KR20170020628A - 가압 유동층 연소 보일러 고칼슘 연소재와 정련슬래그를 이용한 토양 안정재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 토양 안정재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 토양 안정재로 가장 널리 사용되는 1종 보통시멘트의 사용량을 최소화할 수 있고 가압 유동층 연소 보일러 고칼슘 연소재와 스테인레스 스틸 제조공정에서 배출되는 정련슬래그를 이용하여 1종 보통시멘트와 동등 이상 성능을 발현할 수 있을 뿐만 아니라, 체적 팽창작용을 이용하여 벤토나이트 사용을 배제할 수 있고 육가 크롬 등 유해성분 용출을 최소화 할 수 있는 가압 유동층 연소 보일러 고칼슘 연소재를 이용한 토양 안정재에 관한 것이다.
본 발명에 의한 토양 안정재는 비표면적 2,000~6,000cm2/g인 가압 유동층 보일러 고칼슘 연소재 100중량부에 대하여, 비표면적 3,000~8,000cm2/g인 스테인레스 제조공정에서 배출되는 정련슬래그를 50~1,000중량부를 포함한다.

Description

가압 유동층 연소 보일러 고칼슘 연소재와 정련슬래그를 이용한 토양 안정재{SOIL STABILIZER}
본 발명은 토양 안정재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 토양 안정재로 가장 널리 사용되는 1종 보통시멘트의 사용량을 최소화할 수 있고 가압 유동층 연소 보일러 고칼슘 연소재와 스테인레스 스틸 제조공정에서 배출되는 정련슬래그를 이용하여 1종 보통시멘트와 동등 이상 성능을 발현할 수 있을 뿐만 아니라, 체적 팽창작용을 이용하여 벤토나이트 사용을 배제할 수 있고 육가 크롬 등 유해성분 용출을 최소화 할 수 있는 가압 유동층 연소 보일러 고칼슘 연소재를 이용한 토양 안정재에 관한 것이다.
토목 및 건축 구조물의 사용 중 터널공사 및 증축이나 리모델링, 용도변경, 하중증가 등으로 인해 차수 및 지반 보강이 필요한 경우가 자주 발생하게 된다.
이러한 문제들이 예상되는 지반을 개량하여 어떠한 목적물을 건설하는데 있어 차수 및 보강 등의 안전상의 문제점을 제거하기 위한 수단으로 연약지반 개량공법으로 그라우팅 공법이 이용된다.
그라우팅 시공 시 약액 주입공법이란 연약지반 속에 시멘트 액과 같은 주입재를 펌프의 압력으로 주입하여 지반내의 공극이나 균열을 충전시켜 줌으로써 용수의 유출을 막거나, 또는 연약 지층을 뭉쳐 굳게 하여 지반의 붕괴를 억제하게 되며, 주입재로는 시멘트액, 모르타르액, 물유리액과 같은 약액 등이 사용된다.
따라서, 약액주입공법은 원래 유동성을 갖고 있지만 소정 시간 후에 고결시키는 것이 가능한 현택액형 및 용액형 약액을 지반 중에 주입하여 지반의 투수성을 감소시키고, 지반의 강도를 증대시킴으로써 변상방지 등의 복합적인 효과를 기대하는 지반개량 공법 중의 하나다.
일반적으로 사용되는 그라우팅용 약액주입공법에서는 주요 안정재로 시멘트를 사용하는데 시멘트는 지반의 강알칼리 및 6가 크롬에 의한 환경오염을 유발할 수 있고 수화반응 진행 시 과도한 체적 수축이 발생하는 문제점을 내포하고 있다. 특히 시멘트는 6가 크롬을 함유할 수밖에 없는데 그 이유는 시멘트 킬른은 온도가 낮은 로의 앞부분에는 내화 점토질 벽돌이 사용되며, 온도가 높고 클링커의 마찰에 의한 마모와 반용융 상태의 클링커와 화학반응이 이루어지는 부분에는 마그네시아와 크롬이 함유된 마그-크롬질 벽돌이 사용되고 있다. 이 과정에서 이 마그-크롬질 내화벽돌에 함유된 크롬이 클링커가 생성되는 과정 중에 함유되는 것으로 알려지고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 토양 안정재로 가장 널리 사용되는 1종 보통시멘트의 사용량을 최소화할 수 있고 가압 유동층 연소 보일러 고칼슘 연소재와 스테인레스 제조공정에서 배출되는 정련슬래그를 이용하여 1종 보통시멘트와 동등 이상 성능을 발현할 수 있을 뿐만 아니라, 체적 팽창작용을 이용하여 벤토나이트 사용을 배제할 수 있고 육가 크롬 등 유해성분 용출을 최소화 할 수 있는 토양 안정재를 제공함에 있다.
위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 토양 안정재는 비표면적 2,000~6,000cm2/g인 가압 유동층 보일러 고칼슘 연소재 100중량부에 대하여, 비표면적 3,000~8,000cm2/g인 스테인레스 제조공정에서 배출되는 정련슬래그를 50~1,000중량부를 포함한다.
또한 상기 가압 유동층 보일러 고칼슘 연소재는 석유 코크스 또는 유연탄 연료를 하나 또는 둘 이상의 혼소하는 가압 유동층 연소 보일러의 탈황공정으로부터 얻어지며 CaO 함량이 20~75중량%, SO3 함량이 5~40중량%인 것이 바람직하다.
또한 상기 정련슬래그는 스테인레스 제조공정에서 발생되는 산업부산물로 정련로에서 발생되는 슬래그는 건식방식으로 급냉하여 얻어지며, CaO 함량이 35~70중량%, Al2O3 함량이 1~20중량%, SiO2 함량이 5~35중량%인 것이 바람직하다.
또한 상기 토양 안정재의 강도 증진을 위해서 1종 보통포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 시멘트, 플라이애시 시멘트, 고로슬래그 미분말 및 플라이애시 중 선택된 어느 하나 이상의 혼합물로 이루어진 강도 증진제를 더 포함하며, 상기 강도 증진제는 상기 가압 유동층 보일러 고칼슘 연소재 100중량부에 대하여, 10~500중량부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 정련슬래그의 잠재 수경성 발현을 촉진시키기 위해서 제철공장의 탈황 및 탈인 공정에서 배출되는 부산 소석회, 공업용 소석회, 천연 무수석고로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 혼합물로 이루어진 자극제를 더 포함하며, 상기 자극제는 상기 가압 유동층 보일러 고칼슘 연소재 100중량부에 대하여, 10~100중량부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 토양 안정재로 가장 널리 사용되는 1종 보통시멘트의 사용량을 최소화할 수 있고 가압 유동층 연소 보일러 고칼슘 연소재와 스테인레스 제조공정에서 배출되는 정련슬래그를 이용하여 1종 보통시멘트와 동등 이상 성능을 발현할 수 있을 뿐만 아니라, 체적 팽창작용을 이용하여 벤토나이트 사용을 배제할 수 있고 육가 크롬 등 유해성분 용출을 최소화할 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 가압 유동층 연소 보일러 고칼슘 연소재와 정련슬래그를 이용한 토양 안정재를 구체적으로 설명한다.
본 발명에 의한 토양안정재는 비표면적 2,000~6,0000cm2/g인 가압 유동층 보일러 고칼슘 연소재 100중량부에 대하여, 비표면적 3,000~8,0000cm2/g인 정련슬래그 50~1,000중량부를 포함한다.
상기 가압 유동층 보일러 고칼슘 연소재는 석유 코크스 또는 유연탄 연료를 하나 또는 둘 이상을 혼소하는 가압 유동층 연소 보일러 탈황공정으로부터 얻어지며 CaO 함량 20~75중량%, SO3 함량 5~40중량%인 것이 바람직하다.
상기 가압 유동층 보일러 고칼슘 연소재는 석유 코크스 또는 유연탄의 연소시 노내 탈황을 위해 함께 혼소되는 석회석의 탈탄산 및 탈황 작용에 의해 생석회와 무수석고 성분을 함유한 산업부산물이다. 정련슬래그의 산성피막을 알칼리 및 황산염 복합 자극에 의해 단시간 내에 파괴하여 슬래그 내부에서 이온 방출을 가속화시키고 이들과 반응하여 수화초기에 에트린가이트를 다량 생성해주고 재령이 경과함에 따라 칼슘실리케이트 수화물을 생성해 강도를 발현해주는 자극제 및 결합재의 동시 역할을 하는 물질이다. 칼슘 옥사이드(Calcium oxide) 함량이 20중량% 미만이거나 설페이트 옥사이드(Sulfate oxide) 함량이 5중량% 미만일 경우에는 그 효과가 제대로 발휘되지 못하며, 비표면적이 2,000cm2/g 이하이면 초기에 강도 발현이 어렵고, 8,000cm2/g 이상이면 분쇄 과정에서 제조비용이 크게 상승한다.
상기 정련슬래그는 스테인레스 제조공정에서 발생되는 산업부산물로 정련로에서 발생되는 슬래그는 건식방식으로 급냉하여 얻어지며, CaO 함량이 35~70중량%, Al2O3 함량이 1~20중량%, SiO2 함량이 5~35중량%인 것이 바람직하다.
상기 정련슬래그는 급냉 후 표면에 유리질이 존재하여 물과 접촉 시 산성피막이 형성되어 수화반응이 바로 개시되지 않지만 가압 유동층 보일러 고칼슘 연소재로부터 방출되는 OH-, SO3 2 - 이온에 의해 산성피막이 파괴되어 진 후 서서히 강도를 발현하게 된다. 정련슬래그는 고로슬래그에 비해 수경성이 약하여 초기강도 발현이 어려워 콘크리트 결합재로는 활용이 불가능하나 초기강도에 큰 영향을 받지 않는 토양 안정재로는 매우 적합한 물질이다.
스테인레스 정련 슬래그는 CaO와 SiO2을 주요 성분으로 하며, 감마형디칼슘실리케이트(2CaO·SiO2) 결정구조를 취하고 있는 결정상이다. 이 디칼슘실리케이트는 고온 용융상에서부터 서서히 냉각되면서 결정상의 전이를 하게 된다. 이 결정상 전이로 인하여 부피 팽창을 동반하게 되고 이 체적변화로 인하여 냉각 시 스스로 붕괴하는 더스팅 현상이 발생한다. 이러한 더스팅 현상은 분쇄 등의 요구사항이 적어 간단한 제조공정으로 정련슬래그 미분말 제조가 용이하다.
상기 정련슬래그는 비표면적 3,000~8,000cm2/g이 바람직한데 3,000cm2/g 미만일 경우 활성도가 저하되어 강도 발현이 어렵고 8,000cm2/g 초과일 경우 비표면적 상승에 따라 강도는 크게 증가하나 초미립분을 얻기 위한 분쇄, 집진 공정에서 생산량이 크게 저하된다.
또한, 상기 토양 안정재의 강도 증진을 위해서 1종 보통포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 시멘트, 플라이애시 시멘트, 고로슬래그 미분말 및 플라이애시 중 선택된 어느 하나 이상의 혼합물로 이루어진 강도 증진제를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 강도 증진제는 일반 시중에서 유통되는 KS 제품을 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 강도 증진제는 상기 가압 유동층 보일러 고칼슘 연소재 100중량부에 대하여, 10~500중량부를 더 포함하는 것이 바람직한데 10중량부 미만일 경우 그 효과가 제대로 발휘하지 못하고 500중량부를 초과할 경우 경제성이 저하된다.
또한, 상기 정련슬래그의 잠재 수경성 발현을 촉진시키기 위해서 제철공장의 탈황 및 탈인 공정에서 배출되는 부산 소석회, 공업용 소석회, 천연 무수석고로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 혼합물로 이루어진 자극제를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제철공장의 탈황 및 탈인 공정에서 배출되는 부산 소석회는 용선 예비 처리 단계에서 발생하는 부산물로서 Ca(OH)2 함량이 50중량% 이상의 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 자극제는 상기 가압 유동층 보일러 고칼슘 연소재 100중량부에 대하여, 10~100중량부를 더 포함하는 것이 바람직한데 10중량부 미만일 경우 그 효과가 제대로 발휘하지 못하고 100중량부를 초과할 경우 상기 정련슬래그와 반응하지 못한 잉여량이 존재하여 오히려 강도가 크게 저하된다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다. 또한 이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한하는 것으로 이해되어져서는 아니된다.
비교예
해성점토 1m3 기준으로 1종 시멘트 400kg, 벤토나이트 20kg, 물 410kg를 강제식 믹서로 충분히 혼합하여 토양 안정재를 제조하였다. 이를 해성점토 1m3와 균질하게 혼합하여, Ø10cm×20cm 크기의 공시체 9개를 제작하여 이를 20℃에서 양생하여 재령 3일, 7일, 28일 강도를 측정하였다. 투수계수는 7일 재령에서 압축강도 측정 전에 실시하였다.
실시예 1
상기 비교예와 모든 조건은 동일하지만 1종 시멘트를 대신하여 석유 코크스 연소 가압 유동층 보일러에서 배출되는 고칼슘 연소재를 분쇄하여 비표면적 5,130cm2/g으로 조정하였다. 또한 스테인레스 스틸 제조공정에서 얻어진 정련슬래그를 분쇄하여 비표면적 5,430cm2/g으로 조정하였다. 상기 고칼슘 연소재 100중량부에 대하여 상기 정련슬래그 250중량부를 균질하게 혼합하여 결합재를 제조하였다.
이를 해성점토 1m3 기준으로 상기 결합재 400kg, 물 410kg를 강제식 믹서로 충분히 혼합하여 토양 안정재를 제조하였다. 이를 해성점토 1m3와 균질하게 혼합하여, Ø10cm×20cm 크기의 공시체 9개를 제작하여 이를 20℃에서 양생하여 재령 3일, 7일, 28일 강도를 측정하였다. 투수계수는 7일 재령에서 압축강도 측정 전에 실시하였다.
실시예 2
상기 비교예와 모든 조건은 동일하지만 1종 시멘트를 대신하여 석유 코크스 연소 가압 유동층 보일러에서 배출되는 고칼슘 연소재를 분쇄하여 비표면적 5,130cm2/g으로 조정하였다. 또한 정련슬래그를 분쇄하여 비표면적 5,430cm2/g으로 조정하였다. 상기 고칼슘 연소재 100중량부에 대하여 상기 정련슬래그 100중량부, 고로슬래그 미분말 100중량부, 천연 무수석고 30중량부를 균질하게 혼합하여 결합재를 제조하였다.
이를 해성점토 1m3 기준으로 상기 결합재 400kg, 물 410kg를 강제식 믹서로 충분히 혼합하여 토양 안정재를 제조하였다. 이를 해성점토 1m3와 균질하게 혼합하여, Ø10cm×20cm 크기의 공시체 9개를 제작하여 이를 20℃에서 양생하여 재령 3일, 7일, 28일 강도를 측정하였다. 투수계수는 7일 재령에서 압축강도 측정 전에 실시하였다.
공시체의 시험방법 및 결과
아래 표 1에 나타낸 바와 같이 투수계수는 KS F 2322 변수위 투수시험법에 따라 실시하고 압축강도시험은 KS F 2343 일축압축강도 시험방법에 의해 실시하였다. 중금속 용출시험은 28일 압축강도 측정 후 일부를 채취하여 실시하였다.
실험 방법 비고
투수계수 KS F 2322 변수위 투수시험방법
압축강도 KS F 2343 일축압축강도시험방법
중금속 용출 폐기물공정시험기준 중금속 용출시험방법
(1) 투수계수
7일 동안 20℃에서 양생한 공시체의 투수계수 시험성과를 표 2에 나타내었다. 표 2에서 알 수 있는 바와 같이 모든 공시체에서 불투수층을 구성하여 만족할 만한 결과를 도출하였으며, 비교예보다 본 발명 실시예의 투수계수가 낮은 것을 알 수 있으며, 이는 비교예의 1종 시멘트와 벤토나이트를 사용한 경우 수화반응시 발생하는 체적수축과 공시체에 함유된 수분이 증발 또는 수화되면서 상대적으로 투수계수가 크고, 본 발명에 따른 토양 안정재의 경우 고칼슘 연소재의 수분 흡수 작용 및 에트링가이트 광물 생성에 의해 단위수량의 저감 및 구속된 상태에서 팽창을 일으켜 화학적 프리스트레스 작용에 의해 조직이 치밀해져 상대적으로 낮은 투수성능을 보이는 것으로 판단된다.
구분 투수계수(cm/sec) 압축강도 3일
(MPa)		 압축강도 7일
(MPa)		 압축강도 28일
(MPa)
비교예 4.32× 10-6 0.63 1.53 2.8
실시예1 5.63× 10-7 0.59 1.66 2.96
실시예2 4.72× 10-7 0.85 2.10 3.25
(2) 일축압축강도의 변화
표 2에 비교예 및 실시예 1, 실시예 2의 일축압축강도를 나타내었다. 이를 통해 알 수 있는 바와 같이, 고칼슘 연소재와 정련슬래그를 사용한 실시예 1은 1종 시멘트를 사용한 비교예 1과 거의 동등한 강도를 발현하였으며, 강도 증진제 및 자극제가 더 포함된 실시예 2는 모든 재령에서 1종 시멘트에 비해 더욱 높은 강도를 발현함을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 토양 안정재가 1종 시멘트를 대체할 수 있는 성능 발휘가 가능함을 알 수 있었다.
(3) 중금속 용출 실험
KSLT
6가크롬 구리 수은 카드뮴 납 비소
허용기준 1.5 3.0 0.005 0.3 3.0 1.5
비교예 1 0.873 0.231 불검출 0.051 0.345 0.234
실시예 1 불검출 0.019 불검출 0.007 불검출 불검출
실시예 2 불검출 0.006 불검출 불검출 불검출 불검출
상기 표 3의 중금속 용출실험결과를 보면 비교예 1의 경우 허용기준치에는 만족하는 것으로 나타나지만 6가 크롬 및 구리의 경우 기준치의 50%를 상회하는 양이 용출되었다. 그러나 본 발명의 실시예는 모두 6가 크롬은 불검출되었고 구리 성분만 소량 검출되었다.
따라서 본 발명은 정련슬래그의 잠재수경성 발휘에 의한 토양 안정재의 고결강도 증진, 유해물질 용출 방지, 산업부산물의 대량 활용 가능 등 기존의 시멘트에 비하여 물리적/환경적/경제적 측면에서 우수한 특성이 기대된다.

Claims (4)

  1. 비표면적 2,000~6,000cm2/g인 가압 유동층 보일러 고칼슘 연소재 100중량부에 대하여,
    스테인레스 제조공정에서 배출되는 정련슬래그 슬래그 미분말 50~1,000중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 토양 안정재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가압 유동층 보일러 고칼슘 연소재는 석유 코크스 또는 유연탄 연료를 하나 또는 둘 이상의 혼소하는 가압 유동층 연소 보일러의 탈황공정으로부터 얻어지며 CaO 함량이 20~75중량%, SO3 함량이 5~40중량%인 것을 특징으로 하는 토양 안정재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 토양 안정재의 강도 증진을 위해서 1종 보통포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 시멘트, 플라이애시 시멘트, 고로슬래그 미분말 및 플라이애시 중 선택된 어느 하나 이상의 혼합물로 이루어진 강도 증진제를 더 포함하며,
    상기 강도 증진제는 상기 가압 유동층 보일러 고칼슘 연소재 100중량부에 대하여, 10~500중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토양 안정재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 정련슬래그의 잠재 수경성 발현을 촉진시키기 위해서 제철공장의 탈황 및 탈인 공정에서 배출되는 부산 소석회, 공업용 소석회, 천연 무수석고로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 혼합물로 이루어진 자극제를 더 포함하며,
    상기 자극제는 상기 가압 유동층 보일러 고칼슘 연소재 100중량부에 대하여, 10~100중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토양 안정재.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108467249A (zh) * 2018-03-02 2018-08-31 同济大学 一种利用磷石膏和脱硫灰制备的土壤固化剂及其使用方法
CN110577392A (zh) * 2019-10-23 2019-12-17 中南大学 一种用于高液限软土路基的土壤固化剂
CN116535140A (zh) * 2023-04-21 2023-08-04 浙江大学 一种铸余渣活化团聚工程渣土的低碳路基填料及制备方法

Cited By (4)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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