KR102435016B1 - Magnesium Oxychloride Cement And Method for Manufacturing the Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화학반응에 의해 내부에서 수산화마그네슘(Mg(OH)2)을 생성하고, 생성된 수산화마그네슘(Mg(OH)2)이 염화마그네슘과 석회석의 반응에 의해 발생한 이산화탄소와 결합하여 수화된 탄화 마그네슘(HMC : Hydrated magnesium carbonate)으로 상변화됨으로써 물 용해성을 감소시키고, 강도를 증대시킬 수 있도록 한 마그네슘 산화 염화물 시멘트에 관한 것으로, 본 발명에 따른 마그네슘 산화 염화물 시멘트는, 산화마그네슘(MgO), 염화마그네슘6수화물(MgCl2·6H2O), 석회석, 실리카 퓸, 및 물을 포함하여, 내부에서 수산화마그네슘(Mg(OH)2)을 생성한다. The present invention generates magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ) from the inside by a chemical reaction, and the resulting magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ) combines with carbon dioxide generated by the reaction of magnesium chloride and limestone to hydrate carbonization Disclosed is a magnesium oxide chloride cement capable of reducing water solubility and increasing strength by phase change to hydrated magnesium carbonate (HMC), wherein the magnesium oxide chloride cement according to the present invention includes magnesium oxide (MgO), chloride Magnesium hexahydrate (MgCl 2 .6H 2 O), limestone, silica fume, and water to produce magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ) inside.
Description
본 발명은 마그네슘 산화 염화물 시멘트(Magnesium Oxychloride Cement) 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산화마그네슘(MgO)과 염화마그네슘6수화물(MgCl2·6H2O), 석회석, 실리카 퓸을 혼합하여 내부에서 다량의 수산화마그네슘(Mg(OH)2)을 생성하여 이산화탄소와 결합하여 생성되는 HMC(Hydrated magnesium carbonate)를 다량 확보함으로써 친환경성 및 물 저항성을 증대시키며, 수축 방지를 위하여 탄소섬유가 첨가된 마그네슘 산화 염화물 시멘트 및 그 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to magnesium oxide chloride cement (Magnesium Oxychloride Cement) and a method for manufacturing the same, and more particularly, by mixing magnesium oxide (MgO) and magnesium chloride hexahydrate (MgCl 2 .6H 2 O), limestone, and silica fume. By generating a large amount of magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ) inside and securing a large amount of hydrated magnesium carbonate (HMC), which is generated by combining with carbon dioxide, eco-friendliness and water resistance are increased, and carbon fiber is added to prevent shrinkage. It relates to magnesium oxide chloride cement and a method for manufacturing the same.
산화마그네슘을 혼합한 시멘트(이하 '산화마그네슘 시멘트'라 함)는 높은 수화열로 인해 우수한 초기강도, 높은 내열성능, 낮은 열전도도, 낮은 열팽창계수, 우수한 연마 저항성이 있으나, 물 용해성이 높아서 활용 범위가 대폭 제한되는 결점이 있다. 또한, 초기 수화과정에서 다소 큰 범위로 시멘트가 수축되는 결점이 있다.Cement mixed with magnesium oxide (hereinafter referred to as 'magnesium oxide cement') has excellent initial strength, high heat resistance, low thermal conductivity, low coefficient of thermal expansion, and excellent abrasive resistance due to high heat of hydration. There are significant limitations. In addition, there is a drawback in that the cement shrinks to a rather large extent in the initial hydration process.
전술한 것처럼 산화마그네슘 시멘트를 다양한 산업군에 적용하지 못하는 한계의 가장 큰 요인은 물에 의한 저항성이 매우 낮기 때문이며, 지속적으로 물에 노출될 경우 일반적으로 발현가능한 예상 강도보다 현저하게 낮은 강도(최대 50% 이상 저하)가 발현된다.As mentioned above, the biggest factor in the limitation that magnesium oxide cement cannot be applied to various industries is because its resistance to water is very low, and when continuously exposed to water, the strength significantly lower than the expected strength (up to 50%) abnormal decrease) is expressed.
산화마그네슘 시멘트(MOC)는 주요 상인 phase 3와 phase 5를 생성한 후 잔여물인 Mg(OH)2가 HMC로 발현되어 HMC 화학 구조에 결합되어 있는 이산화탄소를 즉, 이산화탄소 포집으로 볼 수 있으므로 친환경성이 높은 시멘트 재료로 알려져 있다.Magnesium oxide cement (MOC) is environmentally friendly because it can be viewed as carbon dioxide capture, that is, carbon dioxide bound to the HMC chemical structure as the residue Mg(OH) 2 is expressed as HMC after generating phase 3 and phase 5, which are the main phases. It is known as a high cement material.
다만, 산화마그네슘 시멘트의 탄산화 과정에서 HMC 상을 생성하기 위한 충당분은 주요 상으로 변하지 못한 Mg(OH)2에 전적으로 의존하므로 잠재적 이산화탄소 포집량이 제한되어 있다. 이에 해당 성능을 적절히 조절하기 위해서는 초기 재료 배합비에서 산화마그네슘(MgO)을 다량 첨가해야하는데 이 경우에는 충분한 강도를 획득하지 못한다는 문제점이 발생하게 된다. However, in the carbonation process of magnesium oxide cement, the amount of potential carbon dioxide capture is limited because the sufficiency for generating the HMC phase is entirely dependent on Mg(OH) 2 , which has not changed to the main phase. Accordingly, in order to properly control the corresponding performance, a large amount of magnesium oxide (MgO) must be added at the initial material mixing ratio, but in this case, there is a problem that sufficient strength cannot be obtained.
또한 기존의 산화마그네슘 시멘트는 다소 높은 수축률로 인하여 대규모 건축구조물에 적용되기에는 한계가 있다.In addition, the existing magnesium oxide cement has a limitation in being applied to large-scale building structures due to its rather high shrinkage rate.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 기존의 산화마그네슘 시멘트의 장점을 그대로 가짐과 동시에 친환경성을 증대시키고 물 저항성을 증대시킴으로써 다양한 콘크리트 구조물에 적용할 수 있는 마그네슘 산화 염화물 시멘트 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다. The present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is magnesium oxide chloride that can be applied to various concrete structures by increasing environmental friendliness and water resistance while retaining the advantages of conventional magnesium oxide cement as it is. To provide cement and a method for manufacturing the same.
본 발명의 다른 목적은 초기 수화과정에서 시멘트가 수축되는 것을 억제함으로써 대규모 건축구조물에도 적용할 수 있는 마그네슘 산화 염화물 시멘트 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a magnesium oxide chloride cement and a method for manufacturing the same, which can be applied to large-scale building structures by suppressing the shrinkage of the cement during the initial hydration process.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마그네슘 산화 염화물 시멘트는, 산화마그네슘(MgO), 염화마그네슘6수화물(MgCl2·6H2O), 석회석, 실리카 퓸, 및 물을 포함하여, 내부에서 수산화마그네슘(Mg(OH)2)을 생성한다. Magnesium oxide chloride cement according to the present invention for achieving the above object, including magnesium oxide (MgO), magnesium chloride hexahydrate (MgCl 2 .6H 2 O), limestone, silica fume, and water, hydroxyl in the interior Magnesium (Mg(OH) 2 ) is produced.
본 발명의 마그네슘 산화 염화물 시멘트는 탄소섬유를 더 포함할 수 있다. The magnesium oxide chloride cement of the present invention may further include carbon fibers.
본 발명의 마그네슘 산화 염화물 시멘트는 산화마그네슘(MgO) 20~25 중량%, 염화마그네슘6수화물(MgCl2·6H2O) 5~12 중량%, 석회석 1~10 중량%, 실리카 퓸 10~30 중량%, 탄소섬유 1~15 중량%, 및 잔부의 물을 포함할 수 있다. Magnesium oxide chloride cement of the present invention is 20 to 25% by weight of magnesium oxide (MgO), 5 to 12% by weight of magnesium chloride hexahydrate (MgCl 2 .6H 2 O), 1 to 10% by weight of limestone, and 10 to 30% by weight of silica fume. %, 1 to 15% by weight of carbon fiber, and the balance may include water.
상기 수산화마그네슘(Mg(OH)2)은 염화마그네슘과 석회석의 반응에 의해 발생한 이산화탄소와 결합하여 수화된 탄화 마그네슘(HMC : Hydrated magnesium carbonate)으로 상변화된다. The magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ) is combined with carbon dioxide generated by the reaction of magnesium chloride and limestone to form hydrated magnesium carbonate (HMC).
본 발명에 따른 마그네슘 산화 염화물 시멘트의 제조 방법은,The method for producing magnesium oxide chloride cement according to the present invention comprises:
(S1) 물에 염화마그네슘6수화물(MgCl2·6H2O)을 혼합하는 단계; 및,(S1) mixing magnesium chloride hexahydrate (MgCl 2 ·6H 2 O) in water; and,
(S2) 상기 (S1) 단계에서 혼합된 혼합물에 산화마그네슘(MgO), 석회석, 및 실리카 퓸을 혼합하는 단계; (S2) mixing magnesium oxide (MgO), limestone, and silica fume in the mixture mixed in step (S1);
(S3) 상기 (S2) 단계에서 만들어진 혼합물을 거푸집에 타설하여 양생하는 단계;(S3) curing the mixture made in step (S2) by pouring it into a mold;
를 포함할 수 있다. may include.
상기 (S2) 단계를 수행하는 과정에서 탄소섬유를 추가로 혼합할 수 있다. In the process of performing the step (S2), carbon fibers may be additionally mixed.
또한 상기 (S3) 단계에서는 20~50℃의 온도 범위를 유지하면서 양생하는 것이 바람직하다. In addition, in the step (S3), it is preferable to cure while maintaining the temperature range of 20 ~ 50 ℃.
본 발명의 마그네슘 산화 염화물 시멘트는, 화학반응에 의해 내부에서 수산화마그네슘(Mg(OH)2)을 생성하고, 생성된 수산화마그네슘(Mg(OH)2)이 염화마그네슘과 석회석의 반응에 의해 발생한 이산화탄소와 결합하여 수화된 탄화 마그네슘(HMC : Hydrated magnesium carbonate)으로 상변화됨으로써 물 용해성을 감소시키고, 강도를 증대시킬 수 있는 이점을 제공한다.Magnesium oxide chloride cement of the present invention produces magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ) inside by a chemical reaction, and the produced magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ) is carbon dioxide generated by the reaction of magnesium chloride and limestone. It is combined with hydrated magnesium carbonate (HMC) to change the phase to hydrated magnesium carbonate (HMC), thereby reducing water solubility and increasing strength.
다시 말해서, 본 발명의 마그네슘 산화 염화물 시멘트는 이산화탄소를 포집하는 반응 중 수산화이온을 증가시키는 석회석과 실리카 퓸을 첨가하여 내구성 및 반응도를 증대시킨 것으로, 일정 정도 이상의 강도를 확보함과 동시에 이산화탄소 포집량을 극대화시키고, 실리카 퓸을 사용하여 산화부산물로 인해 발생하는 M-S-H 상으로 지반 주변의 흙과 하수도 오염을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다. In other words, the magnesium oxide chloride cement of the present invention has increased durability and reactivity by adding limestone and silica fume that increase hydroxide ions during the reaction for capturing carbon dioxide. It has the effect of maximizing and preventing soil and sewage contamination around the ground with M-S-H phase generated by oxidation by-products using silica fume.
도 1은 산화마그네슘 시멘트(MOC)의 비교예와 본 발명의 마그네슘 산화 염화물 시멘트의 실시예에 대한 X선 회절 분석 결과를 나타낸 것이다. 1 shows the results of X-ray diffraction analysis for Comparative Example of magnesium oxide cement (MOC) and Example of magnesium oxide chloride cement of the present invention.
이하 본 발명에 따른 마그네슘 산화 염화물 시멘트 및 그 제조 방법을 상세히 설명한다. Hereinafter, magnesium oxide chloride cement and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 마그네슘 산화 염화물 시멘트는 산화마그네슘(MgO), 염화마그네슘6수화물(MgCl2·6H2O), 석회석, 실리카 퓸, 탄소섬유, 및 물을 포함하여, 화학반응에 의해 내부에서 수산화마그네슘(Mg(OH)2)을 생성하고, 생성된 수산화마그네슘(Mg(OH)2)이 염화마그네슘과 석회석의 반응에 의해 발생한 이산화탄소와 결합하여 수화된 탄화 마그네슘(HMC : Hydrated magnesium carbonate)으로 상변화됨으로써 물 용해성을 감소시키고, 강도를 증대시킬 수 있도록 한 것이다.Magnesium oxide chloride cement according to the present invention contains magnesium oxide (MgO), magnesium chloride hexahydrate (MgCl 2 .6H 2 O), limestone, silica fume, carbon fiber, and water, and magnesium hydroxide from the inside by a chemical reaction. (Mg(OH) 2 ) is formed, and the generated magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ) is combined with carbon dioxide generated by the reaction of magnesium chloride and limestone to form hydrated magnesium carbonate (HMC). This reduces water solubility and increases strength.
본 발명의 마그네슘 산화 염화물 시멘트는 산화마그네슘(MgO) 20~25 중량%, 염화마그네슘6수화물(MgCl2·6H2O) 5~12 중량%, 석회석 1~10 중량%, 실리카 퓸 10~30 중량%, 탄소섬유 1~15 중량%, 및 잔부의 물을 포함할 수 있다. Magnesium oxide chloride cement of the present invention is 20 to 25% by weight of magnesium oxide (MgO), 5 to 12% by weight of magnesium chloride hexahydrate (MgCl 2 .6H 2 O), 1 to 10% by weight of limestone, and 10 to 30% by weight of silica fume. %, 1 to 15% by weight of carbon fiber, and the balance may include water.
산화마그네슘(MgO)은 염화마그네슘(MgCl2)에 대한 몰비(MgO/MgCl2)가 5 ~ 15인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 산화마그네슘(MgO)은 고순도의 제품일 경우 더욱 우수한 성능을 확보할 수 있으나, 약 98% 가량의 순도만 확보하여도 성능적인 측면에서 적절히 요건을 충족한다. Magnesium oxide (MgO) is preferably used in a molar ratio (MgO/MgCl 2 ) of 5 to 15 with respect to magnesium chloride (MgCl 2 ). Magnesium oxide (MgO) can secure better performance when it is a high-purity product, but it satisfies the requirements in terms of performance even if it is only about 98% pure.
물(H2O)은 염화마그네슘(MgCl2)에 대한 몰비(H2O/MgCl2)가 10 ~ 13인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 배합비 산출 과정이 몰비에 따라 파생되기 때문에 물은 초순수, 증류수 등 순수하게 H2O만 존재하는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 오래 방치된 H2O는 대기중의 이산화탄소와 반응하여 약산성을 띄기 때문에 빠른 반응으로 인해 산화마그네슘(MgO)이 대량 결정화되므로 중성에 가까운 상태에서 쓰는 것이 가장 효율적인 성능을 기대할 수 있다. Water (H 2 O) is preferably used in a molar ratio (H 2 O/MgCl 2 ) to magnesium chloride (MgCl 2 ) of 10 to 13. Since the compounding ratio calculation process is derived according to the molar ratio, it is preferable to use water in which only H 2 O is present, such as ultrapure water or distilled water. H 2 O left unattended for a long time reacts with carbon dioxide in the atmosphere and has weak acidity, so magnesium oxide (MgO) is mass-crystallized due to a rapid reaction, so it can be expected to use in a state close to neutral for the most efficient performance.
염화마그네슘6수화물(MgCl2·6H2O)은 고순도의 제품일 경우 더욱 향상된 결과값을 보여줄 수 있으나, 약 98% 가량의 순도만 확보하여도 성능적인 측면에서 준수한 결과를 보이는 것으로 확인되었다. Magnesium chloride hexahydrate (MgCl 2 ·6H 2 O) can show improved results when it is a high-purity product, but it was confirmed that it showed satisfactory results in terms of performance even when only about 98% purity was secured.
석회석은 순도 98% 가량의 Ca(CO)3가 가장 적합하며, 배합 순서상 MgO와 같이 첨가된다. 석회석은 자연상태에서 채취가 가능한 혼합물로 경제성이 우수한 이점이 있다. For limestone, Ca(CO) 3 with a purity of about 98% is most suitable, and it is added together with MgO in the order of mixing. Limestone is a mixture that can be extracted in a natural state and has the advantage of excellent economical efficiency.
탄소섬유는 초기 수화과정에서 시멘트가 수축되는 것을 억제하는 기능을 수행함과 동시에 전체 강도를 증대시키는 작용을 하도록 된 것으로, 대용량의 시멘트 구조물의 제조시 더욱 유리한 이점을 제공한다. 탄소섬유의 길이는 3~15㎜인 것이 적당하다. 탄소섬유는 부피 감소를 방지하기 위해 추가되는 재료이므로, 배합 순서가 후순위에 배치되는 것이 바람직하다. Carbon fiber serves to suppress the shrinkage of cement in the initial hydration process and to increase overall strength at the same time, providing a more advantageous advantage in the manufacture of large-capacity cement structures. It is appropriate that the length of the carbon fiber is 3 to 15 mm. Since carbon fiber is a material added to prevent volume reduction, it is preferable that the mixing order be placed at a lower priority.
실리카 퓸은 자체적으로 SiO2 순도가 85~98%에 달하기 때문에 높은 순도를 지닌 실리카 퓸을 사용하는 것이 바람직하다. 시멘트 내부에서 수산화마그네슘을 대량 생성할 경우 강도 발현을 위한 결정들의 상대적인 분포가 낮아지기 때문에 실리카 퓸을 추가하여 초기 강도를 확보할 수 있다. 또한, 실리카 퓸을 배합할 경우 magnesium silica hydrate(M-S-H) 상을 확보하여 일반 포틀랜드 시멘트(OPC)에서 주로 발생하는 C-S-H 상에 의한 인근 토양 및 지하수에 칼슘 이온에 의한 오염을 미연에 방지할 수 있으며, 최종적으로 제작된 제품은 pH가 약 8에 수렴하기 때문에 지반 및 하수도 오염을 원활하게 방지할 수 있다.Since silica fume itself has a purity of 85 to 98% of SiO 2 , it is preferable to use silica fume having a high purity. When a large amount of magnesium hydroxide is produced inside the cement, the relative distribution of crystals for strength expression is lowered, so it is possible to secure initial strength by adding silica fume. In addition, when silica fume is mixed, the magnesium silica hydrate (MSH) phase is secured to prevent contamination by calcium ions in the nearby soil and groundwater by the CSH phase, which is mainly generated in general Portland cement (OPC), Since the finally manufactured product has a pH of about 8, it is possible to smoothly prevent soil and sewage contamination.
따라서, 본 발명의 마그네슘 산화 염화물 시멘트는 이산화탄소를 포집하는 반응 중 수산화이온을 증가시키는 석회석과 실리카 퓸을 첨가하여 내구성 및 반응도가 증대된 것으로, 일정 정도 이상의 강도를 확보함과 동시에 이산화탄소 포집량을 극대화시키고, 실리카 퓸을 사용하여 산화부산물로 인해 발생하는 M-S-H 상으로 지반 주변의 흙과 하수도 오염을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다. Therefore, the magnesium oxide chloride cement of the present invention has increased durability and reactivity by adding limestone and silica fume, which increase hydroxide ions during the reaction for capturing carbon dioxide. The M-S-H phase generated by oxidation by-products using silica fume has the effect of preventing soil and sewage contamination around the ground in advance.
이하 본 발명의 마그네슘 산화 염화물 시멘트를 제조하는 방법에 대해 설명한다. Hereinafter, a method for producing the magnesium oxide chloride cement of the present invention will be described.
마그네슘 산화 염화물 시멘트는 약산성 환경에서 강도 향상 효과가 극대화되기 때문에 배합 순서가 매우 중요하다.The order of mixing is very important because magnesium oxide chloride cement maximizes the strength improvement effect in a weakly acidic environment.
먼저, 강도발현에 대부분을 차지하는 phase 3와 phase 5를 만들기 위해 순수한 물에 염화마그네슘6수화물(MgCl2·6H2O)을 적절한 속도로 교반하여 혼합한다. First, to make phase 3 and phase 5, which occupy most of the strength, magnesium chloride hexahydrate (MgCl 2 .6H 2 O) is mixed with pure water by stirring at an appropriate speed.
균질하게 혼합된 혼합물 용액에 산화마그네슘(MgO), 석회석, 및 실리카 퓸을 미리 정해진 배합비로 첨가하고, 교반하여 혼합한다. 이 후 여기에 탄산섬유를 첨가하여 교반한다. Magnesium oxide (MgO), limestone, and silica fume are added in a predetermined mixing ratio to the homogeneously mixed mixture solution, and the mixture is stirred and mixed. After this, carbonic acid fibers are added thereto and stirred.
산화마그네슘(MgO)이 첨가되는 순간부터 화학반응이 일어나기 때문에 발열량이 증가하여 화학반응이 가속화된다. 따라서 정해진 배합비로 전량 첨가되어 혼합될 경우 교반을 최대 30분을 넘지 않게 하는 것이 바람직하다. Since a chemical reaction occurs from the moment magnesium oxide (MgO) is added, the amount of heat generated increases and the chemical reaction is accelerated. Therefore, it is preferable not to exceed a maximum of 30 minutes agitation when the whole amount is added and mixed at a predetermined mixing ratio.
이와 같이 페이스트 상의 마그네슘 산화 염화물 시멘트가 만들어지면, 시멘트 페이스트를 거푸집에 타설하여 양생한다. 이 때, 수분증발 또는 침투, 타재료와의 섞임 방지를 위해 타설된 시멘트으 표면을 랩으로 도포하는 것이 바람직하나, 자연탄산화 및 특수한 환경에서 제작할 경우에는 랩을 도포하지 않을 수 있다. When the magnesium oxide chloride cement in the form of paste is made in this way, the cement paste is poured into the mold and cured. At this time, it is preferable to apply the surface of the poured cement with a lap to prevent moisture evaporation, penetration, and mixing with other materials.
마그네슘 산화 염화물 시멘트의 타설 후 양생 온도는 20~50℃의 온도 범위를 유지하는 것이 바람직한데, 상기 온도 범위를 벗어나게 되면 phase 3와 phase 5가 생성되지 않기 때문에 양생 온도를 유지하는 것이 중요하다. After the magnesium oxide chloride cement is placed, it is desirable to maintain a temperature range of 20 to 50° C. for the curing temperature, but it is important to maintain the curing temperature because phase 3 and phase 5 are not generated when the temperature is out of the above temperature range.
상술한 마그네슘 산화 염화물 시멘트의 내부에서 발생하는 화학반응은 하기와 같으며, 아래 첨자 x,y,z는 온도에 영향을 받는다. The chemical reaction occurring inside the magnesium oxide chloride cement described above is as follows, and the subscripts x, y, and z are affected by temperature.
실시예Example
마그네슘 산화 염화물 시멘트의 성능을 확인하기 위하여, 산화마그네슘에 석회석이 혼합되지 않은 비교예의 시편과 산화마그네슘에 석회석이 소정의 배합비로 혼합된 실시예 1 및 2의 시편에 대해 압축강도와 이산화탄소 포집 성능을 측정하였다. In order to confirm the performance of magnesium oxide chloride cement, compressive strength and carbon dioxide capture performance were measured for the specimens of Comparative Examples in which magnesium oxide was not mixed with limestone and the specimens of Examples 1 and 2 in which magnesium oxide and limestone were mixed in a predetermined mixing ratio. measured.
비교예는 산화마그네슘 23 중량%, 염화마그네슘6수화물(MgCl2·6H2O) 11 중량%, 실리카 퓸 16 중량%, 물 50 중량%를 혼합한 후 폭과 길이, 높이가 각각 50㎜ × 50㎜ × 50㎜ 인 정육면체 블록 형태의 몰드에 타설한 후 공기중 및 탄산화챔버에서 각각 양생하여 시편을 제작하였다. 탄산화챔버에서의 양생은 공기중 재령 14일 후의 시편에 대해 수행된 것이다. In Comparative Example, after mixing 23 wt% of magnesium oxide, 11 wt% of magnesium chloride hexahydrate (MgCl 2 .6H 2 O), 16 wt% of silica fume, and 50 wt% of water, the width, length, and height are each 50 mm × 50 Specimens were prepared by pouring them into a mold in the form of a cube block measuring ㎜ × 50㎜, and then curing them in air and in a carbonation chamber, respectively. Curing in the carbonation chamber was performed on the specimens after 14 days of age in air.
실시예 1은 산화마그네슘 22 중량%, 석회석 1중량%, 염화마그네슘6수화물(MgCl2·6H2O) 11 중량%, 실리카 퓸 16 중량%, 물 50 중량%를 혼합한 후 상기 비교예와 동일하게 몰드에 타설 및 양생(공기중 및 탄산화챔버)하여 제작한 시편이고, 실시예 2는 산화마그네슘 21 중량%, 석회석 2중량%, 염화마그네슘6수화물(MgCl2·6H2O) 11 중량%, 실리카 퓸 16 중량%, 물 50 중량%를 혼합한 후 상기 비교예 및 실시예 1과 동일하게 몰드에 타설 및 양생하여 제작한 시편이다. Example 1 is the same as in Comparative Example after mixing 22 wt% of magnesium oxide, 1 wt% of limestone, 11 wt% of magnesium chloride hexahydrate (MgCl 2 .6H 2 O), 16 wt% of silica fume, and 50 wt% of water It is a specimen prepared by pouring and curing (in air and carbonation chamber) in a mold, Example 2 is 21 wt% of magnesium oxide, 2 wt% of limestone, 11 wt% of magnesium chloride hexahydrate (MgCl 2 .6H 2 O), After mixing 16% by weight of silica fume and 50% by weight of water, it is a specimen prepared by pouring and curing in a mold in the same manner as in Comparative Example and Example 1.
아래의 표 1은 상기 비교예와 실시예 1,2의 양생 조건에 따른 압축강도 측정 결과를 나타낸 것이다. Table 1 below shows the compressive strength measurement results according to the curing conditions of Comparative Examples and Examples 1 and 2, respectively.
위의 표 1을 통해 알 수 있는 것과 같이, 초기의 압축강도는 비교예가 실시예 1 및 2보다 크지만, 재령 7일 이후의 압축강도는 실시예 1 및 2에서 대폭 증가하여 비교예보다 큰 것을 확인할 수 있다. As can be seen from Table 1 above, the initial compressive strength of the comparative example is greater than that of Examples 1 and 2, but the compressive strength after 7 days of age is significantly increased in Examples 1 and 2, which is larger than that of the comparative example. can be checked
도 1은 공기중 재령 14일 후에 탄산화챔버에서 7일간 노출한 비교예 및 실시예 2의 시편에 대한 X선 회절 분석 결과를 나타낸 것이다. 1 shows the results of X-ray diffraction analysis for specimens of Comparative Examples and Example 2 exposed for 7 days in a carbonation chamber after 14 days of age in air.
X선 회절 분석 결과, 석회석이 첨가된 실시예 2에서 더욱 많은 양의 HMC가 존재하는 것으로 나타났으며, 결과적으로 석회석 첨가량이 첨가량이 많아지면 이산화탄소 포집량이 증가하는 것을 의미한다. 다만 M-S-H는 비정질 결정체이므로 X선 회절 분석으로 측정하기는 어렵다.As a result of X-ray diffraction analysis, it was found that a larger amount of HMC was present in Example 2 in which limestone was added. However, since M-S-H is an amorphous crystal, it is difficult to measure it by X-ray diffraction analysis.
아래의 표 2는 상기 비교예 및 실시예 1 및 2의 이산화탄소 포집량 측정 결과를 나타낸 것이다. 표 2에서 이산화탄소 포집량은 HMC의 이산화탄소 반응량을 이론적으로 계산한 것이다.Table 2 below shows the measurement results of the carbon dioxide capture amount of Comparative Examples and Examples 1 and 2. In Table 2, the carbon dioxide capture amount is a theoretical calculation of the carbon dioxide reaction amount of HMC.
위의 표 2를 통해 알 수 있는 것과 같이, 석회석을 혼합한 실시예 1 및 2의 이산화탄소 포집량이 석회석을 혼합하지 않은 비교예에 비하여 이산화탄소 포집량이 현저하게 많은 것을 확인할 수 있다. As can be seen from Table 2 above, it can be confirmed that the carbon dioxide capture amount of Examples 1 and 2 in which limestone is mixed is significantly higher than that of Comparative Examples in which limestone is not mixed.
본 발명의 마그네슘 산화 염화물 시멘트는 시멘트 페이스트 내부의 염기성을 증가시키기 위하여 석회석(탄산칼슘)을 첨가하며, 초기 강도 및 M-S-H 상을 확보하기 위하여 실리카 퓸을 첨가하므로 기존의 염산, 황산 등의 위험물질로 전처리 또는 후처리하는 과정을 배제할 수 있으며, 다양한 이종 재료의 첨가에 따른 복잡한 배합비와 배합방법이 제거되어 작업자의 실수와 위험성을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 경제성도 향상시킬 수 있는 이점이 있다. In the magnesium oxide chloride cement of the present invention, limestone (calcium carbonate) is added to increase the basicity of the cement paste, and silica fume is added to secure initial strength and M-S-H phase. The process of pre-treatment or post-treatment can be excluded, and the complicated mixing ratio and mixing method according to the addition of various heterogeneous materials can be eliminated, so that operator errors and risks can be reduced, and economic feasibility can be improved.
상술한 본 발명의 마그네슘 산화 염화물 시멘트는 석회석의 탄산칼슘을 통해 내부에서 다량의 수산화마그네슘을 생성하여 이산화탄소와 결합하여 생성되는 HMC를 잠재적으로 다량 확보하게 되므로 친환경성을 증대시킬 수 있다. The above-described magnesium oxide chloride cement of the present invention generates a large amount of magnesium hydroxide from the inside through calcium carbonate of limestone and potentially secures a large amount of HMC generated by combining with carbon dioxide, thereby increasing environmental friendliness.
또한, 실리카 퓸을 첨가하여 M-S-H(magnesium silica hydrate) 상을 확보하여 일반 포틀랜드 시멘트에서 주로 발생하는 C-S-H 상에 의한 인근 토양 및 지하수의 오염을 미연에 방지할 수 있으며, 최종적으로 제작된 제품의 pH가 약 8에 수렴하기 때문에 지반 및 하수도 오염을 원활하게 방지할 수 있으므로 친환경성을 더욱 향상시킬 수 있다.In addition, by adding silica fume to secure the M-S-H (magnesium silica hydrate) phase, it is possible to prevent contamination of the nearby soil and groundwater by the C-S-H phase, which is mainly generated in general Portland cement, in advance. Since it converges to about 8, it is possible to smoothly prevent ground and sewage pollution, thereby further improving eco-friendliness.
또한 염화마그네슘 및 탄산칼슘의 반응에 의해 발생하는 소량의 이산화탄소는 시멘트 내부에서 수산화마그네슘과 결합하여 HMC로 상변환이 이루어지게 되며, 이는 물 저항성을 향상시킴으로써 시멘트의 활용 범위를 확장시킬 수 있는 효과를 제공한다.In addition, a small amount of carbon dioxide generated by the reaction of magnesium chloride and calcium carbonate is combined with magnesium hydroxide inside the cement to undergo phase transformation into HMC, which has the effect of expanding the range of cement application by improving water resistance. to provide.
이러한 본 발명의 마그네슘 산화 염화물 시멘트는 난방재 및 바닥재 등에 적용할 경우 매우 유리한 이점을 얻을 수 있으나, 이외에도 다양한 분야에 적용될 수 있다. The magnesium oxide chloride cement of the present invention can obtain very advantageous advantages when applied to heating materials and flooring materials, but can also be applied to various fields.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the embodiments described in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to illustrate, and the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
Claims (7)
(S1) 물에 염화마그네슘6수화물(MgCl2·6H2O)을 혼합하는 단계; 및,
(S2) 상기 (S1) 단계에서 혼합된 혼합물에 산화마그네슘(MgO), 석회석, 실리카 퓸, 탄소섬유를 혼합하는 단계;
(S3) 상기 (S2) 단계에서 만들어진 혼합물을 거푸집에 타설하여 양생하는 단계;
를 포함하는 마그네슘 산화 염화물 시멘트의 제조 방법.A method for producing magnesium oxide chloride cement according to claim 1 or 4, comprising:
(S1) mixing magnesium chloride hexahydrate (MgCl 2 ·6H 2 O) in water; and,
(S2) mixing magnesium oxide (MgO), limestone, silica fume, and carbon fiber with the mixture mixed in step (S1);
(S3) curing the mixture made in step (S2) by pouring it into a mold;
A method for producing magnesium oxide chloride cement comprising a.
[Claim 6] The method of claim 5, wherein in the step (S3), the magnesium oxide chloride cement is cured while maintaining a temperature range of 20 to 50°C.
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