WO2019093539A1 - 토사, 폐기물, 해사, 및 사막모래 경화용 조성물 및 그를 포함하는 경화체 조성물 - Google Patents

토사, 폐기물, 해사, 및 사막모래 경화용 조성물 및 그를 포함하는 경화체 조성물 Download PDF

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김승식
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Definitions

  • the present invention relates to a composition for soil, industrial waste, marine, and desert sand hardening, and a cured composition comprising the same.
  • Korean Patent Publication No. 10-1996-29280 discloses a method of curing an industrial waste and soil mixture using a curing agent composition.
  • the curing agent composition used herein was composed of 25% sodium carbonate, 25% chlorine dioxide, 15% magnesium carbonate, 10% ammonium chloride, 8% silicic acid, 7% silicate, 5% iron sulfate and 5% titanium oxide.
  • This curing agent is described as a composition suitable for curing a mixture of industrial waste and soil.
  • sodium carbonate and titanium oxide are used as main components, the manufacturing cost is high and the strength of the cured product manufactured using the curing agent is not greatly improved .
  • the present invention provides a curing agent composition capable of curing soil, waste, marine, and desert sand with a high curing rate, excellent strength and excellent elasticity, .
  • 1 to 5 parts by weight of a compound represented by the following formula (1) 1 to 3 parts by weight of sodium chloride, 0.5 to 1 part by weight of aluminum tris (O-chile phosporate), 1 to 3 parts by weight of potassium chloride, 0.2 to 2 parts by weight of magnesium oxide, 0.2 to 1.5 parts by weight of sodium sulfate, 0.2 to 2 parts by weight of Na 2 SiO 3, 0.2 to 1 part by weight of ligninsulfonic acid, and 100 parts by weight of cement:
  • 1 to 5 parts by weight of a compound represented by the following formula (1) 1 to 3 parts by weight of sodium chloride, 0.5 to 1 part by weight of aluminum tris (O-chile phosporate), 1 to 3 parts by weight of potassium chloride, 0.2 to 2 parts by weight of magnesium oxide, 0.2 to 1.5 parts by weight of sodium sulfate, 0.2 to 2 parts by weight of Na 2 SiO 3, 0.2 to 1 part by weight of lignin sulfonate, and 100 parts by weight of cement :
  • the curing agent compositions of the present invention provide the effect of curing the soil, waste, marine, and desert sands to have a fast cure rate, good strength and good resilience.
  • the curing composition of the present invention and the cured composition including soil, industrial waste, marine, desert sand, etc. have a rapid curing rate, excellent strength and excellent durability, they can be economically used for construction and civil engineering.
  • the present invention relates to a process for the preparation of a curable composition
  • a curable composition comprising 1 to 5 parts by weight of a compound represented by the following formula 1, 1 to 3 parts by weight of sodium chloride, 0.5 to 1 part by weight of aluminum tris (O-chile phospohnate), 1 to 3 parts by weight of potassium chloride, , 0.2 to 2 parts by weight of magnesium oxide, 0.2 to 1.5 parts by weight of sodium sulfate, 0.2 to 2 parts by weight of Na 2 SiO 3, 0.2 to 1 part by weight of ligninsulfonic acid salt, and 100 parts by weight of cement will be:
  • the compound represented by the above formula (1) contains phosphoric acid at the end to improve the solidifying function of the curing composition and contains a trimethoxysilane group, thereby enhancing the bonding force between the organic materials.
  • the weight average molecular weight is 50,000 to 100,000, it functions to strengthen the bond between the curing composition and other components. If it is contained in an amount of less than 1 part by weight, the desired effect is difficult to achieve, and if it exceeds 5 parts by weight, it is not preferable because it is more economical than the advantage by further improving the effect.
  • Sodium chloride is a colorless crystal containing salts such as magnesium and is decomposable. It serves to promote the hydration reaction of cement as a raw material for production of sodium salt. If it is contained in an amount of less than 1 part by weight, it can not be smoothly accommodated with moisture, so that a high heat of hydration occurs to cause cracks in the cured body, and when contained in an amount of 3 parts by weight, the smooth pozzolanic reaction of the cement is suppressed A problem may arise.
  • the aluminum tris (O-chile phosporate) has a property of blocking metal ions and acts as a coagulant. If it is contained in an amount of less than 0.5 parts by weight, it is difficult to improve the strength of the cured product, and when it exceeds 1 part by weight, economical efficiency is not obtained and it is not preferable to the environment.
  • Potassium chloride is a white tetragonal crystal which is industrially used as a raw material for producing potassium salts and has a strong water absorbing property and is used as a water reducing agent. If it is contained in an amount less than 1 part by weight, the curing speed and the curing time of the cured product are delayed to affect the air, and when the curing agent is contained in an amount exceeding 3 parts by weight, a smooth pozzolanic reaction of the cement is inhibited, But it may lead to deterioration of the construction quality due to premature curing of the hardened body.
  • the calcium chloride is mixed with cement to promote the absorbency and serve as a catalyst and a coagulant to prevent freezing. If it is contained in an amount of less than 1 part by weight, it may not be smoothly accommodated with moisture, resulting in a problem of weakening the effect of preventing freezing. When the content is more than 2.5 parts by weight, a large amount of anhydride occurs, There is a problem that it is difficult to form a liquid phase.
  • the magnesium oxide functions as a coagulant. If it is contained in an amount of less than 0.2 part by weight, it is difficult to provide a desired effect, and when it exceeds 2 parts by weight, a part of MgO is generated in a clinker as a periclase (mineral composed of MgO).
  • Sodium sulfate is a relatively stable colorless crystal used in the manufacture of glass or sodium sulphide. In curing reaction, it is used to dry organic matter in soil. If it is contained in an amount of less than 0.2 part by weight, the hydration action of the cement (pozzolanic reaction) may not be sufficiently performed, and there may be a problem in strength. If the amount exceeds 1.5 parts by weight, The product cost can be increased.
  • the Na 2 SiO 3 0.2 to 2 parts by weight alkalization If it is contained in an amount of less than 0.2 part by weight, it is difficult to obtain a desired effect, and if it exceeds 2 parts by weight, alkalinity may be excessively increased.
  • Sodium lignosulfonate plays a role in reducing and dispersing mixed materials such as sand, industrial waste, river dredged sludge, marine sand, desert sand and cement, and enhances the strength by combining cement and mixed material. If it is contained in an amount of less than 0.2 part by weight, there may be a problem of inhibiting particle dispersion and lowering the strength after completion of the material, and when it is contained in an amount exceeding 1 part by weight, There may be a problem of inhibiting the chemical reaction.
  • cement known in this field can be used without limitation.
  • the most commonly used Portland cement can be used.
  • the curing composition of the present invention can be used for at least one kind of curing selected from the group consisting of soil, industrial waste, marine, and desert sand, but is not limited thereto.
  • the above-mentioned gypsum can be, but is not limited to, clay, ito, river sand, sea sand, natural soil and the like.
  • the industrial waste may include, but is not limited to, sludge, residues, volcanic ash, environmental waste, slag, powdered slag, waste concrete, sludge and the like.
  • the present invention also provides a cured composition comprising at least 100 parts by weight of at least one member selected from the group consisting of sand, industrial waste, marine sand and desert sand, and 3 to 15 parts by weight of a curing composition,
  • 1 to 5 parts by weight of a compound represented by the following formula (1) 1 to 3 parts by weight of sodium chloride, 0.5 to 1 part by weight of aluminum tris (O-chile phosporate), 1 to 3 parts by weight of potassium chloride, 0.2 to 2 parts by weight of magnesium oxide, 0.2 to 1.5 parts by weight of sodium sulfate, 0.2 to 2 parts by weight of Na 2 SiO 3, 0.2 to 1 part by weight of lignin sulfonate and 100 parts by weight of cement :
  • the contents described in the curing composition can be directly applied to the cured composition of the present invention, and thus duplicated contents will be omitted.
  • the cured composition may be used as an embankment backfill material for harbor, a container yard construction material, a road base material, a roadside assistance material, a river bank, a wall building material of a soil dam, or a soft ground improvement material.
  • the above-mentioned cured composition can be used as building material, civil engineering material, etc. as a substitute for stone, and it is economical and environment-friendly because it is possible to use on-site generated soil.
  • a 1: 1 molar ratio of 2- (methacryloyloxy) ethyl phosphate monomer and 3- (trimethoxysilyl) propyl methacrylate monomer were added to the resulting solution at a molar ratio of 1: 1 , And 100 parts by weight of the total monomers were mixed with 0.5 part by weight of normal mercaptan to make them uniform.
  • a stainless steel high-pressure reactor equipped with a stirrer a small amount of disodium hydrogen phosphate was dissolved in 130 parts by weight of ion exchange water and stirred, and the reactor was filled with an inert gas such as nitrogen and heated. The reaction was terminated by polymerization at 72 ° C for 3 hours and at 110 ° C for 2 hours. After completion of the reaction, the compound was washed, dehydrated and dried to obtain a compound of formula (1) having a weight average molecular weight of 78,000.
  • R1 and R2 are methyl groups, m and n are mole fractions, m is 0.5, and n is 0.5.
  • Example 1 Preparation of a curing composition
  • Example 2 Using the curing composition of Example 1, a cured product of Example 2-4 was prepared, and a cured product composition of Comparative Example 1 was produced using only Portland cement. The composition ratios of the respective cured composition were as shown in Table 1 below.
  • Example 2-4 and Comparative Example 1 The cured composition of Example 2-4 and Comparative Example 1 was put into a cylindrical mold having a diameter of 30 cm and a height of 60 cm and cured through immersion for 7 days. After the curing period was over, the mold was separated to complete the cured product.
  • Example 2 Example 3
  • Example 4 Comparative Example 1 Composition for hardening
  • Preparation 10 10 10 Portland cement - - - 10 Soil, industrial waste, etc. Hwadong 100 - - 100 Slag - 100 - - Maritime - - 100 -
  • Test Example 1 Evaluation of physical properties of the cured composition
  • Each of the cured products prepared in Examples 2 to 4 and Comparative Example 1 was cured for 7 days and 28 days, and the compressive strength of the cured product was measured using a tester according to KS F 2405.
  • the load was adjusted so that the increase of the compressive stress was 2 ⁇ 3 kgf / cm2 per second. After the start of the rapid deformation of the cured body, the adjustment of the speed of applying the load was stopped and the uniaxial compressive strength was measured by continuously applying the load. Table 2 shows the results.

Abstract

본 발명의 경화제 조성물은 토사, 폐기물, 해사, 및 사막모래를 빠른 경화속도, 우수한 강도 및 우수한 탄성을 가지도록 경화시키는 효과를 제공한다. 또한, 상기 경화제 조성물과 토사, 산업폐기물, 해사, 사막모래 등을 포함하는 경화체 조성물은 빠른 경화속도, 우수한 강도 및 우수한 내구성을 가지므로 경제적으로 건축 및 토목에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

토사, 폐기물, 해사, 및 사막모래 경화용 조성물 및 그를 포함하는 경화체 조성물
본 발명은 토사, 산업폐기물, 해사, 및 사막모래 경화용 조성물 및 그를 포함하는 경화체 조성물에 관한 것이다.
근래 들어 토목공사 및 건설사업 등의 수행 시 양질의 건설재료 확보 어려움으로 인해 공사기간이 지연되어 경비를 증가시키는 요인으로 작용하며, 건설자재 확보를 위하여 석산 개발을 하거나 하천, 해상 등에서 골재채취를 함으로써 자연환경을 훼손하고 생태계를 교란시키는 문제가 야기되고 있다.
구체적으로는, 기존 항만매립 공법, 기존 아스팔트 및 콘크리트 포장공법 등에서는 석재 등의 입상재료를 사용하므로 채석을 위하여 산야를 훼손하고 있고, 채석, 운반, 깨기 작업이 공사비를 증가시키는 요인이 되고 있다.　
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 우리나라 전역에 널리 분포되어 있는 토사, 산업폐기물, 하천준설 오니, 해사, 사막모래 등을 각종 토목공사 및 기타 건설 사업에 석재 대용으로 재활용하기 위한 방안이 요구되고 있다.
이러한 방안으로서, 종래에 시멘트 안정처리공법(Cement stabilization), LAC(Lignin Rosin Asphalt Concrete) 공법 등이 개발되어 활용되고 있으나, 마무리 양생시간이 길어 조기 압축강도를 얻기 힘들며, 압축강도 또한 30kgf/㎠ 이하로 낮아 사용할 수 있는 분야가 도로건설의 보조 기층재 등에 국한되어 있어서 활용성이 매우 낮았다.
대한민국 특허공개 제10-1996-29280호는 경화제 조성물을 사용하여 산업폐기물 및 토양 혼합물을 경화하는 방법을 개시하고 있다.　이때 사용된 경화제 조성물은 탄산나트륨 25%, 염화가리 25%, 탄산마그네슘 15%, 염화암모늄 10%, 규산화가리 8%, 실리케이트 7%, 황산철 5% 및 산화티탄 5%를 포함하도록 구성되어 있다.　이 경화제는 산업폐기물과 토양의 혼합물을 경화하기에 적합한 조성으로 기재되어 있으나, 탄산나트륨과 산화티탄을 주성분으로 사용함으로써 제조비용이 고가이며 이를 사용하여 제조되는 경화체의 강도 또한 크게 향상되지 못하는 단점이 있었다.
본 발명은, 종래기술의 상기와 같은 단점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 토사, 폐기물, 해사, 및 사막모래를 빠른 경화속도, 우수한 강도 및 우수한 탄성을 가지도록 경화시킬 수 있는 경화제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 경화제 조성물과 토사, 산업폐기물, 해사, 사막모래 등을 포함하며, 빠른 경화속도, 우수한 강도 및 우수한 내구성에 의하여 경제적으로 건축 및 토목에 사용될 수 있는 경화체 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위하여,
하기 화학식 1로 표시되는 화합물 1~5 중량부, 염화나트륨 1~3 중량부, 알루미늄 트리스(O-에칠포스포네이트) 0.5~1 중량부, 염화칼륨 1~3 중량부, 염화칼슘 1~2.5 중량부, 산화마그네슘 0.2~2 중량부, 황산나트륨 0.2~1.5 중량부, Na2SiO3 0.2~2 중량부, 리그닌술폰산염 0.2~1 중량부, 및 시멘트 100 중량부를 포함하는 경화용 조성물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure PCTKR2017012641-appb-I000001
상기 식에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기이며, m과 n은 몰분율로서 m은 0.3~0.7이며, n은 0.3~0.7이며, m + n = 1이다.
또한, 본 발명은
토사, 산업폐기물, 해사, 및 사막모래로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상 100 중량부 및 경화용 조성물 3-15 중량부를 포함하는 경화체 조성물로서,
상기 경화용 조성물은
하기 화학식 1로 표시되는 화합물 1~5 중량부, 염화나트륨 1~3 중량부, 알루미늄 트리스(O-에칠포스포네이트) 0.5~1 중량부, 염화칼륨 1~3 중량부, 염화칼슘 1~2.5 중량부, 산화마그네슘 0.2~2 중량부, 황산나트륨 0.2~1.5 중량부, Na2SiO3 0.2~2 중량부, 리그닌술폰산염 0.2~1 중량부, 및 시멘트 100 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 경화체 조성물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure PCTKR2017012641-appb-I000002
상기 식에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기이며, m과 n은 몰분율로서 m은 0.3~0.7이며, n은 0.3~0.7이며, m + n = 1이다.
본 발명의 경화제 조성물은 토사, 폐기물, 해사, 및 사막모래를 빠른 경화속도, 우수한 강도 및 우수한 탄성을 가지도록 경화시키는 효과를 제공한다.
또한, 상기 경화제 조성물과 토사, 산업폐기물, 해사, 사막모래 등을 포함하는 경화체 조성물은 빠른 경화속도, 우수한 강도 및 우수한 내구성을 가지므로 경제적으로 건축 및 토목에 유용하게 사용될 수 있다.
이하에서 본 발명을 바람직한 실시예를 참고하여 설명한다.
본 발명은, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 1~5 중량부, 염화나트륨 1~3 중량부, 알루미늄 트리스(O-에칠포스포네이트) 0.5~1 중량부, 염화칼륨 1~3 중량부, 염화칼슘 1~2.5 중량부, 산화마그네슘 0.2~2 중량부, 황산나트륨 0.2~1.5 중량부, Na2SiO3 0.2~2 중량부, 리그닌술폰산염 0.2~1 중량부, 및 시멘트 100 중량부를 포함하는 경화용 조성물에 관한 것이다:
[화학식 1]
Figure PCTKR2017012641-appb-I000003
상기 식에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기이며, m과 n은 몰분율로서 m은 0.3~0.7이며, n은 0.3~0.7이며, m + n = 1이다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 말단에 포스포산을 포함하고 있어서 경화용 조성물의 응고기능을 향상시키며, 트리메톡시실란기를 포함하고 있어서 유무기 물질 간의 결합력을 향상시킨다. 또한 중량평균분자량이 50,000~100,000이므로 경화용 조성물과 다른 성분들 간의 결합을 강하게 하는 기능을 수행한다. 1 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 목적하는 효과를 달성하기 어려우며, 5 중량부를 초과하는 경우에는 추가적이 효과 향상에 의한 이점보다 경제적인 단점이 더 커서 바람직하지 않다.
상기 염화나트륨(Sodium chloride)은 무색결정으로 마그네슘 등의 염류를 함유하며 조해성이 있다. 나트륨염의 제조원료로서 시멘트의 수화 반응을 촉진시키는 역할을 한다. 1 중량부 미만의 양으로 함유될 경우 수분과의 원활한 수용이 되지 않아 수화열이 높게 발생하여 경화체 구체에 균열을 유발할 수 있으며, 3 중량부의 양으로 함유될 경우 시멘트의 원활한 포졸란 반응을 억제하여 강도 구현에 문제점이 야기될 수 있다.
상기 알루미늄 트리스(O-에칠포스포네이트)는 금속 이온을 봉쇄하는 성질이 있고 응고제 역할을 한다.　0.5 중량부 미만의 양으로 함유될 경우 경화체의 강도 개선에 도움을 주기 어려우며, 1 중량부를 초과하는 경우에는 경제성이 결여되고 환경에 바람직하지 않다.
상기 염화칼륨(Potassium chloride)은 흰색의 정방정계에 속하는 결정으로 공업적으로 칼륨염의 제조 원료로 사용되며 흡수성이 강한 성질이 있어서 감수제로 사용된다. 1 중량부 미만의 양으로 함유될 경우 경화체의 경화속도 및 양생 시간을 늦추어 공기에 영향을 주며, 3 중량부 초과의 양으로 함유될 경우 시멘트의 원활한 포졸란 반응을 억제하여 강도 구현에 문제점이 있을 뿐만 아니라 경화체의 조기 경화로 시공 품질의 저하를 가져 올 수 있다.
상기 염화칼슘(Calcium chloride)은 시멘트와 혼합하여 흡수성을 촉진하고 동결을 방지하는 촉매제 역할과 응고제 역할을 한다. 1 중량부 미만의 양으로 함유될 경우 수분과의 원활한 수용이 되지 않아 동결 방지효과가 약하게 되는 문제점이 있을 수 있으며, 2.5 중량부 초과의 양으로 함유될 경우 무수물이 다량 발생하여 경화제가 수분과 만났을 때 액상을 이루기 어려운 문제점이 있을 수 있다.
상기 산화마그네슘은 응고제의 기능을 수행한다. 0.2 중량부 미만으로 포함되면 목적효과를 제공하기 어려우며, 2 중량부를 초과하는 경우 MgO 일부는 페리클레스(periclase, MgO로부터 구성된 광물)로서 클링커 중에 생성하게 되는 문제가 야기된다.
상기 황산나트륨(Sodium sulfate)은 비교적 안정한 무색의 결정으로 유리나 황화 나트륨의 제조에 쓰인다. 경화체 반응에서는 토사 중의 유기물 건조에 사용된다. 0.2 중량부 미만의 양으로 함유될 경우 시멘트의 원활한 수화작용(포졸란 반응)응 충분히 수행치 못하게 하여 강도에 문제점이 있을 수 있으며, 1.5 중량부 초과의 양으로 함유될 경우 수화작용 향상에는 도움이 되지만 제품비용을 증대시킬 수 있다.
상기 Na2SiO3 0.2~2 중량부 알칼리화이다. 0.2 중량부 미만으로 포함되면 목적효과를 얻기 어려우며, 2중량부를 초과하면 알칼리도가 너무 증가하여 문제가 될 수 있다.
상기 리그닌술폰산염(Sodium lignosulfonate)은 토사, 산업폐기물, 하천준설 오니 및 해사와 사막모래, 시멘트 등의 혼합물질을 감수, 분산시키는 역할을 하며 시멘트와 혼합물질을 결합하여 강도를 증대시킨다.　0.2 중량부 미만의 양으로 함유될 경우 입자분산을 저해하며 재료의 완성 후 강도를 저하시키는 문제점이 있을 수 있으며, 1 중량부 초과의 양으로 함유될 경우 재료의 특성상 3차원 망상구조이므로 다른 물질의 화학적 반응을 저해하는 문제점이 있을 수 있다.
상기 시멘트로는 이 분야에 공지된 시멘트가 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 가장 일반적으로 사용되고 있는 포틀랜드 시멘트가 사용될 수 있다.
본 발명의 경화용 조성물은 토사, 산업폐기물, 해사, 및 사막모래로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 경화에 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 토사, 산업폐기물, 해사, 및 사막모래로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상 100 중량부에 대하여 3~15 중량부로 사용되는 것이 바람직하다. 3 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 목적효과를 달성하기 어렵고, 15 중량부를 초과하는 경우에는 경제적으로 바람직하지 않다.
상기 토사는 화강토, 이토, 강모래, 바다모래, 자연토사 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 산업폐기물은 오니, 잔재물, 화산재, 환경폐기물, 슬래그, 분슬래그, 폐콘크리트, 슬러지 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 또한, 토사, 산업폐기물, 해사, 및 사막모래로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상 100 중량부 및 경화용 조성물 3-15 중량부를 포함하는 경화체 조성물로서,
상기 경화용 조성물은
하기 화학식 1로 표시되는 화합물 1~5 중량부, 염화나트륨 1~3 중량부, 알루미늄 트리스(O-에칠포스포네이트) 0.5~1 중량부, 염화칼륨 1~3 중량부, 염화칼슘 1~2.5 중량부, 산화마그네슘 0.2~2 중량부, 황산나트륨 0.2~1.5 중량부, Na2SiO3 0.2~2 중량부, 리그닌술폰산염 0.2~1 중량부, 및 시멘트 100 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 경화체 조성물에 관한 것이다:
[화학식 1]
Figure PCTKR2017012641-appb-I000004
상기 식에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기이며, m과 n은 몰분율로서 m은 0.3~0.7이며, n은 0.3~0.7이며, m + n = 1이다.
상기 경화용 조성물에서 기재된 내용은 본 발명의 경화체 조성물에 그대로 적용될 수 있으므로, 중복되는 내용은 생략하기로 한다.
상기 경화체 조성물은 항만 배후단지 매립재, 컨테이너 야적장 조성재, 도로 기층재, 도로 보조 기층재, 하천제방 및 토사댐의 심벽 축조재, 또는 연약지반 개량재로 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 경화체 조성물은 석재 대용으로 건축자재, 토목공사자재 등으로 사용될 수 있으며, 현장 발생토를 이용할 수 있어 경제적이며 환경친화적이다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.
제조예 1: 화학식 1의 화합물의 합성
2-(메타크릴로일옥시)에틸 포스페이트(2-(Methacryloyloxy)ethyl phosphate) 단량체 및 3-(트리메톡시실릴)프로필 메타크릴레이트(3-(Trimethoxysilyl)propyl methacrylate) 단량체를 1:1의 몰비로 첨가하고, 전체 단량체 100 중량부에 노르말 머캡탄 0.5 중량부를 혼합하여 균일하게 만들었다. 교반기가 부착된 스테인레스 스틸 고압 반응기에 이온교환수 130 중량부에 소량의 디소듐하이드로겐 포스페이트를 용해시키고 교반하며, 질소 등의 불활성 기체로 반응기 내부를 채우고 가열하였다. 72 ℃에서 3시간, 110℃에서 2시간을 중합하여 반응을 종결하였다. 반응이 종결된 후 세척, 탈수, 건조하여 중량평균분자량이 78,000인 화학식 1의 화합물을 얻었다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2017012641-appb-I000005
상기 식에서 R1 및 R2 메틸기이며, m과 n은 몰분율로서 m은 0.5이며, n은 0.5이다.
실시예 1: 경화용 조성물의 제조
상기 제조예 1에서 제조된 화학식 1로 표시되는 화합물 4 중량부, 염화나트륨 2 중량부, 알루미늄 트리스(O-에칠포스포네이트) 1 중량부, 염화칼륨 2 중량부, 염화칼슘 1.5 중량부, 산화마그네슘 1 중량부, 황산나트륨 0.8 중량부, Na2SiO3 1 중량부, 리그닌술폰산염 0.7 중량부, 및 시멘트 100 중량부를 혼합하여 경화용 조성물을 제조하였다.
실시예 2~4 및 비교예 1: 경화체 조성물의 제조
상기 실시예 1의 경화용 조성물을 사용하여 실시예 2-4의 경화체를 제조하고, 포틀랜드 시멘트만을 사용하여 비교예 1의 경화체 조성물을 제조하였다. 각 경화체 조성물의 조성비는 하기 표 1과 같았다.
상기 실시예 2-4 및 비교예 1의 경화체 조성물을 직경 30cm 높이 60cm의 원통형의 몰드에 투입하고, 7일간 수침을 통해 양생하였다.　양생 기간이 종료된 후 몰드를 분리하여 경화체를 완성하였다.
실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1
경화용 조성물 실시예 1 제조 10 10 10
포틀랜드 시멘트 - - - 10
토사, 산업폐기물 등 화강토 100 - - 100
슬래그 - 100 - -
해사 - - 100 -
(단위: 중량부)
시험예 1: 경화체 조성물의 물성 평가
상기 실시예 2 내지 4 및 비교예 1에서 제조된 경화체 각각을 7일 및 28일 양생 후 KS F 2405에 따라 시험기를 사용하여 경화체의 압축강도를 측정하였다.
하중은 압축 응력의 증가가 매초 2~3 kgf/㎠가 되도록 하였으며, 경화체가 급격한 변형을 시작한 후에는 하중을 가하는 속도의 조정을 중지하고 하중을 계속 가하여 일축압축강도를 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
일축압축강도(kgf/㎠)
7일 양생 28일 양생
비교예 1 화강토 35.85 78.41
실시예 2 화강토 49.75 89.23
실시예 3 슬래그 36.25 65.14
실시예 4 해사 37.21 61.03
상기 표 2의 시험결과로부터 확인되는 바와 같이, 본 발명의 경화용 조성물을 사용한 본 발명의 경화체 조성물인 실시예 2 내지 4의 경화체는 매우 우수한 압축강도를 나타내었다. 반면, 포틀랜드 시멘트만을 사용한 비교예 1의 경화체는 실시예 2의 경화체와 비교하여 매우 열화된 압축강도를 나타냈다.

Claims (7)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 1~5 중량부, 염화나트륨 1~3 중량부, 알루미늄 트리스(O-에칠포스포네이트) 0.5~1 중량부, 염화칼륨 1~3 중량부, 염화칼슘 1~2.5 중량부, 산화마그네슘 0.2~2 중량부, 황산나트륨 0.2~1.5 중량부, Na2SiO3 0.2~2 중량부, 리그닌술폰산염 0.2~1 중량부, 및 시멘트 100 중량부를 포함하는 경화용 조성물:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2017012641-appb-I000006
    상기 식에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기이며, m과 n은 몰분율로서 m은 0.3~0.7이며, n은 0.3~0.7이며, m + n = 1이다.
  2. 제1항에 있어서,
    토사, 산업폐기물, 해사, 및 사막모래로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 경화에 사용되는 경화용 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 토사, 산업폐기물, 해사, 및 사막모래로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상 100 중량부에 대하여 3~15 중량부로 사용되는 것을 특징으로 하는 경화용 조성물.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 토사는 화강토, 이토, 강모래, 바다모래 또는 자연토사인 것을 특징으로 하는 경화용 조성물.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 산업폐기물은 오니, 잔재물, 화산재, 환경폐기물, 슬래그, 분슬래그, 폐콘크리트 또는 슬러지인 것을 특징으로 하는 경화용 조성물.
  6. 토사, 산업폐기물, 해사, 및 사막모래로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상 100 중량부 및 경화용 조성물 3-15 중량부를 포함하는 경화체 조성물로서,
    상기 경화용 조성물은
    하기 화학식 1로 표시되는 화합물 1~5 중량부, 염화나트륨 1~3 중량부, 알루미늄 트리스(O-에칠포스포네이트) 0.5~1 중량부, 염화칼륨 1~3 중량부, 염화칼슘 1~2.5 중량부, 산화마그네슘 0.2~2 중량부, 황산나트륨 0.2~1.5 중량부, Na2SiO3 0.2~2 중량부, 리그닌술폰산염 0.2~1 중량부, 및 시멘트 100 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 경화체 조성물:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2017012641-appb-I000007
    상기 식에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기이며, m과 n은 몰분율로서 m은 0.3~0.7이며, n은 0.3~0.7이며, m + n = 1이다.
  7. 제6항에 있어서,
    항만 배후단지 매립재, 컨테이너 야적장 조성재, 도로 기층재, 도로 보조 기층재, 하천제방 및 토사댐의 심벽 축조재, 또는 연약지반 개량재로 사용되는 것을 특징으로 하는 경화체 조성물.
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