KR19990071857A - 경화성 조성물 및 이의 용도 - Google Patents

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Abstract

무수 분말화 유동성 시멘트 조성물은 탄산칼슘 및 부분적으로 탈탄산염화된 탄산마그네슘을 함유한다. 조성물의 슬러리는 폐기 생성물 및 독성 폐기물을 포함하는 각종 유기 충전재로 경화된다. 당해 조성물은 예를 들어 해수(海水), 광물 함유 지하수 및 진흙탕 물과 같은 오염된 물로 슬러리화될 수 있다. 여전히 허용가능한 경도를 유지하면서 높은 비율의 충전재가 부가될 수 있다.

Description

경화성 조성물 및 이의 용도
시멘트는 익히 공지되어 있으며, 포틀랜트 시멘트와 같은 무기 시멘트는 익히 공지되어 있으며 이를 사용하여 모르타르, 콘크리트를 형성한다.
포틀랜트 시멘트의 단점은 비교적 단위 용적당 중량이 크다는 것이다. 포틀랜트 시멘트의 또다른 단점은 성질상 유기물인 충전재와의 사용이 부적절하다는 것이다. 즉, 포틀랜트 시멘트는 무기물 형태의 충전재와 함께 사용하는 것으로 다소 제한된다. 따라서, 포틀랜트 시멘트는 토양 또는 점토를 함유하는 충전재와는 결합이 용이하지 않다. 포틀랜트 시멘트의 충전재로서 자갈 또는 모래가 사용되는 경우 이들을 완전히 세척하여 염분, 부식토, 점토 및 특정 형태의 산을 제거시켜야 함을 의미한다.
포틀랜트 시멘트의 또다른 단점은 혼합수가 깨끗해야 하며 오물이 제거되어야 한다는 점이다. 해수(海水), 보어 워터(bore water), 염수(鹽水), 및 다른 형태의 염분 비율이 높은 물은 포틀랜트 시멘트의 혼합수로서 사용될 수 없다.
또다른 형태의 공지된 포틀랜트 시멘트로는 병원이나 공공 건물의 바닥 등의 내장 작업에 사용되는 시멘트인 마그네슘 옥시클로라이드 시멘트(소렐 시멘트(Sorel cement))가 있다. 이러한 시멘트는 마그네시아에 진한 마그네슘 클로라이드 용액을 적당한 비율로 가하여 제조한다. 이러한 시멘트는 유기 충전재[예: 목재분, 코르크] 및 무기 충전재(예: 돌)와 함께 사용되어 높은 광택을 취할 수 있는 짧은 시간 동안에 경화괴(set mass)를 제공할 수 있다. 이러한 옥시 클로라이드 시멘트는 또한 다른 형태의 유기 충전재[예: 목재 절삭물, 톱밥 및 짚]을 사용할 수 있다.
마그네슘 옥시클로라이드의 단점은 취성이고, 다공성이며 보관 수명이 짧다는 점이다. 당해 형태의 시멘트의 또다른 단점은 비교적 취급이 용이한 무수 유동성 분말인 포틀랜트 시멘트와는 달리 취급이 용이하지 않다는 점이다. 마그네슘 옥시클로라이드 시멘트의 또다른 단점은 물 속에서 불안정하며 물에 연장 노출되는 경우 강도를 잃게 된다는 점이다.
또다른 형태의 시멘트로는 마그네슘 클로라이드 시멘트보다 약하며 황산 마그네슘의 수용액과 산화마그네슘의 반응에 의해 수득되는 마그네슘 옥시설페이트 시멘트가 있다. 당해 시멘트는 물 속에서 불안정하다.
본 발명은 경화성 조성물(硬化性 組成物), 특히 충전재(充塡材) 및 첨가제와 혼합되어 경화 조성 범위를 제공할 수 있는 무기 경화성 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 무수 형태이며 어느 정도는 포틀랜트 시멘트와 유사하게 취급할 수 있는 분말 형태로 존재할 수 있는 경화성 조성물에 관한 것이며, 이는 각종 충전재 및 물과 혼합하여 경화 또는 경도를 제공할 수 있다.
본 발명은 또한 오염된 물을 사용하여 경화물을 수득할 수 있고 예를 들어 유기 충전재와 같은 충전재가 사용될 수 있는 조성물에 대한 특정한 형태의 첨가제의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 또한 상기 조성물의 각종 제품 및 이의 다양한 용도에 관한 것이다.
한 양태에 있어서, 본 발명은 탄산염 및 가성 산화마그네슘을 포함하는 경화성 조성물에 관한 것이다.
용어 "가성 산화마그네슘"은 탄산마그네슘 및 탈탄산마그네슘을 포함하는 조성물을 의미한다. 상기 용어는 또한 예를 들어 열처리하여 이산화탄소를 방출시킴으로써 부분적으로 하소된 조성물을 형성하는 탄산마그네슘을 의미한다. 당해 조성물 및 가성 산화마그네슘의 정확한 구조는 알려지지 않았으나, 특히 기술된 온도 범위에서 탄산마그네슘을 가열하여 부분적으로 탄산염을 제거시킴으로써 형성된 구조를 의미하는 것으로 사용된다.
탄산칼슘과 가성 산화마그네슘의 조성물은 백운석(dolomite)를 처리하여 형성시킬 수 있다. 백운석은 천연 상태에서 발견되는 탄산칼슘 마그네슘이다. 전형적인 백운석은 탄산칼슘 약 54% 및 탄산마그네슘 약 43%를 포함한다. 천연 백운석은 알루미나, 철 및 실리카를 포함할 수 있는 각종 형태의 상이한 불순물을 함유한다.
칼슘 및 마그네슘 탄산염의 비율은 백운석에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 탄산칼슘 65%와 탄산마그네슘 30%를 함유하는 백운석은 마그네슘 부족 백운석이라 한다. 역으로, 탄산마그네슘 60%와 탄산칼슘 30%를 함유하는 백운석은 마그네슘 풍부 백운석이라 한다.
백운석을 가열하는 경우에는 이산화탄소가 방출되는 것으로 밝혀졌고, 이때 이산화탄소의 방출 속도는 조절될 수 있으며 이를 변화시켜 완전 또는 부분 하소 백운석을 제공할 수 있다.
백운석을 1500℃에서 가열하는 경우 모든 탄산염이 이산화탄소로서 방출되고 산화칼슘과 이산화탄소의 혼합물이 남는다. 이러한 산화물은 내화재에 사용하기 위한 것으로 익히 공지되어 있으나, 시멘트계 물질로서는 부적절하다.
백운석을 저온에서 가열하는 경우에는 모든 탄산염이 분해되어 이산화탄소로 방출되지는 않는다. 실제로, 가열은, 탄산마그네슘이 탄산칼슘에 비해 우세하게 이산화탄소를 방출하도록 조절될 수 있다.
따라서, 전형적으로는 500 내지 800℃의 온도 범위에서 가열하는 경우 탄산마그네슘의 분해를 우선적으로 일으킨다.
우세한 분해의 조절에 의해 백운석을 처리하여 탄산칼슘 및 가성 산화마그네슘을 포함하는 조성물로 전환시켜 경화성 조성물을 형성할 수 있다.
백운석의 우세한 분해는 무기 염류와 같은 첨가제에 의해 조절될 수 있다. 적당한 염은 염화나트륨이고 이는 가열하기전에 0.1 내지 5%의 양으로 부가될 수 있다. 이러한 염은 CaCO3의 높은 탈탄산염화 온도에 현저한 영향을 주지 않으면서 MgCO3의 탈탄산염화 온도를 우세하게 저하시키는 것으로 나타난다. 염은 시차 온도를 100℃에서 200℃로 증가시킨다.
적당하게는, 가성 산화마그네슘은 탄산마그네슘 내에 이산화탄소를 2 내지 50%, 바람직하게는 23 내지 28% 보유한다. 이의 분자 구조를 규명하는 것은 어려우나, 상기 구조는 탄산칼슘, 산화마그네슘 및 탄산마그네슘의 혼합 형태를 취할 수 있다. 조성물 속에 존재하는 이산화탄소의 양은 경도 및 경화 속도 등의 각종 변수에 영향을 준다. 이산화탄소의 보유량이 20 내지 30%인 경우 다수의 적용에 있어서 적당한 경화 속도를 제공한다. 이산화탄소의 양을 증가시키는 경우 경화 속도가 감소하고 이산화탄소의 양을 감소시키는 경우에도 경화 속도가 감소한다.
당해 조성물은 또한 탄산칼슘을 예비 형성된 가성 산화마그네슘과 혼합하거나 배합함으로써 합성에 의해 제조될 수 있다. 이러한 변형태에 있어서, 가성 산화마그네슘은 목적하는 수준의 하소가 성취될 때까지 탄산마그네슘을 가열하여 이산화탄소를 부분적으로 제거시킴으로써 제조될 수 있다.
추가의 변형태에 있어서, 천연산 백운석을 전술한 방법으로 가열하여 탄산칼슘 및 가성 산화마그네슘을 포함하는 조성물을 제공할 수 있으며, 천연산 백운석이 마그네슘 결핍인 경우[예를 들어 마그네슘 부족 백운석]에는 추가의 가성 산화마그네슘을 혼합물에 가할 수 있다.
예를 들어 마그네슘 부족 백운석, 즉 탄산칼슘 65%와 탄산마그네슘 30%와 불순물을 함유하는 것은 마그네슘이 부분적으로는 하소된 가성 산화마그네슘으로 전환되지만 필수적으로 마그네슘 내에 원래 비말동반(飛沫同伴)된 이산화탄소를 2 내지 20% 보유하도록 하소시킬 수 있다.
가성 산화마그네슘 및 탄산칼슘을 가할 수 있고 상기의 두가지 배합물을 변화시킬 수 있으므로 배합된 물질의 임의의 예비 결정된 중량 또는 비율이 요구되는 시멘트로서 사용하기 위한 조성물을 제공할 수 있다.
조성물의 입자 크기는 필요에 따라 변화시킬 수 있다. 60μ의 체를 90%가 통과하는 50 내지 70μ의 적당한 입자 크기가 각종 적용에 사용되는 조성물에 허용된다. 당해 조성물을 필요한 입자 크기로 분쇄할 수 있으며 이는 처리 전후에 수행될 수 있다. 또한 10 내지 1000μ의 다른 입자 크기도 상정할 수 있다.
산화마그네슘 10 내지 90%와 탄산칼슘 90 내지 10%의 범위가 사용될 수 있으며, 마그네슘 60 내지 70%와 칼슘 30 내지 40%의 혼합이 바람직하다.
예를 들어 백운석 1ton은 탄산칼슘(CaCO3) 650kg 및 탄산마그네슘(MgCO3) 300kg과 5%의 불순물을 함유한다. 탄산마그네슘은 CO2를 156.57kg 함유한다. CO2의 95%가 제거되는 경우의 중량 손실분은 148.74kg이다. 백운석의 하소 중량은 탄산칼슘 650kg과 마그네시아 산화물 143.3kg 및 불순물 50kg을 포함하는 851.26kg이 된다. [CaCO3650kg/MgO 143.43kg + 7.8285kg + 불순물 50kg =851.26]
실시예:
백운석 1000kg = 하소 전의 CaCO3650kg
MgCO3300kg + 불순물 50kg
:하소 후 = CaCO3650kg
151.258kg 가성 (MgO+7.8CO2)
: + 선택된 가성 마그네시아 산화물의 목적하는 중량
: + 불순물 50kg
가성 산화마그네슘의 함량이 탄산칼슘의 2% 내지 300%인 유용한 조성물이 제형화될 수 있다.
당해 조성물은 (포틀랜트 시멘트 분말과 유사한 무수 미세 분말로서 제형화될 수 있다.
당해 조성물에는 다양한 첨가제가 부가될 수 있다. 첨가제(들)은 강력한 결합제의 제형화를 촉진시킬 수 있으며 조성물의 재결정화를 도와 이를 경화시킬 수 있다. 경화 공정에 있어서, 부가된 다양한 충전재[당해 충전재는 유기 충전재, 무기 충전재, 고상 및 액상 충전재, 방사 활성 충전재, 독성 충전재 등을 포함할 수 있다]가 경화 매트릭스에 포획될 수 있다. 하나의 첨가제는 0.01% 내지 10%의 속도로 부가될 수 있는 황산염을 포함할 수 있다. 적당한 황산염은 황산 또는 금속의 황산염[예: 황산마그네슘 또는 황산알루미늄]을 포함할 수 있다.
또다른 바람직한 첨가제는 경화 공정에 조력하는 조성물 중에서 탈탄산염화의 공급원으로서 작용하는 것이다. 분해되거나 반응하여 이산화탄소를 방출할 수 있는 탄산염이 바람직하다. 적당한 첨가제는 탄산나트륨과 같은 금속 탄산염일 수 있다. 또다른 적당한 첨가제는 반응하여 이산화탄소를 방출할 수 있는 카복실산 또는 폴리카복실산을 포함할 수 있다. 탄산나트륨의 또다른 장점은 경화 공정에 유해하고 사용될 수 있는 특정한 형태의 충전재[예: 석탄재] 속에서 발견될 수 있는 임의의 유리 석회(CaO)를 중성화시키는 것이다.
기타 첨가제는 시트르산, 레몬산, 아세트산, 글리콜산, 옥살산, 다른 디 또는 폴리 카복실산, 또는 다른 산성화제를 포함할 수 있다. 이들 첨가제는 0.01 내지 5%로 부가될 수 있다. 첨가제[예: 시트르산 또는 레몬산]가 고체인 경우 조성물의 잔여분과 효과적으로 배합될 수 있도록 적당하게 예비 분쇄하여 분말화시킨다. 분쇄기의 크기는 250 메쉬를 초과하는 것이 사용될 수 있다. 황산알루미늄은 시판되는 황산알루미늄 14 수화물일 수 있다. 물론, 고급 또는 저급의 수화된 황산알루미늄 또한 적당히 중량을 조절하여 사용될 수 있다.
또다른 산성화제는 황산을 포함할 수 있으며 이는 5중량% 이하로 수 혼합물에 부가될 수 있다.
바람직한 양태에 있어서, 첨가제는 황산알루미늄 및 시트르산(또는 등가의 산 예를 들어 글리콜산 또는 아세트산)을 포함한다. 추가로 염화나트륨과 같은 염이 제공될 수 있다.
적당하게는 첨가제를 예비 혼합하여 조성물에 가한다. 부가되는 예비 혼합물의 양은 예를 들어 약 3 내지 약 10% 이상의 범위에서 변할 수 있다. 크기가 작은 (예를 들어 70μ 미만의) 충전재가 사용되는 경우 부가되는 예비 혼합물의 양은 다량(약 10%)이어야 하지만, 크기가 큰 충전제의 경우에는 부가되는 적은양의 예비 혼합물(예를 들어 3 내지 7%)을 허용한다.
예비 혼합물이 황산알루미늄(a), 유기 산(b) 및 염(c)을 포함하는 경우에는 (a), (b) 및 (c)가 각각 40 내지 80%, 10 내지 60% 및 1 내지 20%의 양으로 존재하는 것이 바람직하다.
이론에 근거하는 것은 아니지만 성분 (a)가 경화 조성물에 초기 강도를 부여하고 조성물의 초기 결합을 돕는 브루사이트(MgOH2), 및 수산화알루미늄의 교질성 중합체의 형성을 조력할 수 있는 것으로 판단된다. 또한 성분 (a)는 방수 특성을 제공하는 경향이 있다.
예를 들어 시트르산과 같은 성분(b)는 조성물을 경화 물질로 재결정화시키는 MgO 및 Mg(OH2)의 탄산염화를 조력하는 경향이 있다. 산은 또한 리간드로서 작용하여 충전재(예: 금속 이온) 주위에 착물을 형성하여 경화하는 또는 경화된 매트릭스에서 이들의 포획을 조력한다. 탄산화 공정은 경화 재료에 장시간 지속되는 강도를 제공할 수 있는 오랜 시간 동안 계속할 수 있다. 성분 (c)는 조성물에 대한 초기 강도의 성취에 조력하는 경향이 있다.
최선의 양태
본 발명의 양태는 하기 실시예를 참조로 하여 기술된다.
실시예 1
다량의 천연산 백운석 광물로 이루어진 백운석계 조성물은 하소시키기 전에는 탄산칼슘(CaCO3) 54중량%, 탄산마그네슘(MgCO3) 43중량% 및 임의 형태의 불순물 3중량%를 포함한다. 탄산마그네슘 내부에 함유되어 있는 이산화탄소(CO2) 중 95중량%만이 제거되도록 부분적으로 하소시킨다. 하소후 광물은 탄산칼슘(CaCO3) 54중량%, 부분적으로 하소된 가성 마그네시아 산화물 20.16중량%(MgO 19.12% + CO21.04%) 및 임의 형태의 불순물 3중량%로 이루어진다. 상기량의 부분적으로 하소된 백운석 광물을 분쇄하고 250메쉬의 미세도로 연마한다. 상기량의 부분적으로 하소된 분말화 백운석을 250메쉬로 분말화시킨 5중량%의 알루미나 설페이트(Al2(SO4)3) 및 1중량%의 시트르산(C6H8O7)과 배합한다. 임의의 예비 결정된 점도의 슬러리를 형성하도록 전술한 모든 물질을 다량의 임의 형태의 액체 또는 물과 혼합한다. 당해 슬러리는 임의의 필요한 형태 또는 양의 예비 선택된 무기 또는 유기 충전재 또는 당해 충전재의 조합물과 혼합될 수 있다. 전체 부가 혼합물을 붓고, 형태화시키고, 압출시키고, 압축하고 건닝(gunning)하고 이를 건조 경화시키는 경우 광범위한 범위의 탁월하고 매력적인 건축 생성물을 생성하게 된다.
실시예 2
백운석 내에 함유되어 있는 가성 마그네시아 산화물(MgO)와 같이 하소된, 예비 하소되고 분쇄되고 분말화된 250메쉬 시브의 마그네슘 부족 백운석의 선택된 양으로 이루어진 시멘트성 백운석계 결합제 조성물은 예비 결정된 미하소된 함량과 같이 이산화탄소(CO2)를 2 내지 20중량% 함유하며, 여기에 백운석에 함유되어 있는 가성 마그네시아 산화물(MgO)와 유사한 양의 이산화탄소(CO2)를 함유하도록 선택적으로 예비 하소된 시판중인 별도의 광물 생성물로서 예비 선택된 중량의 가성 마그네시아 산화물(MgO)을 가한다. 부가된 가성 마그네시아 산화물(MgO)의 중량은 1% 내지 혼합물의 백운석 성분 내에 함유되어 있는 부분적으로 하소된 가성 마그네시아 산화물 중량의 3배의 양이다. 선택된 양의 성분[예: 알루미나 설페이트, 시트르산 수 및 충전재]를 실시예 1에서와 동일한 방법으로 가할 수 있다.
실시예 3
백운석과 혼합한 예비 결정된 양의 선택적으로 예비 하소된 시판 중인 마그네시아 산화물로 백운석계 결합제 조성물을 생성한다.
실시예 4
황산(H2SO4) 1 내지 20%의 측정된 양이 혼합수에 부가됨을 제외하고 실시예 1에서 기술된 것과 동일한 방법으로 백운석계 결합제 조성물을 제조한다. 생성된 콘크리트 유사 슬러리는 양호한 강도를 나타내었고 2시간 이내의 조기 경화가 성취되었다.
실시예 5
황산(H2SO4)의 중량을 실시예 3에서 기술한 것과 동일하게 함을 제외하고 실시예 2에서 기술한 바와 동일한 방법으로 또다른 백운석계 결합제 조성물을 제조할 수 있다.
실시예 6
실시예 1 또는 실시예 2의 조성물을 3 내지 10중량%의 황산알루미늄과 혼합한다. 당해 조성물은 양호한 강도를 갖는 조기 경화가 성취되지만 탄산염화에 의한 빈약한 결정화로 인하여 불과 수개월 후에 강도가 저하되는 것으로 밝혀졌다.
실시예 7
실시예 1 또는 실시예 2의 조성물을 황산알루미늄 및 염화나트륨으로 이루어진 첨가제 혼합물과 혼합한다. 총 첨가제 혼합물의 함량은 3 내지 10%이고 황산알루미늄의 비율은 60 내지 99%이고 염화나트륨의 비율은 1 내지 40%이었다.
당해 조성물은 양호한 경화가 성취되었으나 초기에 높은 수 다공성을 가졌다. 또한 빈약한 탈탄산염화로 인해 수개월 후에 경화 강도가 저하되었으나 경화 생성물의 수 다공성이 적당한 수 흡수의 제공을 감소시키는 것으로 밝혀졌다.
실시예 8
실시예 1 또는 실시예 2의 혼합물을 황산알루미늄 및 시트르산의 두 첨가제와 혼합한다. 총 첨가제의 비율은 3 내지 10%이고 이중 황산알루미늄이 약 80%이고 시트르산이 약 20%이다. 경화 물질은 30일 후의 강도가 증가한 양호한 강도를 제공하며 탁월한 장기간 안정성을 제공한다. 경화 생성물은 초기에 낮은 수 다공성을 갖는다.
실시예 9
본 실시예는 유해 폐기물용 밀봉화제로서 조성물의 안정성을 나타낸다. 유해 폐기물(예: 독성 금속)은 폐기 이전에 안정화되어야 하고 독성 물질의 리칭(leaching)이 예비 경화 수준 미만인 밀봉화 초기 물질을 요구한다.
본 실시예에서는 실시예 1 또는 실시예 2의 백운석계 결합제 100kg을 황산알루미늄 650g, 시트르산 250g 및 염화나트륨 100g과 혼합한다. 당해 물질을 물과 혼합하고 이를 독성 금속[예: 비소, 카드뮴, 구리, 철, 납, 셀레늄, 은 및 아연]과 혼합한다. 각각의 독성 금속의 최대 허용 리칭 값은 비소 5mg p/ℓ, 카드뮴 1mg p/ℓ, 구리 100mg p/ℓ, 철 100mg p/ℓ, 납 5mg p/ℓ, 셀레늄 1mg p/ℓ, 은 5mg p/ℓ 및 아연 100mg p/ℓ이다.
독성 금속을 밀봉화시키는 경화 물질을 완충된 온화한 산 용액 속에서의 24시간 교반된 리치로 이루어진 리치 조건에 적용시킨다. 이의 리치를 조사했을 때 0.1mg p/ℓ 미만의 비소, 카드뮴 무검출, 0.1mg p/ℓ 미만의 구리, 0.05 내지 0.23mg p/ℓ의 철, 0.1mg p/ℓ 미만의 납, 셀레늄 무검출, 은 무검출, 및 0.2mg p/ℓ 미만의 아연을 함유하는 것으로 밝혀졌다.
생성물은 밀봉화 및 보유 독성 금속에 있어서의 리칭 특성이 최대 허용 가능한 농도에 속하는 탁월한 특성을 가짐을 나타낸다.
실시예 10
실시예 1 또는 실시예 2의 백운석계 결합제 조성물 100kg을 황산알루미늄 800g 및 시트르산 200g과 혼합한다. 방사 활성 목탄 폐기물인 혼합물에 물을 가한다. 당해 혼합물을 경화시키는 경우 현저한 손실없이 상기 방사 활성 목탄을 밀봉화시키고 유지시키는 것으로 밝혀졌다.
실시예 11
실시예 1 또는 실시예 2의 백운석계 결합제 조성물 1,000kg을 황산알루미늄 800g 및 시트르산 200g과 혼합한다. 충전재인 물을 가한다.
혼합물을 벽돌로 형성하고 이를 1,000℃이하의 단계에서 가열하여 가연성에 대해 검사한다. 당해 벽돌은 불붙지 않았으며 다만 벽돌의 외부 1cm가 재로 변했다. 예비 가열 중량에 대한 후 중량의 중량 손실률은 40%를 나타내었다. 본 실시예는 상기 형태의 벽돌이 연료가 아니며 연소를 촉진시키지도 않음을 나타낸다.
실시예 12
충전재 없이 실시예 10 또는 실시예 11과 유사한 조성물을 형성시킨다. 조성물을 지붕용 타일로 형성시키고 기계적 시험을 수행한다. 요구되는 파괴 하중은 700N을 초과하며, 실제 파괴 하중은 조성물이 지붕용 타일로서 탁월한 특성을 갖는 1,600 내지 2,600N인 것으로 밝혀졌다. 또한 형성된 타일의 수 투과성은 타일의 상부에 돌출된 표면을 형성시키고 여기에 물을 12mm 충전시켜 조사하였다. 시험을 2시간동안 수행하고 타일을 육안 관측한 결과 타일이 충분한 불침투성을 나타내는 것으로 밝혀졌다.
실시예 13
실시예 1 또는 실시예 2의 백운석계 조성물(100kg)을 황산알루미늄 500g 및 시트르산 200g과 혼합한다. 물을 가하여 슬러리를 형성하고 슬러리 1부에 종이 펄프 3부 및 아크릴산 50㎖를 가한다. 생성물을 경화시키고 입방체로 형성시킨 다음 압축 강도 분석을 수행한다. 이결과 입방체가 양호한 하중 보유 강도를 가짐을 나타내는 31MPa의 압축 강도를 갖는 것으로 밝혀졌다.
실시예 14
본 실시예에서는 돌로크레트 2ℓ와 종이 펄프 4부를 혼합하여 실시예 13의 백운석계 조성물을 제조한다. 형성된 입방체는 14 내지 17MPa의 압축 강도를 갖는다.
실시예 15
1ℓ의 백운석계 조성물에 2ℓ의 화산재 및 10㎖의 아크릴산을 가하고 혼합물을 경화시켜 입방체로 형성시킨다. 이는 11 내지 20MPa의 압축 강도를 갖는다.
실시예 16
백운석계 조성물 3ℓ에 파편화된 종이 3.25ℓ 및 제4번 질석(vermiculite) 1ℓ를 가한다. 혼합물을 경화시키고, 입방체로 형성시킨다. 입방체는 11 내지 12MPa의 압축 강도를 갖는다.
실시예 17
백운석계 조성물 3ℓ에 0.5ℓ의 종이 및 0.5ℓ의 등급 4의 질석을 가한다. 물질을 경화시키고 입방체로 형성시킨다. 입방체는 23.5 내지 24.5MPa의 압축 강도를 갖는 것으로 밝혀졌다.
실시예 18
백운석계 조성물 2ℓ에 1.5ℓ의 크래커 분진 및 0.5ℓ의 블루 메탈을 가한다. 당해 경화 조성물로부터 형성된 입방체는 19.5 내지 20MPa의 압축 강도를 갖는다.
실시예 19
백운석계 조성물 2ℓ에 파편화된 자동차 타이어 2ℓ를 가한다. 형성된 입방체는 5.5 내지 6.5MPa의 압축 강도를 갖는다.
실시예 20
백운석계 조성물 1ℓ에 거친 블루 메탈 자갈(gravel) 3ℓ 및 모래 1ℓ를 가한다. 형성된 입방체는 26.5 내지 28.5MPa의 압축 강도를 갖는다.
실시예 21
백운석계 조성물 1.5부에 거친 톱밥 2.5부, 종이 펄프 0.5부 및 아크릴산 50㎖를 가한다. 형성된 입방체는 27 내지 29MPa의 압축 강도를 갖는 것으로 밝혀졌다.
실시예 22
백운석계 결합제 조성물 1.5부에 거친 톱밥 2.5부, 미세 톱밥 1부, 종이 펄프 1부 및 아크릴산 50㎖를 가한다. 형성된 입방체는 19.5 내지 22.5MPa의 압축 강도를 갖는다.
실시예 23
백운석계 조성물 1.5㎖에 미분 주택용 재 0.5부, 종이 펄프 0.5부 및 아크릴산 50㎖를 가한다. 형성된 입방체는 23.5 내지 24.5MPa의 압축 강도를 갖는다.
실시예 24
백운석계 결합제 조성물 2부에 거친 톱밥 2부, 종이 펄프 2부 및 아크릴산 0.5부를 가한다. 형성된 입방체는 14 내지 17.5MPa의 압축 강도를 갖는 것으로 밝혀졌다.
실시예 25
백운석계 조성물 2부에 제1번의 종이 미립자 2부, 제2번의 종이 미립자 2부, 거친 톱밥 2부 및 아크릴산 0.7부를 가한다. 형성된 입방체는 20 내지 22.6MPa의 압축 강도를 갖는다.
실시예 26
백운석계 조성물 1부에 해사(海砂) 2부를 가한다. 조성물을 해수와 혼합하여 경화성 조성물을 형성시키고 이를 입방체로 형성시킨다. 당해 입방체는 변의 길이가 77mm이고 28.5 내지 29.3MPa의 압축 강도를 갖는 것으로 밝혀졌다.
추가의 시험은 당해 조성물은 각종 충전재 및 보강재와 혼합되어 다수의 적당한 시판용 제품을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 적당한 충전재는 제한되지는 않으나 분말 고정 재, 화산재, 알루미나, 붉은 진흙(red mud), 분쇄된 암석, 모래, 산호, 경석, 유리, 세노스피어, 진주, 질석, 스티렌 비드, 톱밥, 파편화된 고무, 짚, 맵재(rice husk), 코코넛 섬유, 목피, 종이, 마분지, 플라스틱, 콘크리트 조각, 토양, 납 농축물, 밀타승, 납 울, 붕소, 리튬, 카드뮴, L A 충전지, 금속 분진 및 화학적으로 침전된 석고를 포함한다. 적당한 보강재는 강, 유리 섬유, 탄소 섬유, 케블라 섬유, SRI 단량체, 폴리프로필렌, 암석 울, 카튼 및 짚을 포함할 수 있다. 벽돌, 블록, 포장재, 타일, 모르타르, 파이프, 판재, 패널, 클래딩, 페이빙(paving), 구조물, 조상(statue), 기념 건조물, 슬리퍼, 포스트, 폴(pole), 탱크, 보트, 파일(pile), 부두 및 정박지(marinas)와 같은 제품이 제조될 수 있다.
본 발명에 따르는 조성물은 백깅(bagging)되어 무기한 저장될 수 있는 무수 유동성 분말로서 제조될 수 있다. 분말에 모래와 자갈과 같은 (공지된) 충전재를 가할 수 있으나, 포틀랜트 시멘트와는 달리 짚, 코르크, 목분, 톱밥 등의 유기 충전재 또한 부가될 수 있다. 물을 혼합물에 가하여 모르타르, 미장 재료, 또는 콘크리트를 형성할 수 있으며, 포틀랜트 시멘트와는 달리 물은 소금끼 있는 물이나 염수가 이용될 수 있고 완전하게 세정될 필요도 없다.
본 발명의 정신 및 범주를 벗어남이 없이 다양한 다른 변화 및 변형이 가해질 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (22)

  1. 탄산칼슘 및 가성 산화마그네슘을 포함하는 경화성 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 가성 산화마그네슘이,
    (a) 탄산마그네슘 및 탈탄산염 마그네슘을 포함하는 마그네슘 조성물,
    (b) 가열하여 이산화탄소를 방출시킴으로써 부분적으로 하소된 조성물을 형성하는 탄산마그네슘,
    (c) 탄산칼슘을 예비 형성된 가성 산화마그네슘[당해 예비 형성된 가성 산화마그네슘은 목적하는 탄산염의 수준이 성취될 때까지 탄산마그네슘을 가열하여 이산화탄소를 부분적으로 방출시킴으로써 제조된다]과 혼합함으로써 형성된 합성 배합물 및
    (d) 가열하여 탄산칼슘 및 가성 산화마그네슘을 포함하는 조성물을 형성하는 마그네슘 결핍 백운석[여기에 추가의 가성 산화마그네슘이 부가된다]으로부터 선택되는 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 탄산칼슘 및 가성 산화마그네슘의 조성물이 백운석을 가열함으로써 형성되는 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 백운석이 500 내지 800℃의 온도에서 가열되는 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 0.1 내지 5%의 염이 부가되어 백운석의 우세한 분해를 증강시키는 조성물.
  6. 제2항에 있어서, 가성 산화마그네슘이, 탄산마그네슘 내에 함유되어 있는 이산화탄소의 양을 기준으로 하여, 2 내지 50%, 바람직하게는 23 내지 28%인 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 조성물이 60μ의 체를 통해 90%가 통과되는 50 내지 70μ의 입자 크기를 갖는 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 황산염 첨가제를 0.01 내지 10% 포함하는 조성물.
  9. 제8항에 있어서, 황산염이 (a) 황산, (b) 황산마그네슘 및 (c) 황산알루미늄으로부터 선택되는 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 경화 공정 도중 탄산염의 공급원을 생성하는 탄산염 첨가제를 포함하는 조성물.
  11. 제10항에 있어서, 탄산염이 (a) 탄산나트륨, (b) 시트르산, (c) 레몬산, (d) 아세트산, (e) 글리콜산 및 (f) 옥살산[여기서, (b) 내지 (f)는 반응하여 이산화탄소를 방출할 수 있다]으로부터 선택되는 조성물.
  12. 제11항에 있어서, 첨가제가 0.01 내지 5%의 양으로 존재하는 조성물.
  13. 제1항에 있어서, (a) 황산알루미늄 및 (b) 카복실산과 같은 첨가제를, 조성물의 양을 기준으로 하여, 약 3 내지 약 15%의 양으로 포함하는 조성물.
  14. 제13항에 있어서, 추가로 (c) 염을 포함하고, (a)가 40 내지 80%의 양으로 존재하고, (b)가 10 내지 60%의 양으로 존재하고 (c)가 1 내지 20%의 양으로 존재하는 조성물.
  15. 제8항에 있어서, 추가로 충전재를 하나 이상 포함하는 조성물.
  16. 제15항에 있어서, 충전재가 전체 조성물의 3 내지 90%를 차지하는 조성물.
  17. 제16항에 있어서, 하나 이상의 충전재가 분말 고정 재, 화산재, 알루미나, 붉은 진흙(red mud), 분쇄된 암석, 모래, 산호, 경석, 유리, 세노스피어, 진주, 질석, 스티렌 비드, 톱밥, 파편화된 고무, 짚, 맵재(rice husk), 코코넛 섬유, 목피, 종이, 마분지, 플라스틱, 콘크리트 조각, 토양, 납 농축물, 밀타승, 납 울, 붕소, 리튬, 카드뮴, L A 충전지, 금속 분진, 화학적으로 침전된 석고, 강, 유리 섬유, 탄소 섬유, 케블라 섬유, SRI 단량체, 폴리프로필렌, 암석 울, 카튼, 짚 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 조성물.
  18. 제1항에 따르는 경화 조성물을 포함시켜 제조된 제품.
  19. 제14항에 따르는 경화 조성물을 포함시켜 제조된 제품.
  20. 제18항에 있어서, 제품이 벽돌, 블록, 포장재, 타일, 모르타르, 파이프, 판재, 패널, 클래딩, 페이빙(paving), 구조물, 조상(statue), 기념 건조물, 슬리퍼, 포스트, 폴(pole), 탱크, 보트, 파일(pile), 부두 및 정박지(marinas)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 제품.
  21. 제14항에 따르는 조성물에 충전재로서 폐기 생성물을 사용함을 포함하여, 폐기 생성물을 밀봉화시키는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 폐기 생성물이 액상 또는 고상의 독성 폐기물 또는 방사 활성 폐기물인 방법.
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