폐콘크리트의 재활용 공정에서 발생되는 폐콘크리트 미립분의 물리.화학적 특성 Physical and Chemical Properties of Waste Concrete Powders Originated from the Recycling Process of Waste Concrete원문보기
대도시 개발과 재개발 사업의 빠른 성장에 의하여 폐콘크리트 폐기물은 날로 증가 추세에 있다. 이러한 폐콘크리트는 파쇄 및 분쇄 과정을 거쳐 지반 다짐용이나 채움재, 아스팔트용, 콘크리트용 골재로 사용되어지고 있으며 이러한 과정 중에 폐콘크리트 미분말이 발생한다. 미분말의 발생은 일반적으로 폐콘크리트를 재활용하여 골재화 하였을 경우 고품질의 순환골재를 생산함에 따라 상대적으로 더 많은 폐콘크리트 미분말이 발생된다. 따라서 폐콘크리트의 완전 재활용에 있어 폐콘크리트 미분말의 재활용 기술은 매우 필요하다. 폐콘크리트 미분말의 재활용 기술은 미립분이 발생되는 배출공정과 폐콘크리트 미립분의 다양한 특성 그리고 폐콘크리트 미립분으로 만든 오토클레이브 양생된 제조품의 특성에 대한 실험결과에 대해 주목할 필요가 있다. 연구결과 폐콘크리 미립분의 품질은 폐콘크리트 원석의 품질이 열악할수록 낮은 결과를 보였다. 그러나 만약 다짐재로서의 사용처를 제안한다면 건설현장의 천연자원으로서 사용이 가능할 것으로 사료된다. 또한 폐콘크리트 미립분을 순환골재 생산과정에서 재활용 용도에 적합한 입도선별 및 처리과정을 거친다면 건축의 벽체 및 칸막이용으로 사용되는 경량기포콘크리트의 규사분 대체재와 알카리 성분을 이용한 수질개선제품 등 여러 분야에서 그 재활용이 가능할 것으로 예상된다.
대도시 개발과 재개발 사업의 빠른 성장에 의하여 폐콘크리트 폐기물은 날로 증가 추세에 있다. 이러한 폐콘크리트는 파쇄 및 분쇄 과정을 거쳐 지반 다짐용이나 채움재, 아스팔트용, 콘크리트용 골재로 사용되어지고 있으며 이러한 과정 중에 폐콘크리트 미분말이 발생한다. 미분말의 발생은 일반적으로 폐콘크리트를 재활용하여 골재화 하였을 경우 고품질의 순환골재를 생산함에 따라 상대적으로 더 많은 폐콘크리트 미분말이 발생된다. 따라서 폐콘크리트의 완전 재활용에 있어 폐콘크리트 미분말의 재활용 기술은 매우 필요하다. 폐콘크리트 미분말의 재활용 기술은 미립분이 발생되는 배출공정과 폐콘크리트 미립분의 다양한 특성 그리고 폐콘크리트 미립분으로 만든 오토클레이브 양생된 제조품의 특성에 대한 실험결과에 대해 주목할 필요가 있다. 연구결과 폐콘크리 미립분의 품질은 폐콘크리트 원석의 품질이 열악할수록 낮은 결과를 보였다. 그러나 만약 다짐재로서의 사용처를 제안한다면 건설현장의 천연자원으로서 사용이 가능할 것으로 사료된다. 또한 폐콘크리트 미립분을 순환골재 생산과정에서 재활용 용도에 적합한 입도선별 및 처리과정을 거친다면 건축의 벽체 및 칸막이용으로 사용되는 경량기포콘크리트의 규사분 대체재와 알카리 성분을 이용한 수질개선제품 등 여러 분야에서 그 재활용이 가능할 것으로 예상된다.
According to the great city development and the rapid growth of redevelopment project, waste concrete emission has been increased. Waste concrete powder is one of the by-product originated from the recycling of the waste concrete. The more making high quality recycled aggregate to use aggregate for ...
According to the great city development and the rapid growth of redevelopment project, waste concrete emission has been increased. Waste concrete powder is one of the by-product originated from the recycling of the waste concrete. The more making high quality recycled aggregate to use aggregate for concrete, the more waste concrete powder is producted relatively. Therefore, to realize the total recycling of waste concrete, development of recycling technology for waste concrete powder need very much. This technical note present the discharged process and the various properties of waste concrete powder. As the results, on the average, the maximum particle-size of waste concrete powder is less than $600{\mu}m$, and oven-dry density is less than $2.5g/cm^3$. And waste concrete powder contains more than 50% of $SiO_2$, 30% of CaO and 10% of $Al_2O_3$. Thus qualities of waste concrete powder is lower than those of high quality raw material for concrete. However, if it is processed by grading to the purpose, it will be used as resource of raw materials for construction field.
According to the great city development and the rapid growth of redevelopment project, waste concrete emission has been increased. Waste concrete powder is one of the by-product originated from the recycling of the waste concrete. The more making high quality recycled aggregate to use aggregate for concrete, the more waste concrete powder is producted relatively. Therefore, to realize the total recycling of waste concrete, development of recycling technology for waste concrete powder need very much. This technical note present the discharged process and the various properties of waste concrete powder. As the results, on the average, the maximum particle-size of waste concrete powder is less than $600{\mu}m$, and oven-dry density is less than $2.5g/cm^3$. And waste concrete powder contains more than 50% of $SiO_2$, 30% of CaO and 10% of $Al_2O_3$. Thus qualities of waste concrete powder is lower than those of high quality raw material for concrete. However, if it is processed by grading to the purpose, it will be used as resource of raw materials for construction field.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 이러한 순환골재의 생산과정에서 발생하는 폐콘크리트 미립분 및 슬러지의 물리·화학적 특성을 파악한 후 연구결과를 바탕으로 건설재료로서 보다 적극적으로 재활용할 수 있는 가능성을 제시하고자 한다.
제안 방법
시료의 광물 조성을 알아보기 위해 X선회절분석을 실시하였다. Fig.
전국의 350개 건설 폐기물 중간처리 업체 중 설문조사에 응답한 41개 업체의 설문조사 결과와 유선을 아용하여 지역별로 선정한 업체 중 설문조사의 신뢰성이 낮거나 유선상 질문에 응답하지 않은 업체를 제외한 17개 업체의 응답결과를 바탕으로 직접 업체를 방문하여 시료를 채취하여 물리 · 화학적 특성을 검토하였다.
폐콘크리트 미립분 및 슬러지의 발생현황을 파악하기 위해 국내의 중간처리업체를 대상으로 우편설문조사 및 현장방문조사를 실시하였다. 전국의 350개 건설 폐기물 중간처리 업체 중 설문조사에 응답한 41개 업체의 설문조사 결과와 유선을 아용하여 지역별로 선정한 업체 중 설문조사의 신뢰성이 낮거나 유선상 질문에 응답하지 않은 업체를 제외한 17개 업체의 응답결과를 바탕으로 직접 업체를 방문하여 시료를 채취하여 물리 · 화학적 특성을 검토하였다.
폐콘크리트 미립분의 미세구조를 알아보기 위해 SEM분석을 하였다. 사용기기는 Field Emission Scanning(FE-SEM) 으로 JSM-6335F을 사용하였다.
폐콘크리트 미립분의 화학성분을 알아보기 위해 XRF분석을 하였다. Fig.
대상 데이터
그래프에서 영문자는 채취한 업체의 영문약자이며, 뒤의 숫자는 처리공정의 횟수를 나타낸 것이다. 분석시료는 건식공정에서는 집진기로 수집한 것을, 습식공정에서는 필터프레스 공정을 거친 슬러지를 대상으로 하였다.
폐콘크리트 미립분의 미세구조를 알아보기 위해 SEM분석을 하였다. 사용기기는 Field Emission Scanning(FE-SEM) 으로 JSM-6335F을 사용하였다. Fig.
성능/효과
1) 폐콘크리트 미립분은 파쇄횟수가 증가할수록 평균 입자의 크기는 대체적으로 미립화 되며, 습식공정에서 그러한 경향이 두드러지게 나타났다.
2) 미립분의 파쇄횟수별 밀도 편차는 파쇄설비의 제원 및 처리되는 폐콘크리트 원재료, 그리고 최종 생산되는 순환골재의 종류의 차이가 나는 건식공정의 경우 큰 것으로 나타났으며 필터프레스의 여과막을 이용하는 습식공정은 대체적으로 균일한 밀도를 나타내었다.
3) SEM 분석결과 건식공정 및 습식공정에서 발생한 미립분의 입자형태의 차이는 거의 없는 것으로 나타났으며 건식, 습식공정의 시료에서 시멘트 수화물의 일종인 육각판상형의 Ca(OH)2가 탄산화로 발생되는 CaCO3가 침상, 주상 등 다양한 형태로 존재하는 것으로 나타났다.
4) 폐콘크리트 미립분의 산화물 분석결과 폐콘크리트 미립분의 주성분은 SiO2, Al2O3, CaO, Fe2O3로 이루어져 있으며, 그 외로 MgO, Na2O, TiO2 등이 검출되었으며 광물 분석결과 일반적인 Quartz, Feldspar와 시멘트 수화생성물의 주성분인 CaCO3 가 성분인 Calcite 광물이 나타났다.
건식공정과 습식공정 모두 파쇄횟수가 증가할수록 평균 입자의 크기는 대체적으로 미립화 되는 것으로 판단되며, 습식에서 그러한 경향이 두드러지게 나타났다. 건식, 습식 모두 일부를 제외하고는 일반적인 유형을 보이는 히스토그램을 보이는 것으로 나타났다.
순환골재 생산 후 최종적으로 발생되는 부산물 중 폐콘크리트 미립분과 슬러지의 입자 및 입도는 제조업체별 공정 및 공정횟수에 따라 큰 차이를 보인다. 건식공정 시료의 평균 입도는 50% 누적 통과율에서 최소 22.06㎛에서 최대 45.93㎛의 범위를 가지는 것으로 나타났다.
건식공정과 습식공정 모두 파쇄횟수가 증가할수록 평균 입자의 크기는 대체적으로 미립화 되는 것으로 판단되며, 습식에서 그러한 경향이 두드러지게 나타났다. 건식, 습식 모두 일부를 제외하고는 일반적인 유형을 보이는 히스토그램을 보이는 것으로 나타났다.
대부분의 입자형상은 형태가 불규칙하고 세립한 입자와 미립한 입자가 섞여있는 것으로 나타났다. 미립분의 미세구조를 알아보기 위해 시료를 고배율로 관찰해본 결과, 건식, 습식 공정의 시료에서 시멘트 수화물의 일종인 육각판상형의 Ca(OH)2가 탄산화로 발생되는 CaCO3가 침상, 주상 등 다양한 형태로 존재하는 것으로 나타났다.
미립분의 밀도는 건식 공정에서 2.33∼2.61(g/㎤), 습식공정에서 2.48∼2.76(g/㎤)로 나타났으며 파쇄횟수가 증가할수록 대체적으로 일부 시료를 제외하고는 밀도가 점차적으로 감소하는 것으로 나타났다.
처리공정 횟수별에 따른 입자분포의 형상은 건식공정에서는 처리횟수에 따른 입자의 분포곡선이 일정 범위에 집중되어 있는 것으로 알 수 있다. 반면에 습식공정에서는 처리 공정 횟수가 많을수록 평균입자곡선이 미세한 입자크기곡선에서 형성되어 있지만 처리공정 횟수가 적을수록 큰 입자곡선에서 평균율을 보이는 것을 알 수 있었다.
10, 11은 생산방식에 따른 시료의 X선회절 분석 결과이다. 분석결과 공정에는 상관없이 일반적으로 Quartz, Calcite, Feldspar가 나타났으며, 부분적으로 건, 습식 공정 모두에서 Muscovite가 나타났다. Feldspar는 Orthoclase, Albite, Anorthite 세 종류로 나뉘며, 이 중 Orthoclase는 K2O, Al2O3, 6SiO2 의 성분을 갖고, Albite는 Na2O의 성분을, Anorthite는 CaO의 성분을 갖는다.
상기의 결론들을 종합해 보면 폐콘크리트 미립분은 고품질 순환골재의 생산이 증가할수록 그 발생량도 비례적으로 증가할 것으로 예상되며. 폐콘크리트 미립분은 폐부산물의 재활용 과정에서 발생하기 때문에 콘크리트용으로 사용되는 원료보다는 재료적 특성이 열악한 것은 사실이다.
주성분을 제외한 미량성분의 함량차이는 거의 없는 것으로 나타났다. 습식 공정에서는 건식공정에 비해 파쇄횟수 변화에 따른 화학성분의 변화는 거의 없으며, 함유량만 변하는 것으로 나타났다.
습식공정 시료에서는 입자의 50% 누적통과율에서 최소 20.90㎛, 최대 45.93㎛ 크기를 가지는 것으로 나타났다. 처리공정 횟수별에 따른 입자분포의 형상은 건식공정에서는 처리횟수에 따른 입자의 분포곡선이 일정 범위에 집중되어 있는 것으로 알 수 있다.
측정 결과 건식공정에서는 파쇄 1, 2차에는 SiO2 함량 차이가 크지 않았지만 3차 파쇄공정에서는 1, 2차에 비해 큰 것으로 나타났으며, CaO 함량도 1차공정에 비해 2, 3차공정이 함량 변화가 두드러졌다.
후속연구
국내에서는 아직 폐콘크리트 미립분에 대한 재활용 연구가 많지 않지만, 향후 연구 활성화를 통하여 국내에서도 여러 분야의 재료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
따라서 이러한 특성을 바탕으로 폐콘크리트 미립분을 재활용 할 경우 균일한 밀도를 나타내는 습식공정에서 사용되는 미립분이 더 유리할 것으로 사료된다.
하지만 재료의 특성이 떨어진다고 해서 재활용을 할 수 없는 것은 아니다. 폐콘크리트미립분을 순환골재 생산과정에서 재활용 용도에 적합한 입도선별 및 처리과정을 거친다면 건축의 벽체 및 칸막이용으로 사용되는 경량기포콘크리트의 규사분 대체재와 알카리 성분을 이용한 수질개선제품 등 여러 분야에서 그 재활용이 가능할 것으로 예상된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
폐콘크리트는 어떠한 과정을 거쳐 무엇으로 사용되어지고 있는가?
대도시 개발과 재개발 사업의 빠른 성장에 의하여 폐콘크리트 폐기물은 날로 증가 추세에 있다. 이러한 폐콘크리트는 파쇄 및 분쇄 과정을 거쳐 지반 다짐용이나 채움재, 아스팔트용, 콘크리트용 골재로 사용되어지고 있으며 이러한 과정 중에 폐콘크리트 미분말이 발생한다. 미분말의 발생은 일반적으로 폐콘크리트를 재활용하여 골재화 하였을 경우 고품질의 순환골재를 생산함에 따라 상대적으로 더 많은 폐콘크리트 미분말이 발생된다.
폐콘크리트의 파쇄 및 분쇄 과정 중에 발생하는 것은 무엇인가?
대도시 개발과 재개발 사업의 빠른 성장에 의하여 폐콘크리트 폐기물은 날로 증가 추세에 있다. 이러한 폐콘크리트는 파쇄 및 분쇄 과정을 거쳐 지반 다짐용이나 채움재, 아스팔트용, 콘크리트용 골재로 사용되어지고 있으며 이러한 과정 중에 폐콘크리트 미분말이 발생한다. 미분말의 발생은 일반적으로 폐콘크리트를 재활용하여 골재화 하였을 경우 고품질의 순환골재를 생산함에 따라 상대적으로 더 많은 폐콘크리트 미분말이 발생된다.
폐콘크리트에서 순환골재를 생산하는데 있어 미립분 및 이물질을 풍력을 이용하여 비중차에 의해 제거하는 방식인 건식공정의 장점은 무엇인가?
건식공정은 풍력선별방식으로도 통용되고 있으며 생산공정이 단순하고 단가가 저렴하다는 장점이 있지만 풍력을 이용하기 때문에 비산먼지의 발생을 막기 위한 추가공정이 필요하며 송풍압이 일정하지 않으면 입도선별의 관리가 어렵고 미립분의 분리효율이 떨어지는 단점이 있다. Fig.
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