KR101312562B1 - Binder Composition for Concrete Comprising Bottom Ash - Google Patents
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Abstract
본 발명은 (a) 바텀애시 및 플라이애시를 포함하는 애시혼합물; (b) 고로슬래그 미분말; 및 (c) 포틀랜드 시멘트를 포함하는 콘크리트용 결합재 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 조성물에 포함되는 애시혼합물은 메카노케미칼 처리를 통하여 제조되고, 상기 애시혼합물은 우수한 작업성 및 활성도 결과를 보여 주어, 표면활성이 향상됨으로써, 매우 우수한 콘크리트의 강도발현 효과를 나타낸다. 또한, 본 발명의 조성물은 재령 3일 후에 170 J/g 이하의 누적수화열을 나타내어, 콘크리트의 수화열을 제어하는데 우수한 성능을 나타내었다. 한편, 본 발명의 조성물은 콘크리트 혼합재료에 포함되어, 동일 슬럼프를 얻기 위한 혼화제량이 감소하여 콘크리트의 작업성이 개선되어 시공성이 향상되고, 표면처리된 바텀애시의 포졸란 반응에 의해 우수한 장기강도 발현 및 내염해 저항성에 의해 내구성이 매우 우수하다. 따라서, 본 발명의 조성물은 바텀애시의 재활용 범위를 확대시켜 친환경적으로 고품질의 콘크리트를 제공할 수 있고, 최종제품의 원가를 절감할 수 있다.The present invention (a) an ash mixture comprising a bottom ash and fly ash; (b) blast furnace slag fine powder; And (c) relates to a binder composition for concrete comprising portland cement. The ash mixture included in the composition of the present invention is prepared through mechanochemical treatment, and the ash mixture shows excellent workability and activity results, thereby improving surface activity, thereby exhibiting excellent strength expression effect of concrete. In addition, the composition of the present invention exhibited a cumulative heat of hydration of 170 J / g or less after 3 days, showing excellent performance in controlling the heat of hydration of concrete. On the other hand, the composition of the present invention is included in the concrete mixed material, the amount of admixture to obtain the same slump is reduced, the workability of the concrete is improved, the workability is improved, excellent long-term strength expression by the pozzolanic reaction of the surface-treated bottom ash and Excellent durability due to salt resistance. Therefore, the composition of the present invention can expand the recycling range of the bottom ash to provide environmentally-friendly high quality concrete, it is possible to reduce the cost of the final product.
Description
본 발명은 (a) 바텀애시 및 플라이애시를 포함하는 애시혼합물; (b) 고로슬래그 미분말; 및 (c) 포틀랜드 시멘트를 포함하는 콘크리트용 결합재 조성물로서, 내화학성, 내염해성 및 내구성이 우수한 콘크리트용 결합재 조성물에 관한 것이다.The present invention (a) an ash mixture comprising a bottom ash and fly ash; (b) blast furnace slag fine powder; And (c) a binder composition for concrete comprising portland cement, relates to a binder composition for concrete excellent in chemical resistance, salt resistance and durability.
바텀애시는 석탄회의 일종으로 국내에서는 전체 석탄회 발생량의 약 20 중량%를 차지한다. 바텀애시는 화력발전소의 노벽, 과열기, 재열기 등에 부착되어 있다가 자중에 의해 보일러 바닥으로 떨어지며, 입경은 1-2.5 mm정도이다. 보일러 하부에 모인 바텀애시는 그라인더(grinder)로 분쇄된 후, 트랜스퍼 탱크(transfer tank)에 보내지고, 재활용되지 않는 플라이애시 및 물과 함께 고압 펌프의 작동에 의해 회처리장으로 보내진 후, 매립 처리되고 있다.Bottom ash is a type of coal ash and accounts for about 20% by weight of the total ash produced in Korea. The bottom ash is attached to the furnace wall, superheater, reheater, etc. of the thermal power plant, and falls to the bottom of the boiler by its own weight. The particle diameter is about 1-2.5 mm. The bottom ash collected in the lower part of the boiler is crushed by a grinder, sent to a transfer tank, and sent to a reprocessing plant by operation of a high pressure pump with fly ash and water which are not recycled, and then landfilled. have.
일반적으로 바텀애시의 입자는 괴상으로 모래와 입도가 유사하여, 대한민국 등록특허 제378076호의“바텀애시를 함유하는 고유동성 충전 조성물 및 이의 제조방법”에서는 상기 바텀애시를 콘크리트용 잔골재 대용으로 활용하는 기술이 소개되어 있다. 또한, 바텀애시의 입자는 비중이 낮고 다공성으로 흡수율이 높아, 대한민국 등록특허 제747619호의“저회의 경량골재를 이용한 흡음형 방음패널”에서는 상기 바텀애시를 경량골재로 활용하는 기술이 소개되고 있다.In general, the particles of the bottom ash is bulky and similar in particle size to sand, so that the technology of utilizing the bottom ash as a substitute for fine aggregates in concrete is described in Korean Patent No. 378076 “High Flow Filling Composition Containing Bottom Ash and a Method for Manufacturing the Same”. This is introduced. In addition, the particles of the bottom ash has a low specific gravity and high absorption rate due to porosity, the technology of utilizing the bottom ash as a lightweight aggregate in the "sound-absorbing soundproof panel using the low-weight lightweight aggregate" of the Republic of Korea Patent No. 747619.
그러나, 상기 바텀애시는 상대적으로 용융정도가 높아 활성이 낮은 관계로 시멘트 혼합재로의 사용을 위한 기술 개발은 매우 미진한 실정이다.
However, since the bottom ash has a relatively high degree of melting and low activity, the development of technology for use as a cement mixture is very poor.
한편, 석탄회는 화력발전소에서 발생하는 산업 부산물로서, 2005년도에 우리나라에서만 약 590만 톤이 발생하였으며, 매년 증가하는 추세로 석탄회의 효율적인 처리는 국가 차원의 새로운 문제로 대두 되어 왔다. 이에 따라 정부에서는 산업 부산물의 재활용을 촉진하고자 1993년부터 “철강슬래그 및 석탄재 배출사업자의 재활용 지침”을 제정하여, 용도별 규격에 따른 재활용법 및 재활용계획을 수립하였고, 재활용 목표율을 규정하여 매년 재활용 목표율을 설정 운영하면서 석탄회 재활용에 앞장서 왔다. 그 결과, 1995년까지만 해도 20%에 밑도는 수준이었던 재활용률이 2003년도에는 78.7%의 최대 재활용률을 기록하며, 선진국 수준에 이르게 되었다.On the other hand, coal ash is an industrial by-product from coal-fired power plants. In 2005, about 5.9 million tons were generated in Korea alone. As the annual increase increases, efficient treatment of coal ash has emerged as a new problem at national level. To this end, the government enacted the "Recycling Guidelines for Steel Slag and Coal Ash Distributors" from 1993 to promote the recycling of industrial by-products, and established recycling laws and recycling plans according to the specifications for each use. The company has been at the forefront of recycling coal ash. As a result, the recycling rate, which was below 20% by 1995, reached a maximum recycling rate of 78.7% in 2003, reaching the level of developed countries.
현재 석탄회가 주로 사용되고 있는 재활용 분야는 다음 표 1에 나타낸 바와 같다:The recycling sector where coal ash is currently used is shown in Table 1 below:
시멘트 혼합재
레미콘 혼합재Cement raw material
Cement mixture
Ready Mixed Concrete
포틀랜드 시멘트에 5% 이하로 혼화 가능
종류에 따라 5-30% 혼화 가능
일반 레미콘 혼합재로 약 10% 혼화 가능
매스콘크리트는 20-39% 혼화 가능Can substitute 4-5% of the amount of raw materials as a substitute for clay among cement raw materials
Less than 5% miscible in Portland cement
5-30% can be mixed depending on the type
General ready mixed concrete can be mixed about 10%
Mass concrete can be mixed 20-39%
기와, 세라믹
기포콘크리트
시멘트 2차 제품Artificial lightweight aggregate
Roof tile, ceramic
Foam Concrete
Cement secondary products
점토 대용으로 사용
기포 콘크리트 사용할 때, 단열 우수
블록, 흄관, 전주, 근가 등 제조Can be used as a substitute for gravel to reduce the weight of tall buildings
Use as a clay substitute
Excellent insulation when using aerated concrete
Block, fume pipe, electric pole, price
노반재
노상재
매립, 성토용
충전재
그라우트 공사Asphalt Filler
Norbanjae
Sang Jae Noh
Landfill, fill
filling
Grout construction
시멘트 안정 처리 노반, 석회 안정 노반의 대체
간척 사업, 육상 저습지 매립 또는 성토 매립
회광, 갱내 충전재로 사용Asphalt Stabilization and Aggregate Crevice Fillers
Cement stabilized roadbed, replacement of lime stable roadbed
Reclamation work, land reclamation, or fill reclamation
Use as a filler for ash, gang
이러한 석탄회의 재활용은 고갈되어 가는 천연자원을 대체할 수 있으며, 석탄회의 매립 등으로 인한 환경오염을 줄일 수 있는 대안이 되고 있다.The recycling of coal ash can replace the depleted natural resources, and has become an alternative to reduce the environmental pollution caused by the reclamation of coal ash.
그러나, 이러한 재활용은 대부분 시멘트 클링커 원료 및 시멘트 혼합재로서 그 사용이 증가한 플라이애시에 의한 것이고, 상대적으로 바텀애시의 사용분야는 한정되어 재활용률이 극히 낮은 상태이다. 또한, 상기 바텀애시는 현재 대부분 매립 처분되어 심각한 환경오염을 야기하고 있는 실정이다.However, this recycling is mostly due to the increased use of fly ash as cement clinker raw materials and cement mixtures, and the use of bottom ash is relatively limited and the recycling rate is extremely low. In addition, the bottom ash is currently being disposed of mostly landfill causing serious environmental pollution.
따라서, 최근에는 바텀애시의 재활용에 대한 다각적인 연구가 활발히 이루어지고 있는 실정이다.Therefore, in recent years, various studies on the recycling of bottom ash have been actively conducted.
최근 국가적인 사회 간접자본에 대한 투자요구가 증대되어 토목 및 건축 구조물의 대형화 및 특수화 추세가 가속화됨에 따라 콘크리트 기초부, 해양구조물 및 원자력 발전소와 같은 중요 구조물이 매스콘크리트로 타설되고, 일반구조물에서도 점차 고강도 콘크리트화되는 경향을 보이고 있다. 이러한 콘크리트 구조물의 변화에 따라 새로운 건설공법 개발과 콘크리트 재료에 대한 요구 성능이 점차 다양해지고 이에 만족하기 위해서 특수한 기능을 부여한 콘크리트용 특수결합재의 사용이 급증하고 있다.Recently, as the demand for investment in national social indirect capital has increased, the size of civil engineering and building structures has been accelerated and specialization has been accelerated, and important structures such as concrete foundations, offshore structures, and nuclear power plants are being cast into mass concrete. It tends to become high strength concrete. With the change of concrete structure, the development of new construction method and required performance for concrete materials are gradually diversified, and the use of special binders for concrete with special functions is increasing rapidly to satisfy them.
특히, 바다 및 바닷가에 접한 대형 해양구조물의 건설이 증가하여 초기 재령에의 콘크리트 수화열에 의한 구조물의 온도균열과 해양환경 하에서의 염해에 의한 콘크리트의 열화방지를 위해 고기능성 결합재의 개발이 시급한 실정이다.In particular, the construction of large offshore structures facing the sea and the sea has increased, and it is urgent to develop high functional binders to prevent the temperature cracking of the structure due to the heat of hydration of concrete during the early age and the deterioration of concrete due to salt damage under the marine environment.
이와 같이 콘크리트 수화열의 저감 및 내염해 저항성 향상 등의 내구성 확보를 위하여 최근 포졸란을 다량 함유한 혼합시멘트의 사용이 증대되고 있다.As described above, in order to reduce durability of heat of hydration of concrete and to improve durability such as resistance to salt damage, the use of mixed cements containing a large amount of pozzolanic has been increased.
특히, 현재 사용되는 혼합시멘트는 포졸란 물질에 의해 콘크리트의 수화열 특성의 개선효과 이외에도 고밀도화를 통한 내화학성 및 염소이온 침투 저항성 등의 내구성을 향상시키는 작용을 하며, 낮은 비중과 적절한 유변학적 특성으로 인하여 초유동 콘크리트 제조에도 적합하다. 예를 들어, 종래에는 포졸란 물질로 바텀애시를 혼합 시멘트에 혼합하여 사용함으로써, 여타 포졸란 물질과 마찬가지로 내투수성 및 내화학성이 우수하여, 콘크리트의 내구성을 향상시키는 콘크리트를 제조할 수 있었다.In particular, the currently used mixed cement not only improves the heat of hydration properties of concrete by pozzolanic materials but also improves durability such as chemical resistance and chlorine ion penetration resistance through high density, and due to low specific gravity and proper rheological properties, It is also suitable for the production of fluidized concrete. For example, conventionally, by mixing bottom ash with mixed cement as a pozzolanic material, concrete having excellent water permeability and chemical resistance as well as other pozzolanic materials can be produced.
그러나, 입자가 조대하고 용융정도가 높아 상대적으로 활성이 떨어져 강도발현이 떨어지고, 흡수율이 높아 콘크리트 작업성을 저해하는 단점이 있어, 아직까지 콘크리트용 시멘트 혼합재로의 사용에 제한이 있는 실정이다.However, since the particles are coarse and the degree of melting is relatively low, the activity is relatively low, the strength is lowered, and the absorption rate is high, which impairs the workability of the concrete.
본 발명자들은 바텀애시를 이용하여 내화학성, 내염해성 및 내구성이 우수한 콘크리트를 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 바텀애시 및 플라이애시를 특정 함량으로 포함하는 애시혼합물을 메카노케미칼 처리를 하여 제조하고, 이를 고로슬래그 미분말 및 포틀랜드 시멘트와 특정 함량으로 혼합하여 콘크리트용 결합재 조성물을 제조한 결과, 표면활성이 향상되고, 170 J/g 이하의 누적수화열을 나타내며, 콘크리트 혼합재료에 포함될 경우, 콘크리트의 작업성이 개선되어 시공성이 향상되고, 우수한 장기강도 발현 및 내염해저항성에 의해 매우 우수한 내구성을 나타냄을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.The present inventors have tried to develop concrete having excellent chemical resistance, salt resistance and durability using bottom ash. As a result, an ash mixture containing bottom ash and fly ash in a specific content was prepared by mechanochemical treatment, and this was mixed with blast furnace slag powder and portland cement in a specific content to prepare a binder composition for concrete. It is improved, exhibits a cumulative heat of hydration of 170 J / g or less, when included in the concrete mixed material, the workability of the concrete is improved, the workability is improved, excellent long-term strength and salt resistance is very excellent durability By confirming, the present invention was completed.
따라서, 본 발명의 목적은 콘크리트용 결합재 조성물을 제공하는데 있다.
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a binder composition for concrete.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention, claims and drawings.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 (a) 바텀애시 5-50 중량% 및 플라이애시 50-95 중량%를 포함하는 애시혼합물 10-30 중량%; (b) 고로슬래그 미분말 30-50 중량%; 및 (c) 포틀랜드 시멘트 30-40 중량%를 포함하는 콘크리트용 결합재 조성물을 제공한다.
According to one aspect of the invention, the present invention (a) 10-30% by weight of the ash mixture comprising 5-50% by weight bottom ash and 50-95% by weight fly ash; (b) 30-50% by weight of blast furnace slag powder; And (c) 30-40% by weight of Portland cement.
본 발명자들은 바텀애시를 이용하여 내화학성, 내염해성 및 내구성이 우수한 콘크리트를 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 바텀애시 및 플라이애시를 특정 함량으로 포함하는 애시혼합물을 메카노케미칼 처리를 하여 제조하고, 이를 고로슬래그 미분말 및 포틀랜드 시멘트와 특정 함량으로 혼합하여 콘크리트용 결합재 조성물을 제조한 결과, 표면활성이 향상되고, 170 J/g 이하의 누적수화열을 나타내며, 콘크리트 혼합재료에 포함될 경우, 콘크리트의 작업성이 개선되어 시공성이 향상되고, 우수한 장기강도 발현 및 내염해 저항성에 의해 매우 우수한 내구성을 나타냄을 확인하였다.
The present inventors have tried to develop concrete having excellent chemical resistance, salt resistance and durability using bottom ash. As a result, an ash mixture containing bottom ash and fly ash in a specific content was prepared by mechanochemical treatment, and this was mixed with blast furnace slag powder and portland cement in a specific content to prepare a binder composition for concrete. It is improved, exhibits a cumulative heat of hydration of 170 J / g or less, when included in the concrete mixed material, the workability of the concrete is improved, the workability is improved, the excellent long-term strength and salt resistance is very excellent durability Confirmed.
본 명세서에서 용어“메카노케미칼 처리기법”은 기계적 에너지로 물질의 결합상태를 변화시켜 그 물질의 물리화학적 성질을 변화시키거나, 주위의 물질과의 반응결과를 변화시켜 응용하는 방법으로, 기본적으로 비가열 조작이고 가열조작에서는 얻어질 수 없는 물질을 합성 또는 분해할 수 있는 독특한 처리기술을 말한다. 본 발명은 상기 기술을 이용하기 때문에 원자 또는 분자레벨에서 일어나는 나노 스케일의 재료평가를 수행하는데 이용되고, 종래에는 BaCO3 및 TiO2의 혼합분쇄에 의한 조성의 균일화, 활성화에 의한 반응속도 증대, 페라이트 메모리코어의 제조공정에서 분쇄에 의한 메모리 특성의 향상에 대한 연구 등의 분야에서 우수한 결과를 나타내기도 하였다.As used herein, the term "mechanochemical treatment technique" is a method of changing the bonding state of a material by mechanical energy to change the physical and chemical properties of the material or by changing the reaction result with surrounding materials. It is a non-heating operation and refers to a unique processing technique that can synthesize or decompose materials that cannot be obtained in a heating operation. The present invention is used to carry out nanoscale material evaluation, which takes place at the atomic or molecular level because of the use of this technique, and conventionally BaCO 3 In addition, excellent results were found in the field of uniform composition of TiO 2 by mixing, increasing reaction speed by activation, and improvement of memory characteristics by grinding in the manufacturing process of ferrite memory core.
이에 본 발명에서는 메카노케미칼 처리기법을 통해 바텀애시 표면을 활성화 처리하여 시멘트 혼합재로의 사용가능성을 확인하였다.
Accordingly, in the present invention, the bottom ash surface was activated through a mechanochemical treatment method to confirm the applicability of the cement mixture.
본 발명의 콘크리트용 결합재 조성물은 크게 (a) 애시혼합물; (b) 고로슬래그 미분말; 및 (c) 포틀랜드 시멘트를 포함하고, 상기 (a) 애시혼합물은 바텀애시및 플라이애시를 포함한다.
The binder composition for concrete of the present invention is largely (a) ash mixture; (b) blast furnace slag fine powder; And (c) portland cement, wherein the ash mixture (a) comprises a bottom ash and a fly ash.
본 발명의 애시혼합물에 포함되는 바텀애시 및 플라이애시는 화력발전소에서 발생하는 산업 부산물로, 이들의 주성분은 SiO2, Al2O3, CaO 및 Fe2O3이다.Bottom ash and fly ash included in the ash mixture of the present invention are industrial by-products generated in a thermal power plant, and their main components are SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO and Fe 2 O 3 .
바텀애시의 경우, 바텀애시 전체 중량을 기준으로 하여 SiO2 40-50 중량%, Al2O3 20-30 중량%, CaO 2-10 중량%, Fe2O3 10-20 중량% 및 기타 성분 0.1-5 중량%를 포함하는 바텀애시를 이용하는 것이 바람직하고, 플라이애시의 경우, SiO2 60-70 중량%, Al2O3 10-20 중량%, CaO 2-10 중량%, Fe2O3 2-10 중량% 및 기타 성분 0.1-5 중량%를 포함하는 플라이애시를 이용하는 것이 바람직하다.For bottom ash, 40-50 wt% SiO 2 , 20-30 wt% Al 2 O 3 , CaO 2-10 wt%, Fe 2 O 3 10-20 wt% and other components based on the total weight of the bottom ash It is preferable to use a bottom ash containing 0.1-5% by weight, and in the case of a fly ash, 60-70% by weight of SiO 2 , 10-20% by weight of Al 2 O 3 , CaO 2-10% by weight, Fe 2 O 3 Preference is given to using fly ash comprising 2-10% by weight and 0.1-5% by weight of other components.
또한, 본 발명에 이용되는 바텀애시는 밀도가 2-4 kg/m3 그리고 플라이애시는 밀도가 1.5-3 kg/m3인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 바텀애시는 밀도가 2-3 kg/m3 그리고 플라이애시는 밀도가 2-2.7 kg/m3이고, 보다 더 바람직하게는 바텀애시는 밀도가 2.4-2.8 kg/m3 그리고 플라이애시는 밀도가 2-2.4 kg/m3이다.
Further, the bottom ash used in the present invention has a density of 2-4 kg / m 3 and the fly ash has a density of 1.5-3 kg / m 3 , and more preferably, the bottom ash has a density of 2-3 kg. / m 3 and fly ash has a density of 2-2.7 kg / m 3 , even more preferably bottom ash has a density of 2.4-2.8 kg / m 3 and fly ash has a density of 2-2.4 kg / m 3 .
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 애시혼합물은 애시혼합물 전체 중량을 기준으로 하여 바텀애시 25-50 중량% 및 플라이애시 50-75 중량%를 포함한다.According to a preferred embodiment of the invention, the ash mixture comprises 25-50% by weight bottom ash and 50-75% by weight fly ash based on the total weight of the ash mixture.
상기 애시혼합물에서 상기 바텀애시의 함량이 5 중량% 미만인 경우에는 상대적으로 내구성이 우수한 바텀애시의 함량이 부족하여 콘크리트의 내투수성, 내화학성 및 내염해성이 감소하게 되어, 콘크리트의 열화가 초기에 진행되어 구조물의 내구수명이 단축되는 문제가 있으며, 50 중량%를 초과하는 경우에는 상대적으로 기공률이 높은 바텀애시의 함량이 증가하고 메카노케미칼 처리에 의해 바텀애시의 표면처리에 기여하는 플라이애시의 함유량이 부족하여 콘크리트 제조 시, 작업성 하락 및 압축강도가 저하하는 단점이 있다.
When the content of the bottom ash in the ash mixture is less than 5% by weight, the content of the bottom ash, which is relatively durable, is insufficient, thereby reducing the water permeability, chemical resistance, and salt resistance of the concrete. As a result, there is a problem of shortening the durability life of the structure, and if it exceeds 50% by weight, the content of the bottom ash having a relatively high porosity increases and the fly ash contributes to the surface treatment of the bottom ash by mechanochemical treatment. Insufficient content has the disadvantage of deterioration of workability and compressive strength during concrete production.
본 발명의 콘크리트용 결합재 조성물에 포함되는 애시혼합물은 메카노케미칼 처리를 실시하여 준비되는데, 상기 메카노케미칼 처리는 당업계에 공지된 다양한 방법으로 실시될 수 있고, 바람직하게는 바텀애시의 표면처리를 통한 활성화 증대를 위해 바텀애시에 플라이애시를 첨가한 후, 진동밀을 이용하여 실시한다.The ash mixture included in the binder composition for concrete of the present invention is prepared by carrying out a mechanochemical treatment, and the mechanochemical treatment may be carried out by various methods known in the art, and preferably, the surface treatment of the bottom ash After the fly ash is added to the bottom ash to increase the activation through, it is carried out using a vibration mill.
구체적으로, 8.0 L의 실린더형 분쇄용기에 직경 8 mm의 강구를 2.5-3.0 L 채운 상태에서 시료를 1.0-1.5 리터를 투입하고 물리적 에너지를 가하여 메카노케미칼 처리를 실시한다.Specifically, 1.0-1.5 liters of the sample is introduced into a 8.0 L cylindrical grinding container filled with 2.5-3.0 L of steel balls having a diameter of 8 mm, and mechanochemical treatment is performed by applying physical energy.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 애시혼합물은 애시혼합물 단위부피(m3)당 50-150 KJ/s의 물리적 에너지를 가한 조건에서 메카노케미칼 처리를 하여 혼합되고, 보다 바람직하게는 상기 물리적 에너지는 애시혼합물 단위부피(m3)당 80-120 KJ/s이며, 보다 더 바람직하게는 상기 물리적 에너지는 애시혼합물 단위부피(m3)당 90-110 KJ/s이다.According to a preferred embodiment of the present invention, the ash mixture is mixed by mechanochemical treatment under the conditions of applying a physical energy of 50-150 KJ / s per unit volume of ash mixture (m 3 ), more preferably the physical The energy is 80-120 KJ / s per unit volume of ash mixture (m 3 ), and even more preferably the physical energy is 90-110 KJ / s per unit volume of ash mixture (m 3 ).
본 발명의 다른 바람직한 구현예에 따르면, 상기 애시혼합물은 30-120분 동안 진동밀로 분쇄하여 메카노케미칼 처리를 하여 혼합되고, 보다 바람직하게는 45-90분 동안 진동밀로 분쇄하고, 보다 더 바람직하게는 60-90분 동안 진동밀로 분쇄한다.According to another preferred embodiment of the invention, the ash mixture is ground by vibrating mill for 30-120 minutes and mixed by mechanochemical treatment, more preferably by grinding by vibrating mill for 45-90 minutes, even more preferably Grind with a vibration mill for 60-90 minutes.
일반적으로 분쇄는 분체의 반응속도를 촉진하여 균일한 반응을 할 수 있게 하며, 혼합을 균일하게 하기 위한 목적으로 행해진다. 분쇄기를 이용한 메카노케미칼 반응의 달성도는 사용되는 분쇄기의 종류, 크기 또는 조작조건 등에 의하여 좌우될 수 있는데, 특히, 시멘트 분야에서는 시멘트 원료를 분쇄하기 위하여 통상 볼밀이나 롤러밀 등의 미분쇄기를 사용하는데, 볼밀의 경우 회전하는 원통 안에서 분쇄매체가 원심력에 의해 원통 내벽을 따라 상부로 올라간 후, 낙하하면서 분쇄물에 충격력을 가하여 분쇄하는 방식이며, 롤러밀은 밀 안에 3-4개의 롤러를 원판 위에서 자전시키는 동시에 전체를 공전시켜 롤러와 원판 그리고 내벽 사이에서 분쇄물이 압축 및 마찰력에 의해 분쇄되는 원리를 이용하는 방식을 말한다.In general, pulverization is carried out for the purpose of promoting uniform reaction by accelerating the reaction rate of the powder. The achievement of the mechanochemical reaction using the grinder may depend on the type, size, or operating conditions of the grinder used. In particular, in the field of cement, grinding mills such as ball mills or roller mills are generally used to grind cement raw materials. In the case of a ball mill, the grinding media are moved upwards along the inner wall of the cylinder by centrifugal force, and then are dropped by applying an impact force to the grinding material while falling.The roller mill rotates 3-4 rollers in the mill on a disk. It is a method that uses the principle that the pulverized material is crushed by the compression and friction force between the roller, the disc and the inner wall by simultaneously revolving the whole.
그러나, 본 발명에서 이용하는 진동밀은 편심을 가지는 원에 의해 밀 전체가 진동을 하면서 밀 안의 볼이나 바와 같은 분쇄매체가 분쇄물에 충격력과 마찰력을 동시에 전달하여 분쇄물을 미크론(μm) 단위까지 분쇄하는 것으로, 단시간 내에 분쇄물에 다량의 분쇄에너지를 공급함으로써 분쇄원료의 성질을 물리화학적으로 변화시킬 수 있다.However, in the vibration mill used in the present invention, while the whole mill is vibrated by a circle having an eccentricity, the grinding media such as balls or bars in the mill simultaneously deliver impact and frictional forces to the mill, thereby grinding the mill to a micron (μm) unit. By supplying a large amount of pulverization energy to the pulverized product within a short time, the properties of the pulverized raw material can be changed physically and chemically.
따라서, 진동밀을 이용하여 바텀애시와 플라이애시를 혼합 분쇄할 경우, 플라이애시의 미립자가 바텀애시의 입자의 표면에 물리적으로 결합 되어 입자간의 친화성이 증대함에 따라 바텀애시의 화학적 활성이 증대하는 결과를 가져오게 할 수 있다.
Therefore, when the bottom ash and fly ash are mixed and pulverized using a vibration mill, the particles of the fly ash are physically bonded to the surface of the particles of the bottom ash, thereby increasing the chemical affinity of the bottom ash as the affinity between the particles increases. You can get results.
바텀애시 및 플라이애시를 포함하는 애시혼합물은 콘크리트용 결합재 조성물의 전체 중량을 기준으로 하여 10-30 중량%로 포함되고, 보다 바람직하게는 15-25 중량%로 포함되며, 가장 바람직하게는 20 중량%이다. 일반적으로 바텀애시 및 플라이애시와 같은 석탄회는 그 자체로는 수경성이 없으나, 실리카 성분이 석탄회 및 시멘트의 수화생성물인 수산화칼슘과 서서히 반응하면서 안정된 불용성 화합물을 생성하여 경화하는 성질이 있으므로, 애시혼합물이 본 발명의 조성물에 상기 함량으로 포함될 경우 콘크리트의 수화열 감소 효과 및 초기강도 발현을 나타낸다.
The ash mixture comprising the bottom ash and the fly ash is included in 10-30% by weight, more preferably in 15-25% by weight, most preferably 20% by weight, based on the total weight of the binder composition for concrete. %to be. Generally, ash ash, such as bottom ash and fly ash, is not hydraulic in itself, but since the silica component reacts slowly with calcium hydroxide, which is a hydration product of coal ash and cement, it produces a stable insoluble compound and hardens it. When included in the content of the composition of the invention shows the effect of reducing the heat of hydration and initial strength of concrete.
본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 상기 애시혼합물은 브레인 비표면적이 6000-8000 cm2/g이고, 보다 바람직하게는 브레인 비표면적이 6000-7000 cm2/g이며, 보다 더 바람직하게는 브레인 비표면적이 6000-6500 cm2/g이고, 보다 더욱 더 바람직하게는 브레인 비표면적이 6000-6300 cm2/g이다.According to another preferred embodiment of the present invention, the ash mixture has a brain specific surface area of 6000-8000 cm 2 / g, more preferably a brain specific surface area of 6000-7000 cm 2 / g, even more preferably The brain specific surface area is 6000-6500 cm 2 / g, even more preferably the brain specific surface area is 6000-6300 cm 2 / g.
상기 분쇄된 애시혼합물의 입자의 브레인 비표면적이 6000 cm2/g 미만인 경우에는 비표면적의 감소 및 본 발명에서 원하는 표면 활성에 따른 화학적 활성을 달성할 수 없어 콘크리트의 조기강도 발현이 지연되는 문제점이 있고, 8000 cm2/g를 초과하는 경우에는 콘크리트의 점성 증가로 타설 시 작업성에 문제점이 발생하고, 제조원가 상승으로 경제적 측면에서 바람직하지 못하다.
When the brain specific surface area of the particles of the crushed ash mixture is less than 6000 cm 2 / g, the reduction of the specific surface area and the chemical activity according to the desired surface activity in the present invention can not be achieved, which leads to delay in early strength expression of concrete. In addition, when it exceeds 8000 cm 2 / g, the workability occurs when pouring due to the increase of the viscosity of the concrete, it is not preferable in terms of economics due to the increase in manufacturing cost.
또한, 본 발명의 조성물에 이용되는 고로슬래그는 제철소에서 발생하는 부산물로, 고로에 장입된 철광석, 코크스 및 석회석 등에 포함된 비철성분이 용융된 것이고, SiO2 및 CaO가 주성분인 무기물로 되어 있어 재활용이 가능한 재료이다.In addition, the blast furnace slag used in the composition of the present invention is a by-product generated in the steel mill, and non-ferrous components contained in iron ore, coke, and limestone charged in the blast furnace are melted, and SiO 2 and CaO are mainly composed of inorganic substances, and are recycled. This is a possible material.
특히, 미분쇄 공정을 거친 고로슬래그 미분말은 알칼리 자극에 의해 칼슘실리케이트, 칼슘알루미네이트 및 칼슘알루미노실리케이트 수화물 등을 생성하고 그 분말 자체로서도 수화물을 형성하는 잠재수경성을 가진 재료로 석탄회보다 우수한 강도발현을 나타낸다. 일반적으로 석탄회에 미치지 못하지만 어느 정도의 수화열 저감효과를 갖는다.In particular, the blast furnace slag fine powder, which has undergone pulverization process, produces calcium silicate, calcium aluminate and calcium aluminosilicate hydrate by alkali stimulation, and has a latent hydraulic property that forms a hydrate even as the powder itself. Indicates. It is generally less than coal ash, but has some effect of reducing heat of hydration.
고로슬래그 미분말은 콘크리트용 결합재 조성물을 전체 중량을 기준으로 하여 30-50 중량%로 포함되고, 보다 바람직하게는 40-45 중량%로 포함된다.The blast furnace slag powder is included in the binder composition for concrete 30-30% by weight based on the total weight, more preferably 40-45% by weight.
고로슬래그 미분말의 함량이 30 중량% 미만인 경우, 결합재 조성물 중 시멘트의 수화반응에 의한 과도한 수화발열에 의해 콘크리트의 내외부 온도차가 증가하여 구조물의 온도균열이 발생할 수 있는 단점이 있고, 함량이 50 중량%를 초과하는 경우에는 콘크리트의 초기강도 발현 저하로 인한 시공 상에 문제가 발생할 뿐만 아니라, 콘크리트의 타설 온도가 높을 경우 고로슬래그 미분말의 특성상 고온에서 급격한 수화반응을 일으켜 콘크리트의 내부온도를 급격하게 상승시키는 작용을 할 수 있는 문제점이 있다.If the content of blast furnace slag powder is less than 30% by weight, the temperature difference between the inside and outside of the concrete may increase due to excessive hydration heat caused by the hydration reaction of cement in the binder composition, which may cause temperature cracking of the structure, and the content is 50% by weight. In case of exceeding, it causes problems in construction due to the decrease in initial strength of concrete, and when the concrete's casting temperature is high, it causes a rapid hydration reaction at high temperature due to the characteristics of blast furnace slag fine powder, thereby rapidly raising the internal temperature of concrete. There is a problem that can work.
한편, 결합재의 입자 크기 정도를 나타내는 분말도는 결합재의 수화반응 속도에 큰 영향을 준다. 결합재의 품질이 일정한 경우에 일정한 무게 속에 입자가 많아 비표면적이 클수록(미세할수록) 수화작용이 촉진되므로 응결이 빠르고 조기강도가 높아지며, 작업성이 좋고 조직이 치밀하여 시공 후에는 물을 통과시키지 않는 성질이 있다. 반면, 비표면적이 너무 크면 콘크리트가 응결할 때에 급격한 초기 반응성으로 인하여 수화열이 많이 발생 되어서 초기균열이 일어나기 쉽고 시멘트를 장기간 저장할 때 풍화작용이 일어나기 쉽다. 이 때문에 시멘트의 분말도는 너무 크거나 작아도 좋지 않다.On the other hand, the powder degree showing the particle size of the binder has a great influence on the hydration reaction rate of the binder. When the quality of the binder is constant, the number of particles in a certain weight, the larger the specific surface area (the finer), the greater the hydration effect, so that the condensation is faster and the early strength is high, the workability is good, and the structure is dense, so that water does not pass after construction. There is a nature. On the other hand, if the specific surface area is too large, the heat of hydration is generated due to the rapid initial reactivity when concrete is condensed, which is likely to cause early cracking and weathering when cement is stored for a long time. Because of this, the cementity of the cement may not be too large or too small.
따라서, 본 발명에서 이용되는 고로슬래그 미분말은 비표면적이 4000-5000 cm2/g인 것이 바람직하다. 상기 고로슬래그 미분말의 비표면적이 4000 cm2/g 미만인 경우에는 수화활성도가 감소하여 콘크리트의 조기강도 발현이 지연될 수 있는 문제점이 발생할 수 있고, 5000 cm2/g를 초과하는 경우에는 수화에 의한 과도한 수화열이 발생하여 콘크리트에 온도균열을 발생시킬 수 있는 문제점이 있다.Therefore, the blast furnace slag fine powder used in the present invention preferably has a specific surface area of 4000-5000 cm 2 / g. When the specific surface area of the blast furnace slag powder is less than 4000 cm 2 / g, the hydration activity may be reduced, which may delay the development of premature strength of concrete, and when it exceeds 5000 cm 2 / g, Excessive heat of hydration is generated there is a problem that can cause a temperature crack in the concrete.
본 발명의 다른 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명에 이용되는 고로슬래그 미분말은 밀도가 2-4 kg/m3이고, 보다 바람직하게는 밀도가 2.5-3.5 kg/m3이며, 보다 더 바람직하게는 밀도가 2.5-3 kg/m3이다.
According to another preferred embodiment of the present invention, the blast furnace slag fine powder used in the present invention has a density of 2-4 kg / m 3 , more preferably a density of 2.5-3.5 kg / m 3 , even more preferably The density is 2.5-3 kg / m 3 .
또한, 본 발명의 조성물에 포함되는 포틀랜드 시멘트는 본 발명의 콘크리트용 결합재 조성물의 전체 중량을 기준으로 하여 30-40 중량%로 포함되고, 보다 바람직하게는 35-40 중량%로 포함된다. 상기 포틀랜드 시멘트의 함량이 30 중량% 미만인 경우에는 콘크리트의 강도를 발현하는 주 결합재의 부족과 여타 혼합물의 반응을 활성화시키는 Ca 이온의 공급원이 부족하여 콘크리트 강도발현에 문제가 발생하고, 40 중량%를 초과하는 경우에는 콘크리트의 수화열이 증가하여 온도균열이 발생할 수 있고, 시멘트의 특성상 상대적으로 콘크리트의 내구성을 하락시켜 구조물의 내구수명을 단축시키는 문제를 초래하게 된다.
In addition, Portland cement included in the composition of the present invention is included in 30-40% by weight, more preferably 35-40% by weight based on the total weight of the binder composition for concrete of the present invention. If the content of the Portland cement is less than 30% by weight, the lack of a main binder for expressing the strength of the concrete and the lack of a source of Ca ions for activating the reaction of other mixtures cause problems in concrete strength. If exceeded, the heat of hydration of the concrete may increase, causing temperature cracking, and due to the characteristics of the cement, the durability of the concrete may be relatively reduced, resulting in a problem of shortening the durability life of the structure.
본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 상기 조성물은 재령 3일 후에 누적수화열이 120-170 J/g이다.According to another preferred embodiment of the invention, the composition has a cumulative heat of hydration 120-170 J / g after 3 days of age.
본 발명의 조성물의 누적수화율이 상기 범위를 가짐으로써, 전체적으로 수화열이 낮아 대형구조물에 사용되는 매스콘크리트나 초고강도콘크리트에서 발생할 수 있는 온도균열 방지에 탁월한 성능을 기대할 수 있고, 바다에 인접한 해양구조물에 적용될 경우, 포졸란 반응에 의하여 콘크리트 조직이 고밀도화되어 내구성이 향상되고 결과적으로 구조물의 열화방지에 우수한 성능을 발휘한다.As the cumulative hydration rate of the composition of the present invention has the above range, the heat of hydration as a whole can be expected to be excellent in preventing temperature cracking that may occur in the mass concrete or ultra high-strength concrete used in large structures, and marine structures adjacent to the sea When applied to the pozzolanic reaction, the concrete structure is densified to improve the durability and consequently exhibits excellent performance in preventing deterioration of the structure.
본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:The features and advantages of the present invention are summarized as follows:
(ⅰ) 본 발명은 (a) 바텀애시 및 플라이애시를 포함하는 애시혼합물; (b) 고로슬래그 미분말; 및 (c) 포틀랜드 시멘트를 포함하는 콘크리트용 결합재 조성물에 관한 것이다.(Iii) the present invention comprises (a) an ash mixture comprising a bottom ash and a fly ash; (b) blast furnace slag fine powder; And (c) relates to a binder composition for concrete comprising portland cement.
(ⅱ) 본 발명의 조성물에 포함되는 애시혼합물은 메카노케미칼 처리를 통하여 제조되고, 상기 애시혼합물은 우수한 작업성 및 활성도 결과를 보여 주어, 표면활성이 향상됨으로써, 매우 우수한 콘크리트의 강도발현 효과를 나타낸다.(Ii) The ash mixture included in the composition of the present invention is prepared through mechanochemical treatment, and the ash mixture shows excellent workability and activity results, thereby improving surface activity, thereby improving the strength of the concrete. Indicates.
(ⅲ) 또한, 본 발명의 조성물은 재령 3일 후에 170 J/g 이하의 누적수화열을 나타내어, 콘크리트의 수화열을 제어하는데 우수한 성능을 나타내었다.(Iii) In addition, the composition of the present invention exhibited a cumulative heat of hydration of 170 J / g or less after 3 days of age, showing excellent performance in controlling the heat of hydration of concrete.
(ⅳ) 한편, 본 발명의 조성물은 콘크리트 혼합재료에 포함되어, 동일 슬럼프를 얻기 위한 혼화제량이 감소하여 콘크리트의 작업성이 개선되어 시공성이 향상되고, 표면처리된 바텀애시의 포졸란 반응에 의해 우수한 장기강도 발현 및 내염해 저항성에 의해 내구성이 매우 우수하다.(Iii) On the other hand, the composition of the present invention is included in the concrete mixed material, the amount of admixture for obtaining the same slump is reduced, the workability of the concrete is improved, the workability is improved, and excellent long-term by the pozzolanic reaction of the surface-treated bottom ash It is excellent in durability due to its strength and resistance to salt damage.
(ⅴ) 따라서, 본 발명의 조성물은 바텀애시의 재활용 범위를 확대시켜 친환경적으로 고품질의 콘크리트를 제공할 수 있고, 최종제품의 원가를 절감할 수 있다.(Iii) Therefore, the composition of the present invention can expand the recycling range of the bottom ash to provide environmentally-friendly high quality concrete, and can reduce the cost of the final product.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 바텀애시 및 플라이애시를 포함하는 애시혼합물의 입도 분포를 보여주는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 콘크리트용 결합재의 누적수화열을 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제조된 콘크리트의 슬럼프 및 혼화제량을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제조된 콘크리트의 압축강도를 보여주는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제조된 콘크리트의 통과 전하량을 보여주는 그래프이다.1 is a graph showing a particle size distribution of an ash mixture including a bottom ash and a fly ash prepared according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a graph showing the cumulative heat of hydration of the binder for concrete prepared according to another embodiment of the present invention.
Figure 3 is a graph showing the amount of slump and admixture of concrete prepared according to another embodiment of the present invention.
Figure 4 is a graph showing the compressive strength of the concrete produced according to another embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the amount of charge passing through the concrete produced according to another embodiment of the present invention.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are only for describing the present invention in more detail and that the scope of the present invention is not limited by these embodiments in accordance with the gist of the present invention .
실시예Example
본 명세서 전체에 걸쳐, 특정 물질의 농도를 나타내기 위하여 사용되는 “%“는 별도의 언급이 없는 경우, 고체/고체는 (중량/중량) %, 고체/액체는 (중량/부피) %, 그리고 액체/액체는 (부피/부피) %이다.
Throughout this specification, "%" used to denote the concentration of a particular substance is intended to include solids / solids (wt / wt), solid / liquid (wt / The liquid / liquid is (vol / vol)%.
제조예 1-2 및 비교제조예 1-3 : 애시혼합물의 제조Preparation Example 1-2 and Comparative Preparation Example 1-3: Preparation of Ash Mix
본 발명의 콘크리트용 결합재에 사용된 각 재료의 화학 성분은 하기 표 2에 나타낸 바와 같다:The chemical composition of each material used in the concrete binder of the present invention is shown in Table 2 below:
(kg/m3)density
(kg / m 3 )
애시혼합물의 메카노케미칼 처리를 위하여 8.0 리터의 실린더형 분쇄용기에 직경 8 mm의 강구를 2.5-3.0 L 채운 상태에서 아래 표 3과 같이 바텀애시 및 플라이애시를 혼합하고 이를 1.0-1.5 L 투입하고 애시혼합물의 단위부피(m3)당 100 KJ/s의 물리적 에너지를 가하고, 진동밀(제조업체 : 웅비기계, 장비명 : TBM2L)을 이용하여 60분 동안 분쇄하였다(제조예 1-2 및 비교제조예 2-3). 시료의 물성평가를 위하여 일반 플라이애시를 비교제조예 1로 이용하였다.For the mechanochemical treatment of the ash mixture, the bottom ash and fly ash were mixed with 1.0-1.5 L of 8 mm diameter steel balls with 2.5-3.0 L of steel balls, and 1.0-1.5 L of the ash ash was added. 100 KJ / s of physical energy per unit volume (m 3 ) of the ash mixture was added and ground for 60 minutes using a vibration mill (manufacturer: Woongbi Machinery, equipment name: TBM2L) (Preparation Example 1-2 and Comparative Preparation). Example 2-3). General fly ash was used as Comparative Preparation Example 1 to evaluate the physical properties of the sample.
(중량 %)Bottom ash
(weight %)
(중량 %)Fly ash
(weight %)
(분)Grinding time
(minute)
시험예Test Example 1: One: 애시혼합물의Ash mixture 입도 분포, 물리적 특성 및 활성도 평가 Particle size distribution, physical properties and activity assessment
상기 제조예 1-2 및 비교제조예 1-3의 시료의 입도 분포 및 물리적 특성은 아래 첨부된 도 1 및 하기 표 4에 나타내었다.Particle size distribution and physical properties of the samples of Preparation Example 1-2 and Comparative Preparation Example 1-3 are shown in FIG. 1 and Table 4 below.
(㎛)Center particle size
(탆)
(cm2/g)Brain Specific Surface Area
(cm < 2 > / g)
(%)45㎛ residue
(%)
또한, 상기와 같이 준비된 시료의 반응성 평가를 위해 KSL 5405에 준하여 활성도 시험을 진행하였고, 시료의 물성평가를 위하여 일반 플라이애시(비교제조예 1)와 비교 평가하였으며, 그 결과는 표 5에 정리하였다:In addition, the activity test was conducted in accordance with KSL 5405 to evaluate the reactivity of the prepared sample as described above, and compared with the general fly ash (Comparative Preparation Example 1) to evaluate the physical properties of the sample, the results are summarized in Table 5. :
비 (%)Flow
Ratio (%)
아래 첨부된 도 1, 상기 표 4 및 5에서 볼 수 있듯이, 바텀애시의 함유량이 50 중량%까지는 일반 플라이애시에 비해 우수한 작업성 및 활성도결과를 보여주고 있으나, 50 중량%를 초과하면 플로우비가 감소하고, 초기강도 발현 역시 낮아지는 경향을 보이는 것을 알 수 있었다.
As shown in FIG. 1 and Tables 4 and 5 attached below, the bottom ash content of up to 50% by weight shows excellent workability and activity results compared to a general fly ash, but exceeds 50% by weight of the flow ratio is reduced. In addition, the initial strength expression also showed a tendency to decrease.
제조예Manufacturing example 3 : 콘크리트용 결합재의 제조 3: Manufacture of binder for concrete
상기 제조예 1-2 및 비교제조예 1-2에서 메카노케미칼 처리된 애시혼합물, 보통포틀랜드시멘트 및 고로슬래그 미분말을 하기 표 6에 나타낸 함량 비율로 혼합하여 콘크리트용 결합재를 제조하였다:Mechano-chemically treated ash mixture, ordinary portland cement and blast furnace slag fine powder in Preparation Example 1-2 and Comparative Preparation Example 1-2 were mixed in the content ratios shown in Table 6 to prepare a binder for concrete.
제조예 1compare
Production Example 1
제조예 2compare
Production Example 2
시험예Test Example 2: 콘크리트 2: concrete 결합재Binders 조성물의 Of the composition 수화발열Hydration Fever 특성 평가 Property evaluation
상기 제조예 3의 각 결합재별 수화발열특성을 비교 검토하고자 미소수화열 측정을 실시하였다. 이때, 상대비교를 위하여 기존의 보통포틀랜드시멘트(비교예 5) 및 KS규격에 규정되어 있는 저열포틀랜드시멘트(비교예 4)를 함께 시험하였다. 이러한 미소수화열시험은 일본의 도쿄리코사에서 제조한 TCC-26 장치를 이용하여 20℃의 온도 및 50 중량%의 물/결합재(W/B) 비 조건에서 72시간 동안 누적수화열을 측정하여, 그 결과를 아래 도 2에 나타내었다.
In order to examine and compare the hydration heating characteristics of each binder of Preparation Example 3, the measurement of the heat of hydration was performed. At this time, for comparison, the conventional ordinary portland cement (Comparative Example 5) and the low heat Portland cement (Comparative Example 4) specified in the KS standard were tested together. This microhydration heat test was carried out by measuring the cumulative heat of hydration for 72 hours at a temperature of 20 ℃ and 50% by weight of water / binder (W / B) using a TCC-26 device manufactured by Tokyo Rico, Japan, and the result It is shown in Figure 2 below.
아래 첨부된 도 2에서 확인할 수 있듯이, 보통포틀랜드시멘트(비교예 5) 및 저열포틀랜드시멘트(비교예 4)의 경우, 200 J/g 이상의 수화발열을 나타내고 있다. 또한, 시멘트와 고로슬래그 미분말만을 혼합한 2 성분계 결합재(비교예 3)는 약 180 J/g의 수화발열을 나타내며, 바텀애시 및 플라이애시가 혼합된 결합재에 비해 높은 수치를 나타내었다. 반면, 메카노케미칼 처리된 시료(실시예 1-3 및 비교예 2) 및 일반 플라이애시(비교예 1)를 사용하면 170 J/g 이하의 수화발열량을 나타내며, 콘크리트의 수화열을 제어하는데 우수한 성능을 발휘하는 것을 확인할 수 있었다.
As can be seen in FIG. 2 attached below, the ordinary portland cement (Comparative Example 5) and the low heat Portland cement (Comparative Example 4) exhibit a hydration heat of 200 J / g or more. In addition, the two-component binder (Comparative Example 3) in which only cement and blast furnace slag fine powder were mixed (Comparative Example 3) exhibited a hydration heat of about 180 J / g, which was higher than that of the binder in which bottom ash and fly ash were mixed. On the other hand, the use of mechanochemically treated samples (Examples 1-3 and Comparative Example 2) and general fly ash (Comparative Example 1) showed a hydration calorific value of 170 J / g or less, and was excellent in controlling the heat of hydration of concrete. It could be confirmed to exert.
제조예Manufacturing example 3 : 콘크리트의 제조 3: Manufacture of concrete
상기 결합재를 이용하여 하기 표 7에 나타낸 바와 같은 조건 및 함량비로 콘크리트를 제조하였다:Using the binder to prepare concrete at the conditions and content ratios as shown in Table 7 below:
(W/B) 비
(%)Water / binder
(W / B) ratio
(%)
(S/a, %)Fine aggregate rate
(S / a,%)
(cm)slump
(cm)
(%)Air
(%)
(Water)water
(Water)
(Binder)Binder
(Binder)
(Sand)sand
(Sand)
(Gravel)Pebble
(Gravel)
그리고, 상기 표 7의 실시예 4 내지 6 및 비교예 6 내지 8의 콘크리트의 슬럼프 및 혼화제량은 아래 첨부된 도 3에 나타내었다.
And, the amount of slump and admixture of the concrete of Examples 4 to 6 and Comparative Examples 6 to 8 of Table 7 is shown in Figure 3 attached below.
아래 도 3에서 알 수 있듯이, 콘크리트 작업성의 경우, 바텀애시를 50 중량% 이하로 혼합하여 메카노케미칼 처리한 시료를 사용한 실시예 4 내지 6이, 본 발명과 달리한 조성으로 이루어진 시료를 사용한 비교예 6 내지 8에 비해, 동일 슬럼프를 얻기 위한 혼화제량이 감소하며 우수한 작업성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
As can be seen in FIG. 3 below, in the case of concrete workability, Examples 4 to 6 using a sample treated with mechanochemical by mixing bottom ash at 50% by weight or less, compared with a sample having a composition different from the present invention. Compared with Examples 6 to 8, it was confirmed that the amount of admixture for obtaining the same slump is reduced and shows excellent workability.
시험예Test Example 3: 콘크리트의 압축강도 3: compressive strength of concrete
KS F 2405 “콘크리트의 압축 강도 시험방법”에 준하여 상기 제조예 3에서 제조한 콘크리트에 포함되어 있는 각 결합재의 강도발현특성을 평가하였고, 그 결과는 아래 도 4에 나타내었다.
In accordance with KS F 2405 "Test Method for Compressive Strength of Concrete", the strength expression characteristics of the binders included in the concrete prepared in Preparation Example 3 were evaluated, and the results are shown in FIG. 4 below.
아래 도 4에서 확인할 수 있듯이, 실시예 4 내지 6의 경우, 바텀애시의 함유량이 증가할수록 초기강도는 감소하는 반면, 장기강도 발현이 우수한 것을 확인할 수 있었다. 이는 표면 처리된 바텀애시의 포졸란 반응성에 의한 것으로 콘크리트의 내구성에도 우수한 성능을 발휘하게 됨을 알 수 있었다.
As can be seen in Figure 4, in the case of Examples 4 to 6, as the content of the bottom ash increased initial strength was reduced, it was confirmed that excellent long-term strength expression. This is due to the pozzolanic reactivity of the surface-treated bottom ash, it can be seen that excellent performance in the durability of the concrete.
시험예Test Example 4: 콘크리트의 내구성 평가 4: durability evaluation of concrete
KS F 2771 “전기전도도를 이용한 염소이온 침투저항성” 시험방법에 준하여 상기 제조예 3에서 제조한 콘크리트에 포함되어 있는 각 결합재의 염분차폐성을 비교 평가하였고, 그 결과는 아래 도 5에 나타내었다.
The salt shielding properties of the binders included in the concrete prepared in Preparation Example 3 were compared and evaluated in accordance with KS F 2771 “Chlorine ion penetration resistance using electrical conductivity”, and the results are shown in FIG. 5 below.
아래 도 5에서 볼 수 있듯이, 상대적으로 고미분말의 슬래그 미분말을 다량 함유한 비교예 8이 초기에 우수한 성능을 발현하고 있지만, 장기재령에서는 포졸란 반응에 의해 조직이 치밀화된 실시예 4 내지 6이 보다 우수한 염분차폐성을 보이고 있음을 확인하였다.
As can be seen in Figure 5, Comparative Example 8 containing a relatively large amount of fine slag fine powder initially shows excellent performance, but in the long-term age, Examples 4 to 6 in which the tissue is densified by the pozzolanic reaction It was confirmed that excellent salt shielding properties.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
Claims (8)
(a) 10-30 weight percent ash mixture comprising 25-50 weight percent bottom ash and 50-75 weight percent fly ash; (b) 30-50% by weight of blast furnace slag powder; And (c) 30-40% by weight of Portland cement, wherein the ash mixture was pulverized by vibrating mill for 30-120 minutes under the condition that 50-150 KJ / s of physical energy was applied per unit volume of ash mixture (m 3 ). Characterized in that the binder composition for concrete.
The binder composition for concrete according to claim 1, wherein the ash mixture has a brain specific surface area of 6000-8000 cm 2 / g.
4. The binder composition for concrete according to claim 3, wherein the ash mixture has a brain specific surface area of 6000-6300 cm 2 / g.
The binder composition for concrete according to claim 1, wherein the composition comprises 20% by weight of ash mixture, 40-45% by weight of blast furnace slag powder and 35-40% by weight of Portland cement, based on the total weight of the composition. .
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