KR20180034811A - Binder of concrete of Recycled Aggregate using desulfurization gypsum - Google Patents

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전세환
장홍석
전성환
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주식회사 대원바텍
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Abstract

A secondary product binder for concrete of recycled aggregate of the present invention which contains cement (OPC), comprises the following: 90-95 wt% of ordinary Portland cement (OPC); and 5-10 wt% of mixed ingredients including desulfurized gypsum, slag, and a thickener. The secondary product binder for concrete of recycled aggregate according to the present invention can be used as a binder of a secondary product of the recycled aggregate concrete to increase the usage amount of recycled aggregate, thereby reducing the cost by 20-25%.

Description

탈황석고를 이용한 순환골재 콘크리트 2차 제품 결합재 {Binder of concrete of Recycled Aggregate using desulfurization gypsum}Technical Field [0001] The present invention relates to a recycled aggregate using desulfurization gypsum,

본 발명은 순환골재 콘크리트 2차제품용 결합재에 관한 것이며, 구체적으로는 탈황석고를 이용한 결합재를 이용하여 증기양생에 의해 성형한 순환골재 콘크리트 박스 암거 및 이를 위한 순환골재 콘크리트 2차제품 결합재에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a binder for recycled aggregate concrete secondary products, and more particularly, to a recycled aggregate concrete box cullet formed by vapor curing using a binder using a desulfurization gypsum and a recycled aggregate concrete secondary product binder .

기존의 건축·토목 재료의 연구개발은 고성능화 및 다기능화를 중심으로 행해져 왔다. 그러나 현재에는 고성능화 및 다기능화 뿐만 아니라 환경부하를 우선적으로 고려하고 각종 순환자원을 적극적이고 효과적으로 활용하는 건축·토목재료의 연구개발이 요구되는 시점이다. 특히, 시멘트산업은 그 규모의 크기로부터 비롯하여 자원소비량 및 CO2의 배출량이 가장 많은 산업으로 지적되고 있기 때문에 시멘트 생산에 있어서 각종 산업부산물 또는 폐기물을 활용함으로써 천연자원 소비량을 감축시키고 또한 저에너지 소비형 생산방식의 개발을 통해 CO2의 배출량을 감축시킬 수 있는 기술개발 등이 시급한 과제로 떠오르게 되었다. Research and development of existing architectural and civil engineering materials has been done mainly on high performance and multifunctionality. At present, however, research and development of architecture and civil engineering materials, which consider not only high performance and multifunctionality but also environmental load, and utilize various circulation resources positively and effectively, are required. In particular, since the cement industry is pointed out as the industry with the largest amount of resource consumption and CO2 emissions from the scale of its size, it can reduce the consumption of natural resources by utilizing various industrial byproducts or wastes in cement production, And the development of technologies that can reduce CO2 emissions through the development of new technologies.

천연자원 고갈 및 훼손에 따른 문제 해결을 위하여 최근「건설폐기물의 재활용촉진에 관한 법률」 제38조제3항에 따른 ‘순환골재의무사용건설공사의 순환골재 사용용도 및 의무사용량 등에 관한 고시’(환경부 고시 제2009-138호, 국토해양부 고시 제2009-713호, 2009.8.25)에 따라 그 중요성은 점점 부각되고 있다. In order to solve the problems caused by the depletion and depletion of natural resources, the Ministry of Environment (Ministry of Environment) recently announced the "Use of Recycled Aggregate for Recycled Aggregate Compulsory Use Construction and Compulsory Usage Amount in accordance with Article 38 (3) of the Act on the Promotion of Recycling of Construction Waste" The Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs Notice No. 2009-713, Aug. 25, 2009).

본 순환골재를 활용한 프리캐스트 암거개발의 주요 기술내용은 콘크리트의 물성값을 제외하고는 보통 콘크리트를 사용한 프리캐스트 암거의 설계방법과 크게 다르지 않다. 다만, 국토해양부「순환골재 품질기준」에 따르면 콘크리트용 품질기준에 적합한 순환골재를 사용한 순환골재 콘크리트의 최대 설계기준강도를 27MPa로 규정하고 있으며, 이에 품질기준 이상의 PC암거 제품개발을 위한 개발 혼합재의 적정한 콘크리트 배합설계가 본 기술 내용의 핵심이다.The main technical content of the development of precast culvert using this recycled aggregate is not much different from the design method of precast culvert using ordinary concrete except the property value of concrete. However, according to the Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs, "Recycled Aggregate Quality Standards", the maximum design strength of recycled aggregate concrete using recycled aggregate conforming to the quality standard for concrete is specified to be 27 MPa. Proper concrete mix design is the core of this technology.

국토교통부 「순환골재 품질기준」에 따르면 순환 굵은골재의 혼입량을 전체 굵은골재량의 30%이하로 할 경우 장기 내구성 및 안전성에 무리가 없을 것이라고 제시한 바 있으며, 국내 기존의 연구결과에 따르면 1종 순환 굵은골재 콘크리트의 경우에는 전체 굵은골재량의 50%까지 순환 굵은골재로 치환하여도 큰 문제가 발생되지 않는다고 보고된 바 있다.According to the "criteria for recycled aggregate quality" by the Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs, it has been suggested that if the amount of recycled coarse aggregate is less than 30% of the total coarse aggregate, the durability and safety of the coarse aggregate will be sufficient. In the case of coarse aggregate concrete, it has been reported that even when 50% of the total coarse aggregate is replaced with the coarse aggregate, there is no significant problem.

본 개발은 구조적인 안정성과 장기 안정성을 고려하여 순환 굵은골재의 치환율을「순환골재 품질기준」에서 제시하고 있는 한계값인 30% 이상(최대 60%까지)으로 설정하였다. 특히, 일반적인 프리캐스트 암거의 설계기준강도는 34MPa 이상으로「순환골재 품질기준」에서 제시하고 있는 최대 설계기준강도인 27MPa를 상회하는 값을 가능하도록 배합조건을 선정하였다.Considering structural stability and long-term stability, the development has set the replacement ratio of recycled coarse aggregate to 30% or more (up to 60%), which is the limit value proposed in "Recycled aggregate quality standard". Especially, the design criteria strength of general precast culvert is more than 34MPa, and the mixing condition is selected so that it can exceed the maximum design reference strength of 27MPa proposed in "Recycled aggregate quality standard".

한편, 강도, 슬럼프 및 공기량 등의 다른 배합조건은 기 제작하여 시판중인 프리캐스트 암거의 배합과 유사하게 적용하였으며, 공장의 제작 특성, 콘크리트 타설 및 증기양생 조건 등을 복합적으로 고려하여 배합조건을 정하였다.On the other hand, other mixing conditions such as strength, slump and air volume were applied in a similar manner to that of commercially available precast culvert, and the mixing conditions were determined by taking into consideration the production characteristics of the factory, concrete pouring and steam curing conditions. Respectively.

실제로 순환골재 콘크리트는 30MPa 이상의 강도발현이 가능하며, 골재를 100%순환골재로 치환하는 것이 아니라 프리캐스트 콘크리트 암거와 같은 용도로 사용할 경우 굵은골재만은 1종 순환골재로 30% 치환하도록 하고 있어 일반적인 프리캐스트 콘크리트 암거의 강도발현에 크게 문제 되지 않을 것으로 판단된다. 또한, 「순환골재 품질기준」에서는 콘크리트 제품에는 제품에 따라 다양한 골재 품질이 존재하므로, 순환골재를 사용하여 콘크리트 제품을 제조할 경우에 사용되는 순환골재의 품질기준은 해당 한국산업규격(KS)의 기준을 따르도록 하였다. In fact, recycled aggregate concrete can exhibit a strength of 30 MPa or more. Instead of replacing aggregate with 100% recycled aggregate, only 30% of the coarse aggregate is replaced with 1 kind of recycled aggregate when used in applications such as precast concrete culvert. The strength of precast concrete culvert is not a problem. In addition, since the quality of recycled aggregate is different for concrete products, the quality standard of recycled aggregate used when manufacturing concrete products using recycled aggregate is based on the Korean Industrial Standard (KS) Standards.

콘크리트 박스 암거는 과거 우수, 하수용 등의 용도에서 점차 공동구, 전력구, 통신구 등 중요 구조물로서 사용되고 있으며 이는 콘크리트 구조물의 뛰어난 강도, 내구성, 수밀성 확보뿐만 아니라 접합부 처리, 시공성 등에서도 많은 장점을 확보한 것에 기인한다. 일반적으로 공동구, 전력구 등으로 사용되고 있다. 거의 모든 도로건설현장에서 사용되는 구조물로서 도로를 횡단하는 통로나 수로로서 많이 사용된다.Concrete box culver is gradually used as important structures such as joints, electric power, and communication areas in past applications such as stormwater, underground storage, etc. It not only secures excellent strength, durability and watertightness of concrete structure, but also has advantages in joint treatment and construction. It is due to one thing. Generally, it is used as a collective, electric power, and so on. It is a structure used in almost all road construction sites and is often used as a passage or a waterway that crosses a road.

* 동종업계의 기술동향* Technology trends of the same industry

국 내                  domestic 해 외                 Overseas
순환골재 생산 업체의 입도별 출하용도를 종합한 결과 순환골재의 주 사용용도는 도로 보조기층용, 성토용, 되메우기 등 부가가치가 높지 않은 용도로 주로 사용되고 있는 실정임.

국내에서는 순환골재를 프리캐스트 콘크리트 암거에 적용한 연구 사례 및 기술 실적은 미진한 실정임.




As a result of recycling aggregate use of recycled aggregate producers, recycled aggregate is mainly used for applications with low added value such as roadside assistance layer, embankment, and backfill.

In Korea, the application of recycled aggregate to precast concrete culvert has not been successful.



미국에서는 각 주의 교통국 지침(DOT)에서 순환골재를 도로포장용으로 이용하기 위한 조건과 시험방법에 관한 연구를 완료 (단, 도로포장용으로 국한)

영국의 경우도 미국의 경우와 마찬가지로 주로 도로용 순환골재에 대한 연구 및 규격화가 완료되어 있는 상태임.

프랑스, 스페인, 벨기에는 순환골재의 실용적 가이드라인을 제시하였는데 이는 순환골재의 재활용에 관한 조사연구 및 기술적 연구 가이드라인을 작성하였다는데 큰 의미를 가짐.

현재 여러 선진국을 필두로 순환골재에 관해 재료 자체의 기초 물성 및 도로포장용 순환골재의 활용방안에 대한 연구 및 기술개발은 어느정도 이루어져 있는 상황이나 순환골재의 구조체로의 적용방안 및 프리캐스트 콘크리트 암거에 대한 구체적 기술 개발은 미비한 실정임.
In the United States, studies on the conditions and test methods for using recycled aggregate for road pavement in the DOT of each state have been completed (limited to road pavement)

As in the case of the United States, research and standardization of road recycled aggregate has been completed in the UK.

In France, Spain and Belgium, practical guidelines for recycled aggregates are presented, which is very meaningful in that they have prepared research and technical guidelines for the recycling of recycled aggregate.

Currently, many advanced countries have started to research and develop technology of recycled aggregate materials and the utilization of recycled aggregate materials for road pavement. However, there have been some studies on the application of recycled aggregate to structures and precast concrete culvert The development of specific technologies is insufficient.

21세기 건설산업에 있어 건설폐기물의 재활용이 지상과제로 떠오름에 따라 국내에서도 순환골재의 사용증대에 대한 사회적 요구가 날로 부각되고 있다. 이러한 사회적 분위기에 발맞추어 재생골재의 활용 증대를 위해 재생골재의 품질과 재생골재 콘크리트의 기초물성과 역학적 특성 연구가 꾸준히 진행되고 있으나, 현재까지 순환골재 콘크리트의 활용 확대에 있어서는 다양한 분야에 대한 연구와 검증이 미흡하다. 순환골재를 보다 적극적으로 콘크리트 구조 분야에 적용하기 위해서는 구조용 재료로서의 적용가능성을 정량적으로 검토하고, 그 용도를 명확히 제시하는 한편 관련 기존을 제정 정비하는 것이 시급하다.In the construction industry in the 21st century, the recycling of construction waste has become a challenge for the society, and the social demand for the increase in the use of recycled aggregate is becoming increasingly evident in Korea. In order to increase the utilization of recycled aggregate in accordance with the social environment, the quality of recycled aggregate and the basic properties and mechanical properties of recycled aggregate concrete have been steadily studied. However, to expand utilization of recycled aggregate concrete, There is insufficient verification. In order to more aggressively apply the recycled aggregate to the concrete structure field, it is urgently necessary to quantitatively examine the applicability of the recycled aggregate as a structural material, to clarify its use, and to establish and maintain a related existing structure.

최근 구조용 순환골재 콘크리트를 프리캐스트 콘크리트 제품으로 사용하는 방안이 신중하게 모색되고 있는 실정이며, 그 중에서도 매립지, 택지개발, 하천복개 등에 폭넓게 사용되고 있는 프리캐스트 콘크리트 암거에 사용하는 방안을 고려할 수 있을 것이다. 현재 프리캐스트 콘크리트 암거는 과거 많은 연구 결과를 통해 그 우수성이 객관적으로 입증되면서 다양한 분야에서 그 활용도가 증가하고 있으며, 시장 확대에 따른 다변화를 모색하고 있다.Recently, the use of structural recycled aggregate concrete as a precast concrete product has been carefully searched. In particular, a method of using it for precast concrete culvert which is widely used for landfill, land development, river cover, etc., can be considered. Currently, precast concrete culvert has been used in a variety of fields as its excellence has been objectively proven through many research results in the past, and it is seeking diversification due to market expansion.

본 발명에서는 탈황석고를 이용한 결합재를 이용하여 증기양생에 의해 성형한 순환골재 콘크리트 박스 암거 및 이를 위한 순환골재 콘크리트 2차제품 결합재를 제공하고자 한다.The present invention provides a recycled aggregate concrete box cullet formed by vapor curing using a binder using desulfurization gypsum and a recycled aggregate concrete secondary product binder for the same.

본 발명은 따른 순환골재 콘크리트 2차제품 결합재는, 시멘트(OPC)를 포함하는 결합재(Binder)에 있어서, 상기 결합재는 OPC (Ordinary Portland Cement) 90~95 중량% ; 탈황석고, 슬래그 및 증점재를 포함하는 혼합재료 5 ~ 10 중량 % ; 를 포함한다.The recycled aggregate concrete secondary product binder according to the present invention is a binder including cement (OPC), wherein the binder comprises 90 to 95% by weight of OPC (Ordinary Portland Cement); 5 to 10% by weight of a mixed material comprising desulfurized gypsum, slag and thickener; .

상기 증점제는 콘크리트 규격 또는 해당 용도의 콘크리트 에서의 전체 바인더의 양의 0.3 중량%가 포함되도록 한다.The thickener is such that it contains 0.3% by weight of the total amount of binder in the concrete specification or concrete for that purpose.

상기 혼합재료는 혼합재료 100 중량 % 를 기준으로, 탈황석고(배연The mixed material is prepared by mixing 100 wt% of the mixed material with desulfurized gypsum

탈황석고) 40 중량%, 고로슬래그 미분말 40 중량%, 천연석고 (천연무수석고) 20 중량% 및 증점제 0.3 중량%를 포함한다.40% by weight of blast furnace slag, 40% by weight of blast furnace slag, 20% by weight of natural gypsum (natural anhydrite) and 0.3% by weight of a thickener.

또한 본 발명에 따른 증기양생 콘크리트의 양생은, 2.5-3.5 시간의Also, the curing of the steam cured concrete according to the present invention was performed at 2.5-3.5 hours

전양생 시간, 0.5-1.5 시간의 온도상승시간, 3-4 시간의 정온도시간, 상온으로의 온도하강시간을 포함하며, 온도 상승속도를 1시간에 50-70℃, 최고온도 80-90℃로 한다.The temperature rise time of 0.5-1.5 hours, the constant temperature time of 3-4 hours, and the temperature fall time to room temperature, and the temperature rising speed is 50-70 ° C for 1 hour, 80-90 ° C for the maximum temperature .

본 발명에 의한 순환골재 콘크리트2차제품의 결합재로써 사용에 의해 순환골재의 사용량을 높일 수 있어 20-25%의 원가절감이 가능하다.The recycled aggregate concrete according to the present invention can be used as a binder of a secondary product to increase the amount of recycled aggregate, which can reduce the cost by 20-25%.

또한 본 발명에 의한 혼합재료에 의거 재료분리를 방지 및 강도증진함으로 인하여 콘크리트의 기초물성 및 내구성 확보가 가능하다.Also, it is possible to secure the basic physical properties and durability of the concrete by preventing the material separation and enhancing the strength of the mixed material according to the present invention.

천연골재, 포틀랜드 시멘트, 소석회 등을 활용한 콘크리트 2차제품생산의 경우 경제적 부담이 크고 천연자원의 고갈 및 이산화탄소배출에 따른 문제점이 대두되고 있는 실정이다. 그러나 본 기술인증을 통한 순환골재를 적극 활용한 콘크리트 2차제품 생산시 골재의 채굴에 의한 자연훼손 및 천연자원 고갈 문제를 크게 저감시킬 수 있다.The production of concrete secondary products using natural aggregate, Portland cement, and lime slag is an economical burden, and problems are arising due to depletion of natural resources and carbon dioxide emissions. However, in the production of concrete secondary products by utilizing recycled aggregate through the certification of this technology, it is possible to drastically reduce natural degradation and depletion of natural resources by mining of aggregate.

본 개발에서 주재료로 사용하는 순환골재를 활용을 기전 40%에서 60%까지 활용할 수 있도록 탈황석고를 활용한 혼합재를 개발하였으며 이는 기존생산에 필요한 싸일로, 계량기, 믹서기, 증기양생기만 있으면 생산, 판매할 수 있어 설비에 투입되는 추가자금이 없으며 순환골재의 사용율 증가에 따라 생산원가 저감이 가능하다. In this development, we developed a mixed material using desulfurized gypsum to utilize the recycled aggregate used as the main material from 40% to 60% of the original amount. This is a necessary product for the conventional production, and it can be produced and sold only with the meter, blender, It is possible to reduce the production cost by increasing the utilization rate of the recycled aggregate.

도 1은 본 발명에 의한 콘크리트의 양생과정을 보여주는 도면
도면 도 2는 혼합재료의 조성물인 탈황석고의 XRF (X선 형광분석법)이고, 도 3은 고로슬래그, 도 4는 무수석고의 XRF (X선 형광분석법)이다.
다른 도면들(5-12)은 본 발명과 관련된 도면들이다.
1 is a view showing a curing process of concrete according to the present invention
2 is XRF (X-ray fluorescence analysis) of a desulfurization gypsum which is a composition of a mixed material, FIG. 3 is blast furnace slag, and FIG. 4 is XRF (X-ray fluorescence analysis) of anhydrous gypsum.
Other Figures 5-12 are diagrams related to the present invention.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 실질적으로 동일한 내용에 대해서는 그 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the embodiments of the present invention, substantially the same contents will not be described in detail.

또한 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접촉"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접촉"된 경우에도 같은 기술적 사상으로 이해되어야 할 것이다. Also, when a component is described as being "connected", "coupled", or "touched" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, Even if the element is "connected", "coupled" or "touched", it should be understood as the same technical idea.

또한 어떤 구성 요소가 구비, 형성 또는 구성된다고 기재된 경우, 특별하게 정의를 내리지 않는 한 실질적으로 같은 의미로 해석되어야 할 것이다.Also, when it is stated that an element is formed, formed or constituted, it should be interpreted as substantially the same unless otherwise defined.

또한 본 발명에서, 포함한다의 의미는 다른 성분도 추가적으로 포함할 수 있다라는 오픈형의 일반적 의미 이외에, 다른 성분으로도 대체 가능하다라는 의미를 나타낼 수 있으니 내용에 의거 판단되어야 한다.In addition, in the present invention, the meaning of inclusion may be inclusive of other ingredients in addition to the general meaning of open type that additionally may include other ingredients, so it should be judged based on the contents.

본 발명에서의 혼합재료는, 혼화 재료(admixture) 시멘트, 골재, 물 이외의 재료로서 콘크리트 등에 특별한 성질을 주기 위해 타설하기 전에 필요에 따라 더 넣는 재료를 나타내는 것이다.The mixed material in the present invention is a material other than admixture cement, aggregate, and water, and is a material to be added as necessary before being placed to give special properties to concrete and the like.

이하 도면 및 관련내용을 참고하여 본 발명의 실시 예를 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings and related contents.

도 1은 본 발명에 의한 콘크리트의 양생과정을 보여주는 도면이고, 도 2는 혼합재료의 조성물인 탈황석고의 XRF (X선 형광분석법)이고, 도 3은 고로슬래그, 도 4는 무수석고의 XRF (X선 형광분석법)이다.FIG. 1 is a view showing the curing process of concrete according to the present invention, FIG. 2 is XRF (X-ray fluorescence analysis) of a desulfurization gypsum which is a composition of a mixed material, FIG. 3 is a blast furnace slag, X-ray fluorescence analysis).

도 2에 나타난 바와 같이, 상기 탈황석고는, Na2O, MgO, Al2O3, SiO2, P2O5, SO3, Cl,K2O, CaO, TiO2, V2O5, Cr2O3,MnO, Fe2O3, NiO, ZnO, SrO,ZrO2,MoO3를 포함하며, 함량은 상기 탈황석고 100 중량 %를 기준으로, Na2O 0.0974 중량%, MgO 1.14 중량%, Al2O3 1.37 중량%, SiO2 3.11 중량%, SO3 23.7 중량%,K2O 0.307 중량%, CaO 68.9 중량%, TiO2 0.0862 중량%, V2O5 0.455 중량%, MnO 0.0503 중량%, Fe2O3 0.579 중량%, NiO 0.0728 중량%, SrO 0.0617 중량%, 를 포함한다.As shown in FIG. 2, the desulfurization gypsum is composed of Na2O, MgO, Al2O3, SiO2, P2O5, SO3, Cl, K2O, CaO, TiO2, V2O5, Cr2O3, MnO, Fe2O3, NiO, ZnO, SrO, ZrO2, MoO3 The content of Al2O3, the content of Al2O3, the content of Al2O3, the content of Al2O3, the content of Al2O3, the content of Al2O3, the content of Al2O3, the content of Al2O3, 0.0862 wt% of TiO2, 0.455 wt% of V2O5, 0.0503 wt% of MnO, 0.579 wt% of Fe2O3, 0.0728 wt% of NiO, and 0.0617 wt% of SrO.

도 3에 나타난 바와 같이, 상기 고로슬래그는, Na2O, MgO, Al2O3,As shown in Fig. 3, the blast furnace slag is composed of Na2O, MgO, Al2O3,

SiO2, P2O5, SO3,K2O, CaO, TiO2, MnO, Fe2O3,SrO,Y203,ZrO2,BaO를 포함하며, 함량은 상기 고로슬래그 100 중량 %를 기준으로, Na2O 0.0368 중량%, MgO 4.45 중량%, Al2O3 13.9 중량%, SiO2 32.5 중량%, SO3 2.19 중량%,K2O 0.466 중량%, CaO 44.7 중량%, TiO2 0.511 중량%, MnO 0.204 중량%, Fe2O3 0.446 중량%, BaO 0.11O 중량% 를 포함한다.Wherein the content of the blast furnace slag is 0.0368 wt% of Na2O, 4.45 wt% of MgO, 0.1 wt% of Al2O3, 0.02 wt% of Al2O3, 13.9% by weight of SiO2, 32.5% by weight of SiO2, 2.19% by weight of SO3, 0.466% by weight of K2O, 44.7% by weight of CaO, 0.511% by weight of TiO2, 0.204% by weight of MnO, 0.446% by weight of Fe2O3 and 0.11% by weight of BaO.

도 4에 나타난 바와 같이, 상기 무수석고는, Na2O, MgO, Al2O3,As shown in Fig. 4, the anhydrous gypsum is composed of Na2O, MgO, Al2O3,

SiO2, P2O5, SO3,K2O, CaO, Fe2O3, ZnO, SrO,ZrO2 를 포함하며, 함량은 상기 무수석고 100 중량 %를 기준으로, Na2O 0.0673 중량%, MgO 0.0464 중량%, Al2O3 0.339 중량%, SiO2 0.914 중량%, SO3 55.8 중량%,K2O 0.0790 중량%, CaO 42.5 중량%, Fe2O3 0.107 중량%, SrO 0.0744 중량%, 를 포함한다.Wherein the content of the SiO2, P2O5, SO3, K2O, CaO, Fe2O3, ZnO, SrO and ZrO2 is 0.0673 wt% of Na2O, 0.0464 wt% of MgO, 0.339 wt% of Al2O3, 55.8% by weight of SO3, 0.0790% by weight of K2O, 42.5% by weight of CaO, 0.107% by weight of Fe2O3 and 0.0744% by weight of SrO.

* 탈황석고의 특성* Characteristics of desulfurized gypsum

우리나라의 모든 석탄화력 발전소 탈황공정은 흡수재로 석회석 분말The desulfurization process of all coal-fired power plants in Korea is composed of limestone powder

을 사용하는 습식 처리공정으로서 공정의 부산물로 FGD(배연탈황)석고가 발생하는As a by-product of the process, FGD (flue gas desulfurization) gypsum is generated

데 석회석 분말 1kg 주입 시 약 1.5kg에서 1.7kg의 배연탈황석고가 이수석고When 1kg of limestone powder is injected, about 1.5kg to 1.7kg of flue gas desulfurization gypsum

(Calcium Sulfate Dihydrate, CaSO4ㆍ2H2O)형태로 발생한다고 알려져 있다. (Calcium Sulfate Dihydrate, CaSO4 ㆍ 2H2O).

배연탈황석고 (탈황석고)는 황산칼슘의 농도는 높고 불순물은 적은편으로 품질면에서는 천연석고에 비해 크게 뒤지지 않지만 결정구조가 대부분 둥근침상구조를 형성하고 부분적으로 판상의 결정을 나타내고 있어 천연석고처럼 수화반응에 의해 자경성(self-setting)을 가지지 못하므로 대부분 시멘트의 원료로 사용되고 그 중 일부는 석고보드에 제한적으로 활용되고 있는 실정이다.Desulfurization gypsum (GSH) has high concentration of calcium sulfate and few impurities. Although it is not much behind quality natural gypsum in terms of quality, most of the crystal structure forms a round needle structure and partially shows plate-like crystals. Since it does not have a self-setting property due to hydration reaction, it is mostly used as a raw material of cement, and some of them are limitedly used in gypsum board.

따라서, 배연탈황석고 그 자체로만은 현재 고부가가치가 있는 원료로서는 활용되기 어려운 실정이고 현재 거의 전량 재활용되고는 있으나, 향후 발생량은 200만톤을 상회할 것으로 추정할 경우 기존의 단순 재활용에서 이의 부가가치가 높은 건설재료로의 활용이 요구된다.Therefore, only the flue gas desulfurization gypsum itself is presently difficult to be utilized as a raw material having a high added value, and if it is estimated that the total amount of recycled gypsum will be more than 2 million tons in the present time, It is required to use it as a construction material.

* 고로슬래그의 특성* Characteristics of blast furnace slag

상온에서 현재 물과 반응하여 경화체를 형성하는 재료로 널리 알려진 시멘트이외에 알루미노 규산염의 조성을 갖는 광물들이 알칼리 또는 황산염 자극 등에 의하여 수경성을 나타내는 물질들이 알려졌으며, 계속적인 연구 결과, 2족 의 알칼리토금속 화합물뿐만 아니라 알칼리 금속도 3족과 4족(알루미나 규산염), 2족과 4족(알칼리토 규산염), 2족과 3족(알칼리토 알루민산염)과 수경성 화합물을 생성할 수 있다는 것이 밝혀져 기존의 시멘트가 아니더라도 수경성 경화체를 얻을 수 있다는 사실이 확인 되고 있다.In addition to cement, which is widely known as a material that reacts with water at present and reacts with water, minerals having a composition of aluminosilicate are known to exhibit hydraulic properties due to alkali or sulfate stimulation. As a result of continuous research, it has been found that alkaline earth metal compounds of Group 2 In addition, it has been found that alkaline metals can generate hydric compounds with Group 3 and Group 4 (aluminosilicate), Groups 2 and 4 (alkaline earth silicate), Groups 2 and 3 (alkaline earth aluminate) It has been confirmed that a hydraulic cured product can be obtained even if it is not cement.

특히, 고로슬래그는 선철 제조과정 중 대량 발생되는 대표적인 부산물로 최근 건설재료 중심으로 다방면 사용되고 있는 재료로 시멘트 대체 혼합재의 원료로 재활용한다면 환경기술적 측면에서 클링커 생산에 필요한 석회석, 점토 등 의 광물자원 고갈을 방지할 수 있고, 석회석 채광 및 운송에 따른 산림자원의 훼손 방지, 비산분진, 진동, 소음, 산업폐기물의 매립에 따르는 매립지 부족문제 등의 환경부하를 줄일 수 있다.In particular, blast furnace slag is a typical by-product that is generated in large quantities during the production of pig iron. If it is recycled as a raw material for cement substitute mixed materials mainly in construction materials, mineral resources such as limestone and clay necessary for clinker production are depleted It is possible to reduce environmental load such as prevention of destruction of forest resources due to limestone mining and transportation, insufficient dust, vibration, noise, and shortage of landfill due to landfill of industrial waste.

* 무수 석고 [ 無水石膏 , anhydrous gypsum , Anhydridgips ]* Anhydrous gypsum [anhydrous gypsum, anhydrous gypsum, Anhydridgips]

황산칼슘 무수물 CaSO4의관용명.Calcium sulfate anhydrous CaSO4.

천연품과 인공품이 있으며 전자는 경석고라 불린다. 인공품의 제법에는 다음 두 가지가 있다.There are natural products and artifacts, and the former is called pumice. There are two types of artificial products.

1)결정 석고(또는 수(半數) 석고)를 가소하여 탈수한다.1) Crystalline gypsum (or half gypsum) is dewatered by calcining.

2)부산(副産) 석고( 화학 석고)로서 얻어지는 것, 즉 형석으로부터 플루오르화수소를 제조할 때 또는 습식 인산 제조법 중에서 온도, 인산 농도를 높게 하여 석고를 침전시킬 때 등.2) It is obtained as a plaster (chemical gypsum) from Pusan (ie, when producing hydrogen fluoride from fluorite or by precipitation of gypsum by increasing the temperature and concentration of phosphoric acid in the wet phosphoric acid production process).

인공 무수 석고에는 Ⅲ형, Ⅱ형, Ⅰ형의 3종류가 있으며 온도와 함께 반수 석고 Ⅲ형, Ⅱ형, Ⅰ형과 같이 전이한다. Ⅲ형은 반수 석고와 같은 구조를 갖고 물분자가 빠진 형에서 수화성이 있다. Ⅱ형은 경석고와 같은 것으로 수화성은 거의 없다. 수화성이 없는 석고를 사소(死燒) 석고라 한다.There are three types of artificial anhydrite gypsum, type Ⅲ, Ⅱ and Ⅰ, and they are transitioned to gypsum type Ⅲ, Ⅱ and Ⅰ with temperature. Type Ⅲ has the same structure as semi-gypsum and is water-resisting in the form of missing water molecules. Type Ⅱ is the same as a pumice, and it is almost not hydratable. The non - hydratable gypsum is called a gypsum.

한편, 참고적으로 시멘트계에서 석고계 첨가재에 의한 고강도화 이론은 다음과 같다.On the other hand, the theory of strengthening by the gypsum additive in the cement system is as follows.

시멘트계에 있어서 석고는 주로 알루민산3칼슘(C3A, 3CaO·Al2O3)과 반응에 의해 생성되는 에트링가이트에 의해 응결을 조절하는 작용을 한다고 알려져 왔다.In the cement system, gypsum has been known to act to regulate condensation by ettringite, which is produced mainly by reaction with tricalcium aluminate (C3A, 3CaO · Al2O3).

석고의 응결조절 효과 메커니즘은 C3A의 입자표면에 에트링가이트의층이 형성됨으로써 이 층이 C3A의 다음 수화를 지연시켜 시멘트의 응결이 주로 칼슘실리케이트들(C3S, C2S)의 수화에 의해 일어나도록 하는 것으로 설명될 수 있다.즉, 에트링가이트의 생성은 시멘트의 주요한 수경성 화합물인 C-S-H겔의 생성을 촉진한다고 볼 수 있다.The regulating mechanism of the gypsum is that the layer of ettringite is formed on the particle surface of C3A, so that this layer delays the next hydration of C3A so that the condensation of the cement is mainly caused by the hydration of calcium silicates (C3S, C2S) It can be seen that the production of Etringite promotes the production of CSH gel, which is the main hydraulic compound of cement.

또한, 시멘트 매트릭스에 있어서 에트링가이트는 시멘트의 수화반응속도와 에트링가이트계 수화물의 생성시기의 시간적 조화와 중요한 관련이 있으며,또한 시멘트 조성에 있어서 CaO-Al2O3-SO3 3성분 중 각각의 성분 함량 비에 의한 특성의 변화에도 중요한 역할을 한다고 알려지고 있다. 이러한 에트링가이트의 반응특성에 따라 무수석고를 혼입한 시멘트는 성분의 조정과 에트링가이트의 생성시기의 조절에 의해서 속경성 시멘트, 팽창시멘트, 무수축재, 고강도시멘트로 이용되어지고 있다.In the cement matrix, Etringing has an important relation with the temporal harmonization of the hydration reaction rate of the cement and the formation timing of the ettringite-based hydrate. Further, in the cement composition, the content of each component in the CaO-Al2O3- It is also known to play an important role in the change of properties due to rain. The cement admixed with anhydrous gypsum is used as a rapid cement, expansion cement, anhydrous cement, and high strength cement due to the control of the composition and the timing of the generation of ettringite, depending on the reaction characteristics of the ettringite.

따라서, 에트링가이트가 시멘트 경화체의 조직이 형성되기 전에 생성되었을 경우에는 급결성을 나타내며, 시멘트 경화체의 조직이 형성되는 시기에 에트링가이트의 행성이 집중적으로 일어나면 경화체의 고강도화에 기여하게 되고, 한편으로 경화체 형성 후에 에트링가이트가 생성되면 에트링가이트 결정의 성장에 기인하여 팽창성을 띄거나 팽창파괴를 일으키게 된다고 한다.Therefore, when the ettringite is formed before the structure of the cemented product is formed, the product exhibits a tingling property. If the etchringite planet intensively occurs at the time of formation of the structure of the cementite product, it contributes to the strengthening of the cured product, , It is said that when the etching ring is formed after the formation of the hardened body, the etching ring is expanded or broken due to the growth of the etching ring crystal.

또한 알루미네이트로부터 에트링가이트를 생성시키는 반응은 아래의 세 화학반응식에서 보여지는 것과 같이 실리케이트들의 수화반응에 비하여 효과적으로 물을 고화시킬 수 있기 때문에 매트릭스내의 자유수를 결정수로 고정시켜 실질적인 물/시멘트 비의 감소효과에 기인하여 고강도콘크리트를 제조할 수 있게 된다.In addition, the reaction for producing ettringite from aluminate can effectively solidify the water as compared with the hydration reaction of silicates, as shown in the following three chemical reaction equations, so that the free water in the matrix is fixed as a crystal number, It is possible to manufacture high strength concrete due to the reduction effect of the ratio.

석고계 혼화재가 혼입된 시멘트계에서의 고강도발현 메커니즘은 다음과 같은 두 가지 반응기구로 요약되어 설명되어질 수 있다.The mechanism of high strength expression in the cement system containing the gypsum admixture can be summarized as the following two reaction mechanisms.

수화의 초기에서부터 증기양생이나 Auto-Clave양생에 의해 C3S의 가수분해가 촉진되어 Ca2+ 이온의 용출량이 많아지며 C3S가 증기양생 개시와 함께 수화물을 증대시켜 고강도를 발현하는 것과 C3A로부터 에트링가이트를 생성시키는 반응은 아래의 세 화학반응식으로부터 보이듯이 실리케이트들의 수화 반응에 비해 수화초기에서부터 에트링가이트가 생성되어 시멘트 경화체내부에 있는 다량의 자유수를 결정수로 고정시켜 실질적으로 물시멘트비를 저하시킴으로써 고강도를 발현시키게 된다.From the beginning of hydration, the hydrolysis of C3S is promoted by steam curing or Auto-Clave curing, and the elution amount of Ca2 + ions is increased. C3S increases hydrate with the initiation of vapor curing and exhibits high strength, As shown in the following three chemical reaction formulas, the etching ring is generated from the beginning of hydration as compared with the hydration reaction of silicates, and a large amount of free water in the cement hardened body is fixed to the crystal water, thereby substantially lowering the water cement ratio. Lt; / RTI >

a) C3A + 3CaSO4 + 32H2O → C3A·3CaSO4·32H2Oa) C3A + 3CaSO4 + 32H2O? C3A? 3CaSO4.32H2O

b) 2C3S + 6H2O → 3CaO·2SiO2·3H2O + 3Ca(OH)2b) 2C3S + 6H2O? 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca (OH) 2

c) 2C2S + 4H2O → 3CaO·2SiO2·3H2O + Ca(OH)2c) 2C2S + 4H2O? 3CaO.2SiO2.3H2O + Ca (OH) 2

위와 같은 반응으로 생성된 에트링가이트는 수 ㎛의 큰 침상결정으로 1400Å이상의 큰 공극을 충진시킴으로써 콘크리트 조직을 치밀하게 하여 단기간에 고강도를 발현하게 되고 내동결융해성이 크게 되며, 응결ㆍ안정성 모두 보통시멘트보다 월등히 우수하게 된다.Etringing gas generated by the above reaction is filled with large pores of 1400 ANGSTROM or more with a large needle-like crystal of several ㎛, and concretes the concrete structure, so that high strength is expressed in a short period of time and the freezing and thawing resistance is increased. It is much better than cement.

또한 수화 초기에서부터 침상결정인 에트링가이트가 다량으로 생성되어 시멘트페이스트의 내부조직을 치밀하게 만드는 것을 보통포틀랜드 시멘트와 고황산염시멘트를 각각 표준양생과 증기양생을 한 후 재령 1일에서의 기공율 측정을 통하여 확인한 실험결과로부터 알 수 있다. 고황산염시멘트를 사용할 경우 수중양생에서는 23%, 증기양생에서는 30%이상의 공극을 감소시킬 수 있었다고 보고하고 있으며, 염화물 등의 유기물질을 함유하지 않으므로 염해에 의한 철근부식 등에 대한 문제를 유발시키지도 않는다.In addition, from the initial stage of hydration, a large amount of ettringite is formed to make the internal structure of the cement paste finer. In general, Portland cement and cement sulfate cement are cured with standard curing and steam curing, It can be seen from the experimental results confirmed through this. It has been reported that the use of high sulfate cement can reduce voids of 23% in water curing and 30% or more in steam curing. It does not contain chlorides or other organic substances and does not cause corrosion problems such as corrosion of steel bars due to salt corrosion.

* 증점제* Thickener

콘크리트의 점도를 증가시키는 물질.Material that increases the viscosity of concrete.

본 실험에 사용한 증점제는 아크릴계 수용성고분자(주성분 메틸셀룰로오스) The thickener used in this experiment was an acrylic water-soluble polymer (main component methyl cellulose)

본 증점제를 혼입함으로서 콘크리트의 점성을 높이고, 재료분리저항성을 개선하여 충전성을 높여 품질의 안정화를 취할 수 있다.By incorporating this thickener, it is possible to increase the viscosity of the concrete and to improve the separation resistance of the material, thereby improving the filling property and stabilizing the quality.

단 증점제를 사용시 재료분리저항성을 확보하기 때문에 보통 콘크리트에 비하여 점성이 크게되며 이로 인하여 믹서의 혼합부하는 보통 콘크리트에 비해서 크고, 또한 부하전류치가 일정하게 되는데 요하는 시간이 길게 필요함. 따라서 일반 혼합시간에 비하여 1~3분가량의 비빔시간이 추가로 필요하게 된다.However, when the thickener is used, the viscosity of the mixer is larger than that of ordinary concrete. Therefore, the mixing load of the mixer is larger than that of the concrete, and the time required for the load current value to be constant is long. Therefore, a non-beam time of about 1 to 3 minutes is required in addition to the ordinary mixing time.

본 발명의 일 실시예로 상기 메틸셀룰로오스는 , 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 히드록시에틸메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 에틸히드록시에틸셀룰로오스 및 메틸에틸히드록시에틸셀룰로오스로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있음.In one embodiment of the present invention, the methylcellulose may be selected from the group consisting of hydroxypropylmethylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, hydroxyethylcellulose, ethylhydroxyethylcellulose, and methylethylhydroxyethylcellulose.

* 순환골재의 특징* Characteristics of recycled aggregate

순환골재콘크리트의 품질저하현상 순환골재 표면에 부착된 모르타르가 순환골재콘크리트의 성능저하를 유발하는 주요 원인이며 그밖에 순환골재의 균열, 폐콘크리트의 미분말, 이물질이 순환골재콘크리트의 성능을 저하시키는 요인으로 추정되고 있다.The quality of recycled aggregate concrete is deteriorated. The mortar attached to the surface of recycled aggregate is a major cause of performance deterioration of recycled aggregate concrete. In addition, cracks in recycled aggregate, fine powder of waste concrete, It is estimated.

특히, 순환골재는 흡수율이 매우 크기 때문에 콘크리트용 골재로 사용시 소정의 슬럼프를 얻기 위해 단위수량을 많이 필요로 하며, 이로 인하여 부가적으로 재료분리, 건조수축, 압축강도 저하 등의 현상이 발생한다.Particularly, since the recycled aggregate has a very high water absorption rate, it requires a large amount of water to obtain a predetermined slump when used as a concrete aggregate, which causes additional phenomena such as material separation, drying shrinkage and compression strength.

일반적으로 순환골재를 사용시 보통콘크리트의 압축강도에 비하여 약 20% ~40% 이하의 수준으로 저하된다고 보고 있으며, 경제적으로는 보통 골재에 비하여 약 30~50% 저렴하기 때문에 콘크리트 제품으로 사용시 경제적 효과는 매우 크다. Generally, when recycled aggregate is used, it is reported to be lower than the compressive strength of ordinary concrete by about 20% ~ 40%. Economically, it is about 30 ~ 50% cheaper than ordinary aggregate. very big.

도 5는 순환골재의 품질기준을 보여주는 도면이고, 도 6은 순환골재의 입도를 보여주는 도면이다.FIG. 5 is a view showing the quality standard of the recycled aggregate, and FIG. 6 is a view showing the particle size of the recycled aggregate.

본 개발에 사용된 순환골재는 KS F 2573(콘크리트용 재생골재)에 따라 1종 순환 굵은골재로 상기 순환골재의 품질기준에 해당하는 순환골재를 사용하였다.The recycled aggregate used in this development was recycled coarse aggregate of type 1 according to KS F 2573 (recycled aggregate for concrete), and recycled aggregate corresponding to the quality standard of the recycled aggregate was used.

다음은 본 발명의 효과등을 보여주는 실험결과이다The following are experimental results showing the effects and the like of the present invention

도 7은 기존 데이터를 보여주는 도면이다.7 is a view showing existing data.

도 8 및 9에서 나타난 바와 같이, 단순치환시 40% 이상의 시험체(G40) 에서는 27 MPa 이상의 강도 발현이 어려웠으며, 슬럼프 테스트 결과 심각한 재료분리 현상이 발생하였다.As shown in FIGS. 8 and 9, it was difficult to express a strength of 27 MPa or more in a sample (G40) of 40% or more at the time of simple substitution, and a severe material separation phenomenon occurred as a result of the slump test.

도 10은 본 발명의 개발 혼합재(고로40, 탈황40, 천연석고20) 10% 혼입을 보여주는 도면이다.10 is a view showing 10% incorporation of the inventive blend (blast furnace 40, desulfurization 40, natural gypsum 20).

도 11 및 12는 본 발명의 효과등을 보여주는 도면이다.Figs. 11 and 12 are views showing effects and the like of the present invention. Fig.

본 개발혼합재를 5~10% 혼입시 상기 표와 같이 순환골재를 60 치환하여도 강도발현이 30MPa 이상을 상회 하였으며, 재료분리현상이 발생하지 않았다. 이는 석고의 강도발현 메커니즘에 의한 콘크리트의 물성확보와 증점제에 의한 재료분리 현상 저감에 의한 효과로 볼 수 있다. When the developed mixed material was mixed with 5 ~ 10%, the strength development was over 30 MPa even when the recycled aggregate was replaced with 60 as shown in the above table, and the material separation phenomenon did not occur. This can be attributed to securing the physical properties of concrete by the mechanism of strength development of gypsum and reducing the separation of materials by thickener.

상기한 바와 같이, 순환골재 콘크리트 2차제품용 결합재에 관한 것이며, 구체적으로는 탈황석고를 이용한 결합재를 이용하여 증기양생에 의해 성형한 순환골재 콘크리트 박스 암거 및 이를 위한 순환골재 콘크리트 2차제품 결합재에 관한 것이다.As described above, the present invention relates to a binder for recycled aggregate concrete secondary products, and more particularly to a recycled aggregate concrete box cullet formed by vapor curing using a binder using a desulfurized gypsum and a recycled aggregate concrete secondary product binder .

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

Claims (1)

순환골재 콘크리트 2차제품 결합재는, 시멘트(OPC)를 포함하는 결합재(Binder)에 있어서, 상기 결합재는 OPC (Ordinary Portland Cement) 90~95 중량% ; 탈황석고, 슬래그 및 증점재를 포함하는 혼합재료 5 ~ 10 중량 % ; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈황석고를 이용한 순환골재 콘크리트 2차 제품 결합재.The recycled aggregate concrete secondary product binder is a binder containing cement (OPC), wherein the binder comprises 90 to 95% by weight of OPC (Ordinary Portland Cement); 5 to 10% by weight of a mixed material comprising desulfurized gypsum, slag and thickener; Wherein the second aggregate material is a recycled aggregate concrete using a desulfurization gypsum.
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