KR20040056626A - 스테인레스 정련로슬래그를 이용한 콘크리트 2차 제품제조용 바인더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 2차 제품 제조용 바인더에 관한 것이다.

이 바인더는 포틀랜트 시멘트 100중량부에 대하여, 스테인레스 정련로슬래그 및 고로슬래그 미분말의 합: 11~25중량부, 석고: 0.55~3.75중량부로 조성되며, 상기 고로슬래그 미분말의 첨가량은 상기 스테인레스 정련로슬래그100중량부에 대하여 11~100중량부를 혼합 첨가하는 것을 포함하여 이루어진다.

이 바인더는 스테인레스 스틸 제조공정에서 발생되는 정련로슬래그를 재활용하여 보통포틀랜트 시멘트를 단독으로 사용하는 것에 비하여 경제적이면서 압축강도도 향상되는 효과가 있다.

Description

스테인레스 정련로슬래그를 이용한 콘크리트 2차 제품 제조용 바인더{Binder for cement concrete using AOD slag}

본 발명은 콘크리트 2차 제품 제조용 바인더에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스테인레스 스틸 제강 공정중 정련과정에서 발생되는 스테인레스 정련로슬래그를 이용한 콘크리트 2차 제품 제조용 바인더에 관한 것이다.

기존의 정련로슬래그는 전기로슬래그와 함께 습식으로 처리되어 토양개량재 등으로 활용되어 왔다. 정련로슬래그를 콘크리트용 골재로 사용하는 종래기술로는 대한민국 특허 출원번호 1998-048449호 및 1998-056686호가 있다. 상기 종래기술은 전기로슬래그와 정련로슬래그를 혼합 후 습식처리 시 발생되는 굵은 입자의 슬래그를 콘크리트용 골재로써 활용하는 것에 관한 것이다. 그러나, 상기 종래기술은 전기로슬래그와 정련로슬래그를 혼합, 습식 분쇄하는 과정이 포함되어 제조과정이 복잡한 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 정련로슬래그와 전기로슬래그의 혼합, 습식 분쇄 단계없이 포틀랜트 시멘트를 기본 바인더로 하고 스테인레스 스틸 정련과정에서 발생되는 정련로슬래그를 바인더에 혼합하여 사용할 때 콘크리트 제품의 압축강도가 저하되지 않는 바인더를 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 포틀랜트 시멘트 100중량부에 대하여, 스테인레스 정련로슬래그 및 고로슬래그 미분말의 합: 11~25중량부, 석고: 0.55~3.75중량부로 조성되며, 상기 고로슬래그 미분말의 첨가량은 상기 스테인레스 정련로슬래그100중량부에 대하여 11~100중량부를 혼합 첨가하는 것을 포함하여 이루어진다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

스테인레스 정련로슬래그는 냉각에 의해 액체 상태에서 고체 상태로 변할 때, α형(고온형) → α형(저온형) → β형 → γ형으로 상전이가 일어난다. 특히, β형 → γ형으로 상전이시 약 14%의 부피팽창이 일어나 자체에서 분화된다.

한편, 이러한 분화현상을 방지하기 위한 기술들이 개발되고 있으나 정련로의 내화물 손상 등의 이유로 실제 실용화되지는 못하고 있다. 본 발명에서는 이러한 분화현상을 이용하여 건식상태에서 공냉 후 분급된 정련로슬래그를 콘크리트 2차 제품을 제조하기 위한 바인더로써 이용한다. 상기와 같이, 정련로슬래그를 공냉 건식처리하면 분쇄비용 및 건조과정이 필요치 않으므로, 정련로슬래그의 활용성을 높일 수 있다.

이하, 본 발명의 성분한정 이유부터 살펴본다.

스테인레스 정련로슬래그 및 고로슬래그 미분말의 합: 11~25중량부

콘크리트 2차 제품을 제조하기 위한 바인더로는 일반적으로 포틀랜트 시멘트를 사용하고 있는데, 포틀랜트 시멘트 중에서 보통포틀랜트 시멘트(OPC)가 가장 널리 사용되고 있으며, 그 성분의 일례는 하기 표 1과 같다.

본 발명에서는 상기 보통포틀랜트 시멘트에 스테인레스 정련로슬래그 및 고로슬래그를 혼합하게 되는데, 그 성분의 일례는 하기 표 2 및 표 3과 같다.

본 발명에서는 기존과 같이 전기로슬래그와 정련로슬래그를 혼합, 습식 분쇄하지 않고 정련로슬래그만 단독으로 공랭 시킨 후 분급하여 이를 콘크리트 2차 제품제조 시 바인더로써 활용하게 된다.

상기 스테인레스 정련로슬래그는 γ형 2CaO-SiO₂결정구조를 나타내므로 수경성이 약하다. 따라서, 정련로슬래그를 보통포틀랜트 시멘트에 단순하게 혼합할 경우 압축강도가 감소하게 된다. 즉, 콘크리트 2차 제품 제조시 정련로슬래그의 단순 혼합은 콘크리트 2차 제품의 강도를 저하시키는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 스테인레스 정련로슬래그의 혼합에 따른 강도감소 현상을 해결하기 위하여 고로슬래그 미분말을 같이 혼합한다.

상기 스테인레스 정련로슬래그와 고로슬래그 미분말의 합이 보통포틀랜트 시멘트 100중량부에 대하여 11중량부 미만이면 보통포틀랜트 시멘트만을 사용하였을 경우와 비교시 압축강도가 떨어지며, 25중량부를 초과할 경우에도 압축강도가 저하되므로, 그 첨가량을 보통포틀랜트 시멘트 100중량부에 대하여 11~25중량부로 제한하는 것이 바람직하다.

또한, 스테인레스 정련로슬래그와 고로슬래그 미분말을 혼합하여 사용함에 있어서, 스테인레스 정련로슬래그 100중량부에 대하여 고로슬래그 미분말을 11중량부 미만 사용하면 압축강도가 낮아지고, 100중량부를 초과하여 사용하면 다시 압축강도의 저하를 초래하므로, 상기 고로슬래그 미분말을 스테인레스 정련로슬래그 100중량부에 대하여 11~100중량부 혼합하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스테인레스 정련로슬래그는 250㎛ 이하의 체로 분급된 것을 사용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 250㎛를 초과하는 체로 분급하는 경우 스테인레스 볼이 함유되어 원료성분 및 비중에 편차를 유발하기 때문이다.

또한, 상기 고로슬래그 미분말은 분말도 4000 브레인 미만으로 분쇄한 분말을 사용하면 분말도가 작아 슬래그의 수화 경화성이 저하되므로, 상기 고로슬래그 미분말의 분말도는 4000브레인 이상으로 제한하는 것이 보다 바람직하다.

석고: 0.55~3.75중량부

상기 석고는 스테인레스 정련로슬래그 및 고로슬래그 미분말의 자극재로서 첨가되며, 정련로슬래그의 혼합에 따른 강도감소 현상을 해결하기 위한 것이다. 보통포틀랜트 시멘트 100중량부에 대하여 0.55중량부 미만의 석고를 첨가하면 자극재의 첨가효과가 미미하여 압축강도가 증가되지 않으며, 3.75중량부를 초과하여 첨가되더라도 압축강도가 증가되지 않으므로, 그 첨가량을 보통포틀랜트 시멘트 100중량부에 대하여 0.55~3.75중량부로 제한하는 것이 바람직하다.

한편, 상기와 같은 바인더의 구성성분은 미리 혼합 후 분쇄를 하여도 되고, 분쇄 후 혼합하여도 된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

[실시예 1]

본 실시예는 보통포틀랜트 시멘트에 스테인레스 정련로슬래그 분말을 혼합 사용할 때 재령에 따른 압축강도를 알아보기 위한 것이다. 시편의 제조는 KS L 5105의 수경성 시멘트의 모르타르 압축강도 시험방법에 따랐다.

250㎛ 체를 통과한 스테인레스 정련로슬래그의 분말도는 3300 브레인을 나타내었으며, 보통포틀랜트 시멘트는 4000 브레인을 나타내었다.

보통포틀랜트 시멘트 100중량부에 하기 표 4와 같이 정련로슬래그를 첨가한 후, 재령에 따른 압축강도를 측정하여 하기 표 4에 나타내었다.

상기 표 4에 나타난 바와 같이, 보통포틀랜트시멘트에 정련로슬래그를 단순 혼합 첨가한 비교재(1~4)는 정련로슬래그를 첨가하지 않은 종래재에 비하여 첨가량이 증가함에 따라 압축강도가 감소하는 것을 알 수 있다.

[실시예 2]

본 실시예는 석고의 첨가량에 따른 압축강도를 알아보기 위한 것이다. 하기 표 5와 같이, 보통포틀랜트 시멘트 100중량부에 정련로슬래그, 고로슬래그 및 석고를 첨가한 후, 재령에 따른 압축강도를 측정하여 하기 표 5에 나타내었다.

시험 시편은 실시예 1과 같이 KS L 5105에 따라 제조하였으며, 자극재로 사용한 석고는 무수석고 분말을 사용하였다.

상기 표 5에 나타난 바와 같이, 석고의 첨가량이 본 발명의 범위내에 있는 발명재(1~2)는 종래재나 석고의 첨가량이 본 발명의 범위를 벗어난 비교재(5~6)에 비하여 압축강도가 우수함을 알 수 있다.

[실시예 3]

본 실시예는 정련로슬래그에 대한 고로슬래그 미분말의 최적 첨가량을 알아보기 위한 것이다. 고로슬래그를 8000 브레인 수준으로 분쇄한 후, 스테인레스 정련로슬래그와 하기 표 6과 같이 재령에 따른 압축강도를 측정하여 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.

상기 표 6에 나타난 바와 같이, 스테인레스 정련로슬래그와 고로슬래그 미분말의 합이 본 발명의 범위를 벗어난 비교재(7~8)은 본 발명의 범위를 만족하는 발명재(1, 3)에 비하여 압축강도가 떨어지는 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 스테인레스 스틸 제조공정에서 발생하는 정련로슬래그를 재활용하여 포틀랜트 시멘트를 단독으로 사용하는 것에 비하여 경제적이면서 압축강도도 우수한 바인더를 제공하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 포틀랜트 시멘트 100중량부에 대하여, 스테인레스 정련로슬래그 및 고로슬래그 미분말의 합: 11~25중량부, 석고: 0.55~3.75중량부로 조성되며, 상기 고로슬래그 미분말의 첨가량은 상기 스테인레스 정련로슬래그100중량부에 대하여 11~100중량부를 혼합 첨가하는 것을 포함하여 이루어지는 스테인레스 정련로슬래그를 이용한 콘크리트 2차 제품 제조용 바인더.
2. 제1항에 있어서, 상기 스테인레스 정련로슬래그 미분말은 250㎛ 이하의 체로 분급된 것임을 특징으로 하는 스테인레스 정련로슬래그를 이용한 콘크리트 2차 제품 제조용 바인더.
3. 제1항에 있어서, 상기 고로슬래그 미분말은 분말도 4000브레인 이상임을 특징으로 하는 스테인레스 정련로슬래그를 이용한 콘크리트 2차 제품 제조용 바인더.