KR102510283B1 - Perimeter supporting material for constructing phc pile - Google Patents

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Abstract

본 발명은 순환자원을 다량 이용한 고유동성 PHC 말뚝 시공용 주면 고정재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제철소 및 발전소 탈황공정 부산물을 고로슬래그 미분말의 자극제로 대량 활용하여 유동성 및 초기강도 확보가 가능하면서 체적 안정성이 우수한 PHC 말뚝 시공용 주면 고정재 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 의한 순환자원을 다량 이용한 고유동성 PHC 말뚝 시공용 주면 고정재는 1종 시멘트 100중량부에 대하여, 고로슬래그 미분말 100∼2,000중량부와, 제철소 탈황공정 중탄산나트륨 반응부산물 50∼2,000중량부와, 제철소 탈황공정 소석회 반응부산물 10∼500중량부와, 순환 유동층 보일러 하부에서 배출되는 바텀애시 50∼5,000중량부를 포함한다.
The present invention relates to a main surface fixing material for high-flowability PHC pile construction using a large amount of circulating resources, and more particularly, volume stability while securing fluidity and initial strength by using a large amount of desulfurization process by-products from steelworks and power plants as a stimulant for blast furnace slag fine powder It relates to a main surface fixing material composition for this excellent PHC pile construction.
The main surface fixing material for high fluidity PHC pile construction using a large amount of circulating resources according to the present invention is based on 100 parts by weight of type 1 cement, 100 to 2,000 parts by weight of blast furnace slag fine powder, 50 to 2,000 parts by weight of sodium bicarbonate reaction by-product in the desulfurization process of steel mills, , 10 to 500 parts by weight of slaked lime reaction by-products in the steelworks desulfurization process, and 50 to 5,000 parts by weight of bottom ash discharged from the lower part of the circulating fluidized bed boiler.

Description

순환자원을 다량 이용한 고유동성 PHC 말뚝 시공용 주면 고정재{PERIMETER SUPPORTING MATERIAL FOR CONSTRUCTING PHC PILE}Main surface fixing material for high fluidity PHC pile construction using a large amount of circulating resources {PERIMETER SUPPORTING MATERIAL FOR CONSTRUCTING PHC PILE}

본 발명은 순환자원을 다량 이용한 고유동성 PHC 말뚝 시공용 주면 고정재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제철소 및 발전소 탈황공정 부산물을 고로슬래그 미분말의 자극제로 대량 활용하여 유동성 및 초기강도 확보가 가능하면서 체적 안정성이 우수한 PHC 말뚝 시공용 주면 고정재 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to a main surface fixing material for high-flowability PHC pile construction using a large amount of circulating resources, and more particularly, volume stability while securing fluidity and initial strength by using a large amount of desulfurization process by-products from steelworks and power plants as a stimulant for blast furnace slag fine powder It relates to a main surface fixing material composition for this excellent PHC pile construction.

최근 건설 현장에서 파일 기초공사시의 소음과 진동 규제 강화 추세에 따라 매입 말뚝 공법의 파일공사가 증가하고 있다. Recently, pile construction using the embedded pile method is increasing according to the trend of strengthening noise and vibration regulations during pile foundation construction at construction sites.

매입 말뚝 시공은 지반에 오거를 이용해 구멍을 파고 기성 제품인 PHC 말뚝또는 선단 확장형 말뚝을 심는 방법으로서, 지반과 말뚝의 공간에 1종 시멘트 또는 1종 시멘트에 벤토나이트를 첨가한 분말에 물을 혼합하여 제조된 고정액을 충진하여 말뚝의 마찰력 및 지지력을 강화시키는 방법으로 수행된다.Embedded pile construction is a method of digging a hole in the ground using an auger and planting a ready-made PHC pile or tip-extended pile. It is manufactured by mixing water with powder of first-class cement or first-class cement with bentonite added to the space between the ground and the pile. It is performed as a method of reinforcing the frictional force and bearing capacity of the pile by filling the fixed solution.

천공 구멍과 말뚝 사이의 고정재는 하중 재하 초기 단계에서 파일의 자립을 위한 고정재 및 말뚝 주면마찰력의 기능을 발휘하는 것이 기본 역할이다. The basic role of the fixing material between the drilled hole and the pile is to play the function of the fixing material for the independence of the pile and the frictional force of the pile in the initial stage of loading.

하지만, 1종 시멘트는 주원료인 석회석을 채광하여 1,450℃의 고온에서 소성하여 제조되는 관계로 석회석의 탈탄산 과정에서 온실가스의 주원인인 다량의 CO2 가스가 발생하여 지구온난화의 원인이 된다. However, since Type 1 cement is manufactured by mining limestone, which is the main raw material, and calcining it at a high temperature of 1,450 ° C, a large amount of CO 2 gas, which is the main cause of greenhouse gases, is generated during the decarboxylation process of limestone, which causes global warming.

또한 시멘트는 pH가 13 이상에 달할 정도로 강한 알칼리이기 때문에 토양에 사용하였을 경우 바람직하지 않다. In addition, since cement is strong enough to reach a pH of 13 or more, it is not preferable when used in soil.

또한, 벤토나이트는 국내에 천연자원으로 부존하지 않는 광물로서 전량 수입에 의존하고 있는 고가의 재료이며 염분과 접촉하면 그 팽윤도가 현저히 떨어져 차수성이 크게 저하되는 문제점이 있다.In addition, bentonite is a mineral that does not exist as a natural resource in Korea, and is an expensive material that is entirely dependent on imports. When it comes into contact with salt, its degree of swelling significantly decreases, resulting in a significant decrease in water repellency.

최근에는 이러한 기존의 시멘트의 성능을 개선시키기 위해 여러 기술들이 제시되고 있다. 이러한 기술은 1종 시멘트를 주원료로 사용하고 일부를 고로슬래그 및 미분탄 보일러 플라이애시로 치환하고 다양한 고가의 혼화제 및 혼화재(무수석고, 벤토나이트, 칼슘설포알루미네이트, 칼슘알루미네이트 등) 원료를 추가하는 기술이다. Recently, several technologies have been proposed to improve the performance of these existing cements. This technology uses type 1 cement as the main raw material, replaces some of it with blast furnace slag and pulverized coal boiler fly ash, and adds various expensive admixtures and admixtures (anhydrite, bentonite, calcium sulfoaluminate, calcium aluminate, etc.) am.

그러므로 제조공정이 매우 복잡하고 생산에 많은 비용이 수반되며, 여러 가지 원료를 동시에 사용해야하기 때문에 원료의 물리 화학적 품질특성 변동에 따른 배합의 선정이 어렵다. Therefore, the manufacturing process is very complicated, the production costs are high, and since various raw materials must be used at the same time, it is difficult to select a mixture according to variations in physical and chemical quality characteristics of raw materials.

한편, LH 전문시방서에서는 「매입말뚝을 박은 후, 생기는 말뚝 주변 공간은 말뚝의 수평저항력과 주면마찰력을 확보하기 위하여 물-결합재비(W/B)가 표준일축압축강도 0.49MPa 이상의 주면 고정액으로 충전하여야 한다. 만약 이 액이 지반속으로 스며들어 주면 고정액의 상면이 침강하면 지속적으로 보충하여야 한다.」라고 명시되어 있다. 즉, 주면고정액의 경우 매우 낮은 일축압축강도를 요구하기 때문에 건설현장에서는 물-결합재비(W/B)를 83% 이상으로 하여도 표준일축강도 0.49MPa 이상은 충분히 확보할 수 있으나 높은 물-결합재비를 갖는 빈배합비의 주면 고정액은 주입하더라도 말뚝 주변지반으로 빠져나가 충진이 되지 않아 지속적으로 주면 고정액을 지속적으로 보충해 주어야 하는 문제점이 발생하게 된다. 이에 따라 투수성이 큰 지반이나 지하수가 많은 현장에서는 물-결합재비(W/B)를 83% 이하의 68%나 59% 등의 부배합으로 변경하여 주면마찰력을 키우는 방법을 사용하고 있어 유동성 확보 및 관이 막히는 현상을 방지하는 것이 매우 중요하다. On the other hand, in the LH specification, “the space around the pile created after driving the pile is filled with a fixing solution with a water-binding material ratio (W/B) of standard uniaxial compressive strength of 0.49 MPa or more in order to secure the horizontal resistance and surface friction of the pile. shall. If this liquid permeates into the ground, if the upper surface of the fixing liquid settles, it must be continuously replenished.” In other words, since the main fixing solution requires a very low uniaxial compressive strength, it is possible to sufficiently secure a standard uniaxial strength of 0.49 MPa or more even if the water-bonding material ratio (W/B) is 83% or more at the construction site, but high water-bonding Even if the main fixing solution of the empty mixing ratio with remediation is injected, it escapes to the ground around the pile and is not filled. Accordingly, in a site with high permeability or a lot of groundwater, a method of increasing surface friction by changing the water-binder ratio (W/B) from 83% or less to a sub-mixture such as 68% or 59% is used to secure fluidity and It is very important to prevent clogging of the tube.

사실, 시공성을 무시하고 강도 측면에서만 본다면 주면고정액에 요구되는 일축압축강도에 비하여 너무나 과도한 시멘트가 지반에 투입되고 있는 실정이다. 또한, 시멘트는 지반의 강알칼리 및 육가 크롬에 의한 환경오염을 유발할 수 있고 체적 수축이 발생하여 매입 말뚝의 주면 마찰력이 저하되는 문제점을 내포하고 있다. In fact, if you look only at the strength side, ignoring the workability, too much cement is being put into the ground compared to the uniaxial compressive strength required for the main surface fixing solution. In addition, cement may cause environmental pollution due to strong alkali and hexavalent chromium in the ground, and volume shrinkage occurs, resulting in a decrease in frictional force on the surface of the pile.

최근에는 이러한 기존의 시멘트를 주입재로 사용하는 문제점을 개선하기 위한 몇 가지 기술이 제시되고 있다. Recently, several techniques have been proposed to improve the problems of using such conventional cement as an injection material.

예를 들면, 대한민국 등록특허 제10-1377552호에서는 산화칼슘 함량이 30∼60%인 석탄재 100중량부에 대하여 고로슬래그 미분말 100∼300중량부, 페트롤 코크스 탈황석고 20∼100중량부를 혼합한 시멘트를 사용하지 않은 매입말뚝 시공용 밀크 주입재 기술을 제시하였다. For example, in Korean Patent Registration No. 10-1377552, 100 to 300 parts by weight of blast furnace slag fine powder and 20 to 100 parts by weight of petrol coke desulfurized gypsum are mixed with 100 parts by weight of coal ash having a calcium oxide content of 30 to 60%. A milk injection material technology for unused pile construction was presented.

또한, 대한민국 등록특허 제10-1402877호에서는 고로슬래그 미분말 55∼65중량%와 F급 플라이애시 10∼20중량%와 산화칼슘 함량이 20% 이상인 C급 플라이애시 10∼20 중량%와 탈황석고 2∼5중량% 및 제지슬러지 소각재 10∼20중량%를 혼합한 고로 슬래그를 이용한 친환경 에코 채움재 제조 기술을 제시하였다. In addition, in Korean Patent Registration No. 10-1402877, 55 to 65% by weight of blast furnace slag fine powder, 10 to 20% by weight of F-class fly ash, 10 to 20% by weight of C-class fly ash having a calcium oxide content of 20% or more, and desulfurized gypsum 2 An eco-friendly eco-filling material manufacturing technology using blast furnace slag mixed with ∼5% by weight and 10∼20% by weight of paper sludge incineration ash was proposed.

또한, 대한민국 등록 특허 제10-1636277호에서는 경소백운석 미분말 100중량부에 대하여 고로슬래그 미분말 100∼300중량부, 및 수소이온농도(pH) 12∼12.5이고, 칼슘 옥사이드(Calcium oxide) 함량이 65∼75 중량%이고, 설페이트 옥사이드 (Sulfate oxide) 함량이 20∼30 중량%이며, 상기 칼슘 옥사이드와 설페이트 옥사이드를 합한 함량이 95% 이상인 석고 50∼200 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는경소백운석을 활용한 말뚝 주입재 조성물을 제시하였다. In addition, in Korean Patent Registration No. 10-1636277, 100 to 300 parts by weight of blast furnace slag fine powder, pH 12 to 12.5, and calcium oxide content 65 to 300 parts by weight based on 100 parts by weight of fine light-burnt dolomite powder. 75% by weight, a sulfate oxide content of 20 to 30% by weight, and 50 to 200 parts by weight of gypsum having a combined content of calcium oxide and sulfate oxide of 95% or more. A pile injector composition is presented.

이러한 기술들은 고로슬래그 미분말을 주재료로 사용하고 부원료로 페트로 코크스를 연료로 사용하는 순환 유동층 보일러 노내 탈황 공정의 부산물로 발생되는 탈황석고에 의한 알칼리 및 황산염 자극으로 활성화시키는 알칼리 활성화 슬래그의 이론을 바탕으로 하고, 석탄을 연료로 하는 순환 유동층 보일러 고칼슘 플라이애시 및 경소백운석 등을 팽창재로 활용하는 기술내용이다. 즉, 상기 특허들은 알칼리 활성화 슬래그의 강도발현과 순환 유동층 보일러 고칼슘 플라이애시의 팽창성을 활용하여 말뚝 주면을 경화시키는 기술이라 할 수 있다. These technologies are based on the theory of alkali-activated slag activated by alkali and sulfate stimulation by desulfurized gypsum generated as a by-product of the desulfurization process in a circulating fluidized bed boiler furnace using blast furnace slag fine powder as a main material and petro-coke as fuel as a subsidiary material. Circulating Fluidized Bed Boiler Using Coal as Fuel, High Calcium Fly Ash and Light Burned Dolomite as Expansion Material. That is, the above patents can be said to be technologies for hardening the main surface of piles by utilizing the strength development of alkali activated slag and the expansibility of high calcium fly ash in circulating fluidized bed boilers.

그러나 상기의 기술들은 페트로 코크스 탈황석고 및 고칼슘 플라이애시에 존재하는 Free CaO가 많은 수분을 급격히 흡수하여 초기 유동성이 크게 저하되고 주면 고정액 이송관이 막히는 문제가 종종 발생된다. 또한 초기 강도 발현이 매우 늦어 본항타 시공 등 후속 공정이 늦어져 매입말뚝 주면 고정재로서 현재 상업화되지 못하고 있는 형편이다. However, in the above technologies, free CaO present in petro-coke desulfurized gypsum and high-calcium fly ash rapidly absorbs a lot of moisture, so the initial fluidity is greatly reduced and the main fixing liquid transfer pipe is clogged. In addition, the initial strength expression is very late, and the follow-up process such as main pile construction is delayed, so it is currently not commercialized as a fixing material for the main pile.

한편, 제철소 소결공정 중 배가스 라인에서 발생하는 SOX를 제거하기 위해 탈황제로 중탄산나트륨(NaHCO3)을 사용하며 탈황 처리 후 발생하는 분진은 전량 일반폐기물로 분류되어 매립 처리를 하게 된다. 이로 인한 중탄산나트륨 탈황 분진의 발생 예상량은 매년 약 10만톤에 육박하며, 매립지 부족으로 인한 지속적인 매립 비용의 상승으로 원가 부담이 많은 실정이다.Meanwhile, sodium bicarbonate (NaHCO 3 ) is used as a desulfurization agent to remove SOx generated from the flue gas line during the sintering process at the steelworks, and all dust generated after the desulfurization treatment is classified as general waste and landfilled. As a result, the expected amount of sodium bicarbonate desulfurization dust generated is close to about 100,000 tons annually, and the cost burden is high due to the continuous increase in landfill costs due to the lack of landfills.

최근에는 이러한 중탄산나트륨 탈황 분진의 재활용을 위한 몇 가지 기술이 제시되고 있다. Recently, several technologies for recycling such sodium bicarbonate desulfurization dust have been proposed.

예를 들면, 대한민국 등록특허 제10-1840470호에서는 고로슬래그 미분말 100중량부에 대하여 CaO 함량이 15∼70중량%이고 SO3 함량이 3∼30중량%인 유동층 보일러 바텀애시 0.5∼1,000중량부와 CaO 함량이 15∼60중량%이고 SO3 함량이 3∼20중량%인 유동층 보일러 플라이애시 0.5∼1,000중량부와 Na2O 함량이 10∼50중량%이고 SO3 함량이 10∼50중량%인 제철소 탈황공정에서 부산물로 발생되는 망초 0.1∼500중량부를 포함하는 중금속 용출이 없는 친환경 지반 그라우트재 기술을 제시하였다.For example, in Korean Patent Registration No. 10-1840470, 0.5 to 1,000 parts by weight of fluidized bed boiler bottom ash having a CaO content of 15 to 70% by weight and an SO 3 content of 3 to 30% by weight based on 100 parts by weight of blast furnace slag fine powder and 0.5 to 1,000 parts by weight of fluidized bed boiler fly ash having a CaO content of 15 to 60 wt% and an SO 3 content of 3 to 20 wt%, and a Na 2 O content of 10 to 50 wt% and an SO 3 content of 10 to 50 wt% Suggested eco-friendly ground grout material technology without heavy metal elution containing 0.1 to 500 parts by weight of japonica, which is generated as a by-product in the steelworks desulfurization process.

상기 기술은 초미립분 형태의 노내탈황 방식 고칼슘 플라이애시에 존재하는 Free CaO가 많은 수분을 급격히 흡수하여 유동성이 크게 저하되고 동시에 Free CaO 성분에 의한 발열 및 팽창현상이 발생하여 이송관이 막히는 문제가 종종 발생하여 현재 매입말뚝 주면 고정재로서 상업화되지 못하고 있는 형편이다. In the above technology, free CaO present in the high calcium fly ash of the in-furnace desulfurization method in the form of ultra-fine powder rapidly absorbs a lot of moisture, greatly reducing the fluidity, and at the same time, heat generation and expansion caused by the free CaO component occur, resulting in clogging of the transfer pipe. Occasionally, it is currently not commercialized as a fixing material for embedded piles.

또한, 대한민국 공개특허 2016-0047101에서는 고로슬래그 100중량부에 대하여, CaO 함량이 61∼85중량%인 석유 코크스 연소재 10∼500중량부와, Na2O 함량이 10∼50중량%이고 SO3 함량이 10∼50중량%인 제철소 소결공정 또는 유리 제조 공정에서 부산물로 발생되는 황산나트륨 0.1∼50중량부를 포함하는 결합재 조성물을 제시하였다.In addition, in Korean Patent Publication No. 2016-0047101, 10 to 500 parts by weight of petroleum coke combustion material having a CaO content of 61 to 85% by weight and Na 2 O content of 10 to 50% by weight and SO 3 with respect to 100 parts by weight of blast furnace slag. Suggested is a binder composition containing 0.1 to 50 parts by weight of sodium sulfate generated as a by-product in a sintering process or glass manufacturing process in which the content is 10 to 50% by weight.

상기 기술은 고로슬래그 미분말과 석유 코크스 연소재(탈황석고)가 주재료이고 제철소 및 유리 제조 공정에서 부산물로 발생하는 황산나트륨을 소량 사용하기 때문에 경제성이 부족하고 초기강도 발현이 늦은 문제점이 있다. 또한 상기 석유 코크스 연소재가 많은 수분을 급격히 흡수하여 유동성이 크게 저하되고 동시에 Free CaO 성분에 의한 발열 및 팽창현상이 발생하여 이송관이 막히는 문제가 종종 발생하여 현재 매입말뚝 주면 고정재로서 상업화되지 못하고 있는 형편이다. Since the above technology uses fine blast furnace slag powder and petroleum coke combustion ash (desulfurized gypsum) as the main materials and uses a small amount of sodium sulfate generated as a by-product in steel mills and glass manufacturing processes, it lacks economic feasibility and has a problem of late initial strength development. In addition, the petroleum coke combustion material rapidly absorbs a lot of moisture, so the fluidity is greatly reduced, and at the same time, the heat generation and expansion phenomenon caused by the free CaO component often causes the transfer pipe to be clogged. am.

본 발명에서는 상기 인용특허들에서 사용했던 Free CaO가 높아 밀크액 이송 중 막힘현상 발생 및 강도 부족 등의 문제점이 있는 노내 탈황 부산물인 페트로 코크스 탈황석고 및 고칼슘 플라이애시를 원천적으로 배제하고, 유동성이 우수한 제철소 탈황공정 반응 부산물과 순환 유동층 보일러 바텀애시를 고로슬래그 미분말의 자극제로 대량 활용하여 유동성 및 초기 강도 확보가 가능하면서 체적 안정성이 우수한 특징을 발휘할 수 있는 차별성이 있다.In the present invention, petrocoke desulfurization gypsum and high calcium fly ash, which are by-products of desulfurization in the furnace, which have problems such as clogging and lack of strength during transport of milk liquid due to high free CaO used in the cited patents, are fundamentally excluded, and have excellent fluidity By using steelworks desulfurization process reaction by-products and circulating fluidized bed boiler bottom ash in large quantities as a stimulant for blast furnace slag fine powder, it is possible to secure fluidity and initial strength while exhibiting excellent volume stability.

등록특허 제10-1377552호Registered Patent No. 10-1377552 등록특허 제10-1402877호Registered Patent No. 10-1402877 등록특허 제10-1636277호Registered Patent No. 10-1636277 등록특허 제10-1840470호Registered Patent No. 10-1840470 공개특허 2016-0047101Publication Patent 2016-0047101

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 제철소 및 발전소 탈황공정 부산물을 고로슬래그 미분말의 자극제로 대량 활용하여 유동성 및 초기 강도 확보가 가능하면서 체적 안정성이 우수한 PHC 말뚝 시공용 주면 고정재를 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to construct PHC piles with excellent volume stability while securing fluidity and initial strength by using a large amount of desulfurization process by-products from steel mills and power plants as stimulants for blast furnace slag fine powder. It is to provide a fixing material for the main surface.

위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 의한 순환자원을 다량 이용한 고유동성 PHC 말뚝 시공용 주면 고정재는 1종 시멘트 100중량부에 대하여, 고로슬래그 미분말 100∼2,000중량부와, 제철소 탈황공정 중탄산나트륨 반응부산물 50∼2,000중량부와, 제철소 탈황공정 소석회 반응부산물 10∼500중량부와, 순환 유동층 보일러 하부에서 배출되는 바텀애시 50∼5,000중량부를 포함한다. In order to solve the above technical problem, the main surface fixing material for high-flowability PHC pile construction using a large amount of circulating resources according to the present invention is based on 100 parts by weight of type 1 cement, 100 to 2,000 parts by weight of blast furnace slag fine powder, and bicarbonate in the steel mill desulfurization process It includes 50 to 2,000 parts by weight of sodium reaction by-product, 10 to 500 parts by weight of slaked lime reaction by-product in the desulfurization process of steelworks, and 50 to 5,000 parts by weight of bottom ash discharged from the bottom of the circulating fluidized bed boiler.

또한, 상기 1종 시멘트 100중량부에 대하여 0.01∼5mm로 입도가 조정된 폐패각 10∼5,000중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, it is characterized in that it further comprises 10 to 5,000 parts by weight of waste shells whose particle size is adjusted to 0.01 to 5 mm based on 100 parts by weight of the first-class cement.

또한, 상기 1종 시멘트 100중량부에 알칼리 자극제가 1∼100중량부 더 포함되고, 상기 알칼리 자극제는 수산화칼슘, 수산화마그네슘, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화알루미늄 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, 1 to 100 parts by weight of an alkali stimulant is further included in 100 parts by weight of the first-class cement, and the alkali stimulant further includes any one or a mixture of two or more of calcium hydroxide, magnesium hydroxide, potassium hydroxide, sodium hydroxide, and aluminum hydroxide. characterized by

또한, 상기 1종 시멘트 100중량부에 대하여 고형연료 플라이애시가 10∼500중량부 더 포함되고, 상기 고형연료 플라이애시는 일반 고형연료(SRF, Solid Refuse Fuel), 바이오고형연료(BIO-SRF, Biomass-Solid Refuse Fuel)를 연소하는 발전시설에서 배출되는 것을 특징으로 한다.In addition, 10 to 500 parts by weight of solid fuel fly ash is further included with respect to 100 parts by weight of the first-class cement, and the solid fuel fly ash includes general solid fuel (SRF, Solid Refuse Fuel), bio-solid fuel (BIO-SRF, It is characterized in that it is emitted from a power plant that burns Biomass-Solid Refuse Fuel).

또한, 유동성을 증진시키기 위하여 상기 1종 시멘트 100중량부에 대하여 액상 및 분말형 유동화제 0.01∼20중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, in order to improve fluidity, it is characterized in that it further comprises 0.01 to 20 parts by weight of liquid and powder type plasticizers based on 100 parts by weight of the first type cement.

또한, 수중 분리를 방지하기 위하여 상기 1종 시멘트 100중량부에 대하여 수중 불분리제 0.01∼20중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to prevent separation in water, it is characterized in that it further comprises 0.01 to 20 parts by weight of an insoluble in water based on 100 parts by weight of the first type cement.

본 발명에 따르면, 활용이 미흡한 제철소 및 발전소 탈황공정 반응 부산물을 고로슬래그 미분말의 자극제로 대량 활용하여 유동성 및 초기 강도 확보가 가능하면서 체적 안정성이 우수한 매입 말뚝 시공용 주면 고정재를 제공할 수 있다. According to the present invention, it is possible to provide a main surface fixing material for embedded pile construction with excellent volume stability while securing fluidity and initial strength by using a large amount of underutilized steelworks and power plant desulfurization process reaction by-products as a stimulus for blast furnace slag fine powder.

또한 기존 매입 말뚝 시공용 주면 고정재로 사용되는 1종 포틀랜드 시멘트를 대체할 수 있어 1종 포틀랜드 시멘트 사용량 절감에 따른 생산원가 절감은 물론 천연자원 및 에너지 고갈 문제와 이산화탄소 배출에 의한 환경오염 문제를 동시에 해결할 수 있다.In addition, it can replace the first-class Portland cement used as a main surface fixing material for the existing embedded pile construction, thereby reducing production costs due to the reduction in the use of first-class Portland cement, as well as solving problems of natural resources and energy depletion and environmental pollution caused by carbon dioxide emission at the same time. can

이하, 본 발명에 의한 순환자원을 다량 이용한 고유동성 PHC 말뚝 시공용 주면 고정재에 대하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the main surface fixing material for high flowability PHC pile construction using a large amount of circulating resources according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 의한 순환자원을 다량 이용한 고유동성 PHC 말뚝 시공용 주면 고정재는 1종 시멘트 100중량부에 대하여, 고로슬래그 미분말 100∼2,000중량부와, 제철소 탈황공정 중탄산나트륨 반응부산물 50∼2,000중량부와, 제철소 탈황공정 소석회 반응부산물 10∼500중량부와, 순환 유동층 보일러 하부에서 배출되는 바텀애시 50∼5,000중량부를 포함한다. The main surface fixing material for high fluidity PHC pile construction using a large amount of circulating resources according to the present invention is based on 100 parts by weight of type 1 cement, 100 to 2,000 parts by weight of blast furnace slag fine powder, 50 to 2,000 parts by weight of sodium bicarbonate reaction by-product in the desulfurization process of steel mills, , 10 to 500 parts by weight of slaked lime reaction by-products in the steelworks desulfurization process, and 50 to 5,000 parts by weight of bottom ash discharged from the lower part of the circulating fluidized bed boiler.

상기 1종 시멘트는 초기 강도를 확보할 있으나 6가 크롬 등의 용출에 의한 지반 환경이 오염될 수 있고 제조과정에서 막대한 천연자원과 화석연료를 소비하는 단점을 가지기 때문에 초기 강도 확보 차원에서 그 사용량을 최대한 감소시키는 것이 유리하다 할 수 있다. Although the first-class cement can secure initial strength, the ground environment can be contaminated by the elution of hexavalent chromium, etc., and it consumes a huge amount of natural resources and fossil fuels in the manufacturing process. It may be advantageous to reduce it as much as possible.

상기 고로슬래그 미분말은 제철 고로 공정에서 부산물로 발생하는 고온 용융상태의 슬래그를 물로 급냉 처리한 부산물이다. 고로슬래그 미분말은 물과 접촉하면 비결정질 피막이 형성되어 스스로 수화반응을 하지 않기 때문에 고로슬래그 미분말을 잠재수경성물질이라 한다. 잠재수경성이 발휘되기 위해서는 비결정질 피막이 파괴되어야 한다. The fine powder of blast furnace slag is a by-product obtained by quenching slag in a high-temperature molten state, which is generated as a by-product in the blast furnace process, with water. When the blast furnace slag powder comes into contact with water, it forms an amorphous film and does not undergo a hydration reaction by itself, so the blast furnace slag powder is called latent hydraulic material. In order to exhibit latent hydraulic properties, the amorphous film must be destroyed.

상기 고로슬래그 미분말은 0.045㎜(45㎛) 체 잔분이 10% 미만으로 검사 판정되거나, 분쇄 분급된 것이며, 물에 의해 슬래그를 급냉시킨 수쇄 급냉 고로 슬래그를 분말화하여 사용한다. 상기 고로슬래그 미분말이 0.045㎜(45㎛) 체 잔분이 10% 미만으로 이루어져 있어 입자의 활성도가 향상됨으로써 잠재수경성이 발휘될 수 있는 이점이 있다. The blast furnace slag fine powder is inspected to have a 0.045 mm (45 μm) sieve residue of less than 10%, or pulverized and classified, and is used after pulverizing slag in a water quenching furnace in which slag is quenched with water. Since the blast furnace slag fine powder consists of less than 10% of the 0.045 mm (45 μm) sieve residue, there is an advantage in that latent hydraulic properties can be exhibited by improving the activity of the particles.

상기 고로슬래그 미분말은 1종 시멘트 100중량부에 대하여 100∼2,000중량부가 혼입되는 것이 바람직하다. 고로슬래그 미분말이 100중량부 미만일 경우 상대적으로 1종 시멘트의 사용량이 증가하여 초기강도는 증가하나 6가크롬이 용출될 수 있고 경제성이 불리하다. 반대로 2,000중량부 초과일 경우 초기강도가 급격히 저하되고 수화반응을 개시하지 못한 슬래그의 잉여량이 존재하게 된다.It is preferable that 100 to 2,000 parts by weight of the blast furnace slag fine powder is mixed with respect to 100 parts by weight of Type 1 cement. When the blast furnace slag fine powder is less than 100 parts by weight, the amount of first-class cement is relatively increased and the initial strength is increased, but hexavalent chromium may be eluted, and economic efficiency is unfavorable. Conversely, if it exceeds 2,000 parts by weight, the initial strength is rapidly lowered and there is an excess amount of slag in which the hydration reaction has not been initiated.

상기 제철소 탈황공정 중탄산나트륨 반응 부산물은 제철소에서 철광석을 고로에 투입하기 전에 소결광을 제조하게 되는데, 이때 발생하는 가스 내 황산화물(SOx)을 포집하기 위하여 고분말의 중탄산나트륨(NaHCO3)를 투입하게 된다. 중탄산나트륨 반응 부산물은 탈황 반응을 거쳐 최종적으로 주성분이 Na2SO4이고 염소이온을 일부 함유하는 분진 형태로 배출된다. The by-product of the sodium bicarbonate reaction in the steelworks desulfurization process is to produce sintered ore before the iron ore is put into the blast furnace in the steelworks. do. Sodium bicarbonate reaction by-products are finally discharged in the form of dust containing Na 2 SO 4 as the main component and partially containing chlorine ions after going through a desulfurization reaction.

(반응식 1)(Scheme 1)

Figure 112020117763056-pat00001
Figure 112020117763056-pat00001

〈중조 탈황 반응〉<Sodium bicarbonate desulfurization reaction>

중탄산나트륨 반응 부산물은 Fe, Ca 등 유용성분 부족으로 제철소 내 공정 재활용이 불가능하며, 매립처리 외에는 적절한 처리방안이 없는 상황이다. 하지만 매립처리 역시 2018년도부터 시행된 자원순환기본법의 영향으로 처분부담금이 발생하고, 위탁매립처리비 또한 급격히 동반상승하고 있는 실정이다. 따라서 중조 탈황 분진의 매립량 저감을 위해 대체처리 방안이 필요한 상황이다. 하지만 중탄산나트륨 반응 부산물의 경우 물과 반응시 Na+ 및 SO42-로 용해되어 높은 pH를 유지시킴과 더불어 알칼리 및 황산염 복합 자극을 유도하므로 고로슬래그 미분말의 수화반응을 초기에 급격히 촉진할 수 있다. 또한 물에 쉽게 용해되는 성질이 있고 free CaO 성분이 없어 물과 혼합 시 유동성이 개선되는 효과가 있다. 또한 분진 형태로 발생하기 때문에 파·분쇄와 같은 별도 가공 없이 바로 사용 가능한 장점이 있다. 따라서 제철소 탈황공정 중탄산나트륨 반응 부산물은 고로슬래그 미분말의 반응 자극제로서 활용 할 수 있는 가능성이 있다. 또한 염소가 함유되어 있는 물질이기 때문에 염소이온(Cl-)은 고로슬래그 미분말 및 시멘트의 수화반응을 촉진하는 특성을 가지고 있어 동절기에 초기강도를 요구하는 현장에서 일반적으로 사용되는 염화칼슘 및 염화나트륨 등을 대체할 수 있다. 상기 중탄산나트륨 반응 부산물은 상기 1종시멘트 100중량부에 100∼2,000중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 100중량 미만일 경우 급결 및 유동성 개선 효과가 미비하며 2,000중량부 초과일 경우 상대적으로 강도가 크게 저하되고 백화현상이 발생할 수 있다.Sodium bicarbonate reaction by-products cannot be recycled in the steelworks process due to the lack of useful components such as Fe and Ca, and there is no appropriate treatment plan other than landfill disposal. However, due to the influence of the Framework Act on Resource Circulation, which has been enforced since 2018, disposal charges are incurred for landfill disposal, and consigned landfill processing costs are also rapidly increasing. Therefore, there is a need for an alternative treatment plan to reduce the landfill amount of desulfurization dust from sodium bicarbonate. However, in the case of sodium bicarbonate reaction by-products, when reacting with water, they dissolve into Na + and SO4 2- to maintain high pH and induce complex stimulation of alkali and sulfate, so that the hydration reaction of the blast furnace slag fine powder can be rapidly promoted in the early stage. In addition, it is easily soluble in water and has no free CaO component, so it has an effect of improving fluidity when mixed with water. In addition, since it is generated in the form of dust, it has the advantage of being usable immediately without separate processing such as crushing or crushing. Therefore, there is a possibility that the by-product of the sodium bicarbonate reaction in the steelworks desulfurization process can be used as a reaction stimulator for the blast furnace slag fine powder. In addition, since it is a material containing chlorine, chlorine ion (Cl - ) has the property of accelerating the hydration reaction of blast furnace slag fine powder and cement, replacing calcium chloride and sodium chloride commonly used in fields requiring initial strength in winter. can do. The sodium bicarbonate reaction by-product is preferably used in an amount of 100 to 2,000 parts by weight based on 100 parts by weight of the first type cement. If it is less than 100 parts by weight, the effect of improving rapid setting and fluidity is insufficient, and if it exceeds 2,000 parts by weight, the strength is relatively greatly reduced and whitening may occur.

상기 제철소 탈황공정 소석회 반응부산물은 제철소 등의 고로에서 생산된 용선 중에 함유된 황(S)을 제거하기 위하여, 용선 상부에 고분말 석회 등의 탈황 부원료를 투입한 후 교반함으로써, 황과 상기 탈황 부원료의 반응을 도모하여 용선 중에 함유된 황을 제거하고 있다. 이러한 탈황처리 과정에서 반응부산물이 발생된다. 상기 제철소 탈황공정 소석회 반응부산물은 주성분이 Ca(OH)2 및 CaSO4, CaCO3 및 CaCl2로 구성되어 있으며 pH가 11.5 이상의 강알칼리 물질이며 free CaO 성분이 없어 물과 혼합 시 유동성을 개선시키는 효과가 있다. 또한, 상기 중탄산나트륨 반응부산물 중 Na+ 성분이 물에 쉽게 용해되어 경화체가 물과 장시간 접촉 시 용탈 현상이 발생할 수 있는데 소석회 반응부산물은 이러한 용탈현상을 억제하는 기능을 발휘하며 시멘트 및 고로슬래그 미분말과 같이 활용될 경우 자극제 및 촉진제로서 동시 역할을 수행할 수 있는 성질을 가지고 있다. 상기 소석회 반응부산물은 1종 시멘트 100중량부에 대하여 10∼500중량부 혼합되는 것이 바람직한데, 10중량부 미만일 경우 그 효과가 발휘되지 못하고 500중량부 초과일 경우 상대적으로 1종 시멘트의 함량이 적어져 초기 강도 발현이 어렵게 된다.In order to remove sulfur (S) contained in molten iron produced in a blast furnace such as a steelworks, the slaked lime reaction by-product of the steelworks desulfurization process is stirred after adding desulfurization additives such as high powdered lime to the top of the molten iron to remove sulfur and the desulfurization additives. The sulfur contained in molten iron is removed by promoting the reaction of In this desulfurization process, reaction by-products are generated. The slaked lime reaction by-product of the steelworks desulfurization process is composed of Ca(OH) 2 and CaSO 4 , CaCO 3 and CaCl 2 as main components, and is a strong alkaline substance with a pH of 11.5 or higher and has no free CaO component, so it has an effect of improving fluidity when mixed with water. there is. In addition, Na + component among the sodium bicarbonate reaction by-products is easily soluble in water, and leaching may occur when the hardened body is in contact with water for a long time. When used together, it has properties that can perform simultaneous roles as both a stimulant and an accelerator. The slaked lime reaction by-product is preferably mixed in an amount of 10 to 500 parts by weight based on 100 parts by weight of type 1 cement. This makes it difficult to develop initial strength.

또한, 상기 순환 유동층 보일러 하부에서 배출되는 바텀애시는 페트로 코크스, 석탄, 일반 고형연료 및 바이오 고형연료 등을 단독 또는 혼합 연소하는 순환 유동층 보일러에서 석회석과 혼소하여 로내 탈황하는 방식의 보일러 하부에서 발생한다. 순환 유동층 보일러의 탈황공정은 연소실 내에 석회석을 주입하여 연료와 함께 연소시켜 연소가스 중의 인산화황과 석회석이 로내에서 반응하여 연소가스 중의 황은 제거되고 무수석고가 생성되며, 황과 반응하지 않은 석회석은 탈탄산되어 생석회 성분으로 전이되어 배출된다. 특히, 순환 유동층 보일러 바텀애시는 약 850℃의 온도에서 연소되어 유리질 성분이 없기 때문에 포졸란 반응을 일으킬 수는 없지만 상부에서 집진되는 플라이애시에 비해 CaO 및 CaSO4 성분이 더 높게 함유되어 있으며 시멘트 및 고로슬래그 미분말의 자극제로서 더 탁월한 조성을 가지고 있다고 할 수 있다. 그러나 상부에서 포집되는 플라이애시와 달리 입경이 크고 비중이 무거워 물과 혼합 시 유동성을 오히려 개선시키며 시멘트 및 고로슬래그 미분말의 수화반응을 촉진시킬 수 있다. 또한, 외관이 미세한 분체입자가 아닌 거친 모래 형태이기 때문에 주면 고정재 원료로 적용 시 PHC 말뚝과의 부착력을 키워 주면마찰력을 크게 향상시킬 수 있다.In addition, the bottom ash discharged from the bottom of the circulating fluidized bed boiler is mixed with limestone in a circulating fluidized bed boiler that burns petro coke, coal, general solid fuel, bio solid fuel, etc. alone or in combination to desulfurize in the furnace. . In the desulfurization process of the circulating fluidized bed boiler, limestone is injected into the combustion chamber and burned together with fuel. Sulfur phosphate and limestone in the combustion gas react in the furnace to remove sulfur in the combustion gas and produce anhydrous gypsum. It is carbonated and converted to quicklime components and discharged. In particular, circulating fluidized bed boiler bottom ash burns at a temperature of about 850 ° C and has no glassy components, so it cannot cause a pozzolanic reaction. It can be said that it has a more excellent composition as a stimulant for fine slag powder. However, unlike fly ash collected from the top, it has a large particle size and a heavy specific gravity, so when mixed with water, it improves fluidity and promotes the hydration reaction of cement and blast furnace slag fine powder. In addition, since the appearance is in the form of coarse sand rather than fine powder particles, the surface friction can be greatly improved by increasing the adhesion with the PHC pile when applied as a raw material for the main surface fixing material.

상기 바텀애시는 1종 시멘트 100중량부에 대하여, 50∼5,000중량부 혼합되는 것이 바람직한데, 50중량부 미만일 경우 그 효과가 발휘되지 못하고 5,000중량부 초과일 경우 상대적으로 슬래그 함량이 줄어들고 자극제 성분이 과다하여 강도가 크게 저하하게 된다. The bottom ash is preferably mixed in an amount of 50 to 5,000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of Type 1 cement. If it is less than 50 parts by weight, the effect is not exhibited, and if it is greater than 5,000 parts by weight, the slag content is relatively reduced and the stimulant component is reduced. Excessive strength will be greatly reduced.

또한, 상기 1종 시멘트 100중량부에 대하여 0.01∼5mm로 입도가 조정된 폐패각 10∼5,000중량부를 더 포함하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable to further include 10 to 5,000 parts by weight of waste shells whose particle size is adjusted to 0.01 to 5 mm based on 100 parts by weight of the first-class cement.

상기 폐패각은 굴, 조개, 전복 등의 패류 채취 후 남는 껍데기로 패각에는 염분, 유기물 등이 일부 존재하지만 이를 제거하기 위해서는 많은 양의 물과 에너지가 필요하기 때문에 본 발명에서는 별도의 염분 및 유기물 제거 공정 없이 분쇄 과정만 거쳐 바로 사용하는 것이 바람직하다. 철근 콘크리트 등에 폐패각이 혼입될 경우에는 염분 및 유기물이 존재할 경우 철근 부식 및 강도 저하가 크게 일어날 수 있지만, 어차피 PHC 말뚝을 근입하기 위해 천공한 주변 토사 중에는 염분 및 유기물이 존재하는 경우가 많아 폐패각의 염분 및 유기물에 함유에 따른 큰 영향을 받지 않기 때문에 활용이 가능한 것이다. The waste shell is a shell remaining after collecting shellfish such as oysters, clams, and abalone, and some salt and organic matter are present in the shell, but a large amount of water and energy are required to remove it. In the present invention, separate salt and organic matter are removed It is preferable to use it immediately after going through a grinding process without a process. When waste shells are mixed in reinforced concrete, etc., if salt and organic matter are present, corrosion of the reinforcing steel and loss of strength can greatly occur. It is possible to utilize it because it is not greatly affected by the content of salt and organic matter in it.

상기 폐패각 분말은 탄산칼슘 성분이 90% 이상이며 본 발명의 PHC 말뚝 주면 고정재에서는 충진재 및 골재 역할을 수행할 수 있다. 상기 폐패각 분말은 입경이 0.01∼10mm로 조정되는 것이 바람직하다. 입경이 0.01mm 미만일 경우 분쇄비용이 과도하게 상승되어 경제성이 불리하고 입경이 5mm 초과할 경우 이송관이 막힐 우려가 있다. 또한 폐패각 분말은 표면이 매끈한 조개 파면이기 때문에 유동성을 증진시키는 역할도 수행할 수 있으며 PHC 말뚝과의 부착력을 키워 주면마찰력을 크게 향상시킬 수 있다. 상기 폐패각 분말은 1종 시멘트 100중량부에 대하여, 10∼5,000중량부 혼합되는 것이 바람직한데, 10중량부 미만일 경우 그 효과가 발휘되지 못하고 5,000중량부 초과일 경우 상대적으로 결합재 성분이 부족하여 강도가 크게 저하하게 된다. The waste shell powder has a calcium carbonate component of 90% or more and can serve as a filler and aggregate in the main fixing material of the PHC pile of the present invention. It is preferable that the particle size of the waste shell powder is adjusted to 0.01 to 10 mm. If the particle diameter is less than 0.01mm, the cost of grinding is excessively increased, which is disadvantageous in economic efficiency, and if the particle diameter exceeds 5mm, there is a risk of clogging of the transfer pipe. In addition, since the waste shell powder has a smooth surface, it can also play a role in enhancing fluidity, and the surface friction can be greatly improved by increasing the adhesion with the PHC pile. The waste shell powder is preferably mixed in an amount of 10 to 5,000 parts by weight based on 100 parts by weight of type 1 cement. will be greatly reduced.

또한, 상기 1종 시멘트 100중량부에 대하여 알칼리 자극제가 1∼100중량부 더 포함되고, 상기 알칼리 자극제는 수산화칼슘, 수산화마그네슘, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화알루미늄 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 알칼리 자극제는 공업용 제품으로 순도 80% 이상의 것이면 사용 가능하며, 상기 주면 고정재의 초기 강도를 향상 시킬 수 있는 역할을 수행한다. 또한 free CaO가 없이 물과 미리 반응한 수산화(OH-) 이온 형태이기 때문에 유동성에 악영향을 끼치지 않은 장점이 있다. 상기 알칼리 자극제는 1종 시멘트 100중량부에 대하여, 1∼100중량부 혼합되는 것이 바람직한데, 1중량부 미만일 경우 그 효과가 발휘되지 못하고 100중량부 초과일 경우 시멘트 및 고로슬래그 미분말과 반응하지 못한 자극제 성분이 존재하여 오히려 강도가 저하되고 경제성 측면에서도 불리하다. In addition, 1 to 100 parts by weight of an alkali stimulant is further included with respect to 100 parts by weight of the first-class cement, and the alkali stimulant further includes any one or a mixture of two or more of calcium hydroxide, magnesium hydroxide, potassium hydroxide, sodium hydroxide, and aluminum hydroxide. It is desirable to do The alkali stimulant is an industrial product and can be used as long as it has a purity of 80% or more, and serves to improve the initial strength of the main surface fixing material. In addition, since it is in the form of hydroxide (OH - ) ions pre-reacted with water without free CaO, it has the advantage of not adversely affecting fluidity. The alkali stimulant is preferably mixed in an amount of 1 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of Type 1 cement. If it is less than 1 part by weight, the effect is not exhibited, and if it is more than 100 parts by weight, it does not react with cement and blast furnace slag fine powder. The presence of a stimulant component rather lowers the strength and is disadvantageous in terms of economy.

또한, 상기 1종 시멘트 100중량부에 대하여 고형연료 플라이애시를 50∼2,000중량부 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 고형연료 플라이애시는 일반 고형연료(SRF, Solid Refuse Fuel), 바이오 고형연료(BIO-SRF, Biomass-Solid Refuse Fuel)를 연소하는 발전시설에서 배출되는 것이 바람직하다. 상기 고형연료는 석탄 및 페트로 코크스와 달리 황성분이 적어 별도로 석회석을 투입하여 혼합 연소하지 않기 때문에 플라이애시에 free CaO 성분이 없어 수분을 과도하게 흡수하는 성질이 없어 주면고정재에 혼입될 시 유동성이 양호하다. 또한, 고형연료 연소재는 염소 성분을 일부 함유하고 있어 초기 강도 증진에 효과적이다. 상기 고형연료 플라이애시는 1종 시멘트 100중량부에 대하여 10∼500중량부 혼합되는 것이 바람직한데, 10중량부 미만일 경우 그 효과가 발휘되지 못하고 500중량부 초과일 경우 상대적으로 강도가 크게 저하하게 된다. In addition, it is preferable to further include 50 to 2,000 parts by weight of solid fuel fly ash based on 100 parts by weight of the first-class cement. The solid fuel fly ash is preferably discharged from power generation facilities that burn general solid fuel (SRF, Solid Refuse Fuel) and bio solid fuel (BIO-SRF, Biomass-Solid Refuse Fuel). Unlike coal and petro-coke, the solid fuel has a low sulfur content, so it does not mix and burn by separately adding limestone, so there is no free CaO component in the fly ash, so it does not have the property of absorbing excessive moisture. . In addition, the solid fuel combustion ash contains some chlorine components, so it is effective in enhancing the initial strength. The solid fuel fly ash is preferably mixed in an amount of 10 to 500 parts by weight with respect to 100 parts by weight of type 1 cement. If it is less than 10 parts by weight, the effect is not exhibited, and if it exceeds 500 parts by weight, the strength is relatively greatly reduced. .

또한, 상기 1종 시멘트 100중량부에 대하여 유동성을 증진시키기 위하여 액상 및 분말형 유동화제를 0.01∼20중량부 더 포함하는 것이 바람직하다. 유동화제는 나프탈렌계, 멜라민계, 아민계, 리그닌계, 폴리 카르본산계로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물이 바람직하다. 0.01 중량부 미만일 경우 유동성 개선 효과가 없으며 20중량부를 초과할 경우 유동성이 과도하게 개선되어 재료분리가 일어날 수 있고 경제성이 부족하다.In addition, it is preferable to further include 0.01 to 20 parts by weight of liquid and powder type plasticizers to improve fluidity with respect to 100 parts by weight of the first type cement. The fluidizing agent is preferably any one selected from the group consisting of naphthalene-based, melamine-based, amine-based, lignin-based, and polycarboxylic acid-based, or a mixture of two or more. If it is less than 0.01 parts by weight, there is no effect on improving fluidity, and if it exceeds 20 parts by weight, fluidity is excessively improved, and material separation may occur and economical efficiency is insufficient.

또한, 상기 1종 시멘트 100중량부에 대하여 수중 분리를 방지하기 위하여 수중 불분리제를 0.01∼20중량부 더 포함하는 것이 바람직하다. 수중 불분리제는 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(HYDROXY PROPYL METHYL CELLULOSE, HPMC), 하이드록시 에틸셀룰로오스(HYDROXY ETHYL CELLULOSE, HEC), 카르복시메틸 셀룰로오스(CARBOXY METHYL CELLULOSE, CMC), 에틸 하이드록시틸 셀룰로오즈(ETHYL HYDROXY ETHYL CELLULOSE, EHEC), 폴리 아크릴계, 다당체(POLY SACCARIDE), 하이드 록시에틸 메틸셀룰로오스(HYDROXY ETHYL METHYL CELLULOSE, HEMC), 폴리 에틸렌 옥시드(POLY ETHYLENE OXIDE, PEO)계, 에틸렌 비닐 아세테이트(ETHYLENE VINYL ACETATE, EVA)계로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물을 것이 바람직하다. 0.01 중량부 미만일 경우 수중 불분리 개선 효과가 없으며 20중량부를 초과할 경우 점성이 과도해져서 시공이 어렵게 된다.In addition, it is preferable to further include 0.01 to 20 parts by weight of a non-separating agent in water to prevent separation in water with respect to 100 parts by weight of the first-class cement. Hydroxypropyl methylcellulose (HYDROXY PROPYL METHYL CELLULOSE, HPMC), hydroxy ethyl cellulose (HYDROXY ETHYL CELLULOSE, HEC), carboxymethyl cellulose (CARBOXY METHYL CELLULOSE, CMC), ethyl hydroxyl cellulose (ETHYL HYDROXY ETHYL CELLULOSE, EHEC), polyacrylic, polysaccharide (POLY SACCARIDE), hydroxyethyl methylcellulose (HYDROXY ETHYL METHYL CELLULOSE, HEMC), polyethylene oxide (POLY ETHYLENE OXIDE, PEO), ethylene vinyl acetate (ETHYLENE VINYL ACETATE, It is preferably any one selected from the group consisting of EVA) or a mixture of two or more. If it is less than 0.01 parts by weight, there is no effect of improving the inseparability in water, and if it exceeds 20 parts by weight, the viscosity becomes excessive, making construction difficult.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다. 또한 이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한하는 것으로 이해되어져서는 안 된다. Preferred examples and comparative examples of the present invention will be described below. In addition, the following examples are intended to illustrate the present invention and should not be construed as limiting the scope of the present invention.

아래 표 1에 본 발명에 의한 실시예 1∼4의 주면 고정재 배합비와 1종 포틀랜드 시멘트만을 사용한 비교예1과 페트로 코크스 탈황석고 및 고칼슘 플라이애시를 사용한 비교예 2 및 비교예3의 배합비를 나타내었다. 물/결합재비는 최근 주면 마찰력을 향상시키기 위하여 현장에서 많이 쓰이는 68%로 수행하였다.Table 1 below shows the mixing ratio of the main surface fixing material of Examples 1 to 4 according to the present invention and the mixing ratio of Comparative Example 1 using only one Portland cement, Comparative Example 2 and Comparative Example 3 using Petro-coke desulfurized gypsum and high calcium fly ash . The water/binder ratio was performed at 68%, which is widely used in the field recently to improve the surface friction.

아래 표 2는 주면 고정재의 성능시험항목 및 방법을 나타내었다. Table 2 below shows the performance test items and methods of the main surface fixture.

구 분division 1종
시멘트
1 type
cement
고로
슬래그 미분말
blast furnace
slag fine powder
중탄산
나트륨
반응
부산물
bicarbonate
salt
reaction
by-product
수산화
칼슘
반응
부산물
hydroxylation
calcium
reaction
by-product
순환 유동층 보일러 바텀애시Circulating Fluidized Bed Boiler Bottom Ash 굴패각 분말Oyster Shell Powder 수산화
칼슘
hydroxylation
calcium
고형연료
플라이
애시
solid fuel
fly
Ash
페트로
코크스
탈황
석고
Petro
cokes
desulfurization
gypsum
순환 유동층 보일러 플라이
애시
Circulating Fluidized Bed Boiler Fly
Ash
비교예 1Comparative Example 1 100100 비교예 2Comparative Example 2 4040 55 5555 비교예 3Comparative Example 3 4040 3030 3030 실시예 1Example 1 1010 4040 1515 1515 2020 실시예 2Example 2 1010 4040 1010 1010 1515 1010 실시예 3Example 3 1010 42.542.5 1515 1010 2020 2.52.5 실시예 4Example 4 1010 4040 1010 1010 2020 1010

실험Experiment 방법method 비고note 슬럼프 플로우slump flow KS F 2594KS F 2594 슬럼프 플로우 시험방법Slump flow test method 압축강도compressive strength KS F 2343KS F 2343 일축압축강도 시험방법Uniaxial compressive strength test method

구분division 슬럼프
플로우
(cm)
slump
flow
(cm)
압축강도(MPa)Compressive strength (MPa)
3일3 days 7일7 days 28일28 days 비교예 1Comparative Example 1 4040 13.2313.23 23.2323.23 29.3429.34 비교예 2Comparative Example 2 2121 2.312.31 4.064.06 10.0310.03 비교예 3Comparative Example 3 1818 3.893.89 5.435.43 9.259.25 실시예 1Example 1 4949 10.3110.31 19.8919.89 27.7827.78 실시예 2Example 2 4545 7.337.33 13.4313.43 20.2320.23 실시예 3Example 3 4949 13.3213.32 19.1119.11 26.7826.78 실시예 4Example 4 4747 11.6911.69 17.7317.73 24.8924.89

(1) 슬럼프 플로우 시험 결과(1) Slump flow test results

주면 고정재의 유동성 변화를 관찰한 결과 표 3과 같이, 1종 시멘트를 사용한 비교예 1은 40cm를 나타내었고, 실시예 1, 2, 3 및 실시예 4는 45∼49cm로 비교예 1에 비해 매우 양호한 유동성을 나타내었다. 이는 사용되는 모든 재료가 free CaO 성분이 없고 입자 표면이 매끈한 형태를 가져 물을 다량 흡수하지 않는 성질을 가졌기 때문이다. 따라서, PHC 말뚝 주면고정재로 사용 시 초기 유동성 저하로 인한 이송관 막힘 현상 등이 없이 양호하게 지중에 주입이 가능할 것으로 판단된다. As a result of observing the fluidity change of the main surface fixing material, as shown in Table 3, Comparative Example 1 using type 1 cement showed 40 cm, and Examples 1, 2, 3 and Example 4 showed 45 to 49 cm, which is very much compared to Comparative Example 1. It showed good fluidity. This is because all the materials used have no free CaO component and have a smooth particle surface, so they do not absorb a large amount of water. Therefore, when used as a fixing material for the main surface of a PHC pile, it is judged that it can be well injected into the ground without clogging of the transfer pipe due to a decrease in initial fluidity.

그러나 순환 유동층 보일러 노내 탈황 공정에서 배출되는 원료인 페트로 코크스 탈황석고, 고칼슘 플라이애시를 주요 자극제 및 팽창재로 사용한 비교예 2, 3에서는 전반적으로 본 발명에 의한 주면 고정재에 비해 초기 유동성이 약 25cm 이상 급격하게 저하되는 것을 확인할 수 있었다. 이는 상기 원료들이 비표면적이 높고 표면이 거칠어 물을 흡수하기 용이하고 Free CaO 성분에 의해 흡수, 발열 및 팽창 성질을 보였기 때문이다. 이와 같이 물과 혼합 시 유동성이 급격히 저하될 경우 밀크액 이송관이 막히는 문제가 종종 발생되어 PHC 말뚝 주면 고정재로서 현재 상업화되지 못하고 있는 형편이다.However, in Comparative Examples 2 and 3, in which petrocoke desulfurization gypsum and high calcium fly ash, which are raw materials discharged from the desulfurization process in the circulating fluidized bed boiler furnace, were used as the main stimulant and expansion material, the initial fluidity was significantly higher than that of the main surface fixing material according to the present invention by about 25 cm or more. It was observed that the deterioration of This is because the raw materials have a high specific surface area and a rough surface to easily absorb water, and show absorption, heat generation and expansion properties due to free CaO components. In this way, when the fluidity is rapidly reduced when mixed with water, the problem of clogging of the milk liquid transfer pipe often occurs, so that it is not currently commercialized as a fixing material for the PHC pile.

(2) 일축압축강도 시험 결과(2) Uniaxial compressive strength test results

본 발명의 실시예 1∼4는 1종 시멘트를 사용한 비교예 1의 70∼95% 수준의 강도 발현이 가능함을 확인할 수 있어 양호한 결과를 나타내었다. Examples 1 to 4 of the present invention showed good results, as it was confirmed that strength development of the level of 70 to 95% of Comparative Example 1 using 1 type cement was possible.

그러나 비교예 2∼3의 경우 LH 전문시방서 기성말뚝 주면 고정재의 일축압축강도 기준인 0.49MPa(28일 기준)를 만족은 하나 주면 고정재에 비해 매우 높은 일축압축강도를 요구하는 선단 근고재(한국도로공사 시방 기준 28일 20MPa, W/B 70% 이하)에는 만족하지 못한 것으로 나타났다. 또한 일반적으로 현장에서는 초기에 강도가 발현되어 PHC 말뚝을 재빨리 고정시켜 주어야하기 때문에 현장에서 요구되는 초기강도 발현 부족으로 현장 적용이 어려울 것으로 판단된다.However, in the case of Comparative Examples 2 and 3, although it satisfies the uniaxial compressive strength standard of 0.49MPa (28 days) of the main surface fixing material of the ready-made pile in the LH special specification, the tip root material (Korea Road) requires a very high uniaxial compressive strength compared to the main surface fixing material. 20 MPa on the 28th based on the construction specifications, W/B 70% or less) was found to be unsatisfactory. In addition, in general, in the field, since the strength is expressed at the beginning and the PHC pile must be quickly fixed, it is judged that field application will be difficult due to the lack of initial strength required in the field.

따라서, 본 발명의 PHC 말뚝 주면 고정재는 Free CaO 성분이 전혀 없고 유동성 및 초기 강도 확보가 가능하면서 체적 안정성이 우수한 매입 말뚝 시공용 주면 고정재를 제공할 수 있고, 선단 근고 및 주면 고정재로 가장 널리 사용되는 1종 보통시멘트를 대체하거나 그 사용량을 최소화할 수 있다. 또한 시멘트 사용량 절감에 따른 생산원가 절감은 물론 천연자원 및 에너지 고갈 문제와 이산화탄소 배출에 의한 환경오염 문제를 동시에 해결할 수 있다.Therefore, the PHC pile main surface fixing material of the present invention has no free CaO component, can provide a main surface fixing material for embedded pile construction with excellent volume stability while securing fluidity and initial strength, and is most widely used as a tip root and main surface fixing material. Type 1 ordinary cement can be substituted or its amount can be minimized. In addition, it can reduce production costs by reducing the amount of cement used, as well as solve the problem of natural resource and energy depletion and environmental pollution caused by carbon dioxide emission at the same time.

Claims (10)

1종 시멘트 100중량부에 대하여,
고로슬래그 미분말 100∼2,000중량부와,
제철소 탈황공정 중탄산나트륨 반응부산물 50∼2,000중량부와,
제철소 탈황공정 소석회 반응부산물 10∼500중량부와,
순환 유동층 보일러 하부에서 배출되는 바텀애시 50∼5,000중량부를 포함한 주면 고정재이고,
상기 주면 고정재에 대한 KS F 2594법에 의한 슬럼프 플로우 시험성능이 1종 시멘트 단독 사용시 40㎝ 대비 45∼49㎝를 구현한 고유동성 말뚝 시공용 주면 고정재.
Regarding 100 parts by weight of type 1 cement,
100 to 2,000 parts by weight of blast furnace slag fine powder;
50 to 2,000 parts by weight of sodium bicarbonate reaction by-products in the steelworks desulfurization process;
10 to 500 parts by weight of slaked lime reaction by-products in the steelworks desulfurization process;
It is a main surface fixing material containing 50 to 5,000 parts by weight of bottom ash discharged from the bottom of a circulating fluidized bed boiler,
Main surface fixing material for high fluidity pile construction, in which the slump flow test performance according to the KS F 2594 method for the main surface fixing material is 45 to 49 cm compared to 40 cm when using only type 1 cement.
제1항에 있어서,
상기 1종 시멘트 100중량부에 대하여
0.01∼5㎜로 입도가 조정된 폐패각 10∼5,000중량부를 더 포함하되, 상기 폐패각이 별도의 염분 및 유기물 제거 공정 없이 분쇄 과정을 거쳐 사용되는 것을 특징으로 하는 말뚝 시공용 주면 고정재.
According to claim 1,
Regarding 100 parts by weight of the above type 1 cement
It further comprises 10 to 5,000 parts by weight of waste shells whose particle size is adjusted to 0.01 to 5 mm, wherein the waste shells are used through a grinding process without a separate salt and organic matter removal process.
제1항에 있어서,
상기 1종 시멘트 100중량부에 대하여 알칼리 자극제가 1∼100중량부를 더 포함하고,
상기 알칼리 자극제는 수산화칼슘, 수산화마그네슘, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화알루미늄 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝 시공용 주면 고정재.
According to claim 1,
Based on 100 parts by weight of the first-class cement, 1 to 100 parts by weight of an alkali stimulant is further included,
The alkali stimulant further comprises any one or a mixture of two or more of calcium hydroxide, magnesium hydroxide, potassium hydroxide, sodium hydroxide, and aluminum hydroxide.
제1항에 있어서,
상기 1종 시멘트 100중량부에 대하여 고형연료 플라이애시 10∼500중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝 시공용 주면 고정재.
According to claim 1,
Main surface fixing material for pile construction, characterized in that it further comprises 10 to 500 parts by weight of solid fuel fly ash based on 100 parts by weight of the first-class cement.
제4항에 있어서,
상기 고형연료 플라이애시는 일반 고형연료(SRF, Solid Refuse Fuel), 바이오고형연료(BIO-SRF, Biomass-Solid Refuse Fuel)를 연소하는 발전시설에서 배출되는 것을 특징으로 하는 말뚝 시공용 주면 고정재.
According to claim 4,
The solid fuel fly ash is a main surface fixture for pile construction, characterized in that discharged from power generation facilities that burn general solid fuel (SRF, Solid Refuse Fuel) and bio-solid fuel (BIO-SRF, Biomass-Solid Refuse Fuel).
제1항에 있어서,
유동성을 증진시키기 위하여 상기 1종 시멘트 100중량부에 대하여 액상 및 분말형 유동화제 0.01∼20중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝 시공용 주면 고정재.
According to claim 1,
Main surface fixing material for pile construction, characterized in that it further comprises 0.01 to 20 parts by weight of liquid and powder type fluidizers based on 100 parts by weight of the first type cement in order to improve fluidity.
제6항에 있어서,
상기 유동화제는 나프탈렌계, 멜라민계, 아민계, 리그닌계, 폴리 카르본산계로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 말뚝 시공용 주면 고정재.
According to claim 6,
The fluidizing agent is any one selected from the group consisting of naphthalene, melamine, amine, lignin, and polycarboxylic acid, or a mixture of two or more main surface fixing materials for pile construction.
제1항에 있어서,
수중 분리를 방지하기 위하여 상기 1종 시멘트 100중량부에 대하여 수중 불분리제 0.01∼20중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝 시공용 주면 고정재.
According to claim 1,
Main surface fixing material for pile construction, characterized in that it further comprises 0.01 to 20 parts by weight of an underwater inseparable agent based on 100 parts by weight of the first type cement in order to prevent separation in water.
제8항에 있어서,
상기 수중 불분리제는 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(HYDROXY PROPYL METHYL CELLULOSE, HPMC), 하이드록시 에틸셀룰로오스(HYDROXY ETHYL CELLULOSE, HEC), 카르복시메틸 셀룰로오스(CARBOXY METHYL CELLULOSE, CMC), 에틸 하이드록시틸 셀룰로오즈(ETHYL HYDROXY ETHYL CELLULOSE, EHEC), 폴리 아크릴계, 다당체(POLY SACCARIDE), 하이드 록시에틸 메틸셀룰로오스(HYDROXY ETHYL METHYL CELLULOSE, HEMC), 폴리 에틸렌 옥시드(POLY ETHYLENE OXIDE, PEO)계, 에틸렌 비닐 아세테이트(ETHYLENE VINYL ACETATE, EVA)계로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 말뚝 시공용 주면 고정재.
According to claim 8,
The water-insoluble separating agent is hydroxypropyl methyl cellulose (HYDROXY PROPYL METHYL CELLULOSE, HPMC), hydroxy ethyl cellulose (HYDROXY ETHYL CELLULOSE, HEC), carboxymethyl cellulose (CARBOXY METHYL CELLULOSE, CMC), ethyl hydroxytyl cellulose (ETHYL) HYDROXY ETHYL CELLULOSE, EHEC), POLY ACRYLIC, POLY SACCARIDE, HYDROXY ETHYL METHYL CELLULOSE, HEMC, POLY ETHYLENE OXIDE, PEO, ETHYLENE VINYL ACETATE , EVA) main surface fixing material for pile construction, characterized in that any one selected from the group consisting of or a mixture of two or more.
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