KR19990082970A - 인공 경량 골재 및 이러한 인공 경량 골재를 제조하는 방법 - Google Patents

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쵸난다케시
가와모토고지
가가쿠이아츠시
스토신고
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아오야기 모리키
스미토모 긴조쿠 고잔 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 간단하게 염가로 제조할 수 있고, 입수가 용이하고 가격이 저렴한 첨가제를 첨가함으로써, 고강도, 고품질의 비소성형(非燒成型) 인공 경량 골재를 제조하는 방법 및 이 방법에 의해 얻은 인공 경량 골재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 인공 경량 골재 제조 방법은 석탄재와 시멘트를 혼합하여 얻은 혼합물을 분쇄한 후 필요에 따라 성형하고, 그 후 증기 양생(養生)하여 골재로 만들며, 이 골재에 유기 규소 화합물을 첨가하여 건조시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 인공 경량 골재는 상기 석탄재와 시멘트를 혼합하여 얻은 혼합물을 분쇄하고, 그 후 이 분쇄물에 유기 규소 화합물을 첨가하여 필요에 따라 성형하며, 계속해서 증기 양생하는 것을 특징으로 한다. 그리고 전술한 증기 양생은 고압 증기 양생 또는 상압(常壓) 증기 양생 후에 고압 증기 양생을 행하는 것을 특징으로 하고, 또한 상기 혼합물에는 추가로 산화칼슘, 수산화칼슘 또는 황산칼슘 중 1종 이상이 첨가된다. 또한, 상기 산화칼슘 또는 수산화칼슘 중 1종 이상의 첨가량이 CaO 환산으로 1∼50 중량%, 또한 황산칼슘의 첨가량이 CaSO4환산으로 0.5∼10 중량% 이고, 또한 상기 시멘트의 첨가량은 1∼50 중량% 이다. 또한 전술한 바와 같이 제조된 인공 골재는 부피 비중이 2.0 중량 미만이고, 또한 흡수율이 10% 미만인 것을 특징으로 한다.

Description

인공 경량 골재 및 이러한 인공 경량 골재를 제조하는 방법{ARTIFICIAL LIGHT-WEIGHT AGGREGATE, METHOD FOR MANUFACTURING THE ARTIFICIAL LIGHT-WEIGHT AGGREGATE}
본 발명은 인공 경량 골재에 관한 것으로, 구체적으로 말하자면 석탄 화력 발전소나 석탄 보일러 등으로부터 발생되는 석탄재를, 특히 토목, 건축용 인공 경량 골재로서 재자원화하여 효율적으로 이용하기 위한 인공 경량 골재 제조 방법 및 이 방법에 의해 얻은 인공 경량 골재에 관한 것이다.
석탄은 석유에 비하여 자원이 풍부하고 단위 발열량당 가격도 염가이기 때문에, 일본 국내의 에너지 정책에 따라, 특히 발전용 연료로서 사용량을 대폭 증가시키는 것이 계획 또는 실시되고 있다. 그 결과, 석탄 화력 발전소나 석탄 보일러 등으로부터 발생하는 석탄재가 석탄 사용량에 거의 비례하여 증가한다. 그 때문에 급증하는 석탄재의 효율적인 이용법이 큰 과제가 되고 있다.
다량으로 발생하는 석탄재를 효율적으로 이용하기 위해서는, 이 석탄재를 인공 경량 골재로서 이용하는 것이 그 수요량의 크게하는 데 바람직하다.
그러나, 석탄재는 신터그레이트 방식으로 일부가 골재화되고 있지만, 이 석탄재가 인공 골재로서 이용되는 것은 일본 국내에서는 극히 적은 것이 현재의 상황이다. 그 원인은 석탄 화력 발전소나 석탄 보일러 등에는 보일러의 수관이나 보일러 벽에 재가 부착되는 것을 경감시키기 위해서, 고융점의 재를 발생하는 석탄을 선택하여 사용하고 있기 때문이다.
즉, 석탄 화력 발전소나 석탄 보일러 등으로부터 발생하는 석탄재는 일반적으로는 융점이 높기 때문에, 경량 골재화하기 위해서는 저융점의 점토나 혈암(頁岩)을 다량으로 혼입하여 소성하지 않으면 안된다. 그러나, 이들 점토나 혈암을 다량으로 확보하는 것이 곤란하다는 점, 이들 점도나 혈암을 채굴·운반·전처리·혼합하기 위해서 많은 비용이 필요한 결과, 인공 경량 골재의 제조 비용이 상승된다는 점, 또한 단위 제품당 석탄재의 사용률이 낮기 때문에 석탄재의 효율적인 이용상 바람직하지 못하다는 점, 나아가 종래의 인공 경량 골재는 흡수율이 높고 시행시에 여러 가지 곤란한 점이 있다는 것 등의 여러 문제로 인하여 석탄재를 인공 경량 골재로서 효율적으로 재이용하는 것이 이루어지지 않았다.
본 발명의 과제는 간단하게 또한 염가로 제조할 수 있고, 입수가 용이하며 가격이 낮은 첨가제를 첨가함으로써, 고강도, 고품질의 비소성형 인공 경량 골재를 제조하는 방법 및 이 방법에 의해 얻은 인공 경량 골재를 제공하는 것이다.
본 발명의 발명자들은 단위 제품당 석탄재의 사용률을 증가시켜 그 유효 이용률을 높이면서 염가인 제조 방법에 대해서 예의 검토한 결과, 석탄재 및 시멘트와, 필요한 경우 산화칼슘, 수산화칼슘 또는 황산칼슘 중 1종 이상을 더 혼합하여 증기 양생함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있는 골재를 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 인공 경량 골재 제조 방법은 석탄재와 시멘트를 혼합하여 얻은 혼합물을 분쇄하고, 그 후 증기 양생하여 골재로 만들며, 이 골재에 유기 규소 화합물을 첨가하여 건조시키는 것을 특징으로 하고, 또한 상기 혼합물을 분쇄한 후 반죽하고, 계속해서 성형하여 증기 양생하는 것이다.
그리고, 상기 증기 양생은 고압 증기 양생, 또는 상압 증기 양생 후에 고압 증기 양생을 행하는 것을 특징으로 하고, 또한 상기 혼합물에는 산화칼슘, 수산화칼슘 또는 황산칼슘 중 1종 이상이 추가로 첨가된다.
또한, 상기 산화칼슘 또는 수산화칼슘중 1종 이상의 첨가량이 CaO 환산으로 1∼50 중량%, 또한 황산칼슘의 첨가량이 CaSO4환산으로 0.5∼10 중량%이고, 또한 상기 시멘트의 첨가량은 1∼50 중량%이다.
보다 구체적으로 말하자면, 상기 혼합물을 평균 입자 직경 20 ㎛ 이하, 바람직하게는 15 ㎛ 이하가 되도록 분쇄한 후 상압 증기 양생 후에 고압 증기 양생하는 것이다.
또한 본 발명의 제2 실시예에 따른 인공 경량 골재 제조 방법은 석탄재와 시멘트를 혼합하여 얻은 혼합물을 분쇄하고, 그 후 이 분쇄물에 유기 규소 화합물을 첨가하며, 이어서 증기 양생하는 것을 특징으로 하고, 또한 상기 유기 규소 화합물이 첨가된 분쇄물을 반죽하고, 계속해서 성형한 후 증기 양생하는 것이다.
그리고 상기 증기 양생은 고압 증기 양생, 또는 상압 증기 양생 후에 고압 증기 양생을 행하는 것을 특징으로 하고, 또한 상기 혼합물에는 산화칼슘, 수산화칼슘 또는 황산칼슘 중 1종 이상이 추가로 첨가된다.
또한, 상기 산화칼슘 또는 수산화칼슘 중 1종 이상의 첨가량이 CaO 환산으로 1∼50 중량%, 또한 황산칼슘의 첨가량이 CaSO4환산으로 0.5∼10 중량%이고, 또한 상기 시멘트의 첨가량은 1∼50 중량% 이다.
보다 구체적으로 말하자면, 상기 혼합물을 평균 입자 직경이 20 ㎛ 이하가 되도록 분쇄하고, 그 후 이 분쇄물에 유기 규소 화합물을 첨가하며, 계속해서 고압 증기 양생, 또는 상압 증기 양생 후에 고압 증기 양생을 행하는 것과, 또는 상기 혼합물을 평균 입자 직경이 15 ㎛ 이하가 되도록 분쇄하고, 그 후 이 분쇄물에 유기 규소 화합물을 첨가하며, 계속해서 상압 증기 양생 후에 고압 증기 양생을 행하는 것이다.
또한 본 발명의 제3 실시예는 상기 제1 실시예 또는 제2 실시예의 방법에 의해 얻어지고, 부피 비중이 2.0 중량 미만이며, 또한 흡수율이 10% 미만인 인공 골재를 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 상세한 내용 및 그 작용에 대해서 더욱 구체적으로 설명한다.
본 발명의 제1 실시예는 석탄재 및 시멘트와, 산화칼슘, 수산화칼슘 또는 황산칼슘 중 1종 이상과의 혼합 분쇄물을 필요에 따라 성형한 후 증기 양생하여 골재로 만들고, 이 골재에 유기 규소 화합물을 첨가하여 건조시키는 것만으로 염가의 인공 경량 골재를 제조하는 방법을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 제2 실시예는 석탄재 및 시멘트와, 산화칼슘, 수산화칼슘 또는 황산칼슘 중 1종 이상과의 혼합 분쇄물에 유기 규소 화합물을 첨가하여 반죽한 후, 필요에 맞춰 성형하고, 그 후 증기 양생하는 것만으로 염가의 인공 경량 골재를 제조하는 방법을 특징으로 한다.
본 발명의 제1 및 제2 실시예에 이용하는 석탄재는 특별히 제한되지 않지만, 예컨대 부유재(fly ash)와 신더 애시(cinder ash)의 혼합물인 원분(原粉), JIS A6201에 적절한 부유재, 굵은 가루, 클링커 애시(clinker ash)를 함유하는 모든 석탄재를 이용할 수 있고, 또한 상기 석탄재의 입자 크기는 특별히 제한되지 않는다.
또한, 본 발명에서 이용하는 시멘트는 특별히 제한되지 않지만, 예컨대 JIS 규격으로 규정되어 있는 보통 포틀랜드 시멘트, 조강 포틀랜드 시멘트(high-early-strength portland cement), 초조강 포틀랜드 시멘트(ultra high-early-strength portland cement), 중용(中庸) 포틀랜드 시멘트, 내황산 포틀랜드 시멘트, 백색 시멘트, 초고속 경화 시멘트, 알루미나 시멘트, 실리카 시멘트, 고로(高爐) 시멘트, 부유재 시멘트 등을 들 수 있다.
또한, 필요에 따라 첨가되는 칼슘원은 석탄재중의 주성분인 실리카나 알루미나와의 포졸란(pozzolanic) 반응에 의해 더욱 고강도를 달성하기 위해서 첨가하는 것이지만, 산화칼슘(즉 생석회), 수산화칼슘(즉 소석회) 또는 황산칼슘 중 1종 이상이 바람직하고, 황산칼슘으로서는 특별히 제한되지 않으며, 이수 석고, 반수 석고, 배연탈황석고 등을 들 수 있다.
골재화에 있어서, 시멘트와, 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘 또는 황산칼슘 중 1종 이상의 배합량은 인공 경량 골재의 강도와 흡수율 및 석탄재의 이용률 향상 면에서, 시멘트가 1∼50 중량%, 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘은 1∼50 중량%(CaO 환산), 황산칼슘은 0.5∼10 중량%(CaSO4환산)의 범위로 하는 것이 바람직하다.
이것은 시멘트가 1 중량% 미만에서는 인공 경량 골재의 강도가 불충분하고, 한편 50 중량%를 초과하면, 석탄재의 이용률이 저하할 뿐만 아니라, 부피 비중이 높아지게 되기 때문이다. 또한 산화칼슘 및/또는 수산화칼슘은 1 중량% 미만에서는 강도가 불충분하고, 한편 50 중량%를 초과하면 석탄재의 이용률이 저하하기 때문에 바람직하지 못하다. 또한, 황산칼슘이 0.5 중량% 미만에서는 강도가 불충분하고, 10 중량%를 초과하면 석탄재의 이용률이 저하하기 때문에 바람직하지 못하다.
상기 석탄재 및 시멘트와, 산화칼슘, 수산화칼슘 또는 황산칼슘 중 1종 이상과의 혼합물의 분쇄는 특별히 제한되지 않고 공지의 방법, 예컨대 혼합한 골재 배합 원료를 골재 강도와 흡수율 면에서, 평균 입자 직경 20 ㎛ 이하, 바람직하게는 15 ㎛ 이하까지 미세하게 분쇄할 수 있는 것이면 어느 방법이라도 상관없으며, 예컨대 핫 밀, 진동 밀, 유성 밀 등의 볼 밀, 충돌식 제트 분쇄기, 터보 분쇄기 등을 들 수 있다.
또한, 평균 입자 직경이 20 ㎛를 초과하면, 특히 흡수율이 현저히 높아지고 시공에 있어서 여러 가지 문제가 발생한다.
이어서 유기 규소 화합물이 흡수율 감소를 위해 첨가되지만, 특별히 제한되지는 않으며, 실리콘 오일, 알킬실리케이트 및 그 부분 중합체 등을 들 수 있고, 또한 그 함유량은 흡수율과 비용 면에서 0.001∼10 중량%, 바람직하게는 0.005∼5 중량%이다.
또한, 제1 실시예는 석탄재 및 시멘트와, 산화칼슘, 수산화칼슘 또는 황산칼슘 중 1종과의 혼합물을 분쇄한 후, 이 분쇄물을 필요에 따라서 습식 반죽하고, 또한 제2 실시예는 이 혼합물을 분쇄한 후, 이 분쇄물에 유기 규소 화합물을 첨가하며, 계속해서 필요에 따라서 습식 반죽하지만, 이 습식 반죽에 채용하는 반죽 장치는 특별히 제한되지 않고 공지의 반죽 장치를 이용할 수 있다.
반죽 후에 이루어지는 성형 방법으로서는, 소정의 직경이 되도록 성형할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 팬 펠레타이저(pan pelletizer)나 압출 성형기 등을 이용하면 간편하다.
또한, 본 발명의 필수 요건인 양생 공정에 대해서 설명한다.
양생 방법으로서는, 습식 양생법, 상압 증기 양생법 및 고압 증기 양생법이 공지되어 있지만, 본 발명에서는 고압 증기 양생법만, 또는 상압 증기 양생법과 고압 증기 양생법의 병용이 바람직하다. 상압 증기 양생 단독으로는 강도를 얻기까지 장기간의 양생이 필요하므로 생산성이 나쁠 뿐만 아니라, 강도가 뒤떨어져서 흡수율이 높아지게 된다.
상기 양생 조건은 시멘트, 산화칼슘, 수산화칼슘 및 황산칼슘의 첨가량에 따라 변화하기 때문에, 소망하는 골재 강도를 얻을 수 있도록 알맞게 선택할 필요가 있지만, 오토클레이브 속에서 행하는 고압 증기 양생으로는 생산성 및 골재 강도 면에서 120℃∼250℃에서 1시간 이상, 바람직하게는 3시간 이상이고, 고압 증기 양생과의 병용에 있어서, 고압 증기 양생 전에 행하는 상압 증기 양생으로는 30℃∼100℃에서 1시간 이상, 바람직하게는 3시간 이상이다.
이하 실시예 및 비교예에 의해, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하의 실시예에 제한되지는 않는다.
본 발명에서 이용한 석탄재의 주성분은 SiO2: 56.20%, Al2O3: 32.10%, Fe2O3: 3.57%, CaO: 0.59%, MgO: 1.40%, Na2O: 0.22%, K2O: 0.48%이다.
[실시예 1]
석탄재 94 중량%, 시멘트 5 중량%, 반수 석고 1 중량%로 이루어지는 골재 배합 원료를 볼 밀로써 평균 입자 직경이 14 ㎛가 되도록 혼합 분쇄하였다.
이 분쇄물에 물을 첨가하면서 팬 펠레타이저로 직경 약 10∼15 ㎜ 정도의 구상(球狀)으로 조립한 후, 온도 40℃에서 95%의 상대 습도 분위기하에서 24시간 동안 상압 증기 양생하였다.
계속해서 이 상압 증기 양생을 행한 골재를 오토클레이브에 충전하여 185℃(증기압 10.5 ㎏/㎠)에서 8시간 고압 증기 양생하였다. 양생한 골재를 건조한 후, 유기 변성 실리콘 오일(도레이·다우코닝·실리콘사에서 제조한 BY16-846: 상품명)에 1초간 침지하고, 건조시켜서 골재 1(실시예1)을 얻었다. 또한, 이 때에 첨가된 실리콘 오일은 0.9 중량%이었다.
얻은 인공 경량 골재 1을 평가하기 위해서, 부피 비중과 흡수율 및 압궤 강도(壓潰)(1축 압축 파괴 하중)를 측정하여 그 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 압궤 강도는 압궤 시험기에 의해, 흡수율은 JIS A 1110에 의해 직경 10 ㎜의 각 인공 경량 골재에 대해서 측정하고, 그 평균치를 구하였다.
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1의 골재 1은 부피 비중이 1.57, 흡수율이 1.4%, 압궤 강도가 22 kgf이었다.
[실시예 2, 3 및 비교예 1]
유기 변성 실리콘 오일의 첨가량을 각각 4.4 중량%, 2.8 중량%, 0 중량%로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 골재 2(실시예 2), 골재 3(실시예 3), 골재 4(비교예 1)를 얻었다.
얻은 골재 2∼4에 대해서 실시예 1과 동일한 측정을 행하고, 그 평가 결과를 표 1에 아울러 나타낸다.
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 2, 3은 비교예 1에 비하여 강도를 유지하면서, 흡수율 2% 미만이었다.
[실시예 4∼7 및 비교예 2]
석탄재 89 중량%, 시멘트 10 중량%, 반수 석고 1 중량%로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 골재 5(실시예 4)를, 석탄재 84 중량%, 시멘트 15중량%, 반수 석고 1 중량%로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 골재 6(실시예 5)을, 석탄재 92 중량%, 시멘트 5 중량%, 반수 석고 3 중량%로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 골재 7(실시예 6)을, 석탄재 85 중량%, 시멘트 10 중량%, 석회재 4 중량%, 반수 석고 1 중량%로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 골재 8(실시예 7)을, 석탄재 98.6 중량%, 시멘트 0.4 중량%, 반수 석고 1 중량%로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 골재 9(비교예 2)를 얻었다.
얻은 골재 5∼9에 대해서 실시예 1과 동일한 측정을 행하고, 그 평가 결과를 표 1에 아울러 나타낸다.
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 골재 5∼8(실시예 4∼7)은 골재 9(비교예 2)에 비하여 20 kgf 이상의 고강도이고, 또한 흡수율도 1.5% 이하로 낮았다.
[실시예 8∼11]
반수 석고를 이용하지 않고, 각각 석탄재 90 중량%, 시멘트 10 중량%로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 골재 10(실시예 8)을, 석탄재 80 중량%, 시멘트 20 중량%로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 골재 11(실시예 9)을, 석탄재 70 중량%, 시멘트 30 중량%로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 골재 12(실시예 10)를, 석탄재 60 중량%, 시멘트 40 중량%로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 골재 13(실시예 11)을 얻었다.
얻은 골재 10∼13에 대해서 실시예 1과 동일한 측정을 행하고, 그 평가 결과를 표 1에 아울러 나타낸다.
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 골재 10∼13(실시예 8∼11)은 부피 비중이 1.4∼1.8이고, 흡수율이 1.2∼1.4%, 압궤 강도가 44∼137 kgf로 우수한 성능이었다.
[실시예 12]
상압 증기 양생 시간을 6시간으로 한 것 이외에는 실시예 4와 동일하게 하여 골재 14(실시예 12)를 얻었다.
얻은 골재 14에 대해서 실시예 1과 동일한 측정을 행하고, 그 평가 결과를 표 1에 아울러 나타낸다.
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 부피 비중이 1.50, 흡수율이 1.2%, 압궤 강도가 51 kgf이었다.
[실시예 13]
고압 증기 양생만을 행한 것 이외에는 실시예 4와 동일하게 하여 골재 15(실시예 13)를 얻었다.
얻은 골재 15에 대해서 실시예 1과 동일한 측정을 행하고, 그 평가 결과를 표 1에 아울러 나타낸다.
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 부피 비중이 1. 51, 흡수율이 1.3%, 압궤 강도가 23 kgf이었다.
[비교예 3]
고압 증기 양생을 행하지 않고 상압 증기 양생만 7일간 행한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 골재 16(비교예 3)을 얻었다.
얻은 골재 16에 대해서 실시예 1과 동일한 측정을 행하고, 그 평가 결과를 표 1에 아울러 나타낸다.
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 얻은 골재 16은 압궤 강도가 2 kgf로 극히 저강도이었다.
[실시예 14]
반죽물을 직경 10 ㎜, 높이 12 ㎜의 원기둥 모양으로 압출 성형한 것 이외에는 실시예 4와 동일하게 하여 골재 17(실시예 14)을 얻었다.
얻은 골재 17에 대해서 실시예 1과 동일한 측정을 행하고, 그 평가 결과를 표 1에 아울러 나타낸다.
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 부피 비중이 1.69, 흡수율이 1.0%, 압궤 강도가 150 kgf 이상이었다.
[실시예 15]
분쇄물의 입자 직경을 10 ㎛로 한 것 이외에는 실시예 4와 동일하게 하여 골재 18(실시예 15)을 얻었다.
얻은 골재 18에 대해서 실시예 1과 동일한 측정을 행하고, 그 평가 결과를 표 1에 아울러 나타낸다.
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 부피 비중이 1.48, 흡수율이 1.2%, 압궤 강도가 76 kgf이었다.
[비교예 4∼5]
시판되는 인공 경량 골재인 메사라이트로 이루어지는 골재 19(비교예 4)와 에페이라이트로 이루어지는 골재 20(비교예 5)에 대해서 실시예 1과 동일한 측정을 행하고, 그 평가 결과를 아울러 표 1에 나타낸다.
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 모든 골재가 고강도이지만, 흡수율이 12% 이상으로 높았다.
[실시예 16]
석탄재 79 중량%, 시멘트 20 중량%, 반수 석고 1 중량%로 이루어지는 골재 배합 원료를 볼 밀로써 평균 입자 직경이 5 ㎛가 되도록 혼합 분쇄하였다.
이 분쇄물 100g에 만능 혼합 교반기로써 실시예 1과 동일한 유기 변성 실리콘 오일 0.1 g을 함유하는 물을 첨가하여 반죽한 후, 직경이 약 10∼15 ㎜ 정도의 구상으로 조립하고, 이 조립물을 온도 40℃에서 95%의 상대 습도 분위기하에서 24시간 상압 증기 양생하였다.
계속해서 전술한 바와 같이 상압 증기 양생을 행한 골재를 오토클레이브에 충전하여 185℃(증기압 10.5 ㎏/㎠)에서 8시간의 고압 증기 양생을 행하여 골재 21(실시예 16)을 얻었다.
얻은 골재 21에 대해서 실시예 1과 동일한 측정을 행하고, 그 평가 결과를 표 1에 아울러 나타낸다.
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 부피 비중이 1.95, 흡수율이 3.9%, 압궤 강도가 129 kgf이었다.
[실시예 17 및 비교예 6]
상기 유기 변성 실리콘 오일의 첨가량을 각각 0.5 중량%, 0 중량%로 한 것 이외에는 실시예 16과 동일하게 하여 골재 22(실시예 17), 골재 23(비교예 6)을 얻었다.
얻은 골재 22, 23에 대해서 실시예 1과 동일한 측정을 행하고, 그 평가 결과를 표 1에 아울러 나타낸다.
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 골재 22(실시예 17)는 부피 비중이 1.94, 흡수율이 2.2%, 압궤 강도가 133 kgf 이었던 것에 비하여, 골재 23(비교예 6)은 부피 비중이 1.67, 흡수율이 14.1%, 압궤 강도가 136 kgf이었으며, 흡수율이 10% 이상으로 높았다.
[실시예 18]
석탄재 84 중량%, 시멘트 15 중량%, 반수 석고 1 중량%로 한 것 이외에는 실시예 16과 동일하게 하여 골재 24(실시예 18)를 얻었다.
얻은 골재 24에 대해서 실시예 1과 동일한 측정을 행하고, 그 평가 결과를 표 1에 아울러 나타낸다.
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 골재 24(실시예 18)는 부피 비중이 1.83, 흡수율이 9.5%, 압궤 강도가 119 kgf이었다.
[실시예 19]
골재 배합 원료를 평균 입자 직경 14 ㎛가 되도록 분쇄하고, 또한 유기 변성 실리콘 오일의 첨가량을 1 중량%로 한 것 이외에는 실시예 16과 동일하게 하여 골재 25(실시예 19)를 얻었다.
얻은 골재 25에 대해서 실시예 1과 동일한 측정을 행하고, 그 평가 결과를 표 1에 아울러 나타낸다.
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 골재 25(실시예 19)는 부피 비중이 1.77, 흡수율이 5.4%, 압궤 강도가 111 kgf이었다.
[실시예 20]
석탄재 84 중량%, 시멘트 15 중량%, 반수 석고 1 중량%로 한 것 이외에는 실시예 19와 동일하게 하여 골재 26(실시예 20)을 얻었다.
얻은 골재 26에 대해서 실시예 1과 동일한 측정을 행하고, 그 평가 결과를 표 1에 아울러 나타낸다.
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 골재 26(실시예 20)은 부피 비중이 1.74, 흡수율이 8.8%, 압궤 강도가 87 kgf이었다.
[비교예 7]
석탄재 94 중량%, 시멘트 5 중량%, 반수 석고 1 중량%로 이루어지는 골재 혼합 배합 원료를 평균 입자 직경 25 ㎛로 한 것 이외에는 실시예 17과 동일하게 하여 골재 27(비교예7)을 얻었다.
얻은 골재 27에 대해서 실시예 1과 동일한 측정을 행하고, 그 평가 결과를 표 1에 아울러 나타낸다.
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 골재 27(비교예 7)은 부피 비중이 1,55, 흡수율이 21 5%, 압궤 강도가 25 kgf이었으며, 흡수율이 현저하게 높았다.
[비교예 8]
고압 증기 양생을 행하지 않고 상압 증기 양생만 7일간 행한 것 이외에는 실시예 17과 동일하게 하여 골재 28(비교예 8)을 얻었다.
얻은 골재 28에 대해서 실시예 1과 동일한 측정을 행하고, 그 평가 결과를 표 1에 아울러 나타낸다.
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 얻은 골재 28(비교예 8)은 부피 비중이 1.84, 흡수율이 11.1%, 압궤 강도가 66 kgf이고, 흡수율이 10%를 초과하였다.
[실시예 21]
반수 석고를 이용하지 않고, 석탄재 70 중량%, 시멘트 30 중량%로 한 것 이외에는 실시예 17과 동일하게 하여 골재 29(실시예 21)를 얻었다.
얻은 골재 29에 대해서 실시예 1와 동일한 측정을 행하고, 그 평가 결과를 표 1에 아울러 나타낸다.
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 골재 29(실시예 21)는 부피 비중이 1.99, 흡수율이 2.0%, 압궤 강도가 150 kgf 이상이었다.
[실시예 22]
석탄재 80 중량%, 시멘트 15 중량%, 반수 석고 1 중량%, 생석회 4 중량%로 한 것 이외에는 실시예 19와 동일하게 하여 골재 30(실시예 22)을 얻었다.
얻은 골재 30에 대해서 실시예 1과 동일한 측정을 행하고, 그 평가 결과를 표 1에 아울러 나타낸다.
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 골재 30(실시예 22)은 부피 비중이 1,74, 흡수율이 5.2%, 압궤 강도가 92 kgf이었다.
[실시예 23]
고압 증기 양생만을 행한 것 이외에는 실시예 19와 동일하게 하여 골재 31(실시예 23)을 얻었다.
얻은 골재 31에 대해서 실시예 1과 동일한 측정을 행하고, 그 평가 결과를 표 1에 아울러 나타낸다.
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 얻은 골재 31(실시예 23)은 부피 비중이 1.96, 흡수율이 8.5%, 압궤 강도가 35 kgf이었다.
[실시예 24]
반죽물을 직경 10 ㎜, 높이 12 ㎜의 원기둥 모양으로 압출 성형한 것 이외에는 실시예 16과 동일하게 하여 골재 32(실시예 24)를 얻었다.
얻은 골재 32에 대해서 실시예 1과 동일한 측정을 행하고, 그 평가 결과를 표 1에 아울러 나타낸다.
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 얻은 골재 32(실시예 24)는 부피 비중이 1.96, 흡수율이 3.7%, 압궤 강도가 150 kgf 이상이었다.
골재 부 피비 중 흡수율(%) 압궤 강도(kg/f) 골재 부 피비 중 흡수율(%) 압궤 강도(kg/f)
1 실시예 1 1.57 1.4 22 17 실시예 14 1.69 1.0 150 이상
2 실시예 2 1.64 0.9 30 18 실시예 15 1.48 1.2 76
3 실시예 3 1.60 1.1 23 19 비교예 4 1.38 12.9 87
4 비교예 1 1.55 22.0 20 20 비교예 5 1.40 14.0 55
5 실시예 4 1.46 1.3 75 21 실시예 16 1.95 3.9 129
6 실시예 5 1.66 1.5 105 22 실시예 17 1.94 2.2 133
7 실시예 6 1.65 1.3 20 23 비교예 6 1.67 14.1 136
8 실시예 7 1.71 1.1 75 24 실시예 18 1.83 9.5 119
9 비교예 2 1미만 25 실시예 19 1.77 5.4 111
10 실시예 8 1.49 1.3 44 26 실시예 20 1.74 8.8 87
11 실시예 9 1.61 1.4 78 27 비교예 7 1.55 21.5 25
12 실시예 10 1.75 1.3 105 28 비교예 8 1.84 11.1 66
13 실시예 11 1.79 1.2 137 29 실시예 21 1.99 2.0 150 이상
14 실시예 12 1.50 1.2 51 30 실시예 22 1.74 5.2 92
15 실시예 13 1.51 1.3 23 31 실시예 23 1.96 8.5 35
16 비교예 3 2 32 실시예 24 1.96 3.7 150 이상
전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 석탄 화력 발전소나 석탄 보일러 등으로부터 발생하는 석탄재를 원료로 하여 비소성형 인공 경량 골재를 저비용으로 효율적으로 생산할 수 있다. 따라서, 산업 폐기물을 매립하여 처리하지 않고, 특히 토목·건축 재료 등에 재자원화할 수 있기 때문에, 환경의 보전과 에너지의 안정 공급에 기여하는 바가 크다.

Claims (11)

  1. 석탄재와 시멘트를 혼합하여 얻은 혼합물을 분쇄하고, 그 후 증기 양생하여 골재로 만들며, 상기 골재에 유기 규소 화합물을 첨가하여 건조시키는 것을 특징으로 하는 인공 경량 골재 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 혼합물을 분쇄한 후 반죽하고, 계속해서 성형하여 증기 양생하는 것을 특징으로 하는 인공 경량 골재 제조 방법.
  3. 석탄재와 시멘트를 혼합하여 얻어지는 혼합물을 분쇄하고, 그 후 상기 분쇄물에 유기 규소 화합물을 첨가하며, 계속해서 증기 양생하는 것을 특징으로 하는 인공 경량 골재 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 유기 규소 화합물이 첨가된 분쇄물을 반죽하고, 계속해서 성형한 후 증기 양생하는 것을 특징으로 하는 인공 경량 골재 제조 방법.
  5. 제1한 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증기 양생은 고압 증기 양생, 또는 상압 증기 양생 후에 고압 증기 양생을 행하는 것을 특징으로 하는 인공 경량 골재 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합물에는 추가로 산화칼슘, 수산화칼슘 또는 황산칼슘 중 1종 이상을 첨가하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인공 경량 골재 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 산화칼슘 또는 수산화칼슘 중 1종 이상의 첨가량이 CaO 환산으로 1∼50 중량%, 또한 황산칼슘의 첨가량이 CaSO4환산으로 0.5∼10 중량%인 것을 특징으로 하는 인공 경량 골재 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 시멘트의 첨가량은 1∼50 중량%인 것을 특징으로 하는 인공 경량 골재 제조 방법.
  9. 제1항 내지 제7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합물을 평균 입자 직경이 20 ㎛ 이하가 되도록 분쇄하는 것을 특징으로 하는 인공 경량 골재 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 혼합물을 평균 입자 직경이 15 ㎛ 이하가 되도록 분쇄하는 것을 특징으로 하는 인공 경량 골재 제조 방법.
  11. 제1항 내지 제10항중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 얻어지며, 부피 비중이 2.0 미만이고, 흡수율이 10% 미만인 것을 특징으로 하는 인공 경량 골재.
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