KR20110005018A - Cement composition containing blast furnance air-cooled slag and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고로괴재슬래그를 함유하는 시멘트 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고로 괴재 슬래그를 함유하며, 종래에 비해 강도 및 유동성이 우수한 시멘트 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cement composition containing blast furnace aggregate slag and a method for producing the same, and more particularly, to a cement composition containing blast furnace aggregate slag and superior in strength and fluidity as compared with the related art.
고로괴재슬래그는 고로슬래그를 대기 중에서 서냉한 것으로 겔레나이트와 아커마나이트의 고용체로 구성되어 있는 메릴라이트 결정 화합물과 α-C2S로 이루어져 있다. 고로괴재슬래그는 괴상태로 배출되며, 종래에는 일반적으로 도로용 노반재 또는 매립, 성토재 등으로 활용되어 왔다. The blast furnace slag is the slow cooling of the blast furnace slag in the air, and consists of a merilite crystal compound composed of a solid solution of gelenite and akermanite, and α-C 2 S. The blast furnace slag slag is discharged in the form of a lump, and in the past, it has been generally used as roadbed material or landfill, landfill material and the like.
도 1에는 종래 기술에 따른 고로괴재슬래그 처리방법이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래에는 고로괴재슬래그를 냉각 및 야적한 다음, 제강슬래 그와 혼합한 후, 파쇄 및 선별하여 복합 노반재로 활용하거나, 또는 고로괴재슬래그 단독으로 파쇄, 선별하여 암면 제조용 또는 노반재로 사용하여 왔다. 1 shows a blast furnace slag treatment method according to the prior art. As shown in FIG. 1, conventionally, blast furnace slag is cooled and piled up, and then mixed with steelmaking slag, crushed and sorted to be used as a composite subgrade material, or crushed slag alone to be crushed and screened by rock wool. It has been used for manufacturing or roadbed.
그러나 이러한 사용만으로는 한계가 있고, 더우기 기존의 사용처들은 저부가가치 제품이기 때문에 고로괴재슬래그의 활용처를 다방면화하고, 고부가가치화를 도모할 필요가 있다.However, such use alone is limited, and moreover, since existing users are low value-added products, it is necessary to diversify the use of blast furnace slag and to add value.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고부가가치를 창출해낼 수 있는 고로괴재슬래그의 재활용 방법으로, 고로괴재슬래그를 이용하며, 종래에 비해 강도 및 유동성이 향상된 시멘트 조성물 및 고로슬래그시멘트 조성물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, as a recycling method of blast furnace slag slag that can create high added value, using blast furnace slag slag, cement composition and blast furnace slag cement composition improved strength and fluidity compared to the conventional To provide that purpose.
이를 위해 본 발명은 전체 시멘트 조성물 100중량부에 대하여, 보통 포틀랜트 시멘트 90중량부 내지 99.99중량부; 및 고로괴재슬래그 0.01 내지 10중량부를 포함하는 시멘트 조성물을 제공한다. To this end, the present invention is based on 100 parts by weight of the total cement composition, usually 90 parts by weight to 99.99 parts by weight of portland cement; And it provides a cement composition comprising 0.01 to 10 parts by weight of blast furnace slag.
이때 상기 고로괴재슬래그는 분말도가 3,000cm2/g 내지 6,000cm2/g인 것이 바람직하다. In this case, the blast furnace slag, lump ore is preferably a powder degree of 3,000cm 2 / g to about 6,000cm 2 / g.
또한, 상기 고로괴재슬래그는 20 내지 50 중량%의 CaO, 10 내지 60중량%의 SiO2, 5 내지 20중량%의 Al2O3, 1 내지 15중량%의 MgO, 0.5 내지 10중량%의 T-Fe 및 0.1 내지 10 중량%의 SO3를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the blast furnace slag is 20 to 50% by weight of CaO, 10 to 60% by weight of SiO 2 , 5 to 20% by weight of Al 2 O 3 , 1 to 15% by weight of MgO, 0.5 to 10% by weight of T It is preferred to include -Fe and 0.1 to 10% by weight of SO 3 .
상기와 같은 본 발명의 시멘트 조성물은 냉각된 고로괴재슬래그를 10 내지 25mm이하 범위로 파쇄, 선별하는 단계; 상기 파쇄 및 선별된 고로괴재슬래그를 분말도 3,000cm2/g 내지 6,000cm2/g으로 분쇄하여 고로괴재슬래그 미분말을 형성하는 단계; 및 상기 고로괴재슬래그 미분말을 보통 포틀랜트 시멘트와 혼합하는 단계를 포함하는 방법으로 제조된다.The cement composition of the present invention as described above is a step of crushing, screening the blast furnace lump slag in the range of 10 to 25mm or less; Forming a lump ore blast furnace slag to said crushing and screening the lump ore blast furnace slag powder ground to FIG 3,000cm 2 / g to about 6,000cm 2 / g; And mixing the blast furnace slag fine powder with ordinary portland cement.
본 발명은 또한, 보통 포틀랜드 시멘트 30 내지 95 중량부; 고로수재슬래그 5 내지 70 중량부; 및 상기 고로수재슬래그의 중량을 기준으로 0.01 내지 30 중량부의 고로괴재슬래그를 포함하는 고로슬래그 시멘트 조성물을 제공한다. The invention also, usually 30 to 95 parts by weight of Portland cement; Blast furnace slag 5 to 70 parts by weight; And it provides a blast furnace slag cement composition comprising 0.01 to 30 parts by weight of the blast furnace lump slag based on the weight of the blast furnace slag slag.
이때 상기 고로괴재슬래그는 분말도가 3,000cm2/g 내지 6,000cm2/g인 것이 바람직하며, 20 내지 50 중량%의 CaO, 10 내지 60중량%의 SiO2, 5 내지 20중량%의 Al2O3, 1 내지 15중량%의 MgO, 0.5 내지 10중량%의 T-Fe 및 0.1 내지 10 중량%의 SO3를 포함하여 이루어진다.In this case, the lump ore blast furnace slag powder is also 3,000cm 2 / g to about 6,000cm 2 / g is preferable, and 20 to 50% by weight of CaO, 10 to 60% by weight of SiO 2, 5 to 20% by weight of Al 2 O 3 , 1-15% by weight MgO, 0.5-10% by weight T-Fe and 0.1-10% by weight SO 3 .
상기와 같은 본 발명의 고로슬래그시멘트 조성물은 냉각된 고로괴재슬래그를 10mm 내지 25mm 이하의 범위로 파쇄, 선별하는 단계; 상기 파쇄, 선별된 고로괴재슬래그를 분말도 3,000cm2/g 내지 6,000cm2/g으로 분쇄하는 단계; 및 상기 분말도 3,000cm2/g 내지 6,000cm2/g으로 분쇄된 고로괴재슬래그를 고로수재슬래그 미분말 및 보통포틀랜드 시멘트와 혼합하는 단계를 포함하는 고로슬래그 시멘트 조성물 제조 방법에 의해 제조될 수 있다.The blast furnace slag cement composition of the present invention as described above is a step of crushing, screening the blast furnace lump ash slag in the range of 10mm to 25mm or less; Wherein the crushing, the powder of selected blast furnace slag, lump ore also ground to 3,000cm 2 / g to about 6,000cm 2 / g; And the powder may be made by 3,000cm 2 / g to about 6,000cm 2 / g of lump ore blast furnace slag cement composition production process comprising the step of mixing the granulated blast furnace slag fine powder and ordinary Portland cement with slag ground to.
또한, 상기와 같은 본 발명의 고로슬래그시멘트 조성물은 냉각된 고로괴재슬래그를 10mm 내지 25mm 이하의 범위로 파쇄, 선별하는 단계; 상기 파쇄, 선별된 고로괴재슬래그를 고로수재슬래그 원석 및 보통포틀랜드시멘트 클링커와 혼합하는 단계; 및 상기 혼합물을 분말도 3,000cm2/g 내지 6,000cm2/g으로 분쇄하는 단계를 포함하는 고로슬래그 시멘트 조성물 제조 방법에 의해 제조될 수도 있다. In addition, the blast furnace slag cement composition of the present invention as described above, the step of crushing, sorting the cooled blast furnace slag slag in the range of 10mm to 25mm or less; Mixing the crushed and selected blast furnace slag slabs with blast furnace slag stones and ordinary Portland cement clinker; And may be prepared by the blast-furnace slag cement composition manufacturing method comprising the mixture is ground to a fineness 3,000cm 2 / g to about 6,000cm 2 / g.
본 발명과 같이 시멘트 조성물 또는 고로슬래그 시멘트 조성물에 고로괴재슬래그를 혼입하면, 고로괴재슬래그가 함유하고 있는 SO4 2- 등의 황산화물에 의해 고로수재슬래그의 비결정질 피막을 파괴하여 Ca2+, Al2+ 등의 용출이 용이하게 되고, 용출 이온들이 Ca(OH)2 및 C-S-H계 수화물 등을 생성하게 됨으로써 경화를 빠르게 촉진하고, 잉여 황산화물은 침상형의 구조를 가지는 에트링가이트 수화생성물 (C3A·CaSO4·12H2O)을 생성시킴으로서 수화체 내부의 조직을 치밀화하여 경화체의 압축 강도를 향상시킬수 있다.When incorporated into a lump ore blast furnace slag to the cement composition, or blast furnace slag cement composition as in the present invention, lump ore by the blast furnace SO 4 sulfur oxides such as 2, which contains the slag and blast furnace granulated slag destroy the amorphous film of the Ca 2+, Al Elution of 2+, etc. is facilitated, and elution ions produce Ca (OH) 2 and CSH-based hydrates, thereby facilitating curing quickly, and the surplus sulfur oxide is an ettringite hydration product having a needle-like structure (C By generating 3A.CaSO 4 .12H 2 O), the compressive strength of the cured body can be improved by densifying the structure inside the hydrated body.
또한, 고로괴재슬래그는 고로수재슬래그에 비해 분말화시의 피분쇄성이 우수하며, 분쇄된 입형이 세립의 구형이므로 고로괴재슬래그를 혼입한 콘크리트 타설 시, 볼 베어링(Ball bearing)효과에 의해 유동성(Workability)을 향상시킬 수 있다. In addition, the blast furnace slag slag has better grindability when powdered than the blast furnace slag, and since the crushed granules have a fine grain shape, the fluidity due to the ball bearing effect when placing concrete with blast furnace slag (Workability) can be improved.
이와 같이 고로슬래그시멘트 조성물에 고로괴재슬래그를 혼입할 경우, 경화를 촉진하고, 압축강도를 증진할 수 있으며, 이를 활용한 콘크리트 타설시에 보다 양호한 유동성능을 발휘할 수 있다.As such, when the blast furnace slag is mixed in the blast furnace slag cement composition, it is possible to promote hardening and increase the compressive strength, and to exhibit better flow performance when placing concrete using the blast furnace slag cement composition.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
본 발명의 시멘트 조성물은 전체 시멘트 조성물 100중량부에 대하여, 보통 포틀랜트 시멘트 90중량부 내지 99.99중량부; 및 고로괴재슬래그 0.01 내지 10중량부를 포함한다. The cement composition of the present invention is usually 90 parts by weight to 99.99 parts by weight of portland cement, based on 100 parts by weight of the total cement composition; And 0.01 to 10 parts by weight of blast furnace slag slag.
상기 보통 포틀랜드 시멘트는 일반적으로 사용되는 포틀랜드 시멘트를 의미하는 것으로, 통상 CaO를 C, SiO2를 S, Al2O3를 A, Fe203를 F로 나타낼 때, C2S, C3S, C3A 및 C4AF 등을 주체로 하는 클리커 및 석고로 구성되어 있다. 이와 같은 보통 포 틀랜드 시멘트는 시중에서 구입가능하다.The ordinary portland cement refers to a commonly used portland cement, and when CaO is represented by C, SiO 2 as S, Al 2 O 3 as A, and
한편, 고로괴재슬래그는 상기한 바와 같이, 고로슬래그를 대기 중에서 서냉시킨 것으로, 20 내지 50 중량%의 CaO, 10 내지 60중량%의 SiO2, 5 내지 20중량%의 Al2O3, 1 내지 15중량%의 MgO, 0.5 내지 10중량%의 T-Fe 및 0.1 내지 10 중량%의 SO3를 포함하여 이루어진다. On the other hand, the blast furnace slag is a slow cooling of the blast furnace slag in the air as described above, 20 to 50% by weight of CaO, 10 to 60% by weight of SiO 2 , 5 to 20% by weight of Al 2 O 3 , 1 to 15% MgO, 0.5-10% T-Fe and 0.1-10% SO 3 .
본 발명의 시멘트 조성물에 있어서, 상기 고로괴재슬래그의 함량은 전체 시멘트 조성물 100중량부에 대하여 0.01 내지 10중량부인 것이 바람직하다. 고로괴재슬래그의 함량이 0.01 중량부 미만인 경우에는, 강도 증진 및 유동성 향상 효과가 거의 없고, 10 중량부를 초과하는 경우에는 강도가 오히려 떨어지기 때문이다.In the cement composition of the present invention, the content of the blast furnace slag is preferably 0.01 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total cement composition. This is because when the content of blast furnace slag is less than 0.01 part by weight, there is little effect of improving strength and fluidity, and when it exceeds 10 parts by weight, the strength is rather deteriorated.
한편, 상기 고로괴재슬래그는 분말도가 3,000cm2/g 이상, 바람직하게는 3,000cm2/g 내지 6,000cm2/g인 것이 바람직하다. 이는 통상적인 시멘트계 분말 결합재료의 분말도가 3,000cm2/g 이상으로 KS 등으로 규격화하고 있기 때문이다.On the other hand, the blast furnace slag, lump ore is preferably a powder degree of 3,000cm 2 / g or more, preferably 3,000cm 2 / g to about 6,000cm 2 / g. This is because the powder density of a conventional cement-based powder bonding material is standardized by KS or the like at 3,000 cm 2 / g or more.
다음으로, 상기와 같은 본 발명의 시멘트 조성물을 제조하는 방법을 설명한다. Next, a method for producing the cement composition of the present invention as described above will be described.
도 2에는 본 발명의 시멘트 조성물의 제조 방법이 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 시멘트 조성물은 먼저 냉각된 고로괴재슬래그를 10 내지 25mm이하 범위로 파쇄, 선별한 다음, 상기 파쇄 및 선별된 고로괴재슬래그를 분말도 3,000cm2/g 내지 6,000cm2/g으로 분쇄하여 고로괴재슬래그 미분말을 형성하고, 이를 보통 포틀랜트 시멘트에 혼합함으로써 제조될 수 있다.2 shows a method for producing a cement composition of the present invention. As shown in Figure 2, the cement composition of the present invention is first crushed and screened blast furnace slag in the range of 10 to 25mm or less, and then the crushed and screened blast furnace slag powder is 3,000cm 2 / g to It can be prepared by grinding to 6,000 cm 2 / g to form blast furnace slag fine powder, which is usually mixed in portland cement.
한편, 본 발명자들은 부단한 연구 결과, 보통 포틀랜드 시멘트와 고로수재슬래그로 이루어진 고로슬래그 시멘트에 일정 함량의 고로괴재슬래그를 첨가할 경우, 경화가 촉진되고, 압축 강도가 향상될 뿐 아니라, 콘크리트 타설시 유동성이 향상됨을 알아내었다.On the other hand, the present inventors have found that when a certain amount of blast furnace slag is added to the blast furnace slag cement, which is usually composed of portland cement and blast furnace slag, hardening is promoted, compressive strength is improved, and fluidity during concrete pouring I found this improvement.
고로슬래그 시멘트는 포틀랜드 시멘트에 고로 수재 슬래그를 적당하게 혼합한 후, 소량의 석고를 가하여 미분쇄한 시멘트를 말한다. 고로 수재 슬래그는 선철을 제조하는 공정에서 발생하는 부산물로, 용융 상태의 고로 슬래그에 대량의 고압수를 살수하여 급랭시켜 제조된다. 이와 같은 고로 수재 슬래그는 비결정질로 장기간 수분과 접촉하여 자연적으로 서서히 경화되며, 수산기 이온(OH-) 또는 황산화물(SO2 -4)와 같은 알칼리가 공존하면 경화 속도가 현저히 촉진되는 성질을 갖는다. Blast furnace slag cement refers to cement that is pulverized by adding a small amount of gypsum after mixing blast furnace slag with portland cement. Blast furnace slag is a by-product generated in the process of manufacturing pig iron, and is produced by spraying a large amount of high pressure water in the molten blast furnace slag and quenching. The blast furnace granulated slag, such as is naturally slowly cured in contact with the long-term moisture into amorphous, hydroxyl ions (OH -) it has the property that an alkali to co-exist when the curing rate is significantly promoted as or sulfur oxide (SO 2 -4).
이와 같이, 고로수재슬래그가 수화 또는 경화되는 성질을 고로수재슬래그의 잠재수경성이라고 한다. 고로수재슬래그의 이러한 성질로 인해 종래에는 고로수재슬래그를 미분말하여 콘크리트 혼화재로 사용하거나, 보통 포틀랜트 시멘트와 고로수재슬래그를 6:4 내지 5:5의 비율로 혼합하여 고로슬래그 시멘트를 제조하여 왔다. As such, the property that the blast furnace slag is hydrated or hardened is referred to as the latent hydraulic hardness of the blast furnace slag. Due to this property of blast furnace slag, blast furnace slag has been conventionally manufactured by using fine powder of blast furnace slag as a concrete admixture, or by mixing portland cement and blast furnace slag at a ratio of 6: 4 to 5: 5. .
고로수재슬래그는 배출 당시 급랭하므로 대량 살수가 이루어져 슬래그 자체가 보유하고 있는 황산화물이 물에 용해되어 배출되는 반면, 고로괴재슬래그는 공기에 의해 서냉되므로 황산물의 유실없이 배출되는 특징을 가지고 있다.Since the blast furnace slag is quenched at the time of discharge, a large amount of water is sprayed and the sulfur oxides owned by the slag are dissolved in water and discharged, while the blast furnace slag is slowly cooled by air and thus discharged without loss of sulfate.
따라서, 현재 활용되고 있는 고로수재슬래그 시멘트 조성물에 고로괴재슬래그를 소정량 혼입하게 되면, 고로괴재슬래그가 함유하고 있는 SO4 2- 등의 황산화물에 의해 고로수재슬래그의 비결정질 피막을 파괴하여 Ca2+, Al2+ 등의 용출이 용이하게 되고, 용출이온들이 Ca(OH)2 및 C-S-H계 수화물 등을 생성하게 됨으로서 경화에 이르게 된다.Therefore, when a predetermined amount of blast furnace slag is mixed into the currently used blast furnace slag cement composition, the amorphous film of the blast furnace slag is destroyed by sulfur oxides such as SO 4 2- contained in the blast furnace slag and the Ca 2 Elution of + , Al 2+ and the like is facilitated, and elution ions lead to curing by generating Ca (OH) 2 and CSH hydrates.
이때 잉여 황산화물은 침상형의 구조를 가지는 에트링가이트 수화생성물 (C3A?CaSO4?12H2O)을 생성시킴으로서 수화체 내부의 조직을 치밀화하여 경화체의 압축강도를 향상시킬수 있다.At this time, the excess sulfur oxides can produce an ettringite hydration product having a needle-like structure (C 3 A ~ CaSO 4 ~ 12H 2 O) to increase the compressive strength of the cured body by densifying the internal structure of the hydrate.
한편, 고로괴재슬래그의 분말화 시 피분쇄성에 있어서 고로수재슬래그와 비교하여 매우 양호하고, 분쇄된 입형이 보다 세립하고 구형이므로 고로괴재슬래그를 혼입한 콘크리트 타설 시, 볼 베어링(Ball bearing)효과에 의해 유동성(Workability)을 향상시킬 수 있다. On the other hand, in the pulverization property of blast furnace slag powder, it is very good compared with the blast furnace slag, and the crushed granules are finer and spherical, so that the ball bearing effect when blast furnace slag is mixed Workability can be improved by this.
이상과 같이 고로수재슬래그와 시멘트로 구성되어 있는 조성물에 고로괴재슬래그를 혼입할 경우, 경화를 촉진하고, 압축강도를 증진할 수 있으며, 이를 활용한 콘크리트 타설시에 보다 양호한 유동성능을 발휘할 수 있다.When the blast furnace slag is mixed into the composition composed of the blast furnace slag and cement as described above, it is possible to promote hardening and increase the compressive strength, and to exhibit better flow performance when placing concrete using the blast furnace slag. .
본 발명의 고로슬래그 시멘트 조성물은 보통 포틀랜드 시멘트 30 내지 95 중량부; 고로수재슬래그 5 내지 70 중량부; 및 상기 고로수재슬래그의 중량을 기준으로 0.01 내지 30 중량부의 고로괴재슬래그를 포함한다. Blast furnace slag cement composition of the present invention is usually 30 to 95 parts by weight of Portland cement; Blast furnace slag 5 to 70 parts by weight; And 0.01 to 30 parts by weight of blast furnace lump slag based on the weight of the blast furnace reinforcing slag.
현재, 고로슬래그 시멘트(KS F 5210)는 크게 1종, 2종, 3종으로 구분되어 있으며, 1종의 경우 고로수재슬래그의 함량이 5 내지 30중량부로 되어있고, 2종의 경우 고로수재슬래그의 함량이 30 내지 60중량부로 되어있으며, 3종의 경우 고로수재슬래그의 함량이 60 내지 70중량부로 규정되어 있다.Currently, blast furnace slag cement (KS F 5210) is largely divided into 1 type, 2 types, and 3 types, and in case of 1 type, the content of blast furnace slag is 5 to 30 parts by weight, and in the case of 2 types, blast furnace slag is The content of 30 to 60 parts by weight, and the three types of blast furnace slag content is defined as 60 to 70 parts by weight.
따라서, KS에서 규정하고 있는 1,2,3종 고로슬래그 시멘트 전체적으로 볼 때 고로수재슬래그의 함량은 5 내지 70중량부 정도이며, 보통 포틀랜트 시멘트의 범위는 30 내지 95중량부 정도이다. 한편, 고로괴재슬래그의 함량은 고로수재슬래그의 중량을 기준으로 0.01 내지 30 중량부 정도인 것이 바람직하다. 고로괴재슬래그의 함량이 0.01 중량부 미만인 경우에는 강도 증진 및 유동성 향상 효과가 거의 없으며, 30중량부를 초과할 경우에는 강도가 오히려 떨어지기 때문이다.Therefore, the overall blast furnace slag content of the 1,2,3 type blast furnace slag cement prescribed by KS is about 5 to 70 parts by weight, and the range of portland cement is usually about 30 to 95 parts by weight. On the other hand, the content of the blast furnace slag slag is preferably about 0.01 to 30 parts by weight based on the weight of the blast furnace slag. When the content of blast furnace slag is less than 0.01 parts by weight, there is little effect of improving strength and fluidity, and when it exceeds 30 parts by weight, the strength is rather deteriorated.
한편, 고로괴재슬래그는 상기한 바와 같이, 고로슬래그를 대기 중에서 서냉시킨 것으로, 20 내지 50 중량%의 CaO, 10 내지 60중량%의 SiO2, 5 내지 20중량%의 Al2O3, 1 내지 15중량%의 MgO, 0.5 내지 10중량%의 T-Fe 및 0.1 내지 10 중량%의 SO3를 포함하여 이루어진다. On the other hand, the blast furnace slag is a slow cooling of the blast furnace slag in the air as described above, 20 to 50% by weight of CaO, 10 to 60% by weight of SiO 2 , 5 to 20% by weight of Al 2 O 3 , 1 to 15% MgO, 0.5-10% T-Fe and 0.1-10% SO 3 .
또한, 상기 고로괴재슬래그는 분말도가 3,000cm2/g 이상, 바람직하게는 3,000cm2/g 내지 6,000cm2/g인 것이 바람직하다. 이는 통상적인 시멘트계 분말 결합재료의 분말도가 3,000cm2/g 이상으로 KS 등으로 규격화하고 있기 때문이다.Furthermore, the blast furnace slag, lump ore is preferably a powder degree of 3,000cm 2 / g or more, preferably 3,000cm 2 / g to about 6,000cm 2 / g. This is because the powder density of a conventional cement-based powder bonding material is standardized by KS or the like at 3,000 cm 2 / g or more.
도 3에는 본 발명의 고로슬래그 시멘트의 제조 방법이 도시되어 있다3 shows a method for producing the blast furnace slag cement of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 고로슬래그 시멘트는 냉각된 고로괴재슬래그를 10mm 내지 25mm 이하의 범위로 파쇄, 선별하는 단계; 상기 파쇄, 선별된 고로괴재슬래그를 분말도 3,000cm2/g 내지 6,000cm2/g 으로 분쇄하는 단계; 및 상기 분말도 3,000cm2/g 내지 6,000cm2/g 으로 분쇄된 고로괴재슬래그를 고로수재슬래그 미분말 및 보통포틀랜드 시멘트와 혼합하는 단계를 포함하여 이루어거나, 또는 냉각된 고로괴재슬래그를 10mm 내지 25mm 이하의 범위로 파쇄, 선별하는 단계; 상기 파쇄, 선별된 고로괴재슬래그를 고로수재슬래그 원석 및 보통포틀랜드시멘트 클링 커와 혼합하는 단계; 및상기 혼합물을 분말도 3,000cm2/g 내지 6,000cm2/g 으로 분쇄하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.As shown in Figure 3, the blast furnace slag cement of the present invention is the step of crushing, sorting the cooled blast furnace slag in the range of 10mm to 25mm or less; Wherein the crushing, the powder of selected blast furnace slag, lump ore also ground to 3,000cm 2 / g to about 6,000cm 2 / g; And the powder also 3,000cm 2 / g to about 6,000cm 2 / g for the blast furnace slag, lump ore crushed granulated blast furnace slag fine powder and ordinary Portland cement and the comprises the step of mixing, or cooling blast furnace slag, lump ore 10mm to 25mm in Crushing and sorting in the following ranges; Mixing the crushed and selected blast furnace slag slabs with blast furnace slag stones and ordinary Portland cement clinker; And pulverizing the mixture to a powder degree of 3,000 cm 2 / g to 6,000cm 2 / g.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 더 자세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples.
실시예 1Example 1
냉각된 고로괴재슬래그를 10mm 내지 25mm이하로 파쇄 및 선별한 후, 분말도 3,000cm2/g 내지 6,000cm2/g 으로 분쇄한 다음, 분말도 3,000cm2/g 내지 6,000cm2/g 으로 미분말화된 고로괴재슬래그를 보통 포틀랜드 시멘트와 혼합하였다. 이때, 상기 고로괴재슬래그 미분말 : 포틀랜드 시멘트의 혼합 비율은 각각 0 :100, 5:95, 7.5:92.5, 90:10, 87.5:12.5, 85:15이었다. A crushing and screening the cooled blast furnace slag, lump ore to less than 10mm to 25mm and then, the powder is also 3,000cm 2 / g to about 6,000cm 2 was pulverized with / g, and then, the powder is also 3,000cm 2 / g to a fine powder 6,000cm 2 / g The blasted blast furnace slag was usually mixed with portland cement. In this case, the mixing ratio of the blast furnace slag fine powder: Portland cement was 0: 100, 5:95, 7.5: 92.5, 90:10, 87.5: 12.5, 85:15.
상기와 같이 제조된 시멘트 조성물 100중량부에 대해, 물 48.5부, 모래 245부를 혼합하여 모르타르를 제조한 다음, 재령28일 압축강도를 측정하였다. 압축강도는 KS F 5105 시험법(수경성 시멘트 모르타르의 압축강도 시험방법)에 준하여 30ton용량의 전용 압축강도 시험기를 사용하여 측정하였다. 측정 결과는 도 4에 도시하였다.With respect to 100 parts by weight of the cement composition prepared as described above, mortar was prepared by mixing 48.5 parts of water and 245 parts of sand, and then the compressive strength was measured for 28 days. The compressive strength was measured using a 30ton capacity dedicated compressive strength tester in accordance with KS F 5105 test method (compressive strength test method of hydraulic cement mortar). The measurement result is shown in FIG.
도 4에 도시된 바와 같이, 고로괴재슬래그의 함량이 10중량부 이하인 경우에는 포틀랜트 시멘트를 단독으로 사용한 경우에 비해 높은 압축강도를 나타냄을 알 수 있다. 그러나, (E)(포트랜드시멘트 87.5중량부와 고로괴재슬래그미분말 12.5중량부를 혼합한 경우) 및 (F)(포트랜드시멘트 85중량부와 고로괴재슬래그미분말 15중량부를 혼합한 경우)의 경우에는 포틀랜드시멘트만을 활용했을 경우에 비해서 압축강도가 감소하는 것으로 나타났다.As shown in FIG. 4, when the content of the blast furnace slag is 10 parts by weight or less, it can be seen that the compressive strength is higher than that in the case of using the Portland cement alone. However, in the case of (E) (when mixing 87.5 parts by weight of Portland cement and 12.5 parts by weight of blast furnace slag fine powder) and (F) (when mixing 85 parts by weight of Portland cement and 15 parts by weight of blast furnace slag fine powder), Portland cement The compressive strength was found to be lower than that of bay.
실시예 2Example 2
냉각된 고로괴재슬래그를 25mm이하로 파쇄 및 선별한 다음, 분말도 3,000cm2/g 이상으로 분쇄하고, 분쇄된 고로괴재슬래그 미분말을 고로수재슬래그와 보통 포틀랜트 시멘트와 혼합하였다. 포틀랜트 시멘트 : 고로수재슬래그 : 고로괴재슬래그의 혼합 비율은 각각 55:45:0, 55:39:6, 55:37:8, 55:35:10, 55:33:12였다.After cooling and crushing the blast furnace slag to 25mm or less, the powder was also pulverized to 3,000cm 2 / g or more, and the pulverized blast furnace slag fine powder was mixed with the blast furnace slag and ordinary portland cement. The mixing ratio of Portland cement: blast furnace slag: blast furnace slag was 55: 45: 0, 55: 39: 6, 55: 37: 8, 55:35:10 and 55:33:12, respectively.
상기와 같이 제조된 고로슬래그시멘트 조성물 100중량부에 대해, 물 48.5부, 모래 245부를 혼합하여 모르타르를 제조한 다음, 재령28일 압축강도를 측정하였다. 압축강도는 KS F 5105 시험법(수경성 시멘트 모르타르의 압축강도 시험방법)에 준하여 30ton용량의 전용 압축강도 시험기를 사용하여 측정하였다. 측정 결과는 도 5에 도시하였다.The mortar was prepared by mixing 48.5 parts of water and 245 parts of sand with respect to 100 parts by weight of the blast furnace slag cement composition prepared as described above, and then the compressive strength was measured for 28 days. The compressive strength was measured using a 30ton capacity dedicated compressive strength tester in accordance with KS F 5105 test method (compressive strength test method of hydraulic cement mortar). The measurement result is shown in FIG.
도 5에 도시된 바와 같이, 고로괴재슬래그의 함량이 고로수재슬래그 함량의 0.01 ~ 30 중량부의 범위인 (나)~(라)의 경우, 포틀랜드 시멘트와 고로수재슬래그로만 이루어진 (가)에 비해 우수한 압축 강도를 나타내는 반면, 고로괴재슬래그의 함량이 고로수재슬래그의 함량의 36 중량부 정도인 (마)의 경우, 압축 강도가 (가)보다 떨어지는 것으로 나타났다. As shown in Figure 5, the content of the blast furnace slag content is (B) ~ (D) in the range of 0.01 to 30 parts by weight of the blast furnace slag content, excellent compared to (A) consisting of only portland cement and blast furnace slag slag While the compressive strength of the blast furnace slag is 36 parts by weight of the blast furnace slag content, (e), the compressive strength is lower than (a).
실시예 3Example 3
보통 포틀랜트 시멘트, 고로수재슬래그 및 고로괴재슬래그의 SO4 2-등의 황산화물 용출량을 측정하였다.In general, the sulfur oxide leaching amount of SO 4 2- such as portland cement, blast furnace slag and blast furnace slag was measured.
SO4 2-의 측정은 폐기물관리법 시행규칙(별표1)에 따른 폐기물 용출시험분석법에 의해 실시하였으며, 보통포틀랜드 시멘트, 고로수재슬래그, 고로괴재슬래그를 각각 100g씩 채취하여 증류수를 1Liter씩 투여 후 200rpm의 교반기를 활용하여 6시간 동안 교반 후, 각각의 여과액을 ICP분석기(유도결합 플라즈마 발광광도법)를 이용하여 SO4 2-를 측정하였다.The measurement of SO 4 2- was carried out by the waste dissolution test analysis method according to the Waste Management Act Enforcement Regulations (Attachment 1). after stirring for 6 hours by using a stirrer, to each of the filtrate using an ICP analysis (Inductively coupled plasma emission Spectroscopy) to determine the SO 4 2-.
측정 결과는 하기 [표 1]에 나타내었다.The measurement results are shown in the following [Table 1].
[표 1]TABLE 1
[표 1]에 나타난 바와 같이, 고로수재슬래그 미분말의 경우 SO4 2- 용출량이 24.39mg/l인데 반해, 고로괴재슬래그 미분말은 186.60mg/l인 것으로 나타났다. 또한 총 황산화물에 있어서도 고로괴재슬래그미분말의 경우, 고로수재슬래그미분말에 비하여 약 10배 가량 높게 용출됨을 알 수 있다.As shown in [Table 1], the SO 4 2- elution amount of the blast furnace slag fine powder was 24.39 mg / l, whereas the blast furnace slag fine powder was 186.60 mg / l. Also, in the case of total sulfur oxides, the blast furnace slag fine powder is eluted about 10 times higher than the blast furnace slag fine powder.
이와 같이 고로괴재슬래그는 황산화물 용출량이 높기 때문에, 용출된 황산화물에 의해 조성물 내부 조직을 치밀화하여 양호한 압축강도를 발현하는 데 공헌할 수 있는 침상형의 구조를 가지는 에트링가이트 수화생성물 (C3A·CaSO4·12H2O)의 생성이 용이하다. 도 6은 포틀랜드시멘트 : 고로수재슬래그 : 고로괴재슬래그 = 55: 35: 10인 고로슬래그 시멘트 조성물을 경화시킨 다음, 그 표면을 SEM 촬영한 것으로, 침상형의 에트링가이트 수화생성물을 관찰할 수 있다.Since the blast furnace slag slag has a high sulfur oxide leaching amount, the ettringite hydration product having a needle-like structure that can contribute to densifying the internal structure of the composition by the eluted sulfur oxide and expressing good compressive strength (C 3). The production of A.CaSO 4 .12H 2 O) is easy. 6 is a blast furnace slag cement composition of Portland cement: blast furnace slag: blast furnace slag = 55: 35: 10, and then the SEM surface of the surface of the blast furnace slag cement composition, the needle-like ettringite hydration product can be observed. .
실시예 4Example 4
고로수재슬래그와 고로괴재슬래그의 피 분쇄성을 평가하기 위하여 1.2~2.5mm 크기의 고로수재슬래그와 고로괴재슬래그를 동일 중량 3kg 씩 제조하여 볼 밀(Ball Mill) 투입 후 2시간 동안 분쇄한 결과, 고로수재슬래그는 분말도 3,373cm2/g, 고로괴재슬래그는 4,587cm2/g으로 나타났다. 즉, 고로수재슬래그에 비하여 고로괴재슬래그의 피 분쇄성이 매우 양호한 것으로 평가되었다. In order to evaluate the crushability of blast furnace slag and blast furnace slag, crushed blast furnace slag and blast furnace slag of 1.2 ~ 2.5mm size were prepared by 3kg each and crushed for 2 hours after the ball mill. The blast furnace slag was 3,373cm 2 / g in powder and the blast furnace slag was 4,587cm 2 / g. That is, compared with the blast furnace slag, the grindability of the blast furnace slag was evaluated to be very good.
실시예 5Example 5
도 7은 고로수재슬래그미분말과 고로괴재슬래그미분말의 입형을 관찰한 것으로, 고로수재슬래그미분말에 비해 고로괴재슬래그미분말의 입형이 보다 세립하고 구형임을 알 수 있다. 따라서, 고로괴재스래그미분말을 이용하면, 콘크리트 타설시 보다 양호한 유동성을 발현할 수 있다.7 shows the morphology of the blast furnace slag powder and the blast furnace slag powder, which can be seen that the granules of the blast furnace slag powder are finer and spherical than the blast furnace slag powder. Therefore, when blast furnace slag fine powder is used, the fluidity | liquidity more favorable at the time of concrete pouring can be expressed.
실시예 6Example 6
보통포틀랜트 시멘트, 보통포틀랜트 시멘트와 고로수재슬래그의 혼합물(포틀랜트 시멘트 : 고로수재슬래그 = 55: 45), 보통 포틀랜트시멘트, 고로수재슬래그 및 고로괴재슬래그의 혼합물(포틀랜트 시멘트 : 고로수재슬래그 : 고로괴재슬래그 = 55: 35: 10) 각각의 유동성을 측정하였다.Mixture of ordinary portland cement, mixture of ordinary portland cement and blast furnace slag (portland cement: blast furnace slag = 55: 45), mixture of ordinary portland cement, blast furnace slag and blast furnace slag (portland cement: blast furnace slag Slag: blast furnace slag = 55: 35: 10) Each fluidity was measured.
유동성 측정은 KS L 5111 시멘트 시험용 플로테이블에 규정된 플로우 측정용 형틀(위쪽 안지름 70mm, 아래쪽 안지름 100mm, 높이 50mm)을 이용하여, 각각의 시멘트 혼합물 모르타르(물:시멘트 혼합물:모래=0.485:1:2.45)를 형틀에 다져 넣은 후, 플로우 테이블 위에서 형틀 제거 시 모르타르의 퍼짐을 측정하였으며, 퍼짐이 정지된 시점에서 직교하는 두 방향의 지름을 측정하여 그 평균값을 산정하였다.The flowability measurement was carried out using the flow measurement template (upper diameter of 70 mm, lower diameter of 100 mm, height of 50 mm) specified in the flow chart for the KS L 5111 Cement Test Flow Table, for each cement mixture mortar (water: cement mixture: sand = 0.485: 1: 2.45), the mortar spread was measured when the mold is removed from the flow table after the compaction, and the average value was calculated by measuring the diameters in two orthogonal directions at the time when the spread was stopped.
또한, 시간에 따른 유동성 변화를 측정하기 위해서 혼합물 모르타르 제조 직후, 경시30분, 경시60분에 있어서 각각을 측정하였다.In addition, in order to measure the fluidity change with time, each measurement was carried out immediately after preparation of the mixture mortar at 30 minutes and 60 minutes.
측정 결과는 도 8에 도시하였다.The measurement result is shown in FIG.
도 8에 도시된 바와 같이, 고로괴재슬래그 미분말을 혼입하게 되면 볼 베어링(Ball bearing) 효과에 의해 유동성이 매우 향상되는 것을 관찰할수 있었다.As shown in FIG. 8, when the blast furnace slag fine powder was mixed, it was observed that the fluidity was greatly improved by the ball bearing effect.
이상, 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.While the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various changes may be made without departing from the scope of the present invention.
도 1은 종래의 고로괴재슬래그의 처리방법을 보여주는 도면이다.1 is a view showing a conventional method for treating blast furnace slag.
도 2는 본 발명의 시멘트 조성물의 제조 공정을 보여주는 흐름도이다.2 is a flow chart showing a process for producing a cement composition of the present invention.
도 3은 본 발명의 고로슬래그 시멘트 조성물의 제조공정을 보여주는 흐름도이다.Figure 3 is a flow chart showing the manufacturing process of the blast furnace slag cement composition of the present invention.
도 4는 실시예 1의 조성물들의 재령 28일 압축강도를 보여주는 그래프이다.4 is a graph showing the 28-day compressive strength of the compositions of Example 1.
도 5는 실시예 2의 조성물들의 재령 28일 압축강도를 보여주는 그래프이다.5 is a graph showing the 28-day compressive strength of the compositions of Example 2.
도 6은 본 발명의 고로시멘트 조성물 경화체의 표면 상태를 보여주는 SEM 사진이다.6 is a SEM photograph showing the surface state of the cured blast furnace cement composition of the present invention.
도 7은 고로괴재슬래그 미분말과 고로수재슬래그 미분말의 입형을 보여주는 사진이다.Figure 7 is a photograph showing the granulation of blast furnace lump slag fine powder and blast furnace reclaimed slag fine powder.
도 8은 실시예 6의 조성물들의 유동성을 보여주는 그래프이다.8 is a graph showing the flowability of the compositions of Example 6.
Claims (9)
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