Abstract
The Stone Powder Sludge(below SPS) is the by-product from the process that translates stone power of 8mm under as crushed fine aggregate. It is the sludge as like cake that has average particle size of $7{\mu}m$, absorbing water content of 20 to 60%, and $SiO_2$ content of 60% over. Because of high water content of SPS, it is not only difficult to handle, transport, and recycle, but also makes worse the economical efficiency due to high energy consuming to drying. This study is aim to recycle SPS as it is without drying. Target product is the lightweight foamed concrete that is made from the slurry mixed with pulverized mineral compounds and foams through hydro-thermal reaction of CaO and $SiO_2$. Although in the commercial lightweight foamed concrete CaO source is the cement and $SiO_2$ source is high purity silica powder with $SiO_2$ of 90%, we tried to use the SPS as $SiO_2$ source. From the experiments with factors such as foam addition rate and replacement proportion of SPS, we find that the lightweight foamed concrete with SPS shows the same trends as the density and strength of lightweight foamed concrete increases according to decrease of foam addition rate. But in the same condition, the lightweight foamed concrete with SPS is superior strength and density to that with high purity silica. This trends is distinguished according to increase of replacement proportion of SPS, also the analysis of XRF shows that the hydro thermal reaction translates SPS to tobermorite. Although SPS has low $SiO_2$ contents, the lightweight foamed concrete with SPS has superior strength and density, because it reacts well with CaO due to extremely fine particles. We conclude that it is possible to replace the high purity silica as SPS in the lightweight foamed concrete experimentally.
8mm 이하의 석분으로부터 잔골재를 생산하기 위한 공정에서 부산되는 공정부산물인 석분슬러지는 평균 입자 크기 $7{\mu}m$, 함수율 $20{\sim}60%,\;SiO_2$ 함량 60% 이상의 케익상 슬러지이다. 석분슬러지는 수분을 많이 함유하고 있어 취급, 운반을 어렵게 할 뿐만 아니라 건조공정에 투입해야 하는 높은 에너지 비용 때문에 재활용할 때의 경제성이 낮기 때문에 그동안 실용화되지 못하고 있는 산업부산물이다. 본 연구는 건조하지 않고 석분슬러지가 배출되는 상태 그대로 재활용하기 위한 것으로, 적용 대상은 기포 콘크리트이며, 무기 분말 및 기포를 혼합한 슬러리를 제조한 후 CaO와 $SiO_2$의 수열반응을 유도하여 토버모라이트(tobermorite) 수화물을 형성시켜 경화시키는 방법을 사용하였다. 일반적인 기포 콘크리트는 CaO원으로 시멘트, $SiO_2$원으로 실리카 함량 90%의 고순도 규사를 사용하고 있으나 본 연구에서는 고순도 규사의 대체재료로 석분슬러지를 사용하였다. 기포 첨가율과, 석분슬러지 대체율을 실험 요인으로 하여 제조한 기포 콘크리트의 밀도 및 강도 특성을 검토 한 결과 석분슬러지를 사용한 경우에도 기포첨가율의 감소에 따라 기포 콘크리트의 밀도 및 강도가 증대하는 일반적인 경향은 동일하게 나타났으나, 석분슬러지를 사용한 경우는 규사를 사용한 것에 비하여 동일한 조건에서 높은 강도 및 밀도를 발현하며, 그 경향은 석분슬러지의 대체율의 증가에 따라 뚜렷한 것으로 나타났다. 또한 XRD 분석결과 석분슬러지는 수열반응을 통하여 tobermorite를 아주 잘 형성하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 석분슬러지의 $SiO_2$ 함량이 낮음에도 불구하고 이와 같은 현상을 보이는 것은 그 입도가 매우 작기 때문에 시멘트계 재료와의 수열반응이 좀 더 원활하게 이루어지기 때문에 나타난 것으로 사료되며, 본 연구 결과 실험 실적으로는 기포 콘크리트의 원료로 규사를 석분슬러지로 대체하여 사용하는 것이 가능할 것으로 나타났다.
