KR102528745B1 - 양생 에너지 저감형 고염소 결합재 조성물 및 콘크리트 조성물 - Google Patents
양생 에너지 저감형 고염소 결합재 조성물 및 콘크리트 조성물 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102528745B1 KR102528745B1 KR1020220133796A KR20220133796A KR102528745B1 KR 102528745 B1 KR102528745 B1 KR 102528745B1 KR 1020220133796 A KR1020220133796 A KR 1020220133796A KR 20220133796 A KR20220133796 A KR 20220133796A KR 102528745 B1 KR102528745 B1 KR 102528745B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- chlorine
- curing energy
- curing
- cement
- composition
- Prior art date
Links
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 43
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 40
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 28
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims abstract description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 21
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 7
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims description 6
- 238000005336 cracking Methods 0.000 claims description 6
- 229910052925 anhydrite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 abstract description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 12
- 230000036571 hydration Effects 0.000 abstract description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 7
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 7
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 4
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 4
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 2
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 chlorine ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 239000010883 coal ash Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 238000007580 dry-mixing Methods 0.000 description 1
- 229910001653 ettringite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000005504 petroleum refining Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 239000010926 waste battery Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/24—Cements from oil shales, residues or waste other than slag
- C04B7/26—Cements from oil shales, residues or waste other than slag from raw materials containing flue dust, i.e. fly ash
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
- C04B22/0006—Waste inorganic materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
- C04B22/008—Cement and like inorganic materials added as expanding or shrinkage compensating ingredients in mortar or concrete compositions, the expansion being the result of a recrystallisation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
- C04B22/06—Oxides, Hydroxides
- C04B22/062—Oxides, Hydroxides of the alkali or alkaline-earth metals
- C04B22/064—Oxides, Hydroxides of the alkali or alkaline-earth metals of the alkaline-earth metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
- C04B22/08—Acids or salts thereof
- C04B22/14—Acids or salts thereof containing sulfur in the anion, e.g. sulfides
- C04B22/142—Sulfates
- C04B22/143—Calcium-sulfate
- C04B22/145—Gypsum from the desulfuration of flue gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/021—Ash cements, e.g. fly ash cements ; Cements based on incineration residues, e.g. alkali-activated slags from waste incineration ; Kiln dust cements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
- C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
- C04B40/0032—Controlling the process of mixing, e.g. adding ingredients in a quantity depending on a measured or desired value
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
- C04B40/02—Selection of the hardening environment
- C04B40/0204—Selection of the hardening environment making use of electric or wave energy or particle radiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
- C04B7/364—Avoiding environmental pollution during cement-manufacturing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Ecology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
본 발명은 시멘트 제조공정에서 발생하는 부산물(폐기물)인 염소 바이패스 시스템 더스트를 수화촉진 및 양생 에너지 저감을 위한 원료로 적용한 고염소 결합재 조성물 및 이를 포함하는 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
전술한 과제 해결을 위해 본 발명은 「시멘트 75~94 wt%; CBS(Cloride bypass system) 더스트 5~20 wt%; 및 정유탈황부산물 1~5 wt%; 를 포함하는 양생 에너지 저감형 고염소 결합재 조성물」을 제공한다.
또한, 본 발명은 「전술한 고염소 결합재 조성물 150~155 ㎏/㎥; 잔골재 330~380 ㎏/㎥; 및 굵은골재 430~480 ㎏/㎥; 를 포함하고, 물-결합재비 30~35 wt% 조건으로 배합수가 첨가되며, 재령 7일 강도 20 MPa 이상, 온도균열지수 1.5 이상의 물성이 발현되는 것을 특징으로 하는 양생 에너지 저감형 고염소 콘크리트 조성물」을 함께 제공한다.
전술한 과제 해결을 위해 본 발명은 「시멘트 75~94 wt%; CBS(Cloride bypass system) 더스트 5~20 wt%; 및 정유탈황부산물 1~5 wt%; 를 포함하는 양생 에너지 저감형 고염소 결합재 조성물」을 제공한다.
또한, 본 발명은 「전술한 고염소 결합재 조성물 150~155 ㎏/㎥; 잔골재 330~380 ㎏/㎥; 및 굵은골재 430~480 ㎏/㎥; 를 포함하고, 물-결합재비 30~35 wt% 조건으로 배합수가 첨가되며, 재령 7일 강도 20 MPa 이상, 온도균열지수 1.5 이상의 물성이 발현되는 것을 특징으로 하는 양생 에너지 저감형 고염소 콘크리트 조성물」을 함께 제공한다.
Description
본 발명은 시멘트 제조공정에서 발생하는 부산물(폐기물)인 염소 바이패스 시스템 더스트를 수화촉진 및 양생 에너지 저감을 위한 원료로 적용한 고염소 결합재 조성물 및 이를 포함하는 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
최근 시멘트 제조에 있어서 각종 슬럿지, 소각재 및 산업 폐부산물 등의 다양한 폐기물을 시멘트의 원료 및 연료로 적극적으로 사용하고 있는 추세이다. 그러나 이러한 폐기물의 종류 및 양이 증가함에 따라 미량성분(Cl, P, S, Na, K)들이 증가하고, 특히 염소 함량 증가는 시멘트 제조공정과 품질에 큰 영향을 줄 수 있다(정찬일, 이의학, 이경희, "석회석 미분말이 염소고함유시멘트의 수화반응에 미치는 영향", 한국세라믹학회지 Vol. 43, No.9, pp.537~543, 2006).
이에 시멘트 제조공정에서는 공정장비와 시멘트 품질에 악영향을 미칠 수 있는 알칼리 및 염소 등을 제거하기 위해 염소 바이패스 시스템(Cloride bypass system)을 설치ㆍ운용하고 있다. 염소 바이패스 시스템에서는 고염소ㆍ고알칼리(KCl 등 함유) 분진인 염소 바이패스 시스템 더스트(이하 'CBS 더스트')가 포집되는데 현재 CBS 더스트는 사업장폐기물로 단순 매립되고 있다. 국내 시멘트 공장에서의 CBS 더스트 발생량은 약 30만톤/년으로 추정된다.
염소(Cl)는 시멘트 레올로지 특성으로서의 유동성과 재령 28일 이후 장기강도를 저하시키고, 특히 철근 콘크리트 구체에서는 염소에 의한 철근 부식 우려가 있으므로 통상적으로는 시멘트 중 염소 함량이 제한된다
그러나 염소(Cl)는 시멘트 수화반응을 촉진시키는 특성이 있어 초기강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 콘크리트 2차 제품 등 염소에 의한 부정적 영향의 우려가 상대적으로 적은 영역이 있다.
따라서 KCl을 주성분으로 하는 CBS 더스트를 원료화하여, 염소가 시멘트 수화반응에 참여함에 따른 긍정적 영향을 극대화시키고, 부정적 영향은 감소시키는 방안 마련이 요구된다.
본 발명은 CBS 더스트, 정유탈황부산물 등의 산업부산물(폐기물)을 원료로 활용하여, 강도발현을 촉진시키고, 수축균열을 감소시키며, 양생 에너지를 절감시키는 고염소 결합재 조성물 및 콘크리트 조성물을 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 과제 해결을 위해 본 발명은 「시멘트 75~94 wt%; CBS(Cloride bypass system) 더스트 5~20 wt%; 및 정유탈황부산물 1~5 wt%; 를 포함하는 양생 에너지 저감형 고염소 결합재 조성물」을 제공한다.
상기 시멘트는 분말도 4,500~5,500 ㎠/g의 조강시멘트를 적용할 수 있다.
상기 CBS 더스트는, 밀도 2.1~2.3 g/㎤, 분말도 10,000~11,000 ㎠/g이고, 염소(Cl)를 30~50 wt% 함유하는 것을 적용할 수 있다.
상기 정유탈황부산물은, 밀도 2.8~3.0 g/㎤, 분말도 2,000~3,000 ㎠/g이고, 생석회(CaO) 20~30 wt% 및 무수석고(CaSO4) 20~40 wt%를 함유하는 것을 적용할 수 있다.
또한, 본 발명은 「전술한 고염소 결합재 조성물 150~155 ㎏/㎥; 잔골재 330~380 ㎏/㎥; 및 굵은골재 430~480 ㎏/㎥; 를 포함하고, 물-결합재비 30~35 wt% 조건으로 배합수가 첨가되며, 재령 7일 강도 20 MPa 이상, 온도균열지수 1.5 이상의 물성이 발현되는 것을 특징으로 하는 양생 에너지 저감형 고염소 콘크리트 조성물」을 함께 제공한다.
상기 양생 에너지 저감형 고염소 콘크리트 조성물로 가로 190~210㎜, 세로 190~210㎜, 높이 90~110㎜ 범위 실험체를 제작하여 챔버 양생을 진행할 때, 챔버 내부 온도를 50℃까지 승온한 후, 실험체 내부 온도가 50℃까지 도달하도록 하는 고온양생과정 소요 전기 에너지는, OPC를 결합재로 적용한 동일 조건 콘크리트 조성물과 대비하여, 10% 이상 저감된다.
본 발명은,
1) 산업 부산물(폐기물)로 처리되어 온 염소 바이패스 시스템 더스트를 수화촉진 및 양생 에너지 저감을 위한 원료로 시멘트 조성물 원료로 적용할 수 있다.
2) 양생을 위한 전기 에너지 소요를 저감시켜 에너지 비용 및 탄소 배출 저감 효과를 얻으며, 건조 수축 및 온도균열을 저감시킬 수 있다.
3) 콘크리트 블럭 등 철근이 들어가지 않는 콘크리트 2차 제품의 생산성을 증대시킬 수 있다.
이하, 본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용되는 단수 형태의 용어는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)"는 용어는 언급한 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 이들 그룹의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
또한, 본원 명세서에서 사용되는 "약", "정도" 등의 용어는 물질 또는 측정값의 허용 오차를 감안하여, 그 수치나 정도의 범주 또는 이에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공된 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된 것이다.
본 발명은 CBS 더스트(Cloride bypass system)의 주성분인 KCl이 배합수에서 이온화되어 생성된 염소이온(Cl-)이 시멘트의 초기 수화반응을 촉진시킴으로써 수화열이 상승되는 효과에 기해, 벽돌, 패널 등의 콘크리트 2차 제품 생산에 필요한 고온양생을 위한 전기 에너지 소요를 저감시키도록 하는 기술 사상을 구체화하여 도출된 것이다.
위 기술 사상의 구현을 위해 본 발명은,
「시멘트 75~94 wt%; CBS(Cloride bypass system) 더스트 5~20 wt%; 및 정유탈황부산물 1~5 wt%; 를 포함하는 양생 에너지 저감형 고염소 결합재 조성물」을 제공한다.
상기 시멘트는 1종보통포틀랜드시멘트(OPC)를 적용할 수 있으나, 시멘트의 초기 수화반응 촉진 효과 극대화를 위해 분말도 4,500~5,500 ㎠/g의 조강시멘트를 적용할 수도 있다.
상기 CBS 더스트는 전술한 바와 같이 염소 바이패스 시스템에서 포집되는 븐진으로, 밀도 2.1~2.3 g/㎤, 분말도 10,000~11,000 ㎠/g, 염소(Cl) 성분이 30~50 wt% 함유된 것을 적용할 수 있다.
시멘트 초기 수화반응에서는 C3A 주변에 피복이 형성되는데, 상기 CBS 더스트의 염소 이온에 의해 에트린가이트와 프리델염이 생성되어 상기 C3A 피복을 감소시킴에 따라 반응성이 커져 수화반응이 촉진된다.
다만, CBS 더스트 함량이 결합재 전체의 5 wt% 미만인 경우에는 전술한 초기 수화반응 촉진 효과가 미미하고, 20 wt%를 초과하는 경우에는 CBS 더스트의 염소 성분이 더 이상 시멘트 초기 수화반응에 참여하지 못하고 이물질로 남게 되어 재령 7일 이후 압축강도 저하 원인이 된다.
따라서 CBS 더스트 함량은 결합재 전체의 5~20 wt% 범위로 제한할 것이 요구된다.
상기 정유탈황부산물은 석유정제 과정에서 코크스와 석회석을 혼합하여 유동층 보일러 또는 석회 소성로에서 고온으로 연소할 때 발생되는 부산물로, 팽창재로 활용되는 생석회(CaO)와 무수석고(CaSO4)가 다량 함유되어 있어 상기 CBS 더스트 첨가에 의한 수축균열을 저감시킨다.
본 발명에서 상기 정유탈황부산물은 밀도 2.8~3.0 g/㎤, 분말도 2,000~3,000 ㎠/g이고, 생석회(CaO)가 20~30 wt%, 무수석고(CaSO4)가 20~40 wt% 함유된 것을 적용할 수 있다.
상기 정유탈황부산물은 결합재 전체의 1~5 wt% 범위에서 상기 CBS 더스트 함량과 같은 비율로 증감 적용하여, 상기 CBS 더스트에 의해 유발되는 건조수축을 팽창 효과로 보상한다.
이하에서는 구체적인 시험예와 함께 본 발명을 설명한다.
아래 [표 1]은 본 발명 실시예(CBS5, CBS10, CBS20)와 대조예(OPC)의 콘크리트 배합표이다.
실시예와 대조예 모두 물결합재비(W/B)는 0.3, 즉 30 wt%로 고정하고, 결합재(B) 150 ㎏/㎥, 굵은골재(G) 450 ㎏/㎥, 잔골재(S) 350 ㎏/㎥으로 배합 조건을 동일하게 설정했다.
본 발명 실시예에 적용된 CBS 더스트는 밀도 2.14 g/㎤, 분말도 10,000 ㎠/g 인 것을 적용하고, 정유탈황부산물(DBP)은 밀도 2.91 g/㎤, 분말도 2,800 ㎠/g 인 것을 적용하였다.
아래 [표 2]는 위 실시예, 대조예 조성물로 콘크리트 블록 제품을 제작하는 과정을 정리한 것이다.
(1) 굵은골재 및 잔골재를 건비빔 한 후(60초), (2) 결합재를 첨가하여 다시 건비빔 하고(60초), 배합수를 첨가하여 믹싱한다. (3) 이후 몰드에 위 실시예, 대조예 조성물을 각각 넣고 가압성형기로 압축과 바이브레이팅을 진행하며 성형 후 몰드를 탈형한다.
이후 (4) 챔버에서 양생을 진행하는데, 일반적인 챔버 양생과정은 아래 [그래프 1]에 나타난 바와 같이 ① 챔버 내에서 약 2시간 거치하는 전치과정, ② 챔버 내에서 30분간 50℃까지 승온하는 승온과정, ③ 승온 후 50℃에서 약 3시간 양생을 진행하는 고온양생과정 및 ④ 천천히 챔버 내 온도가 내려갈 수 있도록 상온에서 식히는 쿨링과정으로 진행된다.
[그래프 1]
위와 같은 일반적인 챔버 양생과정은 콘크리트 2차 제품(블록, 패널 등) 제조 과정에서 널리 이용되는 방법으로서, 경화속도 촉진을 위해 챔버 내부 온도를 상온(25℃ 정도)에서 50℃까지 승온하고, 양생체(블록, 패널 등의 2차 제품) 내부까지 온도가 50℃에 이르도록 전기 에너지에 의한 열을 공급하는 고온양생과정을 진행하는 것이다. 다만, 시멘트의 수화반응이 시작된 이후에는 수화열이 상기 양생체 내부온도 상승에 기여하므로, 상기 고온양생과정은 OPC 기준으로 3시간 진행하는 것으로 통제되어 왔다.
그러나, 수화반응 촉진에 의해 초기 수화열량이 증가하는 경우에는 양생체 내부 온도가 50℃에 도달하는 시간이 짧아지므로 상기 고온양생과정 3시간을 유지할 필요가 없게 된다.
아래 [표 3]은 본 발명 실시예(CBS5, CBS10, CBS20)와 대조예(OPC) 조성물로 제작한 가로 200㎜, 세로 200㎜, 높이 200㎜ 사이즈 실험체의 내부온도가 상온에서 50℃까지 도달하는 시간(min)을 정리한 것이다.
위의 [표 3]에 나타난 바와 같이 본 발명 실시예(CBS5, CBS10, CBS20)들은 대조예(OPC) 대비, 내부온도 50℃ 도달시간이 각각 50분, 55분, 60분 단축되었다.
일반적인 챔버 양생과정에서 OPC에 대한 고온양생과정을 180분 진행하는 것에 비추어 비례식으로 산출할 때 본 발명 실시예(CBS5, CBS10, CBS20)에 대해서는 고온양생과정을 각각 145분, 142분, 138분 정도로 단축시킬 수 있다는 결론이 도출된다.
다만, 결합재 조성, 결합재량과 챔버 양생이 가능한 가로 190~210㎜, 세로 190~210㎜, 높이 90~110㎜ 범위의 양생체 사이즈에 따른 내부온도 50℃ 도달시간 차이 및 챔버 내 승온과정과 고온양생과정을 적용한 실측 시간을 고려하여, CBS 더스트 함량이 가장 적은 CBS5 실시예 기준으로 고온양생과정을 20분 단축시켜 고온양생 에너지가 10% 이상 저감되도록 할 수 있다.
예를 들어, 양생 챔버 소비전력이 6.0kW일 경우, 실험체 내부온도 50℃ 도달시간을 통하여 아래 [표 4]에 나타난 바와 같이 전력 에너지 소요량을 저감할 수 있다.
한편, 통상적으로 콘크리트 조성물의 수화발열온도가 높아지는 경우 온도균열이 유발되므로, 본 발명에서는 정유탈황부산물(DBP)의 생석회(CaO) 및 무수석고(CaSO4) 성분에 의한 팽창효과에 따라 수축 보상이 이루어지도록 하였다. 이에 따른 균열 저감 효과는 온도균열지수를 통해 검토하였다.
아래 [그래프 2]는 온도균열지수와 균열발생확률의 관계를 나타낸 것이다. 온도균열지수가 2 이상일 때 균열발생확률은 0%에 수렴하게 된다.
[그래프 2]
아래 [식 1]은 온도균열지수를 계산하기 위한 약산식이다.
[식 1]
아래 [표 5]는 위 [식 1]을 적용하여 각 실시예(CBS5, CBS10, CBS20)의 온도균열지수 산출값을 정리한 것이다. CBS 더스트 함량에 따라 탈황정유석고(DBP) 및 시멘트(OPC) 함량을 아래 [표 6]과 같이 적용했을 때 모든 실시예에서 온도균열지수는 1.5 내외로 나타났다.
챔버 내에서 고온 양생이 진행되는 콘크리트 2차 제품에서는 온도응력차로 인한 온도균열 발생 가능성이 위의 온도균열지수에 따른 추정값 보다 더욱 낮아질 것으로 사료된다.
아래 [표 7]은 본 발명 실시예(CBS5, CBS10, CBS20)와 대조예(OPC)들로 제조한 벽돌 제품을 촬영한 사진을 정리한 것이다. 육안 상 어느 제품에서도 균열은 관찰되지 않았다.
아래 [표 8]은 본 발명 실시예(CBS5, CBS10, CBS20)와 대조예(OPC)들의 재령 7일 압축강도 및 흡수율 시험 결과를 정리한 것이다.
압축강도는 CBS5 실시예가 대조예(OPC)보다 높게 발현되었다. CBS10 실시예에서 압축강도가 가장 낮게 나타났으나, 콘크리트 2차 제품으로서 재령 7일 압축강도 20 MPa의 기준은 충분히 상회하였다. CBS20가 CBS10보다 압축강도가 다소 상승한 점은 예상 밖의 결과이다.
흡수율은 실시예들이 대조예보다 전반적으로 낮아져, 본 발명 적용에 따라 블록 내 공극량이 감소함을 알 수 있으며, 이에 따라 장기 내구성 향상이 기대된다.
정리하면, 전술한 고염소 결합재 조성물 150~155 ㎏/㎥, 잔골재 330~380 ㎏/㎥ 및 굵은골재 430~480 ㎏/㎥를 포함하고, 물-결합재비 30~35 wt% 조건으로 배합수가 첨가되는 조건의 콘크리트 조성물은 재령 7일 강도 20 MPa 이상, 온도균열지수 1.5 이상의 물성이 발현된다.
위의 콘크리트 조성물로 가로 190~210㎜, 세로 190~210㎜, 높이 90~110㎜ 범위 실험체를 제작하여 챔버 양생을 진행할 때, 챔버 내부 온도를 50℃까지 승온한 후, 실험체 내부 온도가 50℃까지 도달하도록 하는 고온양생과정 소요 전기 에너지는 OPC를 결합재로 적용한 동일 조건 콘크리트 조성물과 대비하여, 10% 이상 저감된다.
이상, 본 명세서는 본 발명의 실시예를 중심으로 관련 내용을 기재하였으며, 본 명세서에 기재된 용어들은 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위가 용어의 사전적 의미에 한정되는 것은 아니다. 본 명세서에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들 또한 실시 가능하다.
Claims (6)
- 시멘트 75~94 wt%;
밀도 2.1~2.3 g/㎤, 분말도 10,000~11,000 ㎠/g이고, 염소(Cl)를 30~50 wt% 함유하는 CBS(Cloride bypass system) 더스트 5~20 wt%; 및
정유탈황부산물 1~5 wt%; 를 포함하는 양생 에너지 저감형 고염소 결합재 조성물.
- 제1항에서,
상기 시멘트는 분말도 4,500~5,500 ㎠/g의 조강시멘트인 것을 특징으로 하는 양생 에너지 저감형 고염소 결합재 조성물.
- 삭제
- 제1항에서, 상기 정유탈황부산물은,
밀도 2.8~3.0 g/㎤, 분말도 2,000~3,000 ㎠/g이고,
생석회(CaO) 20~30 wt% 및 무수석고(CaSO4) 20~40 wt%를 함유하는 것을 특징으로 하는 양생 에너지 저감형 고염소 결합재 조성물.
- 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항의 고염소 결합재 조성물 150~155 ㎏/㎥;
잔골재 330~380 ㎏/㎥; 및
굵은골재 430~480 ㎏/㎥; 를 포함하고,
물-결합재비 30~35 wt% 조건으로 배합수가 첨가되며,
재령 7일 강도 20 MPa 이상, 온도균열지수 1.5 이상의 물성이 발현되는 것을 특징으로 하는 양생 에너지 저감형 고염소 콘크리트 조성물.
- 제5항에서,
가로 190~210㎜, 세로 190~210㎜, 높이 90~110㎜ 범위 실험체에 대한 챔버 양생 시,
챔버 내부 온도를 50℃까지 승온한 후, 실험체 내부 온도가 50℃까지 도달하도록 하는 고온양생과정 소요 전기 에너지가,
OPC를 결합재로 적용한 동일 조건 콘크리트 조성물과 대비하여,
10% 이상 저감되는 것을 특징으로 하는 양생 에너지 저감형 고염소 콘크리트 조성물.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220133796A KR102528745B1 (ko) | 2022-10-18 | 2022-10-18 | 양생 에너지 저감형 고염소 결합재 조성물 및 콘크리트 조성물 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220133796A KR102528745B1 (ko) | 2022-10-18 | 2022-10-18 | 양생 에너지 저감형 고염소 결합재 조성물 및 콘크리트 조성물 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102528745B1 true KR102528745B1 (ko) | 2023-05-08 |
Family
ID=86381215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220133796A KR102528745B1 (ko) | 2022-10-18 | 2022-10-18 | 양생 에너지 저감형 고염소 결합재 조성물 및 콘크리트 조성물 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102528745B1 (ko) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100875195B1 (ko) | 2007-03-05 | 2008-12-22 | 임형학 | 폐건전지 분쇄분말을 이용한 세라믹 점토 벽돌 제조 방법 |
| KR20110033494A (ko) * | 2009-09-25 | 2011-03-31 | (주)세와비전 | 시멘트 킬른 바이패스 더스트를 이용한 다공성 규산칼슘 경화체 제조방법 및 이를 통해 제조된 다공성 규산칼슘 경화체 |
| KR101272761B1 (ko) | 2012-09-13 | 2013-06-10 | 신성종합건축사사무소(주) | 소각장 애시와 순환골재에 의한 고로슬래그 미분말의 잠재수경성 촉진용 알칼리 자극제 및 이를 이용한 무시멘트 모르타르 조성물 |
| KR101317749B1 (ko) * | 2012-11-22 | 2013-10-15 | 강남훈 | 석유정제 탈황석고를 함유하는 콘크리트용 고로슬래그 조성물 |
| KR101366003B1 (ko) * | 2013-04-26 | 2014-02-25 | 한일에코산업 주식회사 | 무시멘트 결합재를 사용한 콘크리트 블록 |
| KR101398848B1 (ko) * | 2013-06-28 | 2014-05-27 | 주식회사 웸 | 시멘트 몰탈용 무기질계 팽창재 조성물 |
| KR101627675B1 (ko) * | 2014-07-09 | 2016-06-08 | 대호산업개발(주) | 소일 네일링 공법용 팽창성 그라우트 조성물 |
| KR101828393B1 (ko) | 2017-04-27 | 2018-02-13 | (주) 쓰리엘산업 | 석탄재를 이용한 경량벽돌 조성물 및 그 제조방법 |
| KR102158523B1 (ko) | 2019-12-09 | 2020-09-22 | 고려에프에이(주) | 블록제조용 결합재 조성물 |
| KR20220138954A (ko) * | 2021-04-07 | 2022-10-14 | 공주대학교 산학협력단 | 시멘트 제조공정에서 발생되는 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨 무근 콘크리트 자극제와 이를 포함하는 무근 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 무기계 인조대리석 |
-
2022
- 2022-10-18 KR KR1020220133796A patent/KR102528745B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100875195B1 (ko) | 2007-03-05 | 2008-12-22 | 임형학 | 폐건전지 분쇄분말을 이용한 세라믹 점토 벽돌 제조 방법 |
| KR20110033494A (ko) * | 2009-09-25 | 2011-03-31 | (주)세와비전 | 시멘트 킬른 바이패스 더스트를 이용한 다공성 규산칼슘 경화체 제조방법 및 이를 통해 제조된 다공성 규산칼슘 경화체 |
| KR101272761B1 (ko) | 2012-09-13 | 2013-06-10 | 신성종합건축사사무소(주) | 소각장 애시와 순환골재에 의한 고로슬래그 미분말의 잠재수경성 촉진용 알칼리 자극제 및 이를 이용한 무시멘트 모르타르 조성물 |
| KR101317749B1 (ko) * | 2012-11-22 | 2013-10-15 | 강남훈 | 석유정제 탈황석고를 함유하는 콘크리트용 고로슬래그 조성물 |
| KR101366003B1 (ko) * | 2013-04-26 | 2014-02-25 | 한일에코산업 주식회사 | 무시멘트 결합재를 사용한 콘크리트 블록 |
| KR101398848B1 (ko) * | 2013-06-28 | 2014-05-27 | 주식회사 웸 | 시멘트 몰탈용 무기질계 팽창재 조성물 |
| KR101627675B1 (ko) * | 2014-07-09 | 2016-06-08 | 대호산업개발(주) | 소일 네일링 공법용 팽창성 그라우트 조성물 |
| KR101828393B1 (ko) | 2017-04-27 | 2018-02-13 | (주) 쓰리엘산업 | 석탄재를 이용한 경량벽돌 조성물 및 그 제조방법 |
| KR102158523B1 (ko) | 2019-12-09 | 2020-09-22 | 고려에프에이(주) | 블록제조용 결합재 조성물 |
| KR20220138954A (ko) * | 2021-04-07 | 2022-10-14 | 공주대학교 산학협력단 | 시멘트 제조공정에서 발생되는 염소 바이패스 더스트로부터 추출한 염화칼륨 무근 콘크리트 자극제와 이를 포함하는 무근 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 무기계 인조대리석 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Leiva et al. | Characteristics of fired bricks with co-combustion fly ashes | |
| JP5946107B2 (ja) | セメント組成物の製造方法 | |
| KR100884715B1 (ko) | 산업부산물을 이용한 혼합시멘트 조성물 및 그 제조방법 | |
| KR102158524B1 (ko) | 연약지반용 친환경 고화재 조성물 | |
| CN111559899A (zh) | 一种再生材料地坪砖及其制备方法 | |
| CN111943535A (zh) | 一种由建筑垃圾和污染土生产通用硅酸盐水泥的方法 | |
| KR101659257B1 (ko) | 폐알루미늄 분진과 유동층상 보일러의 비산재를 이용한 아우인계 시멘트 조성물 및 그 제조방법 | |
| KR102305174B1 (ko) | 조강성이 향상된 콘크리트 2차제품용 결합재 및 이를 이용한 콘크리트 2차제품 제조방법 | |
| CN113213789A (zh) | 基于生活垃圾焚烧飞灰制备的路面砖及其制备方法 | |
| JP2009190904A (ja) | 固化材 | |
| JP5804470B2 (ja) | 舗装材料用結合材、舗装材料及び該舗装材料の使用方法 | |
| JP2012201519A (ja) | セメント組成物 | |
| KR101247440B1 (ko) | 저탄소 친환경 고내구성 피에이치씨 파일용 콘크리트 조성물 및 그 제조방법 | |
| KR101354249B1 (ko) | 유동층상 보일러의 비산재를 이용한 아우인계 시멘트 조성물 및 그 제조방법 | |
| JP5535106B2 (ja) | セメント組成物 | |
| JP2014051433A (ja) | 水硬性組成物 | |
| JP2011132111A (ja) | 水硬性組成物 | |
| US10919804B2 (en) | Method for producing cementing materials produced from the recycling of industrial waste from the processes of producing ceramics and bricks | |
| KR20170118991A (ko) | 순환유동층보일러 고칼슘연소재를 이용한 토양안정재 | |
| CN104861406A (zh) | 一种粉煤灰的接枝改性方法 | |
| KR20130050849A (ko) | 유동층 보일러 분진을 이용한 콘크리트 제조용 조성물 | |
| KR101086098B1 (ko) | 유동층 보일러 분진을 이용한 콘크리트 제조용 조성물 | |
| KR102528745B1 (ko) | 양생 에너지 저감형 고염소 결합재 조성물 및 콘크리트 조성물 | |
| KR102522763B1 (ko) | 중금속 용출이 없고 내화학성이 향상된 콘크리트 2차제품용 결합재 및 이를 이용한 콘크리트 2차제품 제조방법 | |
| JP2017149639A (ja) | 人工骨材、およびセメント質硬化体 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GRNT | Written decision to grant |