KR101577661B1 - Fly-ash Light Weight Aggregation and Manutacturing Method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 산업폐기물인 플라이애시(fly ash)와 알칼리 활성화제를 이용함으로서, 고온에서 진행되는 소성공정을 수행하지 않고서도 우수한 물성을 가지는 인공적인 구형(球刑)의 경량골재(輕量骨材)를 제조하는 방법과, 이러한 방법에 의해 제조되는 경량골재에 관한 것이다.
본 발명에서는 플라이애시를 이용하여 인공 경량골재를 제조하는 방법으로서, NaOH 및 KOH 중에서 1종 이상을 선택하여 농도 6 내지 12M이 되도록 만든 수용액으로 이루어진 알칼리 활성화제를 플라이애시 분말에 분사하여 혼합하고; 상기 플라이애시 분말과 알칼리 활성화제의 혼합물을 조립기를 이용하여 입상의 성형체로 만들고; 입상의 성형체를 섭씨 50 내지 90도의 조건에서 6 내지 24시간 양생시켜서 입자의 크기가 5mm 이하이고, 비중이 1.5 내지 2.0인 구형의 인공 경량골재가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 인공 경량골재 제조방법과, 그에 의해 만들어지는 인공 경량골재가 제공된다.
The present invention relates to an artificial lightweight aggregate (lightweight aggregate) having excellent physical properties without performing a firing process at a high temperature by using fly ash and an alkali activator, which are industrial wastes ), And a lightweight aggregate produced by such a method.
In the present invention, a method for producing an artificial lightweight aggregate using fly ash, comprising: spraying and mixing an alkali activator comprising an aqueous solution having a concentration of 6 to 12M selected from NaOH and KOH into fly ash powder; Making a mixture of the fly ash powder and the alkali activator into a granular shaped body using a granulator; Characterized in that the granulated green body is cured at a temperature of 50 to 90 degrees Celsius for 6 to 24 hours to form a spherical artificial lightweight aggregate having a particle size of 5 mm or less and a specific gravity of 1.5 to 2.0, An artificial lightweight aggregate produced thereby is provided.

Description

알칼리 활성화제를 이용한 비소성 플라이애시 경량골재 및 그 제조방법{Fly-ash Light Weight Aggregation and Manutacturing Method thereof}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a fly ash lightweight aggregate using an alkali activating agent and a method for producing the fly ash light weight aggregation and manufac- turing method,

본 발명은 인공적으로 만들어지는 구형(球刑)의 경량골재(輕量骨材)에 관한 것으로서, 구체적으로는 산업폐기물인 플라이애시(fly ash)와 알칼리 활성화제를 이용함으로서, 고온에서 진행되는 소성공정을 수행하지 않고서도 우수한 물성을 가지는 경량골재를 제조하는 방법과, 이러한 방법에 의해 제조되는 경량골재에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a lightweight aggregate that is made artificially, and more specifically, by using fly ash as an industrial waste and an alkali activating agent, A lightweight aggregate having excellent physical properties without performing a process, and a lightweight aggregate produced by such a method.

화력발전소 등에서 발생되는 산업폐기물인 플라이애시를 산업재로서 활용하려는 노력이 많이 이루어지고 있다. 이러한 플라이애시의 재활용 방법 중 하나로서 플라이애시를 이용하여 경량골재를 제작하려는 시도가 있는데, 그 일예로는 대한민국 특허출원 제1990-17394호(공보번호 특1995-1668)가 있다. 그런데 상기한 국내 특허출원에 소개된 선행기술을 비롯한 현재까지의 플라이애시 이용 경량골재 제조 방법에서는 약 섭씨 800도 내지 1200도 정도의 고온에서 진행되는 소성과정이 필수적으로 요구되었다. Efforts have been made to utilize fly ash, which is an industrial waste generated from a thermal power plant, as an industrial material. As one of the recycling methods of fly ash, there is an attempt to produce lightweight aggregate using fly ash, for example Korean Patent Application No. 1990-17394 (Publication No. 1995-1668). However, in the conventional method of manufacturing fly ash lightweight aggregate to date, including the prior art disclosed in the above-mentioned domestic patent application, a firing process that is carried out at a high temperature of about 800 to 1200 degrees centigrade is indispensably required.

이러한 고온에서의 소성과정을 위해서는 많은 에너지가 소모되고, 결국 산업폐기물을 이용하여 산업재인 경량골재를 제조하지만 이를 위해서는 상당한 에너지를 소모하게 되어 친환경적이지 못하게 되는 모순되는 상황이 발생하게 되었다. In the process of burning at such a high temperature, a lot of energy is consumed, and as a result, industrial lightweight aggregate is produced by using industrial waste. However, contrary to this, there is a contradiction situation in that it consumes considerable energy and is not environmentally friendly.

대한민국 등록특허공고 제1995-1668호(특허출원 제1990-17394호)(1995. 02. 28. 공고) 참조.Korean Patent Registration No. 1995-1668 (Patent Application No. 1990-17394) (1995. 02. 28. Announcement).

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 산업폐기물인 플라이애시를 이용하여 우수한 물성을 가지는 인공 경량골재를 제조하되, 고온에서의 소성과정을 거치지 않도록 함으로써, 폐기물 재활용이라는 측면뿐만 아니라 에너지 절감 및 생산비용 절감이라는 친환경적인 잇점과 경제적인 잇점을 더 가지게 되는 경량골재 제조방법 및 이에 의해 제조되는 경량골재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
The present invention has been developed in order to overcome the limitations of the prior art as described above. Specifically, artificial lightweight aggregate having excellent physical properties is manufactured by using fly ash, which is an industrial waste, The present invention also provides a lightweight aggregate manufacturing method and a lightweight aggregate manufactured by the method, wherein the lightweight aggregate has environmental advantages such as energy saving and production cost reduction as well as recycling.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 플라이애시를 이용하여 인공 경량골재를 제조하는 방법으로서, NaOH 및 KOH 중에서 1종 이상을 선택하여 농도 6 내지 12M이 되도록 만든 수용액으로 이루어진 알칼리 활성화제를 플라이애시 분말에 분사하여 혼합하고; 상기 플라이애시 분말과 알칼리 활성화제의 혼합물을 조립기를 이용하여 입상의 성형체로 만들고; 입상의 성형체를 섭씨 50 내지 90도의 조건에서 6 내지 24시간 양생시켜서 입자의 크기가 5mm 이하이고, 비중이 1.5 내지 2.0인 구형의 인공 경량골재가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 인공 경량골재 제조방법이 제공된다. In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing an artificial lightweight aggregate using fly ash, comprising the steps of selecting at least one of NaOH and KOH as an alkali activator, Spraying on ash powder and mixing; Making a mixture of the fly ash powder and the alkali activator into a granular shaped body using a granulator; The granular shaped body is cured at a temperature of 50 to 90 degrees Celsius for 6 to 24 hours to form a spherical artificial lightweight aggregate having a particle size of 5 mm or less and a specific gravity of 1.5 to 2.0, do.

또한 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 상기한 제조방법에 의해 제조되는 인공 경량골재로서, NaOH 및 KOH 중에서 1종 이상을 선택하여 농도 6 내지 12M이 되도록 만든 수용액으로 이루어진 알칼리 활성화제와 플라이애시 분말의 혼합물으로 이루어지고; 조립기에 의해 입상의 성형체로 만들어져서, 섭씨 50 내지 90도의 조건에서 6 내지 24시간 양생됨으로써 입자의 크기가 5mm 이하이고, 비중이 1.5 내지 2.0을 가지는 것을 특징으로 하는 구형의 인공 경량골재가 제공된다. In order to achieve the above object, the present invention provides an artificial lightweight aggregate produced by the above-described production method, wherein at least one of NaOH and KOH is selected to have a concentration of 6 to 12 M, Powder mixture; There is provided a spherical artificial lightweight aggregate characterized by having a particle size of 5 mm or less and a specific gravity of 1.5 to 2.0 by being made into a granular molded body by a granulator and being cured at a temperature of 50 to 90 degrees for 6 to 24 hours .

상기한 본 발명의 제조방법과 그에 의해 만들어진 인공 경량골재에 있어서, 상기 플라이애시 분말과 알칼리 활성화제는, 중량비로서 플라이애시 분말의 중량을 100이라고 할 때, 수용액으로 이루어진 알칼리 활성화제의 중량이 0.2 내지 0.3이 되는 비율로 혼합될 수 있으며, 상기 플라이애시 분말과 알칼리 활성화제의 혼합물을 조립기를 이용하여 입상의 성형체로 만들 때, 조립기에 구비된 회전 디스크는 연직으로부터 60 내지 75도의 경사를 가지도록 설치하고, 디스크의 회전속도는 15 내지 35 rpm으로 하며, 5 내지 15분 동안 디스크를 회전시키는 구성을 가질 수 있다.
In the production method of the present invention and the artificial lightweight aggregate produced by the above method, when the weight of the fly ash powder is 100, the weight of the fly ash powder and the alkali activator is 0.2 To 0.3, and when the mixture of the fly ash powder and the alkali activator is made into a granular shaped body using a pelletizer, the rotary disk provided in the pelletizer has a slope of 60 to 75 degrees from the vertical And the rotation speed of the disk is set to 15 to 35 rpm, and the disk may be rotated for 5 to 15 minutes.

본 발명에 의하면, 고온에서의 소성과정을 거치지 않고서도 산업폐기물인 플라이애시를 이용하여 우수한 물성을 가지는 인공 경량골재를 제조할 수 있게 된다. 따라서 본 발명에 의하면, 폐기물 재활용이라는 측면뿐만 아니라 에너지 절감 및 생산비용 절감이라는 친환경적인 잇점과 경제적인 유용한 효과가 발휘된다.
According to the present invention, it is possible to produce an artificial lightweight aggregate having excellent physical properties by using fly ash, which is an industrial waste, without undergoing a firing process at a high temperature. Therefore, according to the present invention, not only a waste recycling aspect but also an environment-friendly advantage of energy saving and production cost reduction and economical useful effect are exhibited.

도 1은 본 발명에 따른 알칼리 활성화제의 몰 농도에 따른 플라이애시 분말과 알칼리 활성화제의 혼합물에 대한 비중을 보여주는 그래프도이다.
도 2는 본 발명에서 조립기를 이용하여 구형의 성형체를 만드는 것을 보여주는 도면 대용 사진이다.
도 3 내지 도 6은 각각 조립기에서의 성형과정에 있어서 디스크 각도에 따른 성형체의 평균 입자 크기, 디스크의 회전 속도에 따른 성형체의 평균 입자 크기, 디스크의 기울어진 각도에 따른 성형체의 흡수율과 비중, 및 디스크의 회전 속도에 따른 성형체의 흡수율과 비중의 관계를 보여주는 그래프도이다.
1 is a graph showing the specific gravity of a mixture of fly ash powder and an alkali activator according to the molar concentration of the alkali activator according to the present invention.
Fig. 2 is a photograph showing a sphere-shaped formed body made using a pellet in the present invention.
FIG. 3 to FIG. 6 are graphs showing average particle sizes of the green compacts, average particle sizes of the green compacts according to the rotation speed of the disks, absorption ratios and specific gravities of the green compacts according to the inclined angles of the disks, FIG. 8 is a graph showing the relationship between the specific gravity and the water absorption rate of the molded article according to the rotational speed of the disk. FIG.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, it is to be understood that the technical idea of the present invention and its essential structure and operation are not limited thereby.

본 발명에서는, 플라이애시를 이용하여 경량골재를 제작하되, 알칼리 수용액으로 이루어진 알칼리 활성화제를 이용하여 플라이애시를 활성화시킴으로써 고온 소성과정을 수행하지 않고서도 경량골재로서 요구되는 물성을 모두 만족하는 경량골재를 제조하는 방법 및 그에 의해 제조된 경량골재가 제공된다. In the present invention, lightweight aggregate is produced by using fly ash, and fly ash is activated by using an alkali activator made of an aqueous alkali solution, whereby a lightweight aggregate which satisfies the physical properties required as a lightweight aggregate without performing a high- And a lightweight aggregate produced by the method.

구체적으로, 본 발명에 따른 경량골재 제조방법에서는, 플라이애시 분말에 알칼리 수용액으로 이루어진 알칼리 활성화제를 분사하면서 입상화시킨다. Specifically, in the method of producing a lightweight aggregate according to the present invention, the fly ash powder is granulated while spraying an alkali activator made of an aqueous alkali solution.

우선 플라이애시 분말을 준비하고 알칼리 수용액으로 이루어진 알칼리 활성화제를 분사하여 플라이애시 분말과 혼합하게 된다. 본 발명에서 플라이애시 분말과 혼합되는 알칼리 활성화제는 NaOH 및 KOH 중에서 1종 이상을 선택하여 농도 6 내지 12M이 되도록 만든 수용액이다. First, the fly ash powder is prepared and sprayed with an alkali activator made of an aqueous alkali solution to be mixed with the fly ash powder. In the present invention, the alkali activating agent to be mixed with the fly ash powder is an aqueous solution prepared by selecting at least one of NaOH and KOH to have a concentration of 6 to 12M.

플라이애시는 알루미노규산염(Alumino Silicate)을 함유하는 물질로서 Si와 Al이 풍부하게 함유되어 있다. NaOH 및 KOH 중에서 1종 이상을 선택하여 농도 6 내지 12M이 되도록 만든 수용액으로 이루어진 알칼리 활성화제가 위와 같은 플라이애시에 혼합되면, 중합반응에 의하여 아래의 화학식 1과 같이 Si-O-Al-O의 결합을 가지는 중합체로 이루어진 반응 생성물이 생성된다.
Fly ash is a material containing alumino silicate, which is rich in Si and Al. NaOH and KOH to make the concentration of the alkali solution to be in the range of 6 to 12 M. When the fly ash is mixed with the alkali activator as described above, the bonding of Si-O-Al-O ≪ / RTI > is produced.

Figure 112012013940992-pat00001
Figure 112012013940992-pat00001

위의 화학식 1에서 z는 1 내지 3의 상수이며, M은 알칼리 활성화제에 포함되어 있는 알칼리 성분인 Na 또는 K를 의미하며, n은 중합도(Degree of Polymerization)를 의미한다. In the above formula (1), z is a constant of 1 to 3, M represents Na or K, an alkali component contained in the alkali activator, and n represents a degree of polymerization.

위와 같은 중합반응에 의해 생성된 반응 생성물은 빠른 응결 특성을 가지게 되며 높은 조기강도를 보인다. 도 1은 알칼리 활성화제의 몰 농도(그래프의 가로축)에 따른 플라이애시 분말과 알칼리 활성화제의 혼합물에 대한 비중(그래프의 세로축)을 보여주는 그래프도인데, 도 1에서 마름모로 표시된 점들은 알칼리 활성화제가 NaOH 수용액으로 이루어진 경우에 대한 것이고, 사각형으로 표시된 점들은 알칼리 활성화제가 KOH 수용액으로 이루어진 경우에 대한 것이다. 또한 도 1에서 가로축은 몰 농도(mole concentration)이고, 세로축은 비중(specific gravity)이며, 도 1은 후술하는 조립기의 디스크가 연직으로부터 기울어진 각도를 70도로 하고, 회전속도 20rpm, 조립기에 의한 성형시간 10분이고 양생은 섭씨 90도의 온도에서 24시간 수행한 결과에 대한 것이다. The reaction products produced by the above polymerization reaction have fast condensation characteristics and exhibit high early strength. 1 is a graph showing the specific gravity (vertical axis of the graph) for a mixture of fly ash powder and an alkali activator according to the molar concentration of the alkali activator (abscissa of the graph). In FIG. 1, NaOH aqueous solution, and the points indicated by squares are for the case where the alkali activating agent is made of aqueous KOH solution. In FIG. 1, the abscissa indicates the mole concentration and the ordinate indicates the specific gravity. FIG. 1 shows an angle of inclination of the disk of the granulator, which will be described later, from the vertical direction to 70 degrees, a rotation speed of 20 rpm, Curing time is 10 minutes and curing is for 24 hours at a temperature of 90 degrees Celsius.

도 1에서 알 수 있듯이 알칼리 활성화제의 몰 농도가 상승할수록 플라이애시 분말과 알칼리 활성화제의 혼합물의 비중이 증가하지만, 알칼리 활성화제의 몰 농도 가 6M 미만인 경우에는 충분한 중합반응이 일어나지 않게 되어 혼합물의 강도가 골재로서 사용할 수 있는 강도에 미치지 못하게 된다. 따라서 본 발명에서는 플라이애시 분말과 혼합되는 알칼리 활성화제의 몰 농도가 6M 이상이 되어야 한다. 또한 알칼리 활성화제에 이용되는 NaOH 및 KOH는 고가의 물질이므로, 플라이애시 분말과 혼합되는 알칼리 활성화제의 몰 농도가 12M를 초과하는 경우에는, 경제성이 크게 저하되므로, 본 발명에서는 플라이애시 분말과 혼합되는 알칼리 활성화제의 몰 농도를 12M 이하로 한다. As shown in FIG. 1, the specific gravity of the mixture of the fly ash powder and the alkali activator increases as the molar concentration of the alkali activator increases, but when the molar concentration of the alkali activator is less than 6M, sufficient polymerization reaction does not occur, The strength becomes less than the strength that can be used as the aggregate. Therefore, in the present invention, the molar concentration of the alkali activator mixed with the fly ash powder should be 6M or more. Since the NaOH and KOH used in the alkali activating agent are expensive materials, when the molar concentration of the alkali activating agent mixed with the fly ash powder exceeds 12M, the economical efficiency is significantly lowered. Therefore, in the present invention, The molarity of the alkali activating agent is adjusted to 12M or less.

본 발명에서는 위와 같이 플라이애시 분말과 알칼리 활성화제를 혼합함에 있어서, 중량비로서 플라이애시 분말의 중량을 100이라고 할 때, 수용액으로 이루어진 알칼리 활성화제의 중량이 0.2 내지 0.3이 되는 비율로 혼합한다. 만일 중량비로서 플라이애시 분말 중량:알칼리 활성화제 중량이 1: 0.2 미만인 경우 즉, 플라이애시 분말의 중량이 100이고 알칼리 활성화제의 중량이 0.2 미만인 경우에는, 액체량이 너무 작아서 플라이애시 분말을 입자로 성형할 수 없게 되며, 반대로 중량비로서 플라이애시 분말 중량:알칼리 활성화제 중량이 1: 0.3 초과인 경우 즉, 플라이애시 분말의 중량이 100이고 알칼리 활성화제의 중량이 0.3을 초과하는 경우에는, 최종 생산된 경량골재의 강도가 크게 저하된다. 따라서 본 발명에서는 중량비로서 플라이애시 분말에 대한 알칼리 활성화제의 혼합비율은 1:0.2 내지 1:0.3으로 한다. In the present invention, in mixing the fly ash powder and the alkali activator as described above, when the weight of the fly ash powder is 100, the weight ratio of the alkali activator composed of the aqueous solution is 0.2 to 0.3. If the weight of the fly ash powder is less than 1: 0.2, that is, the weight of the fly ash powder is 100 and the weight of the alkali activator is less than 0.2, the amount of the liquid is too small to form the fly ash powder into particles On the contrary, when the weight of the fly ash powder is greater than 1: 0.3, that is, when the weight of the fly ash powder is 100 and the weight of the alkali activating agent is more than 0.3, The strength of the lightweight aggregate is greatly reduced. Therefore, in the present invention, the mixing ratio of the alkali activating agent to the fly ash powder is 1: 0.2 to 1: 0.3 as a weight ratio.

본 발명에서는 위와 같이 알칼리 수용액으로 이루어진 알칼리 활성화제를 분사하여 플라이애시 분말과 혼합하면서, 조립기(造粒機, pelltizer)를 이용하여 구(球)형의 성형체로 만들게 된다. 도 2에는 조립기를 이용하여 구형의 성형체를 만드는 것을 보여주는 도면 대용 사진이 개시되어 있는데, 조립기 자체는 이미 공지된 것으로서, 분말에 액체를 분사하면서 디스크를 회전시키게 되면, 분말과 액체가 혼합되면서 구형상을 가지는 입자의 형태를 가지는 성형체가 만들어진다. 이와 같이 조립기를 이용하여 성형체를 제조함에 있어서는, 분말 원료의 투입량, 액체 원료의 투입량, 회전하는 디스크의 기울어진 각도, 디스크의 회전속도 및 디스크의 회전에 의한 성형 시간이 최종적으로 만들어진 성형체의 물성에 큰 영향을 준다. In the present invention, an alkali activator composed of an aqueous alkaline solution is sprayed and mixed with the fly ash powder to form a sphere-shaped formed body using a pelletizer. FIG. 2 shows a photograph showing a sphere-shaped formed body using an assembling machine. The assembling machine itself is already known, and when the disk is rotated while spraying a liquid onto the powder, the powder and the liquid are mixed, Is formed. In the production of a molded article using the granulator, the amount of the powdery raw material, the amount of the liquid raw material, the inclined angle of the rotating disk, the rotational speed of the disk, and the molding time due to the rotation of the disk, It has a big influence.

본 발명에서는 위와 같이 알칼리 수용액으로 이루어진 알칼리 활성화제와 플라이애시 분말의 혼합으로 이루어진 경량골재가 소성공정 없이도 만족할만한 우수한 물성을 가질 수 있도록 하기 위하여, 공지의 조립기를 이용하여 구형의 성형체를 만듦에 있어서, 조립기의 디스크가 연직으로부터 60 내지 75도의 경사를 가지도록 설치하고, 디스크의 회전속도를 15 내지 35 rpm으로 하며, 5 내지 15분 동안 디스크를 회전시켜 구형상의 입상 성형체를 제조한다. In the present invention, in order to make the lightweight aggregate composed of the alkali activator and the fly ash powder made of an aqueous alkaline solution have satisfactory physical properties without the sintering process, , The disk of the granulator is installed so as to have an inclination of 60 to 75 degrees from the vertical, the disk is rotated at a rotation speed of 15 to 35 rpm and the disk is rotated for 5 to 15 minutes to manufacture a spherical granular shaped body.

디스크 각도가 60도 미만인 경우에는, 제조되는 성형체의 평균 입자 크기가 5 mm를 초과하게 되어 과도하게 크기가 커지게 되고, 디스크의 각도가 75도를 초과하는 경우에는, 제조되는 성형체의 평균 입자 크기가 3.4mm 이하로 작아지지만 흡수율이 증가하고 추가적인 성형시간이 필요하게 된다. 따라서 본 발명에서는 조립기의 디스크를 연직으로부터 60 ~ 75도의 각도로 기울인 상태로 성형체를 제작하게 된다. When the disc angle is less than 60 degrees, the average particle size of the molded body to be produced exceeds 5 mm and becomes excessively large. When the angle of the disc exceeds 75 degrees, the average particle size Is reduced to 3.4 mm or less, but the absorption rate is increased and additional molding time is required. Accordingly, in the present invention, the molded body is manufactured in a state in which the disk of the granulator is inclined at an angle of 60 to 75 degrees from the vertical.

한편, 디스크의 회전 속도가 증가할 수록 성형체의 입자크기가 증가하기 때문에 디스크의 회전속도는 35 rpm 이하로 해야 하며, 디스크의 회전속도가 15 rpm 미만인 경우에는 성형체의 흡수율이 증가하게 되고 입자 성장이 원활하게 이루어지지 않게 된다. 따라서 디스크의 회전 속도는 15 rpm 이상으로 한다. On the other hand, as the rotational speed of the disk increases, the particle size of the formed body increases. Therefore, the rotational speed of the disk should be 35 rpm or less. If the rotational speed of the disk is less than 15 rpm, It is not smoothly performed. Therefore, the rotational speed of the disk should be 15 rpm or more.

또한 조립기를 이용한 성형시간에 따른 성형체의 입자 크기, 비중, 흡수율 등의 주요 물성변화는 다른 요인에 비하여 상대적으로 미미하다. 따라서 디스크의 회전 시간은 5분 이상으로 하면 되고, 15분을 초과하는 경우에는 더 이상의 성형체 성장이 이루어지지 아니하므로, 15분 이하로 디스크를 회전시킨다. Also, the change of major physical properties such as particle size, specific gravity, absorption rate, etc. of the molded body according to molding time using a granulator is relatively small compared to other factors. Therefore, the rotation time of the disk is set to 5 minutes or more, and if it exceeds 15 minutes, the molded body is not grown any more, so the disk is rotated for 15 minutes or less.

도 3 내지 도 6은 각각 조립기에서의 성형과정에 있어서 디스크 각도에 따른 성형체의 평균 입자 크기(도 3), 디스크의 회전 속도에 따른 성형체의 평균 입자 크기(도 4), 디스크의 기울어진 각도에 따른 성형체의 흡수율과 비중(도 5), 및 디스크의 회전 속도에 따른 성형체의 흡수율과 비중(도 6)의 관계를 보여주는 그래프도이다. 도 3에서 가로축은 디스크의 각도를 나타내며 세로축은 성형체의 평균 입자 크기이다. 도 4에서 가로축은 디스크의 회전속도(rpm)이고, 세로축은 성형체의 평균 입자 크기(mm)이다. 도 5에서 가로축은 디스크의 기울어진 각도이고, 세로축은 각각 흡수율(absorption/단위 %)과 비중(specific gravity)이다. 도 6에서 가로축은 디스크의 회전속도(rpm)이고 세로축은 세로축은 각각 흡수율(absorption/단위 %)과 비중(specific gravity)이다. 그리고 도 3 내지 도 6은 알칼리 활성화제로서 농도 9M의 NaOH 수용액을 이용한 것이고 디스크의 회전 속도는 20rpm로 하여 10분간의 디스크 회전에 의한 성형 작업에 의해 만들어진 성형체를 섭씨 90도의 온도에서 24시간 양생시켰을 때의 결과이다. FIGS. 3 to 6 are graphs showing average particle sizes (FIG. 3) of the formed bodies according to the disk angles (FIG. 3), average particle sizes of the shaped bodies according to the rotating speed of the disks Fig. 5 is a graph showing the relationship between the absorbency and specific gravity (Fig. 5) of the molded article and the absorbency and specific gravity (Fig. 6) of the molded article according to the rotational speed of the disc. In FIG. 3, the horizontal axis represents the angle of the disk, and the vertical axis represents the average particle size of the molded article. In FIG. 4, the abscissa is the rotation speed (rpm) of the disk, and the ordinate is the average particle size (mm) of the formed body. In FIG. 5, the abscissa represents the inclined angle of the disk, and the ordinate represents the absorption rate (absorption / unit%) and the specific gravity, respectively. In FIG. 6, the abscissa is the rotational speed (rpm) of the disk, and the ordinate is the absorption rate (absorption / unit%) and specific gravity, respectively. Figs. 3 to 6 show the results of using a 9M NaOH aqueous solution as the alkali activating agent, curing the molded article at a rotational speed of 20 rpm for 10 minutes at a temperature of 90 deg. C for 24 hours It is the result of the time.

본 발명에서는 위와 같은 조건으로 조립기를 이용하여 입자의 크기가 5mm 이하인 입상의 성형체를 만든 후에는, 섭씨 50 내지 90도의 온도에서 6 내지 24시간 동안 양생시켜서 비중 1.5 내지 2.0 및 흡수율 13% 이하의 구형의 인공 경량골재를 생산하게 된다. In the present invention, after forming a granular shaped body having a particle size of 5 mm or less by using a granulator under the above conditions, it is cured at a temperature of 50 to 90 degrees Celsius for 6 to 24 hours to obtain a spherical shape having a specific gravity of 1.5 to 2.0 and a water absorption rate of 13% Of artificial lightweight aggregate.

도 7은 양생조건에 따른 인공 경량골재의 파쇄율 변화를 보여주는 그래프도인데, 위와 같은 본 발명의 제조 과정을 거쳐서 만들어진 입상의 성형체를 각각 섭씨 50도, 60도, 70도, 80도 및 90도의 온도에서 각각 3시간, 6시간, 12시간, 18시간, 24시간 및 30시간 동안 양생시킨 후 40톤의 하중을 가하였을 때의 성형체 파쇄율이 도 7에서 그래프로 개시되어 있다. 도 7에서 가로축은 양생온도(temp)이고 세로축은 파쇄율이다. FIG. 7 is a graph showing the change of the crushing rate of the artificial lightweight aggregate according to the curing conditions. The granular shaped bodies produced through the manufacturing process of the present invention are shown at 50, 60, 70, 80, 7 shows graphs of the fracture rate of the molded body when curing was carried out at a temperature of 3 hours, 6 hours, 12 hours, 18 hours, 24 hours and 30 hours respectively and then a load of 40 tons was applied. In FIG. 7, the horizontal axis represents the curing temperature (temp) and the vertical axis represents the crushing rate.

도 7에서 알 수 있듯이, 섭씨 50 내지 90도의 온도에서 6 내지 24시간 동안 양생시켜서 제조된 인공 경량골재는, 종래 기술에 의해 소성 과정을 거쳐서 제조된 경량골재와 유사한 수준의 파쇄율(23~30%)를 보이고 있다. 그러나 양생온도가 섭씨 50도 미만에서는 양생시간을 증가시켜도 강도 향상을 기대할 수 없다. 따라서 본 발명에서는 양호한 파쇄율을 가지는 인공 경량골재를 제조하기 위하여 조립기에 의해 만들어진 입상의 성형체를 섭씨 50 내지 90도의 온도에서 6 내지 24시간 동안 양생시키게 된다. 이와 같이, 본 발명에서는 고온의 소성과정을 전혀 수행하지 않고서도 비중 1.5 내지 2.0 및 흡수율 13% 이하의 구형의 인공 경량골재를 효율적으로 생산할 수 있게 된다. 7, the artificial lightweight aggregate produced by curing at a temperature of 50 to 90 degrees Celsius for 6 to 24 hours has a crushing ratio of 23 to 30, which is similar to that of the lightweight aggregate produced through the firing process according to the prior art %). However, if the curing temperature is less than 50 ° C, the strength improvement can not be expected even if the curing time is increased. Therefore, in order to produce an artificial lightweight aggregate having a good crushing ratio in the present invention, the granular shaped body produced by the granulator is cured at a temperature of 50 to 90 degrees Celsius for 6 to 24 hours. As described above, in the present invention, it is possible to efficiently produce spherical artificial lightweight aggregate having a specific gravity of 1.5 to 2.0 and a water uptake of 13% or less without performing a high-temperature firing step at all.

이와 같이 고온의 소성과정을 수행하지 않고 흡수율이 13% 이하가 되도록 제조된 본 발명에 따른 인공 경량골재를 콘크리트에 사용할 경우 워커빌리티 개선, 펌프 압송성 향상 등이 기대된다. When the artificial lightweight aggregate according to the present invention, which has a water absorptance of 13% or less, is used for concrete without performing a high-temperature sintering process, improvement in workability and improvement in pressure transportability of the pump are expected.

Claims (4)

플라이애시 분말에,
상기 플라이애시 분말 100 중량부에 대하여 NaOH 및 KOH 중에서 1종 이상을 선택하여 농도 6 내지 12M이 되도록 만든 수용액으로 이루어진 알칼리 활성화제 0.2 내지 0.3 중량부를 분사하여 혼합하고,
상기 플라이애시 분말과 알칼리 활성화제의 혼합물을 조립기를 이용하여 입자크기 5mm 이하인 입상의 성형체를 형성하고;
상기 입상의 성형체를 섭씨 50 내지 90도의 조건에서 6 내지 24시간 양생시켜서 비중 1.5 내지 2.0 및 흡수율 13% 이하인 구형의 인공 경량골재를 생산하는 것을 특징으로 하는 인공 경량골재 제조방법.
In the fly ash powder,
0.2 to 0.3 parts by weight of an alkali activator composed of an aqueous solution having a concentration of 6 to 12 M was selected by mixing at least one of NaOH and KOH with respect to 100 parts by weight of the fly ash powder,
Forming a mixture of the fly ash powder and the alkali activating agent in a granular form having a particle size of 5 mm or less by using a granulator;
The granular shaped body is cured at a temperature of 50 to 90 degrees Celsius for 6 to 24 hours to produce a spherical artificial lightweight aggregate having a specific gravity of 1.5 to 2.0 and a water absorption of 13% or less.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 플라이애시 분말과 알칼리 활성화제의 혼합물을 조립기를 이용하여 입상의 성형체로 만들 때, 조립기에 구비된 회전 디스크는 연직으로부터 60 내지 75도의 경사를 가지도록 설치하고, 디스크의 회전속도는 15 내지 35 rpm으로 하며, 5 내지 15분 동안 디스크를 회전시키는 것을 특징으로 하는 인공 경량골재 제조방법.
The method according to claim 1,
When the mixture of the fly ash powder and the alkali activator is granulated using a granulator, the rotary disk provided in the granulator is installed so as to have an inclination of 60 to 75 degrees from the vertical, and the rotation speed of the disk is 15 to 35 rpm, and the disk is rotated for 5 to 15 minutes.
NaOH 및 KOH 중에서 1종 이상을 선택하여 농도 6 내지 12M이 되도록 만든 수용액으로 이루어진 알칼리 활성화제와 플라이애시 분말의 혼합물로 이루어지고,
조립기에 의해 입상의 성형체로 성형 후, 섭씨 50 내지 90도의 조건에서 6 내지 24시간 양생되어 수득된, 입자크기 5mm 이하, 비중 1.5 내지 2.0 및 흡수율 13% 이하를 충족하는 구형의 인공 경량골재.
A mixture of an alkali activator and fly ash powder comprising an aqueous solution prepared by selecting at least one of NaOH and KOH to a concentration of 6 to 12 M,
A spherical artificial lightweight aggregate satisfying a particle size of 5 mm or less, a specific gravity of 1.5 to 2.0, and an absorptance of 13% or less, obtained by curing at a temperature of 50 to 90 degrees Celsius for 6 to 24 hours after molding into a granular molded body by a granulator.
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