KR102082911B1 - Artificial light weight aggregates composition using cement zero binder and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

개시된 내용은 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 경량성 재료, 무시멘트 결합재, 증점제 및 물로 이루어지며, 경량성 재료, 무시멘트 결합재 및 증점제를 혼합하는 혼합물제조단계, 상기 혼합물제조단계를 통해 제조된 혼합물에 물을 혼합하여 입상으로 성형하는 성형단계, 상기 성형단계를 통해 성형된 성형물을 증기로 양생하는 양생단계 및 상기 양생단계를 통해 양생된 성형물을 건조하는 건조단계를 통해 제조된다.
상기의 조성물 및 방법을 통해 제조되는 인공경량골재는 제조공정이 간단하고 제조비용이 저렴하며, 경량성, 단열성, 불연성 및 기계적 물성이 우수하여 콘크리트나 레미콘에 적용하면 원가절감, 경량성, 시공성 및 작업성 등을 개선하는 효과를 나타낸다.
Disclosed is a non-plastic artificial lightweight aggregate composition using a cement cement binder and a method for manufacturing the same. More specifically, the lightweight material, cement cement binder, thickener and water, and the light material, cement cement binder and thickener Mixing step of producing a mixture, molding step of mixing water to the mixture prepared through the mixture manufacturing step to form a granular, curing step of curing the molded product formed by the molding step with steam and curing through the curing step It is prepared through a drying step of drying the molding.
The artificial light weight aggregate manufactured by the composition and method is simple in manufacturing process and low in manufacturing cost, and is excellent in light weight, heat insulation, non-combustibility and mechanical properties. It shows the effect of improving workability and the like.

Description

무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재 조성물 및 그 제조방법 {ARTIFICIAL LIGHT WEIGHT AGGREGATES COMPOSITION USING CEMENT ZERO BINDER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Non-plastic artificial lightweight aggregate composition using cement binder and its manufacturing method {ARTIFICIAL LIGHT WEIGHT AGGREGATES COMPOSITION USING CEMENT ZERO BINDER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

개시된 내용은 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제조공정이 간단하고 제조비용이 저렴하며, 경량성, 단열성, 불연성 및 기계적 물성이 우수하여 콘크리트나 레미콘에 적용하면 원가절감, 경량성, 시공성 및 작업성 등을 개선하는 효과를 나타내는 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
Disclosed is a non-plastic artificial lightweight aggregate composition using a cement cement binder and a method for manufacturing the same. More specifically, the manufacturing process is simple, low manufacturing cost, and lightweight, thermal insulation, non-combustible and excellent mechanical properties B) When applied to ready-mixed concrete, non-plastic artificial lightweight aggregate composition using cementless binder having an effect of improving cost reduction, light weight, workability and workability, and a manufacturing method thereof.

석탄재(Fly ash, Bottom ash, 매립회)는 국내 10개 화력발전소에서 연간 약 820 만톤이 발생하며, 이 중 약 620 만톤은 시멘트 대체제 등으로 사용되고, 나머지 약 200 만톤은 인근 매립장에 매립 처리되고 있다. 따라서 석탄회 전체의 약 75% 정도가 재활용되고 있는 실정이다. 화력 발전소에서 배출되는 석탄회는 성상에 따라 크게 비산재(fly ash)와 바닥재(bottom ash)로 구분되는데, 비산재는 입도가 미세하고 조성이 우수하여 대부분 재활용되고 있으나, 이 중 탄소 함량이 많고 입도가 커서 재활용되지 못하는 것을 잔사회(reject ash)라고 하는데, 이는 거의 매립에 의해 처리되고 있는 실정이다.Fly ash (Fly ash, Bottom ash, landfill ash) generates about 820 million tons annually in 10 domestic thermal power plants, of which about 6.2 million tons are used as cement substitutes, and about 2 million tons are landfilled in nearby landfills. . Therefore, about 75% of the entire coal ash is recycled. Coal ash discharged from thermal power plants is classified into fly ash and bottom ash according to its properties.Fly ash is finely recycled because of its fine particle size and excellent composition, but among them, it has a high carbon content and a large particle size. What is not recycled is called reject ash, which is almost always disposed of by landfilling.

최근 이러한 석탄재에 대한 재활용이 활발히 진행되고 있으며, 단순한 시멘트 혼화제 차원에서 벗어나 고부가가치인 인공경량골재로의 연구가 진행되어 경량 보드, 내열성 블록 등으로의 응용이 전개되고 있다. 이러한 인공경량골재를 제조할 때, 골재의 내부에 기공이 존재하고 외부는 유리질로 둘러싸인 세라믹 지지체를 만들기 위해 소정의 온도로 가열된 로에 직접 성형된 골재를 투입하는 직화 소성법이 사용된다. 이렇게 제조된 인공경량골재는 기존의 천연골재에 비하여 가볍고, 물에 뜨게 할 수 있어 해상 및 가두리 양식장의 오염 및 유해 조류 제거용 장치에 적용될 수 있다.Recently, the recycling of coal ash is being actively progressed, and research into high value-added artificial light weight aggregates has been progressed beyond simple cement admixtures, and the application to light weight boards and heat resistant blocks is being developed. When manufacturing the artificial lightweight aggregate, a direct firing method is used in which the aggregate is directly injected into a furnace heated to a predetermined temperature in order to make a ceramic support surrounded by pores inside and surrounded by glass. The artificial light aggregate thus prepared is lighter than existing natural aggregates and can be floated in water, so that it can be applied to pollution and harmful algae removal devices of marine and cage farms.

현재까지의 플라이애시와 바템애시를 이용한 경량골재 제조방법에서는 약 1000℃ 내지 1200℃ 정도의 고온에서 진행되는 소성과정를 거쳐야만 만족할 만한 물성을 얻을 수 있는데, 이러한 고온에서의 소성과정을 위해서는 많은 에너지가 소모되며, 소성과정에 필요한 에너지의 확보를 위해 화력발전도 등의 가동을 늘려야 하기 때문에, 친환경적이지 못하게 되는 모순된 상황이 발생하는 문제점이 있었다.
Until now, in the method of manufacturing lightweight aggregate using fly ash and batem ash, satisfactory physical properties can be obtained only through a calcination process performed at a high temperature of about 1000 ° C to 1200 ° C. In order to secure the energy required for the firing process, it is necessary to increase the operation of thermal power generation, etc., which leads to a contradictory situation in which it becomes unfriendly.

한국특허공개 제10-2013-0111105호(2013.10.10).Korean Patent Publication No. 10-2013-0111105 (2013.10.10). 한국특허등록 제10-1418642호(2014.07.04).Korea Patent Registration No. 10-1418642 (2014.07.04).

개시된 내용은 제조공정이 간단하고 제조비용이 저렴하며, 경량성, 단열성, 불연성 및 기계적 물성이 우수하여 콘크리트나 레미콘에 적용하면 원가절감, 경량성, 시공성 및 작업성 등을 개선하는 효과를 나타내는 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
Disclosed is a simple manufacturing process, low manufacturing cost, light weight, heat insulation, non-combustibility and mechanical properties are ignored in the case of applying to concrete or ready-mixed concrete to reduce the cost, light weight, workability and workability It relates to a non-plastic artificial lightweight aggregate composition using a cement binder and a method of manufacturing the same.

하나의 일 실시예로서 이 개시의 내용은 경량성 재료, 무시멘트 결합재, 증점제 및 물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재 조성물에 대해 기술하고 있다.As one example, the contents of this disclosure describe a non-plastic artificial lightweight aggregate composition using a cementless binder characterized in that it consists of a lightweight material, cementite binder, thickener and water.

바람직하기로는, 상기 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재 조성물은 경량성 재료 100 중량부, 무시멘트 결합제 100 내지 230 중량부, 증점제 0.1 내지 0.3 중량부 및 물 25 내지 35 중량부로 이루어질 수 있다.Preferably, the non-plastic artificial lightweight aggregate composition using the cementless binder may be composed of 100 parts by weight of the lightweight material, 100 to 230 parts by weight of cement binder, 0.1 to 0.3 parts by weight of thickener and 25 to 35 parts by weight of water.

더 바람직하기로는, 상기 경량성 재료는 펄라이트, 질석 및 바텀애시로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어질 수 있다.More preferably, the lightweight material may be made of one or more selected from the group consisting of pearlite, vermiculite and bottom ash.

더욱 바람직하기로는, 상기 무시멘트 결합재는 플라이애시 100 중량부, 소석회 2.2 내지 5.2 중량부, 무수석고 1.2 내지 3.2 중량부, 고로슬래그 분말 2.5 내지 6.5 중량부, 염화마그네슘 0.5 내지 2.2 중량부 및 탄산나트륨 3.3 내지 5.3 중량부로 이루어질 수 있다.
More preferably, the cement binder is 100 parts by weight of fly ash, 2.2 to 5.2 parts by weight of lime, 1.2 to 3.2 parts by weight of anhydrous gypsum, 2.5 to 6.5 parts by weight of blast furnace slag powder, 0.5 to 2.2 parts by weight of magnesium chloride and 3.3 parts of sodium carbonate. To 5.3 parts by weight.

하나의 다른 실시예로서 이 개시의 내용은 경량성 재료, 무시멘트 결합재 및 증점제를 혼합하는 혼합물제조단계, 상기 혼합물제조단계를 통해 제조된 혼합물에 물을 혼합하여 입상으로 성형하는 성형단계, 상기 성형단계를 통해 성형된 성형물을 증기로 양생하는 양생단계 및 상기 양생단계를 통해 양생된 성형물을 건조하는 건조단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재 조성물의 제조방법에 대해 기술하고 있다.As another example embodiment of the present disclosure is a molding step of mixing a lightweight material, cement cement binder and a thickener, a molding step of mixing the water produced in the mixture produced by the mixture manufacturing step to form a granule, the molding A method for producing a non-plastic artificial lightweight aggregate composition using a cement cement binder, characterized in that it comprises a curing step of curing the molding molded through the step and a drying step of drying the cured molding through the curing step Doing.

바람직하기로는, 상기 성형단계는 상기 혼합물제조단계를 통해 제조된 혼합물에 물을 분사방식으로 혼합하면서 연직으로부터 45 내지 55도의 경사를 갖는 회전 스크린이 구비된 원판형 조립기에 투입하고 디스크를 10 내지 30rpm의 속도로 10 내지 20 분 동안 회전시켜 입상으로 성형하는 과정으로 이루어질 수 있다.Preferably, the molding step is to put the disk into the disc-shaped granulator with a rotating screen having a 45 to 55 degree inclination from the vertical while mixing water by spraying the mixture prepared by the mixture manufacturing step and the disk 10 to 30 rpm By rotating for 10 to 20 minutes at a rate of may be made of a process of forming into granules.

더 바람직하기로는, 상기 양생단계는 상기 성형단계를 통해 성형된 성형물을 35 내지 45℃의 온도로 2시간 동안 증기양생하고, 55 내지 65℃의 온도로 2시간 동안 증기양생한 후에, 85 내지 95℃의 온도에서 10시간 동안 증기양생하여 이루어질 수 있다.
More preferably, the curing step is steam curing the molded article formed through the molding step for 2 hours at a temperature of 35 to 45 ℃, steam curing for 2 hours at a temperature of 55 to 65 ℃, 85 to 95 Steam curing for 10 hours at a temperature of ℃.

이상에서와 같은 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재 조성물 및 그 제조방법은 제조공정이 간단하고 제조비용이 저렴하며, 경량성, 단열성, 불연성 및 기계적 물성이 우수하여 콘크리트나 레미콘에 적용하면 원가절감, 경량성, 시공성 및 작업성 등을 개선하는 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
The non-plastic artificial lightweight aggregate composition using the cementless binder as described above and its manufacturing method have a simple manufacturing process and low manufacturing cost, and are excellent in light weight, heat insulation, non-combustibility, and mechanical properties, so that it can be applied to concrete or ready-mixed concrete. It has an excellent effect of providing non-plastic artificial lightweight aggregate using cement binder which improves saving, light weight, workability and workability.

도 1은 개시된 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재 조성물의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 원판형 조립기를 이용하여 혼합물을 입상으로 성형하는 과정을 촬영하여 나타낸 사진이다.
도 3은 실시예 1을 통해 제조된 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재 조성물을 촬영하여 나타낸 사진이다.
Figure 1 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a non-plastic artificial lightweight aggregate composition using the disclosed cement cement binder.
Figure 2 is a photograph showing the process of molding the mixture into a granular shape using a disk-shaped granulator.
Figure 3 is a photograph showing the non-plastic artificial lightweight aggregate composition using the cement cement binder prepared in Example 1.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
In the following, preferred embodiments of the present invention and the physical properties of each component will be described in detail, which is intended to explain in detail enough to be able to easily carry out the invention by one of ordinary skill in the art, This does not mean that the technical spirit and scope of the present invention is limited.

개시된 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재 조성물은 경량성 재료, 무시멘트 결합재, 증점제 및 물로 이루어지며, 경량성 재료 100 중량부, 무시멘트 결합제 100 내지 230 중량부, 증점제 0.1 내지 0.3 중량부 및 물 25 내지 35 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.
Non-plastic artificial lightweight aggregate composition using the disclosed cement binder is composed of a light weight material, cement binder, thickener and water, 100 parts by weight of light weight material, 100 to 230 parts by weight binder, 0.1 to 0.3 parts by weight thickener and It is preferable that it consists of 25-35 weight part of water.

상기 경량성 재료는 개시된 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재 조성물의 주재료가 되는 성분으로, 인공경량골재 조성물에 경량성을 부여하는 역할을 하는데, 펄라이트, 질석 및 바텀애시로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지며, 펄라이트 또는 질석 3 내지 5 중량부와 바텀애시 95 내지 97 중량부로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.
The light weight material is a main material of the non-plastic artificial lightweight aggregate composition using the disclosed cementless binder, and serves to give light weight to the artificial lightweight aggregate composition, one selected from the group consisting of pearlite, vermiculite and bottom ash. It is more preferably made of 3 to 5 parts by weight of pearlite or vermiculite and 95 to 97 parts by weight of bottom ash.

상기 무시멘트 결합제는 100 내지 230 중량부가 함유되며, 플라이애시 100 중량부, 소석회 2.2 내지 5.2 중량부, 무수석고 1.2 내지 3.2 중량부, 고로슬래그 분말 2.5 내지 6.5 중량부, 염화마그네슘 0.5 내지 2.2 중량부 및 탄산나트륨 3.3 내지 5.3 중량부로 이루어지는데, 포졸란 광물성분이 함유된 플라이애시 및 고로슬래그 분말은 상기 경량성 재료를 구성하는 펄라이트, 질석 및 바텀애시 성분들이 석회와 염화물들의 이온 응집반응, 포졸란 반응 및 고로슬래그의 잠재수경성 반응 등을 통해 소성 공정 없이도 소정의 강도를 확보할 수 있도록 하는 역할을 한다.The cement binder contains 100 to 230 parts by weight, 100 parts by weight of fly ash, 2.2 to 5.2 parts by weight of calcined lime, 1.2 to 3.2 parts by weight of anhydrous gypsum, 2.5 to 6.5 parts by weight of blast furnace slag powder, 0.5 to 2.2 parts by weight of magnesium chloride And 3.3 to 5.3 parts by weight of sodium carbonate, wherein the fly ash and blast furnace slag powder containing the pozzolanic mineral component are composed of the pearlite, vermiculite and bottom ash components constituting the lightweight material, ionic aggregation reaction of lime and chloride, pozzolanic reaction and blast furnace slag. Through a latent hydraulic reaction of the serves to ensure a predetermined strength without the firing process.

더욱 상세하게는 상기의 성분으로 이루어지는 무시멘트 결합재는 성분 중 다량의 에트링가이트(Ettringite)가 생성되는데, 이것의 화학성분은 3CaO·Al2O3 3CaSO432H2O이며, 이 성분은 다량의 물을 결합수로서 취하여 반응을 촉진시키는 동시에 경량성 재료 입자의 이동을 제어하는 역할을 하게 되어 고화를 용이하게 하는 작용을 하며, 수산화칼슘에 의하여 수화물이 생성되어 경량성 재료인 펄라이트, 질석 및 바텀애시 입자의 고화를 더욱 상승시키게 되며 펄라이트, 질석 및 바텀애시에 포함되어 있는 SiO2, Al2O3 등의 성분이 수산화칼슘과 수화물을 생성하여 포졸란을 활성화시켜 경화를 촉진시키게 된다.More specifically, the cemented binder composed of the above components produces a large amount of ettringite among the components, the chemical composition of which is 3CaO.Al 2 O 3 3CaSO 4 32H 2 O. It takes water as binding water to promote the reaction and at the same time controls the movement of particles of light weight material to facilitate solidification. Hydrate is generated by calcium hydroxide, so that light weight materials such as pearlite, vermiculite and bottom ash The solidification of the particles is further increased, and components such as SiO 2 and Al 2 O 3 contained in pearlite, vermiculite, and bottom ash form calcium hydroxide and hydrate to activate pozzolane to promote curing.

또한, 상기 플라이애쉬(fly ash)는 화력발전소 등에서 미분탄을 로(爐) 내의 뜨거운 기류 속에 고속으로 주입하여 1500±200℃의 고온에서 부유 상태로 순간적으로 연소시키고 남은 미분체 부산물로서, 입자가 가벼워 분산되어 날아다니다가 집진기에 의해서 포집되는 재를 말한다. 플라이애쉬의 발생 비율은 원탄의 약 13 내지 48% 정도이고, 비중은 1.35이며, 분말도(㎠/g)는 5600 내지 8500 정도다.In addition, the fly ash (fly ash) is a fine powder by-product injected into the suspended air at a high temperature of 1500 ± 200 ℃ by injecting pulverized coal into a hot air in the furnace at high speed in a thermal power plant, etc., the particles are light It is a fly that is scattered and collected by a dust collector. The generation rate of fly ash is about 13 to 48% of the raw coal, the specific gravity is 1.35, and the powder degree (cm 2 / g) is about 5600 to 8500.

상기 소석회는 고로슬래그의 수화반응에 필요한 알카리성 부여하는 자극제로서 본원의 수치범위 내에서 수분과의 접촉에서 생성되는 내부 입자 막을 빠른 속도로 파괴할 수 있으므로 수화반응의 가속화에 따른 초기 압축강도는 증가시킬 수 있다. 본원의 소석회의 화학적 조성을 하기 표 1에 나타내었다.The calcined lime is an alkaline imparting stimulant for hydration reaction of blast furnace slag and can rapidly destroy the inner particle film generated by contact with water within the numerical range of the present application, so that the initial compressive strength due to the acceleration of the hydration reaction will be increased Can be. The chemical composition of the slaked lime of the present application is shown in Table 1 below.

<표 1>TABLE 1

Figure 112018017440638-pat00001
Figure 112018017440638-pat00001

또한, 상기 무수석고는 일반적으로 사용되는 있는 석고로서 슬래그와 소석회에 혼합하여 물과 반응시키게 되면 에트링가이트(3CaO, Al2O3, 3CaSO4, 32H2O)가 수화반응을 일으키면서 감수(減水)효과 및 미세입자의 공극충진으로 조직이 치밀화되므로 초기강도가 증가하며 수화를 촉진시키는 역할을 하는데, 장기적인 강도를 증진시키는 고로 슬래그와 초기강도를 증진시키는 무수석고와 소석회를 적정비율로 배합하여 구성함으로써 상당한 강도 증진의 효과를 가져올 수 있다.In addition, the anhydrous gypsum is generally used gypsum and slag and slaked lime when reacted with water to react with water ettringite (3CaO, Al 2 O 3 , 3CaSO 4 , 32H 2 O) hydration reaction ( As the tissue is densified due to the water absorption effect and the filling of the pores of the fine particles, the initial strength increases and it promotes hydration.The blast furnace slag that promotes long-term strength and anhydrous gypsum and slaked lime that enhance the initial strength are combined in an appropriate ratio. By constructing, the effect of considerable strength improvement can be brought.

상기 무수석고의 화학적 조성을 하기 표 2에 나타내었다.The chemical composition of the anhydrite is shown in Table 2 below.

<표 2>TABLE 2

Figure 112018017440638-pat00002
Figure 112018017440638-pat00002

또한, 상기 고로슬래그 미분말은 용광로에서 선철과 함께 생성되는 용융슬래그를 급랭시켜 얻은 입상의 수쇄슬래그를 건조 및 분쇄하여 미분화한 것으로, 잠재수경성이 있는데, 고로슬래그의 반응성은 일반적으로 염기도 및 유리화율이 높을수록 크며 비중은 2.90 내지 2.94 범위이고 분말도는 비표면적으로 4,000 내지 6,000㎠/g이 적당하다. 고로슬래그 분말을 사용함에 따라 표면 활성도가 증가하며 Al2O3 의 용출속도가 빨라지게 되어 에트링가이트의 생성이 촉진되며, C-S-H계 수화물의 겔화를 촉진시키는 것과 동시에 미반응 부분을 감소시키는 효과가 있다.In addition, the blast furnace slag fine powder is a finely divided by drying and pulverizing the granulated crushed slag obtained by quenching the molten slag produced with pig iron in the blast furnace, there is a potential hydrophobic, the reactivity of the blast furnace slag generally has a basicity and vitrification rate The higher the value is, the specific gravity is in the range of 2.90 to 2.94, and the specificity of the powder is 4,000 to 6,000 cm 2 / g. The use of blast furnace slag powder increases the surface activity and accelerates the dissolution rate of Al 2 O 3 , thereby promoting the formation of ettringite, promoting the gelation of CSH hydrates, and reducing the unreacted portion. have.

상기의 고로슬래그 미분말의 화학적 조성을 아래 표 3에 나타내었다.The chemical composition of the blast furnace slag fine powder is shown in Table 3 below.

<표 3>TABLE 3

Figure 112018017440638-pat00003
Figure 112018017440638-pat00003

상기 생석회는 일반 시중에서 판매되는 백색 분말상태로서 CaO 함량이 80% 이상의 공업용이며, 입도는 200mesh 90%이상의 것으로, 상기 경량성 재료의 결합화를 통해 강도를 향상시키고 잠재수경성을 촉진시키는 자극제로서 이온 응집반응 및 포졸란 반응을 수행하는 역할을 한다.The quicklime is commercially available as a white powder, commercially available CaO content of 80% or more, the particle size is 200mesh 90% or more, ions as a stimulant to improve the strength through the bonding of the lightweight material and promote the potential hydraulic properties It serves to carry out flocculation and pozzolanic reactions.

상기 염화마그네슘(MgCl2)은 백색분말로서 pH가 5.0 내지 7.0이며, 개시된 인공경량골재 조성물에 초기 강도를 부여하고 고화시키는 역할을 한다.The magnesium chloride (MgCl 2 ) is a white powder pH of 5.0 to 7.0, serves to give an initial strength and solidify the disclosed light weight aggregate composition.

또한, 상기 탄산나트륨(Na2CO3)은 백색분말의 흡습성이 강한 소다회이며, 비중이 2.5이고 순도는 99%이며, 상기의 고로 슬래그분말의 자극제로 사용된다.
In addition, the sodium carbonate (Na2CO3) is a soda ash strong hygroscopicity of the white powder, the specific gravity is 2.5, the purity is 99%, it is used as a stimulator of the blast furnace slag powder.

상기 증점제는 0.1 내지 0.3 중량부가 함유되며, 상기의 경량성 재료와 무시멘트 결합재로 이루어진 혼합물의 점도를 유지시켜 상기 성형단계에서 진행되는 성형공정의 효율성을 향상시키는 역할을 하는데, 전분이나 셀룰로오스로 이루어지는 것이 바람직하다.
The thickener contains 0.1 to 0.3 parts by weight, and maintains the viscosity of the mixture of the light weight material and the cementless binder to improve the efficiency of the molding process in the molding step, made of starch or cellulose It is preferable.

또한, 개시된 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재 조성물의 제조방법은 경량성 재료, 무시멘트 결합재 및 증점제를 혼합하는 혼합물제조단계(S101), 상기 혼합물제조단계(S101)를 통해 제조된 혼합물에 물을 혼합하여 입상으로 성형하는 성형단계(S103), 상기 성형단계(S103)를 통해 성형된 성형물을 증기로 양생하는 양생단계(S105) 및 상기 양생단계(S105)를 통해 양생된 성형물을 건조하는 건조단계(S107)로 이루어진다.
In addition, the method for producing a non-plastic artificial lightweight aggregate composition using the disclosed cementless binder is a mixture manufacturing step (S101) of mixing a lightweight material, cementless binder and a thickener, to the mixture prepared through the mixture manufacturing step (S101) Molding step (S103) of mixing the water to form a granule, curing step (S105) for curing the molded article formed through the molding step (S103) and drying the cured molding through the curing step (S105) It consists of a drying step (S107).

상기 혼합물제조단계(S101)는 경량성 재료, 무시멘트 결합재 및 증점제를 혼합하는 단계로, 경량성 재료 100 중량부, 무시멘트 결합제 100 내지 230 중량부, 증점제 0.1 내지 0.3 중량부 및 물 25 내지 35 중량부를 혼합하여 이루어지는데, 상기 경량성 재료와 상기 무시멘트 결합재를 별도로 제조한 후에, 제조된 경량성 재료, 무시멘트 결합재와 증점제 및 물을 교반기에 투입하고 100 내지 150rpm의 속도로 3 내지 5분 동안 교반하는 건식 혼합의 과정을 통해 이루어진다.The mixture production step (S101) is a step of mixing the light weight material, cement cement binder and thickener, 100 parts by weight of the lightweight material, 100 to 230 parts by weight binder, 0.1 to 0.3 parts by weight thickener and water 25 to 35 It is made by mixing parts by weight, after separately preparing the light weight material and the cement binder, the prepared light weight material, cement binder and the thickener and water are added to a stirrer and 3 to 5 minutes at a speed of 100 to 150 rpm. Stirring is achieved through a process of dry mixing.

이때, 상기 경량성 재료, 무시멘트 결합재 및 증점제의 성분과 함량에 따른 효과는 상기 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재 조성물에 기재된 내용과 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
In this case, the effects of the light weight material, the cement binder and the thickener are the same as the contents described in the non-plastic artificial lightweight aggregate composition using the cement cement, the description thereof will be omitted.

상기 성형단계(S103)는 상기 혼합물제조단계(S101)를 통해 제조된 혼합물에 물을 혼합하여 입상으로 성형하는 단계로, 상기 혼합물제조단계(S101)를 통해 제조된 혼합물에 물을 분사방식으로 혼합하면서 연직으로부터 45 내지 55도의 경사를 갖는 회전 스크린이 구비된 원판형 조립기에 투입하고 디스크를 10 내지 30rpm의 속도로 10 내지 20분 동안 회전시켜 입상으로 성형하는 과정으로 이루어진다.
The molding step (S103) is a step of molding the mixture produced through the mixture manufacturing step (S101) to form a granular shape, mixing the water prepared by the mixture manufacturing step (S101) by spraying method While being put into a disk-shaped granulator equipped with a rotating screen having a slope of 45 to 55 degrees from the vertical, and rotating the disk for 10 to 20 minutes at a speed of 10 to 30rpm consists of forming a granular shape.

상기 양생단계(S105)는 상기 성형단계(S103)를 통해 성형된 성형물을 증기로 양생하는 단계로, 상기 성형단계(S103)를 통해 성형된 성형물을 35 내지 45℃의 온도 2시간 동안 증기양생하고, 55 내지 65℃의 온도로 2시간 동안 증기양생한 후에, 85 내지 95℃의 온도에서 10시간 동안 증기양생하여 이루어진다.The curing step (S105) is a step of curing the molded article formed through the molding step (S103) with steam, steam curing the molded article formed through the molding step (S103) for 2 hours at a temperature of 35 to 45 ℃ After steam curing for 2 hours at a temperature of 55 to 65 ℃, steam curing for 10 hours at a temperature of 85 to 95 ℃.

상기의 과정으로 이루어지는 양생단계(S105)를 거치면, 상기 성형단계(S103)를 통해 성형된 성형물의 강도가 향상되고, 수축성이 낮아진다.
After the curing step (S105) consisting of the above process, the strength of the molded article formed through the molding step (S103) is improved, shrinkage is lowered.

상기 건조단계(S107)는 상기 양생단계(S105)를 통해 양생된 성형물을 건조하는 단계로, 상기 양생단계(S105)를 통해 양생된 성형물을 건조실로 이송한 후에 상온에서 2 내지 3일 동안 건조하는 단계다.The drying step (S107) is a step of drying the cured molding through the curing step (S105), after drying the cured molding through the curing step (S105) to a drying chamber to dry for 2 to 3 days at room temperature It's a step.

상기의 건조단계(S107)를 거치면 개시된 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재 조성물의 제조가 완료된다.
After the drying step (S107), the preparation of the non-plastic artificial lightweight aggregate composition using the disclosed cement cement binder is completed.

이하에서는, 개시된 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재 조성물의 제조방법 및 그 제조방법을 통해 제조된 인공경량골재의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.
Hereinafter, the physical properties of the artificial lightweight aggregate manufactured by the method for producing a non-plastic artificial lightweight aggregate composition using the disclosed cement binder and the manufacturing method will be described with reference to Examples.

<제조예 1> 경량성 재료의 제조Production Example 1 Manufacture of Lightweight Material

펄라이트 2.5 중량부, 질석 2.5 중량부, 바텀애시 95 중량부를 교반기에 투입하고 80rpm의 속도로 5분 동안 교반하여 경량성 재료를 제조하였다.
2.5 parts by weight of pearlite, 2.5 parts by weight of vermiculite, and 95 parts by weight of bottom ash were added to a stirrer and stirred at a speed of 80 rpm for 5 minutes to prepare a lightweight material.

<제조예 2> 무시멘트 결합재의 제조Preparation Example 2 Preparation of Cementless Binder

포졸란 광물성분이 함유된 플라이애시 분말 100 중량부, 소석회 4 중량부, 무수석고 2.5 중량부, 고로슬래그 분말 5 중량부, 염화마그네슘 1.0 중량부 및 탄산나트륨 4.5 중량부를 교반기에 투입하고 150rpm의 속도로 10분 동안 교반하여 무시멘트 결합재를 제조하였다.
100 parts by weight of fly ash powder containing pozzolanic mineral, 4 parts by weight of slaked lime, 2.5 parts by weight of anhydrous gypsum, 5 parts by weight of blast furnace slag powder, 1.0 parts by weight of magnesium chloride and 4.5 parts by weight of sodium carbonate in a stirrer and 10 minutes at a speed of 150 rpm. Stirred during to prepare the cement binder.

<실시예 1><Example 1>

상기 제조예 1을 통해 제조된 경량성 재료 30kg, 상기 제조예 2를 통해 제조된 무시멘트 결합제 70kg, 증점제(전분) 0.2kg을 교반기에 투입하고 150rpm의 속도로 10분 동안 교반하여 혼합물을 제조하고, 제조된 혼합물을 원형판 조립기를 이용하여 물 37.5L를 교반기에 분사하는 방식으로 투입하여 입상의 형태로 성형하되, 상기 원형판 조립기에 구비된 회전 스크린는 연직으로부터 50도의 경사를 가지도록 설치하고 디스크의 회전속도는 20rpm으로 하여 10분 동안 디스크를 회전하면서 혼합물을 투입한 후에 물을 분사하면서 디스크를 회전시키는 방식으로 입자의 크기가 25mm이하인 입상의 성형물을 제조한 후에, 제조된 성형물을 40℃ 2시간, 60℃ 2시간 및 90℃ 10시간 동안 증기양생하고, 양생과정을 거친 성형물을 건조실로 이송시켜 36시간 동안 상온에서 자연 건조하여 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재를 제조하였다.
30 kg of the lightweight material prepared in Preparation Example 1, 70 kg of the cement cement binder prepared in Preparation Example 2, and 0.2 kg of a thickener (starch) were added to an agitator, and stirred at a speed of 150 rpm for 10 minutes to prepare a mixture. , The prepared mixture is molded in the form of granules by injecting 37.5L of water into the stirrer using a circular plate granulator. The speed was 20 rpm, the mixture was added while rotating the disk for 10 minutes, and then the granulated molding having a particle size of 25 mm or less was prepared by rotating the disk while spraying water. Steam curing at 60 ° C for 2 hours and 90 ° C for 10 hours, and the cured molding is transferred to a drying chamber for natural drying at room temperature for 36 hours. To prepare a non-plastic artificial lightweight aggregate using cement cement binder.

<실시예 2><Example 2>

상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 상기 제조예 1을 통해 제조된 경량성 재료 40kg, 상기 제조예 2를 통해 제조된 무시멘트 결합재 60kg, 증점제(전분) 0.2kg을 사용하여 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재를 제조하였다.
Proceed in the same manner as in Example 1, using a cement cement binder using 40kg light weight material prepared in Preparation Example 1, 60kg cement cement binder prepared in Preparation Example 2, 0.2kg thickener (starch) Non-plastic artificial lightweight aggregate was prepared.

<실시예 3><Example 3>

상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 상기 제조예 1을 통해 제조된 경량성 재료 50kg, 상기 제조예 2를 통해 제조된 무시멘트 결합재 50kg, 증점제(전분) 0.2kg을 사용하여 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재를 제조하였다.
Proceed in the same manner as in Example 1, using 50kg light-weight material prepared in Preparation Example 1, 50kg of cement cement binder prepared in Preparation Example 2, using 0.2kg cement thickener (starch) using Non-plastic artificial lightweight aggregate was prepared.

<비교예 1>Comparative Example 1

상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 상기 제조예 1을 통해 제조된 경량성 재료 10kg, 제조예 2를 통해 제조된 무시멘트 결합재 90kg, 증점제(전분) 0.2kg을 사용하여 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재를 제조하였다.
Proceed in the same manner as in Example 1, but using a cement cement binder using 10kg light weight material prepared in Preparation Example 1, 90kg cement cement binder prepared in Preparation Example 2, 0.2kg thickener (starch) Plastic artificial lightweight aggregate was prepared.

<비교예 2>Comparative Example 2

상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 상기 제조예 1을 통해 제조된 경량성 재료 70kg, 상기 제조예 2를 통해 제조된 무시멘트 결합재 30kg, 증점제(전분) 0.2kg을 사용하여 무시멘트 결합재를 이용한 인공 경량골재을 제조하였다.
Proceed in the same manner as in Example 1, using 70kg light-weight material prepared in Preparation Example 1, using a cement cement binder 30kg, a thickener (starch) 0.2kg prepared using Preparation Example 2 Artificial lightweight aggregate was prepared.

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2를 통해 제조된 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재의 압축강도, 비중, 흡수율를 측정하여 아래 표 4에 나타내었다.The compressive strength, specific gravity, and water absorption of the non-plastic artificial lightweight aggregate using the cementless binder prepared through Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 2 are shown in Table 4 below.

(단, 물성측정은 구조용 경량골재 KS F 2534의 측정법을 이용하였으며, 측정재령은 28일 이다.)(However, the measurement of the physical properties using the measurement method of structural lightweight aggregate KS F 2534, the measurement age is 28 days.)

<표 4>TABLE 4

Figure 112018017440638-pat00004
Figure 112018017440638-pat00004

위에 표 4에 나타난 바와 같이, 개시된 실시예 1 내지 3을 통해 제조된 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재는 경량성 소재와 무시멘트 결합재 간의 이온 응집반응, 포졸란 반응 및 플라이애시, 고로슬래그 미분말의 잠재수경성 반응을 통해 압축강도가 KS 기준인 18(MPa)이상을 나타내는 것을 알 수 있다.As shown in Table 4 above, the non-plastic artificial light weight aggregate using the cemented binder prepared in Examples 1 to 3 disclosed is an ion agglomeration reaction, a pozzolanic reaction and a fly ash, blast furnace slag fine powder between the lightweight material and the cemented binder. It can be seen that the compressive strength is greater than 18 (MPa), which is the KS standard, through the latent hydraulic reaction of.

반면, 비교예 1 내지 2를 통해 제조된 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재는 무시멘트 결합재의 함량이 많고 경량재의 함량이 적은 경우 비중이 높아 경량성 미흡하고, 무시멘트 결합재의 함량이 적고 경량재의 함량이 많을 경우 압축강도는 약하고 흡수율도 높아 물성이 만족스럽지 못한 것을 알 수 있다.On the other hand, non-plastic artificial lightweight aggregate using cement cement binders prepared through Comparative Examples 1 to 2 has a high specific gravity when the content of cement cement binder is high and the content of light cement is low. When the content of the lightweight material is high, the compressive strength is weak and the absorption rate is high, so it can be seen that the physical properties are not satisfactory.

따라서, 개시된 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재 조성물 및 그 제조방법은 무시멘트 결합재에 의해 비소성 방식으로 제조되어도 소정의 강도를 확보할 수 있으며, 시멘트 등 기존의 건설재료에 비해 제조공정이 간단하므로 저렴한 제조비용으로 인공경량골재를 제공한다.
Therefore, the non-plastic artificial lightweight aggregate composition and its manufacturing method using the disclosed cementless binder can be secured to a predetermined strength even if it is manufactured by a cementless binder in a non-fired manner, and compared to conventional construction materials such as cement, Simple to provide artificial light aggregate at low manufacturing cost.

S101 ; 혼합물제조단계
S103 ; 성형단계
S105 ; 양생단계
S107 ; 건조단계
S101; Mixture manufacturing step
S103; Molding Step
S105; Curing stage
S107; Drying stage

Claims (7)

경량성 재료, 무시멘트 결합재, 증점제 및 물로 이루어지며,
상기 무시멘트 결합재는 플라이애시 100 중량부, 소석회 2.2 내지 5.2 중량부, 무수석고 1.2 내지 3.2 중량부, 고로슬래그 분말 2.5 내지 6.5 중량부, 염화마그네슘 0.5 내지 2.2 중량부 및 탄산나트륨 3.3 내지 5.3 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재 조성물.
Consists of lightweight material, cementless binder, thickener and water,
The cement binder is composed of 100 parts by weight of fly ash, 2.2 to 5.2 parts by weight of lime, 1.2 to 3.2 parts by weight of anhydrous gypsum, 2.5 to 6.5 parts by weight of blast furnace slag powder, 0.5 to 2.2 parts by weight of magnesium chloride and 3.3 to 5.3 parts by weight of sodium carbonate. Non-plastic artificial lightweight aggregate composition using cement cement binder, characterized in that.
청구항 1에 있어서,
상기 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재 조성물은 경량성 재료 100 중량부, 무시멘트 결합제 100 내지 230 중량부, 증점제 0.1 내지 0.3 중량부 및 물 25 내지 35 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재 조성물.
The method according to claim 1,
The non-plastic artificial lightweight aggregate composition using the cementless binder is cementedum binder, characterized in that consisting of 100 parts by weight of light weight material, 100 to 230 parts by weight of cement binder, 0.1 to 0.3 parts by weight of thickener and 25 to 35 parts by weight of water. Non-plastic artificial lightweight aggregate composition using.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 경량성 재료는 펄라이트, 질석 및 바텀애시로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재 조성물.
The method according to claim 1 or 2,
The lightweight material is a non-plastic artificial lightweight aggregate composition using cement cement binder, characterized in that made of at least one selected from the group consisting of pearlite, vermiculite and bottom ash.
삭제delete 경량성 재료, 무시멘트 결합재 및 증점제를 혼합하는 혼합물제조단계;
상기 혼합물제조단계를 통해 제조된 혼합물에 물을 혼합하여 입상으로 성형하는 성형단계;
상기 성형단계를 통해 성형된 성형물을 증기로 양생하는 양생단계; 및
상기 양생단계를 통해 양생된 성형물을 건조하는 건조단계;로 이루어지며,
상기 무시멘트 결합재는 플라이애시 100 중량부, 소석회 2.2 내지 5.2 중량부, 무수석고 1.2 내지 3.2 중량부, 고로슬래그 분말 2.5 내지 6.5 중량부, 염화마그네슘 0.5 내지 2.2 중량부 및 탄산나트륨 3.3 내지 5.3 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재 조성물의 제조방법.
A mixture manufacturing step of mixing the light material, the cement binder and the thickener;
A molding step of mixing water into the mixture prepared through the mixture manufacturing step and molding into granules;
Curing step of curing the molded article formed through the molding step with steam; And
It consists of a drying step of drying the cured molding through the curing step,
The cement binder is composed of 100 parts by weight of fly ash, 2.2 to 5.2 parts by weight of lime, 1.2 to 3.2 parts by weight of anhydrous gypsum, 2.5 to 6.5 parts by weight of blast furnace slag powder, 0.5 to 2.2 parts by weight of magnesium chloride and 3.3 to 5.3 parts by weight of sodium carbonate. Method for producing a non-plastic artificial lightweight aggregate composition using a cementless binder, characterized in that.
청구항 5에 있어서,
상기 성형단계는 상기 혼합물제조단계를 통해 제조된 혼합물에 물을 분사방식으로 혼합하면서 연직으로부터 45 내지 55도의 경사를 갖는 회전 스크린이 구비된 원판형 조립기에 투입하고 디스크를 10 내지 30rpm의 속도로 10 내지 20 분 동안 회전시켜 입상으로 성형하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재 조성물의 제조방법.
The method according to claim 5,
The molding step is injected into a disk-shaped granulator having a rotating screen having a 45 to 55 degree inclination from the vertical while mixing the mixture prepared in the mixture manufacturing step by spraying water and the disk at a speed of 10 to 30 rpm Method for producing a non-plastic artificial lightweight aggregate composition using a cement cement binder, characterized in that consisting of a process for forming a granule by rotating for 20 minutes.
청구항 5에 있어서,
상기 양생단계는 상기 성형단계를 통해 성형된 성형물을 35 내지 45℃의 온도로 2시간 동안 증기양생하고, 55 내지 65℃의 온도로 2시간 동안 증기양생한 후에, 85 내지 95℃의 온도에서 10시간 동안 증기양생하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재 조성물의 제조방법.
The method according to claim 5,
The curing step is steam curing the molded article formed through the molding step for 2 hours at a temperature of 35 to 45 ℃, steam curing for 2 hours at a temperature of 55 to 65 ℃, 10 at a temperature of 85 to 95 ℃ Method for producing a non-plastic artificial lightweight aggregate composition using a cement cement binder, characterized in that made by steam curing for a time.
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