KR101398816B1 - Artificial stone made from waste stone or lightweight aggregate of basalt - Google Patents
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Abstract
본 발명은 현무암 부산물 또는 현무암 경량골재를 포함한 인조석 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 현무암 폐석을 둥글게 만든 호박돌과, 시멘트와 현무암 석분슬러지 및 현무암 샌드밀을 1:2:3의 무게비로 소량의 안료와 함께 혼합하여 만든 모르타르를 거푸집에 넣어 양생시켜 만들거나, 현무암 석분슬러지와 점결제 및 발포제로 만든 현무암 경량골재와, 시멘트와 현무암 석분슬러지 및 현무암 샌드밀을 1:2:3의 무게비로 소량의 안료와 함께 혼합하여 만든 모르타르를 거푸집에 넣어 양생시켜 만듦으로써, 상기 경량골재에 의해 경량의 인조석이 되며, 또한 상기 점결제는 제주점토나 물유리이고 발포제는 탄산칼슘(CaCO3)이나 탄화규소(SiC)를 사용한 경량의 인조석을 제작함으로써, 환경오염을 유발할 수 있는 현무암 폐석 및 석분슬러지를 효율적으로 이용하여 현무암 자연석에 버금가는 저가의 인조석을 만들 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to artificial stones including basalt by-product or basalt lightweight aggregate and a method for producing the same. The present invention relates to a method for producing artificial stones, Basalt lightweight aggregate made of basalt stone sludge, binder and foaming agent, cement, basalt stone sludge, and basalt sand mill are mixed at a weight ratio of 1: 2: 3 in a small amount of pigment (CaCO 3 ), silicon carbide (SiC), and the like, and the mortar is blended with the mortar and cured to form a lightweight artificial stone by the lightweight aggregate. , It is possible to efficiently produce the basalt waste lime and the stone lime sludge which can cause environmental pollution It is possible to make a low-cost artificial stone comparable to a basalt natural stone.
Description
본 발명은 현무암 가공 폐석 또는 현무암 석분슬러지 경량골재를 포함한 인조석 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 상세히는 현무암을 가공하고 남은 부산물인 폐석을 시멘트, 현무암 석분슬러지, 현무암 샌드밀 및 안료로 만든 모르타르와 함께 거푸집에 넣어 건조하고 양생하여 만든 인조석 및 그 제조방법, 또는 현무암 석분슬러지와 발포제 등으로 만든 경량골재를 시멘트, 현무암 석분슬러지, 현무암 샌드밀 및 안료로 만든 모르타르와 함께 거푸집에 넣어 건조하고 양생하여 만든 경량의 인조석 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an artificial stone including basalt-processed waste abrasive or basalt stone sludge lightweight aggregate and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a method of manufacturing a synthetic stone, The artificial stone made by drying and curing in formwork and the method of making it, or the lightweight aggregate made of basalt stone sludge and foaming agent is dried and cured by putting it into mortar with mortar made of cement, basalt stone mill, basalt sand mill and pigment Lightweight artificial stone and a method of manufacturing the same.
제주도에 널리 산재되어 있는 암석은 주로 현무암으로 석재가공 공장에서 원석을 채석하여 판석, 경계석 등으로 절단 및 연마한 후 도로 포장재나 토건자재로 주로 이용하고 있다. 현무암은 염기성화산암에 속하고 암석학적으로 단단한 종류의 암석으로 SiO2 함유량이 47∼52% 범위이고, 크고 작은 기공을 포함하는 다공질이 많으며 주로 회색 및 흑색의 색상을 나타낸다.Rocks widely scattered in Jeju Island are mainly basalt, quarrying stone in stone processing factory, cutting and grinding it into slag, boundary stone, etc., and then mainly use it as road packing material or building material. Basalt is a basic volcanic rock and is a lithologically hard rock with an SiO 2 content in the range of 47-52%, with many pores containing large and small pores and mainly gray and black.
현무암은 제주도에서 이전부터 생활용 도구나 문화적인 형상물로 가공하여 사용되어 왔으나, 최근 석재 가공기술의 발달로 토목 건축자재로 사용됨에 따라 현무암 석재의 대량소비에 의한 자원고갈과 현무암 원석을 채취하는 과정에서 자연 환경 훼손이 불가피하며, 원석의 가공시에 폐석과 석분슬러지와 같은 다량의 산업폐기물이 발생하여 이들의 야적에 의한 지하수 오염과 분진으로 인한 대기오염 등 환경문제를 야기하고 있다. Basalt has been used in Jeju Island as a tool for daily living or as a cultural form. However, due to the recent development of stone processing technology, it has been used as construction material for civil engineering. In the course of depletion of resources due to mass consumption of basalt stone and extraction of basalt gemstone It is inevitable to damage the natural environment, and large amounts of industrial wastes such as waste stones and stone sludge are generated during the processing of the gemstones, causing environmental problems such as groundwater pollution and air pollution caused by dusts.
현무암 석재 제품의 생산과정은 석산에서 채석된 5ton 크기 이상의 원석을 다이아몬드 톱이 장착된 절단기를 이용하여 제품 크기에 맞도록 절단하고, 중간 톱과 작은 톱, 연삭기 등을 이용하여 가공하는 재단과정을 거친 후 형태가 완성되면, 연마작업 및 모따기 과정을 거쳐 석제품이 완성된다.The production process of the basalt stone products is performed by cutting a stone of 5 ton or more in size, which is quarried in Koshan, using a cutting machine equipped with a diamond saw to fit the size of the product, and cutting the same using a middle saw, a small saw and a grinder When the post-form is completed, the stone product is completed through the polishing operation and the chamfering process.
이러한 석재 가공과정에서 원석의 약 50% 이상이 폐석 및 석분슬러지 등의 부산물로 발생하여 산업폐기물이 되므로 현무암 자연석의 자원낭비가 심각하다. 도 1와 도 2는 폐석 및 석분슬러지를 나타낸다. 최근 제주도에서 현무암 가공으로 인하여 발생되는 폐석은 년 평균 84,000∼126,000톤, 석분슬러지는 년 평균 21,000∼29,400톤 정도로 추정된다. In this stone processing process, about 50% or more of the ore is generated as byproducts such as waste sludge and stone sludge, and it becomes industrial waste, so waste of resources in the basalt natural stone is serious. Figures 1 and 2 show waste lime and stone dust sludge. Recently, the average amount of waste seizures generated from basalt processing in Jeju Island is estimated to be 84,000 ~ 126,000 tonnes per year, and the annual amount of stone sludge is estimated to be around 21,000 ~ 29,400 tonnes.
따라서, 현무암 가공 폐석과 석분슬러지 등의 산업폐기물에 의해 야기되는 환경문제를 해결하고 폐자원을 재활용한 인조석 개발이 필요하며, 특히 현무암 자연석의 수요를 대체하기 위해서는 자연석에 가까운 외양을 지니면서도 저렴한 비용으로 제조할 수 있는 현무암 인조석의 개발이 요구되고 있다. Therefore, it is necessary to solve the environmental problems caused by industrial wastes such as basalt wastes and limestone sludge, and to develop artificial stones that recycle waste resources. In particular, in order to replace the demand of natural stone basalt, It is required to develop a basaltite artificial stone which can be manufactured by the above method.
본 출원과 같은 목적의 관련 연구로는 선행기술문헌의 특허문헌에 기재된 대한민국 특허 제10-0466528호와 특허 제10-0579811호가 있다. 이들은 현무암 가공 부산물 중 석분슬러지를 시멘트 등과 혼합하여 현무암 인조석을 제조하는 것으로 본 출원과는 시료의 구성 및 제조방법이 다르다.Related studies for the same purpose as the present application are Korean Patent No. 10-0466528 and Korean Patent No. 10-0579811 which are described in the patent documents of the prior art documents. These are manufactured by mixing basalt stone sludge with cement and the like in basalt processing by-products, and the constitution and manufacturing method of the sample are different from the present application.
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 현무암을 가공하고 남은 부산물인 폐석과 석분슬러지를 이용하여 자연석현무암 제품에 가까운 외양을 지니면서도 저렴한 비용으로 제조할 수 있는 현무암 인조석 제품을 만드는 제조방법을 제공함에 있다.The present invention has been made in order to solve all of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method of producing a natural stone basalt product, which can be produced at low cost by using a waste stone and stone sludge, And to provide a manufacturing method of making a basalt artificial stone product.
또 다른 목적은 현무암 석분슬러지를 소성발포하여 제조한 경량골재를 폐석과 함께 사용하여 자연석현무암 제품에 가까운 외양을 지니면서도 저렴한 비용으로 제조할 수 있는 경량의 인조석 제품을 만드는 제조방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a lightweight artificial stone product which can be manufactured at low cost while having a similar appearance to a natural stone basalt product by using lightweight aggregate produced by calcining and firing basalt stone sludge together with a waste stone.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 현무암 부산물을 포함한 인조석은, 현무암 폐석을 굴림장치에 넣어 굴려서 자연석과 유사하게 만든 호박돌과, 시멘트와 현무암 석분슬러지 및 현무암 샌드밀을 1:2:3의 무게비로 배합하고 소량의 안료와 함께 혼합하여 만든 모르타르를 거푸집에 넣어 양생시켜 만든 것을 특징으로 하고 있다.In order to achieve the above-mentioned object, the artificial stone including the basalt by-product of the present invention can be obtained by mixing an amber stone, which is rolled in a rolling device into a natural stone, and a cement and basalt stone sludge and a basalt sand mill at a ratio of 1: 2: 3 And the mortar mixed with a small amount of pigment is cured by being molded into a mold.
또, 현무암 석분슬러지를 소성발포하여 만든 현무암 경량골재와, 시멘트와 현무암 석분슬러지 및 현무암 샌드밀을 1:2:3의 무게비로 소량의 안료와 함께 혼합하여 만든 모르타르를 거푸집에 넣어 양생시켜 만듦으로써, 상기 경량골재에 의해 경량의 인조석이 되는 것을 다른 특징으로 하고 있다.In addition, by making basalt lightweight aggregate made by baking basalt stone sludge, cement, basalt stone sludge and basalt sand mill at a weight ratio of 1: 2: 3 together with a small amount of pigment, , And the lightweight aggregate forms a lightweight artificial stone.
또, 현무암 폐석을 굴림장치에 넣어 굴려서 자연석과 유사하게 만든 호박돌과, 현무암 석분슬러지를 소성발포하여 만든 현무암 경량골재와, 시멘트와 현무암 석분슬러지 및 현무암 샌드밀을 1:2:3의 무게비로 소량의 안료와 함께 혼합하여 만든 모르타르를 거푸집에 넣어 양생시켜 만듦으로써, 상기 경량골재에 의해 경량의 인조석이 되는 것을 다른 특징으로 하고 있다.Basalt rock slag and basalt sand mills were mixed at a weight ratio of 1: 2: 3 in a small amount, and the amount of cobalt sludge And the mortar mixed with the pigment of the lightweight aggregate is cured by being molded into a mold so that the lightweight aggregate becomes a lightweight artificial stone.
또, 상기 경량골재는 현무암 석분슬러지에 점결제와 발포제를 혼합하여 1,150℃의 온도에서 소성발포한 것으로, 점결제는 제주점토와 유리분말이고 발포제는 탄산칼슘(CaCO3)이거나, 점결제는 물유리이고 발포제는 탄화규소(SiC)인 것이 바람직하다.Further, the lightweight aggregate is that plastic foam at a temperature of 1,150 ℃ by mixing a binder and a foaming agent to the basalt stone dust, binder is Jeju clay and glass powder and blowing agent may be a calcium carbonate (CaCO 3), binder is water glass And the blowing agent is preferably silicon carbide (SiC).
또, 현무암 부산물을 포함한 인조석의 제조방법은, 현무암 가공의 부산물인 폐석을 굴림장치에 넣어 굴려 세척 및 모서리 연마를 함으로써 호박돌을 만드는 단계; 상기 호박돌을 거푸집에 채우는 단계; 상기 호박돌이 채워진 거푸집에 시멘트와 현무암 석분슬러지 및 현무암 샌드밀을 1:2:3의 무게비로 소량의 안료와 함께 혼합하여 만든 모르타르를 상기 거푸집에 붓는 단계; 상기 호박돌과 모르타르가 채워진 거푸집을 진동장치에 의해 진동을 가하여 모르타르가 호박돌 사이로 골고루 분산되도록 하는 단계; 및 상기 거푸집 내의 호박돌과 상기 호박돌 사이로 골고루 분산된 모르타르를 건조하고 일정기간 양생하여 호박돌과 모르타르가 일체로 된 인조석을 완공하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.In addition, a manufacturing method of artificial stone including basalt by-product includes the steps of making a wastepaper, which is a by-product of basalt processing, by rolling it into a rolling device, Filling the hammer stones into a mold; Pouring a mortar made by mixing cement, basalt stone sludge and basalt sand mill with a small amount of pigment at a weight ratio of 1: 2: 3 to the mold filled with amber stone; Applying vibrations to the mold filled with the amber and the mortar so as to disperse the mortar evenly between the amber stones; And drying mortars uniformly dispersed between the amber stones and the amber stones in the molds and curing the stones for a predetermined period to complete the artificial stones having the amber stones and the mortar integrally.
또, 현무암 석분슬러지와 점결제 및 발포제로 현무암 경량골재를 만드는 단계; 상기 경량골재를 거푸집에 채우는 단계 혹은 상기 경량골재 및 폐석을 함께 채우는 딘계 ; 상기 현무암 경량골재가 채워진 거푸집에 시멘트와 현무암 석분슬러지 및 현무암 샌드밀을 1:2:3의 무게비로 소량의 안료와 함께 혼합하여 만든 모르타르를 상기 거푸집에 붓는 단계; 상기 현무암 경량골재와 모르타르가 채워진 거푸집을 진동장치에 의해 진동을 가하여 모르타르가 현무암 경량골재 사이로 골고루 분산되도록 하는 단계; 및 상기 거푸집 내의 현무암 경량골재 사이로 골고루 분산된 모르타르를 건조하고 일정기간 양생하여 경량골재와 모르타르가 일체로 된 인조석을 완공하는 단계;로 이루어져, 상기 현무암 경량골재에 의해 경량의 인조석이 되는 것을 다른 특징으로 하고 있다.Also, basalt lightweight aggregate is made from basalt stone sludge and binder and foaming agent; A step of filling the lightweight aggregate into a mold, or a step of filling the lightweight aggregate and the waste stones together; Pouring a mortar made by mixing cement, basalt stone sludge and basalt sand mill with a small amount of pigment at a weight ratio of 1: 2: 3 to the mold filled with the basalt lightweight aggregate; A step of vibrating the basalt lightweight aggregate and the mold filled with the mortar so as to disperse the mortar evenly between the basalt lightweight aggregates; And drying mortars dispersed evenly between the basalt lightweight aggregates in the formwork and curing the mortar for a predetermined period to complete the artificial stone in which the lightweight aggregate and the mortar are integrally formed. .
본 발명의 현무암 부산물 또는 현무암 경량골재를 포함한 인조석 및 그 제조방법에 의하면, 현무암을 가공하고 남은 폐석과 석분슬러지를 효율적으로 활용하여 우수한 자연석에 버금가는 인조석을 제조할 수 있는 효과가 있으며, 이 외에도 다음과 같은 환경에 이롭고 경제적인 성과를 달성할 수 있다.According to the artificial stone including the basalt by-product of the present invention or the basalt light aggregate and the manufacturing method thereof, it is possible to manufacture an artificial stone which is comparable to a good natural stone by effectively utilizing the waste stone and the sludge sludge remaining after processing the basalt, It can achieve beneficial and economical results in the following environments.
즉, 환경공해를 유발할 수 있는 폐석 및 석분슬러지의 폐기비용 절감할 수 있는 효과가 있으며, 본 발명의 인조석은 현무암 자연석의 가공 자투리인 폐석 혹은 석분슬러지의 발포에 의해 제조된 자연석의 질감을 나타나는 경량골재를 80% 이상 사용하고 있어서 자연석 현무암의 외양과 큰 차이가 없으므로 자연석의 대체품으로 효과 및 가격경쟁력이 충분하다.In other words, there is an effect of reducing the waste disposal cost of waste lime and stone sludge that can cause environmental pollution. The artificial stone of the present invention is a lightweight lime exhibiting the texture of a natural stone produced by the foaming of a waste stone or stone sludge, Since the aggregate is used more than 80%, there is no big difference with the appearance of natural stone basalt, so it is a substitute for natural stone and its effect and price competitiveness are sufficient.
앞으로 제주도에서 환경파괴 등의 이유로 석산의 확보가 어렵게 되므로 수입 물량이 많아 질 것이나, 현무암 폐석과 석분슬러지를 이용하여 현무암 자연석에 버금가는 인조석 제품을 생산할 수 있게 되므로, 중국으로부터 많이 수입되는 현무암 자연석을 대체하는 수입대체의 효과가 있다.In the future, it will be difficult to secure the rocks because of the environmental destruction in Jeju Island. However, since it will be possible to produce artificial stone products comparable to basaltic natural stones using basalt waste stone and sludge sludge, There is an effect of substituting import substitution.
도 1은 현무암 가공 폐석
도 2는 현무암 석분슬러지
도 3은 인조석 제조 순서도
도 4는 인조석 제조과정(호박돌을 거푸집에 채움)
도 5는 인조석 도로경계석
도 6은 인조석 블록
도 7은 경량 인조석 제조과정(경량골재를 거푸집에 채움)
도 8은 경량 인조석 타일Fig. 1 is a cross-
Fig. 2 is a cross-
Fig. 3 shows an artificial stone manufacturing flow chart
Fig. 4 shows a process of manufacturing an artificial stone (filling an amber stone into a mold)
5 is a cross-
6 is a cross-
7 is a view showing a lightweight artificial stone manufacturing process (filling a lightweight aggregate into a mold)
Figure 8 shows a lightweight artificial stone tile
이하, 본 발명에 따른 현무암 폐석 및 석분슬러지를 이용한 인조석 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the artificial stone using the basalt waste lime and the stone lime sludge according to the present invention and the method for producing the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to inform.
본 발명에서는 현무암을 가공하고 남은 부산물인 폐석을 포함하여 인조석을 만들거나, 현무암 부산물을 이용하여 만든 경량골재를 포함하여 상기 경량골재에 의해 경량이 되는 인조석을 만들고 있다.In the present invention, an artificial stone including lightweight aggregate made of basalt by-products is made by lightweight aggregate.
먼저, 현무암 폐석을 포함한 인조석은 기본적으로 폐석을 둥글게 만든 호박돌과, 시멘트와 현무암 석분슬러지 및 현무암 샌드밀로 만든 모르타르를 거푸집에 채워 건조하여 양생시켜 만들고 있다.First, the artificial stone including the basalt waste lime is basically made of cobbles made of rounded waste stone, mortar made of cement, basalt stone sludge and basalt sand mill.
이러한 현무암 폐석을 포함한 인조석의 제조과정을 보면, 폐석을 굴림장치에 넣어 굴려서 세척 및 모서리 연마를 하여 자연석과 같은 호박돌을 만든다. 이 호박돌을 도 4에 나타낸 바와 같이 형틀인 거푸집에 채운다. 그리고 시멘트와 현무암 석분슬러지 및 현무암 샌드밀을 1:2:3 의 무게비로 혼합하고 소량의 안료를 배합하여 모르타르를 만들어 거푸집에 붓는다. 그리고 진동장치를 이용하여 거푸집 내의 호박돌 사이로 모르타르가 골고루 분산되도록 진동을 가한 후 건조하며, 일정기간 양생을 거치고 나서 토목 건축용 자재로 재단을 하여 도 5 와 도 6에 나타낸 바와 같이 다양한 제품을 만든다.In the manufacturing process of artificial stones including such a basalt waste lumber, the waste stone is rolled in a rolling device, washed, and the edges are polished to make an amber stone like a natural stone. The hammer stones are filled into molds as shown in Fig. Then mix the cement with the basalt stone sludge and the basalt sand mill at a weight ratio of 1: 2: 3, mix the small amount of pigment, and pour the mortar into the mold. Then, the vibration is applied to the mortar to disperse the mortar uniformly between the amber stones in the mold using the vibration device, followed by drying. After curing for a predetermined period, the mortar is cut into materials for civil engineering construction to produce various products as shown in FIGS. 5 and 6.
이들 인조석의 압축강도를 표 1에, 흡수율과 비중을 표 2에 나타낸다. 압축강도는 평균 32MPa, 비중은 2.19, 흡수율은 5.2%이다. The compressive strengths of these artificial stones are shown in Table 1, and the absorption rate and specific gravity are shown in Table 2. The compressive strength is 32 MPa on average, specific gravity is 2.19, and absorption rate is 5.2%.
한편, 현무암 석분슬러지를 이용한 경량골재를 포함한 경량 인조석 혹은 폐석과 경량골재를 포함한 인조석의 제조과정은 도 7에 나타낸 바와 같이 경량골재를 거푸집에 채우고 시멘트와 현무암 석분슬러지 및 현무암 샌드밀을 1:2:3의 무게비로 혼합하고 소량의 안료를 배합한 모르타르를 붓고 양생 후 건축자재로 재단한다.Meanwhile, as shown in Fig. 7, the lightweight aggregate was filled into the mold and the cement, basalt stone sludge, and basalt sand mill were mixed at a ratio of 1: 2 : 3 parts by weight and blend mortar with a small amount of pigment and cut into building materials after curing.
또, 상기 경량골재는 현무암 석분슬러지에 점결제와 발포제를 혼합하여 소지재료를 만든 후 1,150℃의 온도에서 발포한 것으로, 점결제는 제주점토와 유리분말이고 발포제는 탄산칼슘(CaCO3)이거나, 점결제는 물유리이고 발포제는 탄화규소(SiC)인 것이 바람직하다.The lightweight aggregate is obtained by mixing a binder and a foaming agent in a basalt stone sludge to form a base material and then foaming at a temperature of 1,150 ° C. The binder is a blend of Jeju clay and glass powder. The foaming agent is calcium carbonate (CaCO 3 ) It is preferable that the binder is water glass and the foaming agent is silicon carbide (SiC).
다음은 상기 소지재료를 성형과 건조 및 발포소성하여 경량 발포골재를 만드는 과정을 상세히 설명한 것이다.Next, the process of forming the lightweight foamed aggregate by molding, drying, foaming and firing the above-mentioned base material is described in detail.
아래의 표 3에 소지재료들의 배합비를 나타낸다. B100 시험편은 현무암 석분슬러지 100중량%를 말하며, BC91은 현무암 석분슬러지 90중량%와 제주점토 10중량%가 혼합된 시험편임을 나타낸다. 현무암 석분슬러지와 제주점토의 혼합물을 100중량%로 정한 후 이를 기준으로 유리분말과 탄산칼슘(CaCO3)을 첨가하였다. 표 3에 나타낸 배합비는 다공성 발포골재를 제조하기 위한 기준 배합비로, 실험을 통하여 현무암 석분슬러지와 제주점토의 비를 결정하고, 유리분말 및 탄산칼슘의 첨가량을 바꾸어가며 실험을 수행하였다.Table 3 below shows the compounding ratio of the base materials. The B100 test piece refers to 100 wt% of basalt stone sludge, and BC91 represents a test piece in which 90 wt% of basalt stone sludge is mixed with 10 wt% of Jeju clay. A mixture of basalt stone sludge and Jeju clay was determined as 100% by weight, and glass powder and calcium carbonate (CaCO 3) were added thereto. The mixing ratios shown in Table 3 were determined based on the ratio of the basalt stone sludge and the clay in terms of the standard mixing ratio for producing the porous foamed aggregate, and the experiment was performed by changing the amount of the glass powder and calcium carbonate.
성형은 소지재료를 혼합한 후 함수율 10중량%가 되도록 물을 가하여 폐석분 성형기를 이용하여 성형하였다. 10중량%의 함수율은 재료를 손으로 쥐었을 때 재료의 형상이 유지되는 정도로써, 함수율이 15중량%를 넘어갈 경우 가압과정에서 문제가 생기고, 10중량% 밑에서는 재료 사이의 결합이 제대로 이루어지지 않았다. For molding, water was added so as to have a water content of 10% by weight after mixing the base materials, and the mixture was molded using a waste stone compacting machine. The moisture content of 10 wt% is the degree to which the shape of the material is retained when the material is held by hand. When the water content exceeds 15 wt%, problems occur in the pressing process, and under 10 wt% I did.
소지재료를 성형하여 성형체를 만드는 석분 성형기는 유압식으로 작동하며, 최대 가압력은 20MPa이다. 성형틀은 봉(Ø0×0㎜), 펠렛(Ø20×65㎜) 및 벽돌(190×150×10T, 150×100×10T) 형상의 3종류를 성형할 수 있도록 되어 있다.A stone forming machine for forming a molded body by molding a base material operates by hydraulic operation, and the maximum pressing force is 20 MPa. The forming mold is capable of forming three types of rods (Ø0 × 0 mm), pellets (Ø20 × 65 mm) and bricks (190 × 150 × 10T, 150 × 100 × 10T).
석분 성형기로 제작된 시험편은 건조과정을 거치게 된다. 건조는 100℃에서 12시간 하였다.The test specimen produced by the lithographic apparatus is subjected to a drying process. Drying was carried out at 100 ° C for 12 hours.
건조된 성형체를 전기로를 이용하여 급속소성 하였다. 급속소성은 고온의 소성온도에서 성형체를 투입하여 일정 유지시간 후에 냉각하는 것으로, 급속소성을 하면 시험편의 표면이 용융되어 고점도의 유리질 점막이 형성됨과 동시에 시험편에 함유되어 있던 수분이나 유기물이 분해되어 가스를 발생시킴으로써 유리질 점막을 팽창, 발포시키는 것이다.The dried formed body was rapidly fired by using an electric furnace. Rapid firing is a process in which a molded body is charged at a high temperature firing temperature and cooled after a predetermined holding time. When rapid firing is performed, the surface of the test piece is melted to form a vitreous mucous membrane having a high viscosity. At the same time, water and organic substances contained in the specimen are decomposed, Thereby expanding and foaming the vitreous mucous membrane.
소성온도는 1100, 1150 및 1200℃에서, 승온속도는 5℃/min, 유지시간은 15분으로 실험을 진행하였다. 소성시 성형체는 도 2에 도시한 바와 같이 중력에 의하여 밑으로 쳐지는 슬럼프가 발생한다. 슬럼프를 방지하기 위해서는 성형체 전체 표면에 열이 균일하게 가하여지도록 하기 위하여 성형체를 회전시키면서 가열하는 회전 소성로를 제작하여 발포골재를 만들었다.The firing temperature was 1100, 1150 and 1200 ℃, the heating rate was 5 ℃ / min and the holding time was 15 minutes. During firing, the formed body is slammed down by gravity as shown in Fig. In order to prevent the slump, a rotating firing furnace was manufactured by rotating the molded body while heating the molded body to uniformly apply heat to the entire surface of the molded body to produce a foamed aggregate.
점토의 첨가에 따른 특성을 조사하기 위하여 현무암 석분슬러지와 점토를 80∼100중량%:0∼20중량%로 조정하여 합이 100중량%가 되도록 하였고, 유리분말과 탄산칼슘(CaCO3)을 각각 100중량%와 5중량%로 고정하여 실험을 진행하였다. 실험시 소성온도는 1,150℃였으며, 15분간 급속소성을 한 후 로냉하였다.In order to investigate the characteristics of the addition of clay, the amount of basalt stone sludge and clay was adjusted to 80 to 100% by weight: 0 to 20% by weight so that the total amount was 100% by weight. The glass powder and calcium carbonate (CaCO 3 ) 100 wt% and 5 wt%, respectively. The firing temperature in the experiment was 1,150 ℃, followed by rapid firing for 15 minutes and then lyophilization.
모든 배합비에서 물에 뜨는 경량골재를 제조할 수 있었지만 BC91 시험편의 경우가 가장 우수하였다. 현무암 석분슬러지 100중량%인 B100 시험편의 경우 BC91 시험편보다 비중이 크고, 반대로 BC82 시험편보다 작다. 기공의 크기를 비교하였을 때, BC91 시험편의 경우 다른 시험편에 비하여 기공의 크기가 더 큼을 알 수 있고, B100, BC82 순으로 기공의 크기가 감소함을 확인할 수 있다. The lightweight aggregate that floated in water at all blending ratios could be produced, but BC91 test specimens were the best. B100 test specimens with 100% by weight of basalt stone sludge have a larger specific gravity than BC91 test specimens and on the contrary smaller than BC82 test specimens. Compared with other specimens, the pore size of BC91 test specimens was larger than that of other test specimens, and the pore size decreased in the order of B100 and BC82.
점토의 강열감량은 9.33%로 현무암 석분슬러지의 강열감량인 0.56%보다 16배가량 차이가 난다. 이때 잃어버리는 성분은 물, 이산화탄소 등으로, 이러한 성분으로 인하여 점토의 첨가가 발포에 도움이 되리라 판단된다. The ignition loss of clay is 9.33%, which is 16 times greater than the 0.56% of ignition loss of basalt stone sludge. In this case, water and carbon dioxide are lost, and it is considered that the addition of clay is helpful for foaming.
그러나, BC82 시험편의 경우 비중이 커짐을 알 수 있는데, 이것은 점토의 첨가로 가스 발생 등 발포에 도움은 되지만 점토 자체가 소성되기 때문에 비중이 커지며, 이 과정에서 치밀화 되어 흡수율은 낮아졌으리라 여겨진다. 따라서 적절한 열처리 조건 및 배합비를 갖출 경우 경량골재를 제조함에 도움이 되리라 판단된다.However, it can be seen that the specific gravity of the BC82 test specimen is increased. This is because the addition of clay helps the foaming such as gas generation. However, since the clay itself is calcined, the specific gravity becomes larger. Therefore, it would be helpful to fabricate lightweight aggregate if appropriate heat treatment conditions and mixing ratio are satisfied.
유리분말의 첨가에 따른 특성을 조사하기 위하여 현무암 석분슬러지 90중량%, 제주점토 10중량%, CaCO 5중량%로 고정하고, 유리분말의 양을 배합물의 50%와 100%로 각각 조정한 후 시험편을 제작하였다. 이때, 소성처리 조건은 5℃/min의 승온속도로 1,100, 1150 및 1200℃의 소성온도에서 실험을 수행하였으며, 해당온도에서 15분간 급속소성을 한 뒤 로냉하였다.To investigate the characteristics of the addition of glass powder, 90% by weight of basalt stone sludge, 10% by weight of Jeju clay and 5% by weight of CaCO 3 were added, and the amount of glass powder was adjusted to 50% and 100% Respectively. At this time, the firing process was performed at a firing temperature of 1,100, 1150 and 1200 ° C. at a heating rate of 5 ° C./min. After rapid firing at the temperature for 15 minutes, the firing was performed.
KS L 8551(경량 발포 세라믹 블록)의 시험법에서는 비중 0.45 초과∼0.55 미만, 흡수율 5.0% 이하로 규정하고 있는데, 본 발명에서는 유리분말 100중량%를 첨가하여 1,200℃에서 급속소성을 행한 시험편의 경우 이 규정을 만족하였다. 또한 본 발명을 통하여 경량골재를 제조하기 위한 조건을 만족시키는 실험조건은 유리분말 100중량%에 소성온도 1,150℃ 이상임을 알 수 있었다. 유리분말을 첨가하지 않은 시험편은 비중 1.53g/㎤, 흡수율 18.02%로 나타났으며, 내부에 발포가 진행된 흔적을 발견할 수 없었다. In the test method of KS L 8551 (Light Foamed Ceramic Block), the specific gravity is specified to be in the range of more than 0.45 to less than 0.55 and absorptivity of 5.0% or less. In the present invention, This requirement was satisfied. Also, it was found through experiments that the conditions for producing the lightweight aggregate according to the present invention were 100 wt% of the glass powder and the firing temperature was 1,150 캜 or higher. The specimens without glass powder showed specific gravity of 1.53g / ㎤ and absorption rate of 18.02%. No traces of internal foaming were found.
각 소성온도에 따른 유리분말 첨가량에 대한 비중 및 흡수율의 관계를 파악하여 보면, 비중이 높을수록 낮은 흡수율을 보임을 알 수 있다. 이는 유리분말의 첨가에 따른 시험편 내부의 기공형성 및 시험편 표면의 용융층 형성과 관련된 것으로 판단된다. The specific gravity and the absorption rate of the glass powder added according to the firing temperature were investigated. The higher the specific gravity, the lower the absorption rate. This is considered to be related to the formation of pores in the test piece and the formation of the melt layer on the surface of the test piece upon addition of the glass powder.
본 발명에서 사용된 유리분말은 시험편의 표면에 유리상을 형성하여 시험편 내부에서 발생하는 발포가스가 외부로 배출되는 것을 막아 경량골재를 제조하는데 도움은 주지만, 내부 기공의 형성으로 인하여 흡수율은 증가함을 확인할 수 있었다. 또한 Riley의 발포범위에 속하지 않는 재료도 유리분말의 첨가로 인해 시험편 외부에 유리상이 형성되는 점성거동을 함으로써 시험편 내부에서 발생하는 발포가스를 막아 경량골재 제작이 가능하리라 판단된다.The glass powder used in the present invention forms a glass phase on the surface of the test piece to prevent the foaming gas generated inside the test piece from being discharged to the outside to help manufacture lightweight aggregate, but the absorption rate increases due to the formation of the internal pores I could confirm. In addition, the materials which do not belong to Riley 's foaming range are considered to be able to fabricate lightweight aggregate by blocking the foaming gas generated inside the test specimen by making viscous behavior in which a glass phase is formed outside of the specimen due to the addition of glass powder.
탄산칼슘(CaCO3)의 첨가에 따른 특성을 조사하기 위하여 현무암 석분슬러지 90중량%, 제주점토 10중량%, 유리분말 100중량%로 고정하고 탄산칼슘(CaCO3)의 양을 0∼10중량%로 변화시키며 실험을 수행하였다.To investigate the characteristics of calcium carbonate (CaCO 3 ) addition, 90 wt% of basalt stone sludge, 10 wt% of Jeju clay and 100 wt% of glass powder were added and the amount of calcium carbonate (CaCO 3 ) And the experiment was carried out.
열처리는 5℃/min의 승온속도로 1,150℃에서 급속소성을 하였으며, 해당온도에서 15분간 유지한 후 로냉하였다.The heat treatment was rapid calcination at 1,150 ° C at a heating rate of 5 ° C / min, followed by cooling at 15 ° C for 15 minutes.
탄산칼슘(CaCO3)은 발포기구에서 용융상을 형성하는 성분으로, 과다한 용융상의 형성은 소성수축력을 증가시키므로 시험편의 경량화에 도움이 되지 않으며, 이에 따른 치밀화로 인하여 흡수율은 감소하게 된다. 또한 소성수축력의 증가로 인하여 강도도 증가될 것이라 판단되어진다.Calcium carbonate (CaCO 3 ) is a component that forms a molten phase in a foaming mechanism. Formation of an excessive molten phase increases the plastic shrinkage force, and thus does not contribute to weight reduction of the test piece. Also, it is considered that the strength will increase due to the increase of plastic contraction force.
이와 같이 현무암 석분슬러지, 제주점토, 유리분말 및 탄산칼슘(CaCO3)으로만들어진 발포골재를 상기한 바와 같이 시멘트와 현무암 석분슬러지 및 현무암 샌드밀로 만든 모르타르와 함께 거푸집에 넣어 건조하고 양생하여 상기 발포골재에 의해 경량이 되는 인조석을 만들게 된다.As described above, the foam aggregate made of basalt stone sludge, Jeju clay, glass powder and calcium carbonate (CaCO 3 ) is put into a mold together with mortar made of cement, basalt stone sludge and basalt sand mill as described above, To produce a lightweight artificial stone.
다음에, 현무암 석분슬러지와 점결제인 물유리 및 발포제인 탄화규소(SiC)로 경량 발포골재를 만들어 상기한 모르타르와 함께 경량의 인조석을 만들게 되는데, 상기 발포골재에 대해 먼저 상세히 설명하도록 한다.Next, a lightweight foamed aggregate is made of basalt stone sludge, water glass as a binder, and silicon carbide (SiC) as a foaming agent to make a lightweight artificial stone together with the above mortar. The foamed aggregate will be described in detail first.
다른 형태로 발포골재를 만들기 위해 SiO2의 보충과 결합제로서 물유리를 사용하고 일반소성을 하는 것으로 하는데, 발포조제로 탄화규소(SiC)를 사용하여 석분슬러지와 물유리와 혼합 성형한 후 일반소성하여 발포골재를 제조할 수 있었다.In order to make foamed aggregate in other form, SiO 2 is used as a filler and water glass is used as a binder and general firing is performed. Mixing molding with stone dust and water glass is performed using silicon carbide (SiC) as a foaming agent, Aggregates could be produced.
석분슬러지 1400g을 100중량%로 하여 물유리 20중량%, 탄화규소(SiC) 1.0중량%를 배합한 경우와 석분슬러지 1400g을 100중량%로 하여 물유리를 석분슬러지 양의 20중량%, 탄화규소(SiC) 0.5중량%를 혼합한 경우에 대하여 발포골재를 제조하였다. 물유리 20중량%의 경우가 성형성이 가장 양호하고, 탄화규소(SiC)의 양이 0.5∼1.0중량% 경우가 자연석의 질감 및 색감이 양호하였다.20% by weight of the amount of calcium carbonate (SiC), 20% by weight of calcium carbonate (SiC) and 100% by weight of the calcium carbonate (SiC) were mixed with 1,400 g of the stone sludge as 100% ) Were mixed to prepare a foamed aggregate. When the water glass was 20% by weight, moldability was the best, and when the amount of silicon carbide (SiC) was 0.5-1.0% by weight, the texture and color of the natural stone were good.
소지재료의 혼합은 석분슬러지와 탄화규소(SiC)를 볼밀장치로 1시간 30분 정도 혼합한 후 물유리를 넣었다.For the mixing of base materials, stone dust and silicon carbide (SiC) were mixed with a ball mill for 1 hour and 30 minutes, and water glass was added.
폐석분 성형기를 이용하여 20MPa의 압력으로 가압 성형한 후 전기가마에서 20℃/min의 승온속도로 100℃까지 온도를 상승시킨 후 3시간 동안 건조하였다.The mixture was press-molded at a pressure of 20 MPa using a waste lime compacting machine, and then heated to 100 DEG C at a heating rate of 20 DEG C / min in an electric kiln, followed by drying for 3 hours.
건조된 성형물은 일반소성의 방법으로 승온속도를 5℃/min로 하여 1,150℃의 소성온도에서 15분간을 유지하여 발포를 하였다.The dried molded article was foamed by keeping the temperature at a heating rate of 5 ° C / min at a firing temperature of 1,150 ° C for 15 minutes by a general firing method.
이와 같이 석분슬러지와 물유리 및 탄화규소(SiC)로 만들어진 발포골재를 상기한 바와 같이 시멘트와 현무암 석분슬러지 및 현무암 샌드밀로 만든 모르타르와 함께 거푸집에 넣어 건조하고 양생하여 상기 발포골재에 의해 경량이 되는 인조석을 만들게 된다.As described above, the foamed aggregate made of the stone sludge, the water glass, and the silicon carbide (SiC) is put into a mold together with mortar made of cement, basalt stone sludge and basalt sand mill, dried and cured to form a lightweight artificial stone .
경량 인조석의 경량화 정도는 경량 인조석과 동일 크기의 자연석과의 무게비로서 나타낼 수 있다. 도 8에 나타낸 경량 인조석 타일의 무게는 3.2kg이고 동일한 크기의 자연석 타일과 무게는 5.2kg로서 인조석 타일이 자연석에 비해 무게가 약 40% 감소하였다. 이들 경량 인조석의 압축강도를 표 4에, 비중 및 흡수율을 표 5에 나타낸다. 압축강도는 평균 6.4MPa, 비중은 평균 1.61g/㎤, 흡수율은 평균 13.7% 이었다.The lightweight of lightweight artificial stone can be expressed as the weight ratio of lightweight artificial stone to natural stone of same size. The lightweight artificial stone tile shown in FIG. 8 weighed 3.2 kg, and the natural stone tile of the same size and the weight were 5.2 kg, and the artificial stone tile was reduced in weight by about 40% as compared with the natural stone. The compressive strengths of these lightweight artificial stones are shown in Table 4, and the specific gravity and the water absorption rate are shown in Table 5. The average compressive strength was 6.4 MPa, the specific gravity was 1.61 g / cm3, and the absorption rate was 13.7% on average.
이상과 같이 본 발명에 따른 현무암 부산물 및 현무암 경량골재를 포함한 인조석 및 그 제조방법에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.Although the present invention has been described with reference to the drawings, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments and drawings, It is needless to say that various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention.
Claims (10)
상기 현무암 석분슬러지와 점결제 및 발포제로 만든 현무암 경량골재와, 시멘트와 현무암 석분슬러지 및 현무암 샌드밀을 1:2:3의 무게비로 소량의 안료와 함께 혼합하여 만든 모르타르를 거푸집에 넣어 양생시켜 만듦으로써, 상기 경량골재에 의해 경량의 인조석이 되는 것을 특징으로 하는 현무암 경량골재를 포함한 인조석.It is made by mortar made by mixing pumpkin made of rounded basalt waste, cement, basalt stone sludge and basalt sand mill at a weight ratio of 1: 2: 3 together with a small amount of pigment into a mold,
Basalt lightweight aggregate made of basalt stone sludge, binder and foaming agent, cement, basalt stone sludge, and basalt sand mill are mixed with a small amount of pigment at a weight ratio of 1: 2: 3 to mold the cement mortar. Wherein the lightweight aggregate forms a lightweight artificial stone. The artificial stone includes the basalt lightweight aggregate.
상기 점결제는 제주점토이고 발포제는 탄산칼슘(CaCO3)이며, 경량골재에 유리분말이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 현무암 부산물을 포함한 인조석.The method according to claim 1,
The artificial stone including the basalt by-product, wherein the binder is Jeju clay, the foaming agent is calcium carbonate (CaCO 3 ), and the lightweight aggregate contains glass powder.
상기 점결제는 물유리이고 발포제는 탄화규소(SiC)인 것을 특징으로 하는 현무암 부산물을 포함한 인조석.The method according to claim 1,
Wherein the viscous solution is water glass and the foaming agent is silicon carbide (SiC).
상기 호박돌을 거푸집에 채우는 단계;
상기 호박돌이 채워진 거푸집에 시멘트와 현무암 석분슬러지 및 현무암 샌드밀을 1:2:3의 무게비로 소량의 안료와 함께 혼합하여 만든 모르타르를 상기 거푸집에 붓는 단계;
상기 호박돌과 모르타르가 채워진 거푸집을 진동장치에 의해 진동을 가하여 모르타르가 호박돌 사이로 골고루 분산되도록 하는 단계; 및
상기 거푸집 내의 호박돌과 상기 호박돌 사이로 골고루 분산된 모르타르를 건조하고 일정기간 양생하여 호박돌과 모르타르가 일체로 된 인조석을 완공하는 단계;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 현무암 부산물을 포함한 인조석의 제조방법.The wastes which are a by-product of the basalt processing are rolled into a rolling device, and then washed and corners are polished;
Filling the hammer stones into a mold;
Pouring a mortar made by mixing cement, basalt stone sludge and basalt sand mill with a small amount of pigment at a weight ratio of 1: 2: 3 to the mold filled with amber stone;
Applying vibrations to the mold filled with the amber and the mortar so as to disperse the mortar evenly between the amber stones; And
Drying mortars uniformly distributed between the amber stones and the amber stones in the molds and curing the stones for a predetermined period to complete artificial stones in which amber stones and mortar are integrated;
The method of claim 1,
상기 현무암 경량골재를 거푸집에 채우는 단계;
상기 현무암 경량골재가 채워진 거푸집에 시멘트와 현무암 석분슬러지 및 현무암 샌드밀을 1:2:3의 무게비로 소량의 안료와 함께 혼합하여 만든 모르타르를 상기 거푸집에 붓는 단계;
상기 경량골재와 모르타르가 채워진 거푸집을 진동장치에 의해 진동을 가하여 모르타르가 현무암 경량골재 사이로 골고루 분산되도록 하는 단계; 및
상기 거푸집 내의 현무암 경량골재 사이로 골고루 분산된 모르타르를 건조하고 일정기간 양생하여 경량골재와 모르타르가 일체로 된 인조석을 완공하는 단계;
로 이루어져, 상기 현무암 경량골재에 의해 경량의 인조석이 되는 것을 특징으로 하는 현무암 경량골재를 포함한 인조석의 제조방법.Making basalt lightweight aggregate with basalt stone sludge and binder and foaming agent;
Filling the basalt lightweight aggregate into a mold;
Pouring a mortar made by mixing cement, basalt stone sludge and basalt sand mill with a small amount of pigment at a weight ratio of 1: 2: 3 to the mold filled with the basalt lightweight aggregate;
Vibrating the dies filled with the lightweight aggregate and the mortar with a vibration device to disperse the mortar evenly between the basalt lightweight aggregates; And
Drying the mortar dispersed evenly between the basalt lightweight aggregates in the mold and curing the mortar for a predetermined period to complete the artificial stone in which the lightweight aggregate and the mortar are integrated;
Wherein the basalt lightweight aggregate forms a lightweight artificial stone by the basalt lightweight aggregate.
상기 경량골재를 만들기 위해 제주점토와 탄산칼슘(CaCO3)을 사용하며, 유리분말을 포함하여 경량골재를 만드는 것을 특징으로 하는 현무암 경량골재를 포함한 인조석의 제조방법.The method according to claim 6,
Wherein the lightweight aggregate is made of Jeju clay and calcium carbonate (CaCO 3 ), and the lightweight aggregate including glass powder is made.
상기 현무암 경량골재는,
볼밀장치를 이용하여 80∼90중량%의 현무암 석분슬러지와 10∼20중량%의 제주점토를 혼합한 혼합물 100중량%를 기준으로, 상기 혼합물과 50∼100중량%의 유리분말 및 5∼10중량%의 탄산칼슘(CaCO3)을 배합하여 소지재료를 만드는 단계;
상기 소지재료에 물을 첨가하는 단계;
물이 첨가된 상기 소지재료를 성형하여 성형체를 만드는 단계;
상기 성형에 의해 일정한 형상으로 된 성형체를 건조하여 소성하는 단계; 및
건조된 상기 성형체를 고온발포하는 단계;
로 만들어지는 것을 특징으로 하는 현무암 경량골재를 포함한 인조석의 제조방법.8. The method of claim 7,
The basalt light-
Based on 100% by weight of a mixture of 80 to 90% by weight of basalt stone sludge and 10 to 20% by weight of clay by using a ball mill, 50 to 100% by weight of glass powder and 5 to 10% by weight % Calcium carbonate (CaCO 3 ) to make a base material;
Adding water to the substrate material;
Forming a molded body by molding the base material to which water is added;
Drying and firing a molded body having a predetermined shape by the molding; And
Foaming the dried molded body at a high temperature;
The method of claim 1,
상기 경량골재를 만들기 위한 점결제로 물유리를 사용하고 발포제로 탄화규소(SiC)를 사용하는 것을 특징으로 하는 현무암 경량골재를 포함한 인조석의 제조방법.The method according to claim 6,
A method for producing artificial stones including the basalt lightweight aggregate, wherein water glass is used as a binder for making the lightweight aggregate and silicon carbide (SiC) is used as a foaming agent.
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