KR101952269B1 - 순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경량 기포 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 경량 기포 콘크리트 블록 제조방법 - Google Patents
순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경량 기포 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 경량 기포 콘크리트 블록 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101952269B1 KR101952269B1 KR1020170077938A KR20170077938A KR101952269B1 KR 101952269 B1 KR101952269 B1 KR 101952269B1 KR 1020170077938 A KR1020170077938 A KR 1020170077938A KR 20170077938 A KR20170077938 A KR 20170077938A KR 101952269 B1 KR101952269 B1 KR 101952269B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- fluidized bed
- circulating fluidized
- bed boiler
- foamed concrete
- lightweight foamed
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
- C04B38/02—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by adding chemical blowing agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/06—Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
- C04B18/061—Ashes from fluidised bed furnaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/14—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements
- C04B28/141—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements containing dihydrated gypsum before the final hardening step, e.g. forming a dihydrated gypsum product followed by a de- and rehydration step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
- C04B40/02—Selection of the hardening environment
- C04B40/024—Steam hardening, e.g. in an autoclave
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/40—Porous or lightweight materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
본 발명은 순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경량 기포 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 경량 기포 콘크리트 블록 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 본 발명은 (a) 순환 유동층 보일러 애시를 이수석고로 수화시키는 단계; (b) 수화된 이수석고를 규사, 생석회, 시멘트 및 물과 함께 혼합하여 교반하는 단계; (c) 타설 및 발포하는 단계; 및 (d) 양생하는 단계를 포함하는 이수석고 형태의 순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경량 기포 콘크리트의 제조방법; 및 상기 방법으로 제조된 경량 기포 콘크리트에 관한 것이다. 본 발명은 종래 산업 부산물로 활용가치가 없었던 순환 유동층 보일러 애시를 이수석고로 수화시키고 이를 경량 기포 콘크리트의 제조에 사용할 수 있는 방법을 확립함에 따라 산업 부산물의 활용도를 증진시킬 수 있는 효과가 있고, 또한 종래 콘크리트 제조를 위해 사용되던 석고를 사용하지 않아도 되며 생석회의 사용량을 줄일 수 있어 경제적인 효과도 도출될 수 있으며, 나아가 본 발명의 방법으로 제조된 경량 기포 콘크리트는 우수한 압축강도를 갖는 효과가 있다.
Description
본 발명은 순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경량 기포 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 경량 기포 콘크리트 블록 제조방법에 관한 것이다.
소형 열병합 발전의 비중이 커짐에 따라 저열량탄으로 에너지 생산이 가능한 순환 유동층 보일러가 최근 주목을 받고 있다. 순환 유동층 보일러는 저열량탄을 사용하며, 대용량화 될수록 고효율을 보인다. 순환 유동층 보일러는 황산화물 배출을 줄이기 위한 별도의 탈황설비 및 탈질설비가 필요 없다는 장점이 있어 정유회사와 발전회사에서의 채택이 늘고 있다. 즉 별도의 탈황설비 없이 연료공급 시 석회석을 동시에 투입하여 연소 중 발생하는 황산화물을 애시형태로 배출할 수 있다.
순환 유동층 보일러 애시는 일반적인 탈황 석고들과는 달리 석회와 석고가 혼합되어 있어 탈황을 위해서는 석회석을 다량 투입하는 공정으로 인해 애시는 석회와 석고가 혼합되어 있는 형태로 존재하게 된다.
한편, 인산 석고 파동이후 국내에서는 석고 수급에 난항을 겪고 있으며, 따라서 석고 수급에 노력을 기울이고 있다. 순환 유동층 보일러에서 발생하는 애시는 석고를 포함하고 있어, 순환 유동층 보일러 애시를 석고 사용 분야에서 사용하려는 노력이 시도되고 있으나, 석회 성분이 다량 첨가되어 있어 사용하지 못하는 문제점이 있고, 단지 지반고화재, 채움재 등의 저부가가치 재료로 쓰이고 있는 실정이다.
이에 석회와 석고를 동시에 사용하는 제품에 순환 유동층 보일러 애시를 적용할 수 있는 새로운 기술개발이 필요한 실정이다.
따라서 본 발명자들은 탈황으로 발생하는 산업 부산물인 순환 유동층 보일러 애시의 재활용 방법으로서, 경량 기포 콘크리트의 제조에 적용 가능함을 확인하였고, 순환 유동층 보일러 애시를 이용한 고품질의 경량 기포 콘크리트의 제조방법을 확립함으로써 본 발명을 완성하였다.
그러므로 본 발명의 목적은, 이수석고 형태의 순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경량 기포 콘크리트의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 본 발명의 방법으로 제조된 이수석고 형태의 순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경량 기포 콘크리트를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, (a) 순환 유동층 보일러 애시를 이수석고로 수화시키는 단계; (b) 수화된 이수석고를 규사, 생석회, 시멘트 및 물과 함께 혼합하여 교반하는 단계; (c) 타설 및 발포하는 단계; 및 (d) 양생하는 단계를 포함하는, 이수석고 형태의 순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경량 기포 콘크리트의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (a) 단계의 수화는 순환 유동층 보일러 애시 100 중량%를 기준으로 1~3중량%의 K2SO4 또는 Al2(SO4)3의 첨가제를 첨가한 후, 3시간 ~ 7일 동안 15~25℃의 온도에서 교반하면서 슬러리화하는 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 수화된 이수석고 23~25 중량부, 규사 25~32 중량부, 생석회 5~8 중량부, 시멘트 15~18 중량부 및 물 23~25 중량부로 혼합되는 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (d)단계의 양생은 45℃~50℃의 온도에서 3~5시간 동안 1차 양생을 수행하고, 이후 170℃~190℃의 온도에서 9~11기압 조건으로 5~10시간 동안 2차 양생을 수행하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명은 본 발명의 방법으로 제조된 이수석고 형태의 순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경량 기포 콘크리트를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 경랑 기포 콘크리트는 CaO/SiO2의 비율이 0.5~0.9의 비율일 수 있다.
본 발명은 (a) 순환 유동층 보일러 애시를 이수석고로 수화시키는 단계; (b) 수화된 이수석고를 규사, 생석회, 시멘트 및 물과 함께 혼합하여 교반하는 단계; (c) 타설 및 발포하는 단계; 및 (d) 양생하는 단계를 포함하는 이수석고 형태의 순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경량 기포 콘크리트의 제조방법; 및 상기 방법으로 제조된 경량 기포 콘크리트에 관한 것이다. 본 발명은 종래 산업 부산물로 활용가치가 없었던 순환 유동층 보일러 애시를 이수석고로 수화시키고 이를 경량 기포 콘크리트의 제조에 사용할 수 있는 방법을 확립함에 따라 산업 부산물의 활용도를 증진시킬 수 있는 효과가 있고, 또한 종래 콘크리트 제조를 위해 사용되던 석고를 사용하지 않아도 되며 생석회의 사용량을 줄일 수 있어 경제적인 효과도 도출될 수 있으며, 나아가 본 발명의 방법으로 제조된 경량 기포 콘크리트는 우수한 압축강도를 갖는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경랑 기포 콘크리트의 제조과정을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 방법으로 제조된 순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경량 기포 콘크리트의 압축강도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 방법으로 제조된 순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경량 기포 콘크리트의 비중 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 순환 유동층 보일러 애시의 형태에 따른 제조된 경량 기포 콘크리트의 표면 사진을 나타낸 것으로, 4a는 파우더 형태의 순환 유동층 보일러 애시를 사용한 것이며, 4b는 슬러리 형태의 순환 유동층 보일러 애시를 사용한 것이고, 1 내지 9는 애시의 첨가량을 점차적으로 증가하면서 제조된 콘크리트를 나타낸 것이다.
도 5 내지 도 7은 순환 유동층 보일러 애시의 이수석고화 과정에서 첨가제의 종류 및 수화 시간에 따른 이수화 정도를 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 방법으로 제조된 순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경량 기포 콘크리트의 압축강도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 방법으로 제조된 순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경량 기포 콘크리트의 비중 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 순환 유동층 보일러 애시의 형태에 따른 제조된 경량 기포 콘크리트의 표면 사진을 나타낸 것으로, 4a는 파우더 형태의 순환 유동층 보일러 애시를 사용한 것이며, 4b는 슬러리 형태의 순환 유동층 보일러 애시를 사용한 것이고, 1 내지 9는 애시의 첨가량을 점차적으로 증가하면서 제조된 콘크리트를 나타낸 것이다.
도 5 내지 도 7은 순환 유동층 보일러 애시의 이수석고화 과정에서 첨가제의 종류 및 수화 시간에 따른 이수화 정도를 분석한 결과를 나타낸 것이다.
본 발명은 산업 부산물로 활용성이 없었던 순환 유동층 보일러 애시를 경량 기포 콘크리트의 제조에 활용할 수 있는 방법을 개발한 점에 특징이 있다.
구체적으로 본 발명에서 제공하는 순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경량 기포 콘크리트의 제조방법은 순환 유동층 보일러 애시를 이수석고로 수화시켜 슬러리화된 형태를 사용한다는 점에 특징이 있으며, 바람직하게 본 발명의 방법은, (a) 순환 유동층 보일러 애시를 이수석고로 수화시키는 단계; (b) 수화된 이수석고를 규사, 생석회, 시멘트 및 물과 함께 혼합하여 교반하는 단계; (c) 타설 및 발포하는 단계; 및 (d) 양생하는 단계를 포함한다.
일반적으로 경량 기포 콘크리트는 석회와 석고 외에도 다른 원재료들을 혼합하여 제조되며 단열성 및 차음성능이 우수한 재료이다. 일반적으로 블록 및 패널의 형태로 판매가 되고 있으며 최근 친환경재료가 각광을 받으면서 사용자가 대폭 증가하고 있다. 한편, 국내에서 석고 파동 이후 석고 수급에 난항을 겪고 있으며 석고 부족으로 인한 가격 상승이 우려되어 산업계에 어려움이 있다.
이에 본 발명자들은 순환 유동층 보일러에서 발생하는 산업 부산물 애시를 순환 자원으로서 재사용할 수 있는 방법을 연구하던 중, 경량 기포 콘크리트의 제조할 수 있는 공정 조건을 확립하였다.
특히 본 발명에서 제공하는 상기 순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경량 기포 콘크리트의 제조방법은 먼저 순환 유동층 보일러 애시를 이수석고로 수화시키는 과정을 수행한다.
본 발명에서 애시를 이수석고로 수화시켜 사용하는 이유는, 발포 시 안정성과 급결을 방지할 수 있고 미세 구조를 치밀하게 만들게 해주어 제조되는 콘크리트의 압축강도를 증진시킬 수 있기 때문이다.
특히 본 발명의 일실시예에서는 순환 유동층 보일러 애시의 수화된 형태인 이수석고(슬러리)를 사용하여 제조한 경량 기포 콘크리트와 파우더 형태인 순환 유동층 보일러 애시를 사용하여 제조한 경량 기포 콘크리트에 대한 분석을 수행한 결과, 파우더 형태를 사용한 콘크리트는 표면에 균열이 발생하는 문제점이 발생하였고, 급결 방지나 형상의 안정성을 확보하지 못하는 것을 알 수 있었다. 한편, 본 발명의 방법으로 수화된 이수석고를 사용한 경량 기포 콘크리트는 표면의 안정성을 확보하였고 급결 방지 효과가 있음을 알 수 있었다.
따라서 순환 유동층 보일러 애시를 경량 기포 콘크리트의 제조에 사용하기 위해서는 이수석고로 수화, 즉 슬러리화 시키는 과정이 매우 중요함을 알 수 있었다.
또한, 상기 본 발명에 따른 수화과정은 순환 유동층 보일러 애시 100 중량%를 기준으로 1~3중량%의 첨가제를 첨가하여 교반하면서 수행할 수 있는데, 상기 첨가제로는 K2SO4 또는 Al2(SO4)3을 사용할 수 있으며, 첨가제의 사용으로 인해 이수석고화 되는 시간을 단축시킬 수 있다.
상기 K2SO4 또는 Al2(SO4)3의 첨가제를 첨가한 후에는, 3시간 ~ 7일 동안 20~25℃의 온도에서 교반하면서 슬러리화하여 순환 유동층 보일러 애시를 이수석고화 시킨다.
본 발명의 일실시예에서는 첨가제로서 K2SO4 또는 Al2(SO4)3를 첨가한 후, 시간에 따른 이수석고 생성정도를 분석하였는데, 분석 결과, Al2(SO4)3 보다 K2SO4를 사용한 경우 보다 빠르게 이수석고가 생성되는 것으로 나타났으며, 수화 반응을 시작한지 3시간 만에 이수석고가 생성되는 것으로 나타났다. Al2(SO4)3의 경우도 6시간 만에 이수석고가 생성되는 것으로 확인됨에 따라, 이러한 첨가제(촉진제)를 사용함으로써 이수석고의 생성 시간을 매우 효과적으로 단축시킬 수 있음을 알 수 있었다.
따라서 상기 수화는 이수석고가 충분히 생성될 수 있도록 3시간 ~ 7일 동안 교반할 수 있고, 바람직하게는 1일~7일 동안 교반할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1일~3일 동안 교반할 수 있다.
순환 유동층 보일러 애시가 이수석고로 수화가 되면, 이후 콘크리트 제조를 위한 재료를 혼합하여 교반하는 과정을 수행한다.
경량 기포 콘크리트 제조를 위해 사용되는 상기 재료는 수화된 이수석고를 규사, 생석회, 시멘트 및 물을 혼합하여 사용한다.
일반적으로 경량 기포 콘크리트의 제조를 위해서는 석고를 재료로 사용해야 하지만 본 발명에서는 석고를 대체할 수 있는 대체제로서 이수석고를 사용하였다.
바람직하게 본 발명에 따른 경량 기포 콘크리트의 제조를 위해, 상기 수화된 이수석고는 23~25 중량부, 규사 25~32 중량부, 생석회 5~8 중량부, 시멘트 15~18 중량부 및 물 23~25 중량부로 혼합하여 사용한다.
한편, 경량 기포 콘크리트의 핵심 기술은 규산칼슘수화물의 한 종류인 11Å 토버모라이트(Tobermorite)를 수열반응을 통하여 수열 합성을 진행하는 것이다. 토버모라이트는 수열합성 결과물로써 경량 기포 콘크리트에서 중요한 품질 중 하나인 압축강도에 큰 영향을 미치며 수열반응 반응식은 하기 반응식과 같다.
또한, 이러한 토버모라이트는 생석회()와 규사(), 물()을 재료로 고온 고압 조건에서 만들어지며, 토버모라이트 생성물의 절대적인 양이 압축강도와 비례한다. 즉 같은 단위 부피에서 토버모라이트의 양이 많이 생성이 되었다면, 압축강도 또한 크게 나타나게 된다. 이론적으로 몰비 (이하 C/S 몰비)가 0.83~1 사이에서 전량 반응을 하게 된다. 현재 경량 기포 콘크리트의 생산의 경우 C/S 몰비를 낮게 산정하여 성분이 반응을 전부할 수 있도록 하고 에 해당하는 규사 성분들은 잔존 반응물로서 남아있는 형태이다. 순환 유동층 보일러 애시를 사용하여 경량 기포 콘크리트를 제조하면 기존 대비 C/S 몰비에서 C에 해당하는 성분이 다량으로 들어가게 되면서 S에 해당하는 성분에서 추가된 양 만큼을 감소시켜 전체적인 C/S 몰비는 증가하게 된다. 따라서 잔존 반응물인 규사의 양을 감소되며 토버모라이트의 양은 증가되어 강도 증진 효과가 나타난다.
따라서 본 발명에서는 이러한 사항을 고려하여 순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경량 기포 콘크리트가 압축강도가 우수한 고품질의 콘크리트로 제조되기 위해, 수화된 애시의 이수석고를 활용해 규사, 생석회, 시멘트 및 물을 상기 기술된 중량부의 범위로 사용하였다.
상기와 같이 각 재료들을 혼합하여 교반과정이 완료되면 이후, 타설 및 발포과정을 수행한다.
경량 기포 콘크리트는 다공질 재료로서 공극이 전체 부피의 70%를 차지하는 건축 재료이다. 공극을 통해서 단열성이 나타나며 균질하게 잘 분포된 공극은 응력 분산을 균일하게 하여 압축 강도를 향상시킨다. 또한 발포는 콘크리트의 비중에 큰 영향을 미치는 인자이며 발포의 영향으로 비중이 낮은 콘크리트가 만들어질 수 있다. 본 발명에서는 발포를 시키기 위해 알루미늄 분말을 교반의 마지막 과정에 섞어 타설 과정을 수행하였다.
발포 및 타설 과정이 완료되면 이후 양생과정을 수행하게 되며, 본 발명에서는 상기 양생과정을 2단계에 걸쳐 수행하였다.
즉, 상기 (d)단계의 양생은 45℃~50℃의 온도에서 3~5시간 동안 1차 양생을 수행하고, 이후 170℃~190℃의 온도에서 9~11기압 조건으로 5~10시간 동안 2차 양생을 수행하여 본 발명에 따른 경량 기포 콘크리트를 제조한다.
이상 상기와 같은 본 발명의 방법에 의해, 본 발명은 이수석고 형태의 순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경량 기포 콘크리트를 제공할 수 있으며, 상기 제조된 본 발명의 경량 기포 콘크리트는 CaO/SiO2의 비율이 0.5~0.9의 비율을 갖는다.
또한 본 발명자들은 본 발명의 방법으로 제조된 경량 기포 콘크리트의 품질을 평가하기 위해 압축강도와 비중을 분석하였는데, 본 발명에서 제조된 경량 기포 콘크리트는 우수한 압축강도를 나타내었다.
따라서 본 발명은 종래 산업 부산물로 활용가치가 없었던 순환 유동층 보일러 애시를 이수석고로 수화시키고 이를 경량 기포 콘크리트의 제조에 사용할 수 있는 새로운 방법을 확립함에 따라 산업 부산물의 활용도 증진에 기여할 수 있으며, 종래 콘크리트 제조를 위해 사용되던 석고를 사용하지 않아도 될 뿐만 아니라 생석회의 사용량을 줄일 수 있어 경제적인 측면에서도 기여도가 크다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
순환 유동층 보일러 애시의 화학적 특성분석
본 발명자들은 순환 유동층 보일러 애시를 경량 기포 콘크리트 제조에 적용하기에 앞서, 먼저 순환 유동층 보일러 애시의 화학적 특성을 분석하였다. 애시의 성분 분석은 XRD 리트벨트 정량분석을 통해 수행하였고, 애시 내 각 구성 광물과 함량을 하기 표 1에 나타내었다.
또한, 각 원소의 함량을 확인하기 위해 XRF 분석을 수행하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
순환 유동층 보일러 애시에 함유된 성분 분석결과, 검출된 성분은 무수석고, 석회석, 규사, 수산화칼슘, 생석회로 확인되었고, 이러한 각 성분의 비율을 통하여 본 발명에서는 본 발명의 경량 기포 콘크리트 제조 시, 석고의 비율과 생석회의 비율을 조절하여 사용하였다.
<실시예 2>
순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경량 기포 콘크리트의 제조
본 발명자들은 순환 유동층 보일러 탈황 시 부산물로 생성되는 순환 유동층 보일러 애시를 경량 기포 콘크리트의 제조에 사용하여 고품질의 경량 기포 콘크리트 제조 과정을 확립하였는데, (1) 생석회, 규사, 시멘트 및 애시를 혼합하여 교반하는 단계, (2) 타설 및 발포하는 단계, (3) 1차 양생 단계 및 (4) 2차 양생단계를 통해 제조하였다.
보다 구체적인 제조 방법은 하기에 기술된 방법을 통해 제조하였다.
순환 유동층 보일러 애시에 포함되어 있는 성분은 Ⅱ형 무수석고로 자연적으로 물과 반응하여 이수석고로 수화되는데, 자연적 수화는 오랜 시간이 소요되는 문제점이 있다. 이에 본 발명에서는 경량 기포 콘크리트 제조 시 이수석고를 사용하기 위하여, 부가적인 재료 및 복잡한 과정을 거치지 않고 단순히 교반을 통해 쉽고 빠르게 애시를 이수석고로 수화시켰고, 수화된 이수석고를 경량 기포 콘크리트의 제조에 사용하였다.
이를 위해 순환 유동층 보일러 애시 50g에 물과 첨가제로서 Al2(SO4)3 또는 K2SO4를 애시 중량의 2%에 해당하는 1g의 양으로 각각 첨가하고 혼합한 다음, 교반 시간은 1분 30초를 상온에서 수행하였다. 수화반응은 7일 동안 수행하였으며 각 재령에 따라 이수석고의 검출 시점을 분석하였다.
상기 방법으로 순환 유동층 보일러 애시를 이용하여 이수석고의 제조가 완료되면 제조된 이수석고(슬러리), 생석회, 규사, 시멘트를 첨가하고 교반하였다. 교반은 발열에 영향이 적은 순서대로 투입이 되어야 하며, 순서로는 애시 슬러리, 물, 규사, 시멘트, 생석회 순으로 투입하여 교반하였고, 생석회 투입 후 3분 30초간 교반하여 초기 양생이 필요한 열량을 끌어 올려 이후 제조과정의 기반을 다지도록 하였다. 여기서 교반을 위해 사용된 각 성분의 함량은 하기 표 3와 같으며, 하기 표 3에서 제조한 콘크리트는 첨가제로서 K2SO4를 사용한 제조예 군들을 나타낸 것이다.
상기 교반 과정이 완료되면, 타설 및 발포 과정을 수행하였는데 발포를 위해 상기 교반 단계에서 교반 완료되는 시점을 기준으로 30초 전 알루미늄 분말을 2343g 첨가하여 타설하였다
발포가 완료되면 이후 양생 과정을 수행하였는데, 양생 과정은 2단계를 통해 수행하였다. 1차 양생은 48℃ 온도의 양생실에서 3시간 동안 1차 양생을 수행하였고, 1차 양생을 마친 후 180℃ 10기압의 상태에서 6시간 동안 오토클레이브 양생을 수행하여, 본 발명에 따른 순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경량 기포 콘크리트를 제조하였다.
<비교예 1>
상기 실시예 2에서 슬러리화된 순환 유동층 보일러 애시(이수석고) 대신 슬러리 과정을 거치지 않은 파우더 형태의 순환 유동층 보일러 애시를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 경량 기포 콘크리트를 제조하였다.
<실험예 1>
본 발명에 따른 순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경량 기포 콘크리트의 성능 분석
상기 실시예 2에서 슬러리화된 순환 유동층 보일러 애시를 이용하여 제조한 경량 기포 콘크리트에 대한 성능 분석을 수행하였다. 성능은 압축 강도와 비중을 측정하였다. 압축강도와 비중에 대한 성능 분석은 현재 KS F 2701에서 제시하고 있는 경량기포 콘크리트 블록에 대한 기준 성능을 토대로 분석하였으며, KS F 2701 제시 평가 기준표는 하기 표 4와 같다.
참고로, 0.5품에서 0.7품의 차이는 공극의 차이를 의미하는 것으로, 0.5품의 제품을 만족하게 된다면 다른 제품군도 충분히 제작이 가능함을 의미한다. 따라서 압축강도 및 비중 평가는 상기 표 4에서 0.5품을 기준으로 하여 본 발명의 콘크리트 불록을 평가하였다.
분석 결과, 도 2에 나타낸 바와 같이 압축 강도 평가에서 본 발명의 실시예에서 제조한 제조예 1~4의 모든 제품이 KS 규격이 제시하는 강도를 만족시킬 수 있다는 것을 알 수 있었고, 생석회의 사용량을 감소시킨 제품이 석고를 사용한 제품보다 더 높은 강도를 보임을 알 수 있었다.
또한, 비중 분석 결과, 본 발명에 따른 경랑 기포 콘크리트의 비중은 기존 석고를 사용하는 경량 기포 콘크리트와 큰 차이를 보이지 않았으며 0.5품 기준인 0.45~0.55 범위에 해당되어 실제적인 사용에 문제가 전혀 없음을 알 수 있었다(도 3 참조).
따라서 이러한 결과를 통해 본 발명자들은 석고를 사용하지 않고도 품질이 우수한 경량 기포 콘크리트의 제조에 산업부산물로 그동안 활용되지 못했던 순환 유동층 보일러 애시를 활용할 수 있음을 알 수 있었다.
<실험예 2>
순환 유동층 보일러 애시의 슬러리화 여부에 따른 경량 기포 콘크리트의 표면 분석
본 발명자들은 순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경량 기포 콘크리트의 제조에 있어서, 순환 유동층 보일러 애시의 슬러리화, 즉 이수석고로 수화된 형태의 애시 사용이 중요한지 확인하기 위해, 슬러리화 과정을 거치지 않은 분말 형태의 순환 유동층 보일러 애시를 사용한 경량 기포 콘크리트와 슬러리화된 이수석고를 사용한 경량 기포 콘크리트의 표면을 비교 분석하였다.
분석 결과, 도 4에 나타낸 바와 같이, 순환 유동층 보일러 애시를 이수석고로 수화시키지 않고 분말 형태로 사용하여 제조한 경량 기포 콘크리트는 표면에서 균열이 발생하였고 형상의 안정성을 확보하지 못하는 것으로 나타났으며, 급결 방지 안정성도 확보할 수 없다는 것을 알 수 있었다. 분말의 사용량이 증가할수록 표면 안정성은 더욱 악화되는 것으로 나타났다(도 4a 참조).
한편, 슬러리화시킨 순환 유동층 보일러 애시(이수석고)를 사용한 콘크리트는 표면의 안정성이 있는 것으로 나타났다(도 4b 참조).
따라서 고품질의 경량 기포 콘크리트의 제조를 위해 순환 유동층 보일러 애시를 슬러리화시켜 이수석고 형태로 사용하는 것이 매우 중요함을 알 수 있었다.
<실험예 3>
첨가제 종류 및 수화시간에 따른 순환 유동층 보일러 애시의 이수석고화에 미치는 영향 분석
앞서 실시예에서 본 발명자들은 순환 유동층 보일러 애시의 이수석고화 과정에서 첨가제로서 Al2(SO4)3 또는 K2SO4를 각각 사용하여 수화 시간별 이수화 정도를 측정하였다.
분석 결과, 도 5 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 첨가제(촉진제)를 사용하지 않은 군에 비해 Al2(SO4)3 또는 K2SO4를 사용한 군이 이수 석고화가 빠르게 진행됨을 알 수 있었고, 특히 K2SO4를 사용한 군이 Al2(SO4)3을 사용한 군에 비해 이수 석고화가 더욱 빠르게 진행되는 것으로 나타나, 이들 촉진제를 사용할 경우 반응 시간을 단축시켜 콘크리트의 생산성을 더욱 증진시킬 수 있음을 알 수 있었다.
또한, K2SO4를 사용한 군은 수화반응 3시간 만에 이수석고의 생성이 시작되는 것으로 나타났고, Al2(SO4)3을 사용한 군은 수화반응 6시간 만에 이수석고의 생성이 시작되는 것으로 나타났다.
따라서 첨가제로서 K2SO4를 사용할 경우에는 수화반응을 최소 3시간 이상 수행하고, Al2(SO4)3을 사용할 경우에는 수화반응을 최소 6시간 이상 수행하는 것이 좋음을 알 수 있었다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (7)
- (a) 순환 유동층 보일러 애시를 슬러리 형태의 이수석고로 수화시키는 단계;
(b) 수화된 이수석고에 물, 규사, 시멘트 및 생석회 순으로 투입하여 혼합 및 교반하는 단계;
(c) 타설 및 발포하는 단계; 및
(d) 양생하는 단계를 포함하며,
이때 상기 (a) 단계의 수화는 순환 유동층 보일러 애시 100 중량%를 기준으로 1~3중량%의 K2SO4 또는 Al2(SO4)3의 첨가제를 첨가한 후, 3시간 ~ 7일 동안 20~25℃의 온도에서 교반하면서 슬러리화하고,
상기 (b)단계는 수화된 이수석고 23~25 중량부, 물 23~25 중량부, 규사 25~32 중량부, 시멘트 15~18 중량부 및 생석회 5~8 중량부로 투입하여 혼합 및 교반하며,
상기 (d)단계의 양생은 45℃~50℃의 온도에서 3~5시간 동안 1차 양생을 수행하고, 이후 170℃~190℃의 온도에서 9~11기압 조건으로 5~10시간 동안 2차 양생을 수행하는 것을 특징으로 하는,
이수석고 형태의 순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경량 기포 콘크리트의 제조방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항의 방법으로 제조된 이수석고 형태의 순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경량 기포 콘크리트.
- 제6항에 있어서,
상기 경랑 기포 콘크리트는 CaO/SiO2의 비율이 0.5~0.9의 비율인 것을 특징으로 하는 이수석고 형태의 순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경량 기포 콘크리트.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170077938A KR101952269B1 (ko) | 2017-06-20 | 2017-06-20 | 순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경량 기포 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 경량 기포 콘크리트 블록 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170077938A KR101952269B1 (ko) | 2017-06-20 | 2017-06-20 | 순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경량 기포 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 경량 기포 콘크리트 블록 제조방법 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20180137965A KR20180137965A (ko) | 2018-12-28 |
KR101952269B1 true KR101952269B1 (ko) | 2019-02-26 |
Family
ID=65008520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020170077938A KR101952269B1 (ko) | 2017-06-20 | 2017-06-20 | 순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경량 기포 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 경량 기포 콘크리트 블록 제조방법 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101952269B1 (ko) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230068474A (ko) | 2021-11-10 | 2023-05-18 | 주식회사 웰스톤 | 유동층상 보일러 비산재를 이용한 경량블록의 조성물 및 그 제조방법 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230053772A (ko) * | 2021-10-14 | 2023-04-24 | 주식회사 웰스톤 | 불연성 및 경량성이 우수한 샌드위치 판넬용 무기심재 조성물 및 그 제조방법 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000119077A (ja) * | 1998-10-13 | 2000-04-25 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 軽量気泡コンクリートの製造方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101354249B1 (ko) | 2012-11-19 | 2014-01-22 | 주식회사 디제론 | 유동층상 보일러의 비산재를 이용한 아우인계 시멘트 조성물 및 그 제조방법 |
-
2017
- 2017-06-20 KR KR1020170077938A patent/KR101952269B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000119077A (ja) * | 1998-10-13 | 2000-04-25 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 軽量気泡コンクリートの製造方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230068474A (ko) | 2021-11-10 | 2023-05-18 | 주식회사 웰스톤 | 유동층상 보일러 비산재를 이용한 경량블록의 조성물 및 그 제조방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20180137965A (ko) | 2018-12-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9039830B2 (en) | Cement composition containing dune sand and limestone powder, concrete products and method for making concrete products | |
Justnes | How to make concrete more sustainable | |
CN104098282A (zh) | 一种地质聚合物组合物、地质聚合物材料及其制备方法 | |
KR101410056B1 (ko) | 바텀애시를 포함하는 결합재에 의한 무시멘트 콘크리트 | |
JP2013533195A (ja) | 石膏ウィスカー、前記石膏ウィスカーを含む強化ミネラルウール吸音板及びその製造方法 | |
US20090229493A1 (en) | High compressive strength silica mortar and manufacturing method thereof | |
KR101952269B1 (ko) | 순환 유동층 보일러 애시를 이용한 경량 기포 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 경량 기포 콘크리트 블록 제조방법 | |
US7537653B2 (en) | Microsilica materials with improved pozzolanic activity | |
Chindaprasirt et al. | Fluidized bed coal-bark fly ash geopolymer with additives cured at ambient temperature | |
KR101748119B1 (ko) | 2차 제품 생산을 위한 플라이애시 지오폴리머 모르타르의 배합 및 양생 설계 방법 | |
Ferreira et al. | Evaluation of mechanical and microstructural properties of eggshell lime/rice husk ash alkali-activated cement | |
Al-Shathr et al. | Optimization of geopolymer concrete based on local Iraqi metakaolin | |
KR101018009B1 (ko) | 결합재로 폐유리 미분말과 플라이애쉬를 이용한 무시멘트 콘크리트의 제조방법 | |
KR20120044014A (ko) | 고강도 지오폴리머 조성물 및 그 제조방법 | |
KR20110055309A (ko) | 바닥재의 지오폴리머 반응을 이용한 친환경 에코벽돌의 제조방법 | |
CN109020397A (zh) | 一种相变储能砂浆及其制备方法 | |
KR101143434B1 (ko) | 균열저감재 조성물 및 이를 포함하는 모르타르 조성물과 콘크리트 조성물 | |
CN103992082A (zh) | 一种耐热隔音加气砖及其制备方法 | |
CN113943140A (zh) | 一种耐水脱硫建筑石膏制品的制备方法 | |
Rattanasak et al. | Properties of alkali activated silica fume–Al (OH) 3–fluidized bed combustion fly ash composites | |
WO2014140614A1 (en) | Cement composition and method of producing the same | |
US1782460A (en) | Method of manufacturing porous building materials | |
KR102082911B1 (ko) | 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재 조성물 및 그 제조방법 | |
CN109534762A (zh) | 一种渣土砌块抗裂改性剂及其制备方法 | |
CN114477948B (zh) | 一种利用加速碳化制备耐高温钢渣砖的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |