발표자:서문진 김혜경 발표내용:폐주물사의 재활용 지도교수:장정국 교수님 세미나 발표안 발표자:서문진 김혜경 발표내용:폐주물사의 재활용 지도교수:장정국 교수님

주물사 재활용 기술개발에 관한 연구 주관연구기관 : 산업기술정보원 협동연구기관 : 한승콘크리트(주) 1995. 12. 30

폐주물사란! 들어가기 전 주물공정에서 나오는 모래 지정폐기물 재활용이 충분히 가능한 물질

서론 연구배경 연구의 목적 및 범위 연구의 필요성 기대효과

연구배경 생활수준의 향상과 경제성장 쓰레기배출량증가 상대적인 매립의증가 로인한 매립지의부족 폐주물사는 주로 매립에의존 재활용에 대한 연구 가 시급한 실정 신사화 하는방법 경제성 있음 주물업자의 불신 으로 어려움 있음 다른용도로 재활용 콘크리트 재료로 이용(가장 효율적) 본연구로 지정

연구목적 및 범위 주물공장에서 사용되는 주물사는 실리카질의 함량이 높은 고급모래 폐주물사 재활용동향 폐주물사의 물리화학적 특성분석 폐주물사의 콘크리트재료로서의 활용연구 폐주물사의 콘크리트 2차제품개발 연구 연구결과는 수시로 협동연구기관을 통하여 실제로 제품개발에 응용

연구의 필요성 산업폐기물 매립지는 매립지 확보가 갈수록 어려워짐 폐주물사는 모래이기 때문에 소각은 불가능 폐기물 중간 처리업자들이 수거한 폐주물사는 매립하고 있기 때문에 국가적 차원에서 자원을 낭비 재활용이 성립되기 위한 조건 만족 ① 대량으로 발생 ② 유용한 성분 ③ 재자원화 할 수 있는 기술 ④ 재활생품에 대한 수요

기대효과 자원의 효율적인 재활용과 매립지 부족 문제에 일조 폐주물사를 시멘트벽돌, 블록 등의 콘크리트 2차제품개발시의 원가 절감 폐주물사의 콘크리트용 재료로 활용하기 위한 역학적인 특성 규명 재생제품에 대한 규격화에 대한 기초잘료 제공

국내외 폐주물사 재활용동향 (1) 콘크리트용 재료로 이용 (2) 폐주물사의 미분의 재활용 국내 폐주물사 재활용 동향 (1) 기술동향 (2) 업계동향 (3) 폐기물의 콘크리트용 재료로서의 재활용 동향 미국의 주물사 재활용 현황 (1) 포틀랜드 시멘트 킬른용 원료 (2) 콘크리트용 골재 (3) 아스팔트용 골재 (4) 록울의 원료 (5) 유해 폐기물의 유리질화 (6) 매립재 일본의 폐주물사 재활용 현황 (1) 콘크리트용 재료로 이용 (2) 폐주물사의 미분의 재활용 (3) OJ 폐주물사 미분의 유효 활용 (4) 원예자재로 활용 (5) 주물사 더스트의 아스팔트 필터재 및 골재 (6) 건축용 골재 (7) 기포 콘크리트 제품의 제조 (8) 원적외선 방사선 재료

시료채취:인천주물공단 *부족한 부분은 AFS 자료를 참고 (콘크리트용 재활용 고려) 폐주물사의 물리화학적 특성 시료채취:인천주물공단 *부족한 부분은 AFS 자료를 참고 (콘크리트용 재활용 고려)

물리적시험 기준:KSF2558(콘크리트용 부순모래에 규정 비중2.5이상 흡수율3%이하 강모래와 약간의 차이 는 있으나 물리적특성 에 의한 문제 는 없음 혼합사 생형사 비중 2.42 흡수율 2.62% 비중 2.34 흡수율 0.54

국내 각지방의 주물사의 화학성분 화 학 성 분 SiO2 Al2O3 Fe2O3 Ca0 MgO 燃燒損失 총계 가 86.24 화 학 성 분 SiO2 Al2O3 Fe2O3 Ca0 MgO 燃燒損失 총계 가 86.24 4.62 2.68 0.44 2.20 4.02 100.20 나 85.50 6.68 1.84 0.24 0.90 4.95 100.11 다 84.24 5.09 2.41 1.22 3.60 96.80 라 92.42 0.41 0.02 1.02 2.77 99.05 마 89.60 3.54 2.28 0.78 0.40 3.04 99.64 바 90.02 0.18 2.54 2.42 3.42 99.48 사 88.82 4.07 1.03 0.06 0.98 3.48 98.44 아 87.48 3.59 2.55 0.88 0.21 5.29 100.00 자 92.34 3.02 0.36 1.90 3.97 99.77 차 98.24 4.29 1.89 0.30 3.67 99.27 카 2.93 1.69 1.38 0.39 5.55 99.42

물리화학적 특성에 대한 고찰 물리적 특성은 콘크리트용 모래와 거의 유사 입도분포의 경우에서 폐주물사는 일반 강모래 보다 입경이 미세 색상이 일반적으로 흑색이고 입경이 미세 모래와 혼합 사용하는 것이 바람직할 것으로 보인다. 대부분의 주물사는 콘크리트 2차제품용 잔골재로 적합한 화학적 조성 폐주물사의 배출공장에 따라서 골재로서 부적당한 결과를 보여주는 경우도 있다. 재활용시에 공장별로 폐주물사의 화학적 특성을 분석하여 선별 수집할 필요가 있을 것 같다. 화학적 안정성이나 인체에 대한 독성 등의 참고자료는 AFS에서 수행한 결과 특별한 문제점이 없다. 열처리 후의 입도분포와 화학적 조성은 콘크리트용 재료로서는 충분히 만족할만한 값을 보여주고 있다.

폐주물사 콘크리트 특성 구체적인 실험을 통한 특성을 규명한다.

실험에 필요한 기본사항 실험재료 1.시멘트 2. 플라이애시( FA) 3. 골재 (1) 굵은골재 (2) 잔골재 4. 폐주물사 3. 골재 (1) 굵은골재 (2) 잔골재 4. 폐주물사 배합설계 주물사 혼합비율: 0%~60% (0 , 20, 40, 60%) 플라이애시 혼합비율: 0~30% 주물사 종류별 재령: 3, 7, 28 역학시험종류: 압축강도, 할열인장강도, 탄성계수 공시체의 제작 및 양생

실험방법 슬럼프 실험은 상온하에서 KS F 2404에 따라 실시 공기량은 KS F 2421에 따라 측정 인장강도 실험의 경우에는 KS F 2423에 규정된 방법으로 상하에 가압판을 대고 동일한 재하속도로 할렬인장실험을 수행하였다. 이때 실험에 사용된 기기는 250톤 용량의 Instron사의 Closed-Loop Dynamic Material Testing System이며, 캪핑(capping) 재료는 유황 혼화물을 사용하였다. 탄성계수실험은 2개의 strain Grage를 부착하여 그 평균값으로 하였다.

콘크리트 배합 단위재료량(kg/m3) 공시체기호 물 시멘트 FA 잔골재 굵은골재 M-0 185 350 . 823.5 946.5 일반 폐주물사 M-0 185 350 . 823.5 946.5 M-20 685.8 164.7 941.0 M-40 494.1 329.4 930.3 M-60 F10-0 315 35 817.6 939.7 F10-20 650.0 162.7 F10-40 484.7 323.0 F10-60 F20-0 280 70 811.7 933.0 F20-20 645.3 161.3 F20-40 481 320.7 F20-60 318.7 478

실험결과 굳지 않은 콘크리트 실험결과 플라이애시 0% 10% 20% 폐주물사 20 40 60 슬럼프 15.9 14.1 18.8 20 40 60 슬럼프 15.9 14.1 18.8 7.5 17.5 12.4 13.0 10 18.7 16.5 13.3 11 공기량 5.4 4.0 3.7 3.5 2.2 1.6 1.25 2.0 1.55 1.3 1.2 온도 22 22.5 21 20.5

FA와 페주물사 혼합비에 따른 역학적특성 플라이애시 0% 10% 20% 주 물 사 40% 60% 압 축 강 도 3일 159 주 물 사 40% 60% 압 축 강 도 3일 159 161 172 152 130 139 151 126 127 129 7일 228 236 255 237 216 246 252 215 219 218 222 28일 338 352 381 360 344 358 384 403 337 365 362 363 인장강도 29 30 24 27 26 탄성계수 2.79 2.85 2.90 2.78 2.86 2.88

콘크리트 폐주물사결과고찰 폐주물사잔골재로대체 60%까지 사용하더라도 저하가 없음 압추강도 40%대체 사용시 비교적 높은 수치 결과 값의 차이가 비교적 적음 폐주물사를 잔골재로 대체 무방 압추강도 탄성계수 인장강도

플라이애시 혼합에 따른 폐주물사 콘크리트의 특성 시멘트에 대한 플라이애시 치환율이 높을수록 코스트다운 플라이애시10% 주물사 60% 일때 가장 높은 28일 압축강도 전체적으로 보았을때 FA 10% 폐주물사 40%일때 가장높은강도 FA 20% 폐주물사 60% 사용시 가장 경제적 시멘트FA : 10~20 % 가 적당 잔골재폐주물사: 40~60 % 가 적당

폐주물사를 활용한 응용제품개발 폐주물사 전처리 설비 (1)철분을 분리 (2)입도조절 (3)열처리 시멘트 벽돌 시멘트 블록 (1)철분을 분리 (2)입도조절 (3)열처리 시멘트 벽돌 시멘트 블록 인터록킹 블록

결론 본 과제에서는 폐주물사의 신사화 외의 용도로 경제적인 처리와 작은 투자로 재활용할 수 있는 방법을 강구하는 것이다. 이번 과제에서는 특히 폐주물사의 콘크리트용 재료와 콘크리트 2차제품에 사용될 수 있도록 기초적인 실험과 실험결과를 분석하여 응용가능한 기술개발을 수행하였다. ① 폐주물사의 재활용 동향 ② 폐주물사의 물리화학적 특성 ③ 콘크리트 재료로서의 역학적 특성 ④ 폐주물사 전처리 설비 ⑤ 응용제품 개발