KR102388125B1 - 친환경 차수 그라우트 제조방법 및 이에 의해 제조된 친환경 차수 그라우트 - Google Patents

친환경 차수 그라우트 제조방법 및 이에 의해 제조된 친환경 차수 그라우트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 페로니켈 슬래그를 함유하여 그라우트의 차수 성능을 향상시킬 수 있는 친환경 차수 그라우트에 대한 친환경 차수 그라우트 제조방법 및 이에 의해 제조된 친환경 차수 그라우트에 대한 것이며, 구체적으로 페로니켈 슬래그를 준비하는 준비단계와 준비단계 후, 복수의 고형원료를 정량 분배하는 분배단계와 분배단계 후, 복수의 고형원료를 혼합하는 교반단계와 교반단계 후, 고형원료에 혼화제를 혼합하는 혼합단계와 혼합단계 후, 촉진원료를 첨가하는 첨가단계를 구비한다.

Description

친환경 차수 그라우트 제조방법 및 이에 의해 제조된 친환경 차수 그라우트{Preparing Method for Eco-friendly Waterproof grout and Eco-friendly Waterproof grout of Prepare by the same}
본 발명은 페로니켈 슬래그를 함유하여 그라우트의 차수 성능을 향상시킬 수 있는 친환경 차수 그라우트에 대한 친환경 차수 그라우트 제조방법 및 이에 의해 제조된 친환경 차수 그라우트에 대한 것이다.
특허문헌 001은 페로니켈 슬래그 미분말 100중량부에 대하여 고로슬래그 미분말 100~200 중량부 및 수소이온농도(pH) 12 이상이면서 칼슘 옥사이드(Calcium oxide) 함량이 50중량% 이상이고 설페이트 옥사이드(Sulfate oxide) 함량이 15중량% 이상인 석고 100~150 중량부를 포함하고, 속경성과 강도를 증진시키기 위해 시멘트를 더 포함하되, 상기 시멘트는 1종 시멘트, 3종 시멘트, 고로슬래그 시멘트 및 플라이애시 시멘트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물로 형성되는 기술을 제시하고 있다.
특허문헌 002는 콘크리트용 결합재로서 시멘트 이외에 페로니켈 슬래그 미분말, 고로 슬래그 미분말 및 플라이애쉬의 3성분을 구비하고, 이때, 상기 콘크리트용 결합재는 시멘트 : 페로니켈 슬래그 미분말 : 고로슬래그 미분말 : 플라이애쉬를 각각 40~60 : 5~30 : 5~30 : 5~30 중량비로 포함하고, 시멘트 100 중량부에 대하여 페로니켈 슬래그 미분말 1~10 중량부, 고로 슬래그 미분말 1~20 중량부, 석고 0.1~10 중량부, 폴리머 1~10 중량부, 플라이애쉬 0.1~10 중량부, 실리카 흄 0.1~8 중량부, 섬유 0.5~5.0 중량부; 칼슘알루미나설파이트(CSA) 1~10 중량부; 수축저감제 0.5~2.0 중량부; 소포제 0.1~1.0 중량부; 감수제0.1~0.5 중량부; 및 유리분말을 가공 처리한 다공성 골재 1~5 중량부;를 혼합하고 골재 및 물을 혼합하는 기술을 제시하고 있다.
특허문헌 003은 페로니켈 슬래그로부터 유용 자원을 추출하는 방법은 페로니켈 슬래그를 준비하는 단계; 상기 페로니켈 슬래그에 CaO 또는 MgO를 함유하는 첨가물을 첨가하여 혼합 슬래그를 형성하는 단계; 및 상기 혼합 슬래그를 녹여 슬래그 슬러리를 형성하고, 이를 여과하여 여과 용액과 여과 잔재물로 분리하는 단계;를 포함하고, 상기 슬래그 슬러리는 상기 혼합 슬래그를 산을 이용하여 녹여 형성할 수 있으며, pH가 0.5 이하일 수 있으며, 상기 페로니켈 슬래그로부터 유용 자원을 추출하는 방법은 상기 여과 용액으로부터 불순물을 제거하여 염화 마그네슘 용액을 획득하는 단계; 및 상기 염화 마그네슘 용액을 전기 분해하여 마그네슘을 획득하는 단계;를 포함하는 기술을 제시하고 있다.
특허문헌 004는 페로니켈 슬래그로부터 유용 자원을 추출하는 방법은 페로니켈 슬래그를 준비하는 단계; 상기 페로니켈 슬래그에 CaO 또는 MgO를 함유하는 첨가물을 첨가하여 혼합 슬래그를 형성하는 단계; 및 상기 혼합 슬래그를 녹여 슬래그 슬러리를 형성하고, 이를 여과하여 여과용액과 여과 잔재물로 분리하는 단계;를 포함하는 기술을 제시하고 있다.
KR 10-1638084 B1 (2016년07월04일) KR 10-2152603 B1 (2020년09월01일) KR 10-2012-0037305 A (2012년04월19일) KR 10-1162873 B1 (2012년06월28일)
본 발명은 페로니켈 슬래그를 함유하여 그라우트의 차수 성능을 향상시킬 수 있는 친환경 차수 그라우트에 대한 친환경 차수 그라우트 제조방법 및 이에 의해 제조된 친환경 차수 그라우트에 대한 것이다.
종래발명들의 문제점을 해결하기 위한 것이며, 본 발명은 친환경 차수 그라우트 제조방법에 있어서, 페로니켈 슬래그를 준비하는 준비단계(S1100); 상기 준비단계(S1100) 후, 복수의 고형원료를 정량 분배하는 분배단계(S1200); 상기 분배단계(S1200) 후, 복수의 고형원료를 혼합하는 교반단계(S1300); 상기 교반단계(S1300) 후, 상기 고형원료에 혼화제를 혼합하는 혼합단계(S1400); 상기 혼합단계 후, 촉진원료를 첨가하는 첨가단계(S1500);를 포함하는 구성으로 이루어진다.
본 발명은 친환경 차수 그라우트의 제조방법에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 준비단계(S1100); 분배단계(S1200); 교반단계(S1300); 혼합단계(S1400); 첨가단계(S1500);로 이루어지는 발명에 상기 준 단계 중, 니켈 추출시 발생되는 산업부산물을 추출하는 추출단계(S1110); 상기 추출단계(S1110) 후, 페로니켈 슬래그를 분쇄하는 분쇄단계(S1130);를 부가한다.
본 발명은 친환경 차수 그라우트의 제조방법에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 준비단계(S1100); 분배단계(S1200); 교반단계(S1300); 혼합단계(S1400); 첨가단계(S1500);로 이루어지는 발명에 상기 분쇄단계(S1130) 전, 산업부산물에 혼합된 철을 자력으로 선별하는 제 1선별단계(S1120); 상기 분쇄단계(S1130) 후, 페로니켈 슬래그와 함께 분쇄된 철을 자력으로 선별하는 제 2선별단계(S1140);를 부가한다.
본 발명은 친환경 차수 그라우트의 제조방법에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 준비단계(S1100); 분배단계(S1200); 교반단계(S1300); 혼합단계(S1400); 첨가단계(S1500);로 이루어지는 발명에 상기 제 2선별단계(S1140) 후, 페로니켈 슬래그를 여과하는 여과단계(S1150);를 부가한다.
본 발명은 친환경 차수 그라우트의 제조방법에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 준비단계(S1100); 분배단계(S1200); 교반단계(S1300); 혼합단계(S1400); 첨가단계(S1500);로 이루어지는 발명에 상기 페로니켈 슬래그는 3,000 ~ 4,000 cm2/g 의 분말도로 형성되는 것;을 부가한다.
본 발명은 친환경 차수 그라우트의 제조방법에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 준비단계(S1100); 분배단계(S1200); 교반단계(S1300); 혼합단계(S1400); 첨가단계(S1500);로 이루어지는 발명에 상기 고형원료는 시멘트 결합재, 페로니켈 슬래그, 규사 중 적어도 하나 이상으로 형성되는 것;을 부가한다.
본 발명은 친환경 차수 그라우트의 제조방법에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 준비단계(S1100); 분배단계(S1200); 교반단계(S1300); 혼합단계(S1400); 첨가단계(S1500);로 이루어지는 발명에 상기 혼화제는 소포제, CSA(Calcium Sulfur Aluminate), 유동화제 중 적어도 하나 이상으로 형성되는 것;을 부가한다.
본 발명은 친환경 차수 그라우트의 제조방법에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 준비단계(S1100); 분배단계(S1200); 교반단계(S1300); 혼합단계(S1400); 첨가단계(S1500);로 이루어지는 발명에 상기 첨가단계(S1500) 중, 상기 촉진원료는 촉진제, 충진제, 칙소성제 중 적어도 하나 이상으로 형성되는 것;을 포함한다.
본 발명은 친환경 차수 그라우트에 대한 발명이며, 친환경 차수 그라우트에 있어서, 청구항 1의 제조방법으로 제조된 친환경 차수 그라우트를 포함하는 구성으로 이루어진다.
본 발명은 산업부산물인 페로니켈 슬래그를 활용함에 따라 산업부산물을 재활용할수 있는 것이다.
본 발명은 친환경 페로니켈 슬래그를 혼합하여 지반의 오염을 줄일 수 있는 것이다.
본 발명은 페로니켈 슬래그의 팽창 성능에 의하여 차수 성능을 향상시킬 수 있는 것이다.
본 발명은 페로니켈 슬래그가 혼합된 그라우트를 겔 타입으로 제작함에 따라 물에서 시공이 원활히 진행되는 것이다.
본 발명은 산업부산물에 페로니켈 슬래그와 함께 혼합된 철을 자력으로 분리하여 양질의 페로니켈 슬래그를 혼합할 수 있는 것이다.
본 발명은 페로니켈 슬래그가 혼합됨에 따라 그라우트 충진 시 지반의 고결화 및 안정화에 기여할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 친환경 차수 그라우트 제조방법의 순서도.
도 2 도 3은 본 발명의 페로니켈 슬래그의 준비단계의 순서도.
도 4는 본 발명의 자력장치의 예시도.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 자력선별기의 예시도.
도 7은 여과장치의 예시도.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
아래의 실시예에서 인용하는 번호는 인용대상에만 한정되지 않으며, 모든 실시예에 적용될 수 있다. 실시예에서 제시한 구성과 동일한 목적 및 효과를 발휘하는 대상은 균등한 치환대상에 해당된다. 실시예에서 제시한 상위개념은 기재하지 않은 하위개념 대상을 포함한다.
(실시예 1-1) 본 발명은 친환경 차수 그라우트 제조방법에 있어서, 페로니켈 슬래그를 준비하는 준비단계(S1100); 상기 준비단계(S1100) 후, 복수의 고형원료를 정량 분배하는 분배단계(S1200); 상기 분배단계(S1200) 후, 복수의 고형원료와 물을 혼합하는 교반단계(S1300); 상기 교반단계(S1300) 후, 상기 고형원료에 혼화제를 혼합하는 혼합단계(S1400); 상기 혼합단계 후, 촉진원료를 첨가하는 첨가단계(S1500);를 포함한다.
(실시예 1-2) 본 발명은 친환경 차수 그라우트 제조방법은 실시예 1-1에 있어서, 상기 고형원료는 1종 시멘트 결합재, 페로니켈 슬래그 미분말, 규사 중 적어도 하나 이상으로 형성되는 것;을 포함한다.
(실시예 1-3) 본 발명은 친환경 차수 그라우트 제조방법은 실시예 1-1에 있어서, 상기 분배단계(S1200) 중, 상기 고형원료는 상기 고형원료 100 중량%를 기준으로 1종 시멘트 결합재 28 ～ 35 중량%, 페로니켈 슬래그 미분말 7～10 중량%, 규사 5호사 25～30 중량%, 규사 6호사 22～28 중량%로 형성되는 것;을 포함한다.
(실시예 1-4) 본 발명은 친환경 차수 그라우트 제조방법은 실시예 1-1에 있어서, 상기 혼화제는 소포제, CSA(Calcium Sulfur Aluminate), 유동화제 중 적어도 하나 이상으로 형성되는 것;을 포함한다.
(실시예 1-5) 본 발명은 친환경 차수 그라우트 제조방법은 실시예 1-1에 있어서, 상기 교반단계(S1300) 중, 고형원료와 물은 1 : 1.1 ~ 1.35 중량비로 형성되는 것;을 포함한다.
(실시예 1-6) 본 발명은 친환경 차수 그라우트 제조방법은 실시예 1-4에 있어서, 상기 혼합단계(S1400) 중, 상기 혼화제는 상기 그라우트 100 중량%를 기준으로 상기 고형원료 90 ~ 98 중량 %, 소포제 0.03～0.10 중량%, CSA(Calcium Sulfur Aluminate) 1.0～2.5 중량%, 유동화제 0.1～0.5 중량%로 형성되는 것;을 포함한다.
본 발명은 친환경 차수 그라우트 제조방법에 대한 것이며, 구체적으로 친환경 차수 그라우트 제조방법은 산업부산물인 페로니켈 슬래그가 혼합된 그라우트로 형성되어 저류조와 같이 물에서 시공할 때 차수 성능이 향상되어야 하는 것이다. 이러한 친환경 차수 그라우트 제조방법에 혼합되는 페로니켈 슬래그(Fe-Ni Slag)는 철(80%)과 니켈(20%)이 결합된 합금 형태로 스테인레스 생산에 활용되는 페로니켈 슬래그 생산을 위해 사문암에서 니켈을 추출하고 발생되는 산업부산물로써, 보통 니켈 1톤 생산 시 약 30톤의 페로니켈 슬래그가 발생된다. 이와 같은 페로니켈 슬래그가 그라우트에 혼합될 경우 생산 과정의 이산화탄소 배출 최소화(약 1/17) 및 불순물 함량 저감 등 환경 친화적인 요소가 포함되어 있으며, 지반의 고착화 및 안정화 촉진에 기여할 수 있는 최적의 배합조건 형성에 중요한 역할을 기대하고 있음. 또한, 조성 성분 중 약 30% 이상의 MgO를 함유하고 있어 장기적인 팽창에 관여하게 되어, 무수축 성능(그라우트의 수축을 방지하기 위해 팽창제 첨가)이 중요한 그라우트재의 장기 안정성에 기여한다. 이에 따라 본 발명의 그라우트는 일반 시멘트보다 기능 및 내구성이 향상되는 것이다.
이와 같이 친환경 차수 그라우트 제조방법은 도 1을 참조하면, 페로니켈 슬래그를 준비하는 준비단계(S1100)가 형성되며, 준비단계(S1100)에서 준비된 페로니켈 슬래그와 복수의 고형원료는 분배단계(S1200)에서 정량으로 분배된다. 이때, 복수의 고형원료는 1종 시멘트 결합재, 규사로 형성되어 페로니켈 슬래그와 함께 혼합되는 것이며, 규사는 5호사와 6호사가 각각 형성된다. 이에 대해 자세히 설명하면, 고형원료는 고형원료 100 중량%를 기준으로 1종 시멘트 결합재 28 ～ 35 중량%, 페로니켈 슬래그 미분말 7～10 중량%, 규사 5호사 25～30 중량%, 규사 6호사 22～28 중량%로 형성되도록 분배단계(S1200)에서 정량 분배한다. 이와 같이 분배단계(S1200)에서 정량 분배한 복수의 고형원료는 교반단계(S1300)에서 교반되는 것이며, 교반단계(S1300)에서는 블레이드가 형성된 교반장치에 의하여 복수의 고형원료가 교반되는 것이다. 그리고 교반단계(S1300)에서는 고형원료에 물을 혼합하여 교반하는 것으로 고형원료와 물은 1:1.1 ~ 1.35 중량비로 형성되어 그라우트가 겔(Gel)타입으로 주입되도록 하는 것이다.
그리고 교반단계(S1300)에서 교반된 복수의 고형원료에는 혼화제를 혼합하는 혼합단계(S1400)가 형성된다. 혼화제는 소포제, CSA(Calcium Sulfur Aluminate), 유동화제로 형성되며, 그라우트 100 중량%를 기준으로 고형원료 90 ~ 98 중량 %, 소포제 0.03～0.10 중량%, CSA(Calcium Sulfur Aluminate) 1.0～2.5 중량%, 유동화제 0.1～0.5 중량%로 형성된다. 또한, 혼화제가 혼합된 고형원료로 형성되는 초기그라우트는 시공시 촉진원료가 첨가되어 물에서 양생 시간을 줄일 수 있다.
따라서, 본 발명의 친환경 차수 그라우트 제조방법은 친환경 페로니켈 슬래그가 혼합되어 그라우트의 기능성 및 내구성이 향상되는 특징을 가진다.
(실시예 2-1) 본 발명은 친환경 차수 그라우트 제조방법은 실시예 1-1에 있어서, 상기 준비단계(S1100) 중, 니켈 추출시 발생되는 산업부산물을 추출하는 추출단계(S1110); 상기 추출단계(S1110) 후, 페로니켈 슬래그를 분쇄하는 분쇄단계(S1130);를 포함한다.
(실시예 2-2) 본 발명의 친환경 차수 그라우트 제조방법은 실시예 2-1에 있어서, 상기 페로니켈 슬래그는 3,000 ~ 4,000 cm2/g 의 분말도로 형성되는 것;을 포함한다.
(실시예 2-3) 본 발명의 친환경 차수 그라우트 제조방법은 실시예 2-2에 있어서, 상기 분쇄단계(S1130) 중, 페로니켈 슬래그를 압력으로 분쇄하는 분쇄기(100);를 포함한다.
(실시예 2-4) 본 발명의 친환경 차수 그라우트 제조방법은 실시예 2-3에 있어서, 상기 분쇄기(100)는 페로니켈 슬래그를 수용되는 케이스(110); 상기 케이스(110)의 내부에 형성되며, 압력으로 페로니켈 슬래그를 분쇄하는 분쇄장치(120);를 포함한다.
(실시예 2-5) 본 발명의 친환경 차수 그라우트 제조방법은 실시예 2-4에 있어서, 상기 분쇄장치(120)는 복수의 롤러가 회전함에 따라 페로니켈 슬래그를 분쇄하는 것;을 포함한다.
본 발명은 준비단계(S1100)에 대한 것이며, 구체적으로 준비단계(S1100)는 니켈 추출시 발생되는 산업부산물을 추출하여 미분말로 가공하는 것이다. 이러한 준비단계(S1100)는 도 2 내지 도 3을 참조하면, 상기에서 설명한 바와 같이 스테인레스 생산에 활용되는 페로니켈 생산을 위해 사문암에서 니켈을 추출하고 발생되는 산업부산물인 페로니켈 슬래그를 추출하는 추출단계(S1110)가 형성된다. 그리고 추출단계(S1110)에서 추출된 페로니켈 슬래그는 철과 니켈이 혼합되며, 크기가 다양하게 형성됨에 따라 그라우트 원료로 사용하기 어렵다. 이에 따라 추출단계(S1110)에서 추출된 페로니켈 슬래그는 3,000 ~ 4,000 cm2/g 의 분말도로 형성하기 위하여 분쇄한다. 분쇄단계(S1130)에서 페로니켈 슬래그를 분쇄하여 미분말로 형성하기 위하여 분쇄기(100)가 형성되며, 분쇄기(100)는 압력을 가하여 페로니켈 산업부산물을 페로니켈 슬래그를 분쇄한다. 분쇄기(100)는 페로니켈 슬래그를 수용하는 케이스(110)가 형성되며, 케이스(110)의 내부에 형성되어 압력으로 페로니켈 슬래그를 분쇄하는 분쇄장치(120)가 형성된다. 분쇄장치(120)는 압력으로 이동하는 실린더에 의하여 페로니켈 슬래그를 분쇄하거나 복수의 롤러가 서로 마주하도록 형성되어 롤러가 회전함에 따라 페로니켈 슬래그를 분쇄하는 것이다.
따라서, 본 발명의 준비단계(S1100)는 페로니켈 산업부산물을 추출한 후 페로니켈 슬래그를 미분말로 분쇄하는 특징을 가진다.
(실시예 3-1) 본 발명은 친환경 차수 그라우트 제조방법은 실시예 2-1에 있어서, 상기 분쇄단계(S1130) 전, 산업부산물에 혼합된 철을 자력으로 선별하는 제 1선별단계(S1120); 상기 분쇄단계(S1130) 후, 페로니켈 슬래그와 함께 분쇄된 철을 자력으로 선별하는 제 2선별단계(S1140);를 포함한다.
(실시예 3-2) 본 발명은 친환경 차수 그라우트 제조방법은 실시예 3-1에 있어서, 상기 제 1선별단계(S1120) 중, 산업부산물을 이동하는 이동레일(200); 상기 이동레일(200)에 형성되며, 전력에 의하여 자력이 발생하는 자력장치(300);를 포함한다.
(실시예 3-3) 본 발명은 친환경 차수 그라우트 제조방법은 실시예 3-2에 있어서, 상기 자력장치(300)에 형성되며, 전력을 제어하는 제어장치(310);를 포함한다.
(실시예 3-4) 본 발명은 친환경 차수 그라우트 제조방법은 실시예 3-3에 있어서, 상기 제어장치(310)는 상기 이동레일(200)의 하단에서는 상기 자력장치(300)에 전력을 차단하는 것;을 포함한다.
(실시예 3-5) 본 발명은 친환경 차수 그라우트 제조방법은 실시예 3-1에 있어서, 상기 제 2선별단계(S1140) 중, 철을 자력으로 선별하는 자력선별기(400);를 포함한다.
(실시예 3-6) 본 발명은 친환경 차수 그라우트 제조방법은 실시예 3-5에 있어서, 상기 자력선별기(400)에 형성되며, 상기 자력선별기(400)를 회전시키는 회전장치(410);를 포함한다.
(실시예 3-7) 본 발명은 친환경 차수 그라우트 제조방법은 실시예 3-5에 있어서, 상기 자력선별기(400)의 내측에 형성되며, 자력이 발생되는 자력판(420);을 포함한다.
(실시예 3-8) 본 발명은 친환경 차수 그라우트 제조방법은 실시예 3-7에 있어서, 상기 자력판(420)은 페로니켈 슬래그가 관통되는 것;을 포함한다.
본 발명은 선별단계에 대한 것이며, 구체적으로 선별단계는 산업부산물에 혼합된 철을 자력으로 선별하는 것이다. 이러한 선별단계는 제 1선별단계(S1120)와 제 2선별단계(S1140)가 형성되며, 제 1선별단계(S1120)는 산업부산물에 혼합된 철을 자력으로 선별하는 것이고 제 2선별단계(S1140)는 페로니켈 슬래그와 함께 분쇄된 작은 단위의 철을 자력으로 선별한다. 이때, 제 1선별단계(S1120)는 산업부산물에 혼합되어 분쇄되지 않은 철을 선별하기 위하여 크기가 큰 철을 선별해야 하므로 자력 강하게 형성되어야 한다. 제 1선별단계(S1120)는 도 4를 참조하면, 산업부산물을 이동하는 이동레일(200)과 이동레일(200)에 자력이 발생하는 자력장치(300)가 형성됨에 따라 산업부산물이 이동할 때 철은 자력장치(300)에 부착되고 페로니켈 슬래그는 이동한다. 그리고 자력장치(300)는 전력에 의하여 자력이 발생하는 전자력 발생장치로 제어장치(310)에 의하여 전력 공급이 제어된다. 이때, 제어장치(310)는 이동레일(200)의 상부에서는 전력을 공급하여 페로니켈 슬래그와 함께 철이 이동함에 따라 철은 부착되고 페로니켈 슬래그는 분쇄기(100)로 이동한다. 그리고 제어장치(310)는 이동레일(200)의 하부에는 전력을 차단하여 철이 하단으로 하강시켜 철을 따로 보관한다.
또한, 제 2선별단계(S1140)는 도 5 내지 도 6을 참조하면, 페로니켈 슬래그가 미분말로 분쇄됨에 따라 발생되는 미세한크기의 철을 선별하는 것이다. 이때, 철의 선별은 자력선별기(400)에 의하여 선별하는 것으로 자력선별기(400)는 회전장치(410)에 의하여 회전하며, 자력선별기(400)의 내부에 자력판(420)이 형성되어 철을 선별한다. 자력판(420)은 전자석으로 형성되어 자력선별기(400)가 회전할 때 철은 자력판(420)에 결합되고 페로니켈은 자력판(420)을 관통하는 것이다.
(실시예 4-1) 본 발명은 친환경 차수 그라우트 제조방법은 실시예 1-1에 있어서, 상기 제 2선별단계(S1140) 후, 페로니켈 슬래그를 여과하는 여과단계(S1150);를 포함한다.
(실시예 4-2) 본 발명은 친환경 차수 그라우트 제조방법은 실시예 4-1에 있어서, 상기 여과단계(S1150) 중, 페로니켈 슬래그를 다양한 크기로 여과하는 여과장치(500);를 포함한다.
(실시예 4-3) 본 발명은 친환경 차수 그라우트 제조방법은 실시예 4-2에 있어서, 상기 여과장치(500)의내부에 형성되며, 다공홀의 크기가 각각 다르게 형성되는 복수의 여과판(510);을 포함한다.
본 발명은 여과단계(S1150)에 대한 것이며, 구체적으로 여과단계(S1150)는 페로니켈 슬래그를 미분말로 여과함과 동시에 이물질을 제거하는 것이다. 이러한 여과단계(S1150)는 도 7을 참조하면, 페로니켈 슬래그를 균일한 미분말로 생성하기 위하여 여과장치(500)가 형성되며, 여과장치(500)는 복수의 여과판(510)이 형성되어 페로니켈 슬래그가 균일한 크기의 분말로 형성된다. 이때, 여과판(510)에 여과되지 않은 페로니켈 슬래그는 분쇄단계(S1130)에서 다시 분쇄되어 여과되는 것으로 그라우트의 품질을 향상시킨다.
(실시예 5-1) 본 발명은 친환경 차수 그라우트 제조방법은 실시예 1-1에 있어서, 상기 첨가단계(S1500) 중, 상기 촉진원료는 촉진제, 충진제, 칙소성제 중 적어도 하나 이상으로 형성되는 것;을 포함한다.
(실시예 5-2) 본 발명은 친환경 차수 그라우트 제조방법은 실시예 5-1에 있어서, 상기 촉진원료는 고형원료 100 중량%에 대하여, 촉진제 0.08 ~ 0.12 중량%, 칙소성제 0.12 ~ 0.20 중량%, 충진제 3.2 ~ 4.8 중량%로 형성되는 것;을 포함한다.
본 발명은 첨가단계(S1500)에 대한 것이며, 구체적으로 첨가단계(S1500)는 차수 성능을 향상시키기 위하여 빠른 경화를 위한 촉진원료가 첨가되는 것이다. 이러한 첨가단계(S1500)는 촉진제, 충진제, 칙소성제 등으로 형성되는 촉진원료를 첨가하는 것으로 촉진원료는 물에 반죽한 속경성 원료로 형성됨이 바람직하다. 이때, 촉진원료는 물과 1 : 1.5 ~ 2.5중량비로 형성되는 것이다. 여기서 촉진제는 빠른 반응성으로 인해 작업시간을 줄일 수 있는 물질로서, 소듐설파이드(Na2S·9H2O), 소듐카보네이트(Na2CO3), 리튬카보네이트(Li2CO3), 리튬라이드록사이드(LiOH·H2O) 및 산화알루미늄(Al2O3) 등으로 형성되며, 리튬카보네이트(Li2CO3)로 형성됨이 바람직하다.
그리고 충진제는 인장강도를 향상시키고, 균열저항성을 부여하는 연락을 하는 물질로서, 다양한 섬유로 형성되며, 본 발명에서는 친환경성 섬유인 셀룰로스 섬유(cellulose fiber)로 형성된다.
또한, 칙소성(Thixotropic)제는 유동시 액체성에 가까운 졸(SOL) 상태가 되고, 안정된 상태에서는 점도가 올라가는 겔(GEL) 상태를 유지시키기 위한 물질로서, 본 발명의 속경성 그라우트재는 칙소성제를 포함함으로서 겔 타임(gel-time)이 현저히 빨라질 수 잇다. 칙소성제는 이산화규소 화합물로 형성되며, 바람직하게는 결정형 이산화규소 화합물로 형성된다. 그리고 칙소성제는 결정체 석영, 하이드로 마그네슘 알루미늄, 실리케이트(Hydrous magnesium aluminum silicate)를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 촉진원료는 저류조 등과 같이 물과 접촉이 많은 그라우트의 성능을 향상시키기 위하여 경화 속도를 조절하는 것이다.
따라서, 본 발명의 첨가단계(S1500)는 그라우트를 시공하기 전 촉진원료를 첨가하여 경화 속도를 조절하여 차수 성능을 높일 수 있는 특징을 가진다.
(실시예 6-1) 본 발명은 친환경 차수 그라우트는 실시예 5-1에 있어서, 실시예 1-1의 제조방법으로 제조된 친환경 차수 그라우트;를 포함한다.
본 발명은 친환경 차수 그라우트에 대한 것이며, 구체적으로 친환경 차수 그라우트는 친환경 페로니켈 슬래그가 혼합됨에 따라 기능성 및 내구성이 향상되고, 겔 타입으로 형성됨에 따라 차수 성능이 확보되는 것이다. 이러한 친환경 차수 그라우트는 페로니켈 슬래그가 혼합되어 팽창됨에 따라 차수 성능이 향상된다. 그리고 친환경 차수 그라우트는 겔 타입으로 형성됨과 동시에 촉진원료가 혼합되어 경화 속도를 조절할 수 있는 것이다. 이와 같은 친환경 차수 그라우트는 일반 시멘트보다 부식 저항성 측면에서 30% 이상 향상되고, 몰탈 및 페이스트 성형시 내구성 개선 효과 역시 크게 형성된다. 그리고 그라우트 성형 후에 지반의 고결화 및 안정화에 상당한 기여하는 것이다.
이와 같이 페로니켈 슬래그가 혼합되어 제조된 친환경 차수 그라우트는 다양한 실시예로성능 시험을 진행하였다.
<실시예 1>
친환경 차수 그라우트의 유하시간 측정은 KS F 4044에 의해 실시되며, 유하하고 있는 시료가 처음 끊어질 때까지의 시간을 측정하여 작업 가능시간을 분석하기 위함이다. 시험 결과, 페로니켈슬래그의 함유율이 증가할수록 시멘트에 의한 응결 작용이 감소하여 작업성에 관여하는 유하시간이 적절하게 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. 단, 슬래그 함유율이 20% 이상에서는 그 효율성이 지체되어 투입량에 따른 효과가 나타나지 않는 것을 확인할 수 있었다. 이때, 유하시간 시험 결과는 [표 1]과 같이 나타난다.
Figure 112021093975527-pat00001
<실시예 2>
친환경 차수 그라우트의 플로테스트는 그라우트의 작업성 난이도를 판단하기 위해 혼입재료의 흐름도를 측정하는 것으로 KS F 4044에 의해 실시된다. 시험 결과, 슬래그의 혼입율이 증가할수록 시멘트가 감소하여 초기 응결작용이 감소되고, 이로 인해 흐름성이 더욱 양호해지는 것을 확인할 수 있었다. 단, 슬래그의 함유율이 20% 이상에서는 흐름 증가율이 다소 낮아지는 양상을 확인할 수 있었다. 이때, 플로(flow)테스트 시험 결과는 [표 2]와 같이 나타난다.
Figure 112021093975527-pat00002
<실시예 3>
친환경 차수 그라우트의 압축강도는 단위면적당 파괴되지 않고 견딜 수 있는 하중의 정도를 파악하기 위해 실시하였다. 이는 그라우트의 지반 내에서의 강성 지지도를 판단히기 위해 역학 특성을 분석하는 것이고, KS F 4044에 의해 실시되었다. 일반 기준 재령인 28일 경과 후 분석한 시험 결과, 슬래그의 혼입으로 압축강도가 대체적으로 상승하였으며, 최대 20%의 함유율까지 지속적으로 상승곡선을 나타내었다. 이는, 페로니켈슬래그의 잠재수경성으로 인해, 초기 재령에서는 일반 강도보다 낮게 나타났으나, 28일 경과 후에는 서서히 경화 속도가 진전되어 일반 게열보다 향상된 역학특성을 발현하는 것을 확인할 수 있었다. 재령이 길어지면서 이러한 특성은 더욱 선명하게 나타나게 된다. 이때, 압축강도(28일) 시험 결과는 [표 3]과 같이 나타난다.
Figure 112021093975527-pat00003
<실시예 4>
친환경 차수 그라우트의 팽창높이는 지반 내에서 그라우트의 팽창성을 판단하기 위한 시험으로 초기 체적 대비 20시간 후의 늘어난 체적의 비율을 측정하는 것으로 KS F 4044에 의해 측정되었다. 시험 결과, 페로니켈슬래그의 함유율이 20%까지 높이가 낮아지는 형태를 취하고 있으며, 이후 정체되는 것을 확인할 수 있었다. 이는, 초기 화학반응의 감소에 의해 자체의 체적변화가 감소한 영향에 기인한 것으로 분석된다. 이때, 팽창높이의 시험 결과는 [표 4]와 같이 나타난다.
Figure 112021093975527-pat00004
<실시예 5>
친환경 차수 그라우트의 응결시간은 그라우트의 바인더가 물과 화학 반응하는 시간을 측정하는 것으로 주도계를 이용하여 초결, 종결을 측정하여 나타내며 KS F 4044의 규격에 따른다. 이는 초기 응결시간이 짧으면 작업에 필요한 공정을 수행하지 못하게 되고 반대로 종결시간이 길게 되면 지반의 안정성 회복에 지장을 주게 되므로 적정 시간의 반응이 중요하다고 할 수 있다. 일반 계열에서는 시멘트와 물의 응결 화학작용에 의해 초결작용이 빠르게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 슬래그를 포함한 계열에서는 시멘트의 감소로 인해 응결작용이 서서히 감소되면서 초결시간이 점차적으로 일정 기준 내에 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 슬래그 함유율 20% 이상에서 초결 6시간 이상, 종결 10시간 이내로 적정한 분포를 형성하는 것을 확인하였다. 이때, 응결시간의 시험 결과는 [표 5]와 같이 나타난다.
Figure 112021093975527-pat00005
<실시예 6>
친환경 차수 그라우트의 블리딩률은 비중이 가벼운 그라우팅 소재가 표면으로 상승하여 재료 분리되는 현상으로 블리딩률이 높으면, 표면 강도 및 부착성이 약화되어 전반적인 물성 발현에 지장을 주게 된다. 이에 대한 저항성을 측정하기 위해서 블리딩률을 측정하고, KS F 2433의 규격에 따라서 시료의 전체 체적에서 블리딩된 체적의 비율을 측정하여 값을 계산한다. 시험 결과, 정비례하게 나타나지는 않지만 슬래그를 함유함으로써 블리딩률은 크게 감소하는 것으로 나타났으며, 가장 효율적인 혼입율은 20%인 것을 확인할 수 있었다. 이때, 블리딩률의 시험 결과는 [표 6]과 같이 나타난다.
Figure 112021093975527-pat00006
<실시예 7>
친환경 차수 그라우트의 투수량은 그라우트의 지반 내에서의 투수 저항성을 평가하기 위해 실시하는 시험으로 KS F 4926에 따라 진행하며, 정해진 시험체에 수압을 가하여 중량을 측정하고 이를 수압을 가하기 전 일반 시험체의 중량을 빼준 값으로 계산이 이루어진다. 시험 결과, 슬래그를 혼입함으로써 투수 저항성이 커지는 것으로 나타났다. 이는 입도 및 장기 팽창성 등 여러 가지 원인이 있을 수 있으며, 페로니켈슬래그의 장기 팽창성으로 인해 입도 구조가 더욱 밀실하게 형성되었을 가능성이 높다. 함유율 20~25%에서 가장 양호한 투수량을 보여주었다. 이때, 블리딩률의 시험 결과는 [표 7]과 같이 나타난다.
Figure 112021093975527-pat00007
<실시예 8>
친환경 차수 그라우트의 일반적으로 염화물이 함유된 지반은 기본 물성이 불량하고, 구조물 축조 시 부식의 확률도 높아 염화물을 최대한 저감시키는 것이 바람직하다. KS F 4044에 의해 실시되는 염화물량 시험은 채취된 시료를 분말화하여 질산은 용액을 첨가하고 정해진 절차에 따라 부피를 측정하여 단위면적당 염화물량을 계산한다. 시험 결과, 일반 계열과 슬래그 함유 계열에서 모두 안정적인 염화물량을 나타내고 있어, 슬래그 함유로 인한 염해 피해는 없는 것으로 나타나고 있다. 이때, 염화물량의 시험 결과는 [표 8]과 같이 나타난다.
Figure 112021093975527-pat00008
<실시예 9>
친환경 차수 그라우트의 약품에 의한 강도 감소가 나타나면 기초 지반의 물리적, 역학적 특성이 일시에 감소할 수 있으므로 황산염에 의한 압축강도 저하 비율을 측정하여 내약품성을 확인하였다. ASTM C 1012에 의해 측정되며 황산 용액에 압축강도 공사체를 침지시키고 28일 재령에서 강도를 측정해, 일반 공시체 대비 압축강도의 저하된 비율을 측정한다. 슬래그의 함유로 인해 내약품성이 약간 향상된 형태를 나타내고 있으며, 슬래그 함유율 15% 이상에서 80% 이상의 양호한 강도 상대비율을 나타내어 슬래그의 함유로 인한 내약품성 강화를 확인할 수 있었다. 이때, 압축강도비의 시험 결과는 [표 9]와 같이 나타난다.
Figure 112021093975527-pat00009
<실시예 10>
친환경 차수 그라우트의 그라우트재의 길이변화율은 바인더의 영향으로 초기 양생 기간 동안에 급작스런 수축이 발생할 수 있는데, 이에 대한 저항성을 확인하고자 하는 것이며, 8주 재령의 공시체를 가지고 시험을 진행하였고, KS F 2424의 기준에 따라 시험을 실시하였다. 시험 결과, 페로니켈슬래그를 혼입한 계열에서 초기 응결작용의 저감으로 인해 건조수축율이 점차적으로 낮아졌고, 20~25% 함유율 안팎에서 감소율이 완만하게 편화되는 확인할 수 있다. 이때, 길이변화율의 시험 결과는 [표 10]과 같이 나타난다.
Figure 112021093975527-pat00010
S1100: 준비단계 S1110: 추출단계
S1120: 제 1선별단계 S1130: 분쇄단계
S1140: 제 2선별단계 S1150: 여과단계
S1200: 분배단계 S1300: 교반단계
S1400: 혼합단계 S1500: 첨가단계
100: 분쇄기 110: 케이스
120: 분쇄장치 200: 이동레일
300: 자력장치 310: 제어장치
400: 자력선별기 410: 회전장치
420: 자력판 500: 여과장치
510: 여과판

Claims (9)

  1. 페로니켈 슬래그를 준비하는 준비단계(S1100);
    상기 준비단계(S1100) 후, 복수의 고형원료을 정량 분배하는 분배단계(S1200);
    상기 분배단계(S1200) 후, 복수의 고형원료와 물을 혼합하는 교반단계(S1300);
    상기 교반단계(S1300) 후, 상기 고형원료에 혼화제를 혼합하는 혼합단계(S1400);
    상기 혼합단계 후, 촉진원료를 첨가하는 첨가단계(S1500);
    상기 준비단계(S1100) 중, 니켈 추출시 발생되는 산업부산물을 추출하는 추출단계(S1110);
    상기 추출단계(S1110) 후, 페로니켈 슬래그를 분쇄하는 분쇄단계(S1130);
    상기 분쇄단계(S1130) 전, 산업부산물에 혼합된 철을 자력으로 선별하는 제 1선별단계(S1120);
    상기 분쇄단계(S1130) 후, 페로니켈 슬래그와 함께 분쇄된 철을 자력으로 선별하는 제 2선별단계(S1140);
    상기 제 1선별단계(S1120) 중, 산업부산물을 이동하는 이동레일(200);
    상기 이동레일(200)에 형성되며, 전력에 의하여 자력이 발생하는 자력장치(300);
    상기 자력장치(300)에 형성되며, 전력을 제어하는 제어장치(310);
    상기 제어장치(310)는 상기 이동레일(200)의 하단에서는 상기 자력장치(300)에 전력을 차단하는 것;
    상기 첨가단계(S1500) 중, 상기 촉진원료는 촉진제, 충진제, 칙소성제 중 적어도 하나 이상으로 형성되는 것;을 포함하는 친환경 차수 그라우트 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2선별단계(S1140) 후, 페로니켈 슬래그를 여과하는 여과단계(S1150);를 포함하는 친환경 차수 그라우트 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 페로니켈 슬래그는 3,000 ~ 4,000 cm2/g 의 분말도로 형성되는 것;을 포함하는 친환경 차수 그라우트 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 고형원료는 시멘트 결합재, 페로니켈 슬래그, 규사 중 적어도 하나 이상으로 형성되는 것;을 포함하는 친환경 차수 그라우트 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 혼화제는 소포제, CSA(Calcium Sulfur Aluminate), 유동화제 중 적어도 하나 이상으로 형성되는 것;을 포함하는 친환경 차수 그라우트 제조방법.
  8. 삭제
  9. 친환경 차수 그라우트에 있어서,
    청구항 1의 제조방법으로 제조된 친환경 차수 그라우트.
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