KR101642923B1 - 석탄회로부터 추출된 실리카 알루미나계 혼화재가 배합된 시멘트 콘크리트 및 그 제조방법 - Google Patents

석탄회로부터 추출된 실리카 알루미나계 혼화재가 배합된 시멘트 콘크리트 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

이 건 발명은 혼화재가 배합된 시멘트 콘크리트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라이 애쉬(fly ash)로부터 Soot, 세노스피어, 미연탄소, 자성물질, 비자성 금속성 중광물이 회수되고 남은 실리카 알루미나계 혼화재, 보통 포틀랜드 시멘트(ordinary Portland cement) 및 잔골재와 굵은 골재를 포함하는 실리카 알루미나계 혼화재가 배합된 시멘트 콘크리트에 관한 것이다.

Description

석탄회로부터 추출된 실리카 알루미나계 혼화재가 배합된 시멘트 콘크리트 및 그 제조방법{Cement Concrete Containing Admixture Of Silica Alumina Extracted From Coal Ash, And Producing Method Thereof}
이 건 발명은 플라이 애쉬로부터 추출된 실리카 알루미나계 혼화재가 배합된 시멘트 콘크리트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존에 시멘트 콘크리트 혼화재로 사용되는 플라이 애쉬를 일련의 공정을 거쳐 얻어지는 정제된 실리카 알루미나계 혼화재가 배합된 시멘트 콘크리트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
플라이 애쉬(fly ash, F/A)는 화력발전소의 집진제에 형성되는 부산물로서 미세입자로 구성되어 있다. 콘크리트에 배합되는 포졸란계 혼화재로 사용되어 콘크리트 표면을 활성화하고, 장기 강도를 증진시키고, 내구성, 내해수성 및 수밀성을 증가시키는 역할을 하며, Ca(OH)2와 혼합하여 불용성 물질을 만들어낸다. 또한, 수화열을 줄여 저발열 매스콘크리트에 사용되며, 포졸란 반응으로 물과 만나 굳어지는 성질인 수경성을 강화시켜주는 등, 콘크리트의 기능향상 및 성질 개선이 기여한다. 콘크리트 혼화재 용 석탄회(플라이애쉬) KS기준은 KS L 5405 규격에 명시되어 있다. (표 1 참고)
콘크리트 혼화재 용 석탄회 KS 기준 ( KS L 5405)

구분
 KS L 5405 플라이 애쉬
1종 2종
이산화규소(%) 45 이상
수분(%) 1.0 이하
강열감량(%) 3.0 이하 5.0 이하
밀도(g/cm3) 1.95 이상 1.95 이상
분말도(cm2/g) 4,500 이상 3,000 이상
플로우값비(%) 105 이상 95 이상
활성도지수(%)(28일/91일) 90/100 이상 80/90 이상
이러한 플라이 애쉬는 석탄 화력발전소에서 미분탄을 연소시키면 부산물로 발생되며, 석탄 화력발전소에서 배출된 다량의 플라이 애쉬는 발전소 주변 농업 생태 및 자연 생태에 심각한 오염 및 피해를 초래할 수 있다. 따라서 플라이 애쉬를 자원으로 재활용하는 것은 현재 시급하게 해결될 필요가 있는 연구과제다.
화력발전소의 부산물인 석탄회 중 플라이 애쉬(fly ash), 바텀 애쉬(bottom ash), 신더 애쉬(cinder ash)는 발생위치에 따라 구분되며, 플라이 애쉬는 집진기에서 포집되는 미분말 구형입자로 전체 석탄회 발생량 중 약 75~80%를 차지한다.
아울러, 플라이 애쉬는 미연탄소, 자철석, 실리카, 뮬라이트 등 다양한 광물자원을 포함하고 있어, 플라이 애쉬로부터 자원을 회수하기 위한 방법들이 최근 연구되고 있으며, 국내의 경우 습식부선을 이용한 미연탄소 제거 및 포수제 개발 연구사례가 있다.
이와 관련하여, 이 출원의 출원인은 (i)출원번호 제10-2012-0085379호("전처리를 통한 플라이애시로부터의 고품위 유용광물 회수 방법")과 (ii)출원번호 제10-2012-0085382호("입도선별을 통한 플라이애시로부터의 고품위 유용광물 회수 방법")을 제안하였다. (i)의 출원발명은 플라이 애쉬로부터 soot 및 세노스피어를 제거하는 전처리 단계를 거친 광액에서 유용광물인 미연탄소, 자철석, 실리카 및 뮬라이트를 회수하는 방법에 관한 것이고, (ii)의 출원발명은 입도선별 공정을 적용하여 플라이 애쉬로부터 실리카 알루미나계의 유용광물을 높은 품질과 수율로 분리 회수하는 방법에 관한 것이다.
이에, 이 출원의 출원인은 상기 두 건의 출원발명을 시멘트 콘크리트 혼화재에 적용하여 플라이 애쉬로부터 soot, 세노스피어, 미연탄소, 자성물질, 비자성 금속성 중광물이 회수되고 남은 실리카 알루미나계 혼화재가 배합된 시멘트 콘크리트를 제공하고자 한다.
이 건 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 이 건 발명의 목적은 화력발전소에서 발생되는 산업 폐기물인 플라이 애쉬를 재활용하여 이로부터 추출한 실리카 알루미나계 혼화재가 배합된 시멘트 콘크리트를 제공하는데 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 이 건 발명은 플라이 애쉬(fly ash)로부터 Soot, 세노스피어, 미연탄소, 자성물질, 비자성 금속성 중광물이 회수되고 남은 실리카 알루미나계 혼화재, 보통 포틀랜드 시멘트(ordinary Portland cement) 및 잔골재와 굵은 골재를 포함하는 실리카 알루미나계 혼화재가 배합된 시멘트 콘크리트를 제공한다.
상기 혼화재가, 상기 보통 포틀랜드 시멘트와 혼화재가 포함된 바인더 100wt%를 기준으로 10~20wt% 포함되며, 상기 시멘트 콘크리트의 잔골재율이 45~50vol%이고, 첨가제로 폴리카본계 감수제가 상기 시멘트 콘크리트에 가해질 수 있다.
또한, 상기 보통 포틀랜드 시멘트와 혼화재가 포함된 바인더에 저발열 콘크리트 용 슬래그 파우더가 더 포함될 수 있으며, 상기 바인더의 상기 보통 포틀랜드 시멘트, 저발열 콘크리트 용 슬래그 파우더 및 혼화재의 배합비가 4:4:2의 중량비인 것이 바람직하다.
한편, 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 이 건 발명은 플라이 애쉬(fly ash)로부터 Soot, 세노스피어, 미연탄소, 자성물질, 비자성 금속성 중광물이 회수되고 남은 실리카 알루미나계 혼화재를 분리하는 단계 및 보통 포틀랜드 시멘트(ordinary Portland cement)에 상기 분리된 혼화재, 물, 잔골재 및 첨가제를 배합하는 단계를 포함하는 실리카 알루미나계 혼화재가 배합된 시멘트 콘크리트의 제조방법을 제공한다.
상기 혼화재를 분리하는 단계에서, Soot과 세노스피어를 슬러리 농도 25~45wt%, pH 8.5~11.5 및 교반시간 8~9시간의 조건하에서 고속탈리기를 이용하여 분리할 수 있다.
또한, 상기 혼화재를 분리하는 단계에서, 상기 미연탄소를 포수제와 기포제를 순차적으로 투입하고, 슬러리 농도 23~30wt%, pH 8.5~11, 교반시간 25~30분 및 부유선별기 cell 당 체류시간 15~20분의 조건하에서 분리하고, 이때 상기 포수제로 등유를 3.5~4.0 cc/kg으로, 상기 기포제로 아민계열 시약을 3.0~3.5 cc/kg으로 투입하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 혼화재를 분리하는 단계에서, 상기 자성물질을 1차로 15,000G, 2차로 4,000G, 3차로 400G의 자력세기 조건하에서 자력선별기(magnetic separator)를 이용하여 분리할 수 있다.
상술한 바와 같은 이 건 발명의 실리카 알루미나계 혼화재가 배합된 시멘트 콘크리트는, 화력발전소에서 생산되는 산업 폐기물인 플라이 애쉬를 일련의 공정을 통하여 정제하여 얻게 되는 실리카 알루미나계 혼화재를 시멘트 콘크리트에 적용함으로써, 기존에 콘크리트 혼화재에 사용되는 플라이 애쉬와 비교하여 철, 탄소 성분 등이 낮고 SiO2 및 Al2O3의 함량이 높아 포졸란 반응성이 더 높아짐에 따라, 장기 강도의 증진, 내구성, 내해수성 및 수밀성의 증가, 수화열의 감소, 수경성의 강화 등 콘크리트의 기능향상 및 성질 개선에 있어서 보다 뛰어난 효과를 얻을 수 있다.
이하 이 건 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 이 건 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 이 건 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
먼저, 이 건 발명은 일 실시예에 따라 플라이 애쉬(fly ash)로부터 Soot, 세노스피어, 미연탄소, 자성물질, 비자성 금속성 중광물이 회수되고 남은 실리카 알루미나계 혼화재, 보통 포틀랜드 시멘트(ordinary Portland cement) 및
잔골재와 굵은 골재를 포함하는 실리카 알루미나계 혼화재가 배합된 시멘트 콘크리트를 제공한다.
이 건 명세서에서 사용되는 "바인더"란 용어는 반응할 수 있는 물질을 의미하며, 보통 포틀랜드 시맨트(OPC) 또는 이와 슬래그 파우더의 혼합물과 플라이 애쉬 혼화재가 배합된 조성물을 의미한다.
상기 실리카 알루미나계 혼화재는 바인더 100wt%를 기준으로 10~20wt%가 포함되는 것이 바람직하다. 상기 혼화재가 10wt% 미만으로 포함될 경우에는 혼화재의 배합량이 부족하게 되어 역할 수행이 어려우며, 20wt% 초과로 포함될 경우에는 경제성이 떨어지는 문제가 있다.
한편, 상기 시멘트 콘크리트의 잔골재율이 45~50vol%인 것이 바람직하다. 잔골재율이란, 잔골재 및 굵은 골재의 절대 용적의 합에 대한 잔골재의 절대용적의 백분율을 말하며, 잔골재율이 작아지면 단위수량, 단위 시멘트양이 감소한다. 잔골재란 표준망체 5mm체를 100% 통과하는 입도의 골재를 의미하고, 굵은 골재란 표준망체 5mm체에 100% 남는 입도의 골재를 의미한다. 잔골재율이 45vol% 미만이 될 경우, 단위수량, 단위 시멘트양이 감소하여 워커빌리티(workability)가 떨어지며, 거친 콘크리트가 되어 타 재료와 분리되는 현상을 보일 수 있는 문제가 있고, 잔골재율이 50vol% 초과가 될 경우, 건조수축, 침하균열 및 소성 수축균열 등이 증가하는 문제가 있다.
한편, 첨가제로 폴리카본계 감수제가 상기 시멘트 콘크리트에 가해질 수 있다. 상기 폴리카본계 감수제는 콘크리트 혼합제의 일종으로 콘크리트 배합시 시멘트 입자를 대전시켜 각 입자를 분산시키는 표면활성제로써, 유효 수화 면적의 증가, 수량의 감소, 워커빌리티의 개선, 내수성의 개선 등의 효과가 있다.
아울러, 상기 바인더에 일반 콘크리트 대비 약 10~15℃까지 최고 수화온도를 저하시키고, 최고온도 Peak time을 약 12시간 지연시켜 내구성이 우수한 저발열 콘크리트 용 슬래그 파우더가 더 포함될 수 있는데, 이때 OPC, 슬래그 파우더 및 혼화재의 배합비를 4:4:2의 중량비로 하는 것이 상기 저발열 콘크리트의 기능발휘의 측면에서 바람직하다.
한편, 이 건 발명은 또 다른 일 실시예에 따라 플라이 애쉬(fly ash)로부터 Soot, 세노스피어, 미연탄소, 자성물질, 비자성 금속성 중광물이 회수되고 남은 실리카 알루미나계 혼화재를 분리하는 단계 및 보통 포틀랜드 시멘트(ordinary Portland cement)에 상기 분리된 혼화재, 물, 잔골재 및 첨가제를 배합하는 단계를 포함하는 실리카 알루미나계 혼화재가 배합된 시멘트 콘크리트의 제조방법을 제공한다.
상기 혼화재를 분리하는 단계는 크게 (i)플라이 애쉬(F/A)로부터 soot과 세노스피어를 추출 내지 제거하는 단계, (ii)미연탄소를 추출 내지 제거하는 단계, (iii)자성물질로서 자철석 등을 추출 내지 제거하는 단계 및 (iv)비자성 금속성 중광물을 추출 내지 제거하는 단계로 이루어져 있다.
상기 (i)단계는, 화력발전소 등에서 집진된 원료물질인 플라이 애쉬로부터 적절한 슬러리 농도, pH 및 고속 교반시간의 조건하에서 고속탈리기를 이용하여 soot과 세노스피어를 추출 내지 제거하게 되는데, 바람직하게는 슬러리 농도 25~45wt%. pH 8.5~11.5 및 고속 교반시간 8~9시간의 조건하에서 이루어진다. 상기 슬러리 농도란 슬러리의 액체 대비 고체의 혼합비를 의미한다.
상기 (ii)단계는, 상기 (i)단계를 거쳐 soot과 세노스피어가 제거된 광액에 포수제와 기포제를 순차적으로 투입하고, 적절한 슬러리 농도, pH, Conditioner 교반시간 및 부유선별기 cell 당 체류시간의 조건하에서 부유선별하여 미연탄소를 추출 내지 제거하게 되는데, 바람직하게는 포수제로 등유(kerosene)를 3.5~4.0 cc/kg으로, 기포제로 아민계열 시약, 구체적으로는 CYTEC사의 Aerofroth #65(AF-#65)을 3.0~3.5 cc/kg으로 투입하고, 슬러리 농도 23~30wt%, pH 8.5~11, Conditioner 교반시간 25~30분 및 부유선별기 cell 당 체류시간 15~20분의 조건하에서 이루어진다. 이러한 조건으로 공정을 수행하는 이유는 포졸란 반응성을 저하시키는 탄소를 제거하기 위함이고, 포수제로써 상기 등유는 탄소를 포집하는 역할을, 기포제로써 상기 아민계열 시약은 포집된 탄소의 거품을 안정화 시켜주는 역할을 수행하게 된다.
상기 (iii)단계는, 상기 (ii)단계를 거쳐 미연탄소가 제거된 광액을 자력선별하여 자철석 등의 자성물질을 제거하게 되는데, 바람직하게는 자력선별기(Magnetic seperator)를 이용하여 1차적으로 15,000G, 2차적으로 4,000G, 3차적으로 400G의 3단계 자력세기 조건하에서 분리공정이 이루어진다. 이러한 3단계 방식으로 자력선별을 하는 것은 포졸란 반응성을 저하시키는 철 성분을 제거하기 위함이다.
이하 이 건 발명의 실리카 알루미나계 혼화재가 배합된 시멘트 콘크리트 및 그 제조방법에 대한 실시예를 살펴본다. 그러나 이는 이 건 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 이 건 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이 건 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이 건 발명의 혼화재의 KS L 5405 규격 만족 여부 시험

구분
KS L 5405 플라이 애쉬
시험 결과
1종 2종 영흥화력 F/A로부터 제조된 혼화재
이산화규소(%) 45 이상 63.24
수분(%) 1.0 이하 -
강열감량(%) 3.0 이하 5.0 이하 1.18
밀도(g/cm3) 1.95 이상 2.33
분말도(cm2/g) 4,500 이상 3,000 이상 3,400
플로우값비(%) 105 이상 95 이상 113
활성도지수(%)(28일) 90 이상 80 이상 84.8
상기 [표 2]를 참고하면, KS L 5405 규격에 기준하여 영흥화력 발전소에서 채집된 플라이 애쉬로부터 제조된 이 건 발명에 따른 실리카 알루미나계 혼화재를 시험한 결과, 분말도 및 활성도지수 등에서 "2종 플라이 애쉬"와 동등 수준의 물성을 보이는 것을 알 수 있었다. 향후 추가 시료 확보를 통하여 "1종 플라이 애쉬" 적합성에 대한 적용 가능성을 지속적으로 검토해야 할 것이다.
[비교예]
보통 포틀랜드 시멘트 100%의 시멘트 콘크리트
기존의 플라이 애쉬 혼화재를 첨가한 시멘트 콘크리트 및 이 건 발명에 따른 실리카 알루미나계 혼화재를 첨가한 시멘트 콘크리트와의 물성 비교를 위하여 비교예로써 보통 포틀랜드 시멘트(OPC) 100%의 바인더로 배합된 시멘트 콘크리트를 준비하였다.
기존 플라이 애쉬로 10 wt % 치환된 시멘트 콘크리트
이 건 발명에 따른 정제 과정을 거치지 않고 화력발전소에서 채집된 플라이 애쉬를 바인더 100wt%를 기준으로 10wt%치환한 시멘트 콘크리트를 준비하였다.
이 건 발명에 따른 실리카 알루미나계 혼화재로 10wt% 치환된 시멘트 콘크리트
화력발전소에서 채집된 플라이 애쉬와 용수를 혼합한 광액으로부터 먼저 soot과 세노스피어를 제거하는 전처리 과정을 수행하였다. 용수 70~80wt% 및 플라이 애쉬 20~30wt%가 되도록 광액의 농도를 조절한 후 상기 광액을 이송 펌프를 이용하여 고속 탈리기로 이송한 뒤, 슬러리 농도 25~45wt%, pH 8.5~11.5, 500~1000rpm 및 8~9시간의 교반 시간 조건하에서 고속 교반시켜 soot과 세노스피어를 동시에 제거하였다.
또한, 상기 soot과 세노스피어가 제거된 광액을 부유선별기로 이송시키고, 미연탄소를 부유시키기 위한 포수제로 등유(Kerosene)을 3.5~4.0 cc/kg으로, 기포제로 CYTEC사의 AF-#65를 3.0~3.5 cc/kg으로 순차적으로 투입한 후, 슬러리 농도 23~30wt%, pH 8.5~11, 교반시간 25~30분 및 부유선별기 cell 당 체류시간 15~20분의 조건하에서 미연탄소를 분리 및 제거하였다.
이어서, 상기 미연탄소가 분리된 광액을 이송펌프를 이용하여 tail tank로 이송한 후 고구배 습식 자력선별기를 이용하여 자성물질과 비자성물질로 분리하였다. 자력선별기는 중간 매질에 따라 건식과 습식으로 구분할 수 있으며, 이 건 발명은 플라이 애쉬와 용수가 혼합된 상태에서 미연탄소를 분리하는 과정이 선행되므로 별도의 건조과정을 거치지 않는 습식 자력선별기를 이용하여 경제성을 도모할 수 있다. 또한, 1차로 15,000G, 2차로 4,000G, 3차로 400G의 자력세기 조건하에서 분리하는 것이 바람직하다. 상기 과정을 거쳐 분리된 자성물질을 원심비중선별하여 중광물인 자철석(Fe3O4)을 분리하여 탈수, 건조 후 회수할 수 있다.
상술한 과정을 거쳐 플라이 애쉬로부터 추출된 실리카 알루미나계 혼화재를 바인더 100wt%를 기준으로 10wt% 혼합하여 콘크리트를 배합하였다.
기존 플라이 애쉬로 10 wt % 치환된 시멘트 콘크리트
이 건 발명에 따른 정제 과정을 거치지 않고 화력발전소에서 채집된 플라이 애쉬를 바인더 100wt%를 기준으로 20wt% 치환한 시멘트 콘크리트를 준비하였다.
이 건 발명에 따른 실리카 알루미나계 혼화재로 20 wt % 치환된 시멘트 콘크리트
상기 [실시예 2]의 과정을 거쳐 추출된 실리카 알루미나계 혼화재를 바인더 100wt%를 기준으로 20wt%로 혼합하여 시멘트 콘크리트를 배합하였다.
OPC , 저발열 콘크리트 용 슬래그 파우더, 기존 플라이 애쉬를 4:4:2의 중량비로 배합한 저발열 시멘트 콘크리트
OPC, 저발열 콘크리트 용 슬래그 파우더 및 이 건 발명의 정제 과정을 거치지 않고 화력발전소에서 채집된 플라이 애쉬를 4:4:2의 중량비로 시멘트 콘크리트를 배합하였다.
OPC , 저발열 콘크리트 용 슬래그 파우더, 이 건 발명에 따른 실리카 알루미나계 혼화재를 4:4:2의 중량비로 배합한 저발열 시멘트 콘크리트
OPC, 저발열 콘크리트 용 슬래그 파우더 및 상기 [실시예 2]의 과정을 거쳐 추출된 실리카 알루미나계 혼화재를 4:4:2의 중량비로 시멘트 콘크리트를 배합하였다.
상기 비교예 및 실시예 1 내지 6에 따른 콘크리트 배합표
구분 W/B(%) S/a(%) W B OPC S/P F/A S G AD
비교예


50


49


168


336		 336 0 0 879 929


2.016
실시예1 302 0 34 873 923
실시예2 302 0 34 873 923
실시예3 269 0 67 867 917
실시예4 269 0 67 867 917
실시예5 134 134 67 863 912
실시예6 134 134 67 863 912
상기 [표 3]에서 W/B는 물/바인더의 비율을, S/a는 잔골재율을, W는 물을, B는 바인더(OPC+S/P+F/A)를, OPC는 보통 포틀랜드 시멘트를, F/A는 기존의 플라이 애쉬 또는 이 건 발명의 실시예에 따른 실리카 알루미나계 혼화재를, S는 잔골재를, G는 굵은 골재를, AD는 첨가제를 의미하며, W/B와 S/a를 제외한 수치값은 모두 g단위에 해당한다.
상기 비교예 및 실시예 1 내지 6에 따른 시멘트 콘크리트의 굳지 않는 특성에 관한 물성표
구분 슬럼프(mm) 공기량(%)
비교예 100 4.5
실시예1 110 3.5
실시예2 120 6.5
실시예3 100 2.7
실시예4 150 5.5
실시예5 120 3.0
실시예6 110 4.0
콘크리트의 물성에 있어서, 굳지 않는 특성으로 슬럼프와 공기량을 측정하였으며, 상기 [표 4]를 참고할 때, 기존의 플라이 애쉬를 10 및 20 wt%로 배합한 실시예 1 및 3의 경우 슬럼프는 100% OPC의 비교예와 비교할 때 동등한 수준이며, 공기량은 치환율이 증가함에 따라 다소 감소하는 경향을 보이고 있으며, 이 건 발명의 실시예에 따라 실리카 알루미나계 혼화재를 10 및 20 wt%로 배합한 실시예 2 및 4의 경우 치환율이 증가함에 따라 슬럼프 및 공기량이 모두 증가하는 경향을 볼 수 있다. 한편, 저발열 콘크리트(4:4:2의 배합비)를 적용한 실시예 5 및 6의 경우, 슬럼프는 동등수준이며 공기량은 모두 감소하는 경향을 보였다.
상기 비교예 및 실시예 1 내지 6에 따른 시멘트 콘크리트의 경화 특성에 관한 물성표

구분
 압축강도
3D 7D 28D 56D
비교예 17.2 23.0 33.9 -
실시예1 14.4 20.8 32.2 -
실시예2 14.3 19.1 30.2 -
실시예3 12.4 17.8 28.7 -
실시예4 10.7 16.9 28.2 -
실시예5 6.4 13.3 28.0 -
실시예6 6.6 13.8 26.8 -
상기 [표 5]를 참고할 때, 일반 콘크리트 또는 저발열 콘크리트에 대하여, 플라이 애쉬 내지는 실리카 알루미나계 혼화재의 치환율이 증가함에 따라 압축강도가 소폭 감소하는 것으로 나타났고, 기존의 플라이 애쉬와 이 건 발명의 혼화재에 따른 차이는 미미한 것을 볼 수 있다.
기존의 플라이 애쉬와 이 건 발명에 따른 실리카 알루미나계 혼화재의 XRD 정량 분석 결과


구분		 XRD 정량 분석 결과(%)

비정형질 SiO2
비정형질 Al2O3
뮬라이트
석영
마그헤마이트 탄소
비정형질 산화철		 기타 비정형질 물질
강열감량
기존 F/A 35 12 11 15 3 5 10 9
실리카 알루미나계 혼화재
42
14
10
20
0
4
9
1
기존의 플라이 애쉬와 이 건 발명에 따른 실리카 알루미나계 혼화재의 XRF 정량 분석 결과

구분
 XRF 정량 분석 결과(%)
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O TiO2 MnO P2O5 강열감량 FC
기존
F/A		 52.54 20.31 7.59 4.78 1.35 1.30 1.03 1.04 0.08 0.80 8.91 5.43
실리카알루미나계 혼화재
63.80
21.15
4.64
3.10
1.36
1.43
1.37
1.10
0.04
0.29
1.08
0.04
상기 [표 6] 내지 [표 7]을 참고할 때, 콘크리트의 물성 내지 성질 개선에 기여하는 혼화재로서의 역할을 수행하는데 있어서 주요 구성성분인 SiO2와 Al2O3의 함량이 기존 플라이 애쉬에 비하여 이 건 발명의 실시예에 따른 실리카 알루미나계 혼화재에 보다 많이 포함되어 있는 것을 볼 수 있다. 이는 일련의 정제 과정을 거쳐 불순물들을 제거하여 얻은 결과이다.
이 건 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 이 건 발명의 요지를 벗어남이 없이 이 건 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 이 건 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

Claims (11)

  1. 플라이 애쉬(fly ash)로부터 Soot, 세노스피어, 미연탄소, 자성물질 및 비자성 금속성 중광물이 회수됨으로써 철 성분, 탄소 성분 및 기타 이물질이 제거되어 실리카(SiO2)와 알루미나(Al2O3)의 함량이 상기 플라이 애쉬 내 함량보다 높아진 실리카 알루미나계 혼화재;
    보통 포틀랜드 시멘트(ordinary Portland cement);
    잔골재와 굵은 골재; 및
    저발열 콘크리트 용 슬래그 파우더;
    를 포함하며,
    상기 보통 포틀랜드 시멘트, 저발열 콘크리트 용 슬래그 파우더 및 혼화재의 배합비가 4:4:2의 중량비인 것을 특징으로 하는 실리카 알루미나계 혼화재가 배합된 시멘트 콘크리트.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 시멘트 콘크리트의 잔골재율이 45~50vol%인 것을 특징으로 하는 실리카 알루미나계 혼화재가 배합된 시멘트 콘크리트.
  4. 제1항에 있어서,
    첨가제로 폴리카본계 감수제가 상기 시멘트 콘크리트에 가해지는 것을 특징으로 하는 실리카 알루미나계 혼화재가 배합된 시멘트 콘크리트.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 철 성분, 탄소 성분 및 기타 이물질이 제거되어 실리카(SiO2)와 알루미나(Al2O3)의 함량이 플라이 애쉬(fly ash) 내 함량보다 높아진 실리카 알루미나계 혼화재를 제조하기 위하여, 상기 플라이 애쉬로부터 Soot, 세노스피어, 미연탄소, 자성물질 및 비자성 금속성 중광물을 회수 분리하는 단계; 및
    보통 포틀랜드 시멘트(ordinary Portland cement)에 상기 혼화재, 물, 잔골재 및 첨가제를 배합하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 회수 분리하는 단계는,
    상기 Soot과 세노스피어를 슬러리 농도 25~45wt%, pH 8.5~11.5 및 교반시간 8~9시간의 조건하에서 고속탈리기를 이용하여 분리하고,
    상기 미연탄소를 포수제와 기포제를 순차적으로 투입하고, 슬러리 농도 23~30wt%, pH 8.5~11, 교반시간 25~30분 및 부유선별기 cell 당 체류시간 15~20분의 조건하에서 분리하며,
    상기 자성물질을 1차로 15,000G, 2차로 4,000G, 3차로 400G의 자력세기 조건하에서 자력선별기(magnetic separator)를 이용하여 분리하는 것을 특징으로 하는 실리카 알루미나계 혼화재가 배합된 시멘트 콘크리트의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 포수제로 등유를 3.5~4.0 cc/kg으로, 상기 기포제로 아민계열 시약을 3.0~3.5 cc/kg으로 투입하는 것을 특징으로 하는 실리카 알루미나계 혼화재가 배합된 시멘트 콘크리트의 제조방법.
  11. 삭제
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