KR20180003116A - Manufacture of Concrete using Activated-Sludge and the concrete and the Activated-Sludge for concrete - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 활성슬러지를 이용한 콘크리트 제조방법 및 그 콘크리트 및 그 콘크리트용 활성슬러지에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing concrete using activated sludge, and a concrete and an activated sludge for the concrete.
회수수는 레디믹스트 콘크리트 공장에서 배쳐플랜트, 호퍼 및 운반차량 등에 부착된 콘크리트를 세척하여 골재를 분리한 세척배수로 레미콘 출하량의 약 0.5 % 수준으로 발생하고, “수질환경보전법 시행규칙”에 따라 레미콘 제조 시 혼합수 및 세척용수로 일부 사용되고 있지만 대부분이 산업폐기물로 처리 되어 폐기물 처리에 따른 비용이 발생하고, 강알카리성을 띄고 있어 환경 오염에 따른 문제점이 발생한다. The recovered water is washed by separating the aggregate from the ready mixed concrete plant by washing the concrete attached to the batch plant, hopper, and transportation vehicle. It occurs at about 0.5% of the quantity of ready-mix concrete shipped. In accordance with the "Enforcement Regulation of Water Quality Environment Act" However, most of them are treated as industrial wastes, resulting in cost incurred by disposal of wastes, and they have strong alkalinity, which causes problems due to environmental pollution.
KS 표준(KS F 4009 레디믹스트 콘크리트)에는 레미콘 제조 시 회수수를 사용할 경우 고형분율(콘크리트 배합중의 단위시멘트량에 대한 슬러지 고형분 질량비율) 3.0 % 이내에서 재사용하도록 규정하고 있으나, 규정된 범위에서의 효율적인 관리가 이루어지지 않고 있어 대부분이 자연 상태로 방류되거나, 폐기업체에 의하여 폐기물 처리되며 이에 따라 추가 비용이 발생하는 문제점이 있다. The KS standard (KS F 4009 Ready Mixed Concrete) requires that the solid content ratio (mass ratio of sludge solids to concrete amount of cement during concrete mixing) should be reused within 3.0% when recovered water is used in the preparation of concrete. Of the waste water is not efficiently managed, and most of the waste water is discharged into the natural state, or the waste is disposed of by the waste disposal company, resulting in an additional cost.
또한, 회수수를 콘크리트 배합수로 사용할 경우 콘크리트의 유동성 감소에 따른 작업성능 저하 및 강도 저하 등 콘크리트의 기초 물성을 저해하는 원인이 되고 있어 회수수를 적용한 콘크리트 제조 기술은 매우 미미한 실정이다.In addition, when the recovered water is used as the concrete mixture water, it causes the deterioration of the basic properties of the concrete such as deterioration of work performance and strength due to reduction of the fluidity of the concrete, so that the concrete manufacturing technology using the recovered water is very small.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 종래에는 회수수에 응결지연제를 혼합하여 회수수에 존재하는 시멘트 입자의 수화가 정지되어 배합이 완료된 후 시멘트가 다시 재 수화하는 메카니즘의 기술을 개발하였으나, 응결지연제 사용에 따른 제조원가가 상승하게 되고, 수화정지 시간을 일정하게 유지하는데 어려움이 있어 기술 활용이 미미한 실정이며, 상기 기술은 레미콘에서 발생하는 회수수를 단순 재활용하기 위한 방편이고, 또한, 콘크리트 제조 시, 최초 분말원료(시멘트, 고로슬래그, 플라이애시 등) 배합비에 변동을 주지 않기 위해 제안된 방법으로 원가 절감 및 환경 보호 차원에서의 검토가 이루어지지 않고 있다.In order to solve this problem, in the prior art, there has been developed a technique of mixing cementing retardant in the recovered water to stop the hydration of cement particles present in the recovered water and rehydrating the cement after the completion of the mixing, It is difficult to utilize the technology because it is difficult to keep the hydration stop time at a constant level and the technology is a means for simply recycling the recovered water generated in the concrete mixer, In order not to change the blending ratio of the raw powder (cement, blast furnace slag, fly ash, etc.), the proposed method has not been reviewed in terms of cost reduction and environmental protection.
회수수를 재활용하는 경우에는 단수 혼합수의 혼합개념으로, 기존 콘크리트의 배합설계비를 변동시키지 않는 범위에서 행해지고 있어 기본 방법을 대체할 수 있는 획기적 방안도출이 필요하며, 특히 콘크리트 분말원료 중 시멘트 사용량을 감소시킬 수 있으며 시멘트 제조공정에서의 천연원료 사용량 저감 및 온실가스(CO2) 발생량 감축 등을 동반할 수 있는 기술이 요구된다.When the recovered water is recycled, it is done in a range that does not change the mixing ratio of the existing concrete in the concept of mixing of single mixed water. Therefore, it is necessary to find a breakthrough strategy to replace the basic method. Especially, And a technology capable of reducing the amount of natural raw materials and reducing the amount of generated greenhouse gases (CO 2 ) in the cement manufacturing process is required.
그러므로, 회수수를 슬러지 형태의 제품으로 제작하여 레미콘 제조 공정에 적용할 경우 콘크리트 제조원가 절감, 폐자원 재활용에 따른 비용 절감 및 환경부하 저감, 시멘트 사용량 저감에 따른 이산화탄소(CO2) 발생량 저감이 가능하며, 새로운 시장으로서의 이윤창출이 가능할 것이다.Therefore, when the recovered water is manufactured as a sludge type product and applied to the concrete manufacturing process, it is possible to reduce the manufacturing cost of concrete, reduce cost due to recycling of waste resources, reduce the environmental load, and reduce the amount of generated carbon dioxide (CO 2 ) , It will be possible to make profit as a new market.
본 발명이 해결하려는 과제는, 레미콘 회수수의 활성화를 위하여 CaO원을 함유하고 있는 산업부산물을 혼합한 활성슬러지를 콘크리트에 사용하는 것이 목적이며, 활성슬러지는 콘크리트 배합수의 pH를 높여 주어 콘크리트 분말원료의 수화 반응성을 증대시킴에 따라 수화반응 촉진, 고로 슬래그 미분말의 잠재수경성반응 촉진 및 플라이애시 등 포졸란 재료의 반응을 촉진 시켜 콘크리트의 조직을 치밀하게 하고, 조기강도 및 내구성 등 성능 향상이 가능하며, 일반 배합에 비하여 고로 슬래그 미분말 및 플라이애시 등 산업부산물 활용을 높이는 것을 목적으로 한다. 활성슬러지를 이용한 콘크리트 제조방법은 시멘트의 사용량을 감소시킴으로써 제조원가를 절감 하고, 회수수에 존재하는 슬러지를 활성화하여 제품으로 개발 활용함에 따라 폐자원 재활용에 따른 이윤창출은 물론, 폐기물 제로화에 따른 환경부하 저감을 목적으로 한다.The object of the present invention is to use activated sludge mixed with industrial byproducts containing CaO source in concrete for the activation of the ready-mixed water, and the activated sludge increases the pH of the concrete mixture water, By increasing the hydration reactivity of the raw material, it is possible to accelerate the hydration reaction, accelerate the latent hydraulic reaction of the blast furnace slag powder and accelerate the reaction of the pozzolanic materials such as fly ash, to make the structure of the concrete compact and improve the performance such as early strength and durability , And to improve utilization of industrial by-products such as blast furnace slag powder and fly ash as compared with general blending. The method of manufacturing concrete using activated sludge reduces the cost of production by reducing the amount of cement used and activates the sludge present in the recovered water and develops it as a product. Therefore, it can not only make profit by recycling waste resources, It aims at reduction.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 레미콘 믹서트럭, 배치플랜트 믹서 및 반송레미콘 등의 세척을 통해 발생한 슬러지수에 CaO원을 함유하고 있는 산업부산물을 혼합한 활성슬러지를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides an activated sludge in which industrial byproducts containing a CaO source are mixed with the number of sludge generated through washing of a concrete mixer truck, a batch plant mixer, and a conveyance ready mixer.
본 발명은 상기 제공된 활성슬러지를 콘크리트 제조시 배합수로 사용함으로서 슬러지수에 존재하는 미수화 분말입자들이 활성화에 의해 콘크리트의 조직을 치밀하게 하고 조기강도 및 내구성 향상을 성취한다. By using the provided activated sludge as a mixing water in the concrete production, the untreated powder particles existing in the sludge water are activated by the activation of the concrete, and the early strength and durability of the concrete are improved.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.
활성 슬러지는 CaO원을 함유하고 있는 산업부산물을 혼합하여 제조한 것으로, 콘크리트 배합수의 pH를 높여 주어 콘크리트 분말원료의 수화 반응성을 증대시킴에 따라 수화반응 촉진, 고로슬래그미분말의 잠재수경성반응 촉진 및 플라이애시 등 포졸란 재료의 반응을 촉진 시켜 콘크리트의 조직을 치밀하게 하고, 조기강도 및 내구성 등 성능 향상이 가능하며, 일반 배합에 비하여 높은 에트린가이트를 생성하여 콘크리트 수화 촉진을 위한 핵(수화 핵→수화결정 성장)으로 작용하여 콘크리트의 물성향상에 기여한다. 또한, 기존 콘크리트 배합에 비하여 시멘트 사용량 감소가 가능하고, 산업부산물 재활용량 증가에 따른 경제성 향상이 가능하다.Activated sludge is produced by mixing industrial byproducts containing CaO and increases the hydration reactivity of concrete raw material by increasing the pH of concrete water, promoting hydration reaction, promoting latent hydraulic reaction of blast furnace slag powder, It can accelerate the reaction of pozzolanic materials such as fly ash, tighten the structure of concrete, improve the performance such as early strength and durability, and generate ettringite higher than general formulation, Hydration crystal growth) and contributes to improvement of the physical properties of the concrete. In addition, it is possible to reduce the amount of cement used compared to existing concrete formulations, and it is possible to improve the economic efficiency by increasing the recycling amount of industrial byproducts.
도 1은 본 발명에 따른 활성슬러지 제조 및 이를 사용한 콘크리트 생산 개략도이다.
도 2는 일반 사용수, 슬러지수 및 활성슬러지를 사용한 모르타르 플로우 값이다.
도 3은 일반 사용수, 슬러지수 및 활성슬러지를 사용한 페이스트의 초결 및 종결시간이다.
도 4는 재령 3일, 7일, 28일에서 일반 사용수, 슬러지수 및 활성슬러지를 사용한 모르타르의 압축강도이다.
도 5는 경시변화 60분에서 굳지 않은 콘크리트의 슬럼프 및 공기량 오차범위 만족여부를 나타낸 것이다.
도 6은 60일 경과 후 콘크리트 길이변화량 및 길이변화율이다.
도 7은 재령 3, 7, 28일에서 측정한 콘크리트 압축강도이다.1 is a schematic view of the production of activated sludge according to the present invention and production of concrete using the activated sludge.
Fig. 2 is a mortar flow value using general use water, sludge number and activated sludge.
Fig. 3 is a graph showing the results of summarization and termination of paste using general use water, sludge count, and activated sludge.
Fig. 4 shows the compressive strength of mortar using general use water, sludge water, and activated sludge at 3 days, 7 days, and 28 days of age.
FIG. 5 shows the slump of the unhardened concrete and the satisfaction of the air amount error range at 60 minutes with time.
FIG. 6 is a graph showing a change in length and a change in length after 60 days.
7 is the compressive strength of the concrete measured at 3, 7 and 28 days.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
본 발명에서 콘크리트 조성물은 시멘트, 골재 및 물에 필요에 따라 광물질 혼화재료 및 혼화제로 이루어지는 것을 말한다. 이때, 골재는 콘크리트 용도에 따라 모래, 자갈 등을 적절하게 배합하고 시멘트, 물, 광물질 혼화재료, 혼화제 등의 배합비율은 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에게는 자명한 사항으로 생략하도록 한다.In the present invention, the concrete composition refers to a cement, an aggregate and water, as necessary, comprising a mineral admixture and an admixture. At this time, the aggregate is appropriately blended with sand, gravel and the like depending on the use of concrete, and the blending ratios of cement, water, mineral admixture, admixture and the like are omitted to those skilled in the art .
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 활성슬러지(10)는 슬러지수(12)에 CaO원을 함유하고 있는 산업부산물(11)을 혼합하여 슬러지 형태로 이루어진다.As shown in FIG. 1, the activated
일반적으로 본 발명에서 회수수는 레미콘 내외부에 남아있는 잔유물 또는 레미콘 공장에서 배치플랜트나 믹서 호퍼등을 씻은 세척배수에서 골재를 제거한 것을 말한다. 즉 회수수는 시멘트로부터 용출하는 수산화칼슘을 포함한 상징수와 슬러지수(12)의 총칭을 나타는 것을 말한다.Generally, the recovered water in the present invention refers to a remained material remaining in the inside or outside of the ready-mixed concrete, or aggregate removed from washing water discharged from a ready-mixed concrete factory or a batch plant or mixer hopper. In other words, recovered water refers to the total number of symbols including calcium hydroxide eluted from cement and the total number of sludge (12).
상기 상징수는 시멘트의 Ca2 +, K+, Na+ 등의 수산화물이온(OH-)을 많이 포함하고 있기 때문에 수소이온농도인 pH는 11~13의 높은 알칼리성을 나타내며, 상기 슬러지수(12)는 시멘트의 수화물, 미수화물, 골재 및 혼합재료의 광물질 미분말을 많이 포함하지만, 대부분 모래 미립자 성분과 시멘트 성분으로 그 비율은 평균 1:4이다.Since the symbol count contains a large amount of hydroxide ions (OH - ) such as Ca 2 + , K + , Na +, etc. of cement, pH as a hydrogen ion concentration shows high alkalinity of 11 to 13, Mostly contain minerals such as hydrates, non-hydrates, aggregates and mixed materials of cement. However, the ratio of sand particles to cement is about 1: 4.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에서 CaO원을 함유하고 있는 산업부산물(11)은 탈황석고, 슬러지애시 및 열연· 정련슬래그 등 일부 재활용 및 폐기물로 매립되고 있는 산업부산물로써 주성분은 CaO, SO3 및 Al2O3 등으로 구성되어 있는 것을 말하며, CaO 화합물의 원료로 사용이 가능한 것을 의미한다.As shown in FIG. 1, the industrial by-product 11 containing CaO in the present invention is an industrial by-product which is partially recycled and used as waste such as desulfurization gypsum, sludge ash and hot-smelting slag, 3 and Al 2 O 3, etc., and means that it can be used as a raw material for a CaO compound.
또한, 상기 탈황석고는 주로 석탄화력 발전소에서 배출가스 중에 포함되어 있는 아황산 가스를 제거하기 위한 배연탈황설비(FGD, Flue Gas Desulpurization)의 운영과정에서 부산물로 석고가 발생하는데, 이를 탈황설비에서 발생하였다 하여 탈황석고로 불리는 것을 말한다.In the desulfurization gypsum, gypsum is generated as a by-product in the operation of the flue gas desulphurization (FGD) for removing the sulfur dioxide contained in the exhaust gas from the coal-fired power plant, Which is called a desulfurized gypsum.
그리고, 상기 활성슬러지(10)는 CaO원을 함유하고 있는 산업부산물(11)을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 제조한 것으로, 슬러지수의 pH를 높여 주어 콘크리트 분말원료의 수화 반응성을 증대시킴에 따라 수화반응 촉진, 고로슬래그미분말의 잠재수경성반응 촉진 및 플라이애시 등 포졸란 재료의 반응을 촉진 시켜 콘크리트의 조직을 치밀하게 한다. The activated
본 발명에 따른 활성슬러지를 이용한 콘크리트 제조방법의 바람직한 일 실시예는 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에서 상기 활성슬러지(10)는 레미콘 믹서트럭, 배치플랜트 믹서, 레미콘 믹서 드럼 및 반송레미콘 등의 세척을 통해 발생한 회수수에서 굵은골재와 잔골재가 분리된 후 Cyclon에 의해 미세모래와 슬러지가 최종적으로 분리된 슬러지수(12)를 사용하며, 상기 슬러지수(12) 저장탱크에 CaO원을 함유하고 있는 산업부산물(11)을 투입하고 균일하게 교반하여 활성슬러지(10)를 제조한다. 그리고, 시멘트(21), 고로슬래그 미분말(22) 및 플라이 애시(23)이 투입된 교반기에 상기 활성슬러지(10)을 투입하여 균일하게 교반한 활성슬러지 콘크리트(20)를 레미콘 차량에 적재하여 출하한다.As shown in FIG. 1, the activated
이때, 상기 활성슬러지(10) 제조를 위한 CaO원을 함유하고 있는 산업부산물(11)의 양은 본 발명에서 슬러지 고형분 농도 1.0~3.0%(w/v)에서 당일 출하되는 레미콘 규격 중 최소시멘트 100중량부에 1~7 중량부가 혼합되도록 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1~5 중량부를 혼합하는 것이 바람직하다. 이는 1 중량부 미만을 사용하면 상술한 수화반응 촉진 및 콘크리트의 조직 치밀 효과가 미미하고 7 중량부를 초과하여 사용할 경우에는 급결로 인하여 작업성이 저하되기 때문이다. At this time, the amount of the industrial by-products 11 containing the CaO source for the production of the activated
그리고, 본 발명에서 슬러지 수의 고형분 농도는 1%(w/v) 미만이나 3%(w/v)를 촉과하는 경우에는 상기 산화부산물과 함께 콘크리트에 미치는 상술한 시너지 효과와 시멘트 사용량 줄이는 효과가 미미하기 때문에, 상술한 사용 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 본 발명에 따른 활성슬러지(10)에서 슬러지수(12)와 산업부산물(10)는 슬러지수 100중량부 기준으로 2 ~ 15 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 이는 상술한 바와 같이 2 중량부 미만을 사용할 경우에는 상술한 효과가 미미하고, 15 중량부를 초과하여 사용할 경우에는 작업성이 저하되기 때문이다. 하지만, 본 발명이 상술한 슬러지수의 고형분 농도나 슬러지수와 산업부산물의 배합 비율에 국한되는 것은 아니며, 본 발명의 목적에 부합되는 것이라면 일부 배합비율을 조정하여 사용할 수 있다.In the present invention, when the solid concentration of the sludge is less than 1% (w / v) but less than 3% (w / v), the synergy effect on concrete and the effect of reducing the amount of cement It is preferable to use it within the above-mentioned use range. At this time, in the activated
상기 슬러지 고형분 농도는 레미콘 슬러지수(12)의 발생량 변동에 따라 자동으로 농도를 측정해주는 농도조절기로 측정하거나 수작업을 통해서 농도를 측정할 수 있다.The solid concentration of the sludge can be measured by a concentration controller that automatically measures the concentration according to the variation of the amount of generated
상기 CaO원을 함유하고 있는 산업부산물(11)의 투입 방법은 슬러지수(12) 저장탱크에 연결된 독자적인 저장빈에서 자동으로 투입하거나 인력을 이용한 수작업을 통해 투입 할 수 있다.The method of introducing the industrial byproduct 11 containing the CaO source can be automatically inputted from an original storage bin connected to the
상기 활성슬러지(10)를 시멘트, 골재, 광물질 혼화재료, 혼화제를 포함하는 콘크리트에 사용하면 콘크리트 배합수의 pH를 높여 주어 콘크리트 분말원료의 수화 반응성을 증대시킴에 따라 수화반응 촉진, 고로슬래그미분말의 잠재수경성반응 촉진 및 플라이애시 등 포졸란 재료의 반응을 촉진 시켜 콘크리트의 조직을 치밀하게 하고, 조기강도 및 내구성 등 성능 향상이 가능하며, 일반 배합에 비하여 높은 에트린가이트를 생성하여 콘크리트 수화 촉진을 위한 핵(수화 핵→수화결정 성장)으로 작용하여 콘크리트의 물성 향상에 기여할 수 있다.When the activated
본 발명에서 광물질 혼화재료는 고로슬래그 미분말, 플라이 애쉬, 실리카 흄, 천연포졸란 재료 등으로 구성되며, 이 중 1종 이상을 사용하는 것으로 스스로 수경성을 갖지는 않지만, 시멘트 수화시 생성되는 수산화칼슘과 서서히 반응하여 불용성 화합물을 만들 수 있는 재료를 말하며, 초기강도 발현에 지장이 없도록 적절히 채택하여 사용한다.In the present invention, the mineral admixture material is composed of blast furnace slag fine powder, fly ash, silica fume, natural pozzolanic material and the like, and at least one of them is used, which does not have the hydraulic property by itself, but slowly reacts with calcium hydroxide Is used to make an insoluble compound. It is appropriately adopted so as not to interfere with the initial strength development.
또한, 혼화제는 AE제, 감수제, AE 감수제, 유동화제 등으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종 이상인 것으로서, 작업시간 조절, 적정 점성도 발현, 공기량 저감 등 시공 시 작업성과 연관된 통상의 공지된 기능을 발휘하도록 적절히 채택하여 사용한다.The admixture is at least one selected from the group consisting of AE agent, water reducing agent, AE water reducing agent, fluidizing agent, and the like, and is capable of exhibiting a conventionally known function associated with workability at the time of construction such as control of work time, adequate viscosity, Adopted and used properly.
상기 활성슬러지(10)를 포함한 콘크리트의 경우 본 발명에서는 CaO원을 함유하고 있는 산업부산물(11)의 투입량에 따른 시멘트량을 저감하여 사용하며, 활성슬러지 농도에 따른 단위수량을 조정하여 사용한다. In the case of the concrete containing the activated
이와 같이, 활성슬러지를 콘크리트 제조에 사용하면 CaO원을 함유하고 있는 산업부산물의 사용량에 따라 시멘트 사용량을 감소시킴으로서 원가 절감이 가능하고 회수수에 존재하는 슬러지를 활성화하여 제품으로 개발 활용함에 따라 폐자원 재활용에 따른 이윤창출은 물론, 폐기물 제로화에 따라 환경부하를 저감 시킬 수 있을 것이다.Thus, when activated sludge is used for concrete production, it is possible to reduce the cost by reducing the amount of cement depending on the amount of industrial byproducts containing CaO source, and by activating the sludge present in the recovered water, It will be possible to reduce environmental burden by zeroing waste as well as making profit by recycling.
이하 본 발명에 따른 슬러지수(12)에 CaO원을 함유하고 있는 산업부산물(11)을 포함한 활성슬러지(10)에 대해 실시예를 통해 살펴보기로 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the activated
실시예1Example 1
본 발명에 따른 활성슬러지와 슬러지수 그리고 일반 사용수에 대한 특성을 분석하기 위하여 표 1과 같이 모르타르를 제조하였다. 활성슬러지는 CaO원을 함유하고 있는 산업부산물을 1.0, 3.0, 5.0, 7.0%를 혼입하여 제조한 것이다.Mortar was prepared as shown in Table 1 in order to analyze the characteristics of activated sludge, sludge number and general use water according to the present invention. Activated sludge was prepared by mixing industrial byproducts containing CaO source at 1.0, 3.0, 5.0, and 7.0%.
<< 플로우시험Flow test >>
본 발명에서는 KS L ISO 679에서 규정한 방법으로 모르타르를 제작하였으며, 모르타르 배출 이후 각 배합별로 KS L 5111에서 규정한 방법으로 플로우 값을 측정하였다. In the present invention, the mortar was prepared by the method defined in KS L ISO 679, and the flow value was measured by the method defined in KS L 5111 for each compound after discharging the mortar.
도 2에 도시한 바와 같이, 플로우 값은 각각 210.75, 207.20, 210.15mm, 209.65mm, 209.25mm, 207.20mm이며, 활성슬러지가 사용된 배합이 경우 CaO원을 함유하고 있는 산업부산물을 7.0%를 혼입한 배합을 제외하고 일반 사용수가 사용된 배합과 비교하여 플로우의 차이가 없는 것을 확인할 수 있다. 이는 CaO원을 함유하고 있는 산업부산물 치환율에 따라 시멘트 사용량이 줄어들었고, 활성 슬러지 농도에 따른 단위수량을 조절하였기 때문에 일반 사용수를 사용한 배합과 비교하여 유사한 플로우 값이 나타난 것으로 생각된다. 그러므로 활성 슬러지를 사용하더라도 단위수량을 조절한다면 작업성에는 큰 영향이 없는 것으로 생각된다.
As shown in FIG. 2, the flow values were 210.75, 207.20, 210.15 mm, 209.65 mm, 209.25 mm and 207.20 mm, respectively. When the activated sludge was used, 7.0% of the industrial by-products containing CaO It can be confirmed that there is no difference in flow compared to the formulation in which the general use water is used except for one formulation. It is considered that the flow rate of cement was decreased according to the substitution rate of industrial byproducts containing CaO and the flow rate was similar to that of general use water because the unit water quantity was controlled according to activated sludge concentration. Therefore, even if activated sludge is used, it is considered that there is no great influence on the workability if the unit water quantity is adjusted.
<응결시험><Condensation test>
활성슬러지를 사용한 배합이 일반 사용수를 사용한 배합과 비교하여 응결시간이 단축되는지 확인하기 위하여 KS L 5102에서 규정한 방법으로 표준주도를 결정하였으며, 그 이후 KS L 5103에서 규정한 길모어 침에 의한 응결시간 측정방법에 따라 초결 및 종결 시간을 결정하였다. 도 3에 의하면 초결시간은 1시간14분에서 2시간56분까지 나타났으며, 종결시간은 3시간02분에서 4시간 54분까지 나타나는 것을 확인 할 수 있었다. 활성슬러지 및 슬러지수를 사용한 배합이 경우 일반 사용수를 사용한 배합보다 응결시간이 빠르게 나타나는 것을 확인할 수 있었으며, 특히 활성슬러지를 사용한 배합이 가장 빠른 응결시간을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 그렇지만 CaO원을 함유하고 있는 산업부산물을 7.0%를 혼입한 배합이 경우 초결 및 종결시간차가 45분 및 60분을 넘어 적합하지 않았다.
In order to confirm that the mixing time using the activated sludge is shorter than that using the conventional water, the standard lead is determined by the method specified in KS L 5102, and then the condensation by the gilmor acupressure specified in KS L 5103 We determined the crispness and the closing time according to the time measurement method. As shown in FIG. 3, the time of initialization was from 1 hour 14 minutes to 2 hours 56 minutes, and the termination time was observed from 3 hours 02 minutes to 4 hours 54 minutes. It was confirmed that the mixing time using the activated sludge and sludge water was faster than that using the conventional water. Especially, the mixing time using the activated sludge showed the fastest condensation time. However, in the case of the mixture containing 7.0% of industrial by-products containing CaO, the cut-off time and the termination time exceeded 45 and 60 minutes, respectively.
<강도시험><Strength Test>
플로우값 측정 이후 40×40×160mm의 공시체를 3, 7, 28일 재령에 맞추어 3개씩 제작하였으며, 각 재령 시 까지 20±1℃로 유지된 양생 수조에서 침수 시킨 후 압축강도는 KS L 5201에서 규정한 방법에 따라 측정하였다. 도 4에 의하면 3일, 7일, 28일 압축강도는 각각 32.0~35.7Mpa, 44.3~46.0Mpa, 59.0~61.7Mpa를 나타내는 것을 확인할 수 있으며, 슬러지수를 사용한 배합이 경우 일반 사용수를 사용한 배합보다 높은 압축강도를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 이는 작업성에 영향을 미치는 배합수량이 실질적으로 적게 투입되어 물/시멘트비를 낮추었기 때문으로 생각된다. 또한, 활성슬러지를 사용한 배합의 경우 일반 사용수를 사용한 배합과 유사하거나 낮은 압축강도를 나타내는 것을 확인할 수 있었지만, 이는 CaO원을 함유하고 있는 산업부산물 혼입률에 따른 시멘트 양이 줄어들었기 때문으로 생각된다.
After the flow value measurement, 40 × 40 × 160 mm specimens were prepared for 3, 7, and 28 days of age, and three specimens were prepared. Each specimen was immersed in a curing tank maintained at 20 ± 1 ° C until the ages. And measured according to the prescribed method. According to FIG. 4, the compressive strengths at 3 days, 7 days and 28 days are 32.0 ~ 35.7Mpa, 44.3 ~ 46.0Mpa, and 59.0 ~ 61.7Mpa, respectively. In the case of mixing using sludge, It was confirmed that it exhibited higher compressive strength. This is thought to be because the water / cement ratio was lowered by virtue of the fact that the amount of compounding affecting the workability was substantially reduced. In addition, it was confirmed that the mixing using activated sludge shows similar or low compressive strength to that of ordinary use, but this is probably due to the decrease in the amount of cement depending on the content of industrial byproducts containing CaO.
실시예2Example 2
본 발명에 따른 활성슬러지의 레미콘 사용 가능성을 확인하기 위하여 표 2와 같이 콘크리트를 제조하였으며, 활성슬러지는 사용범위 중 가장 큰 CaO원을 함유하고 있는 산업부산물을 5.0%를 혼입하여 제조한 것이다.Concrete was prepared as shown in Table 2 to confirm the possibility of using the ready-mixed sludge according to the present invention, and the activated sludge was prepared by incorporating 5.0% of industrial by-products containing the largest CaO source in the use range.
<슬럼프 및 공기량시험><Slump and air volume test>
활성슬러지를 사용한 굳지 않은 콘크리트의 물리적 특성을 확인하기 위하여 일반적으로 표준화된 시험방법인 슬럼프 시험과 공기량 시험을 실시하였다. KS F 2402와 KS F 2409에 따라 슬럼프 및 공기량 시험을 각각 60분 경과시간 변화에 대하여 오차범위 내에서 만족하는지에 대하여 관찰하였다. 도 5에서 경시변화 60분에서 슬럼프 및 공기량의 오차범위 만족 여부를 나타내었다. In order to confirm the physical properties of unhardened concrete using activated sludge, a standardized test method, slump test and air quantity test, were conducted. In accordance with KS F 2402 and KS F 2409, the slump and air mass test were observed to be within the error range for 60 minutes elapsed time. In FIG. 5, it is shown whether the error range of the slump and the air amount is satisfied at 60 minutes with a change over time.
도 5에 의하면 믹싱 후 경시변화 60분에서 슬럼프는 각각 130, 90, 135mm를 나타냈으며, 공기량은 3.9, 3.6, 4.1%를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 슬러지수를 사용한 콘크리트의 경우 슬럼프 오차범위를 벗어나고 있어 작업성이 떨어지는 것을 확인 할 수 있었으며, 일반 사용수와 활성슬러지를 사용한 콘크리트의 경우 오차범위내에서 만족하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 공기량의 경우 모든 배합이 만족하는 것을 확인할 수 있었다. 특히 활성슬러지를 사용한 콘크리트의 경우 활성슬러지 농도에 따른 단위수량 보정을 통해 작업성이 확보된 것으로 생각된다.
According to FIG. 5, the slump was 130, 90, and 135 mm at 60 minutes after mixing, respectively, and the amounts of air were 3.9, 3.6, and 4.1%, respectively. It was confirmed that the workability of concrete using sludge water deviates from the range of slump error and that it is satisfactory within the error range of concrete using general use water and activated sludge. In addition, it was confirmed that all the compounds were satisfied in the case of the amount of air. Especially, in the case of concrete using activated sludge, it is considered that the workability is secured by the unit quantity correction according to the activated sludge concentration.
<길이변화 시험>≪ Length change test &
활성슬러지를 사용한 콘크리트의 초기 소성수축 및 장기 건조수축에 따른 콘크리트의 영향을 확인하기 위하여 길이변화량을 측정하였다. 길이변화량은 100×100×400mm 시험체 중심부에 매립형 스트레인 게이지를 삽입 하여 길이변화량이 일정하게 유지될 때까지 데이터로거를 이용하여 매일 측정하였다. 도 6에서는 60일 경과 후 길이변화량 및 길이변화율을 나타내었다.The length variation was measured to determine the effect of concrete on the initial plastic shrinkage and long - term drying shrinkage of concrete using activated sludge. The length variation was 100 × 100 × 400 mm. A buried strain gauge was inserted at the center of the specimen and measured daily using a data logger until the change in length was maintained constant. FIG. 6 shows the change in length and the change in length after 60 days.
도 6에 의하면 60일 경과 후 길이 변화량은 각각 -484.5, -498.0, -380.5μm를 나타내었고, 길이 변화율은 각각 -0.121, -0.125%, 0.095%를 나타내는 것을 확인 할수 있었다. 슬러지수를 사용한 콘크리트의 경우 수축량은 커지는 것을 확인 할 수 있었으며, 일반 사용수를 사용한 콘크리트와 비교하여 큰 수축량을 나타내었다. 이와 반대로 활성슬러지를 사용한 콘크리트의 경우 일반 사용수를 사용한 콘크리트와 비교하여 수축량이 현저히 적은 것을 확인할 수 있었다. 이는 활성슬러지의 경우 C-A-H 수화물과의 반응으로 팽창성 에트링자이트 생성을 촉진하기 때문에 수축에 대하여 어느 정도 보상이 이루어졌기 때문으로 생각된다.
6, the change in length after 60 days was -484.5, -498.0 and -380.5 μm, respectively, and the rate of change in length was -0.121, -0.125%, and 0.095%, respectively. The shrinkage of concrete using sludge was found to be larger than that of concrete using ordinary water. Conversely, the concrete using activated sludge showed significantly less shrinkage than the concrete using ordinary water. This suggests that the activation sludge promotes the formation of intumescent zeolite due to the reaction with CAH hydrate, which may be due to some compensation for shrinkage.
<강도시험><Strength Test>
경시변화에 따른 슬럼프 및 공기량 측정 이후 φ100×200mm의 공시체를 3, 7 28일 재령에 맞추어 3개 씩 제작하였으며, 각 재령시 까지 20±1℃로 유지된 양생 수조에서 침수 시킨 후 압축강도는 KS F 2405에서 규정한 방법에 따라 측정하였다. 도 7에서 재령 3, 7, 28일에서 측정한 압축강도를 나타내었다.After measuring the slump and air content according to the aging change, three specimens of φ100 × 200mm were prepared in accordance with the ages of 3 and 7 28 days. After immersion in the curing tank maintained at 20 ± 1 ℃ until the ages, compressive strength was measured by KS F 2405 according to the method described above. 7 shows the compressive strengths measured at 3, 7 and 28 days of age.
도7에 의하면 3일, 7일, 28일 압축강도는 각각 12.9~16.1Mpa, 22.9~24.0Mpa, 33.9~37.2Mpa를 나타내는 것을 확인할 수 있으며, 재령 7일에서 모든 배합이 호칭강도 24Mpa에 근접하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 슬러지수 및 활성슬러지를 사용한 배합이 경우 일반 사용수를 사용한 배합보다 높은 압축강도를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 슬러지수를 사용한 콘크리트의 경우 작업성에 영향을 미치는 배합수량이 실질적으로 적게 투입되어 물/시멘트비를 낮추었기 때문으로 생각되며, 활성슬러지를 사용한 콘크리트의 경우 활성슬러지가 단기적으로 시멘트 수화반응을 촉진 시켰을 뿐만 아니라 장기적으로 고로슬래그미분말의 잠재수경성반응 촉진 및 플라이애시 등 포졸란 재료의 반응을 촉진 시켜 강도보존이 이루어진 것으로 생각된다. 7, it can be seen that the compressive strengths at 3 days, 7 days, and 28 days are 12.9 to 16.1 Mpa, 22.9 to 24.0 Mpa, and 33.9 to 37.2 Mpa, respectively. At 7 days of age, all the blends are close to the nominal strength of 24 Mpa . In addition, it was confirmed that the combination using sludge water and activated sludge exhibited a higher compressive strength than the formulation using ordinary water. In the case of concrete using sludge water, it is considered that the water / cement ratio is lowered because the mixing amount affecting the workability is practically lowered. In the case of concrete using activated sludge, the activated sludge promoted cement hydration reaction in the short term But it is considered that the long-term stability of the blast furnace slag is promoted by promoting the potential hydraulic reaction of the fine powder and the reaction of pozzolanic materials such as fly ash.
한편, 산업부산물(11), 시멘트(21), 고로슬래그 미분말(22) 및 플라이 애시(23)가 담겨지는 호퍼의 내부면에는 오염물질의 부착방지 및 제거를 효과적으로 달성할 수 있도록 오염 방지 도포용 조성물로 이루어진 도포층이 도포된다. 상기 오염 방지 도포용 조성물은 붕산 및 탄산나트륨이 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고, 붕산 및 탄산나트륨의 총함량은 전체 수용액에 대해 1 ~ 10 중량%이다. 이에 더하여, 상기 도포층의 도포성을 향상시키는 물질로 탄산나트륨 또는 탄산칼슘이 이용될 수 있으나 바람직하게는 탄산나트륨이 이용될 수 있다. 상기 붕산 및 탄산나트륨은 몰비로서 1:0.01 ~ 1:2가 바람직한 바, 몰비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 호퍼의 도포성이 저하되거나 도포후 표면의 수분흡착이 증가하여 도포막이 제거되는 문제점이 있다.On the other hand, in order to effectively prevent and prevent the adhesion of contaminants to the inner surface of the hopper in which the industrial by-product 11, the
상기 붕산 및 탄산나트륨은 전제 조성물 수용액중 1 ~ 10 중량%가 바람직한 바, 1 중량% 미만이면 호퍼의 도포성이 저하되는 문제점이 있고, 10 중량%를 초과하면 도포막 두께의 증가로 인한 결정석출이 발생하기 쉽다.The boric acid and sodium carbonate are preferably used in an amount of 1 to 10% by weight in the aqueous solution of the premix composition. When the content is less than 1% by weight, the applicability of the hopper is deteriorated. It is easy to occur.
한편, 본 오염 방지 도포용 조성물을 호퍼에 도포하는 방법으로는 스프레이법에 의해 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 호퍼의 최종 도포막 두께는 500 ~ 2000Å이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1000 ~ 2000 Å이다. 상기 도포막의 두께가 500 Å미만이면 고온 열처리의 경우에 열화되는 문제점이 있고, 2000 Å을 초과하면 도포 표면의 결정석출이 발생하기 쉬운 단점이 있다.On the other hand, as a method of applying the present anti-fouling coating composition to a hopper, it is preferable to coat it by a spray method. The final coating thickness of the hopper is preferably 500 to 2000 Å, more preferably 1000 to 2000 Å. When the thickness of the coating film is less than 500 ANGSTROM, there is a problem that it deteriorates in the case of a high-temperature heat treatment. When the thickness is more than 2000 ANGSTROM, crystallization of a coated surface tends to occur.
또한, 본 오염 방지 도포용 조성물은 붕산 0.1 몰 및 탄산나트륨 0.05 몰을 증류수 1000 ㎖에 첨가한 다음 교반하여 제조될 수 있다.The present anti-contamination coating composition may be prepared by adding 0.1 mol of boric acid and 0.05 mol of sodium carbonate to 1000 mL of distilled water and stirring.
이상 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 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 and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
10: 활성슬러지
11: CaO원을 함유하고 있는 산업부산물
12: 슬러지수
20: 활성슬러지 콘크리트
21: 시멘트
22: 고로슬래그 미분말
23: 플라이 애시10: Activated sludge
11: Industrial by-products containing CaO
12: Number of sludge
20: Activated sludge concrete
21: Cement
22: Blast furnace slag powder
23: fly ash
Claims (9)
레미콘 믹서트럭, 배치플랜트 믹서 및 반송레미콘의 세척수로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종의 슬러지수에 CaO원을 함유하고 있는 산업부산물을 혼합하여 이루어지는 활성슬러지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트용 활성슬러지.A concrete composition comprising cement, water and aggregates of sand or gravel,
Further comprising an activated sludge obtained by mixing an industrial by-product containing CaO source with at least one sludge selected from the group consisting of a concrete mixer truck, a batch plant mixer, and washing water of a conveyance ready mixer, .
상기 산업부산물(11)은 탈황석도, 슬러지애시 및 열연· 정련슬래그로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종 이상의 산업부산물인 것을 특징으로 하는 콘크리트용 활성슬러지.The method according to claim 1,
Wherein the industrial by-product (11) is at least one kind of industrial by-product selected from the group consisting of desulfurization grit, sludge ash and hot-smelting slag.
상기 산업부산물은 시멘트 100 중량부에 1~7 중량부인 것을 특징으로 하는 콘크리트용 활성슬러지.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the industrial byproduct is 1 to 7 parts by weight per 100 parts by weight of cement.
상기 슬러지수는 고형분 농도가 1.0 ~ 3.0%(w/v)인 것을 특징으로 하는 콘크리트용 활성슬러지.The method according to claim 1,
Wherein the sludge number has a solid concentration of 1.0 to 3.0% (w / v).
(a) 레미콘 믹서트럭, 배치플랜트 믹서 및 반송레미콘를 세척하여 수득한 세척배수로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종의 슬러지수(12)를 제조하는 단계;
(b) 탈황석도, 슬러지애시 및 열연· 정련슬래그로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종 이상의 산업부산물(11)을 준비하는 단계; 및
(c) 상기 (a) 및 (b) 단계에서 수득한 슬러지수와 산업부산물을 혼합하여 제조한 활성슬러지를 시멘트, 물 및 골재와 일체로 혼합기에 투입하여 혼합하는 단계;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 활성슬러지를 이용한 콘크리트 제조방법.1. A method of manufacturing a concrete comprising cement, water, and aggregates of sand or gravel,
(a) preparing at least one sludge number (12) selected from the group consisting of a wash mixer obtained by washing a mixer truck, a batch plant mixer, and a conveyance ready mixer;
(b) preparing at least one or more industrial byproducts (11) selected from the group consisting of desulfurization graphite, sludge ash and hot-smelting and refining slag; And
(c) adding activated sludge prepared by mixing the sludge number obtained in the steps (a) and (b) with industrial by-products into a mixer together with cement, water, and aggregate;
Wherein the activated sludge is used as a raw material.
상기 (c) 단계의 활성슬러지(10)는 상기 산업부산물(11)을 슬러지수(12) 저장탱크에 연결된 독자적인 저장빈에서 자동으로 투입하거나 인력을 이용한 수작업을 통해 투입하는 것을 특징으로 하는 활성슬러지를 이용한 콘크리트 제조방법.6. The method of claim 5,
Wherein the activated sludge 10 in the step (c) is automatically introduced into an original storage bin connected to the sludge storage tank 12 through manual operation using manpower, Method of manufacturing concrete using.
상기 산업부산물(11)은 시멘트 100 중량부에 1~7 중량부인 것을 특징으로 하는 활성슬러지를 이용한 콘크리트 제조방법.6. The method of claim 5,
Wherein the industrial by-product (11) is 1 to 7 parts by weight per 100 parts by weight of cement.
상기 슬러지수(12)는 고형분 농도가 1.0 ~ 3.0%(w/v)인 것을 특징으로 하는 활성슬러지를 이용한 콘크리트 제조방법.6. The method of claim 5,
Wherein the sludge number (12) has a solid concentration of 1.0 to 3.0% (w / v).
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