KR20070001153A

KR20070001153A - 수경성 조성물

Info

Publication number: KR20070001153A
Application number: KR20067017141A
Authority: KR
Inventors: 다이스케 사와키; 스스무 사노; 게니치 홈마; 고우키 이치츠보; 게니치 마츠모토; 마키히코 이치카와
Original assignee: 다이헤이요 세멘토 가부시키가이샤
Priority date: 2004-03-11
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2007-01-03
Also published as: US20070193477A1; KR101176184B1; CN100564301C; CN1926074A; JP2005255456A; JP4166178B2; HK1100367A1; US7722717B2; WO2005087681A1

Abstract

수경율(H. M.)이 1.8∼2.3, 규산율(S. M.)이 1.3∼2.3, 철율(I. M.)이 1.3∼2.8인 소성물 A의 분쇄물과 석고를 함유하는 수경성 조성물.

이 수경성 조성물은 수화열을 작게 할 수 있고, 또한 유동성 및 강도 발현성이 우수한 모르타르나 콘크리트를 제조할 수 있다.

Description

수경성 조성물 {HYDRAULIC COMPOSITION}

본 발명은 수화열을 작게 할 수 있으며, 더욱이 유동성이나 강도 발현성이 우수한 모르타르나 콘크리트를 제조할 수 있는 수경성 조성물에 관한다.

일본국에서는 경제성장, 인구의 도시지역으로의 집중에 수반하여 산업 폐기물이나 일반 폐기물 등이 급증하고 있다. 종래, 이러한 폐기물의 대부분은 소각에 의해 10분의 1 정도로 용량을 감소시켜 매립하여 처분되고 있으나, 근년, 매립 처분장의 잔여 용량이 핍박되고 있어, 새로운 폐기물 처리 방법의 확립이 긴급 과제로 되고 있다.

이러한 과제에 대처하기 위해, 시멘트 산업에서는 산업 폐기물, 일반 폐기물 등을 시멘트 원료로서 재자원화하고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 등).

그렇지만, 폐기물을 시멘트 원료로서 대량으로 사용하면, 시멘트 중의 3CaO·Al₂O₃ 량이 증가하고, 그 결과, 시멘트의 수화열이 상승하는 문제가 있었다. 또한, 그러한 시멘트와 혼화제를 이용하여 모르타르나 콘크리트를 제조하는 경우에는, 모르타르 플로우나 슬럼프가 작아져, 플로우 로스나 슬럼프 로스도 커지는 문제도 있었다.

특허 문헌 1: 일본국 특허공개 소56-120552호 공보

따라서, 본 발명의 목적은 수화열을 작게 할 수 있으며, 또한 유동성이나 강도 발현성이 우수한 모르타르나 콘크리트를 제조할 수 있는 수경성 조성물을 제공하는 것에 있다.

이러한 실정에 있어서, 본 발명자들은 예의 검토한 결과, 특정의 수경율, 규산율 및 철율을 가지는 소성물의 분쇄물과 석고를 조합하여 이용함으로써 수화열이 작고, 유동성도 우수한 수경성 조성물이 얻어짐을 발견하고, 본 발명을 완성하게 되었다.

즉, 본 발명은 수경율(H. M.)이 1.8-2.3, 규산율(S. M.)이 1.3-2.3, 철율(I. M.)이 1.3-2.8인 소성물 A의 분쇄물과 석고를 함유하는 수경성 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 수경성 조성물은 수화열을 작게 할 수 있으며, 유동성이나 강도 발현성이 우수한 모르타르나 콘크리트를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 수경성 조성물은 산업 폐기물, 일반 폐기물, 건설현장에서 발생하는 흙 등을 원료로 사용할 수 있으므로, 폐기물의 유효 이용을 촉진할 수 있다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

본 발명에서 이용하는 소성물 A는 수경율(H. M.)이 1.8-2.3, 바람직하기로는 2-2.2의 것이다. 수경율이 1.8 미만에서는 소성물중의 3CaO·Al₂O₃₍C₃A)와 4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃(C₄AF)의 함유량이 많아져, 모르타르나 콘크리트의 유동성이 저하하는 경향에 있으며, 또한, 소성물 A의 소성도 곤란해진다. 수경율이 2.3을 넘으면, 모르타르나 콘크리트의 초기 강도는 향상하지만, 장기 강도의 성장이 둔해진다.

소성물 A는 규산율(S. M.)이 1.3-2.3, 바람직하기로는 1.5-2의 것이다. 규산율이 1.3 미만에서는 소성물 중의 CA와 CAF의 함유량이 많아져, 모르타르나 콘크리트의 유동성이 저하되는 경향에 있으며, 또한, 소성물 A의 소성도 곤란해진다. 규산율이 2.3을 넘으면, C₃A와 C₄AF의 함유량이 적게 되어, 소성물 A의 소성이 곤란하게 된다.

또한, 소성물 A는 철율(I. M.)이 1.3-2.8, 바람직하기로는 1.5-2.6의 것이다. 철율이 1.3 미만에서는 소성물 A의 분쇄성이 저하하고, 2.8을 넘으면, 소성물 중의 C₃A의 함유량이 많아져, 모르타르나 콘크리트의 유동성이 저하된다.

또, 수경율(H. M.; hydraulic modulus), 규산율(S. M.; silica modulus), 및 철율(I. M.; iron modulus)는 다음 식에 의해 표시되는 것이다.

더욱이, 소성물 A는 1질량% 이하의 불소를 함유하는 것이, 수경성 조성물의 수화열을 보다 작게 할 수 있음과 동시에, 모르타르나 콘크리트의 유동성을 보다 향상시킬 수 있어 바람직하다. 불소의 함유량이 1질량%를 넘으면, 응결이 대폭 지연되므로 바람직하지 않다. 불소 함유량은 응결 시간의 관점으로부터, 특히 0.5질량% 이하, 더욱이 0.05-0.4질량%인 것이 바람직하다.

소성물 A는 일반의 포트랜드 시멘트 크링카 원료, 즉, 석회석, 생석회, 소석회 등의 CaO 원료, 규석, 점토 등의 SiO₂ 원료, 점토 등의 Al₂O₃ 원료, 철 찌꺼기, 철 케이크 등의 Fe₂O₃ 원료를 이용하여 제조할 수 있다.

또한, 본 발명에 대해서는 소성물 A의 원료로서 산업 폐기물, 일반 폐기물 및 건설현장에서 발생하는 흙으로부터 선택되는 1종 이상을 이용할 수 있다. 산업 폐기물로서는 생 콘크리트 슬러지, 각종 오니(예를 들면, 하수 오니, 정수 오니, 건설 오니, 제철 오니 등), 건축폐기물, 콘크리트 폐재, 보링폐토, 각종 소각재 주물 모래, 암면, 폐유리, 고로 2차애쉬 등을 들 수 있다. 일반 폐기물로서는 하수 오니 건분, 도시 쓰레기 소각재, 패각 등을 들 수 있으며, 건설 현장에서 발생하는 흙으로서는 건설 현장이나 공사 현장 등으로부터 발생하는 토양이나 잔토, 더욱이 폐토양 등을 들 수 있다.

또, 불소 원료로서는 형석(CaF₂) 이외, 인산 공업로나 인산 비료 제조로로부터 제조되는 규산불화소다나 그의 매연, 반도체나 전기 전자기기 공업으로 사용된 불소계 세제를 함유하는 배수를 처리한 잔사 등의 불소 함유 폐기물을 사용할 수 있다.

이들 원료를 소정의 수경율, 규산율, 철율이 되도록 혼합하고, 바람직하기로는 1200∼1550℃, 보다 바람직하기로는 1350∼1450℃에서 소성함으로써 소성물 A를 제조할 수 있다.

각 원료를 혼합하는 방법은 특히 제한되지 않고, 관용의 장치 등을 이용하여 행할 수 있다. 또한, 소성에 사용하는 장치도 특히 제한되지 않고, 예를 들면, 로터리 킬룬 등을 사용할 수 있다. 로터리 킬룬으로 소성할 때에는 연료 대체 폐기물, 예를 들면 폐유, 폐타이어, 폐플라스틱 등을 사용할 수 있다.

또, 소성물 A는 모르타르나 콘크리트의 강도 발현성, 특히 초기 강도 발현성을 향상시키고, 더욱이 양호한 유동성이나 응결 특성을 확보하는 관점으로부터, 프리 라임량이 0.5∼1질량%인 것이 바람직하다.

본 발명에서 이용하는 석고로서는 2수 석고, α형태 또는 β형 반수 석고, 무수 석고 등을 들 수 있으며, 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.

본 발명에서는 수경성 조성물중의 전 SO₃에 대한 2수 석고 및 반수 석고 중의 SO₃의 비율이, 40 질량% 이상, 특히 50∼95 질량%, 더욱이 60∼90질량%인 것이 수화열의 저감, 모르타르나 콘크리트의 유동성의 향상이나 감수제와의 상생 등의 관점으로부터 바람직하다.

또, 수경성 조성물 중의 2수 석고 및 반수 석고의 합계량에 대한 반수 석고의 비율은 SO₃ 환산으로 30 질량% 이상, 특히 50 질량% 이상, 더욱 60질량% 이상인 것이, 수화열의 저감, 모르타르나 콘크리트의 유동성의 향상이나 응결 시간의 관점으로부터 바람직하다.

또, 2수 석고, 반수 석고의 정량은 일본국 특허공개 평6-242035호 공보에 기재되어 있는 시료 용기를 이용한 열분석(열중량 측정 등)에 의해 실시할 수 있다. 또한, 수경성 조성물 중의 전 SO₃의 정량은 화학분석에 의해 행할 수 있다.

본 발명의 수경성 조성물에 있어서, 석고는 소성물 A의 분쇄물 100질량부에 대해서 SO₃ 환산으로 1∼6질량부, 특히 2∼4질량부인 것이, 모르타르나 콘크리트의 유동성이나 강도 발현성의 점으로써 바람직하다.

본 발명의 수경성 조성물은 예를 들면,

(1) 소성물 A와 석고를 동시에 분쇄해 제조하는 방법,

(2) 소성물 A를 분쇄하고, 이 분쇄물에 석고를 혼합하여 제조하는 방법, 등에 의해 제조할 수 있다.

(1)의 경우, 소성물 A와 석고는 브레인 비표면적(Blaine specific surface area) 2500∼4500㎠/g, 특히 3000∼4500㎠/g으로 분쇄하는 것이 바람직하다.

또한,(2)의 경우, 소성물 A는 브레인 비표면적 2500∼4500㎠/g, 특히 3000∼4500㎠/g으로 분쇄하는 것이 바람직하고, 석고로서는 브레인 비표면적 2500∼5000㎠/g, 특히 3000∼4500㎠/g의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 수경성 조성물은 브레인 비표면적이 2500∼4500㎠/g, 특히 3000∼4500㎠/g인 것이, 모르타르나 콘크리트의 유동성이나 강도 발현성의 점으로부터 바람직하다.

본 발명의 수경성 조성물은 고로 슬러그 분말, 플라이 애쉬, 석회석 분말, 규석 분말, 및 실리카 분말로부터 선택된 1종 이상의 무기 분말을 함유할 수 있다. 이들 무기 분말을 함유함으로써, 유동성이나 강도 발현성을 보다 향상시킬 수가 있다.

고로 슬러그 분말, 플라이 애쉬, 석회석 분말, 규석 분말은 브레인 비표면적이 2500∼10000㎠/g, 특히 3000∼9000㎠/g인 것이, 수경성 조성물의 수화열이나, 모르타르나 콘크리트의 유동성이나 강도 발현성의 점으로부터 바람직하다. 또, 실리카 흄은 BET 비표면적이 5∼25㎡/g, 특히 5∼20㎡/g인 것이 모르타르나 콘크리트의 유동성이나 강도 발현성의 점으로부터 바람직하다.

수경성 조성물에 있어서의 무기 분말의 함유량은 예를 들면, 고로 슬러그 분말의 경우, 소성물 A의 분쇄물 100질량부에 대해서, 10∼150질량부, 특히 20∼100질량부인 것이 모르타르나 콘크리트의 유동성이나 강도 발현성, 알카리 골재반응의 억제 효과, 내황산염성 등의 점으로부터 바람직하다. 플라이 애쉬, 석회석 분말, 규석 분말은 소성물 A의 분쇄물 100질량부에 대해서, 10∼100질량부, 특히 20∼80질량부인 것이 바람직하고, 실리카 흄은 소성물 A의 분쇄물 100질량부에 대해서, 1∼50질량부, 특히 5∼30질량부인 것이 바람직하다.

무기 분말을 함유하는 수경성 조성물은 예를 들면,

(3) 소성물 A와 석고로 이루어진 수경성 조성물에, 무기 분말을 혼합해 제조하는 방법,

(4) 소성물 A와 무기 분말의 동시 분쇄물에, 석고를 혼합해 제조하는 방법,

(5) 소성물 A의 분쇄물에, 석고와 무기 분말을 혼합해 제조하는 방법,

(6) 소성물 A와 석고와 무기 분말을 동시에 분쇄해 제조하는 방법,

등에 의해 제조할 수 있다.

무기 분말을 함유하는 수경성 조성물은 브레인 비표면적이 2500∼5000㎠/g, 특히 3000∼4500㎠/g인 것이, 모르타르나 콘크리트의 유동성이나 강도 발현성의 점으로부터 바람직하다.

본 발명의 수경성 조성물은 다시 2CaO·SiO₂(C₂S) 100질량부에 대해서, 2CaO·Al₂O₃·SiO₂(C₂AS)를 10∼2000질량부 함유하고, 더욱이 3CaO·Al₂O3(C₃A)의 함유량이 20질량부 이하인 소성물 B를 함유할 수 있다. 소성물 B를 함유함으로써, 수경성 조성물의 수화열을 보다 작게 할 수 있어 유동성을 보다 향상시킬 수도 있다.

소성물 B는 C₂S 및 C₂AS를 함유하는 것으로, C₂S 100질량부에 대해서, C₂AS를 10∼2000질량부, 바람직하기로는 10∼200질량부, 특히 바람직하기로는 10∼100질량부 함유하는 것이다. C₂AS 함유량이 10질량부 미만에서는 모르타르나 콘크리트의 유동성이 나빠지고, 소성 시에 소성온도를 올려도 프리 라임량이 저하하기 어렵고, 소성이 곤란하게 된다. 또한, 생성하는 C₂S가 수화 활성이 없는 γ형 C₂S일 가능성이 높아져 모르타르나 콘크리트의 강도 발현성이 저하하는 일이 있다. 한편, C₂AS 함유량이 2000질량부를 넘으면, 모르타르나 콘크리트의 강도 발현성이나 내구성이 극단적이게 저하하는 일이 있다.

또한, 소성물 B는 C₂S 100질량부에 대한 C₃A의 함유량이 20질량부이하, 바람직하기로는 10질량부 이하의 것이다. C₃A의 함유량이 20질량부를 넘으면, 수경성 조성물의 수화열이 커져, 모르타르나 콘크리트의 유동성도 나빠진다.

소성물 B는 일반의 포트랜드 시멘트 크링카 원료, 즉, 석회석, 생석회, 소석회 등의 CaO 원료, 규석, 점토 등의 SiO₂ 원료, 점토 등의 Al₂O₃ 원료, 철 찌꺼기, 철 케이크 등의 Fe₂O₃ 원료를 이용해 제조할 수 있다.

또, 소성물 B는 예를 들면, 산업 폐기물, 일반 폐기물 및 건설현장에서 발생하는 흙에서 선택된 1종 이상을 원료로서 이용할 수 있다. 산업 폐기물로서는 예를 들면, 석탄재; 생콘크리트 슬러지, 하수 오니, 정수 오니, 건설 오니, 제철 오니 등의 각종 오니; 보링 폐사, 각종 소각재, 주물사, 암면, 폐유리, 고로 2차애쉬, 건축폐기물, 콘크리트 폐재 등을 들 수 있고; 일반 폐기물로서는 예를 들면 하수 오니건분, 도시 쓰레기 소각재, 패각 등을 들 수 있다. 또, 건설현장에서 발생하는 흙으로서는 건설 현장이나 공사 현장 등으로부터 발생하는 토양이나 잔토, 또 폐토양 등을 들 수 있다.

또, 소성물 B의 원료 조성에 따라서는 특히, 전기 산업 폐기물, 일반 폐기물 및 건설현장에서 발생하는 흙에서 선택된 1종 이상을 원료로서 이용하는 경우, 4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃(C₄AF)가 생성되지는 않으나, 소성물 B에 대해서는 C₂AS의 일부, 바람직하기로는 C₂AS의 70 질량% 이하가 C₄AF로 치환되어도 좋다. C₄AF가 이 범위를 넘어 치환되면, 소성 온도 범위가 좁아져, 소성물 B의 제조의 관리가 어려워진다.

소성물 B의 광물 조성은 사용 원료중의 CaO, SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃의 각 함유량(질량%)으로부터, 다음 식에 따라 구할 수 있다.

C₄AF = 3.04×Fe₂O₃

C₃A = 1.61×CaO－3.00×SiO₂－2.26×Fe₂O₃

C₂AS = -1.63×CaO＋3.04×SiO₂＋2.69×Al₂O₃＋0.57×Fe₂O₃

C₂S = 1.02×CaO＋0.95×SiO₂－1.69×Al₂O₃－0.36Fe₂O₃

상기와 같은 원료를 소정의 조성이 되도록 혼합하고, 바람직하기로는 1000∼1350℃, 보다 바람직하기로는 1150∼1350℃에서 소성함으로서 소성물 B를 제조할 수 있다.

각 원료를 혼합하는 방법은 특히 제한되지 않고, 관용의 장치 등을 이용해 행할 수 있다. 또한, 소성에 사용하는 장치도 특히 제한되지 않고, 예를 들면 로터리 킬룬 등을 사용할 수 있다. 로터리 킬룬으로 소성할 때에는 연료 대체 폐기물, 예를 들면 폐유, 폐타이어, 폐플라스틱 등을 사용할 수 있다.

소성물 B의 분쇄물은 소성물 A의 분쇄물 100질량부에 대해서 10∼100질량부, 특히 20∼60질량부를 함유 시키는 것이 수경성 조성물의 수화열이나, 모르타르나 콘크리트의 유동성, 응결, 강도 발현성 등의 점으로부터 바람직하다.

소성물 B의 분쇄물을 함유하는 수경성 조성물은 예를 들면,

(7) 소성물 A, 소성물 B 및 석고를 동시에 분쇄하여 제조하는 방법,

(8) 소성물 A와 소성물 B를 동시에 분쇄하고, 이 분쇄물에 석고를 혼합하여 제조하는 방법

(9) 소성물 A와 석고를 동시에 분쇄하고, 이 분쇄물에 소성물 B의 분쇄물을 혼합해 제조하는 방법,

(10) 소성물 B와 석고를 동시에 분쇄하고, 이 분쇄물에 소성물 A의 분쇄물을 혼합하여 제조하는 방법,

(11) 소성물 A, 소성물 B를 각각 분쇄하고, 이 분쇄물과 석고를 혼합하여 제조하는 방법

(12) 상기(7)∼(11)에 무기 분말을 혼합하여 제조하는 방법

등에 의해 제조할 수 있다.

(7)의 경우, 소성물 A, 소성물 B 및 석고는 브레인 비표면적 2500∼4500㎠/g, 특히 3000∼4500㎠/g 에 분쇄하는 것이, 수경성 조성물의 수화열이나, 모르타르나 콘크리트의 유동성, 강도 발현성 등의 점으로부터 바람직하다.

(8)의 경우, 소성물 A와 소성물 B는 브레인 비표면적 2500∼4500㎠/g, 특히 3000∼4500㎠/g로 분쇄하는 것이 바람직하고, 석고로서는 브레인 비표면적 2500∼5000㎠/g, 특히 3000∼4500㎠/g의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

(9)의 경우, 소성물 A와 석고는 브레인 비표면적 2500∼4500㎠/g, 특히 3000∼4500㎠/g으로 분쇄하는 것이 바람직하고, 소성물 B는 브레인 비표면적 2500∼4500㎠/g, 특히 3000∼4500㎠/g으로 분쇄한 것을 사용하는 것이 바람직하다.

(10)의 경우, 소성물 B와 석고는 브레인 비표면적 2500∼4500㎠/g, 특히 3000∼4500㎠/g으로 분쇄하는 것이 바람직하고, 소성물 A는 브레인 비표면적 2500∼4500㎠/g, 특히 3000∼4500㎠/g으로 분쇄한 것을 사용하는 것이 바람직하다.

(11)의 경우, 소성물 A, 소성물 B는 각각 브레인 비표면적 2500∼4500㎠/g, 특히 3000∼4500㎠/g으로 분쇄하는 것이 바람직하고, 석고로서는 브레인 비표면적 2500∼5000㎠/g, 특히 3000∼4500㎠/g의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

또, 소성물 A의 분쇄물, 소성물 B의 분쇄물 및 석고를 함유하는 수경성 조성물은, 브레인 비표면적이 2500∼4500㎠/g, 특히 3000∼4500㎠/g인 것이, 모르타르나 콘크리트의 유동성이나 강도 발현성의 점으로부터 바람직하다.

또, 소성물 A의 분쇄물, 소성물 B의 분쇄물, 석고 및 무기 분말을 함유하는 수경성 조성물은 브레인 비표면적이 2500∼5000㎠/g, 특히 3000∼4500㎠/g인 것이, 모르타르나 콘크리트의 유동성이나 강도 발현성의 점으로부터 바람직하다.

본 발명의 수경성 조성물은 페이스트, 모르타르, 콘크리트의 상태로 사용된다. 수경성 조성물에는 리그닌계, 나프탈렌 술폰산계, 멜라민계, 폴리카르복실산계의 감수제(AE 감수제, 고성능 감수제, 고성능 AE 감수제를 포함한다)를 사용할 수 있다.

모르타르 또는 콘크리트로서 사용하는 경우에는 통상 모르타르, 콘크리트에 사용되는 세골재·조골재, 예를 들면 강모래, 흙모래, 파쇄 모래 등이나, 강자갈, 산자갈, 파쇄석 등을 이용할 수 있다. 또, 도시 쓰레기, 도시 쓰레기 소각재, 하수 오니 소각재 등을 용해해 제조한 용해 슬러그, 또는 고로 슬러그, 제강 슬러그, 동 슬러그, 유리 쓰레기, 유리 카렛트, 도자기 폐재, 크린 카 애쉬, 폐벽돌, 콘크리트 폐재 등의 폐기물을 세골재·조골재의 일부 또는 전부에 사용할 수 있다.

더욱이 필요에 따라서, 공기 연행제, 소포제 등의 혼화제를 사용할 수도 있다.

페이스트, 모르타르 또는 콘크리트의 혼련방법은 특히 제한되지 않고, 예를 들면, 각 재료를 일괄하여 믹서에 투입하고, 1분 이상 혼련하는 방법; 물 이외의 재료를 믹서에 투입하고, 공련한 후, 물을 투입하고, 1분 이상 혼련하는 방법 등으로 행할 수 있다. 혼련에 이용하는 믹서는 특히 제한되지 않고, 호바트 믹서, 팬 타입 믹서, 2축 믹서 등의 관용의 믹서를 이용할 수 있다.

페이스트, 모르타르 또는 콘크리트의 성형 방법은 특히 제한되지 않고, 예를 들면 진동 성형 등을 실시하면 좋다. 또, 양생 조건도, 특히 제한되지 않으며, 예를 들면, 공기 중 양생, 증기 양생 등을 실시할 수 있다.

실시예 1

다음에, 실시예를 들어 본 발명을 더 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 이들 실시예에 하등 제한되는 것은 아니다.

실시예 1∼6

(1) 소성물 A의 제조:

원료로서 하수 오니, 건설 발생 흙, 형석과 석회석 등의 일반 포틀랜드 시멘트 크링카를 이용하여 표 1에 나타내는 수경율(H. M.), 규산율(S. M.), 철율(I. M.)이 되도록 원료를 조제했다. 조제 원료를 소형 로타리 킬룬으로 1400∼1450℃에서 소성하여 소성물 A를 얻었다. 이 때, 연료로서 일반적인 중유 외에, 폐유나 폐플라스틱을 사용했다. 사용한 하수 오니, 건설 발생 흙의 화학 조성은 표 2에 나타낸 바와 같다.

또, 각 소성물 중의 프리 라임량은 0.6∼1 질량%이었다.

[표 1]

(소성물 A)

[표 2]

(2) 수경성 조성물의 제조:

표 1의 각 소성물 A 100질량부에 대해서, 배탈 2수 석고(flue gas desulfurization dihydrate gypsum:스미토모긴조쿠사제스미토모 긴조쿠사제) 및 이 배탈 이수 석고를 140℃에서 가열하여 얻은 반수 석고를 표 3에 나타내는 양으로 혼합하고, 뱃치식 볼밀로 브레인 비표면적이 3250±50㎠/g가 되도록 동시 분쇄하여 수경성 조성물을 제조했다.

[표 3]

*: SO₃ 환산

표중, [2수]는 2수 석고중의 SO₃, [반수]는 반수 석고중의 SO₃를 나타낸다.

또한, 수경성 조성물 중의 총 SO₃의 정량은 화학분석에 의해 행했다.

(3) 모르타르의 제조:

상기 수경성 조성물, 세골재(JIS R 5201(시멘트의 물리시험방법)에 정하는 표준모래), 감수제(폴리카르복실산계 고성능 AE 감수제(Leobuild SP8N, NMB Co., Ltd.)) 및 물(수도물)을 이용하여 모르타르를 조제하고, 수화열, 응결, 플로우값 및 압축강도를 평가했다. 결과를 표 4에 나타낸다. 또한, 비교예 1로서 시판 포틀랜드 시멘트를 사용했을 경우의 평가를 행했다.

(3-1) 수화열;

JIS R 5201(시멘트의 물리시험방법)에 준해 측정했다.

(3-2) 응결;

JIS R 5201(시멘트의 물리시험방법)에 준해 측정했다.

(3-3) 플로우 값;

혼련 직후의 모르타르를 플로우 콘(표면 직경 5cm, 하면 직경 10cm, 높이 15cm)에 투입하고, 플로우 콘을 상방으로 꺼냈을 때의 모르타르의 퍼짐을 측정하여 플로우값을 요구했다. 또, 모르타르의 배합은 물/수경성 조성물(질량비)= 0.35, 세골재/수경성 조성물(질량비)= 2.0, 감수제/수경성 조성물(질량비)= 0.0065로 했다.

(3-4) 압축 강도;

3일, 7일, 28일의 모르타르의 압축 강도를 JIS R 520l(시멘트의 물리시험방법)에 준해 측정했다. 또, 모르타르의 배합은 물/수경성 조성물(질량비)= 0.5, 세골재/수경성 조성물(질량비)= 3.0으로 했다.

[표 4]

표 4의 결과로부터, 본 발명의 수경성 조성물을 이용한 모르타르에서는 수화열이 작고, 유동성도 양호했다. 또, 강도 발현성에도 우수했다.

실시예 7∼14

(1) 소성물 A의 제조:

원료로서 하수 오니, 건설 발생 흙과 석회석 등의 일반 포틀랜드 시멘트 크링카를 이용해 표 5에 나타내는 수경율(H. M.), 규산율(S. M.), 철율(I. M.)이 되도록 원료를 조제했다. 조제 원료를 소형 로터리 킬룬으로 1400∼1450℃에서 소성하여 소성물 A를 얻었다. 이 때, 연료로서 일반적인 중유 외에, 폐유나 폐플라스틱을 사용했다. 사용한 하수 오니, 건설 발생 흙의 화학 조성은 표 2에 나타낸 바와 같다.

또한, 각 소성물 중의 프리 라임량은 0.6∼1질량%이었다.

[표 5]

(소성물 A)

(2) 수경성 조성물의 제조:

표 5의 각 소성물 A 100질량부에 대해서, 배탈 이수 석고(flue gas desulfurization dihydrate gypsum:스미토모 긴조쿠사제)를 140℃에서 가열하여 얻은 반수 석고를, SO₃ 환산으로 3.0질량부가 되도록 혼합하고, 뱃치식 볼밀로 브레인 비표면적이 3250±50㎠/g가 되도록 동시 분쇄하여, 분쇄물을 조제했다. 이것에, 고로 슬러그 분말(브레인 비표면적 4000㎠/g), 석회석 분말(브레인 비표면적 4230㎠/g)을 표 6에 나타내는 비율로 혼합하여 수경성 조성물을 얻었다.

(3) 모르타르의 제조:

상기 수경성 조성물, 세골재(JIS R 5201(시멘트의 물리 시험 방법)에 정하는 표준 모래), 감수제(폴리카르복실산계 고성능 AE 감수제(Leobuild SP8N, NMB Co., Ltd.)) 및 물(수도물)을 이용하여 모르타르를 조제하고, 실시예 1-6과 동일하게 하여 플로우값 및 압축 강도를 평가했다. 결과를 표 6에 함께 나타낸다. 또, 비교예 2로서 시판 고로 시멘트 B종을 사용했을 경우의 평가를 행했다.

[표 6]

표 6의 결과로부터, 본 발명의 수경성 조성물을 이용한 모르타르는 유동성과 강도 발현성이 양호하다.

실시예 15∼17

(1) 수경성 조성물의 제조:

표 5의 소성물 No. 8 100질량부에 대해서, 배탈 이수 석고(flue gas desulfurization dihydrate gypsum:스미토모긴조쿠사제) 및 이 배탈 이수 석고를 140℃에서 가열하여 얻은 반수 석고를 표 7에 나타내는 양으로 혼합하고, 뱃치식 볼밀로 브레인 비표면적이 3250±50㎠/g이 되도록 동시 분쇄하여 분쇄물을 조제했다. 이 각 분쇄물 55질량부, 고로 슬러그 분말(브레인 비표면적 4000㎠/g) 45질량부, 석회석 분말(브레인 비표면적 4230㎠/g) 5질량부를 혼합하여 수경성 조성물을 얻었다.

[표 7]

*: S0₃ 환산

표 중, [2수]는 2수 석고중의 SO₃, [반수]는 반수 석고중의 SO₃를 나타낸다. 또한, 수경성 조성물 중의 총 SO₃의 정량은 화학분석에 의해 행했다.

(2) 모르타르의 제조:

상기 수경성 조성물, 세골재(JIS R 5201(시멘트의 물리 시험 방법)에 정하는 표준 모래), 감수제(폴리카르복실산계 고성능 AE 감수제(Leobuild SP8N, NMB Co., Ltd. )) 및 물(수도물)을 이용하여 모르타르를 조제하고, 실시예 1∼6와 동일하게 하여 수화열, 플로우값 및 압축 강도를 평가했다. 결과를 표 8에 나타낸다. 또한, 비교예 2로서 시판 고로 시멘트 B종을 사용한 경우의 평가를 행했다.

[표 8]

표 8의 결과로부터 2수 석고 및 반수 석고의 합계량에 대한 반수 석고의 비율이 높을수록, 모르타르의 유동성이 높고, 수화열이 작았다.

실시예 18∼25

(1) 소성물 B의 제조:

원료로서 석회석, 하수 오니를 이용하여 표 9에 나타내는 조성으로 조제하고, 소형 로타리 킬룬으로 1300℃에서 소성하여 소성물 B를 얻었다. 이 때, 연료로서 일반적인 중유 이외에, 폐유나 폐플라스틱을 사용했다. 소성 후, 뱃치식 볼밀로 브레인 비표면적이 3250㎠/g 가 되도록 분쇄했다.

[표 9]

(2) 수경성 조성물의 제조:

표 5의 소성물 No.8 100질량부에 대해서, SO₃량이 2질량부가 되도록, 배탈 이수 석고(스미토모긴조쿠사제)를 첨가하고, 뱃치식 볼밀로 브레인 비표면적이 3300㎠/g이 되도록 동시에 분쇄하여 분쇄물을 조제했다.

이 분쇄물에, 소성물 B의 분쇄물, 석회석 분말(브레인 비표면적 4700㎠/g), 고로 슬러그 분말(브레인 비표면적 4400㎠/g)을 표 10에 나타내는 비율로 혼합하여 수경성 조성물을 얻었다.

얻어진 수경성 조성물에 대해서, 실시예 1∼6와 동일하게 하여 수화열을 측정했다.

결과를 표 10에 함께 나타낸다.

[표 10]

표 10의 결과로부터 소성물 A의 분쇄물에 소성물 B의 분쇄물을 혼합하면, 수화열이 작아지는 것이 확인되었다.

(3) 모르타르의 제조:

상기 수경성 조성물, 세골재(JIS R 5201(시멘트의 물리 시험 방법)에 정하는 표준사), 감수제 A(폴리카르복실산계 고성능 AE 감수제(Leobuild SP8N, NMB Co., Ltd.)) 또는 감수제 B(나프타렌술폰산계 고성능 감수제(마이티 150, 카오사제) 및 물(수도물)을 이용해 모르타르를 조제하고, 실시예 1∼6 과 동일하게 플로우값을 평가했다. 결과를 표 11에 나타낸다.

또한, 실시예 1∼6와 동일하게 압축 강도를 측정했다. 결과를 표 12에 나타낸다. 또한, 모든 경우에도, 비교예 3으로서 보통 포틀랜드 시멘트를 사용했을 경우의 평가를 실시했다.

[표 11]

표 11의 결과로부터, 소성물 A의 분쇄물에 소성물 B의 분쇄물을 혼합하면, 유동성이 양호하게 되는 것이 확인되었다.

[표 12]

실시예 26∼28

(1) 수경성 조성물의 제조:

표 5의 소성물 No. 8 100질량부에 대해서, 소성물 B를 30질량부, 배탈 이수 석고(스미토모긴조쿠사제) 및 이 배탈이수 석고를 140℃에서 가열하여 얻은 반수 석고를 표 13에 나타내는 양으로 혼합하고, 뱃치식 볼밀로 브레인 비표면적이 3250±50㎠/g이 되도록 동시 분쇄하여 수경성 조성물을 얻었다.

[표 13]

*: SO₃ 환산

표 중, [2수]는 2수 석고 중의 SO₃, [반수]는 반수 석고 중의 SO₃를 나타낸다. 또한, 수경성 조성물중의 총 SO₃의 정량은 화학분석에 의해 행했다.

(2) 모르타르의 제조:

상기 수경성 조성물, 세골재(JIS R 5201(시멘트의 물리 시험 방법)에 정하는 표준 모래), 감수제(폴리카르복실산계 고성능 AE 감수제(Leobuild SP8N, NMB Co., Ltd.)) 및 물(수도물)을 이용하여 모르타르를 조제하고, 실시예 1∼6과 동일하게 하여 플로우값 및 압축강도를 평가했다. 결과를 표 14에 나타낸다.

[표 14]

표 14의 결과로부터, 2수 석고 및 반수 석고의 합계량에 대한 반수 석고의 비율이 높을수록, 모르타르의 유동성이 높았다.

본 발명에 의하면, 수경성 조성물은 수화열을 작게 할 수 있고, 또한 유동성 및 강도 발현성이 우수한 모르타르나 콘크리트를 제조할 수 있다.

Claims

수경율(H. M.)이 1.8∼2.3, 규산율(S. M.)이 1.3∼2.3, 철율(I. M.)이 1.3∼2.8인 소성물 A의 분쇄물과 석고를 함유하는 수경성 조성물.
제 1항에 있어서, 소성물 A가 1 질량% 이하의 불소를 함유하는 수경성 조성물.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 총 SO₃에 대한 2수 석고 및 반수 석고중의 SO₃의 비율이 40질량% 이상인 수경성 조성물.
제 1항 내지 제 3항의 어느 1항에 있어서, 2수 석고 및 반수 석고의 합계량에 대한 반수 석고의 비율이 SO₃ 환산으로 30질량% 이상인 수경성 조성물.
제 1항 내지 제 4항의 어느 1항에 있어서, 다시, 고로 슬러그 분말, 플라이 애쉬, 석회석 분말, 규석 분말 및 실리카 흄으로부터 선택된 1종 이상의 무기 분말을 함유하는 수경성 조성물.
제 1항 내지 제 5항의 어느 1항에 있어서, 다시 2CaO·SiO₂ 100질량부에 대 해서, 2CaO·Al₂O₃ · SiO₂를 10∼2000질량부 함유하고, 더욱이 3CaO ·Al₂O₃의 함유량이 20질량부 이하인 소성물 B의 분쇄물을 함유하는 수경성 조성물.
제 1항 내지 제 6항의 어느 1항에 있어서, 소성물 A가 산업 폐기물, 일반 폐기물 및 건설현장 발생 흙으로부터 선택되는 1종 이상을 원료로서 제조된 것인 수경성 조성물.
제 6항 또는 제 7항에 있어서, 소성물 B가 산업 폐기물, 일반 폐기물 및 건설현장에서 발생하는 흙으로부터 선택되는 1종 이상을 원료로서 제조된 것인 수경성 조성물.
수경율(H. M.)이 1.8∼2.3, 규산율(S. M.)이 1.3∼2.3, 철율(I. M.)이 1.3∼2.8인 소성물.