KR20080098419A

KR20080098419A - 중량 골재

Info

Publication number: KR20080098419A
Application number: KR20087022115A
Authority: KR
Inventors: 야스히데 히고; 미노루 요시모토; 다케시 하마다; 에이치 마나베
Original assignee: 다이헤이요 세멘토 가부시키가이샤
Priority date: 2006-11-22
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2008-11-07
Also published as: JP4166269B2; WO2008062580A1; JPWO2008062580A1; US20100326324A1; KR100907203B1; CN101541704A; CN101541704B

Abstract

중량 콘크리트나 중량 모르타르의 세골재로서 적절한 입경과 밀도를 구비한 중량 골재를 염가로 제공하는 것을 과제로 하고, 주요 구성 성분으로서 FeO, Fe₂O₃, 금속철의 적어도 하나를 함유하는 골재로서, 전체 입자 중 구상의 입자가 20％ 이상이고, 공칭 치수 0.15㎜ 의 체를 통과하는 입자가 전체 입자 중 질량 백분율로 10％ 내지 20％ 인 것을 특징으로 하는 중량 골재를 제공하는 것이고, 또한, 제강의 압연 공정에서 발생하는 밀 스케일, 제강용 전로 더스트 중 입경 50㎛ 로 체질된 조립분 및 고로수쇄 슬래그로부터 분리된 입상 선철에서 선택되는 적어도 2 종 이상을 혼합하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 상기 중량 골재를 제공하는 것이다.

Description

중량 골재{HEAVY WEIGHT AGGREGATES}

본 발명은, 소파 블록, 방사선 차단벽 등의 중량 콘크리트, 중량 모르타르 등에 사용되는 중량 골재에 관한 것이다.

중량 콘크리트란, 통상보다 단위 용적 중량을 크게 한 콘크리트로서, 소파 블록, 호안제용 콘크리트, 방사선 차단벽, 교량 웨이트 등에 이용되고 있다. 중량 콘크리트에 사용하는 중량 골재로서는 자철광이나 적철광의 철광석이 많이 이용되어 왔는데, 중량 골재로서 양질이기는 하나 입수가 곤란해지고 있으며, 고가의 천연 자원의 사용은 경제적으로도, 환경 배려의 관점에서도 바람직하지 않다. 철광석 골재를 대신하는 것으로서, 전기로 산화 슬래그 등의 철 함유량이 많은 슬래그도 사용되는데, 밀도가 4g/㎤ 미만인 것이 많아, 중량 골재로서 충분한 밀도인 것의 입수는 곤란하다. 그 밖에, 제강용 전로 더스트에 시멘트를 배합하는 중량 콘크리트가 제안되어 있다 (예를 들어, 특허 문헌 1 참조). 그러나, 콘크리트나 모르타르의 세골재로서 그대로 사용하기 위해서는, 제강용 전로 더스트의 입경은 충분하지 않아, 체질한 조립분(租粒分)만 사용할 수 있다. 세립 더스트에 시멘트를 배합하여 조립하고 직경 200㎛ 이상의 펠릿으로 하여, 골재로서 사용하는 기술 (예를 들어, 특허 문헌 2 참조) 도 제안되어 있는데, 펠릿 제조 공정을 거치 면 비용이 높아진다.

특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 평5-319880호

특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 평6-024813호

또한, 특허 문헌 3 에는, 중량 콘크리트의 세골재로서 체 공칭 치수 2.5㎜ 내지 0.15㎜ 의 쇼트 블라스트용 스틸 세립을 입도 조정하여 사용하는 것이 제안되어 있다. 그러나, 다양한 사이즈의 균일 입도로 조정하여 제조된 고가의 쇼트 블라스트용 스틸 세립을 배합하여 입도 조정하는 것은 매우 비용이 높아지기 때문에, 상업적인 적용은 진행되지 않았다. 이것을 대신하는 중량 콘크리트용 세골재의 재료로서, 고로수쇄 슬래그로부터 분리된 입상 선철을 사용하는 것이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허 문헌 4 참조). 그러나, 이들의 중량 콘크리트용 세골재는 조골재와 함께 사용하는 콘크리트용 세골재로서 유효하지만, 후에 상세하게 서술하는 바와 같이, 세골재만을 사용하는 중량 모르타르용의 세골재로서는 충분한 모르타르 플로우가 얻어지지 않거나, 혹은 골재와 시멘트 페이스트의 분리가 발생하는 경우가 있다는 과제가 있었다.

특허 문헌 3 : 일본 공개특허공보 평2-172846호

특허 문헌 4 : 일본 공개특허공보 2004-210574호

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

본 발명은, 중량 콘크리트나 중량 모르타르의 세골재로서 적절한 입경과 밀도를 구비한 중량 골재를 염가로 제공하는 것이다. 특히, 조골재와 함께 사용하는 중량 콘크리트용뿐만 아니라, 중량 모르타르용으로도 유용한 중량 세골재를 제공하는 것이다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명자는, 상기 과제를 해결하기 위하여, 중량 골재로서 충분한 밀도를 갖는 리사이클 재료를 다양하게 비교하여, 중량 골재로서 최적인 사용을 위한 골재의 입자 형상 및 입도 분포를 예의 연구한 결과, 주요 구성 성분으로서 FeO, Fe₂O₃, 금속철의 적어도 하나를 함유하는 골재로서, 전체 입자 중 구상의 입자가 20％ 이상이고, 공칭 치수 0.15㎜ 인 체를 통과하는 입자가 전체 입자 중 질량 백분율로 10％ 내지 20％ 인 경우에, 현격히 양호한 모르타르 플로우가 얻어진다는 등의 지견을 얻었다.

따라서, 본 발명은, 주요 구성 성분으로서 FeO, Fe₂O₃, 금속철의 적어도 하나를 함유하는 골재로서, 전체 입자 중 구상의 입자가 20％ 이상이고, 공칭 치수 0.15㎜ 의 체를 통과하는 입자가 전체 입자 중 질량 백분율로 10％ 내지 20％ 인 것을 특징으로 하는 중량 골재를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 중량 골재는, 강 슬래브 표면의 용삭 처리 공정에서 발생하는 리사이클 재료의 핫 스카프를 포함하는 것도 특징으로 하고, 제강의 압연 공정에서 발생하는 밀 스케일, 제강용 전로 더스트 중 입경 50㎛ 로 체질된 조립분 및 고로수쇄 슬래그로부터 분리된 입상 선철에서 선택되는 적어도 1 종 이상과 핫 스카프를 혼합하여 얻어지는 것도 특징으로 한다. 또한, 핫 스카프와 제강의 압연 공정에서 발생하는 리사이클 재료의 밀 스케일을 혼합 용적비가 100 : 0 내지 30 : 70 인 범위에서 혼합하여 얻어지는 것, 핫 스카프와 제강용 전로 더스트 중 입경 50㎛ 로 체질된 조립분을 혼합 용적비가 100 : 0 내지 70 : 30 인 범위에서 혼합하여 얻어지는 것, 핫 스카프와 고로수쇄 슬래그로부터 분리된 입상 선철을 혼합 용적비가 100 : 0 내지 70 : 30 인 범위에서 혼합하여 얻어지는 것도 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 중량 골재는, 제강의 압연 공정에서 발생하는 밀 스케일, 제강용 전로 더스트 중 입경 50㎛ 로 체질된 조립분 및 고로수쇄 슬래그로부터 분리된 입상 선철에서 선택되는 적어도 2 종 이상을 혼합하여 얻어지는 것도 특징으로 하고, 또한, 상기 밀 스케일, 전로 더스트 조립분 및 입상 선철의 혼합 비율이 각각 질량 백분율로 20 ∼ 70％, 20 ∼ 50％ 및 0 ∼ 40％ 인 것도 특징으로 한다.

발명의 효과

본 발명의 중량 골재는, 콘크리트나 모르타르의 세골재에 요구되는 적절한 입도 분포를 구비하고, 구상 입자를 적당히 함유하기 때문에, 콘크리트나 모르타르의 프레쉬성상에 적당한 유동성과 워커빌리티를 줄 수 있고, 또 밀도가 4g/㎤ 이상인 중량 골재로서 충분한 밀도를 제공할 수 있다. 또한, 제강 공정에서 발생하는 리사이클 재료를 혼합하여 얻어지기 때문에, 자원의 고갈이 염려되는 고가의 천연 자원인 철광석 골재의 대체로서 유효하다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명의 중량 골재에 대해 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명에 있어서 중량 골재란, 표건 밀도가 4g/㎤ 이상인 골재를 가리킨다.

본 발명의 중량 골재는, 주요 구성 성분으로서 FeO, Fe₂O₃, 금속철의 적어도 하나를 함유한다. 「주요 구성 성분으로서 FeO, Fe₂O₃, 금속철의 적어도 하나를 함유한다」란, 철을 이러한 산화물 또는 금속의 형태로 함유하는 것을 말하고, 중량 골재 중의 철의 함유량에 관해서는 특별히 한정은 없지만, 구성 원소를 형광 X 선 분석에 의해 산화물 환산으로 구했을 때의 Fe₂O₃ 이 65％ 이상인 것이 바람직하다. 구성 원소를 형광 X 선 분석에 의해 산화물 환산으로 구했을 때의 Fe₂O₃ 이 65％ 에 미치지 않을 때에는, 골재의 표건 밀도가 4g/㎤ 미만이 되는 경우가 있다. 보다 바람직하게는, 구성 원소를 형광 X 선 분석에 의해 산화물 환산으로 구했을 때의 Fe₂O₃ 이 75％ 이상이고, 이 때의 중량 골재의 표건 밀도는 4.5g/㎤ 이상이 된다. 따라서, 본 발명의 중량 골재의 표건 밀도는 바람직하게는 4.5g/㎤ 이상이다.

중량 골재는 시멘트 페이스트와의 밀도차가 크기 때문에, 콘크리트나 모르타르의 타설시에 골재와 페이스트가 분리되기 쉽다. 따라서, 중량 골재의 형상에 의해 유동성이 확보될 필요가 있다. 본 발명의 중량 골재는, 전체 입자 중 구상의 입자 (이하, 단순히 「구상 입자」라고 약기하는 경우가 있다) 가 20％ 이상 함유되기 때문에 유동성이 높고, 콘크리트나 모르타르에 사용했을 때에 시멘트 페이스트와 분리되는 일 없이 타설할 수 있다. 구상 입자가 20％ 에 미치지 않는 경우에는, 콘크리트나 모르타르의 타설시에 골재와 페이스트가 분리되는 경우가 있다.

콘크리트, 모르타르에 사용하는 세골재의 최적 입도는, 골재의 형상, 표면 조활도, 배합 등에 의해 변화되는 것이다. 예를 들어, 쇄사의 JIS 규격 ( A 5005 ; 비특허 문헌 1) 에서는 표 1 과 같이 입도 분포가 규정되어, 공칭 치수 0.15㎜ 의 체를 통과하는 입자가 전체 입자 중 질량 백분율로 2％ 내지 15％ 로 되어 있다. 한편, 전기로 산화 슬래그 골재의 JIS 규격 (A 5011-4 ; 비특허 문헌 2) 에서는 그 해설 중에서 미립분(黴粒分)을 많게 하는 것이 양호한 프레쉬 콘크리트의 성상이 얻어지는 것이 나타나고, 1.2㎜ 전기로 산화 슬래그 골재에서는 공칭 치수 0.15㎜ 의 체를 통과하는 입자가 전체 입자 중 질량 백분율로 10％ 내지 30％ 로 되어 있다. 그러나, 밀도가 4.5g/㎤ 이상이고 전체 입자 중 구상의 입자가 20％ 이상 함유되는 중량 골재로, 양호한 프레쉬 콘크리트의 성상을 얻기 위한 최적의 입도 분포에 대한 지견이 공개된 경우는 없다.

특허 문헌 3 에는, 중량 콘크리트용의 세골재로서 쇼트 블라스트용 스틸 세립을 배합하여 사용하는 것이 나타나 있는데, JASS5 (일본 건축 학회 건축 공사 표준 시방서 5 철근 콘크리트 공사) 에 규정된 입도 분포를 만족하도록 조정되어 있을 뿐, 콘크리트, 모르타르의 양호한 프레쉬 성상을 얻기 위한 중량 골재의 상세한 입도 분포에 대한 검토는 이루어지지 않았다.

본 발명자는, 양호한 모르타르 플로우를 얻기 위한 중량 골재의 입도 분포를 상세하게 검토하여, 표 1 에 나타내는 최적 입도 분포를 발견하였다. 즉, 본 발명의 중량 골재는, 공칭 치수 0.15㎜ 의 체를 통과하는 입자가 전체 입자 중 질량 백분율로 10％ 내지 20％ 인 것을 특징으로 한다. 공칭 치수 0.15㎜ 의 체를 통과하는 입자가 전체 입자 중 질량 백분율로 10％ 에 미치지 않을 때, 혹은 20％ 를 초과할 때에는, 충분한 모르타르 플로우가 얻어지지 않거나, 혹은 골재와 시멘트 페이스트의 분리가 발생하는 경우가 있다.

비특허 문헌 1 : 일본 공업 규격 JIS A 5005 콘크리트용 쇄석 및 쇄사

비특허 문헌 2 : 일본 공업 규격 JIS A 5011-4 콘크리트용 슬래그 골재 제 4 부 : 전기로 산화 슬래그 골재

또한, 공칭 치수 1.2㎜ 의 체를 통과하는 입자가 전체 입자 중 질량 백분율로 70％ 내지 90％ 인 것이 바람직하다. 공칭 치수 1.2㎜ 의 체를 통과하는 입자가 전체 입자 중 질량 백분율로 70％ 에 미치지 않을 때, 혹은 90％ 를 초과할 때에는, 충분한 모르타르 플로우가 얻어지지 않거나, 혹은 골재와 시멘트 페이스트의 분리가 발생하는 경우가 있다. 또한, 본 발명의 중량 골재는 제강 과정에서 발생하는 리사이클재를 혼합하여 얻는 것이 바람직하다.

연속 주조 슬래브에 의해 주조한 강 슬래브는, 주형에 대한 용강 주입류에 의해 강 슬래브의 길이 방향 표층부에 연속적으로 Al 등의 개재물이 석출된다. 이 강 슬래브의 표층 개재물을 용삭 제거하는 공정에서 발생하는 리사이클 재료의 핫 스카프는, 주요 구성 성분으로서 FeO, Fe₂O₃, 금속철을 함유하고, 구성 원소를 형광 X 선 분석에 의해 산화물 환산으로 구했을 때의 Fe₂O₃ 이 80％ 이상이고, 표건 밀도는 4.8g/㎤ 이상이 된다. 또 구상 입자가 약 70％ 를 차지하고, 게다가 공칭 치수 0.15㎜ 의 체를 통과하는 입자가 전체 입자 중 질량 백분율로 10％ 내지 20％ 의 범위 내로, 그 상태로 본 발명의 중량 골재로서 사용할 수 있다.

그러나, 본 리사이클 재료의 발생량은 그다지 많지는 않아, 다른 리사이클 재료와의 혼합 사용이 바람직하다. 예를 들어, 제강용 전로 더스트 중 50㎛ 로 체질된 조립분이면, 핫 스카프 70 에 대해 조분 전로 더스트 30 의 용적비까지라면 혼합할 수 있다. 그 이상으로 조분 전로 더스트를 혼합하면, 공칭 치수 0.15㎜ 의 체를 통과하는 입자가 전체 입자 중 질량 백분율로 20％ 를 초과하기 때문에, 충분한 모르타르 플로우가 얻어지지 않는 경우가 있다.

고로수쇄 슬래그로부터 분쇄 과정에서 분리되는 입상 선철도 금속철이 주성분으로 4.8g/㎤ 이상의 표건 밀도를 나타냄과 함께, 구형에 가까운 형상의 입자가 50％ 정도 함유되어 핫 스카프와 혼합 사용할 수 있는 리사이클재이다. 핫 스카프 70 에 대해 입상 선철 30 의 용적비까지라면 혼합할 수 있다. 그 이상으로 입상 선철을 혼합하면, 공칭 치수 0.15㎜ 의 체를 통과하는 입자가 전체 입자 중 질량 백분율로 10％ 에 미치지 않기 때문에, 충분한 모르타르 플로우가 얻어지지 않는 경우가 있다.

제강의 압연 공정에서 발생하는 리사이클 재료의 밀 스케일도, 주요 구성 성분으로서 FeO, Fe₂O₃, 금속철을 함유하고, 구성 원소를 형광 X 선 분석에 의해 산화물 환산으로 구하였을 때의 Fe₂O₃ 이 80％ 이상이고, 표건 밀도는 4.8g/㎤ 이상이 된다. 또한, 핫 스카프보다 조금 조립측으로 시프트하여 쇄사 JIS 에 가까운 입도 분포를 가지고 있다. 또한 리사이클 재료로서의 발생량이 비교적 많다. 그러나, 입자 형상은 편평한 것이 많기 때문에, 골재로서 이용한 경우에는 콘크리트나 모르타르의 유동성이 저하되기 쉽고, 과잉으로 단위 수량(水量)이나 감수제량을 늘린 경우에는 골재와 베이스트가 분리되기 쉽다. 따라서, 밀 스케일을 그대로 단독으로 중량 골재로서 사용하는 것은 불가능하다.

본 발명자는 핫 스카프와 밀 스케일을 다양한 혼합비로 혼합하여 중량 골재로서의 적정을 검토하였다. 그 결과, 핫 스카프 30 에 대해 밀 스케일 70 의 용적비까지 혼합할 수 있는 것을 확인하였다. 그 이상으로 밀 스케일을 혼합하면, 구상 입자의 비율이 20％ 를 밑돌아 유동성을 확보하지 못하고, 충분한 모르타르 플로우가 얻어지지 않는 경우가 있다. 또한 모르타르 플로우를 얻기 위해서 단위 수량을 증가시킨 경우에는, 골재와 시멘트 페이스트의 분리가 생기는 경우가 있다. 또한, 핫 스카프와 밀 스케일의 혼합 용적비가 40 : 60 이거나, 그보다 핫 스카프의 비율이 많은 경우에는, 모르타르로부터 공기가 빠져나가기 쉬워, 모르타르의 단위 용적 질량을 크게 할 수 있으므로, 보다 바람직하다.

여기서 본원 발명에 있어서의 「구상 입자」에 대해 상세하게 설명한다. 구상 입자란, 문자 그대로 진구형에 가까운 형상의 입자이다. 구상 입자의 생성 과정에는, (1) 고체가 열로 액상으로 용융한 후, 공중에서 식어 굳어짐으로써 체적당의 표면적이 최소가 되는 구형에 가까운 형상이 되는 경우, (2) 비구형 입자가 물리적인 연마(硏磨)에 의해 모서리를 잃어 구형에 가까운 형상이 되는 경우, (3) 분말 또는 용해액으로부터 석출된 미립이 핵의 주위에 결합하여 구형에 가까운 형상으로 성장하는 경우가 있다. (2) (3) 의 경우에는 구형으로부터 비구형까지 연속적인 형상의 입자가 생성되지만, (1) 의 경우에는 중간 형상의 입자는 생성되지 않는다.

핫 스카프는 상기와 같이, 강 슬래브의 표층 개재물을 용삭 제거하는 공정에서 발생하는 리사이클 재료로서, 상기 (1) 의 생성 과정에서 구상 입자가 생성된다. 조분 전로 더스트 및 입상 선철에도 구상 입자가 함유되지만, 그 생성 과정은 상기 (1) 뿐만 아니라 (2) 의 경우도 포함된다고 생각된다.

본 발명의 중량 골재는, 전체 입자 중 「구상 입자」가 20％ 이상인 것이 필수이지만, 하기하는 변형 요철도가 3.3 이하인 「구상 입자」가 전체 입자 중 20％ 이상인 것이 바람직하다.

여기서, 「변형 요철도」는 이하의 식으로 정의된다.

[변형 요철도] = [입자 윤곽의 둘레 길이] / [입자 윤곽 면적과 동일한 면적의 정원의 직경]

즉, 주사형 전자현미경 (SEM) 화상의 육안에 따라, 그 음영으로부터 원판상이나 반구상이라고 판단할 수 있는 입자를 제외하고, 분명하게 구형에 가까운 입자를 화상 처리하여 해석한다. 화상 처리는, 일반적인 화상 처리 소프트 [예를 들어 Adobe Photoshop (어도비 시스템즈사 (ADOBE SYSTEMS INCORPORATED) 제조 등록 상표)] 를 이용하여 행하면 된다. 먼저, 구형에 가까운 입자의 화상으로부터 음영을 지워 윤곽만의 도형을 작성하고, 그 도형의 면적과 윤곽의 둘레 길이를 구한다. 그 도형을 원에 근사하게 하여 (그 도형과 동일 면적의 원을 상정하여), 그 원의 면적 πr² 으로부터 반경 r 을 구하고 그 2 배로 하여 직경을 구한다. 직경에 대한 둘레 길이의 비는, 윤곽이 원에 가까울수록, 즉 입자가 구형에 가까울수록 작아져 원주율 π 에 가까운 값이 된다. 덧붙여서, 핫 스카프에 포함되는 구상 입자에서는 변형 요철도가 3.2 이하가 된다.

또한, 전체 입자 중 구상 입자의 비율을 구하는 경우, 복수의 SEM 사진에 찍힌 전체 입자의 수와 구상 입자의 수를 세어 평균을 구하면 되는데, 입자의 입경에 상관없이 구상 입자의 비율은 일정하다고 가정하고, 일정 입경, 예를 들어 50㎛ 이상의 입자만을 센다.

한편, 본 발명의 중량 골재는, 제강의 압연 공정에서 발생하는 밀 스케일, 제강용 전로 더스트 중 입경 50㎛ 로 체질된 조립분 및 고로수쇄 슬래그로부터 분리된 입상 선철에서 선택되는 적어도 2 종 이상을 혼합하여도 얻어진다. 상기 밀 스케일, 전로 더스트 조립분 및 입상 선철은, 모두 강 슬래브 표면의 용삭 처리 공정에서 발생하는 핫 스카프보다 발생량이 많은 리사이클재이다.

밀 스케일은 제강의 압연 공정에서 발생하는 리사이클재로서, 구성 원소를 형광 X 선 분석에 의해 산화물 환산으로 구했을 때의 Fe₂O₃ 이 80％ 이상이고, 표건 밀도는 4.8g/㎤ 이상이 된다. 또한 표 2 에 나타내는 바와 같이 쇄사 JIS 에 가까운 입도 분포를 가지고 있다. 그러나, 입자 형상은 편평한 것이 많기 때문에, 골재로서 이용한 경우에는 콘크리트나 모르타르의 유동성이 저하되기 쉽고, 과잉으로 단위 수량이나 감수제량을 늘린 경우에는 골재와 페이스트가 분리되기 쉽다. 따라서, 밀 스케일을 그대로 단독으로 중량 골재로서 사용하는 것은 불가능하다.

제강용 전로 더스트의 조립분은 구상 입자를 70％ 이상 함유하는데, 공칭 치수 0.15㎜ 의 체를 통과하는 입자가 전체 입자 중 질량 백분율로 25％ 이상, 공칭 치수 0.3㎜ 의 체를 통과하는 입자가 65％ 이상으로, 골재로서는 입도 분포가 지나치게 세립측으로 치우치기 때문에 입자가 응집하기 쉬워, 조분 전로 더스트를 단독으로 중량 골재로서 사용한 경우에는 충분한 모르타르 플로우를 얻는 것은 곤란하다.

고로수쇄 슬래그로부터 분리된 입상 선철도 구상 입자를 약 50％ 함유하는데, 공칭 치수 0.15㎜ 의 체를 통과하는 입자가 전체 입자 중 질량 백분율로 5％ 이하, 공칭 치수 0.3㎜ 의 체를 통과하는 입자가 20％ 이하인 한편, 공칭 치수 1.2㎜ 의 체를 통과하는 입자가 85％ 이상과, 입경이 0.3㎜ 내지 1.2㎜ 사이에 집중하는 편중된 입도 분포를 갖는다. 그 때문에, 입상 선철을 단독으로 중량 골재로서 사용한 경우에는 골재와 시멘트 페이스트의 분리가 일어나기 쉽다.

이상과 같이 상기 3 종의 리사이클재는, 모두 단독으로 중량 골재로서 사용한 경우에는 충분한 모르타르 플로우가 얻어지지 않거나, 혹은 골재와 시멘트 페이스트의 분리가 일어나기 쉽다. 그러나 상기 3 종의 리사이클재 중, 적어도 2 종 이상을 적절한 혼합 비율로 혼합함으로써, 골재와 시멘트 페이스트의 분리가 일어나지 않고, 모르타르에 충분한 유동성과 워커빌리티를 줄 수 있는 중량 골재가 얻어진다.

본 발명의 중량 골재는, 상기 밀 스케일, 전로 더스트 조립분 및 입상 선철의 혼합 비율이 각각 질량 백분율로 0 ∼ 70％, 0 ∼ 50％ 및 0 ∼ 60％ 인 것이 바람직하고, 특히 20 ∼ 70％, 20 ∼ 50％ 및 0 ∼ 40％ 인 것이 바람직하다.

밀 스케일의 혼합 비율이 70％ 를 초과할 때, 또는 전로 더스트 조립분의 혼합 비율이 50％ 를 초과할 때, 그 중량 골재를 사용한 모르타르에서는 충분한 모르타르 플로우가 얻어지지 않는 경우가 있어 바람직하지 않다. 입상 선철의 혼합 비율이 60％ 를 초과할 때, 그 중량 골재를 사용한 모르타르에서는 골재와 시멘트 페이스트의 분리가 일어나는 경우가 있어 바람직하지 않다.

밀 스케일의 혼합 비율이 20％ 에 미치지 않을 때, 그 중량 골재를 사용한 모르타르에서는, 나머지 리사이클재의 혼합 비율에 따라서는 골재와 시멘트 페이스트의 분리가 일어나거나, 또는 충분한 모르타르 플로우가 얻어지지 않는 경우가 있다. 전로 더스트 조립분의 혼합 비율이 20％ 에 미치지 않을 때, 또는 입상 선철의 혼합 비율이 40％ 를 초과할 때, 그 중량 골재를 사용한 모르타르에서는 나머지 리사이클재의 혼합 비율에 따라서는, 골재와 시멘트 페이스트의 분리가 일어나는 경우가 있다.

도 1 은 핫 스카프 (HS) 와 밀 스케일 (MS) 의 혼합 비율과 모르타르 플로우의 관계를 나타낸 도면이다. (실시예 3)

도 2 는 핫 스카프 (HS) 와 밀 스케일 (MS) 의 혼합 비율과 모르타르의 단위 용적 질량의 관계를 나타낸 도면이다. (실시예 3)

이하에, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 그 요지를 벗어나지 않는 한 이들의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

(시험 방법)

(1) 표건 밀도 5.08g/㎤, 구상 입자 약 75％ 의 핫 스카프와, 표건 밀도 5.84g/㎤, 구상 입자 약 73％ 의 조분 전로 더스트를 적절히 혼합하여, 표 2 에 입도 분포를 나타내는 혼합사 1 ∼ 4 를 조정하였다. (혼합사 2 의 혼합 용적비 ; 핫 스카프 70 : 조분 전로 더스트 30)

(2) (1) 에서 조정한 혼합사에 보통 포틀랜드 시멘트를 모래 시멘트 용적비 3.19 로 혼합하고, 시멘트 547㎏/㎥ 당 4.37㎏/㎥ 의 폴리카르복실산 에테르계 고성능 AE 감수제와, 0.22㎏/㎥ 의 소포제와, 246㎏/㎥ 의 물 (물 시멘트비 45.0％) 을 첨가하여 혼련하였다.

(3) JIS R 5201 시멘트의 물리 시험 방법의 플로우콘을 이용하여, 직경 100㎜, 높이 40㎜ 의 플로우콘에 (2) 에서 조정한 모르타르를 충전하고 콘을 인발하여 모르타르 플로우를 측정하였다.

(시험 결과)

모르타르 플로우의 측정 결과를 표 3 에 나타내었다.

표 3 에 나타낸 결과로부터, 혼합사 1 과 2 에서는 양호한 모르타르 플로우가 얻어졌다. 혼합사 4 에서는 입경이 작은 입자가 조밀하게 충전되기 때문에, 혼련도 곤란할 정도로 단단하여 모르타르의 유동이 나타나지 않았다. 혼합사 3 에서는 적지만 모르타르 플로우가 나타났고, 자세한 것은 나타내지 않지만, 물 시멘트비를 50％ 로 증가시키면 모르타르 플로우는 130㎜ 까지 증가했지만, 골재와 시멘트 페이스트의 분리가 생겼다. 이상과 같이, 중량 골재의 입도 분포를 공칭 치수 0.15㎜ 의 체를 통과하는 입자가 전체 입자 중 질량 백분율로 20％ 이하가 되도록 한정함으로써, 모르타르 플로우에 있어서 현격히 현저한 효과가 얻어지는 것이 밝혀졌다.

실시예 2

(시험 방법)

(1) 표건 밀도 5.08g/㎤, 구상 입자 약 75％ 의 핫 스카프와, 표건 밀도 5.60g/㎤, 구상 입자 약 54％ 의 입상 선철 (고로수쇄 슬래그로부터 분쇄 과정에서 자선 (磁選) 분리한 것) 를 적절히 혼합하여, 표 4 에 입도 분포를 나타내는 혼합사 5 ∼ 10 을 조정하였다. (혼합사 7 의 혼합 용적비 ; 핫 스카프 70 : 입상 선철 30)

(2) (1) 에서 조정한 혼합사에 보통 포틀랜드 시멘트를 모래 시멘트 용적비 3.19 로 혼합하고, 시멘트 547㎏/㎥ 당 5.46㎏/㎥ 의 폴리카르복실산 에테르계 고성능 AE 감수제와, 0.22㎏/㎥ 의 소포제와, 246㎏/㎥ 의 물 (물 시멘트비 45.0％) 을 첨가하여 혼련하였다.

(3) 실시예 1 과 동일하게 모르타르 플로우를 측정하였다.

(시험 결과)

모르타르 플로우의 측정 결과를 표 4 에 나타내었다.

표 4 에 나타낸 결과로부터, 혼합사 5, 6 및 7 에서는 양호한 모르타르 플로우가 얻어졌다. 이에 비해 혼합사 8, 9 및 10 에서는 분명하게 모르타르의 유동성이 낮아졌다. 또한, 혼합사 9 및 10 에서는 약간, 골재와 시멘트 페이스트의 분리가 생겼다. 이상과 같이, 중량 골재의 입도 분포를 공칭 치수 0.15㎜ 의 체를 통과하는 입자가 전체 입자 중 질량 백분율로 10％ 이상이 되도록 한정함으로써, 모르타르 플로우에 있어서 현격히 현저한 효과가 얻어지는 것이 밝혀졌다.

실시예 3

(시험 방법)

(1) 표건 밀도 5.08g/㎤, 구상 입자 약 75％ 의 핫 스카프와, 표건 밀도 4.95g/㎤, 편평한 입자로 구성되는 밀 스케일을 다양한 용적비로 혼합하여 혼합사 11 ∼ 18 을 조정하였다.

(2) (1) 에서 조정한 혼합사에 보통 포틀랜드 시멘트를 모래 시멘트 용적비 2.68 로 혼합하고, 시멘트 584㎏/㎥ 당 5.84㎏/㎥ 의 폴리카르복실산 에테르계 고성능 AE 감수제와, 0.23㎏/㎥ 의 소포제와, 292㎏/㎥ 의 물 (물 시멘트비 50.0％) 을 첨가하여 혼련하였다.

(3) 실시예 1 과 동일하게 모르타르 플로우를 측정하였다. 또한, 모르타르의 단위 용적 질량을 측정하였다.

(시험 결과)

모르타르 플로우의 측정 결과를 도 1 에, 모르타르의 단위 용적 질량을 도 2 에 나타내었다.

핫 스카프 (HS) 와 밀 스케일 (MS) 의 혼합 비율이 20 : 80 에서는 거의 모르타르 플로우가 나타나지 않고, 골재와 시멘트 페이스트의 분리가 나타났다. 30 : 70 으로부터 핫 스카프의 혼합 비율이 높은 경우에는 양호한 모르타르 플로우가 얻어졌다. 이 때, 구상 입자의 비율은 20％ 이상이었다.

핫 스카프와 밀 스케일의 혼합 비율이 40 : 60 으로부터 핫 스카프의 혼합 비율이 높은 경우에는 모르타르의 단위 용적 질량이 현격히 높아져 있어, 보다 바람직한 것이 나타났다. 이 때, 구상 입자의 비율은 25％ 이상이었다.

실시예 4

(시험 방법)

(1) 표건 밀도 4.95g/㎤, 편평한 입자로 구성되는 밀 스케일과, 표건 밀도 5.84g/㎤, 구상 입자 약 73％ 의 전로 더스트 조분분(粗粉分) (조립 더스트) 과, 표건 밀도 5.60g/㎤, 구상 입자 약 54％ 의 입상 선철 (고로수쇄 슬래그로부터 분쇄 과정에서 자선 분리한 것) 을 각각 질량 백분율로 30 ∼ 80％, 0 ∼ 60％ 및 0 ∼ 60％ 의 비율로 혼합하여 혼합사를 조정하였다.

(3) 실시예 1 과 동일하게 모르타르 플로우를 측정하였다.

(시험 결과)

모르타르 플로우의 측정 결과를 표 5 에 나타내었다. 모르타르 플로우의 판정은 130㎜ 이상에서 양호로 하였다.

분리 상태 × : 시멘트 페이스트와 골재의 분리가 나타난다

△ : 약간 분리가 나타난다 ○ : 분리 없음

판정 ○ : 특히 양호 △ : 거의 양호 × : 부적당

실시예 5

(시험 방법)

(1) 상기 밀 스케일과, 전로 더스트 조분분과, 입상 선철을 각각 질량 백분율로 0 ∼ 30％, 10 ∼ 60％ 및 10 ∼ 70％ 의 비율로 혼합하여 혼합사를 조정하였다.

(3) 실시예 1 과 동일하게 모르타르 플로우를 측정하였다.

(시험 결과)

모르타르 플로우의 측정 결과를 표 6 에 나타내었다. 모르타르 플로우의 판정은 130㎜ 이상에서 양호로 하였다.

분리 상태 × : 시멘트 페이스트와 골재의 분리가 나타난다

△ : 약간 분리가 나타난다 ○ : 분리 없음

판정 ○ : 특히 양호 △ : 거의 양호 × : 부적당

일반적으로, 물 시멘트비가 높은 경우에는 모르타르의 유동성이 높아지지만, 시멘트 페이스트와 골재의 분리가 일어나기 쉬워지고, 물 시멘트비가 낮은 경우에는 시멘트 페이스트와 골재의 분리는 일어나기 어려워지지만, 모르타르의 유동성이 낮아진다. 한편, 밀 스케일의 혼합 비율이 높을수록 유동성이 낮아지고, 입상 선철의 혼합 비율이 높을수록 시멘트 페이스트와 골재의 분리가 일어나기 쉬워지는 경향이 나타나는 점에서, 실시예 4 에서는 밀 스케일의 혼합 비율을 30％ 이상으로, 물 시멘트비를 50.0％ 로 하고, 실시예 5 에서는 밀 스케일의 혼합 비율을 30％ 이하로, 물 시멘트비를 45.0％ 로 하였다. 표 5 및 표 6 에 나타낸 결과로부터, 중량 모르타르에 사용하는 중량 골재로서는, 밀 스케일, 전로 더스트 조립분 및 입상 선철의 혼합 비율이 각각 질량 백분율로 0 ∼ 70％, 0 ∼ 50％ 및 0 ∼ 60％ 인 것이 바람직하고, 특히 20 ∼ 70％, 20 ∼ 50％ 및 0 ∼ 40％ 인 것이 바람직한 것이 분명해졌다.

또한, 밀 스케일, 전로 더스트 조립분 및 입상 선철의 혼합 비율이 각각 질량 백분율로 0 ∼ 70％, 0 ∼ 50％ 및 0 ∼ 60％ 일 때, 그 중량 골재는 주요 구성 성분으로서 FeO, Fe₂O₃, 금속 철의 적어도 하나를 함유하고, 전체 입자 중 구상 입자가 20％ 이상이고, 공칭 치수 0.15㎜ 의 체를 통과하는 입자가 전체 입자 중 질량 백분율로 10％ 내지 20％ 이며, 또한 공칭 치수 1.2㎜ 의 체를 통과하는 입자가 전체 입자 중 질량 백분율로 70％ 내지 90％ 의 각 요건을 만족하고 있었다. 또한, 표 1 에 나타내는 본 발명의 중량 골재의 입도 분포를 모든 입도 범위에 걸쳐서 만족하고 있었다.

본원은,

2006년 11월 22일에 출원한 일본의 특허 출원인 일본 특허출원 2006-316110

2007년 2월 23일에 출원한 일본의 특허 출원인 일본 특허출원 2007-043217

2007년 3월 20일에 출원한 일본의 특허 출원인 일본 특허출원 2007-071758

에 기초하는 것으로, 그 출원의 모든 내용은 여기에 인용하여, 본 발명의 명세서의 개시로서 받아들여질 것이다.

Claims

주요 구성 성분으로서 FeO, Fe₂O₃, 금속철의 적어도 하나를 함유하는 골재로서, 전체 입자 중 구상의 입자가 20％ 이상이고, 공칭 치수 0.15㎜ 의 체를 통과하는 입자가 전체 입자 중 질량 백분율로 10％ 내지 20％ 인 것을 특징으로 하는 중량 골재.
제 1 항에 있어서,

제강 과정에서 발생하는 리사이클재를 혼합하여 얻어지는 중량 골재로서, 공칭 치수 1.2㎜ 의 체를 통과하는 입자가 전체 입자 중 질량 백분율로 70％ 내지 90％ 인 것을 특징으로 하는 중량 골재.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

강 슬래브 표면의 용삭 처리 공정에서 발생하는 핫 스카프를 포함하는 것을 특징으로 하는 중량 골재.
제 3 항에 있어서,

제강의 압연 공정에서 발생하는 밀 스케일, 제강용 전로 더스트 중 입경 50㎛ 로 체질된 조립분 및 고로수쇄 슬래그로부터 분리된 입상 선철에서 선택되는 적 어도 1 종 이상과 핫 스카프를 혼합하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 중량 골재.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

핫 스카프와 밀 스케일을 혼합 용적비가 100 : 0 내지 30 : 70 인 범위에서 혼합하여 얻어지는 중량 골재.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

핫 스카프와 제강용 전로 더스트 중 입경 50㎛ 로 체질된 조립분을 혼합 용적비가 100 : 0 내지 70 : 30 인 범위에서 혼합하여 얻어지는 중량 골재.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

핫 스카프와 고로수쇄 슬래그로부터 분리된 입상 선철을 혼합 용적비가 100 : 0 내지 70 : 30 인 범위에서 혼합하여 얻어지는 중량 골재.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

제강의 압연 공정에서 발생하는 밀 스케일, 제강용 전로 더스트 중 입경 50㎛ 로 체질된 조립분 및 고로수쇄 슬래그로부터 분리된 입상 선철에서 선택되는 적어도 2 종 이상을 혼합하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 중량 골재.
제 8 항에 있어서,

상기 밀 스케일, 전로 더스트 조립분 및 입상 선철의 혼합 비율이 각각 질량 백분율로 20 ∼ 70％, 20 ∼ 50％ 및 0 ∼ 40％ 인 것을 특징으로 하는 중량 골재.