[논문]생석회와 실리카퓸을 활용한 경량기포콘크리트(ALC)의 강도특성 개선을 위한 실험적 연구

김영호; 송훈

[국내논문] 생석회와 실리카퓸을 활용한 경량기포콘크리트(ALC)의 강도특성 개선을 위한 실험적 연구
An Experimental Study on the Strength Characteristic Improvement of the Autoclaved Lightweight Concrete(ALC) containing Quicklime and Silica Fume 원문보기

한국 디지털 건축·인테리어학회 논문집 = Journal of The Korean Digital Architecture · Interior Association, v.11 no.4 = no.24, 2011년, pp.21 - 27

김영호 (세진특허법률사무소) , 송훈 (한국세라믹기술원)

Abstract ▼ AI-Helper

These materials in architecturally glass or metal have weaknesses such as inadequate insulating quality, combustibility and toxic gases in fires substance. However, Autoclaved Lightweight Concrete(ALC) has excellent thermal insulation properties and seem to possess the superb insulating quality as substitute of existing exterior materials. This research is to compare experimentally to the kind of the strength properties of ALC materials which mixed with blast furnace slag pounder and silica fume. For the purpose of increasing the strength, the plastic states of ALC evaluate the physical characteristics as microstructure and strength according to various specific gravity. According to the quicklime quantity the compressive strength is proportionate depend on the absolute dried specific gravity. When not putting in 10% quicklime, the compressive strength appeared most lowly with 14.0MPa. When putting in the quicklime, the strength appeared higher with 15.1MPa. And strength of specimen containing 2.25% silica fume is 15.6MPa increased 10.3% than reference specimen 14.0MPa.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구에서는 “복합기능형 ALC패널 시스템용 부품소재 개발”에 관한 연구의 일환으로 단열성과 내화성이 우수한 경량기포콘크리트(ALC) 소재를 활용하여 건물 에너지 절감 및 이에 따른 CO2 발생량 저감을 목적으로 커튼월시스템(curtain wall system)에 적용되는 ALC 재료의 고성능화를 위한 강도특성에 관한 연구를 수행하고자 하였다.
경량기포콘크리트는 경화체 내에 존재하는 공극으로 인해 우수한 경량, 단열, 흡음 효과를 갖지만, 구조적으로는 공극으로 인한 낮은 인장강도와 취성적 파괴경향을 나타난다. 본 연구는 경량기포콘크리트의 압축강도와 물리적 특성을 개선하고자 고강도콘크리트 원료인 생석회와 실리카퓸의 배합설계를 통한 기초물성 및 기능성 평가를 실시한다.
본 연구에서는 ALC 소재의 수열합성 온도·시간에 따라 생성되는 수열합성 생성물의 종류에 따른 기포의 분산 정도 와 강도특성을 분석하고자 혼합수 함량 제어 실험, 고강도콘크리트 원료의 ALC 적용성 평가, 열경화성 수지의 적용성 평가, 탄화시험을 수행하여 다음의 결론을 도출하였다.

제안 방법

이에 건축물의 에너지 소비율을 줄여야만 하는 목표하에 2012년부터 ‘에너지 소비 증명서’ 발급 의무화를 통해 연간 에너지 소비량을 현 수준에 30%(냉난방 에너지는 50%)를 줄이고, 2017년부터는 에너지 소비율 60% 이상을 낮춰서 첨단 단열 공법을 이용하여 에너지의 낭비를 최소화한 건축물인‘패시브 하우스’ 수준의 성능을 확보하도록 하였다.
수열합성이 끝난 성형체를 50×50×50(mm)의 크기로 절단하여 건조기 100℃조건에서 항량이 될 때까지 충분히 건조한 후 부피비중 및 압축강도를 측정하였다.
수열합성이 끝난 성형체를 50×50×50(mm)의 크기로 절단하여 건조기 100℃ 조건에서 항량이 될 때까지 충분히 건조한 후 부피비중 및 압축강도를 측정하였다.
ALC 소재에 적용하게 될 고강도콘크리트 원료의 최적 배합비를 찾기 위하여 생석회의 양을 제어, 성형체를 제조한 후 비중과 압축강도를 측정하고 최적의 생석회 원료비를 도출하였다. 원료의 혼합은 규사, 생석회, 시멘트, 고로슬래그 미분말 및 알루미늄 분말(외할첨가)을 배합설계(표 2)에 맞추어 배합한 후 Ball Mill Machine (HT-1000, HAN TECH사, Korea)에서 3시간동안 혼합한다.
ALC 소재에 적용하게 될 고강도콘크리트 원료의 최적 배합비를 찾기 위하여 생석회의 양을 제어, 성형체를 제조한 후 비중과 압축강도를 측정하고 최적의 생석회 원료비를 도출하였다. 원료의 혼합은 규사, 생석회, 시멘트, 고로슬래그 미분말 및 알루미늄 분말(외할첨가)을 배합설계(표 2)에 맞추어 배합한 후 Ball Mill Machine (HT-1000, HAN TECH사, Korea)에서 3시간동안 혼합한다. 혼합이 끝난 시료에 분말대비 30%의 증류수와 폴리카르본산계 혼화제를 함께 넣고 1분 30초 동안 혼합한다.
숙성이 끝난 시험체를 Autoclave (J-AJ2, 제일과학사, Korea)에 넣고 1시간동안 180℃까지 승온(10기압)시키고 7시간동안 유지한 후 서냉한다. 냉각이 끝난 시험체는 각각의 물성 측정 방향에 맞추어 적절한 크기로 습식 절단하고 항량 건조하여 물성측정 및 평가를 시행했다.
0MPa)값이 가장 양호하게 나타났다. 또한, ALC 소재의 강도 증진을 위해 고강도콘크리트의 원료로 사용되고 있는 실리카퓸을 추가하여 실험을 실시하였다. 성형체의 제조는 생석회 함량이 10%인 배합비를 사용하였다.
성형체의 제조는 생석회 함량이 10%인 배합비를 사용하였다. 실험 방법은 이전과 동일하며, 실리카퓸의 함량을 0.75%, 1.50%, 2.25%, 3.00%로 제어하여 실험을 진행하였다. 실험에 사용된 배합비는 아래 표 4에 나타내었다.
수열합성이 끝난 성형체를 160×40×40(mm)의 크기로 절단하여 건조기 100℃조건에서 함량이 될 때까지 충분히 건조한 후 휨강도를 측정하였으며, 성형체를 50×50×50(mm)의 크기로 절단하여 동일 조건으로 건조시킨 후 부피비중 및 압축강도를 측정하였다.
표 7. 콘크리트원료를 사용한 ALC소재의 배합비[단위:%]

위와 같은 배합비를 토대로 배합별로 각각 알루미늄 분말, 폴리카르본산계 혼화제 및 W/B를 제어하여 성형체의 절건비중을 낮추기 위한 실험을 실시하였다. 실험에 사용된 배합비는 아래 표 8에 나타내었다.
실험에 사용된 배합비는 아래 표 8에 나타내었다. 수열합성이 끝난 성형체는 기초 물성 측정을 위해 절건 비중, 압축강도 및 휨강도를 측정하였으며, 주사전자현미경을 사용하여 미세구조를 관찰하였고 XRD Pattern 분석을 실시하였다.
그림 5는 비중에 따른 XRD 패턴을 분석한 그림이다. 비중 0.83g/cm³과 0.52g/cm³의 시험편의 XRD 패턴(Pattern)분석을 통해 Tobermorite의 형성 및 다른 결정상의 존재여부 등을 파악해 보았다. XRD 측정을 통해 Tobermorite 형성을 측정한 결과, 0.

대상 데이터

주요 연구 내용은 ALC 소재의 강도 향상을 위해 성형체를 제조한 후 비중과 압축강도를 측정하고자 규사, 생석회, 시멘트, 고로슬래그 미분말 및 알루미늄 분말 등을 배합 원료를 사용한다.
또한, ALC 소재의 강도 증진을 위해 고강도콘크리트의 원료로 사용되고 있는 실리카퓸을 추가하여 실험을 실시하였다. 성형체의 제조는 생석회 함량이 10%인 배합비를 사용하였다. 실험 방법은 이전과 동일하며, 실리카퓸의 함량을 0.

성능/효과

경량기포콘크리트를 중심으로 CaO/SiO₂(C/S) 비에 따른 수열합성 생성물의 기포 분산 정도와 강도 특성을 분석함으로서 C/S 몰비에 대한 특성을 연구한 결과, C/S비가 증가함에 따라 압축강도는 증가하는 경향을 나타내었다. 그러나 C/S몰비 0.
88g/cm³까지 분포되어 있지만 큰 차이를 보이지는 않았다. 10%의 생석회를 사용하였을 때 절건비중 값이 가장 낮은 것을 알 수 있었으며, 생석회를 사용하지 않았을 때의 절건비중 값이 가장 높은 결과를 나타내었다. 또한 생석회의 함량이 10%이상일 때 절건비중 값은 함량에 비례하여 증가하는 경향을 보였다.
10%의 생석회를 사용하였을 때 절건비중 값이 가장 낮은 것을 알 수 있었으며, 생석회를 사용하지 않았을 때의 절건비중 값이 가장 높은 결과를 나타내었다. 또한 생석회의 함량이 10%이상일 때 절건비중 값은 함량에 비례하여 증가하는 경향을 보였다. 절건비중 측정에 사용된 시편을 압축강도 시험기 (Torsee사, Japan)를 사용하여 생석회의 함량에 따른 압축강도 측정 결과를 표 3에 나타냈다.
생석회 함량에 따른 압축강도는 절건비중 값에 비례하여 나타났으며, 10%의 생석회를 사용하였을 때 압축강도는 14.0MPa 로 가장 낮은 수치를 나타냈다. 또한 생석회를 사용하지 않았을 때의 압축강도는 15.
0MPa 로 가장 낮은 수치를 나타냈다. 또한 생석회를 사용하지 않았을 때의 압축강도는 15.1MPa로 가장 높은 결과를 나타냈다.
생석회 함량에 따른 기초물성 확인 결과 10%의 생석회를 사용하였을 때, 절건비중(0.80g/cm³) 대비 압축 강도(14.0MPa)값이 가장 양호하게 나타났다. 또한, ALC 소재의 강도 증진을 위해 고강도콘크리트의 원료로 사용되고 있는 실리카퓸을 추가하여 실험을 실시하였다.
실리카퓸의 함량에 따른 절건비중은 최소 0.81g/cm³부터 최대 0.86g/cm³ 까지 분포되어 있으며, 전체적으로 실리카퓸의 함량이 증가할수록 높아지는 경향을 나타냈다. 실리카퓸의 함량이 0.
이는 실리카퓸의 비표면적이 150,000∼250,000cm²/g (BET 법)정도인 초미립자이기 때문에 실험시 사용된 증류수의 양(W/B : 30%)이 더 필요한 것으로 판단된다. 즉, W/B가 낮아 슬러리 자체의 점도가 강해져 발포가 덜 되었을 뿐만 아니라, 실험 진행 중 반응이 되지 않은 실리카 퓸 입자가 미세공극에 충진되어 비중이 비교적 높게 나타난 것으로 판단된다. 절건비중 측정에 사용된 시편을 압축강도 시험기 (Torsee사, Japan)를 사용하여 실리카퓸의 함량에 따른 압축강도 측정 결과를 표 6에 나타내었다.
생석회 및 실리카퓸의 함량에 따른 기초물성을 살펴 본 결과, 표 7과 같이 고강도콘크리트 원료를 사용하기 위한 최적 배합비 및 그에 따른 기초물성을 확인 할 수 있었다.
위의 미세구조 사진을 살펴보면, 비중 0.83g/cm³의 경우 Tobermorite의 육각판상 모양이 짧고 규칙적으로 잘 형성되어 있는 반면, 비중 0.52g/cm³의 경우 Tobermorite의 형성이 불규칙하며 잘 형성되지 않았을 뿐만 아니라 Tobermorite의 크랙도 확인 할 수 있다. 이처럼 외관상으로도 확인 가능할 정도의 Tobermorite의 불규칙적인 생성과 크랙은 압축강도 및 휨강도의 저하와 밀접한 관련이 있음을 알 수 있다.
52g/cm³의 시험편의 XRD 패턴(Pattern)분석을 통해 Tobermorite의 형성 및 다른 결정상의 존재여부 등을 파악해 보았다. XRD 측정을 통해 Tobermorite 형성을 측정한 결과, 0.83g/cm³의 시험편에서는 양호한 Tobermorite의 생성이 확인되었으며, Intensity 또한 강하게 나타나는 것을 확인할 수 있었으나, 0.52g/cm³의 시험편에서는 Tobermorite의 생성이 불량할 뿐만 아니라 강도(Intensity)도 약하게 나타났으며, 터버모라이트(Tobermorite) 외의 불순물도 많이 검출된 것을 확인할 수 있었다.
1) 생석회 함량에 따른 압축강도는 절건비중 값에 비례하여 나타났으며, 10%의 생석회를 사용하였을 때 압축강도는 14.0MPa 로 가장 낮은 수치를 나타냈다. 또한 생석회를 사용하지 않았을 때의 압축강도는 15.
2) 실리카퓸이 2.25% 포함된 배합의 압축강도는 15.6MPa로 Reference값(14.0MPa)보다 약 10.3% 강도 증진 효과를 나타냈다.
3) 실리카퓸의 함량에 따른 절건비중은 최소 0.81g/cm³부터 최대 0.86g/cm³ 까지 분포되어 있으며, 전체적으로 실리카퓸의 함량이 증가할수록 높아지는 경향을 나타냈다. 실리카퓸의 함량이 0.
4) 비중 0.83g/cm³의 경우 Tobermorite의 육각판상 모양이 짧고 규칙적으로 잘 형성되어 있는 반면, 비중 0.52g/cm³ 의 경우 Tobermorite의 형성이 불규칙하며 잘 형성되지 않았을 뿐만 아니라 Tobermorite의 크랙도 확인 할 수 있다. 이처럼 외관상으로도 확인 가능할 정도의 Tobermorite의 불규칙적인 생성과 크랙은 압축강도 및 휨강도의 저하와 밀접한 관련이 있음을 알 수 있다.

후속연구

오늘날 대표적인 유리나 금속재를 사용한 건축물의 외장재는 열손실이나 내화성 문제로 인하여 경량이면서 단열성을 갖는 경량기포콘크리트가 최우선적이라 판단한다. 특히, 무독성 환경 보호 자재로 이를 외장패널의 커튼월 시스템 적용은 보다 건강하고 친 환경적이며 지속가능한 건축 환경을 제공할 것으로 기대된다.
일반적인 경량기포콘크리트의 압축강도 3MPa에서 5MPa 생산되는 비중은 0.50±0.05g/cm3 을 만족하는 No.1, 2, 3번 배합비를 만족하고 있으나 No 4, 5의 압축강도 및 휨강도는 높은 비중을 가지고 있어 알루미늄 분말, 폴리카르본산계 혼화제, W/B를 제어하여 비중을 낮추는 연구가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	패시브 하우스는 어떤 공법을 이용한 건축물인가?	정부는 ‘녹색 도시, 건축물 활성화 방안’을 마련하여 앞으로 지어질 신규 건축물에 대해 ‘제로 에너지’를 의무화 하고 기존 건축물에 대하여는 자발적인 유도 또는 지원책을 통해 ‘제로 에너지로 탈바꿈 한다’는 내용을 고시하였다. 이에 건축물의 에너지 소비율을 줄여야만 하는 목표하에 2012년부터 ‘에너지 소비 증명서’ 발급 의무화를 통해 연간 에너지 소비량을 현 수준에 30%(냉난방 에너지는 50%)를 줄이고, 2017년부터는 에너지 소비율 60% 이상을 낮춰서 첨단 단열 공법을 이용하여 에너지의 낭비를 최소화한 건축물인‘패시브 하우스’ 수준의 성능을 확보하도록 하였다.(그림 1 참고)
	정보의 건축물에 대한 제로 에너지 의무화를 통해 2012년부터 무엇의 발급을 의무화하였는가?	정부는 ‘녹색 도시, 건축물 활성화 방안’을 마련하여 앞으로 지어질 신규 건축물에 대해 ‘제로 에너지’를 의무화 하고 기존 건축물에 대하여는 자발적인 유도 또는 지원책을 통해 ‘제로 에너지로 탈바꿈 한다’는 내용을 고시하였다. 이에 건축물의 에너지 소비율을 줄여야만 하는 목표하에 2012년부터 ‘에너지 소비 증명서’ 발급 의무화를 통해 연간 에너지 소비량을 현 수준에 30%(냉난방 에너지는 50%)를 줄이고, 2017년부터는 에너지 소비율 60% 이상을 낮춰서 첨단 단열 공법을 이용하여 에너지의 낭비를 최소화한 건축물인‘패시브 하우스’ 수준의 성능을 확보하도록 하였다.(그림 1 참고)
	패시브 하우스를 실현하기 위해 주요 대상은 무엇인가?	패시브 하우스를 실현하기 위해 주요 대상은 건축물의 외벽으로 높은 단열성능과 축열성능, 내화성능, 차음성능 등이며, 특히 구조부재의 자중을 경량화 할수록 구조비용의 절감과 함께 시공과 작업성이 용이하게 된다. 오늘날 대표적인 유리나 금속재를 사용한 건축물의 외장재는 열손실이나 내화성 문제로 인하여 경량이면서 단열성을 갖는 경량기포콘크리트가 최우선적이라 판단한다.

저자의 다른 논문 :

LOADING...

활용도 분석정보

상세보기

다운로드

내보내기

활용도 Top5 논문

해당 논문의 주제분야에서 활용도가 높은 상위 5개 콘텐츠를 보여줍니다.
더보기 버튼을 클릭하시면 더 많은 관련자료를 살펴볼 수 있습니다.

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증