KR101891052B1 - 시멘트 첨가물 및 그 제조방법 - Google Patents

시멘트 첨가물 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시멘트에서 발생되는 6가크롬을 제거함과 동시에 시멘트의 강도 및 고유 물성이 유지되는 시멘트 첨가물 및 그 제조방법에 관한 발명이다.
또한, 본 발명의 시멘트 첨가물은 시멘트, 콘크리트, 몰탈 오폐수 처리 또는 토양 개선에 사용할 수 있다.

Description

시멘트 첨가물 및 그 제조방법{CEMENT MIXTURE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 시멘트에서 발생되는 6가크롬(Cr6+)을 제거함과 동시에 시멘트의 강도 및 고유 물성이 유지되는 시멘트 첨가물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
시멘트(cement)는 물질과 물질을 접합시키는 성질을 가진 무기질 결합재로 물과 반응하여 굳는 광물질 미분말이며, 건물을 세우기 위해 사용되는 혼합물로 사용된다.
시멘트는 크게 포틀랜드 시멘트(portland cement), 백색 포틀랜드 시멘트(white portland cement), 혼합 시멘트(blended cement)로 나뉜다.
그 중에서도 포틀랜드 시멘트는 주성분인 석회, 실리카, 알루미나 및 산화철을 함유하는 원료를 적당한 비율로 혼합하여 그 일부가 용융하여 소결된 클링커(clinker)에 적당량의 석고를 투입하여 분말로 한 것이다.
우리나라는 ‘세종실록 지리지’에 소성 석회의 사용법이 기록되어 있으며, 박제가의 ‘북학의’에 성벽 축조 등에 사용한 것이 기록되어 있다.
또한, 우리나라의 1960~1980년대에는 석회석이 많이 매장되어 있는 지리적 특징에 의해 석회석을 원료로 시멘트를 제조하였다.
그러나 1990년대 이후에는 원가 절감 및 산업 폐기물을 처리를 위해 제조과정 중 연간 300~400만 톤의 산업 폐기물이 부원료 또는 대체 원료로 사용하여 시멘트를 제조하였다.
산업 폐기물은 철강슬래그, 소각재, 염색공단 슬러지, 화학성분 폐슬러지, 폐반도체 등을 원료로 사용되었다.
또한, 산업 폐기물이 포함된 시멘트는 6가크롬과 같은 발암 유발 물질로 인해 아토피, 새집증후군 등과 같은 질병이 유발되었다.
6가크롬은 비금속 1급 발암물질로 강한 산화 작용을 하고, 독성이 강해 접촉 또는 흡입을 통해 피부암, 폐암 등의 각종 암과 질병이 유발된다.
유럽, 일본 등의 선진국에서는 6가크롬을 2mg/kg으로 규제하나, 국내의 경우 20mg/kg 이하로 자율규제하고 있다.
최근에는 원가 절감보다는 유해 및 발암물질 등의 문제가 개선된 안전한 시멘트를 제조하기 위해 6가크롬 수치를 낮추는 연구 및 개발이 진행되고 있는 실정이다.
본 발명의 배경기술이 되는 선행기술로, 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0036459호(이하, ‘선행문헌 1’), 대한민국 공개특허공보 제10-2008-0044246호(이하, ‘선행문헌 2’), 대한민국 등록특허공보 제10-0849395호(이하, ‘선행문헌 3’) 및 일본 공개특허공보 특개2008-308396호(이하, ‘선행문헌 4’)가 있다.
선행문헌 1은 시멘트에서의 가용성 크롬산염 함량을 위한 환원제 및 이의제조 방법으로 황산철 화합물을 시멘트에 혼합하여 6가크롬이 환원되는 환원제이다.
그러나 시멘트에 혼합되는 황산철 화합물은 시멘트 제조, 보관 또는 사용과정에서 6가크롬 환원제가 산화되어 효과가 급속도로 저하되며, 제조 과정 또는 사용과정 중에 수은이 발생되어 6가크롬 환원제로 사용되기에 부적절하다.
선행문헌 2는 시멘트에서 6가크롬 환원 조성물로 6가크롬 환원을 안정적으로 증가시키기 위한 비-리그노술포네이트-계 착화제를 사용하는 조성물이다.
선행문헌 2의 발명은 황산제1주석 및 나트륨 글루코네이트를 수성 환경에서 조합하여 시멘트에 사용하고 있으나, 약 26일 이후 6가크롬이 다시 산화되고, 시간이 흐름에 따라 산화된 6가크롬의 양이 증가하여 사람이 주거하는 환경에 사용하기 부적절하다.
선행문헌 3은 산화 안정성이 우수한 시멘트 6가크롬 환원제로 6가크롬 환원제 및 제올라이트를 혼합하여 시멘트 제조, 보관 과정에서 6가크롬 함량을 효율적으로 감소시키는 6가크롬 환원제이다.
선행문헌 3의 발명은 환원제로 황산철 화합물, 황산 주석, 염화주석, 아연 화합물과 제올라이트를 혼합하여 시멘트에 사용하고 있으나, 시멘트 내의 6가크롬 함량이 10~18ppm으로 국내 자율구제보다 조금 낮은 수치로 이 역시도 사람이 주거하는 환경에 사용하기 부적합하다.
선행문헌 4는 함수 조성물, 활용 처리 방법 및 무공해형 내수성 처리체로 상온에서 수경성, 고정, 결착, 경화, 내수의 기능을 발휘하는 무공해형 내수성 처리체이다.
선행문헌 4의 발명은 흡착 성능을 가지는 실리카, 알루미나를 함유하는 숯-규산염 담지체로 사용하고 있으나, 주로 물을 정화하므로 시멘트에 혼합하여 사용되기 어렵다.
이에 본 출원인은 6가크롬을 3가크롬으로 환원시키며, 황산철을 사용하지 않고, 6가크롬이 산화되지 않는 시멘트 첨가물을 안출하게 되었다.
<선행기술문헌>
대한민국 공개특허공보 제10-2006-0036459호
대한민국 공개특허공보 제10-2008-0044246호
대한민국 등록특허공보 제10-0849395호
일본 공개특허공보 특개2008-308396호
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 폐기물을 이용한 시멘트 제조방법에서 제기되는 유해 및 발암 물질인 6가크롬 발생 문제점을 개선하는 시멘트 첨가물을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 시멘트 첨가물은 시멘트 생산 전 과정 혹은 시멘트 타설 전에 혼합하여도 기존 시멘트와 동일한 강도 및 고유 물성을 제공하는 데에 있다.
나아가, 본 발명은 시멘트 공정과정의 다양성에 따른 생산 비용이 절감되는 데에 있다.
더 나아가, 본 발명의 시멘트 첨가물은 오폐수 처리 또는 토양 개선에 도입이 가능한 시멘트를 제공하는 데에 있다.
특히, 본 발명의 시멘트 첨가물은 시멘트가 열에 의해 6가크롬으로 산화되지 않고, 시간이 흘러도 환원된 6가크롬이 다시 산화되지 않는 시멘트를 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 중량부로 숯 15~25부 및 염화철 75~85부가 포함되는 것을 특징으로 하는 시멘트 첨가물이다.
또한, 본 발명은 중량부로 규산염 15~25부 및 염화철 75~85부가 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 염화철이 시멘트에 0.1~0.8중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 시멘트 혼합물이다.
또한, 본 발명의 시멘트 첨가물이 시멘트에 0.1~0.8중량% 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 시멘트 혼합물은 스테아린산칼슘이 10중량% 이하가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 폐기물을 이용한 시멘트 제조방법에서 제기되는 유해 및 발암 물질의 문제점을 개선하는 시멘트 첨가물을 제공하여 6가크롬이 현저히 저감되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 시멘트 첨가물은 시멘트 생산 전 과정 혹은 시멘트 타설 전에 혼합하여도 기존 시멘트와 동일한 강도 및 고유 물성이 유지되는 효과가 있다.
나아가, 본 발명은 시멘트 공정과정의 다양성에 따른 생산 비용이 절감되는 데에 있다.
더 나아가, 본 발명의 시멘트 첨가물은 오폐수 처리 또는 토양 개선에 도입이 가능한 시멘트를 제공할 수 있다.
특히, 본 발명의 시멘트 첨가물은 시멘트가 열에 의해 6가크롬으로 산화되지 않고, 시간이 흘러도 환원된 6가크롬이 다시 산화되지 않는 시멘트를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 시멘트 첨가물이다.
도 2는 종래 시멘트의 6가크롬 용출 시험성적서이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 시멘트 첨가물이 포함된 시멘트의 6가크롬 용출 시험성적서이다.
도 5는 본 발명의 시멘트 첨가물이 포함된 시멘트와 시중에 판매되는 시멘트의 6가크롬 검출을 육안으로 확인한 결과이다.
도 6은 본 발명의 시멘트 첨가물이 포함된 시멘트와 시중에 판매되는 시멘트를 이용하여 금붕어 생존 실험하는 사진이다.
도 7은 본 발명의 시멘트 첨가물이 포함된 시멘트와 시중에 판매되는 시멘트를 이용하여 음이온 수치를 확인한 결과이다.
도 8은 본 발명의 시멘트 첨가물이 포함된 시멘트와 시중에 판매되는 시멘트를 이용하여 가열 전, 후에 따른 6가크롬 검출을 육안으로 확인한 결과이다.
이하, 실시예들을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 목적, 특징, 장점은 이하의 실시예들을 통해 쉽게 이해될 것이다.
본 발명은 여기에서 개시되는 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수 있다. 여기에서 개시되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 제공되는 것이고, 본 발명의 기술적 사상 및 기술적 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
따라서 이하의 실시예들에 의하여 본 발명이 제한되어서는 안 되며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술적 범위에 포함되는 모든 변환이 포함되는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
본 발명은 다양한 변환이 가해질 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명한다. 도면들에서 요소의 크기 또는 요소들 사이의 상대적인 크기는 본 발명에 대한 명확한 이해를 위해서 다소 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 도면들에 도시된 요소의 형상이 제조 공정상의 변이 등에 의해서 다소 변경될 수 있다.
따라서 본 명세서에서 개시된 실시예들은 특별한 언급이 없는 한 도면에 도시된 형상으로 한정되어서는 안 되며, 어느 정도의 변형을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 즉, 본 발명의 다양한 양상들, 특징들, 실시예들 또는 구현예들은 단독으로 또는 다양한 조합들로 사용될 수 있다.
본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 청구범위에 의해서 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한고, 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한 통상의 기술을 가진 사람에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
<실시예 1>
본 발명의 시멘트 첨가물은 6가크롬을 3가크롬으로 환원시키고, 시간이 흘러도 다시 산화되지 않기 위해서 숯 및 염화철이 포함될 수 있으며, 향후 생산중단, 경제적인 문제 또는 독성 문제 등에 의하여 대체물질을 사용할 수 있으므로 이에 한정되지 않는다.
보다 상세하게 시멘트 첨가물은 중량부로 숯 15~25부 및 염화철 75~85부가 포함될 수 있으며, 바람직하게는 숯 18~22부 및 염화철 78~82부가 포함될 수 있으며, 가장 바람직하게는 숯 20부 및 염화철 80부가 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 염화철은 그 종류 중에서 염화철4수화물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 시멘트 첨가물은 통상의 방법으로 혼합하여 제조될 수 있다.
나아가, 시멘트 첨가물은 분말 또는 수용액 상태인 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 분말 형태일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 숯은 미세 공극이 많아 흡착능력이 뛰어나 환원된 6가크롬을 흡착하여 비활성화 상태로 유지시켜 사용되는 것이다.
본 발명에서 사용되는 숯은 소나무 숯, 대나무 숯, 참나무 숯(참숯), 은행나무 숯 중 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 대나무 숯 또는 참나무 숯 중 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 더 바람직하게는 참나무 숯을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 본 발명에서 사용되는 숯은 분말 형태일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
숯의 공극 직경은 사용되는 나무 종류에 따라 다르다. 공극의 평균 직경은 소나무 숯은 1~10㎛, 대나무 숯은 3~15㎛, 참나무 숯은 2~10㎛, 은행나무 숯은 3~10㎛이다.
참나무 숯은 500~900℃의 중온 또는 1,100~1,300℃의 고온에서 제탄된 것을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 참나무 숯의 미세 공극수는 중온보다 고온에서 제탄 된 것이 많이 포함되어 고온에서 제탄 된 것을 사용하는 것이 가장 좋으나, 이에 한정되지 않는다.
특히, 참나무 숯은 다른 숯과 달리 미세 공극이 많아 흡착능력이 매우 뛰어나며, 6가크롬 제거에 탁월한 효과가 있다.
대나무 숯은 1,000℃ 이상의 고온에서 제탄된 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 1,100~1,300℃의 고온에서 제탄된 것을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
특히, 대나무 숯은 음이온, 원적외선, 전자파 차단, 냄새 제거 및 공기정화, 수질정화, 항균 및 해독, 미네랄 공급, 습도조절 효과가 있으며, 중금속 제거에 사용될 경우 흡착률이 뛰어나 탁월한 효과가 있다.
상기 염화철4수화물은 담녹색으로 조해성이 있는 결정으로 비중이 1.926g/cm3으로 물과 알코올에 녹으며, 수화물을 공기 중에서 가열하면 분해하여 산화철(Fe2O3)이 된다.
본 발명에서 염화철은 전자 공급체인 Fe2 +에 의해 크롬 환원의 반응을 일으켜 6가크롬이 3가크롬으로 환원되는 것이다.
<실시예 2>
본 발명의 시멘트 첨가물은 6가크롬을 3가크롬으로 환원시키고, 시간이 흘러도 다시 산화되지 않기 위해서 규산염 및 염화철이 포함될 수 있으며, 향후 생산중단, 경제적인 문제 또는 독성 문제 등에 의하여 대체물질을 사용할 수 있으므로 이에 한정되지 않는다.
보다 상세하게 시멘트 첨가물은 중량부로 규산염 15~25부 및 염화철 75~85부가 포함될 수 있으며, 바람직하게는 규산염 18~22부 및 염화철 78~82부가 포함될 수 있으며, 가장 바람직하게는 규산염 20부 및 염화철 80부가 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 염화철은 그 종류 중에서 염화철4수화물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 시멘트 첨가물은 통상의 방법으로 혼합하여 제조될 수 있다.
나아가, 시멘트 첨가물은 분말 또는 수용액 상태인 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 분말 형태일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 규산염은 한 개 또는 더 많은 규소 중심 원자가 음전하를 띈 리간드에 의해 둘러싸여 있는 음이온을 포함하는 화합물로 내식성이 더욱 향상되는 것이다.
본 발명에서 사용되는 규산염은 음이온을 이용하여 중금속의 양이온을 중화시킴과 동시에 세공(細孔)구조를 가지고 있어 환원된 6가크롬을 흡착하고, 그 주변을 코팅하여 비활성화 상태로 유지시켜준다.
상기 염화철은 전자 공급체인 Fe2 +에 의해 크롬 환원의 반응을 일으켜 6가크롬이 3가크롬으로 환원되는 것이다.
<실시예 3>
본 발명의 시멘트 혼합물은 시멘트 및 시멘트 첨가물이 혼합된 것을 의미한다.
상기 시멘트 첨가물은 염화철, <실시예 1> 또는 <실시예 2> 중 어느 하나의 시멘트 첨가물을 사용할 수 있다.
상기 염화철은 그 종류 중에서 염화철4수화물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 시멘트 첨가물은 기존 시멘트와 동일한 강도 및 고유 물성을 제공하기 위해 시멘트 생산 전 과정 혹은 시멘트 타설 전에 혼합할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
시멘트 혼합물은 시멘트에 포함된 6가크롬을 불검출 또는 저감시키기 위해서 시멘트에 시멘트 첨가물이 0.1~0.8중량% 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.2~0.7중량%, 더 바람직하게는 0.3~0.6중량% 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
시멘트 첨가물은 시멘트에 0.1중량% 미만 포함될 경우 6가크롬이 극소량 검출될 수 있으며, 0.8중량% 초과 포함될 경우 시멘트 고유 물성이 변할 수 있다.
또한, 시멘트 첨가물이 시멘트에 0.2중량% 미만 포함될 경우 6가크롬이 소량 검출될 수 있으며, 0.7중량% 초과 포함될 경우 시멘트의 강도가 변할 수 있다.
또한, 시멘트 첨가물은 시멘트, 콘크리트, 몰탈 오폐수 처리 또는 토양 개선에 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서 시멘트의 강도를 더 높이기 위해서 시멘트 혼합물에 스테아린산칼슘이 10중량% 이하가 더 포함될 수 있으며, 바람직하게는 1~6중량%, 더 바람직하게는 2~5중량%, 가장 바람직하게는 2~3중량%가 더 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 스테아린산칼슘은 물을 흡수하지 않는 특성을 가지고 있어 발수 및 방수성이 개선으로 인해 시멘트의 강도가 향상될 수 있다.
또한, 스테아린산칼슘은 시멘트 혼합물에 10중량% 초과로 혼합될 경우, 강도 발현이 저하될 수 있다.
나아가, 스테아린산칼슘은 시멘트 혼합물에 2중량% 미만으로 혼합될 경우 발수 및 방수의 효과가 미약할 수 있으며, 3중량% 초과로 혼합될 경우 제조 원가가 높아져 경제적이지 못할 수 있다.
<실험예 1>
본 발명의 실시예를 토대로 제조된 시멘트 첨가물이 포함된 시멘트와 종래의 시멘트의 6가크롬을 비교하는 실험을 수행하였다.
실험군 A는 시멘트에 숯 및 염화철이 포함된 시멘트 첨가물이 0.5중량% 포함된 것을 사용하였고, 실험군 B는 시멘트에 염화철이 0.5중량% 포함된 것을 사용하였다.
대조군은 시중에 판매되고 있는 황산철이 포함된 시멘트를 사용하였다.
6가크롬 용출시험은 KS L 5221:2017 시험방법을 이용하였다.
하기 <표 1>은 6가크롬 용출시험 결과를 정리한 것이다.
실험군 A 실험군 B 대조군
6가크롬(mg/kg) 2.7 7.4 24.3
<표 1> 및 도 2~4를 살펴보면, 실험군 A에서 6가크롬이 2.7mg/kg, 실험군 B에서 7.4mg/kg, 대조군에서 24.3mg/kg 검출되었다.
이는 실험군 A, B와 대조군을 비교하였을 때 시멘트 첨가물을 사용할 경우 6가크롬이 약 3.3~9배 감소되었음을 알 수 있다.
따라서 본 발명에서 사용되는 시멘트 첨가물을 시멘트에 혼합하여 사용할 경우 6가크롬이 8mg/kg 이하로 소량 용출되며, 사용되는 재료에 따라 3mg/kg 이하로 극소량 용출되는 것을 확인할 수 있다.
또한, 시멘트 첨가물은 황산철을 사용하지 않아 환원된 6가크롬이 일정 시간이 지나도 다시 산화되지 않음을 유추할 수 있다.
<실험예 2>
본 발명의 실시예를 토대로 제조된 시멘트 첨가물과 시중에 판매되는 시멘트에서 발생되는 6가크롬을 육안으로 확인하는 실험을 수행하였다.
실험군 A는 시멘트에 숯 및 염화철이 포함된 시멘트 첨가물이 포함된 것을 사용하였고, 실험군 B는 시멘트에 규산염 및 염화철이 포함된 시멘트 첨가물이 포함된 것을 사용하였다.
대조군은 시중에 판매되고 있는 황산철이 포함된 시멘트를 사용하였다.
하기 <표 2>는 6가크롬 용출을 육안으로 확인하여 붉은색 양의 정도를 나타낸 것이다(++: 많음, +: 적음, -: 없음).
실험군 A 실험군 B 대조군
6가크롬 검출량 - - ++
<표 2> 및 도 5를 살펴보면, 실험군 A와 B의 시료가 투명한 것을 통해 6가크롬이 검출되지 않음을 육안으로 확인하였다.
반면, 대조군의 시료는 붉은색을 띄고 있어 6가크롬이 검출되었음을 육안으로 확인하였다.
따라서 본 발명의 시멘트 첨가물을 시멘트에 사용할 경우 6가크롬이 검출되지 않음을 확인할 수 있다.
<실험예 3>
본 발명의 실시예를 토대로 제조된 시멘트 첨가물이 포함된 시멘트와 종래의 시멘트를 이용하여 금붕어 생존 실험을 수행하였다.
도 6과 같이 수조에 실험군과 대조군의 시멘트를 각각 공시체에 침수시켜 금붕어의 생존 여부를 확인하였다.
상기 실험군 A, B, C는 실시예를 토대로 제조된 시멘트 첨가물이 0.3, 0.4, 0.5, 0.6중량% 포함된 시멘트를 각각 사용하였고, 대조군은 시중에 판매되는 시멘트를 사용하였다.
실험군 A는 시멘트에 숯 및 염화철이 포함된 시멘트 첨가물이 사용되었고, 실험군 B는 시멘트에 규산염 및 염화철이 포함된 시멘트 첨가물이 사용되었다.
실험군 C는 염화철이 포함된 시멘트가 사용되었다.
하기 <표 3>은 금붕어 생존 실험 결과이다.
실험군 A 실험군 B 실험군 C 대조군
금붕어 생존 여부 건강 양호 건강 양호 건강 양호 약 8시간
<표 3>을 살펴보면, 실험군 A~C의 금붕어는 생존하였으나, 대조군의 금붕어는 4시간 경과 후 행동이 둔해지고, 약 8시간 후 금붕어가 모두 폐사된 것을 확인하였다.
또한, 실험군의 시멘트 첨가물의 함량 변화에 관계없이 금붕어가 모두 생존하는 것을 확인하였다.
따라서 본 발명의 시멘트 첨가물이 포함된 시멘트는 6가크롬이 용출되지 않음을 유추할 수 있다.
<실험예 4>
본 발명의 실시예를 토대로 제조된 시멘트 첨가물이 포함된 시멘트와 시중에 판매되는 시멘트를 이용하여 음이온 수치를 확인하는 실험을 수행하였다.
실험군은 실시예들을 토대로 제조된 시멘트 첨가물이 포함된 시멘트를 사용하였고, 대조군은 시중에 판매되는 시멘트를 사용하였다.
도 7을 살펴보면, 실험군의 음이온은 280~285ions/cc, 평균 283ions/cc인 것을 확인하였으며, 대조군의 음이온은 60ions/cc인 것을 확인하였다.
또한, 실험군의 음이온은 대조군의 음이온과 비교하였을 때 약 5배의 음이온을 갖고 있음을 알 수 있다.
특히, 실험군의 음이온은 283ions/cc로 숲 속에서 발생되는 음이온 수치인 280~300ions/cc와 비교하였을 때, 숲 속에 있는 것과 유사한 효과가 있음을 유추할 수 있다.
<실험예 5>
본 발명의 실시예를 토대로 제조된 시멘트 첨가물이 포함된 시멘트를 이용하여 가열 후의 6가크롬 용출 여부를 비교하는 실험을 수행하였다.
실험군은 실시예들의 시멘트 첨가물을 사용하여 A, B, C로 구분하였으며, 대조군은 시중에 판매되는 시멘트만을 사용하였다.
실험군 A는 숯 및 염화철이 포함된 시멘트 첨가물이 사용되었고, 실험군 B는 규산염 및 염화철이 포함된 시멘트 첨가물이 사용되었으며, 실험군 C는 염화철이 사용되었다.
가열 후의 6가크롬 용출 실험 방법은 먼저 증류수가 포함된 비커에 각각 시멘트를 첨가하여 6가크롬이 검출되는 것을 확인한다.
상기 시멘트는 대조군에 사용되는 시멘트와 동일하다.
그 후, 대조군의 비커를 제외하고 시멘트가 포함된 실험군의 비커에 시멘트 첨가물을 각각 첨가하여 6가크롬이 검출 여부를 확인한다.
마지막으로 각 비커를 105℃의 오븐에 3~4분 가열한 후, 6가크롬 검출 여부를 확인하였다.
하기 <표 4>는 가열 전, 후의 6가크롬 용출 여부를 확인한 결과이다(O: 검출, X: 미검출).
6가크롬 여부 실험군 A 실험군 B 실험군 C 대조군
가열 전 X X X O
가열 후 X X X O
<표 4> 및 도 8을 살펴보면, 실험군 A~C는 시료 가열 전, 후에 6가크롬이 검출되지 않음을 확인하였으며, 대조군은 시료 가열 전, 후에 6가크롬이 검출되는 것을 확인하였다.
이는 본 발명의 시멘트 첨가물 또는 염화철에 의해 환원된 6가크롬이 열에 안정적인 구조임을 유추할 수 있다.
특히 시멘트는 제조과정에 소성방법이 포함되어 있으나, 위의 결과를 통해 시멘트 생산 전과정에 시멘트 첨가물이 포함되어도 열에 의해 환원된 6가크롬이 다시 산화되지 않음을 알 수 있다.
<실험예 6>
본 발명의 실시예들을 토대로 제조된 시멘트 첨가물을 실시예 3과 같이 시멘트 혼합물로 제조하여 6가크롬 제거 효율을 확인하는 실험을 수행하였다.
하기 <표 5>는 6가크롬 제거 효율을 확인한 결과이다(◎: 가장 좋음, ○:좋음, △:보통).
숯+염화철 규산염+염화철 염화철
6가크롬 제거 효율 ◎ ○ ○
<표 5>를 살펴보면, 숯 및 염화철이 포함된 시멘트 첨가물을 사용하였을 때 6가크롬 제거 효율이 가장 좋았으며, 그 다음으로는 규산염 및 염화철이 포함된 시멘트 첨가물을 사용하였을 때와 염화철을 사용하였을 때가 좋았다.
본 발명은 시멘트에서 발생되는 6가크롬을 제거함과 동시에 시멘트의 강도 및 고유 물성이 유지되는 시멘트 첨가물 및 그 제조방법으로 산업상 이용가능한 발명이다.

Claims (5)

  1. 중량부로 숯 15 내지 25부 및 염화철4수화물 75 내지 85부가 포함되어 시멘트와 혼합하여 콘크리트 또는 몰탈로 제조하였을 때 6가크롬 함량이 20mg/kg 이하인 것을 특징으로 하는, 시멘트 첨가물.
  2. 중량부로 규산염 15 내지 25부 및 염화철4수화물 75 내지 85부가 포함되어 시멘트와 혼합하여 콘크리트 또는 몰탈로 제조하였을 때 6가크롬 함량이 20mg/kg 이하인 것을 특징으로 하는, 시멘트 첨가물.
  3. 삭제
  4. 청구항 1 내지 2 중 어느 한 항의 시멘트 첨가물이 시멘트에 0.3 내지 0.6중량% 포함되어 시멘트와 혼합하여 콘크리트 또는 몰탈로 제조하였을 때 6가크롬 함량이 20mg/kg 이하인 것을 특징으로 하는, 시멘트 혼합물.
  5. 청구항 4에 있어서,
    스테아린산칼슘이 10중량% 이하가 더 포함되는 것을 특징으로 하는, 시멘트 혼합물.
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