KR20070005710A - 콘크리트용 재료의 제조 방법 및 제조 장치 - Google Patents

콘크리트용 재료의 제조 방법 및 제조 장치 Download PDF

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아키라 오오노
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스미토모 오사카 세멘토 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 목적은 생콘크리트 슬러지를 원료로 사용하여 콘크리트용 재료를 제조하는 것이다. 본 발명은 생콘크리트 폐기물을 조골재 및 미세 골재를 분리하여 수득한 생콘크리트 슬러지로 구성된 슬러리로부터 콘크리트용 재료를 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 제조 방법은 상기 슬러리를 함수율 60 중량% 이상의 조건하에서 습식 분쇄하는 것에 의해 평균 입경 10 ㎛ 이하의 미립자를 포함한 제품을 얻는 분쇄 공정을 포함한다.
생(生)콘크리트 슬러지

Description

콘크리트용 재료의 제조 방법 및 제조 장치 {PROCESS FOR PRODUCING CONCRETE MATERIAL AND APPARATUS THEREFOR}
본 발명은 생(生)콘크리트 슬러지를 원료로 사용하여 콘크리트용 재료를 제조하는 방법 및 그 제조 장치에 관한 것이다.
생콘크리트의 슬러지를 재생 처리하는 방법은 도1에 나타내는 장치를 이용하여 행해졌다. 우선, 생콘크리트의 제조 장치나 운반 장치의 사용 후에, 이것 장치에 세정수를 투입하여, 잔존하는 생콘크리트 폐기물을 세정한다. 그 배출 수를 슈트(chute, 2)에 받고, 트롬멜(1)에 공급하고, 여기에서 조(粗)골재를 분리한다. 미세 골재를 포함한 슬러지를 피트(3)에 보낸다. 조골재는 컨베이어(5)에 의해 자갈 적치소(4)에 회수된다. 피트에 보내진 슬러지를 콘크리트 펌프(6)에 의해 모래 분급기(9)에 공급하는데, 여기에서 미세 골재를 분리한다. 시멘트 수화물을 포함한 슬러지수를 교반조(12)에 보낸다. 미세 골재는 모래 적치소(8)에 회수한다. 한편, 시멘트 수화물을 포함한 슬러지수는, 교반에 의한 고화를 방지하면서, 교반기를 갖춘 교반조(12)에서 일시 저장한다. 다음 공정에서 처리될 시멘트 수 화물의 양을 정치 침강조(29)로 인도한다. 여기에서 침강한 슬러지수를 고압 펌프(30)으로 필터 프레스(31)으로 압송하고 탈수한다. 상청수를 회수하고 여과 케이크를 형성한다. 수득한 여과 케이크를 케이크 적치소(32)에 저장한다. 상기 방법으로 회수한 조골재 및 미세 골재는 생콘크리트 제조에 재이용되고 슬러지의 상청수는 생콘크리트의 혼련수 또는 장치의 세정수로서 재이용된다. 그러나, 슬러지 케이크의 대부분은 자연 건조하고, 고화되고, 산업 폐기물로서 주입 처분된다.
한편, 특정의 Ca/Si의 몰비이며, 특정의 강열(强熱) 감량을 갖는 규산 칼슘 수화물은 유출(bleeding) 저감에 유효한 콘크리트용 재료로서 알려져 있다(일본 특허 No. 2881401 및 2967809).
일본에서의 생콘크리트 슬러지(정치 후 탈수된 것)의 발생량은 연간 약 2,000,000 m3 라고 생각된다. 또, 폐기물 처리 공정에서 "슬러지"로 정의되는 생콘크리트 슬러지는, 매우 높은 처리비의 관리형 주입장에서 주입 과정이 필요하고, 생콘크리트 생산자에게 있어 큰 부담이 되고 있다.
한편, 폐기물 처리장의 현실은 특히 도시지역에 있어 용지의 확보가 곤란하고 처리비가 해마다 상승하는 경향에 있다.
상기 실정에서, 생콘크리트 슬러지의 유효한 이용으로 상기와 같은 문제를 경감 또는 해소할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 생콘크리트 슬러지를 원료로 사용하여 콘크리트용 재료를 제조하는 것이다.
본 발명자의 거듭된 연구 결과, 특정의 공정을 채용하는 것에 의해 상기 목적을 달성할 수 있는 것을 실증했다. 이러한 발견으로 본 발명을 완성했다.
따라서, 본 발명은 하기와 같은 콘크리트용 재료의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.
1. 슬러리를 함수율 60 중량% 이상의 조건하에서 습식 분쇄하는 것에 의해 평균 입경 10 ㎛ 이하의 미립자를 포함한 제품을 얻는 분쇄 공정을 적어도 포함하는, 생콘크리트 슬러지를 포함한 슬러리로부터 콘크리트용 재료의 제조 방법.
2. 상기 1에 있어서, 함수율은 60 ~ 95 중량% 인 제조 방법.
3. 상기 1에 있어서, 미립자의 평균 입경은 1㎛ 이상 10 ㎛ 미만인 제조 방법.
4. 상기 1에 있어서, 분쇄 공정 전에, 상기 슬러리의 일부를 빼내 탈수하고 탈수된 잔여 부분을 슬러리에 되돌려서 슬러리의 함수율을 조정하는 함수율 조정 공정을 추가로 포함하는 제조 방법.
5. 상기 1에 있어서, 상기 슬러리는 하기를 포함하는 방법으로 수득되는 제조 방법:
1) 생콘크리트 폐기물로부터 조골재를 분리하는 조골재 분리 공정;
2) 조골재 분리 공정으로 수득한 슬러리로부터 미세 골재를 분리하는 미세 골재 분리 공정; 및
3) 미세 골재 분리 공정으로 수득한 슬러리로부터 미세 골재 미립 부분을 분리하는 미세 골재 미립 부분 분리 공정.
6. 상기 1에 따른 제조 방법으로 수득한 콘크리트용 재료.
7. 상기 6에 따른 콘크리트용 재료 및 시멘트를 포함한 그라우트 재료.
8. 하기를 포함하는, 생콘크리트 슬러지로부터 콘크리트용 재료의 제조 장치:
(1) 생콘크리트 폐기물로부터 조골재를 분리하기 위한 조골재 분리 수단;
(2) 조골재의 분리 처리를 수행하여 수득한 슬러리로부터 미세 골재를 분리하기 위한 미세 골재 분리 수단;
(3) 조골재 및 미세 골재의 분리 처리를 수행하여 수득한 슬러리의 일부를 빼내 탈수하고 탈수된 잔여 부분을 슬러리에 되돌려서 슬러리의 함수율을 조정하는 함수율 조정 수단; 및
(4) 함수율 조정 수단에서 조정된 함수율을 갖는 슬러리를 습식 분쇄하는 분쇄 수단.
9. 상기 8에 있어서, 미세 골재 분리 수단으로 수득한 슬러리로부터 미세 골재의 미립 부분을 분리하기 위한 미세 골재 미립 부분 분리 수단을 추가로 포함하는 제조 장치.
발명의 효과
본 발명의 제조 방법 및 제조 장치에 의하면, 생콘크리트 슬러지를 소정의 방법으로 습식 분쇄함으로써, 콘크리트용으로서 유용한 재료를 얻을 수 있다. 특히, 본 발명에 의해 수득한 재료는, 시멘트를 함유하는 슬러리의 유출을 효과적으로 억제한다. 따라서, 그라우트(grout)와 같은 시멘트계 충전재에 매우 적합하게 사용할 수가 있다.
또, 본 발명의 제조 방법 및 제조 장치는, 종래부터 폐기되고 있던 생콘크리트 슬러지를 유효하게 재이용할 수 있기 때문에, 자원의 유효 이용 및 환경 보전에 공헌할 수가 있다.
도1은 생콘크리트 처리의 종래 장치를 도식적으로 나타낸 것이다.
도2는 본 발명의 제조 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도3은 본 발명의 제조 장치를 도시적으로 나타낸 것이다.
<도면 부호의 설명>
1 트롬멜 2 슈트(chute)
3 피트(pit) 4 자갈 적치소
5 컨베이어 6 콘크리트 펌프
7 호퍼(hopper) 8 모래 적치소
9 스크루 컨베이어 10 슬러리 펌프
11 습식 사이클론 12 교반조
13 함수율 조정조 14 슬러리 펌프
15 교반기 16 교반기
17 수분계 18 원심 탈수기
19 슬러리 펌프 20 슬러리 펌프
21 분쇄 장치 22 제품 탱크
23 타워 밀 24 침강조
25 양생조(養生槽) 26 습식 사이클론
27 교반기 28 슬러리 펌프
29 정치 침강조 30 고압 펌프
31 필터 프레스 32 케이크 적치소
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
1. 콘크리트용 재료의 제조 방법
본 발명의 콘크리트용 재료의 제조 방법은 상기 슬러리를 함수율 60 중량% 이상의 조건하에서 습식 분쇄하는 것에 의해 평균 입경 10 ㎛ 이하의 미립자를 포함한 제품을 얻는 분쇄 공정을 적어도 포함하는, 생콘크리트 슬러지를 포함한 슬러리로부터 콘크리트용 재료의 제조 방법이다.
(1) 슬러리의 조제
생콘크리트 폐기물에 대해서 조골재 및 미세 골재의 분리 처리를 수행하여 수득한 생콘크리트 슬러지를 포함한 슬러리를 상기 슬러리로서 이용할 수가 있다. 여기서, 회수된 조골재 및 미세 골재를 재이용할 수 있다.
생콘크리트 폐기물에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 빌딩 및 가옥과 같은 건축물, 및 도로와 교각과 같은 토목 구조물을 위한 각종의 콘크리트의 제조 시에 배출되는 폐기물을 이용할 수가 있다.
따라서, 상기 폐기물로서는, 예를 들면 생콘크리트 제조 장치, 운반 장치 및 용기(예를 들면, 교반기 차의 교반기 내, 생콘크리트 믹서 장치 및 혼련기의 생콘크리트 수용부)를 물로 세정했을 때에 생기는 슬러지 폐수를 그대로 이용할 수도 있다. 또, 그러한 슬러지 폐수로부터 수분이 제거된 케이크 물질도 슬러리의 재료로서 사용할 수가 있다.
상기 슬러리의 고형분 함유량은 특별히 한정적이지 않고, 임의 함량의 고체 슬러리를 사용할 수가 있다.
조골재 및 미세 골재의 분리 처리는 공지의 방법에 따라 조골재 및 미세 골재를 제거 및 회수하는 것에 의해 실시할 수가 있다. 예를 들면, 트롬멜 및 모래 분급기와 같은 공지의 장치를 적당히 조합 사용하여 실시할 수 있다. 특히 바람직한 분리 방법을 하기의 "골재 분리 공정"에서 설명한다.
덧붙여, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위내에서, 분리 처리 후의 슬러리 중에 다소의 조골재 또는 미세 골재가 잔존할 수 있다.
필요에 따라서, 상기 슬러리는 그 일부를 생콘크리트 원료로서 재이용할 수 도 있다. 이 경우, 필요에 따라서, 수분 함유량을 적당히 조절할 수도 있다.
상기 방법으로 수득한 슬러리를, 최종적으로는 함수율 60 중량% 이상, 바람직하게는 60~95 중량%의 조건하에서 분쇄 공정에 공급한다.
함수율을 조정하는 경우, 정치 침강조, 원심 탈수기 및 습식 사이클론과 같은 공지의 장치를 사용하여 실시할 수가 있다. 특히 바람직한 함수율 조정 방법은 하기의 "함수율 조정 공정"에 기재되어 있다.
<골재 분리 공정>
슬러리의 조제 공정에서, 하기의 골재 분리 공정을 실시하는 것이 바람직하다. 따라서, 생콘크리트 폐기물로부터 조골재를 분리하는 조골재 분리 공정, 조골재 분리 공정으로 수득한 슬러리로부터 미세 골재를 분리하는 미세 골재 분리 공정, 및 미세 골재 분리 공정으로 수득한 슬러리로부터 미세 골재 미립 부분을 분리하는 미세 골재 미립 부분 분리 공정을 포함하는 방법에 따라, 생콘크리트 슬러지를 포함한 슬러리를 매우 적합하게 얻을 수 있다.
바람직한 실시 형태를 도2에 나타낸다. 조골재 분리 공정에서, 생콘크리트 폐기물로부터 조골재를 분리한다. 조골재의 분리는 트롬멜을 이용해 실시한다. 분리한 조골재는 컨베이어로 자갈 적치소로 회수되고, 나머지의 슬러리는 미세 골재 분리 공정에 보낸다. 미세 골재 분리 공정에서, 조골재 분리 공정으로 수득한 슬러리로부터 미세 골재를 분리한다. 미세 골재의 분리는 모래 분급기를 이용해 실시한다. 분리한 미세 골재는 모래 적치소로 회수되고, 나머지의 슬러리는 미세 골재 미립 부분 분리 공정에 보낸다. 미세 골재 미립 분리 공정에서, 미세 골재 분리 공정으로 수득한 슬러리로부터 미세 골재 미립 부분을 분리한다. 여기서, 미세 골재 미립 부분이란, 미세 골재 분리 공정으로 분리할 수 없었던 모래 유래의 입자를 가리키며, 그 입자 크기는 약 0.05~2 mm 이다. 그의 성분은 석영, 장석, 탄산칼슘 등을 포함한다. 미세 골재 미립 부분의 분리는 습식 사이클론을 이용해 실시한다. 분리한 미세 골재는 컨베이어로 모래 적치소로 회수되고, 나머지의 슬러리가 콘크리트용 재료의 제조에 이용된다. 상기의 골재 분리 공정을 통해 수득한 슬러리는 교반층에 보내져 저장된다.
<함수율 조정 공정>
슬러리의 제소시에, 하기의 함수율 조정 공정을 채용하는 것이 바람직하다. 이 방법에 의해, 매우 적합하게 함수율을 조정할 수 있다. 따라서, 바람직한 함수 조정 공정에서, 분쇄 공정 전에 상기 슬러리의 일부를 빼내 탈수하고, 탈수된 잔여 부분을 슬러리에 되돌리는 것으로 슬러리의 함수율을 조정한다.
바람직한 실시 형태를 도2에 나타낸다. 우선, 교반층에서 고화를 방지하기 위해서 교반하면서 일시 저장되고 있는 슬러리를 함수율 조정층에 보낸다. 함수율 조정층 내의 슬러리를 일부 빼내고, 함수율을 측정한다. 그 다음, 슬러리를 탈수하고, 탈수된 잔여 부분(탈수 케이크)을 함수율 조정층에 되돌린다. 탈수에 의해 생성된 분리 수는 회수된 수로서 계외로 배출되고 생콘크리트의 혼련물 또는 다른 용도에 재이용된다. 여기서, 상기로 측정한 함수율의 값에 따라 탈수 처리 의 강도를 가감하고, 함수율 조정층 내의 슬러리의 함수율을 목표값으로 조정한다. 탈수 처리에는 원심 탈수기를 이용하고, 예를 들면 "함수율이 목표보다 높을 때, 탈수 처리를 수행하고, 낮을 때는, 탈수 처리를 정지한다"와 같은 한 단순한 제어를 실시하여 함수율의 조정이 가능하다. 상기의 함수율 조정 공정을 통해 수득한 슬러리는 분쇄 공정에 보내진다.
(2) 분쇄 공정
분쇄 공정에서, 상기 슬러리를 함수율 60 중량% 이상의 조건하에서 습식 분쇄하는 것에 의해 평균 입경 10 ㎛ 이하의 미립자를 포함한 제품을 얻는다.
본 발명에 따라, 습식 분쇄를 실시할 때, 슬러리의 함수율을 60 중량% 이상(바람직하게는 60~95 중량%)으로 조정한다. 함수율이 60 중량% 미만의 경우에는, 분쇄 효율의 악화라고 하는 문제가 일어난다.
본 발명에 따라, 개시 물질로서의 상기 슬러리가 60 중량% 이상의 함수율을 갖는 경우에는, 함수율의 조정을 실시하지 않고 습식 분쇄할 수가 있다. 한편, 슬러리의 함수율이 60 중량% 미만의 경우에는, 물을 더하는 것에 의해 조정할 수가 있다. 또, 본 발명에 따라, 슬러리 중의 물을 일부 제거하는 것에 의해 적당한 함수율에 조정할 수도 있다. 이 경우는, 정치하거나 습식 사이클론 또는 원심 탈수기와 같은 공지의 장치를 이용하여 탈수할 수 있다.
습식 분쇄는 공지의 방법에 따라 실시할 수가 있다. 예를 들면, 타워 밀, 분쇄기(attritor), 진동 밀, 매체 교반 밀 및 볼 밀과 같은 공지의 분쇄 장치를 사 용해 습식 분쇄할 수가 있다. 습식 분쇄는 그 고형분이 평균 입경이 10 ㎛ 이하(바람직하게는 1㎛ 이상 ~ 10 ㎛ 미만, 보다 바람직하게는 2㎛ 이상 ~ 8㎛ 이하)의 미립자가 될 때까지 실시할 수 있다. 그와 같은 미립자를 생성하여, 보다 뛰어난 특성의 재료를 얻을 수 있다. 따라서, 분쇄 조건은 상기와 같은 입자 크기가 되도록 공지의 조건의 범위 내에서 적당히 정할 수가 있다.
2. 콘크리트용 재료의 제조 장치
본 발명의 제조 장치는 본 발명의 제조 방법을 실시하는데 매우 적합하다. 그와 같은 장치의 예는 상기에 기재되어 있다.
본 발명의 제조 장치는 하기를 포함하는, 생콘크리트 슬러지로부터 콘크리트용 재료의 제조 장치이다:
(1) 생콘크리트 폐기물로부터 조골재를 분리하기 위한 조골재 분리 수단;
(2) 조골재의 분리 처리를 수행하여 수득한 슬러리로부터 미세 골재를 분리하기 위한 미세 골재 분리 수단;
(3) 조골재 및 미세 골재의 분리 처리를 수행하여 수득한 슬러리의 일부를 빼내 탈수하고 탈수된 잔여 부분을 슬러리에 되돌려서 슬러리의 함수율을 조정하는 함수율 조정 수단; 및
(4) 함수율 조정 수단에서 조정된 함수율을 갖는 슬러리를 습식 분쇄하는 분쇄 수단.
보다 바람직한 것으로서, 상기 장치는 미세 골재 분리 수단으로 수득한 슬러 리로부터 미세 골재 미립 부분을 분리하기 위한 미세 골재 미립 부분 분리 수단을 추가로 포함한다.
각 수단은 각각 공지의 장치 또는 부재로부터 적당히 채용할 수가 있다. 본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시 형태를 도3에 나타낸다. 이 장치는 조골재 분리 수단, 미세 골재 분리 수단, 미세 골재 미립 부분 분리 수단, 함수율 조정 수단 및 분쇄 수단을 갖는다. 각 수단은 수송기 또는 수송 배관에 의해 순서에 접속되고 있다.
조골재 분리 수단은, 세정수가 혼재하는 미리혼합된 생콘크리트 폐기물을 받아 이 폐기물을 트롬멜(1)에 공급하는 슈트(2), 조골재를 분리하는 트롬멜(1), 조골재가 분리된 슬러리를 받는 피트(3), 및 분리한 조골재를 자갈 적치소(4)에 수송하는 벨트 컨베이어(5)를 포함한다. 피트는 슬러리 펌프(6)을 통해 배관(도에 나타나 있지 않음)에 의해 미세 골재 분리 수단과 접속되어 있다.
미세 골재 분리 수단은 분리 대상물인 슬러리를 저장하는 호퍼(7), 호퍼 저부로부터 윗쪽으로 경사져 있고 침강한 모래를 모래 적치소(8)에 배출하는 스크루 컨베이어(9), 및 호퍼 내의 상청액을 배출하는 슬러리 펌프(10)을 포함하는 모래 분급기이다. 미세 골재 분리 수단은 슬러리 펌프(10)을 통해 배관에 의해 미세 골재 미립 부분 분리 수단과 접속되어 있다.
미세 골재 미립 부분 분리 수단은 습식 사이클론(11)을 포함한다. 습식 사이클론의 드롭포트(drop port)는 미세 골재의 미립 부분을 되돌리기 위해서 슈트(도에 도시하지 않음)에 의해 모래 분급기의 호퍼(7)에 접속되어 있다. 습식 사 이클론의 슬러리 출구는 배관에 의해 함수율 조정 수단과 접속되고 있다.
함수율 조정 수단은 교반조(12) 및 함수율 조정조(13)을 포함한다. 슬러리를 교반조(12)로부터 함수율 조정조(13)으로 보내기 위해서 양자는 슬러리 펌프 14를 통해 배관에 의해 접속하고 있다. 교반조(12)는 슬러리를 일시 저장하는데 필요한 용량을 가지는 조(槽) 본체 및 조 내의 슬러리의 고화를 방지하기 위한 교반기(15)를 갖추고 있다. 함수율 조정조는 조 본체(13), 조 내의 슬러리를 균일하게 하기 위한 교반기(16), 조 내의 슬러리의 함수율을 측정하기 위한 수분계(17) 및 원심 탈수기(18)을 갖추고 있다. 조 본체는 슬러리 펌프(19)를 개입시켜 배관에 의해 원심 탈수기(18)의 입구에 접속되어 있고, 수분계(17)는 조 본체 및 원심 탈수기 입구를 접속하는 배관에 설치된다. 원심 탈수기의 잔여 출구는 슈트(도시하지 않음)를 통해 조 본체와 접속하고 있고, 회수된 물을 계 외로 반출하기 위한 배관은 원심 탈수기의 출구에 접속되어 있다. 또, 조 본체는 슬러리 펌프(20)을 통해 배관에 의해 분쇄 수단과 접속하고 있다.
분쇄 수단은 분쇄 장치(21) 및 제품 탱크(22)를 포함하고, 양자는 슬러리를 분쇄 장치로부터 제품 탱크에 보내기 위해서 배관에 접속되고 있다. 분쇄 장치는 타워 밀(tower mill; 23) 및 타워 밀로부터 넘치는 슬러리를 받아 침강에 의해 1차 분급하는 침강조(24), 침강조로부터 배출되는 슬러리를 받는 것과 동시에 슬러리 중의 미반응의 시멘트 분의 수화 반응이 진행할 때까지 양생하기 위한 양생조(25), 및 슬러리를 2차 분급하는 습식 사이클론(26)을 갖추고 있다. 침강조의 하부는 타워 밀(23)에 접속되고 있다. 양생조(25)는 고화 방지를 위한 교반기(27)을 갖 추고 있다. 또, 양생조(25)는 슬러리 펌프(28)를 통해 배관에 의해 습식 사이클론(26)에 접속되고 있다. 습식 사이클론의 드롭포트는 분급 후의 잔여 부분을 침강조에 되돌리기 위해 슈트(도에 도시하지 않음)에 의해 침강조(24)에 접속되고 있다. 습식 사이클론의 슬러리 출구는 배관으로 제품 탱크(22)에 접속하고 있다.
본 발명의 장치는 도3의 것에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 방법을 실시하는 목적의 범위를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 설계 변경이 가능하다.
도3의 제조 장치를 설계 변경한 것으로서, 예를 들면 하기의 (1)~(4)를 들 수 있고, 이들은 1종 또는 2종 이상 조합하여 채용할 수가 있다.
(1) 미세 골재 미립 부분 분리 수단의 구성을 생략하고, 미세 골재 분리 수단 및 함수율 조정 수단을 서로 직접적으로 접속한다.
(2) 분쇄 수단에서의 분쇄 장치의 구성을, 타워 밀을 주체로 하는 것으로부터, 분쇄기(attritor), 진동 밀, 매체 교반 밀, 볼 밀 또는 공지의 분쇄기를 주체로 하는 것으로 변경한다.
(3) 함수율 조정 수단에 대해, 수분계로부터의 출력 신호에 근거하여 원심 탈수기 운전을 제어하는 제어 장치를 부가한다.
(4) 상기 수단 또는 이들 수단을 구성하는 각 장치를 접속하는 수송기를, 각 장치의 배치 또는 그 외 상황에 따라, 슬러리 펌프, 배관, 파이프 컨베이어, 벨트 컨베이어, 스크루 컨베이어, 체인 컨베이어 및 버킷(bucket) 컨베이어와 같은 공지의 수송기로 변경한다.
3. 콘크리트용 재료
본 발명은 본 발명의 제조 방법으로 수득한 콘크리트용 재료도 포함한다. 상기에 기재된 바와 같이, 본 발명의 콘크리트용 재료는 평균 입경 10 ㎛ 이하(바람직하게는 1㎛ 이상 ~ 10 ㎛ 미만, 보다 바람직하게는 2㎛ 이상 ~ 8㎛ 이하)의 미립자 형태이다. 이 재료는 그대로 또는 다른 재료와의 혼합물로 사용될 수 있고, 각종의 콘크리트용 재료(그라우트 재료와 같은 충전재)로서 사용할 수도 있다.
예를 들면, 시멘트와의 혼합으로 그라우트 재료를 얻을 수 있다. 더욱 구체적으로는, 용광로 시멘트, 본 발명의 재료, 및 물을 포함하고 용광로 시멘트 및 본 발명의 재료중의 고형분을 중량비 약 1:0.24 ~ 0.6 로 포함한 조성물은 그라우트 재료(충전재)로서 매우 적합하게 이용할 수가 있다. 필요에 따라, 공지의 그라우트 재료와 배합되된 첨가제(예를 들면, 소듐 글리콜레이트와 같은 고화 지연제 및 수크로스와 같은 사카라이드, 알루미늄 가루와 같은 팽창제, 및 기타 콘크리트 첨가제)를 그라우트 재료에 함유시킬 수도 있다. 본 발명의 그라우트 재료는, 유출이 효과적으로 억제되고 양호한 점도를 갖는다. 본 그라우트 재료는 종래의 그라우트 재료로 수득한 것에 대해 뛰어난 효과를 발휘할 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예로 본 발명을 더욱 명확하게 한다. 다만, 본 발명의 범위는 이들 실시예의 범위로 한정되지 않는다.
실시예1
도3에 나타내는 장치를 이용해 콘크리트용 재료를 제조했다.
현장으로부터 회수된 교반기로부터 배출되고 세정수를 포함한 생콘크리트 폐기물을 원재료로서 이용했다.
분쇄 조건은 하기와 같다.
1) 타워 밀: Kubota KK 제조, 모델 KW－5F
2) 매체: 직경 2 mm의 고(高)크롬 볼(1000 kg)
3) 스크루 회전속도: 4m/s
4) 함수율: 87.5 중량%
5) 타워 밀내 체류 시간: 20분
실시예2
도3에 나타내는 장치에서, 실시예1과 동일하게 콘크리트용 재료를 제조했지만, 미세 골재 분리 수단과 함수율 조정 수단과의 사이에 우회 배관을 마련한 장치를 이용하고, 미세 골재 미립 부분 분리 수단을 개입시키지 않았다.
비교예1
도3에 나타내는 장치에서, 실시예1과 동일하게 콘크리트용 재료를 제조했지만, 함수율 조정층에 분취관을 마련하고, 분쇄 수단을 개입시키지 않았으며, 함수율 조정 후의 슬러리를 그대로 콘크리트용 재료로 사용했다.
비교예2
시판의 플라이 애쉬 벌룬(foy ash ballons, 제품명 "CF beads", Union Chemical Co., Ltd. 제조)을 콘크리트용 재료로 사용했다.
비교예3
시판의 벤토나이트(제품명 "Akagi-jirushi", Hojun Corp. 제조)를 콘크리트용 재료로 사용했다.
시험예1
실시예1~2 및 비교예1에서 수득한 제품의 화학 분석치, 및 각 실시예 및 비교예로 수득한 제품의 50% 입자 크기 및 비중을 측정했다. 그 결과를 표1(화학 분석치) 및 표2(50% 입자 크기 및 비중)에 각각 가리킨다.
화학 분석치
강열 감량 불용 잔분 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Na2O K2O 총
실시예1 16.30 13.88 17.47 6.19 2.50 39.60 2.02 1.41 0.09 0.14 99.6
실시예2 23.79 5.01 16.22 4.61 2.75 41.49 1.84 3.69 0.08 0.13 99.6
비교예1 23.79 5.01 16.22 4.61 2.75 41.49 1.84 3.69 0.08 0.13 99.6
* 원료가 동일할 때, 동일한 화학 분석치를 분쇄에 관계없이 얻었다.
물성치
50% 입자 크기 (㎛) 비중 (-)
실시예1 12.56 2.55
실시예2 5.22 2.40
비교예1 12.56 2.40
비교예2 63.3 0.58
비교예3 18.52 2.32
물성을 이하와 같이 측정했다.
화학 분석치: JIS R5202에 따라 측정했다.
50% 입자 크기: 레이저 회절 및 산란의 입자 크기 분포 측정 장치(제품명 "Mcrotrack SRA", Nikkiso KK 제조) 및 용매로서 메탄올을 사용하여 측정했다.
비중: 아크릴 수지로 만들어지고 용량 10 cm3 를 갖는 밀폐 용기에 밀폐 상태로 20 ℃ 의 항온실에서 슬러리를 밀폐하고, 슬러리의 체적 및 중량으로부터 순정 비중을 측정했다.
시험예2
실시예1~2 및 비교예1~2의 제품을 각각 이용하여, 표3에 나타나 있는 조성으로 하수 보수용 그라우트 재료를 조제하고 각 그라우트 재료에 대해 유출율 및 유동치를 측정했다. 그 결과를 표4에 나타낸다.
유출율을, 일본 토목 학회의 표준 JSCE－F522 "Test Method for Bleeding Ratio and Expansion Ratio of Injection Mortar of Pre-packed Concrete (Polyethylene Bag method)"에 따라 측정했다. 또, 유동치는 JIS R5201에 따라 측정했고, 드로 플로우(draw flow)를 유리판 상에서 측정했다.
하수 보수용 그라우트 재료의 배합
용광로 슬래그 B형 시멘트 (kg/m3) 플라이 애쉬 벌룬 (kg/m3) 생콘크리트 슬러지 (괄호는 고형 분의 양) (kg/m3) 미분쇄 슬러지 (괄호는 고형분의 양) (kg/m3) 물 (kg/m3) 폴리머 분산계의 접착체 (kg/m3) 물/분체 비
실시예1 750 - - 796(100) - 17 0.82
실시예2 750 - - 480(60) 291 17 0.88
비교예1 750 - 796(100) - - 17 0.82
비교예2 750 200 - - 372 17 0.39
* 생 콘크리트의 물 함량: 87.5 %
하수 보수용 그라우트 재료의 평가 결과
24시간 후의 유출비 (%) 유동치(mm)
실시예1 0 330
실시예2 0 330
비교예1 30 390
비교예2 0 225
표4의 결과로부터, 비교예1의 입자 크기는 크기 때문에, 유출율은 아주 높았다. 비교예2에서, 유출율은 만족하지만, 유동치가 낮고, 장거리 압송성이 뒤떨어졌다. 반대로, 실시예1 및 2의 제품은 작은 유출율(기준치 0%)을 가지며 그의 유동치도 적정치(기준치 < 270 mm)를 나타냈다.
시험예3
실시예1~2, 비교예1 및 비교예3의 제품을 이용했고, 표5에 나타내는 배합으로 차폐 터널 공법에서의 주입용 액 A 를 조제하고, 그의 유출율 및 점도를 측정했다. 그 결과를 표6에 나타낸다.
유출율을, 용량 1 dm3 의 메스 실린더에 1 dm3 의 A 액을 넣고 시험예2와 동일하게 측정했다. 점도를, 회전 점도계를 이용하여 온도 20 ℃ 의 조건하에서 측정했다.
차폐 터널 공법에서 주입용 액 A 의 배합
용광로 슬래그 B형 시멘트 (kg/m3) 플라이 애쉬 벌룬 (kg/m3) 생콘크리트 슬러지 (괄호는 고형분의 양) (kg/m3) 미분쇄 슬러지 (괄호는 고형분의 양) (kg/m3) 물 (kg/m3) 물/분체 비
실시예1 250 - - 800(120) 189 2.54
실시예2 250 - - 800(100) 177 2.51
비교예1 250 - 800(100) - 177 2.51
비교예2 250 80 - - 884 2.68
차폐 터널 공법에서 주입용 액 A 의 평가 결과
24시간 후의 유출비 (%) 점도(dPas)
실시예1 0.5 1.2
실시예2 0 1.5
비교예1 50 측정 불가
비교예2 2 11
표6에 나타나 있는 바와 같이, 유출율은 비교예1에서 매우 높고, 재료 분리가 현저하기 때문에, 점도를 측정할 수가 없었다. 비교예3에서, 유출율은 양호했지만, 점도는 높고, 장거리 압송성이 열등하였다. 반대로, 실시예1 및 2에서, 제품의 유출율(기준 < 5%) 및 점도는 모두 양호한 값을 나타내는 것을 알 수 있었다.

Claims (9)

  1. 슬러리를 함수율 60 중량% 이상의 조건하에서 습식 분쇄하는 것에 의해 평균 입경 10 ㎛ 이하의 미립자를 포함한 제품을 얻는 분쇄 공정을 적어도 포함하는, 생콘크리트 슬러지를 포함한 슬러리로부터 콘크리트용 재료의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 함수율은 60 ~ 95 중량% 인 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 미립자의 평균 입경은 1㎛ 이상 10 ㎛ 미만인 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 분쇄 공정 전에, 상기 슬러리의 일부를 빼내 탈수하고 탈수된 잔여 부분을 슬러리에 되돌려서 슬러리의 함수율을 조정하는 함수율 조정 공정을 추가로 포함하는 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 슬러리는 하기를 포함하는 방법으로 수득되는 제조 방법:
    1) 생콘크리트 폐기물로부터 조골재를 분리하는 조골재 분리 공정;
    2) 조골재 분리 공정으로 수득한 슬러리로부터 미세 골재를 분리하는 미세 골재 분리 공정; 및
    3) 미세 골재 분리 공정으로 수득한 슬러리로부터 미세 골재 미립 부분을 분리하는 미세 골재 미립 부분 분리 공정.
  6. 제1항에 따른 제조 방법으로 수득한 콘크리트용 재료.
  7. 제6항에 따른 콘크리트용 재료 및 시멘트를 포함한 그라우트 재료.
  8. 하기를 포함하는, 생콘크리트 슬러지로부터 콘크리트용 재료의 제조 장치:
    (1) 생콘크리트 폐기물로부터 조골재를 분리하기 위한 조골재 분리 수단;
    (2) 조골재의 분리 처리를 수행하여 수득한 슬러리로부터 미세 골재를 분리하기 위한 미세 골재 분리 수단;
    (3) 조골재 및 미세 골재의 분리 처리를 수행하여 수득한 슬러리의 일부를 빼내 탈수하고 탈수된 잔여 부분을 슬러리에 되돌려서 슬러리의 함수율을 조정하는 함수율 조정 수단; 및
    (4) 함수율 조정 수단에서 조정된 함수율을 갖는 슬러리를 습식 분쇄하는 분쇄 수단.
  9. 제8항에 있어서, 미세 골재 분리 수단으로 수득한 슬러리로부터 미세 골재의 미립 부분을 분리하기 위한 미세 골재 미립 부분 분리 수단을 추가로 포함하는 제조 장치.
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