KR101583013B1 - 석탄재를 이용한 압출성형콘크리트 건축자재 및 그 제조방법 - Google Patents

석탄재를 이용한 압출성형콘크리트 건축자재 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101583013B1
KR101583013B1 KR1020140003313A KR20140003313A KR101583013B1 KR 101583013 B1 KR101583013 B1 KR 101583013B1 KR 1020140003313 A KR1020140003313 A KR 1020140003313A KR 20140003313 A KR20140003313 A KR 20140003313A KR 101583013 B1 KR101583013 B1 KR 101583013B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cement
fly ash
extrusion
ash
composition
Prior art date
Application number
KR1020140003313A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150083591A (ko
Inventor
이근우
이봉직
Original Assignee
㈜익성텍
이근우
이봉직
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ㈜익성텍, 이근우, 이봉직 filed Critical ㈜익성텍
Priority to KR1020140003313A priority Critical patent/KR101583013B1/ko
Publication of KR20150083591A publication Critical patent/KR20150083591A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101583013B1 publication Critical patent/KR101583013B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/06—Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
    • C04B18/08—Flue dust, i.e. fly ash
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B3/00—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor
    • B28B3/20—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor wherein the material is extruded
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B16/00—Use of organic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of organic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B16/02—Cellulosic materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B16/00—Use of organic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of organic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B16/04—Macromolecular compounds
    • C04B16/06—Macromolecular compounds fibrous
    • C04B16/0616—Macromolecular compounds fibrous from polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B16/0625—Polyalkenes, e.g. polyethylene
    • C04B16/0633—Polypropylene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/44—Thickening, gelling or viscosity increasing agents
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)

Abstract

석탄재를 이용한 압출성형콘크리트 건축자재 및 그 제조방법이 제공된다.
제공된 압출성형콘크리트 건축자재 제조방법은 시멘트, 천연섬유제, 인조섬유제, 증점제 및 물로 이루어지는 조성물의 계량 및 혼합단계; 혼합물의 압출성형 및 절단단계; 압출물의 1차 양생단계; 1차 양생된 압출물의 2차 양생단계; 및 출하단계; 를 포함하되,
상기 조성물의 계량 및 혼합단계에서는 플라이애쉬를 첨가하고, 상기 1차 양생단계는 60℃ ~ 75℃의 온도에서 10 ~ 18시간 동안 상기 압출물을 1차 양생하며, 상기 2차 양생단계는 150℃ ~ 180℃의 온도와 8.0kg/cm2 ~ 10kg/cm2의 압력환경에서 10 ~ 18시간 동안 상기 1차양생된 압출물을 세라믹화 되도록 2차 양생함으로써 구현된다.

Description

석탄재를 이용한 압출성형콘크리트 건축자재 및 그 제조방법{extrusion process construction material for fly-ash and manufacturing process using the same}
본 발명은 압출성형콘크리트 건축자재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 석탄재를 주원료로 적용한 압출성형콘크리트 건축자재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 압출성형콘크리트는 시멘트, 규석질 원료, 골재, 광물 섬유 등을 사용하여 진공압출성형한 건축자재로서, 주로 건물의 내, 외장재(인방, 몰딩 및 이중바닥재를 포함한다.)와, 방음벽의 방음패널 및 조립식 데크구조물(주택테라스, 등산로 또는 호수 강가의 산책로 및 그 밖의 자연지역에 설치되는 조립식 데크구조물)의 데크보드 등에 사용되고 있다.
종래, 압출성형콘크리트의 제조방법이 대한민국 공개특허 2004-70573호(2004년 8월 11일 공개)에 개시되어 있다.
개시된 압출성형콘크리트의 제조방법은 시멘트, 규석분과 같은 무기질 분체 원료를 중앙제어실에서 자동계량에 의해 투입하고, 석면과 가소제등 기타 혼화제도 계량하여 투입하되, 시멘트, 규석분, 석면 및 가소제와 기타 혼화제는 건식혼합기에 투입한 후 약 120∼180초 동안 건식혼합을 실시하고, 혼합이 완료하면 물을 투입하여 건식혼합과 함께 습식혼합을 하는 단계와,
습식혼합(혼련)이 완료되면 니더기(kneader)로 균질혼합하고 압출기로 투입하여 퍼그스크류, 진공실, 오거스크류, 게이트 및 최종다이스를 통과하여 여러 가지 제품으로 압출성형하는 단계와,
압출성형된 제품을 컨베이어벨트로 이동하면서 필요한 길이와 폭으로 절단처리한 후 증기양생조에서 양생처리하는 단계를 거쳐 최종적인 제품으로 출하하는 단계를 통해 구현된다.
또 다르게, 1차로 양생이 된 제품의 물리적 휨, 표면상태를 검사하고 마지막으로 2차 절단하여 다시 오토클레이브에서 양생 처리한 후 오토클레이브의 고온고압 양생이 완료되면 최종적인 제품으로 출하하는 단계를 통해 구현된다.
하지만, 상기와 같은 조성물 및 제조방법을 통해 제조된 압출성형콘크리트는 경량성이 우수하여 시공이 용이하고 차음성이 우수한 장점이 있으나, 주원료인 시멘트의 조성비가 전체 조성물에 대하여 40~60중량%를 차지하고 있어서 제조원가의 상승요인으로 작용하는 문제점이 있다.
한편, 대한민국 특허청 공개특허 2010-4568호(2010. 01.13 공개)에는 일반적인 화력발전플랜트에서 석탄재의 발생과정을 개시한 '석탄회 재활용 장치 및 방법'이 개시되어 있다.
대한민국 특허청 공개특허 2010-4568호(2010. 01.13 공개)를 참조하면, 석탄을 원료로 하여 발전하는 화력발전플랜트는 석탄의 연소효과를 높이기 위해 석탄을 소정의 크기로 분쇄, 즉 미분탄을 제조하여 보일러에 공급하여 연소시킴과 동시에 고온 고압의 수증기를 생산한 후에 생산된 수증기를 증기터빈에 공급함으로써 발전을 하게 된다. 특히, 석탄에는 통상적으로 2~15% 정도의 불연성 회분, 즉 석탄재(또는 석탄회라 일커러짐.)가 함유되어 있다.
이에, 미분탄을 보일러에 공급하면, 미분탄의 대략 20%에 함유된 석탄재는 고온의 연소열에 의해 용융되며, 여러 입자가 응결되어 보일러의 하부로 배출되고, 미분탄의 대략 80%는 각 입자별로 연소되어 연소가스 흐름에 따라 비산되며, 비산된 미분탄에 함유된 석탄재는 전기집진기 등과 같은 집진 장치에 포집된다. 이러한, 보일러의 하부로 배출되는 석탄재는 바텀애쉬(bottom ash, 저회)라고 불리며, 노벽, 과열기, 재열기 등에 부착되어 있다가 자중에 의해 보일러 바닥으로 떨어지며, 입경은 1~5mm 정도로 보일러 하부에 모여 분쇄기(grinder)로 분쇄된 다음, 애쉬이송탱크로 보내지고 대부분은 애쉬 매립장에 버려진다. 바텀애쉬는 입자의 크기와 분포가 일정하지 않고, 품질이 좋지 않기 때문에 바다에 방파제를 구축한 후 전량 매립하고 있다.
한편, 유동층 보일러로부터 비산하여 전기집진기에서 포집되어 배출되는 석탄재는 플라이애쉬(fly ash, 비회)로서, 절탄기나 공기 예열기 아래 호퍼, 전기집진기에 의하여 집진되어 집진기 하부 호퍼에 모이는 애쉬를 일컬으며, 절탄기나 공기 예열기 아래에 있는 호퍼에 모이는 플라이애쉬의 입경은 1~100㎛로 발생되는 석탄재의 약 5%이고, 전기집진기에 의해서 집진되어 집진기 하부 호퍼에 모이는 애쉬의 입경은 탄종이나 연소조건에 따라 다르나 발생되는 석탄재의 75~80% 정도로 대부분 재활용되고 있으며, 재활용되지 않는 플라이애쉬는 바텀애쉬와 마찬가지로 이송탱크로 보내져 애쉬 매립장에 버려지게 된다.
이에, 석탄회가 주로 사용되고 있는 재활용 분야는 크게 시멘트분야와, 건축분야 및 토목분야로 나눌 수 있다.
시멘트분야는 시멘트원료 중 점토 대용으로 원료량에 4-5% 대체사용되고 있고, 시멘트 혼합재로는 포틀랜드 시멘트에 5% 이하로 혼화되고 있으며, 레미콘 혼합재로 사용할 때에는 종류에 따라 5-30% 혼화 가능한데, 일반 레미콘 혼합재로 약 10% 혼화 가능하고, 매스콘크리트는 20-39% 혼화 가능하다.
건축분야는 인공경량골재에서 고층 건축물의 경량화를 가능케 할 수 있도록 자갈 대용으로 사용되고 있고, 기와, 세라믹에는 점토대용으로 사용되고 있으며, 기포콘크리트나 그 밖의 시멘트 2차제품에는 포졸란 활성이나 잠재수경성을 위해 시멘트혼화재로 사용되고 있다.
토목분야는 아스팔트(아스팔트 안정화와 골재 틈새 채움재), 필러(시멘트 안정 처리 노반, 석회 안정 노반의 대체), 노반재(간척 사업, 육상 저습지 매립 또는 성토 매립), 노상재(회광, 갱내 충전재로 사용)로 사용되고 있다.
상기와 같은 석탄회의 재활용은 고갈되어 가는 천연자원을 대체할 수 있으며, 석탄회의 매립 등으로 인한 환경오염을 줄일 수 있는 대안이 되고 있는바, 그 대표적인 일례로는 대한민국 특허청 등록특허 제608287호(2006.08.02 공고)에 개시된 '무연탄 매립석탄회 함유 소성벽돌 및 그 제조방법(플라이애쉬 10~40 중량% 혼합)'과, 대한민국 등록특허 888534(2009.03.11공고)에 개시된 시멘트 조성물 및 고유동 콘트리트 제조방법(플라이애쉬 18~22 중량% 혼합)'과, 대한민국 공개특허 2011-32882호(2011.03.30공개)에 개시된 '플라이애시를 포함한 비소성 결합재 및 이를 이용한 콘크리트 조성물'을 들 수 있다.
하지만, 상기의 종래 기술들은 플라이애쉬를 적용함에 있어서 대부분 시멘트 클링커 원료 또는 시멘트 혼화재로 사용되는 것이어서 제한적으로 건축분야에 적용되는 것이고, 시멘트 혼화재로 사용할 때에는 시멘트에 대하여 상대적으로 적은 양이 첨가됨에 따라서 여전히 주원료인 시멘트에 의해 제조원가가 상승하는 문제점이 상존한다.
특허문헌 1 : 대한민국 특허청 공개특허 2010-4568호(2010.01.13공개)-석탄회 재활용 장치 및 방법. 특허문헌 2 : 대한민국 특허청 등록특허 제608287호(2006.08.02 공고)-무연탄 매립석탄회 함유 소성벽돌 및 그 제조방법. 특허문헌 3 : 대한민국 공개특허 2011-32882호(2011.03.30공개)-플라이애시를 포함한 비소성 결합재 및 이를 이용한 콘크리트 조성물.
이에, 본 발명은 종래 석탄회, 특히 플라이애쉬를 포함하는 콘크리트 조성물이 갖는 제반적인 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로,
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 석탄재, 특히 플라이애쉬를 건축분야에 적용함에 있어서 압출성형콘크리트 건축자재의 주원료로 적용함으로써 압출성형콘크리트로 된 건축자재, 예컨대 건물의 내, 외장재(인방, 몰딩 및 이중바닥재를 포함한다.)와 방음벽의 방음패널 및 조립식 데크구조물의 데크보드에 적용되는 압출성형콘크리트 건축자재에 광범위하게 사용할 수 있도록 한 석탄재를 이용한 압출성형콘크리트 건축자재 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 시멘트의 함량을 최소화함에 따른 제조원가의 절감효과를 기대할 수 있는 석탄재를 이용한 압출성형콘크리트 건축자재 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 구체적인 수단으로는;
시멘트; 천연섬유제; 인조섬유제; 및 증점제; 를 조성물로서 포함하는 압출성형콘크리트 건축자재에 있어서,
플라이애쉬를 주원료로 포함하되, 플라이애쉬는 조성물 전체 중량%에 대하여 76중량% ~ 93중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 압출성형콘크리트 건축자재를 구비한다.
바람직한 실시예로써, 상기 천연섬유제는 펄프이고, 상기 인조섬유제는 폴리프로필렌섬유를 적용할 수 있다.
바람직한 실시예로써, 상기 압출성형콘크리트 건축자재는 인방, 건물의 내장패널, 건물의 외장패널, 방음패널, 이중바닥재, 건축용 몰딩, 데크보드 중 어느 하나가 적용된다.
또 다르게, 압출성형콘크리트 건축자재의 제조방법은
시멘트, 천연섬유제, 인조섬유제, 증점제 및 물로 이루어지는 조성물의 계량 및 혼합단계; 혼합물의 압출성형 및 절단단계; 압출물의 1차 양생단계; 1차 양생된 압출물의 2차 양생단계; 및 출하단계; 를 포함하되,
상기 조성물의 계량 및 혼합단계에서는 플라이애쉬를 첨가하고,
상기 1차 양생단계는 60℃ ~ 75℃의 온도에서 10 ~ 18시간 동안 상기 압출물을 1차 양생하며,
상기 2차 양생단계는 150℃ ~ 180℃의 온도와 8.0kg/cm2 ~ 10kg/cm2의 압력환경에서 10 ~ 18시간 동안 상기 1차양생된 압출물을 세라믹화 되도록 2차 양생함으로써 구현된다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 석탄재를 이용한 압출성형콘크리트 건축자재 및 그 제조방법은 플라이애쉬를 압출성형콘크리트 건축자재의 주원료로 적용하여 건물의 내, 외장재(인방, 몰딩 및 이중바닥재를 포함한다.) 및 도로방음벽에 적용되는 압출성형콘크리트 건축자재에 광범위하게 사용할 수 있어 산업폐기물의 재활용도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 아울러, 고가의 시멘트에 대하여 상대적으로 저가인 플라이애쉬를 주원료로 함으로써 제조원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 석탄재를 이용한 압출성형콘크리트 건축자재는 시멘트; 천연섬유제; 인조섬유제; 및 증점제; 를 포함하되, 플라이애쉬를 주원료로 포함한다.
상기 시멘트는 통상적인 포틀랜드 시멘트를 적용한다. 이와 같은 시멘트는 비표면적(Blaine:㎠/g)인 Blaine값이 클수록(분말이 미세할수록) 초기강도의 발생이 빠르며 강도 증진율이 높기 때문에 본 발명에서는 Blaine값이 2800㎠/g 이상인 것을 적용한다. 아울러, 상기 시멘트는 조성물 전체 중량%에 대하여 5 중량% ~ 22중량%로 첨가하는 것이 바람직하다. 통상적으로 콘크리트 제조시 단위시멘트량이 높은 경우 수화반응에 의해 수화열이 증가하며 체적변화 및 응력이 발생할 수 있는바, 본 발명에서는 시멘트의 함량을 5중량% ~ 22중량%로 하여 압출성형콘크리트의 온도상승을 낮추고, 수화열에 의한 균열발생을 억제할 수 있는 것이다.
상기 천연섬유제는 천연섬유인 펄프가 적용된다. 이와 같은 펄프는 온도편차에 따른 길이변화가 적고 내수성, 내화성, 차음성이 우수한 소재인데, 침엽수계 천연펄프(NBKP), 침엽수계 비표백 크래프트 펄프(NUKP), 활엽수계 비표백 크래프트 펄프(LUKP) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 DDR(Double Disk Refiner)를 사용하여 피프릴화하여 적용한다. 이때, 천연섬유제인 펄프는 조성물 전체 중량%에 대하여 1중량% ~ 5중량% 포함되는데, 천연섬유제인 펄프의 첨가량이 1중량% 미만이면 휨강도의 품질을 확보할 수 없으며, 5중량%를 초과하면 압출 저하로 인한 제품 표면 및 평활도가 저하되는 문제가 있다.
상기 인조섬유제는 폴리프로필렌섬유(PP섬유)를 적용한다. 이와 같은 폴리프로필렌섬유는 압출성형콘크리트의 크랙을 방지하며, 내충격성을 향상시키고, 내마모성을 향상시키는 다양한 보강기능을 하게 된다. 이때, 상기 인조섬유제인 폴리프로필렌섬유는 조성물 전체 중량%에 대하여 0.5중량% ~ 2중량% 포함되는데, 0.5중량% 미만일 경우 보강재와 내크랙성 물질로서의 역할을 하지 못하고, 2중량%를 초과할 경우 압출 성능 저하 및 표면 품질이 저하되는 문제점이 있다.
상기 증점제는 콘크리트 패널의 물리적 성질을 높이는 기능을 수행한다. 이와 같은 증점제는 바람직하게 35,000 ~ 75,000의 점도(cps)로 지니되, 조성물 전체 중량%에 대하여 0.5중량% ~ 1.5중량%로 첨가할 수 있다.
상기 플라이애쉬는 본 발명의 압출성형콘크리트 건축자재의 주원료로서, 조성물 전체 중량%에 대하여 76중량% ~ 93중량%로 포함된다. 이와 같은 플라이애쉬는 입경이 10㎛이하, 바람직하게는 6㎛이하인 것을 적용한다.
이때. 플라이애쉬는 석탄화력발전소에서 석탄 연소후 발생되는 발전소 부산물로 집진기에서 포집되는 미분말 형태로서, 일반적으로 1~100㎛의 입자크기에 구형(球形)의 입자형태를 지니며 회색인 물리적 특성과 함께 주로 이산화규소(실리카 : SiO2) 성분이 50~60%, 알루미나(Al2O3) 성분이 20~25%로 주성분을 구성하고 있으며 그 외에 산화제2철(Fe2O3), 미량의 칼륨, 인, 붕소, 코발트, 마그네슘 등이 함유되어 있어 화학적 특성상 알루미노 실리카 계열의 포졸란(Pozzolan)성을 지니고 있을 뿐만 아니라 전체 석탄재 발생량 중 약 75% ~ 80%를 차지함에 따라 여러 측면에서 시멘트 대체재료로 우수한 특성을 지니고 있다.
여기서, 플라이애쉬의 비중은 1.9 - 2.3정도의 범위로 시멘트 비중의 약 2/3정도이고, 철분의 함량이 많을수록 비중은 커진다. 플라이애쉬가 광물질이면서도 비중이 작은 것은 플라이애쉬 입자가 중공화되어 있기 때문인데, 비중이 가벼우면 플라이애쉬 분말도가 거칠고 시멘트에 혼합할 경우 소기의 강도가 나오지 않는다. 또한, 플라이애쉬의 분말도는 이산화규소(SiO2)의 함유량과 함께 포졸란 활성을 지배하는 중요인자이며 콘크리트의 워커빌리티(workability)에 큰 영향을 미친다. 분말도가 크면 분말도가 작은 경우보다 콘크리트 배합시 단위수량의 증가를 초래하지만, 입자가 미세하므로 콘크리트 내에서 공극을 충전시켜서 수밀성을 증대시킬 수 있다.
아울러, 플라이애쉬를 구성하는 가용성 이산화규소(SiO2)는 시멘트 수화시 생성되는 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 상온에서 서서히 화합하여 불용성의 안정된 규산칼슘(CaOㆍSiO2ㆍnH2O)을 생성시켜 장기적으로 콘크리트의 압축강도를 증진시킨다.
또한, 포졸란(Pozzolan)이란 활성이 큰 부정형(amorphous)의 실리카(silica)를 가지는 미세한 분말이며, 그 자체로는 수경성이 없으나 수분존재하에 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 반응하여 칼슘실리케이트수화물(calcium silicate hydrate)결합을 형성할 수 있는 물질을 일컫는데, 알루미노 실리카 계열의 포졸란(Pozzolan)성을 지닌 플라이애쉬는 시멘트와 결합할 경우 수화반응시 생성된 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 반응하게 되어서 수산화칼슘(Ca(OH)2)은 소모하면서 시멘트풀에 있어서 C-S-H의 비율을 증가시키게 된다. 아울러, 플라이애쉬를 주원료로 하여 시멘트와 섞어서 사용하게 되면 시멘트의 워커빌리티(workability)가 개선되고, 수화열의 발생이 낮아지며, 초기강도는 떨어지나 장기재령의 경우는 강도가 증진되고 수밀성과 황산염침식(sulfate attack)에 대한 저항성이 향상되는 장점이 있다.
이에, 상기와 같은 조성물로 이루어지는 본 발명의 압출성형콘크리트 건축자재의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 압출성형콘크리트 건축자재는 시멘트, 천연섬유제, 인조섬유제, 증점제 및 물로 이루어지는 조성물의 계량 및 혼합단계를 수행한다. 이때, 본 발명에서는 상기 조성물의 계량 및 혼합단계에서 플라이애쉬를 주원료로 첨가한다. 아울러, 상기 조성물의 계량 및 혼합단계에서 물과 그 밖의 조성물의 배합비는 1 : 3.7 중량% 비율로 첨가하는 것이 바람직하다.
이후, 혼합물의 압출성형 및 절단단계를 수행하고, 이러한 압출물의 1차양생단계를 거치는데, 1차 양생단계에서는 60℃ ~ 75℃의 온도에서 10 ~ 18시간 동안 상기 압출물을 1차 양생한다.
이후, 1차 양생된 압출물의 오토클레이브에서 2차 양생단계를 수행하는데, 이때에는 150℃ ~ 180℃의 온도와 8.0kg/cm2~ 10kg/cm2의 압력환경에서 10 ~ 18시간 동안 상기 1차 양생된 압출물을 세라믹화 되도록 2차 양생한다.
마지막으로 제품의 검사 및 포장한 후 출하단계를 수행하게 된다.
이때, 상기 혼합물의 압출성형 및 절단단계에서는 퍼그스크류, 진공실, 오거스크류, 게이트 및 최종다이스를 통과하여 다양한 건축자재, 예컨대 중공부를 갖는 패널형태로 구성되는 건축용 내, 외장재, 건축물 장식용 몰딩, 이중바닥재(엑서스플로워), 방음벽용 방음패널, 조립식 데크구조물의 데크보드 등의 건축자재로 압출성형한 후, 필요한 길이와 폭으로 절단하는 작업이 수행된다.
또한, 상기 압출물의 1차 및 2차 양생단계에서 압출성형콘크리트의 압축강도는 양생온도나 양생조건에 따라서 현저하게 달라진다. 본 발명에서와 같이 고온환경에서 양생할 경우, 기존의 시멘트를 주원료로 하는 압출성형콘크리트에 대하여 동일 또는 유사한 물성을 얻을 수 있어서, 주원료인 시멘트를 산업폐기물인 플라이애쉬로 대체함에 따른 경제적인 이익을 기대할 수 있는 것이다.
표 1은 본 발명의 건축자재의 물성을 나타내고 있다.
구분 수치
흡수율 2.0(g/cm3)이하
흡수에 대한 길이변화율 18%이하
휨강도 0.12%이하
차음성 24(RW)이상
500Hz - 25dB이상
1000Hz - 30dB이상
허용변위량(탄성변위량) 50(mm)이하
허용변위량(영구잔류변위량) LA/500이하
특히, 플라이애쉬를 주원료로 하는 압출성형콘크리트는 시멘트의 수화에 의해 생성되는 수산화칼슘이 플라이애쉬의 포졸란 반응으로 소비되고, 불용성염으로 변화하기 때문에 내산성이 향상되고, 콘크리트의 조직을 치밀하게 하여 수밀성을 높이기 때문에 황산염의 침식저항에 대하여도 우수한 장점을 갖는다.
따라서, 상기와 같이 구현되는 제조방법을 통해 양산된 압출성형콘크리트는 산업폐기물인 석탄재, 특히 플라이애쉬를 압출성형콘크리트 건축자재의 주원료로 적용함에 따라서 압출성형콘크리트로 된 다양한 건축자재에 광범위하게 사용할 수 있고, 플라이애쉬를 주원료로 함에 따라서 시멘트의 함량을 최소화할 수 있어서 제조원가의 절감 및 산업폐기물의 재활용률을 향상시킬 수 있는 것이다.
한편, 전술한 실시예들은 당업자가 본 발명을 용이하게 이해하고 실시할 수 있도록 구체적인 예를 든 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하려는 것은 아니다. 따라서, 전술한 실시예들에 대해 다양한 변형이나 변경이 가능함을 주목하여야 한다. 본 발명의 권리범위는 원칙적으로 후술되는 특허청구범위에 의해 정하여진다.

Claims (4)

  1. 시멘트; 천연섬유제; 인조섬유제; 및 증점제; 를 조성물로서 포함하는 압출성형콘크리트 건축자재에 있어서,
    플라이애쉬를 주원료로 포함하되, 플라이애쉬는 조성물 전체 중량%에 대하여 86.10중량%로 포함되고, 상기 시멘트는 조성물 전체 중량%에 대하여 10.86중량%로 포함되며, 상기 천연섬유제는 조성물 전체 중량%에 대하여 1.75중량%로 포함되고, 상기 인조섬유제는 조성물 전체 중량%에 대하여 0.70중량%로 포함되며, 상기 증점제는 조성물 전체 중량%에 대하여 0.59중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 석탄재를 이용한 압출성형콘크리트 건축자재.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
KR1020140003313A 2014-01-10 2014-01-10 석탄재를 이용한 압출성형콘크리트 건축자재 및 그 제조방법 KR101583013B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140003313A KR101583013B1 (ko) 2014-01-10 2014-01-10 석탄재를 이용한 압출성형콘크리트 건축자재 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140003313A KR101583013B1 (ko) 2014-01-10 2014-01-10 석탄재를 이용한 압출성형콘크리트 건축자재 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150083591A KR20150083591A (ko) 2015-07-20
KR101583013B1 true KR101583013B1 (ko) 2016-01-06

Family

ID=53873899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140003313A KR101583013B1 (ko) 2014-01-10 2014-01-10 석탄재를 이용한 압출성형콘크리트 건축자재 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101583013B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102032731B1 (ko) * 2018-03-13 2019-10-16 김민구 바텀애쉬, 플라이애쉬 및 폴리머 개질제를 활용한 압출성형 패널
KR102186229B1 (ko) * 2019-06-13 2020-12-03 한국건설기술연구원 플라이애시와 섬유화된 볏짚을 이용한 고밀도 압출성형 시멘트 패널용 조성물, 이를 이용한 압출성형 시멘트 패널의 제작방법, 및 이에 의해 제작된 압출성형 시멘트 패널

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990011079A (ko) * 1997-07-15 1999-02-18 이익중 석탄재를 주로 사용하는 블록제조방법
JP2005193384A (ja) 2003-12-26 2005-07-21 Ricoh Co Ltd 画像処理方法、装置、および画像形成装置
KR101013217B1 (ko) 2008-07-04 2011-02-10 주식회사 에콜라이트 석탄회 재활용 장치 및 방법
KR101155439B1 (ko) * 2009-08-07 2012-06-20 ㈜익성텍 컬러형 압출성형 콘크리트 패널 및 컬러형 압출성형 콘트리트 패널의 제조방법
KR101165694B1 (ko) 2009-09-24 2012-07-18 한국건설기술연구원 플라이애시를 포함하는 비소성 결합재 및 이를 이용한 콘크리트 조성물

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150083591A (ko) 2015-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2721049C1 (ru) Холодный бетон
US8337993B2 (en) Low embodied energy wallboards and methods of making same
KR101896251B1 (ko) 투수성과 보수성을 함께 구비한 경량 보도블록
KR101135018B1 (ko) 속경성 경량 보수보강 모르타르 조성물
KR101165694B1 (ko) 플라이애시를 포함하는 비소성 결합재 및 이를 이용한 콘크리트 조성물
CN103951358A (zh) 一种用建筑废弃物制造整体住宅发泡轻质墙体及制造方法
CN105565693A (zh) 一种石膏复合胶凝材料的制备方法
CN100535351C (zh) 球硅复合建筑保温材料及其制造方法
WO2019172349A1 (ja) 耐酸性コンクリート、プレキャストコンクリート、及び耐酸性コンクリート製造方法
KR101583013B1 (ko) 석탄재를 이용한 압출성형콘크리트 건축자재 및 그 제조방법
KR20150005019A (ko) 무기질 슬러지 폐기물을 이용한 지오폴리머 결합의 인공골재 조성물 및 그 제조방법
KR101745405B1 (ko) 친환경 순환규사를 사용한 동결융해에 강한 콘크리트 수로관 및 그 제조방법
CN105801062A (zh) 利用磷固体废弃物制备地面自流平材料的方法
WO2009112873A1 (en) Structure of constructions and buildings from a fireproof and at the same time insulating, continuously solidifying material of fractional density as compared to concrete
RU2378228C1 (ru) Ячеистый бетон автоклавного твердения
WO2020148786A1 (en) Method for producing angular shaped fly ash aggregate
KR102405639B1 (ko) 콘크리트 단면보수용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 단면 보수공법
KR101222212B1 (ko) 바텀애쉬를 주골재로 이용한 콘크리트 조성물 및 그 제조방법
KR19990088360A (ko) 인공경량골재및이러한인공경량골재를제조하는방법
KR101733956B1 (ko) 비정제 플라이애시와 바텀애시를 함께 사용한 건축용 압출성형패널
Akhtar et al. The study of fibre reinforced fly ash lime stone dust bricks with glass powder
KR102032731B1 (ko) 바텀애쉬, 플라이애쉬 및 폴리머 개질제를 활용한 압출성형 패널
KR102654388B1 (ko) 폐자원을 활용한 경량 방음판 제조방법
JP2000044301A (ja) 人工軽量骨材の製造方法およびこの方法により得られた人工軽量骨材
CN116997537A (zh) 提供夏季舒适的低碳建筑粘结剂和材料

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181227

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191230

Year of fee payment: 5