KR101866639B1

KR101866639B1 - 산화 슬래그를 포함하는 보수재 조성물

Info

Publication number: KR101866639B1
Application number: KR1020160067524A
Authority: KR
Inventors: 김봉주; 김진만; 정의인
Original assignee: 공주대학교 산학협력단
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2018-06-11
Also published as: KR20170135504A

Abstract

일 실시 예에 따른 목적은, 작업성, 경제성, 내구성을 향상시킬 수 있는 도로용 보수재 조성물을 제공하는 것이다. 일 실시 예에 따른 도로용 보수재 조성물은, 결합재와 전기로 산화 슬래그를 포함하는 골재가 1대 0.5 내지 1대 3의 질량비로 혼합될 수 있다.

Description

산화 슬래그를 포함하는 보수재 조성물 {REPAIRING MATERIALS COMPOSITION COMPRISING OXIDIZING SLAG}

아래의 설명은 산화 슬래그를 포함하는 보수재 조성물에 관한 것이다.

도로의 경우 차량의 통행과 중대형 차량의 하중, 동절기 제설제, 계절이 변함에 따라 반복되는 수축과 팽창으로 싱크 홀이나 Pop up현상, 줄눈 부위의 손상이 발생할 수 있다. 이러한 손상부위에 대한 보수는 기존 도로에 덧씌우기와 일부를 제거한 후 재포장하는 방법 그리고 통행의 불편을 최소화하기 위한 부분 보수가 실시되고 있다. 이 중 부분보수에 사용되는 도로용 보수재는 급속한 경화와 작업성, 경제성, 내구성이 요구된다.

철강 제조공정에서 발생되는 부산물로서 고로슬래그와 제강슬래그가 존재할 수 있다. 전기로(electric arc furnace)에서 발생되는 제강슬래그는 고철을 용해한 후 생석회를 투입하고, 산소를 불어 넣으면서 고철 중에 존재하는 불순물을 제거하는 산화공정에서 발생되는 산화슬래그와 용융된 용강을 다시 래들로(Ladle Furnace)에서 코크스와 생석회를 투입하여 산소와 황 등을 제거하는 환원공정에서 발생되는 환원슬래그로 분류될 수 있다.

일 실시 예에 따른 목적은, 작업성, 경제성, 내구성을 향상시킬 수 있는 도로용 보수재 조성물을 제공하는 것이다.

상기와 같은 일 실시 예에 따른 목적은 하기와 같은 산화 슬래그를 포함하는 보수재 조성물을 제공함으로써 달성된다.

일 실시 예에 따른 도로용 보수재 조성물은, 결합재와 전기로 산화 슬래그를 포함하는 골재가 1대 0.5 내지 1대 3의 질량비로 혼합될 수 있다.

일 측에 있어서, 상기 결합재와 상기 골재의 질량비는 1대 1.4 내지 1대 1.6일 수 있다.

일 측에 있어서, 물 시멘트비가 30% 내지 40%일 수 있다.

일 측에 있어서, 상기 결합재는 환원 슬래그를 포함할 수 있다.

일 측에 있어서, 상기 도로용 보수재 조성물은 KSF 4041 규정에 따른 플로우 측정 값이 100mm 내지 140mm일 수 있다.

일 측에 있어서, 상기 도로용 보수재 조성물은 KSF 4042 규정에 따른 플로우 측정 값이 110mm 내지 120mm일 수 있다.

일 측에 있어서, KSF 4042 규정에 따른 압축강도 측정 값이 2시간 재령 20Mpa 내지 26Mpa일 수 있다.

일 실시 예에 따른 도로용 보수재 조성물은 골재로 전기로 산화 슬래그를 포함하여 향상된 플로우 값 및 압축 강도를 가짐으로써, 작업성, 경제성, 내구성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 압축 강도 측정값을 표현한 그래프이다.
도 2는 플로우 측정방식을 표현한 사진이다.

이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고, 이하 실시예가 수치를 한정하는 것은 아니다.

일 실시 예에 따른 도로용 보수재 조성물은 골재로 전기로 산화 슬래그를 사용하여 작업성과 내구성 등을 향상시킬 수 있다.

골재는 모르타르, 콘크리트 등에 사용되는 모래나 자갈과 같은 것으로서, 보수재 조성물은 표준 망체를 통과하는 잔골재로서 전기로 산화 슬래그를 사용할 수 있다.결합재와 전기로 산화 슬래그는 1대 0.5 내지 1대 3의 질량비로 혼합될 수 있다. 바람직하게는 질량비가 1대 1.4 내지 1대 1.6일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1대 1.5일 수 있다.

결합재에 대한 전기로 산화 슬래그의 비율이 1대 0.5보다 낮다면 유동성이 떨어지고, 결합재에 대한 전기로 산화 슬래그의 비율이 1대 3보다 크다면 도로용 보수재 조성물의 강도가 낮아질 수 있다.

그리고, 도로용 보수재 조성물은 물시멘트비가 30% 내지 40%일 수 있고, 바람직하게는 33% 내지 35%일 수 있다.

결합재는 시멘트가 사용될 수 있다. 그리고, 시멘트의 일부는 급냉 환원슬래그로 대체하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 시멘트의 10%를 급냉 환원 슬래그로 대체하여 결합재가 시멘트 및 급냉 환원 슬래그의 혼합물로 사용될 수 있다.

(실시예)

아래의 표 1와 같이, 결합재로서 초속경시멘트를 사용하고, 초속경시멘트를 기준으로 하는 배합설계에 급냉 환원슬래그(LFS; Ladle Furnace Slag)를 10% 대체하였다. 즉, 초속경시멘트와 급냉 환원슬래그의 혼합물을 결합재로 사용하였다. 그리고 실험을 위한 보수재 조성물은 물시멘트비를 34%로 하였다.

결합재	물시멘트비	LFS 대체율
초속경시멘트	34%	10%

골재로 전기로 산화 슬래그를 사용할 때의 효과를 측정하기 위하여, 골재로 표준사(OPC; Ordinary Portland Cement)를 사용하는 비교예와, 골재로 산화 슬래그, 구체적으로 급냉 전기로 산화 슬래그(EAF slag; Electric Arc Furnace oxidizing slag)를 사용하는 시험예를 통하여 측정값을 비교하기로 한다.

그리고, 혼합 비율에 따른 성능값을 측정하기 위하여 비교예와 시험예는 바인더와 골재의 혼합 비율을 각각 달리하는 복수 개의 비교예와 시험예로 나누어 측정을 실시하였다.

<비교예 1>

표 1의 보수재 조성물의 배합조성에, 골재로 표준사를 사용하였고, 결합재와 골재를 1:1.0비율로 혼합하여 보수재 조성물을 제조하였다.

<비교예 2>

표 1의 보수재 조성물의 배합조성에, 골재로 표준사를 사용하였고, 결합재와 골재를 1:1.5비율로 혼합하여 보수재 조성물을 제조하였다.

<비교예 3>

표 1의 보수재 조성물의 배합조성에, 골재로 표준사를 사용하였고, 결합재와 골재를 1:2.0비율로 혼합하여 보수재 조성물을 제조하였다.

<시험예 1>

표 1의 보수재 조성물의 배합조성에, 골재로 급냉 전기로 산화 슬래그를 사용하였고, 결합재와 골재를 1:1.0비율로 혼합하여 보수재 조성물을 제조하였다.

<시험예 2>

표 1의 보수재 조성물의 배합조성에, 골재로 급냉 전기로 산화 슬래그를 사용하였고, 결합재와 골재를 1:1.5비율로 혼합하여 보수재 조성물을 제조하였다.

<시험예 3>

표 1의 보수재 조성물의 배합조성에, 골재로 급냉 전기로 산화 슬래그를 사용하였고, 결합재와 골재를 1:2.0비율로 혼합하여 보수재 조성물을 제조하였다.

비교예 및 시험예의 결합재 및 골재의 혼합비를 정리하면 아래의 [표 2]와 같다.

구 분	결합재 : 표준사	결합재 : 산화슬래그
비교예1	1:1.0	-
비교예2	1:1.5	-
비교예3	1:2.0	-
시험예1	-	1:1.0
시험예2	-	1:1.5
시험예3	-	1:2.0

( 실험예 1: 압축강도 측정)

상기 비교예 1 내지 3 및 시험예 1 내지 3에 대하여, KSF 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에 의하여 압축강도를 측정하였다.

아래의 [표 3]는 압축 강도 측정값을 나타낸 것이고, 도 2는 압축 강도 측정값을 표현한 그래프이다.

구 분	압축 강도(MPa)
구 분	1시간	2시간	4시간	1일	28일
비교예1	13.2	18.6	23.5	28.4	46.5
비교예2	12.8	16.4	21.6	26.4	44.8
비교예3	11.6	15.2	20.5	25.7	42.5
시험예1	17.4	25.1	32.4	39.4	51.2
시험예2	15.6	23.6	30.6	37.5	52.6
시험예3	14.5	23.1	29.8	36.4	49.8

표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 비교예는 결합재 대비 골재비의 증가에 따라 강도발현은 저하되는 것으로 확인되었으나, 시험예는 1.5 이상으로 결합재 대비 골재비를 증가시키면 강도발현이 저하되는 것으로 나타났다.

그리고, 전체적으로 비교예보다 시험예에서 높은 압축 강도를 나타냈으며, 1시간 재령 약 26%, 2시간 재령 약 43%, 4시간 재령 약 40%, 1일 재령 약 40%, 2일 재령 약 15%가 높게 측정되었다. 압축 강도는 시험예2의 28일 강도에서 52.6Mpa로 가장 높게 나타났다.

또한, KSF4042에 따른 보수용 초속경 모르타르의 압축강도 기준을 만족하여 상업적 사용에 문제가 없는 것을 확인하였다.

따라서, 골재로 급냉 전기로 산화 슬래그를 사용하면 보수재 조성물의 강도가 증가하는 것을 알 수 있다.

( 실험예 2: 플로우 측정)

상기 비교예 1 내지 3 및 시험예 1 내지 3에 대하여, KSF 4041 (시멘트계 자기수평 모르타르)에 의한 모르타르 플로우 시험을 실시하였다.

아래의 [표 4]는 플로우 측정 값을 나타낸 것이고, 도 2는 플로우 측정방식을 표현한 사진이다.

구 분	플로우 측정값(mm)
비교예1	83
비교예2	81
비교예3	78
시험예1	102
시험예2	115
시험예3	132

표 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 비교예는 결합재 대비 골재비의 증가에 따라 플로우 측정값이 감소하는 것으로 확인되었으나, 시험예는 결합재 대비 골재비의 증가에 따라 플로우 측정값이 증가하는 것으로 확인되었다.

그리고, 전체적으로 비교예보다 시험예에서 높은 플로우 측정값이 확인되었고, 비교예는 평균 81mm를 나타냈고, 시험예의 경우 평균 116mm을 나타냈다. 이는 전기로 산화슬래그의 구형에 따른 볼베어링 효과로 판단된다.

따라서, 골재로 급냉 전기로 산화 슬래그를 사용하면 보수재 조성물의 유동성이 증가하는 것을 확인하였다.

이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 실시예와 수치에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims

결합재와 전기로 산화 슬래그를 포함하는 골재가 1대 0.5 내지 1대 3의 질량비로 혼합되고,
KSF 4041 규정에 따른 플로우 측정 값이 100mm 내지 140mm인 도로용 보수재 조성물.
제 1항에 있어서,
상기 결합재와 상기 골재의 질량비는 1대 1.4 내지 1대 1.6인 도로용 보수재 조성물.
제 1항에 있어서,
물 시멘트비가 30% 내지 40%인 도로용 보수재 조성물.
제 1항에 있어서,
상기 결합재는 환원 슬래그를 포함하는 도로용 보수재 조성물.
삭제
제 1항에 있어서,
KSF 4041 규정에 따른 플로우 측정 값이 110mm 내지 120mm인 도로용 보수재 조성물.
결합재와 전기로 산화 슬래그를 포함하는 골재가 1대 0.5 내지 1대 3의 질량비로 혼합되고,
KSF 4042 규정에 따른 압축강도 측정 값이 2시간 재령 20Mpa 내지 26Mpa인 도로용 보수재 조성물.