KR101438060B1 - Concrete mixture for base course of the road using the reclaimed coal ash and recycled aggregate and manufacturing method thereof - Google Patents

Concrete mixture for base course of the road using the reclaimed coal ash and recycled aggregate and manufacturing method thereof Download PDF

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최승훈
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Abstract

The present invention relates to a recycled road base concrete mixture using reclaimed coal ash and a recycled aggregate for simultaneously solving the resource recycling and environmental problems by using reclaimed coal ash and a recycled aggregate, which are by-products of a thermal power plant, as a road pavement material. The recycled road base concrete mixture using reclaimed coal ash and a recycled aggregate according to the present invention includes: a reclaimed coal ash aggregate, a recycled aggregate, a binder, an admixture, a chloride protection agent, an emulsion asphalt and a rejuvenator.

Description

매립회와 순환골재를 이용한 도로기층용 재생콘크리트 혼합물 및 그 제조방법{Concrete mixture for base course of the road using the reclaimed coal ash and recycled aggregate and manufacturing method thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a recycled aggregate for recycled aggregate and recycled aggregate,

본 발명은 도로기층용 재생콘크리트 혼합물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화력발전소의 부산물인 매립회와 건설폐기물 재활용물인 순환골재를 도로포장의 재료로서 사용함으로써 자원 재활용 및 환경 문제를 동시에 해결할 수 있도록 한 매립회와 순환골재를 이용한 도로기층용 재생콘크리트 혼합물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a recycled concrete mixture for a road base layer, and more particularly, to a recycled aggregate for a road base layer, and more particularly to a recycled aggregate for recycling of construction waste, which is a byproduct of a thermal power plant, The present invention relates to a recycled concrete mixture for a road base layer using a reclaimed aggregate and a recycled aggregate, and a method for producing the same.

도로포장의 단면은 표증, 기층, 보조기층, 성토층으로 나누어지는데, 도로의 기층을 조성한 후, 표층을 포장할 경우, 골재에 아스팔트와 콘크리트 및 여러 첨가제를 플랜트 또는 현장에서 배합하여 포설하게 되는데, 배합온도 조건에 따라 고온식, 중저온식 및 상온식으로 구별된다.The cross section of the road pavement is divided into the sign, base layer, auxiliary layer, and embankment layer. When the surface layer is packed after the base layer is formed, asphalt, concrete and various additives are mixed in the plant or field in the aggregate, It is distinguished by high temperature type, medium temperature type and normal temperature type according to the mixing temperature condition.

고온식 아스팔트-콘크리트 도로포장 공법은 대부분 도로포장에 사용하는 공법이기는 하나, 도로 포장시 아스팔트를 가열하게 되므로, 휘발성 유기화합물(VOC)와 악취가 발생하게 되고 또한 재료 생산 및 도로포장과정에서 많은 온실가스인 이산화탄소를 발생시킴으로써, 도로 건설 및 포장분야의 이산화탄소 발생량 면에서 많은 부담이 되고 있고, 해결책이 시급하다고 할 수 있다. High-temperature asphalt-concrete road pavement method is mostly used for road pavement. However, asphalt is heated during road pavement, so volatile organic compounds (VOC) and odor are generated. In addition, By generating carbon dioxide, which is a gas, a great deal of burden is placed on the amount of carbon dioxide generated in road construction and packaging, and a solution is urgent.

한편 폐아스콘을 재활용하는 기술인, 상온식 재생콘크리트 도로포장공법은 가열과정에서 발생할 수 있는 아스팔트 결합재의 품질저하나 산화작용이 없으며, 가열식에 비해 휘발성 유기화합물(VOC) 발생에 의한 대기오염과 이산화탄소 발생량이 적으며, 에너지 저감 효과 및 자원절약 측면에서 상당히 큰 효과가 있다. 더욱 폐아스콘을 상온식 도로포장에 재활용함으로써 폐아스콘을 대량으로 활용처리하기 때문에 재활용의 취지와 목적에 부합하다고 할 수 있다.On the other hand, the method of recycling waste asbestos, a room-temperature recycled concrete road pavement method, has no degradation or oxidation of asphalt binders that can occur during the heating process. Compared with the heating type, the air pollution and the generation of carbon dioxide due to the generation of volatile organic compounds And there is a great effect in energy saving effect and resource saving. In addition, waste asbestos can be recycled into room temperature pavement by recycling waste ascon to a large extent so that it meets the purpose and purpose of recycling.

한편 석탄 화력발전소의 연소부산물인 매립회는 석탄이 보일러 내에서 연소되는 과정 중에 생성되는 재(ash)가 하중에 의해 보일러 하부로 낙하하여 배출된 후, 건식 또는 습식으로 처리된 것을 말하는 것으로, 현재 대부분 해수에 의해 냉각된 후 수송되어 매립지(회사장)에 매립되는 형편이다. 매립회는 바닥재(바텀애쉬, 혹은 저회)로 불리나, 정확히는 10~20%의 비산재(플라이애쉬) 및 신더애쉬(cinder ash)와 80~90%의 바닥재(bottom ash)로 이루어진다.On the other hand, the landfill, which is a combustion by-product of the coal-fired power plant, means that the ash generated during the burning process of coal in the boiler is dropped and discharged to the bottom of the boiler by the load and then treated dry or wet. Most of them are cooled by seawater and then transported and buried in the landfill. The landfill is called bottom ash or bottom ash, but it is made up of 10 to 20% fly ash and 80 to 90% bottom ash and cinder ash.

현재 년간 900만 톤씩 배출되며, 향후 배출량이 지속적으로 증가될 것으로 예상되는 국내 석탄 화력발전소의 부산물을 재활용하기 위한 기술이 많이 개발되고 있으며, 재활용 용도로는 레미콘 혼화제, 시멘트 점토 대체, 시멘트 크링커 대체, 도로용 골재, 성토용 골재 및 배수층 골재 등이 있다.Currently, 9 million tons of coal is emitted each year, and technologies for recycling by-products of domestic coal-fired power plants, which are expected to continuously increase their emissions in the future, are being developed. For recycling purposes, concrete mixes, cement clinker replacement, Road aggregate, embankment aggregate, and drainage aggregate.

화력발전소의 부산물 중 비산재의 경우 시멘트 대체재, 콘크리트 혼화재, 콘크리트 제품 분야에 치중되어 있긴 하지만 85% 정도의 높은 재활용률을 보이고 있다. 그러나, 바닥재의 재활용률이 20%미만으로 낮아서 계속 쌓여가는 매립회가 발전소에 많은 환경적 부담을 주고 있는 실정이다. Among the byproducts of thermal power plants, fly ash is highly concentrated in cement substitutes, concrete admixtures and concrete products, but it has a high recycling rate of 85%. However, the recycling rate of bottom ash is less than 20%, and the buried building, which continues to accumulate, puts a lot of environmental burden on the power plant.

기존의 바닥재 재활용 기술로는 대개 콘크리트 배합용 잔골재로 활용되는 기술로서, 재생골재 및 산업부산물을 이용한 조장조성용 다기능환경블록의 제조방법(특허등록 제482378호)이 특허 등록되었으며, 콘크리트 제품화 기술로, "바텀애쉬를 이용한 콘크리트 제품 및 그 콘크리트 제품의 제조방법"(특허등록 제364911호), "바텀애쉬를 이용한 콘크리트 조성물 및 그 제조방법"(특허등록 제429669호), "바텀애쉬를 사용한 고성능 콘크리트 조성물 및 그 제조방법"(공개번호 2005-0082083호) 등이 있다. Conventional flooring material recycling technology is generally used as fine aggregate for concrete compounding. Patent registration method (patent registration No. 482378) for reclaim aggregate and industrial multi-functional environmental block using industrial by-products is patented. &Quot; Patent document No. 364911 ", "Concrete composition using bottom ash and method of producing the same" (Patent Registration No. 429669), "High performance concrete using bottom ash Composition and method for producing the same "(Publication No. 2005-0082083).

또한 바닥재를 도로공사용 재료로 사용하는 기술로서, "바텀애쉬를 골재로 이용한 아스콘 혼합물 및 그 제조방법" (등록번호 0796048), "라임 처리에 의해 강도 증진 효과를 발휘하는 매립석탄재와 토사의 혼합 성토재", (출원번호 2011-0055052) 등이 있다.Also, as a technique for using flooring material as a road construction material, "Asbestos mixture using bottom ash as aggregate and its manufacturing method" (Registration No. 0796048), "Mixed embankment of buried coal ash and soil with a strength enhancement effect by lime treatment "(Application No. 2011-0055052).

바닥재는 화학적 성분이 규소, 알루미늄, 철, 칼슘, 칼륨, 티타늄 등의 산화물로서 비산재와 비슷하고, 일반 모래와 유사한 성분을 갖고 있다. 입자크기가 0.5~100㎛ 범위로 굵은 점토 입도와 유사한 비산재와는 달리, 바닥재는 0.5~6mm 범위로 콘크리트용 부순 골재와 입도규격(KS F2527)이 비슷하여 모래 또는 잔자갈 범주에 속한다. The bottom material is an oxide of chemical substance such as silicon, aluminum, iron, calcium, potassium, and titanium, similar to fly ash, and has similar composition to ordinary sand. Unlike fly ash, which has a particle size of 0.5 ~ 100㎛ and similar to coarse clay granularity, the flooring is in the range of 0.5 ~ 6mm, and it belongs to the sand or ridge category because it is similar to crushed aggregate for concrete (KS F2527).

바닥재의 색상은 다소 회백색, 암갈색 등 색채를 띠고 있지만 입자의 형태가 모래형상이다. 매립회의 화학적 성분과 물리적 성질은 표 1과 표 2에 수록하였다. The color of the flooring is somewhat grayish-white, dark brown, etc., but the shape of the particles is sandy. The chemical composition and physical properties of the landfill are listed in Tables 1 and 2.

[표 1] 석탄회의 주요성분[Table 1] Main components of fly ash

Figure 112013106310425-pat00001
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[표 2] 석탄회의 물리적 성질[Table 2] Physical properties of fly ash

Figure 112013106310425-pat00002
Figure 112013106310425-pat00002

바닥재 내부에는 거대기공 으로부터 미세기공까지 다양한 기공(pore)을 함유하고 있는데, 이는 석탄의 연소과정에서 고온으로 인해 석탄원료 또는 연소생성물이 용융되고, 생성된 연소가스가 용융된 생성물 안에 갇히거나, 용융체 표면에 부착되어 형성되는 것이다. The bottom ash contains various pores ranging from macropores to micropores because the coal raw material or the combustion products are melted due to the high temperature during the combustion process of the coal and the generated combustion gas is trapped in the molten product, And is attached to the surface.

이와 같은 다공성 특성으로 인해 바닥재는 일반 골재에 비하여 약 6 내지 8%정도의 높은 흡수율을 보이고 있어 2차 콘크리트 제품의 경량화와 우수한 투수성이 요구되는 제품에 적용하기에 유리하다. 그러나, 호안블럭이나 옹벽블럭, 인공어초 등의 콘크리트 2차 제품으로 사용하기에는 내구성이 약하고, 비투수성이 필요한 콘크리트에 사용되기에는 곤란한 문제가 있다. Due to such porous properties, the flooring material exhibits a high water absorption rate of about 6 to 8% as compared with general aggregate, which is advantageous for application to lightweight secondary concrete products and excellent water permeability. However, there is a problem that it is difficult to use the concrete as a secondary product such as a revetment block, a retaining wall block, and an artificial reef, because it is not durable and can not be used in a concrete that requires non-watertightness.

따라서 바닥재의 재활용 분야는 일반 콘크리트 조성물로서의 굵은 골재(조골재)나 가는 골재(세골재)를 대체 치환시키거나, 혹은 가는 골재의 일부를 대체하는 것이며, 다른 활용분야가 없는 실정이다. 현재 한국공업규격(KS)에서도 콘크리트 골재로서 일부 사용 가능하나 비구조용 콘크리트용 골재로 국한하여 사용하도록 규정하고 있다.(KS F 4570 : 프리캐스트 콘크리트용 바텀애쉬 골재)Therefore, the recycling field of flooring material is to substitute substitute for coarse aggregate (coarse aggregate) or fine aggregate (fine aggregate) as a general concrete composition, or to replace part of fine aggregate, and there is no other application field. KS F 4570: Bottom ash aggregate for precast concrete. KS F 4570: Bottom ash aggregate for precast concrete. KS F 4570: Bottom ash aggregate for precast concrete.

매립회를 도로포장에서의 기층 또는 보조기층의 재료로 사용할 수 없었던 주된 이유 중의 하나는 바닥재에 포함된 중금속으로 인한 환경 오염의 문제였다. 또한 매립회의 처리과정에서 다른 물질이 혼입될 수 있는데, 우선 화력발전소의 보일러 하단으로 떨어진 바닥재를 냉각하고, 바닥재 매립장으로 보내기 위해 사용되는 해수로 인해 매립회에 염화이온의 유입이 문제된다.One of the main reasons why the landfill could not be used as a base or auxiliary layer in road pavement was the environmental pollution caused by the heavy metals contained in the flooring. In addition, other substances may be mixed in the process of landfill. First, chloride ions are inevitably flowed into the landfill due to the sea water used to cool down the floor material falling to the bottom of the boiler of the thermal power plant and to send it to the landfill.

염화이온은 콘크리트 내부로 침투하여 철근 콘크리트내의 철근을 부식시켜 구조물을 약화시키기 때문에, 건축 구조물, 교량 등 토목 건축물에는 염화이온이 다량 함유되어 있는 해사(바닷모래)를 가는 골재로서 사용하지 못하도록 되어 있다. 즉, 바닥재 및 매립회의 염화이온 농도는 콘크리트 골재로서의 활용을 제한하게 된다. Since chloride ions penetrate into the concrete to weaken the structure by corroding the reinforcing bars in the reinforced concrete, civil engineering buildings such as buildings and bridges are prohibited from using marine (sea sand) containing a large amount of chloride ions as fine aggregates . In other words, the concentration of chloride ion in the floors and landfills limits the use of concrete as aggregate.

다음으로, 화력발전소에서 원료인 석탄을 미분화하고, 그 미분기에서 선별되는 황철광(pyrite)을 바텀애쉬 처리시스템에 섞어서 한꺼번에 처리하는 경우가 많아 매립회내 황철광이 유입이 문제된다.Next, the coal as raw material is pulverized in the thermal power plant, and the pyrite selected in the pulverizer is mixed with the bottom ash treatment system and processed at one time.

황철광도 콘크리트용 골재에 혼입될 경우 철근콘크리트의 철근을 부식시키고, 콘크리트 황산염 열화 등의 원인이 되어 콘크리트의 강도를 약화시키는 원인이 된다. When pyrite is incorporated into concrete aggregate, it causes corrosion of reinforcing steel of reinforced concrete and deterioration of concrete sulphate, which weakens the strength of concrete.

따라서 도로포장 골재 재료로서 매립회를 활용하기 위해서는 상기 부식성 이온으로 인한 강도 약화의 원인을 제거해야만 한다.Therefore, in order to utilize the reclaimed aggregate as a road pavement aggregate material, the cause of weakening due to the corrosive ions must be removed.

또한 매립회중의 바닥재는 내부에 많은 미세기공과 중공 및 거대기공을 포함하고 있어서 일반 골재보다 더 높은 흡수율을 갖고 있으며, 이는 압축강도 약화의 원인이 된다. 따라서, 매립회를 도로포장용 골재로서 사용하기 위해서는 골재로서의 취약한 강도를 극복해야 하며, 또한 결합재로서 활용하기 위해서는 시멘트 클링커의 수화반응 같은 결합 메커니즘을 제공해야 한다. In addition, the bottom material in the buried pavement has a higher absorption rate than the ordinary aggregate because it contains many micropores, hollows and macropores therein, which causes the compression strength to be weakened. Therefore, in order to use the landfill as a road pavement aggregate, it is necessary to overcome the weak strength as an aggregate and to provide a bonding mechanism such as hydration reaction of cement clinker to be used as a binder.

바닥재 주성분인 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3)등이 Ca(OH)2와 상온 내지는 시멘트 수화열에 의한 중온하에서 장기간 반응하여 규산칼슘수화물(calcium silicate hydrate, CSH라고 함) 또는 알루민산칼슘수화물(calcium aluminate hydrate, 이하 CAH라고 함)을 형성하여 결합되는 반응을 포졸란 반응이라 한다.(SiO 2 ) and alumina (Al 2 O 3 ) which are the main components of the flooring react with Ca (OH) 2 at a room temperature or at a moderate temperature by cement hydration heat for a long period of time to form calcium silicate hydrate (CSH) The reaction to form a calcium aluminate hydrate (CAH) is called a pozzolanic reaction.

도로포장 골재 재료로서 매립회를 활용하기 위해서는 이러한 포졸란 반응이 바텀애쉬의 기공 내부와 순환골재 거친 표면에서 골고루 일어날 수 있도록 하여 포졸란 반응을 통한 강도 발현을 할 수 있도록 해야 되며, 도로포장에서의 또 하나의 중요한 결합재인 아스팔트가 골재 등의 여러 무기성 물질과 골고루 혼합되어 결합력을 제공할 수 있도록 수용성 폴리머수지로 분산시키는 기술이 필요하게 된다. In order to utilize landfill as an aggregate material for road pavement, it is necessary to make such pozzolanic reaction occur uniformly in the pores of bottom ash and on the rough surface of recycled aggregate so as to be able to manifest strength through pozzolanic reaction, It is necessary to disperse asphalt, which is an important binder of the water-soluble polymer resin, with various inorganic materials such as aggregates evenly to provide a bonding force.

또한 바닥재 처리시스템의 냉각, 운송 및 매립과정에서 혼입될 수 있는 염화이온으로 인한 콘크리트 강도 약화의 문제를 해결하기 위해서는 염화이온이 용출되지 않는 형태로 변환시키는 기술이 필요하다. 염소 등의 할로겐 이온들의 용해도가 크기 때문에 일반적으로는 쉽게 용해될 수 있으며, 염화이온을 전이금속의 착물(배위화합물, coordinative complex)화를 위한 리간드(ligand)로 작용 시킬 경우에는 안정된 형태로 전환할 수 있기 때문에 적당한 전이금속 물질을 첨가하여 착물화시키는 기술이 필요하게 된다.
In order to solve the problem of weakening the concrete strength due to the chloride ion which can be mixed in the cooling, transportation and landfilling process of the flooring treatment system, there is a need for a technique of converting the chloride ion into a form in which chloride ion is not eluted. Since the solubility of halogen ions such as chlorine is high, it can be easily dissolved in general. When the chloride ion acts as a ligand for converting a coordination complex of a transition metal, it is converted into a stable form A technique of complexing by adding an appropriate transition metal material is required.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 화력발전소의 부산물인 매립회를 도로포장 재료로서 사용하고자 하는 것이며 지금까지 도로포장 재료로 사용할 수 없었던 기술적 문제점을 극복하여 도로기층용 재료로 사용할 수 있도록 함으로서, 유용 폐자원인 매립회의 활용에 따른 부가가치를 창출하고, 화력발전소 매립지 등의 환경문제를 해결하며 국토환경보전에 기여할 수 있는 매립회 재활용방법을 제공하는데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to use a landfill, which is a byproduct of a thermal power plant, as a road pavement material and to overcome the technical problems that could not be used as a road pavement material until now, And to provide a method for recycling landfill that can contribute to the preservation of the land environment by solving environmental problems such as thermal power plant landfill.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 매립회와 순환골재를 이용한 도로기층용 재생콘크리트 혼합물은 매립회 골재, 순환골재, 결합제, 혼화제, 염해방지제, 유화 아스팔트 및 재생첨가제를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, according to the present invention, there is provided a recycled concrete mixture for a road surface layer comprising reclaimed aggregate, recycled aggregate, binder, admixture, antiseptic agent, emulsified asphalt, and regeneration additive .

상기 다른 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 매립회와 순환골재를 이용한 도로기층용 재생콘크리트 혼합물의 제조방법은 매립회와 순환골재를 굵은 골재로 사용하고, 미분화된 상기 매립회와 소석회 슬러리 및 고로슬래그 시멘트를 혼합하여 결합제로 사용하며, 염해부식을 방지하기 위한 염해방지제를 첨가하여 도로기층용 콘크리트 혼합물을 제조하는 것을 특징으로 한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a recycled concrete mixture for a roadbed using reclaimed aggregate and reclaimed aggregate, the reclaimed aggregate being used as a coarse aggregate, Slag cement is mixed to be used as a binder, and an antiseptic agent for preventing salt corrosion and corrosion is added to produce a concrete mixture for a road base layer.

본 발명에 따른 매립회와 순환골재를 이용한 도로기층용 재생콘크리트 혼합물에 의하면 석탄화력발전소의 부산물인 바텀애쉬 및 매립회를 사용하여 도로건설용 자원으로 재활용할 수 있는 효과가 있다. According to the recycled concrete mixture for road base layer using the reclaimed ash and recycled aggregate according to the present invention, bottom ash and reclamation as a by-product of coal-fired power plant can be used for recycling as a resource for road construction.

바닥재(바텀애쉬)는 플라이애쉬와 달리 콘크리트 혼화재나 시멘트 원료로 사용할 수 없고, 구조용 콘크리트로의 사용도 제한되는 등 재활용 분야가 극히 한정되어 있기 때문에 지속적인 매립 처리량의 증가로 인한 문제가 많았으나 본 발명에 따른 바닥재 및 매립회의 재활용기술을 활용함으로써 이러한 문제점을 해결할 수 있다.Unlike fly ash, unlike fly ash, bottom ash (bottom ash) can not be used as concrete admixture or cement raw material, and its use as structural concrete is limited. Therefore, there are many problems due to an increase in landfill throughput, This problem can be solved by utilizing flooring material and recycling technology according to landfill.

본 발명에 따른 매립회와 순환골재를 이용한 도로기층용 재생콘크리트 혼합물에 의하면 나날이 증가하고 있는 건설폐기물 및 폐아스콘의 처리 및 재활용 분야를 확대시킬 수 있다. 또한 가열과정에서 발생할 수 있는 아스팔트 결합재의 품질저하나 산화작용이 없으며, 가열식에 비하여 탄화수소 발생에 의한 대기오염과 이산화탄소 발생량이 적기 때문에 에너지 저감효과 및 자원의 절약측면에서 상당히 큰 효과가 있다. According to the recycled concrete mixture for road base layer using the reclaimed aggregate and the recycled aggregate according to the present invention, it is possible to expand the field of processing and recycling of construction waste and waste ascon, which is increasing day by day. In addition, there is no reduction in quality or oxidation of the asphalt binder that can occur during the heating process, and the amount of air pollution and carbon dioxide generated due to hydrocarbon generation is smaller than that of the heating type.

특히, 본 발명에 따른 매립회와 순환골재를 이용한 도로기층용 재생콘크리트 혼합물은 구성물질의 함량을 조절함으로서, 마샬강도와 흐름값, 수침 잔류안정도 등의 도로성능 기준을 높을 수 있으며, 그리하여 도로기층뿐만 아니라 임시 가설도로, 이면도로, 자전거도로, 주차장 등의 표층으로 확대 적용시킬 수 있는 장점이 있다.Particularly, the regenerated concrete mixture for road base layer using the landfill and recycled aggregate according to the present invention can improve the road performance standards such as Marshall strength, flow value, and immersion stability by controlling the content of constituent materials, In addition, there is an advantage that it can be extended to temporary surface such as a temporary road, a back road, a bicycle road, and a parking lot.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 매립회와 순환골재를 효율적으로 활용함으로서, 부족자원을 대체하거나 재활용을 촉진할 수 있고, 화력발전소의 환경적 문제를 해결할 수 있으며, 매립회와 순환골재를 적당한 결합재와 재생첨가제를 본 발명에 따라 첨가하여 가열하지 않고 혼합 교반함에 따라, 우수한 성능과 친환경적인 아스팔트콘크리트 혼합물을 제조하여 도로기층용 뿐만 아니라 표층용까지도 사용함에 따라 도로건설 산업경제에 이바지 할 수 있다.
INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the present invention can efficiently replace recycled resources and recycle tributary resources by effectively utilizing the recycled aggregate and recycled aggregate, solve the environmental problem of the thermal power plant, According to the present invention, a binder and a regenerating additive are mixed and stirred without heating to produce an excellent performance and an environmentally friendly asphalt concrete mixture, which can contribute to the road construction industry economy by using not only the road base layer but also the surface layer .

도 1은 본발명에 따른 매립회와 순환골재를 이용한 도로기층용 재생콘크리트 혼합물의 제조방법의 공정 흐름을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a process flow of a method of producing a recycled concrete mixture for a road base layer using a reclaimed aggregate and a recycled aggregate according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 매립회와 순환골재를 이용한 도로기층용 재생콘크리트 혼합물에 의하면, 굵은 골재 크기의 매립회와 순환골재를 사용하고, 결합재 또는 결합기능을 가진 물질인 미분화된 매립회와, 소석회 슬러리 및 고로슬래그 시멘트를 사용하여 도로기층재로서의 공업규격의 주요조건인 기준 마샬안정도(마샬강도)를 유지하도록 한다. 또한 매립회 내에 포함되어 있는 염화이온으로 인한 콘크리트 강도 약화 문제를 해결하기 위해 염해방지 첨가제가 포함되어 염해 방지 기능을 발휘할 수 있다.
According to the reclaimed concrete mixture for road base layer using the reclaimed ash and the recycled aggregate according to the present invention, the reclaimed aggregate having the coarse aggregate size and the recycled aggregate are used, and the undifferentiated reclaimed material, The blast furnace slag cement is used to maintain the reference Marshall stability (Marshall strength), which is the main condition of the industry standard as road base material. In order to solve the problem of weakening the concrete strength due to the chloride ion contained in the buried sludge, an anti-seizing additive is included to exhibit the anti-salt function.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 매립회와 순환골재를 이용한 도로기층용 재생콘크리트 혼합물의 제조방법은, 매립회 사전처리공정(S100)과 재생 콘크리트 혼합물 제조공정(S200)을 포함한다.As shown in FIG. 1, a method for manufacturing a recycled concrete mixture for a road base layer using a reclaimed aggregate and a reclaimed aggregate according to the present invention includes a reclaimed pre-treatment process (S100) and a recycled concrete mixture manufacturing process (S200).

먼저 매립회 사전처리 공정(S100)은 화력발전소의 바텀 애쉬 처리시스템에서 배출된 매립회 중에서 중금속 용출시험을 통해 환경기준을 통과한 매립회를 선별하는 매립회 선별단계(S110)와; 상기 선별된 매립회를 20mm, 10mm, 5mm 크기로 각각 체(sieve) 분리하는 매립회 분리단계(S120)와; 상기 분리 단계에서 배출되는 5mm이하의 매립회를 자력선별기로 황철광을 분리하는 황철광 분리단계(S130)와; 상기 황철광이 분리된 매립회를 볼밀, 로드밀 등의 미분화 설비를 사용하여 1mm이하의 분말로 미분화 시키는 매립회 미분화단계(S140)를 포함한다.First, a pre-treatment step (S100) of a buried pre-treatment step includes a step (S110) of a buried pre-treatment step of selecting a buried material passed through an environmental standard through a heavy metal leaching test in a buried waste discharged from a bottom ash treatment system of a thermal power plant; A sludge separation step (S 120) of separating the selected landfill sieves into a size of 20 mm, 10 mm, and 5 mm; A step (S 130) of separating the buried phosphorus of 5 mm or less, which is discharged from the separating step, into pyrite; (S140) of refining the buried sphygmium with the above precipitated sphygmium powder into powders of 1 mm or less using an undifferentiated facility such as a ball mill or a rod mill.

한편, 재생 콘크리트 혼합물 제조공정(S200)은 혼합기내에 상기 선별된 20mm, 10mm 및 5mm의 매립회와 25mm 및 13mm의 순환골재를 투입하여 굵은 골재로 혼합하는 매립회 및 순환골재 투입단계(S210)와; 상기 1mm이하로 미분화된 매립회에 소석회 슬러리(석회유)를 투입하여 교반 혼합하는 소석회슬러리 투입단계(S220)와, 상기 미분화된 매립회 및 소석회 슬러리의 혼합물에 고로슬래그 시멘트를 투입하여 상기 굵은 골재와 혼합하는 고로슬래그 시멘트 투입단계(S230)와; 공기연행제 (AE제), 감수제 등의 혼화제(admixture)를 투입하는 혼화제 투입단계(S240)와; 콘크리트 염해방지제로 이산화망간(manganese dioxide) 분말을 투입하는 염해방지제 투입단계(S250)와; 유화아스팔트(emulsified asphalt)와 아크릴 폴리머 수지 등의 재생첨가제를 투입하여 교반 혼합하는 유화아스팔트 및 재생첨가제 투입단계(S260)로 구성된다.Meanwhile, in the recycled concrete mixture manufacturing process (S200), the selected recycled aggregates of 20 mm, 10 mm, and 5 mm and the recycled aggregates of 25 mm and 13 mm are charged into the mixer, ; (S220) of adding slaked lime slurry (lime oil) to the granulated slurry having a particle size of 1 mm or less and agitatingly mixing the slaked slurry into slurry cement mixed with the coarse slag cement to the mixture of the granulated slurry and the slaked lime slurry, A blast furnace slag cement charging step (S230); An admixture injecting step (S240) of injecting an admixture such as an air entraining agent (AE agent) and a water reducing agent; A step (S250) of adding an anti-seizing agent for injecting manganese dioxide powder as an agent for preventing concrete salt corrosion; And a step (S260) of adding an emulsified asphalt and a regenerating additive such as an acrylic polymer resin to the mixture to stir and mix the emulsified asphalt and the regeneration additive.

상기와 같이 혼합된 재생 콘크리트 혼합물은 플랜트에서 제조되어 최종 도로건설 현장에 포설되어 다짐하는 단계와 양생하는 단계를 거치게 된다.The recycled concrete mixture thus prepared is manufactured in a plant and is placed on a final road construction site to be subjected to a compaction step and a curing step.

먼저 매립회 원료를 사전 처리하는 매립회 사전처리공정(S100)에 대해 상세히 살펴보기로 한다. First, the embedding pre-treatment process (S100) for pretreating the raw materials for landfill will be described in detail.

매립회 선별 단계(S110)에서는 화력발전소 보일러로부터 배출된 바텀애쉬 등을 이송 처리한 매립장에서 용출시험을 통해 Pb, Cu, Cd, As, Hg, Cr 등의 유해성 중금속에 대한 환경기준에 만족하는 매립회를 선별한다. 이 때 환경기준에 통과한 매립회에 대한 용출시험 결과, 중금속의 이온 농도는 다음의 표 3과 같다.
At the landfill stage (S110), leaching tests were carried out at the landfill site where the bottom ash discharged from the boiler of the thermal power plant was transferred to the landfill, and landfills satisfying the environmental standards for harmful heavy metals such as Pb, Cu, Cd, As, Hg, Select the society. As a result of the leaching test for the landfill that passed the environmental standard, the ion concentration of the heavy metal is shown in Table 3 below.

[표 3]. 환경기준을 통과한 매립회의 중금속 용출 농도[Table 3]. Concentration of leaching of heavy metals at the landfill meeting the environmental standards

Figure 112013106310425-pat00003
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여기서 1지역은 「지적법」에 따른 지목이 전ㅇ답, 과수원, 목장용지, 광천지, 대, 학교용지, 구거(溝渠), 양어장, 공원, 사적지, 묘지인 지역이고, 2지역은 「지적법」에 따른 지목이 임야, 염전, 대(1지역에 해당하는 부지외의 모든 대를 말한다), 창고용지, 하천, 유지, 수도용지, 체육용지, 유원지, 종교용지 및 잡종지이며, 3지역은 「지적법」에 따른 지목이 공장용지, 주차장, 주유소용지, 도로, 철도용지, 제방, 잡종지(2지역에 해당하는 부지 외의 모든 잡종지를 말한다)인 지역이다.
In this case, one area is the area under the 「Intellectual Law」, which is the area where the answer is, the orchard, the ranch paper, the photocopy paper, the school paper, the school paper, the ditch cow, the fish farm, the park, There are three types of landmarks: forests, salt marshes, large marshes (referring to all the mars other than the site corresponding to one area), warehouse papers, rivers, reservoirs, water papers, sports papers, amusement parks, It is the area of the factory site, the parking lot, the gas station site, the road, the railroad site, the embankment, and the hybrid site (all the mixed sites except the site corresponding to the two areas).

매립회 분리 단계(S120)에서는 상기 매립회 선별 단계(S110)에서 중금속 환경기준을 통과하여 선별된 매립회를 굵은 골재로서 분리하는데, 그 크기는 20mm(S120-1), 10mm(S120-2), 5mm(S120-3)로 구별하여 차례대로 분리한다.(S120)In the landfill separation step S120, the selected fly ash is passed through the heavy metal environment criterion in step S110, and the size of the landfill is 20 mm (S120-1), 10 mm (S120-2) , 5 mm (S120-3), and separated in order (S120)

황철광 분리단계(S130)에서는 상기 5mm 골재를 분리(S120-3)하고 남은 5mm이하의 매립회에 대해 자력선별기를 거쳐 자성을 띈 황철광(pyrite)을 제거한다.In the step of separating pyrrhotite (S130), the 5 mm aggregate is separated (S120-3), and magnetic pyrite is removed through the magnetic separator for the remaining buried particles of 5 mm or less.

그 다음, 매립회 미분화 단계(S140)에서는 황철광 성분이 제거된 매립회를 미분화 분쇄장치에 투입하여 1mm이하로 미분화한다. 이 때 미분화 분쇄장치는 볼밀, 로드밀과 같이 일반적으로 고체상 덩어리를 분쇄하는 장치가 사용될 수 있으며, 상기 미분화 분쇄장치를 거쳐 얻어진 분말의 입자크기는 20mesh(0.9mm)이하 200mesh(0.074mm) 이상의 범위에 들게 된다. 아래 표 4는 미분화 분쇄장치를 통해 미분화시킨 매립회 분말의 입도 분포를 나타내는 도표이다.
Then, in the landfill subdivision step (S140), the landfill from which the pyrite component has been removed is charged into the undifferentiated pulverizing apparatus to subdivide it to 1 mm or less. In this case, as the undifferentiated pulverizing apparatus, an apparatus for pulverizing a solid body generally such as a ball mill or a rod mill can be used, and the particle size of the powder obtained through the undifferentiated pulverizing apparatus is in a range of 20 meshes (0.9 mm) or less and 200 meshes (0.074 mm) . Table 4 below is a chart showing the particle size distribution of the granulated powder obtained by pulverizing the pulverized pulverizer.

[표 4] 미분화 매립회의 입도분석 결과값[Table 4] Results of particle size analysis of undifferentiated landfill

Figure 112013106310425-pat00004

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이어서 재생콘크리트 혼합물 제조공정(S200)에 대해 살펴보기로 한다.Next, the recycled concrete mixture manufacturing process (S200) will be described.

매립회 및 순환골재 투입단계(S210)에서는 상기 분리된 20mm, 10mm 및 5mm 크기의 매립회와 25mm 및 13mm크기의 순환골재를 혼합기에 투입하여 굵은 골재로 혼합한다. 이때 투입된 골재의 크기는 콘크리트의 굵은 골재에 해당된다.In the filling step and the recycled aggregate feeding step (S210), the separated recycled aggregates of 20 mm, 10 mm and 5 mm size and recycled aggregates of 25 mm and 13 mm size are put into a mixer and mixed into a coarse aggregate. At this time, the size of the inserted aggregate corresponds to the coarse aggregate of concrete.

소석회슬러리 투입단계(S220)에서는 상기 매립회 미분화 단계(S130)에서 제조된 미분화된 매립회에 소석회 슬러리(석회유) 용액을 투입하여 미리 혼합하여 둔다.In the lime slurry injecting step (S220), the slaked lime slurry (lime oil) solution is preliminarily mixed in the undifferentiated landfill prepared in the landfill subdivision step (S130).

20mesh 이하 200mesh 이상의 입도 범위에 있는 미분화된 매립회는 소석회 슬러리와 결합하여 아래의 식 1 및 식 2와 같은 포졸란 반응을 수행하여 칼슘실리카 수화물(Calcium Silicate Hydrates, CSH)과 칼슘알루미나 수화물(Calcium Aluminate Hydrates, CAH)을 형성한다.The undifferentiated buried sludge having a particle size of 20mesh or less and a particle size of 200mesh or less is combined with the slurry slurry to perform a pozzolanic reaction as shown in the following Equations 1 and 2 to form calcium silicate hydrates (CSH) and calcium aluminate hydrates , CAH).

이러한 포졸란 반응을 통하여 장기 강도를 구현할 수 있다.The long-term strength can be achieved through the pozzolanic reaction.

Figure 112013106310425-pat00005
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이어서, 고로슬래그 시멘트 투입단계(S230)에서는 상기 미분화 매립회와 소석회 슬러리의 혼합물을 투입한 다음, 고로슬래그 시멘트를 투입하여 콘크리트혼합물을 배합한다. 고로슬래그 시멘트(슬래그시멘트의 표준규격은 KS L5210)는 일반 포틀랜트 시멘트 클링커에 제철소 고로슬래그와 소량의 석고 또는 소석회를 혼합한 결합재로서, 일반 포틀랜트 시멘트보다 칼슘 성분이 많이 포함되어 콘크리트의 장기강도 발현에 적합하다.Subsequently, in the step of injecting blast furnace slag cement (S230), a mixture of the undifferentiated landfill slurry and the slaked lime slurry is charged, and then blast furnace slag cement is charged to form a concrete mixture. Blast furnace slag cement (standard specification of slag cement: KS L5210) is a mixture of blast furnace slag and small amount of gypsum or slaked lime mixed with ordinary portland cement clinker. It contains more calcium component than general portland cement, It is suitable for expression.

혼화제 투입단계(S240)에서는 상기 콘크리트 혼합물에 공기연행제(AE제) 및 감수제를 모두 첨가하거나, 둘 중 어느 하나만을 투입하여 교반 혼합한다.In the admixture injecting step (S240), either the air entraining agent (AE agent) and the water reducing agent are added to the concrete mixture, or either one of them is added and stirred.

공기연행제(AE제)와 감수제는 콘크리트의 작업성(workability)을 위해 첨가되는 것으로, 통상 콘크리트 배합에서 공기연행제(AE제)의 단위 수량을 증가시키면 작업성은 우수해지나 강도가 약해질 수 있으므로 이를 방지하기 위하여 감수제를 사용한다. Air entraining agent (AE agent) and water reducing agent are added for the workability of concrete. Generally, when the unit quantity of air entraining agent (AE agent) is increased in concrete formulations, workability is excellent but strength is weak Therefore, a water reducing agent is used to prevent this.

염해방지제 투입 단계(S250)에서는 상기 고로슬래그시멘트와 공기연행제 및 감수제를 첨가한 이후 염해 방지제인 이산화망간 분말을 투입한다.In step S250, the blast furnace slag cement, the air entraining agent, and the water reducing agent are added, followed by a manganese dioxide powder as an anti-salt agent.

이산화망간(MnO2) 분말은 망간단괴와 같은 광석이나 사용 후 폐기되는 망간 건전지로부터 회수될 수 있는 검은색의 분말로서, 크기는 0.5mm이하의 것을 사용하며, 매립회 내의 염화이온에 의한 염해에 따른 콘크리트의 강도 약화 문제를 해결할 수 있게 한다. 이산화망간은 아래의 식 3에 의해 염화이온과 반응하거나 착물화시켜 안정된 염화망간을 생성하게 된다.The manganese dioxide (MnO 2 ) powder is a black powder that can be recovered from manganese nodule-like ores and manganese dry cells that are discarded after use. The size of the manganese dioxide powder is 0.5 mm or less, This makes it possible to solve the problem of weakening the strength of concrete. Manganese dioxide reacts with or complexes with chloride ions according to Equation 3 below to produce stable manganese chloride.

Figure 112013106310425-pat00006

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이후 유화아스팔트 및 재생첨가제 투입단계(S260)에서는 유화아스팔트와 아크릴 폴리머 액상 수지 등의 재생첨가제를 투입하여 교반 혼합한다.(S260)Then, in the step of injecting asphalt asphalt and regeneration additive (S260), regeneration additives such as emulsified asphalt and acrylic polymer liquid resin are added and stirred and mixed (S260)

유화아스팔트는 아스팔트 역청을 계면활성제로 유화시킨 것으로서, 골재와 골재간의 가교(bridge)를 돕는 결합재이며, 아크릴 폴리머 액상수지 또한 굵은 골재, 가는 골재 및 여러 첨가 물질간의 결합을 돕고, 경화되는 과정에서 또한 발수 기능을 구현하는 재생첨가제이다.Emulsified asphalt emulsifies asphalt bitumen as a surfactant and is a binder that helps bridge between aggregate and aggregate. Acrylic polymer liquid resin also helps bond between coarse aggregate, fine aggregate and various additives, It is a regenerating additive that implements water repellent function.

이러한 공정을 통해 제조된 콘크리트 혼합물을 플랜트에서 교반 혼합한 후, 도로포장 현장으로 이송하여 포설, 다짐, 상온 양생하여 도로 포장의 기층 또는 표층을 형성할 수 있다.The concrete mixture produced through this process is stirred and mixed in the plant, and then transported to the road pavement site to form a base layer or surface layer of road pavement by laying, compaction, and curing at room temperature.

콘크리트의 강도를 확보하기기 위해서는 포졸란 반응의 기본물질인 매립회, 소석회 슬러리 및 고로슬래그시멘트를 통해 실리카(SiO2) 성분과 알루미나(Al2O3)성분의 합이 무게비로 70 ~ 81% 범위에 있어야 한다. In order to secure the strength of concrete, the sum of silica (SiO 2 ) and alumina (Al 2 O 3 ) components is 70 ~ 81% by weight ratio through the landfill, slaked slurry and blast furnace slag cement, .

또한 고로슬래그 내의 산화칼슘(CaO) 성분은 쉽게 용해되지 않으므로 수산화칼슘(Ca(OH)2)으로 되는 데에 많은 시간이 소요되므로, 소석회 슬러리 형태로 수산화칼슘을 공급하고, 이 수산화칼슘으로 포졸란 반응이 쉽게 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
In addition, since the calcium oxide (CaO) component in the blast furnace slag is not easily dissolved, it takes a long time to become calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ), and therefore calcium hydroxide is supplied in the form of calcium hydroxide slurry, .

이하에서는 본 발명에 따른 매립회와 순환골재를 이용한 도로기층용 재생콘크리트 혼합물에 대해 살펴보기로 한다.Hereinafter, a recycled concrete mixture for a road base layer using the reclaimed aggregate and recycled aggregate according to the present invention will be described.

본 발명에 따른 매립회와 순환골재를 이용한 도로기층용 재생콘크리트 혼합물의 각 구성물질의 적절한 배합비율은 다음과 같다. The mixing ratios of the constituent materials of the recycled concrete mixture for the road base layer using the reclaimed aggregate and the recycled aggregate according to the present invention are as follows.

굵은 골재로서 사용되는 바닥재와 순환 골재 및 신 골재 등의 굵은 골재는 중량비로 80 ~ 94%의 범위에 있으며, 미분화 매립회와 소석회 슬러리 및 고로슬래그시멘트 등의 결합재의 중량비는 모두 합하여 3 ~ 10%의 범위 내에서 혼합 첨가된다.The weight ratio of the bottom material used as the coarse aggregate, the coarse aggregate such as the recycled aggregate and the new aggregate is in the range of 80 to 94% by weight, and the weight ratio of the aggregate such as the undifferentiated reclaimed slurry and the slaked slurry and the blast furnace slag cement is 3 to 10% Lt; / RTI >

한편, 염해 방지를 위한 첨가물질인 이산화망간은 중량비 0.3 ~ 4.5%의 범위에서 첨가되며, 콘크리트 혼화제는 중량비 0.1 ~ 0.5%의 범위에서 첨가된다. 또한, 유화아스팔트는 중량비 0.5 ~ 4%의 범위에서 첨가되며, 아크릴 폴리머 수지는 중량비 2 ~ 6%의 범위에서 첨가된다.
On the other hand, manganese dioxide, which is an additive for preventing salting, is added in a weight ratio of 0.3 to 4.5%, and a concrete admixture is added in a weight ratio of 0.1 to 0.5%. Also, the emulsified asphalt is added in a weight ratio of 0.5 to 4%, and the acrylic polymer resin is added in a weight ratio of 2 to 6%.

미분화 매립회와 소석회 슬러리 및 고로슬래그 시멘트를 포함하는 결합재 중 소석회 슬러리와 고로슬래그 시멘트를 합한 무게 함량을 50%로 하고, 미분화 매립회의 무게 함량을 50%가 되도록 조절하는 것이 바람직하다. It is preferable that the weight content of the slaked lime slurry and the blast furnace slag cement in the binder including the undifferentiated landfill slurry, the slaked lime slurry and the blast furnace slag cement is 50%, and the weight content of the undifferentiated landfill is adjusted to 50%.

상기한 결합재의 첨가 무게비가 상기 범위 미만의 경우에는 포졸란 반응이 충분하지 않아 초기 및 장기 강도가 저하되며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 강도는 향상되나 초기 수화열로 온도 상승이 일어나고, 무기 결합재 첨가량의 증가에 따른 경제적 부담이 상승되어 바람직하지 못하다.
When the weight ratio of the binder is less than the above range, the pozzolanic reaction is insufficient and the initial and long-term strengths are lowered. If it exceeds the above range, the strength is improved but the temperature rises due to the initial hydration heat. And the economic burden of the increase is increased.

본 발명에 따른 매립회와 순환골재를 이용한 도로기층용 재생콘크리트 혼합물의 바람직한 실시 예를 비교예와의 비교를 통해 상세히 설명한다.
A preferred embodiment of a recycled concrete mixture for a road base layer using a reclaimed aggregate and a reclaimed aggregate according to the present invention will be described in detail by comparison with a comparative example.

본 발명에 따른 매립회와 순환골재를 이용한 도로기층용 재생콘크리트 혼합물은 굵은 골재, 결합재, 염해방지제, 콘크리트 혼화제, 유화아스팔트 및 재생첨가제 등을 포함한다.The recycled concrete mixture for the road base layer using the recycled aggregate and the recycled aggregate according to the present invention includes coarse aggregate, binder, antiseptic agent, concrete admixture, emulsified asphalt, and regeneration additive.

굵은 골재로는 20mm, 10mm 및 5mm크기의 매립회와 25mm 및 13mm 크기의 순환골재를 사용한다. 결합재의 경우 1mm 이하의 미분화된 매립회와, 소석회 슬러리 및 고로슬래그 시멘트(Furnace Slag Cement:FSC) 등을 사용한다.As the coarse aggregate, 20mm, 10mm, and 5mm sized recycled aggregate and 25mm and 13mm recycled aggregate are used. In the case of the binder, undiluted buried sludge of 1 mm or less, slaked lime slurry and blast furnace slag cement (FSC) are used.

염해방지제로는 이산화망간을 첨가하며, 콘크리트 작업성의 향상을 위해 혼화제로는 공기연행제(AE제) 또는 감수제 등을 사용한다.Manganese dioxide is added as an anti-salt agent and an air entraining agent (AE agent) or a water reducing agent is used as an admixture for improving concrete workability.

또한 재생첨가제로는 아크릴 폴리머 수지 등을 사용한다.As the regenerating additive, an acrylic polymer resin or the like is used.

본 발명에 따른 매립회와 순환골재를 이용한 도로기층용 재생콘크리트 혼합물에 대해 도로기층용 아스팔트 혼합물의 주요 성능 지표인 마샬안정도를 측정한 결과는 아래의 표 5와 같다.
Table 5 shows the results of measuring the Marshall stability, which is the main performance index of the asphalt mixture for the road base layer, with respect to the recycled concrete mixture for road base layer using the reclaimed ash and recycled aggregate according to the present invention.

[표 5] 도로기층용 재생콘크리트 혼합물 배합표 및 마샬안정도 실험 결과[Table 5] Recycled concrete mixture blend table for road base layer and Marshall stability test results

Figure 112013106310425-pat00007

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표 5에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 매립회와 순환골재를 이용한 도로기층용 재생콘크리트 혼합물의 공시체 1과 공시체 2는 매립회와 순환골재가 88%이고, 결합제가 6%, 염해방지제 0.5%, 콘크리트 혼화제 0.3%, 유화아스팔트 1.2% 및 재생첨가제 4%로 구성된다.As shown in Table 5, the specimen 1 and specimen 2 of the recycled concrete mixture for the road base layer using the reclaimed aggregate and the recycled aggregate according to the present invention had 88% of the recycled aggregate and recycled aggregate, 6% of the binder, 0.5% Concrete admixture 0.3%, asphalt emulsion 1.2% and renewable additive 4%.

상기 제조된 공시체 1 및 공시체 2에서 결합제의 중량비는 1mm 이하의 미분화된 매립회와 소석회 슬러리 및 고로슬래그 시멘트(FSC)의 세 가지를 합한 중량비이며, 상기 표에서의 염해방지제는 이산화망간이며, 혼화제는 공기연행제이고, 재생첨가제는 아크릴 폴리머 수지를 지칭한다.The weight ratio of the binder to the binder in the prepared specimen 1 and specimen 2 is a weight ratio of the undiluted filler of 1 mm or less, the slaked lime slurry and the blast furnace slag cement (FSC), the antihalation agent in the above table is manganese dioxide, Air entraining agent, and the recycling additive refers to an acrylic polymer resin.

공시체 1의 결합제 구성은 미분 매립회가 4.5%, 소석회 슬러리와 고로슬래그 시멘트(FSC)의 합이 1.5%가 되도록 제작하였으며, 공시체 2는 미분 매립회가 3%, 소석회 슬러리와 고로슬래그 시멘트의 합이 전체 결합재의 50%이상인 3%가 되도록 제작하였다.The binder composition of the specimen 1 was prepared so that the sum of the slag cement (FSC) and the slag lime slurry was 4.5%, and the sum of the slag cement and the blast slag cement was 3% Was made to be 3%, which is 50% or more of the total binder.

비교예에서는 굵은 골재로서 매립회가 아닌, 신골재 즉, 일반 쇄석골재(부순골재)와 순환골재를 사용하였으며, 결합제로서 본 발명의 주요 구성인 미분화된 매립회와 소석회 슬러리 및 고로슬래그 시멘트를 사용하지 않고, 통상적인 산업 결합제인 보통의 포틀랜트 시멘트(ordinary portlant cement, OPC)를 중량비로 4% 첨가하여 본 발명의 실시예와 비교하였다. In the comparative example, a new aggregate, that is, a normal crushed aggregate (recycled aggregate) and a recycled aggregate were used instead of a reclaimed aggregate as a coarse aggregate, and the undifferentiated recycled aggregate, slaked slurry and blast furnace slag cement (OPC), which is a conventional industrial binder, was added in an amount of 4% by weight and compared with the examples of the present invention.

도로포장용 아스팔트 혼합물의 성능기준인 마샬안정도 측정은 60℃에서 5 cm/min의 재하속도로 공시체(지름 101mm, 높이 63mm의 원통형)에 하중을 증가시켜, 공시체가 파괴될 때까지의 최대하중을 측정하는 시험으로서, 아스팔트 혼합물의 안정도를 평가하고 최적의 아스팔트 양을 결정하는 시험법이기도 하다.Marshall stability measurement of road pavement asphalt mixture measures the maximum load until the specimen is destroyed by increasing the load on the specimen (101 mm in diameter, 63 mm in height) at a load speed of 5 cm / min at 60 ℃ , Which is a test method for evaluating the stability of an asphalt mixture and determining the optimum amount of asphalt.

실시예에 의하면 본 발명에 따라 제작된 공시체 1, 2의 마샬안정도는 각각 25.3 kN/cm2과 33.2 kN/cm2로서 비교예의 17,5kN/cm2보다 모두 높은 안정도를 보여주고 있다. 이는 통상적인 시멘트 결합재가 부족함에도 미분화 매립회, 소석회 슬러리 및 고로슬래그 시멘트를 사용하여 보다 강한 결합을 이룰 수 있다는 것을 의미한다.According to an embodiment the Marshall Stability of the specimens 1, 2 produced in accordance with the present invention can show a high stability than both comparative example 17,5kN / cm 2 as 25.3 kN / cm 2 to 33.2 kN / cm 2, respectively. This means that even with the lack of conventional cement binders, a stronger bond can be achieved using the undifferentiated landfill slurry, slaked slurry and blast-furnace slag cement.

그 이유는 미분화 매립회 등이 소석회 및 고로슬래그 등과의 포졸란 반응을 통하여 강한 칼슘실리케이트 수화물(CSH)를 형성하였기 때문이다. This is because the undifferentiated reclamation furnace formed strong calcium silicate hydrate (CSH) through pozzolanic reaction with slaked lime and blast furnace slag.

이와 같이 포졸란 반응을 통한 결합은 시간이 경과될수록 강도가 증가하게 되는데, 같은 공시체에 대해 7일 이후에 마샬안정도를 측정해 본 결과, 공시체 1은 29.2 kN/cm2이였고, 공시체 2는 34.4 kN/cm2으로서 장기 강도가 증가되었음을 알 수 있다.The Marshall stability was measured after 7 days for the same specimen as follows: specimen 1 was 29.2 kN / cm 2 , specimen 2 was 34.4 kN / cm < 2 >, indicating that the long-term strength was increased.

참고로 국내 도로포장의 지침기준은 기층용은 3.5 kN/cm2이상, 중간층용은 5.0 kN/cm2, 표층용은 7.5 kN/cm2이상으로서, 상기 실시예의 공시체 1과 공시체 2는 모두 품질 지침기준을 초과하여 도로 기층뿐만 아니라 표층으로서의 품질 기준까지 만족시키고 있다.For reference, guidelines for domestic road pavement are 3.5 kN / cm 2 for the base layer, 5.0 kN / cm 2 for the middle layer, and 7.5 kN / cm 2 for the surface layer. The specimen 1 and specimen 2 in the above- Exceeding the guideline standards, not only the road base layer, but also the surface quality standards.

또한 아스팔트의 내구성을 판정하기 위해 아스팔트 포장이 집중호우로 48시간이상 침수되었다고 가정하고 실시하는 시험인 수침 잔류안정도시험을 실시하였으며, 그 결과 공시체 1은 78%, 공시체 2는 85%를 나타내어 모두 아스팔트 포장 표증의 잔류 수침안정도 기준인 75%이상을 초과하였다.
In order to determine the durability of the asphalt, the immersion residue stability test was performed on the assumption that the asphalt pavement was submerged for 48 hours or more in heavy rainfall. As a result, 78% of the specimen 1 and 85% of the specimen 2 were observed. Exceeded 75%, which is the standard of residual water immersion stability of pavement.

이 실시예를 통하여, 미분화 매립회와 소석회 슬러리 및 고로 슬래그 간의 포졸란 반응을 이용하여 매립회의 내부 기공, 순환골재 표면의 시멘트 페이스트 및 과도한 함수량 등으로 인해 발생되었던 콘크리트 혼합물의 강도 약화 문제를 극복하고, 도로기층용으로 사용될 수 있는 콘크리트 혼합물을 제조하였다.
Through this example, the problem of weakening the strength of the concrete mixture caused by the internal pores of the reclamation aggregate, the cement paste on the surface of the recycled aggregate, and the excessive water content was overcome by using the pozzolanic reaction between the undifferentiated landfill slurry, the slaked slurry and the blast furnace slag, A concrete mixture which can be used for road base layer was prepared.

본 발명에 따른 매립회와 순환골재를 이용한 도로기층용 재생콘크리트 혼합물에 대해 염소함량을 분석하고, 용출시험에 의한 시료로부터 용출된 염소이온을 분석함으로서, 본 발명의 제조 공정중 염해방지제인 이산화망간의 첨가 영향을 조사하였다.
By analyzing the chlorine content of the recycled concrete mixture for the road base layer using the reclaimed ash and recycled aggregate according to the present invention and analyzing the chloride ion eluted from the sample by the leaching test, The effect of addition was investigated.

본 발명에 따른 매립회와 순환골재를 이용한 도로기층용 재생콘크리트 혼합물의 제조방법에 따라 공시체(내경 101mm, 높이 63mm)를 제조한 후, 파쇄하여 굵은 골재 주위의 결합된 페이스트 부분을 중심으로 샘플링을 3회 실시하여 비교예1 및 비교예2와 함께 각각 염소함량을 분석하였다. The specimen (inner diameter: 101 mm, height: 63 mm) was manufactured according to the method of manufacturing a recycled concrete mixture for a road base layer using the reclaimed ash and recycled aggregate according to the present invention and then crushed to sample around the combined paste portion around the coarse aggregate And the chlorine content was analyzed together with Comparative Example 1 and Comparative Example 2, respectively.

고체상태의 시료에 대한 염소분석은 SEM-EDAX 방법에 의해 분석하였다. 상기 공시체 1과 비교예 1 및 비교예 2의 염소 분석 결과, 공시체 1에 대한 분석 샘플 3개에 대한 염소 함량의 평균값은 181ppm이였고, 비교예 1에 대한 분석 샘플 3개에 대한 염소 함량의 평균값은 213ppm이었으며, 비교예 2에 대한 분석 샘플 3개에 대한 염소 함량의 평균값은 73ppm이였다. Chlorine analysis for solid state samples was analyzed by SEM-EDAX method. As a result of the chlorine analysis of the specimen 1 and the comparative example 1 and the comparative example 2, the average chlorine content of the three analytical samples for specimen 1 was 181 ppm and the average value of the chlorine content Was 213 ppm, and the average value of the chlorine content of the three analytical samples for Comparative Example 2 was 73 ppm.

비교예 1은 공시체 1과 같은 구성성분과 성분비로 제조되었지만 염해방지제인 이산화망간 분말이 첨가되지 않아 염소이온이 포함된 매립회 골재와 미분화 매립회의 중량이 상대적으로 커짐으로써 콘크리트 혼합물 내의 염소 함량이 높게 나타난 것이다.
Comparative Example 1 was prepared with the same composition and composition ratios as Sample 1, but no manganese dioxide powder as an antiseptic agent was added, so that the amount of clay aggregate containing chlorine ions and the weight of undiluted reclamation weight were relatively large, so that the chlorine content in the concrete mixture was high will be.

[표 6] 염소이온 용출시험용 콘크리트 혼합물의 배합설계 및 염소함량[Table 6] Mixing design and chlorine content of concrete mixture for chlorine ion leaching test

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상기와 같이 제조한 공시체 1과 비교예 1 및 비교예 2를 각각 파쇄하여 상기 함량분석과 같이 골재 주위의 시멘트 페이스트 위주로 파쇄된 분말 100g 이상을 정확히 달아 용매(증류수)에 넣고, 시료:용매=1:1(W:V)의 비로 500 mL 삼각플라스크에 넣어 혼합한다. Each of the prepared specimen 1 and Comparative Example 1 and Comparative Example 2 was crushed, and 100 g or more of crushed powders mainly composed of the cement paste around the aggregate was precisely weighed and dissolved in a solvent (distilled water) as in the above content analysis. : 1 (W: V) in a 500 mL Erlenmeyer flask.

이 혼합액을 상온, 상압에서 진탕회수가 매분당 약 200회, 진폭이 4 내지 5 ㎝인 진탕기를 사용하여 6시간 연속 진탕한 다음 1.0 ㎛의 유리섬유 여과지로 여과하고 여과액을 적당량 취하여 염소이온 농도를 분석하였다.This mixed solution was shaken continuously for 6 hours using a shaker at room temperature and at a pressure of about 200 times per minute with an amplitude of 4 to 5 cm and then filtered with a 1.0 占 퐉 glass fiber filter paper and an appropriate amount of the filtrate was taken, Respectively.

상기 혼합액을 진탕하는 기간을 달리하여 염소이온이 용출되도록 하였는데, 7일, 30일 및 90일 동안 진탕한 후 분석용 시료용액을 준비하여 염소이온 농도를 분석 측정하였다. 염소이온 농도는 화학적정 방법으로서 0.1N 질산은 표준용액에 의한 은법 적정법으로 분석하였다.
The mixture solution was shaken for different periods to elute the chlorine ions. After shaking for 7 days, 30 days, and 90 days, a sample solution for analysis was prepared and analyzed for chloride ion concentration. Chloride ion concentration was analyzed by the silver titration method using 0.1 N silver nitrate standard solution as a chemical titration method.

상기 시험과정을 통하여 공시체 1과 비교예 1 및 비교예 2에 대해 실시한 염소이온 용출 시험 결과는 아래의 표 7과 같다.
The results of the chlorine ion dissolution test conducted on the specimen 1 and the comparative example 1 and the comparative example 2 through the above-described test procedure are shown in Table 7 below.

[표 7] 도로기층용 콘크리트 혼합물의 염소 함량 및 기간별 용출량 시험[Table 7] Chlorine content and elution rate test of concrete mixture for road base layer

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본 발명의 제조공정에 따라 제조된 공시체 1은 염해방지 첨가제가 중량부로 0.5% 첨가되어 있지만 비교예 1과 비교예 2는 염해방지 첨가제가 첨가되지 않았다. The specimen 1 prepared according to the manufacturing process of the present invention was added with 0.5% by weight of the antiseptic additive, but the antiseptic additive was not added in Comparative Example 1 and Comparative Example 2.

공시체 1과 비교예 1 및 비교예 2 모두 증류수에서 진탕하는 기간이 오래될수록 용출되어 나오는 염소이온의 양은 증가하였지만, 염해방지제가 첨가되어 있는 공시체 1은 염소의 용출량이 비교예 1과 비교예 2에 비하여 현저히 줄어들어 90일이 경과하여도 염소용출량은 22ppm이었다. The longer the period of shaking in the distilled water, the greater the amount of chlorine ions eluted from the specimen 1 and the comparative example 1 and the comparative example 2. However, the specimen 1 containing the antifouling agent showed the elution amount of chlorine in Comparative Example 1 and Comparative Example 2 The amount of chlorine released was 22 ppm even after 90 days.

이는 염소함량 181ppm의 12% 정도에 불과한 것으로, 이를 통해 염해방지제가 염소이온을 용출시키지 않고, 콘크리트 혼합물 내에서 염소이온을 고정하고 있음을 알 수 있다. This is only about 12% of the chlorine content of 181ppm, indicating that the antiseptic agent does not elute the chloride ion and fixes the chloride ion in the concrete mixture.

참고적으로 비교예 1의 90일 이후 염소이온 용출량은 전체 함량의 95.8% 였으며, 매립회가 사용되지 않은 비교예 2는 염소함량 및 염소용출량도 적은 편이지만, 90일 이후 염소이온 용출량은 전체 함량의 97.3%였다.For reference, the elution amount of chlorine ion after 90 days of Comparative Example 1 was 95.8% of the total amount and the chlorine content and the chlorine elution amount of Comparative Example 2 which did not use the landfill was small, but after 90 days, Respectively.

이와 같은 염해방지제에 의한 염소이온 용출량의 감소 현상은 아래의 식 4와 같이 염해방지제로 사용한 이산화망간(MnO2) 분말이 일부 환원되어 금속 망간이 되고, 이 금속 망간 결정내로 비공유전자쌍을 갖는 염소이온이 리간드(ligand)로서 결합되는 착화합물(cooridnative complex)를 형성하기 때문이다.The phenomenon of the reduction of the chloride ion elution by the antiseptics is due to the fact that the manganese dioxide (MnO2) powder used as an antiseptic agent is partially reduced to become metallic manganese, and the chloride ion having a non- and forms a cooridnative complex as a ligand.

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이와 같은 염해방지제를 통한 염소이온 용출량 저감 효과를 이용하여 철근이나 철재 보강재를 도로에 사용할 경우, 철근 재료의 부식을 방지할 수 있는 등 매립회 내의 염소이온으로 인한 콘크리트 염해문제를 해결할 수 있다.When the reinforcing bars or steel reinforcing materials are used on the road, the corrosion of the reinforcing material can be prevented by using the effect of reducing the chlorine ion elution amount through the antifouling agent, and the problem of concrete salt due to the chloride ion in the buried concrete can be solved.

이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit of the invention.

Claims (13)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 콘크리트 혼합물의 제조방법에 있어서,
매립회와 순환골재를 굵은 골재로 사용하고, 미분화된 상기 매립회와 소석회 슬러리 및 고로슬래그 시멘트를 혼합하여 결합제로 사용하며, 염해부식을 방지하기 위한 염해방지제를 첨가하여 도로기층용 콘크리트 혼합물을 제조하되,
상기 콘크리트 혼합물의 제조방법은
매립회를 사전 처리하는 매립회 사전처리 공정; 및
재생콘크리트 혼합물 제조공정;을 포함하며,
상기 매립회 사전처리 공정은
화력발전소에서 배출된 매립회 중에서 중금속에 대한 환경기준을 만족하는 매립회를 선별하는 매립회 선별단계;
상기 선별된 매립회를 크기에 따라 분리하는 매립회 분리단계;
상기 매립회 분리단계에서 분리되지 아니한 매립회에 존재하는 황철광을 분리하는 황철광 분리단계; 및
상기 황철광이 분리된 매립회를 미분화시키는 매립회 미분화단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 매립회와 순환골재를 사용한 도로기층용 콘크리트 혼합물의 제조방법.
A method for producing a concrete mixture,
The recycled aggregate and the recycled aggregate are used as coarse aggregate, and the undrawn granulated slurry and slaked lime slurry and blast furnace slag cement are mixed and used as a binder, and an antiseptic agent for preventing salt corrosion is added to prepare a concrete mixture for road base layer However,
The method of producing the concrete mixture
A landfill pretreatment process for pretreating the landfill; And
A recycled concrete mixture manufacturing process,
The embedding pre-treatment process
A landfill board selection step of selecting a landfill meeting the environmental standards for heavy metals in landfill gas discharged from a thermal power plant;
A landfill separating step of separating the selected landfill according to the size;
A step of separating pyrrhotite existing in the landfill not separated in the landfill step; And
And a step of refining the buried sludge to separate the buried sludge from the buried sludge. The method for producing a concrete mixture for a road surface layer according to claim 1,
제 8항에 있어서, 상기 재생콘크리트 혼합물 제조공정은
상기 매립회 분리단계에서 분리된 매립회와 순환골재를 투입하여 굵은 골재로 혼합하는 매립회 및 순환골재 투입단계;
상기 미분화된 매립회에 소석회 슬러리를 투입하여 혼합하는 소석회슬러리 투입단계;
상기 미분화된 매립회 및 소석회 슬러리의 혼합물에 고로슬래그 시멘트를 투입하여 상기 굵은 골재와 혼합하는 고로슬래그 시멘트 투입단계;
혼화제를 투입하는 혼화제 투입단계;
콘크리트 염해방지를 위한 염해방지제를 투입하는 염해방지제 투입단계; 및
유화아스팔트 및 재생첨가제를 투입하는 유화아스팔트 및 재생첨가제 투입단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 매립회와 순환골재를 사용한 도로기층용 콘크리트 혼합물의 제조방법.
The method of claim 8, wherein the recycled concrete mixture manufacturing process comprises:
A step of injecting recycled aggregate and recycled aggregate separated in the reclaiming and separating step and mixing them into a coarse aggregate;
Adding a slaked slurry to the undifferentiated slurry and mixing the slaked slurry;
Adding a blast furnace slag cement to the mixture of the undifferentiated buried slag and the slaked slurry, and mixing the blast furnace slag cement with the coarse aggregate;
A step of injecting an admixture for admixing the admixture;
A step of introducing an antiseptic agent into the antirheumatic agent for preventing concrete salt damage; And
And a recycling additive for recycling the asphalt asphalt and the recycle additive to the reclaimed asphalt and the regenerant additive.
제 8항에 있어서, 상기 매립회 분리단계는
상기 선별된 매립회를 20mm, 10mm 및 5mm의 크기의 굵은 골재로 분리하는 것을 특징으로 하는 매립회와 순환골재를 사용한 도로기층용 콘크리트 혼합물의 제조방법.
9. The method according to claim 8,
Wherein the selected recycled aggregate is separated into a coarse aggregate having a size of 20 mm, 10 mm, and 5 mm, and the recycled aggregate is used to produce a concrete mixture for a road base layer.
제 8항에 있어서, 상기 황철광 분리단계는
상기 매립회 분리단계에서 분리되지 아니한 5mm 미만의 매립회에 포함된 황철광을 자력선별기로 분리하는 것을 특징으로 하는 매립회와 순환골재를 사용한 도로기층용 콘크리트 혼합물의 제조방법.
9. The method of claim 8,
And separating the pyrite contained in the buried sludge of less than 5 mm not separated in the buried sludge separation step by a magnetic separator, using the recycled aggregate and the recycled aggregate.
제 8항에 있어서, 상기 매립회 미분화단계는
상기 황철광이 분리된 매립회를 볼밀 또는 로드밀을 이용하여 1mm 이하의 입자로 미분화시키는 것을 특징으로 하는 매립회와 순환골재를 사용한 도로기층용 콘크리트 혼합물의 제조방법.
9. The method of claim 8, wherein the embedding subdivision step
The method for producing a concrete mixture for a road base layer using the reclaimed aggregate and the recycled aggregate according to claim 1, wherein the buried sludge is separated into particles having a diameter of 1 mm or less by using a ball mill or a rod mill.
제 9항에 있어서,
상기 매립회 및 순환골재 투입단계에서는, 20mm, 10mm 및 5mm의 크기의 상기 매립회와 25mm 및 13mm의 크기의 순환골재를 투입하여 굵은 골재로 혼합하며,
상기 염해방지제 투입단계에서는 이산화망간 분말을 첨가하는 것을 특징으로 하는 매립회와 순환골재를 사용한 도로기층용 콘크리트 혼합물의 제조방법.
10. The method of claim 9,
In the filling step and the recycled aggregate feeding step, recycled aggregates having sizes of 20 mm, 10 mm and 5 mm and recycled aggregates having a size of 25 mm and 13 mm are charged into a coarse aggregate,
Wherein the manganese dioxide powder is added in the step of adding the anti-salt agent, wherein the manganese dioxide powder is added.
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