KR19990064844A - 배드애쉬-함유 콘크리트 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 환경오염을 유발하고 그 처리에 막대한 비용이 소요되는 배드 애쉬를 토목 건축자재로 재활용하는 것에 관한 것으로서, 본 발명은 골재의 10용량% 이상이 배드애쉬이고; 중량기준으로 무수석고 60∼80%, 고로슬래그 5∼20% 및 플라이애쉬 5∼20%를 함유하는 혼화재가 시멘트 100 중량부당 10∼30중량부의 비율로 함유되며, 술폰화 멜라민 수지가 시멘트 100 중량부당 2∼6 중량부의 비율로 함유되는 것과 또는 제지슬러지의 소각에 의해 발생하는 소각회가 조성물중 부피기준으로 30% 이하로 함유되는 콘크리트 조성물을 제공하며, 이러한 콘크리트 조성물을 이용하면 고강도 및 초경량의 콘크리트 2차제품을 제조할 수 있게 된다.
Description
본 발명은 시멘트, 골재 등을 함유하며 토목 건축자재로 사용되는 콘크리트 조성물에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 골재의 전부 또는 일부를 배드애쉬(bad ash)로 대체한 고강도의 경량 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
배드애쉬는 유동사형 소각로에서 제지슬러지의 필터재로 사용한 후 소각로에서 800℃로 소각되어 나오는 폐유동사로서 소각회와는 달리 다양한 입경을 가지고 있다. 이러한 배드 애쉬는 전량 매입하는 방법으로 폐기 처리하여 왔다. 종이의 생산량이 연간 900만톤인 경우 배드애쉬의 발생량은 연간 12만톤에 이르며, 이의 폐기처리에 소요되는 비용이 대략 72억원 정도이다.
이와 같이 배드애쉬의 폐기처리에 막대한 비용이 소요되는 것 이외에도 배드 애쉬의 매립부지를 확보하는 것이 곤란하고 또한 폐기처리에 따른 환경오염문제 또한 심각한 실정이다.
본 발명자는 상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위한 연구에서 배드애쉬의 입자형태가 대부분이 원형이고 직경이 다양하고 경량이며, 이러한 배드애쉬를 특정 성분과 혼합하여 조성한 콘크리트 조성물로 제조한 벽돌 등과 같은 제품이 통상의 것에 비해 공극이 감소하여 강도가 높고 가벼운 제품이 된다는 사실을 알게 되어 본 발명을 완성하게 된 것이다.
즉, 본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 많은 문제점을 않고 있는 배드 애쉬를 재활용하여 고강도 및 초경량의 토목 건축자재의 제조에 적합한 콘크리트 조성물을 제공하는 데에 있다.
상기한 목적을 달성한 본 발명에 의하면 시멘트와 골재를 함유하는 콘크리트 조성물에 있어서, 골재의 10용량% 이상이 배드애쉬이고; 중량기준으로 무수석고 60∼80%, 고로슬래그 5∼20% 및 플라이애쉬 5∼20%를 함유하는 혼화재가 시멘트 100 중량부당 10∼30중량부의 비율로 함유되며, 술폰화 멜라민 수지(sulfonated melamine resin)가 시멘트 100 중량부당 2∼6 중량부의 비율로 함유되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물이 제공된다.
또한 본 발명에 의하면 시멘트와 골재를 함유하는 콘크리트 조성물에 있어서, 골재의 10용량% 이상이 배드애쉬이고; 제지슬러지의 소각에 의해 발생하는 소각회가 조성물 종 부피기준으로 30% 이하로 함유되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물이 제공된다.
이하 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 조성물중에 배드 애쉬는 골재의 전부 또는 일부를 대체한다. 배드애쉬는 입도가 큰 배드애쉬는 입도가 작은 골재와 혼합하여 사용하면 공극충전의 효과로 배드애쉬 사용효율이 아주 크고 강도상승 및 흡수율 감소 등의 성능향상에 큰 장점이 있다.
예를 들어 골재로서 배드 애쉬와 잔골재를 부피비로 배드애쉬:잔골재=30:70의 비율로 배합하여 통상적인 진동성형방법으로 제작한 크기 190㎜×90㎜×57㎜의 벽돌과 잔골재만을 사용하여 동일한 방법으로 제작한 벽돌을 비교한 바, 전자의 경우 압축강도(8N/㎟)가 약 17.1이고 흡수율이 약 8.2% 인 반면에, 후자의 경우 압축강도(8N/㎟)가 약 15.4이고 흡수율이 약 7.1% 인 것으로 나타났다.
본 조성물의 배드애쉬의 바람직한 함량은 골재의 10∼100용량%, 보다 바람직하게 30∼70용량%가 적당하다. 예를 들어 배드애쉬는 야적장에서 1차로 수분을 건조하고나서 선별기로 10㎜ 이하 또는 5㎜ 이하로 선별한 후 2차로 수분건조하여 사용할 수 있다.
본 조선물에는 무수석고 60∼80중량%, 고로슬래그 5∼20중량% 및 플라이애쉬 5∼20중량%를 함유하는 혼화재가 배합될 수 있다. 이 혼화재는 배드애쉬의 공극을 충전하여 제품의 조직을 더욱 치밀하게 하는 작용을 한다. 혼화재는 시멘트 100 중량부당 10∼30중량부의 비율로 함유시키는 것이 바람직하다. 혼화재의 배합비율이 시멘트 100 중량부당 10중량부 미만이면 공극충전효과가 미흡하며, 30중량부를 초과하면 더 이상의 효과상승을 기대하기 어렵다.
본 조성물에 술폰화 멜라민 수지를 배합하면 배드애쉬의 표면에 수지막이 형성되어 흡수율이 저하된다. 술폰화 멜라민 수지는 고유동화제이며 고성능감수제로서 콘크리트 양생에 영향을 주는 염화물(예: CaCl2)나 망초(Na2SO4)를 전혀 함유하고 있지 않고, 높은 슬럼프(slump)효과에서도 재료분리성이 없다. 여기서 슬럼프 효과란 아직 굳지 않은 콘크리트용의 연한 정도에서 슬럼프콘을 글러 올린 직후에 측정한 꼭대기 부분에서 밑으로 쳐진 정도를 말한다. 본 조성물에 술폰화 멜라민 수지를 배합하면 분사작용이 우수하여 블리이딩량이 감소하고, 콘크리트 표면이 유리처럼 깨끗하여 후처리가 필요없게 되며, 방수성이 증대되고, 조기강도가 높아져 양생시간을 단축시킬 수 있는 등의 장점을 얻을 수 있게 된다. 본 조성물중 술폰화 멜라민 수지는 시멘트 100 중량부당 2∼6 중량부의 비율로 함유시키는 것이 바람직하다. 술폰화 멜라민 수지의 함량이 시멘트 100 중량부당 2중량부 미만이면 흡수율이 부적합하게 되고, 6중량부를 초과하면 흡수율은 낮아지나 압축강도가 부적합하게 된다.
또한 본 조성물에는 제지슬러지의 소각에 의해 발생하는 소각회를 조성물 종 부피기준으로 30% 이하로 배합할 수 있다. 소각회를 사용하면 코크리트 2차제품의 표면상태가 평활하게 되는 장점이 있으며, 양생후 조기강도발현의 효과는 낮아지지만 압축강도는 우수하게 되고, 또한 소각회가 분말이므로 제품의 공극을 채워주어 제품의 조직이 치밀하여 지고, 또한 소각회의 중량이 작으므로 제품의 경량화에 유리하다.
위에 설명한 바와 같은 본발명의 특징 및 기타의 장점은 후술되는 실시예로부터 보다 명백하게 될 것이다. 단 본 발명은 하기 실시예로 한정되는 것이 아님을 이해하여야 한다.
[실시예 및 비교예]
* 조성성분의 준비
하기 실시예에서 사용된 배드애쉬, 혼화재, 술폰화 멜라민수지 및 소각회는 다음과 같은 특성을 갖는 것이었다.
* 배드애쉬 : 자연시 단위용적중량 1,331 kgf/㎥, 건조시 단위용적중량 1,314 kgf/㎥, 평균입도 3.66, 비중 2.25, 충격시험후 중량감소율 38.84%, 씻기시험후 질량감소율 1.01%, 흡수율 6.57% 및 실적율 58.84%인 배드애쉬를 사용하였다. 이 배드애쉬에 대하여 폐기물 공정시험을 수행한 바, Pb, Cd, Cr, CN-, Hg, As 및 유기인은 불검출되었고 Cu는 검출되었으며, 토양오염 공정시험을 수행한 바, Pb, 페놀, 벤젠, 톨루엔 및 에틸벤젠이 불검출되었다.
* 혼화재 : 무수석고 60중량%, 고로슬래그 20중량% 및 플라이애쉬 20중량%로 이루어진 것을 사용하였다. 이 혼화재의 비중은 2.77이었고 분말도는 7,330이었으며, 화학적 구성은 SiO 9.28%, Al2O3 2.65%, Fe2O3 0.65%, CaO 44.7%, SO3 39.8%, MgO 0.80%, K2O 0.16%, Na2O 0.26, 연소손실(Ig-loss) 1.36% 이었다.
* 술폰화 멜라민 수지 : 비중 1.24±0.02, 유효성분 55±3%, pH 8.5∼9.5±1이고, 음이온성이며 염화물이 없는 엷은 갈색 투명 액체인 술폰화 멜라민 수지를 사용하였다.
*소각회 : 입도크기 19.61±0.2, 단위용적중량 kg/㎥
[실시예 1 및 비교예 1]
하기 표 1에 나타낸 비율로 잔골재와 배드애쉬를 혼합하고 여기에 시멘트와 혼화재를 투입하여 3분간 배합한 후 물과 술폰화 멜라민 수지를 혼합하여 조성한 조성물을 사용하여 통상의 방법으로 콘크리트 벽돌을 제조하였다. 비교예의 경우에는 배드애쉬, 혼화재 및 술폰화 멜라민 수지를 사용하지 않았다.
| 구분 | 시멘트(중량부) | 혼합수(중량부) | 잔골재(중량부) | 배드애쉬(중량부) | 혼화재 (중량부) | 멜라민수지(중량부) |
| 비교예 1 | 240 | 48 | 1,882 | - | - | - |
| 실시예 1 | 240 | 48 | 1,317 | 565 | 24 | 7.2 |
비교예 1의 콘크리트 벽돌은 압축강도 158kgf/㎠, 흡수율 7.1%이었으나, 실시예 1의 경우에는 압축강도 180kgf/㎠, 흡수율 7.0%이었다.
[실시예 2 및 비교예 2]
하기 표 2에 나타낸 비율로 잔골재와 배드애쉬를 혼합하고 여기에 시멘트와 혼화재를 투입하여 3분간 배합한 후 물과 술폰화 멜라민 수지를 혼합하여 조성한 조성물을 사용하여 통상의 방법으로 중공형 콘크리트 블록을 제조하였다. 비교예의 경우에는 배드애쉬, 혼화재 및 술폰화 멜라민 수지를 사용하지 않았다.
| 구분 | 시멘트(중량부) | 혼합수(중량부) | 잔골재(중량부) | 배드애쉬(중량부) | 혼화재(중량부) | 멜라민수지(중량부) |
| 비교예 2 | 333 | 80 | 1,723 | - | - | - |
| 실시예 2 | 333 | 80 | 1,206 | 517 | 33.3 | 9.99 |
비교예 2의 콘크리트 벽돌은 압축강도 102kgf/㎠, 흡수율 6.8%이었으나, 실시예 2의 경우에는 압축강도 116kgf/㎠, 흡수율 7.2%이었다.
[실시예 3 및 비교예 3]
하기 표 3에 나타낸 비율로 잔골재와 배드애쉬를 혼합하고 여기에 시멘트와 혼화재를 투입하여 3분간 배합한 후 물과 술폰화 멜라민 수지를 혼합하여 조성한 조성물을 사용하여 통상의 방법으로 콘크리트 인터로킹 블록을 제조하였다. 비교예의 경우에는 배드애쉬, 혼화재 및 술폰화 멜라민 수지를 사용하지 않았다.
| 구분 | 시멘트(중량부) | 혼합수(중량부) | 잔골재(중량부) | 배드애쉬(중량부) | 혼화재(중량부) | 멜라민수지(중량부) |
| 비교예 3 | 359 | 79 | 1,704 | - | - | - |
| 실시예 3 | 359 | 79 | 1,193 | 511 | 35.9 | 10.77 |
비교예 3의 인터로킹 벽돌은 압축강도 62kgf/㎠, 흡수율 5.9%이었으나, 실시예 2의 경우에는 압축강도 68kgf/㎠, 흡수율 6.4%이었다.
[실시예 4 내지 5 및 비교예 4 내지 5]
배드애쉬, 잔골재, 혼화재 및 술폰화 멜라민수지의 배합비율을 하기 표 4와 같이 하여 수동 진동성형으로 배드애쉬 배합별 성능을 시험하였다.
| 구분 | 성분 | 특성 | |||
| 배드애쉬:잔골재(중량비) | 혼화재(중량부) | 멜라민수지(중량부) | 압축강도(kgf/㎠) | 흡수율(%) | |
| 비교예 4 | 30:70 | 10 | - | 226 | 9.6 |
| 실시예 4 | 30:70 | 10 | 4 | 228 | 8.2 |
| 비교예 5 | 30:70 | 20 | - | 120 | 9.6 |
| 실시예 5 | 30:70 | 20 | 4 | 167 | 8.3 |
[실시예 6 내지 8]
하기 표 5에 제시되는 배합비율로 조성한 콘크리트 조성물을 진동성형하고 증기 양생하여 벽돌을 제조하였다.
| 시멘트(중량부) | 혼합수(중량부) | 잔골재(중량부) | 배드애쉬(중량부) | 소각회(중량부) | 특성 | ||||
| 압축강도(kgf/㎠) | 흡수율(%) | ||||||||
| 1일강도 | 7일강도 | 14일 강도 | |||||||
| 실시예 6 | 240 | 48 | 753 | 941 | 188 | 98 | 153 | 189 | 7.6 |
| 실시예 7 | 240 | 48 | 753 | 753 | 376 | 89 | 148 | 176 | 8.0 |
| 실시예 8 | 240 | 48 | 753 | 565 | 565 | 86 | 139 | 172 | 9.2 |
실험결과 소각회를 사용하면 벽돌의 표면이 양호하고 매끄러우나 증기양생이 끝나고 조기강도에서 강도 발현의 효과가 낮아지지만 7일 이후의 압축강도는 매우 우수하였다. 특히 소각회가 분말이므로 제품의 공극율을 메꿔주어 제품의 조직이 치밀하여지고 소각회의 중량이 낮으므로 제품의 경량화가 이루어졌다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 환경오염을 유발하고 그 처리에 막대한 비용이 소요되는 배드 애쉬를 재활용하여 고강도 및 초경량의 토목 건축자재의 제조에 적합한 콘크리트 조성물을 제공하는 신규 유용의 발명인 것이다.
Claims (2)
- 시멘트와 골재를 함유하는 콘크리트 조성물에 있어서, 골재의 10용량% 이상이 배드애쉬이고; 중량기준으로 무수석고 60∼80%, 고로슬래그 5∼20% 및 플라이애쉬 5∼20%를 함유하는 혼화재가 시멘트 100 중량부당 10∼30중량부의 비율로 함유되며, 술폰화 멜라민 수지가 시멘트 100 중량부당 2∼6 중량부의 비율로 함유되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물.
- 시멘트와 골재를 함유하는 콘크리트 조성물에 있어서, 골재의 10용량% 이상이 배드애쉬이고; 제지슬러지의 소각에 의해 발생하는 소각회가 조성물중 부피기준으로 30% 이하로 함유되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1019990017248A KR100272462B1 (ko) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 배드애쉬-함유 콘크리트 조성물 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
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|---|---|
| KR19990064844A true KR19990064844A (ko) | 1999-08-05 |
| KR100272462B1 KR100272462B1 (ko) | 2000-11-15 |
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Country Status (1)
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|---|---|
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
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| KR101409784B1 (ko) * | 2012-12-11 | 2014-06-19 | 유진기업 주식회사 | 고칼슘애시와 플라이애시를 포함하여 구성된 콘크리트 혼합재 |
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-
1999
- 1999-05-14 KR KR1019990017248A patent/KR100272462B1/ko not_active IP Right Cessation
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