KR20020063074A - 레미콘 슬러지를 포함하는 시멘트 모르터 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레미콘 슬러지 (Remicon Sludge Waste)를 포함하는 시멘트 조성물에 관한 것으로, 구체적으로 시멘트, 레미콘 슬러지, 유동화제 및 선택적으로 충전제를 포함하는 시멘트 분말 조성물을 제공한다. 또한, 본 발명에서는 상기 시멘트 분말 조성물에 물 및 모래 등을 더 첨가하여 시멘트 모르터 (mortar)를 제조함으로써 레미콘 슬러지를 시멘트의 대체 물질로서 재활용 할 수 있는 방법을 제시한다.
Description
본 발명은 레미콘 슬러지 (remicon sludge waste)로 시멘트의 일부를 대체한 시멘트 분말 조성물 및 시멘트 모르터 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시멘트, 레미콘 슬러지, 유동화제 및 선택적으로 충전제를 포함하는 시멘트 분말 조성물 및 여기에 물과 모래를 더 포함하는 시멘트 모르터 (mortar) 조성물에 관한 것이다.
레미콘이란 "레디믹스트 콘크리트 (Ready Mixed Concrete)"의 약자로서 콘크리트의 제조설비를 갖춘 공장에서 미리 설계된 배합 비율에 따라 재료를 혼합한 아직 굳지 않은 콘크리트를 말하며, 통상 레미콘 운반차라고 불리는 믹서 트럭 (mixer truck)으로 운반된다.
우리 나라는 연간 약 1억m3정도의 레미콘이 생산되고 있다. 각 공장마다 양의 차이는 있지만 일반적으로 레미콘 1m3당 3-10kg 정도, 연간 30-100만톤의 레미콘 슬러지가 발생되는데, 그 처리비용을 1톤당 약 30,000원으로 보았을 때 연간 90-300억원의 처리비용이 발생하게 된다.
건설현장 타설 후 공장으로 돌아오는 레미콘 운반차는 지정된 장소에서 세척되는데, 이때 발생되는 슬러지는 수집처리된다. 레미콘 슬러지는 일반적으로 필터 프레스 (filter press)로 수분을 제거한 후 공공 매립지에서 안정 처리되는 것이 원칙이나, 지상에 불법 투기되기도 한다. 레미콘 슬러지는 매립 지반을 연약화 시키고, 건조되면 분진 등이 발생된다. 또한 레미콘 슬러지가 사전 안전 과정을 거치지 않고 매립지에 처리되어 물과 접촉하게 되면 주변의 수질을 pH 12 정도의 강한 알칼리성으로 변화시키기 때문에 환경적으로 안전한 폐기 장소 확보와 위생처리에 많은 어려움이 있다. 따라서, 막대한 경비가 뒤따르는 매립보다는 재활용이 절실히 요구된다.
그러나 레미콘 슬러지는 시멘트와 같은 강한 수경성 (水硬性)을 나타내지 않는 단점이 있어서 시멘트 대체 물질로 사용되기가 어렵다. 슬러지에 따라서는 물과 반응하기 위하여 장시간 경과되어야 슬러지의 수화 (hydration)가 어느 정도 진행된다는 보고도 있지만 실제로 콘크리트에 재활용하는 사례는 거의 없는 실정이다.
한편, 레미콘 슬러지는 수경성을 보이지 아니하다는 단점 이외에, 입도 및 화학성분 등을 감안하여 볼 때 콘크리트용 방수제, 경량 기포 콘크리트 (ALC) 및 시멘트의 원료로 사용될 수 있는 가능성을 보여주고는 있으나, 회수에 따르는 비용이 너무 크기 때문에 이 역시 쉽지는 않다. 또한 플라스틱이나 타이어의 충전제, 경량 골재용 재료로서의 이용 가능성이 제시되기도 하였지만 경제적 수집의 문제가 여전히 해결되지 아니한 관계로 이 역시 적용이 불투명한 실정이다.
그러나, 환경적인 차원에서 레미콘 슬러지의 재활용이 절실히 요구되고 있으므로, 본 발명에서는 시멘트 모르터 중 시멘트의 일부를 레미콘 슬러지로 대체할 수 있음을 알아내어 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 레미콘 슬러지를 재활용할 수 있는 방안으로서, 시멘트의 일부를 레미콘 슬러지로 대체한 시멘트 분말 조성물 및 시멘트 모르터 조성물을 제공하는 것이다.
도 1은 레미콘 슬러지의 입자 분포를 나타낸 그래프.
도 2는 레미콘 슬러지의 XRD (X-선 회절) 패턴을 나타낸 것.
도 3은 일반 시멘트 (OPC)의 XRD 패턴을 나타낸 것.
도 4는 SA 유동화제를 첨가한 경우 레미콘 슬러지의 시멘트 대체량에 따른 압축강도의 변화를 나타낸 그래프.
도 5는 SB 유동화제를 첨가한 경우 레미콘 슬러지의 시멘트 대체량에 따른 압축강도의 변화를 나타낸 그래프.
도 6은 SC 유동화제를 첨가한 경우 레미콘 슬러지의 시멘트 대체량에 따른 압축강도의 변화를 나타낸 그래프.
도 7은 SD 유동화제를 첨가한 경우 레미콘 슬러지의 시멘트 대체량에 따른 압축강도의 변화를 나타낸 그래프.
도 8a 내지 8c는 FA 충전제를 포함하는 표 5의 견본을 이용하여 압축강도의 변화를 나타낸 그래프.
도 9a 내지 9c는 FB 충전제를 포함하는 표 6의 견본을 이용하여 압축강도의 변화를 나타낸 그래프.
도 10a 내지 10c는 FC 충전제를 포함하는 표 7의 견본을 이용하여 압축강도의 변화를 나타낸 그래프.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 시멘트, 레미콘 슬러지, 유동화제 및 선택적으로 충전제를 포함하는 시멘트 분말 조성물 및 여기에 물과 모래를 더 포함하는 시멘트 모르터 조성물을 제공한다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에서는 시멘트의 일부를 레미콘 슬러지로 대체한 시멘트 분말 조성물 및 시멘트 모르터 조성물을 제공한다.
우선, 본 발명에서는 시멘트; 상기 시멘트에 대하여 5 내지 10 중량%의 레미콘 슬러지; 및 상기 시멘트에 대하여 0.3 내지 1.2 중량%의 유동화제를 포함하는 시멘트 분말 조성물을 포함한다.
레미콘 슬러지는 매우 굵은 입자로 구성되어 있으며, 유기성 불순물이 다량 함유되어 있기 때문에, 일반적인 시멘트 조성물에서 시멘트를 레미콘 슬러지로 대체하면 압축강도가 제대로 발현되지 않는다. 그러나 적절한 유동화제를 선택하여 첨가함으로써 시멘트의 일부를 레미콘 슬러지로 대체할 수 있게 된다.
시멘트의 일부가 레미콘 슬러지로 대체된 시멘트 조성물의 압축 강도를 제대로 발현시키기 위하여 상기 유동화제는 멜라민계 화합물과 나프탈렌계 화합물을 혼합한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
이때 멜라민계 화합물인 멜라민 포름알데히드 축합물 (Melamine formaldehyde condensate)과 나프탈렌계 화합물인 나프탈렌 포름알데히드 축합물 (Naphtalene formaldehyde condensate)을 1 : 1의 비율로 혼합한 것을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
한편, 상기 시멘트 분말 조성물은 상기 레미콘 슬러지에 대하여 5 내지 10 중량%의 충전제를 더 포함할 수 있는데, 포졸란성 충전제 (Pozzolanic Filler)를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 사용하는 충전제의 분말도가 높을수록 시멘트의 강도 증진에 크게 기여한다.
상기 시멘트는 1종 보통 시멘트, 2종 중용열 시멘트, 3종 조강 시멘트, 4종 저열 시멘트 및 5종 내황산염 시멘트로 이루어진 군으로부터 선택되는 보통 포틀랜드 시멘트 (Ordinary Portland Cement)를 주로 사용하나, 초조강 시멘트, 초속경 시멘트, 마이셈, 고강도 시멘트, 알루미나 시멘트, 방통 시멘트 및 슬래그 시멘트로 이루어진 군으로부터 선택되는 특수 시멘트를 사용할 수도 있다.
전술한 시멘트 분말 조성물은 분말 상태이나, 실제로 사용시에는 물과 모래 등을 혼합한 모르터 상태로 사용하는데, 구체적으로 본 발명에서는 전술한 시멘트 분말 조성물 15 내지 25 중량%, 모래 40 내지 55 중량% 및 물 25 내지 40 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 모르터 조성물을 제공한다.
이하 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다. 단 실시예는 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
우선, 본 발명의 실시예에서 사용한 재료들은 하기와 같다.
1. 시멘트
포틀랜드 시멘트는 국내 S사에서 생산되는 것을 사용하였으며, 그 물성은 하기 표 1과 같다.
<표 1>
| 비중 | 분말도(Fineness)(㎠/g) | 응결 시간(분) | 견실도(Soundness) | 압축 강도 (㎏f/㎠) | |||||||
| 초기 | 최종 | 3일 | 7일 | 28일 | |||||||
| 3.15 | 3,299 | 145 | 365 | 양호 | 210 | 283 | 369 | ||||
| 성분 | CaO | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | MgO | K2O | Na2O | SO3 | TiO2 | LOI | Total |
| 함량(%) | 62.71 | 20.08 | 5.88 | 3.33 | 2.76 | 0.8 | 1.2 | 2.23 | 0.4 | 0.41 | 100 |
| * LOI (Loss of Ignition) : 감열감량 |
2 모래
모래는 비중이 2.57인 주문진 표준사를 사용하였으며 24시간 이상 침수시켜 유기 불순물을 제거한 것을 사용하였다.
3 레미콘 슬러지
인천 지역의 S-레미콘 회사의 상승수를 제거한 레미콘 슬러지 (Remicon Sludge Waste)를 필터 프레스로 수분을 제거하고, 105℃에서 수일 동안 건조한 다음 분말화 하였다. 이하 분말화된 레미콘 슬러지 시료를 "RSW"라 명명하였다.
4 포졸란성 충전제 (Pozzolanic Fillers)
충전제로서는 3가지 종류의 산업 부산물을 이용하였으며 이들의 화학분석과 분말도는 하기 표 2와 같다.
<표 2>
| 조성 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | Na2O | K2O | MgO | LOI | 분말도(cm2/g) |
| FA | 88.61 | 2.41 | 2.56 | 0.2 | - | - | 0.62 | 1.51 | 18,000 |
| FB | 39.29 | 16.01 | 9.32 | 44.38 | 0.39 | 0.98 | 8.66 | 1.04 | 4,500 |
| FC | 71.40 | 12.30 | 4.16 | 0.22 | 0.46 | 1.68 | 0.87 | 8.1 | 3,200 |
FA (Fume Silica)와 FB (Blast Furnace Slag powder) 충전제는 시장에 공급된 것을 사용하였다. 그러나 FC (Calcined Diatomaceus Earth) 충전제는 문헌에 따라 별도로 제조하였다 [Nam W. Lim and Owen G. Ingles, US Patent 4,328,025 (1983); 임남웅, 류한길, 대한민국 특허등록 제 34520호 (1996); 임남웅, 이경아, "전기집진분진의 건설재료로서 재활용", 대한환경공학회지, 제20권 제3호 (1998)].
상기 재료들을 이용하여 하기와 같은 실험을 실시하였다.
실시예 1. 레미콘 슬러지와 일반 시멘트의 화학분석
X-선 형광분석기 (X-Ray Fluorescence Spectrometer; Link AN 10-858)를 이용하여 레미콘 슬러지 (RSW)를 화학분석한 결과를 보통의 포틀랜드 시멘트 (OPC)의 화학분석과 비교하여 하기 표 3에 나타내었다.
<표 3>
| 성분 (%) | OPC | RSW |
| SiO2 | 20.08 | 17.3 |
| Al2O3 | 5.88 | 4.49 |
| Fe2O3 | 3.33 | 2.39 |
| CaO | 62.71 | 35.4 |
| MgO | 2.76 | 1.98 |
| K2O | 0.8 | 0.40 |
| Na2O | 1.2 | 0.07 |
| TiO2 | 0.4 | 0.19 |
| SO3 | 2.23 | 1.53 |
| LOI | 0.41 | 36.1 |
상기 표 3에서 볼 수 있듯이 레미콘 슬러지가 일반 시멘트에 비하여 두드러지게 나타난 차이점은 두 가지이다. 첫째는 감열감량 (Loss on Ignition)이다. 포틀랜드 시멘트는 그 값이 0.41%로서 거의 감량변화가 없는 반면에 레미콘 슬러지는 36.1%에 이른다. 이렇게 높은 값은 레미콘 슬러지 내에 유기성 불순물이 함유되어 있기 때문임을 알 수 있다. 두 번째로는 레미콘 슬러지의 CaO 함량 (35.4%)이 일반 시멘트의 CaO 함량 (62.71%)에 비하여 상대적으로 현저하게 낮다는 것이다. 즉, 유기성 불순물이 차지한 양만큼 CaO량이 없는 것으로 보아 레미콘 슬러지를 시멘트에 혼합할 경우 압축강도 발현에 상당한 장애를 줄 수 있음을 위 두 가지 사실로부터 알 수 있다.
실시예 2. 레미콘 슬러지의 입도 분석
Mastersizer S Ver 2.15 입도 분석기로 측정된 레미콘 슬러지의 입도 분석 결과를 도 1에 나타내었다.
도 1에 의하면 레미콘 슬러지의 입도 분포는 주로 +6㎛∼60㎛ 사이에 들어있는데, 이는 평균 15.6㎛의 평균 입도값을 가지고 있는 OPC에 비하여 매우 굵은 입자가 주로 분포되어 있다. 이 역시 수경성 압축강도 발현에 상당한 지장을 줄 수 있음을 알 수 있다.
실시예 3. 레미콘 슬러지와 일반 시멘트의 X-선 회절 분석
X선 회절 분석기 (ENRAF NOINUS제, Model; FR 590)를 이용한 레미콘 슬러지와 일반 시멘트의 XRD 패턴을 도 2 및 도 3에 각각 나타내었다. 일반적으로 RSW의 피크는 OPC의 피크들에 비하여 크게 다르지 아니하지만 d-spacing 2.628Å에서 보여준 Ca(OH)2피크의 강도 (intensity)가 RSW에서는 OPC에 비하여 현저하게 감소되었다. 이러한 감소현상은 RSW 상에 존재하는 Ca(OH)2의 활성도가 OPC보다 비활성적임을 시사하고 있다. 또한 시멘트 수화물 중 강도 발현에 가장 큰 인자인 C3S와 C2S 피크들이 OPC나 RSW 모두 다 고르게 나타나 있지만, RSW 내부조직상에 C3S나 C2S 수화물들은 일단 발현이 된 상태이므로 RSW가 시멘트 모르터에 혼합된다 하더라도 압축강도 발현에는 크게 도움을 주지 아니한다는 것을 알 수 있다.
실시예 4. 시멘트 조성물의 압축 강도 실험
우선, 압축 강도 실험을 위한 시편 제작은 KSF 5109 (수경성 시멘트 반죽 및 모르터의 기계적 혼합방법)에 의해 소형 전동식 믹서를 사용하였다. 배합된 모르터는 KSL 5105 (수경성 시멘트 모르터의 압축강도 시험방법)에 따라 각 배합별로 3조의 공시체를 제작하였고, 제작된 공시체는 항온 항습기에서 24시간 보관 후 탈형과 동시에 23±2℃ 항온수조 내의 수중에서 7, 28 및 56일간 양생한 다음 압축강도를측정하였다.
(실험 1) 시멘트의 일부를 RSW로 대체한 경우의 유동화제의 효과
시멘트 모르터에서 RSW를 시멘트로 대체시 유동화제 효과를 조사하기 위한 조성물의 구성은 하기 표 4a와 같다. RSW 첨가량은 각각 시멘트의 0, 5, 10 및 20 중량%이며, 이는 전체 조성물의 시멘트 혼합량(29 중량%)에 대하여 0, 1.5, 3.0 및 6.0 중량%에 해당된다. 유동화제는 시멘트 양에 대하여 0.5 중량%로 하였다.
<표 4a>
| 시편 | OPC(%) | 모래(%) | 물(%) | RSW치환율(%) | *유동화제 종류(%) | |||
| SA | SB | SC | SD | |||||
| 대조군 | 29 | 71 | 48.5 | 0 | - | - | - | - |
| 1234 | 29292929 | 71717171 | 48.549.048.542.0 | 0000 | 0.5--- | -0.5-- | --0.5- | ---0.5 |
| 5678 | 27.527.527.527.5 | 71717171 | 48.549.052.542.0 | 1.51.51.51.5 | 0.5--- | -0.5-- | --0.5- | ---0.5 |
| 9101112 | 26.026.026.026.0 | 71717171 | 49.050.061.642.0 | 3.03.03.03.0 | 0.5--- | -0.5-- | --0.5- | ---0.5 |
| 13141516 | 23.023.023.023.0 | 71717171 | 48.550.553.042.0 | 6.06.06.06.0 | 0.5--- | -0.5-- | --0.5- | ---0.5 |
| * 유동화제 [SA : 리그닌 슬폰산계 / SB : 멜라민계 감수제 / SC : 나프탈린계 / SD : 멜라민 + 나프탈린계] |
상기 표 4a의 시편을 이용하여 측정한 압축 강도를 하기 표 4b에 나타내었으며, 유동화제에 따른 압축 강도의 변화를 도 4 내지 도 7에 각각 나타내었다.
<표 4b>
| 시편 No. | 압축강도(kg/cm2) | ||
| 7일 | 28일 | 56일 | |
| CM* | 251 | 325 | 349 |
| 1234 | 329341383350 | 403382403394 | 421401426420 |
| 5678 | 266279200350 | 341368279410 | 386398318451 |
| 9101112 | 246212264364 | 302321331422 | 362378398449 |
| 13141516 | 182164235258 | 240263290259 | 281296318271 |
상기 표 4b와 도 4 내지 도 7에 의하면, 모르터의 시멘트량이 RSW로 대체할수록 양생시간이 길어지더라도 압축강도는 감소된다. 특히 유동화제 SA와 SB에서는 이러한 감소현상이 두드러지게 나타나지만 SD의 경우는 상기 현상과는 일치하지 않는다. 즉, 유동화제 SD는 나프탈렌과 멜라민계 화합물의 혼합물이기 때문에 이들이 더 강력한 유동성을 주었으리라고 예측된다.
상기 실험 결과, 유동화제 SD를 사용하였을 때 시멘트의 10 중량% 정도까지의 양은 RSW로 대체할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 10 중량% 이상을 대체하게 되면 어느 유동화제를 사용하여도 압축강도는 현저하게 감소된다. 따라서 유동화제를 선택적으로 적용하면 RSW 10 중량%까지는 시멘트를 대체할 수 있음을 보여준다. 또한 어느 유동화제를 사용하더라도 RSW로 시멘트를 대체하여 양생할 때에는 양생시간이 길어질수록 압축강도는 증가한다. 이 증가현상은 일반 시멘트 모르터가 보여주는 양생시간에 따른 압축강도 증가현상과 동일하다. 상기 결과로부터 시멘트 모르터에서 시멘트를 RSW로 대체하려면 적절한 유동화제를 선택하여야 하며, 대체량은 시멘트 양에 대하여 10 중량% 정도까지 가능하다는 점을 알 수 있다.
(실험 2) 충전제 첨가 효과
충전제의 첨가효과를 알아보기 위하여 RSW의 0, 5, 10 및 20 중량%까지 포졸란성 충전제로 대체하였다. 예를 들면 RSW량이 전체 조성에 대하여 5 중량%일 경우 충전제 첨가량은 전체에 대하여 각각 0, 0.25, 0.5 및 1.0 중량%이다. 각각의 충전제를 첨가하면서 유동화제의 효과를 시험한 후, 이중에서 가장 우수한 유동화제를 선택하여 이를 SS (Selected Superplasticizer)로 명명하였다. 이들의 구성혼합비와 그에 따른 압축강도의 변화를 하기 표 5 내지 표 7과, 도 8 내지 도 10에 나타내었다.
<표 5> 충전제 FA 첨가 대 압축강도 변화
| 견본 | 시멘트 혼합 | 물(%) | 유동(mm) | 유동화제 (SS)(%) | 압축강도(kg/cm2) | ||||
| OPC | RSW | 충전제(FA) | 7일 | 28일 | 56일 | ||||
| 45 | 100100 | -- | -- | 47.042.0 | 175175 | 01 | 251350 | 325394 | 349420 |
| 17181920 | 95959595 | 54.754.504.00 | -0.250.501.00 | 42.042.042.042.0 | 175175175175 | 1111 | 350369380381 | 410464466447 | 451464466485 |
| 21222324 | 90909090 | 109.59.08.0 | -0.51.02.0 | 42.042.042.042.0 | 175175175175 | 1111 | 364376376383 | 422452437444 | 449459464467 |
| 25262728 | 80808080 | 2019.018.016.0 | -1.02.04.0 | 42.042.042.042.0 | 175175175175 | 1111 | 258289283308 | 259298327368 | 271341376376 |
<표 6> 충전제 FB 첨가 대 압축강도 변화
| 견본 | 시멘트 혼합 | 물(%) | 유동(mm) | 유동화제 (SS)(%) | 압축강도 (kg/cm2) | ||||
| OPC | RSW | 충전제(FB) | 7일 | 28일 | 56일 | ||||
| 45 | 100100 | -- | -- | 47.042.0 | 175175 | 01 | 251350 | 325394 | 349420 |
| 29303132 | 95959595 | 54.754.504.00 | -0.250.501.00 | 42.042.042.042.0 | 175175175175 | 1111 | 350361345362 | 410444436411 | 451481447447 |
| 33343536 | 90909090 | 109.59.08.0 | -0.51.02.0 | 42.042.042.042.0 | 175175175175 | 1111 | 364353350346 | 422398426419 | 449450456447 |
| 37383940 | 80808080 | 2019.018.016.0 | -1.02.04.0 | 42.042.042.042.0 | 175175175175 | 1111 | 258264314331 | 259345356377 | 451371352391 |
<표 7> 충전제 FC 첨가 대 압축강도 변화
| 견본 | 시멘트 혼합 | 물(%) | 유동(mm) | 유동화제SS(%) | 압축강도 (kg/cm2) | ||||
| OPC | RSW | 충전제(FC) | 7일 | 28일 | 56일 | ||||
| 45 | 100100 | -- | -- | 47.042.0 | 175175 | 01.0 | 251350 | 325394 | 349420 |
| 41424344 | 95959595 | 54.754.504.00 | -0.250.501.00 | 42.042.042.042.0 | 175175175175 | 1.01.01.01.0 | 350345349353 | 410448448453 | 451452455462 |
| 45464748 | 90909090 | 109.59.08.0 | -0.51.02.0 | 42.042.042.042.0 | 175175175175 | 1.01.01.01.0 | 364350355363 | 422450450461 | 444457461470 |
| 49505152 | 80808080 | 2019.018.016.0 | -1.02.04.0 | 42.042.042.042.0 | 175175175175 | 1.01.01.01.0 | 258260310330 | 259340349355 | 271350356363 |
상기 표 5 내지 표 7과, 도 8 내지 도 10에서 볼 수 있는 바와 같이, 일반적으로 RSW를 충전제로 대체한 시멘트 모르터의 양생시간이 길어질수록 압축강도는 증가되었다. 특히 충전제 FA형이 이러한 현상이 두드러지게 나타나 있고 그 다음이 FB와 FC 순으로서 대체로 비슷한 증가 경향을 보여주었다. 그러나 이와 같은 증가현상은 그 대체량이 RSW의 10 중량%까지인 경우이고, 20 중량%까지 대체하면 어느 충전제를 사용하여도 압축강도가 크게 감소되었다.
시멘트 모르터에 포졸란성 충전제를 첨가하면 일반적으로 압축강도는 증가한다. 시멘트와 포졸란성 충전제간에 활발한 수화반응으로 인하여 CSH (Calcium Silicate Hydrate)계와 CAH (Calcium Aluminate Hydrate)계 생성물 발달이 압축강도 증가에 크게 기여한 것이다. 특히 충전제 FA가 다른 충전제들보다 두드러지게 높은 압축강도를 보여주는 것은 분말도의 영향이다. 충전제 FA의 분말도는 그 블레인 (Blaine)이 18,000이어서 다른 충전제 FB (4,500)와 FC (3,200)에 비하여 5-6배 정도로 높다. 일반적으로 분말도가 높은 충전제가 시멘트와 혼합되었을 때 시멘트와 수화반응이 시간이 경과함에 따라 활발하게 진행되면서 조직을 치밀하게 하기 때문에 강도 증진에 크게 기여한다고 알려져 있다 [Boral Ltd., "Fly Ash in Concrete", Boal Pozzolan Booklet. Sydney (1986); A. M. Neville, "Properties of concrete", 2nded., Pitman Publishing Ltd., London, p.292 (1975); N. G. Ryan and A. Samarin, "Australian Concrete Technology", Longman cheshire P/L., Melbourne, p.74 (1992)]. 충전제 FB와 FC가 첨가된 RSW 시멘트 모르터의 압축강도 발현이 거의 비슷하게 일어나는 현상도 분말도가 크게 차이가 없기 때문으로 생각된다. 그러나 양생기간이 길어질수록 충전제 FC에서 압축강도 증가가 더 나타나는 것은 분말도 이외에도 포졸란성 자체 기공성 특성에도 관계가 있다고 생각된다 [E. C. Higginson, "Mineral Admixtures", A.S.T.M. Sp, Tech. Publicn, No. 169-A, pp. 543-55 (1966); A. M. Neville, "Properties of Concrete", 2nded., Pitman Publishing Ltd, London, p.74 (1975); 박광희, "포졸란을 이용한 전기로 분진 중의 중금속 시멘트화에 관한 연구", 중앙대 건설대학원 석사학위 논문 (1994)]. 따라서 분말도를 어느 정도 유지하면서 적절한 포졸란성 첨가제를 선택하여 첨가하는 것은 RSW를 시멘트 모르터에 재활용할 수 있는 중요한 인자가 될 수 있으며 동시에 그 첨가량은 RSW에 대하여 10 중량%까지가 가장 효과적임을 알 수 있다. 즉, 10 중량%를 초과할 경우 시멘트는 수화 능력을 상실하여 별도의 시멘트를 보충하지 아니하는 한 압축강도는 감소된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 일반적인 시멘트 모르터에서 시멘트를 일부 레미콘 슬러지로 대체하고, 적절한 유동화제를 첨가하면, 레미콘 슬러지를 포함하지 않은 시멘트 모르터와 비교하여 압축강도에 있어 큰 차이가 없는 시멘트 모르터를 얻을 수 있었다. 즉, 본 발명에 따르면 레미콘 슬러지를 시멘트 모르터에 적용함으로써 레미콘 슬러지를 시멘트의 대체 물질로서 재활용할 수 있게 된다.
Claims (8)
- 시멘트; 상기 시멘트에 대하여 5 내지 10 중량%의 레미콘 슬러지 (Remicon Sludge Waste); 및 상기 시멘트에 대하여 0.3 내지 1.2 중량%의 유동화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 분말 조성물.
- 제 1 항에 있어서,상기 레미콘 슬러지에 대하여 5 내지 10 중량%의 충전제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 분말 조성물.
- 제 1 항에 있어서,상기 시멘트는 1종 보통 시멘트, 2종 중용열 시멘트, 3종 조강 시멘트, 4종 저열 시멘트 및 5종 내황산염 시멘트로 이루어진 군으로부터 선택되는 보통 포틀랜드 시멘트 (Ordinary Portland Cement)인 것을 특징으로 하는 시멘트 분말 조성물.
- 제 1 항에 있어서,상기 시멘트는 초조강 시멘트, 초속경 시멘트, 마이셈, 고강도 시멘트, 알루미나 시멘트, 방통 시멘트 및 슬래그 시멘트로 이루어진 군으로부터 선택되는 특수 시멘트인 것을 특징으로 하는 시멘트 분말 조성물.
- 제 1 항에 있어서,상기 유동화제는 멜라민계 화합물과 나프탈렌계 화합물을 혼합한 것임을 특징으로 하는 시멘트 분말 조성물.
- 제 5 항에 있어서,상기 멜라민계 화합물은 멜라민 포름알데히드 축합물 (Melamine formaldehyde condensate)이고, 나프탈렌계 화합물은 나프탈렌 포름알데히드 축합물 (Naphtalene formaldehyde condensate)인 것을 특징으로 하는 시멘트 분말 조성물.
- 제 2 항에 있어서,상기 충전제는 포졸란성 충전제 (Pozzolanic Filler)인 것을 특징으로 하는 시멘트 분말 조성물.
- 제 1 항의 시멘트 분말 조성물 15 내지 25 중량%, 모래 40 내지 55 중량% 및 물 25 내지 40 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 모르터(mortar) 조성물.
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Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20030626 Patent event code: PE09021S01D |
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| PE0601 | Decision on rejection of patent |
Patent event date: 20031216 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20030626 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |