KR20110000435A - 슬래그를 포함하는 콘크리트 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기로 제강공정에서 발생되는 부산물인 산화 슬래그를 경계석용 콘크리트 조성물의 잔골재 및 굵은골재로 활용하여 강도를 향상시킴과 아울러, 자원으로 재활용할 수 있도록 한 슬래그를 포함하는 콘크리트 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로 상기 슬래그를 포함하는 콘크리트 조성물은 1) 물, 2) 시멘트, 3) 입도가 각각 5mm 미만인 슬래그(slag) 및 바텀애쉬(bottom ash)를 포함하는 잔골재, 및 4) 입도가 각각 5 내지 13mm인 슬래그 및 바텀애쉬를 포함하는 굵은골재를 포함한다. 본 발명은 전기로 산화 슬래그를 포함하는 잔골재 및 굵은골재를 이용함으로써, 강도 향상 및 원가 비용을 절감할 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

Description

슬래그를 포함하는 콘크리트 조성물{CONCRETE COMPOSITION COMPRISING SLAG}

본 발명은 슬래그를 포함하는 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 특히 전기로 제강공정에서 발생되는 부산물인 산화 슬래그를 콘크리트 조성물의 잔골재 및 굵은골재로 활용하여 강도를 향상시킴과 아울러, 자원으로 재활용할 수 있도록 한 슬래그를 포함하는 콘크리트 조성물에 관한 것이다.

일반적으로, 슬래그(slag)는 용광로, 전기로, 큐폴라 등에서 철광석이나 스크랩을 녹일 때 쇳물 위에 뜨거나 찌꺼기로 남는 용제, 비금속 물질, 금속 산화물 등을 지칭한다.

상기 슬래그는 원료 용융시 용강의 표면 위에 떠서 용강 표면이 공기에 의해 산화되는 것을 방지하고, 그 표면을 보존하는 역할을 한다.

또한, 수거된 슬래그는 도로 노반재, 시멘트 혼화제, 토목용 재료 및 콘크리트용 골재 등으로 사용되고 있다.

한편, 골재는 모르타르(mortar) 또는 콘크리트(concrete)를 만들기 위하여 시멘트 및 물과 함께 일체로 굳어지는 불활성의 입상재료인 모래, 자갈, 쇄석 등을 말한다. 즉, 결합제(접착제)에 의하여 뭉쳐져서 한 덩어리를 이룰 수 있는 건설용 광물질 재료를 말한다. 상기 골재의 용적은 콘크리트의 65 ~ 80%를 차지하는 것이 일반적이다. 따라서, 상기 골재 품질의 양부는 콘크리트의 중요한 성질인 강도, 내구성, 수밀성, 워커빌리티(workability) 등에 대단히 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 그러나, 최근에는 자갈, 쇄석, 부순돌, 부순모래, 천연모래 등과 같은 콘크리트용 천연골재가 고갈, 부족할 뿐만 아니라, 향후에는 하천 유지관리, 환경보존 및 군사보호구역 설정에 따른 하천 골재 채취 및 석산 개발 제한조치 등 엄격한 규제가 잇따를 것으로 예상된다. 따라서, 콘크리트 제조시 주요 구성성분으로 사용되는 골재에 대한 대체재의 개발이 시급히 요구되고 있는 실정이다.

따라서, 기존의 전기로 산화 슬래그를 경계석용 콘크리트의 천연골재의 대체재로서 적용시키는 기술에 대해서 연구가 필요한 실정이다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것인 바, 본 발명의 목적은 전기로 제강공정에서 부산물로 배출된 산화 슬래그를 콘크리트의 천연골재에 대체 가능하도록 함과 아울러, 강도 향상 및 비용을 경감시킬 수 있는 콘크리트 조성물을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 1) 물, 2) 시멘트, 3) 입도가 각각 5mm 미만인 슬래그(slag) 및 바텀애쉬(bottom ash)를 포함하는 잔골재, 및 4) 입도가 각각 5 내지 13mm인 슬래그 및 바텀애쉬를 포함하는 굵은골재를 포함하는 경계석용 콘크리트 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 콘크리트 조성물을 포함하는 경계석을 제공한다.

본 발명은 전기로의 조업시 발생된 부산물인 산화 슬래그를 콘크리트용 잔골재 및 굵은골재로 재활용할 수 있도록 한 것인 바, 이에 따르면 본 발명은 콘크리트 조성물을 구성하는 잔골재 및 굵은골재를 전기로 산화 슬래그로 대체함으로써, 경계석의 강도를 향상시킬 수 있고, 품질을 높일 수 있으며, 기존의 천연골재 대체제로서 슬래그와 같은 철강 부산물을 재활용하므로 부가가치를 향상시킬 수 있는 유용한 효과를 갖는다. 또한, 이에 따라 천연골재 수입 등의 문제를 해결할 수 있고, 원가 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도로와 보도의 경계에는 경계석을 설치함으로써, 차량이 보도를 침범하거나 사람이 도로로 뛰어듦으로써 발생하는 여러 사고의 위험을 예방하고 있다. 통상적으로 이러한 경계석은 주로 콘크리트, 화강암 등을 이용하여 제조되어 왔다. 이 중 화강암을 이용한 경계석은 초기 제조비용이 너무 비싸고, 동일한 규격으로 대량 생산하기 곤란하며, 설치도 어렵다는 단점이 있어서 거의 사용되지 않고 있고, 콘크리트를 이용한 경계석이 가격이 저렴하고, 대량생산이 용이하다는 장점 때문에, 경계석으로 다수 사용되고 있다.

특히, 본 발명은 전기로의 조업시 발생된 부산물인 산화 슬래그를 콘크리트용 잔골재 및 굵은골재로 재활용할 수 있도록 한 것인 경계석용 콘크리트 조성물 및 이를 포함하는 경계석에 관한 것이다.

본 발명에 따른 경계석용 콘크리트 조성물은 1) 물, 2) 시멘트, 3) 입도가 각각 5mm 미만인 슬래그(slag) 및 바텀애쉬(bottom ash)를 포함하는 잔골재, 및 4) 입도가 5 내지 13mm인 슬래그 및 바텀애쉬를 포함하는 굵은골재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 경계석용 콘크리트 조성물에 있어서, 상기 1) 물 및 2) 시멘트에 대한 내용은 당 기술분야에 널리 알려진 내용이므로, 이에 대한 구체적인 내용은 생략하기로 한다.

종래의 경계석용 콘크리트 조성물에 있어서, 천연골재의 대체재로서 석탄연 소 후 발생되는 부산물인 바텀애쉬를 이용하는 것이 알려져 있다. 그러나, 상기 경계석용 콘크리트 조성물에 있어서, 기존의 화강암을 포함하는 경계석의 강도가 50MPa 정도인 반면에, 천연골재의 대체재로서 상기 바텀애쉬만을 이용한 경우에는 강도가 평균 26 내지 27MPa 정도에 불과한 실정이다. 또한, 상기 바텀애쉬만을 이용한 경계석용 콘크리트 조성물에 있어서, 시멘트 양을 추가적으로 사용함으로써 강도를 높일 수는 있으나, 이는 경제성 면에서 매우 비효율적인 문제점이 있다.

본 발명에 따른 경계석용 콘크리트 조성물에 있어서, 상기 슬래그(slag)는 용광로, 전기로, 큐폴라 등에서 철광석이나 스크랩을 녹일 때 쇳물 위에 뜨거나 찌꺼기로 남는 용제, 비금속 물질, 금속 산화물 등을 지칭하는 것으로서, 본 발명에서는 전기로 산화 슬래그인 것이 보다 바람직하다.

상기 슬래그가 콘크리트 조성물 내에 잔골재 및 굵은골재로서 포함되는 경우에는 슬래그 내에 함유된 함철의 영향으로 인해 콘크리트 제품의 강도가 더욱 향상될 수 있다.

본 발명에 따른 경계석용 콘크리트 조성물에 있어서, 조성물 총 중량을 기준으로 상기 1) 물의 함량은 5 내지 20 중량%, 2) 시멘트의 함량은 15 내지 40 중량%, 3) 잔골재의 함량은 10 내지 30 중량%, 및 4) 굵은골재의 함량은 30 내지 50 중량%인 것이 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.

상기 슬래그의 물리 화학적 특성을 KS 규격을 근거로 측정한 값을 하기 표 1에 나타내었다.

상기 표 1에서와 같이, 상기 슬래그는 콘크리트의 골재로서의 권장 기준치를 모든 항목에서 만족하고 있음을 알 수 있다. 따라서, 상기 슬래그는 콘크리트의 골재로서 유용하게 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 경계석용 콘크리트 조성물에 있어서, 상기 3) 잔골재 및 4) 굵은골재 내에 슬래그 및 바텀애쉬의 함량비는 특별히 제한되는 것은 아니나, 상기 슬래그의 함량은 상기 3) 잔골재 총 중량 또는 4) 굵은골재 총 중량을 기준으로 1 내지 99 중량% 일 수 있다. 상기 슬래그의 함량은 상기 3) 잔골재 총 중량 또는 4) 굵은골재 총 중량을 기준으로 20 내지 80 중량%인 것이 더욱 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명은 상기 본 발명에 따른 콘크리트 조성물을 포함하는 경계석을 제공한다.

상기 경계석은 본 발명에 따른 콘크리트 조성물을 이용하는 것을 제외하고는, 당 기술분야에 널리 알려진 방법을 이용하여 제조할 수 있다.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 하기 실시예에 의하여 본 발명의 범위가 한정될 것을 의도하는 것은 아니다.

< 실시예 1 ~ 3>

하기 표 2에 기재된 조성으로 콘크리트 조성물을 제조하였다.

< 실험예 1 ~ 3>

상기 실시예 1 ~ 3의 콘크리트 조성물을 이용하여 경계석을 제조하였다. 각각 3개의 시편을 제조하여 경계석의 압축강도 및 휨강도를 시험하였고, 이를 하기 표 3 및 표 4에 나타내었다.

기준치: 화강암(재령 28일, 50MPa)

기준치: 보차도 경계블럭 A형 KS F 4006(3.4MPa)

상기 표 3 및 표 4의 결과로부터, 잔골재 및 굵은골재로서 전기로 산화 슬래그와 바텀애쉬를 혼합하여 제조되는 본 발명에 따른 경계석은 기존의 권장 기준치보다 우수한 압축강도 및 휨강도를 나타냄을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 콘크리트 조성물 및 이를 포함하는 경계석은, 잔골재 및 굵은골재로서 바텀애쉬만을 사용하는 경우에 강도를 증가시키기 위해 투입되는 시멘트 양을 줄일 수 있게 되어 원가 절감효과 및 자원 재활용의 이점을 가질 뿐만 아니라, 시각적인 면에서도 바텀애쉬만을 사용한 경계석에 비해 보다 자연적인 느낌을 줄 수 있다.

즉, 본 발명은 콘크리트 조성물을 구성하는 잔골재 및 굵은골재를 전기로 산화 슬래그로 대체함으로써, 경계석의 강도를 향상시킬 수 있고, 품질을 높일 수 있으며, 기존의 천연골재 대체제로서 슬래그와 같은 철강 부산물을 재활용하므로 부가가치를 향상시킬 수 있는 유용한 효과를 갖는다. 또한, 이에 따라 천연골재 수입 등의 문제를 해결할 수 있고, 원가 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1) 물, 2) 시멘트, 3) 입도가 각각 5mm 미만인 슬래그(slag) 및 바텀애쉬(botton ash)를 포함하는 잔골재, 및 4) 입도가 각각 5 내지 13mm인 슬래그 및 바텀애쉬를 포함하는 굵은골재를 포함하는 경계석용 콘크리트 조성물.

청구항 1에 있어서, 상기 3) 잔골재 및 4) 굵은골재의 슬래그는 전기로 산화 슬래그인 것을 특징으로 하는 경계석용 콘크리트 조성물.

청구항 1에 있어서, 상기 경계석용 콘크리트 조성물 총 중량을 기준으로 상기 1) 물의 함량은 5 내지 20 중량%, 2) 시멘트의 함량은 15 내지 40 중량%, 3) 잔골재의 함량은 10 내지 30 중량%, 및 4) 굵은골재의 함량은 30 내지 50 중량%인 것을 특징으로 하는 경계석용 콘크리트 조성물.

청구항 1에 있어서, 상기 3) 잔골재 및 4) 굵은골재 내 슬래그의 함량은 각각 1 내지 99 중량%인 것을 특징으로 하는 경계석용 콘크리트 조성물.

청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항의 경계석용 콘크리트 조성물을 포함하는 경계석.