KR20140114211A - 블록 형성용 고화제 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 블록 형성용 고화제 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시형태에 따른 블록 형성용 고화제 조성물은 포졸란(pozzoan) 광물소재를 포함하는 고로슬래그 분말 50 내지 60 중량부, 소석회 15 내지 25 중량부, 무수석고 20 내지 30 중량부, 실리카 흄 1 내지 3 중량부, 메타카올린 1 내지 3 중량부, 칼슘 설포알루미네이트 시멘트(Calcium sulphoaluminate cements:CSA) 2 내지 4 중량부를 함유하는 결합제; 및 NaCl 25 내지 35중량부, CaCl2 15 내지 30중량부, KCl 12 내지 28중량부, MgCl2 5 내지 10중량부, Na2SO4 1 내지 7중량부, FeCl2 1 내지 3중량부를 함유하는 무기 응집제;를 포함할 수 있고, 상기 블록 형성용 고화제 조성물은 블록의 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있다.

Description

블록 형성용 고화제 조성물{Stabilizing agent composition for block forming}
본 발명은 블록 형성용 고화제 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 블록의 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있는 블록 형성용 고화제 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 토목공사 또는 건축시공시 제공되는 건축자재는 내구성과 강도를 유지해야 한다. 따라서 시멘트가 혼합된 콘크리트 및 콘크리트 블록이 주로 이용되었다. 다년간의 연구 결과 시공 목적에 따라 적합한 다양한 시멘트가 제공되고 있으며, 양생 또한 자유자재로 조절할 수 있게 되었으며, 강도와 내구성 역시 양호하여 콘크리트 건축물의 수명은 수십 년 이상 지속되는 이점이 있다.
그러나, 시멘트에서 발생하는 독성과 냄새 등이 인체에 유해하고, 수명을 다한 건축물은 철거된 후에는 땅속에 매립하거나 간척사업시 매립골재로 사용되고 있으나 시멘트의 독성에 의하여 토양의 황폐화를 가져오는 문제점이 있다.
또한, 전 세계적으로 지구 온난화의 주범인 온실가스에 대한 대책 마련에 많은 노력을 기울이고 있는데, 시멘트 및 콘크리트 산업에 있어서도 이산화탄소를 다량으로 배출하는 시멘트를 대체하기 위한 방안을 마련하기 위해 고심하고 있다.
그 대응책의 일환으로 고로슬래그, 플라이애쉬와 같은 산업부산물을 이용하여 시멘트를 대체할 수 있는 방법에 대한 연구가 끊임없이 진행되고 있다.
국외에서는 중합반응에 의한 알칼리 활성화 시멘트(콘크리트)에 관한 기술이 개념적으로 1978년 Davidovits(프랑스)에 의해 카올리나이트 광물질을 이용하고 제올라이트와 유사한 구조를 가지도록 하는 메커니즘으로 이론이 정립되었지만, 제조상의 문제점 및 경제성 등의 이유로 실용화가 이루어지지 않았다.
최근에는 호주, 미국, 일본 및 유럽 등을 중심으로 환경문제의 사회적 이슈화에 결부되어 고로슬래그, 플라이애쉬 등을 사용한 무시멘트 콘크리트 개발이 이루어졌고, 국내에서도 일부 기술개발이 이루어졌다.
종래 기술 중 플라이애쉬를 사용한 무시멘트 콘크리트의 경우에는 대부분 60℃ 이상의 고온 양생 과정을 통해 플라이애쉬의 유리(glassy) 피막을 파괴하여 반응을 유도함으로써 30MPa 이상의 강도를 확보하고 있으나, 이 기술은 고온 양생으로 인한 에너지 소비와 이산화탄소가 배출되는 문제점이 지적되고 있다.
또한 일부 20℃정도의 상온에서 양생을 실시하는 방법이 있으나 이 방법은 플라이애쉬의 유리피막을 파괴하는 반응이 작아 콘크리트의 강도가 대부분 10MPa 이하이기 때문에 교량, 건축물 등 구조물에 적용할 경우에는 안전성, 사용성에 문제점이 지적된 바 있다.
또한, 시멘트를 이용하지 않는 무해한 토양으로 건축 구조물로 만들기 위하여 여러 종류의 제품들이 개발되고 있고, 이를 위해서 토양의 강도와 내구성을 유지하도록 하는 경화제를 이용하고 있다.
특허공개공보 제1998-083572호의 “토양 응결용 경화제”는 염화나트륨(NaCl) 20%, 탄산나트륨(Na2Co3) 15%, 탄산칼륨(K2Co3) 35%, 염화마그네슘(MgCl2) 20%, 염화암몬(NH4Cl) 4%, 염화코발트(CoCl2) 0.2%, 염화 망간(MnCl2) 0.8%, 황산나트륨(Na2So4) 5%를 혼합하여 사용하고 있으나, 탄산화합물과 염화물의 배합으로 조성된 경화제는 그 화학적 특성 때문에 용해하기가 힘들고 침전물이 많이 생겨 사용상에 번거로움과 합성 제조와 분류상의 문제로 비경제적인 단점이 있다. 또한, 상기 토양 응결용 경화제를 토양에 혼합하여 건축자재나 도로포장 또는 연약지반 고화 등에 사용하였으나 강도가 일반 콘크리트에 미치지 못하고 노화가 빨리 진행되는 문제가 있었다. 특히 강도와 장기 강도에 문제가 있었고, 사용량의 한계 때문에 적재 적소에 능동적으로 사용되지 못하여 활용도가 떨어지는 문제점이 있어 널리 실용화되지 못하고 있는 실정이다.
특허공개공보 제2002-0058157호의 “황토 응결용 경화제 및 황토건축자재 제조방법”은 응결용 경화제를 개시하고 있으나, 상기 응결용 경화제는 황토 벽돌, 황토 블럭, 황토패널 제조시 황토와 시멘트 모래의 응결에 적합한 것으로써, 이는 PH가 10 이상의 강 알칼리 상태를 급속히 만들어 내어 시멘트의 수화반응인 칼슘, 실리카 등의 수화물이 황토입자 사이의 중간 역할이 되는 판상 결정을 만들어 내고 이것이 급속하게 성장하는 작용을 하게 됨으로써 시멘트의 페이스트의 유동성을 소실하여 응결이 진행된다. 즉, 황토는 흙 자체에 점토질을 가지고 있기 때문에 칼슘, 실리카 등이 황토입자 사이에서 응결이 이루어지면 내구성과 강도를 가지게 되나, 점성이 없는 흙이나 갯벌에서는 응결작용이 일어나지 못하는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 일 실시형태의 목적은 블록의 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있는 블록 형성용 고화제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태는 포졸란(pozzoan) 광물소재를 포함하는 고로슬래그 분말 50 내지 60 중량부, 소석회 15 내지 25 중량부, 무수석고 20 내지 30 중량부, 실리카 흄 1 내지 3 중량부, 메타카올린 1 내지 3 중량부, 칼슘 설포알루미네이트 시멘트(Calcium sulphoaluminate cements:CSA) 2 내지 4 중량부를 함유하는 결합제; 및 NaCl 25 내지 35중량부, CaCl2 15 내지 30중량부, KCl 12 내지 28중량부, MgCl2 5 내지 10중량부, Na2SO4 1 내지 7중량부, FeCl2 1 내지 3중량부를 함유하는 무기 응집제;를 포함하는 블록 형성용 고화제 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 무기 응집제는 상기 결합제 100 중량부에 대하여 1 내지 3 중량부의 함량으로 혼합될 수 있다.
상기 무기 응집제는 물 100ℓ에 대하여 상기 무기 응집제 혼합물 10 내지 30 중량부가 혼합되는 액상 형태인 블록 형성용 고화제 조성물.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 무기 응집제는 입경이 150 내지 250 메쉬인 분말 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 블록 형성용 고화제 조성물은 현지토, 황토, 마사토, 진흙 고령토, 사질토, 흙, 토양, 모래, 또는 자갈과 혼합될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 블록 형성용 고화제 조성물은 결합제에 포졸란(pozzoan) 광물소재를 적정 비율로 포함하여, 상기 무기질 응집제와 혼합시 기본 골재가 물에 의한 풀림 현상이나 표면에 묻어나는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 기본 골재로 마사토를 포함하는 경우 상기 결합제의 소석회, 무수 석고의 이온 응집반응, 포졸란 반응 및 고로슬래그의 잠재 수경성 반응을 통해 마시토를 소성하지 않고도 소정의 강도를 확보할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 고화제 조성물로 형성된 블록은 경도와 압축강도가 우수하고, 내열성과 내한성이 우수하여 온도변화에도 탄력적으로 대응하여 내구성이 증대된 특징을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 고화제 조성물로 형성된 블록은 폐기시 장기간이 경과하면 풍화과정을 통해 자연으로 돌아가는 구성요소를 포함하여 폐기물 처리비용이 절감되는 장점을 가진다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 고화제 조성물은 블록의 충분한 압축강도를 발현시키며, 지구 온난화의 원인이 되는 이산화탄소 배출을 억제시킬 수 있다.
이하, 본원의 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시형태를 들어 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 명세서 전체에서, 어떤 단계가 다른 단계와 “상에”또는 “전에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 단계가 다른 단계와 직접적 시계열적인 관계에 있는 경우 뿐만 아니라, 각 단계 후의 혼합하는 단계와 같이 두 단계의 순서에 시계열적 순서가 바뀔 수 있는 간접적 시계열적 관계에 있는 경우와 동일한 권리를 포함한다.
본 발명의 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 용어 “~ (하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 포졸란(pozzoan) 광물소재를 포함하는 고로슬래그 분말 50 내지 60 중량부, 소석회 15 내지 25 중량부, 무수석고 20 내지 30 중량부, 실리카 흄 1 내지 3 중량부, 메타카올린 1 내지 3 중량부, 칼슘 설포알루미네이트 시멘트(Calcium sulphoaluminate cements:CSA) 2 내지 4 중량부를 함유하는 결합제; 및 NaCl 25 내지 35중량부, CaCl2 15 내지 30중량부, KCl 12 내지 28중량부, MgCl2 5 내지 10중량부, Na2SO4 1 내지 7중량부, FeCl2 1 내지 3중량부를 함유하는 무기 응집제;를 포함하는 블록 형성용 고화제 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 블록 형성용 고화제 조성물은 기본 골재의 고화에 사용될 수 있는 것으로, 상기 기본 골재를 성형하여 블록을 제조하는 데 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 블록 형성용 고화제가 사용될 수 있는 기본 골재는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 현지토, 황토, 마사토, 진흙 고령토, 사질토 등의 흙, 토양, 모래, 자갈, 기존 골재 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 명세서에서 사용하는 ‘블록’의 용어는 기본 골재가 성형되어 소정의 형상을 가지는 것으로, 토목 공사 및 건축 시공에 사용되는 벽돌, 타일, 보드, 판넬 등 건축 자재를 의미하는 폭 넓은 개념으로 이해될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 블록 형성용 고화제 조성물은 결합제에 포졸란(pozzoan) 광물소재를 적정 비율로 포함하여, 상기 무기질 응집제와 혼합시 기본 골재가 물에 의한 풀림 현상이나 표면에 묻어나는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 기본 골재로 마사토를 포함하는 경우 상기 결합제의 소석회, 무수 석고의 이온 응집반응, 포졸란 반응 및 고로슬래그의 잠재 수경성 반응을 통해 마시토를 소성하지 않고도 소정의 강도를 확보할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 고화제 조성물로 형성된 블록은 경도와 압축강도가 우수하고, 내열성과 내한성이 우수하여 온도변화에도 탄력적으로 대응하여 내구성이 증대된 특징을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 고화제 조성물로 형성된 블록은 폐기시 장기간이 경과하면 풍화과정을 통해 자연으로 돌아가는 구성요소를 포함하여 폐기물 처리비용이 절감되는 장점을 가진다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 고화제 조성물은 블록의 충분한 압축강도를 발현시키며, 지구 온난화의 원인이 되는 이산화탄소 배출을 억제시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 결합제 및 무기 응집제의 구성성분을 보다 구체적으로 설명한다.
A. 결합제
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 결합제는 a) 포졸란(pozzoan) 광물 소재를 포함하는 고로슬래그 분말 50 내지 60 중량부, b) 소석회 15 내지 25 중량부, c) 무수석고 20 내지 30 중량부 및 d) 실리카 흄 1 ~ 3 중량부, e) 메타카올린 1 내지 3 중량부, f) 칼슘 설포알루미네이트 시멘트 (Calcium sulphoaluminate cements:CSA) 2 내지 4 중량부를 포함할 수 있다.
상기 각 구성성분의 수치 범위 안에서 제조된 결합제는 그 성분 중 다량의 에트링가이트(Ettringite)가 생성되는데, 이것의 화학성분은 3CaO·Al2O3·3CaSO4· 32H2O 이다. 상기 화학성분은 다량의 물을 결합수로서 취하여 반응을 촉진시키는 동시에 흙 입자의 이동을 제어하는 역할을 하여 블록의 고화를 용이하게 할 수 있다.
또한, 산화칼슘, 수산화칼슘에 의하여 수화물이 생성되어 흙 입자의 고화를 더욱 상승시키게 되며 흙 입자에 포함되어 있는 SiO2, Al2O3 등의 성분이 수산화칼슘과 수화물을 생성하여 포졸란을 활성화시켜 경화를 더욱 촉진시킬 수 있다.
a) 고로슬래그
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 결합제에 포함되는 상기 포졸란 광물소재를 포함하는 고로슬래그 분말은 용광로에서 선철과 함께 생성되는 용융스래그를 급랭시켜 얻은 입상의 수쇄슬래그를 건조 및 분쇄하여 미분화한 것으로 잠재수경성이 있다.
상기 고로슬래그의 반응성은 일반적으로 염기도 및 유리화율이 높을수록 크고, 비중은 2.92 ~ 2.95 범위이며, 분말도는 비표면적으로 4000 ~ 6000㎠/g이 적당하다. 상기 고로슬래그 분말을 사용함에 따라 표면 활성도가 증가하며 Al2O3 의 용출속도가 빨라지게 되어 에트링가이트(Ettringite)의 생성이 촉진되며, 또한 C-S-H계 수화물의 겔화를 촉진시키는 것과 동시에 미반응 부분을 감소시키는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 고로슬래그 분말의 함량은 50 내지 60 중량부일 수 있다. 상기 함량의 범위 내에서 이트링가이트 형성이 촉진되며, 블록의 경화가 촉진될 수 있다.
이에 제한되는 것은 아니나, 본 발명의 일 실시형태에 따른 상기 고로슬래그 분말의 화학적 조성은 하기 [표 1]과 같을 수 있다.
고로슬래그의 화학적 조성비
성분명 단위 화학조성비
SiO2 % 33.7
Al2O3 % 13.3
Fe2O3 % 1.1
CaO % 41.3
MgO % 6.53
b) 소석회
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 결합제에 포함되는 소석회는 특별히 제한되지 않고, 백색 분말상태로서 CaO 함량이 70% 이상이며, 입도는 200mesh가 90%이상의 것을 사용할 수 있다.
상기 소석회는 블록의 형성에 사용되는 기본 골재를 결합화시켜 강도를 향상시키고 잠재수경성을 촉진시키는 자극제 역할을 하는 것으로, 이온 응집반응 및 포졸란 반응이 충분히 수행될 수 있도록 첨가할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 소석회는 15 내지 25 중량부를 포함할 수 있다. 상기 소석회는 고로슬래그의 수화반응에 필요한 알카리성 부여하는 자극제로서 상기 수치범위 내에서 수분과의 접촉에서 생성되는 내부 입자 막을 빠른 속도로 파괴할 수 있으므로 수화반응의 가속화에 따른 초기 압축강도는 증가시킬 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나, 본 발명의 일 실시형태에 따른 소석회의 화학적 조성은 하기 [표 2]와 같을 수 있다.
소석회의 화학적 조성비
성분명 단위 화학조성비
CaO % 70.15
SiO2 % 1,38
MgO % 1.34
Fe2O3 % 0.12
Al2O3 % 0.58
c) 무수석고
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 무수석고는 일반적으로 사용되는 것으로, 특별히 제한되지 않는다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 무수석고의 함량은 20 내지 30 중량부일 수 있다. 상기 무수석고는 상기 함량의 범위에서 상기 고로슬래그와 소석회에 혼합되어 물과 반응하게 되면 에트링가이트(3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O)가 수화반응을 일으키면서 감수(減水)효과 및 미세입자의 공극 충진으로 조직이 치밀화 되므로 초기강도가 증가하며 수화가 촉진된다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 결합제는 장기강도를 증진시키는 고로슬래그와 초기강도를 증진시키는 무수석고와 소석회를 적정비율로 배합하여 구성함으로써 블록의 강도를 향상시킬 수 있다.
이에 제한되는 것은 아니나, 본 발명의 일 실시형태에 따른 무수 석고의 화학적 조성은 하기 [표 3]과 같을 수 있다.
무수석고의 화학적 조성비
성분명 단위 화학조성비
SiO2 % 0.5
Al2O3 % 0.7
Fe2O3 % 0.3
CaO % 41.2
MgO % 0.2
SO3 % 58.9
d) 실리카 흄(Silica fume)
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 결합제의 구성성분으로 실리카 흄을 포함할 수 있다. 상기 실리카 흄은 규소 또는 규소철 합금의 제조 부산물일 수 있고, 그 주성분은 비정질 이산화규소일 수 있다. 개별 입자로는 5 내지 10㎚의 직경을 가질 수 있고, 개별 입자들이 응집되어 0.1 내지 1㎛의 응집체를 형성한 후 20 내지 30㎛의 응집체로 응집될 수 있다. 또한, 상기 실리카 흄은 10 내지 30㎡/g의 BET 표면적을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면 상기 실리카 흄의 함량은 1 내지 3 중량부일 수 있고, 상기 함량의 범위로 포함되는 경우 다른 구성성분과 상호작용하여 블록의 압축강도를 향상시킬 수 있다.
e) 메타카올린
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 메타카올린을 포함하여 블록의 장기강도를 증진시킬 수 있다. 상기 메타카올린은 상기 무수석고와 함께 사용되어 제조비용을 경감시키는 경제적 이전과 함께, 블록의 단기 강도 및 중장기 강도를 향상시키는 역할을 할 수 있다. 또한 블록의 경시적인 유동성 저하를 방지하여 양호한 시공성을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 메타카올린과 무수석고는 후술하는 칼슘 설포알루미네이트의 알루미늄 이온의 존재하에 급속히 수화반응하여 유동성 저하를 발휘하는 것으로 추정된다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 메타 카올린의 함량은 1 내지 3 중량부일 수 있다.
f) 칼슘 설포알루미네이트(Calcium sulphoaluminate cements:CSA)
본 발명의 일 실시형태에 따른 상기 칼슘 설포알루미네이트는 화학식 3CaO·3Al2O3·CaSO를 가질 수 있고, 수화하여 에트링가이트(ettringite)를 생성할 수 있다. 상기 알루미늄은 상기 무수석고와 메타카올린과 반응하여 에트링게이트 또는 유사화합물을 생성할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 칼슘 설포알루미네이트의 함량은 2 내지 4 중량부일 수 있다.
B) 무기질 응집제
본 발명의 일 실시형태에 따른 무기질 응집제는 a) NaCl 25 내지 35중량부, b) CaCl2 15 내지 30중량부, c) KCl 12 내지 28중량부, d) MgCl2 5 내지 10중량부, e) Na2SO4 1 내지 7중량부, f) FeCl2 1 내지 3중량부를 포함할 수 있다.
a) NaCl
본 발명의 일 실시형태에 따른 무기 응집제는 NaCl을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서 상기 NaCl은 토양 등 기본 공재로 사용되는 물질의 기공을 폐쇄하여 블록의 강도를 증가시키는 역할을 할 수 있다. 따라서 기공을 충분히 폐쇄하되 건조 후 외부로 결정이 석출되지 않도록 하는 함량비를 구성하는 것이 중요하며, 본 발명의 일 실시형태에 따르면 상기 NaCl의 함량은 25 내지 35 중량부일 수 있다. 상기 NaCl의 함량이 25 중량비 미만이면 블록의 강도가 충분히 확보되지 않을 우려가 있고, 35 중량부를 초과하면 블록 양생 후 외부로 결정이 석출될 우려가 있다.
b) CaCl2
본 발명의 일 실시형태에 따른 무기 응집제는 CaCl2를 포함할 수 있고, 상기 CaCl2는 염소와 칼슘이 반응하여 만들어진 이온성 화합물로 무수물은 조해성이 있는 사방정계의 백색 결정으로 약간 비틀어진 루틸구조를 하고 있다. 이수화물 및 무수물은 조해성이 강하여 수분을 잘 흡수하는 특징이 있으며, 본 발명의 일 실시형태에서는 다른 구성성분과 함께 혼합된 혼합물에 가소성을 부여하기 위하여 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면 상기 CaCl2의 함량은 15 내지 30 중량부일 수 있다.
c) KCl
본 발명의 일 실시형태에 따른 무기 응집제는 KCl를 포함할 수 있고, 상기 KCl은 칼륨과 염소의 이온결합으로 이루어진 화합물로서 물에 잘 녹으며 전류가 잘 흐르는 특징을 가진다. 일반적으로 KCl은 칼륨염의 제조원료로 사용되고, 실험실에서는 완충용액 및 전극액으로 쓰인다. 또한 염화칼륨의 단결정은 적외선 흡수측정시에 이용되는 프리즘이나 셀의 창 제조에 사용되며, 기타 열처리제, 사진 시약, 의약품 등으로 쓰인다.
본 발명의 일 실시형태에서 상기 KCl은 다른 화합물과 함께 혼합되어 기공을 폐쇄하여 블록의 강도를 증가시키는 역할을 하며, 그 함량은 12 내지 28 중량부일 수 있다.
d) MgCl2
본 발명의 일 실시형태에 따른 무기 응집제는 MgCl2를 포함할 수 있고, 상기 MgCl2은 일반적으로 무수물 또는 수화물의 상태로 존재하는데 본 발명의 일 실시형태에서는 무수물을 사용할 수 있다. 상기 무수물은 무색의 결정성 분말로 흡습성이 강하고, 물과 알코올에 잘 녹는 특징을 가진다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 MgCl2는 다른 화합물과 함께 혼합되어 블록의 경화속도를 촉진하며, 블록의 단열효과를 높이고 냄새를 제거하는 역할을 하고, 그 함량은 5 내지 10 중량부일 수 있다.
e)Na2SO4
본 발명의 일 실시형태에 따른 무기 응집제는 Na2SO4를 포함할 수 있다. ㅇ일반적으로 Na2SO4 무수물은 무색 결정으로 물에 녹으나 알코올에는 녹지 않으며, 유리나 황화나트륨의 제조에 사용된다. 본 발명의 일 실시형태에서는 블록의 강도를 향상시키기 위한 강도 향상제로 사용되며, 그 함량은 1 내지 7 중량부일 수 있다.
f)FeCl2
본 발명의 일 실시형태에 따른 무기 응집제는 FeCl2를 포함할 수 있다. 일반적으로, FeCl2는 자연철이나 화산의 분출물 속에 염화니켈을 수반하는 로렌사이트로서 존재한다. FeCl2 무수물은 건조한 염소 속에서 철을 가열하면 생기며, 무색에서 담녹색의 결정이다. 녹는점 672℃, 끓는점 1,023.4℃, 비중 2.99(18℃)이고, 습한 공기 중에서는 분해하여 녹황색에서 적갈색으로 된다.
물·알코올에 녹지만, 아세톤·에테르에는 녹지 않는다. 철가루·수산화철 Fe(OH)2 등을 공기를 단절하고 염산에 녹인 용액에서 결정화시키면 수화물을 얻는다. 상온에서는 사수화물 FeCl2·4H2O이다. 이밖에 12.3℃ 이하에서는 육수화물 FeCl2·6H2O가, 76.5℃ 이상에서는 이수화물 FeCl2·2H2O가 생긴다. 사수화물은 담녹색이고, 조해성이 있는 결정이며, 비중 1.926이다. 물·알코올에 녹는다. 수화물을 공기 중에서 가열하면 분해하여 산화철 Fe2O3가 된다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 FeCl2의 함량은 1 내지 3 중량부일 수 있다.
상기 무기질 응집제는 무기금속 원소를 고형물로 포함하는 액상 바인더 형태이거나 분말의 형태일 수 있다.
상기 무기질 응집제는 물 100ℓ에 대하여 10 내지 30 중량부의 양으로 혼합되어 액상 형태로 제조되어, 상기 결합제와 혼합될 수 있다.
또한, 상기 무기질 응집제가 분말형태로 제조되는 경우 그 입경은 150 내지 250 메쉬일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 무기질 응집제는 상기 결합제 100 중량부에 대하여 1 내지 3 중량부로 혼합될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 결합제와 무기 응집제의 혼합물을 성형기에 넣고 원하는 모양으로 성형하여 증기 양생하여 블록으로 성형할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따라 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나, 이들이 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
[실시예]
1. 고화제 조성물의 제조
제조예 1
포졸란 광물소재를 함유하는 고로슬래그 110 중량부, 소석회 34 중량부, 무수석고 50 중량부, 실리카흄 4중량부, 메타카올린 4 중량부, CSA 6 중량부를 투입하여 정밀혼합이 될 수 있도록 일정한 속도로 혼합과정을 거친 후, NaCl 60중량부, CaCl2 40중량부, KCl 38중량부, MgCl2 14 중량부, Na2SO4 10중량부, 및 FeCl2 4중량부를 물 약 700ℓ를 원형 교반기 투입하여 원료가 뭉치지 않도록 분무식으로 분사하여 골고루 고른 분사가 이루어지도록 하였다.
제조예 2 내지 5
상기 제조예 1과 동일하게 제조하되, 결합제와 무기 응집제의 구체적인 성분비는 하기 표 4에 나타내었고(단위: 중량부), 무기 응집제는 액상의 형태를 사용하였다.
제조예 2 제조예 3 제조예 4 제조예 5

결
합
제

 고로슬래그 100 120 80 130
소석회 30 50 20 60
무수석고 40 60 30 70
실리카 흄 2 6 1 8
메타카올린 2 6 1 8
CSA 4 8 2 10
무
기
응
집
제		 NaCl 50 70 40 80
CaCl2 30 60 20 70
KCl 24 56 20 60
MgCl2 10 20 8 24
Na2SO4 2 14 1 16
FeCl2 2 6 1 8
2. 블록의 제조
일반적으로 지표에서 얻어지는 돌이나 흙을 포함하며, 대체로 입경이 5 mm 이하의 세립질 및 과립의 입자가 적당히 섞여있는 것을 기본 골재로 하여, 상기 제조예 1 내지 제조예 5의 고화제화 혼합하였다.
상기 혼합물을 진동 가압프레스 방식에 진동 3 ~ 5초, 가압 130㎏f/㎠의 힘을 가하여 성형 제작하고, 위의 성형 틀에 의해 성형된 블록을 스팀 시설이 설치된 증기 양생실에서 양생을 실시하여 블록 성형품을 완성하였다.
고화제 결합제와 무기응집제의 혼합비
실시예 1 제조예 1 100:2
실시예 2 제조예 2 100:1
실시예 3 제조예 3 100:3
비교예 1 제조예 4 100:1
비교예 2 제조예 5 100:3
3. 평가
실시예 1 내지 실시예 3과 비교예 1과 비교예 2에서 블록에 대하여, 압축강도, 내열성 및 내한성을 평가하여, 하기 [표 6]에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
압축강도(㎏f/㎠) 312 294 328
내열성(100±2℃×1h) 이상없음 이상없음 이상없음 부적합 부적합
내한성(-20±2℃×1h) 이상없음 이상없음 이상없음 부적합 부적합
이상, 구현예 및 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 구현예들에 한정되지 않으며, 여러 가지 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함이 명백하다. 또한, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

Claims (5)

  1. 포졸란(pozzoan) 광물소재를 포함하는 고로슬래그 분말 50 내지 60 중량부, 소석회 15 내지 25 중량부, 무수석고 20 내지 30 중량부, 실리카 흄 1 내지 3 중량부, 메타카올린 1 내지 3 중량부, 칼슘 설포알루미네이트 시멘트(Calcium sulphoaluminate cements:CSA) 2 내지 4 중량부를 함유하는 결합제; 및
    NaCl 25 내지 35중량부, CaCl2 15 내지 30중량부, KCl 12 내지 28중량부, MgCl2 5 내지 10중량부, Na2SO4 1 내지 7중량부, FeCl2 1 내지 3중량부를 함유하는 무기 응집제;
    를 포함하는 블록 형성용 고화제 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무기 응집제는 상기 결합제 100 중량부에 대하여 1 내지 3 중량부의 함량으로 혼합되는 블록 형성용 고화제 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무기 응집제는 물 100ℓ에 대하여 상기 무기 응집제 혼합물 10 내지 30 중량부가 혼합되는 액상 형태인 블록 형성용 고화제 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무기 응집제는 입경이 150 내지 250 메쉬인 분말 형태인 블록 형성용 고화제 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항에 따른 블록 형성용 고화제 조성물은 현지토, 황토, 마사토, 진흙 고령토, 사질토, 흙, 토양, 모래, 또는 자갈과 혼합되는 것을 특징으로 하는 블록 형성용 고화제 조성물.
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