KR101410056B1 - A Concrete Using Non-sintering Binder Having Bottom Ash - Google Patents
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Abstract
본 발명은 바텀애시를 포함하는 비소성 결합재에 관한 것으로, 이를 더욱 상세히 설명하면 소성가공에 의해 이산화탄소를 다량으로 배출하는 시멘트 대신 적정비율의 바텀애시, 알카리활성화제로 수산화나트륨 및 규산나트륨이 배합되는 결합재를 제공함으로서 비소성이며 산업폐기물인 바텀애시를 이용할 수 있어 친환경적인 결합재가 제공되며, 이러한 결합재를 이용하여 모르타르 또는 콘크리트를 제조 시 압축강도 50MPa급 무 시멘트 모르타르 또는 콘크리트가 제공될 수 있는 비소성 결합재에 관한 것이다.The present invention relates to a non-sintered binder containing bottom ash. More specifically, the present invention relates to a non-sintered binder containing a bottom ash in an appropriate ratio in place of cement which discharges a large amount of carbon dioxide by plastic working, a binder in which sodium hydroxide and sodium silicate are mixed with an alkali activator Which can provide a cementless mortar or concrete with a compressive strength of 50 MPa when producing mortar or concrete by using such a binder, can be provided by using a bottom ash which is non- .
Description
본 발명은 바텀애시를 포함하는 비소성 결합재에 관한 것으로, 이를 더욱 상세히 설명하면 소성가공에 의해 이산화탄소를 다량으로 배출하는 시멘트 대신 적정비율의 바텀애시, 알카리활성화제로 수산화나트륨 및 규산나트륨이 배합되는 결합재를 제공함으로서 비소성이며 산업폐기물인 바텀애시를 이용할 수 있어 친환경적인 결합재가 제공되며, 이러한 결합재를 이용하여 모르타르 또는 콘크리트를 제조 시 압축강도 50MPa급 무 시멘트 모르타르 또는 콘크리트가 제공될 수 있는 비소성 결합재에 관한 것이다.The present invention relates to a non-sintered binder containing bottom ash. More specifically, the present invention relates to a non-sintered binder containing a bottom ash in an appropriate ratio in place of cement which discharges a large amount of carbon dioxide by plastic working, a binder in which sodium hydroxide and sodium silicate are mixed with an alkali activator Which can provide a cementless mortar or concrete with a compressive strength of 50 MPa when producing mortar or concrete by using such a binder, can be provided by using a bottom ash which is non- .
세계적으로 지구 온난화 방지를 위하여 다양한 형태의 노력(1997년 채택, 2005년 발효된 교토 의정서 2012년 종료)을 가하고 있는 가운데 2007년 12월에는 인도네시아 발리에서 '발리 로드맵'을 채택함에 따라 2009년 까지 새 기후변화 협약을 위한 협상이 진행되고 있다. 이에 따라 전 세계적으로 이산화탄소 등 온실가스의 배출량을 큰 폭으로 줄여야 하는 실정에 있다. As a global effort to prevent global warming, various forms of efforts have been put in place (adopted in 1997, ending the Kyoto Protocol in 2012, which came into force in 2005), and in December 2007, the Bali Roadmap was adopted in Bali, Indonesia. Negotiations are under way for the Convention on Climate Change. As a result, global emissions of carbon dioxide and other greenhouse gases have to be significantly reduced.
한편, 콘크리트 제조 시 근간이 되는 시멘트 1 톤을 생산하는 데 이산화탄소를 약 0.9톤을 배출할 정도로 시멘트 산업은 철강산업과 더불어 주요 이산화탄소 배출 산업이므로, 지금까지의 이러한 시멘트 산업에 대한 대체 방법이나 대체 물질의 제시가 시급히 요구되고 있다. On the other hand, since the cement industry is a major carbon dioxide emission industry along with the steel industry, it produces about 1 ton of carbon dioxide to produce 1 ton of cement which is the base of concrete production. Therefore, Is urgently required.
국내의 시멘트 생산량은 1년에 약 6,000만 톤으로 이산화탄소를 약 5,400만 톤 배출하고 있다. 이러한 환경오염에 대한 타개책의 일환으로 산업부산물을 이용하여 시멘트를 대체하기 위한 연구가 끊임없이 진행되고 있다. 국내외적으로 고로슬래그, 메타카올린 등을 시멘트와 일부 혼합하여 콘크리트에 많이 적용되고 있으나, 이런 방법으로는 이산화탄소를 획기적으로 저감시키는 데에는 한계가 있다.Domestic cement production amounts to about 60 million tons per year, which produces about 54 million tons of carbon dioxide. As a countermeasure against such environmental pollution, researches for replacing cement using industrial byproducts are continuously being carried out. Domestic and foreign blast furnace slag, meta kaolin, etc. are mixed with cement to some extent and applied to concrete. However, this method has a limit to reduce carbon dioxide remarkably.
국외에서는 중합반응에 의한 알카리활성화 시멘트(콘크리트)에 관한 기술은 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.Outside of the world, the concept of alkaline activated cement (concrete) by polymerization reaction was conceptually established by Davidovits (France) in 1978 using kaolinite minerals as a mechanism to have a structure similar to zeolite. However, But it was not put into practical use due to economic reasons.
종래 기술 중에는 메타카올린을 사용하는 경우가 있으나, 카올린을 700~800℃로 소성하여 메타카올린을 사용하기 때문에 이 과정에서 이산화탄소를 배출하고 가격도 고가이어서 실용화하는 데 문제점이 있었다.Although meta-kaolin is used in the prior art, since kaolin is calcined at 700-800 DEG C and meta kaolin is used, carbon dioxide is discharged in this process, and the cost is high, so there is a problem in practical use.
한편, 화력발전소에서 발생되는 석탄회 중에서 플라이애시(Fly ash, 비산재)는 시멘트 원료 및 콘크리트 혼화재로 등으로 대부분 소비되고 있으나, 석탄회 발생량 중 15~25% 정도를 차지는 바텀애시(Bottom ash, 바닥재)는 대부분 매립 처분되어 막대한 처리비용에 따른 경제적 손실과 매립지 증가에 따른 국토의 효율적 활용을 저해하는 요인으로 작용한다. 이에 바텀애시를 시멘트와 함께 또는 대체재로 사용하는 무시멘트 모르타르 또는 콘크리트에 대한 연구가 진행되고 있다.Among fly ash generated from thermal power plants, fly ash (fly ash) is mostly consumed by cement raw materials and concrete admixtures. However, bottom ash (bottom ash), which accounts for 15 ~ 25% Is largely disposed of in landfills, which is a factor that hinders the economic loss due to huge treatment costs and the efficient utilization of the land due to landfill increase. Therefore, studies on cement mortar or concrete using bottom ash with cement as an alternative material are under way.
이에 본 발명자들은 바텀애시를 모르타르 또는 콘크리트의 결합재로 사용하기 위해 연구와 실험을 거듭하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 제조 시 이산화탄소를 다량으로 배출하는 시멘트 대신에 물리적으로 활성화 된 바텀애시에 알카리활성화제로서 수산화나트륨과 규산나트륨이 적정배합비로 배합됨으로서, 시공성 및 압축강도에서 우수한 무시멘트 모르타르 또는 무시멘트 콘크리트가 제조될 수 있도록 하는 결합재를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present inventors have conducted research and experiments to use bottom ash as a binder for mortar or concrete. The present invention has been made in view of the fact that instead of cement which discharges a large amount of carbon dioxide during manufacturing, The present invention provides a binder capable of producing cement mortar or cement concrete excellent in workability and compressive strength by mixing sodium hydroxide and sodium silicate in an appropriate ratio as an alkali activating agent.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바텀애시를 포함하는 비소성 결합재는 바텀애시 및 알카리성 수산화물과 규산염으로 구성되는 알카리활성화제를 포함하되, 상기 바텀애시에 대하여 알카리활성화제는 중량비로 55% 내지 65%인 것을 특징으로 한다. In order to accomplish the above object, the non-sintered binder containing the bottom ash of the present invention comprises a bottom ash and an alkaline activator composed of an alkaline hydroxide and a silicate, wherein the alkali activator with respect to the bottom ash is 55% to 65% %.
상기 바텀애시는 미분탄 연소시 노벽 등에 부착되어 있다가 자체 무게에 의해 보일러 바닥에 떨어진 석탄재를 말하는 것으로, 이러한 바텀애시는 알카리활성화제와 반응하여 Si 및 Al 성분들과의 개별적인 응집 과정에 의한 경화가 되는 메카니즘을 가지고 있다. The bottom ash refers to coal ash that has been attached to the wall of the furnace during pulverizing coal combustion and has fallen on the bottom of the boiler due to its own weight. Such bottom ash reacts with the alkaline activator to cause curing by separate aggregation with Si and Al components .
본 발명의 결합재가 적용된 모르타르 또는 콘크리트의 경화 과정은 1) 수산화 이온들의 합성 작용을 통한 전구체들의 형성, 2) 알칼리-실리카의 부분적 재구성, 3) 무기질 구조의 형성을 위한 재침전 등으로 구분할 수 있다. The curing process of the mortar or concrete to which the binder of the present invention is applied can be classified into 1) formation of precursors through synthesis of hydroxide ions, 2) partial reconstitution of alkali-silica, and 3) reprecipitation for forming inorganic structure .
이렇게 본 발명의 결합재가 적용된 모르타르 또는 콘크리트에서는 Al/Si의 비와 더불어 H2O/SiO2 비도 중요하다. H2O는 알루미늄과 실리카 이온들의 용해 과정에서 중요한 역할을 하기 때문이다.Thus, in the mortar or concrete to which the binder of the present invention is applied, the ratio of Al / Si and the ratio of H2O / SiO2 are also important. H2O plays an important role in the dissolution process of aluminum and silica ions.
본 발명에서는 바텀애시와 알카리성 수산화물과 규산염으로 구성되는 알카리활성화제의 배합구성을 통해 중합반응(Polymersation)을 유도하여 강도가 증진되게 함으로써 결국 시멘트를 사용하지 않으면서 소성과정이 없이 일정 강도이상을 발현할 수 있는 결합재를 제공하는 것이다. In the present invention, polymerization is induced by the combination of the bottom ash and the alkali activator composed of an alkali hydroxide and a silicate to increase the strength, so that the cement is not used, To provide a binding material that can be used.
본 발명에서 상기 알카리성 수산화물로는 수산화나트륨이 사용됨이 바람직하고, 규산염은 규산나트륨이 사용되는 것이 바람직하다. 이에 본 발명의 결합재는 바텀애시(A), 수산화나트륨(B) 및 규산나트륨(C)으로 구성되며, 이때 바텀애시(A)에 대해서 수산화나트륨 및 규산나트륨의 합(B+C)의 비는 중량비((B+C)/A)가 55% 내지 65%로 구성됨이 타당하다. 이렇게 결합재 중 바텀애쉬에 대한 알카리활성화제의 중량비(A:B+C)를 55% 내지 65%로 구성한 것은 중합반응에 필요한 적절한 비율의 Si 및 Al과 Na가 존재하는데 바텀애시에 대하여 알카리활성화제의 중량비가 55%미만인 경우에는 상대적으로 반응에 필요한 Na가 부족하게 되어 강도가 저하되고, 이와 반대로 65%를 초과하는 경우 강도에 기여하는 Si 또는 Al이 부족하여 강도가 저하원인이 되며, 알카리활성화제에 포함된 수분의 양이 많아지면서 슬럼프는 커지나 알루미늄과 실리카 이온들의 용해과정에 필요한 수분 외에 잔여 수분이 강도저하를 발생키므로 상기와 같이 그 배합비를 한정하는 것이다. In the present invention, sodium hydroxide is preferably used as the alkaline hydroxide, and sodium silicate is preferably used as the silicate. The binder of the present invention is composed of bottom ash (A), sodium hydroxide (B) and sodium silicate (C), wherein the ratio of sodium hydroxide and sodium silicate (B + C) to bottom ash It is valid that the weight ratio ((B + C) / A) is comprised between 55% and 65%. When the weight ratio (A: B + C) of the alkali activator to the bottom ash of the binder is 55% to 65%, suitable proportions of Si, Al and Na are present in the polymerization reaction. Is less than 55%, the amount of Na required for the reaction is relatively insufficient and the strength is lowered. On the other hand, when the weight ratio exceeds 65%, Si or Al contributing to the strength is insufficient, The amount of water contained in the slurry is increased and the slump is increased. However, in addition to the water required for the dissolution process of aluminum and silica ions, the residual moisture causes a decrease in strength, so that the compounding ratio is limited as described above.
또한 상기 알카리활성화제를 구성하는 수산화나트륨과 규산나트륨은 그 중량비를 1:1로 하는 것이 바람직한 바, 이는 수산화나트륨을 많이 사용할 경우 혼합액의 몰농도가 떨어지면서 응결현상을 보이며, 수분함량이 많아져 강도저하의 원인이 된다. 반대로 수산화나트륨을 적게 사용한 경우에는 재령 초기에 알루미노실리케이트의 생성이 작아져 초기강도가 저하되고, 수축이 다소 증가되는 문제점과 함께 이를 보강하기 위해 다량의 규산나트륨 사용하여야 하므로 경제성 측면에서 불리하게 작용하는 문제점이 있으므로 이와 같이 한정하는 것이다.It is preferable that the weight ratio of sodium hydroxide and sodium silicate constituting the alkaline activator is 1: 1, because when the sodium hydroxide is used in a large amount, the molar concentration of the mixed solution decreases and the condensation phenomenon occurs, Which causes a decrease in strength. On the contrary, when sodium hydroxide is used in a small amount, the production of aluminosilicate decreases at the beginning of the age, and the initial strength is lowered and the shrinkage is somewhat increased. In addition, since a large amount of sodium silicate is used in order to reinforce this, There is a problem in that it is limited.
또한 상기 바텀애시는 분말도가 3,800 ~ 4,100㎠/g인 것을 사용하는 것이 바람직한데, 이는 바텀애시 원시료의 분말도가 1,500 ~ 1,700㎠/g으로 반응성이 작아 강도발현에 불리하며, 5,000㎠/g이상의 고분말은 반응성은 크지만 시공성이 떨어지며 미분말시키는데 장시간이 소요되어 경제성이 저하 될 수 있기 때문이다.It is preferable that the bottom ash has a powder degree of 3,800 to 4,100 cm < 2 > / g. This is because the bottom ash raw material has a powdery degree of 1,500 to 1,700 cm & g or more, the reactivity is high, but the workability is poor, and it takes a long time to make the fine powder, so that the economical efficiency may be lowered.
또한, 상기 규산나트륨은 SiO2와 Na2O의 몰비가 1.0 내지 3.4 범위의 값을 가지는 것을 사용하는 것이 바람직한데, 몰비가 1.0 미만인 경우에는 결합재의 점도가 급격히 증가되어 슬럼프가 저하됨으로써 시공성이 저하될 뿐만 아니라 중합반응에 필요한 Si 성분이 적어져 장기강도가 발현이 작아지고, 몰비가 3.4를 초과하는 경우에는 시공성에 영향을 주지 않지만, Na이온이 적어져 초기강도가 작아지는 문제가 있기 때문이다. 나아가 상기 규산나트륨은 보다 우수한 시공성 및 강도를 얻기 위해, SiO2와 Na2O의 몰비가 2.8~3.2인 것을 사용하는 것이 보다 바람직하다.The sodium silicate preferably has a molar ratio of SiO 2 to Na 2 O in the range of 1.0 to 3.4. When the molar ratio is less than 1.0, the viscosity of the binder is drastically increased to lower the slump, In addition, when the molar ratio exceeds 3.4, there is no influence on the workability, but there is a problem that the initial strength is reduced due to a decrease in Na ions . Furthermore, in order to obtain better workability and strength, it is more preferable to use sodium silicate having a molar ratio of SiO 2 to Na 2 O of 2.8 to 3.2.
상기 알카리성 수화물로는 수산화나트륨이 사용되는데 6 내지 16M 범위의 수산화나트륨이 바람직하다. 6M미만인 것을 사용하면 바텀애시가 모두 반응하는데 필요한 양보다 부족하게 되어, 충분한 알카리 활성화 반응이 일어나지 않아 강도를 저감시킬 우려가 있고, 16M을 초과하는 것을 사용하면 상대적으로 고가인 알카리성 수화물 재료의 투입량 대비 강도 향상 효과가 미미하기 때문에 경제적인 측면에서 불리하게 작용하기 때문이다.Sodium hydroxide is used as the alkaline hydrate, and sodium hydroxide in the range of 6 to 16 M is preferred. If less than 6M is used, the amount of the bottom ash is less than the amount required for the reaction, and sufficient alkali activation reaction does not occur, thereby reducing the strength. When the amount of the alkaline hydrate exceeding 16M is used, Since the effect of improving the strength is insignificant, it is disadvantageous in terms of economy.
한편 본 발명은 상기에서 언급한 바텀애시를 포함하는 비소성 결합재에 잔골재, 물을 배합함으로서 무시멘트 모르타르가 구성될 수 있으며, 바텀애시를 포함하는 비소성 결합재에 굵은 골재, 잔골재, 물을 배합함으로서 무시멘트 콘크리트가 구성될 수 있다. 이러한 모르타르 및 콘크리트에 있어 필요에 따라 혼화제, 보강섬유 등이 보강될 수 있다.In the present invention, the cement mortar may be formed by blending fine aggregate and water in the non-sintered binder containing the bottom ash mentioned above. By blending coarse aggregate, fine aggregate and water into the non-sintered binder containing bottom ash Cementless concrete can be constructed. In such mortar and concrete, admixture and reinforcing fiber can be reinforced if necessary.
상술한 바와 같은 본 발명의 바텀애쉬를 포함한 비소성 결합재는 그 혼합비에 따라 고온양생 시 압축강도를 30~50MPa 범위를 확보할 수 있어 무시멘트 모르타르 또는 무시멘트 콘크리트가 제공될 수 있는 장점이 있다. The non-sintered binder containing the bottom ash of the present invention as described above can maintain a compressive strength of 30 to 50 MPa at high temperature curing depending on the mixing ratio thereof, thereby providing cement mortar or cementitious concrete.
또한, 본 발명의 바텀애쉬를 포함한 비소성 결합재는 이를 포함하여 모르타르 또는 콘크리트 제조 시 일정 시간이상 유동성이 유지되어 충분한 작업성을 확보할 수 있어 결합재로서 충분한 적용가능성이 있는 장점이 있다. In addition, the non-sintered binder including the bottom ash of the present invention has a merit that the fluidity can be maintained for a predetermined time or more during the production of mortar or concrete, thereby ensuring sufficient workability and sufficient applicability as a binder.
또한, 본 발명의 바텀애쉬를 포함한 비소성 결합재를 사용함으로서 시멘트가 완전히 대체됨에 의해 시멘트 제조 시 발생되는 다량의 CO2 가스의 발생을 줄일 수 있고 산업 부산물인 바텀애시가 재활용되므로 매립지 확보를 위한 경제적 부담뿐만 아니라, 매립 시 발생되는 침출수에 의해 발생하는 많은 환경문제 등을 저감시킬 수 있는 장점이 있다. Further, since the cement is completely replaced by using the non-sintered binder including the bottom ash of the present invention, a large amount of CO 2 Gas generation can be reduced and the bottom ash, which is an industrial by-product, is recycled, which not only has an economic burden for securing a landfill, but also has the advantage of reducing many environmental problems caused by leachate generated during landfilling.
도 1은 결합재 구성재료인 알카리활성화제와 바텀애시의 질량비에 따른 슬럼프 결과 및 압축강도 결과를 보이는 그래프.
도 2는 결합재 구성재료인 알카리활성화제의 혼합비 즉, 규산나트륨과 수산화나트륨의 혼합비에 따른 슬럼프 결과와 압축강도 결과를 보이는 그래프.1 is a graph showing a slump result and a compressive strength result according to a mass ratio of an alkaline activator and bottom ash as a binder material.
FIG. 2 is a graph showing a slump result and a compressive strength result according to a mixing ratio of an alkaline activator as a binder component material, that is, a mixing ratio of sodium silicate and sodium hydroxide.
이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
본 발명에 따른 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으므로, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시 예에 한정되지는 않는다.
The embodiments according to the present invention can be modified into various other forms, and thus the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.
본 발명의 실시 예에서는 발명에 의한 결합재를 이용하여 모르타르 제조 시, 바텀애시 및 알카리활성화제(수산화나트륨, 규산나트륨)의 영향을 분석하기 위해 두 가지 조건에 의한 실험 예를 제시한다. 첫 번째로 바텀애시에 대하여 알카리활성화제의 중량비 변화에 따른 영향을 분석하였다. 이때 알카리활성화제를 구성하는 수산화나트륨 및 규산나트륨은 1:1의 중량비로 배합한다. 두 번째로 바텀애시의 상대중량과 알카리활성화제의 상대중량을 고정하되, 알카리활성화제를 구성하는 수산화나트륨과 규산나트륨간의 혼합비 변화에 따른 영향을 분석하였다.
In an embodiment of the present invention, an experiment example based on two conditions is presented in order to analyze the influence of the bottom ash and the alkali activating agent (sodium hydroxide, sodium silicate) in the mortar production using the inventive binder. First, the influence of the weight ratio of alkali activator on the bottom ash was analyzed. At this time, sodium hydroxide and sodium silicate constituting the alkaline activator are mixed at a weight ratio of 1: 1. Secondly, the relative weight of the bottom ash and the relative weight of the alkaline activator were fixed, and the effect of the mixing ratio between sodium hydroxide and sodium silicate constituting the alkaline activator was analyzed.
<실시예 1>≪ Example 1 >
알카리활성화제Alkaline activator 중량비 영향 Weight ratio effect
분말도 4,000㎠/g를 가진 바텀애시, 알카리활성화제(수산화나트륨(NaOH) 9M, SiO2/Na2O의 몰비가 3.2인 규산나트륨) 중에 바텀애시와 알카리 활성화제의 중량비를 100:55, 100:60, 100:65, 100:70로 배합하며, 이때 수산화나트륨과 규산나트륨의 중량비는 각가 1:1로 배합한 결합재가 사용되고, 잔골재는 타재료에 의한 영향을 최소화하기 위해 SiO2 성분이 99.7%인 호주산 규사를 사용하였다.
이렇게 제조된 모르타르를 KS L 5111에 준하여 슬럼프 시험을 행하고, 50×50×50mm 큐브시험체를 제작하여 60℃에서 2일 동안 양생을 실시한 후 탈형 한 다음 상온상태(습도 50±5%, 온도 20±2℃)에서 양생을 실시하여 재령 28일에서 KS F 5105에 준하여 측정하였다. 그 결과를 정리하면 도 1과 같다. The thus-prepared mortar was subjected to a slump test in accordance with KS L 5111, and a 50 × 50 × 50 mm cube specimen was prepared, cured at 60 ° C. for 2 days, demolded and then cooled to room temperature (
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 바텀애시 중량에 대한 알카리활성화제의 상대중량비가 55% 미만일 때는 압축강도는 유리하나 슬럼프가 작게 나타났으며, 60 ~ 65%일 때 슬럼프와 압축강도가 양호하게 나타났으나 65%를 초과하는 경우는 슬럼프는 크게 나타나나 강도가 저하하는 것을 볼 수 있다. 즉 중합반응에 필요한 적절한 비율의 Si 및 Al과 Na가 존재하는데 바텀애시의 중량은 일정하나 알카리활성화제의 양이 많을 경우 강도에 기여하는 Si 또는 Al가 부족하여 강도가 저하원인이 되며, 알카리활성화제에 포함된 수분의 양이 많아지면서 슬럼프는 커지나 알루미늄과 실리카 이온들의 용해 과정에 필요한 수분 외에 잔여 수분이 강도저하를 발생시키는 것으로 판단된다. 그러므로 바텀애시 중량에 대한 알카리활성화제의 상대중량비가 55% 내지 65%인 것이 강도 및 슬럼프면에서 적정 배합비인 것으로 판단되며 더욱 바람직하게는 바텀애시 중량에 대한 알카리활성화제의 상대중량비가 60내지 65%인 것이 타당하다.
1, when the relative weight ratio of the alkaline activator to the bottom ash weight was less than 55%, the compressive strength was good but the slump was small. When the relative weight ratio was 60 to 65%, the slump and compressive strength were good But when it exceeds 65%, the slump becomes large and the strength decreases. That is, Si and Al and Na are present in appropriate proportions required for the polymerization reaction, but the weight of bottom ash is constant. However, when the amount of alkali activator is large, Si or Al contributing to the strength is insufficient, The amount of water contained in the slurry increases as the amount of water contained in the slurry increases. However, the residual moisture in addition to the water required for the dissolution process of the aluminum and silica ions causes the decrease in strength. Therefore, it is judged that the relative weight ratio of the alkali activating agent to the bottom ash weight is in the range of 55% to 65% in terms of the strength and the slump, and more preferably, the relative weight ratio of the alkali activating agent to the bottom ash weight is 60 to 65 %.
<실시예 2>≪ Example 2 >
수산화나트륨 및 Sodium hydroxide and 규산나트륨의Sodium silicate 중량비 영향 Weight ratio effect
분말도 4,000㎠/g를 가진 바텀애시, 알카리활성화제(수산화나트륨(NaOH) 9M, SiO2/Na2O의 몰비가 3.2인 규산나트륨)를 배합하되, 상기 실시 예 1에서 본 바와 같이 바텀애시와 알카리 활성화제를 적정 중량비인 100:60으로 배합하고, 이중 알카리활성화제를 구성하는 규산나트륨 및 수산화나트륨의 중량비를 각각 20:40, 30:30, 36:24, 40:20로 구성된 결합재를 사용하였다. 즉 알카리활성화제:규산나트륨:수산화나트륨을 각각 100:20:40, 100:30:30, 100:36:24, 100:40:20으로 각각 배합한 결합재에 잔골재는 타재료에 의한 영향을 최소화하기 위해 SiO2 성분이 99.7%인 호주산 규사를 사용하였다.Fineness but blended 4,000㎠ / g Bottom ash, alkali activator (sodium hydroxide (NaOH) of sodium silicate 9M, the molar ratio of SiO 2 / Na 2 O 3.2) having, a bottom ash, as seen in Example 1 And an alkaline activator were mixed at an appropriate weight ratio of 100: 60, and a weight ratio of sodium silicate and sodium hydroxide constituting the double alkali activator was 20:40, 30:30, 36:24, and 40:20, respectively Respectively. That is, the fine aggregate is minimized in the binding material in which the alkali activator: sodium silicate: sodium hydroxide is blended with 100: 20: 40, 100: 30: 30, 100: 36: 24, and 100: For this purpose, silica sand with a SiO 2 content of 99.7% was used.
본 실시 예에서도 이렇게 제조된 모르타르를 KS L 5111에 준하여 슬럼프 시험을 행하고, 50×50×50mm 큐브시험체를 제작하여 60℃에서 2일 동안 양생을 실시한 후 탈형 한 다음 상온상태(습도 50±5%, 온도 20±2℃)에서 양생을 실시하여 재령 28일에서 KS F 5105에 준하여 측정하였다. 그 결과를 정리하면 도 2와 같다. In this embodiment, the thus prepared mortar was subjected to a slump test in accordance with KS L 5111, a 50 × 50 × 50 mm cube test specimen was prepared, cured at 60 ° C. for 2 days, demolded and then cooled to room temperature (humidity: 50 ± 5% , Temperature: 20 ± 2 ° C) and measured according to KS F 5105 at 28 days of age. The results are summarized in FIG.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 바텀애시와 알카리활성화제의 상대중량비가 일정할 때 규산나트륨과 수산화나트륨의 혼합비가 20:40(1:2)(도 2에서 가로축 0.5에 해당)에서는 슬럼프가 크게 나타나지만 조기강도와 장기강도 면에서 작은 값을 나타냈다. 이 경우 수산화나트륨이 많아지면 수분의 함량이 많아져 슬럼프는 커지나 상대적으로 규산나트륨의 Si성분이 부족하여 강도저하의 원인이 되는 것으로 판단이 된다. 또한, 혼합비가 36:24(1.5:1)(도 2에서 가로축 1.5에 해당), 40:20(2:1)(도 2에서 가로축 2에 해당)인 경우는 슬럼프는 일정하나 압축강도가 점차적으로 저하되는 것으로 나타났다. 이 경우는 규산나트륨의 양이 많아질수록 활성화제의 점도가 상승하여 슬럼프가 낮아지며 상대적으로 수산화나트륨의 Na성분이 부족하여 강도저하가 나타난 것으로 판단된다. 따라서 본 실시 예에서 알 수 있는 바와 같이 수산화나트륨에 있어 수분함량이 기여하는 슬럼프치와 수산화나트륨의 Na와 규산나트륨의 Si이 기여하는 강도면에서 고려하면 가장 바람직한 알카리활성화제의 배합비는 규산나트륨에 대해 수산화나트륨이 중량비로 1:1로 배합되는 것이 타당한 것으로 판단된다.
2, when the relative weight ratio of the bottom ash and the alkali activator is constant, the mixing ratio of sodium silicate to sodium hydroxide is 20:40 (1: 2) (corresponding to 0.5 in the horizontal axis in FIG. 2) But it was small in terms of early strength and long term strength. In this case, when the amount of sodium hydroxide is increased, the content of water is increased and the slump is increased, but it is judged that the Si component of sodium silicate is relatively insufficient, which causes the strength to be lowered. In the case where the mixing ratio is 36:24 (1.5: 1) (corresponding to the abscissa axis 1.5 in FIG. 2) and 40:20 (2: 1) (corresponding to the
이상의 결과로부터 바텀애시, 수산화나트륨, 규산나트륨의 구성비는 바텀애시에 대해 알카리활성화제의 중량비가 55% 내지 65%이고, 규산나트륨과 수산화나트륨의 중량비가 1:1로 구성될 경우에 이를 이용한 모르타르 또는 콘크리트가 우수한 시공성 및 압축강도가 발현됨으로서 본 발명의 결합재가 시멘트를 완전히 대체할 수 있게 되는 것이다.From the above results, when the weight ratio of the alkali activator to the bottom ash is 55% to 65% and the weight ratio of sodium silicate and sodium hydroxide is 1: 1, the mortar composition of the bottom ash, sodium hydroxide, Or concrete exhibits excellent workability and compressive strength, so that the binder of the present invention can completely replace the cement.
Claims (8)
슬럼프플로우가 150mm이상이고, 재령 28일 압축강도가 50Mpa이상인 것을 특징으로 하는 무시멘트 콘크리트.Wherein the alkali activator comprises 60-65% by weight of the bottom ash, wherein the alkali activator is selected from the group consisting of sodium hydroxide, The weight of the alkaline hydroxide and the silicate is 1: 1 , the bottom ash is 3,800 to 4,100 cm < 2 > / g, and the amount of the alkaline hydroxide and the silicate is 3,800 to 4,100 cm < 2 > / g in consideration of the slump contributed by the sodium hydroxide , Wherein the alkaline hydroxide is sodium hydroxide in the range of 6 to 16 M, the silicate is sodium silicate, and the sodium silicate is a mixture of SiO 2 and Na 2 O in a molar ratio of 1.0 to 3.4. Became,
Wherein the slump flow is 150 mm or more and the 28-day compressive strength is 50 MPa or more .
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