KR101903463B1

KR101903463B1 - 광산채움재 조성물 및 지반 안정재 조성물

Info

Publication number: KR101903463B1
Application number: KR1020180047176A
Authority: KR
Inventors: 안지환; 이형우; 조성현; 김춘식; 남성영; 조용광
Original assignee: 한일시멘트 주식회사; 한국지질자원연구원
Priority date: 2018-04-24
Filing date: 2018-04-24
Publication date: 2018-10-02

Abstract

본 발명의 일 실시예는 포틀랜드 시멘트 5-15 wt%; 탄산화 처리된 순환유동층보일러 비산재 63-81 wt%; 탄산화 처리된 순환유동층보일러 바닥재 9-27 wt%; 및 칼슘설포알루미네이트 팽창재 0.5-3 wt%를 포함하는, 광산채움재 조성물, 지반 안정재 조성물을 제공한다.

Description

광산채움재 조성물 및 지반 안정재 조성물{COMPOSITION FOR MINE BACKFILL AND GROUND STABILIZER}

본 발명은 광산채움재 조성물 및 지반 안정재 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소정 비율로 배합된 포틀랜드 시멘트, 탄산화 처리된 순환유동층보일러 비산재, 바닥재 및 팽창재를 포함하는 광산채움재 조성물 및 지반 안정재 조성물에 관한 것이다.

산업이 발전함에 따라 다양한 산업분야에서 많은 산업부산물들이 발생되고 있다. 대표적인 산업부산물로는 화력발전소에서 발생되는 고로슬래그(blast furnace slag), 제강슬래그(steel making slag) 등이 있다. 이 중에서 화력발전소에서 발생되는 석탄재는 비산재(fly ash)와 바닥재(bottom ash)로 나누어진다. 석탄재는 시멘트 원료, 레미콘 혼화제, 성·복토용 등이 있으며, 일부 재활용되고 있다. 화력발전소의 석탄재는 연소방식에 따라 달라지는데 미분탄연소방식(Pulverized coal Combustion, PC)과 순환유동층보일러(Circulating Fluidized Bed Combustion, CFBC)에서 발생되는 석탄재로 구분되고 있다.

CFBC보일러의 경우 고체 입자를 유동화하여 연소하는 방식으로 저품위 석탄등의 다양한 가연성 물질에 대해 광범위한 연소 사용이 가능하다. 1300 내지 1600 ℃에서 연소되는 PC보일러 대비 약 900 ℃의 낮은 연소로 질소산화물 생성을 억제할 수 있는 장점이 있어 청정화력발전으로 인식되고 있다. 그 결과 전세계적으로 점유율이 점차 증가하는 추세이다.

하지만, 대부분의 재활용 되는 석탄재는 PC보일러에서 발생되는 석탄재이며, CFBC보일러에서 발생되는 석탄재의 경우 탈황과정에서 투입되는 석회석에 의해 CaO, SO₃ 성분이 증가하게 된다. 이를 건축재료로 적용할 경우 유리석회에 의한 급열과 균열발생, 과량의 SO₃에 의한 부피팽창 증대의 우려가 있어, 이를 활용하는데 제한이 되어왔다.

따라서, CFBC석탄재를 효과적으로 활용하는 방안에 대한 연구가 진행 중에 있고, CFBC석탄재를 적용할 수 있는 방안으로는 광산채움재가 검토되고 있으며, CFBC석탄재를 활용할 수 있는 유망한 기술 분야로 대두되고 있다.

국내에는 가행광산과 휴, 폐광산을 합하여 5000 개 이상의 광산이 존재하며, 이 중 지하공동이 존재하는 광산은 약 2000개 이상으로 추정되고 있다. 이러한 지하공동의 존재는 지반 침하 및 붕락, 산성 침출수에 의한 토양오염, 지하수오염 등의 광범위한 광해를 일으켜 경제, 사회적인 피해를 발생시킬 우려가 있다.

관련 선행기술로, 한국 등록특허공보 제10-1356619호에 개시된 "광산 폐기물 및 친환경고화재를 활용한 저강도, 고유동성 광산 채굴적 충진재 조성물", 한국 등록특허공보 제10-1833804호에 개시된 "순환유동층발전소 발전회의 이산화탄소 고용화를 통한 복합탄산칼슘 제조방법 및 이에 따라 제조된 복합탄산칼슘"이 있다.

한국 등록특허공보 제10-1356619호 한국 등록특허공보 제10-1833804호

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 순환유동층보일러에서 배출되는 석탄재를 탄산화하고, 포틀랜드 시멘트 및 팽창재와 소정 비율로 배합하여 광산채움재 조성물, 지반 안정재 조성물로 활용할 수 있도록 하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 양태는 포틀랜드 시멘트 5-15 wt%; 탄산화 처리된 순환유동층보일러 비산재 63-81 wt%; 탄산화 처리된 순환유동층보일러 바닥재 9-27 wt%; 및 칼슘설포알루미네이트 팽창재 0.5-3 wt%를 포함하는, 광산채움재 조성물을 제공한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 일 양태는 포틀랜드 시멘트 5-15 wt%; 탄산화 처리된 순환유동층보일러 비산재 63-81 wt%; 탄산화 처리된 순환유동층보일러 바닥재 9-27 wt%; 및 칼슘설포알루미네이트 팽창재 0.5-3 wt%를 포함하는, 지반 안정재 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 양태에 따른 광산채움재 조성물은 광산의 지하 공동구에 적용하기 용이한 목표 유동성인 280-300 mm를 나타낼 수 있다.

또한, 상기 광산채움재 조성물은 광산 충진 시 조밀하게 충진하도록 최적의 블리딩율을 나타내는 이점이 있다.

나아가, 상기 광산채움재 조성물은 소정 단위수량에서 2.1 MPa 이상의 압축강도 발현이 가능한 점과, 건조수축변화가 적은 장점이 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예 및 비교예들에서 사용된 CFBC 비산재(a) 및 바닥재(b)의 형상을 촬영한 SEM 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예들의 단위수량 및 플로우값을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예들의 블리딩율을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예 및 비교예들의 블리딩율 측정과정의 일례를 나타낸 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예 및 비교예들의 압축강도를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예 및 비교예들의 재령에 따른 길이변화율을 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

나아가, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 일 양태는,

포틀랜드 시멘트 5-15 wt%;

탄산화 처리된 순환유동층보일러 비산재 63-81 wt%;

탄산화 처리된 순환유동층보일러 바닥재 9-27 wt%; 및

칼슘설포알루미네이트 팽창재 0.5-3 wt%를 포함하는, 광산채움재 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 양태에 따른 광산채움재 조성물에 있어서, 상기 포틀랜드 시멘트는 5-15 wt%, 바람직하게는 7-13 wt%를 포함하는 것이 좋다. 상기의 범위에서 상기 조성물의 건조수축을 최소화하고 최밀충전이 가능하도록 할 수 있다. 상기 조성물의 포틀랜드 시멘트가 상기 조성범위를 벗어날 경우, 채움재 구조물의 균열 발생 확률이 증가할 우려, 강도 저하, 목표로 하는 유동성에 도달하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.

상기 포틀랜드 시멘트는 포틀랜드 1종 보통 시멘트일 수 있다.

본 발명의 일 양태에 따른 광산채움재 조성물에 있어서, 상기 탄산화 처리된 순환유동층보일러 비산재는 63-81 wt%를 포함하는 것이 바람직하다. 상기의 범위에서 상기 조성물의 최적 단위수량을 통해 목표로 하는 유동성에 도달할 수 있고, 낮은 블리딩율을 나타낼 수 있다. 상기 조성물의 비산재가 상기 조성범위를 벗어날 경우, 광산 충진이 효과적으로 이루어지지 못할 우려, 광산 채움 시공에 난항을 겪을 우려가 있다.

상기 순환유동층보일러 비산재의 비표면적은 25.5-35.5 m²/g일 수 있다.

상기 순환유동층보일러 비산재는,

산화칼슘(CaO) 28.3-36.5 wt%;

실리카(SiO₂) 15.2-19.4 wt%;

산화철(Fe₂O₃) 9.5-11.7 wt%;

알루미나(Al₂O₃) 7.93-9.95 wt%;

황산화물(SO₃) 3.55-5.57 wt%;

산화마그네슘(MgO) 1.43-3.45 wt%; 및

강열감량(Ignition Loss) 19.2-23.4 wt%를 포함할 수 있다.

상기의 조성을 갖는 순환유동층보일러 비산재를 탄산화시켜, 광산채움재에 적합한 발열, 유동성 및 팽창을 나타내도록 한다.

본 발명의 일 양태에 따른 광산채움재 조성물에 있어서, 상기 탄산화 처리된 순환유동층보일러 바닥재는 9-27 wt%를 포함하는 것이 바람직하다. 상기의 범위에서 상기 조성물의 최적 단위수량을 통해 목표로 하는 유동성에 도달할 수 있고, 낮은 블리딩율을 나타낼 수 있다. 상기 조성물의 바닥재가 상기 조성범위를 벗어날 경우, 블리딩율이 상대적으로 높게 나타나 광산의 조밀 충전이 효과적으로 이루어지지 못할 우려, 광산 채움 시공에 난항을 겪을 우려가 있다.

상기 순환유동층보일러 바닥재의 비표면적은 2.4-4.4 m²/g일 수 있다.

상기 순환유동층보일러 바닥재는,

산화칼슘(CaO) 41.6-50.8 wt%;

실리카(SiO₂) 11.9-16.1 wt%;

산화철(Fe₂O₃) 4.73-6.75 wt%;

알루미나(Al₂O₃) 2.2-3.3 wt%;

황산화물(SO₃) 16.2-20.4 wt%;

산화마그네슘(MgO) 0.9-1.9 wt%; 및

강열감량(Ignition Loss) 7.8-12.0 wt%를 포함할 수 있다.

상기의 조성을 갖는 순환유동층보일러 바닥재를 탄산화시켜, 광산채움재에 적합한 발열, 유동성 및 팽창을 나타내도록 한다.

상기 순환유동층보일러 비산재 또는 바닥재의 탄산화 처리는 하기 반응식과 같이 상기 비산재 또는 바닥재를 물에 침지시켜 수산화칼슘을 형성시킨 다음, 이산화탄소를 가하여 수행될 수 있다.

[반응식 1]

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

[반응식 2]

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O

본 발명의 일 양태에 따른 광산채움재 조성물에 있어서, 상기 칼슘설포알루미네이트 팽창재는 0.5-3 wt%를 포함할 수 있고, 바람직하게는 0.5-1.5 wt%를 포함하는 것이 좋다. 상기의 범위에서 상기 조성물의 팽창효과가 효과적으로 나타날 수 있으며, 이를 벗어날 경우, 과팽창 또는 팽창효과가 미미할 우려가 있다.

본 발명의 일 양태에 따른 광산채움재 조성물에 있어서, 유동화제를 더 포함할 수 있고, 상기 유동화제는 상기 광산채움재 조성물 100 중량부 대비 0.2 내지 0.3 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기의 범위에서 상기 조성물의 유동성 향상 및 단위수량의 저하를 방지할 수 있다.

상기 유동화제는 폴리카보네이트계(polycarbonate) 유동화제일 수 있다.

본 발명의 일 양태에 따른 광산채움재 조성물은 단위수량이 71-85 wt%일 수 있다. 이때, 목표로 하는 유동성을 달성할 수 있고, 상기 유동성은 280-300 mm일 수 있다.

본 발명의 다른 일 양태는,

포틀랜드 시멘트 5-15 wt%;

탄산화 처리된 순환유동층보일러 비산재 63-81 wt%;

탄산화 처리된 순환유동층보일러 바닥재 9-27 wt%; 및

칼슘설포알루미네이트 팽창재 0.5-3 wt%를 포함하는, 지반 안정재 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 양태에 따른 지반 안정재 조성물은 붕괴가 우려되는 연약지반에 메워서 사용될 수 있다.

이하, 실시예 및 실험예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1> 광산채움재 1

포틀랜드 시멘트 9 wt%;

탄산화 처리된 순환유동층보일러 비산재 81 wt%;

탄산화 처리된 순환유동층보일러 바닥재 9 wt%;

칼슘설포알루미네이트 팽창재 1 wt%를 포함하는 혼합물을 마련하고, 상기 혼합물 100 중량부 대비 0.25 중량부의 유동화제를 첨가하였다.

<실시예 2> 광산채움재 2

포틀랜드 시멘트 9 wt%;

탄산화 처리된 순환유동층보일러 비산재 72 wt%;

탄산화 처리된 순환유동층보일러 바닥재 18 wt%;

<실시예 3> 광산채움재 3

포틀랜드 시멘트 9 wt%;

탄산화 처리된 순환유동층보일러 비산재 63 wt%;

탄산화 처리된 순환유동층보일러 바닥재 27 wt%;

<비교예 1> 채움재 1

포틀랜드 시멘트 9 wt%;

탄산화 처리된 순환유동층보일러 비산재 90 wt%;

<비교예 2> 채움재 2

포틀랜드 시멘트 9 wt%;

탄산화 처리된 순환유동층보일러 비산재 54 wt%;

탄산화 처리된 순환유동층보일러 바닥재 36 wt%;

<비교예 3> 채움재 3

포틀랜드 시멘트 9 wt%;

탄산화 처리된 순환유동층보일러 비산재 45 wt%;

탄산화 처리된 순환유동층보일러 바닥재 45 wt%;

상기 실시예 및 비교예들의 배합을 표 1에 간략하게 나타내었다.

	OPC	CSA	CFBC 비산재	CFBC 바닥재	유동화제
비교예 1	9	1	90	0	+ 0.25
실시예 1	9	1	81	9	+ 0.25
실시예 2	9	1	72	18	+ 0.25
실시예 3	9	1	63	27	+ 0.25
비교예 2	9	1	54	36	+ 0.25
비교예 3	9	1	45	45	+ 0.25

(단위 : wt%, OPC : 포틀랜드 시멘트, CSA : 칼슘설포알루미네이트, CFBC : 순환유동층보일러)

<실험방법 - 비표면적, 유동성, 블리딩율, 압축강도 및 길이변화율>

순환유동층보일러 비산재와 바닥재의 비표면적을 확인하기 위해 BET분석기(TriStar3000, Micromeritics, Norcross, USA)를 이용하여 확인하였다.

광산채움재의 유동성을 평가하기 위해서 플로우값을 280±10 mm 이상보다 높은 300±10 mm로 설정하였으며, ACI-229R-99에서 규정하고 있는 방법대로 원형실린더 몰드(지름: 76 mm, 높이: 152 mm)를 사용하였으며, 몰드를 들어 올린 다음 30초 후 퍼진 지름의 4 방향으로 측정한 후 평균을 구하여 유동성을 확인하였다.

채움재의 블리딩율은 KS F 2433 기준에 의거하여 진행하였다.

압축강도를 측정하기 위해 평가용 공시체를 제작하였으며, 23±3 ℃ 온도조건에서 KS L 4151에 준한 40 X 40 X 160 mm의 몰드를 제작하였다. 측정은 KS L ISO 679 “시멘트 강도 시험 방법” 재령 7일, 28일 압축강도를 측정하였다.

길이변화율 공시체는 압축강도 공시체와 동일하게 제작하였으며, KS F 2424 기준에 의거하여 콘택트 게이지를 통해 탈형 후, 재령 3, 7, 14, 21, 28일 기준으로 측정하여 건조수축변화를 확인하였다.

<순환유동층보일러 비산재 및 바닥재의 비표면적, 조성, 입자 형상 분석>

상기 실시예 및 비교예들에서 사용된 비산재 및 바닥재의 비표면적 분석 결과, 비산재의 경우 29.95 m²/g이며, 바닥재의 경우 3.45 m²/g인 것을 알 수 있었다. 비산재 대비 바닥재의 경우 비표면적이 상대적으로 큰 것을 확인하였다. 비산재의 경우 비표면적이 크므로 열역학적 안정성으로 인해 광산채움재의 플로우값 300 mm를 만족하기 위해서는 단위수량이 증가할 것으로 예상할 수 있다. CFBC석탄재의 경우 CaO 성분과 SiO₂ 성분이 상대적으로 많은 것을 화학조성 분석결과(표 2)를 통해 확인할 수 있다. 특히 CFBC 보일러의 연소방식은 보일러 내부에서 탈황하기 위해 석회석을 투입하기 때문에 CaO 성분의 함량이 높으며, 보통 투입되는 석회석의 양은 Ca/S 몰비 기준 2.0 내지 2.5 정도이며, 이로 인해 CaO 성분이 높은 것으로 알려져 있다.

	Fe₂O₃	CaO	SiO₂	Ig.	Al₂O₃	MgO	TiO₂	SO₃
CFBC 비산재	10.6	32.4	17.3	21.3	8.94	2.44	0.5	4.56
CFBC 바닥재	5.74	46.7	14.0	9.9	2.7	1.41	0.2	18.3

(단위 : wt%, Ig.: 강열감량)

<광산채움재의 유동성 및 단위수량 평가>

채움재의 유동성은 광산의 지하 공동구에 적용할 경우 시공성에 영향을 주므로 채움재의 가장 중요한 성질 중 하나이다. 따라서 작업성 확보를 위해 목표 유동성인 280 mm 이상으로 설정하였으며, 플로우 280 내지 300 mm를 얻는데 필요한 단위수량 도출 결과를 도 2에 나타내었다.

채움재의 단위수량은 경화 후 내구성에 많은 영향을 주는 인자로서 유동성에 맞게 적절한 단위수량을 가지는 것이 매우 중요하다. 단위수량은 구성하고 있는 원료의 비표면적에 영향을 받으며, 비표면적이 크면 단위수량이 증가하고 비표면적이 작으면 단위수량이 감소하는 경향이 있다.

도 2에 명시되어 있듯, CFBC 바닥재 함량이 증가할수록 단위수량은 감소하는 결과를 확인하였으며, 비교예 1의 경우 단위수량이 86 %인 반면, CFBC 바닥재 함량이 가장 높은 비교예 3의 경우 68 %로, 비교예 3의 경우 비교예 1 대비 단위수량이 21 % 감소하는 결과를 확인할 수 있었다. CFBC바닥재의 비표면적은 3.45 m²/g이고, CFBC 비산재의 비표면적은 29.95 m²/g인 것을 참조하면, 상기와 같은 결과는 상대적으로 비산재의 비표면적이 크기 때문에 기인된 것으로 판단된다.

<광산채움재의 블리딩율 평가>

혼합된 채움재와 물이 상분리가 되는 것을 재료분리라고 하며, OPC, 골재가 침강하고 물이 상승하여 상부에 물이 모이는 현상을 블리딩이라고 한다. 채움재의 경우 블리딩율이 높으면 광산 충진시 조밀하게 충진하기 어려우며, 블리딩율이 낮을 경우 광산 충진시 효율적으로 충진이 가능하다.

블리딩율을 측정하기 위해 KS F 2433 “주입 모르타르의 블리딩율 및 팽창률 시험방법”에 의거하여 실험을 진행하였고, 그 결과를 도 3에 나타내었다. CFBC 바닥재 함량이 가장 높은 비교예 3의 경우 0.8 %가 발생하였으며, CFBC 바닥재의 함량이 가장 적은 비교예 1의 경우 블리딩율이 0.2 % 발생된 것을 확인하였다. 블리딩은 구성재료의 입자크기 및 비중 차이 등에 영향을 받으며, 이러한 결과를 토대로 분말도가 미세할수록 블리딩은 적게 일어난다고 알려진 이론과 일치하는 것을 확인하였다.

따라서, CFBC 비산재의 분말도가 미세함에 따라 블리딩율이 작고, CFBC 바닥재의 분말도가 상대적으로 크므로, 비교예 3의 블리딩율이 상대적으로 다른 예보다 높게 나타난 것으로 판단된다.

<광산채움재의 압축강도 측정>

미국 ACI-229R-99의 규정에는 고유동성을 발현하는 채움재의 경우 압축강도는 2.1 MPa로 규정하고 있으며, 압축강도가 너무 높을 경우 재굴착의 어려움이 있을 수 있다. 채움재의 압축강도는 구성 성분과 단위수량에 영향을 받는 것으로 알려져 있다.

도 5를 참조하면, 압축강도 측정결과 CFBC 바닥재의 함량이 증가할수록 압축강도가 높아지는 것을 확인할 수 있다. 따라서 28 일 기준으로 CFBC 바닥재의 조성성분이 포함되지 않은 비교예 1의 경우 2.01 MPa로 나타난 것을 확인하였으며, CFBC 바닥재 함량이 가장 높은 비교예 3의 경우 6.12 MPa로 압축강도가 크게 상승한 것을 확인하였다.

이러한 결과는 CFBC 바닥재가 골재, 강도 보강재 역할을 하여 CFBC 바닥재의 함량이 증가할수록 압축강도가 증가한 것으로 판단된다. 또한, 단위수량 결과에서도 확인하였듯 단위수량이 가장 적은 비교예 3의 경우 공극률이 적고 수밀성이 향상되어 상대적으로 압축강도가 높아 재굴착의 어려움이 있을 것으로 판단된다. 반대로 단위수량이 가장 많은 비교예 1의 경우 공극률이 많고 수밀성이 저하되어 상대적으로 압축강도가 감소한 것으로 판단된다.

CFBC 석탄재의 경우 포졸란 반응을 통해 강도 발현에 기여하는 것으로 알려져 있으며, SiO₂, Al₂O₃ 같은 가용 성분이 수화반응 생성물인 Ca(OH)₂와 서서히 반응하여 불용성 칼슘실리케이트 수화물(C-S-H gel)을 형성하여, 채움재의 조직을 더욱 치밀하게 만들기 때문에 강도 발현이 가능하다.

<광산채움재의 길이변화율 평가>

길이변화율은 채움재가 광산 공동구 안에 주입되었을 때 채움재의 수분이 증발함에 따라 공극수가 증가하게 되고, 이로 인해 나타나는 건조수축 변화량을 비율로 측정한 것이다. 건조수축변화가 일어남에 따라 균열이 발생될 우려가 있으며, 건조수축은 일반적으로 온도, 습도, 단위수량 등에 영향을 받는다.

도 6을 참조하면, 길이변화율 측정결과 28일 기준으로 비교예 1의 경우 건조수축변화가 -0.133 % 발생하였으며, 건조수축변화가 가장 적게 일어난 비교예 3의 건조수축변화는 -0.084 %인 것을 확인하였다.

이러한 결과는 비교예 3의 단위수량이 비교예 1의 단위수량 대비 적은 것으로부터 기인된다고 볼 수 있다. 채움재의 경우 경화가 점차 진행되면서 수분이 증발하게 되는데 단위수량이 높을 경우 채움재의 수분이 증발하면서 공극수가 증가하게 된다. 이러한 공극수는 건조수축 변화와 연관성이 있다.

실시예 3에서는 건조수축변화가 -0.093 %으로 적은 수치를 나타내는 것을 확인할 수 있으며, 비교예 3의 건조수축변화인 -0.084 %의 결과와 큰 차이를 보이지 않는 것을 확인할 수 있는데, 이러한 결과는 일정 함량 이상의 채움재의 공극수가 생성될 경우 평형을 이뤄 임계점에 도달한 것으로 해석할 수 있다.

따라서, 실시예 1 내지 3의 배합조건에서 양호한 플로우값 및 단위수량, 낮은 블리딩율, 2.1 MPa 이상의 압축강도, 낮은 길이변화율을 나타내는 것을 확인하였고, 비교예 1의 경우 압축강도가 2.1 MPa를 넘지 못하고, 비교예 2 및 3의 경우 압축강도는 높지만 상대적으로 높은 블리딩율을 나타내는 것을 알 수 있었다.

지금까지 본 발명의 일 양태에 따른 광산채움재 조성물 및 지반 안정재 조성물에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

포틀랜드 시멘트 5-15 wt%;
탄산화 처리된 순환유동층보일러 비산재 63-81 wt%;
탄산화 처리된 순환유동층보일러 바닥재 9-27 wt%; 및
칼슘설포알루미네이트 팽창재 0.5-3 wt%를 포함하고,
상기 순환유동층보일러 비산재의 비표면적은 25.5-35.5 m²/g이고,
상기 순환유동층보일러 바닥재의 비표면적은 2.4-4.4 m²/g인 것을 특징으로 하는, 광산채움재 조성물.
제1항에 있어서,
상기 조성물 100 중량부 대비 0.2 내지 0.3 중량부의 유동화제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 광산채움재 조성물.
제2항에 있어서,
상기 유동화제는,
폴리카보네이트계 유동화제인 것을 특징으로 하는, 광산채움재 조성물.
삭제
제1항에 있어서,
상기 순환유동층보일러 비산재 또는 순환유동층보일러 바닥재의 탄산화 처리는,
상기 순환유동층보일러 비산재 또는 순환유동층보일러 바닥재를 물에 침지시켜 수산화칼슘을 형성시킨 다음, 이산화탄소를 가하여 수행되는 것을 특징으로 하는, 광산채움재 조성물.
제1항에 있어서,
상기 광산채움재 조성물의 단위수량은,
71-85 wt%인 것을 특징으로 하는, 광산채움재 조성물.
제1항에 있어서,
상기 광산채움재 조성물의 유동성은,
280-300 mm인 것을 특징으로 하는, 광산채움재 조성물.