WO2023055027A1 - 저회를 포함하는 무근 콘크리트 구조물의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 무근 콘크리트 구조물 - Google Patents

저회를 포함하는 무근 콘크리트 구조물의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 무근 콘크리트 구조물 Download PDF

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bottom ash
concrete structure
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average particle
cement mortar
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오영민
고행식
김성원
박준길
김찬영
구범창
박원서
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한국해양과학기술원
한국서부발전 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing an unreinforced concrete structure using bottom ash, an industrial by-product of thermal power generation, and an unreinforced concrete structure manufactured thereby.
  • Coal ash an industrial by-product of thermal power plants, is divided into fly ash, which is scattered in the air, and bottom ash, which remains on the floor of the furnace.
  • Fly ash is a circulating resource that is currently used as a binder or admixture in the cement manufacturing process.
  • the bottom ash is discharged after being cooled with seawater and transported to the company site.
  • the seawater remaining in the bottom ash accumulated at the company site flows to the lowlands, goes through a purification process, and is used again as cooling water, leaving only the bottom ash at the company site.
  • a washing process for removing salt must be accompanied, and grinding or sieving is required to distinguish the size of the grains, so its utilization is not performed smoothly.
  • the present invention is a method of forming a cement mortar composition or concrete composition by replacing aggregate or cement without additional washing of bottom ash and manufacturing a smooth concrete structure using the cement mortar composition or concrete composition. And the purpose is to devise an unreinforced concrete structure manufactured thereby.
  • a method for manufacturing a concrete structure containing bottom ash includes the steps of (a) classifying and collecting bottom ash powder, which is a by-product of thermal power generation, according to particle size; (b) preparing a cement mortar composition or concrete composition containing the collected bottom ash powder in an unwashed state; and (c) forming a smooth concrete structure using the cement mortar composition or concrete composition. .
  • bottom ash powder having an average particle size of 1 to 3 mm and bottom ash powder having an average particle size of 10 to 50 ⁇ m are respectively collected.
  • the salt contained in the collected bottom ash powder is included in the cement mortar composition or concrete composition without washing.
  • the cement mortar composition or concrete composition is cured in water for 28 days to form the rootless concrete structure.
  • the present invention may include an unreinforced concrete structure manufactured according to the manufacturing method.
  • the manufacturing method of a baseless concrete structure including bottom ash and the baseless concrete structure manufactured thereby require additional costs for bottom ash stored in a company site, which is a storage place for waste discharged from a thermal power plant. It is provided to plain concrete structures such as sofa blocks used in breakwaters that can be used regardless of the presence of salt so that they can be recycled as collected without a separate cleaning process, thereby increasing the amount of bottom ash that is discarded and left unattended. Environmental problems caused by waste can be reduced. In addition, by substituting some of the aggregates that are difficult to supply in the cement industry, it can reduce the amount of aggregate used and contribute to the stability of aggregate supply and demand. As a result, additional environmental protection effects can be obtained.
  • FIG. 1 is a block diagram of a method for manufacturing an unreinforced concrete structure including bottom ash according to an embodiment of the present invention.
  • bottom ash powder having an average particle size of 1 to 3 mm is a view showing the shapes of bottom ash powder having an average particle size of 10 to 50 ⁇ m according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing the comparison of compressive strength of a cement mortar composition containing bottom ash powder having an average particle size of 1 to 3 mm according to an embodiment of the present invention and a plain concrete structure formed of a cement mortar composition without it.
  • FIG. 4 is a table comparing physical properties of a cement mortar composition containing bottom ash powder having an average particle size of 1 to 3 mm according to an embodiment of the present invention and a cement mortar composition without it.
  • FIG. 5 is a table comparing physical properties of a cement mortar composition containing bottom ash powder having an average particle size of 10 to 50 ⁇ m according to an embodiment of the present invention and a cement mortar composition without it.
  • FIG. 1 is a block diagram of a method for manufacturing an unreinforced concrete structure including bottom ash according to an embodiment of the present invention.
  • a method for manufacturing an unreinforced concrete structure including bottom ash includes the steps of (a) classifying and collecting bottom ash powder, which is a by-product of thermal power generation, according to particle size, (b) It may include preparing a cement mortar composition or concrete composition containing the collected bottom ash powder in an unwashed state, and (c) forming a smooth concrete structure using the cement mortar composition or concrete composition.
  • bottom ash powder which is a by-product of thermal power generation
  • Coal ash an industrial by-product of thermal power plants, can be largely divided into fly ash that is scattered in the air and bottom ash that remains on the bottom of the furnace.
  • Fly ash is a circulating resource used as a binder or admixture in the cement manufacturing process, but bottom ash can be discharged by transporting it to the company site after cooling it with seawater.
  • the seawater remaining in the bottom ash accumulated at the company site can be used as cooling water after being separated from the bottom ash and transported to lowlands, going through a purification process. After the seawater is discharged, only bottom ash may remain in the company site.
  • the bottom ash separated from seawater and left in the workplace may have a density of 2.08 g/cm 3 and a water absorption rate of 9.7%.
  • XRF analysis may be performed to analyze the components of the bottom ash.
  • the main components of the bottom ash may be SiO 2 , Al 2 O 3 , and Fe 2 O 3 .
  • Cl contained in the seawater used for cooling the bottom ash after thermal power generation is detected in the bottom ash, but can be detected at a low rate of 0.01%.
  • the classified bottom ash in the bottom ash collecting step (S10), can be collected without a washing process.
  • a breakwater may be installed to protect the coast from waves entering the coast.
  • a sofa block may be used to reduce the reflected wave that impacts the breakwater from the incident wave.
  • the sofa block can be manufactured by pouring only a cement mortar composition or a concrete composition without reinforcing bars. Since the sofa block is exposed to seawater and salt, the combination of the bottom ash may be considered regardless of the salt present in the first soil member or cement.
  • bottom ash powder having an average particle size of 1 to 3 mm is a view showing the shapes of bottom ash powder having an average particle size of 10 to 50 ⁇ m according to an embodiment of the present invention.
  • bottom ash powder 100 having an average particle size of 1 to 3 mm among the bottom ash powder 100 having an average particle size of 1 to 3 mm according to an embodiment of the present invention, bottom ash powder having an average particle size of 2 mm and bottom ash powder having an average particle size of 10 to 50 ⁇ m having an average particle size of 0.03054 mm (200 ), bottom ash powder with an average particle size of 0.03054 mm can be collected.
  • the bottom ash powder 100 having an average particle size of 1 to 3 mm may be used instead of the first soil member.
  • the bottom ash powder 200 having an average particle size of 10 to 50 ⁇ m can be used instead of cement.
  • the bottom ash powder 100 having an average particle size of 1 to 3 mm and the bottom ash powder 200 having an average particle size of 10 to 50 ⁇ m can be classified according to the collection location of the bottom ash in the workplace without a separate classification process.
  • Bottom ash powder 100 having an average particle size of 1 to 3 mm can be collected in a naturally dried state at the company site.
  • the bottom ash powder 200 having an average particle size of 10 to 50 ⁇ m can be collected around a rebound pond in a low-lying area where seawater is collected.
  • step (b) (S20) a cement mortar composition or concrete composition containing the collected bottom ash powder in an unwashed state can be prepared.
  • the salt contained in the collected bottom ash powder may be included in the cement mortar composition or concrete composition without washing.
  • FIG. 3 is a diagram showing the comparison of compressive strength of a cement mortar composition containing bottom ash powder having an average particle size of 1 to 3 mm according to an embodiment of the present invention and a plain concrete structure formed of a cement mortar composition without it.
  • FIG. 4 is a table comparing physical properties of a cement mortar composition containing bottom ash powder having an average particle size of 1 to 3 mm according to an embodiment of the present invention and a cement mortar composition without it.
  • the cement mortar composition or concrete composition is a cement mortar composition selected from the group consisting of cement, water, a first soil member, bottom ash powder 100 having an average particle size of 1 to 3 mm, a second soil member, other admixtures, and mixtures thereof. or a concrete composition.
  • the cement mortar composition or concrete composition may be prepared by adding water after mixing the remaining cement mortar composition or concrete composition other than water in a dry state.
  • the amount of the bottom ash powder 100 having an average particle size of 1 to 3 mm is equal to or less than the amount of the first soil member, and the amount of water is the total weight of the cement mortar composition It can contain more than 40% of Since the bottom ash powder 100 having an average particle size of 1 to 3 mm has a higher water absorption rate than the first soil member, water consumption may increase if a part of the first soil member is replaced with the bottom ash powder 100 having an average particle size of 1 to 3 mm. .
  • the cement mortar composition including the bottom ash powder 100 having an average particle size of 1 to 3 mm may have a flow of 200 mm or more. Therefore, it may be suitable for manufacturing a sofa block structure forming a complex shape.
  • the cement mortar composition including the bottom ash powder 100 having an average particle size of 1 to 3 mm may further include a second soil member according to the purpose of use to be made into a concrete composition.
  • FIG. 5 is a table comparing physical properties of a cement mortar composition containing bottom ash powder having an average particle size of 10 to 50 ⁇ m according to an embodiment of the present invention and a cement mortar composition without it.
  • bottom ash powder 200 having an average particle size of 10 to 50 ⁇ m can be used instead of cement.
  • the cement mortar composition or concrete composition is a cement mortar selected from the group consisting of cement, water, a first soil member, bottom ash powder 200 having an average particle size of 10 to 50 ⁇ m, a second soil member, other admixtures, and mixtures thereof. It can be formed from a composition or a concrete composition.
  • the amount of bottom ash powder 200 having an average particle size of 10 to 50 ⁇ m may be equal to or less than the amount of cement, and the amount of water is based on the total weight of the cement mortar composition. It may be 40% or less.
  • a portion of the cement may be replaced with bottom ash powder 200 having an average particle size of 10 to 50 ⁇ m. In this case, the amount of cement used can be reduced.
  • 30% of the total amount of cement used is replaced with bottom ash powder 200 having an average particle size of 10 to 50 ⁇ m, the effect of improving the compressive strength of 9% in plain concrete structures can be obtained.
  • the cement mortar composition using the bottom ash powder 200 having an average particle size of 10 to 50 ⁇ m can have a flow of about 300 mm, so it can be effective in manufacturing complex-shaped sofa blocks and other plain concrete structures.
  • the cement mortar composition including the bottom ash powder 200 having an average particle size of 10 to 50 ⁇ m may further include a second soil member according to the purpose of use to be made into a concrete composition.
  • a cement mortar composition or a concrete composition may be prepared by simultaneously mixing the bottom ash powder 100 having an average particle size of 1 to 3 mm and the bottom ash powder 200 having an average particle size of 10 to 50 ⁇ m.
  • the amount of bottom ash can be increased, and the amount of the first soil member and cement can be reduced together. Therefore, it can be more effective in stabilizing the supply and demand of resources and protecting the environment.
  • an unreinforced concrete structure may be formed using the cement mortar composition or the concrete composition.
  • the cement mortar composition or the concrete composition may be cured in water for 28 days to form the reinforced concrete structure.
  • steam curing may be performed in addition to the underwater curing. When the steam curing is carried out, it may be carried out under conditions of 12 hours or more at 60 ° C.
  • a plain concrete structure can be manufactured using the method described in steps (a) (S10) to (c) (S30).
  • the rootless concrete structure including the bottom ash may include a high wave response sofa block or a high wave response sofa block with improved manufacturing and constructability.
  • all unreinforced concrete structures that are used in the sea and are exposed to seawater and salt may be the target.
  • the manufacturing method of a baseless concrete structure including bottom ash and the baseless concrete structure manufactured thereby require additional costs for bottom ash stored in a company site, which is a storage place for waste discharged from a thermal power plant. It is provided to plain concrete structures such as sofa blocks used in breakwaters that can be used regardless of the presence of salt so that they can be recycled as collected without a separate cleaning process, thereby increasing the amount of bottom ash that is discarded and left unattended. Environmental problems caused by waste can be reduced. In addition, by substituting some of the aggregates that are difficult to supply in the cement industry, it can reduce the amount of aggregate used and contribute to the stability of aggregate supply and demand. As a result, additional environmental protection effects can be obtained.
  • the present invention it is possible to reduce environmental problems caused by bottom ash waste by increasing the amount of bottom ash that is discarded and neglected by providing it to plain concrete structures such as sofa blocks, and there is difficulty in supply and demand in the cement industry.
  • the amount of aggregate used can be reduced, contributing to the stability of aggregate supply and demand, and by using cement by partially replacing it, additional environmental protection effects can be obtained by reducing the amount of carbon generated in cement manufacturing. .

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Abstract

본 발명은 (a) 화력발전의 부산물인 저회(Bottom Ash) 분말을 입도에 따라 분류하여 채집하는 단계, (b) 상기 채집된 저회 분말을 세척하지 않은 상태로 포함하는 시멘트 모르타르 조성물 또는 콘크리트 조성물을 제조하는 단계 및 (c) 상기 시멘트 모르타르 조성물 또는 콘크리트 조성물을 사용하여 무근 콘크리트 구조물을 형성하는 단계로 구성된다.

Description

저회를 포함하는 무근 콘크리트 구조물의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 무근 콘크리트 구조물
본 발명은 화력발전의 산업부산물인 저회(Bottom Ash)를 사용하여 무근 콘크리트 구조물을 제조하는 방법 및 이에 의하여 제조된 무근 콘크리트 구조물에 관한 것이다.
화력발전소의 산업부산물인 석탄재는 공기 중에 비산되는 비회(Fly Ash)와 로(Furnace) 내 바닥에 남는 저회(Bottom Ash)로 구분되고, 비회는 현재 시멘트 제조공정의 결합재 또는 혼화제로 사용되는 순환자원이지만, 저회는 해수로 냉각한 뒤 회사장으로 이송하여 배출하고 있다. 이렇게 회사장에서 쌓인 저회에 남은 해수는 저지대로 흘러 정수 과정을 거친 뒤 냉각수로 다시 사용되고 회사장에는 저회만이 남게 된다. 상기 저회를 재활용하기 위해서는 염분 제거를 위한 세척 공정이 수반되어야 하며, 알맹이의 크기를 구분하기 위한 분쇄 혹은 체가름이 필요하여 이의 활용이 원활히 이루어지고 있지 않다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 저회를 별도의 세척 없이 골재 또는 시멘트를 대체하여 시멘트 모르타르 조성물 또는 콘크리트 조성물을 형성하고 상기 시멘트 모르타르 조성물 또는 콘크리트 조성물을 사용하여 무근 콘크리트 구조물을 제작하는 방법 및 이에 의하여 제조된 무근 콘크리트 구조물을 고안하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 저회를 포함하는 무근 콘크리트 구조물의 제조 방법은 (a) 화력발전의 부산물인 저회(Bottom Ash) 분말을 입도에 따라 분류하여 채집하는 단계, (b) 상기 채집된 저회 분말을 세척하지 않은 상태로 포함하는 시멘트 모르타르 조성물 또는 콘크리트 조성물을 제조하는 단계 및 (c) 상기 시멘트 모르타르 조성물 또는 콘크리트 조성물을 사용하여 무근 콘크리트 구조물을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 단계 (a)에서, 평균 입도 1 내지 3mm의 저회 분말 및 평균 입도 10 내지 50㎛의 저회 분말을 각각 채집하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 단계 (b)에서, 상기 채집된 저회 분말에 포함된 염분을 세척하지 않고 상기 시멘트 모르타르 조성물 또는 콘크리트 조성물에 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 단계 (c)에서, 상기 시멘트 모르타르 조성물 또는 콘크리트 조성물을 28일 동안 수중 양생하여 상기 무근 콘크리트 구조물을 형성하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명은 발명의 다른 측면에서, 상기 제조 방법에 따라 제조된 무근 콘크리트 구조물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저회를 포함하는 무근 콘크리트 구조물의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 무근 콘크리트 구조물은, 화력발전소로부터 배출된 폐기물의 보관 장소인 회사장에 보관 중인 저회를 추가 비용이 소요되는 별도의 세척 공정 없이 수거된 상태대로 재활용할 수 있게 하도록 염분의 존재와 상관없이 사용할 수 있는 방파제에서 사용되는 소파블록 등의 무근 콘크리트 구조물에 제공함으로써, 폐기되어 방치되고 있는 저회의 사용량을 증가시켜 저회 폐기물로 인하여 유발되는 환경문제를 감소시킬 수 있다. 또한 시멘트 산업 분야에서 수급에 어려움이 있는 골재를 일정 부분 대체하여 사용함으로써 골재의 사용량을 감소시켜 골재의 수급 안정에 기여할 수 있으며, 시멘트도 일정 부분 대체하여 사용함으로써 시멘트 제조에서 발생하는 탄소량의 감소로 인한 추가적인 환경보호 효과도 얻을 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저회를 포함하는 무근 콘크리트 구조물 제조 방법의 블록도 이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 평균 입도 1 내지 3mm의 저회 분말와 평균 입도 10 내지 50㎛의 저회 분말의 형상을 도시한 도면이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 평균 입도 1 내지 3mm의 저회 분말이 포함된 시멘트 모르타르 조성물과 포함되지 않은 시멘트 모르타르 조성물로 형성된 무근 콘크리트 구조물의 압축강도를 비교하여 도시한 도면이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 평균 입도 1 내지 3mm의 저회 분말이 포함된 시멘트 모르타르 조성물과 포함되지 않은 시멘트 모르타르 조성물의 물성을 비교한 표이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 평균 입도 10 내지 50㎛의 저회 분말이 포함된 시멘트 모르타르 조성물과 포함되지 않은 시멘트 모르타르 조성물의 물성을 비교한 표이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저회를 포함하는 무근 콘크리트 구조물 제조 방법의 블록도 이다.
도1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 저회를 포함하는 무근 콘크리트 구조물 제조 방법은 (a) 화력발전의 부산물인 저회(Bottom Ash) 분말을 입도에 따라 분류하여 채집하는 단계, (b) 상기 채집된 저회 분말을 세척하지 않은 상태로 포함하는 시멘트 모르타르 조성물 또는 콘크리트 조성물을 제조하는 단계 및 (c) 상기 시멘트 모르타르 조성물 또는 콘크리트 조성물을 사용하여 무근 콘크리트 구조물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
단계 (a)(S10) 에서는 화력발전의 부산물인 저회(Bottom Ash) 분말을 입도에 따라 분류하여 채집할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 화력발전의 부산물인 평균 입도 1 내지 3mm의 저회 분말(Bottom Ash) 또는 평균 입도 10 내지 50㎛의 저회 분말을 분류하여 채집할 수 있다.
화력발전소의 산업부산물인 석탄재는 크게 공기 중에 비산되는 비회(Fly Ash)와 로(Furnace)내 바닥에 남는 저회(Bottom Ash)로 구분될 수 있다. 비회는 시멘트 제조공정의 결합재 또는 혼화제로 사용되는 순환자원이지만, 저회는 해수로 냉각한 뒤 회사장으로 이송하여 배출할 수 있다. 회사장에서 쌓인 저회에 남은 해수는 저회와 분리되어 저지대로 이동된 후 정수 과정을 거쳐 냉각수로 사용될 수 있다. 해수가 배출된 후 회사장에는 저회만 남을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 해수와 분리되어 회사장에 남은 상기 저회는 밀도가 2.08g/㎤이고, 수분 흡수율은 9.7% 일 수 있다. 상기 저회의 성분을 분석하기 위하여 XRF 분석을 진행할 수 있다. XRF 분석 진행 결과 상기 저회의 주요 성분은 SiO2, Al2O3, Fe2O3일 수 있다. 화력발전을 마친 상기 저회의 냉각을 위하여 사용된 해수에 포함된 Cl이 상기 저회에서 검출되지만 0.01%의 낮은 비율로 검출될 수 있다.
모래와 같이 평균 입도가 1 내지 3mm인 잔골재를 제1 토양 부재라고 한다. 자갈과 같이 평균 입도가 3mm 보다 큰 굵은 골재를 제2 토양 부재라고 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 저회 채집 단계(S10)에서는, 분류된 저회를 세척 공정 없이 채집할 수 있다. 화력발전소로부터 배출된 저회를 별도의 세척 공정을 거치지 않고 수거된 상태 그대로 재활용하려면 염분의 존재 여부와 관계없이 저회를 제1 토양 부재 또는 시멘트를 대체하여 사용할 수 있어야 가능할 수 있다. 해안에 입사하는 파랑으로부터 연안을 보호하기 위하여 방파제가 설치될 수 있다. 입사 파랑으로부터 상기 방파제에 충격을 주는 반사파를 줄이기 위하여 소파블록을 사용할 수 있다. 통상적으로 상기 소파블록은 철근 없이 시멘트 모르타르 조성물 또는 콘크리트 조성물만을 타설하여 제작할 수 있다. 상기 소파블록은 해수 및 염분에 노출되므로 제1 토양 부재 또는 시멘트 내에 존재하는 염분과 상관없이 상기 저회의 배합을 고려할 수 있다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 평균 입도 1 내지 3mm의 저회 분말와 평균 입도 10 내지 50㎛의 저회 분말의 형상을 도시한 도면이다.
도2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따르는 평균 입도 1 내지 3mm의 저회 분말(100) 중 평균 입도가 2mm인 저회 분말 및 평균 입도가 0.03054mm인 평균 입도 10 내지 50㎛의 저회 분말(200) 중 평균 입도가 0.03054mm인 저회 분말을 채집할 수 있다. 상기 평균 입도 1 내지 3mm의 저회 분말(100)은 제1 토양 부재를 대체하여 사용할 수 있다. 상기 평균 입도 10 내지 50㎛의 저회 분말(200)은 시멘트를 대체하여 사용할 수 있다. 상기 평균 입도 1 내지 3mm의 저회 분말(100) 및 평균 입도 10 내지 50㎛의 저회 분말(200)은 별도의 분류 공정 없이 상기 회사장에서의 저회의 채집 위치에 따라 분류할 수 있다. 평균 입도 1 내지 3mm의 저회 분말(100)은 회사장에서 자연 건조된 상태에서 채집할 수 있다. 평균 입도 10 내지 50㎛의 저회 분말(200)은 해수가 모여 있는 저지대의 리바운드 폰드(Rebound Pond) 주변에서 채집할 수 있다.
단계 (b)(S20) 에서는 상기 채집된 저회 분말을 세척하지 않은 상태로 포함하는 시멘트 모르타르 조성물 또는 콘크리트 조성물을 제조할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 채집된 저회 분말에 포함된 염분을 세척하지 않고 상기 시멘트 모르타르 조성물 또는 콘크리트 조성물에 포함할 수 있다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 평균 입도 1 내지 3mm의 저회 분말이 포함된 시멘트 모르타르 조성물과 포함되지 않은 시멘트 모르타르 조성물로 형성된 무근 콘크리트 구조물의 압축강도를 비교하여 도시한 도면이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 평균 입도 1 내지 3mm의 저회 분말이 포함된 시멘트 모르타르 조성물과 포함되지 않은 시멘트 모르타르 조성물의 물성을 비교한 표이다.
도2, 도3 및 도4를 참조하면 평균 입도 1 내지 3mm의 저회 분말(100)은 제1 토양 부재를 대체하여 사용할 수 있다. 이 경우 시멘트 모르타르 조성물 또는 콘크리트 조성물은 시멘트, 물, 제1 토양 부재, 평균 입도 1 내지 3mm의 저회 분말(100), 제2 토양 부재, 기타 혼화제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 시멘트 모르타르 조성물 또는 콘크리트 조성물로 형성될 수 있다. 상기 시멘트 모르타르 조성물 또는 콘크리트 조성물은 물 이외의 나머지 시멘트 모르타르 조성물 또는 콘크리트 조성물을 마른 상태에서 배합한 후 물을 투입하여 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 시멘트 모르타르 조성물 제조 단계에서, 상기 평균 입도 1 내지 3mm의 저회 분말(100)의 양은 상기 제1 토양 부재의 양과 같거나 적게 포함하고, 물의 양은 전체 시멘트 모르타르 조성물 중량의 40% 이상 포함할 수 있다. 평균 입도 1 내지 3mm의 저회 분말(100)은 물 흡수율이 제1 토양 부재보다 높으므로 제1 토양 부재의 일부를 평균 입도 1 내지 3mm의 저회 분말(100)로 대체하면 물 사용량이 증가할 수 있다. 상기 평균 입도 1 내지 3mm의 저회 분말(100)를 포함하는 시멘트 모르타르 조성물은 200mm 이상의 플로우(Flow)를 가질 수 있다. 따라서 복잡한 형상을 형성하는 소파블록 구조물을 제작하는 데 적합할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 평균 입도 1 내지 3mm의 저회 분말(100)를 포함하는 시멘트 모르타르 조성물은 사용 용도에 따라 제2 토양 부재를 더 포함하여 콘크리트 조성물로 제조될 수 있다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 평균 입도 10 내지 50㎛의 저회 분말이 포함된 시멘트 모르타르 조성물과 포함되지 않은 시멘트 모르타르 조성물의 물성을 비교한 표이다.
도2 및 도5를 참조하면 평균 입도 10 내지 50㎛의 저회 분말(200)은 시멘트를 대체하여 사용할 수 있다. 이 경우 시멘트 모르타르 조성물 또는 콘크리트 조성물은 시멘트, 물, 제1 토양 부재, 평균 입도 10 내지 50㎛의 저회 분말(200), 제2 토양 부재, 기타 혼화제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 시멘트 모르타르 조성물 또는 콘크리트 조성물로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 저회 혼합 단계에서, 상기 평균 입도 10 내지 50㎛의 저회 분말(200)의 사용량은 상기 시멘트의 사용량과 같거나 적을 수 있으며, 물의 사용량은 전체 시멘트 모르타르 조성물 중량의 40% 이하일 수 있다. 이러한 배합에서 상기 시멘트 일부를 평균 입도 10 내지 50㎛의 저회 분말(200)로 대체할 수 있다. 이 경우 시멘트의 사용량을 줄일 수 있다. 전체 시멘트 사용량의 30%를 평균 입도 10 내지 50㎛의 저회 분말(200)로 대체하였을 때 무근 콘크리트 구조물에서 9%의 압축강도 향상의 효과를 얻을 수 있다. 전체 시멘트 사용량의 50%를 평균 입도 10 내지 50㎛의 저회 분말(200)로 대체한 때에도 무근 콘크리트 구조물에서 2%의 압축강도의 저하만을 보일 수 있다. 따라서, 전체 시멘트 사용량의 50%까지 시멘트를 상기 평균 입도 10 내지 50㎛의 저회 분말(200)로 대체할 수 있다. 상기 평균 입도 10 내지 50㎛의 저회 분말(200)을 사용한 시멘트 모르타르 조성물은 약 300mm의 플로우를 가질 수 있어 복잡한 형상의 소파블록 및 기타 무근 콘크리트 구조물의 제작에 효과적일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 평균 입도 10 내지 50㎛의 저회 분말(200)을 포함하는 시멘트 모르타르 조성물은 사용 용도에 따라 제2 토양 부재를 더 포함하여 콘크리트 조성물로 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 평균 입도 1 내지 3mm의 저회 분말(100) 및 평균 입도 10 내지 50㎛의 저회 분말(200)을 동시에 혼합하여 시멘트 모르타르 조성물 또는 콘크리트 조성물을 제조할 수 있다. 상기 평균 입도 1 내지 3mm의 저회 분말(100) 및 평균 입도 10 내지 50㎛의 저회 분말(200)을 모두 사용할 때는 저회의 사용량을 높일 수 있으며, 제1 토양 부재 및 시멘트의 사용량을 함께 절감할 수 있으므로 자원 수급 안정 및 환경보호에 더욱 효과적일 수 있다.
단계 (c)(S30) 에서는 상기 시멘트 모르타르 조성물 또는 콘크리트 조성물을 사용하여 무근 콘크리트 구조물을 형성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 무근 콘크리트 구조물 형상 단계에서는, 상기 시멘트 모르타르 조성물 또는 콘크리트 조성물을 28일 동안 수중양생하여 상기 무근 콘크리트 구조물을 형성할 수 있다. 상기 무근 콘크리트 구조물을 제작하기 위하여 상기 수중양생에 추가로 증기양생을 진행할 수 있다. 상기 증기양생을 진행할 때는 60℃에서 12시간 이상의 조건으로 진행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 단계 (a)(S10) 내지 단계 (c)(S30) 에 기재된 방법을 이용하여 무근 콘크리트 구조물을 제조할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 저회를 포함하는 무근 콘크리트 구조물에는 고 파랑 대응 소파블록 또는 제작 및 시공성이 향상된 고 파랑 대응 소파블록이 포함될 수 있다. 이외에도 해상에 사용되어 해수 및 염분에 노출되는 모든 무근 콘크리트 구조물이 그 대상이 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저회를 포함하는 무근 콘크리트 구조물의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 무근 콘크리트 구조물은, 화력발전소로부터 배출된 폐기물의 보관 장소인 회사장에 보관 중인 저회를 추가 비용이 소요되는 별도의 세척 공정 없이 수거된 상태대로 재활용할 수 있게 하도록 염분의 존재와 상관없이 사용할 수 있는 방파제에서 사용되는 소파블록 등의 무근 콘크리트 구조물에 제공함으로써, 폐기되어 방치되고 있는 저회의 사용량을 증가시켜 저회 폐기물로 인하여 유발되는 환경문제를 감소시킬 수 있다. 또한 시멘트 산업 분야에서 수급에 어려움이 있는 골재를 일정 부분 대체하여 사용함으로써 골재의 사용량을 감소시켜 골재의 수급 안정에 기여할 수 있으며, 시멘트도 일정 부분 대체하여 사용함으로써 시멘트 제조에서 발생하는 탄소량의 감소로 인한 추가적인 환경보호 효과도 얻을 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
<부호의 설명>
100 : 평균 입도 1 내지 3mm의 저회 분말
200 : 평균 입도 10 내지 50㎛의 저회 분말
S10 : 단계 (a)
S20 : 단계 (b)
S30 : 단계 (c)
본 발명에 따르면, 소파블록 등의 무근 콘크리트 구조물에 제공함으로써, 폐기되어 방치되고 있는 저회의 사용량을 증가시켜 저회 폐기물로 인하여 유발되는 환경문제를 감소시킬 수 있고, 시멘트 산업 분야에서 수급에 어려움이 있는 골재를 일정 부분 대체하여 사용함으로써 골재의 사용량을 감소시켜 골재의 수급 안정에 기여할 수 있으며, 시멘트도 일정 부분 대체하여 사용함으로써 시멘트 제조에서 발생하는 탄소량의 감소로 인한 추가적인 환경보호 효과도 얻을 수 있다.

Claims (5)

  1. (a) 화력발전의 부산물인 저회(Bottom Ash) 분말을 입도에 따라 분류하여 채집하는 단계;
    (b) 상기 채집된 저회 분말을 세척하지 않은 상태로 포함하는 시멘트 모르타르 조성물 또는 콘크리트 조성물을 제조하는 단계; 및
    (c) 상기 시멘트 모르타르 조성물 또는 콘크리트 조성물을 사용하여 무근 콘크리트 구조물을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저회를 포함하는 무근 콘크리트 구조물 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (a)에서,
    평균 입도 1 내지 3mm의 저회 분말 및 평균 입도 10 내지 50㎛의 저회 분말을 각각 채집하는 것을 특징으로 하는 저회를 포함하는 무근 콘크리트 구조물 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (b)에서,
    상기 채집된 저회 분말에 포함된 염분을 세척하지 않고 상기 시멘트 모르타르 조성물 또는 콘크리트 조성물에 포함하는 것을 특징으로 하는 저회를 포함하는 무근 콘크리트 구조물 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (c)에서,
    상기 시멘트 모르타르 조성물 또는 콘크리트 조성물을 28일 동안 수중 양생하여 상기 무근 콘크리트 구조물을 형성하는 것을 특징으로 하는 저회를 포함하는 무근 콘크리트 구조물 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 이용하여 제조된 무근 콘크리트 구조물.
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