KR20230169359A - 유리 MgO를 함유하는 슬래그를 이용한 경화체 및 경화체의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
제강 슬래그 등의 유리 MgO를 함유하는 슬래그를 이용한 경화체로서, 유리 MgO에 의한 수화 반응에 의한 체적 팽창을 억제한 후에, 경화체의 강도 부족을 해결할 수 있는 경화체를 제공한다. 본 발명에 따른 유리 MgO를 함유하는 슬래그를 이용한 경화체는, 유리 MgO를 함유하는 슬래그를 재료로서 포함하는 혼합물에 물이 더해져 혼련되고, 그 후, 혼련된 상기 혼합물이 고화함으로써 제조되는 경화체로서, 상기 경화체에 있어서, 유리 MgO를 함유하는 슬래그의 단위량이 2000㎏/㎥ 이하, 단위 알루미나 시멘트량이 75㎏/㎥ 이상 200㎏/㎥ 이하, 단위 고로 슬래그 미분말량이 330㎏/㎥ 이상 530㎏/㎥ 이하, 단위 붕소 함유 물질량이 B2O3 환산으로 0.5㎏/㎥ 이상 4.0㎏/㎥ 이하이다.
Description
본 발명은, 제강 슬래그 등의 유리(遊離) MgO를 함유하는 슬래그를 재료로서 이용하여 제조되는 경화체 및 이 경화체의 제조 방법에 관한 것이다.
제강 공정에서는, 내화물에 포함되는 MgO가 정련 중에 슬래그에 용해하여, 내화물이 용손하는 것을 막기 위해, 슬래그에 포화 용해도 이상의 MgO를 첨가하는 조업이 행해지는 경우가 있다. 이러한 정련에서 발생하는 슬래그 중에는, 정련 중에 미반응인 채 잔류한 MgO 및, 슬래그가 냉각되는 과정에서 정출한 MgO가 존재한다. 이러한 미반응의 MgO 및 정출한 MgO를 유리 MgO라고 한다.
제강 슬래그를 활용하는 시도로서, 예를 들면, 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같은, 제강 슬래그를 이용한 수화 경화체가 있다. 특허문헌 1에 기재의 수화 경화체는, 수화 반응을 일으키는 미반응의 CaO를 함유한 제강 슬래그를 함유하는 골재(aggregate)와, 잠재 수경성(latent hydraulicity)을 갖는 실리카 함유 물질을 50중량％ 이상 함유한, 수화 반응에 의해 경화하는 결합재를 갖고 있고, 물을 더하여 혼련한 후에 경화되어 있다.
그러나, 유리 MgO를 포함하는 제강 슬래그는, 장기에 걸쳐 유리 MgO의 수화 반응이 진행하여, 팽창하는 성질이 있기 때문에, 경화체의 팽창 균열의 우려가 있어, 수화 경화체의 재료로서의 활용은 곤란하다. 여기에서, 유리 MgO의 수화 반응이란, 제강 슬래그 중의 유리 MgO가 빗물이나 해수 등의 수분과 접촉하여 Mg(OH)2를 생성하는 반응(MgO＋H2O→Mg(OH)2)으로서, 이 반응에 의해 체적이 팽창한다.
내화물의 분야에서는, 예를 들면, 특허문헌 2에 개시되어 있는 바와 같은, 내화물 표면에 붕산 등의 결정 피막을 형성하는 MgO의 수화 억제 방법이 주지이다. 특허문헌 2에는, 염기성 내화 연와의 표면에 황산염, 붕산, 붕산염 중의 1종 또는 2종 이상의 결정 피막을 형성하는 염기성 내화 연와의 소화(消化:slaking) 방지 방법에 있어서, 염기성 내화 연와를, 물의 중량을 a(g), 포화 용해도를 b(g), 용질의 중량을 c(g)로 한 경우, 100c/(a×b)에 의해 나타나는 식의 값이 0.2 이상 1.0 이하의 값을 갖는 수용액에 함침하거나, 혹은, 염기성 내화 연와에 상기 수용액을 도포한 후, 이 수용액을 건조시켜 이루어지는, 염기성 내화 연와의 소화 방지 방법이 개시되어 있다.
그러나, 상기의 종래 기술에 기초하여, 유리 MgO를 포함하는 제강 슬래그를 재료로 하여, 유리 MgO의 수화 팽창을 억제하기 위해, B2O3을 함유시킨 슬래그 경화체를 시작(試作)한 결과, 얻어진 경화체의 28일 후의 압축 강도는 20N/㎟를 충족하지 않고, 시멘트·콘크리트의 대체로서의 사용에 견딜 수 있는 것이 아니었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 제강 슬래그 등의 유리 MgO를 함유하는 슬래그를 이용한 경화체로서, 유리 MgO에 의한 수화 반응에 의한 체적 팽창을 억제한 후에, 경화체의 강도 부족을 해결할 수 있는 경화체를 제공하는 것이고, 또한, 이 경화체의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 요지는 이하와 같다.
[1] 유리 MgO를 함유하는 슬래그를 이용한 경화체로서, 상기 경화체에 있어서, 유리 MgO를 함유하는 슬래그의 단위량이 2000㎏/㎥ 이하, 단위 알루미나 시멘트량이 75㎏/㎥ 이상 200㎏/㎥ 이하, 단위 고로 슬래그 미(微)분말량(content of ground granulated blast furnace slag)이 330㎏/㎥ 이상 530㎏/㎥ 이하, 단위 붕소 함유 물질량이 B2O3 환산으로 0.5㎏/㎥ 이상 4.0㎏/㎥ 이하인 것을 특징으로 하는, 유리 MgO를 함유하는 슬래그를 이용한 경화체.
[2] 유리 MgO를 함유하는 슬래그를 재료로서 이용한 경화체의 제조 방법으로서, 유리 MgO를 함유하는 슬래그의 단위량을 2000㎏/㎥ 이하, 단위 알루미나 시멘트량을 75㎏/㎥ 이상 200㎏/㎥ 이하, 단위 고로 슬래그 미분말량을 330㎏/㎥ 이상 530㎏/㎥ 이하, 단위 붕소 함유 물질량을 B2O3 환산으로 0.5㎏/㎥ 이상 4.0㎏/㎥ 이하로 하여 혼합물을 형성하고, 형성한 혼합물에 물을 더하여 혼련하고, 그 후, 혼련한 혼합물을 고화시키는 것을 특징으로 하는, 유리 MgO를 함유하는 슬래그를 이용한 경화체의 제조 방법.
[3] 유리 MgO를 함유하는 슬래그를 재료로서 이용한 경화체의 제조 방법으로서, 유리 MgO를 함유하는 슬래그를 붕소 함유 물질이 용해한 용액에 침지시키거나, 또는, 유리 MgO를 함유하는 슬래그에 붕소 함유 물질이 용해한 용액을 분사하여, 유리 MgO를 함유하는 슬래그의 표면에 B2O3 환산으로 0.10질량％ 이상의 붕소 함유 물질을 미리 부착시키고, 미리 붕소 함유 물질을 부착시킨, 상기 유리 MgO를 함유하는 슬래그의 단위량을 2000㎏/㎥ 이하, 또한, 당해 슬래그의 표면에 부착한 붕소 함유 물질의 단위량을 B2O3 환산으로 0.5㎏/㎥ 이상 4.0㎏/㎥ 이하, 단위 알루미나 시멘트량을 75㎏/㎥ 이상 200㎏/㎥ 이하, 단위 고로 슬래그 미분말량을 330㎏/㎥ 이상 530㎏/㎥ 이하로 하여 혼합물을 형성하고, 형성한 혼합물에 물을 더하여 혼련하고, 그 후, 혼련한 혼합물을 고화시키는 것을 특징으로 하는, 유리 MgO를 함유하는 슬래그를 이용한 경화체의 제조 방법.
본 발명에 의하면, 경화체를 제조할 때에, 제강 슬래그 등의 유리 MgO를 함유하는 슬래그를 재료로서 사용한 경우라도, 유리 MgO에 의한 수화 팽창에 기인하는 팽창 균열이 발생하지 않고, 또한, 시멘트·콘크리트의 대체로서 충분한 강도를 갖는 경화체가 얻어진다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 실시 형태의 일 예를 설명한다.
본 실시 형태에 따른, 유리 MgO를 함유하는 슬래그를 이용한 경화체(이하, 「슬래그 경화체」라고도 기재함)는, 유리 MgO를 함유하는 슬래그를 재료로서 포함하는 혼합물에 물이 더해져 혼련되고, 그 후, 혼련된 혼합물이 고화함으로써 제조되는 경화체이다. 당해 경화체에 있어서, 유리 MgO를 함유하는 슬래그의 단위량이 2000㎏/㎥ 이하, 단위 알루미나 시멘트량이 75㎏/㎥ 이상 200㎏/㎥ 이하, 단위 고로 슬래그 미분말량이 330㎏/㎥ 이상 530㎏/㎥ 이하, 단위 붕소 함유 물질량이 B2O3 환산으로 0.5㎏/㎥ 이상 4.0㎏/㎥ 이하이다. 필요에 따라서, 유리 MgO를 함유하지 않는 슬래그나 천연 골재를 재료로서 이용할 수 있다. 천연 골재란, 예를 들면, 「자갈이나 모래」이다.
본 실시 형태에 따른 슬래그 경화체의 특징은, 경화체 1㎥당 B2O3 환산으로 0.5㎏/㎥ 이상 4.0㎏/㎥ 이하의 붕소 함유 물질을 함유하는 것이다. 붕소 함유 물질을, 유리 MgO를 함유하는 슬래그에 첨가함으로써, 슬래그 중의 유리 MgO의 표면에 붕산 또는 붕산염의 결정 피막이 형성된다. 이 결정 피막에 의해, 유리 MgO의 표면과, 공기 중 등의 분위기 중의 수분과의 접촉이 차단된다. 즉, 붕산 또는 붕산염의 결정 피막이 수분 흡착 방지재로서 기능하고, 유리 MgO의 수화가 억제되어, 유리 MgO에 의한 수화 팽창에 기인하는, 슬래그 경화체의 팽창 균열이 방지된다.
본 실시 형태에 따른 슬래그 경화체에서는, 유리 MgO의 수화 팽창을 억제하기 위한 단위 붕소 함유 물질량을, B2O3 환산으로 0.5㎏/㎥ 이상 4.0㎏/㎥ 이하로 한다. 이는, 단위 붕소 함유 물질량이, B2O3 환산으로 0.5㎏/㎥ 미만에서는 수화 팽창 억제 효과가 작고, 한편, B2O3 환산으로 4.0㎏/㎥보다 크면, 경화체가 고화하지 않는 것을, 본 발명자들이 발견했기 때문이다.
붕소 함유 물질로서는, 붕소가 물에 용해하는 것이면 좋고, 특별히 한정하지 않지만, 예를 들면, 산성 산화물인 3산화 2붕소(B2O3)나 붕산(H3BO3), 붕사(Na2B4O5(OH)4·8H2O) 등의 산화 붕소 및 붕소 화합물을 사용할 수 있다.
본 실시 형태에 따른 슬래그 경화체의 특징의 다른 하나는, 결합재로서 알루미나 시멘트를 이용하는 것이다. 알루미나 시멘트를 이용하는 이유는, (1) 붕소 함유 물질에 의해 형성되는 유리 MgO의 표면의 붕산 또는 붕산염의 결정 피막을 파괴하지 않고, 슬래그 경화체 중의 유리 MgO의 팽창을 억제할 수 있는 것, (2) 붕소 함유 물질을 포함하는 슬래그 경화체에 있어서도, 시멘트·콘크리트의 대체로서 충분한 강도를 얻을 수 있는 것에 의한다.
붕소 함유 물질을 첨가한 슬래그 경화체에 있어서는, 유리 MgO의 표면에 붕산 마그네슘에 의한 결정 피막이 형성된다고 생각된다.
일반적으로 슬래그 경화체에 이용되는 결합재인 고로 슬래그 미분말과 보통 포틀랜드 시멘트(Portland cement)와의 조합에서는, 보통 포틀랜드 시멘트의 pH(수소 이온 농도 지수)가 약 12.7로 높은 점에서, 붕산 마그네슘의 결정 피막이 용해하고, 유리 MgO의 팽창 억제 효과가 작아진다. 더하여, 붕소 함유 물질 중의 B2O3은 시멘트의 응결 지연제이고, 또한 산성을 나타내기 때문에, 고로 슬래그 미분말의 잠재 수경성의 발현에 필요한 알칼리의 공급을 방해하여, 슬래그 경화체의 경화 지연이나 강도의 저하를 일으킨다.
이 때문에, 본 실시 형태에 따른 슬래그 경화체에서는, 결합재로서, pH가 보통 포틀랜드 시멘트에 비해 낮고, 수화 속도가 빠른 점에서 응결 지연을 억제할 수 있는 알루미나 시멘트를 사용한다.
본 실시 형태에 따른 슬래그 경화체에서는, 슬래그 경화체 중의 알루미나 시멘트를, 슬래그 경화체 1㎥당 75㎏/㎥ 이상 200㎏/㎥ 이하로 한다. 이는, 단위 알루미나 시멘트량이 75㎏/㎥ 미만에서는, 재령(材齡:material age) 28일의 압축 강도가 20N/㎟ 이하가 되고, 시멘트·콘크리트의 대체로서의 이용이 곤란해지기 때문이다. 여기에서, 재령이란, 슬래그 경화체를 타설하고 나서의 경과 일수이다. 한편, 알루미나 시멘트는 비용이 높은 점에서, 200㎏/㎥을 초과하여 배합하면, 경제성이 저하한다. 따라서, 단위 알루미나 시멘트량은 200㎏/㎥ 이하로 한다.
본 실시 형태에 따른 슬래그 경화체를 제조할 때에 사용하는 알루미나 시멘트로서는, 예를 들면, 덴카가부시키가이샤 제조 하이알루미나 시멘트 H 등이 있다.
본 실시 형태에 따른 슬래그 경화체에서는, 고로 슬래그 미분말을 슬래그 경화체 1㎥당 330㎏/㎥ 이상 530㎏/㎥ 이하 배합한다. 이는, 단위 고로 슬래그 미분말량을, 이 범위로 한정함으로써, 알루미나 시멘트로부터 공급되는 알칼리 이온의 양과, 잠재 수경성을 갖는 고로 슬래그 미분말 중의 반응성 SiO2의 양과의 양적 밸런스가 적정하게 되어, 충분한 강도를 갖는 경화체가 얻어지기 때문이다.
본 실시 형태에 따른 슬래그 경화체를 제조할 때에 사용하는 고로 슬래그 미분말은, 고로 수쇄 슬래그(granulated blast furnace slag)를 분쇄한 것이다. 고로 슬래그 미분말은, 그의 입경이 약 0.1㎜ 이하이고, 블레인법(Blaine's method)에 의한 비(比)표면적이 약 3000㎠/g 이상인 것이 바람직하다. 또한, 블레인법에 의한 비표면적이 4000㎠/g 이상인 고로 슬래그 미분말을 이용하면, 활성이 보다 높아져, 보다 한층 바람직하다.
본 실시 형태에 따른 슬래그 경화체를 제조할 때에 사용하는, 유리 MgO를 함유하는 슬래그란, X선 회절에서 페리클레이스(periclase)의 피크가 확인되는 슬래그를 말한다. 이와 같은 슬래그로서는, 특히, 고(高)크롬 용융철 합금을 용제할 때에 발생하는 슬래그를 이용하는 것이 바람직하다. 여기에서, 고크롬 용융철 합금이란, 크롬 함유 용선(pig iron)이나, 스테인리스강으로 대표되는 고크롬 용강(통상, 크롬 함유량 5질량％ 이상) 및, 이 고크롬 용강을 제조하기 위한 크롬 함유 모용탕(molten chromium-containing base metal)(예를 들면, 전기로 등에서 용제되는, 크롬 농도가 5질량％ 이상, 탄소 농도가 1질량％ 이상 2질량％ 이하의 용융철 합금) 등을 들 수 있다.
크롬 함유 용선은, 통상, 전기로나 철욕식 용융 환원로, 샤프트로식의 용융 환원로 등에 있어서, 크롬 광석의 용융 환원에 의해 용제된다. 고크롬 용강은, 전기로, 전로, AOD로(爐) 등의 1차 정련로와, VOD로, RH 진공 탈가스 장치, 레이들 정련로 등의 2차 정련로를 거쳐 용제된다. 또한, 고크롬 용강을 제조하기 위한 크롬 함유 모용탕은, 주로 전기로나 전로에서 용제된다.
이들의 제련로 및 정련로 중, 크롬 광석을 용융 환원하는 용융 환원로에서는, 로체 내화물(furnace refractory)의 보호를 위해, 슬래그의 포화 용해도 이상으로 MgO를 슬래그에 첨가하는 조업이 행해지고 있기 때문에, 발생하는 슬래그(크롬 제련 슬래그)에는 유리 MgO가 포함되어 있다. 이러한 슬래그는 본 실시 형태에 따른 슬래그 경화체를 제조할 때에 적합하다.
전로에서 상취 랜스 등으로부터 로(furnace) 내의 용선에 순산소를 공급하고, 통상 용선의 탈탄 정련을 행할 때에 발생하는 슬래그(「전로 탈탄 슬래그」라고 함)도, 유리 MgO의 함유량은 크롬 제련 슬래그에 비교하여 낮기는 하지만, 본 실시 형태에 따른 슬래그 경화체를 제조할 때에, 유리 MgO를 함유하는 슬래그로서 사용할 수 있다.
그런데, 슬래그 경화체는, 고로 슬래그 미분말, 알루미나 시멘트, 물로 이루어지는 페이스트분이, 슬래그 등의 골재의 간극을 메우고, 접착함으로써 강도가 발현한다. 본 실시 형태에 따른 슬래그 경화체에서는, 유리 MgO를 함유하는 슬래그의 단위량을 슬래그 경화체 1㎥당 2000㎏/㎥ 이하로 규정한다. 이는, 유리 MgO를 함유하는 슬래그의 단위량이 2000㎏/㎥를 초과하면, 슬래그 경화체 중의 단위 고로 슬래그 미분말량, 단위 알루미나 시멘트량, 단위 수량(水量)이 적어지기 때문에, 골재의 접착력이 저하하여, 슬래그 경화체의 강도가 낮아지기 때문이다.
한편, 본 실시 형태에 따른 슬래그 경화체에서는, 유리 MgO를 함유하는 슬래그의 단위량의 하한값을 규정하고 있지 않다. 이는, 유리 MgO를 함유하는 슬래그는, 슬래그 경화체에 있어서 골재로서 기능하고 있지만, 필요에 따라서, 유리 MgO를 함유하지 않는 슬래그나 천연 골재도 재료로서 이용할 수 있기 때문에, 기술적으로 유리 MgO를 함유하는 슬래그의 단위량의 하한값을 규정할 필요가 없기 때문이다. 그러나, 지나치게 적은 슬래그의 단위량에서는, 슬래그의 유효 활용이 촉진되지 않는 점에서, 유리 MgO를 함유하는 슬래그의 단위량을 슬래그 경화체 1㎥당 300㎏/㎥ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 이에 따라 유리 MgO를 함유하는 슬래그를 유효 활용할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 슬래그 경화체에서는, 고성능 감수제(water-reducing agent)를 배합하는 것이 바람직하다. 슬래그 경화체를 제조할 때에, 혼련 시의 수분 첨가량을 적게 함으로써, 슬래그 경화체의 강도를 상승시킬 수 있다. 그러나, 혼련 시의 수분 첨가량을 적게 하면, 재료를 분산할 수 없게 된다. 고성능 감수제는, 수분 첨가량을 적게 하면서 재료를 분산시키기 위해 이용하는 것이다. 고성능 감수제로서는, 예를 들면, 폴리카본산계의 고성능 감수제를 이용할 수 있다. 일반적으로, 고성능 감수제의 사용량은, 단위 고로 슬래그 미분말량과 단위 알루미나 시멘트량과의 합계의 0.3질량％ 이상 0.5질량％ 이하가 바람직하다.
이어서, 본 실시 형태에 따른 슬래그 경화체의 제조 방법에 대해서 설명한다. 본 실시 형태에 따른 슬래그 경화체의 제조 방법에는, 2개의 제조 방법이 있다.
슬래그 경화체의 제조 방법의 하나는, 유리 MgO를 함유하는 슬래그의 단위량을 2000㎏/㎥ 이하, 단위 알루미나 시멘트량을 75㎏/㎥ 이상 200㎏/㎥ 이하, 단위 고로 슬래그 미분말량을 330㎏/㎥ 이상 530㎏/㎥ 이하, 단위 붕소 함유 물질량을 B2O3 환산으로 0.5㎏/㎥ 이상 4.0㎏/㎥ 이하로 하여 혼합물을 형성하고, 형성한 혼합물에 물을 더하여 혼련하고, 그 후, 혼련한 혼합물을 고화시키는 방법이다.
이 경우에, 필요에 따라서 유리 MgO를 함유하지 않는 슬래그나 천연 골재를 재료로서 이용할 수 있다. 또한, 적절한 양의 고성능 감수제를 사용할 수 있다.
슬래그 경화체의 제조 방법의 다른 하나는, 유리 MgO를 함유하는 슬래그를 붕소 함유 물질이 용해한 용액에 침지시킨다. 또는, 유리 MgO를 함유하는 슬래그에 붕소 함유 물질이 용해한 안개상의 용액을 분사하여, 유리 MgO를 함유하는 슬래그의 표면에 B2O3 환산으로 0.10질량％ 이상의 붕소 함유 물질을 미리 부착시킨다. 이어서, 미리 붕소 함유 물질을 부착시킨, 유리 MgO를 함유하는 슬래그의 단위량을 2000㎏/㎥ 이하, 또한, 당해 슬래그의 표면에 부착한 붕소 함유 물질의 단위량을 B2O3 환산으로 0.5㎏/㎥ 이상 4.0㎏/㎥ 이하, 단위 알루미나 시멘트량을 75㎏/㎥ 이상 200㎏/㎥ 이하, 단위 고로 슬래그 미분말량을 330㎏/㎥ 이상 530㎏/㎥ 이하로 하여 혼합물을 형성한다. 이와 같이 하여 형성한 혼합물에 물을 더하여 혼련하고, 그 후, 혼련한 혼합물을 고화시키는 방법이다. 유리 MgO를 함유하는 슬래그의 표면에 B2O3 환산으로 0.10질량％ 이상의 붕소 함유 물질을 미리 부착시키는 이유는, 붕소 함유 물질의 함유량이 B2O3 환산으로 0.10질량％ 미만에서는, 수화 팽창 억제 효과가 불충분하기 때문이다.
이 경우에, 필요에 따라서 유리 MgO를 함유하지 않는 슬래그나 천연 골재를 재료로서 이용할 수 있다. 또한, 적절한 양의 고성능 감수제를 사용할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 슬래그 경화체를 제조할 때에, 제강 슬래그 등의 유리 MgO를 함유하는 슬래그를 재료로서 사용한 경우라도, 유리 MgO에 의한 수화 팽창에 기인하는 팽창 균열이 발생하지 않고, 또한, 시멘트·콘크리트의 대체로서 충분한 강도를 갖는 슬래그 경화체가 얻어진다.
실시예 1
이하, 본 실시예에 대해서 설명한다. 본 실시예에서는, 표 1에 나타내는 조성의 3종류의 슬래그(슬래그 A∼C)를 이용하여, 슬래그 경화체를 제작했다. 또한, 표 1에 있어서, 「CaO/SiO2」는, 슬래그 중의 SiO2 농도(질량％)에 대한 CaO 농도(질량％)의 비(「염기도」라고 함)를 나타내고, 「MgO」및 「유리 MgO」는, 슬래그 중의 MgO 농도(질량％) 및 유리 MgO 농도(질량％)를 각각 나타낸다.
표 1에 나타내는 슬래그에, 알루미나 시멘트, 고로 슬래그 미분말, 천연 골재(조골재(coarse aggregate)), 붕소 함유 물질, 고성능 감수제 및 물을, 각각 전술한 본 발명의 범위 내의 단위량으로 배합하여, 경화체를 제조했다(본 발명예). 본 발명예에서는, B2O3 환산의 단위 붕소 함유 물질량을 0.5㎏/㎥, 1.5㎏/㎥, 3.5㎏/㎥, 4.0㎏/㎥로 하고, 각각에 대하여 단위 알루미나 시멘트량을 75㎏/㎥, 83㎏/㎥, 90㎏/㎥, 100㎏/㎥, 110㎏/㎥, 180㎏/㎥, 200㎏/㎥로 했다. 또한, 비교를 위해, 단위 알루미나 시멘트량이 본 발명의 범위를 벗어나는 경화체, 붕소 함유 물질을 배합하지 않는 경화체 및, B2O3 환산의 단위 붕소 함유 물질량을 4.5㎏/㎥로 하는 경화체도 제조(비교예)했다. 본 실시예에서는, 붕소 함유 물질로서 시약의 3산화 2붕소(B2O3)를 사용하고, 슬래그 경화체의 제조에 사용하는 물에 용해시켰다.
경화체는 강도 측정용과 팽창 판정용의 2종류를 제조했다. 강도 측정용의 경화체는, 경화 후에 프레임으로부터 빼내고, 재령 28일까지 20℃에서 수중 양생한 시점에서, JIS A1108에 준하여 압축 강도를 측정했다. 팽창 판정용의 경화체는, 경화 후에 프레임으로부터 빼내고, 재령 14일까지 20℃에서 수중 양생했다. 양생 후, 80℃의 물에 침지시켰다. 침지하고 나서 45일 후에 경화체를 관찰하여, 큰 균열의 유무를 확인했다. 압축 강도는 20N/㎟ 이상을 합격으로 했다. 팽창 판정은, 균열이 확인되지 않은 것을 「합격」, 균열이 확인된 것을 「불합격」으로 했다. 압축 강도 및 팽창 판정의 란이 「측정 불가」란, 고화하지 않거나, 또는, 수화 팽창하여 경화체가 형성되지 않는 것을 나타낸다.
슬래그 A를 이용하여 제조한 공시체의 배합표 그리고 압축 강도 및 팽창 판정의 결과를 표 2에 나타낸다.
붕소를 첨가하고 있지 않은 비교예 1∼8에서는, 45일 경과 후에 균열이 확인되어, 유리 MgO가 팽창하고 있는 것이 확인되었다. 단위 붕소 함유 물질량을 B2O3 환산으로 4.5㎏/㎥로 한 비교예 9∼15에서는, 공시체는 경화하지 않고, 압축 강도의 측정 및 팽창 판정은 행할 수 없었다.
이에 대하여, 단위 붕소 함유 물질량을 B2O3 환산으로 0.5㎏/㎥ 이상 4.0㎏/㎥ 이하의 범위 내로 한 본 발명예 1∼28에서는, 균열은 없어, 건전한 상태인 것이 확인되었다.
또한, 단위 알루미나 시멘트량이 44㎏/㎥의 비교예 1에서는, 압축 강도가 20N/㎟를 충족하지 않았지만, 단위 알루미나 시멘트량이 75㎏/㎥ 이상인 본 발명예 1∼28에서는 압축 강도가 20N/㎟를 초과하여, 통상의 콘크리트와 동등 이상의 강도가 얻어지는 것을 확인할 수 있었다.
슬래그 B를 이용하여 제조한 공시체의 배합표 그리고 압축 강도 및 팽창 판정의 결과를 표 3에 나타낸다.
붕소를 첨가하고 있지 않은 비교예 16∼23에서는, 45일 경과 후에 균열이 확인되어, 유리 MgO가 팽창하고 있는 것이 확인되었다. 단위 붕소 함유 물질량을 B2O3 환산으로 4.5㎏/㎥로 한 비교예 24∼30에서는, 공시체는 경화하지 않아, 압축 강도의 측정 및 팽창 판정은 행할 수 없었다.
이에 대하여, 단위 붕소 함유 물질량을 B2O3 환산으로 0.5㎏/㎥ 이상 4.0㎏/㎥ 이하의 범위 내로 한 본 발명예 29∼56에서는, 균열은 없어, 건전한 상태인 것이 확인되었다.
또한, 단위 알루미나 시멘트량이 44㎏/㎥의 비교예 16에서는, 압축 강도가 20N/㎟를 충족하지 않았지만, 단위 알루미나 시멘트량을 75㎏/㎥ 이상으로 한 본 발명예 29∼56에서는, 압축 강도가 20N/㎟를 초과하여, 통상의 콘크리트와 동등 이상의 강도가 얻어지는 것을 확인할 수 있었다.
슬래그 C를 이용하여 제조한 공시체의 배합표 그리고 압축 강도 및 팽창 판정의 결과를 표 4에 나타낸다.
슬래그 C의 단위량이 2000㎏/㎥ 이하이기는 하지만, 붕소를 첨가하고 있지 않은 비교예 31∼38에서는, 45일 경과 후에 균열이 확인되어, 유리 MgO가 팽창하고 있는 것이 확인되었다. 슬래그 C의 단위량이 2000㎏/㎥ 이하이기는 하지만, 단위 붕소 함유 물질량을 B2O3 환산으로 4.5㎏/㎥로 한 비교예 39∼44에서는, 공시체는 경화하지 않아, 압축 강도의 측정 및 팽창 판정은 행할 수 없었다.
슬래그 C의 단위량을 2379㎏/㎥로 한 비교예 45에서는, 물, 고로 슬래그 미분말, 알루미나 시멘트로 이루어지는 페이스트분이 부족했기 때문에 공시체의 강도가 작고, 압축 강도가 20N/㎟를 충족하지 않았다.
이에 대하여, 슬래그 C의 단위량을 2000㎏/㎥ 이하로 하고, 또한, 단위 붕소 함유 물질량을 B2O3 환산으로 0.5㎏/㎥ 이상 4.0㎏/㎥ 이하의 범위로 한 본 발명예 57∼80에서는, 균열은 없어, 건전한 상태인 것이 확인되었다.
또한, 단위 알루미나 시멘트량이 44㎏/㎥인 비교예 31, 35에서는, 압축 강도가 20N/㎟를 충족하지 않았지만, 단위 알루미나 시멘트량을 75㎏/㎥ 이상으로 한 본 발명예 57∼80에서는, 압축 강도가 20N/㎟를 초과하여, 통상의 콘크리트와 동등 이상의 강도가 얻어지는 것을 확인할 수 있었다.
실시예 2
표 1에 나타내는 3종류의 슬래그(슬래그 A∼C)와 붕소 함유 물질을 접촉시키고, 슬래그 표면에 붕소 함유 물질을 미리 부착시킨 슬래그를 이용하여 경화체를 제조하는 시험을 행했다. 붕소 함유 물질로서는, 시약의 3산화 2붕소(B2O3)를 사용하고, 이 3산화 2붕소의 시약을 50배의 질량의 물에 용해시켜 수용액(붕산 수용액)으로 하고, 이 수용액을 안개상으로 하여 슬래그에 분사하여, 슬래그 표면에 붕소 함유 물질(붕산)을 부착시켰다. 그 후, 슬래그를 건조시켜, 경화체의 재료로서 사용했다.
미리 B2O3 환산으로 0.10질량％ 이상의 붕소 함유 물질을 부착시킨 슬래그에, 알루미나 시멘트, 고로 슬래그 미분말, 천연 골재(조골재), 고성능 감수제 및 물을, 각각 전술한 본 발명의 범위 내의 단위량으로 배합하여, 경화체를 제조했다(본 발명예). 또한, 비교를 위하여, 슬래그 표면의 붕소 함유 물질의 부착량이 본 발명의 범위 외인 경화체도 제조했다(비교예).
또한, 경화체는 강도 측정용과 팽창 판정용의 2종류를 제조하고, 제조한 경화체에 대해서, 전술의 실시예 1과 동일한 조건으로 압축 강도 측정 및 팽창 판정을 행했다.
슬래그 A를 이용하여 제조한 공시체의 배합표 그리고 압축 강도 및 팽창 판정의 결과를 표 5에 나타낸다.
단위 알루미나 시멘트량을 75㎏/㎥ 이상 200㎏/㎥ 이하로 하고, 슬래그 표면에 부착시키는 붕소 함유 물질을 B2O3 환산으로 슬래그의 0.10질량％ 이상으로 하고, 또한, 단위 슬래그량과 부착한 붕소 함유 물질의 B2O3 환산의 질량 비율과의 곱으로부터 계산되는 경화체 중의 B2O3 환산의 단위 붕소 함유 물질량(경화체 중의 B2O3 환산의 단위 붕소 함유 물질량(㎏/㎥)＝단위 슬래그량(㎏/㎥)×붕소 함유 물질 부착량의 B2O3 환산의 질량 비율(질량％)/100)을 0.5㎏/㎥ 이상 4.0㎏/㎥ 이하로 한 본 발명예 81∼101에서는, 압축 강도가 20N/㎟ 이상이고, 80℃의 물에 침지하여 45일 후에도, 경화체는 건전한 상태를 유지한 채인 것이 확인되었다.
한편, 슬래그 표면에 부착시키는 붕소 함유 물질을 B2O3 환산으로 슬래그의 0.05질량％로 한 비교예 45∼51에서는, 단위 슬래그량과 부착한 붕소 함유 물질의 B2O3 환산의 질량 비율과의 곱으로부터 계산되는 경화체 중의 B2O3 환산의 단위 붕소 함유 물질량이 0.5㎏/㎥ 이상이 되지 않고, 팽창 판정에 있어서, 45일 경과 후에 균열이 확인되어, 유리 MgO가 팽창하고 있는 것이 확인되었다.
슬래그 B를 이용하여 제조한 공시체의 배합표 그리고 압축 강도 및 팽창 판정의 결과를 표 6에 나타낸다.
단위 알루미나 시멘트량을 75㎏/㎥ 이상 200㎏/㎥ 이하로 하고, 슬래그 표면에 부착시키는 붕소 함유 물질을 B2O3 환산으로 슬래그의 0.10질량％ 이상으로 하고, 또한, 단위 슬래그량과 부착한 붕소 함유 물질의 B2O3 환산의 질량 비율과의 곱으로부터 계산되는 경화체 중의 B2O3 환산의 단위 붕소 함유 물질량을 0.5㎏/㎥ 이상 4.0㎏/㎥ 이하로 한 본 발명예 102∼122에서는, 압축 강도가 20N/㎟ 이상이고, 또한, 80℃의 물에 침지하여 45일 후에도, 경화체는 건전한 상태를 유지한 채인 것이 확인되었다.
한편, 슬래그 표면에 부착시키는 붕소 함유 물질을 B2O3 환산으로 슬래그의 0.05질량％로 한 비교예 52∼58에서는, 단위 슬래그량과 부착한 붕소 함유 물질의 B2O3 환산의 질량 비율과의 곱으로부터 계산되는 경화체 중의 B2O3 환산의 단위 붕소 함유 물질량이 0.5㎏/㎥ 이상이 되지 않고, 팽창 판정에 있어서, 45일 경과후에 균열이 확인되어, 유리 MgO가 팽창하고 있는 것이 확인되었다.
슬래그 C를 이용하여 제조한 공시체의 배합표 그리고 압축 강도 및 팽창 판정의 결과를 표 7에 나타낸다.
단위 알루미나 시멘트량을 75㎏/㎥ 이상 200㎏/㎥ 이하로 하고, 슬래그 표면에 부착시키는 붕소 함유 물질을 B2O3 환산으로 슬래그의 0.10질량％ 이상으로 하고, 또한, 단위 슬래그량과 부착한 붕소 함유 물질의 B2O3 환산의 질량 비율과의 곱으로부터 계산되는 경화체 중의 B2O3 환산의 단위 붕소 함유 물질량을 0.5㎏/㎥ 이상 4.0㎏/㎥ 이하로 한 본 발명예 123∼131에서는, 압축 강도가 20N/㎟ 이상이고, 80℃의 물에 침지하여 45일 후에도 경화체는 건전한 상태를 유지한 채인 것이 확인되었다.
한편, 슬래그 표면에 부착시키는 붕소 함유 물질이 B2O3 환산으로 슬래그의 0.10질량％ 이상이기는 하지만, 단위 슬래그량과 부착한 붕소 함유 물질의 B2O3 환산의 질량 비율과의 곱으로부터 계산되는 경화체 중의 B2O3 환산의 단위 붕소 함유 물질량이, 4.0㎏/㎥를 초과하는 비교예 59∼61에서는, 공시체는 고화하지 않았다. 또한, 슬래그 C의 단위량을 2379㎏/㎥로 한 비교예 62는, 페이스트분의 부족으로부터 경화체의 압축 강도가 작아, 20N/㎟를 충족하지 않았다.
Claims (3)
- 유리(遊離) MgO를 함유하는 슬래그를 이용한 경화체로서,
상기 경화체에 있어서, 유리 MgO를 함유하는 슬래그의 단위량이 2000㎏/㎥ 이하, 단위 알루미나 시멘트량이 75㎏/㎥ 이상 200㎏/㎥ 이하, 단위 고로 슬래그 미(微)분말량이 330㎏/㎥ 이상 530㎏/㎥ 이하, 단위 붕소 함유 물질량이 B2O3 환산으로 0.5㎏/㎥ 이상 4.0㎏/㎥ 이하인 것을 특징으로 하는, 유리 MgO를 함유하는 슬래그를 이용한 경화체. - 유리 MgO를 함유하는 슬래그를 재료로서 이용한 경화체의 제조 방법으로서,
유리 MgO를 함유하는 슬래그의 단위량을 2000㎏/㎥ 이하, 단위 알루미나 시멘트량을 75㎏/㎥ 이상 200㎏/㎥ 이하, 단위 고로 슬래그 미분말량을 330㎏/㎥ 이상 530㎏/㎥ 이하, 단위 붕소 함유 물질량을 B2O3 환산으로 0.5㎏/㎥ 이상 4.0㎏/㎥ 이하로 하여 혼합물을 형성하고,
형성한 혼합물에 물을 더하여 혼련하고, 그 후, 혼련한 혼합물을 고화시키는 것을 특징으로 하는, 유리 MgO를 함유하는 슬래그를 이용한 경화체의 제조 방법. - 유리 MgO를 함유하는 슬래그를 재료로서 이용한 경화체의 제조 방법으로서,
유리 MgO를 함유하는 슬래그를 붕소 함유 물질이 용해한 용액에 침지시키거나, 또는, 유리 MgO를 함유하는 슬래그에 붕소 함유 물질이 용해한 용액을 분사하여, 유리 MgO를 함유하는 슬래그의 표면에 B2O3 환산으로 0.10질량％ 이상의 붕소 함유 물질을 미리 부착시키고,
미리 붕소 함유 물질을 부착시킨, 상기 유리 MgO를 함유하는 슬래그의 단위량을 2000㎏/㎥ 이하, 또한, 당해 슬래그의 표면에 부착한 붕소 함유 물질의 단위량을 B2O3 환산으로 0.5㎏/㎥ 이상 4.0㎏/㎥ 이하, 단위 알루미나 시멘트량을 75㎏/㎥ 이상 200㎏/㎥ 이하, 단위 고로 슬래그 미분말량을 330㎏/㎥ 이상 530㎏/㎥ 이하로 하여 혼합물을 형성하고,
형성한 혼합물에 물을 더하여 혼련하고, 그 후, 혼련한 혼합물을 고화시키는 것을 특징으로 하는, 유리 MgO를 함유하는 슬래그를 이용한 경화체의 제조 방법.
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