KR101693794B1 - 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 포함하는 시멘트 모르타르, 그 제조방법 - Google Patents

시멘트 모르타르 조성물 및 이를 포함하는 시멘트 모르타르, 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 포함하는 시멘트 모르타르, 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정유공정의 산업부산물인 정유슬래그를 활용하여 친환경적일 뿐만 아니라 유동성 및 압축강도가 우수한 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 포함하는 시멘트 모르타르, 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

시멘트 모르타르 조성물 및 이를 포함하는 시멘트 모르타르, 그 제조방법{cement mortar compositon and cement mortar comprising the same, method thereof}
본 발명은 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 포함하는 시멘트 모르타르, 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정유공정의 산업부산물인 정유슬래그를 활용하여 친환경적일 뿐만 아니라 유동성 및 압축강도가 우수한 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 포함하는 시멘트 모르타르, 그 제조방법에 관한 것이다.
정유공정이란 원유를 정제하여 각종 석유제품을 제조하는 공정으로 석유정제공정이라고도 한다. 정유공정의 진행에 있어 DCU(Delayed Cocker Unit)에서는 상압/감압 중유가 고온에서 열분해되어 경질유분과 코크스가 생산된다. 이들 가운데 코크스는 탄소질의 고체로서 연료로 사용될 수 있는 물질이다.
한편, 유동층 연소(Fluidized Bed Combustion)란 고체 연료 연소방법의 일종으로 유체를 하부로부터 불어 넣어 고체 입자층을 마치 비등하고 있는 것과 같은 상태로 하여, 이 교반 혼합작용이 강한 유동층을 연소실로서 이용한 연소방식을 말한다. 유동층 연소의 한 종류인 순환 유동층 연소의 경우 연소반응이 빠르고, 일반 석탄 화력 연소방식에 비해 조업 온도(870℃)가 낮아서 질소산화물의 발생량이 적은 특징을 가지는데, 산화질소화합물 생성 억제, 클링커(clinker) 생성 억제 및 탈황 효과를 극대화하기 위하여 연소과정 중에 석회석을 주입하기도 한다. 이러한 유동층 연소 방식을 채용한 보일러를 유동층 연소 보일러라 하며, 위에서 언급한 코크스는 유동층 연소 보일러의 연료로 사용된다.
유동층 연소 보일러의 가동의 결과 애시형태의 부산물이 발생하는데, 연료로서 코크스가 사용되고 탈황제로서 석회석이 첨가된 경우에 발생하는 부산물은 산화칼슘(CaO), 삼산화황(SO3) 성분 등을 다량 함유하고 있어, 상기 부산물을 재활용할 수 있는 기술의 개발이 필요하다.
한국공개특허 제2015-0023184호(명칭 : 혼화제 조성물 및 이를 포함하는 초조강 모르타르, 콘크리트 조성물)
정유슬래그는 유동층 연소 보일러 등의 유동층 연소로에서 코크스와 선회석이 함계 연소된 후 발생하는 부산물을 말하며, 상기 정유슬래그는 화학성분측면에서 대부분 산화칼슘(CaO), 삼산화황(SO3)으로 이루어져 있음을 확인한 바, 이와 같은 점을 바탕으로 정유슬래그를 재활용할 수 있는 방안은 착안하여 본 발명을 완성하였다.
달리 말하면, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 정유공정의 산업부산물인 정유슬래그를 활용하여 친환경적일 뿐만 아니라 유동성 및 압축강도가 우수한 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 포함하는 시멘트 모르타르, 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명은 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여 개질된 정유슬래그 10 ~ 30 중량부를 함유하는 시멘트 혼합물을 포함하고, 상기 개질된 정유슬래그는 염형성제로 개질된 정유슬래그인 것을 특징으로 하는 시멘트 모르타르 조성물을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 본 발명의 시멘트 모르타르 조성물의 상기 정유슬래그는 산화칼슘(CaO) 및 세라믹(ceramic)을 포함하고, 상기 세라믹은 산화규소(SiO2), 삼산화황(SO3), 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화마그네슘(MgO) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 본 발명의 시멘트 모르타르 조성물의 상기 정유슬래그는 10 ~ 16㎛의 평균입도를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 본 발명의 시멘트 모르타르 조성물의 상기 개질된 정유슬래그는 4,000 ~ 6,000 ㎠/g의 분말도를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 본 발명의 시멘트 모르타르 조성물의 상기 염형성제는 질산, 포름산, 초산, 글루콘산 및 프로피온산 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 본 발명의 시멘트 모르타르 조성물은 모래 및 물을 더 포함하고, 상기 시멘트 혼합물 100 중량부에 대하여 모래 240 ~ 360 중량부 및 물 40 ~ 60 중량부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은 앞서 설명한 시멘트 모르타르 조성물을 포함하는 시멘트 모르타르를 제공하며, 상기 시멘트 모르타르(재령 28일 기준)는 KS L ISO 679 규정에 의해 측정시, 66.0 ~ 75.0 MPa의 압축강도를 가질 수 있다.
나아가, 본 발명은 (1) 포틀랜드 시멘트와 모래를 건비빔하는 단계, (2) 건비빔된 포틀랜드 시멘트와 모래에 개질된 정유슬래그를 투입한 후 믹싱(mixing)하여 시멘트 혼합물을 제조하는 단계 및 (3) 상기 시멘트 혼합물에 물을 투입한 후 믹싱(mixing)하여 시멘트 모르타르를 제조하는 단계를 포함하고, 상기 개질된 정유슬래그는 정유슬래그와 염성형제를 혼합 및 반응시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 시멘트 모르타르 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 본 발명의 시멘트 모르타르 제조방법의 상기 개질된 정유슬래그는 염형성제로 개질된 정유슬래그를 90 ~ 120℃에서 12 ~36시간 건조 후, 분쇄하여 제조한 것으로서 분말도가 4,000 ~ 6,000㎠/g의 분말도를 가질 수 있다.
본 발명의 “모르타르”란, 시멘트와 모래를 물로 반죽한 것으로써, 시멘트와 모래만을 섞는 것을 건비빔이라고 하며, 이것은 쓸 때마다 쓰는 장소에 옮겨 물을 부어 다시 반죽해서 쓴다. 시멘트와 물을 반죽한 것을 시멘트풀 또는 시멘트 페이스트라 하고 이 시멘트 페이스트의 경화작용에 의해 골재와 함께 굳어 한덩어리가 된다. 이 밖에 세골재를 석회, 아스팔트, 합성수지 등의 고착재를 섞어서 경화시킨 것도 모르타르라 한다.
또한 모르타르는 벽, 바닥, 천장 등의 마감재료로도 쓰인다. 비교적 값싼 재료이며, 강도, 내화성, 내수성, 내구성 등이 있을 뿐 아니라 시공도 간단하여 건출을 비롯한 건설공사 전반에 걸쳐 광범위하게 쓰인다. 모르타르는 일반적으로는 조적구조의 정착이나 화장줄눈, 또는 미장용 바름재료로 사용함으로, 표면 마무리 공법에 따라 콘크리트와는 달리 사용수량을 조절해서 쓴다.
본 발명의 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 포함하는 시멘트 모르타르, 그 제조방법은 정유공정의 산업부산물인 정유슬래그를 활용하여 친환경적일 뿐만 아니라 유동성 및 압축강도가 우수하다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
상술한 바와 같이 유동층 연소 보일러의 가동의 결과 애시형태의 부산물이 발생하는데, 연료로서 코크스가 사용되고 탈황제로서 석회석이 첨가된 경우에 발생하는 부산물은 산화칼슘(CaO), 삼산화황(SO3) 성분 등을 다량 함유하고 있어, 상기 부산물을 재활용할 수 있는 기술의 개발이 필요하다.
이에 본 발명에서는 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여 개질된 정유슬래그 10 ~ 25 중량부를 함유하는 시멘트 혼합물을 포함하고, 상기 개질된 정유슬래그는 염형성제로 개질된 정유슬래그인 것을 특징으로 하는 시멘트 모르타르 조성물을 제공하여 상술한 문제의 해결을 모색하였다.
이를 통해, 정유공정의 산업부산물인 정유슬래그를 활용하여 친환경적일 뿐만 아니라 유동성 및 압축강도가 우수한 시멘트 모르타르를 제공할 수 있다.
본 발명의 시멘트 모르타르 조성물은 포틀랜드 시멘트 및 개질된 정유슬래그를 함유하는 시멘트 조성물을 포함한다.
상기 포틀랜드 시멘트(KS L 5201)는 주성분으로서 실리카, 알루미늄, 산화철 및 석회를 포함한 원료를 적당한 비율로 혼합하고, 이 혼합물을 소성하여 얻은 클링커에 적량의 석고를 가하여 분말화 한 것이다. 포틀랜드 시멘트의 종류는 1종 보통 포틀랜드 시멘트, 2종 중용열 포틀랜드 시멘트, 3종 조강 포틀랜드 시멘트, 4종 저열 포틀랜드 시멘트, 5종 내황산염 포틀랜드 시멘트로 나누어지며, 본 발명에서는 용도에 따라 각 종류의 포틀랜드 시멘트를 모두 적용할 수 있다.
상기 개질된 정유슬래그는 염형성제와 반응하여 개질된 정유슬래그로서, 구체적으로, 정유슬래그와 염성형제를 혼합 및 반응시켜 제조된 것을 말한다.
이렇게 제조된 개질된 정유슬래그는 본 발명의 시멘트 모트타르 조성물에 포함되어 경화 촉진 성능과 시멘트 내에서 실리카의 공급원으로 시멘트의 물성을 향상시킬 수 있다.
상기 개질된 정유슬래그는 4,000 ~ 6,000 ㎠/g의 분말도를 가질 수 있으며, 만일 개질된 정유슬래그의 분말도가 4,000 ㎠/g 미만이면 반응성이 낮아져 물성 발현이 어려울 수 있는 문제가 발생할 수 있고, 분말도가 6,000 ㎠/g를 초과하면 너무 높은 반응성으로 인한 급결 및 급열 위험성의 문제가 발생할 수 있다.
상기 정유슬래그는 유동층 연소 보일러 등의 유동층 연소로에서 코크스와 석회석이 함께 연소된 후 발생하는 부산물을 말한다.
상기 정유슬래그의 결정 구조는 비결정질 구조로 고로슬래그와 유사한 비결정질 구조를 가지고 있어, 고로슬래그의 대체물로 사용이 가능하지만, 상기 정유슬래그를 시멘트 모르타르에 포함시켜 사용할 경우 미반응물이 많은 문제점이 있다. 따라서, 본 발명에서는 정유슬래그보다 활성도가 우수한 개질된 정유슬래그를 사용함으로서 유동성 및 압축강도가 우수한 시멘트 모르타르를 제공할 수 있는 것이다.
상기 정유슬래그는 산화칼슘(CaO) 및 세라믹(ceramic)을 포함하고, 상기 세라믹은 산화규소(SiO2), 삼산화황(SO3), 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화마그네슘(MgO) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로, 정유슬래그는 전체 100 중량%에 대하여 30 ~ 60 중량%, 바람직하게는 40 ~ 55 중량%의 산화칼슘(CaO)을 포함할 수 있고, 상기 산화칼슘 외에 산화규소(SiO2) 10 ~ 40 중량%, 바람직하게는 20 ~ 30 중량%, 삼산화황(SO3) 0.1 ~ 10 중량%, 바람직하게는 5 ~ 8 중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 10 ~ 20 중량%, 바람직하게는 10 ~ 15중량% 및 산화마그네슘(MgO) 0.1 ~ 5중량%, 바람직하게는 1 ~ 3중량%를 포함할 수 있다.
따라서, 정유슬래그와 염성형제가 반응하여 생성된 개질된 정유슬래그는 산화칼슘(CaO)과 염성형제가 반응한 반응물과 상기 염성형제와 반응하지 않는 산화규소(SiO2)를 가장 많이 함유할 수 잇다.
상기 정유슬래그는 10 ~ 16㎛의 평균입도를 가질 수 있고, 바람직하게는 12 ~ 14㎛의 평균입도를 가질 수 있다. 만일, 상기 정유슬래그의 평균입도가 10㎛ 미만이면, 반응성이 저하되어 미개질 정유슬래그 증가의 문제가 발생할 수 있고, 16㎛를 초과하면 높은 반응성으로 인한 과다 발열 등으로 인해 작업자의 화상이 발생할 수 있는 문제가 있을 수 있다.
한편, 상기 염형성제는 질산, 포름산, 초산, 글루콘산 및 프로피온산 중 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 질산 및 포름산 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 시멘트 혼합물은 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여 개질된 정유슬래그 10 ~ 30 중량부, 바람직하게는 15 ~ 26 중량부를 함유할 수 있으며, 만일, 개질된 정유슬래그가 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여 10 중량부 미만으로 함유한다면 시멘트 모르타르의 강도가 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 30 중량부를 초과하여 함유한다면 시멘트 모르타르의 유동성(flow) 및 강도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
나아가, 본 발명의 시멘트 모르타르 조성물은 모래 및 물을 더 포함할 수 있다.
상기 모래는 평균입경이 0.5 ~ 25mm, 바람직하게는 평균입경이 0.5 ~ 5mm일 수 있으며, 상기 모래의 평균입경이 0.5mm 미만이면 입도가 과다하게 작아져 점도 증가와 함께 유동성 저하의 문제가 발생할 수 있고, 25mm를 초과하면 모래의 조대화로 인해 재료분리현상이 나타날 수 있는 문제가 발생할 수 있다.
상기 모래는 상기 시멘트 혼합물 100 중량부에 대하여 240 ~ 360 중량부, 바람직하게는 270 ~ 330 중량부를 포함할 수 있으며, 만일 모래가 상기 시멘트 혼합물 100 중량부에 대하여 240 중량부 미만으로 포함하면 본 발명의 시멘트 모르타르의 강도가 저하되는 문제가 있을 수 있고, 360 중량부를 초과하여 포함하면 재료분리가 나타나는 문제가 있을 수 있다.
상기 물은 상기 시멘트 혼합물 100 중량부에 대하여 40 ~ 60 중량부, 바람직하게는 45 ~ 55 중량부를 포함할 수 있으며, 만일 상기 시멘트 혼합물 100 중량부에 대하여 40 중량부 미만으로 포함된다면 작업성 저하의 문제점이 발생할 수 있고, 60 중랴부를 초과하여 포함된다면 시멘트 모르타르를 벽면에 바를 때 흘러내림의 문제가 발생할 수 있다.
한편, 본 발명의 시멘트 모르타르는 앞서 설명한 시멘트 모르타르 조성물을 포함한다.
이를 통해, 본 발명의 시멘트 모르타르는 재령 28일 기준으로 KS L ISO 679 규정에 의해 측정시, 66.0 ~ 75.0 MPa, 바람직하게는 68.0 ~ 71 MPa의 압축강도를 가질 수 있다.
나아가, 본 발명은 (1) 포틀랜드 시멘트와 모래를 건비빔하는 단계, (2) 건비빔된 포틀랜드 시멘트와 모래에 개질된 정유슬래그를 투입한 후 믹싱(mixing)하여 시멘트 혼합물을 제조하는 단계 및 (3) 상기 시멘트 혼합물에 물을 투입한 후 믹싱(mixing)하여 시멘트 모르타르를 제조하는 단계를 포함하고, 상기 개질된 정유슬래그는 정유슬래그와 염성형제를 혼합 및 반응시켜 제조되는 시멘트 모르타르 제조방법을 제공한다.
먼저, (1) 단계에서 포틀랜드 시멘트와 모래를 20 ~ 40초, 바람직하게는 25 ~ 35초 동안 건비빔을 수행할 수 있다. 만일, 건비빔을 20초 미만으로 수행되면 포틀랜드 시멘트와 모래가 골고루 비벼지지 않을 수 있고, 40초를 초과하여 수행되면 경제성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
다음으로, (2) 단계에서 건비빔된 포틀랜드 시멘트와 모래에 개질된 정유슬래그를 투입한 후 믹싱(mixing)하여 시멘트 혼합물을 제조한다.
(2) 단계에서 상기 믹싱(mixing)은 30 ~ 90초, 바람직하게는 45 ~ 75초 동안 50 ~ 70rpm으로 수행될 수 있고, 만일 믹싱을 30초 미만으로 수행되면, 건비빔된 포틀랜드 시멘트와 모래에 개질된 정유슬래그가 균일하게 혼합되지 않는 문제점이 있고, 90초를 초과하여 수행되면 경제성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
상기 개질된 정유슬래그는 정유슬래그와 염성형제를 혼합 및 반응시켜 제조될 수 있으며, 상기 개질된 정유슬래그는 90 ~ 120℃에서 12 ~ 36시간 건조 후, 분쇄하여 제조한 것으로서 4,000 ~ 6,000㎠/g, 바람직하게는 4,500 ~ 5,500㎠/g의 분말도를 가질 수 있다. 상기 개질된 정유슬래그의 건조 과정을 수행할 때, 온도가 90℃ 미만에서 수행된다면 공정 시간 증가의 문제가 발생하고, 120℃를 초과하여 수행된다면 건조 후 냉각 시간 과도로 인한 공정 시간 증가의 문제가 발생함으로 상기 온도 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 분쇄 과정을 통하여, 분발도가 4,000 ~ 6,000 ㎠/g인 개질된 정유슬래그를 본 발명의 시멘트 모르타르 제조방법에 사용하는 데, 만일 분말도가 4,000 ㎠/g 미만인 개질된 정유슬래그를 사용할 시에는 반응성이 낮아져 물성 발현이 어려울 수 있는 문제가 발생할 수 있고, 분말도가 6,000 ㎠/g를 초과하는 개질된 정유슬래그를 사용할 시에는 너무 높은 반응성으로 인한 급결 및 균열 위험성의 문제가 발생할 수 있다.
마지막으로, (3) 단계에서 상기 시멘트 혼합물에 물을 투입한 후 믹싱(mixing)하여 시멘트 모르타르를 제조한다.
(3) 단계의 믹싱(mixing)은 20 ~ 40초, 바람직하게 25 ~ 35초 동안 50 ~ 70rpm으로 저속 믹싱한 후, 30 ~ 90초, 바람직하게는 45 ~ 75초 동안 100 ~ 150rpm으로 고속 믹싱하여 수행될 수 있고, 만일 고속 믹싱을 30초 미만으로 수행되면, 혼합물과 물이 균일하게 혼합되지 않는 문제점이 있고, 90초를 초과하여 수행되면 경제성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 구현예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명의 구현예를 한정하는 것이 아니며, 본 발명의 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 구현예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
실시예
준비예 1
산화칼슘(CaO) 50 중량%, 산화규소(SiO2) 27.5 중량%, 삼산화황(SO3) 7.5 중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 12.5 중량% 및 산화마그네슘(MgO) 2.5 중량%를 포함하는 정유슬래그(평균입도 : 13.18㎛)에 질산(HNO3)을 혼합한 후 반응시켜 개질된 정유슬래그를 제조하고, 제조된 정유슬래그를 105℃에서 24시간 동안 건조한 후, 분쇄하여 분말도가 5,000㎠/g인 개질된 정유슬래그를 제조하였다.
준비예 2
산화칼슘(CaO) 50 중량%, 산화규소(SiO2) 27.5 중량%, 삼산화황(SO3) 7.5 중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 12.5 중량% 및 산화마그네슘(MgO) 2.5 중량%를 포함하는 정유슬래그(평균입도 : 13.18㎛)에 질산(HNO3)을 혼합한 후 반응시켜 개질된 정유슬래그를 제조하고, 제조된 정유슬래그를 105℃에서 24시간 동안 건조한 후, 분쇄하여 분말도가 3,000㎠/g인 개질된 정유슬래그를 제조하였다.
준비예 3
산화칼슘(CaO) 50 중량%, 산화규소(SiO2) 27.5 중량%, 삼산화황(SO3) 7.5 중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 12.5 중량% 및 산화마그네슘(MgO) 2.5 중량%를 포함하는 정유슬래그(평균입도 : 13.18㎛)에 질산(HNO3)을 혼합한 후 반응시켜 개질된 정유슬래그를 제조하고, 제조된 정유슬래그를 105℃에서 24시간 동안 건조한 후, 분쇄하여 분말도가 7,000㎠/g인 개질된 정유슬래그를 제조하였다.
실시예 1
(1) 1 종 포틀랜드 시멘트(성신양회, 천마표 시멘트)와 평균 입경이 3mm인 모래를 30초 동안 건비빔시킨다.
(2) 건비빔된 1 종 포틀랜드 시멘트와 모래에 준비예 1에서 제조된 개질된 정유슬래그를 투입한 후 1분 동안 62rpm으로 믹싱(mixing)하여 혼합물을 제조한다.
(3) 상기 혼합물에 물을 투입한 후 30초 동안 62rpm으로 저속 믹싱(mixing)한 후, 30초 동안 정지한다. 그 뒤 다시 1분 동안 125rpm으로 고속 믹싱(mixing)하여 시멘트 모르타르를 제조하였다.
상기 시멘트 모르타르는 1 종 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 준비예 1에서 제조된 개질된 정유슬래그 25 중량부를 사용하였으며,
1 종 포틀랜드 시멘트 및 준비예 1에서 제조된 개질된 정유슬래그 100 중량부에 대하여, 모래 300 중량부, 물 50 중량부를 사용하여 제조하였다.
실시예 2
실시예 1과 동일한 방법으로 시멘트 모르타르를 제조하였다.
다만, 시멘트 모르타르는 1 종 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 준비예 1에서 제조된 개질된 정유슬래그 17.65 중량부를 사용하여 제조하였다.
실시예 3
실시예 1과 동일한 방법으로 시멘트 모르타르를 제조하였다.
다만, 시멘트 모르타르는 1 종 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 준비예 1에서 제조된 개질된 정유슬래그 11.11 중량부를 사용하여 제조하였다.
실시예 4
실시예 1과 동일한 방법으로 시멘트 모르타르를 제조하였다.
다만, 준비예 1에서 제조된 개질된 정유슬래그 대신, 준비예 2에서 제조된 개질된 정유슬래그를 사용하여 제조하였다.
실시예 5
실시예 1과 동일한 방법으로 시멘트 모르타르를 제조하였다.
다만, 준비예 1에서 제조된 개질된 정유슬래그 대신, 준비예 3에서 제조된 개질된 정유슬래그를 사용하여 제조하였다.
비교예 1
(1) 1 종 포틀랜드 시멘트(성신양회, 천마표 시멘트)와 평균 입경이 3mm인 모래를 30초 동안 건비빔시킨다.
(2) 건비빔된 1 종 포틀랜드 시멘트와 모래에 물을 투입한 후 30초 동안 62rpm으로 저속 믹싱(mixing)한 후, 30초 동안 정지한다. 그 뒤 다시 1분 동안 125rpm으로 고속 믹싱(mixing)하여 시멘트 모르타르를 제조하였다.
상기 시멘트 모르타르는 1 종 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 모래 300 중량부, 물 50 중량부를 사용하여 제조하였다.
비교예 2
실시예 1과 동일한 방법으로 시멘트 모르타르를 제조하였다.
다만, 시멘트 모르타르는 1 종 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 준비예 1에서 제조된 개질된 정유슬래그 5.26 중량부를 사용하여 제조하였다.
비교예 3
실시예 1과 동일한 방법으로 시멘트 모르타르를 제조하였다.
다만, 시멘트 모르타르는 1 종 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 준비예 1에서 제조된 개질된 정유슬래그 42.86 중량부를 사용하여 제조하였다.
비교예 4
실시예 1과 동일한 방법으로 시멘트 모르타르를 제조하였다.
다만, 준비예 1에서 제조된 개질된 정유슬래그 대신, 산화칼슘(CaO) 50 중량%, 산화규소(SiO2) 27.5 중량%, 삼산화황(SO3) 7.5 중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 12.5 중량% 및 산화마그네슘(MgO) 2.5 중량%를 포함하는 정유슬래그(평균입도 : 13.18㎛)를 사용하여 제조하였다.
제조예 1
상기 실시예 1 ~ 5 및 비교예 1 ~ 4에 의해 제조된 시멘트 모르타르에 대한 시험체를 제조하였다. 상기 시험체의 시험 규격은 KS F 2476에 근거하여 제조하였다.
실험예 1
상기 실시예 1 ~ 5에 의해 제조된 시멘트 모르타르와 비교예 1 ~ 4에 의해 제조된 시멘트 모르타르의 물성을 비교하기 위하여, 상기 제조예 1에서 제조한 각 시험체를 대상으로 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
(1) 압축강도(Mpa)
제조된 시멘트 모르타르에 대해 KS L ISO 679 규정에 의해 압축강도를 측정하였다.
(2) 유동성(mm)
제조된 시멘트 모르타르에 대해 KS L 5105 내의 플로(Flow)의 결정 규정에 의해 유동성을 측정하였다.

 압축강도(MPa) 유동성(mm)
3일 7일 28일
실시예 1 21.8 34.8 70.2 89
실시예 2 22.5 35.6 69.2 91
실시예 3 24.1 36.7 68.7 92
실시예 4 19.5 32.9 66.8 88
실시예 5 20.5 33.1 67.1 86
비교예 1 21.4 33.4 62.8 94
비교예 2 23.4 34.8 64.5 96
비교예 3 19.5 28.7 58.3 80
비교예 4 23.4 34.2 65.0 88
상기 표 1에서 확인되는 바와 같이, 재령 28일을 기준으로 실시예에서 제조된 시멘트 모르타르는 비교예에서 제조된 시멘트 모르타르보다 압축강도가 우수함을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 1에서 제조된 시멘트 모르타르는 실시예 4 ~ 5에서 제조된 시멘트 모르타르보다 압축강도가 우수함을 확인할 수 있었다.

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여 염형성제로 개질된 정유슬래그 10 ~ 30 중량부를 함유하는 시멘트 혼합물을 포함하는 시멘트 모르타르 조성물을 포함하고,
    상기 개질된 정유슬래그는 10 ~ 16㎛의 평균입도 및 4,000 ~ 6,000 ㎠/g의 분말도를 가지며,
    상기 시멘트 모르타르 조성물을 양생시킨 시멘트 모르타르(재령 28일 기준)는 KS L ISO 679 규정에 의해 측정시, 66.0 ~ 75.0 MPa의 압축강도를 갖는 것을 특징으로 하는 시멘트 모르타르.
  9. 삭제
  10. (1) 포틀랜드 시멘트와 모래를 건비빔하는 단계;
    (2) 건비빔된 포틀랜드 시멘트와 모래에 염형성제로 개질된 정유슬래그를 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여 10 ~ 30 중량부로 투입한 후 믹싱(mixing)하여, 시멘트 혼합물을 제조하는 단계; 및
    (3) 상기 시멘트 혼합물에 물을 투입한 후 믹싱(mixing)하여 시멘트 모르타르를 제조하는 단계; 를 포함하고,
    상기 개질된 정유슬래그는 정유슬래그와 염성형제를 혼합 및 반응시킨 후, 90℃ ~ 120℃에서 12 ~ 36시간 건조 후, 분쇄하여 제조한 것으로서 10 ~ 16㎛의 평균입도 및 4,000 ~ 6,000㎠/g의 분말도를 가지며,
    상기 시멘트 모르타르를 양생시킨 시멘트 모르타르(재령 28일 기준)는 KS L ISO 679 규정에 의해 측정시, 66.0 ~ 75.0 MPa의 압축강도를 갖는 것을 특징으로 하는 시멘트 모르타르 제조방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 정유슬래그는 산화칼슘(CaO); 및 산화규소(SiO2), 삼산화황(SO3), 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화마그네슘(MgO) 중 1종 이상을 포함하는 세라믹(ceramic);을 포함하고,
    상기 염형성제는 질산, 포름산, 초산, 글루콘산 및 프로피온산 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 모르타르.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 시멘트 모르타르 조성물은 모래 및 물을 더 포함하고,
    상기 시멘트 혼합물 100 중량부에 대하여 모래 240 ~ 360 중량부 및 물 40 ~ 60 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 모르타르.
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