KR100842422B1 - 콘크리트 유해물질 제거 혼화제 제조방법 - Google Patents

콘크리트 유해물질 제거 혼화제 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 천연광물로 존재하는 균산염 광물인 제올라이트, 세리사이트, 크로라이트 등의 광물과 기타 첨가제를 혼합하여 광물질이 갖는 강한 흡착력과 다량 방출되는 음이온 및 원적외선 효과 등에 의하여 콘크리트의 유해물질을 효과적으로 제거시킬 수 있도록 한 콘크리트 유해물질 제거 혼화제의 제조방법에 관한 것이다.
전술한 본 발명의 특징은, 제올라이트(zeolite), 세리사이트(sericite), 크로라이트(chlorite) 등의 규산염 광물을 채취하는 단계(S10); 채취된 광물들을 각각 굵은 입자들로 파쇄하면서 불순물을 선별하여 제거한 후 자연 건조시켜 광물의 표피층에 함유된 수분을 건조하는 단계(S20); 자연 건조된 광물들을 건조로에 투입한 후 500∼700℃의 열을 가하여 광물에 함유된 수분을 완전히 건조시키는 단계(S30); 건조된 광물들을 각각 곱게 분쇄하여 200메시의 입도(粒度)를 갖는 체로 걸러서 미세 분말로 가공하는 단계(S40); 제올라이트 분말 36∼40중량％, 세리사이트 분말 32∼34중량％, 크로라이트 분말 15∼16중량％, 하수오니 소각회 13∼14중량％를 고르게 혼합시켜 혼합물을 만드는 단계(S50)로 이루어짐을 특징으로 하는 콘크리트 유해물질 제거 혼화제의 제조방법에 의하여 달성될 수 있는 것이다.
콘크리트, 유해, 제거, 혼화제

Description

콘크리트 유해물질 제거 혼화제 제조방법{Method of manufacturing compound for removing noxious elements}
도 1은 본 발명의 일실시예를 예시한 제조 공정도
본 발명은 콘크리트 유해물질 제거 혼화제의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로 천연광물로 존재하는 균산염 광물인 제올라이트(zeolite), 세리사이트(sericite), 크로라이트(chlorite) 등의 광물과 기타 첨가제를 혼합하여 광물질이 갖는 강한 흡착력과 다량 방출되는 음이온 및 원적외선 효과 등에 의하여 콘크리트의 유해물질을 효과적으로 제거시킬 수 있도록 한 콘크리트 유해물질 제거 혼화제의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 시멘트 혼화제는 고로에서 부산되는 슬래그의 분말도에 따라 고로시멘트원료, 레미콘 혼화제 및 특수시멘트 등에 다양한 용도로 사용되고 있는 고로쇄슬래그와, 물분자가 없는 석고로 포틀랜드 시멘트의 응결조절제 및 특수시멘트 의 고강도, 팽창용 및 슬래그 시멘트의 자극제로 사용되고 있는 무수석고와, 콘크리트의 피로와 마모 등에 대한 내구성이 뛰어나고 수밀성 향상을 위하여 콘크리트에 첨가되는 플라이애쉬와, 콘크리트 타설시 워커빌리티(workability)를 확보하기 위해서 물 및 시멘트비를 타설 후에 잉여 수분을 다량 흡착하여 시멘트의 수화작용시 물 및 시멘트의 비를 낮추고, 팽창하면서 콘크리트 미세 공극의 완전 충진으로 강도를 증대시킬 수 있는 불산무수석고 등이 널리 쓰이고 있다.
또한 시멘트는 강한 알칼리 성분으로 구성되어 장기간 유독성 물질을 분출하는 특성이 있고, 이러한 유독성 물질은 콘크리트 건물에서 생활하는 거주자들의 건강을 나쁘게 하는 등의 폐단이 있었을 뿐 아니라 현재에는 시멘트에서 발생되는 유독성 물질의 폐단으로부터 건강을 지키기 위한 노력이 사회적인 문제로 대두되고 있는 실정이다.
시멘트는 기온이 낮고, 습도가 높은 경우에 시멘트 경화체 중에 함유된 수용성 성분이 표면으로 이동하여 수분만 증발됨으로써 백화를 석출하는 백화현상이 발생되고, 이러한 백화현상은 건축물의 외관을 손상시켜 전체적인 외관을 미려하게 유지할 수 없었을 뿐 아니라 콘크리트의 강도를 저하시키는 등의 폐단이 발생되었다.
특히, 백화현상이 진행되는 과정에서 인체에 유해한 유독 성분이 용출되는 것으로 알려져 있고, 이러한 유해 성분은 결국 거주자의 건강을 나쁘게 하는 주요 원인이 되었다.
본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 그 목적은 천연광물로 존재하는 균산염 광물인 제올라이트(zeolite), 세리사이트(sericite), 크로라이트(chlorite) 등의 광물과 기타 첨가제를 혼합하여 광물질이 갖는 강한 흡착력과 다량 방출되는 음이온 및 원적외선 효과 등에 의하여 콘크리트의 유해물질을 효과적으로 제거시킬 수 있도록 한 콘크리트 유해물질 제거 혼화제의 제조방법을 제공함에 있는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 제올라이트(zeolite), 세리사이트(sericite), 크로라이트(chlorite) 등의 규산염 광물을 채취하는 단계(S10); 채취된 광물들을 각각 굵은 입자들로 파쇄하면서 불순물을 선별하여 제거한 후 자연 건조시켜 광물의 표피층에 함유된 수분을 건조하는 단계(S20); 자연 건조된 광물들을 건조로에 투입한 후 500∼700℃의 열을 가하여 광물에 함유된 수분을 완전히 건조시키는 단계(S30); 건조된 광물들을 각각 곱게 분쇄하여 200메시의 입도(粒度)를 갖는 체로 걸러서 미세 분말로 가공하는 단계(S40); 상기 광물을 고르게 혼합시켜 혼합물을 만드는 단계(S50)로 이루어진 콘크리트 유해물질 제거 혼화제의 제조방법에 있어서, 상기 단계(S20)에서 파쇄된 광물 입자들을 선별한 후 광물들의 표면에 함유된 미세한 이물질까지 제거하기 위하여 물로 세척하는 단계(S201)가 더 포함되고, 상기 혼합물은 제올라이트 분말 36∼40중량％, 세리사이트 분말 32∼34중량％, 크로라이트 분말 15∼16중량％, 하수오니 소각회 13∼14중량％를 고르게 혼합시켜 이루어짐을 특징으로 하는 콘크리트 유해물질 제거 혼화제의 제조방법에 의하여 달성될 수 있는 것이다.
이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 의 도시한 바와 같이, 본 발명은 자연에서 천연광물로 존재하는 균산염 광물인 제올라이트(zeolite), 세리사이트(sericite), 크로라이트(chlorite) 등의 광물을 채취하였다(S10).
이어서, 채취된 광물들을 각각 파쇄기에 투입하여 약 35mm 이하의 크기를 갖는 입자(粒子)들로 파쇄한 후 입자들을 선별하여 불순물을 제거하고 7일간 자연건조 하였더니 광물들의 표피층에 함유된 수분이 건조되었다(S20).
상기 단계(S20)에서는 파쇄된 광물 입자들을 선별한 후 물로 세척하는 단계가 더 포함되도록 하여 광물들의 표면에 함유된 미세한 이물질까지 제거하는 것이 바람직하다(S201).
이어서, 자연 건조된 광물들을 건조로에 투입한 후 500∼700℃의 열을 가하여 건조시켰더니 광물에 함유된 수분들이 완전히 건조되었다(S30).
여기서 상기 건조로는 열가마 형태의 건조로 형태로 구성되어 광물을 투입하여 건조시켜도 무방하나 가마 내부를 통해 이동되는 컨베이어에 광물을 투입하여 약10∼20분간 이동시키면서 약600℃ 이상의 열을 가하여 건조하는 방법이 대량생산이 가능하여 바람직하다.
물론, 경우에 따라서는 경사지도록 장착되어 가열되는 회전로에 광물을 투입하여 열 건조시킬 수 있는 것이므로 본 발명에서는 상기 광물들의 건조방법에 국한되는 것은 아니다.
이어서, 건조된 각각의 광물들을 각각 분쇄기에 투입하여 곱게 분쇄한 후 200메시의 입도(粒度)를 갖는 체로 걸러서 규산염 광물 분말들을 준비하였다(S40).
이어서, 제올라이트 분말 38Kg, 세리사이트 분말 33Kg, 크로라이트 분말 15.5Kg, 하수오니 소각회 13.5Kg을 일반적인 교반기에 넣고 혼합하여 광물 혼합물인 혼화제를 완성하였다(S50).
시험항목 콘크리트 시료 시험항목 콘크리트 시료
압축강도 243Kgf/cm2 공기량 19.5Vol％
열전도율 0.19Kcal/mh℃ 흡음계수 0.27NRG
인장강도 33Kgf/cm2 원적외선 방사율 93％max(40℃)
실험예 : 혼화제가 혼합된 콘크리트의 물성시험
상기 실험은 자갈 900Kg, 모래 830Kg, 시멘트(cement) 340Kg에 본 발명의 혼화제 100Kg를 레미콘 차량인 트럭믹서(truck mixer)에 투입하여 고르게 혼합시킨 후 물 180Kg을 주입하여 계속 혼합하면서 반죽하여 이를 가로, 세로 1m, 높이 0.1m의 거푸집의 내부에 격자형으로 결속된 격자형 철근 골조를 넣은 후 콘크리트를 주입하여 콘크리트 시료를 성형한 후 콘크리트가 굳은 후 거푸집을 분리하여 성형된 시료를 약 7일간 양생(養生)시킨 후 콘크리트 시료로 사용하였다.
그 결과 압축강도, 열전도율, 인장강도, 공기량, 흡음계수는 상기 표와 같고 약40℃의 온도에서 측정한 원적외선 방사율은 93％ 이상으로 매우 높게 나타났다.
전술한 제조과정을 통해 완성된 혼화제는 제올라이트, 세리사이트, 크로라이트와 같이 자연상태에서 음이온을 방출하는 규산염 광물질로 이루어진 것이므로 광물질의 미립 물질 흡착효과에 의하여 시멘트의 강한 독성을 흡착하여 중화시킬 수 있을 뿐 아니라 시멘트의 알칼리성 독성인 자극성 취기를 없앨 수 있는 동시에 점토광물들이 갖는 강한 음이온 치환능력에 의하여 시멘트의 각종 성분들과 수화반응을 일으키는 물의 수산기(OH-) 이온을 강력하게 환원시킬 수 있는 것이므로 시멘트에서 백화현상이 발생되는 폐단을 효과적으로 방지하여 시멘트의 독성을 더욱 낮출 수 있는 것으로서 콘크리트 구조물에 내장된 철근의 부식을 상당간 지연시켜 전체적인 내구성을 향상시킬 수 있는 등의 이점이 있는 것이다.
또한, 본 발명의 제조과정에서 가장 많이 포함되고 중요한 물질 중의 하나인 세리사이트는 자연상태에서 음이온을 방사할 뿐 아니라 근래의 학계에서 발표된 바로는 회전전자파(π- RAY)를 방사하는 것으로 알려져 있고, 이러한 회전전자파(π-RAY)는 시멘트의 경화를 속성으로 유도하고 시멘트의 균열과 기공을 억제시키는 한편, 시멘트의 경화단계에서 발생되는 강한 알칼리 성분인 독성을 자연적으로 중화시켜 자극성 취기를 제거할 수 있는 것이다.
한편, 본 발명의 제조방법에 사용되는 광물, 하수오니(下水汚泥) 소각회(燒却灰)로 구성된 혼화제의 특성은 다음과 같다.
제올라이트(zeolite)는 규산알루미늄 수화물(水化物)인 광물로서 현무암이나 휘록응회암 등 염기성 화성암의 공동(空洞) 속이나 열극에서 산출되며, 결정 구조적으로 각 원자의 결합이 느슨하여, 그 사이를 채우고 있는 수분을 고열로 방출시켜도 골격은 그대로 있으므로 다른 미립 물질을 흡착하거나 크기가 다른 미립 물질을 분리시키는 분자체(分子篩)로 사용할 수가 있다.
이와 같은 제올라이트의 흡착 및 분리시키는 성질에 의하여 용수내의 부패 미생물과 병원성 미생물을 흡착하여 제거하고 수질을 개선시킬 수 있는 유익한 미생물은 분리하여 활성화시키므로 음이온 및 원적외선 방출효과와 함께 수질 오염을 방지할 수 있는 동시에 시멘트의 독성을 흡착하여 중화시킬 수 있는 등의 이점이 있다.
세리사이트(sericite)는 질이 치밀하거나 미세한 비늘 모양으로 견운모(絹雲母)라고 하며, 단사정계(單斜晶系)에 속하는 광물로 견운모편암의 주성분 광물을 말하였으나, 오늘날에는 열수작용(熱水作用)으로 생긴 점토 모양의 미세한 백운모를 지칭한다.
상기 세리사이트는 도자기나 내화벽돌의 혼화제로 많이 사용되는 것으로서 자연상태에서 음이온 및 회전전자파(π- RAY)를 방사하여 미립 물질을 흡착하거나 크기가 다른 미립 물질을 분리시키는 특성에 의하여 시멘트 경화체인 CaCO3, Ca(OH)2, Na2SO4, Na2CO3, K2CO3 성분들의 화학적인 치환작용 및 물질변환을 유도하여 시멘트에 함유된 강한 알칼리독성을 흡착하여 분리시킬 수 있을 뿐 아니라 백화현상을 억제하여 시멘트가 갖는 독성을 차단할 수 있는 것이다.
크로라이트(chlorite)는 단사정계(單斜晶系)에 속하는 광물로서 녹니석(綠泥石)이라 하며, 주성분은 알루미늄, 철, 마그네슘의 함수(含水)규산염 (Mg, Fe, Al)12(Si, Al)8O20(OH)16이다.
상기 크로라이트(chlorite)는 여러 종류의 퇴적암이나 저온의 변성암, 열수(熱水)로 인해 변질된 화성암 등에서 널리 발견되는데 주로 운모 ·각섬석 ·휘석 등 철고토 광물이 변질된 것으로서 자연상태에서 음이온을 방출하고 독성물질을 흡착하여 분해하는 성질에 의하여 시멘트의 독성을 중화시킬 수 있는 것이다.
하수오니 소각회는 하수종말처리장에서 침전된 오니 들을 소각로에서 약 1,400℃의 온도로 가열하여 처리한 후 집진기로 채취한 회분으로서 하수오니 소각회를 시멘트에 혼화제로 사용하면 일반 시멘트보다 탄산가스 배출량이 아주 적어지기 때문에 리사이클 시멘트로 사용될 경우 매우 유리하며 환경친화성 시멘트를 구현할 수 있는 것이다.
이와 같이 하수오니가 소각회가 첨가된 콘크리트는 장기적인 강도 및 수밀성(水密性)이 향상될 뿐 아니라 콘크리트 속의 공극을 미세화하여 강도를 증진시키고 내구성을 향상시키며, 폐기물을 재활용함에 따라 폐기물 처리비용을 절감시키는 등의 이점이 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.
이상에서 상술한 바와 같은 본 발명은, 제올라이트, 세리사이트, 크로라이트와 같이 자연상태에서 음이온을 방출하는 천연 광물질이 혼화제로 첨가된 것이므로 광물질의 미립 물질 흡착효과에 의하여 시멘트의 강한 알칼리 독성을 흡착하여 중화시킬 수 있을 뿐 아니라 시멘트의 독성인 자극성 취기를 없앨 수 있는 동시에 점토광물들이 갖는 강한 음이온 치환능력에 의하여 시멘트의 각종 성분들과 수화반응을 일으키는 물의 수산기(OH-) 이온을 강력하게 환원시킬 수 있는 것이므로 시멘트의 독성을 더욱 낮출 수 있는 것으로서 콘크리트 구조물에 내장된 철근의 부식을 상당간 지연시켜 전체적인 내구성을 향상시킬 수 있는 것이다.

Claims (2)

  1. 삭제
  2. 제올라이트(zeolite), 세리사이트(sericite), 크로라이트(chlorite)의 규산염 광물을 채취하는 단계(S10); 채취된 광물들을 각각 굵은 입자들로 파쇄하면서 불순물을 선별하여 제거한 후 자연 건조시켜 광물의 표피층에 함유된 수분을 건조하는 단계(S20); 자연 건조된 광물들을 건조로에 투입한 후 500∼700℃의 열을 가하여 광물에 함유된 수분을 완전히 건조시키는 단계(S30); 건조된 광물들을 각각 곱게 분쇄하여 200메시의 입도(粒度)를 갖는 체로 걸러서 미세 분말로 가공하는 단계(S40); 상기 광물을 고르게 혼합시켜 혼합물을 만드는 단계(S50)로 이루어진 콘크리트 유해물질 제거 혼화제의 제조방법에 있어서,
    상기 단계(S20)에서 파쇄된 광물 입자들을 선별한 후 광물들의 표면에 함유된 미세한 이물질까지 제거하기 위하여 물로 세척하는 단계(S201)가 더 포함되고, 상기 혼합물은 제올라이트 분말 36∼40중량％, 세리사이트 분말 32∼34중량％, 크로라이트 분말 15∼16중량％, 하수오니 소각회 13∼14중량％를 고르게 혼합시켜 이루어짐을 특징으로 하는 콘크리트 유해물질 제거 혼화제의 제조방법.
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