우리나라의 급속한 경제성장에 발맞춰 건설된 많은 콘크리트 구조물들이 점차 노후화되어가고 있으며 최근 들어 국민안전에 대한 인식 변화로 인하여 사회 기반 시설물 유지관리에 사회적으로 많은 관심을 가지게 되었으며 이에 선제적 유지관리 및 모니터링을 통하여 기존 구조물의 내구연한을 늘리거나 신축 구조물에 대해서도 설계 내구성을 향상시킬 수 있는 연구개발이 활발히 진행 중에 있다. 안전관리 대상 구조물 중에 특히 터널 구조물의 경우는 교통통제 및 시공 난이도로 인해 유지관리가 매우 힘든 구조물이라 할 수가 있으며 특히 노후화 및 성능저하가 발생된 터널 구조물의 보수·보강공사는 대부분 수직면 또는 ...
우리나라의 급속한 경제성장에 발맞춰 건설된 많은 콘크리트 구조물들이 점차 노후화되어가고 있으며 최근 들어 국민안전에 대한 인식 변화로 인하여 사회 기반 시설물 유지관리에 사회적으로 많은 관심을 가지게 되었으며 이에 선제적 유지관리 및 모니터링을 통하여 기존 구조물의 내구연한을 늘리거나 신축 구조물에 대해서도 설계 내구성을 향상시킬 수 있는 연구개발이 활발히 진행 중에 있다. 안전관리 대상 구조물 중에 특히 터널 구조물의 경우는 교통통제 및 시공 난이도로 인해 유지관리가 매우 힘든 구조물이라 할 수가 있으며 특히 노후화 및 성능저하가 발생된 터널 구조물의 보수·보강공사는 대부분 수직면 또는 천정 부위에 집중되어 있으므로 보수재의 초·장기 부착력확보를 위해서는 보수재 자체의 경량화를 통하여 뿜칠시공 시 초기 리바운드량을 줄이면서도 1회 타설 두께를 증가시키며 모체와의 장기 부착력을 확보하는 것이 필요하다. 시멘트계 보수재에서 자중을 줄일 수 있는 가장 합리적인 방법은 경량 골재 및 경량 필러를 사용하는 방법인데 이러한 경량자재들은 현재 대부분 수입에 의존하고 있거나 가격적인 부담으로 인하여 제한적으로만 적용되고 있는 실정이다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위한 연구의 일환으로 국내 다공성 산업부산물인 중유회(Heavy Oil Fly Ash)와 바닥재(Bottom Ash)를 경량 골재 또는 경량 충전재로 재활용하여 경량 보수 모르타르를 개발하고자 하였으며 단순 매립처리에 의존하고 있는 폐기물의 유효 활용 차원에서 최적 사용조건을 제시하고자 하였다. 화력발전소에서 발생되는 폐기물인 중유회 및 바닥재는 최근 화력발전량이 매년 증가함에 따라 발생량이 지속적으로 증가하고 있으며 대부분 고비용으로 위탁처리하거나 매립에 의존하고 있는 실정이다. 이들 순환자원을 단순 치환이 아니라 재료 고유의 특성인 다공성 및 포졸란 특성을 활용하여 상용화함으로써 산업폐기물의 안정적인 재활용 방안을 확보하고 아울러 경제적이고 효율적인 보수재료를 개발할 수 있을 것으로 판단된다. 우선 보수재에 요구되는 물리적 요구를 만족하면서 다공성의 효능을 활용하기 위한 적정 첨가량을 선정하고자 하였으며 이러한 조건하에 실시한 실험 결과를 토대로 잔골재 대비 바닥재 및 중유회 최대 치환율을 각각 50% 및 10%로 제시하였다. 이러한 치환율을 기준으로 하고 재유화형 분말수지 및 실리카흄 등 다양한 기능성 화학 혼화제와의 상호작용을 검토하여 경량 보수 모르타르 배합설계를 진행하였으며 역학적 성능 검토를 통하여 최적 배합 「시멘트 : 잔골재 : 다공성 산업부산물 : 기능성 첨가제 = 30 : 30 : 30 : 10」을 결정하였다. 아울러 본 연구의 대상 구조물인 터널은 화재에 매우 취약하며 최근 화재 사고로 인한 인명피해가 빈번히 발생하고 있는 실정이다. 본 연구에서 검토하는 산업부산물은 내부에 다량의 기공을 갖는 다공성 무기질재료로서 보수재의 원료로 적용 시 모르타르 내부에 다량의 공극을 형성하여 내화재료로서도 매우 효과적일 것으로 판단되었다. 그러므로 이와 관련한 열전도율 및 내화성능 평가를 부가적으로 실시하였으며 산업부산물 30% 치환을 통하여 열전도율 0.3W/mk이라는 우수한 결과를 얻을 수 있었으며 180분 동안 1,000℃ 가열조건에도 성능저하가 발생하지 않는 내화성능을 보였다. 보수재 개발뿐만 아니라 이를 활용하여 신속하고 정밀하게 시공할 수 있는 미니 사일로 결합형 연속식 시공장비를 구축하여 보수재와의 적합성 검토를 통하여 일체식 보수 시공시스템을 제안하였고 최종적으로 실제 터널 구조물에 적용하였으며 현장 검증실험을 통하여 향후 활용 가능성을 연구 성과로 입증하였다.
우리나라의 급속한 경제성장에 발맞춰 건설된 많은 콘크리트 구조물들이 점차 노후화되어가고 있으며 최근 들어 국민안전에 대한 인식 변화로 인하여 사회 기반 시설물 유지관리에 사회적으로 많은 관심을 가지게 되었으며 이에 선제적 유지관리 및 모니터링을 통하여 기존 구조물의 내구연한을 늘리거나 신축 구조물에 대해서도 설계 내구성을 향상시킬 수 있는 연구개발이 활발히 진행 중에 있다. 안전관리 대상 구조물 중에 특히 터널 구조물의 경우는 교통통제 및 시공 난이도로 인해 유지관리가 매우 힘든 구조물이라 할 수가 있으며 특히 노후화 및 성능저하가 발생된 터널 구조물의 보수·보강공사는 대부분 수직면 또는 천정 부위에 집중되어 있으므로 보수재의 초·장기 부착력확보를 위해서는 보수재 자체의 경량화를 통하여 뿜칠시공 시 초기 리바운드량을 줄이면서도 1회 타설 두께를 증가시키며 모체와의 장기 부착력을 확보하는 것이 필요하다. 시멘트계 보수재에서 자중을 줄일 수 있는 가장 합리적인 방법은 경량 골재 및 경량 필러를 사용하는 방법인데 이러한 경량자재들은 현재 대부분 수입에 의존하고 있거나 가격적인 부담으로 인하여 제한적으로만 적용되고 있는 실정이다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위한 연구의 일환으로 국내 다공성 산업부산물인 중유회(Heavy Oil Fly Ash)와 바닥재(Bottom Ash)를 경량 골재 또는 경량 충전재로 재활용하여 경량 보수 모르타르를 개발하고자 하였으며 단순 매립처리에 의존하고 있는 폐기물의 유효 활용 차원에서 최적 사용조건을 제시하고자 하였다. 화력발전소에서 발생되는 폐기물인 중유회 및 바닥재는 최근 화력발전량이 매년 증가함에 따라 발생량이 지속적으로 증가하고 있으며 대부분 고비용으로 위탁처리하거나 매립에 의존하고 있는 실정이다. 이들 순환자원을 단순 치환이 아니라 재료 고유의 특성인 다공성 및 포졸란 특성을 활용하여 상용화함으로써 산업폐기물의 안정적인 재활용 방안을 확보하고 아울러 경제적이고 효율적인 보수재료를 개발할 수 있을 것으로 판단된다. 우선 보수재에 요구되는 물리적 요구를 만족하면서 다공성의 효능을 활용하기 위한 적정 첨가량을 선정하고자 하였으며 이러한 조건하에 실시한 실험 결과를 토대로 잔골재 대비 바닥재 및 중유회 최대 치환율을 각각 50% 및 10%로 제시하였다. 이러한 치환율을 기준으로 하고 재유화형 분말수지 및 실리카흄 등 다양한 기능성 화학 혼화제와의 상호작용을 검토하여 경량 보수 모르타르 배합설계를 진행하였으며 역학적 성능 검토를 통하여 최적 배합 「시멘트 : 잔골재 : 다공성 산업부산물 : 기능성 첨가제 = 30 : 30 : 30 : 10」을 결정하였다. 아울러 본 연구의 대상 구조물인 터널은 화재에 매우 취약하며 최근 화재 사고로 인한 인명피해가 빈번히 발생하고 있는 실정이다. 본 연구에서 검토하는 산업부산물은 내부에 다량의 기공을 갖는 다공성 무기질재료로서 보수재의 원료로 적용 시 모르타르 내부에 다량의 공극을 형성하여 내화재료로서도 매우 효과적일 것으로 판단되었다. 그러므로 이와 관련한 열전도율 및 내화성능 평가를 부가적으로 실시하였으며 산업부산물 30% 치환을 통하여 열전도율 0.3W/mk이라는 우수한 결과를 얻을 수 있었으며 180분 동안 1,000℃ 가열조건에도 성능저하가 발생하지 않는 내화성능을 보였다. 보수재 개발뿐만 아니라 이를 활용하여 신속하고 정밀하게 시공할 수 있는 미니 사일로 결합형 연속식 시공장비를 구축하여 보수재와의 적합성 검토를 통하여 일체식 보수 시공시스템을 제안하였고 최종적으로 실제 터널 구조물에 적용하였으며 현장 검증실험을 통하여 향후 활용 가능성을 연구 성과로 입증하였다.
One of the great advantage of cement mortar and concrete as a construction material is that it can be formulated and fabricated to the precise needs of a particular application. It has been shown that incorporation of pozzolanic and/or cementitious industrial byproducts in cement mixture can enhance...
One of the great advantage of cement mortar and concrete as a construction material is that it can be formulated and fabricated to the precise needs of a particular application. It has been shown that incorporation of pozzolanic and/or cementitious industrial byproducts in cement mixture can enhance the engineering and durability properties of cement based construction materials. Nowadays, we can say the one of global trend of construction is high-rise and mass structures. High-rise and large size buildings require high strength concrete and steel structure as a necessity. However, high strength concrete and steel structure are strong material but have a weakness to high temperature. Therefore, fire protection is a matter that must be considered very importantly in design for structure of high strength concrete and steel. Fire proof board that is existing method for fire proof has relatively low performance in fire protection emphasizes the need of new fire protection material due to the using of in numerable inflammables like plastics. The objective of this study is to evaluate the fire-resisting performance of newly developed fire proofing mortar for building. Recently the generation of industrial byproducts has been increased by increase of consumption of electric power. One of the significant byproducts need huge amount of re-utilization is known as bottom ash and many studies to find out appropriate application have been performed and reported. In many countries, fly ash, as an industrial byproduct generated from a power plant with bottom ash at the same time, has been widely occupies in cementitious materials for over half a century. On the contrary, the consumption of bottom ash has not reached to what it is estimated to recycle yet. It is very hard to replace by mass only with concept of economical filler without any consideration to develop the technical advantage of bottom ash. This experimental study relates to a special mortar development, fireproofing mortar, by using outstanding benefits of porous structures in bottom ash in respect that they can reduce heat transfer and weight of mortar. The problem at the basis of the this study is that of providing a fireproof mortar suitable for workability to spray and thick layer attachment to protect heat transfer toward concrete or steel substrates within designed time. Based on the concept of materials usable for this purpose must be porous and light weight, the physical and chemical properties of bottom ash were analyzed to find out application possibility for fireproofing mortar. In addition to satisfying this primary requirement, research has been directed at finding the relationships between characteristics of porous structures and effectiveness for reducing thermal conductivity. This study was undertaken on the use of bottom ash as fine aggregate and heavy oil ash as filler in fire proofing mortar. Four different levels of bottom ash 25%, 50%, 75%, 100% and 5%, 10%, 15%, 20% of heavy oil ash was investigated to find out proper adding amount within the designed specification of spraying fire proofing mortar. We found out there were serious correlation between specific gravity and thermal conductivity, so other porous materials were also investigated to decrease the specific gravity of cement mortar as well as bottom ash. In this study, the researches on the mixing proportion were mainly performed to design specification of spraying fire proofing mortar. Laboratory test results conclude that inclusion of bottom ash increase the demand for mixing water in obtaining the required flowability but the compressive strength is not decreased in proportion by adding amount of bottom ash. Based on the results, bottom ash can be replaced with aggregate as much as 100% but adding amount of heavy oil ash is suggested as the below 10% in formulation. Thermal characteristics of mortar made by consideration of test results were also measured by various thermal test methods to satisfy fire proofing properties and mechanical properties at the same time. Based on the laboratory test results, we’d like to suggest the proper adding amount of bottom ash by evaluation of consistency and strength development and then optimum mixing proportions of spraying fire proofing mortar using bottom ash by various evaluations. Conclusively, job site application of spraying fire proofing mortar which was produced by conclusive formulation and confirmed producing process were also performed to investigate workability and mechanical properties by machine application in real structure.
One of the great advantage of cement mortar and concrete as a construction material is that it can be formulated and fabricated to the precise needs of a particular application. It has been shown that incorporation of pozzolanic and/or cementitious industrial byproducts in cement mixture can enhance the engineering and durability properties of cement based construction materials. Nowadays, we can say the one of global trend of construction is high-rise and mass structures. High-rise and large size buildings require high strength concrete and steel structure as a necessity. However, high strength concrete and steel structure are strong material but have a weakness to high temperature. Therefore, fire protection is a matter that must be considered very importantly in design for structure of high strength concrete and steel. Fire proof board that is existing method for fire proof has relatively low performance in fire protection emphasizes the need of new fire protection material due to the using of in numerable inflammables like plastics. The objective of this study is to evaluate the fire-resisting performance of newly developed fire proofing mortar for building. Recently the generation of industrial byproducts has been increased by increase of consumption of electric power. One of the significant byproducts need huge amount of re-utilization is known as bottom ash and many studies to find out appropriate application have been performed and reported. In many countries, fly ash, as an industrial byproduct generated from a power plant with bottom ash at the same time, has been widely occupies in cementitious materials for over half a century. On the contrary, the consumption of bottom ash has not reached to what it is estimated to recycle yet. It is very hard to replace by mass only with concept of economical filler without any consideration to develop the technical advantage of bottom ash. This experimental study relates to a special mortar development, fireproofing mortar, by using outstanding benefits of porous structures in bottom ash in respect that they can reduce heat transfer and weight of mortar. The problem at the basis of the this study is that of providing a fireproof mortar suitable for workability to spray and thick layer attachment to protect heat transfer toward concrete or steel substrates within designed time. Based on the concept of materials usable for this purpose must be porous and light weight, the physical and chemical properties of bottom ash were analyzed to find out application possibility for fireproofing mortar. In addition to satisfying this primary requirement, research has been directed at finding the relationships between characteristics of porous structures and effectiveness for reducing thermal conductivity. This study was undertaken on the use of bottom ash as fine aggregate and heavy oil ash as filler in fire proofing mortar. Four different levels of bottom ash 25%, 50%, 75%, 100% and 5%, 10%, 15%, 20% of heavy oil ash was investigated to find out proper adding amount within the designed specification of spraying fire proofing mortar. We found out there were serious correlation between specific gravity and thermal conductivity, so other porous materials were also investigated to decrease the specific gravity of cement mortar as well as bottom ash. In this study, the researches on the mixing proportion were mainly performed to design specification of spraying fire proofing mortar. Laboratory test results conclude that inclusion of bottom ash increase the demand for mixing water in obtaining the required flowability but the compressive strength is not decreased in proportion by adding amount of bottom ash. Based on the results, bottom ash can be replaced with aggregate as much as 100% but adding amount of heavy oil ash is suggested as the below 10% in formulation. Thermal characteristics of mortar made by consideration of test results were also measured by various thermal test methods to satisfy fire proofing properties and mechanical properties at the same time. Based on the laboratory test results, we’d like to suggest the proper adding amount of bottom ash by evaluation of consistency and strength development and then optimum mixing proportions of spraying fire proofing mortar using bottom ash by various evaluations. Conclusively, job site application of spraying fire proofing mortar which was produced by conclusive formulation and confirmed producing process were also performed to investigate workability and mechanical properties by machine application in real structure.
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