , and CaO account for more than 80% of the total, and other components such as Fe 2 O 3 and MgO are included.
이러한 성분들은 배합수와 반응하여 칼슘실리케이트 수화물(CSH) 및 칼슘알류미네이트 수화물(CAH) 등의 새로운 수화물 및 포졸란 물질을 장기적으로 서서히 생성하게 되어 강도를 발현시키게 된다. 또한 약 50% 가까운 높은 CaO는 간극수의 소화와 함께 포틀랜다이트(Ca(OH)2)를 생성하게 되고 자경효과에 의한 초기 강도를 결정짓게 되며 포틀랜다이트에서 방출되는 Ca2 +이온은 대상토의 포함되어 있는 규산염(SiO2)이나 알루민산염(Al2O3)과 반응하여 역시 칼슘실리케이트 수화물(CSH) 및 칼슘알루미네이트 수화물(CAH) 등을 생성하게 된다. 이러한 반응은 결국 시멘트를 사용하지 않아도 시멘트와 본질적으로 동일한 수화 메커니즘을 갖게 되는 것이다. These components react with the compounding water to gradually develop new hydrates and pozzolans such as calcium silicate hydrate (CSH) and calcium aluminate hydrate (CAH) in the long-term, thereby exhibiting strength. In addition, CaO, which is close to 50%, produces phytollandite (Ca (OH) 2 ) together with digestion of pore water and determines the initial strength by the pottery effect. Ca 2 + The calcium silicate hydrate (CSH) and the calcium aluminate hydrate (CAH) are produced by reacting with the silicate (SiO 2 ) or aluminate (Al 2 O 3 ) contained in the target soil. This reaction eventually results in a hydration mechanism that is essentially the same as cement without the use of cement.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다. 또한 이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한하는 것으로 이해되어져서는 아니된다.
Hereinafter, preferred embodiments and comparative examples of the present invention will be described. The following examples are intended to illustrate the invention and should not be construed as limiting the scope of the invention.
실시예Example
먼저, 본 발명에 따른 입자크기가 5mm 이하의 완전히 건조된 모래 100중량부에 대하여, 비소성 무기결합재 33중량부를 포함한 모르타르 조성물에 상기 모래 100중량부에 대하여 18중량부의 물을 추가하고 KS L 5109 수경성 시멘트페이스트 및 모르타르의 기계적 혼합방법을 준수하여 혼합하고 시험체를 제조하였다. 여기서 비소성 무기결합재는 시중에서 수득 가능한 고로슬래그 미분말 100중량부에 대하여, 황산염자극제로서 페트롤 코우크스 탈황석고 25중량부와, 알칼리 자극제로서 산화칼슘 함량이 48%인 로내탈황방식 고칼슘 소각잔재 20중량부 및 산화칼슘 함량이 45%인 제철소 탈황공정부산물 폐수산화칼슘을 각각 20중량부씩을 혼합하여 사용하였으며, 분말형 유동화제로서 나프탈렌계 유동화제와 리그닌계 유동화제를 각각 1.5 중량부씩 균일하게 혼합하여 제조하였다. First, 18 parts by weight of water was added to 100 parts by weight of the sand, to 100 parts by weight of completely dried sand having a particle size of 5 mm or less according to the present invention, to a mortar composition containing 33 parts by weight of a non- The mechanical mixing method of hydraulic cement paste and mortar was followed and mixed to prepare a test specimen. Herein, 25 parts by weight of Petroleum coke desulfurization gypsum as a sulfate stimulant and 20 parts by weight of a desulfurization type high calcium incineration residue in a furnace with a calcium oxide content of 48% as an alkali stimulant were added to 100 parts by weight of fine powder of blast furnace slag obtainable in the market And 20 parts by weight of calcium hydroxide as a by-product of a desulfurization process by-product of a steelmaking plant having a calcium oxide content of 45% were mixed and used. 1.5 parts by weight of a naphthalene-based fluidizing agent and a lignin-based fluidizing agent were uniformly mixed Respectively.
다음으로 모르타르 조성물의 사용가능시간을 측정하기 위하여 KS L 5111의 시험방법에 따라 혼합 후 10분, 30분, 60분의 플로우를 측정하였으며, 조성물의 압축강도는 7일, 28일 압축강도를 측정하기 위하여 이를 지름 5cm, 높이 10cm의 원주형 주물 몰드에 투입하여 6개의 공시체를 제작하고 항온항습기에서 상대습도 90%, 온도는 섭씨 20도의 환경에서 양생하였다. 또한 타설한 모르타르의 균열을 측정하기 위하여 실내에 가로1m ×세로 1m × 높이 10cm 의 시험판을 만들고 이 시험판에 모르타르를 부어넣고 7일간 방치한 후 육안으로 균열을 측정하였다.
Next, to measure the usable time of the mortar composition, 10, 30, and 60 minutes of flow were measured according to the test method of KS L 5111, and the compressive strength of the composition was measured at 7 days and 28 days 6 specimens were prepared by casting into a cylindrical cast mold having a diameter of 5 cm and a height of 10 cm and cured in an environment of relative humidity of 90% and temperature of 20 ° C in a thermo-hygrostat. In addition, to measure the cracks of the installed mortar, a test plate of 1 m × 1 m × 10 cm in height was prepared, and the mortar was poured into the test plate and allowed to stand for 7 days, and the cracks were visually observed.
비교예Comparative Example
먼저, 본 발명에 따른 입자크기가 5mm 이하의 완전히 건조된 모래 100중량부에 대하여, 시멘트 결합재 33중량부를 포함한 모르타르 조성물에 상기 모래 100중량부에 대하여 18중량부의 물을 추가하고 KS L 5109 수경성 시멘트페이스트 및 모르타르의 기계적 혼합방법을 준수하여 혼합하고 시험체를 제조하였다. 여기에서 시멘트 결합재는 시중에서 수득 가능한 1종 보통포틀랜드시멘트를 구입하여 사용하였다. First, 18 parts by weight of water is added to 100 parts by weight of the sand, to 100 parts by weight of completely dried sand having a particle size of 5 mm or less according to the present invention, to a mortar composition containing 33 parts by weight of a cement binder, and KS L 5109 hydraulic cement The mechanical mixing method of the paste and the mortar was followed and mixed to prepare a test specimen. Here, one kind of ordinary Portland cement which can be obtained in the market was purchased and used.
다음으로 모르타르 조성물의 사용가능시간을 측정하기 위하여 KS L 5111의 시험방법에 따라 혼합 후 10분, 30분, 60분의 플로우를 측정하였으며, 조성물의 압축강도는 7일, 28일 압축강도를 측정하기 위하여 이를 지름 5cm, 높이 10cm의 원주형 주물 몰드에 투입하여 6개의 공시체를 제작하고 항온항습기에서 상대습도 90%, 온도는 섭씨 20도의 환경에서 양생하였다. 또한 타설한 모르타르의 균열을 측정하기 위하여 실내에 가로1m ×세로 1m ×높이 10cm 의 시험판을 만들고 이 시험판에 모르타르를 부어넣고 7일간 방치한 후 육안으로 균열을 측정하였다.
Next, to measure the usable time of the mortar composition, 10, 30, and 60 minutes of flow were measured according to the test method of KS L 5111, and the compressive strength of the composition was measured at 7 days and 28 days 6 specimens were prepared by casting into a cylindrical cast mold having a diameter of 5 cm and a height of 10 cm and cured in an environment of relative humidity of 90% and temperature of 20 ° C in a thermo-hygrostat. In addition, to measure the cracks of the installed mortar, a test plate of 1 m × 1 m × 10 cm in height was prepared, and the mortar was poured into the test plate and allowed to stand for 7 days, and the cracks were visually observed.
모르타르의 성능시험 결과Performance test results of mortar
(1) 플로우의 경시변화(1) Change over time in the flow
모르타르의 가사시간을 측정하기 위하여 혼합후 10분, 30분, 60분의 플로우를 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 표1에서 알 수 있는바와 같이 실시예와 에서는 충분한 플로우의 발현으로 만족할 만한 유동성을 나타냈으며, 플로우 경시변화역시 양호한 수준이었으나, 비교예의 경우 혼합 후 30분부터 플로우치가 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 본 발명의 모르타르가 미장작업이 용이하며 시공성이 우수한 것으로 나타났다.
10 minutes, 30 minutes, and 60 minutes after mixing were measured to measure the pot life of the mortar, and the results are shown in Table 1. As can be seen from Table 1, the fluidity of the examples was satisfactory due to the manifestation of sufficient flow, and the change over time was also good, but in the comparative example, the flow value decreased from 30 minutes after mixing. Therefore, the mortar of the present invention was found to be easy to plaster and had excellent workability.
[표 1][Table 1]
(2) 일축압축강도의 변화(2) Change in uniaxial compressive strength
표1에 실시예 및 비교예에 일축압축강도를 나타내었다. 이를 통해 알 수 있는 바와 같이, 양생 7일에, 실시예는 16.5 N/mm2, 비교예는 15.7 N/mm2 로 나타나 본 발명에 따른 비소성 무기결합재가 보통 포틀랜드시멘트와 비하여 동등한 강도가 발현되는 결과를 보였다. 또한 28일 강도의 결과를 보면 보통 포틀랜드시멘트의 경우 27.5 N/mm2이라는 강도를 보이지만 본발명의 조성물인 실시예에서는 29.8 N/mm2 의 시멘트 사용한 모르타르 대비 높은 강도를 나타내었다. Table 1 shows uniaxial compressive strengths in Examples and Comparative Examples. As can be seen, the cemented inorganic binder according to the present invention exhibited an equivalent strength compared to ordinary portland cement, showing curing on day 7, 16.5 N / mm 2 in the example and 15.7 N / mm 2 in the comparative example. Respectively. In addition, the strength of 28 days strength was generally 27.5 N / mm 2 for portland cement but higher than 29.8 N / mm 2 mortar for the composition of the present invention.
따라서 이러한 강도는 KS L 5220에서 제시하는 규격인 21.0N/mm2 을 상회하는 것으로 나타나 조성물이 시공될 경우 충분한 목적이 달성될 수 있으며, 포틀랜드 시멘트를 사용하지 않은 친환경적인 공사를 가능케 할 것이다.
Therefore, the strength is 21.0 N / mm 2 It can be said that sufficient purpose can be achieved when the composition is applied and it will enable eco-friendly construction without using Portland cement.
(3) 균열발생정도(3) Degree of crack generation
본 발명의 모르타르의 균열을 육안으로 측정한 결과 실시예 에서는 미세한 균열도 거의 없었으며, 비교예에서는 폭 2mm 이상의 균열이 연 길이 60cm 정도 발생한 것을 확인하였다. 따라서 본 발명의 모르타르가 균열방지에도 효과가 있는 것으로 나타났다.The cracks of the mortar according to the present invention were visually observed. As a result, the examples showed almost no fine cracks. In the comparative example, cracks having a width of 2 mm or more were observed to have a length of about 60 cm. Therefore, the mortar of the present invention was shown to be effective in preventing cracks.
Claims (6)
상기 결합재는 고로슬래그 미분말 100중량부에 대하여, 황산염자극제 10~50중량부, 알칼리 자극제 10~50중량부를 포함하고,
상기 황산염자극제는 페트롤코우크스 탈황석고이며,
상기 알칼리자극제는 로내탈황방식 석탄연소 소각로에서 발생하는 고칼슘 소각잔재, 제강 슬래그 분진, 제철소 탈황 및 탈인 공정 부산물인 폐수산화칼슘, 백색 시멘트, 1종 시멘트, 생석회, 소석회로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물이고,
상기 고칼슘 소각잔재는 산화칼슘 함량이 25~70중량%인 것을 특징으로 하는 바닥용 모르타르 조성물.
And 15 to 100 parts by weight of a binder relative to 100 parts by weight of sand or silica sand,
Wherein the binder comprises 10 to 50 parts by weight of a sulfate stimulant and 10 to 50 parts by weight of an alkali stimulant with respect to 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder,
The sulfate stimulant is petroleum coke desulfurization gypsum,
The alkali stimulant may be any one or two selected from the group consisting of high calcium incineration residues, steel slag dust, steel smelting desulfurization and de-phosphorus by-products, waste calcium hydroxide, white cement, first cement, quicklime, Or more,
Wherein the high calcium incineration residue comprises a calcium oxide content of 25 to 70% by weight.
상기 결합재는,
상기 고로슬래그 미분말 100중량부에 대하여 분말형 유동화제 1~5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 바닥용 모르타르 조성물.
The method according to claim 1,
The binder,
And 1 to 5 parts by weight of powdered fluidizing agent based on 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder.
상기 황산염자극제는 화력발전소 배연탈황석고, 천연석고, 인산부산석고, 불산석고, 폴리실리콘 제조공정 중 부산물로 발생하는 SAS(Sodium Aluminium Sulfate)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바닥용 모르타르 조성물.
The method according to claim 1,
The sulphate stimulant may further comprise any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of flue gas desulfurization gypsum of thermal power plant, natural gypsum, gypsum phosphate gypsum, gypsum plaster, and SAS (sodium aluminum sulfate) ≪ / RTI >
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