KR101786901B1 - Backfill Composite Comprising Acid-Treated Waste Oyster Shell And Clay Or Coal Ash, Construction Method Using The Same - Google Patents

Backfill Composite Comprising Acid-Treated Waste Oyster Shell And Clay Or Coal Ash, Construction Method Using The Same Download PDF

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Abstract

본 발명은 저 에너지 사용을 통해 원가를 절감하면서, 고 강도를 달성하고 있는 뒷채움재에 관한 것으로, 처리하기 어려운 천연 굴패각과 재활용되지 못하고 매립처리되던 석탄회를 경제적이고 성능이 향상된 물성의 뒷채움재로 사용가능하게 함으로써, 폐기물을 대량 처리하여 환경보전에 기여하면서도, 모래 또는 시멘트와 같은 고가의 원료를 사용하지 않고, 우수한 강도의 뒷채움재를 제공한다.The present invention relates to a backfill material that achieves high strength while lowering costs through the use of low energy. It uses natural oyster shells that are difficult to dispose of and coal fly ash that has not been recycled but has been landfilled, as a backfill material with improved economic and performance properties. Thereby providing a high-strength backfill without using expensive raw materials such as sand or cement, while contributing to environmental conservation by mass-treating the waste.

Description

황산처리된 굴패각 및 황토 또는 석탄회를 포함하는 뒷채움재 및 이를 이용한 시공방법{Backfill Composite Comprising Acid-Treated Waste Oyster Shell And Clay Or Coal Ash, Construction Method Using The Same}BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to a backfill material containing sulfuric acid-treated oyster shells and loess or coal fly ash,

본 발명은 저 에너지 사용을 통해 원가를 절감하면서, 고 강도를 달성하고 있는 뒷채움재 제조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐기물인 굴패각과 친환경 재료인 황토를 사용하여 시멘트를 대체할 수 있는 고강도의 고화재;와 모래를 대체하는 무처리된 천연 굴패각 및 석탄회;를 적정 비율로 혼합하여 제조된 저가의 뒷채움재 제조 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a backfill material that achieves high strength while reducing costs through the use of low energy. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a backfill material which is capable of replacing cement by using waste oyster shell and environment- To a low cost backfill material manufactured by mixing fire and sand with an untreated natural oyster shell and coal fly ash in appropriate proportions, and a construction method using the same.

일반적으로 뒷채움재는 건물하부의 빈 공간, 지중 매설관 주변, 도로 하부의 공동, 지하철 노반 아래를 충전하거나, 옹벽 배면 또는 도류벽 마감용으로 사용된다.Typically, the backfill is used to fill the empty space below the building, around the underground pipe, under the road, under the subway, or for the back wall or the wall finish.

종래에는 이러한 뒷채움재로 굴착시 발생하는 잔토를 폐기하고, 새로운 양질의 모래를 구입하여 다짐에 사용하여 왔다. 이러한 굴착 잔토의 폐기처분과 모래의 채취는 환경에 악영향을 미치며 뒷채움재 다짐 시 발생하는 소음과 진동 그리고 관하부 다짐의 어려움, 다짐 효율이 떨어지는 문제점이 발생한다.Conventionally, such backfill material has been used to discard residues generated during excavation and to purchase new quality sand for compaction. Disposal disposal of the excavated soil and collection of the sand adversely affect the environment, and there are problems such as noise and vibration, difficulty in compaction under the pipe, and compaction efficiency.

이를 해결하기 위해 굴착잔토를 이용하고 다짐이 필요없는 유동성이 있는 무다짐 시공이 가능한, 유동성 뒷채움재가 개발되고 있는 실정이다.In order to solve this problem, fluidized backfill materials have been developed which can be used without any compaction by using excavated soil and without compaction.

이들 중, 무다짐 처리가 가능한 유동성 뒷채움재는 자기수평능력, 자기다짐, 유동적 인위적인 강도 조절을 들 수 있으며, 이에 따라 추가적인 다짐 작업이 요구되지 않아 소음 및 진동이 적어 주변 환경에 끼치는 영향이 적다는 장점이 있으나, 주재료로 시멘트를 이용하는 고화재와 모래가 다량 사용되는데, 이러한 시멘트와 모래는 가격이 높을 뿐만 아니라, 특히 시멘트의 경우 고온 상태의 용융과정을 거쳐 생산되기 때문에 대량의 에너지를 소비하게 되며, 이에 따른 이산화탄소의 배출량은 1 톤의 시멘트를 생산할 때마다 약 0.9 톤의 이산화탄소를 배출하게되는 등의 환경 문제를 동반하고 있다.Among these, the fluidity backfill material which can be subjected to the compaction treatment can include the self-leveling ability, self-compaction, and anthropogenic intensity control, so that no additional compaction is required, However, since cement and sand are used in large quantities because of the high cost of cement and sand, the cement and sand are consumed in a large amount of energy because they are produced through a melting process at a high temperature, The resulting carbon dioxide emissions are accompanied by environmental problems such as the emission of about 0.9 tons of carbon dioxide each time one ton of cement is produced.

이를 해결하기 위해 모래를 사용하지 않고 굴패각을 이용한 유동성 뒷채움재가 개발되었으나, 여전히 시멘트를 사용하고 있기 때문에 경제성 및 환경적 측면에 다양한 문제들이 존재한다(비특허문헌 1).In order to solve this problem, a fluid backfill material using oyster shells without using sand was developed. However, since cement is still used, there are various problems in economical and environmental aspects (Non-Patent Document 1).

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하고, 이를 대체할 수 있는 경제성이 있는 저가의 고화재 및 이를 이용한 뒷채움제의 개발이 요구되고 있는 실정이다.Therefore, there is a need to develop a low cost fire extinguisher which can solve the above problems, and which can be replaced with an economical one.

비특허문헌 1. Clean Technology, 19, 4, 423-429. 2013Non-Patent Document 1. Clean Technology, 19, 4, 423-429. 2013

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 시멘트와 모래를 모두 사용하지 않으면서도, 폐기물인 천연 굴패각과 석탄회를 다른 재료들과 적정비로 혼합함으로써, 생산비용이 절감되며, 작업성 및 압축강도가 우수한 뒷채움재를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a waste oyster and a coal fly ash by mixing waste oyster shell and fly ash with other materials at an appropriate ratio without using cement and sand, , A workability and a compressive strength.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 다른 목적은 상기 뒷채움재를 이용한 시공방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made in view of the above problems, and it is another object of the present invention to provide a method of using the backfill material.

상기 목적을 이루기 위하여, 본 발명은 (a-1) 황산처리된 굴패각 30 내지 50 중량%; (a-2) 황토(clay), 석탄회(coal ash) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 5 내지 30 중량%; 및 (a-3) 수산화나트륨 용액 30 내지 40 중량%;을 포함하는 고화재 20 내지 80 중량%;In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for producing an oyster shell, comprising: (a-1) 30 to 50 wt% sulfuric acid-treated oyster shell; (a-2) 5 to 30 wt% of any one selected from the group consisting of clay, coal ash, and mixtures thereof; And (a-3) from 30 to 40% by weight of a sodium hydroxide solution;

(b) 천연 굴패각 5 내지 60 중량%; 및(b) 5 to 60% by weight natural oyster shell; And

(c) 석탄회(coal ash) 5 내지 60 중량%;을 포함하는 뒷채움재를 제공한다.(c) 5 to 60% by weight of coal ash.

상기 황산처리된 굴패각은 CaO 함량 40 내지 70 중량%, SO3 함량 10 내지 50 중량%, Na2O 함량 0 내지 10 중량%, SiO2 함량 2 내지 3 중량% 및 MgO 함량 0 내지 10 중량%의 화학성분을 함유하는 것을 특징으로 한다.The sulfated oyster shell has a CaO content of 40 to 70 wt%, an SO 3 content of 10 to 50 wt%, an Na 2 O content of 0 to 10 wt%, a SiO 2 content of 2 to 3 wt% and an MgO content of 0 to 10 wt% Characterized by containing a chemical component.

상기 수산화나트륨 용액은 1 내지 10 N 농도인 것을 특징으로 한다.The sodium hydroxide solution is characterized by a concentration of 1 to 10 N.

상기 뒷채움재는 0.5 내지 10 중량%의 첨가제를 더 포함할 수 있다.The backfill may further comprise 0.5 to 10% by weight of an additive.

상기 첨가제는 소포제, 지연제, 증점제, 안료, 균열저감제, 항균제 및 팽창재로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.The additive may be at least one selected from the group consisting of a defoaming agent, a retarder, a thickener, a pigment, a crack reducing agent, an antibacterial agent and an expanding agent.

상기 뒷채움재의 압축강도는 1 내지 30 일 정도 양생하면 3.5 내지 28 ㎏f/㎠까지 압축강도가 유지되는 것을 특징으로 한다.The backfill material compressive strength is characterized in that the compression strength is maintained up to 1 to 30 days if the curing degree of from 3.5 to 28 ㎏ f / ㎠.

상기 다른 목적을 이루기 위하여, 본 발명은To achieve these and other objects,

Ⅰ) 천연 굴패각을 황산 용액으로 처리하여 황산처리된 굴패각을 제조하는 단계;(I) treating the natural oyster shell with a sulfuric acid solution to prepare a sulfuric acid treated oyster shell;

Ⅱ) 상기 Ⅰ) 단계의 황산처리된 굴패각;에 황토, 석탄회 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나; 및 수산화나트륨 용액;을 혼합하여 고화재를 제조하는 단계; 및II) any one selected from the group consisting of loess, coal fly ash, and mixtures thereof in the sulfated oyster shell of step I); And sodium hydroxide solution to produce a solid fire; And

Ⅲ) 상기 Ⅱ) 단계의 고화재에 굴패각과 석탄회를 혼합하여 뒷채움재를 제조하는 단계;III) mixing the oyster shell and the fly ash in the fire of step II) to produce a backfill material;

Ⅳ) 상기 Ⅲ) 단계의 뒷채움재를 타설 및 양생하는 단계;를 포함하는 뒷채움재의 시공방법을 제공한다.And (iv) placing and curing the backfill material in the step (III).

상기 뒷채움재는 1 내지 30일 정도 양생하면 3.5 내지 28 ㎏f/㎠까지 압축강도가 유지되는 것을 특징으로 한다.When curing for 1 to 30 days the backfill material to 3.5 to 28 ㎏ f / ㎠ it characterized in that the compressive strength is maintained.

본 발명에 따르면, 처리하기 어려운 굴패각과 재활용되지 못하고 매립처리되던 석탄회를 경제적이고 성능이 향상된 물성의 뒷채움재로 사용가능하게 됨으로써, 폐기물을 대량 처리하여 환경보전에 기여하면서도, 모래 또는 시멘트와 같은 고가의 원료를 사용하지 않고, 우수한 강도의 뒷채움재가 제공된다.According to the present invention, it is possible to use the oyster shell which is difficult to treat and the coal fly ash which has not been recycled but has been buried as a backfill material having economic and performance properties, thereby contributing to environmental conservation by treating the waste in large quantity, The backfill material of excellent strength is provided.

또한, 본 발명의 황산처리된 굴패각과 황토, 석탄회 또는 이들의 혼합물 및 수산화나트륨을 포함하는 고화재에 의해 시멘트가 완전히 대체되어 시멘트 제조시 발생되는 다량의 이산화탄소 발생이 줄어들 수 있고, 폐기물이던 천연 굴패각과 석탄회가 재활용되므로 매립지 확보를 위한 경제적 부담뿐만 아니라, 환경문제도 해결될 수 있다.In addition, since the cement is completely replaced by the fire that includes the sulfuric acid-treated oyster shell of the present invention and the fires including the loess, fly ash, or a mixture thereof and sodium hydroxide, a large amount of carbon dioxide generated during the production of the cement can be reduced, And coal ash are recycled, not only the economic burden of securing landfill, but also environmental problems can be solved.

도 1a는 실시예 8의 고화재로부터 제조된 후 20일 양생과정을 통해 완성된 공시체의 사진이고, 도 1b는 실시예 9의 고화재로부터 제조된 후 20일 양생과정을 통해 완성된 공시체의 사진이다.
도 2는 실시예 14 내지 실시예 22로부터 제조된 뒷채움재를 20일 양생과정을 통해 완성된 공시체의 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 뒷채움재를 시공하는 방법을 나타낸 공정도이다.
FIG. 1A is a photograph of a specimen completed through a curing process of 20 days after being manufactured from a cigarette of Example 8, FIG. 1B is a photograph of a specimen completed through a curing process of 20 days after being manufactured from the cigarette of Example 9 to be.
FIG. 2 is a photograph of a specimen completed through a 20 day curing process of the backfill material prepared in Examples 14 to 22. FIG.
3 is a process diagram showing a method of applying a backfill according to the present invention.

이하에서, 본 발명의 여러 측면 및 다양한 구현예에 대해 더욱 구체적으로 살펴보도록 한다.
Hereinafter, various aspects and various embodiments of the present invention will be described in more detail.

본 발명의 일 측면은 One aspect of the present invention is

(a-1) 황산처리된 굴패각 30 내지 50 중량%; (a-2) 황토(clay), 석탄회(coal ash) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 5 내지 30 중량%; 및 (a-3) 수산화나트륨 용액 30 내지 40 중량%;을 포함하는 고화재 20 내지 80 중량%;(a-1) 30 to 50 wt% sulfuric acid-treated oyster shell; (a-2) 5 to 30 wt% of any one selected from the group consisting of clay, coal ash, and mixtures thereof; And (a-3) from 30 to 40% by weight of a sodium hydroxide solution;

(b) 천연 굴패각 5 내지 60 중량%; 및(b) 5 to 60% by weight natural oyster shell; And

(c) 석탄회(coal ash) 5 내지 60 중량%;를 포함하는 뒷채움재에 관한 것이다.(c) 5 to 60% by weight of coal ash.

특히, (a-1) 황산처리된 굴패각 30 내지 50 중량%; (a-2) 황토(clay), 석탄회(coal ash) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 5 내지 30 중량%; 및 (a-3) 수산화나트륨 용액 30 내지 40 중량%;을 포함하는 고화재는 일반 포틀랜드 시멘트를 대체하는 재료의 역할을 한다.Particularly, (a-1) 30 to 50% by weight of oyster treated oyster shell; (a-2) 5 to 30 wt% of any one selected from the group consisting of clay, coal ash, and mixtures thereof; And (a-3) 30 to 40% by weight of a sodium hydroxide solution; serves as a substitute for common portland cement.

본 발명에서는 수출과 내수시장 및 남해안지역 경제가 큰 비중을 차지하고 있는 굴 양식 산업으로부터 해마다 30만톤 정도 발생하는 천연 굴패각을 사용하여 친환경 고화재를 구현하였다.According to the present invention, the oyster farming industry, which accounts for a large portion of exports, the domestic market and the southern coastal economy, realizes an environmentally friendly fire by using natural oyster shells of about 300,000 tons per year.

상기 천연 굴패각 중에서 약 15 만톤 가량은 재활용되지 못하고 매립되거나 방치되고 있다. 이를 해결하기 위해 현재 일정부분 비료 및 굴 패묘로 재활용되는 기술이 개발되었으나 재활용의 양적인 한계, 고가의 설비투자비, 복잡한 공정, 높은 에너지 투입 및 매립지 확보 등의 여러 가지 문제점들이 지적되고 있다. 따라서 천연 굴패각의 대량처리를 위한 새로운 저가의 해결방안에 대한 제시가 시급한 실정이다.Of the natural oyster shells, about 150,000 tons are not recycled and are buried or left untreated. In order to solve this problem, some technologies such as fertilizer and oyster grafting have been developed. However, various problems such as quantitative limit of recycling, expensive facility investment cost, complicated process, high energy input and landfill have been pointed out. Therefore, it is urgent to present a new low - cost solution for mass processing of natural oyster shells.

이에, 본 발명은 폐기물인 천연 굴패각을 고 에너지를 요구하는 고온의 소성과정이나, 정제과정을 거치지 않고, 간단한 산 처리 공정을 통해, 황토, 석탄회 및 이들의 혼합물 중에서 어느 하나와 적정비로 혼합하여 고형화를 유도하여 자원화할 뿐만 아니라, 골재를 대체하는 재료로 사용함으로써 천연 굴패각을 저 에너지 공정을 통해 대량처리하는데 그 기술적 특징이 있다.Accordingly, the present invention relates to a process for producing a natural oyster shell, which is a waste, by mixing the oyster shell with a fly ash, a fly ash, or a mixture thereof at a suitable ratio, through a simple acid treatment process without conducting a high- And it is used as a material to replace aggregates. Thus, there is a technical feature that a natural oyster shell is mass-processed through a low-energy process.

상기 (a-1) 황산처리된 굴패각; (a-2) 황토, 석탄회 및 이들의 혼합물 중 어느 하나; (b) 천연 굴패각; 및 (c) 석탄회의 입자 크기가 모두 10 내지 150 ㎛ 범위 내로 하고, 바람직하게는 10 내지 120 ㎛이며, 이들의 입자 형태는 구형인 것이 바람직한데, 이러한 조건을 만족하면 입자 간 인력 및 마찰력이 감소하여 유동성이 증대되는 효과를 갖는다.(A-1) a sulfuric acid treated oyster shell; (a-2) any one of loess, fly ash, and mixtures thereof; (b) natural oyster shell; And (c) the particle size of the fly ash is all within the range of 10 to 150 mu m, preferably 10 to 120 mu m, and the particle shape thereof is preferably spherical. When these conditions are satisfied, So that the fluidity is increased.

상기 고화재는 상기 (a-1) 황산처리된 굴패각과 (a-2) 황토, 석탄회 및 이들의 혼합물 중 어느 하나가 혼합되어 있는 건조 혼합 고형물에 상기 (a-3) 수산화나트륨 용액을 가하여 타설에 필요한 유동성 확보와 고화에 필요한 포즐란 반응이 일어나도록 한 것이다. 상기 고화재의 점성에 따라 물을 더 첨가할 수 있다. 다만 이때 과량의 물이 첨가될 경우 오히려 강도가 감소하는 문제가 발생하기 때문에 사용용도에 따라 적정량 첨가하는 것이 중요하다.(A-3) sodium hydroxide solution is added to the dried mixed solids in which (a-1) the oyster-treated oyster shell treated with the (a-1) sulfuric acid and (a-2) the loess, the fly ash, To ensure the necessary fluidity and to respond to the follicles needed for solidification. Water may be further added depending on the viscosity of the harsh fire. However, when the excess amount of water is added at this time, the strength is reduced rather than the amount. Therefore, it is important to add an appropriate amount depending on the intended use.

상기 (a-1) 황산처리된 굴패각은 황산 용액으로 천연 굴패각을 처리하여 제조된 것으로, 상기 천연 굴패각의 주성분이던 CaCO3가 황산의 처리를 통해 아래 화학반응식 1과 같이 CaSO4로 변환되면서, 이를 주성분으로 하는 황산처리된 굴패각을 생성하게 된다.The (a-1) sulfuric acid-treated oyster shell was prepared by treating natural oyster shell with sulfuric acid solution, and CaCO 3, which is a main component of the natural oyster shell, was converted into CaSO 4 through the treatment with sulfuric acid as shown in the following chemical reaction formula 1 Resulting in a sulfuric acid-treated oyster shell as a main component.

[화학반응식 1][Chemical reaction formula 1]

CaCO3(S) + H2SO4(aq) → CaSO4(S) + H2O(aq) + CO2CaCO 3 (S) + H 2 SO 4 (aq) → CaSO 4 (S) + H 2 O (aq) + CO 2

구체적으로, 상기 천연 굴패각을 황산 처리하기 위해 사용되는 황산 용액의 농도는 1 내지 10 N(노르말 농도)일 수 있고, 바람직하게는 5 내지 10 N일 수 있다.Specifically, the concentration of the sulfuric acid solution used for sulfuric acid treatment of the natural oyster shell may be 1 to 10 N (normal concentration), preferably 5 to 10 N.

특히 상기 황산처리된 굴패각의 XRF 분석을 실시하여 측정된 화학성분은 CaO 함량 40 내지 70 중량%, SO3 함량 10 내지 50 중량%, Na2O 함량 0 내지 10 중량%, SiO2 함량 2 내지 3 중량% 및 MgO 함량 0 내지 10 중량%인 것일 수 있고, 바람직하게는 상기 황산처리된 굴패각의 XRF 분석을 실시하여 측정된 화학성분은 CaO 함량 40 내지 65 중량%, SO3 함량 30 내지 50 중량%, Na2O 함량 0 중량%, SiO2 함량 2 내지 3 중량% 및 MgO 함량 0 내지 10 중량%인 것일 수 있는데, 최종 완성된 공시체의 압축강도가 3.5 ㎏f/㎠, 최대 50 ㎏f/㎠이상의 범위를 만족하기 위해서는 CaO 함량 40 내지 65 중량%, SO3 함량 30 내지 50 중량%이면서 Na2O와 같은 부산물은 존재하지 않는 것을 사용해야 한다.In particular wherein the chemical composition measurements by implementing the XRF analysis of the sulfuric acid-treated oyster shell is 40 to 70% by weight CaO content, SO 3 content of 10 to 50 wt%, Na 2 O content of from 0 to 10 wt%, SiO 2 content of from 2 to 3 By weight and an MgO content of 0 to 10% by weight, and preferably the X-ray analysis of the sulfuric acid treated oyster shell is carried out, wherein the measured chemical components are CaO content 40 to 65% by weight, SO 3 content 30 to 50% , Na 2 O content of 0 wt%, SiO 2 content of 2 to 3 may be in% by weight and MgO content 0 to 10% by weight, the compressive strength of the final finished specimens 3.5 ㎏ f / ㎠, up to 50 ㎏ f / ㎠ In order to satisfy the above range, it is necessary to use a material having a CaO content of 40 to 65% by weight, an SO 3 content of 30 to 50% by weight, and no by-products such as Na 2 O.

일반적으로 천연 굴패각은 CaCO3를 주성분으로 하고 있기 때문에 이를 이용하기 위해서는 800 내지 1200 ℃의 고온에서 장시간 소성과정을 통해 CaO로 변환하는 과정이 필수적이다. 이와 같은 과정으로 천연 굴패각을 이용하는 것은 고 에너지가 소모되며, 과량의 이산화탄소를 배출하는 등의 환경적??경제적인 문제점들이 수반된다.Generally, since natural oyster shell is mainly composed of CaCO 3 , it is essential to convert it to CaO through firing at a high temperature of 800 to 1200 ° C. for a long time. Using the natural oyster shell with this process, there are environmental and economic problems such as high energy consumption and excessive carbon dioxide emission.

따라서 본 발명에서는 이러한 문제점을 인지하고 이를 극복하고자 천연 굴패각을 처리하기 위하여 기존 고온의 소성과정을 황산 처리공정으로 대체함으로써 에너지 절감을 통해 공정비용을 현저히 낮출 수 있다.Therefore, in the present invention, in order to overcome such a problem and overcome this problem, the existing high temperature firing process is replaced with the sulfuric acid treatment process in order to process the natural oyster shell, thereby significantly reducing the process cost through energy saving.

한편 석탄회는 미분탄을 연료로 사용하는 화력발전소 등의 연소 보일러에서 1400 ℃의 고온연소과정에서 배출되는 석탄재로, 석탄회 역시 연간 600 만톤 발생되며 발생되는 석탄회 중에서 60%가 시멘트 재료로 재활용되고, 나머지 40% 정도는 매립되고 있는 실정이기 때문에, 이를 처리하기 위한 기술개발이 요구되고 있다.On the other hand, coal fly ash is coal ash discharged from the combustion boiler at 1400 ℃ in the combustion boiler such as coal-fired power plant which uses pulverized coal as fuel. 60% of the coal fly ash is generated from coal fly ash as 60% % Are buried, it is required to develop a technique for processing the same.

상술한 환경오염문제를 야기하는 폐기물 굴패각과 석탄회(coal ash)를 대량처리할 수 있는 방법을 개발하기 위한 연구가 다방면에서 진행되었으나, 굴패각을 대량 소비하기 위해서는 고온(800 내지 1200 ℃)의 소성과정을 통해 소석회 형태로 전환하는 과정이 요구되어, 높은 에너지 비용과 막대한 공장 건설비용이 발생되는 문제가 있었다. 그러나 본 발명은 이러한 에너지 비용을 훨씬 절감함에도 불구하고 대량의 굴패각과 석탄회를 처리할 수 있다는 장점이 존재한다.Researches have been conducted in various fields to develop a method capable of mass-treating waste oyster shells and coal ash causing the above-mentioned environmental pollution problem. However, in order to consume a large amount of oyster shell, a high temperature (800 to 1200 ° C) A process of converting into a slaked lime form is required, and there is a problem that a high energy cost and a large plant construction cost are generated. The present invention, however, has the advantage of being able to handle large amounts of oyster shells and fly ash, albeit with much lower energy costs.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a-1) 황산처리된 굴패각과 (a-2) 황토, 석탄회 및 이들의 혼합물 중 어느 하나가 혼합되어 있는 건조 혼합 고형물에 상기 (a-3) 수산화나트륨 용액을 가하면, 우선 아래 화학반응식 2와 같이 황산처리된 굴패각과 수산화나트륨 용액이 반응하여 소석회를 생성하고, 다음 석탄회 또는 황토로부터 제공된 실리카(SiO2) 또는 알루미나(Al2O3)와 화학반응식 3, 4의 포즐란 반응을 통해 고화물을 형성한다.According to one embodiment of the present invention, the dry mixed solids in which (a-1) the oyster treated oyster shell and (a-2) the loess, the fly ash, When the sodium solution is added, the oyster-treated oyster shell and the sodium hydroxide solution react with each other as shown in the following chemical reaction formula 2 to generate hydrated lime and then react with silica (SiO 2 ) or alumina (Al 2 O 3 ) 3, and 4, respectively.

[화학반응식 2][Chemical reaction formula 2]

CaSO4(S) + 2NaOH(aq) ↔ Ca2SO4(ag) + Ca(OH)2(aq)(Aq) Ca 2 SO 4 (ag) + Ca (OH) 2 (aq) CaSO 4 (S) + 2 NaOH

[화학반응식 3][Chemical reaction formula 3]

3Ca(OH)2 + 2SiO2 → 3CaO·2SiO2·3H2O 3Ca (OH) 2 + 2SiO 2 → 3CaO · 2SiO 2 · 3H 2 O

[화학반응식 4][Chemical reaction formula 4]

3Ca(OH)2 + Al2O3 → 3CaO·Al2O3·3H2O 3Ca (OH) 2 + Al 2 O 3 → 3CaO · Al 2 O 3 · 3H 2 O

상기 포즐란 반응이란 황토에 포함되어 있는 실리카와 알루미나 등의 가용성분이 상기 화학반응식 2를 통해 상기 황산처리된 굴패각으로부터 생성된 Ca(OH)2와 불용성 화합물을 생성하여 고화되는 반응이다.The phosylan reaction is a reaction in which solutes such as silica and alumina contained in yellow soil are formed by Ca (OH) 2 produced from the oily treated oyster and the insoluble compound through the chemical reaction formula 2 to solidify.

본 발명은 상기 포즐란 반응에 의한 고화과정을 통해 충분한 압축강도를 갖는 고화재를 제조하고, 여기에 골재역할로 폐기물인 아무 처리도 이루어지지 않은 천연 굴패각과 석탄회를 사용함으로써, 뒷채움재 압축강도 조건을 만족하는 우수한 유동성 및 강도를 갖는 뒷채움재를 완성하였다.In the present invention, it is possible to produce a fireproofing material having a sufficient compressive strength through solidification by the above-mentioned Foilan reaction, and by using natural oyster shells and coal fly ashes which are not treated with waste as an aggregate, , And thus completed the backfill material having excellent flowability and strength.

상기 (a-2) 황토, 석탄회 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있는데, 바람직하게는 석탄회만 첨가되거나 황토만 첨가되거나, 석탄회와 황토의 혼합물이 첨가될 수 있고, 더욱 바람직하게는 황토만 첨가되는 것이다. 왜냐하면 실리카와 알루미나를 충분량 공급하여 포즐란 반응을 유도하는 황토를 공급함에 따라 최종 완성된 공시체의 압축강도가 50 ㎏f/㎠이상 달성할 수 있기 때문이다. 상기 고화재가 고강도를 가지게 되면, 완성된 뒷채움재의 압축강도 범위를 만족시키는 범위에서 상기 고화재 첨가량은 최소화하면서, 골재 대체 재료인 천연 굴패각과 석탄회의 첨가량을 증가시킬 수 있어, 폐기물인 천연 굴패각과 석탄회를 저에너지로 대량처리할 수 있다.And may be any one selected from the group consisting of (a-2) loess, fly ash, and mixtures thereof. Preferably, only coal fly ash or only yellow loess may be added, or a mixture of fly ash and loess may be added, Only yellow soil is added. Because the compressive strength of the final finished specimens according ocher inducing Four jeulran response to the input tray to supply a sufficient amount of silica and alumina because it can achieve more than 50 ㎏ f / ㎠. When the fire has a high strength, it is possible to increase the addition amount of natural oyster shell and fly ash as substitute materials of aggregate while minimizing the addition amount of the firefly within the range of satisfying the compressive strength range of the finished backfill, The coal fly ash can be mass-processed with low energy.

구체적으로, 상기 고화재는 압축강도가 9 ㎏f/㎠ 이상이면 사용이 가능하나, 이를 달성하기 위해서는 상기 고화재는 (a-1) 황산처리된 굴패각 30 내지 50 중량%; 및 (a-2) 황토(clay), 석탄회(coal ash) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 5 내지 30 중량%; 및 (a-3) 수산화나트륨 용액 30 내지 40 중량%;을 포함할 수 있다. 다만 상기 (a-1) 황산처리된 굴패각 30 중량% 미만일 경우 상기 고화재의 압축강도가 1.5 ㎏f/㎠로 급격히 낮아지는 문제가 발생한다.More specifically, the solidifying is one can be used if the compressive strength is more than 9 ㎏ f / ㎠, in order to achieve this, the high-fire (a-1) the sulfate process oyster shell 30 to 50% by weight; And (a-2) 5 to 30 wt% of any one selected from the group consisting of clay, coal ash, and mixtures thereof; And (a-3) from 30 to 40% by weight of a sodium hydroxide solution. However, when the (a-1) sulfuric acid-treated oyster shell is less than 30% by weight, the compressive strength of the harsh fire rapidly decreases to 1.5 kgf / cm 2.

바람직하게 상기 고화재의 압축강도는 10 ㎏f/㎠ 이상일 수 있는데, 이를 달성하기 위해서는 (a-1) 황산처리된 굴패각 40 내지 50 중량%; 및 (a-2) 황토(clay), 석탄회(coal ash) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 10 내지 30 중량%; 및 (a-3) 수산화나트륨 용액 30 내지 40 중량%;으로 혼합되는 것이 바람직하다. 만약 상기 (a-1) 황산처리된 굴패각을 40 중량% 미만으로 배합하면 초기강도 뿐만 아니라 장기강도 또한 저하되는 문제가 발생되고, 50 중량%를 초과하여 배합하면 양론학적으로 황산처리된 굴패각의 주성분인 CaSO4와 석탄회 또는 황토로부터 제공되는 실리카(SiO2)와 알루미나(Al2O3) 간의 비율이 맞지 않아, 압축강도가 현저히 저하되는 문제가 발생할 수 있다. Preferably, the high compressive strength of the fire is there be at least 10 ㎏ f / ㎠, in order to achieve this (a-1) the sulfate process oyster shell 40 to 50% by weight; And (a-2) 10 to 30 wt% of any one selected from the group consisting of clay, coal ash, and mixtures thereof; And (a-3) 30 to 40% by weight of a sodium hydroxide solution. If the (a-1) sulfuric acid-treated oyster shell is blended at less than 40% by weight, there arises a problem that not only the initial strength but also the long-term strength is lowered. If the oyster shell is added in an amount exceeding 50% by weight, of CaSO 4 and fly ash or silica provided from yellow soil (SiO 2) and alumina (Al 2 O 3) does not match the ratio between, may cause problems that the compression strength is considerably lowered.

상기 (a-2) 황토(clay), 석탄회(coal ash) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나를 10 중량% 미만으로 배합하면 초기강도가 현저히 낮아지는 문제가 발생하고, 30 중량% 초과하여 배합하면 상기 황산처리된 굴패각의 함량이 상대적으로 감소하기 때문에 대상 지반의 종류에 따라 강도발현성이 크게 변동되는 문제가 발생할 수 있다.If the content of any one selected from the group consisting of (a-2) clay, coal ash and mixtures thereof is less than 10% by weight, the initial strength is significantly lowered, The content of the sulfuric acid-treated oyster shell is relatively decreased, so that there is a possibility that the intensity manifestation greatly varies depending on the kind of the target soil.

상기 (a-3) 수산화나트륨 용액을 30 중량% 미만으로 배합하면 상기 황산처리된 굴패각과의 반응속도가 감소하여, 균일하게 고화되지 못하는 문제가 발생할 수 있고, 40 중량%를 초과하여 배합되면 상기 황산처리된 굴패각과의 반응속도만 급격히 증가되며, 과량의 나트륨 이온이 존재하여 포즐란 반응을 저해하기 때문에 압축강도가 낮아지거나, 양생에 소요되는 기간이 과도하게 길어지는 등의 문제가 발생할 수 있다.When the sodium hydroxide solution (a-3) is added in an amount of less than 30% by weight, the reaction rate with the sulfuric acid-treated oyster shell may decrease, resulting in a problem of not uniformly solidifying. The reaction rate with the sulfuric acid-treated oyster shell is rapidly increased, and excessive sodium ions are present to inhibit the fosilan reaction, so that the compressive strength may be lowered, or the period for curing may be excessively prolonged .

본 발명에 따른 고화재는 가장 바람직하게 가장 우수한 50 ㎏f/㎠ 이상의 압축강도를 갖는 것이면, 뒷채움재의 압축강도 요구치(3.5 내지 7 ㎏f/㎠)를 만족시키는 범위에서, 상기 뒷채움재에 가장 최소량 혼합되어, 상기 (b) 굴패각과 (c) 석탄회의 첨가량을 가장 최대로 증가시킬 수 있기 때문에, 가장 바람직하며, 이러한 고화재는 (a-1) 황산처리된 굴패각 40 내지 50 중량%; 및 (a-2) 황토 10 내지 30 중량%; 및 (a-3) 수산화나트륨 용액 30 내지 40 중량%;로 혼합될 수 있다.And in accordance with the present invention a fire is most preferably the best 50 ㎏ f / ㎠ as long as it has a more compressive strength, in the range satisfying the backfill material compressive strength required value (3.5 to 7 ㎏ f / ㎠), the minimum amount to the backfill material (A-1) from 40 to 50% by weight of the sulfuric acid-treated oyster shell; and (c) from the total amount of the oyster shell and the fly ash. And (a-2) from 10 to 30% by weight of loess; And (a-3) from 30 to 40% by weight of a sodium hydroxide solution.

하기 실험예에 후술하겠지만, 본 발명에 따른 고화재에서 상기 (a-3) 수산화나트륨 용액 농도는 1 내지 20 N까지 사용이 가능하고, 바람직하게는 압축강도가 1 N 수산화나트륨 용액을 처리하여 제조된 고화재 보다 11 배 내지 15 배 더 우수한 5 내지 15 N 수산화나트륨 용액을 사용하는 것이 바람직하다. 만일 20 N을 초과한 농도의 수산화나트륨 용액을 사용할 경우 과량의 나트륨 이온이 포즐란 반응을 저해하므로 오히려 이러한 고화재를 포함하는 최종 완성된 뒷채움재의 압축강도가 저하되거나, 양생에 소요되는 기간이 과도하게 길어지는 등의 문제가 발생할 수 있다.The sodium hydroxide solution (a-3) may be used in a concentration of 1 to 20 N in the solidification according to the present invention, and preferably the sodium hydroxide solution having a compressive strength of 1 N It is preferred to use a 5 to 15 N sodium hydroxide solution which is 11 to 15 times better than the solid fire. If sodium hydroxide solution is used at a concentration exceeding 20 N, excessive sodium ion inhibits the reaction of the phosgene, so that the compression strength of the final finished backfill including such a fire may be lowered, And the like.

상기 (b) 천연 굴패각은 세척되고, 건조한 후, 분쇄한 분말형태의 것으로, 상기 고화재에 사용되는 황산처리된 굴패각과 달리 아무것도 처리하지 않은 것이다. 일반적으로 뒷채움재는 모래, 자갈, 흙 등이 천연골재로 사용되는데, 이러한 천연골재들은 국내 경제성장에 따른 건설물량의 급증으로 급격히 자원이 감소되어 거의 고갈상태에 이르렀다. 부순 자갈, 부순 모래 및 해사 등으로 이를 충당하여 왔으나, 이러한 천연골재자원마저도 부존량의 한계가 있고, 석산개발에 따른 산림훼손 및 해사 채취에 따른 바다 생태계 파괴를 방지하기 위해 인가 및 허가 제한 등과 같은 엄격한 환경 규제로 인해 골재의 생산이나 공급에 어려움이 가중되고 있어 이를 대체 사용할 수 있는 재료의 개발 역시 시급하다.The natural oyster shell (b) is in the form of a powder which is washed, dried and then pulverized, and unlike the sulfuric acid-treated oyster shell used for the fire, nothing is treated. Generally, sand, gravel and soil are used as natural backfill materials. Such natural aggregates have been rapidly depleted due to rapid increase in construction volume due to domestic economic growth. However, in order to prevent destruction of marine ecosystem due to deforestation and marine harvesting due to the development of seismic development, there is a need for strict Due to environmental regulations, difficulties are growing in the production and supply of aggregates, and it is urgent to develop materials that can be used alternatively.

본 발명에서는 이러한 문제를 해결하고자 천연 굴패각과 석탄회를 골재 대체 재료로 사용하여, 뒷채움재의 우수한 강도 및 유동성은 유지하되, 폐기물인 천연 굴패각과 석탄회는 대량 처리하면서, 천연골재의 고갈로 인한 원재료 값의 상승은 방지할 수 있는 효과를 달성하고 있다.In the present invention, natural oyster shells and fly ash are used as an aggregate replacement material in order to solve such problems, and the excellent strength and fluidity of the backfill are maintained, while the natural oyster shells and fly ash as waste are mass- Thereby achieving the effect of preventing the rise.

본 발명에 따른 뒷채움재는 0.5 내지 10 중량%의 첨가제를 더 포함할 수 있는데, 상기 첨가제는 필요에 따라 소포제, 지연제, 증점제, 안료, 균열저감제, 항균제 및 팽창재로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.The backfill according to the present invention may further comprise 0.5 to 10% by weight of an additive selected from the group consisting of a defoaming agent, a retarding agent, a thickener, a pigment, a crack reducing agent, an antimicrobial agent and an expanding agent Or more.

상기 소포제는 상기 뒷채움재 내의 기공을 제거하여 뒷채움재의 강도 및 내구성을 높이기 위해 사용되는 것으로, 등유, 파라핀 등과 같은 광유계 소포제, 동식물유, 참기름, 파마자유와 같은 유지계 소포제, 올레인사, 스테아린산과 이들의 알킬렌옥사이드 부가물 등과 같은 지방산계 소포제, 옥틸알콜, 헥사데실알콜, 아세틸렌알콜, 글리콜류 등과 같은 알콜계 소포제, 칼슘올레이트와 같은 금속비누계 소포제, 디메틸실리콘유, 실리콘 에멀젼, 유기변셩 폴리실론산(디메틸폴리실록산 등의 폴리오르가노실록산) 등과 같은 실리콘계 소포제로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상이 사용될 수 있으나, 본 발명에서는 안전성이 뛰어나고 효과가 우수한 광유계 소포제를 사용할 수 있다.The antifoaming agent is used to remove the pores in the backfill to increase the strength and durability of the backfill. It is used in a wide variety of applications such as mineral oil defoaming agents such as kerosene and paraffin, preservative antifoaming agents such as animal and vegetable oils, sesame oil and pharmacy oils, oleoresins, Fatty acid type antifoaming agents such as alkylene oxide adducts thereof, alcohol type antifoaming agents such as octyl alcohol, hexadecyl alcohol, acetylenic alcohol and glycols, metal soap type antifoaming agents such as calcium oleate, dimethyl silicone oil, silicone emulsion, And silicone-based antifoaming agents such as polysiloxane (polyorganosiloxane such as dimethylpolysiloxane). However, in the present invention, a mineral oil-based defoaming agent having excellent safety and excellent effects can be used.

상기 지연제는 뒷채움재의 빠른 경화를 억제하기 위한 목적으로 사용되는 것으로 시멘트 또는 콘크리트용 감수제 또는 시멘트용 수화지연제를 사용할 수 있다.The retarder is used for the purpose of suppressing rapid curing of the backfill material, and may be a water reducing agent for cement or concrete or a hydration retardant for cement.

상기 증점제는 상기 뒷채움재의 점성, 응집작용을 향상시키기 위해 첨가되는 첨가제로, 폴리아크릴 아미드계 수용성 고분자, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세테이트 및 셀룰로오스계 증점제로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.The thickener may be any one selected from the group consisting of a polyacrylamide-based water-soluble polymer, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate and a cellulose-based thickener, which is added to improve the viscosity and flocculation action of the backfill.

상기 안료는 통상적으로 사용되는 안료를 사용할 수 있으며, 무기질 안료로는 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬, 이산화티탄 및 카본 블랙으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있고, 이들의 사용에 의해서 상기 뒷채움재는 적색, 녹색, 황색, 흑색, 청색, 흰색 등 다양한 색상을 구현할 수 있다.The pigment may be a conventionally used pigment. As the inorganic pigment, any one or more selected from the group consisting of red iron oxide, yellow iron oxide, chromium oxide, titanium dioxide and carbon black may be used. The backfill material may have various colors such as red, green, yellow, black, blue, and white.

아울러, 본 발명에 따른 뒷채움재는 사용되는 용도 또는 장소에 따라 균열저감제, 항균제, 팽창재 중에서 선택되는 1 종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.In addition, the backfill according to the present invention may further include at least one additive selected from a crack reducing agent, an antibacterial agent and an expanding agent depending on the use or place of use.

상술한 구성의 상기 뒷채움재의 압축강도는 1 내지 30일 정도 양생하면 3.5 내지 30 ㎏f/㎠까지 압축강도가 유지될 수 있는데 이는 일반적인 뒷채움재의 압축강도 범위를 만족하는 것이다.
The backfill material compressive strength of the above-described configuration, there is a compression strength may be maintained from 1 to 30 days if the curing degree of from 3.5 to 30 ㎏ f / ㎠ which is to satisfy the compressive strength range general backfill material.

본 발명의 다른 측면은 아래 단계들을 포함하는 뒷채움재를 시공하는 방법에 관한 것이다.Another aspect of the invention relates to a method of constructing a backfill material comprising the steps of:

Ⅰ) 천연 굴패각을 황산용액으로 처리하여 황산처리된 굴패각을 제조하는 단계;(I) treating the natural oyster shell with a sulfuric acid solution to prepare a sulfuric acid treated oyster shell;

Ⅱ) 상기Ⅰ) 단계의 황산처리된 굴패각;에 황토, 석탄회 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나; 및 수산화나트륨 용액;을 혼합하여 고화재를 제조하는 단계; 및II) any one selected from the group consisting of loess, coal fly ash, and mixtures thereof in the sulfated oyster shell of step I); And sodium hydroxide solution to produce a solid fire; And

Ⅲ) 상기 Ⅱ) 단계의 고화재에 천연 굴패각과 석탄회를 혼합하여 뒷채움재를 제조하는 단계;III) mixing the natural oyster shell and the fly ash in the fire of step II) to produce a backfill material;

Ⅳ) 상기 Ⅲ) 단계의 뒷채움재를 타설 및 양생하는 단계;를 포함한다.And (iv) placing and curing the backfill material in the step (III).

도 3은 본 발명에 따른 뒷채움재를 시공하는 방법을 나타낸 공정도면으로, 이를 참조하여 아래에서 보다 구체적으로 설명한다.FIG. 3 is a process drawing showing a method of constructing a backfill according to the present invention, and will be described in detail below with reference to the same.

우선, Ⅰ) 천연 굴패각을 황산 용액으로 처리하여 황산처리된 굴패각을 제조하는데, 구체적으로 상기 천연 굴패각은 아무것도 처리하지 않은 천연 굴패각이다(도 3, Ⅰ) 황산처리된 굴패각을 제조하는 단계).First, the natural oyster shell is treated with a sulfuric acid solution to produce a sulfuric acid-treated oyster shell. Specifically, the natural oyster shell is a natural oyster shell without any treatment (FIG. 3, I).

상기 천연 굴패각은 황산 처리하기 전 세척하고, 건조한 다음 분쇄하는 단계를 수행할 수 있는데, 이후 상기 파쇄된 굴패각을 선별기에 투입하여 입자 크기가 10 내지 150 ㎛ 범위로 선별한다.The natural oyster shell may be washed, dried and then pulverized before the sulfuric acid treatment, and then the crushed oyster shell is put into a sorter to select a particle size in the range of 10 to 150 mu m.

상기 천연 굴패각을 황산 용액으로 처리한다.The natural oyster shell is treated with a sulfuric acid solution.

상기 천연 굴패각을 황산 용액으로 처리하여 제조되는 과정을 통해, 상기 천연 굴패각의 주성분이던 CaCO3가 황산의 처리를 통해 아래 화학반응식 1과 같이 CaSO4로 변환되면서, 이를 주성분으로 하는 황산처리된 굴패각이 생성되게 된다.Through the process of treating the natural oyster shell with a sulfuric acid solution, CaCO 3, which is the main component of the natural oyster shell, is converted into CaSO 4 through the treatment with sulfuric acid as shown in the following chemical reaction formula 1, and a sulfuric acid- .

[화학반응식 1][Chemical reaction formula 1]

CaCO3(S) + H2SO4(aq) → CaSO4(S) + H2O(aq) + CO2CaCO 3 (S) + H 2 SO 4 (aq) → CaSO 4 (S) + H 2 O (aq) + CO 2

상기 황산 용액의 농도는 1 내지 10 N일 수 있고, 바람직하게는 5 내지 10 N일 수 있는데, 황산의 농도가 1 N에서 10 N으로 증가할수록 CaCO3가 CaSO4의 성분으로 전환되는 전환율이 증가하고 있음을 후술하는 실험예를 통해 확인할 수 있다. 다만, 황산 용액의 농도가 10 N 이상일 경우 전환율이 완만해지므로, 바람직한 황산 용액의 농도는 1 내지 10 N이다.The concentration of the sulfuric acid solution may be 1 to 10 N, preferably 5 to 10 N. As the concentration of sulfuric acid increases from 1 N to 10 N, the conversion of CaCO 3 to CaSO 4 is increased Can be confirmed through an experimental example to be described later. However, when the concentration of the sulfuric acid solution is 10 N or more, the conversion rate is gentle, and therefore, the preferable concentration of the sulfuric acid solution is 1 to 10 N.

가장 바람직하게는 황산 용액의 농도가 5 내지 10 N일 수 있는데, 왜냐하면 1 N은 CaO의 화학성분보다 SO3의 화학성분이 약 7:1의 비율로 존재하기 때문에 충분한 양의 CaSO4를 확보할 수 없으며 Na2O와 같은 부산물이 존재하기 때문이다. 후술하겠지만 1 N 농도의 황산 용액으로 처리된 굴패각을 석탄회와 혼합하여 공시체를 제조할 경우 10 N 농도의 황산 용액으로 처리된 굴패각을 석탄회와 혼합하여 제조된 공시체에 비해 약 4 배정도 더 낮다.Most preferably, the concentration of the sulfuric acid solution may be between 5 and 10 N, since 1 N is present at a ratio of about 7: 1 of the chemical composition of SO 3 rather than the chemical composition of CaO, thus ensuring a sufficient amount of CaSO 4 And by-products such as Na 2 O are present. As will be described later, when the oyster shell treated with 1 N sulfuric acid solution is mixed with coal fly ash, the oyster shell treated with 10 N sulfuric acid solution is about 4 times lower than that of the fly ash mixed with coal fly ash.

다만, 5 내지 10 N 농도의 황산 용액으로 처리된 굴패각에서도 사용처에 따라 적절히 선택되어 질 수 있는데 5 내지 7 N 농도의 황산 용액으로 처리된 굴패각은 CaO의 화학성분보다 SO3의 화학성분이 약 6:3의 비율로 존재하기는 하고, 수축에 의한 분열을 방지할 수 있는 장기 팽창성에 영향을 미치는 MgO의 화학성분이 존재하지 않아 장기팽창성은 약하나, 초기강도가 10 N 농도의 황산 용액으로 처리된 굴패각을 석탄회와 혼합하여 제조된 공시체보다 2배 정도 우수하다는 장점이 있다.However, the oyster shell treated with sulfuric acid solution of 5 to 10 N concentration can be appropriately selected depending on the application. Oyster shell treated with sulfuric acid solution of 5 to 7 N concentration has a chemical composition of SO 3 of about 6 : 3, and there is no chemical component of MgO that affects long-term expandability that can prevent splitting due to shrinkage, so that the long-term expandability is weak, but the initial strength is treated with a 10 N sulfuric acid solution It is advantageous that the oyster shell is twice as much as the specimen prepared by mixing with fly ash.

한편 8 내지 10 N 농도의 황산 용액으로 처리된 굴패각은 Na2O와 같은 부산물은 존재하지 않으면서도 CaO와 SO3의 화학성분 비율이 1:1로 존재하며, MgO 화학성분도 5 내지 10 중량% 포함하고 있어, 초기강도는 5 내지 7 N 농도의 황산 용액으로 처리된 굴패각을 석탄회와 혼합하여 제조된 공시체보다 상대적으로 낮으나, 장기팽창성을 확보할 수 있다.On the other hand, the oyster shell treated with a sulfuric acid solution having a concentration of 8 to 10 N has a chemical composition ratio of CaO and SO 3 of 1: 1 and MgO chemical composition of 5 to 10% by weight even when there is no by-product such as Na 2 O The initial strength is relatively lower than the specimens prepared by mixing the oyster shell treated with the sulfuric acid solution having the concentration of 5 to 7 N and the fly ash, but the long-term expansibility can be ensured.

800 내지 1200 ℃의 고온에서 장시간 소성과정을 통해 처리된 굴패각은, 제조과정에서 고 에너지가 소모되며, 과량의 이산화탄소를 배출하는 등의 환경적·경제적인 문제점들이 존재한다. 본 발명에서는 이러한 문제점을 인지하고 이를 극복하기 위해 상술한 바와 같이 천연 굴패각을 황산으로 처리함으로써 에너지 소모가 저감되어 기존보다 공정비용이 훨씬 낮아진다.Oyster shells treated at a high temperature of 800 to 1200 ° C for a long period of time have environmental and economic problems such as high energy consumption during production and excessive carbon dioxide emission. In the present invention, in order to overcome such a problem and to overcome this problem, as described above, the natural oyster shell is treated with sulfuric acid to reduce the energy consumption, thereby lowering the processing cost.

상기 Ⅰ) 단계) 이후, Ⅱ) 단계 이전에 상기 Ⅰ) 단계에서 제조된 황산처리된 굴패각을 회수하여 열풍 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include a step of recovering the sulfuric acid-treated oyster shell prepared in step (I) and then performing hot air drying before step (II).

상기 황토와 석탄회의 혼합물은 1-5 : 1의 중량비로 혼합되는 것일 수 있다.The mixture of the loess and coal fly ash may be mixed in a weight ratio of 1-5: 1.

이후, Ⅱ) 단계에서는 상기 Ⅰ) 단계의 황산처리된 굴패각과 황토, 석탄회 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 및 수산화나트륨 용액을 혼합하여 고화재를 제조한다(도 3, Ⅱ) 고화재를 제조하는 단계).Thereafter, in step II), the oyster treated oyster shell of step I), and any one selected from the group consisting of loess, fly ash, and a mixture thereof, and a sodium hydroxide solution are mixed to produce a fire (FIG. 3, The step of manufacturing fire).

상기 Ⅱ) 단계는 구체적으로 상기 황산처리된 굴패각과 황토, 석탄회 및 이들의 혼합물 중 어느 하나가 혼합되어 있는 건조 혼합 고형물에 상기 수산화나트륨 용액을 가하면, 아래 화학반응식 2와 같이 황산처리된 굴패각과 수산화나트륨 용액이 반응하여 소석회를 생성하고, 다음 상기 석탄회 또는 황토로부터 제공된 실리카(SiO2) 또는 알루미나(Al2O3)와 화학반응식 3, 4의 포즐란 반응을 통해 고화물을 형성한다.Specifically, when the sodium hydroxide solution is added to the dry mixed solids in which the oyster-treated oyster shell treated with the sulfuric acid, the fly ash, and the mixture thereof is mixed, the step (II) The sodium solution reacts to produce slaked lime and then solidified through the fodder reaction of the chemical formulas 3 and 4 with silica (SiO 2 ) or alumina (Al 2 O 3 ) provided from the fly ash or loess.

[화학반응식 2][Chemical reaction formula 2]

CaSO4(S) + 2NaOH(aq) ↔ Ca2SO4(ag) + Ca(OH)2(aq) (Aq) Ca 2 SO 4 (ag) + Ca (OH) 2 (aq) CaSO 4 (S) + 2 NaOH

[화학반응식 3][Chemical reaction formula 3]

3Ca(OH)2 + 2SiO2 → 3CaO·2SiO2·3H2O 3Ca (OH) 2 + 2SiO 2 → 3CaO · 2SiO 2 · 3H 2 O

[화학반응식 4][Chemical reaction formula 4]

3Ca(OH)2 + Al2O3 → 3CaO·Al2O3·3H2O 3Ca (OH) 2 + Al 2 O 3 → 3CaO · Al 2 O 3 · 3H 2 O

상기 고화재는 양생을 통해 제조된 공시체의 압축강도가 1 ㎏f/㎠ 이상 바람직하게는 10 ㎏f/㎠ 이상, 더욱 바람직하게는 50 ㎏f/㎠이상인 것일 수 있다. 왜냐하면 상기 고화재의 압축강도가 낮을수록, 상기 고화재의 첨가량을 증가시켜야하며, 이로 인해 골재 첨가량이 낮아지기 때문이다. 즉, 상기 고화재의 압축강도가 높을수록 상기 고화재를 최소량 첨가하여도 우수한 강도를 확보할 수 있고, 골재 첨가량이 높아지기 때문에 폐기물인 천연 굴패각과 석탄회를 대량 처리할 수 있다. 따라서 1 ㎏f/㎠ 이상의 압축강도를 갖는 고화재를 이용하여도 고강도의 뒷채움재를 제조할 수 있으나, 천연 굴패각과 석탄회의 대량처리를 위해서는 10 ㎏f/㎠이상, 더욱 바람직하게는 50 ㎏f/㎠ 이상의 압축강도를 달성할 수 있는 고화재를 사용하는 것이 가장 바람직하다.And the fire may be less than the compressive strength of the specimens over 1 ㎏ f / ㎠ produced through curing preferably 10 ㎏ f / ㎠ or higher, more preferably 50 ㎏ f / ㎠. This is because the lower the compressive strength of the harsh fire is, the more the addition amount of the harsh fire must be increased and the addition amount of the aggregate is lowered. That is, the higher the compressive strength of the fireproofing material, the more excellent the strength can be secured even if a minimum amount of the fireproofing material is added, and the amount of the aggregate material is increased, so that the natural oyster shell and the flyash as waste can be mass-processed. Thus 1 ㎏ f / ㎠ and more having a compressive strength by using the fire can also be made a backfill material of high strength. However, 10 ㎏ f / ㎠ or more, more preferably 50 ㎏ f to the bulk processing of natural oyster shell and fly ash / Cm < 2 > or more.

일예로 50 ㎏f/㎠ 이상의 압축강도를 달성할 수 있는 고화재를 이용할 경우, 상기 고화재를 20 내지 30 중량%까지 최소화할 수 있고, 골재 대체재료인 천연 굴패각과 석탄회 중 어느 하나는 50 중량%까지 최대로 첨가할 수 있으며, 이러한 구성의 뒷채움재 압축강도는 3.5 ㎏f/㎠ 이상을 달성할 수 있어, 저에너지를 사용하면서도 공정비용을 최소화함과 동시에 유동성 및 압축강도를 달성할 뿐만 아니라 천연 굴패각과 석탄회를 대량 처리할 수 있다.When using the high to achieve at least 50 ㎏ f / ㎠ compressive strength of the fire as an example, the high and the fire can be minimized up to 20 to 30% by weight, aggregate substitute material composed of any one of natural oyster shell and the fly ash is 50 wt. for up it added to%, and backfill material compressive strength of such a configuration it is possible to achieve more than 3.5 ㎏ f / ㎠, as well as to achieve flexibility and compressive strength while minimizing the cost of the process while using low-energy natural Oyster shells and fly ash can be mass-processed.

구체적으로, 상기 고화재는 압축강도가 9 ㎏f/㎠ 이상이면 사용이 가능하나, 이를 달성하기 위해서는 상기 고화재가 황산처리된 굴패각 30 내지 50 중량%; 및 황토(clay), 석탄회(coal ash) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 5 내지 30 중량%; 및 수산화나트륨 용액 30 내지 40 중량%;을 포함할 수 있다. 다만 상기 황산처리된 굴패각 30 중량% 미만일 경우 상기 고화재의 압축강도가 1.5 ㎏f/㎠로 급격히 낮아지는 문제가 발생한다.More specifically, in which the fire has a compressive strength 9 ㎏ f / ㎠ not less than using a single available, in which the fire is an oyster shell 30 to 50% by weight sulfuric acid treatment in order to achieve this; And 5 to 30 wt% of any one selected from the group consisting of clay, coal ash, and mixtures thereof; And 30 to 40 wt% sodium hydroxide solution. However, if the oyster treated oyster shell is less than 30 wt%, the compressive strength of the harsh fire is drastically lowered to 1.5 kgf / cm 2.

상기 고화재의 압축강도를 10 ㎏f/㎠이상으로 달성하기 위해서는 황산처리된 굴패각 40 내지 50 중량%; 및 황토(clay), 석탄회(coal ash) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 10 내지 30 중량%; 및 수산화나트륨 용액 30 내지 40 중량%;으로 혼합되는 것이 바람직하다.In order to achieve the high compressive strength of the fire over 10 ㎏ f / ㎠ treated oyster shell sulfuric acid 40 to 50% by weight; And 10 to 30 wt.% Of any one selected from the group consisting of clay, coal ash, and mixtures thereof; And 30 to 40% by weight of a sodium hydroxide solution.

만약 상기 황산처리된 굴패각을 40 중량% 미만으로 배합하면 초기강도 뿐만 아니라 장기강도 또한 저하되는 문제가 발생되고, 50 중량%를 초과하여 배합하면 양론학적으로 황산처리된 굴패각의 주성분인 CaSO4와 석탄회 또는 황토로부터 제공되는 실리카(SiO2)와 알루미나(Al2O3) 간의 비율이 맞지 않아, 압축강도가 현저히 저하되는 문제가 발생할 수 있다. If the sulfuric acid treated oyster shell is blended at less than 40 wt%, the initial strength as well as the long-term strength are lowered. If the oyster shell is added in an amount exceeding 50 wt%, oxalic acid-treated oyster shell, CaSO 4 , Or the ratio of silica (SiO 2 ) and alumina (Al 2 O 3 ) provided from the loess is not matched, so that there is a problem that the compressive strength is significantly lowered.

상기 황토(clay), 석탄회(coal ash) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나를 10 중량% 미만으로 배합하면 초기강도가 현저히 낮아지는 문제가 발생하고, 30 중량% 초과하여 배합하면 상기 황산처리된 굴패각의 함량이 상대적으로 감소하기 때문에 대상 지반의 종류에 따라 강도발현성이 크게 변동되는 문제가 발생할 수 있다.If the content of any one selected from the group consisting of clay, coal ash and mixtures thereof is less than 10% by weight, there is a problem that the initial strength is significantly lowered. When the content exceeds 30% by weight, Since the content of sulfuric acid treated oyster shells is relatively reduced, there is a possibility that the intensity manifestation fluctuates greatly depending on the kind of the target soil.

상기 수산화나트륨 용액을 30 중량% 미만으로 배합하면 상기 황산처리된 굴패각과의 반응속도가 감소하여, 균일하게 고화되지 못하는 문제가 발생할 수 있고, 40 중량%를 초과하여 배합되면 상기 황산처리된 굴패각과의 반응속도만 급격히 증가되며, 과량의 나트륨 이온이 존재하여 포즐란 반응을 저해하기 때문에 압축강도가 낮아지거나, 양생에 소요되는 기간이 과도하게 길어지는 등의 문제가 발생할 수 있다.If the sodium hydroxide solution is added in an amount of less than 30% by weight, the rate of reaction with the sulfuric acid-treated oyster shell may decrease, resulting in a problem of not being solidified uniformly. If the sodium hydroxide solution is added in an amount exceeding 40% by weight, And the excessive sodium ion is present to inhibit the phosgene reaction, so that the compressive strength may be lowered, or the period required for curing may be excessively long.

다시 말해 본 발명에 따른 고화재는 황산처리된 굴패각 40 내지 50 중량%; 및 황토 10 내지 30 중량%; 및 수산화나트륨 용액 30 내지 40 중량%;로 혼합하는 것이 가장 바람직한데, 가장 우수한 50 ㎏f/㎠ 이상의 압축강도를 얻을 수 있기 때문이다.In other words, the fireproofing according to the present invention comprises 40 to 50% by weight of the sulfuric acid treated oyster shell; And 10 to 30% by weight of loess; And a solution of sodium hydroxide of 30 to 40% by weight; together is most desirable to mix in is because to obtain the most superior than 50 ㎏ f / ㎠ compressive strength.

하기 실험예에 후술하겠지만, 본 발명에 따른 고화재에서 상기 수산화나트륨 용액 농도는 1 내지 20 N까지 사용이 가능하고, 바람직하게는 압축강도가 1 N 수산화나트륨 용액을 처리하여 제조된 공시체보다 11배 내지 15 배 더 우수한 5 내지 15 N 수산화나트륨 용액을 사용하는 것이 바람직하다. 만일 20 N을 초과한 농도의 수산화나트륨 용액을 사용할 경우 과량의 나트륨 이온에 의해 포즐란 반응을 저해하므로 오히려 상기 고화재를 이용하여 제조된 뒷채움제의 압축강도가 저하되거나, 양생에 소요되는 기간이 과도하게 길어지는 등의 문제가 발생할 수 있다.As will be described later in the Experimental Example, the sodium hydroxide solution concentration can be used in the range of 1 to 20 N in the fire according to the present invention, and preferably the compression strength is eleven times greater than the specimen prepared by treating with 1 N sodium hydroxide solution To 15 times better, 5 to 15 N sodium hydroxide solution is preferably used. If sodium hydroxide solution having a concentration exceeding 20 N is used, the excessive sodium ion inhibits the fosilan reaction. Therefore, the compression strength of the backfill made using the above-mentioned fire is lowered, and the period required for curing A problem such as excessively lengthening may occur.

다음으로, Ⅲ) 단계에서는 상기 Ⅱ) 단계의 고화재에 골재 대체재료로 천연 굴패각과 석탄회을 혼합하여, 뒷채움재를 제조한다(도 3, Ⅲ) 뒷채움재를 제조하는 단계).Next, in step III), the natural oyster shell and the fly ash as an aggregate replacement material are mixed with the fire in the step II) to produce a backfill material (FIG. 3, step III).

본 발명에 따른 뒷채움재를 제조하는데 있어, 상기 고화재를 첨가, 혼합하는 방법은 특별한 제약은 없지만, 각 성분을 혼합하는 일반적인 방법이 가장 널리 사용되며, 이때 균질하게 혼합하는 것이 가장 중요하다.In the production of the backfill according to the present invention, there is no particular limitation on the method of adding and mixing the firefly, but the general method of mixing the components is most widely used, and homogeneous mixing is most important.

본 발명에 따른 뒷채움재는 각각의 원료를 생산하고, 이를 일반소비자 또는 공사현장에서 단지 섞어 작업할 수 있도록 한 것으로서, 다만 본 발명의 뒷채움재는 상기 고화재에 따라 골재 대체재료인 천연 굴패각과 석탄회를 적정량 투입하는 것이 바람직하다. The backfill according to the present invention produces each raw material and allows it to be mixed with a general consumer or a construction site. However, the backfill of the present invention can be applied to the natural oyster shell and the fly ash, It is preferable to inject it.

상기 뒷채움재의 압축강도가 3.5 내지 7 ㎏f/㎠을 만족시키기 위해서는, 상기 고화재의 압축강도가 1 내지 49 ㎏f/㎠ 범위이면 상기 고화재는 50 내지 80 중량%혼합될 수 있고, 상기 고화재의 압축강도가 50 ㎏f/㎠ 이상의 범위이면 상기 고화재는 20 내지 30 중량%까지 최소화할 수 있어, 상기 골재 대체재료인 천연 굴패각과 석탄회는 최대량 혼합할 수 있다.For the compressive strength material the backfill to satisfy the range from 3.5 to 7 ㎏ f / ㎠, the high is the compressive strength of the fire from 1 to 49 ㎏ f / ㎠ range of the high fire can be mixed from 50 to 80% by weight, in which the the compressive strength of the fire is more than 50 ㎏ f / ㎠ range and the fire can be minimized up to 20 to 30% by weight, the aggregate substitute material of natural oyster shell and coal ash is the maximum amount may be mixed.

또한 상기 뒷채움재의 조성물의 혼합비를 적절량 조절하여 압축강도를 3.5 ㎏f/㎠에서 28 ㎏f/㎠까지 제어할 수 있다.It can also be adjusted as appropriate amount of the mixture ratio of the material backfill composition to control the compressive strength from 3.5 ㎏ f / ㎠ to 28 ㎏ f / ㎠.

상기 뒷채움재는 (a) 고화재 20 내지 80 중량%; (b) 천연 굴패각 5 내지 60 중량%; 및 (c) 석탄회(coal ash) 5 내지 60 중량%;를 포함할 수 있는데, 앞서 언급한 바와 같이, 상기 (a) 고화재와 (b) 천연 굴패각 및 (c) 석탄회의 혼합비율을 조절하여 압축강도를 3.5 ㎏f/㎠에서 28 ㎏f/㎠까지 제어할 수 있다.The backfill material comprises (a) 20 to 80% by weight of a solid fire; (b) 5 to 60% by weight natural oyster shell; And (c) 5 to 60% by weight of coal ash. As mentioned above, by controlling the mixing ratio of the (a) firefly, (b) natural oyster shell, and (c) coal fly ash it is possible to control the compressive strength at 3.5 ㎏ f / ㎠ to 28 ㎏ f / ㎠.

또한 상기 뒷채움재는 0.5 내지 10 중량%의 첨가제를 더 포함할 수 있는데, 상기 첨가제는 필요에 따라 소포제, 지연제, 증점제, 안료, 균열저감제, 항균제 및 팽창재로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.The backfill may further include 0.5 to 10% by weight of an additive. The additive may be at least one selected from the group consisting of a defoaming agent, a retarder, a thickener, a pigment, a crack reducing agent, an antimicrobial agent and an expanding agent have.

상기 소포제는 상기 뒷채움재 내의 기공을 제거하여 뒷채움재의 강도 및 내구성을 높이기 위해 사용되는 것으로, 등유, 파라핀 등과 같은 광유계 소포제, 동식물유, 참기름, 파마자유와 같은 유지계 소포제, 올레인사, 스테아린산과 이들의 알킬렌옥사이드 부가물 등과 같은 지방산계 소포제, 옥틸알콜, 헥사데실알콜, 아세틸렌알콜, 글리콜류 등과 같은 알콜계 소포제, 칼슘올레이트와 같은 금속비누계 소포제, 디메틸실리콘유, 실리콘 에멀젼, 유기변셩 폴리실론산(디메틸폴리실록산 등의 폴리오르가노실록산) 등과 같은 실리콘계 소포제로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상이 사용될 수 있으나, 본 발명에서는 안전성이 뛰어나고 효과가 우수한 광유계 소포제를 사용할 수 있다.The antifoaming agent is used to remove the pores in the backfill to increase the strength and durability of the backfill. It is used in a wide variety of applications such as mineral oil defoaming agents such as kerosene and paraffin, preservative antifoaming agents such as animal and vegetable oils, sesame oil and pharmacy oils, oleoresins, Fatty acid type antifoaming agents such as alkylene oxide adducts thereof, alcohol type antifoaming agents such as octyl alcohol, hexadecyl alcohol, acetylenic alcohol and glycols, metal soap type antifoaming agents such as calcium oleate, dimethyl silicone oil, silicone emulsion, And silicone-based antifoaming agents such as polysiloxane (polyorganosiloxane such as dimethylpolysiloxane). However, in the present invention, a mineral oil-based defoaming agent having excellent safety and excellent effects can be used.

상기 지연제는 뒷채움재의 빠른 경화를 억제하기 위한 목적으로 사용되는 것으로 시멘트 또는 콘크리트용 감수제 또는 시멘트용 수화지연제를 사용할 수 있다.The retarder is used for the purpose of suppressing rapid curing of the backfill material, and may be a water reducing agent for cement or concrete or a hydration retardant for cement.

상기 증점제는 상기 뒷채움재의 점성, 응집작용을 향상시키기 위해 첨가되는 첨가제로, 폴리아크릴 아미드계 수용성 고분자, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세테이트 및 셀룰로오스계 증점제로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.The thickener may be any one selected from the group consisting of a polyacrylamide-based water-soluble polymer, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate and a cellulose-based thickener, which is added to improve the viscosity and flocculation action of the backfill.

상기 안료는 통상적으로 사용되는 안료를 사용할 수 있으며, 무기질 안료로는 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬, 이산화티탄 및 카본 블랙으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있고, 이들의 사용에 의해서 상기 뒷채움재는 적색, 녹색, 황색, 흑색, 청색, 흰색 등 다양한 색상을 구현할 수 있다.The pigment may be a conventionally used pigment. As the inorganic pigment, any one or more selected from the group consisting of red iron oxide, yellow iron oxide, chromium oxide, titanium dioxide and carbon black may be used. The backfill material may have various colors such as red, green, yellow, black, blue, and white.

아울러, 본 발명에 따른 뒷채움재는 사용되는 용도 또는 장소에 따라 균열저감제, 항균제, 팽창재 중에서 선택되는 1 종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.In addition, the backfill according to the present invention may further include at least one additive selected from a crack reducing agent, an antibacterial agent and an expanding agent depending on the use or place of use.

본 발명은 Ⅰ), Ⅱ), Ⅲ) 및 Ⅳ) 단계가 연속적인 프로세스로 시공되는데, 상기 Ⅱ) 단계와 Ⅲ) 단계가 동일한 반응기(도 3의 '제2 반응기' 참조)에서 연속적으로 이루어지거나, 동시에 혼합되어 수행될 수 있다.The present invention is based on the fact that the steps I), II), III) and IV) are carried out in a continuous process, wherein steps II) and III) are carried out continuously in the same reactor (see the second reactor of FIG. 3) , And can be mixed and performed simultaneously.

즉, 하나의 반응기에서 황산처리된 굴패각, 수산화나트륨 용액 및 황토를 혼합할 때 천연 굴패각과 석탄회를 동시에 혼합함으로써 고화재를 제조하면서 동시에 뒷채움재를 제조하는 단계로 진행될 수도 있다.That is, when the oyster treated sulfuric acid solution, the sodium hydroxide solution and the yellow loess are mixed in one reactor, the natural oyster shell and the fly ash may be mixed at the same time to produce a fire and simultaneously produce a backfill material.

허나 가장 바람직하게는 상기 Ⅱ) 단계와 Ⅲ) 단계가 동일한 반응기에서 연속적으로 수행되는 것일 수 있는데, 왜냐하면 수화반응과 포즐란 반응이 서로 영향을 미치지 않고, 각각 별도로 진행되므로, 최대의 압축강도를 갖는 뒷채움재를 제조할 수 있기 때문이다.Most preferably, however, step (II) and step (III) may be carried out continuously in the same reactor, since the hydration reaction and the phosgene reaction do not affect each other and proceed separately, This is because the backfill can be manufactured.

도 1은 실시예 9의 고화재로부터 제조된 20일 양생과정을 통해 완성된 공시체의 사진으로, 두 실시예(실시예 8 및 9)로부터 제조된 공시체는 모두 균열없이 고 강도로 유지되고 있음을 확인할 수 있다.
FIG. 1 is a photograph of a specimen completed through a 20-day curing process produced from the fire in Example 9, wherein all of the specimens prepared from the two embodiments (Examples 8 and 9) are maintained at high strength without cracking Can be confirmed.

이하에서 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하며, 다만 이하의 실시예 등에 의해 본 발명의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다. 또한, 이하의 실시예를 포함한 본 발명의 개시 내용에 기초한다면, 구체적으로 실험 결과가 제시되지 않은 본 발명을 통상의 기술자가 용이하게 실시할 수 있음은 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the scope and content of the present invention can not be construed to be limited or limited by the following examples and the like. 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 and scope of the present invention as set forth in the following claims. It is natural that it belongs to the claims.

또한 이하에서 제시되는 실험 결과는 상기 실시예 및 비교예의 대표적인 실험 결과만을 기재한 것이며, 아래에서 명시적으로 제시하지 않은 본 발명의 여러 구현예의 각각의 효과는 해당 부분에서 구체적으로 기재하도록 한다.
In addition, the experimental results presented below only show representative experimental results of the embodiments and the comparative examples, and the respective effects of various embodiments of the present invention which are not explicitly described below will be specifically described in the corresponding part.

제조예Manufacturing example 1 내지 3. 황산처리된  1 to 3. Sulfuric acid-treated 굴패각Oyster shell

천연 굴패각은 경남 통영 소재의 ㈜해강에서 입수한 것을 건조로에 넣고 90 ℃에서 건조한 후, 이를 분쇄하고, 분쇄된 천연 굴패각을 125 mesh 이하의 채에 통과시켜 선별하여 천연 굴패각 분말을 제조하였다. 상기 천연 굴패각 분말 600 g과 1 내지 10 N 황산 900 g을 혼합하고 12 시간 반응시킨 다음 여과를 통해 회수한 후, 이를 건조로에 넣고 90 ℃에서 건조하여 황산처리된 굴패각 분말을 제조하였다.The natural oyster shell was obtained from Haegang, Gyeongnam, Tongyoung, and dried at 90 ℃. The natural oyster shell was crushed and passed through 125 mesh or less of crushed natural oyster shell to produce natural oyster shell powder. 600 g of the natural oyster shell powder and 900 g of 1 to 10 N sulfuric acid were mixed and allowed to react for 12 hours and then recovered through filtration and dried in a drying oven at 90 ° C to prepare oyster powder treated with sulfuric acid.

구체적인 혼합비 및 최종 수득된 황산처리된 굴패각 분말의 중량을 표 1에 정리하였다.The specific mixing ratio and the weight of the finally obtained sulfuric acid-treated oyster shell powder are summarized in Table 1.

황산 용액 농도(N)Sulfuric acid solution concentration (N) 최종 수득된 황산처리된 굴패각 분말의 중량(g)The weight (g) of the finally obtained sulfuric acid treated oyster shell powder 제조예 1Production Example 1 1One 566566 제조예 2Production Example 2 55 619619 제조예 3Production Example 3 1010 715715

표 1에 나타난 바와 같이, 황산처리하기 전과 후의 천연 굴패각 중량의 차이를 나타내는데, 이는 천연 굴패각을 황산으로 처리함으로써, 화학반응식 1과 같이 상기 천연 굴패각의 주성분이던 CaCO3가 CaSO4로 변환되면서, 이를 주성분으로 하는 황산처리된 굴패각이 생성되고 있음을 의미한다.As shown in Table 1, represent the difference in handling of sulfuric acid before and after natural oyster shell weight, which as by treatment of the natural oyster shell with sulfuric acid, the CaCO which was a main component of the natural oyster shell 3 as shown in chemical equation 1, converted into CaSO 4, it Which means that the oyster-treated oyster shell as the main component is being produced.

[화학반응식 1][Chemical reaction formula 1]

CaCO3(S) + H2SO4(aq) → CaSO4(S) + H2O(aq) + CO2
CaCO 3 (S) + H 2 SO 4 (aq) → CaSO 4 (S) + H 2 O (aq) + CO 2

제조예Manufacturing example 4.  4. 석탄회Coal fly ash (coal ash)(coal ash)

경남 삼천포 화력발전소 석탄회 매립지에서 채취한 석탄회(coal ash)를 90 ℃에서 12 시간 건조하고 125 mesh 채에 통과시켜 선별하였다.
The coal ash collected from the fly ash landfill at Samcheonpo Thermal Power Plant, Gyeongnam Samcheonpo Thermal Power Plant was dried at 90 ℃ for 12 hours and filtered through 125 mesh.

제조예Manufacturing example 5. 황토 5. Yellow soil

황토(clay)는 경남 산청에서 채취한 것으로 90 ℃에서 12 시간 건조하고 125 mesh 채에 통과시켜 선별하였다.
Clay was collected from Kyungnam Sancheong, dried at 90 ℃ for 12 hours and passed through 125 mesh.

실시예Example 1 내지 13.  1 to 13. 고화재로만Only in the fire 제조된  Manufactured 공시체Specification 제조. Produce.

제조예 1 내지 제조예 3으로부터 제조된 황산처리된 굴패각, 제조예 4로부터 제조된 석탄회 및 제조예 5로부터 제조된 황토를 수산화나트륨 용액에 첨가하여 고속 교반기를 이용하여 교반한 후, 몰드에 넣어 20 ℃ 수조에서 20 일간 양생하여 지름 5 ㎝, 표면적 19.6 ㎠의 원기둥형 공시체를 제조하였다.The oyster treated oyster shell prepared in Preparation Examples 1 to 3, the fly ash prepared in Preparation Example 4 and the yellow loess prepared in Preparation Example 5 were added to the sodium hydroxide solution, stirred using a high speed stirrer, A cylindrical specimen with a diameter of 5 ㎝ and a surface area of 19.6 ㎠ was prepared by curing in a water bath for 20 days.

이때, 상기 석탄회, 황산처리된 굴패각, 황토 및 수산화나트륨의 혼합 중량%는 아래 표 2에 나타내었다.At this time, the mixing weight percent of the fly ash, the oyster treated with sulfuric acid, the yellow soil and the sodium hydroxide is shown in Table 2 below.

황산처리된 굴패각Sulfuric acid oyster shell 석탄회
(중량%)
Coal fly ash
(weight%)
황토
(중량%)
ocher
(weight%)
수산화나트륨 용액Sodium hydroxide solution
시료sample 중량%weight% 농도(N)Concentration (N) 중량%weight% 실시예 1Example 1 제조예 1Production Example 1 3131 3131 -- 1One 3838 실시예 2Example 2 제조예 1Production Example 1 3131 3131 -- 1010 3838 실시예 3Example 3 제조예 2Production Example 2 3131 3131 -- 1One 3838 실시예 4Example 4 제조예 2Production Example 2 3131 3131 -- 55 3838 실시예 5Example 5 제조예 2Production Example 2 3131 3131 -- 1010 3838 실시예 6Example 6 제조예 2Production Example 2 3131 3131 -- 1515 3838 실시예 7Example 7 제조예 2Production Example 2 1515 4747 -- 1515 3838 실시예 8Example 8 제조예 2Production Example 2 4747 1515 -- 1515 3838 실시예 9Example 9 제조예 2Production Example 2 4747 -- 1515 1515 3838 실시예 10Example 10 제조예 2Production Example 2 4747 7.57.5 7.57.5 1515 3838 실시예 11Example 11 제조예 2Production Example 2 3131 3131 -- 2020 3838 실시예 12Example 12 제조예 3Production Example 3 3131 3131 -- 1One 3838 실시예 13Example 13 제조예 3Production Example 3 3131 3131 -- 1010 3838

실시예Example 14 내지 22.  14-22. 뒷채움제Backfill 조성물로 제조된  ≪ RTI ID = 공시체Specification 제조. Produce.

실시예 9로부터 제조된 고화재에 골재로 천연 굴패각 및 석탄회를 첨가하여 고속 교반기를 이용하여 교반한 후, 몰드에 넣어 20 ℃ 수조에서 20 일간 양생하여 지금 5 ㎝, 표면적 19.6 ㎠의 원기둥형 공시체를 제조하였다.The natural oyster shell and fly ash were added as agglomerates to the firefighting material prepared in Example 9, stirred using a high speed stirrer, and then placed in a mold and cured in a water bath at 20 ° C for 20 days to prepare a cylindrical specimen having a surface area of 19.6 cm .

이때, 상기 석탄회, 천연 굴패각 및 고화재의 혼합 중량%는 아래 표 3에 나타내었다.The weight percentages of the fly ash, natural oyster shell, and solid fire are shown in Table 3 below.

고화재Fire 골재aggregate 황산처리된 굴패각(47 중량%): 황토(17 중량%): 수산화나트륨 용액(38 중량%) Oyster treated oyster shell (47% by weight): loess (17% by weight): sodium hydroxide solution (38% by weight) 천연 굴패각(중량%)Natural oyster shell (% by weight) 석탄회(중량%)Fly Ash (% by weight) 실시예 14Example 14 2525 18.818.8 56.256.2 실시예 15Example 15 2525 37.537.5 37.537.5 실시예 16Example 16 2525 56.256.2 18.818.8 실시예 17Example 17 5050 12.512.5 37.537.5 실시예 18Example 18 5050 2525 2525 실시예 19Example 19 5050 37.537.5 12.512.5 실시예 20Example 20 7575 6.26.2 18.818.8 실시예 21Example 21 7575 12.512.5 12.512.5 실시예 22Example 22 7575 18.818.8 6.26.2

실험예Experimental Example 1. 황산처리된  1. Sulfuric acid treated 굴패각의Oyster 성분 분석 Component analysis

황산 농도에 따른 황산처리된 굴패각의 전환율 및 화학성분 변화를 확인하기 위하여 제조예 1 내지 3으로부터 제조된 황산처리된 굴패각과 아무것도 처리하지 않은 천연 굴패각의 성분을 XRF 분석을 실시하여 화학성분을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 4에 기재하였다.In order to confirm the conversion rate and chemical composition of the sulfuric acid-treated oyster shells according to the sulfuric acid concentration, the sulfuric acid-treated oyster shells prepared in Preparation Examples 1 to 3 and the components of the natural oyster shells without any treatment were subjected to XRF analysis to measure chemical components . The results are shown in Table 4 below.

황산처리된 굴패각의 화학적 성분 분석(중량%) Chemical composition analysis of sulfuric acid treated oyster shell (% by weight) 성분ingredient 제조예 1Production Example 1 제조예 2Production Example 2 제조예 3Production Example 3 천연 굴패각Natural oyster shell CaOCaO 72.972.9 62.162.1 45.545.5 75.775.7 SO3 SO 3 10.110.1 31.431.4 41.541.5 0.80.8 Na2ONa 2 O 7.87.8 -- -- 13.313.3 SiO2 SiO 2 2.72.7 2.42.4 2.32.3 3.13.1 MgOMgO 3.13.1 -- 6.26.2 2.52.5

화학성분을 분석한 결과인 표 4에 따르면, SO3의 증가는 천연 굴패각의 주성분이였던 CaCO3가 CaSO4로 전환되면서 CaO에 SO3기가 결합되었음을 나타내는 것이므로, 황산의 농도가 1 N에서 10 N으로 증가할수록 CaCO3가 CaSO4의 성분으로 전환되는 전환율이 증가하고 있음을 확인할 수 있다. 다만, 황산 용액의 농도가 10 N 이상일 경우 전환율이 완만해지고 있음을 알 수 있으므로, 바람직한 황산 용액의 농도는 1 내지 10 N이다.According to the results of Table 4 analyzes the chemical composition, the increase in SO 3 is because it indicates that the SO 3 group is bonded to CaO as a main component was the CaCO 3 in the natural oyster shell converted into CaSO 4, the concentration of sulfuric acid at 1 N 10 N , The conversion of CaCO 3 to CaSO 4 is increased. However, when the concentration of the sulfuric acid solution is 10 N or more, it is found that the conversion rate is gentle, so that the preferable concentration of the sulfuric acid solution is 1 to 10 N.

가장 바람직하게는 황산 용액의 농도가 5 내지 10 N일 수 있는데, 왜냐하면 1 N은 CaO의 화학성분보다 SO3의 화학성분이 약 7:1의 비율로 존재하기 때문에 충분한 양의 CaSO4를 확보할 수 없으며 Na2O와 같은 부산물이 존재하기 때문이다. 후술하겠지만 1 N 농도의 황산 용액으로 처리된 굴패각(제조예 1)을 석탄회와 혼합하여 공시체를 제조할 경우 10 N 농도의 황산 용액으로 처리된 굴패각(제조예 3)을 석탄회와 혼합하여 제조된 공시체에 비해 약 4 배정도 더 낮다는 것을 확인하였다.Most preferably, the concentration of the sulfuric acid solution may be between 5 and 10 N, since 1 N is present at a ratio of about 7: 1 of the chemical composition of SO 3 rather than the chemical composition of CaO, thus ensuring a sufficient amount of CaSO 4 And by-products such as Na 2 O are present. As will be described later, when an oyster shell treated with a 1 N sulfuric acid solution (Preparation Example 1) is mixed with coal fly ash to prepare a specimen, an oyster shell treated with a 10 N sulfuric acid solution (Preparation Example 3) Which is about four times lower than that of

다만, 5 내지 10 N 농도의 황산 용액으로 처리된 굴패각에서도 사용처에 따라 적절히 선택되어 질 수 있는데 5 내지 7 N 농도의 황산 용액으로 처리된 굴패각(제조예 2)은 CaO의 화학성분보다 SO3의 화학성분이 약 6:3의 비율로 존재하기는 하고, 수축에 의한 분열을 방지할 수 있는 장기 팽창성에 영향을 미치는 MgO의 화학성분이 존재하지 않아 장기팽창성은 약하나, 초기강도가 10 N 농도의 황산 용액으로 처리된 굴패각을 석탄회와 혼합하여 제조된 공시체보다 2배 정도 우수하다는 장점이 있다.However, from 5 to 10 in the oyster shell treated with a sulfuric acid solution of the N concentration may be properly selected in accordance with Where Used 5 to 7 the oyster shell treated with a sulfuric acid solution of the N concentration (Preparation 2) SO more chemical components of CaO 3 The chemical composition is present at a ratio of about 6: 3, and the long-term expansibility is weak due to the absence of the chemical component of MgO which affects the long-term expandability which can prevent the decomposition by shrinkage. However, It is advantageous that the oyster shell treated with sulfuric acid solution is about twice as much as the specimen prepared by mixing with fly ash.

한편 8 내지 10 N 농도의 황산 용액으로 처리된 굴패각(제조예 3)은 Na2O와 같은 부산물은 존재하지 않으면서도 CaO와 SO3의 화학성분 비율이 1:1로 존재하며, MgO 화학성분도 5 내지 10 중량% 포함하고 있어, 초기강도는 5 내지 7 N 농도의 황산 용액으로 처리된 굴패각을 석탄회와 혼합하여 제조된 공시체보다 상대적으로 낮으나, 장기팽창성을 확보할 수 있다.
The 8 to 10 N with oyster shell treated with a sulfuric acid solution having a concentration of (Production Example 3) by-product is even CaO and the first chemical composition ratio of SO 3 is not present, such as Na 2 O: exists as a 1, MgO chemical ingredients 5 To 10% by weight, and the initial strength is relatively lower than that of the specimen prepared by mixing the oyster shell treated with the sulfuric acid solution having the concentration of 5 to 7 N and the fly ash, but the long-term expansibility can be ensured.

실험예Experimental Example 2.  2. 고화재로만Only in the fire 제조된  Manufactured 공시체의Specimen 압축강도 비교(1) Comparison of compressive strength (1)

실시예 6 내지 10으로부터 제조된 고화재로만 제조된 공시체 각각의 압축강도를 측정하여 하기 표 5에 나타내었다.The compressive strengths of the specimens prepared from Examples 6 to 10 were measured and shown in Table 5 below.

압축강도시험은 압축강도시험분석기(300 KN-LVDT 1000 ㎜, Donga 사, 부산, 한국)를 이용하여 일축압축강도 표준시험법(변형속도를 분당 1.0 ㎜/분(min)로 몰드가 제거된 시료를 파괴시키며 측정)에 의해 측정하였다.The compressive strength test was carried out using the uniaxial compressive strength standard test method (the rate of deformation at a rate of 1.0 mm / min (min) per minute) using a compressive strength test analyzer (300 KN-LVDT 1000 mm, Donga, Busan, Korea) ≪ / RTI >

압축강도
(㎏f/㎠)
Compressive strength
(㎏ f / ㎠)
실시예 6Example 6 9.3 ± 0.59.3 ± 0.5 실시예 7Example 7 1.5 ± 0.51.5 ± 0.5 실시예 8Example 8 13.0 ± 1.213.0 ± 1.2 실시예 9Example 9 53.3 ± 1.353.3 ± 1.3 실시예 10Example 10 12.3 ± 2.712.3 ± 2.7

표 5에 나타난 바와 같이, 실시예 6 내지 10 공시체의 일축압축강도를 비교해보면, 고화재만으로 공시체를 제조할 경우, 석탄회 또는 황토만 포함되거나 황토와 석탄회가 동시에 첨가되어도 10 ㎏f/㎠ 이상의 우수한 강도를 나타내나, 황토만 첨가된 경우 50 ㎏f/㎠이상의 현저히 우수한 강도를 갖는 공시체가 제조됨이 확인되었다.
As shown in Table 5, Examples 6 to 10 uniaxial compare the compressive strength of the specimens When, in the case to prepare a specimen of only smoke, ash, or contain only loess or ocher and coal ash is be added at the same time more than 10 ㎏ f / ㎠ excellent or it represents the intensity, if only the yellow soil addition were identified prepared a specimen having at least 50 ㎏ f / ㎠ remarkably excellent strength.

실험예Experimental Example 3.  3. 고화재로만Only in the fire 제조된  Manufactured 공시체의Specimen 압축강도 비교(2) Comparison of compressive strength (2)

수산화나트륨 용액의 농도 또는 혼합비율이 압축강도에 미치는 영향을 확인하고자 실시예 1-6 및 11-13으로부터 제조된 고화재로만 제조된 공시체 각각의 압축강도를 상대적으로 비교하여 아래 표 6에 나타내었는데, 구체적으로 표 6는 실시예 1의 공시체가 갖는 압축강도를 기준으로 실시예 2-6 및 11-13의 공시체가 갖는 압축강도를 상대적으로 나타내었다.In order to confirm the influence of the concentration or the mixing ratio of the sodium hydroxide solution on the compressive strength, the compressive strengths of the specimens prepared from Examples 1 to 6 and 11 to 13 are shown in Table 6 below Specifically, Table 6 shows relatively the compressive strengths of the specimens of Examples 2-6 and 11-13 on the basis of the compressive strength of the specimens of Example 1.

압축강도시험은 압축강도시험분석기(300 KN-LVDT 1000 ㎜, Donga 사, 부산, 한국)을 이용하여 일축압축강도 표준시험법(변형속도를 분당 1.0 ㎜/분(min)로 몰드가 제거된 시료를 파괴시키며 측정)에 의해 측정하였다.The compressive strength test was carried out using the uniaxial compressive strength standard test method (the rate of deformation was 1.0 mm / min (min) per minute) using a compressive strength test analyzer (300 KN-LVDT 1000 mm, Donga, Busan, Korea) ≪ / RTI >

상대적 압축강도
(실시예 1 기준)
Relative compressive strength
(Based on Example 1)
실시예 1Example 1 1One 실시예 2Example 2 66 실시예 3Example 3 22 실시예 4Example 4 88 실시예 5Example 5 1111 실시예 6Example 6 1515 실시예 11Example 11 88 실시예 12Example 12 44 실시예 13Example 13 88

표 6에 나타난 바와 같이, 실시예 1-6 및 실시예 11-13의 압축강도를 비교한 결과 수산화나트륨 용액의 농도가 10 N과 15 N인 것을 사용하여 제조된 공시체가 상대적으로 가장 압축강도가 높았음이 확인되었는 바, 따라서 10 내지 15 N 수산화나트륨 용액이 가장 바람직함을 알 수 있다.As shown in Table 6, when the compressive strengths of Examples 1-6 and 11-13 were compared, it was found that the specimens prepared using sodium hydroxide solution having a concentration of 10 N and 15 N had the most compressive strength It was confirmed that 10 to 15 N sodium hydroxide solution was the most preferable.

다만, 이들 중에서도 실시예 5, 6과 같이황산처리된 굴패각 제조시 황산 농도가 5 내지 10 N로 처리된 것이 실시예 1보다 11-15배 더 우수한 강도를 갖는다는 것을 확인하였다.Among them, however, it was confirmed that, as in Examples 5 and 6, when the oyster treated with oily acid was treated with sulfuric acid concentration of 5 to 10 N, it had a strength of 11 to 15 times better than that of Example 1.

즉, 수산화나트룸 용액만 10 내지 15 N로 조절할 경우 실시예 1보다 6-8배 높은 강도만 얻을 수 있지만, 황산처리된 굴패각의 제조조건과 동시에 수산화나트륨 용액 농도를 10 내지 15 N로 제어한다면 실시예 1보다 11 내지 15 배 더욱 우수한 강도를 확보할 수 있음을 알 수 있다.That is, when only the sodium hydroxide solution is adjusted to 10 to 15 N, only the strength of 6-8 times higher than that of Example 1 can be obtained. However, if the concentration of the sodium hydroxide solution is controlled to 10 to 15 N simultaneously with the preparation conditions of the sulfuric acid- It can be seen that the strength is 11 to 15 times better than that of the first embodiment.

이때, 상기 실시예 8 및 9로부터 제조된 고화재를 20일 양생과정을 통해 완성된 공시체 사진을 도 1에 나타내었고, 도 1a는 실시예 8의 사진이며, 도 1b는 실시예 9의 사진이다. 상기 도 1을 통해 두 실시예(실시예 8 및 9)로부터 제조된 공시체는 모두 균열없이 고 강도로 유지되고 있음을 확인할 수 있다.
1 is a photograph of the specimen completed through the 20 days curing process of the fireproof fabric manufactured from Examples 8 and 9, FIG. 1A is a photograph of Example 8, FIG. 1B is a photograph of Example 9 . It can be seen from FIG. 1 that all of the specimens manufactured from the two embodiments (Examples 8 and 9) are maintained at high strength without cracking.

실험예Experimental Example 4.  4. 뒷채움재를Backfill 이용해 제조된  Manufactured using 공시체Specification 제조. Produce.

실시예 14 내지 22로부터 제조된 뒷채움재를 이용해 제조된 공시체의 일축압축강도를 압축강도시험분석기(300 KN-LVDT 1000 ㎜, Donga 사, 부산, 한국)을 이용하여 일축압축강도 표준시험법(변형속도를 분당 1.0 ㎜/분(min)로 몰드가 제거된 시료를 파괴시키며 측정)으로 측정하여 표 7에 나타내었다.The uniaxial compressive strengths of the specimens prepared using the backfill materials prepared in Examples 14 to 22 were measured by a uniaxial compressive strength standard test method (modified by a compressive strength test analyzer (300 KN-LVDT 1000 mm, Donga, Busan, Korea) Measured at a speed of 1.0 mm / minute (min) per minute, with the mold removed).

압축강도
(㎏f/㎠)
Compressive strength
(㎏ f / ㎠)
실시예 14Example 14 3.9 ± 0.13.9 ± 0.1 실시예 15Example 15 4.4 ± 0.64.4 ± 0.6 실시예 16Example 16 9.6 ± 1.09.6 ± 1.0 실시예 17Example 17 7.9 ± 1.07.9 ± 1.0 실시예 18Example 18 17.6 ± 10.717.6 ± 10.7 실시예 19Example 19 20.3 ± 6.420.3 + - 6.4 실시예 20Example 20 23.8 ± 3.123.8 ± 3.1 실시예 21Example 21 24.3 ± 2.324.3 ± 2.3 실시예 22Example 22 27.3 ± 1.427.3 ± 1.4

표 7에 나타난 바와 같이, 실시예 14 내지 22의 공시체들은 압축강도가 모두 3.5 ㎏f/㎠ 이상임을 확인할 수 있었다. 일반적으로 뒷채움재로 사용되기 위해 요구되는 압축강도의 기준은 3.5 내지 7 ㎏f/㎠이므로, 본 발명에 따른 실시예 14 내지 22의 공시체는 모두 이를 만족하고 있고, 뒷채움재로 사용될 수 있다.As shown in Table 7, Examples 14 to 22 of the specimens were found to be compressive strength are both 3.5 ㎏ f / ㎠ or more. Since the general criteria of the compressive strength required for use as backfill material is 3.5 to 7 ㎏ f / ㎠, exemplary specimens of Examples 14 to 22 according to the present invention may both satisfy this requirement, can be used as backfill material.

아울러 본 발명에 따른 실시예 14 내지 22의 공시체 중에서 실시예 14 내지 16의 공시체는 고화재를 25 중량%로 최소한 사용하면서도 폐기물인 천연 굴패각과 석탄회는 각각 10 내지 60 중량%로 대량 포함하고 있으면서, 압축강도는 3.5 내지 7 ㎏f/㎠를 만족하고 있음을 확인한 바, 환경적으로 문제되고 있던 폐기물들을 대량 처리하면서도 우수한 강도의 뒤채움재를 저가로 제공할 수 있다는 큰 장점을 갖고 있음을 알 수 있다.In addition, among the specimens of Examples 14 to 22 according to the present invention, the specimens of Examples 14 to 16 contain at least 25% by weight of the fire retardant, while the natural oyster shell and fly ash waste are each 10 to 60% it can be seen that this has the great advantage that it can provide a compression strength of 3.5 to 7 ㎏ f / ㎠ a satisfactory and that the check bar, after the excellent strength of the waste which has been a problem of environmentally yet high throughput fill material at a low cost .

이때, 상기 실시예 14 내지 실시예 22로부터 제조된 뒷채움재를 20일 양생과정을 통해 완성된 공시체 사진을 도 2에 나타내었고, 도 2에서와 같이 균열없이 고강도로 유지되고 있음을 확인할 수 있다.FIG. 2 is a photograph of the specimen completed through the 20 days curing process of the backfill material prepared in Examples 14 to 22, and it can be confirmed that it is maintained at a high strength without cracking as shown in FIG.

Claims (7)

(a-1) 황산처리된 굴패각 30 내지 50 중량%; (a-2) 황토(clay), 석탄회(coal ash) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 5 내지 30 중량%; 및 (a-3) 수산화나트륨 용액 30 내지 40 중량%;을 포함하는 고화재 20 내지 80 중량%;
(b) 천연 굴패각 5 내지 60 중량%; 및
(c) 석탄회(coal ash) 5 내지 60 중량%;을 포함하되,
상기 황산처리된 굴패각은 CaO 함량 40 내지 70 중량%, SO3 함량 10 내지 50 중량%, Na2O 함량 0 내지 10 중량%, SiO2 함량 2 내지 3 중량% 및 MgO 함량 0 내지 10 중량%의 화학성분을 함유하는 것을 특징으로 하는 뒷채움재.
(a-1) 30 to 50 wt% sulfuric acid-treated oyster shell; (a-2) 5 to 30 wt% of any one selected from the group consisting of clay, coal ash, and mixtures thereof; And (a-3) from 30 to 40% by weight of a sodium hydroxide solution;
(b) 5 to 60% by weight natural oyster shell; And
(c) 5 to 60% by weight of coal ash,
The sulfated oyster shell has a CaO content of 40 to 70 wt%, an SO 3 content of 10 to 50 wt%, an Na 2 O content of 0 to 10 wt%, a SiO 2 content of 2 to 3 wt% and an MgO content of 0 to 10 wt% A backfill material characterized by containing a chemical component.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 수산화나트륨 용액은 1 내지 10 N 농도인 것을 특징으로 하는 뒷채움재.
The method according to claim 1,
Wherein the sodium hydroxide solution has a concentration of 1 to 10 N.
제1항에 있어서,
상기 뒷채움재는 첨가제 0.5 내지 10 중량% 더 포함하고,
상기 첨가제는 소포제, 지연제, 증점제, 안료, 균열저감제, 항균제 및 팽창재로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 뒷채움재.
The method according to claim 1,
Wherein the backfill further comprises 0.5 to 10 wt% of an additive,
Wherein the additive is at least one selected from the group consisting of a defoaming agent, a retarder, a thickener, a pigment, a crack reducing agent, an antimicrobial agent and an expanding agent.
제1항에 있어서,
상기 뒷채움재의 압축강도는 1 내지 30일 정도 양생하면 3.5 내지 28 ㎏f/㎠까지 압축강도가 유지되는 것을 특징으로 하는 뒷채움재.
The method according to claim 1,
Backfill material characterized in that the compressive strength of the backfill material is 1 to 30 days curing, the compressive strength when held up to 3.5 to 28 ㎏ f / ㎠.
Ⅰ) 천연 굴패각을 황산 용액으로 처리하여 황산처리된 굴패각을 제조하는 단계;
Ⅱ) 상기 Ⅰ) 단계의 황산처리된 굴패각;에 황토, 석탄회 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나; 및 수산화나트륨 용액;을 혼합하여 고화재를 제조하는 단계; 및
Ⅲ) 상기 Ⅱ) 단계의 고화재에 천연 굴패각과 석탄회를 혼합하여 뒷채움재를 제조하는 단계;
Ⅳ) 상기 Ⅲ) 단계의 뒷채움재를 타설 및 양생하는 단계;를 포함하고,
상기 황산처리된 굴패각은 CaO 함량 40 내지 70 중량%, SO3 함량 10 내지 50 중량%, Na2O 함량 0 내지 10 중량%, SiO2 함량 2 내지 3 중량% 및 MgO 함량 0 내지 10 중량%의 화학성분을 함유하는 것을 특징으로 하는 뒷채움재의 시공방법.
(I) treating the natural oyster shell with a sulfuric acid solution to prepare a sulfuric acid treated oyster shell;
II) any one selected from the group consisting of loess, coal fly ash, and mixtures thereof in the sulfated oyster shell of step I); And sodium hydroxide solution to produce a solid fire; And
III) mixing the natural oyster shell and the fly ash in the fire of step II) to produce a backfill material;
And (iv) placing and curing the backfill material in step (III)
The sulfated oyster shell has a CaO content of 40 to 70 wt%, an SO 3 content of 10 to 50 wt%, an Na 2 O content of 0 to 10 wt%, a SiO 2 content of 2 to 3 wt% and an MgO content of 0 to 10 wt% Characterized in that it contains a chemical component.
제6항에 있어서,
상기 뒷채움재는 1 내지 30일 정도 양생하면 3.5 내지 28 ㎏f/㎠까지 압축강도가 유지되는 것을 특징으로 하는 뒷채움재의 시공방법.
The method according to claim 6,
The backfill material is 1 to 30 days curing when from 3.5 to 28 ㎏ f / ㎠ backfill material construction method, characterized in that the compressive strength is maintained up.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
김민진 외 5명, 굴패각, 석탄회 및 굴착잔토를 이용한 무다짐 처리공법용 뒷채움재 개발, Clean Technology, Vol.19, No.4, pp. 423 ~ 429, 2013. 12.*

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