도로 노반을 위한 복합슬래그의 제조방법(Method of manufacturing composite slag for base of road)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2013년06월17일
(11) 등록번호 10-1275985
(24) 등록일자 2013년06월11일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
C04B 18/14 (2006.01) C04B 5/00 (2006.01)
E01C 7/00 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2013-0014810
(22) 출원일자 2013년02월12일
심사청구일자 2013년02월12일
(56) 선행기술조사문헌
JP2871517 B2
JP4972609 B2
JP1996012384 A
JP2001323403 A
(73) 특허권자
김영동
경북 포항시 북구 양덕동 삼성쉐르빌 104동
1704호
(72) 발명자
김영동
경북 포항시 북구 양덕동 삼성쉐르빌 104동
1704호
안동춘
경상북도 포항시 북구 장성동 현대아파트 104동
606호
(74) 대리인
안승태
전체 청구항 수 : 총 9 항 심사관 : 송종민
(54) 발명의 명칭 도로 노반을 위한 복합슬래그의 제조방법
(57) 요 약
지지력, 변형에 대한 저항력 및 내부식성이 높고, 팽창 붕괴에 의해 노반의 침하가 발생하지 않으며, 시효처리를
양호하게 수행하는 도로 노반을 위한 복합슬래그 제조방법을 제시한다. 그 방법은 고로슬래그와 제강슬래그가 중
량비로 3:7 내지 7:3의 비율로 혼합된 복합슬래그를 준비한 후, 복합슬래그에 복수개의 분사관에 상기 복합슬래
그의 중심부로 갈수록 낮아지는 일정한 단차를 가지면서 배열된 복수개의 분사공으로 물을 공급하여 3개월 이상
시효처리한다.
대 표 도 - 도1a
등록특허 10-1275985
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특허청구의 범위
청구항 1
고로슬래그와 제강슬래그가 중량비로 3:7 내지 7:3의 비율로 혼합된 복합슬래그를 준비하는 단계; 및
상기 복합슬래그에 복수개의 분사관에 상기 복합슬래그의 중심부로 갈수록 낮아지는 일정한 단차를 가지면서 배
열된 복수개의 분사공으로 물을 공급하여 3개월 이상 시효처리하는 단계를 포함하는 도로 노반을 위한 복합슬래
그 제조방법.
청구항 2
제1항에 있어서, 상기 복합슬래그는 상기 고로슬래그에 대하여 중량비로 3 내지 10wt%이며, 평균입경이 0.001mm
내지 0.05mm인 상기 고로슬래그의 미분말을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 노반을 위한 복합슬래그 제조
방법.
청구항 3
제1항에 있어서, 상기 복합슬래그는 상기 고로슬래그에 대하여 중량비로 1 내지 3wt% 만큼의 고알카리계 고화제
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 노반을 위한 복합슬래그 제조방법.
청구항 4
제3항에 있어서, 상기 고화제는 물유리 또는 상기 물유리에 규산나트륨이 혼합된 무기계 응집 고화제인 것을 특
징으로 하는 도로 노반을 위한 복합슬래그 제조방법.
청구항 5
제1항에 있어서, 상기 복합슬래그는 상기 제강슬래그의 치환율이 증가할수록 비중, 흡수율, 최대건조밀도, 단위
용적중량, 수정 CBR, 투수계수 및 팽창성의 변화가 증가하는 것을 특징으로 하는 도로 노반을 위한 복합슬래그
제조방법.
청구항 6
제1항에 있어서, 상기 복합슬래그는 상기 고로슬래그와 제강슬래그가 중량비로 3:7 내지 7:3의 비율로 혼합되었
을 때, 일측 압축강도가 12 kgf/cm
2
보다 큰 것을 특징으로 하는 도로 노반을 위한 복합슬래그 제조방법.
청구항 7
제1항에 있어서, 상기 복합슬래그를 3개월 이상 시효처리함으로써, 상기 제강슬래그의 팽창성을 극복하고 지지
력 및 투수력을 향상시키는 것을 특징으로 하는 도로 노반을 위한 복합슬래그 제조방법.
청구항 8
제1항에 있어서, 상기 분사관은 연결부에 의해 탈착 가능한 것을 특징으로 하는 도로 노반을 위한 복합슬래그
제조방법.
청구항 9
제1항에 있어서, 상기 분사공은 상기 분사관에 일정한 간격을 이루면서 야적조에 대하여 동일한 위치에 놓이는
것을 특징으로 하는 도로 노반을 위한 복합슬래그 제조방법.
명 세 서
기 술 분 야
본 발명은 복합슬래그(slag) 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제강슬래그와 고로슬래그를 혼합하여 도[0001]
로의 노반에 적용하기 위한 복합슬래그 제조방법에 관한 것이다.
등록특허 10-1275985
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배 경 기 술
일반적으로 도로 포장은 도로면을 보호 및 강화하고 평탄하게 하여, 사람 및 차량의 통행을 수월하게 하기 위[0002]
한 구조물이다. 도로 포장은 표층 및 노반으로 이루어지며, 표층은 하중을 받아도 평활한 면을 유지하고, 마모
에 강하며, 미끄럼에 대한 마찰력이 크고, 동결 및 융해의 파괴 작용에 저항할 수 있어야 한다. 노반은 일반적
으로 기층 및 보조기층으로 이루어지며, 표층에 작용하는 하중을 고르게 분산시켜, 그 하중을 노반 아래의 노상
에 안전하게 전달하는 역할을 한다. 그런데, 상기 기층 및 보조기층은, 침하가 일어나면 표층이 평탄함을 잃게
되고, 빗물 등의 침투로 인한 펌핑(pumping) 현상이 발생하여, 노반은 물론 노상 자체가 평탄하지 않게 되고,
심지어 표층이 깨져서 주저앉거나 크랙이 발생하는 등의 문제점이 있다.
최근에는 노반을 위한 골재의 수급이 어렵고 노반에 대하여 요구하는 기능이 다양해져서, 제철소 등에서 발생하[0003]
는 제강슬래그(slag)를 노반에 활용하는 방안이 활발하게 제기되고 있다. 노반을 이루는 기층은 상대적으로 얇
은 표층 바로 아래에 위치하므로, 상기 기층에 전달되는 하중의 압력 분포가 높기 때문에 이를 지지할 수 있고
변형에 대해 큰 저항력을 가지는 재료를 사용해야 한다. 또한 보조기층은 표층으로부터의 반복하중을 지지하고
노상으로 분산시켜 안전하게 전달해야 하고, 물에 의한 부식성이 없어야 한다. 제강슬래그는 경질이고 내마모성
이 우수하여, 상기 지지력, 변형에 대한 저항력 및 내부식성이 높아서 노반에 적합한 물질이다.
한편, 제강슬래그는 물과 반응하여 일어나는 팽창 붕괴성 때문에 노반에 사용하기에 적합하지 못하여, 팽창 붕[0004]
괴성으로 야기되는 슬래그 자체의 안정성을 확보해야 하여야 한다. 구체적으로, 선철과정에서 첨가되는 생석회
(CaO)의 대부분은 안정화된 광물로 되어 있으나, 그 일부는 용해되지 않는 f-CaO(free-CaO)가 슬래그 중에 잔존
하게 된다. 이러한 f-CaO는 물과 반응하여 제강슬래그를 팽창시키기 때문에 노반 재료로 적합하지 못하게 하고
있다. 하지만, 제강슬래그를 도로의 노반에 적용하기 위해서는 파쇄한 후에, 공기 및 물과 반응시키는 시효
(aging)처리에 의해 팽창 붕괴를 적절히 조절하면, 노반 재료로 사용할 수 있다.
그런데, 제강슬래그를 실외의 야적장에서 시효처리를 하는 경우에, 제강슬래그의 양이 많아 시효가 제대로 일어[0005]
나지 않아 팽창 붕괴의 조절에 어려운 점이 있다. 또한, 제강슬래그 자체는 수경성이 낮아 오랜 시간동안 시효
를 해도 시효처리가 제대로 일어나지 않기도 한다.
발명의 내용
해결하려는 과제
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 지지력, 변형에 대한 저항력 및 내부식성이 높고, 팽창 붕괴에 의해 노반의[0006]
침하가 발생하지 않으며, 시효처리를 양호하게 수행하는 도로 노반을 위한 복합슬래그 제조방법을 제공하는 데
있다.
과제의 해결 수단
본 발명의 과제를 해결하고자 하는 복합슬래그 제조방법은 먼저 고로슬래그와 제강슬래그가 중량비로 3:7 내지[0007]
7:3의 비율로 혼합된 복합슬래그를 준비한다. 그후, 상기 복합슬래그에 복수개의 분사관에 상기 복합슬래그의
중심부로 갈수록 낮아지는 일정한 단차를 가지면서 배열된 복수개의 분사공으로 물을 공급하여 3개월 이상 시효
처리한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 복합슬래그는 상기 고로슬래그에 대하여 중량비로 3 내지 10wt%이며, 평균입[0008]
경이 0.001mm 내지 0.05mm인 상기 고로슬래그의 미분말을 더 포함할 수 있고, 상기 복합슬래그는 상기 고로슬래
그에 대하여 중량비로 1 내지 3wt%만큼의 고화제를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 고화제는 물유리 또는 상기
물유리에 규산나트륨이 혼합된 무기계 응집 고화제일 수 있다.
본 발명의 방법에 있어서, 상기 복합슬래그는 상기 제강슬래그의 치환율이 증가할수록 비중, 흡수율, 최대건조[0009]
밀도, 단위용적중량, 수정 CBR, 투수계수 및 팽창성의 변화가 증가할 수 있다. 또한, 상기 복합슬래그는 상기
고로슬래그와 제강슬래그가 중량비로 3:7 내지 7:3의 비율로 혼합되었을 때, 일축 압축강도가 12 kgf/cm
2
보다
클 수 있다. 나아가, 상기 복합슬래그를 3개월 이상 시효처리함으로써, 상기 제강슬래그의 팽창성을 극복하고
지지력 및 투수력을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 방법에 있어서, 상기 분사관은 연결부에 의해 탈착 가능하며, 상기 분사공은 상기 분사관에[0010]
일정한 간격을 이루면서 상기 야적조에 대하여 동일한 위치에 놓일 수 있다.
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발명의 효과
본 발명의 도로 노반을 위한 복합슬래그 제조방법에 의하면, 3개월 이상의 시효처리를 거친 고로슬래그:제강슬[0011]
래그가 3:7 내지 7:3인 복합슬래그를 사용함으로써, 지지력, 변형에 대한 저항력 및 내부식성이 높고, 팽창 붕
괴에 의해 노반의 침하가 발생하지 않으며, 시효처리를 양호하게 수행할 수 있다. 또한, 복합슬래그에 단차가
형성된 공급관에 의해 물을 공급함으로써, 복합슬래그에 물의 침투가 잘 이루어져 시효처리가 효과적으로 일어
날 수 있다. 상기 장치에 의해 시효처리를 함으로써, 제강슬래그의 단점인 팽창성을 극복하고 장점인 지지력 및
투수력 향상을 얻을 수 있다. 나아가, 복합슬래그에 고로슬래그의 미분말 또는 고화제를 혼합하여, 노반에 적용
하기 위한 복합슬래그의 물성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1a는 본 발명에 의한 물을 공급하여 시효처리를 하는 복합슬래그 제조장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면[0012]
이다.
도 1b는 도 1a의 급수관을 나타내는 단면도이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여[0013]
러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예는 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되
는 것이다.
본 발명의 실시예는 3개월 이상의 시효처리를 거친 고로슬래그:제강슬래그가 3:7 내지 7:3인 복합슬래그를 사용[0014]
하고, 단차가 형성된 공급관에 의해 물을 공급함으로써, 지지력, 변형에 대한 저항력 및 내부식성이 높고, 팽창
붕괴에 의해 노반의 침하가 발생하지 않으며, 시효처리를 양호하게 수행하는 도로 노반을 위한 복합슬래그 제조
방법을 제시한다. 이를 위해, 고로슬래그:제강슬래그가 3:7 내지 7:3인 복합슬래그의 혼합비 및 시효처리 기간
에 따른 복합슬래그의 물성 변화를 살펴보고, 또한 시효처리를 보다 효율적으로 수행하는 방법을 제시한다. 나
아가, 복합슬래그에 물성을 개선하기 위한 첨가물에 대하여 알아보고 첨가물에 따른 효과를 상세하게 알아보기
로 한다.
제강슬래그는 고로에서 제조된 선철을 전로에서 정련할 때 발생하는 전로 슬래그와 고철을 전기로에서 정련할[0015]
때 발생하는 전기로 슬래그로 구분되며, 전기로 슬래그는 정련과정에서 로의 환경에 따라 산화 슬래그 및 환원
슬래그로 구분된다. 또한, 고로슬래그는 고로(용광로)에서 철광석으로부터 철강을 제조할 때 발생하는 것으로,
고로에서 나온 직후는 약 1,500℃정도의 고온의 용융상태로 존재하며, 냉각처리 방법에 의해 고로 서냉 슬래그
와 고로 수쇄 슬래그로 구분된다.
제강슬래그의 팽창성은 CaO와 MgO의 수화반응과 탄산화에 의하여 주로 발생한다. 그런데 MgO는 높은 열을 가하[0016]
면 반응성이 없어지므로 실제 팽창성에 영향을 미치는 것은 CaO이다. CaO는 실리케이트(silicate)상, 베스타이
트(wㆌstite)상 등을 구성하나, 일부는 미용해 상태의 Mg, Mn, Fe 등을 고용한 유리석회를 형성한다. 상기 유
리석회는 물과 반응하여 체적이 팽창하기 때문에 제강슬래그의 팽창안정성을 지배하는 요인이 된다. 또한, 산화
된 철의 일부가 슬래그 중에 들어감으로 천연석회에 비하여 비중이 크게 된다.
고로슬래그는 주성분이 SiO2, Al2O3, CaO, MgO의 4성분으로 전체 성분 중 약 96%를 차지하고 있으며, 이외에 소[0017]
량의 MnO, FeO, TiO2, 유황분 및 알칼리(Na2O, K2O) 등을 함유하고 있다. 이는 시멘트와 거의 동일한 화학조성일
뿐만 아니라 화학반응 또한 시멘트의 유사한 수화반응을 하는 것으로 알려져 있다. 하지만, 고로슬래그의 수화
반응은 포틀랜드 시멘트의 수경성과는 다소 차이가 있는 잠재수경성이라는 특성에 의해 수화반응이 진행된다.
즉, 시멘트의 수경성은 물과 접하게 되면 성분들의 용출이 시작되면서 수화물을 형성하여 경화하는 메커니즘인
반면에, 고로슬래그의 잠재수경성은 단순히 물과의 접촉만으로는 성분들이 용출되지 않고 자극제의 존재가 반드
시 필요하며 이것에 의해 고로슬래그의 반응이 촉진된다는 점에서 차이가 있다.
구체적으로, 고로슬래그는 물과 접한 직후 Ca이온이 용출되고 그 표면에 투과성이 좋지 않은 유리질의 산화피막[0018]
이 형성된다. 상기 피막으로 인해 고로슬래그 입자 속으로 물의 침투 및 고로슬래그 입자로부터의 이온의 용출
이 억제되기 때문에 수화반응이 진행되기 어렵다. 그러나 알칼리 자극제에 의해 고로슬래그 입자에 OH
-
가 흡착되
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면, 상기 피막이 파괴되어 SiO2, Al2O3, CaO 및 MgO의 용출이 촉진되고 반응이 시작된다. 일단 반응이 시작되면
고로슬래그는 자체에서 용출되는 알칼리성분에 의해 높은 pH의 지속이 가능하게 된다. 따라서 고로슬래그의 잠
재수경성에 필요한 알칼리 자극제의 양은 초기 수화반응을 일으킬 수 있는 정도만 필요하며, 그 이후에는 고로
슬래그에 함유된 CaO와 SiO2 성분이 용출하여 지속적인 수화반응을 하며 규산염 수화물(CaO-SiO2-H2O계)을 형성
하게 되는 것이다. 고로슬래그의 잠재수경성을 촉진시켜 초기강도 개선을 위한 알칼리 자극제로서 수산화칼슘,
수산화나트륨, 석고 등이 있다.
본 발명의 실시예에 의한 복합슬래그는 팽창성을 낮추기 위하여, 일정한 시간동안 시효처리를 하였다. 시효처리[0019]
란 소정의 입도로 파쇄한 슬래그를 함수상태로 적당한 높이로 쌓아 대기 중에 노출시켜 슬래그 중의 황화합물을
정색이 없는 상태까지 소요되는 시간동안 산화시키는 방법을 말한다. 시효처리를 촉진하는 요소를 보면, 물이
충분히 슬래그와 접촉되도록 하는 것이 바람직하다. 복합슬래그의 시효처리는 장기간이 소요되고, 또한 넓은 장
소를 필요로 하기 때문에, 장소가 충분치 않은 경우에는 온수를 공급하여 수화반응을 촉진시킴으로써 시효처리
기간을 단축하는 수도 있다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 의한 물을 공급하여 시효처리를 하는 복합슬래그 제조장치를 개략적으로 설명하기[0020]
위한 도면이다. 도 1b는 도 1a의 급수관을 나타내는 단면도이다.
도 1a 및 도 1b에 의하면, 본 발명의 제조장치는 고로슬래그와 제강슬래그를 중량비로 3:7 내지 7:3의 비율로[0021]
혼합한 복합슬래그(40)를 야적하는 야적조(20), 복합슬래그(40)에 삽입되어 물을 분사하는 복수개의 급수관(30)
및 급수관(30)에 물을 공급하는 펌프(10)를 포함하여 이루어진다. 급수관(30)으로 공급되는 물은 각각의 급수관
(30)에 설치된 밸브(14)에 의해 차단할 수 있다. 예를 들어, 강우 중에는 밸브(14)로 급수를 차단하고, 물받이
(36)에 의해 강우로 채워지는 물을 공급할 수도 있다.
급수관(30)은 소정의 길이를 가지며 연결부(38)에 의해 탈착이 가능한 복수개의 분사관(32), 예를 들어 도시된[0022]
바와 같이 제1 내지 제3 분사관(32a, 32b, 32c)을 구비한다. 다시 말해, 복합슬래그(40)가 야적조(20)에서 차지
하는 부분이 크면, 연결부(38)에 의해 분사관(32)의 개수를 더할 수 있다. 복수개의 분사관(32), 예컨대 제1 내
지 제3 분사관(32a, 32b, 32c)에는 각각 일정한 간격만큼 떨어져 뚫린 복수개의 분사공(34a, 34b, 34c)이 야적
된 복합슬래그(40)의 중심으로 갈수록 일정한 단차를 가지도록 형성되어 있다. 즉, 각각의 분사관(32)에 뚫린
분사공(34)들은 일정한 간격을 이루면서 야적조(20)에 대하여 동일한 위치에 배열된다.
본 발명의 실시예에 의한 도로 노반을 위한 복합슬래그 제조장치에 의하면, 복수개의 분사관(32)의 각각 뚫린[0023]
복수개의 분사공(34)의 배열이 분사관마다 일정한 단차를 가지면서, 복합슬래그(40)의 중심부로 갈수록 야적조
(20)에 가깝게 위치하게 된다. 이에 따라, 복합슬래그(40)에 물의 공급에 원활하게 되어 시효처리의 효과를 증
대시킬 수 있다. 상기 단차에 의해, 중력에 의한 물의 흐름을 원활하게 하여 상대적으로 물이 접근하기 어려운
복합슬래그(40)의 중심부에도 물이 제대로 침투하게 하여 시효처리를 효과적으로 수행할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 복합슬래그의 물성을 구체적으로 설명하기로 한다. 단, 여기서 제시[0024]
하는 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 먼저 고로슬래
그와 제강슬래그의 혼합비 및 시효처리 기간에 영향을 받은 각종 물성에 대하여 살펴보고, 그후 상기 혼합비 및
시효처리 기간에 영향을 받는 물성을 더욱 개선하기 위하여 첨가물을 넣은 경우로 나누어서 설명하기로 한다.
<첨가물이 없는 경우>[0025]
표 1은 본 발명의 실시예에 의한 시효처리 기간에 의한 복합슬래그의 혼합비에 따른 입도 변화를 보여주는 것이[0026]
다. 이때, 표 1은 고로슬래그와 제강슬래그를 각각 6개월간 시효처리 시킨 후에 이를 혼합한 후, 복합슬래그의
혼합비에 따른 입도변화를 나타낸 것이다.
표 1
[0027]
고로:제강
체를 통과한 것의 질량 백분율(%)
50mm 40mm 20mm 5mm 2.5mm 0.4mm 0.08mm
100 95~100 60~90 30~65 20~50 10~30 2~10
3:7 100 99.3 84.8 55.1 33.3 15.5 6.0
5:5 100 99.5 87.0 56.1 34.3 16.7 6.9
7:3 100 99.7 89.1 58.0 35.2 18.0 7.7
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표 1에 의하면, 노반의 기층 및 보조기층용 복합슬래그의 대부분은 비중이 다른 복수의 슬래그가 혼합되어 있으[0028]
므로 입도분포를 정확히 나타내기 위해서 입도규정은 용적 백분율로 규정하고 있다. 그러나 입도관리는 중량 백
분율로 실시하므로 시험성적표에는 용적 백분율과 중량 백분율을 병기하는 것으로 하고 있다. 즉, 혼합하는
각 슬래그의 용적 백분율에 의한 입도분포를 구하여 용적 백분율에 의한 입경분포를 이용하여 목표로 하는 기층
및 보조기층용 복합슬래그의 입도에 맞도록 각 슬래그의 용적배합비를 결정하고 있다. 본 실시예에서의 복합슬
래그의 제조는 중량 백분율로 배합하여 실험하였다.
표 1에서, 체를 통과한 시료의 질량 백분율이 모두 KS 기준을 만족하였다. 또한 혼합비에 따른 입도분포 곡선[0029]
의 전체적으로 큰 변화가 없었다. 특히, 고로슬래그가 증가할수록 입자크기 5mm 이하의 함유량이 증가하는 경향
을 나타내었다. 이에 따라, 본 발명의 복합슬래그를 도로의 노반으로 사용하기에 용적배합비가 적합하다는 것을
확인할 수 있었다.
표 2는 본 발명의 실시예에 의한 시효처리 기간에 따른 복합슬래그의 혼합비에 따른 D10(mm), D30(mm), D60(mm),[0030]
Cu 및 Cc 값을 보여주는 것이다. 이때, 입도분포 곡선에서 통과중량 백분율 10%에 대응하는 입자크기를 유효 입
자 크기(effective particle size)라고 하며, D10으로 표시한다. 또한 입도분포곡선의 형태를 나타내는 상수로
는 곡선의 기울기를 나타내는 균등계수(coefficient of uniformity; Cu)와 곡선의 개형을 나타내는 곡률계수
(coefficient of curvature; Cc) 등이 있다. 균등계수는 유효입자크기 D10에 대한 통과중량 백분율 60%에 대응
하는 입자크기, 즉 D60과의 비를 말한다. 또한 D30은 30% 통과하는 입자의 크기를 지칭한다.
표 2
고로:제강[0031] D10(mm) D30(mm) D60(mm) Cu Cc
3:7 0.2 1.9 5.8 29.00 3.11
5:5 0.14 1.85 5.1 36.43 4.79
7:3 0.105 1.85 5 47.62 6.52
표 2에 의하면, 고로슬래그의 혼합비가 증가할수록 D10와 D60은 감소하는 경향을 보이고, Cu와 Cc는 증가하는 경[0032]
향을 보였다. 표에서 혼합비와 상관없이 모든 경우에 Cu가 혼합비와 상관없이 모든 경우에 20 이상이고, Cc가 1
과 7사이에 있기 때문에 입도분포가 좋다는 것을 알 수 있다. 따라서 고로슬래그와 제강슬래그의 배합 3종류에
서 보면, 입도는 모두 KS규격을 만족하는 결과를 보였다.
표 3은 본 발명의 실시예에 의한 혼합비에 따른 복합슬래그의 비중 및 흡수율(%)을 보여주는 것이다. [0033]
표 3
치환율(%)[0034] 0 30 50 70 100
비중 2.60 2.66 2.80 2.96 3.36
흡수율 2.54 2.68 3.05 3.04 3.37
표 3에 의하면, 복합슬래그의 비중은 제강슬래그 치환율의 증가에 따라 점차 증가함을 볼 수 있었다. 그와 반대[0035]
로 제강슬래그의 치환율이 증가함에 따라 복합슬래그의 흡수율이 작아짐을 확인할 수 있었다. 일반적으로 골재
의 흡수율이 지나치게 크면 도로용으로 부적당한데, 실험결과 고로슬래그와 제강슬래그의 비율이 7:3인 경우를
제외한 3:7 및 5:5의 혼합비의 복합슬래그가 제강슬래그의 흡수율 기준 3.0% 이하를 만족하였고, 혼합비율 7:3
인 경우에도 고로슬래그의 기준 3.5% 이하를 만족하였다.
슬래그의 흡수율에 대한 발명결과 시료를 24시간 수침시키고 시간의 경과에 따른 흡수율을 측정하였을 때, 30분[0036]
경과할 때 흡수율이 24시간 흡수율의 약 50 %로 나타났는데, 이는 순간 흡수율이 크다는 것을 의미한다. 그러므
로 복합슬래그를 건설용 골재나 도로노반용으로 사용하기 위해서는 프리웨팅(pre-wetting)하여 사용해야 한다.
한편, 도로용 철강슬래그의 KS규격 중 수경성 입도조정 고로슬래그(HMS-25), 입도조정 철강슬래그(MS-40, MS-
25), 크러셔런 철강슬래그(CS-40, CS-30, CS-20)는 기층 및 보조기층용 재료로 사용되기 때문에 비중과 흡수율
에 대한 규정은 없으므로 사용에는 문제가 없다. 또한, 흙과 골재의 대략적인 비중들을 보면, 제강슬래그의 비
중은 3,26~3.37이었고 고로슬래그의 비중은 2.53~2.61로 모래나 자갈의 비중과 비슷한 값을 가진다.
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표 4는 본 발명의 실시예에 의한 복합슬래그의 시효처리 및 혼합비에 따른 최적함수비(%)를 나타내는 것이다.[0037]
본 발명의 실시예는 충격다짐에 의한 실험을 실시하였다. 충격다짐은 충격하중에 의한 다짐방식이며, 램머를 사
용하였다. 이 방식은 KS F 2535에 준거하는 점과 충격에너지의 환산이 용이하다.
표 4
시효처리[0038]
기간
제강슬래그 치환율(%)
0 30 50 70 100
처리안함 7.83 7.35 7.33 7.15 7.27
1개월 7.65 7.50 7.33 7.18 7.34
2개월 7.77 7.38 7.51 7.00 7.27
3개월 7.34 7.24 7.39 7.18 7.32
4개월 7.57 7.82 7.42 7.51 7.31
표 4에 의하면, 최적함수비 분포가 7~8%로서 보통 쇄석골재의 6%에 비해 약간 높게 나타났으며, 제강슬래그의[0039]
치환율이 증가할수록 최적함수비가 감소하는 경향이 나타났다. 하지만 시효처리 기간에 의한 영향은 뚜렷하게
보이지 않았다. 즉, 제강슬래그의 치환율이 0%일 경우 최적함수비의 평균이 7.63%이었으나 치환율이 100%일 경
우 최적함수비의 평균이 7.31%로 최적함수비가 4.3% 감소하였다.
일반적으로 실내나 현장다짐 중에 함수율의 영향을 보면, 입자 간에 물이 충만하여 있는 경우에는 다짐 대상의[0040]
조립재료의 입도조성에도 의하지만 다짐 에너지가 재료에 주어지게 되면, 세립분이 수중에 분리하여 하방으로
침하하여 다짐 층에 밀도의 편차가 발생한다. 입자 사이가 완전하게 포화하고 있는 경우에는 다짐 에너지가 물
에 흡수되어 에너지의 손실이 일어나므로, 기건의 조립재료에 주면 동일의 에너지를 포화재료에 주어도 다짐하
기 어려운 경우도 생긴다. 그러나 입자가 젖어 있으면 입자 표면의 마찰이 변화함에 따라 입자간의 미끄러지는
상황이 변화되거나, 습윤입자의 강도가 기건입자의 강도에 비해 보통 낮은 것으로부터 입자 파쇄도 일어나기 쉽
다. 이에 따라, 비교적 다짐하기 쉬운 조건이 성토되는 등, 입자간의 물의 존재는 다짐 기구에 복잡한 영향을
초래하므로, 노반의 현장시공에 있어 최적함수비는 매우 중요한 요소이다.
표 5는 본 발명의 실시예에 의한 복합슬래그의 시효처리 및 혼합비에 따른 최대건조밀도(t/m
2
)를 나타내는 것이[0041]
다. 이때, 표 5는 표 4의 다짐시험 결과로서 제강슬래그 치환율과 시효처리 기간 변화에 따른 최대건조밀도를
보여주는 것이다.
표 5
시효처리[0042]
기간
제강슬래그 치환율(%)
0 30 50 70 100
처리안함 2.110 2.203 2.300 2.420 2.580
1개월 2.140 2.220 2.300 2.410 2.610
2개월 2.140 2.190 2.290 2.420 2.622
3개월 2.150 2.200 2.290 2.395 2.658
4개월 2.140 2.175 2.279 2.405 2.619
표 5에 의하면, 다짐시험 결과, 최대건조밀도가 2.11t/m
2
~ 2.65t/m
2
로서 보통쇄석골재의 2.2t/m
2
에 비해 약간[0043]
높게 나타났다. 일반적으로 입자 파쇄가 일어나는 경우에는 다짐의 양상이 복잡하게 되는데, 당초의 입도조성에
도 의하지만, 다짐 중에 파쇄되는 입자가 입자사이의 간극으로 이동되면, 파쇄되는 입자의 간극이동에 의해서
다짐이 진행되지만, 간극이동에 의해서 다짐이 진행되지만, 입자의 간극이동이 일어나지 않는 조건에서는 다짐
이 진행되지 않는다. 한편, 입자 파쇄는 ⅰ) 입자 자체의 물리적·역학적 성질(입자 형상, 입자의 강도 등),
ⅱ) 입자의 구성조건(입도조성, 최대입경, 최소입경 등), ⅲ) 다짐 하중의 입자로의 전달 방법(다짐 대상 조립
재료의 환경조건, 에너지의 부여 방법 등) 등 복합적인 영향으로 발생한다.
본 발명의 실시예에 의한 복합슬래그의 경우 제강슬래그의 치환율이 0%일 경우 최대건조밀도의 평균이 2.14t/m
2
[0044]
이었으나 치환율이 100%일 경우 최대건조밀도의 평균이 2.62t/m
2
로 최대건조밀도가 약 20% 증가하였다. 일반적
으로 최대건조밀도가 증가하게 되면 지반 지지력이 증가하므로 지지력에도 좋은 영향을 준다. 시효처리 기간에
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따른 최대건조밀도의 경향성은 나타나지 않기 때문에 시효처리에 의한 영향은 없다. 앞의 최적함수비 결과와 함
께 살펴볼 때 제강슬래그의 치환율이 증가할수록 최적함수비는 감소하고 최대건조밀도는 증가한다는 것을 알 수
있다.
표 6은 본 발명의 실시예에 의한 복합슬래그의 시효처리 및 혼합비에 따른 단위용적중량(㎏/ℓ)을 나타내는 것[0045]
이다. 이때, 표 6은 표 4의 다짐시험 결과로서 제강슬래그 치환율과 시효처리 기간 변화에 따른 단위용적중량을
보여주는 것이다.
표 6
시효처리[0046]
기간
제강슬래그 치환율(%)
0 30 50 70 100
처리안함 1.725 1.869 1.992 2.155 2.239
3개월 1.734 1.879 1.988 2.175 2.242
6개월 1.778 1.872 1.987 2.125 2.235
표 6에 의하면, 단위용적중량 시험결과를 보면, 고로슬래그(치환율 0%)의 경우 1.725~1.778kg/ℓ이었고, 제강슬[0047]
래그(치환율 100%)만 사용한 경우 2.239~2.235kg/ℓ로 나타났다. 또한, 시효처리에 의해서 단위용적중량의 변화
는 크게 없었고, 제강슬래그 치환율이 증가할수록 단위용적중량은 크게 증가하는 경향을 보이고 있다. 이는 제
강슬래그의 비중이 높기 때문이며, 일반적으로 단위용적중량이 증가하게 되면 지반 지지력이 증가하므로 지지력
에도 좋은 영향을 준다.
시효처리 기간에 따른 단위용적중량은 시효처리에 의한 영향은 크게 없는 것으로 보이나, 최적함수비 결과와 함[0048]
께 살펴볼 때 제강슬래그의 치환율이 증가할수록 최적함수비는 감소하고 최대건조밀도 및 단위용적중량은 증가
하는 것으로 나타났다. 즉, 비중이 무거운 제강슬래그의 혼합비가 증가할수록 단위용적중량은 증가하며, 재료의
혼합에 관계없이 1,500kg/ℓ 이상을 나타내었다.
표 7은 본 발명의 실시예에 의한 복합슬래그의 시효처리 및 혼합비에 따른 수정 CBR의 변화를 나타내는 것이다.[0049]
이때, 수정 CBR은 현장에서 기대할 수 있는 보조기층 재료의 강도를 나타내는 CBR을 수정CBR이라 하며, 다짐방
법에서 E다짐을 실시한다고 가정할 때 3층 92회의 다짐으로 얻어지는 최대건조단위중량에 95%의 다짐도를 곱한
건조단위중량에 대응하는 4일 수침 후의 CBR값이다.
표 7
시효처리[0050]
기간
제강슬래그 치환율(%)
0 30 50 70 100
처리안함 83 94 107 123 144
1개월 85 94 104 126 146
2개월 85 95 109 129 153
3개월 87 108 111 131 153
6개월 85 105 112 133 155
표 7에 의하면, 수정 CBR값은 모두 80 이상이며, 제강슬래그 치환율이 증가할수록 수정 CBR값이 증가하는 경향[0051]
을 보였다. 한편, 조립재료의 다짐의 극한한계는 입자사이의 간극이 없도록 입자를 조합시켜도 건조 상태인 원
래 암석일 것이다. 보통의 다짐에 있어서 입자 파쇄가 일어나지 않는 경우에는 다짐 에너지에 대응하여 입자군
이 안정한 구조를 만들 때가 다짐의 한도이다. 다짐 에너지가 부족하거나, 과잉 다짐 에너지로 입자사이의 반발
력이 발생하는 경우에 충분하게 다짐되지 않지만, 조립재료의 입도조성, 입자 자체의 성질, 층 두께, 다짐 기계
의 유효다짐 에너지 등을 포함한 다짐 계에 고유의 극한상태가 형성되는 경우가 통상의 다짐에 있어서 한도라고
말한다. 다짐에 의해서 입자 파쇄가 일어나는 경우에도, 이와 같은 한계가 존재한다.
본 발명의 복합슬래그의 경우 제강슬래그의 치환율이 0%일 경우 수정 CBR값의 평균이 85이었으나, 치환율이[0052]
100%일 경우 수정 CBR값의 평균이 137.2로서 수정 CBR값이 58% 증가하였다. 제강슬래그의 치환율이 높아질수록
수정 CBR값은 증가하며, 시효처리 기간이 길어질수록 약간 증가하는 경향을 보이고 있다. 입도조정 슬래그의 경
우 수정 CBR값이 80이상이면 KS기준을 만족한다. 수정 CBR 시험치는 시효처리 기간과 제강슬래그 치환율에 상관
없이 항상 80을 초과하므로 배합비와 제강슬래그의 치환율에 관계없이 복합슬래그의 견고함에 의해서 상부로부
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터 전달되는 하중을 충분히 지지할 수 있다.
그런데, 본 발명의 수정 CBR값은 제강슬래그의 치환율이 커지고 시효처리 기간이 길어질수록 그 값이 증가되고[0053]
있음을 알 수 있었다. 예를 들어, 치환율이 30%일 때에 대비하여 70%를 치환하면, 수정 CBR값은 28.8%가
커졌다. 제강슬래그의 우수한 물성에 따른 견고한 맞물림 효과에 의해서 도로 상부로부터 전달되는 하중을 충분
히 지지할 수 있는 물성이 구현된다. 비록, 수정 CBR값이 치환율에 무관하게 80 이상이지만, 본 발명의 실시예
에 의한 복합슬래그는 보다 충분한 지지력을 확보할 수 있다.
표 8은 본 발명의 실시예에 의한 복합슬래그의 6개월 시효처리 후 투수계수(10
-4
cm/sec) 변화를 나타내는[0054]
것이다. 이때, 투수계수는 임의의 상태의 흙이 물을 통과시키는 정도를 나타내는 상수(속도차원)이다. 투수계수
의 크기는 액체의 점성과 시료의 밀도, 통과면적, 형상 등에 따라 좌우된다. 점성은 온도의 함수이므로 온도가
높고, 점성이 낮을 경우 투수계수는 증가한다. Hazen은 점성이 없고 깨끗한 토립자의 투수계수가 유효입경의 제
곱에 비례한다고 가정하고, k(투수계수; cm/sec) = C×(D10)
2
[C는 1.0~1.5인 상수이고, D10은 유효입경(mm)]의
관계를 가진다.
표 8
제강슬래그 치환율(%)[0055]
0 30 50 70 100
6.6 7.4 7.6 11.9 13.6
표 8에 의하면, 투수계수는 제강슬래그 치환율이 0%인 경우 평균 5.5×10
-4
cm/sec에서 치환율 100%인 경우 13.3[0056]
×10
-4
cm/sec로서 약 1.4배 증가하였다. 복합슬래그에서 제강슬래그가 차지하는 비율이 커질수록 투수계수가 증
가하는 것은 제강슬래그의 입자크기가 전체적으로 고로슬래그보다 크고, 특히 세립분이 적기 때문이다. 제강슬
래그의 치환율이 높을수록(70% 이상) 지지력을 나타내는 수정 CBR값 및 투수계수가 좋아져 도로 노반으로써
의 활용성 극대화 될 수가 있다. 하지만, 제강슬래그의 가장 큰 단점인 팽창성을 저감시키는 대책이 요구된다.
표 9는 본 발명의 실시예에 의한 복합슬래그의 6개월 시효처리 후 Hazen 투수계수(10
-4
cm/sec)에서의 C 및[0057]
D10(mm)을 나타내는 것이다.
표 9
구분[0058] 제강슬래그 치환율(%)
0 30 50 70 100 평균
투수계수 6.6 7.4 7.6 11.9 13.6 9.4
D10 0.09 0.11 0.14 0.20 0.31 0.169
공식계수 8.1 6.7 3.9 3.0 1.4 4.6
표 9에 의하면, 복합슬래그의 경우 계수 C가 평균 4.61로 나타났고, 투수계수값은 입자의 D10에 비례하여 증가하[0059]
였다. 한편, Hazen공식이 투수계수 산정시 D10만을 이용하지만 실제 투수계수값은 D10뿐 아니라, 간극비,
다짐도, 동수경사, 입자 조직 등 여러 가지 복잡한 요인들에 의해 좌우되기 때문에 도 9와 다른 경향을 나타낼
수도 있다.
표 10은 본 발명의 실시예에 의한 복합슬래그를 3개월 및 6개월 시효처리를 한 후의 혼합비에 따른 팽창성의 변[0060]
화를 보여주는 것이다.
표 10
구분[0061] 제강슬래그 치환율(%)
30 50 70
시효 3개월
1차실험 1.19 1.29 1.39
2차실험 1.09 1.29 1.32
3차실험 1.22 1.22 1.28
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시효 6개월
1차실험 1.04 0.73 1.06
2차실험 1.11 0.84 1.01
3차실험 0.83 0.93 0.96
표 10에 의하면, 제강슬래그의 치환율이 높을수록 복합슬래그의 팽창비가 커졌는데, 이 같은 이유는 고로슬래그[0062]
의 팽창성보다 제강슬래그의 팽창성이 크기 때문이며, 고로슬래그에 의한 팽창량 감소 효과도 나타난다. 제강슬
래그에서는 free-CaO와 free-MgO의 수화가 팽창의 원인이고, free-CaO의 팽창이 빠르게 진행하는 것에 대해
free-CaO의 팽창이 장기간 계속하는 것으로, free-CaO가 다량 함유되어 있으면, 수분을 만나 Ca(OH)2로 변화하
면서 재료의 팽창을 가져온다. 이에 대한 화학식은 다음과 같다.
CaO H2O→Ca(OH)2[0063]
잔존하는 free-CaO에 의해 재료의 팽창을 야기할 수 있고, 이에 대한 피해는 여러 가지로 나타날 수 있다. [0064]
상기 문제점을 해결하기 위하여 3개월 시효처리한 경우, 복합슬래그의 평균 팽창비는 제강슬래그 치환율이 30%[0065]
일 때 1.16%이었고, 50%인 경우는 1.26%, 마지막으로 치환율이 70%인 경우는 1.33%로서 KS 기준(고로슬래그
1.5%이하, 제강슬래그 2.0%이하)을 만족하였다. 또한 6개월 시효처리한 경우, 복합슬래그의 평균 팽창비는 제강
슬래그 치환율이 30%일 때 0.97%이었고, 50%인 경우는 0.92%, 마지막으로 치환율이 70%인 경우는 1.02%로서 KS
기준(고로슬래그 1.5%이하, 제강슬래그 2.0%이하)을 만족하였다. 3개월 후 복합슬래그 보다 6개월 후의 복합슬
래그의 팽창율이 작아 약 1% 내외의 팽창율을 보이고 있다. 제강슬래그를 복합슬래그 노반로써 활용하고자 하면
시효처리를 3개월 이상 처리하여 사용해야 제강슬래그의 단점인 팽창성을 극복하고 장점인 지지력 및 투수력 향
상을 얻을 수 있다.
표 11은 본 발명의 실시예에 의한 복합슬래그를 시효처리 기간에 대하여 양생기간과 혼합비에 따른 일축 압축강[0066]
도(kgf/cm
2
)의 변화를 보여주는 것이다. 이때, 일축 압축강도가 KS기준인 12 kgf/cm
2
이하인 값을 밑줄로 표시하
였다.
표 11
구분[0067] 일축 압축강도(kgf/㎠)
시효 0개월 시효 1개월 시효 2개월 시효 3개월 시효 6개월
고
로:제강
14일 28일 91일 180일 14일 28일 91일 14일 28일 91일 14
일
28
일
91일 14
일
28일 91일
10:0 15 20 25 27 14 19 26 15 25 27 14 27 29 14 28 29
7:3 14 19 20 24 10 15 26 12 14 21 13 12 19 13 15 24
5:5 12 13 18 20 14 17 30 10 16 22 13 15 18 13 17 22
3:7 11 14 14 16 9 13 23 12 12 16 12 14 17 12 17 20
0:10 9 14 14 17 9 13 19 11 13 15 10 13 14 10 13 17
11에 의하면, 시효처리 기간에 관계없이 양생기간 14일에서 제강슬래그 치환율이 70%이상인 경우 일축 압축강[0068]
도 기준에 미달한다. 그러나 양생기간이 28일 이상이면, 대부분 일축 압축강도 기준을 만족하게 된다. 그러므로
복합슬래그의 일축 압축강도는 시효처리 기간보다는 양생기간과 제강슬래그 치환율에 큰 영향을 받음을 알 수
있다. 또한, 제강슬래그의 치환율이 커짐에 따라 복합슬래그의 일축 압축강도는 대체로 작아짐을 볼 수 있고 재
령이 증가함에 따라 복합슬래그의 압축강도도 증가함을 볼 수 있었다. 다만, 시효처리 3개월 및 6개월은 고로슬
래그:제강슬래그의 비율이 7:3 내지 3:7인 경우에 양생기간과 무관하게 상기 압축강도의 기준을 만족하였다.
표 12는 본 발명의 실시예에 의한 복합슬래그를 3개월 및 6개월의 시효처리 기간에 대하여 혼합비에 따른 동상[0069]
율(%)을 보여주는 것이다. 이때, 실험은 일본도로협회 포장시험법 편람을 참조하여 실시하였다.
표 12
입도[0070] 구분 제강슬래그 치환율(%)
0 30 50 70 100
시효 3개월 동상율
(%)
0.198 0.216 0.192 0.195 0.188
시효 6개월 0.219 0.226 0.194 0.195 0.192
등록특허 10-1275985
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표 12에 의하면, 동상 융기가 발생하지 않더라도 동결융해하면, 보조기층의 지지력이 감소되어 도로가 손상될[0071]
수 있다. 이는 보통 봄에 급격한 융해로 발생한다. 이러한 상태에서 융해는 토층의 상부에서 하부로 발생하므로
포장체 아래에 융해된 연약한 토층이 존재하여 포장체의 지지력이 급격히 감소한다. 가을과 겨울 사이에 강우량
이 많아서 보조기층의 포화도가 높거나, 동결융해 기간에 강우가 많은 경우에 이러한 강도손실 가능성은 매우
높아진다.
시효처리 3개월에서는 제강슬래그의 치환율이 0일 때 0.198%의 동상율을 보이고, 제강슬래그의 치환율이 70%일[0072]
때는 0.175%로 제강슬래그의 치환율에 따라서 동상율에 큰 영향이 없는 것으로 나타났다. 그러나 6개월 시효처
리에 있어서는 제강슬래그 혼합율이 많을수록 동상율이 낮아지는 경향을 보이고 있는데, 이 같은 이유는 고로슬
래그의 흡수율이 높기 때문에 동상율이 약간 높은 것으로 추측된다. 그러나 전체적으로는 제강슬래그의 치환율
이 증가할수록 동상방지 효과가 커지는 것으로 판단된다.
본 발명의 실시예에 의한 제조장치에 의해 제조된 복합슬래그는 시효처리 기간에 관계없이 Cu가 10 이상이고, Cc[0073]
가 1~7사이에 존재하여, 입도분포는 매우 좋으며, 도로용 철강슬래그의 KS기준을 만족하였다. 또한, 복합슬래그
에서 제강슬래그 치환율이 증가함에 따라 복합슬래그의 비중이 점차 증가하며, 흡수율은 모든 배합에서 KS기준
인 3.5%이하를 보이고 있었다. 나아가, 최적함수비는 제강슬래그의 치환율 70%일 때 약 7.5%정도, 최대건조밀도
는 약 2.405로 시효처리 기간의 영향이 적었다.
본 발명의 복합슬래그는 수정 CBR값이 대부분 100% 이상을 나타내었으며, 제강슬래그의 치환율과 시효처리 기간[0074]
에 비례하여 수정 CBR값이 증가하는 경향을 보였다. 또한, 복합슬래그에서 제강슬래그가 차지하는 비율이 커질
수록 투수계수가 증가하며, 시효처리 기간에 따른 투수계수를 입도분포실험 결과로부터 추정한 결과, 시효처리
기간에 따라 투수계수가 감소하며, 3개월 후부터는 감소폭이 크게 작아졌다. 나아가, 복합슬래그의 팽창비는 시
효처리 기간이 증가할수록 점차 줄어들고, 제강슬래그의 치환율이 높을수록 팽창비가 커지는 경향을 나타낸다.
시효처리 기간이 2개월 이상인 경우 제강슬래그의 수침팽창비는 KS 기준인 2.0%이하를 만족하였다. 또한, 6개
월 시효처리 후에는 모든 배합의 복합슬래그가 2.0%이하의 팽창율을 나타내었다.
본 발명의 복합슬래그는 제강슬래그의 치환율이 커짐에 따라 복합슬래그의 일축 압축강도는 대체로 작아짐을 볼[0075]
수 있었고, 복합슬래그의 양생일수가 증가할수록 일축 압축강도는 점진적으로 증가하고, 복합슬래그의 초기강도
가 크면 장기적인 강도 역시 크게 발현되었다. 또한 복합슬래그의 시효처리 6개월 후의 동결융해 실험결과, 제
강슬래그 치환율이 50%일 때 0.194%의 동상율을 보이고 있었고, 제강슬래그의 치환율이 높을수록 낮은 동상율을
보이고 있다.
본 발명의 실시예에 의한 복합슬래그는 비중, 최적함수비, 최대건조밀도, 단위용적중량, 수정 CBR값, 투수계수,[0076]
팽창성의 변화, 일축 압축강도 및 동상율 등에서 제강슬래그의 치환율에 영향을 받고 있었다. 특히, 치환율에
따라서 투수계수의 영향이 크며, 평균 팽창비에 있어서는 3개월 이상 또는 6개월 이상의 시효처리를 거친 고로
슬래그:제강슬래그가 3:7 내지 7:3이었을 때 KS 기준을 만족하였다. 또한, 일축 압축강도의 경우, 3개월 이상
또는 6개월 이상의 시효처리를 거친 고로슬래그:제강슬래그가 3:7 내지 7:3이었을 때 양생기간에 무관하게 KS
기준을 만족하였다. 또한, 본 발명의 복합슬래그는 3개월 이상 시효처리를 함으로써, 제강슬래그의 단점인 팽창
성을 극복하고 장점인 지지력 및 투수력 향상을 얻을 수 있다.
<첨가물이 존재하는 경우>[0077]
최근에는 노반에 대하여 요구하는 기능이 다양해져서, 보다 좋은 물성을 가진 복합슬래그가 필요하게 되었다.[0078]
이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 고로슬래그:제강슬래그가 3:7 내지 7:3인 복합슬래그에 평균 직경이
0.001mm 내지 0.05mm인 고로슬래그 미분말을 고로슬래그에 대하여 3~10중량%를 첨가하거나 고알카리계 고화제를
고로슬래그에 대하여 1~3중량%를 첨가하는 것을 제시한다. 또한 상기 미분말 및 고화제를 첨가한 경우에 평균
팽창비 및 일축 압축강도를 앞에서와 같은 방법으로 실시하였다. 이때, 고화제 및 고화제의 가격은 상대적으로
비싸서, 3wt% 이상을 첨가하면 경제성이 없다. 본 발명의 실시예에 의한 고화제는 본 발명의 범주 내에서 다양
하나, 고로슬래그의 수화반응을 촉진할 수 있는 고알카리계의 물유리 및 물유리에 규산나트륨이 혼합된 혼합물
과 같은 무기계 응집 고화제가 바람직하다.
표 13은 본 발명의 실시예에 의한 고로슬래그 미분말 및 고화제를 포함한 복합슬래그를 시효처리 3개월 한 후에[0079]
팽창성의 변화를 보여주는 것이다.
등록특허 10-1275985
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표 13
구분[0080] 미분말 함량(wt%/고로슬래그) 고화제 함량(wt%/고로슬래그)
3 5 10 1 2 3
고로:제강
3:7 0.38 0.35 0.39 0.32 0.34 0.34
5:5 0.35 0.33 0.25 0.41 0.31 0.35
7:3 0.25 0.26 0.24 0.27 0.26 0.23
13에 의하면, 복합슬래그만 사용한 것에 비하여 고로슬래그 미분말을 첨가하였을 때, 팽창성 변화에는 큰 영향[0081]
을 주지 않고, 고화제 역시 첨가량에 따른 팽창성의 증가는 나타나지 않고 있으며, 제강슬래그의 치환량이 클수
록 팽창성이 높은 결과를 나타내고 있다.
표 14는 본 발명의 실시예에 의한 고로슬래그 미분말을 포함한 복합슬래그를 시효처리 3개월 한 후에 일축 압축[0082]
강도(kgf/cm
2
)를 보여주는 것이다.
표 14
구분[0083] 미분말 함량(wt%/고로슬래그) 고화제 함량(wt%/고로슬래그)
3 5 10 1 2 3
고로:제강
3:7 16 29 35 18 32 40
5:5 18 29 37 21 42 47
7:3 21 36 42 22 42 45
표 14에 의하면, 복합슬래그만 사용한 것에 비하여 고로슬래그 미분말을 첨가하였을 때, 일축압축강도변화는 고[0084]
로슬래그 미분말의 치환량이 5% 이상일 때 급격한 강도 증진을 보이고 있고, 고알카리계 고화제는 첨가량에 따
른 압축강도의 증가는 크게 증가하고 있으며, 첨가량 2% 이상에서 크게 증가하지 않는 결과를 보이고 있다. 그
러나 모든 조건에서 복합슬래그 단독 보다 약 70% 이상의 강도 증가를 나타내서 안정적인 지지력의 확보가 가능
하다.
이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며,[0085]
본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이
가능하다.
부호의 설명
10; 펌프 20; 야적조[0086]
30; 급수관 32; 분사관
34; 분사공 36; 물받이
38; 연결부 40; 복합슬래그
등록특허 10-1275985
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도면
도면1a
도면1b
등록특허 10-1275985
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