[학위논문]산업부산물을 사용한 3성분계 무시멘트 경화체의 양생방법에 따른 강도특성 Strength properties according to the cure method of the ternary system non-cement Matrix using the industrial by-Product원문보기
본 연구는 저탄소 녹색성장이라는 목표에 맞게 건설 산업에서 많이 사용되고 있는 시멘트의 사용량을 줄이기 위한 연구이다. 시멘트는 제조 과정시 발생되는 CO2 양이 매년 증가하고 있는 추세이며 이에 따라, CO2가스 배출량을 저감하기 위하여 산업부산물인 고로슬래그, 레드머드, ...
본 연구는 저탄소 녹색성장이라는 목표에 맞게 건설 산업에서 많이 사용되고 있는 시멘트의 사용량을 줄이기 위한 연구이다. 시멘트는 제조 과정시 발생되는 CO2 양이 매년 증가하고 있는 추세이며 이에 따라, CO2가스 배출량을 저감하기 위하여 산업부산물인 고로슬래그, 레드머드, 실리카 흄 등을 사용하여 시멘트가 사용되지 않는 무기결합재의 최적배합을 도출하였다. 최적배합을 바탕으로 경화체의 균열 및 양생방법에 따른 강도특성을 연구하기 위한 것으로써, 본 실험에서는 피막양생, 한지양생, 오토클레이브 양생, 기건양생온도변화, 수중양생온도변화, 80℃양생온도 시간변화에 따른 실험 등으로 총 6수준으로 압축 및 휨강도, SEM-EDS를 측정한 결과, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 1. 무기결합재 경화체의 압축 및 휨강도 1) 피막 및 한지양생에 따른 압축 및 휨강도를 측정한 결과, 피막양생 및 한지양생은 기건양생보다 낮은 강도값을 나타내었으며, 무시멘트 경화체의 양생방법으로 적절하지 못한 것으로 판단되었다. 2) 오토클레이브 양생에 따른 압축 및 휨강도를 측정한 결과, 초결의 경우 급작스런 온도상승으로 인한 경화체의 파괴로 강도 발현이 되지 않았다. 반면, 종결 이후 오토클레이브 양생 3시간의 경우 강도의 증진 효과가 있는 것으로 판단된다. 3) 기건양생 온도별 강도 특성 분석 결과, 40℃이상의 온도로 양생을 하였을 때 표면에 표면균열이 일어난 것을 확인할 수 있었고, 압축강도는 기건 80℃양생일 경우 70.6MPa로 높은 강도값을 나타내었으나 휨강도는 온도가 높아질수록 균열로 인하여 강도값은 저하되었다. 4) 수중양생 온도별 강도 특성 분석 결과, 온도가 높아질수록 강도값이 증진되는 것을 확인할 수 있었으나, 강도의 증진율은 저하되었다. 재령 28일에서 압축강도 및 휨강도는 각각 61.5MPa, 7.8MPa의 강도값을 나타내었다. 5) 80℃양생을 재령 28일까지 한 시험체가 가장 우수한 경향을 나타내었으나, 경제적인 부분을 고려한 경우, 6∼9시간 양생시 압축강도는 적정 고온 수중양생시간이라 판단되며, 휨강도는 고온수중양생을 실시한 후 항온항습조건으로 바꾸는 과정에서 일어나는 온도차로 인하여 표면균열이 일어나기 때문에 강도발현이 저하되었다. 2. 무기결합재 경화체의 SEM-EDS 양생방법에 따른 SEM-EDS 측정결과, 피막·한지·온도별 기건양생을 실시한 경화체 내부에서는 균열이 발생하였으나 온도별 수중양생을 실시한 경화체 내부에서는 균열이 발생하지 않았다. 또한, 피막·한지·온도별 기건양생·온도별 수중양생을 실시한 경화체는 알칼리-칼슘-실리카형 겔이 형성되어 있었으며 EDS 분석결과 Si가 70% 이상 검출된 것으로 보아 실리카 흄이 모두 반응하지 못하고 필러의 형태로 존재하고 있는 것으로 균열이 발생한 것으로 판단된다. 이상의 결론을 종합하여 볼 때 시멘트 대체재로써 무기결합재를 사용한 경화체의 양생방법에 따른 압축 및 휨강도, SEM-EDS 특성을 분석한 결과, 피막 및 한지양생, 오토클레이브 양생의 경우 기건양생보다 우수한 값을 나타내지 못하였다. 또한, 기건온도별양생의 경우 압축강도의 값은 높았으나, 균열로 인한 휨강도가 저하되는 현상이 일어났다. 반면, 수중양생온도별양생의 경우 압축강도 및 휨강도는 우수한 경향을 나타내었다. 이에 따라 경제적인 측면을 고려하여 80℃수중양생시간변화에 따른 강도 측정결과 6∼9시간 양생이 압축강도와 휨강도의 측면에서 안정적인 강도발현을 한 것으로 미루어 보아 6∼9시간의 양생시간이 적절한 양생시간이라 판단된다. 또한, SEM-EDS 측정 결과 온도별 수중양생을 실시한 경화체의 경우 균열이 발생하지 않는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 무기결합재의 양생방법을 연구한 결과, 수중양생을 실시할 경우 균열발생을 제어할 수 있으나, 고온양생이라는 경제적인 측면을 고려한 경우 80℃수중양생을 6∼9시간 양생하는 것이 적절한 양생방법이라 판단된다.
본 연구는 저탄소 녹색성장이라는 목표에 맞게 건설 산업에서 많이 사용되고 있는 시멘트의 사용량을 줄이기 위한 연구이다. 시멘트는 제조 과정시 발생되는 CO2 양이 매년 증가하고 있는 추세이며 이에 따라, CO2가스 배출량을 저감하기 위하여 산업부산물인 고로슬래그, 레드머드, 실리카 흄 등을 사용하여 시멘트가 사용되지 않는 무기결합재의 최적배합을 도출하였다. 최적배합을 바탕으로 경화체의 균열 및 양생방법에 따른 강도특성을 연구하기 위한 것으로써, 본 실험에서는 피막양생, 한지양생, 오토클레이브 양생, 기건양생온도변화, 수중양생온도변화, 80℃양생온도 시간변화에 따른 실험 등으로 총 6수준으로 압축 및 휨강도, SEM-EDS를 측정한 결과, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 1. 무기결합재 경화체의 압축 및 휨강도 1) 피막 및 한지양생에 따른 압축 및 휨강도를 측정한 결과, 피막양생 및 한지양생은 기건양생보다 낮은 강도값을 나타내었으며, 무시멘트 경화체의 양생방법으로 적절하지 못한 것으로 판단되었다. 2) 오토클레이브 양생에 따른 압축 및 휨강도를 측정한 결과, 초결의 경우 급작스런 온도상승으로 인한 경화체의 파괴로 강도 발현이 되지 않았다. 반면, 종결 이후 오토클레이브 양생 3시간의 경우 강도의 증진 효과가 있는 것으로 판단된다. 3) 기건양생 온도별 강도 특성 분석 결과, 40℃이상의 온도로 양생을 하였을 때 표면에 표면균열이 일어난 것을 확인할 수 있었고, 압축강도는 기건 80℃양생일 경우 70.6MPa로 높은 강도값을 나타내었으나 휨강도는 온도가 높아질수록 균열로 인하여 강도값은 저하되었다. 4) 수중양생 온도별 강도 특성 분석 결과, 온도가 높아질수록 강도값이 증진되는 것을 확인할 수 있었으나, 강도의 증진율은 저하되었다. 재령 28일에서 압축강도 및 휨강도는 각각 61.5MPa, 7.8MPa의 강도값을 나타내었다. 5) 80℃양생을 재령 28일까지 한 시험체가 가장 우수한 경향을 나타내었으나, 경제적인 부분을 고려한 경우, 6∼9시간 양생시 압축강도는 적정 고온 수중양생시간이라 판단되며, 휨강도는 고온수중양생을 실시한 후 항온항습조건으로 바꾸는 과정에서 일어나는 온도차로 인하여 표면균열이 일어나기 때문에 강도발현이 저하되었다. 2. 무기결합재 경화체의 SEM-EDS 양생방법에 따른 SEM-EDS 측정결과, 피막·한지·온도별 기건양생을 실시한 경화체 내부에서는 균열이 발생하였으나 온도별 수중양생을 실시한 경화체 내부에서는 균열이 발생하지 않았다. 또한, 피막·한지·온도별 기건양생·온도별 수중양생을 실시한 경화체는 알칼리-칼슘-실리카형 겔이 형성되어 있었으며 EDS 분석결과 Si가 70% 이상 검출된 것으로 보아 실리카 흄이 모두 반응하지 못하고 필러의 형태로 존재하고 있는 것으로 균열이 발생한 것으로 판단된다. 이상의 결론을 종합하여 볼 때 시멘트 대체재로써 무기결합재를 사용한 경화체의 양생방법에 따른 압축 및 휨강도, SEM-EDS 특성을 분석한 결과, 피막 및 한지양생, 오토클레이브 양생의 경우 기건양생보다 우수한 값을 나타내지 못하였다. 또한, 기건온도별양생의 경우 압축강도의 값은 높았으나, 균열로 인한 휨강도가 저하되는 현상이 일어났다. 반면, 수중양생온도별양생의 경우 압축강도 및 휨강도는 우수한 경향을 나타내었다. 이에 따라 경제적인 측면을 고려하여 80℃수중양생시간변화에 따른 강도 측정결과 6∼9시간 양생이 압축강도와 휨강도의 측면에서 안정적인 강도발현을 한 것으로 미루어 보아 6∼9시간의 양생시간이 적절한 양생시간이라 판단된다. 또한, SEM-EDS 측정 결과 온도별 수중양생을 실시한 경화체의 경우 균열이 발생하지 않는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 무기결합재의 양생방법을 연구한 결과, 수중양생을 실시할 경우 균열발생을 제어할 수 있으나, 고온양생이라는 경제적인 측면을 고려한 경우 80℃수중양생을 6∼9시간 양생하는 것이 적절한 양생방법이라 판단된다.
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