KR920006804B1

KR920006804B1 - 인공 경량골재의 제조방법

Info

Publication number: KR920006804B1
Application number: KR1019900003935A
Authority: KR
Inventors: 이한봉; 이종진; 유영기
Original assignee: 동양시멘트 주식회사; 박제윤
Priority date: 1990-03-23
Filing date: 1990-03-23
Publication date: 1992-08-20
Also published as: KR910016643A

Abstract

내용 없음.

Description

인공 경량골재의 제조방법

제1도는 본 발명에 따라 제조된 경량골재의 기공 분포도이고,

제2도는 본 발명에 따라 제조된 경량골재의 단면 관찰사진이다.

본 발명은 세일(shale)을 주원료로 하는 인공경량골재의 제조 방법에 관한 것이다.

오늘날 대부분의 건설공사가 시멘트를 사용한 콘크리트 건축물인 관계로, 여기에 사용되는 골재의 사용이 매년 증가하고 있으나, 이를 충당하기 위한 천연골재는 자원의 고갈로 점점 감소되는 추세이고, 또한 이의 채취시 자연환경의 파괴가 수반되는 문제점이 있다.

따라서, 천연골재를 대체할 수 있는 인공골재의 필요성이 점차 증가되고 있으며, 또한 건축물의 고층화 또는 대형화 및 교량등의 스팬의 장대화에 따라 가벼운 비중과 높은 강도를 갖는 콘크리트 개발의 요청과 함께 이 목적을 위한 경량골재의 개발이 요청되고 있다.

따라서, 상기한 목적을 달성하기 위해 많은 인공경량골재의 제조방법이 개시되어 있다. 그 대표적인 몇가지를 예로들면, 일본국 특허 공고 소 62-25620호에는 석탄분 보일러등에서 발생하는 플라이애쉬(Fly-ash)를 주원료로 하고 물을 바인더로 하여 여기에 첨가물을 배합하여 제조한 다공성 골재를 개시하고 있으며, 일본국 특허 공고 소 62-24370호에는 석탄재 또는 혈암분말을 원료로 하여 발포시킨 인공경량골재의 제조방법을 개시하고 있고, 일본국 특허 공고 소 62-12186호에는 갱화석, 유문암과 같은 유리질 광물을 미분말로하여, 여기에 발포재 및 점착재를 첨가하여 조립하고 고온에서 소성발포시킨 초경량골재의 제조방법을 개시하고 있다. 그러나, 상기한 기술들은 매우 고가인 유기고형제를 첨가하여 제품의 단가를 상승시키거나 건축용 골재로서 사용하기에 부적합한 압축강도를 갖거나 흡수율이 커 동결 융해 특성이 부족한 등의 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결한 인공경량골재의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 및 하기에서, "경량골재"란 "보통모래나 자갈보다 현저히 낮은 비중을 갖는 특별한 사용범위의 골재"를 의미하고, "절건비중"이란 "절대건조 상태의 골재의 중량을 겉보기 용적(즉, 골재내부의 공극을 함유한 용적)으로 나눈 값"을 의미하는 것으로 사용된다.

본 발명은 세일을 주원료로 하는 인공경량골재의 제조방법에 있어서, 세일 66 내지 89중량%에 플라이애쉬 10 내지 30중량%와 석분 1 내지 4중량%를 첨가하고 물을 바인더로 하여 혼합반죽한 후 조립, 건조하여 1230℃ 내지 1320℃로 소성한 것을 특징으로 하는 인공경량골재의 제조방법에 있다.

본 발명에서 사용하는 세일은 종래기술에서 사용되는 발포성의 팽창세일과 다른 전혀 발포성을 갖지 않는 저품위의 세일로서 88% 이상이 175메쉬를 통과하도록 분쇄한 후, 건조시켜 66 내지 89중량%를 사용한다.

본 발명에서 사용되는 플라이애쉬는 경량골재의 경량화 및 내부기공분포를 균일하게 하는 작용을 하고, 화력발전소 등에서 배출되는 산업폐기물로서 325메쉬를 통과한 것을 10 내지 30중량% 사용하며, 비정질의 SiO₂와 Al₂O₃가 주성분을 이루고 있다.

또한, 본 발명에서 사용되는 석분은 주원료인 세일이 발포성이 없기 때문에 경량골재의 제조시 발포성을 높이고, 액상형성을 촉진하기 위해 필수적으로 첨가하는 첨가물로서 사용되며, 돌로마이트 성분과 칼사이트 성분이 혼합되어 있는 탄산염 광물 분말로서, 88% 이상이 175메쉬를 통과한 것을 1 내지 4중량% 사용하는 것이 바람직하며, 과량을 사용할 경우 시료표면에 과도한 액상(유리질)을 형성한다.

본 발명에 따른 경량골재의 절건비중은 부원료인 플라이애쉬와 첨가제인 석분의 첨가량에 크게 영향을 받으며, 특히 석분의 첨가량에 크게 영향을 받는다. 예를들면, 석분의 첨가량이 증가함에 따라 경량골재의 절건비중은 감소하는 경향을 나타내나 4중량%를 분기점으로 하여 다시 증가한다. 이는 4중량% 이상에서는 공융점이 낮아져 비중이 높아지기 때문인 것으로 생각된다. 따라서, 석분의 적합한 첨가량은 1 내지 4중량%이다. 그리고 플라이애쉬의 첨가량에 대한 절건비중의 영향은 석분의 첨가량에 비해 그다지 크지는 않으나, 이 역시 플라이애쉬의 첨가량이 증가함에 따라 절건비중은 감소하지만, 30중량%를 분기점으로 이 역시 증가한다. 따라서 플라이애쉬의 적합한 첨가량은 10 내지 30중량%, 바람직하기로는 30중량%이다.

본 발명에 따른 경량골재의 흡수율도 부원료인 플라이애쉬와 첨가제인 석분의 첨가량에 크게 영향을 받는다. 예를들면, 플라이애쉬의 첨가량이 증가할 수록 경량골재의 흡수율은 감소하는 경향을 나타내나, 첨가량이 30중량%를 초과하게 되면 도리어 흡수율이 증가하는 경향을 나타내므로 적합한 첨가량은 10 내지 30중량%이다. 또한, 석분의 첨가량에 대한 흡수율은 석분의 첨가량이 증가함에 따라 경량골재의 흡수율은 증가하는 경향을 나타내고 4중량%를 분기점으로 다시 감소하는 경향을 나타낸다. 따라서 적합한 첨가량은 플라이애쉬 25 내지 30중량%에 석분 3 내지 4중량%이다.

한편, 본 발명에 따른 경량골재의 절건비중은 소성온도에 크게 영향을 받지 않는다. 특히, 본 발명에 있어서, 소성로는 통상의 것, 예를들면 전기로 또는 연속식 가마(터널식)중 어느 것을 사용하여도 무방하다. 단, 전기로에서는 연속식가마보다 더 높은 온도로 소성하여야 한다. 예를들면, 전기로인 경우 승온속도 15℃/분으로 먼저 600℃까지 승온하여 약 110 내지 130분 동안 하소한 후, 다시 승온속도 15℃/분으로 1280 내지 1320℃까지 승온하여 1 내지 5분 동안 소성시키는 반면, 연속식 가마에서는 1230℃ 내지 1280℃까지 연속적으로 승온하여 25 내지 35분 동안 소성하여야 한다. 상기한 소성온도보다 낮은 온도에서 소성하는 경우, 노내에서 경량골재가 미반응을 나타내고, 상기한 소성온도보다 높은 온도에서 소성하는 경우에는 골재의 표면이 많이 용융되어 골재로서 상품가치가 저하된다. 그리고, 본 발명에서 승온속도는 15℃/분에 한정되지는 않는다. 승온속도가 증가되면 경량골재는 더 빨리 반응하지만 골재 내부의 기공발달이 불균일하게 될 수도 있으며, 이보다 더 낮은 경우에는 소성시간이 지나치게 소모될 수 있으나, 각기 제조공정의 조건등을 고려해 임의적으로 선택할 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 경량골재의 건조는 통상 상온에서 행하나, 오븐을 이용할 수도 있다. 통상적인 상온에서의 자연 냉각은 골재의 균일한 건조가 미흡하나 비용이 적게들고, 오븐 건조에서는 골재의 균일한 건조를 얻을 수 있고 또한 건조시간을 단축시킬 수도 있으나, 비용이 자연 냉각보다도 더 많이드는 단점이 있다. 따라서, 건조 조건은 임의적으로 선택할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따라 제조한 경량골재는 절건비중이 1.26 내지 1.54로서 매우 경량이고 압축강도가 250㎏/㎠ 이상으로 매우 높고, 제1도에 나타난 바와같이 내부기공이 0.3 내지 0.05㎛로 매우 균일하게 발달되어 건축구조용 골재로서 매우 적합하고, 흡수율이 3 내지 6%로 매우 낮아 동결 융해특성 및 강도특성이 우수할 뿐만 아니라, 특히, 본 발명에서 사용되는 모든 원료가 전량 산업 폐자원을 활용하므로 자원의 재활용과 더불어 제조비용이 저렴한 장점이 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 제시하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지는 않는다.

[실시예 1]

세일원료 72중량%를 88%이상이 175메쉬를 통과하도록 볼밀로 분쇄한 후, 여기에 70%이상이 325메쉬를 통과하는 입도의 플라이애쉬 25중량%와 88%이상이 175메쉬를 통과하는 입도의 석분 3중량%를 첨가한 후 상기 전체 원료 100중량%에 대해 물 15 내지 20중량%를 첨가하여 혼합, 반죽한 후 조립하고 24시간동안 상온에서 건조시킨다. 건조된 조립체를 전기로에서 승온속도 15℃/분으로 600℃까지 승온하여 120분 동안 하소하고 다시 15℃/분으로 1310℃까지 승온하여 5분 동안 소성시킨 후, 상온에서 냉각시킨다. 이상과 같이 행하여 얻은 경량골재에 대해 JIS 규정에 따라 경량골재의 물성을 측정하여 그 결과를 표 1에 나타낸다.

[실시예 2]

세일 71중량%, 플라이애쉬 25중량% 및 석분 4중량% 첨가하여 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 처리하여 경량골재를 얻는다. 이 경량골재에 대해 실시예 1과 동일한 방법으로 경량골재의 물성을 측정하여 그 결과를 표 1에 나타낸다.

[실시예 3]

세일 67중량%, 플라이애쉬 30중량% 및 석분 3중량% 첨가하여 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 처리하여 경량골재를 얻는다. 이 경량골재에 대해 실시예 1과 동일한 방법으로 경량골재의 물성을 측정하여 그 결과를 표 1에 나타낸다.

[실시예 4]

세일 66중량%, 플라이애쉬 30중량% 및 석분 4중량% 첨가하여 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 처리하여 경량골재를 얻는다. 이 경량골재에 대해 실시예 1과 동일한 방법으로 경량골재의 물성을 측정하여 그 결과를 표 1에 나타낸다.

한편, 본 실시예에 따라 수득된 경량골재에 대해 다공도측정기(Porosimeter)를 사용하여 기공분포를 측정한 결과, 제1도에 나타낸 바와같이, 0.3 내지 0.05㎛의 매우 균일한 분포를 나타내었다. 제2도는 본 실시예에 의해 수득된 경량골재의 단면 관찰사진을 나타낸다. 이 도면에서도 분명히 나타난 바와같이, 본 발명에 따른 경량골재는 기공이 매우 균일하게 발달되어 있음을 알수 있다.

[실시예 5]

실시예 1과 동일한 세일 66중량%, 플라이애쉬 30중량% 및 석분 4중량%로 첨가한 후 상기 전체 원료 100중량%에 대해 물 15 내지 20중량%를 첨가하여 혼합, 반죽한 후 조립하고 24시간동안 상온에서 건조시킨다. 건조된 조립체를 터널길이 15m인 터널형 가마에서 1250℃까지 승온하여 30분 동안 소성시킨후, 상온에서 냉각시킨다.

이상과 같이 행하여 얻은 경량골재에 대해 JIS 규정에 따라 경량골재의 물성을 측정하여 그 결과를 표 1에 나타낸다.

[표 1]

*압축강도측정 : 소성된 경량골재 양면을 입방체로 절단한 후,

압축강도 시험기로 각각 5회 측정하여

그 평균치를 산출하였음.

Claims

세일을 주성분으로 하는 인공경량골재의 제조방법에 있어서, 세일 66 내지 89중량%에 플라이애쉬 10 내지 30중량%와 석분 1 내지 4중량%를 첨가하고 물을 바인더로 하여 혼합, 반죽한 후 조립, 건조한 후 1230℃ 내지 1320℃로 소성한 것을 특징으로 하는 인공경량골재의 제조방법.
제1항에 있어서, 세일은 88% 이상이 175메쉬를 통과하는 입도를 갖는 것을 특징으로 하는 인공경량골재의 제조방법.
제1항에 있어서, 플라이애쉬는 70%이상이 325메쉬를 통과하는 입도를 갖는 것을 특징으로 하는 인공경량골재의 제조방법.
제1항에 있어서, 석분은 88% 이상이 175메쉬를 통과하는 입도인 것을 특징으로 하는 인공경량골재의 제조방법.
제1항에 있어서, 소성은 전기로에서 승온속도 15℃/분으로 600℃까지 승온하여 약 110 내지 130분 동안 하소하고 이어서 다시 15℃/분으로 1280℃ 내지 1320℃까지 승온하여 1 내지 5분 동안 소성하거나, 연속식 가마로에서 1230℃ 내지 1280℃까지 승온하여 25 내지 35분 동안 소성하는 것을 특징으로 하는 인공경량골재의 제조방법.