선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- Bottom ash가 골재로 활용될 수 있는지의 여부를 정량적으로 파악하기 위하여 물리적 특성에 대해 조사하였다. Fig.
- 본 연구에서는 bottom ash를 일반 콘크리트에서 사용되고 있는 잔골재와 굵은 골재의 대체재로써의 활용 여부를 파악하기 위해 콘크리트 설계기준강도, bottom ash의 대체 비율, 물-시멘트비를 주요 변수로 하여 실험을 수행하였다. 실험은 먼저 bottom ash가 콘크리트 골재로서의 사용 가능한지의 여부를 파악하기 위하여 체가름시험, 경도시험, 흡수율 시험, S.
- 이에 본 연구에서는 그간 연구가 미비하였던 bottom ash를 대상으로 배합조건 및 치환율을 다르게 하였을 때의 기본 물성변화, 강도발현, 내구성능 등의 특성을 비교, 분석하여 일반강도 콘크리트 목적의 사용 가능 여부를 평가하고자 하였다.
제안 방법
- 내구성 관련 실험에서는 내투수성시험, 동결융해 저항성 시험, 내황산염 반응시험, 탄산화시험을 수행하였으며, 강도 기준은 24MPa의 조건에서 잔골재와 굵은 골재의 대체재로 사용한 bottom ash의 대체비율만을 배합변수로 하여 그 대체비율이 각각 0%, 5%, 10%, 20%, 40%, 60%인 경우에 대해 비교실험을 수행하였다. 이 실험에서는 앞서 강도 실험에서와 같이 경제성을 감안하여 감수제의 사용량은 시멘트 중량의 0.
- Bottom ash는 전술한 바와 같이 현재 공정상 해수에 의해 열처리되고 있으므로 담수에 의해 세척하여도 염분이 남아 있을 것으로 예상된다. 따라서 굳지 않은 콘크리트 상태에서 bottom ash 대체 비율에 따른 염분함유량을 측정하였다. Fig.
- 따라서 슬럼프 120±10mm를 확보하기 위해 필요로 하는 배합수나 감수제의 증가량 정도를 살펴보도록 하였다.
- 슬럼프는 현재 현장에서 작업성 확보 차원에서 주로 사용되고 있는 120±10mm를 기준으로 하여 bottom ash의 대체 비율에 따른 배합 조정은 다음의 두 가지 방법을 고려하였다.
- 본 연구에서는 bottom ash를 일반 콘크리트에서 사용되고 있는 잔골재와 굵은 골재의 대체재로써의 활용 여부를 파악하기 위해 콘크리트 설계기준강도, bottom ash의 대체 비율, 물-시멘트비를 주요 변수로 하여 실험을 수행하였다. 실험은 먼저 bottom ash가 콘크리트 골재로서의 사용 가능한지의 여부를 파악하기 위하여 체가름시험, 경도시험, 흡수율 시험, S.E.M을 통한 입경분석 등의 물리적 시험을 수행하였고, 화학적 특성시험에서는 강열감량시험을 통해 미연소탄소 함유량을 파악하고 X-ray를 통해 성분 분석을 수행하였다. 일단, 물리․화학적 특성 시험을 통해 골재로서의 적절성 평가가 완료된 이후에는 콘크리트 배합을 실시하여 물성 평가를 하였다.
- 일단, 물리․화학적 특성 시험을 통해 골재로서의 적절성 평가가 완료된 이후에는 콘크리트 배합을 실시하여 물성 평가를 하였다. 이 때 배합은 강도와내구성 등 평가 목적에 따라 달리하였는데, 먼저 강도평가 목적에서는 현재 콘크리트 구조물에서 가장 많이 사용되고 있는 설계기준강도 24, 27MPa 두 가지를 선정하였고, 물-시멘트비는 42%, 45%로 배합변수를 정하였다.
- 이 실험에서는 앞서 강도 실험에서와 같이 경제성을 감안하여 감수제의 사용량은 시멘트 중량의 0.3% (1,176g)으로 고정하고 bottom ash 사용으로 인해 필요한 슬럼프 120±10mm를 맞추기 위해서는 단위수량으로 조절하였다.
- M을 통한 입경분석 등의 물리적 시험을 수행하였고, 화학적 특성시험에서는 강열감량시험을 통해 미연소탄소 함유량을 파악하고 X-ray를 통해 성분 분석을 수행하였다. 일단, 물리․화학적 특성 시험을 통해 골재로서의 적절성 평가가 완료된 이후에는 콘크리트 배합을 실시하여 물성 평가를 하였다. 이 때 배합은 강도와내구성 등 평가 목적에 따라 달리하였는데, 먼저 강도평가 목적에서는 현재 콘크리트 구조물에서 가장 많이 사용되고 있는 설계기준강도 24, 27MPa 두 가지를 선정하였고, 물-시멘트비는 42%, 45%로 배합변수를 정하였다.
- 촉진탄산화시험의 전양생조건으로 제작한 공시체는 온도 20±2°C로 하여 4주간 표준양생한 후 동일온도와 상대 습도 60±5%의 조건에서 건조하고 탄산화 실험 용기 내에 집어넣고 공시체 주위에 탄산가스(5.0±0.2%)를 주입한 후각 3, 7, 28, 56일 동안 거치시킨 다음 소정의 일수에 꺼내어 탄산화 깊이를 측정하였다.
대상 데이터
- 21이고 염화물을 포함하지 않는 암갈색의 색상을 띠었다. 공기연행제로는 감수제를 생산하고 있는 동일 회사의 제품을 사용하였으며, 수용성 용액으로 염화물을 함유하고 있지 않는 것으로 파악되었다.
- 본 실험에 사용된 시멘트는 국내 S사에서 생산되고 있는 1종 포틀랜드시멘트를 사용하였다. Table 4는 실험에 사용된 시멘트의 물성치를 나타낸 것으로 KS규정을 만족하고 있다.
- 본 연구에 사용된 bottom ash는 서천화력발전소에서 발생되는 것을 사용하였다. 채취된 bottom ash는 해수에 의해 열처리 후 회사장으로 이송되기 때문에 염분을 다량 함유하고 있어 담수로 세척하고 KS F 2526 규정에 따라 입도조정을 한 후 콘크리트 배합에 사용하였다.
- 사용된 감수제는 국내 S사에서 생산되고 있는 나프탈렌계 혼화제로서 비중이 1.21이고 염화물을 포함하지 않는 암갈색의 색상을 띠었다. 공기연행제로는 감수제를 생산하고 있는 동일 회사의 제품을 사용하였으며, 수용성 용액으로 염화물을 함유하고 있지 않는 것으로 파악되었다.
- 잔골재는 비중은 2.63이고 조립률이 2.99, 흡수율이 1.5%인 강모래를 사용하였다. 굵은 골재는 최대 골재치수가 25mm인 쇄석을 사용하였으며 비중이 2.
- 본 연구에 사용된 bottom ash는 서천화력발전소에서 발생되는 것을 사용하였다. 채취된 bottom ash는 해수에 의해 열처리 후 회사장으로 이송되기 때문에 염분을 다량 함유하고 있어 담수로 세척하고 KS F 2526 규정에 따라 입도조정을 한 후 콘크리트 배합에 사용하였다. 실험에 사용된 골재별 물리적 특성은 Table 5와 같다.
이론/모형
- 내황산염 평가를 위해 US Bureau of Reclamation Test Method 4908B의 팽창시험을 재령에 따라 실시하였다(구현정 등, 1996). Fig.
성능/효과
- 1. 입도분포에 있어서는 국내에서 요구되고 있는 규정 범위를 만족하고 있으나 일반 잔골재에 비해 다소 미립분이 적은 것으로 나타났다. 이러한 문제점은 천연골재와 혼용하거나 bottom ash 배출시 공정에 유의하면 문제점이 없을 것으로 판단된다.
- 3. 입형은 대부분이 원형에 가까워 작업성 확보에서는 유리하나, 내부에 기공이 있어 일반 골재를 사용한 경우에 비해 감수제나 단위수량의 증가가 필요한 것으로 나타났다. 미연소 탄소분도 비교적 많이 함유되고 있지만 화학적으로 비교적 안정한 상태를 유지하고 있어 공기량 등 일반 콘크리트의 성상확보를 위해 필요로 하는 화학혼화제의 사용량에는 많은 영향을 미치지 않는 것으로 파악되었다.
- 5. 일반 골재를 사용한 콘크리트에 비해 동일 작업성 확보를 위한 단위수량 증가로 전반적으로 강도가 저하되었지만, 적정 범위의 bottom ash의 골재 대체는 흡수효과로 인해 일반 콘크리트와 동일하거나 그 이상의 강도 상승 효과를 기대할 수 있었다.
- 7. Bottom ash의 골재 대체사용에 따른 작업성 저하를 감수제와 단위수량으로 적절히 조절한다면 내투수성, 동결융해저항성, 내황산염, 탄산화 저항성 등 콘크리트 내구성을 향상시킬 수 있다.
- Bottom ash에 포함된 미연소 탄소 함유량을 측정하기 위해 배출된 bottom ash의 대표적 3종류 시료에 대해 700°C로 3시간 강열을 하고 무게의 감량을 측정한 결과, Table 6에 나타낸 바와 같이 회색을 띄고 있는 시료(B시료)는 미연소 탄소 함유량이 0.08%로 작은 반면, 검은색(A 시료)과 회색과 검은색이 혼합된 시료(C시료)는 각각 18%, 12%로써 천연 강모래의 최고 0.42%에 비해 크게 나타났다.
- 14와 15는 bottom ash를 잔골재와 굵은 골재의 대체용으로 적용하여 촉진 탄산화 시험을 수행한 결과를 나타낸 것이다. 결과를 살펴보면, 앞서 기술한 바와 같이 다공질의 골재를 사용하였고 플라이애시는 아니지만 거의 동종의 bottom ash를 사용하였기 때문에 탄산화반응 속도가 커질 것이라는 예상과는 달리 골재 대체 비율을 10%로 대체한 경우에는 오히려 일반 골재를 사용한 것보다 탄산화 속도가 느린 것으로 나타났다. 다공질 골재의 경우는 다공성으로 인해 수분이나 탄산가스의 확산이 용이하므로 탄산화 속도가 빨라지지만 실질적으로 탄산화와 물-시멘트비와의 관계가 본 실험에서는 더 크게 작용한 것으로 판단된다.
- 굵은 골재로서의 사용여부는 25mm이하의 골재에 대해 경도시험을 수행하였으며 그 결과, 골재의 결속력이 다소 부족하여 외부의 충격에 대해 쉽게 부스러지는 경우가 종종 발생하였으나, 이와 같이 결속력이 약한 골재는 콘크리트 배합 과정에서 이미 파쇄되었고 배합 과정에서 파쇄되지 않은 골재는 상당한 경도를 갖고 있어 골재로서의 활용상에 문제가 없는 것으로 나타났다.
- 42%에 비해 크게 나타났다. 그러나 실제 콘크리트 배합을 통해 천연 모래를 사용한 콘크리트와 bottom ash를 혼합하여 사용한 콘크리트에 동일하게 AE제를 투입하고 공기량을 측정한 결과에 따르면, bottom ash의 골재 대체비율이 증가할수록 공기량이 감소되는 경향은 있지만 거의 1% 내외로 그 감소의 정도가 아주 심하지는 않는 것이 확인되었다. 그러므로 bottom ash에 포함되고 있는 미연소 탄소분은 화학적으로 비교적 안정한 상태를 유지하고 있으므로 화학 혼화제의 흡입에는 크게 영향을 미치지 않는 것으로 판단된다.
- 단지 대체 비율을 60%로 하였을 때는 강도의 저하가 심하게 나타나므로 60% 이상의 대체 비율에서는 단위수량만으로 슬럼프를 조절할 경우 원하는 강도확보가 어려울 것으로 판단된다. 따라서 강도이외의 작업성 확보 차원에서 효율적인 배합이 되도록 하기 위해서는 일반 천연 골재만을 사용하였을 때에 비해 감수제와 배합수를 동시에 조절할 필요가 있다는 것을 본 실험은 나타내고 있다.
- 따라서 이상의 결과를 종합하면 재료의 다공성과 안정화되었다고는 하지만 포졸란성 성분을 다소 함유하고 있는 특성 때문에 bottom ash를 사용한 경우의 콘크리트는 탄산화 속도가 다소 증가되는 경향이 있다. 그러나 bottom ash의 흡수성에 따른 물-시멘트비의 감소와 상쇄되어 탄산화 속도의 정도는 예상보다 심각하게 나타나지는 않았다.
- 11은 굵은 골재의 대체재로써 bottom ash를 사용한 경우로써 대체 비율 5%를 적용하였을 때에는 일반 쇄석을 사용한 경우와 거의 유사한 내투수성을 나타내다가 10%를 초과 적용하였을 때에는 매우 효과적인 내투수성을 보이고 있다. 또한, 잔골재 대체재로 사용한 경우와 같이 재령이 증가할수록 내투수성의 증가는 뚜렷하게 나타나고 있음을 알 수 있다.
- 입형은 대부분이 원형에 가까워 작업성 확보에서는 유리하나, 내부에 기공이 있어 일반 골재를 사용한 경우에 비해 감수제나 단위수량의 증가가 필요한 것으로 나타났다. 미연소 탄소분도 비교적 많이 함유되고 있지만 화학적으로 비교적 안정한 상태를 유지하고 있어 공기량 등 일반 콘크리트의 성상확보를 위해 필요로 하는 화학혼화제의 사용량에는 많은 영향을 미치지 않는 것으로 파악되었다.
- 다공질 골재의 경우는 다공성으로 인해 수분이나 탄산가스의 확산이 용이하므로 탄산화 속도가 빨라지지만 실질적으로 탄산화와 물-시멘트비와의 관계가 본 실험에서는 더 크게 작용한 것으로 판단된다. 배합 상에서 잔골재의 bottom ash 대체 비율 20%까지는 슬럼프 값 120mm를 맞추기 위하여 감수제를 적용하였고 그 이상의 대체비율은 경제성을 고려하여 단위수량으로 조절한 결과 다공성의 bottom ash가 물을 흡수함으로써 낮은 물-시멘트비가 되어 탄산화 속도가 낮아졌다. 그러나 bottom ash 20% 대체 비율에서는 수분의 흡착에 따른 물-시멘트비의 감소에 비해 다공성 골재의 절대적 증가와 포졸란성 재료의 사용 등의 영향이 커져 탄산화 속도가 증가된 것으로 판단된다.
- 10은 잔골재 대체재로써 bottom ash의 사용량을 변화하면서 염소이온을 투과하여 통과된 전하량을 도시한 것이다. 시험결과를 살펴보면, bottom ash를 사용하지 않은 일반 콘크리트에서는 28일 이후의 경우 재령에 관계없이 거의 일정한 통과전하량을 나타내고 있으나 bottom ash를 대체재로 사용한 경우에는 일반적으로 재령이 경과 함에 따라 전하통과량이 감소하는 즉, 내투수성이 증가하는 양상을 보이고 있다. 특히, bottom ash를 모래 대체재로써 10, 20%를 적용하였을 때에는 재령 의존성이 더욱 크게 나타나고 있다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.