본 연구에서는 지속가능한 환경보존과 산업부산물의 다량 활용방안을 통해 자원순환 체계 구축을 위해서 친환경 콘크리트를 개발하였다. 상세하게는 단위시멘트의 대부분을 다량의 고로슬래그 미분말과 플라이애시로 대체하고 순환 유동층 애시 등 산업부산물 형태의 무기계 자극제를 활용한 High volume mineral admixture(HVMA) 콘크리트를 개발하였다. 다량의 ...
본 연구에서는 지속가능한 환경보존과 산업부산물의 다량 활용방안을 통해 자원순환 체계 구축을 위해서 친환경 콘크리트를 개발하였다. 상세하게는 단위시멘트의 대부분을 다량의 고로슬래그 미분말과 플라이애시로 대체하고 순환 유동층 애시 등 산업부산물 형태의 무기계 자극제를 활용한 High volume mineral admixture(HVMA) 콘크리트를 개발하였다. 다량의 혼화재를 사용한 HVMA 콘크리트는 무기계 자극제인 순환 유동층 애시와 무수석고의 적정사용량을 사용함으로써 최적배합비를 도출하였다. 보통강도 콘크리트에서는 HVMA 결합재에 맞는 배합설계를 통하여 일반 콘크리트보다 유동성이 증진되어 화학혼화제를 저감하여도 동일유동성 확보가 가능하였다. HVMA 결합재는 시멘트가 10%만 사용되었지만 무기계 자극제가 다량의 고로슬래그 미분말의 잠재수경성과 플라이애시의 포졸란 반응을 촉진시켜 우수한 역학적 특성을 확보할 수 있었다. 또한 내구성에서는 염소이온 고정화에 의한 염해저항성이 향상되었고, 충분한 양생을 실시할 경우 탄산화 저항성이 향상될 것으로 사료된다. 고강도 콘크리트에서는 HVMAC가 무기계 자극제에 의한 혼화재의 잠재수경성을 촉진시켜 재령 28일 이후 약 60MPa 이상의 고강도를 확보할 수 있었다. 초기재령부터 콘크리트 조직의 치밀화 및 염소이온 고정화에 의한 우수한 염해저항성을 발휘하였고 우수한 동결융해저항성을 나타내었다. 또한 다량의 광물질 혼화재 적용에 따른 수산화칼슘 생성량과 C3A가 적어 황산 및 황산염에 의한 화학적 침식에 우수한 저항성을 나타내었다. 내구연한 예측결과, 보통강도와 고강도 배합에서 동일하게 다량의 광물질 혼화재를 혼입한 HVMA 콘크리트는 철근위치의 예측 염소이온농도가 설계상의 임계염화물량보다 작은 것으로 나타나 100년 이상의 내구연한을 확보할 수 있는 것으로 예측되었다. 환경 영향성 평가를 통해 산업부산물인 고로슬래그 미분말과 플라이애시를 다량사용한 HVMA 콘크리트는 CO2 배출량 감소에 기여할 수 있음을 확인하였다. 구체적으로 HVMA 콘크리트는 보통강도에서 PL 대비 65.7〜66.6% 저감하였고, 고강도에서는 NC 대비 80.1%를 저감하였다. 본 연구에서 개발된 HVMA 콘크리트는 일반 콘크리트와 비교하여 경제적이고 우수한 역학적 성능 및 내구성능을 통해 해양 구조물이나 매스콘크리트에 적극적인 활용이 가능할 것으로 판단된다. 또한 환경영향성평가를 통해 온실가스 감축에 유용한 저탄소 재료임을 확인한 HVMA 콘크리트는 친환경구조물 적용에도 효과적일 것으로 기대된다.
본 연구에서는 지속가능한 환경보존과 산업부산물의 다량 활용방안을 통해 자원순환 체계 구축을 위해서 친환경 콘크리트를 개발하였다. 상세하게는 단위시멘트의 대부분을 다량의 고로슬래그 미분말과 플라이애시로 대체하고 순환 유동층 애시 등 산업부산물 형태의 무기계 자극제를 활용한 High volume mineral admixture(HVMA) 콘크리트를 개발하였다. 다량의 혼화재를 사용한 HVMA 콘크리트는 무기계 자극제인 순환 유동층 애시와 무수석고의 적정사용량을 사용함으로써 최적배합비를 도출하였다. 보통강도 콘크리트에서는 HVMA 결합재에 맞는 배합설계를 통하여 일반 콘크리트보다 유동성이 증진되어 화학혼화제를 저감하여도 동일유동성 확보가 가능하였다. HVMA 결합재는 시멘트가 10%만 사용되었지만 무기계 자극제가 다량의 고로슬래그 미분말의 잠재수경성과 플라이애시의 포졸란 반응을 촉진시켜 우수한 역학적 특성을 확보할 수 있었다. 또한 내구성에서는 염소이온 고정화에 의한 염해저항성이 향상되었고, 충분한 양생을 실시할 경우 탄산화 저항성이 향상될 것으로 사료된다. 고강도 콘크리트에서는 HVMAC가 무기계 자극제에 의한 혼화재의 잠재수경성을 촉진시켜 재령 28일 이후 약 60MPa 이상의 고강도를 확보할 수 있었다. 초기재령부터 콘크리트 조직의 치밀화 및 염소이온 고정화에 의한 우수한 염해저항성을 발휘하였고 우수한 동결융해저항성을 나타내었다. 또한 다량의 광물질 혼화재 적용에 따른 수산화칼슘 생성량과 C3A가 적어 황산 및 황산염에 의한 화학적 침식에 우수한 저항성을 나타내었다. 내구연한 예측결과, 보통강도와 고강도 배합에서 동일하게 다량의 광물질 혼화재를 혼입한 HVMA 콘크리트는 철근위치의 예측 염소이온농도가 설계상의 임계염화물량보다 작은 것으로 나타나 100년 이상의 내구연한을 확보할 수 있는 것으로 예측되었다. 환경 영향성 평가를 통해 산업부산물인 고로슬래그 미분말과 플라이애시를 다량사용한 HVMA 콘크리트는 CO2 배출량 감소에 기여할 수 있음을 확인하였다. 구체적으로 HVMA 콘크리트는 보통강도에서 PL 대비 65.7〜66.6% 저감하였고, 고강도에서는 NC 대비 80.1%를 저감하였다. 본 연구에서 개발된 HVMA 콘크리트는 일반 콘크리트와 비교하여 경제적이고 우수한 역학적 성능 및 내구성능을 통해 해양 구조물이나 매스콘크리트에 적극적인 활용이 가능할 것으로 판단된다. 또한 환경영향성평가를 통해 온실가스 감축에 유용한 저탄소 재료임을 확인한 HVMA 콘크리트는 친환경구조물 적용에도 효과적일 것으로 기대된다.
In this study, eco-friendly concrete was developed in order to preserve sustainable environment through mitigation of greenhouse gas(GHG) emissions and to establish a resource recycling system utilization industrial by-products in massive quantities. Specifically, high volume mineral admixture(H...
In this study, eco-friendly concrete was developed in order to preserve sustainable environment through mitigation of greenhouse gas(GHG) emissions and to establish a resource recycling system utilization industrial by-products in massive quantities. Specifically, high volume mineral admixture(HVMA) concrete was developed, which is replaced the most part of the unit weight of cement with a large amount of blast furnace slag powder and fly ash. And inorganic stimulants were used as well in the form of industrial by-products such as circulating fluidized bed combustion ash, etc. For the HVMA concrete that used a large amount of admixture, the optimal mix proportion was derived by using the proper amount of anhydrous gypsum and circulating fluidized bed combustion ash as the inorganic stimulant. For normal strength HVMA concrete, the fluidity was better than conventional concrete through the suitable mix design for HVMA binder. So it has could be possible to get the equivalent level of fluidity by using lower amount of chemical admixture. Although only 10% cement was used for HVMA binders, it was achieved excellent mechanical properties. Because the inorganic stimulants stimulated the latent hydraulic property of blast furnace slag powder and the Pozzolanic reaction of fly ash. In addition, the durability was enhanced in terms of chloride attack resistibility through chloride binding, and the carbonization resistance would be enhanced through enough curing. In case of high strength HVMA concrete, for HVMAC mixture, it could has obtained high strength which is over 60MPa of compressive strength after 28 day by stimulating the latent hydraulic property of admixtures through inorganic stimulants. From the early age, it has excellent chloride attack resistibility through densification of microstructure and chloride binding and has excellent freeze-thawing resistance as well. Moreover, it has excellent resistance to chemical erosion caused by sulfuric acid and sulfates. Because it has lower amount of C3A and calcium hydroxide which is produced by a large amount of mineral admixture. As result of lifetime prediction, for HVMA concrete, predicted chloride concentration at the reinforcement location was lower than the critical chloride content by design in both case of normal- and high strength. Thus, it was predicted that HVMA concrete could obtain lifetime over 100 years at least. The results of environmental impact assessment showed that the HVMA concrete could help reduce CO2 emissions. Specifically, the HVMA concrete helped reduce CO2 emissions by 65.7∼66.6% compared to PL in normal strength and by 80.1% compared to NC in high strength. The HVMA concrete, developed in this study, was found to be more cost-effective than conventional concrete and is expected to find wide-ranging applications to offshore structures and mass concrete based on its excellent mechanical performance and durability. Furthermore, the HVMA concrete, a low-carbon emission material useful for greenhouse gas(GHG) reduction as found in the environmental impact assessment, would be also effective in applying eco-friendly structures such as green building certification, etc.
In this study, eco-friendly concrete was developed in order to preserve sustainable environment through mitigation of greenhouse gas(GHG) emissions and to establish a resource recycling system utilization industrial by-products in massive quantities. Specifically, high volume mineral admixture(HVMA) concrete was developed, which is replaced the most part of the unit weight of cement with a large amount of blast furnace slag powder and fly ash. And inorganic stimulants were used as well in the form of industrial by-products such as circulating fluidized bed combustion ash, etc. For the HVMA concrete that used a large amount of admixture, the optimal mix proportion was derived by using the proper amount of anhydrous gypsum and circulating fluidized bed combustion ash as the inorganic stimulant. For normal strength HVMA concrete, the fluidity was better than conventional concrete through the suitable mix design for HVMA binder. So it has could be possible to get the equivalent level of fluidity by using lower amount of chemical admixture. Although only 10% cement was used for HVMA binders, it was achieved excellent mechanical properties. Because the inorganic stimulants stimulated the latent hydraulic property of blast furnace slag powder and the Pozzolanic reaction of fly ash. In addition, the durability was enhanced in terms of chloride attack resistibility through chloride binding, and the carbonization resistance would be enhanced through enough curing. In case of high strength HVMA concrete, for HVMAC mixture, it could has obtained high strength which is over 60MPa of compressive strength after 28 day by stimulating the latent hydraulic property of admixtures through inorganic stimulants. From the early age, it has excellent chloride attack resistibility through densification of microstructure and chloride binding and has excellent freeze-thawing resistance as well. Moreover, it has excellent resistance to chemical erosion caused by sulfuric acid and sulfates. Because it has lower amount of C3A and calcium hydroxide which is produced by a large amount of mineral admixture. As result of lifetime prediction, for HVMA concrete, predicted chloride concentration at the reinforcement location was lower than the critical chloride content by design in both case of normal- and high strength. Thus, it was predicted that HVMA concrete could obtain lifetime over 100 years at least. The results of environmental impact assessment showed that the HVMA concrete could help reduce CO2 emissions. Specifically, the HVMA concrete helped reduce CO2 emissions by 65.7∼66.6% compared to PL in normal strength and by 80.1% compared to NC in high strength. The HVMA concrete, developed in this study, was found to be more cost-effective than conventional concrete and is expected to find wide-ranging applications to offshore structures and mass concrete based on its excellent mechanical performance and durability. Furthermore, the HVMA concrete, a low-carbon emission material useful for greenhouse gas(GHG) reduction as found in the environmental impact assessment, would be also effective in applying eco-friendly structures such as green building certification, etc.
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