KR20160075958A - 투수블럭 및 투수블럭의 제조방법 - Google Patents

투수블럭 및 투수블럭의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 투수블럭 및 투수블럭의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로, 기층부 및 표층부를 포함하고, 상기 기층부는, 입도가 3 내지 20mm인 습식급랭제강슬래그 및 입도가 0 초과 1mm 미만인 습식급랭제강슬래그를 포함하고, 상기 표층부는, 입도가 1mm 이상 3mm 미만인 습식급랭제강슬래그를 포함하는, 투수블럭 및 투수블럭의 제조방법에 관한 것이다.

Description

투수블럭 및 투수블럭의 제조방법{PERMEABLE BLOCK AND MANUFACTURING METHOD OF PERMEABLE BLOCK}
본 발명은 투수블럭 및 투수블럭의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 보차도용 블록은 도심의 주택단지, 광장, 공원, 주차장 등에 보도를 경계하기 위한 포장재로서 사용된다. 제조방식에 따라 1차 진동가압 성형으로 최종 제품을 만들기도 하고 1차 진동가압 성형을 통해 기층부 제조 후 2차 진동가압을 통해 표층부를 성형하여 최종제품을 만들기도 한다.
블록 제조용 재료 중 결합재는 일반적으로 보통포틀랜드시멘트 또는 고로슬래그 미분말, 플라이애쉬 등을 혼화재를 혼합하여 활용하기도 하며 미려함을 더 하기 위해 색소를 활용한다. 또는 골재는 천연골재로 13mm, 20mm, 25mm 자갈 등의 굵은골재와 5mm 이하의 모래 등의 잔골재를 사용하는 경우가 대부분이다.
한편, 제강슬래그는 고온 상태의 제강슬래그를 슬래그 포트(pot)로 이동시켜 냉각 야드에서 서서히 공기 중에서 냉각되고, 냉각된 괴상태의 슬래그는 파쇄를 통해 입도가 조정되어 도로용 골재 등으로 활용 중이다.
상기 제강슬래그는 화합물 중 3CaO·SiO2가 천천히 냉각되면서 2CaO·SiO2 + CaO로 변환되는데, 이와 같이 정출되는 CaO를 자유 CaO(Free-CaO)라고 하며, Free-CaO는 하기 반응식 1에서와 같이 물과 반응 시 Ca(OH)2로 변환되며, 변환시 2.5배 이상의 부피팽창을 일으키게 된다.
또한, Ca(OH)2는 하기 반응식 2에서와 같이 CO2와 반응하여 CaCO3로 변환되는 특징이 있으며, 특히, 수중에서 회색빛으로 변하는 현상인 백탁 현상을 일으키게 된다.
[반응식 1]
CaO + H2O → Ca(OH)2
[반응식 2]
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
일반적인 제강슬래그는 1 내지 3중량%의 Free-CaO를 지니게 된다. 따라서, 일반적인 제강슬래그를 건축용 또는 토건용 골재로 사용한다면 Free-CaO에 의한 팽창현상에 의해 도로 및 구조물의 융기현상, 백탁현상에 의한 오염수 발생 등의 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 한 측면은, 투수블럭 제조시 천연골재 자원을 대체하여 제강슬래그를 활용한 투수블럭 및 투수블럭의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 측면은, 제강슬래그를 활용하면서 투수성이 우수한 투수블럭 및 투수블럭의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현예는, 기층부 및 표층부를 포함하고, 상기 기층부는, 입도가 3 내지 20mm인 습식급랭제강슬래그 및 입도가 0 초과 1mm 미만인 습식급랭제강슬래그를 포함하고, 상기 표층부는, 입도가 1mm 이상 3mm 미만인 습식급랭제강슬래그를 포함하는, 투수블럭을 제공한다.
상기 습식급랭제강슬래그는, 상기 습식급랭제강슬래그 총 중량에 대하여 CaO를 0.1 내지 0.4중량%로 포함하는 것이 바람직하다.
상기 기층부는, 상기 기층부 총 중량에 대하여 입도가 3 내지 20mm인 습식급랭제강슬래그 50 내지 70중량%, 입도가 0 초과 1mm 미만인 습식급랭제강슬래그 20 내지 30중량% 및 잔량의 시멘트를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 표층부는, 상기 표층부 총 중량에 대하여 입도가 1mm 이상 3mm 미만인 습식급랭제강슬래그 80 내지 90중량% 및 잔량의 시멘트를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 구현예는, 고온 상태의 제강슬래그를 냉각수로 냉각하여 습식급랭제강슬래그를 형성하는 단계; 상기 습식급랭제강슬래그를 자력선별하여 상기 습식급랭제강슬래그에 포함된 Fe를 포함하는 화합물을 회수하는 단계; 상기 습식급랭제강슬래그를 마쇄하는 단계; 입도가 3 내지 20mm인 습식급랭제강슬래그 및 입도가 0 초과 1mm 미만인 습식급랭제강슬래그를 포함하는 기층부를 형성하는 단계; 및 상기 기층부 상에, 입도가 1mm 이상 3mm 미만인 습식급랭제강슬래그를 포함하는 표층부를 형성하는 단계;를 포함하는, 투수블럭의 제조방법을 제공한다.
상기 습식급랭제강슬래그를 형성하는 단계는, 상기 고온 상태의 제강슬래그에 냉각수를 분사하여 300 내지 450℃/분의 속도로 냉각하는 단계인 것이 바람직하다.
상기 습식급랭제강슬래그를 마쇄하는 단계는, 압축 스크류식으로 마쇄하는 단계인 것이 바람직하다.
상기 기층부는, 상기 기층부 총 중량에 대하여 입도가 3 내지 20mm인 습식급랭제강슬래그 50 내지 70중량%, 입도가 0 초과 1mm 미만인 습식급랭제강슬래그 20 내지 30중량% 및 잔량의 시멘트를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 표층부는, 상기 표층부 총 중량에 대하여 입도가 1mm 이상 3mm 미만인 습식급랭제강슬래그 80 내지 90중량% 및 잔량의 시멘트를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 투수블럭 및 투수블럭의 제조방법은, 천연자원을 대체하여 제강슬래그 골재를 콘크리트용 골재로 활용함으로써, 친환경적 제품을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 투수블럭은 투수성이 개선됨으로써, 보차도에 적용시 블럭에 물고임 현상 등을 방지할 수 있다.
도 1은, 습식급랭제강슬래그의 Free-CaO의 급감메커니즘을 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 투수블럭의 제조방법의 일 구현예를 나타내는 모식도이다.
도 3은 천연골재 및 습식급랭제강슬래그의 팽창도 평가 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 투수블럭의 제조방법의 마쇄에 사용되는 스크류 마쇄기의 일 예를 나타내는 사진이다.
도 5는 기층부에 해당하는 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 압축강도 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 표층부에 해당하는 실시예 4 내지 6 및 비교예 2의 압축강도 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7은 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 2의 단위중량 평가 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 2의 투수계수 평가 결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명의 일 구현예는, 기층부 및 표층부를 포함하고, 상기 기층부는, 입도가 3 내지 20mm인 습식급랭제강슬래그 및 입도가 0 초과 1mm 미만인 습식급랭제강슬래그를 포함하고, 상기 표층부는, 입도가 1mm 이상 3mm 미만인 습식급랭제강슬래그를 포함하는, 투수블럭을 제공한다.
본 발명의 투수블럭은, 습식급랭제강슬래그를 활용한 투수블럭으로, 상기 습식급랭제강슬래그는, 제강슬래그에 냉각수를 분사하여 제강슬래그를 냉각시키고, 상기 제강슬래그를 파쇄하여 제조된 것이 바람직하다.
한편, 상기 습식급랭제강슬래그의 냉각 방법은 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 습식급랭처리 설비(드럼통 형식의 회전 설비)의 내부에 상기 제강슬래그에 물을 분사하여 냉각시킬 수 있다.
또한, 상기 습식급랭제강슬래그는, 상기 습식급랭제강슬래그 총 중량에 대하여 자유 CaO(Free-CaO)를 0.1 내지 0.4중량%로 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 일반적인 제강슬래그는 CaO 및 Fe2O3이 75 내지 80중량% 정도 포함되어 있으며, CaO 및 Fe2O3로 구성된 2성분계 가정시 CaO 43중량%, Fe2O3 57중량% 수준으로 포함되어 있다. 상기 제강슬래그는 1216℃ 이상에서 액상과 고상의 2CaO·Fe2O3로 존재한다. 또한, 1216℃ 이하에서는 2CaO·Fe2O3 및 CaO·Fe2O3 상이 공존하며, 온도 저하에 따라 액상에서 고상으로 서서히 변화되는데, 이때, 2CaO·Fe2O3 가 CaO·Fe2O3로 전이되면서, 유리석회(free-CaO)가 독자적으로 정출된다.
2CaO·Fe2O3 → CaO·Fe2O3 + CaO
즉, 기존의 서랭슬래그는 액상에서 고상으로 서서히 변화되면서 Free-CaO가 정출되고, 이로부터 제강슬래그에 1.5 내지 2.5중량%의 함량으로 Free-CaO를 포함하게 된다.
그러나, 습식급랭제강슬래그는 이러한 임계점을 빠르게 통과시키면서 액상 상태의 상이 그대로 유지되고, 이에 따라 정출되는 Free-CaO의 함량을 급감시킬 수 있어, 습식급랭제강슬래그를 투수블럭에 적용하였을 때, Free-CaO로부터 발생되는 구조물의 융기현상, 백탁현상에 의한 오염수 발생 등의 문제점을 극복할 수 있다.
상기 투수블럭은, 기층부 및 표층부를 포함하는 것이 바람직하며, 이때 상기 기층부는, 상기 기층부 총 중량에 대하여 입도가 3 내지 20mm인 습식급랭제강슬래그 50 내지 70중량%, 입도가 0 초과 1mm 미만인 습식급랭제강슬래그 20 내지 30중량% 및 잔량의 시멘트를 포함하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 기층부에 포함되는 습식급랭제강슬래그는 입도가 3 내지 20mm인 습식급랭제강슬래그 및 입도가 0 초과 1mm 미만인 습식급랭제강슬래그를 혼합하여 포함되는 것이 바람직하며, 이는 입도가 3 내지 20mm인 습식급랭제강슬래그만을 활용하게 되면 시멘트 페이스트와 상기 입도가 3 내지 20mm인 습식급랭제강슬래그와의 접착면적이 작아지게 되므로 부착력이 저하될 수 있고, 압축강도 및 휨강도가 저하될 수 있다. 즉, 입도가 0 초과 1mm 미만인 습식급랭제강슬래그를 혼합함으로써, 시멘트 페이스트의 점성을 부여하고, 부착력 향상, 압축강도, 휨강도 증대 등의 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 상기 입도가 3 내지 20mm인 습식급랭제강슬래그는 기층부 총 중량에 대하여 50 내지 70중량% 로 포함되는 것이 바람직하며, 이때, 상기 함량이 50중량% 미만인 경우, 골재함량 대비 시멘트 함량이 상대적으로 증가하게 되므로 시멘트 페이스트, 즉 물 및 시멘트의 혼합물이 과도하게 증가하여 콘크리트의 공극저하현상이 나타나 투수성이 저하된다. 또한 상기 함량이 70중량%를 초과하는 경우에는 골재함량 대비 시멘트 함량이 상대적으로 줄게 되므로 강도발현에 결정적 역할을 하게 되는 시멘트 함량 부족으로 압축강도 저하현상이 발생되게 된다.
상기 입도가 0 초과 1mm 미만인 습식급랭제강슬래그는 기층부 총 중량에 대하여 20 내지 30중량% 로 포함되는 것이 바람직하다. 0 초과 1mm 미만의 슬래그 골재를 사용하는 이유는 시멘트 페이스트의 점성을 증가시킴으로써 3 내지 20mm 골재 표면과 0 초과 1mm 미만의 슬래그골재가 함유된 시멘트 페이스트의 부착강도를 향상시켜 결국은 콘크리트의 강도증진 및 시멘트 페이스트로 인한 포러스 콘크리트 공극 폐색을 최소화하기 위함이다. 0 초과 1mm 미만의 슬래그 골재를 사용하지 않을 경우 시멘트 페이스트의 점성이 부족하게 되므로 포러스콘크리트 제조시 시멘트 페이스트가 콘크리트의 하부로 모여들게 되어 콘크리트하부의 공극을 폐색시킬 수도 있게 된다. 이때, 상기 함량이 20중량% 미만인 경우, 시멘트 페이스트의 점성을 증진시키는데 충분한 역할을 하지 못하게 되며, 상기 함량이 30중량%를 초과하는 경우에는 시멘트 페이스트 중 골재함량 과다로 인해 콘크리트 공극율을 저하시키게 되어 투수성능을 약화시키는 문제가 있다.
상기 표층부는, 상기 표층부 총 중량에 대하여 입도가 1mm 이상 3mm 미만인 습식급랭제강슬래그 80 내지 90중량% 및 잔량의 시멘트를 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 습식급랭제강슬래그의 함량이 80중량% 미만인 경우, 골재함량 대비 시멘트 함량이 상대적으로 증가하게 되므로 시멘트 페이스트 함량 증대로 콘크리트의 투수성이 저하된다. 또한 함량이 90중량%를 초과하게 되면 시멘트 함량이 과도하게 줄게 되므로 포러스 콘크리트의 압축강도 현상이 발생하게 된다.
한편, 상기 기층부 및 표층부에 포함되는 시멘트는 상기 습식급랭제강슬래그와 혼합되어 투수블럭을 제조할 수 있는 시멘트라면 특별히 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 다른 구현예는, 고온 상태의 제강슬래그를 냉각수로 냉각하여 습식급랭제강슬래그를 형성하는 단계; 상기 습식급랭제강슬래그를 자력선별하여 상기 습식급랭제강슬래그에 포함된 Fe를 포함하는 화합물을 회수하는 단계; 상기 습식급랭제강슬래그를 마쇄하는 단계; 입도가 3 내지 20mm인 습식급랭제강슬래그 및 입도가 0 초과 1mm 미만인 습식급랭제강슬래그를 포함하는 기층부를 형성하는 단계; 및 상기 기층부 상에, 입도가 1mm 이상 3mm 미만인 습식급랭제강슬래그를 포함하는 표층부를 형성하는 단계;를 포함하는, 투수블럭의 제조방법을 제공한다.
도 2는 본 발명의 투수블럭의 제조방법의 일 구현예를 나타내는 모식도이다.
즉, 상술한 바와 같이, 일반적인 제강슬래그의 경우 Free-CaO의 함량이 높은데 반하여, 본 발명의 습식급랭제강슬래그는 Free-CaO의 함량이 낮아, 콘크리트 골재로 활용이 가능하다. 상기 고온 상태의 제강슬래그를 냉각하여 습식급랭제강슬래그를 형성하는 단계는 구체적으로, 상기 고온 상태의 제강슬래그에 냉각수를 분사하여 300 내지 450℃/분의 속도로 냉각하는 단계인 것이 바람직하다. 이때, 냉각속도가 300℃/분 미만인 경우, 습식급랭제강슬래그의 Free-CaO 함량이 증가하게 되어, 투수블럭 제조시 팽창현상, 오염수 발생 등의 문제점이 발생될 수 있으며, 냉각속도가 450℃/분을 초과하는 경우 용융상태의 액상(Liquid)이 고상(Solid)으로 급속도로 변화하면서 체적변화를 야기하게 되는데, 액상의 바깥 표면부터 냉각되어 고상화 되면서 내부에 액상이 바깥쪽으로 빠르게 이동하여 냉각하면서 골재 표면에서 작은 동공을 형성시키게 되어, 콘크리트 골재 활용시 흡수율 증대로 인해 콘크리트의 내구성능을 저하시킬 수 있다.
즉, 예를 들어 고온 상태의 제강슬래그는 1400℃ 가량의 온도를 나타낼 수 있으며, 이를 물을 분사하여 80 내지 100℃의 온도로 급냉할 수 있으며, 이때 냉각 시간은 2 내지 5분 동안 진행될 수 있다. 이를 통해 제조된 습식급랭제강슬래그는, 0.1 내지 0.4중량%의 Free-CaO를 포함함으로써, 투수블럭의 팽창현상, 오염수 발생 등의 문제점을 억제할 수 있다.
상기 제강슬래그를 냉각한 이후, 습식급랭제강슬래그에 포함된 Fe를 포함하는 화합물을 분리, 회수하기 위하여 자력선별하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 제강슬래그 내에는 10 내지 30중량%의 Fe가 포함된 금속 또는 산화철이 포함될 수 있으며, 콘크리트용 골재 활용시 골재가 대기에 노출되면 녹물이 발생할 우려가 있다. 따라서 골재로 활용하기 위하여 자력선별을 통해 Fe를 포함하는 화합물을 분리할 수 있으며, 이는 회수되어 철강 공정 등에 재활용이 가능하다.
한편, 상기 제강슬래그의 냉각 단계에서, 금속볼(steel ball)의 충격으로 파쇄하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이로 인하여 습식급랭제강슬래그의 입형은 각이 지고 거칠어 질 수 있다. 따라서, 입형을 개선하기 위한 방안으로 압축 스크류식으로 마쇄하는 단계를 포함하는 것이 바람직하며, 예를 들어 스크류 마쇄기 등을 이용할 수 있다. 구체적으로 스크류식 이송기의 속도 및 출구 크기 등의 조절로 압축력을 가할 수 있게 되며, 스크류 회전시 압축을 받게 되므로 습식급랭제강슬래그 간의 마찰에 의하여 입형을 개선할 수 있다.
이후, 상기 습식급랭제강슬래그를 입도에 따라 분류한 뒤, 기층부 및 표층부를 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 입도는, 0 초과 1mm 미만, 1mm 초과 3mm 미만 및 3 내지 20mm 인 습식급랭제강슬래그로 분류하는 것이 바람직하며, 상기 입도에 따라 분류할 수 있는 방법이라면 크게 제한되는 것은 아니다.
상기 입도에 따라 분류된 습식급랭제강슬래그는, 상술한 바와 같이 기층부 및 표층부에 포함되어 투수블럭을 제조할 수 있으며, 이때, 혼합된 습식급랭제강슬래그는 진동 다짐 등을 이용하여 투수블럭을 형성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로 상기 기층부는, 상기 기층부 총 중량에 대하여 입도가 3 내지 20mm인 습식급랭제강슬래그 50 내지 70중량%, 입도가 0 초과 1mm 미만인 습식급랭제강슬래그 20 내지 30중량% 및 잔량의 시멘트를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 표층부는, 상기 표층부 총 중량에 대하여 입도가 1mm 이상 3mm 미만인 습식급랭제강슬래그 80 내지 90중량% 및 잔량의 시멘트를 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 및 비교예 >
1. 습식급랭제강슬래그의 제조
제강 공정에서 배출되는 1400℃의 제강슬래그를 이송하면서, 냉각수로 물을 200 내지 250m3/hr의 속도로 분사하여, 상기 제강슬래그의 온도를 80 내지 100℃로 낮췄고, 이때 냉각 속도는 430 내지 440℃/분이었다. 상기 냉각을 통해서 총 중량에 대하여 CaO을 0.1 내지 0.4 중량%로 포함하는 습식급랭제강슬래그를 제조하였다.
2. 습식급랭제강슬래그의 팽창도 평가
상기 제조된 습식급랭제강슬래그를 10기압, 180℃ 오토클래이브 양생에 의한 팽창도를 평가하여, 천연골재(표준사)와 대비하여, 도 2에 나타내었다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 천연골재(표준사)와 상기 습식급랭제강슬래그는 동일한 수준의 팽창도를 나타내고 있음을 알 수 있으며, 이로부터 상기 습식급랭제강슬래그를 콘크리트용 골재로 활용이 가능함을 알 수 있다.
3. 습식급랭제강슬래그의 자력선별 및 마쇄
상기 습식급랭제강슬래그 내에 포함된 Fe를 포함하는 화합물을 제거하기 위하여, 자력선별 단계를 수행하였다. 또한, 입형을 개선하기 위하여, 도 3과 같은 스크류 마쇄기를 이용하여 습식급랭제강슬래그를 마쇄하였다.
4. 습식급랭제강슬래그의 입도별 선별
상기 마쇄된 습식급랭제강슬래그를 체선별을 통해 입도별로 분류하였다. 구체적으로, 입도가 3 내지 20mm인 습식급랭제강슬래그, 입도가 1mm 이상 3mm 미만인 습식급랭제강슬래그 및 입도가 0 초과 1mm 미만인 습식급랭제강슬래그로 각각 분류하였다.
5. 콘크리트 시험체의 제조
하기 표 1의 조성으로, 습식급랭제강슬래그를 포함하는 실시예 1 내지 6의 콘크리트 시험체를 제조하였으며, 상기 실시예 1 내지 6의 콘크리트 시험체를 기존의 천연골재 제품과 비교하기 위하여 자갈 및 부순 모래를 스크린하여 비교예 1 및 2의 콘크리트 시험체를 제조하였다. 이때, 상기 콘크리트 시험체는 직경 10cm, 높이 20cm로 제조되었다.
부위
구분		 공극율
(%)		 W/B
(%)		 골재 대체율(%) 단위중량(kg/m3)
0초과
1mm
미만		 1mm 이상 3mm 미만 3mm 이상 20mm 미만 물 2종
슬래그
시멘트		 0초과
1mm
미만		 1mm 이상 3mm 미만 3mm 이상 20mm 미만 혼화제
실시예 1 기층 15 22.2 30.0 - 70 71.0 320 705.2 0 1645.5 2.88
비교예 1 기층 15 22.2 30.0 - 70 71.0 320 513.8 0 1198.8 2.88
실시예 2 기층 20 21.3 30.0 - 70 68.0 320 655.8 0.0 1530.3 2.88
실시예 3 기층 25 20.3 30.0 - 70 65.0 320 606.5 0.0 1415.2 2.88
실시예 4 표층 15 21.3 - 100.0 - 68.0 320 0.0 2361.2 0 2.88
비교예 2 표층 15 21.3 - 100.0 - 68.0 320 0 1720.3 0 2.88
실시예 5 표층 20 20.3 - 100.0 - 65.0 320 0 2196.7 0 2.88
실시예 6 표층 25 19.4 - 100.0 - 62.0 320 0 2032.2 0 2.88
< 실험예 >
1. 기층부 및 표층부 콘크리트의 압축강도 평가
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1은 기층부에 관한 것이며, 상기 실시예 4 내지 6 및 비교예 2는 표층부에 관한 것으로, 도 4는 상기 기층부에 대하여 3일 및 28일 후의 압축강도를 나타낸 그래프이고, 도 5는 상기 표층부에 대하여 3일 및 28일 후의 압축강도를 나타낸 그래프이다.
도 4 및 5에서 알 수 있듯이, 공극율이 커질수록 압축강도는 저하되며, 동일 공극율 15%에서 천연골재 대비 본 발명의 실시예 1에서 압축강도가 높은 것을 확인할 수 있다. 이는 제강슬래그가 포함하고 있는 2CaO·SiO2가 골재 표면에 수화반응을 함으로써 시멘트 페이스트 및 제강슬래그 골재의 부착강도가 증대되기 때문이다.
2. 단위중량 평가
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 2의 단위중량을 평가하여 도 6의 그래프로 나타내었다. 도 6에서 알 수 있듯이, 천연골재인 비교예 1 내지 2에 비하여, 습식급랭제강슬래그를 이용한 실시예 1 내지 6의 단위중량이 높게 평가되었음을 확인할 수 있다. 이는 제강슬래그의 절건비중은 3.4 내지 3.5g/cm3 수준이고, 천연골재의 절건비중은 2.6 내지 2.7g/cm3 수준이기 때문이다.
3. 투수계수 평가
하기 수학식 1을 이용하여 상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 2의 투수계수를 측정하여, 그 결과를 도 7에 나타내었다.
[수학식 1]
K = (H/h) × [Q/(A(t2-t1))]
K: 콘크리트의 투수계수(cm/sec) H: 시험체의 높이(cm)
Q: 시각 t1에서 t2까지의 투수량(cm3) h: 수위차(cm)
t2-t1: 측정시간(sec) A: 단면적(cm2)
도 7에서 알 수 있듯이, 공극율이 높아질수록 투수계수는 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한 기층부 및 표층부에서 천연골재 대비 실시예의 투수계수가 다소 높게 나타났으며, 이는 체선별 이전에 천연골재 내의 미립분이 많이 포함되어 있고, 체선별시 미립분이 혼입되면서 공극율을 저하시키기 때문이다.

Claims (9)

  1. 기층부 및 표층부를 포함하고,
    상기 기층부는, 입도가 3 내지 20mm인 습식급랭제강슬래그 및 입도가 0 초과 1mm 미만인 습식급랭제강슬래그를 포함하고,
    상기 표층부는, 입도가 1mm 이상 3mm 미만인 습식급랭제강슬래그를 포함하는, 투수블럭.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 습식급랭제강슬래그는, 상기 습식급랭제강슬래그 총 중량에 대하여 자유 CaO(Free-CaO)를 0.1 내지 0.4중량%로 포함하는, 투수블럭.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 기층부는, 상기 기층부 총 중량에 대하여 입도가 3 내지 20mm인 습식급랭제강슬래그 50 내지 70중량%, 입도가 0 초과 1mm 미만인 습식급랭제강슬래그 20 내지 30중량% 및 잔량의 시멘트를 포함하는, 투수블럭.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 표층부는, 상기 표층부 총 중량에 대하여 입도가 1mm 이상 3mm 미만인 습식급랭제강슬래그 80 내지 90중량% 및 잔량의 시멘트를 포함하는, 투수블럭.
  5. 고온 상태의 제강슬래그를 냉각수로 냉각하여 습식급랭제강슬래그를 형성하는 단계;
    상기 습식급랭제강슬래그를 자력선별하여 상기 습식급랭제강슬래그에 포함된 Fe를 포함하는 화합물을 회수하는 단계;
    상기 습식급랭제강슬래그를 마쇄하는 단계;
    입도가 3 내지 20mm인 습식급랭제강슬래그 및 입도가 0 초과 1mm 미만인 습식급랭제강슬래그를 포함하는 기층부를 형성하는 단계; 및
    상기 기층부 상에, 입도가 1mm 이상 3mm 미만인 습식급랭제강슬래그를 포함하는 표층부를 형성하는 단계;를 포함하는, 투수블럭의 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 습식급랭제강슬래그를 형성하는 단계는, 상기 고온 상태의 제강슬래그에 냉각수를 분사하여 300 내지 450℃/분의 속도로 냉각하는 단계인, 투수블럭의 제조방법.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 습식급랭제강슬래그를 마쇄하는 단계는, 압축 스크류식으로 마쇄하는 단계인, 투수블럭의 제조방법.
  8. 청구항 5에 있어서, 상기 기층부는, 상기 기층부 총 중량에 대하여 입도가 3 내지 20mm인 습식급랭제강슬래그 50 내지 70중량%, 입도가 0 초과 1mm 미만인 습식급랭제강슬래그 20 내지 30중량% 및 잔량의 시멘트를 포함하는, 투수블럭의 제조방법.
  9. 청구항 5에 있어서, 상기 표층부는, 상기 표층부 총 중량에 대하여 입도가 1mm 이상 3mm 미만인 습식급랭제강슬래그 80 내지 90중량% 및 잔량의 시멘트를 포함하는, 투수블럭의 제조방법.
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CN110540407A (zh) * 2019-09-20 2019-12-06 鞍钢集团矿业有限公司 一种利用含碳酸盐铁尾矿烧制的多孔透水砖及其烧制方法

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