KR101973967B1 - An inorganic binder composition capable of improving initial strength and preventing initial frost resistance - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an inorganic binder composition capable of enhancing initial strength and preventing initial freezing damage. More particularly, the present invention relates to an inorganic binder composition capable of enhancing initial strength and preventing initial freezing damage, which can be used with minimum curing conditions in hardening treatment of concrete and soft ground of an urgent construction or winter construction with low temperature by a function of curing promotion and freezing prevention due to incineration and combustion residues containing chlorine and a self-heating function of a petro coke combustion material. The composition comprises incineration and combustion residues having chlorine content of 0.5-30 wt%, a petro coke combustion material, and cement.

Description

초기 강도 향상과 초기 동해 방지가 가능한 무기 결합재 조성물{An inorganic binder composition capable of improving initial strength and preventing initial frost resistance}[0001] The present invention relates to an inorganic binder composition capable of improving initial strength and preventing initial frost damage,

본 발명은 초기 강도 향상과 초기 동해 방지가 가능한 무기 결합재 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 염소 성분을 함유한 소각 및 연소 잔재물에 의한 경화 촉진 및 동결방지 기능과 페트로 코크스 연소재의 자체 발열 기능에 의해 기온이 낮은 겨울철 공사나 긴급한 공사의 콘크리트 및 연약 지반 고화 처리 공사시 최소한의 양생 조건을 갖추고 사용할 수 있는 초기강도 향상과 초기 동해 방지가 가능한 무기 결합재 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to an inorganic binder composition capable of improving initial strength and preventing initial frost damage. More specifically, the present invention relates to an inorganic binder composition capable of improving initial strength and preventing initial frost damage. More specifically, the present invention relates to an inorganic binder composition capable of accelerating curing and freezing prevention by chlorine- The present invention relates to an inorganic binder composition capable of improving initial strength and preventing initial frost damage, which can be used with minimum curing conditions in concrete construction and soft ground consolidation construction in a winter or low-temperature construction.

우리나라와 같은 동절기간이 긴 지역에서 시공된 콘크리트 구조물은 소정의 강도와 내구성을 기대하기가 어렵기 때문에 한중콘크리트의 시공방법에 의한 시공이 불가피하다. Since it is difficult to expect concrete strengths and durability of concrete structures constructed in long areas such as Korea during the winter season, it is inevitable to apply the method by the construction method of cold-side concrete.

국내의 국토교통부 시방서에 의하면 한중콘크리트는 하루 평균 기온이 4℃ 이하인 날로 규정하고 있으며 기온이 0℃ 이하인 경우 물공사 중단을 실시하도록 지방자치단체와 토지주택공사의 경우 조치하고 있다. 지방단체인 경우 31∼160일이고 토지주택공사의 경우 20∼120일에 이르고 있어 공사중단에 따른 막대한 손실을 초래하고 있는 실정이다. 콘크리트의 동해를 방지하기 위해서는 먼저 강도나 내구성 등의 요구 성능을 만족시켜야 하며 굳지 않은 상태의 시공성과 경화 시의 수화반응이 충실히 이루어지도록 하지 않으면 안 된다. According to the Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs, the average daily temperature is below 4 ° C, and the local government and land and housing corporation are taking measures to stop water construction when the temperature is below 0 ° C. In the case of local organizations, it is 31 ~ 160 days. In the case of land and housing corporation, it is 20 ~ 120 days. In order to prevent the frost damage of concrete, it is required to satisfy the required performance such as strength and durability, and it is necessary to faithfully perform waterproof reaction during hardening and workability in an uncured state.

특히 콘크리트에 있어서 가장 중요한 것은 시멘트가 초기에 충분한 수화반응을 할 수 있도록 적절한 수화 온도 조건이 유지되어야 한다. 시멘트의 수화는 낮은 온도에서는 그 반응이 지연되거나 정지되어 요구 성능을 얻지 못하게 된다. Especially important in concrete is to maintain proper hydration temperature conditions so that cement can hydrate sufficiently early. The hydration of the cement is delayed or stopped at low temperature and the required performance is not obtained.

또한 콘크리트가 초기 동해를 입었을 경우 물의 결빙으로 인해 용적팽창에 의한 균열이 발생하여 영구적으로 강도 발현이 어렵게 된다. 이로 인해 동절기에는 건설공사가 제대로 수행되지 못하고 있는 실정이며 만약 동절기에도 낮은 온도에 구애받지 않고 공사가 이루어 질 수 있다면 레미콘사 및 지반 고화 전문 건설사의 동절기 겨울공사 중단에 따른 막대한 손실을 보상할 수 있고 고용증대 효과 측면에 있어서도 매우 효과적이라 할 수 있다. Also, when the concrete is subjected to the initial frost damage, it is cracked due to expansion of the volume due to freezing of water, so that it is difficult to permanently express the strength. Therefore, construction work is not being carried out properly during the winter, and if the construction can be carried out regardless of the low temperature even during the winter season, the Remicon and the specialist of the foundation can compensate for the huge loss caused by the winter It is also very effective in terms of the employment increase effect.

현재 우리나라에서 사용되고 있는 한중 콘크리트 규준들의 많은 부분들이 외국의 규준을 근거로 만들어졌으나 국내의 각 학회나 시방서에 따라 약간씩 다른 내용으로 되어 있어 정확하고 통일된 규준의 마련이 필요하며, 현장에서 적용이 쉽게 되고 활성화될 수 있는 방안의 수립이 필요하다. Although most of the Korean concrete standards used in Korea are based on foreign norms, they are slightly different according to the domestic institutes and specifications, so it is necessary to prepare correct and uniform standards and apply them in the field. It is necessary to establish measures that can be facilitated and activated.

외국의 경우 방한제의 활용에 의해 효과적인 한중콘크리트를 개발이 활발히 진행되고 있으나 국내에서는 이에 대한 개발은 매우 미진한 실정이며 단지 선진국에서 방한제의 수입을 통해 일부 레미콘사에 공급하고 있다. In the case of foreign countries, the development of effective Korean concrete is being actively pursued by the use of cold weathering, but development in Korea has been very limited, and it is only supplied to Remicon in the developed countries through the importation of antifreeze.

콘크리트의 동결온도를 저하시킬 수 있는 혼화제로 기존에 많이 활용된 것은 염화칼슘, 염화나트륨, 염화칼륨, 초산나트륨, 아초산나트륨, 초산칼슘, 아초산칼슘, 요소, 표백분, 에틸알코올, 에틸렌알코올 등의 물질이다. As the admixture which can lower the freezing temperature of concrete, most commonly used materials are calcium chloride, sodium chloride, potassium chloride, sodium acetate, sodium acetate, calcium acetate, calcium acetate, urea, bleaching powder, ethyl alcohol and ethylene alcohol .

또한, 시멘트의 수화반응을 촉진시키는 물질로는 염화물과 탄산염, 아초산염 등의 무기염류와 트리에탄올아민, 질산칼슘 등이 사용되고 있다. 그러나 염화칼슘과 염화나트륨 등의 염화물은 1종 보통시멘트(75,000원/톤)에 비해 단가가 높을 뿐만 아니라 철근 콘크리트 구조물 중의 철근을 부식시킬 위험성이 크기 때문에 시멘트 중량 대비 0.3중량% 이상의 과도한 사용이 어렵다. In addition, inorganic substances such as chloride, carbonate, and nitrate, and triethanolamine, calcium nitrate, etc. are used as a substance promoting hydration reaction of cement. However, chlorides such as calcium chloride and sodium chloride are not only higher in price than one kind of ordinary cement (75,000 won / ton), but also have a high risk of corrosion of reinforcing bars in reinforced concrete structures.

그 외에 동해방지 혼화제는 가격이 50∼200만원/톤으로 매우 고가이기 때문에 국내에서는 널리 한중콘크리트가 활용되지 못하고 있는 실정이다. In addition, since the price of the anti-seize admixture is very high at 50 ~ 200,000 KRW / ton, the Korean concrete is not widely used in Korea.

그러나 염화물계 방한제의 경우 철근과 같이 사용되지 아니하는 무근 콘크리트 제품, 마감용 모르타르, 연약지반 고화재 등과 같은 현장의 경우에는 시멘트 중량 대비 0.3% 이상의 염화물도 사용이 가능할 수 있어 초기 동해에 매우 효과적이다 할 수 있다. However, in the case of chloride-based antifreeze, it is possible to use more than 0.3% of chloride relative to the weight of cement in the field such as unused concrete products that are not used like rebar, mortar for mortar and soft ground fire. Can be.

또한 콘크리트의 초기 동해를 방지하기 위해 일반적으로 사용되는 방법으로 물 및 골재를 가열하여 사용되는 방법이 있으나 실제 대부분의 레미콘 공장에서 물 및 골재를 가열하여 레미콘을 생산할 수 있는 설비가 제대로 갖추지 못하고 있는 실정이다.In addition, there is a method that is used by heating water and aggregate as a general method to prevent the early frost damage of concrete. However, in reality, most concrete mixer factories are not equipped with facilities capable of producing concrete and water by heating water and aggregate. to be.

또한 속경성 시멘트를 이용하여 초기강도 발현과 동해방지를 막을 수 있는 방법이 있으나 1종 보통시멘트에 비해 속경성 시멘트의 가격이 4∼20배 정도의 가격이 높아 긴급 보수공사 외에는 사용이 어려운 단점을 가지고 있다.In addition, there is a method to prevent initial strength development and prevention of frost damage by using quick-setting cement. However, since the price of quick-setting cement is 4 ~ 20 times higher than that of one kind of ordinary cement, Have.

한편, 초기강도 발현 및 동해방지 가능한 콘크리트 조성물과 관련하여 특허문헌 0001 내지 0005 등으로 제안된 바 있다.On the other hand, Patent Documents 0001 to 0005 and the like have been proposed in connection with a concrete composition capable of exhibiting initial strength and preventing corrosion.

특허문헌 0001은 강도 증진 및 동해 방지용인 콘크리트 배합 조성물 및 콘크리트 배합방법에 관한 것으로서, 염화나트륨 15.5중량% 내지 21.5중량%, 염화암모늄 11.5중량% 내지 17.5중량%, 염화칼슘 32.5중량% 내지 51중량%, 염화마그네슘 1.5중량% 내지 7.5중량%, 소다회 11.5중량% 내지 17.5중량%, 계면활성제 4.5중량% 내지 10.5중량%, 프로필렌 글리콜 4.5중량% 내지 10.5중량%로 포함된 강도 증진 및 동해 방지용인 콘크리트 배합 조성물이 개시되어 있다. [0001] The present invention relates to a concrete compounding composition and a concrete blending method for enhancing strength and anti-dying property, which comprises 15.5 to 21.5% by weight of sodium chloride, 11.5 to 17.5% by weight of ammonium chloride, 32.5 to 51% by weight of calcium chloride, A reinforcing concrete composition comprising 1.5 to 7.5% by weight of magnesium, 11.5 to 17.5% by weight of soda ash, 4.5 to 10.5% by weight of a surfactant and 4.5 to 10.5% by weight of propylene glycol, Lt; / RTI >

특허문헌 0002는 자기발열 슬래그를 포함한 시멘트 조성물, 이를 포함한 한중 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 구조물의 시공방법에 관한 것으로서, C3A(3CaO·Al2O3)을 주요광물로 포함하며, Al2O3를 20 중량% 이상 함유하는 제강공정의 정련과정에서 발생되는 자기발열 슬래그, 시멘트 및 석고를 포함하는 조성물이 개시되어 있다. As Patent Document 0002 is about the construction methods of the cement composition, Korea and China concrete compositions and structures using the same, including this, including the self-heating slag, comprising a C 3 A (3CaO · Al 2 O 3) as the main mineral, Al 2 O 3 A composition containing self-heating slag, cement and gypsum generated in a refining process of a steelmaking process containing not less than 20% by weight.

특허문헌 0003은 발열 콘크리트용 내한촉진제 조성물에 관한 것으로서, 조기강도를 발현할 수 있는 발열 콘크리트용 내한촉진제 조성물은 방동성을 부여하기 위하여 첨가되고, 질산칼슘, 아질산칼슘 및 아질산리튬을 포함하는 제1 혼화제; 콘크리트의 응결시간 및 발열시간을 조절하기 위해 첨가되고, 포타슘포메이트(PF), 포타슘아세테이트(PA), 칼슘포메이트(CF), 질산칼륨, 주석산 및 리튬카보네이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 제2 혼화제; 및 상기 제1 혼화제 및 제2 혼화제를 혼합하기 위하여 사용되는 배합수를 포함하는 조성물이 개시되어 있다.[0002] The present invention relates to a cold weather accelerator composition for exothermic concrete, which is capable of exhibiting an early strength and is added for imparting a flammability, and is characterized in that it comprises a calcium chloride Admixture; (PF), potassium acetate (PA), calcium formate (CF), potassium nitrate, tartaric acid, and lithium carbonate, which are added to control the setting time and the heating time of the concrete. A second admixture comprising; And a compounding water used for mixing the first admixture and the second admixing agent.

특허문헌 0004는 초속경성 시멘트 조성물에 관한 것으로서, 칼슘설포알루미네이트 60∼85%를 포함하는 아윈계 클링커를 분쇄한 분말 40∼60중량%, 무수석고와 반수석고가 혼합된 석고 분말 15∼30중량%, 보통 포틀랜드 시멘트 20∼40중량%, 소석회 1∼4중량%를 포함하는 초속경성 시멘트 조성물이 개시되어 있다.Patent Document 0004 discloses an ultra rapid hardening cement composition comprising 40 to 60% by weight of powders obtained by crushing an Alwin clinker containing 60 to 85% of calcium sulfoaluminate, 15 to 30% by weight of a gypsum powder mixed with anhydrous gypsum and half- %, Usually 20 to 40 wt% of Portland cement, and 1 to 4 wt% of slaked lime.

특허문헌 0005는 고내구성 초속경 혼합시멘트 조성물에 관한 것으로서, 클린커(clinker) 90∼95%중량부, 이수석고 5.0∼10.0%중량부로한 조강형 시멘트를 29.3∼43.1%중량부, 실록산계 실리콘 0.5∼1.0%중량부, 칼슘설포알루미네이트 (3CaO.3Al2O3.CaSO4) 32.5∼33.5%중량부, C12A7 2.0∼9.5%중량부, 무수석고 19.0∼21.0%중량부, 소석회 2.0∼4.0%중량부, 유동화제 0.3∼0.5%중량부, 경화촉진제 0.1∼0.5%중량부, 응결지연제 0.5∼0.7%중량부로 조성된 실란 및 실록산계 실리콘을 이용한 고내구성 초속경 혼합시멘트 조성물이 개시되어 있다. Patent Document No. 0005 relates to a high durability ultra high speed light mixing cement composition comprising 29.3 to 43.1% by weight of a crude steel cement having 90 to 95% by weight of a clinker and 5.0 to 10.0% by weight of anisotrope, By weight, calcium sulfate sulphoaluminate (3CaO.3Al 2 O 3 .CaSO 4 ) 32.5 to 33.5% by weight, C 12 A 7 2.0 to 9.5% by weight, anhydrous gypsum 19.0 to 21.0% by weight, A high durability ultrahigh speed light mixing cement composition using silane and siloxane based silicone constituted by 0.5 to 0.7% by weight, a fluidizing agent of 0.3 to 0.5% by weight, a curing accelerator of 0.1 to 0.5% by weight, Lt; / RTI >

KR 10-1456041 B1 (2014.10.23)KR 10-1456041 B1 (2014.10.23) KR 10-1561003 B1 (2015.10.08)KR 10-1561003 B1 (2015.10.08) KR 10-1729216 B1 (2017.04.17)KR 10-1729216 B1 (2017.04.17) KR 10-0880930 B1 (2009.01.21)KR 10-0880930 B1 (2009.01.21) KR 10-1418238 B1 (2014.07.04)KR 10-1418238 B1 (2014.07.04)

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 염소 성분을 함유한 소각 및 연소 잔재물에 의한 시멘트 경화 촉진 및 동결방지 기능과 페트로 코크스 연소재가 수화열이 높게 발생되어 기온이 낮은 겨울철 공사나 긴급한 공사의 콘크리트 및 연약 지반 고화 처리 공사시 최소한의 양생 조건을 갖추고 사용할 수 있는 초기강도 향상과 초기 동해 방지가 가능한 무기 결합재 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve such conventional problems, the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to provide a cement mortar composition for a cement mortar composition, which comprises cement hardening promoting and freezing prevention function by chlorine-containing incineration and combustion residues, And to provide an inorganic binder composition capable of improving initial strength and preventing initial frost damage at a minimum curing condition at the time of construction of a soft ground reinforcement treatment.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,According to an aspect of the present invention,

염소 함유량이 0.5∼30중량%인 소각 및 연소 잔재물, 페트로 코크스 연소재 및 시멘트가 포함되는 것을 특징으로 하는 초기 강도 향상과 초기 동해 방지가 가능한 무기 결합재 조성물을 제공한다.The present invention provides an inorganic binder composition capable of improving initial strength and preventing initial frost damage, which comprises combustion and incineration residues having a chlorine content of 0.5 to 30% by weight, petroleum cokes, and cement.

특히, 상기 소각 및 연소 잔재물 100중량부에 대하여, 페트로 코크스 연소재 5∼10,000중량부와 시멘트 5∼10,000중량부가 포함되는 것을 특징으로 한다.Particularly, 5 to 10,000 parts by weight of petroleum cokes and 5 to 10,000 parts by weight of cement are contained in 100 parts by weight of the incineration and combustion residue.

상기 페트로 코크스 연소재는 물과 1:1 중량부 혼합시 10분 이내에 30℃ 이상 수화열 발생하는 페트로 코크스 연소재인 것을 특징으로 한다.The petroleum coke combustion material is characterized by being a petroleum coke combustion material which generates hydration heat at 30 ° C or higher within 10 minutes when mixed with water at a ratio of 1: 1 by weight.

그리고 상기 소각 및 연소 잔재물 100중량부에 대하여, 순환 유동층 보일러에서 배출되는 플라이애시 및 바텀애시 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 순환 유동층 보일러 석탄재 5∼10,000중량부가 포함되는 것을 특징으로 한다.And 5 to 10,000 parts by weight of a circulating fluidized bed boiler coal ash which is a mixture of at least one of fly ash and bottom ash discharged from the circulating fluidized bed boiler with respect to 100 parts by weight of the incineration and combustion residue.

상기 순환 유동층 보일러 석탄재는 물과 1:1 혼합시 10분 이내에 30℃ 이상 수화열 발생이 가능한 순환 유동층 보일러 석탄재인 것을 특징으로 한다.Wherein the circulating fluidized bed boiler coal ash is a circulating fluidized bed boiler coal ash capable of generating hydration heat at 30 ° C or higher within 10 minutes when mixed with water 1: 1.

상기 소각 및 연소 잔재물 100중량부에 대하여 경화촉진제 0.5∼200중량부가 포함되는 것을 특징으로 한다.And 0.5 to 200 parts by weight of a curing accelerator based on 100 parts by weight of the incineration and combustion residues.

상기 소각 및 연소 잔재물 100중량부에 대하여 비표면적 3,500cm2/g 이상의 슬래그 미분말 10∼10,000 중량부가 포함되는 것을 특징으로 한다.And 10 to 10,000 parts by weight of a slag fine powder having a specific surface area of at least 3,500 cm 2 / g with respect to 100 parts by weight of the incineration and combustion residues.

본 발명의 초기 강도 향상과 초기 동해 방지가 가능한 무기 결합재 조성물은 염소 성분을 함유한 소각 및 연소 잔재물에 의한 경화 촉진 및 동결방지 기능과 페트로 코크스 연소재가 수화열 발생이 가능하여 기온이 낮은 겨울철 공사나 긴급한 공사의 콘크리트 및 연약 지반 고화 처리 공사시 최소한의 양생 조건을 갖추고 사용할 수 있는 장점이 있는 초기강도 향상과 초기 동해를 방지할 수 있는 효과가 있다.The inorganic binder composition capable of improving the initial strength and preventing the initial frost damage according to the present invention is characterized in that the inorganic binder composition capable of accelerating the hardening and freezing prevention by the incineration containing chlorine and the combustion residue and the hydrothermal heat of the petroleum coke combustion material can generate heat, It is effective to improve the initial strength and to prevent the initial frost damage, which is advantageous in that it can be used with minimum curing conditions in concrete and soft ground processing of construction.

따라서 동절기에 겨울공사 중단에 따른 막대한 손실을 보상할 수 있고 고용증대 효과 측면에 있어서도 매우 효과적이라 할 수 있다. Therefore, it can be said that it is very effective in terms of the employment increase effect, which can compensate for the huge loss due to the winter termination during the winter season.

이하, 본 발명에 의한 초기강도 향상과 초기 동해 방지가 가능한 무기 결합재 조성물에 대하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the inorganic binder composition capable of improving the initial strength and preventing initial frost damage according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 의한 초기강도 향상과 초기 동해 방지가 가능한 무기 결합재 조성물은 염소 함유량이 0.5∼30중량%인 소각 및 연소 잔재물, 페트로 코크스 연소재 및 시멘트가 포함되어 구성된다.The inorganic binder composition capable of improving the initial strength and preventing the initial frost damage according to the present invention comprises an incineration and combustion residue having a chlorine content of 0.5 to 30% by weight, petroleum cokes, and cement.

일반적으로 콘크리트에 사용되는 석탄연소 플라이애시의 경우에는 염소 성분을 함유하고 있지 않으나, 본 발명의 상기 소각 및 연소 잔재물은 폐비닐, 폐합성수지, 폐목재, 폐장판, 폐가구 및 염소 함유 슬러지 등을 단독 또는 혼소하는 과정 중에 발생되는 것으로 자체적으로 염소가 다량 함유되어 있는 물질이기 때문에 동결방지 기능을 가지고 있다. 또한 상기 소각 및 연소 잔재물에 함유된 염소이온(Cl-)은 시멘트의 수화반응을 촉진하는 특성을 가지고 있어 동절기에 초기강도를 요구하는 현장에서 일반적으로 사용되는 염화칼슘 및 염화나트륨 등을 대체할 수 있다. Generally, coal fly ash used in concrete does not contain chlorine components. However, the incineration and combustion residues of the present invention include waste vinyl, waste synthetic resin, waste wood, waste plaster, waste furniture and chlorine-containing sludge. It occurs during the process of solitary or simultaneous, and it has a freezing prevention function because it is a substance containing a large amount of chlorine by itself. In addition, the chlorine ion (Cl - ) contained in the incineration and combustion residues promotes the hydration reaction of cement, and can replace calcium chloride and sodium chloride commonly used in the field requiring initial strength in the winter season.

상기 소각 및 연소 잔재물은 염소 함유량이 0.5∼30중량%인 것이 바람직하다. 염소 함유량이 0.5중량% 미만일 경우 동결방지 기능과 시멘트 수화반응 촉진 효과가 미흡하며, 30중량%를 초과할 경우 시멘트 수화생성물 Ca(OH)2와 반응하여 CaO, CaCl2·2H2O, Mg2(OH)3Cl·4H2O의 결정물을 생성 후 용적을 팽창시킬 수 있는 염해가 발생할 수 있다. 따라서, 반드시 원료 입고 전 염소 함유량 정량 분석을 실시하여 염소 이온(Cl-) 함량이 0.5∼30중량%인 것을 사용하는 것이 바람직하다.The incineration and combustion residue preferably has a chlorine content of 0.5 to 30 wt%. If the content of chlorine is less than 0.5 wt%, the effect of accelerating the cement hydration reaction is insufficient. If it exceeds 30 wt%, it reacts with the cement hydrate Ca (OH) 2 to form CaO, CaCl 2 .2H 2 O, Mg 2 (OH) 3 Cl · 4H 2 O may be generated, which may expand the volume after crystallization. Therefore, it is preferable to use a chlorine ion (Cl - ) content of 0.5 to 30% by weight by conducting quantitative analysis of the chlorine content before the stocking.

상기 페트로 코크스 연소재는 페트로 코크스와 석회석을 혼소하여 노내 탈황을 시키는 순환 유동층 보일러에서 배출된다. 연소실 내에 석회석을 주입하여 페트로 코크스와 함께 연소시켜 연소가스 중의 인산화황과 석회석이 노내에서 반응하여 연소가스 중의 황은 제거되고 무수석고가 생성되며, 황과 반응하지 않은 석회석은 탈탄산되어 생석회 성분으로 전이되어 배출된다. 따라서 페트로 코크스 연소재의 생석회 성분에 의해 물과 반응시 자체 발열할 수 있는 특징을 가지고 있어 겨울철 콘크리트의 초기 동해 방지를 위해 별도의 물과 골재를 별도로 가열할 필요가 없이 초기 동해를 방지할 수 있는 보온 양생이 가능하다. 또한 페트로 코크스 연소재의 무수석고 성분은 시멘트와 반응하여 에트링가이트를 생성하면서 시멘트를 급결시킬 수 있는 기능을 수행할 수 있다.The petro coke oven material is discharged from a circulating fluidized-bed boiler where petroleum coke and limestone are mixed and desulfurized in the furnace. Limestone is injected into the combustion chamber and burned together with petro coke. The sulfur dioxide and limestone in the combustion gas react in the furnace to remove sulfur in the combustion gas and produce anhydrous gypsum. The limestone that has not reacted with sulfur is decarbonated, And then discharged. Therefore, it has a characteristic that it can generate heat when it reacts with water by the quicklime component of petro coke ovens. Therefore, it is not necessary to separately heat water and aggregate separately to prevent the early frost damage of winter concrete, Insulation curing is possible. In addition, the anhydrous gypsum component of petro coke oven can react with cement to produce ettringite and to perform cementing function.

상기 페트로 코크스 연소재는 물과 1:1 중량부 혼합시 10분 이내에 30℃ 이상 수화열 발생이 가능한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 발열온도가 30℃ 미만일 경우 겨울철 낮은 온도에서 초기 동해를 방지할 수 있는 효과가 부족하다. 따라서, 반드시 원료 입고 전 물과 1:1 중량부 혼합시 10분 이내에 30℃ 이상 수화열 발생이 가능한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 30℃ 이상 수화열 발생이 가능한 페트로 코크스 연소재는 동절기 영하 온도 환경하에서 수화반응으로 재료 자체가 발열하기 때문에, 응결경화의 초기에 동해를 방지하고 초기 강도를 증진시킬 수 있다.It is preferable that the petroleum coke oven material is capable of generating hydration heat at 30 ° C or higher within 10 minutes when mixed with water at a ratio of 1: 1. If the exothermic temperature is less than 30 ° C, the effect of preventing the initial frost damage at low temperatures in winter is insufficient. Therefore, it is preferable to use a material capable of generating hydration heat at 30 占 폚 or higher within 10 minutes when mixing 1: 1 part by weight of water before the stock material. That is, Petro coke oven material capable of generating hydration heat at 30 ° C or more can heat the material itself due to hydration reaction under the freezing-and-cold conditions in the winter season, thereby preventing frost damage at the initial stage of coagulation curing and improving initial strength.

상기 페트로 코크스 연소재는 상기 소각 및 연소 잔재물 100중량부에 대하여 5∼10,000중량부 혼합되는 것이 바람직하다. 5중량부 미만일 경우 자체 발열 효과가 발휘되지 못하고 10,000중량부 초과일 경우 발열이 과도하여 팽창 균열이 발생될 수 있고 수분을 과도하게 흡수하여 유동성이 크게 저하될 수 있다. It is preferable that the petroleum coke oven material is mixed with 5 to 10,000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the incineration and combustion residue. When the amount is less than 5 parts by weight, the self-heating effect is not exhibited. When the amount is more than 10,000 parts by weight, heat is excessively generated, and expansion cracks may be generated.

또한 상기 시멘트는 보통포틀랜드 시멘트, 준조강 포틀랜드 시멘트, 조강 포틀랜드 시멘트, CSA(Calcium Sulfur Aluminate), C12A7, 알루미나 시멘트, 초속경 시멘트 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다. 또한, 상기 시멘트는 상기 소각 및 연소 잔재물 100중량부에 대하여 5∼10,000중량부 혼합되는 것이 바람직하다. 5중량부 미만일 경우 강도 발현이 되지 못하며 10,000중량부를 초과할 경우 강도는 크게 증가하나 상대적으로 염소 함유량이 감소하여 동결 방지 효과가 크게 저하된다. The cement is preferably a mixture of any one or two or more of Portland cement, quasi-crude steel Portland cement, crude steel Portland cement, CSA (Calcium Sulfur Aluminate), C 12 A 7 , alumina cement and ultra fast cement. The cement is preferably mixed with 5 to 10,000 parts by weight based on 100 parts by weight of the incineration and combustion residues. If the amount is less than 5 parts by weight, the strength can not be exhibited. If the amount is more than 10,000 parts by weight, the strength is greatly increased but the chlorine content is decreased and the effect of preventing the freezing is greatly deteriorated.

또한, 상기 소각 및 연소 잔재물 100중량부에 대하여, 물과 1:1 혼합시 10분 이내에 30℃ 이상 수화열 발생이 가능한 순환 유동층 보일러 석탄재 5∼10,000중량부를 더 포함하는 것이 바람직하다. Further, it is preferable that 5 to 10,000 parts by weight of the circulating fluidized bed boiler coal material capable of generating hydration heat at 30 ° C or higher within 10 minutes when 100 parts by weight of the incineration and combustion residues are mixed with water in a ratio of 1: 1.

상기 순환 유동층 보일러 석탄재는 순환 유동층 보일러에서 배출되는 플라이애시 및 바텀애시 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이다. 상기 순환 유동층 보일러 석탄재는 석탄과 석회석을 혼소하는 노내 탈황과정에서 발생되는데 약 830℃의 온도에서 연소되어 유리질 성분이 없기 때문에 화력발전소 미분탄 보일러에서 배출되는 석탄재와 같이 포졸란 반응을 일으킬 수는 없지만 CaO 및 CaSO4 성분이 다량 함유되어 있어 자체 수화열 발생 및 시멘트의 수화반응을 촉진시킬 수 있다. The circulating fluidized bed boiler coal ash is a mixture of one or more of fly ash and bottom ash discharged from the circulating fluidized bed boiler. The circulating fluidized-bed boiler coal ash is generated in the process of desulfurizing the coal and limestone, which is combusted at a temperature of about 830 ° C., and thus can not cause a pozzolanic reaction like the coal ash discharged from a pulverized coal- It contains a large amount of CaSO 4 component and can accelerate hydration of cement and hydration heat of self.

상기 순환 유동층 보일러 석탄재는 상기 소각 및 연소 잔재물 100중량부에 대하여 5∼10,000중량부 혼합되는 것이 바람직하다. 5중량부 미만일 경우 자체 발열 효과가 발휘되지 못하고 10,000중량부 초과일 경우 발열이 과도하여 팽창 균열이 발생될 수 있고 수분을 과도하게 흡수하여 유동성이 크게 저하될 수 있다.It is preferable that the circulating fluidized bed boiler coal ash is mixed with 5 to 10,000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the incineration and combustion residues. When the amount is less than 5 parts by weight, the self-heating effect is not exhibited. When the amount is more than 10,000 parts by weight, heat is excessively generated, and expansion cracks may be generated.

또한, 상기 소각 및 연소 잔재물에 경화촉진제가 더 포함되는 것이 좋다. 상기 경화촉진제는 Calcium Formate(Ca(HCOO)2), Li2CO3, CaCl2, CaSO4, Na2SO4, Na2CO3, Al2(SO4)3로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다. 상기 경화 촉진제는 시멘트의 C3S의 수화를 촉진시켜 초기강도를 급격히 발휘하게 함으로써 초기 동해를 방지하는데 도움이 된다. 상기 경화 촉진제는 상기 소각 및 연소 잔재물 100중량부에 대하여 0.5∼200중량부 혼합되는 것이 바람직하다. 0.5중량부 미만일 경우 경화 촉진 효과가 발현되지 못하며 200중량부를 초과할 경우 너무나 급격하게 경화되어 작업성 확보가 어렵게 된다. In addition, it is preferable that the incineration and combustion residues further comprise a curing accelerator. The curing accelerator is Calcium Formate (Ca (HCOO) 2 ), Li 2 CO 3, CaCl 2, CaSO 4, Na 2 SO 4, Na 2 CO 3, Al 2 (SO 4) which is selected from the group consisting of 3-one or It is preferable that the mixture is two or more. The curing accelerator accelerates the hydration of C 3 S of the cement so that the initial strength is rapidly exerted, thereby helping to prevent the initial frost damage. The curing accelerator is preferably mixed with 0.5 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the incineration and combustion residue. When the amount is less than 0.5 parts by weight, the effect of accelerating curing is not exhibited. When the amount is more than 200 parts by weight, the curing is too rapid and the workability is hardly secured.

또한, 상기 소각 및 연소 잔재물 100중량부에 대하여, 비표면적 3,500cm2/g 이상의 슬래그 미분말 10∼10,000 중량부가 포함되는 것이 좋다. It is also preferable that 10 to 10,000 parts by weight of the slag fine powder having a specific surface area of 3,500 cm 2 / g or more is contained in 100 parts by weight of the incineration and combustion residue.

상기 슬래그 미분말은 전로 슬래그 미분말, 전기로 산화슬래그 미분말, 고로슬래그 미분말, 전기로 환원슬래그 미분말, 동 슬래그 미분말, 제강공정 정련슬래그 미분말, 스테인레스 정련슬래그 미분말, 연 슬래그 미분말, 페로니켈 슬래그 미분말, KR 슬래그 미분말, 탈황 슬래그 미분말로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다. The slag fine powder may be at least one selected from the group consisting of a converter slag fine powder, an electric furnace slag fine powder, a blast furnace slag fine powder, an electric furnace reducing slag fine powder, a copper slag fine powder, a steelmaking process refining slag fine powder, a stainless steel refining slag fine powder, Fine powder, desulfurization slag fine powder, or a mixture of two or more thereof.

상기 슬래그 미분말은 모두 제철, 제강 및 비철금속 제조 공정 부산물로 배출되는 것으로 비표면적 3,500cm2/g 이상의 미분말 형태로 분쇄되어 미세공극 충진 및 잠재수경성 발휘가 가능하여 강도 및 내구성을 더욱 증진시킬 수 있다. 상기 슬래그 미분말은 상기 소각 및 연소 잔재물 100중량부에 대하여, 10∼10,000중량부 혼합되는 것이 바람직하다. 10중량부 미만일 경우 강도 및 내구성 증진 효과가 발현되지 못하며 10,000중량부를 초과할 경우 오히려 강도가 크게 저하될 수 있다. All of the above-mentioned slag fine powders are discharged as byproducts of steel making, steel making and non-ferrous metal manufacturing processes, and are pulverized into a fine powder having a specific surface area of 3,500 cm 2 / g or more, so that micropore filling and potential hydration can be exhibited to further enhance strength and durability. The slag fine powder is preferably mixed with 10 to 10,000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the incineration and combustion residue. If the amount is less than 10 parts by weight, the strength and durability improving effect is not exhibited. If the amount is more than 10,000 parts by weight, the strength may be significantly lowered.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예가 기술되어질 것이다. 또한 이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한하는 것으로 이해되어져서는 아니된다.Hereinafter, preferred embodiments and comparative examples of the present invention will be described. The following examples are intended to illustrate the invention and should not be construed as limiting the scope of the invention.

[실시예 1∼3 및 비교예 1의 조성물][Composition of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1]

1종 시멘트, 염소 미함유 미분탄 보일러 화력발전소 플라이애시, 염소 5.1중량% 함유 폐목재 소각재, 염소 21.5중량% 폐비닐 소각재, 폐크로 코크스 연소재, 순환 유동층 보일러 플라이애시, 경화 촉진제 및 비표면적 4,250cm2/g인 고로슬래그 미분말을 표 1과 같은 배합비율로 배합하여 비교예 1, 2 및 실시예 1 내지 4의 무기결합재 조성물을 얻었다.1 Cement and Chlorine-free Pulverized Coal Boiler Thermal power plant fly ash containing 5.1 wt% chlorine Waste wood ash, chlorine 21.5 wt% waste vinyl ash, waste coke oven material, circulating fluidized bed boiler fly ash, curing accelerator and specific surface area 4,250 cm 2 / g of blast furnace slag were blended in the mixing ratios shown in Table 1 to obtain inorganic binder compositions of Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 to 4.

폐크로 코크스 연소재는 물과 1:1의 중량비로 혼합한 다음 60초 후 온도측정결과 92℃를 나타냈고, 순환 유동층 보일러 플라이애시는 물과 1:1의 중량비로 혼합한 다음 60초 후 온도측정결과 46℃를 나타냈다. 경화촉진제로서 CaCl2를 사용하였다.The pulverized coke oven material was mixed with water at a weight ratio of 1: 1, and after 60 seconds, the temperature was measured to be 92 ° C. The circulating fluidized bed boiler fly ash was mixed with water at a weight ratio of 1: 1, The measurement result is 46 ° C. CaCl 2 was used as a curing accelerator.


배합비율(중량%)Blending ratio (% by weight)
비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2 실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 실시예4Example 4 1종 시멘트One kind cement 100100 8080 8080 8080 7575 6565 미분탄보일러
화력발전소 플라이애시
Pulverized coal boiler
Thermal power plant fly ash
-- 2020 -- -- -- --
폐목재 소각재Waste wood ash -- -- 77 77 1010 폐비닐 소각재Waste vinyl waste -- -- -- 77 -- -- 페트로 코크스 연소재Petroleum coke oven material -- -- 1313 1313 1111 1010 순환유동층
보일러 플라이애시
Circulating fluidized bed
Boiler fly ash
-- -- -- -- 77 --
경화촉진제Hardening accelerator -- -- -- -- -- 22 고로슬래그 미분말Fine powder of blast furnace slag -- -- -- -- -- 1313

[저온 환경하에서 압축강도 특성 평가][Evaluation of compressive strength characteristics under low temperature environment]

비교예 1, 2 및 실시예 1 내지 4의 무기결합재 조성물이 저온 환경하에서 우수한 강도를 발현할 수 있는지를 알아보기 위한 기초시험으로 KS L ISO 679(시멘트의 강도 시험 방법) 규정에 따라 모르타르를 각각 제작한 후 -2℃의 온도에서 양생한 후 재령일에 따른 압축강도를 평가하였다. 이후 그 결과를 하기 표 2에 각각 나타내었다.As a basic test for evaluating whether the inorganic binder compositions of Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 to 4 can exhibit excellent strength in a low temperature environment, mortar was prepared in accordance with KS L ISO 679 (Cement Strength Test Method) After curing at -2 ℃, the compressive strength was evaluated according to age. The results are shown in Table 2 below.

정확한 실험을 위하여 모든 온도 조건은 항온항습기를 이용하여 시험일 24시간 전에 재료 및 측정 용기를 보관하여 동일자에 비교 평가하였다. 본 시험은 3회 이상 비교 평가하여 평균값을 나타낸 결과이다.For accurate experiments, all temperature conditions were compared with those of the same material by using a thermo-hygrostat, keeping the material and measurement container 24 hours before the test date. This test is the result of comparing and evaluating more than 3 times.

-2℃ 조건에서 양생된 모르타르의 압축강도 평가 시험Evaluation test of compressive strength of mortar cured at -2 ℃
압축강도(MPa)Compressive strength (MPa)
3일3 days 7일 7 days 28일28th 비교예 1Comparative Example 1 5.65.6 14.814.8 31.231.2 비교예 2Comparative Example 2 3.83.8 11.811.8 30.230.2 실시예 1Example 1 10.410.4 21.321.3 35.735.7 실시예 2Example 2 12.612.6 24.124.1 39.639.6 실시예 3Example 3 9.79.7 22.722.7 34.134.1 실시예 4Example 4 13.813.8 27.827.8 41.941.9

1종 시멘트인 비교예 1 및 1종 시멘트에 염소 성분을 전혀 함유하지 않은 미분탄 보일러 화력발전소 플라이애시를 포함하는 비교예 2에 비하여 실시예 1∼4의 일축압축강도는 모두 높은 강도를 발현하는 것으로 나타났다. The uniaxial compressive strengths of Examples 1 to 4 are higher than those of Comparative Example 1, which is one kind of cement, and Comparative Example 2, which contains fly ash of a pulverized coal-fired boiler thermal power plant which does not contain any chlorine component appear.

실시예 1에 사용한 소각재에 비해 염소 함유량이 약 4배 정도 더 높은 소각재를 사용한 실시예 2의 경우 실시예 1에 비하여 더 높은 강도를 발현함을 확인할 수 있었다. 실시예 2의 경우 실시예 1에 비하여 3일 재령에서 거의 1.2배 가까운 초기강도를 발현하였으며, 28일 재령에서도 약 11% 더 높은 강도를 발현하였다. 따라서 염소를 함유한 소각재를 활용할 경우 저온환경하에서 초기강도 발현 효과가 발현됨을 확인할 수 있었으며 염소 함유량이 높을수록 그 효과는 더욱 두드러지는 것으로 나타났다. It was confirmed that Example 2 using the incineration ash having a chlorine content about 4 times higher than the incineration ash used in Example 1 exhibited higher strength than Example 1. In Example 2, the initial strength was almost 1.2 times higher than that in Example 1 at 3 days, and the strength was about 11% higher at 28 days. Therefore, when the chlorine - containing incinerator is used, the initial strength development effect is manifested under the low temperature environment. The higher the chlorine content, the more remarkable the effect is.

염소 함유 폐비닐 소각재, 페트로 코크스 연소재 및 1종 포틀랜드 시멘트를 사용한 실시예 2는 1종 시멘트만을 사용한 비교예 1에 비하여 3일 재령에서 거의 2.2배 가까운 초기강도를 발현하였으며, 28일 재령에서도 약 14% 더 높은 강도를 발현하였다. Example 2 using chlorinated vinyl ash material, petro coke oven material and one kind of portland cement showed initial strength almost 2.2 times as compared with that of comparative example 1 using only one kind of cement, 14% higher strength was exhibited.

실시예 1에 순환 유동층 보일러 플라이애시를 더 포함한 실시예 3은 실시예 1과 비슷한 경향을 나타내었으며, 실시예 1에 경화촉진제 및 슬래그 미분말이 더 포함된 실시예 4는 비교예 1에 비하여 3일 재령에서 2.5배 이상의 강도를 발현하였을 뿐만 아니라 28일 재령에서도 약 34% 더 높은 강도가 발현됨을 확인할 수 있었다. 이와 같이 본 발명의 무기결합재는 영하 2℃의 낮은 온도 조건에서도 염소가 함유된 소각 및 연소재의 초기 동결 방지 및 시멘트 수화반응 촉진 효과와 더불어 페트로 코크스 연소재의 발열에 의한 초기 양생 촉진 효과로 인해 동절기 공사에 초기강도 확보 및 초기 동해 방지에 매우 효과적인 성능 발휘가 가능함을 알 수 있었다. Example 3, which further included a circulating fluidized bed boiler fly ash in Example 1, showed a similar tendency to that of Example 1, and Example 4, in which the curing accelerator and the slag fine powder were further contained in Example 1, It was confirmed that not only the intensity of 2.5 times or more was exhibited in the ages, but the intensity was about 34% higher than that in the ages of 28 days. As described above, the inorganic binder of the present invention has an effect of promoting early cryopreservation and cement hydration reaction of incinerated and softened materials containing chlorine even at a low temperature of minus 2 ° C, and accelerating initial curing due to heat generation of petroleum coke burned material It was found that it is possible to secure the initial strength in the winter and to perform very effectively in preventing the early frost damage.

또한 재활용이 미흡한 순환자원을 활용함으로서 천연자원과 에너지를 대량 소비하여 제조되는 시멘트의 사용량 절감에 따른 비용절감과 환경보호의 효과를 기대할 수 있다. By using recycled resources that are not recycled, it is possible to expect cost reduction and environmental protection effect by reducing the amount of cement produced by mass consumption of natural resources and energy.

Claims (7)

염소 함유량이 0.5∼30중량%인 소각 및 연소 잔재물 100중량부에 대하여, 페트로 코크스 연소재 5∼10,000중량부, 시멘트 5∼10,000중량부 및 순환 유동층 보일러에서 배출되는 플라이애시 및 바텀애시 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 순환 유동층 보일러 석탄재 5∼10,000중량부가 포함되고,
상기 페트로 코크스 연소재는 물과 1:1 중량부 혼합시 10분 이내에 30℃ 이상 수화열 발생하는 페트로 코크스 연소재이고,
상기 순환 유동층 보일러 석탄재는 물과 1:1 혼합시 10분 이내에 30℃ 이상 수화열 발생이 가능한 순환 유동층 보일러 석탄재인 것을 특징으로 하는 초기 강도 향상과 초기 동해 방지가 가능한 무기 결합재 조성물
5 to 10,000 parts by weight of petroleum cokes, 5 to 10,000 parts by weight of cement, and one of fly ash and bottom ash discharged from a circulating fluidized bed boiler, with respect to 100 parts by weight of incineration and combustion residues having a chlorine content of 0.5 to 30% Or 5 to 10,000 parts by weight of a circulating fluidized bed boiler coal as a mixture of two or more thereof,
The Petro coke oven material is a Petro coke oven material that hydration heat is generated at 30 ° C or higher within 10 minutes when mixed with water at a ratio of 1: 1,
Wherein the circulating fluidized bed boiler coal ash is a circulating fluidized bed boiler coal ash capable of generating hydration heat at 30 ° C or higher within 10 minutes when mixed with water at a ratio of 1:
제1항에 있어서,
상기 소각 및 연소 잔재물 100중량부에 대하여 경화촉진제 0.5∼200중량부가 포함되는 것을 특징으로 하는 초기 강도 향상과 초기 동해 방지가 가능한 무기 결합재 조성물
The method according to claim 1,
Characterized in that 0.5 to 200 parts by weight of a curing accelerator is added to 100 parts by weight of the incineration and combustion residue, and an inorganic binder composition
제1항에 있어서,
상기 소각 및 연소 잔재물 100중량부에 대하여 비표면적 3,500cm2/g 이상의 슬래그 미분말 10∼10,000 중량부가 포함되는 것을 특징으로 하는 초기 강도 향상과 초기 동해 방지가 가능한 무기 결합재 조성물
The method according to claim 1,
And 10 to 10,000 parts by weight of a slag fine powder having a specific surface area of at least 3,500 cm 2 / g with respect to 100 parts by weight of the incineration and combustion residues. The inorganic binder composition
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