무기계 재생원료를 사용한 저탄소형 수경성 시멘트 결합재의 특성

Properties of Low Carbon Type Hydraulic Cement Binder Using Waste Recycle Powder

Abstract

시멘트는 건설업에의 기초소재이지만 시멘트 제조시 고온의 소성이 필요하고, 소성시의 원료 및 연료로부터 발생하는 $CO_2$는 새로운 환경문제로 인식되어 이를 저감하기 위한 노력이 지속되고 있다. 콘크리트 분야에서의 $CO_2$ 저감을 위한 기술은 고로슬래그 및 플라이애시 등의 혼합시멘트 사용을 권장하는 것이 저감 대책의 대부분을 차지하고 있다. 또한 콘크리트 구조물 해체 시 발생하는 건설폐기물도 또 다른 환경문제로 인식되며 재활용률을 높이기 위한 여러 가지 방안들이 시행되고 있다. 본 연구는 구조물 해체 시 발생하는 무기계 재생원료를 리사이클을 통해 시멘트 제조의 원료로서 활용하기 위한 것이다. 폐콘크리트, 폐시멘트블록, 폐점토벽돌 및 폐천장재 미분말의 원료조성 검토를 통해 시멘트의 원료로서 활용하고자 한다. 연구결과 재생원료의 원료조성 및 조합을 통해 저탄소형 수경성 시멘트 결합재 제조가 가능한 것을 확인하였다.

Cement is a basic material for the construction industry and it requires high temperature sintering when manufacturing cement. $CO_2$ emissions from raw materials and fuels are recognized as new environmental problems and efforts are underway to reduce them. Techniques for reducing $CO_2$ in concrete are also recommended to use blended cement such as blast furnace slag or fly ash. In addition, the construction waste generated in the dismantling of concrete structures is recognized as another environmental problem. Thus, various methods are being implemented to increase the recycling rate. The purpose of this study is to utilize the inorganic raw materials generated during the dismantling of the structure as a raw material for the low carbon type cement binder. Such as, waste concrete powder, waste cement block, waste clay brick and waste textile as raw materials for low carbon type cement binder. From the research results, low carbon type cement binder was manufactured from the raw material composition of waste concrete powder, waste cement block, waste clay brick and waste textile.

Fig. 1. Process of low carbon type hydraulic cement

Fig. 2. Sintering time vs. temperature of low carbon type hydraulic cement

Fig. 3. Free CaO content of clinker

Fig. 4. Blain fineness of recycled clinker

Fig. 5. Clinker XRD and microscope image of plain hydraulic cement

Fig. 6. Clinker XRD and microscope image of LCHCB

Fig. 7. XRD pattern of low carbon type hydraulic cement(3days)

Fig. 8. XRD pattern of low carbon type hydraulic cement(7days)

Fig. 9. Hydration rate of LCHCB using micro conduction calorimeter

Fig. 10. SEM image of low carbon type hydraulic cement(3, 7days)

Table 1. Chemical compositions of raw materials

Table 2. Chemical compositions model of low carbon type hydraulic cement

Table 3. Clinker mineral compositions and clinker modulus of low carbon type hydraulic cement

Table 4. Experimental items of this research