본 연구에서는 고로슬래그 미분말 제조시 혼입되는 최적의 석고량을 도출하고, 분말도 및 제조환경에 관한 제반물성을 실험적으로 검토함으로서 고로슬래그 미분말의 품질향상 방안과 사용성 확대를 위한 기초자료로 활용하고자 하였다. 실험결과, 유동성은 석고첨가량이 높을수록 저하하는 경향이었고 천연석고와 석회 소성슬러지의 경우에는 첨가량 2.6%이상에서 KS 기준을 만족하지 못하였다. 압축강도는 인산석고, 탈황석고, 불산석고의 화학석고가 초기 강도가 높게 형성되었고 석회 소성슬러지와 석회석 미분말은 강도발현에 큰 영향이 없는 것으로 분석되었다. 분말도가 높아지면 유동성이 감소하고 압축강도는 증가하기 때문에 석고첨가량을 2.0%이하로 관리하는 것이 경제적일 것으로 판단된다. 저온에서는 불산석고, 고온에서는 탈황석고가 유동성 확보에 유리한 것으로 나타났고 동절기인 $10^{\circ}C$에서는 2.6%, 서중기인 $30^{\circ}C$에서는 2.0%이하로 사용하는 것을 적정 사용량으로 결정하였다.
본 연구에서는 고로슬래그 미분말 제조시 혼입되는 최적의 석고량을 도출하고, 분말도 및 제조환경에 관한 제반물성을 실험적으로 검토함으로서 고로슬래그 미분말의 품질향상 방안과 사용성 확대를 위한 기초자료로 활용하고자 하였다. 실험결과, 유동성은 석고첨가량이 높을수록 저하하는 경향이었고 천연석고와 석회 소성슬러지의 경우에는 첨가량 2.6%이상에서 KS 기준을 만족하지 못하였다. 압축강도는 인산석고, 탈황석고, 불산석고의 화학석고가 초기 강도가 높게 형성되었고 석회 소성슬러지와 석회석 미분말은 강도발현에 큰 영향이 없는 것으로 분석되었다. 분말도가 높아지면 유동성이 감소하고 압축강도는 증가하기 때문에 석고첨가량을 2.0%이하로 관리하는 것이 경제적일 것으로 판단된다. 저온에서는 불산석고, 고온에서는 탈황석고가 유동성 확보에 유리한 것으로 나타났고 동절기인 $10^{\circ}C$에서는 2.6%, 서중기인 $30^{\circ}C$에서는 2.0%이하로 사용하는 것을 적정 사용량으로 결정하였다.
We were tried to draw a conclusions related to additive amount of gypsum in blast furnace slag in the study. In the result, fluidity of concrete decreased with an increase of gypsum and was not satisfied with KS standard in the cases of natural gypsum and limestone sludge more than 2.6% addition. Ea...
We were tried to draw a conclusions related to additive amount of gypsum in blast furnace slag in the study. In the result, fluidity of concrete decreased with an increase of gypsum and was not satisfied with KS standard in the cases of natural gypsum and limestone sludge more than 2.6% addition. Early compressive strength of concrete containing desulfurized gypsum, fluosilicic acid gypsum and phosphoric acid gypsum were improved respectively but calcined lime sludge and lime powder were not influenced on strength. If available, additive gypsum should be managed less than 2.0% owing to low fluidity. In low temperature, fluosilicic acid gypsum was to advantages on the fluidity while desulfurized gypsum was in high temperature. There also are conclusions that additive gypsum was to be 2.6% in winter and in summer; it's to be fewer than 2.6%.
We were tried to draw a conclusions related to additive amount of gypsum in blast furnace slag in the study. In the result, fluidity of concrete decreased with an increase of gypsum and was not satisfied with KS standard in the cases of natural gypsum and limestone sludge more than 2.6% addition. Early compressive strength of concrete containing desulfurized gypsum, fluosilicic acid gypsum and phosphoric acid gypsum were improved respectively but calcined lime sludge and lime powder were not influenced on strength. If available, additive gypsum should be managed less than 2.0% owing to low fluidity. In low temperature, fluosilicic acid gypsum was to advantages on the fluidity while desulfurized gypsum was in high temperature. There also are conclusions that additive gypsum was to be 2.6% in winter and in summer; it's to be fewer than 2.6%.
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문제 정의
그러므로 본 연구에서는 고로슬래그 미분말 제조에 있어서 주로 사용되어지고 있는 무수석고, 이수석고, 석회석 미분말 및 석회 소성슬러지의 첨가량에 따른 물성 영향을 재검토함으로써 고로슬래그 미분말의 품질향상 방안을 위한 기초자료로 활용하고자 한다.
레미콘 적용시 타설시기에 따른 최적 석고첨가량을 도출하기 위하여 타설온도에 따른 기본 모르타르 물성을 검토하였다. 또한 본 절에서는 인산석고의 경우 초기강도 확보에 효과가 있는 것으로 분석되었으나, 시료 건조시 인성분으로 인하여 심한 악취가 발생하여 현장에 적용하는데 무리가 있다고 판단되어 본 실험에서는 제외되었다.
본 연구에서는 고로슬래그 미분말의 품질관리 향상을 위한 기초자료로 활용하기 위하여 석고첨가량 도출, 치환율 및 타설온도와 분말도 변화에 따른 모르타르 물성에 대하여 실험을 실시하였는데, 그 실험결과를 종합하면 다음과 같다.
제안 방법
고로슬래그 미분말의 조기강도 확보를 위한 방안 중 일환으로 분말도를 4000~6000㎠/g급으로 제조한 후 앞 절과 동일한 방법으로 석고 종류별 첨가량에 따른 강도 성상을 검토하였다.
즉, 배합사항으로 W:B:S(물:결합재:잔골재)는 KS L ISO 679에 의거하여 1:2:6으로 하였고, 석고 종류로는 천연, 탈황, 불산, 인산석고 4수준과 석고 대체로 석회석 미분말 및 석회 소성슬러지 2수준의 6종류를 계획하였다. 이때 석고첨가량은 SO3 함유량을 기준으로 경제성이 확보되는 범위에서 0, 1.7, 2.0, 2.3, 2.6, 2.9% 6수준으로 하였는데 석회석 미분말 및 소성슬러지의 경우에는 질량비로 천연석고의 첨가량과 동일하게 하여 36배치를 비교 검토한 후 선별된 석고에 대하여 분말도는 4300, 5300, 6300급 3수준, 모르타르 비빔온도는 10, 20, 25℃ 3수준에서 물리적 특성을 비교하는 것으로 계획하였고 실험사항으로 굳지않은 모르타르 및 경화 모르타르에서 플로우지수, 응결시간 및 압축강도를 측정하였다.
즉, 배합사항으로 W:B:S(물:결합재:잔골재)는 KS L ISO 679에 의거하여 1:2:6으로 하였고, 석고 종류로는 천연, 탈황, 불산, 인산석고 4수준과 석고 대체로 석회석 미분말 및 석회 소성슬러지 2수준의 6종류를 계획하였다. 이때 석고첨가량은 SO3 함유량을 기준으로 경제성이 확보되는 범위에서 0, 1.
그림 2는 석고 종류에 따른 응결시간을 나타낸 것이다. 플레인은 석고를 첨가하지 않은 고로슬래그 미분말을 50% 치환하였고, 종류별 석고를 2.3% 첨가하여 페이스트의 응결시간을 측정하였다.
대상 데이터
본 연구에 사용된 재료로서 보통 포틀랜드 시멘트와 고로 수쇄 슬래그 및 석고의 화학적 성질은 표 2와 같다. 또한 잔골재는 ISO 표준모래를 사용하였다. 모르타르 제작 방법은 KS L ISO 679의 규정에 의거하여 실시하였으며, 시험체 제작은 질량에 대한 비율로 결합재는 시멘트와 고로슬래그 미분말을 1:1로 혼합하였고, 결합재와 잔골재를 1:3의 비율로 혼합하였으며 비빔수는 1:2로 혼합하였다.
본 연구에 사용된 재료로서 보통 포틀랜드 시멘트와 고로 수쇄 슬래그 및 석고의 화학적 성질은 표 2와 같다. 또한 잔골재는 ISO 표준모래를 사용하였다.
이론/모형
또한 잔골재는 ISO 표준모래를 사용하였다. 모르타르 제작 방법은 KS L ISO 679의 규정에 의거하여 실시하였으며, 시험체 제작은 질량에 대한 비율로 결합재는 시멘트와 고로슬래그 미분말을 1:1로 혼합하였고, 결합재와 잔골재를 1:3의 비율로 혼합하였으며 비빔수는 1:2로 혼합하였다.
성능/효과
(1) 석고 종류 및 첨가량에 변화에 의한 특성으로 유동성은 석고첨가량이 높을수록 다소 저하하는 경향이었고 천연석고와 석회 소성슬러지의 경우에는 첨가량 2.6%이상에서 KS 기준을 만족하지 못하였다. 응결시간은 석고를 첨가한 경우 응결시간이 촉진되는 것으로 나타났는데 천연석고와 불산석고의 응결시간이 가장 촉진되는 것으로 나타났고, 석회석 미분말 및 석회 소성슬러지는 응결이 지연되는 것으로 나타났다.
(2) 분말도 및 타설온도 변화에 따른 석고첨가량에 모르타르 특성으로서 분말도가 높아지면 유동성이 감소하고 압축강도는 증가하기 때문에 석고첨가량을 2.0%이하로 관리해야 한다. 또한 타설온도가 높아질수록 플로우지수가 크게 나타나 고로슬래그 미분말을 치환하여 사용하는 것이 유동성 확보에 유리한 것으로 나타났고, 저온에서는 불산석고, 고온에서는 탈황석고가 유동성 확보에 유리하다.
먼저 석고첨가량이 높아질수록 대체적으로 유동성이 다소 감소하는 경향을 나타냈다. 그러나 탈황석고, 불산석고, 인산석고, 석회석 미분말의 경우에는 모든 첨가량에서 KS 기준인 95%를 만족하는 것으로 나타났고, 천연석고 및 석회 소성 슬러지의 경우에는 SO3함량 2.6% 이상에서는 KS 기준을 만족하지 못하는 것으로 나타났다. 석회석 미분말의 경우 KS 기준은 만족했으나 유동성이 크게 저하하여 사용상에 위험성이 따를 것으로 판단되고, 천연석고의 경우에는 고로 슬래그 미분말 제조시 첨가량을 2.
모든 경우에서 온도가 높을수록 유동성은 저하하였지만 플레인 대비 플로우 지수는 30℃에서 가장 높게 나타나 타설온도가 높은 서중 콘크리트에는 고로슬래그 미분말을 치환하여 사용하는 것이 유동성 확보에 유리한 것으로 나타났다. 또한 석고 종류에 따라서는 저온에서는 불산석고가 유동성 확보에 다소 유리한 것으로 나타났고, 고온에서는 탈황석고가 유동성 확보에 유리한 것으로 나타났다.
먼저 타설온도에 따라서는 온도가 올라감에 따라 약 5~6MPa 정도 증가하는 것으로 나타났는데 장기재령으로 가면서 강도차이는 크지 않은 것으로 나타났다. 또한 석고 종류에 따라서는 전체적으로 불산석고가 탈황석고보다는 초기 재령에서 강도발현 성능이 우수한 것으로 나타났고, 특히 타설온도 25℃에서 우수한 강도 성상을 보이는 것으로 나타났다.
0%이하로 관리해야 한다. 또한 타설온도가 높아질수록 플로우지수가 크게 나타나 고로슬래그 미분말을 치환하여 사용하는 것이 유동성 확보에 유리한 것으로 나타났고, 저온에서는 불산석고, 고온에서는 탈황석고가 유동성 확보에 유리하다. 압축강도는 불산석고가 강도발현 성능이 가장 우수한 것으로 나타났고, 동절기인 10℃에서는 2.
그림 4는 석고 종류 및 분말도별 석고첨가량 변화에 따른 플로우 지수를 나타낸 것이다. 먼저 석고 종류와 상관없이 분말도가 높아질수록 모세관 장력이 증가함에 따라 플로우 지수가 낮게 나타났는데 석고첨가량이 증가할수록 플로우 지수가 감소하는 것으로 나타났다. 특히 분말도 6000㎠/g급의 경우 인산석고는 2.
그림 1은 석고 종류 및 첨가량 변화에 따른 플로우 지수를 나타낸 것이다. 먼저 석고첨가량이 높아질수록 대체적으로 유동성이 다소 감소하는 경향을 나타냈다. 그러나 탈황석고, 불산석고, 인산석고, 석회석 미분말의 경우에는 모든 첨가량에서 KS 기준인 95%를 만족하는 것으로 나타났고, 천연석고 및 석회 소성 슬러지의 경우에는 SO3함량 2.
그림 3은 석고 종류별 첨가량 변화에 따른 압축강도를 나타낸 것이다. 먼저 초기재령에서는 인산석고, 탈황석고, 불산석고와 같은 화학석고가 첨가량이 증가함에 따라 압축강도 발현이 높게 나타났는데 탈황석고의 경우에는 2.6%에서 강도증가 현상이 두드러졌고 인산 및 불산석고의 경우에는 2.3% 이상에서 강도가 크게 나타났다. 또한 천연석고의 경우에도 2.
먼저 타설온도에 따라서는 온도가 올라감에 따라 약 5~6MPa 정도 증가하는 것으로 나타났는데 장기재령으로 가면서 강도차이는 크지 않은 것으로 나타났다.
그림 7~12는 탈황석고 및 불산석고의 타설온도(10, 20, 25℃)별 첨가량에 따른 플로우 지수를 나타낸 것이다. 모든 경우에서 온도가 높을수록 유동성은 저하하였지만 플레인 대비 플로우 지수는 30℃에서 가장 높게 나타나 타설온도가 높은 서중 콘크리트에는 고로슬래그 미분말을 치환하여 사용하는 것이 유동성 확보에 유리한 것으로 나타났다. 또한 석고 종류에 따라서는 저온에서는 불산석고가 유동성 확보에 다소 유리한 것으로 나타났고, 고온에서는 탈황석고가 유동성 확보에 유리한 것으로 나타났다.
6%일 때 압축강도를 비교한 것이다. 분말도가 높을수록 압축강도 발현율이 증가하는 것으로 나타났다. 특히 분말도 4000에서 5000급으로 올라갈 때 압축강도 증가폭이 크게 나타났다.
응결시간은 석고를 첨가한 경우 응결시간이 촉진되는 것으로 나타났는데 천연석고와 불산석고의 응결시간이 가장 촉진되는 것으로 나타났고, 석회석 미분말 및 석회 소성슬러지는 응결이 지연되는 것으로 나타났다. 압축강도는 인산, 탈황, 불산석고의 초기강도가 높게 형성되었고 석회 소성슬러지와 석회석 미분말은 강도발현에 큰 영향이 없는 것으로 분석되었다.
6%이상에서 KS 기준을 만족하지 못하였다. 응결시간은 석고를 첨가한 경우 응결시간이 촉진되는 것으로 나타났는데 천연석고와 불산석고의 응결시간이 가장 촉진되는 것으로 나타났고, 석회석 미분말 및 석회 소성슬러지는 응결이 지연되는 것으로 나타났다. 압축강도는 인산, 탈황, 불산석고의 초기강도가 높게 형성되었고 석회 소성슬러지와 석회석 미분말은 강도발현에 큰 영향이 없는 것으로 분석되었다.
초결 시간은 천연석고가 240분으로 가장 짧게 나타났고 초결에서 종결이 되는 시간은 불산석고가 80분으로 가장 짧게 나타나 전체적인 응결시간은 천연석고와 불산석고가 가장 빠른 것으로 나타났고, 탈황석고, 인산석고 순으로 플레인과 비교하여 응결이 촉진되는 것으로 나타났다.
후속연구
레미콘 적용시 타설시기에 따른 최적 석고첨가량을 도출하기 위하여 타설온도에 따른 기본 모르타르 물성을 검토하였다. 또한 본 절에서는 인산석고의 경우 초기강도 확보에 효과가 있는 것으로 분석되었으나, 시료 건조시 인성분으로 인하여 심한 악취가 발생하여 현장에 적용하는데 무리가 있다고 판단되어 본 실험에서는 제외되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
고로슬래그 미분말은 어떤 목적으로 제조되는가?
현재 고로슬래그 미분말은 원가절감의 목표와 잠재수 경성에 의한 장기재령에서의 강도증진, 수화열에 의한 온도상승 억제, 내구성 향상을 목적으로 전국의 레미콘 공장에서 고로슬래그 미분말을 혼합하여 제조하고 있다1). 일본의 경우 고로 수쇄슬래그 생산량의 90% 이상을 시멘트 원료 및 혼화재료로서 콘크리트에 사용되고 있으며 국내에서도 일본과 마찬가지로 고로 수쇄슬래그를 콘크리트 제조에 주로 사용하고 있다.
고로슬래그를 사용한 콘크리트를 건축물의 구조체에 적용하는 경우 선결되어야 할 문제점은 무엇인가?
그러나, 고로슬래그를 사용한 콘크리트를 건축물의 구조체에 적용하는 경우 선결되어야 할 문제점으로는 조기 강도의 저하, 초기 건조수축 및 콘크리트의 중성화 등을들 수 있으며 기존의 보통 포틀랜드 시멘트와 동등 이상의 성능을 발현시키기 위해서 다양한 각도로 연구가 진행 되고 있다.
본 연구에서 고로슬래그 미분말의 품질관리 향상을 위한 기초자료로 활용하기 위하여 석고첨가량 도출, 치환율 및 타설온도와 분말도 변화에 따른 모르타르 물성에 대하여 실험한 결과는 어떠한가?
(1) 석고 종류 및 첨가량에 변화에 의한 특성으로 유동성은 석고첨가량이 높을수록 다소 저하하는 경향이었고 천연석고와 석회 소성슬러지의 경우에는 첨가량 2.6%이상에서 KS 기준을 만족하지 못하였다. 응결시간은 석고를 첨가한 경우 응결시간이 촉진되는 것으로 나타났는데 천연석고와 불산석고의 응결시간이 가장 촉진되는 것으로 나타났고, 석회석 미분말 및 석회 소성슬러지는 응결이 지연되는 것으로 나타났다. 압축강도는 인산, 탈황, 불산석고의 초기강도가 높게 형성되었고 석회 소성슬러지와 석회석 미분말은 강도발현에 큰 영향이 없는 것으로 분석되었다.
(2) 분말도 및 타설온도 변화에 따른 석고첨가량에 모르타르 특성으로서 분말도가 높아지면 유동성이 감소하고 압축강도는 증가하기 때문에 석고첨가량을 2.0%이하로 관리해야 한다. 또한 타설온도가 높아질수록 플로우지수가 크게 나타나 고로슬래그 미분말을 치환하여 사용하는 것이 유동성 확보에 유리한 것으로 나타났고, 저온에서는 불산석고, 고온에서는 탈황석고가 유동성 확보에 유리하다. 압축강도는 불산석고가 강도발현 성능이 가장 우수한 것으로 나타났고, 동절기인 10℃에서는 2.6%, 서중기인 30℃에서는 2.0%이하로 사용하는 것을 권장한다.
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