KR101889783B1 - 고칼슘 플라이애시와 철강산업부산물을 이용한 고화재 및 그 제조 방법 - Google Patents
고칼슘 플라이애시와 철강산업부산물을 이용한 고화재 및 그 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101889783B1 KR101889783B1 KR1020180045668A KR20180045668A KR101889783B1 KR 101889783 B1 KR101889783 B1 KR 101889783B1 KR 1020180045668 A KR1020180045668 A KR 1020180045668A KR 20180045668 A KR20180045668 A KR 20180045668A KR 101889783 B1 KR101889783 B1 KR 101889783B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- weight
- parts
- fly ash
- portland cement
- cao
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 title claims abstract description 98
- 239000002893 slag Substances 0.000 title claims abstract description 81
- 239000011575 calcium Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 50
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 title description 4
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 55
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims abstract description 49
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 40
- AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N sulfur trioxide Chemical compound O=S(=O)=O AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims abstract description 34
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 17
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 17
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims abstract description 13
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 10
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 19
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 19
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 15
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 7
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Natural products OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 235000019482 Palm oil Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 2
- 239000002540 palm oil Substances 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 21
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 13
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 11
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 10
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 9
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000009841 combustion method Methods 0.000 description 5
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 5
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 5
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000011507 gypsum plaster Substances 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000004079 fireproofing Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000009775 high-speed stirring Methods 0.000 description 2
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- CPGKMLVTFNUAHL-UHFFFAOYSA-N [Ca].[Ca] Chemical compound [Ca].[Ca] CPGKMLVTFNUAHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 1
- 239000010882 bottom ash Substances 0.000 description 1
- 238000009435 building construction Methods 0.000 description 1
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N calcium;oxido(oxo)alumane Chemical compound [Ca+2].[O-][Al]=O.[O-][Al]=O XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 230000003009 desulfurizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229910001653 ettringite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000007794 irritation Effects 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011087 paperboard Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000003340 retarding agent Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/06—Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
- C04B18/08—Flue dust, i.e. fly ash
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/14—Waste materials; Refuse from metallurgical processes
- C04B18/141—Slags
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/14—Waste materials; Refuse from metallurgical processes
- C04B18/141—Slags
- C04B18/142—Steelmaking slags, converter slags
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/04—Portland cements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
- C09K17/02—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing inorganic compounds only
- C09K17/10—Cements, e.g. Portland cement
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
- E02D3/12—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00732—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for soil stabilisation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/70—Grouts, e.g. injection mixtures for cables for prestressed concrete
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Agronomy & Crop Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Paleontology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
본 발명은 고칼슘 플라이애시와 철강산업부산물을 이용한 고화재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 고칼슘 플라이애시와 철강산업부산물을 이용한 고화재는, 보통 포틀랜트 시멘트 10 중량부와; 순환 유동층 연소 방식의 발전소 운용에 의해 발생되고, 20 ~ 39 중량%의 산화칼슘(CaO), 15 ~ 30 중량%의 삼산화황(SO3)이 함유되어 있고, Free-CaO 함량이 2.5 ~ 10중량%이고, 상기 보통 포틀랜트 시멘트 10 중량부 대비 40 중량부의 고칼슘 플라이애시와; 30 ~33 중량%의 이산화규소, 10 ~ 13 중량%의 삼산화알루미늄, 46 ~ 49 중량%의 산화칼슘, 2 ~ 3 중량%의 산화마그네슘이 함유되어 있으며, 상기 보통 포틀랜트 시멘트 10 중량부 대비 30 중량부의 고로슬래그 미분말과; 40 ~ 60 중량%의 산화칼슘, 5 ~ 20 중량%의 이산화규소, 10 ~ 35 중량%의 삼산화알루미늄이 함유되어 있으며, 상기 보통 포틀랜드 시멘트 10 중량부 대비 20 중량부의 급냉 제강환원슬래그 미분말; 을 포함하여 구성된다.
본 발명은 베트남의 순환 유동층 연소 방식 발전소 운전에 의해 발생하는, 산화칼슘 함량이 높은 플라이애시의 함량이 최대한 높으면서 만족할만한 성능을 갖는 고화재가 제공된다.
본 발명의 고칼슘 플라이애시와 철강산업부산물을 이용한 고화재는, 보통 포틀랜트 시멘트 10 중량부와; 순환 유동층 연소 방식의 발전소 운용에 의해 발생되고, 20 ~ 39 중량%의 산화칼슘(CaO), 15 ~ 30 중량%의 삼산화황(SO3)이 함유되어 있고, Free-CaO 함량이 2.5 ~ 10중량%이고, 상기 보통 포틀랜트 시멘트 10 중량부 대비 40 중량부의 고칼슘 플라이애시와; 30 ~33 중량%의 이산화규소, 10 ~ 13 중량%의 삼산화알루미늄, 46 ~ 49 중량%의 산화칼슘, 2 ~ 3 중량%의 산화마그네슘이 함유되어 있으며, 상기 보통 포틀랜트 시멘트 10 중량부 대비 30 중량부의 고로슬래그 미분말과; 40 ~ 60 중량%의 산화칼슘, 5 ~ 20 중량%의 이산화규소, 10 ~ 35 중량%의 삼산화알루미늄이 함유되어 있으며, 상기 보통 포틀랜드 시멘트 10 중량부 대비 20 중량부의 급냉 제강환원슬래그 미분말; 을 포함하여 구성된다.
본 발명은 베트남의 순환 유동층 연소 방식 발전소 운전에 의해 발생하는, 산화칼슘 함량이 높은 플라이애시의 함량이 최대한 높으면서 만족할만한 성능을 갖는 고화재가 제공된다.
Description
본 발명은 플라이애시와 철강산업부산물을 이용한 고화재 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 베트남 순환 유동층 연소 방식의 발전소 운용 시 발생하는 고칼슘 플라이애시와 철강 제조시 발생되는 슬래그들을 활용하여 지반 개량에 활용할 수 있도록 한, 고칼슘 플라이애시와 철강산업부산물을 이용한 고화재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 해안습지나 하천, 호수, 항만 등의 간척 또는 준설매립지와 같은 습기를 가지고 있는 연약지반은 다양한 방법으로 탈수시켜 연약지반 전체를 견고하고 균일하게 응결, 경화시켜야만 건축물 축조 시 침하를 방지하고, 지지력을 확보할 수 있다.
따라서, 연약지반을 급속히 개량할 수 있는 경제적인 시공법이 요구되며, 또한 연약지반 전부를 단시간에 균일하게 응결, 경화시킬 수 있는 고화제(SOLIDIFICATION AGENT)가 요구된다.
특히, 고화제의 경우에는 점성도 지반의 공극을 치밀하게 메우면서 짧은 시간 내에 경화되고, 충분한 강도를 유지할 수 있어야 지반 공사를 신속하면서도 단단하게 시행할 수 있다.
지반개량용 고화재에 관한 기술 중 대표적인 기술로 "활성화 슬래그 및 포졸란 반응을 이용한 연약지반 개량용 지반 고화재 조성물 및 그 제조방법"(한국 등록특허공보 제10-1194871호, 특허문헌 1)이 공개된 바 있다.
상기 특허문헌 1은 고로슬래그 미분말, 열병합발전소 연료 소각 시 발생하는 플라이애시, 탈황석고, 부산 소석회가 특정 비율로 조성된 것을 특징으로 한다.
또한, 철강산업부산물을 수경성결합재로 제조하는 기술 중 대표적인 기술로 “급랭 제강환원슬래그 분말을 이용한 수경성 결합재 조성물 및 그 제조방법”(한국 등록 특허공보 제10-1243975, 특허문헌 2)이 공개된 바 있다.
상기 특허문헌 2는 제철소에서 철 제련 중에 발생되는 부산물 중 전기로 용융환원 슬래그에 고압, 고속가스를 분사, 비산시켜 급랭 처리하여 분쇄한 급랭 제강환원슬래그 분말의 수경성을 이용하여 시멘트의 대체용으로 사용할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.
상기한 특허문헌1, 특허문헌2는 다양한 산업부산물 및 산업폐기물을 활용하여 충분한 지반 개량 능력을 발휘할 수 있게 한 것으로 특히 폐기물의 처리에 의의가 있다 할 것이다.
한편, 근래에 들어 국내뿐만 아니라 외국 특히 베트남과 같은 동남아시아에서도 산업 발전에 따른 석탄 화력 발전소가 다수 설치되고, 이로 인해 발생하는 폐기물의 처리에 많은 어려움을 겪고 있는 실정이다.
일예로 베트남의 경우 20년간 급속한 경제 성장과 함께 심각한 환경문제에 직면하여 이에 대한 대책으로 무해성 산업폐기물의 처리, 재활용, 재사용 등에 대한 목표를 설정하고 실행하고 있다.
이에 따라 베트남의 석탄화력발전소에서 발생하는 플라이애시를 재활용할 방법을 모색하고 있다 할 것이다.
이러한 점에 비추어 특허문헌 1에 개시된 플라이애시를 이용한 고화재를 활용하여 베트남의 지반 개량 공사에 활용하는 것을 추진해볼 수 있다 할 것이다.
그런데, 석탄 화력 발전은 열병합식, 순환 유동층 연소식, 미분탄 연소식 등 다양한 연소 방식이 있으며, 이에 따라 각각의 연소 방식, 사용 연료의 종류에 따라 플라이애시 중의 산화칼슘 함량이 차별화된다.
구체적으로 본 발명의 대상이 되는 순환 유동층 연소 방식의 보일러는 850 ~950℃의 저온 연소 방식으로 유리질 생성이 적으며, 연소 중 탈황이 이루어져 애시 중에 산화칼슘과 삼산화황 성분이 상대적으로 높고, 이산화규소 함량이 상대적으로 적다.
따라서, 특허문헌 1에 공개되어 있는 기존의 고화재의 경우 순환 유동층 연소 방식의 베트남 발전소에서 발생하는 플라이애시를 적용하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 특허문헌 1의 경우 산화칼슘 함량이 40중량% 이상인 플라이애시를 구성요소로 하되 플라이애시가 전체 중량의 10 ~ 40 중량%밖에 되지 못하기 때문에 플라이애시의 재활용 처리율이 떨어지는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로 베트남의 순환 유동층 연소 방식 발전소 운전에 의해 발생하는, 산화칼슘 함량이 높은 플라이애시의 함량이 최대한 높으면서 만족할만한 성능을 갖는 고화재를 제공하려는 것이다.
특히, 플라이애시를 이용하여 별도의 석고 사용을 최소화할 수 있게 하려는 것이다.
즉, 기존의 일반 플라이애시나 고칼슘플라이애시와 다른 조성을 갖는 베트남산 저급 플라이애시의 활용도를 높여 폐기물 재활용률을 극대화시킬 수 있게 하려는 것이다.
본 발명의 고칼슘 플라이애시와 철강산업부산물을 이용한 고화재는 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 보통 포틀랜드 시멘트 10 중량부와; 순환 유동층 연소 방식의 발전소 운용에 의해 발생되고, 20 ~ 39 중량%의 산화칼슘(CaO), 15 ~ 30 중량%의 삼산화황(SO3)이 함유되어 있고, Free-CaO 함량이 2.5 ~ 10중량%이고, 상기 보통 포틀랜드 시멘트 10 중량부 대비 40 중량부의 고칼슘 플라이애시와; 30 ~ 33 중량%의 이산화규소, 10 ~ 13 중량%의 삼산화알루미늄, 46 ~ 49 중량%의 산화칼슘, 2 ~ 3 중량%의 산화마그네슘이 함유되어 있으며, 상기 보통 포틀랜드 시멘트 10 중량부 대비 30 중량부의 고로슬래그 미분말과; 40 ~ 60 중량%의 산화칼슘, 5 ~ 20 중량%의 이산화규소, 10 ~ 35 중량%의 삼산화알루미늄이 함유되어 있으며, 상기 보통 포틀랜드 시멘트 10 중량부 대비 20 중량부의 급냉 제강환원슬래그 미분말; 을 포함하여 구성된다.
상기한 구성에 있어서, 상기 고칼슘 플라이애시는 28.38 중량%의 산화칼슘(CaO), 20.36 중량%의 삼산화황(SO3)이 함유되어 있고, Free-CaO 함량이 2.97중량%이고, 강열감량이 38.2중량%로 이루어져 있으며, 상기 고로슬래그 미분말은 31.60 중량%의 이산화규소, 12.60 중량%의 삼산화알루미늄, 47.40 중량%의 산화칼슘, 2.68 중량%의 산화마그네슘이 함유되어 있고, 상기 급랭 제강 환원슬래그는 44.5 중량%의 산화칼슘(CaO), 22.6 중량%의 삼산화알루미늄, 10.9 중량%의 이산화규소가 함유되어 있는 것을 특징으로 한다.
또, 팜 오일 추출 후 발생하는 팜섬유가 상기 보통 포틀랜드 시멘트 10 중량부 대비 1 ~ 3 중량부 더 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 고칼슘 플라이애시와 철강산업부산물을 이용한 고화재 제조 방법은, 보통 포틀랜드 시멘트 10 중량부와; 순환 유동층 연소 방식의 발전소 운용에 의해 발생되고, 28.38 중량%의 산화칼슘(CaO), 20.36 중량%의 삼산화황(SO3)이 함유되어 있고, Free-CaO 함량이 2.97중량%이고, 상기 보통 포틀랜드 시멘트 10 중량부 대비 40 중량부로 이루어지고 뾰족한 입자 형상을 가지며, 강열감량이 38.2중량%인 고칼슘 플라이애시와; 31.60 중량%의 이산화규소, 12.60 중량%의 삼산화알루미늄, 47.40 중량%의 산화칼슘, 2.68 중량%의 산화마그네슘이 함유되어 있으며, 상기 보통 포틀랜드 시멘트 10 중량부 대비 30 중량부의 고로슬래그 미분말과; 44.5 중량%의 산화칼슘(CaO), 22.6 중량%의 삼산화알루미늄, 10.9 중량%의 이산화규소가 함유되어 있고, 상기 보통 포틀랜드 시멘트 10 중량부 대비 20 중량부의 급랭 제강 환원슬래그와; 상기 보통 포틀랜드 시멘트 10 중량부 대비 2 중량부의 팜섬유;를 각각 준비하는 재료준비단계와; 상기 고칼슘 플라이애시와 보통 포틀랜드 시멘트 및 팜섬유를 혼합한 후 180RPM으로 혼합하는 1차혼합교반단계와; 상기 1차혼합교반물에 고로슬래그 미분말과 급랭 제강 환원슬래그 미분말을 첨가한 후 30RPM으로 혼합 교반하는 2차혼합단계;를 포함하여 구성된다.
상기한 구성에 있어서, 상기 2차혼합단계 이후 배합수를 첨가하되, 배합수에 상기 급랭 제강 환원슬래그 20 중량부 대비 1 중량부의 구연산 분말을 용해시켜 첨가하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 베트남의 순환 유동층 연소 방식 발전소 운전에 의해 발생하는, 산화칼슘 함량이 높은 플라이애시의 함량이 최대한 높으면서 만족할만한 성능을 갖는 고화재가 제공된다.
특히, 플라이애시를 이용하여 고로슬래그 수화 활성화 및 급랭 제강환원슬래그 수화물 형성에 필요한 별도의 석고를 별도로 사용하지 않을 수 있게 된다.
즉, 기존의 일반 플라이애시나 고칼슘플라이애시와 다른 조성을 갖는 베트남산 저급 플라이애시의 활용도를 높여 폐기물 재활용률을 극대화시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 구성요소인 베트남산 고칼슘 플라이애시의 × 10,000 배율 현미경 사진.
도 2는 일반 플라이애시의 × 5,000 배율 현미경 사진.
도 3은 베트남산 고칼슘 플라이애시의 X선 회절분석 결과.
도 4는 본 발명 실시예의 양생일별 일축압축강도 측정 결과.
도 2는 일반 플라이애시의 × 5,000 배율 현미경 사진.
도 3은 베트남산 고칼슘 플라이애시의 X선 회절분석 결과.
도 4는 본 발명 실시예의 양생일별 일축압축강도 측정 결과.
이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명의 고칼슘 플라이애시를 이용한 고화재에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 고화재는 크게 고칼슘 플라이애시, 고로슬래그미분말, 급랭 제강환원슬래그 미분말, 보통 포틀랜드 시멘트를 포함하여 구성된다.
보다 구체적으로 보통 포틀랜드 시멘트 10 중량부와; 순환 유동층 연소 방식의 발전소 운용에 의해 발생되고, 20 ~ 39 중량%의 산화칼슘(CaO), 15 ~ 30 중량%의 삼산화황(SO3)이 함유되어 있고, Free-CaO 함량이 2.5 ~ 10중량%이고, 상기 보통 포틀랜드 시멘트 10 중량부 대비 40 중량부의 고칼슘 플라이애시와; 30 ~33 중량%의 이산화규소, 10 ~ 13 중량%의 삼산화알루미늄, 46 ~ 49 중량%의 산화칼슘, 2 ~ 3 중량%의 산화마그네슘이 함유되어 있으며, 상기 보통 포틀랜드 시멘트 10 중량부 대비 30 중량부의 고로슬래그 미분말과; 40 ~ 60 중량%의 산화칼슘, 5 ~ 20 중량%의 이산화규소, 10 ~ 35 중량%의 삼산화알루미늄이 함유되어 있으며 상기 보통 포틀랜드 시멘트 10중량 부 대비 20 중량부의 급랭 제강환원슬래그 미분말;을 포함하여 구성된다.
플라이애시는 미분쇄된 석탄이 연소로에서 연소된 후 집진설비에 의해 포집되는 것으로, 보일러 저부에서 채집되는 버텀애시와 구분된다.
플라이애시의 특징은 자체적인 수경성을 갖고 있지는 않으나 알칼리성 물질의 존재 하에서 물과 반응하여 경화하는 성질 즉, 포졸란 반응성을 갖는다.
이러한 플라이애시는 시멘트와 비교하여 상대적으로 초기 반응 속도가 느리기 때문에 응결 지연과 초기강도 감소가 발생할 수 있다.
본 발명의 구성요소인 고칼슘 플라이애시는 순환 유동층 연소 방식의 발전소 운용에 의해 발생되고, 20 ~ 39 중량%의 산화칼슘(CaO), 15 ~ 30 중량%의 삼산화황(SO3)이 함유되어 있는 것을 특징으로 한다.
더 나아가 본 발명에서 고칼슘 플라이애시는 강열감량이 15 ~ 40중량%이며, Free-CaO 함량이 2.5 ~ 10중량%인 것으로 한정될 수 있다.
이러한 본 발명의 고칼슘 플라이애시는 특허문헌 1에 개시된 플라이애시와 비교할 때, 산화칼슘의 함량을 비교할 때 더 낮게 나타나며, 전체 고화재에서 차지하는 함량이 훨씬 높게 나타나는 것을 알 수 있다.
이러한 본 발명의 고칼슘 플라이애시는 순환 유동층 연소방식(CFBC, Circulating Fluidized Bed Combustion)의 보일러에서 탈황제 역할을 하는 석회석과 화석연료가 850℃~ 900℃ 사이의 상대적으로 저온의 연소 조건에서 연소됨으로 인해 유리질의 생성이 적고, 비균질한 뾰족한 부정형의 형태를 취하게 되며, 특히 산화칼슘과 삼산화황 성분이 증가하며, 이들 성분이 결합하여 무수석고의 형태로 존재하며 반응 후 잔류 산화칼슘성분은 free-CaO 형태로 존재하고, 상대적으로 이산화규소의 함량이 적은 특징이 있기 때문에 포졸란 반응성이 일반 플라이애시에 비해 낮은 반면, 석고 및 free-CaO로 인해 자체 수화력을 갖는다.
특히, 본 발명에서 고칼슘 플라이애시는 베트남의 순환 유동층 연소방식 발전소에서 수득된 것으로, 그 화학적 성분은 아래 표 1과 같다.
| 구분(단위:중량%) | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 |
| 플라이애시 | 23.91 | 10.50 | 11.66 | 28.38 | 2.05 | 20.36 |
또, 상기 플라이애시의 Free-CaO 함량을 ASTM C 114 방법으로 측정하였으며, 공인시험기관인 한국세라믹기술원에 의뢰하여 분석을 실시한 결과 Free-CaO 함량은 2.97중량%로 나타났다.
고칼슘 플라이애시 고유의 특성이라 할 수 있는 Free-CaO는 반응성이 빨라 초기 응결을 앞당기고, 이는 발열, 팽창 및 균열에 의한 파괴로 이어진다.
이러한 특성은 일반 콘크리트에 사용되는 경우 구조물의 열화를 발생시키기 때문에 콘크리트혼화재로서는 배제되어야 할 항목이지만, 급랭 제강환원슬래그, 고로슬래그, 석고와 함께 존재하는 경우 고로슬래그의 자극화, 고로슬래그 및 급랭제강환원슬래그의 침상형 수화물 형성에 필요한 성분이 되어 무기 결합재의 초기반응성을 높이고 팽창에 의한 구속압을 높여 고화재 제작에는 유리한 성분이라 할 수 있다.
고로슬래그 미분말은 선철 제련 시 부산물로 발생하는 고온 용융 상태의 슬래그를 물로 급랭 처리한 후 건조 및 분쇄한 것으로써, 급랭시켜 유리화한 것이기 때문에 반응성이 높아 시멘트 혼화재료로 주로 사용된다.
이러한 고로슬래그는 수화발열속도의 저감 및 콘크리트의 온도 상승을 억제하고, 장기 강도를 높이며, 수밀성을 향상시키는 것은 물론 황산염 등에 대한 화학 저항성을 향상시키고, 알칼리실리카반응을 억제하여 고강도 콘크리트 제조에 유효한 장점을 가지는 반면, 초기 강도가 낮고 미분말의 품질 불균일에 따른 콘크리트 품질 불균일이 있으며, 중성화 진행이 빠르고 양생 온도에 따라 품질 변화가 큰 단점이 있는 것으로 알려져 있다.
통상적으로 고로슬래그 미분말은 콘크리트의 품질 향상을 위해 사용하는 것이 아닌 원가 절감을 주목적으로 하며, 시멘트 대체율이 30% 미만으로 그 이상 사용하는 경우는 매스 혹은 기초콘크리트 등 수화열제어를 목적으로 하는 경우가 있다.
본 발명에서는 특허문헌 1과 같이 고로슬래그의 특성을 이용하여 고로슬래그의 활성화 반응을 이용하여 무기결합재를 제조하여 연약지반 개량용 고화재로 활용할 수 있게 하였다.
더불어, 본 발명에서 사용된 고로슬래그 미분말의 비중은 2.91로 나타났으며, 그 화학적 조성은 아래 표 2에 나타난 바와 같다.
| 명칭 | 화학 조성 (%) | |||||||
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | K2O | SO3 | Na2O | |
| 고로슬래그 미분말 |
31.60 | 12.60 | 0.50 | 47.40 | 2.68 | 0.80 | 2.93 | 0.19 |
즉, 본 발명의 구성요소인 고로슬래그미분말은 30 ~33 중량%의 이산화규소, 10 ~ 13 중량%의 삼산화알루미늄, 46 ~ 49 중량%의 산화칼슘, 2 ~ 3 중량%의 산화마그네슘이 함유된 것으로 한정된다 할 것이다.
본 발명의 구성요소인 급랭 제강환원슬래그 미분말은 특허문헌 2와 같이 물과 접촉할 시 매우 빠른 수화반응을 하며 그 반응에 석고가 첨가되면 수화 초기 침상형 결정구조인 에트린가이트를 형성하는 물질로 본 발명의 고화재에 사용되는 주재료인 고칼슘 플라이애쉬와 반응기작을 하여 고화재 강도형성에 기여할 수 있게 하였다.
보다 자세히, 급랭 제강 환원슬래그 미분말은 초속경 물질인 Mayenite(12CaO·7Al2O3)가 주성분으로 물과 접촉시 급격한 발열반응을 일으키면서 3CaO·nAl2O3·H2O(n=6~12)수화물을 형성하는데 이때 석고가 존재하면 석고와 연쇄반응을 하여, 에트링가이트(3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O)를 형성한다. 이 수화물은 급속한 수화반응을 방지하여 반응속도를 지연시켜 가사시간을 확보하게 함과 동시에 결정형태가 각주형 침상으로 성장하여 칼슘알루미네이트계 수화물을 둘러싸고 있는 수화물 피막을 파괴하여 물과의 접촉을 다시금 일으켜 활발한 수화반응을 유도, 이로 초기 및 장기 강도 발현에 영향을 미치게 되는 것이다.
더불어 본 발명에 사용된 급랭 제강환원슬래그 미분말의 비중은 2.88로 나타났으며, 화학조성은 표 3과 같다.
| 명칭 | 화학 조성 (%) | |||||
| CaO | SiO2 | Al2O3 | FeO | MgO | SO3 | |
| 급랭 제강환원슬래그 | 44.5 | 10.9 | 26.6 | 4.3 | 6.6 | 2.5 |
본 발명에서는 급랭 제강환원 슬래그의 급결을 방지하기 위한 지연제로써 급랭 제강환원슬래그 20 중량부 대비 1 중량부의 구연산분말을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 구성요소인 보통 포틀랜드 시멘트는 통상의 고화재의 구성요소로 사용되는 것으로, 본 발명에서는 보통 포틀랜드 시멘트의 사용량을 최소화하기 위해 전체 고화재 조성의 10중량% 정도가 되도록 조절하였다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 고칼슘플라이애쉬를 이용한 고화재는 특허문헌 1에 개시된 것처럼 산화칼슘 함량이 높은 플라이애시를 활용하되, 특허문헌 1과 달리 고칼슘 플라이애시의 사용량을 극대화시키고, 특허문헌 2와 같은 급랭 제강환원슬래그를 함께 사용하여 산업부산물의 재활용률을 최대화 시킬 수 있게 한 것이다.
여기서 주목할 점은 한국 내의 열병합발전소는 아래 표 4에 나타난 바와 같이 삼산화황(SO3)의 함량이 최대 12.3중량%밖에 되지 않는 반면, 베트남의 저급 플라이애시는 20.36중량%로 매우 높게 나타난 것이라 하겠다.
| 비산회 종류 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | LOI | Free -CaO |
| 일반 플라이애시 (국내 H사) |
59.87 | 21.39 | 8.51 | 3.59 | 1.33 | 0.76 | 3.21 | 0.30 |
| 열병합 발전소 플라이애시 (국내 Y사) |
21.50 | 11.10 | 0.06 | 36.92 | 4.79 | 12.30 | 3.22 | 7.94 |
| 열병합 발전소 플라이애시 (국내 K사) |
21.90 | 10.60 | 6.00 | 45.67 | 6.96 | 6.61 | 15.7 | 4.76 |
| 열병합 발전소 플라이애시 (국내 H사) |
31.6 | 16.84 | 4.90 | 32.79 | 3.89 | 6.87 | 1.14 | 15.20 |
| 열병합 발전소 플라이애시 (국내 L사) |
32.93 | 16.50 | 9.00 | 27.14 | 5.31 | 3.38 | 0.89 | 7.20 |
| 열병합 발전소 플라이애시 (국내 S사) |
35.30 | 13.80 | 3.13 | 31.80 | 1.50 | 4.30 | 12.80 | 4.80 |
| 베트남 순환 유동층 연소 방식 보일러에서 수득한 저급 플라이애시 | 23.91 | 10.50 | 11.66 | 28.38 | 2.05 | 20.36 | 38.20 | 2.97 |
이러한 점에 착안하여 본 발명에서는 고칼슘 플라이애시가 석고의 역할을 하게 함으로서 플라이애시의 사용량을 최대화시키면서 고로슬래그의 잠재수경성 반응 및 급랭 제강환원슬래그의 침상형 수화물 형성이 원활하게 이루어질 수 있게 한 것이다.
다만, 상기와 같은 조성에서 베트남산 고칼슘 플라이애시의 강열감량(LOI)를 살펴보면 38.20중량%의 매우 높은 수치로 나타난 것을 알 수 있다.
LS L 5405의 플라이애시 강열감량 시험방법을 이용하여 측정한 결과, 강열감량은 38.2중량%로 비교적 높게 나타났다.
이러한 강열감량 측정치는 베트남 발전소의 경우 열량이 낮은 저품위탄과 고형 연료와의 혼소 등으로 인한 것으로 판단된다.
이하에서는 본 발명의 고화재에 대한 실시예에 대해 설명하기로 한다.
표 1, 2, 3에 개시되어 있는 베트남산 고칼슘 플라이애시, 고로슬래그 미분말, 부산석고 및 보통 포틀랜드 시멘트를 준비한 후 하기 표 6과 같은 조성으로 혼합하여 실시예 1 내지 9의 고화재를 제조하였다.
더불어, 각 실시예에 의해 제조된 고화재와 물을 활용하여 페이스트 경화체를 제조하여 압축강도를 측정하였다.
페이스트 경화체를 제작하기 위해 사용한 몰드는 5cm×5cm×5cm 사이즈의 큐브몰드이며, 물 바인더비는 50%로 고정하였다.
| 실시예 | 결합재 조성비(wt%) | 압축강도 측정결과(MPa) | ||||||
| 고로슬래그 미분말 |
급랭 제강 환원슬래그 미분말 | 부산석고 | 베트남 고칼슘 플라이애시 | 보통 포틀랜트 시멘트 | 3일 강도 |
7일 강도 |
28일 강도 |
|
| 1 | 100 | 0.22 | 0.36 | 0.97 | ||||
| 2 | 50 | 50 | 13.46 | 20.72 | 47.11 | |||
| 3 | 45 | 15 | 30 | 10 | 6.26 | 12.35 | 24.79 | |
| 4 | 45 | 3.5 | 1.5 | 40 | 10 | 5.12 | 22.00 | 32.18 |
| 5 | 40 | 7 | 3 | 40 | 10 | 1.33 | 14.69 | 22.95 |
| 6 | 35 | 10.5 | 4.5 | 40 | 10 | 1.04 | 9.39 | 19.34 |
| 7 | 20 | 30 | 40 | 10 | 11.96 | 23.05 | 37.79 | |
| 8 | 30 | 20 | 40 | 10 | 9.11 | 17.16 | 42.59 | |
| 9 | 40 | 10 | 40 | 10 | 3.23 | 7.97 | 25.78 | |
상기 표에서 사용된 부산석고는 고칼슘 플라이애시와의 비교를 위해 사용된 것으로, 화학적 조성은 아래 표 6에 나타난 바와 같다.
| 명칭 | 화학 조성 (%) | |||||||
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | K2O | SO3 | Na2O | |
| 부산석고 | 1.45 | 0.52 | 0.46 | 72.50 | 1.62 | 0.20 | 22.4 | 0.01 |
상기 표 5에 나타나 있는 바와 같이 실험 배합에서 경화체의 경화 반응이 일어나 공시체의 성형이 가능하였으며, 각각 재령이 증가할수록 압축강도도 증가하여 지속적인 수화반응이 진행되었음을 확인할 수 있었다.
또한 실시예 3번과 실시예 4번을 비교하여 볼 경우, 직접적인 강도 형성에는 비교적 적은 영향을 미치는 고칼슘 플라이애시 사용량이 증가했음에도 불구하고 강도발현이 증가하는 것을 볼 수 있다.
이것은 고로슬래그의 활성화 및 급랭제강환원슬래그의 안정적 수화물 생성에 필요한 석고는 고칼슘 플라이애시의 석고 성분으로 충분한 것으로 판단할 수 있다.
28일 재령에서의 압축강도는 실시예 2번이 가장 높았는데, 이는 고로슬래그 계 시멘트의 비교군으로서 실시예 2번을 제외한 배합중에서는 실시예 8번의 압축강도가 가장 높았음을 알 수 있다.
실시예 7번부터 9번까지의 압축결과 강도 결과로 미루어 볼 때, 실시 예 8번의 28일을 기준으로 고로슬래그 혹은 급랭 제강환원슬래그 미분말의 비율 증감에 따라 강도 하락현상이 나타났으며, 급랭 제강환원슬래그의 비율이 높아지면 3일 및 7일 강도에서 보다 높은 강도 성능을 나타내는 것으로 나타났다.
따라서, 실시예 8번의 배합비율이 사용된 고칼슘 플라이애시의 석고성분을 충분히 활용하면서 최적의 강도발현을 위한 배합이라고 할 수 있다.
한편, 추가적으로 팜섬유를 준비한 후 혼합하여 고로슬래그 미분말, 급랭 제강 환원슬래그 미분말, 고칼슘 플라이애시, 보통 포틀랜드 시멘트, 팜섬유가 30 중량부, 20중량부, 40중량부, 10 중량부, 2 중량부가 되도록 하여 준비한 후, 팜섬유, 고칼슘플라이애시, 시멘트를 혼합하여 180 RPM으로 교반한 후 이어 고로슬래그 미분말을 첨가한 후 30 RPM으로 혼합하여 실시예 10의 고화재를 제조하였다.
제조된 실시예 10의 고화재를 상기 표 6과 동일하게 페이스트 경화체를 제작하여 3, 7, 28일이 지난 후 압축강도를 조사하였다.
그 결과 3일 경과 시 12.1MPa, 7일 경과시 25.15MPa, 28일 경과시 44.5MPa로 측정되었으며, 비율로 환산할 경우 3일 및 7일 재령시의 압축강도롤 높여주는 것을 의미한다.
이는 베트남산 고칼슘 플라이애시 사용 시 저품위탄과 고형 연료 혼소 등으로 인해 초기 압축강도 저하를 발생시키는 것을 방지해주는 것이라 하겠다.
이때, 각 구성요소의 비중을 살펴보면 고로슬래그 미분말이 2.91, 고칼슘 플라이애시의 비중은 2.23, 급랭 제강환원슬래그의 비중은 2.88, 보통 포틀랜드 시멘트의 비중은 3.05로 나타난다.
이에 따라 각 구성을 한번에 교반날 등을 이용하여 혼합하게 되면 원심력에 의해 무게가 무거운 시멘트는 외곽으로, 반대로 고칼슘 플라이애시는 가장 중심에 위치하게 된다.
그런데, 고로슬래그 미분말의 황산염 자극에 의한 포졸란 반응을 위해서는 고로글래그 미분말에 고칼슘플라이애시가 접하도록 위치하는 것이 바람직하며, 시멘트는 전체적으로 고르게 섞여 있음이 바람직하다.
이를 위해 본 발명의 고화재 제조는 입자가 불균일하고 뾰족한 형태를 취하면서 비중이 가장 작은 고칼슘 플라이애시와, 반대로 입자가 균일하고 비중이 가장 큰 시멘트를 먼저 혼합하여 이들이 상호 결합하게 하고, 그런 다음 고로슬래그미분말과 급랭 제강환원슬래그를 혼합함이 바람직하다.
이 과정에서 초기에 시멘트와 고칼슘플라이애시의 혼합 시 교반 RPM은 고속으로 교반하여 고속 회전 교반에 의해 시멘트 입자가 고칼슘플라이애시 입자가 상호 견고하게 결합되도록 하며, 고로슬래그미분말 및 급랭 제강환원슬래그의 혼합 교반 시에는 상대적으로 저속으로 진행하는 것이 바람직하다.
이때, 급랭 제강환원슬래그 20 중량부 대비 1 중량부의 구연산분말을 배합수에 용해시켜 첨가하여 급랭 제강환원슬래그의 급결을 방지하기 위한 지연제로 활용한다.
구연산분말의 첨가 시 실시예 8의 압축강도 변화는 발생하지 않게 되며, 급결 방지를 통해 품질 균질성을 높여주게 된다.
이를 위한 RPM은 상기 고속 교반은 120 ~ 240 RPM 정도가 바람직하며, 저속 교반은 20 ~ 40 RPM 정도가 바람직하다.
이와 같이 혼합 교반된 고화재는 비중이 큰 시멘트와 비중이 작은 고칼슘플라이애시가 상호 결합되고, 그 주변으로 고로슬래그미분말 및 급랭 제강환원슬래그가 결합되어 황산염 자극에 의한 포졸란 반응성이 높아지게 된다 할 것이다.
이때, 전술한 팜섬유가 혼합되는 경우 팜섬유는 초기의 고속 교반 시 함께 혼합되어 뾰족한 플라이애시 입자에 결합되도록 함이 바람직하다 할 것이다.
아울러, 상기와 같이 조성된 고화재는 원지반과 혼합 교반된 후 28일동안 양생되는 것이 가장 바람직하다 할 것이다.
본 발명은 다양한 지반 개량 공사에 적용될 수 있다 할 것이며, 화력발전 부산물과 철강산업부산물의 사용량을 최대화 하여 친환경적인 재료로 표현할 수 있을 것이다.
Claims (5)
- 삭제
- 삭제
- 고화재에 있어서,
보통 포틀랜트 시멘트 10 중량부와;
순환 유동층 연소 방식의 발전소 운용에 의해 발생되고, 28.38 중량%의 산화칼슘(CaO), 20.36 중량%의 삼산화황(SO3)이 함유되어 있고, Free-CaO 함량이 2.97중량%이고, 강열감량이 38.2중량%로 이루어져 있으며, 상기 보통 포틀랜트 시멘트 10 중량부 대비 40 중량부의 고칼슘 플라이애시와;
31.60 중량%의 이산화규소, 12.60 중량%의 삼산화알루미늄, 47.40 중량%의 산화칼슘, 2.68 중량%의 산화마그네슘이 함유되어 있으며, 상기 보통 포틀랜트 시멘트 10 중량부 대비 30 중량부의 고로슬래그 미분말과;
44.5 중량%의 산화칼슘(CaO), 22.6 중량%의 삼산화알루미늄, 10.9 중량%의 이산화 규소가 함유되어 있으며, 상기 보통 포틀랜드 시멘트 10 중량부 대비 20 중량부의 급냉 제강환원슬래그 미분말; 을 포함하여 구성되며,
팜 오일 추출 후 발생하는 팜섬유가 상기 보통 포틀랜트 시멘트 10 중량부 대비 1 ~ 3 중량부 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는,
고칼슘 플라이애시와 철강산업부산물을 이용한 고화재.
- 고화재 제조 방법에 있어서,
보통 포틀랜트 시멘트 10 중량부와;
순환 유동층 연소 방식의 발전소 운용에 의해 발생되고, 28.38 중량%의 산화칼슘(CaO), 20.36 중량%의 삼산화황(SO3)이 함유되어 있고, Free-CaO 함량이 2.97중량%이고, 상기 보통 포틀랜트 시멘트 10 중량부 대비 40 중량부로 이루어지고 뾰족한 입자 형상을 가지며, 강열감량이 38.2중량%인 고칼슘 플라이애시와;
31.60 중량%의 이산화규소, 12.60 중량%의 삼산화알루미늄, 47.40 중량%의 산화칼슘, 2.68 중량%의 산화마그네슘이 함유되어 있으며, 상기 보통 포틀랜트 시멘트 10 중량부 대비 30 중량부의 고로슬래그 미분말과;
44.5 중량%의 산화칼슘(CaO), 22.6 중량%의 삼산화알루미늄, 10.9 중량%의 이산화 규소가 함유되어 있고, 상기 보통 포틀랜트 시멘트 10 중량부 대비 20 중량부의 급랭 제강 환원슬래그와;
상기 보통 포틀랜트 시멘트 10 중량부 대비 2 중량부의 팜섬유;를 각각 준비하는 재료준비단계와;
상기 고칼슘 플라이애시와 보통 포틀랜트 시멘트 및 팜섬유를 혼합한 후 180RPM으로 혼합하는 1차혼합교반단계와;
상기 1차혼합교반물에 고로슬래그 미분말과 급랭 제강 환원슬래그 미분말을 첨가한 후 30RPM으로 혼합 교반하는 2차혼합단계;를 포함하여 구성된,
고칼슘 플라이애시를 이용한 고화재 제조 방법.
- 제 4항에 있어서,
상기 2차혼합단계 이후 배합수를 첨가하되, 배합수에 상기 급랭 제강 환원슬래그 20 중량부 대비 1 중량부의 구연산 분말을 용해시켜 첨가하는 것을 특징으로 하는,
고칼슘 플라이애시를 이용한 고화재 제조 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180045668A KR101889783B1 (ko) | 2018-04-19 | 2018-04-19 | 고칼슘 플라이애시와 철강산업부산물을 이용한 고화재 및 그 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180045668A KR101889783B1 (ko) | 2018-04-19 | 2018-04-19 | 고칼슘 플라이애시와 철강산업부산물을 이용한 고화재 및 그 제조 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101889783B1 true KR101889783B1 (ko) | 2018-08-21 |
Family
ID=63453866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180045668A Active KR101889783B1 (ko) | 2018-04-19 | 2018-04-19 | 고칼슘 플라이애시와 철강산업부산물을 이용한 고화재 및 그 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101889783B1 (ko) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102156654B1 (ko) * | 2020-05-12 | 2020-09-16 | 김창구 | 칼슘알루미네이트 화합물을 첨가한 미분탄 석탄회를 이용한 폐광산의 중금속 고화용 안정화재 조성물 |
| CN112374812A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-02-19 | 四川省铁证工程检测有限公司 | 一种高钙粉煤灰混凝土及其制备方法 |
| JP2021130581A (ja) * | 2020-02-19 | 2021-09-09 | 株式会社トクヤマ | 高炉セメントの製造方法 |
| KR20210128631A (ko) | 2020-04-17 | 2021-10-27 | 주식회사 이노씨에스알 | 비료부산물을 이용한 모르타르용 조성물 |
| KR20230066704A (ko) | 2021-11-08 | 2023-05-16 | 주식회사 삼표산업 | 친환경 범용성 고화재 조성물 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101194871B1 (ko) | 2012-06-22 | 2012-10-25 | 에스아이 주식회사 | 활성화 슬래그 및 포졸란 반응을 이용한 연약지반 개량용 지반 고화재 조성물 및 그 제조방법 |
| KR101243975B1 (ko) | 2012-07-25 | 2013-03-15 | 공주대학교 산학협력단 | 급냉 제강환원슬래그 분말을 이용한 수경성 결합재 조성물 및 그 제조방법 |
| KR101267479B1 (ko) * | 2012-09-13 | 2013-05-31 | 주영에스티에스(주) | 심층혼합처리공법용 고화재 조성물 및 이를 이용한 심층혼합처리방법 |
| KR20170112114A (ko) * | 2016-03-30 | 2017-10-12 | 신우에코텍 주식회사 | 폐자원을 이용한 콘크리트용 시멘트 조성물 |
| KR20170118991A (ko) * | 2016-04-15 | 2017-10-26 | 주식회사 지안산업 | 순환유동층보일러 고칼슘연소재를 이용한 토양안정재 |
-
2018
- 2018-04-19 KR KR1020180045668A patent/KR101889783B1/ko active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101194871B1 (ko) | 2012-06-22 | 2012-10-25 | 에스아이 주식회사 | 활성화 슬래그 및 포졸란 반응을 이용한 연약지반 개량용 지반 고화재 조성물 및 그 제조방법 |
| KR101243975B1 (ko) | 2012-07-25 | 2013-03-15 | 공주대학교 산학협력단 | 급냉 제강환원슬래그 분말을 이용한 수경성 결합재 조성물 및 그 제조방법 |
| KR101267479B1 (ko) * | 2012-09-13 | 2013-05-31 | 주영에스티에스(주) | 심층혼합처리공법용 고화재 조성물 및 이를 이용한 심층혼합처리방법 |
| KR20170112114A (ko) * | 2016-03-30 | 2017-10-12 | 신우에코텍 주식회사 | 폐자원을 이용한 콘크리트용 시멘트 조성물 |
| KR20170118991A (ko) * | 2016-04-15 | 2017-10-26 | 주식회사 지안산업 | 순환유동층보일러 고칼슘연소재를 이용한 토양안정재 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021130581A (ja) * | 2020-02-19 | 2021-09-09 | 株式会社トクヤマ | 高炉セメントの製造方法 |
| JP7315496B2 (ja) | 2020-02-19 | 2023-07-26 | 株式会社トクヤマ | 高炉セメントの製造方法 |
| KR20210128631A (ko) | 2020-04-17 | 2021-10-27 | 주식회사 이노씨에스알 | 비료부산물을 이용한 모르타르용 조성물 |
| KR102156654B1 (ko) * | 2020-05-12 | 2020-09-16 | 김창구 | 칼슘알루미네이트 화합물을 첨가한 미분탄 석탄회를 이용한 폐광산의 중금속 고화용 안정화재 조성물 |
| CN112374812A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-02-19 | 四川省铁证工程检测有限公司 | 一种高钙粉煤灰混凝土及其制备方法 |
| KR20230066704A (ko) | 2021-11-08 | 2023-05-16 | 주식회사 삼표산업 | 친환경 범용성 고화재 조성물 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101889783B1 (ko) | 고칼슘 플라이애시와 철강산업부산물을 이용한 고화재 및 그 제조 방법 | |
| KR102125577B1 (ko) | 순환 유동층 보일러 버텀애시를 자극제로 이용한 결합재 조성물 | |
| JP3654122B2 (ja) | スラグ硬化体の製造方法 | |
| JP5946107B2 (ja) | セメント組成物の製造方法 | |
| KR101137717B1 (ko) | 석분을 포함하는 상온 강도발현 콘크리트 조성물 제조방법 | |
| KR101525035B1 (ko) | 탈황공정 부산물을 이용한 결합재 조성물 | |
| KR101289825B1 (ko) | 유기성 슬러지 고화제 및 이를 이용한 인공토양 제조방법 | |
| KR101543307B1 (ko) | 순환유동층 보일러에서 발생한 탈황석고를 이용한 석산 매립용 친환경 채움재 및 제조방법 | |
| KR102107600B1 (ko) | 초임계 유동층 보일러 플라이애시를 이용한 파일충전재 조성물 및 그 파일충전재의 제조방법 | |
| KR20140092699A (ko) | 페트로 코크스 탈황석고를 이용한 고함수 슬러지 고화제 및 이를 이용한 고화토 제조방법 | |
| KR20180109377A (ko) | 6가 크롬 용출이 없는 친환경 연약지반 표층혼합처리 및 흙포장 공법 | |
| JP2004518605A (ja) | セメント材料 | |
| KR101973093B1 (ko) | 순환자원을 자극제로 이용한 시멘트 대체용 결합재 조성물 | |
| KR102565271B1 (ko) | 폴리실리콘 슬러지를 포함하는 지반 고화제용 콘크리트 조성물 | |
| JP3958090B2 (ja) | 水和硬化体 | |
| JP2014094874A (ja) | 焼成物 | |
| KR20180027888A (ko) | 중금속 용출이 없는 친환경 연약지반 표층혼합처리 및 흙포장 공법 | |
| KR20180051840A (ko) | 시멘트를 함유하지 않은 무독성 지반 주입재 및 이를 이용한 지반 보강 방 | |
| KR20150114771A (ko) | 산업부산물을 활용한 연약지반용 고화재 조성물 | |
| KR101852483B1 (ko) | 고칼슘 플라이애시를 이용한 고화재 제조 방법 및 이 제조 방법에 의해 제조된 고화재를 이용한 지반 개량 공법 | |
| KR20180134811A (ko) | 중금속 용출이 없는 친환경 연약지반 표층혼합처리 및 흙포장 공법 | |
| KR20170106746A (ko) | 순환자원을 활용한 무시멘트형 비소성 무기 결합재 | |
| JP2016216274A (ja) | 人工石材 | |
| JP6292257B2 (ja) | 脱硫スラグを用いた水和固化体 | |
| KR102702670B1 (ko) | 탄산칼슘을 포함하는 콘크리트 블록 조성물 및 이의 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20180419 |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| PA0302 | Request for accelerated examination |
Patent event date: 20180419 Patent event code: PA03022R01D Comment text: Request for Accelerated Examination |
|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20180717 Patent event code: PE09021S01D |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20180803 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20180813 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20180814 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration | ||
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20210810 Start annual number: 4 End annual number: 4 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20220810 Start annual number: 5 End annual number: 5 |