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고로슬래그미분말 및 하수슬러지를 활용한 저강도 콘크리트의 기초적 물성
Fundamental Properties of Low Strength Concrete Mixture with Blast Furnace Slag and Sewage Sludge 원문보기

한국구조물진단유지관리공학회 논문집 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, v.17 no.3, 2013년, pp.136 - 144  

권칠우 (동명대학교 건축공학과) ,  임남기 (동명대학교 건축공학과)

초록
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본 연구에서는 각종 산업부산물 및 도시형 리싸이클링 재료 등의 재생자원을 안전하게 유효 이용할 수 있는 방안으로 BFS 및 SS를 활용한 저강도 콘크리트의 기초적 물성을 파악하기 위하여 플로우블리딩, 일축압축강도, 환경오염평가를 중심으로 실험을 실시하였다. BFS 및 SS를 활용한 저강도 콘크리트의 경우 최소단위수량의 확보를 통한 유동성 개선 및 블리딩율 억제 또한, 현장 적용성을 고려한 일축압축강도의 확보에 있어 사용 잔골재의 차이에 상관없이 BFS 6000 이상을 30% 범위에서 혼입하는 것이 가장 유효한 것으로 나타났다. 특히, SS의 유효 활용 측면에서 BFS 8000을 30% 범위에서 혼합하여 사용하면 유동성 개선 및 블리딩율 억제, 일축압축강도의 확보는 물론 현장 적용에 있어 가장 최적의 배합조건으로 나타났다. 한편, SS를 활용한 시멘트 개량토를 대상으로 유해물질 함유량 및 용출시험을 실시한 결과 모두 환경 기준치 이하를 만족하는 것으로 나타나 주변 환경에 미치는 영향은 없는 것으로 확인되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, in order to establish a plan that will enable safe use of renewable resources such as diverse industrial by-products and urban recycled materials, we conducted experiments that focused on flow, bleeding, compressive strength and environmental pollution evaluation to evaluate the mater...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그리고, 본 연구에서는 최근 환경문제의 심각성을 고려하여 각종 산업부산물 등의 재생자원의 사용이 주변 환경에 미치는 영향을 파악하기 위하여 SS를 대상으로 환경오염평가를 실시하였다. 특히, 최근 시멘트 개량토로부터 용출되는것으로 알려진 육가크롬 (Cr)을 중심으로 환경부 공정시험에 의거 유해물질 함유량 및 용출시험을 실시하는 방법으로 SS의 혼입이 주변 환경에 미치는 영향을 검토하였다.
  • 본 실험에서는 최근 각종 산업부산물 등의 재생자원을 재활용한 시멘트 개량토의 사용이 주변 토양 환경에 미치는 영향을 평가하였다. 최근의 연구에 의하면 시멘트 개량토를 이용한 용출시험 결과에서 시멘트의 수화 반응에 의해 고정되지 않은 Cr의 미세한 입자들이 용출되는 것으로 보고되고 있다.
  • 본 연구에서는 ACI Committe 229 및 유동화 처리토 이용 매뉴얼에 의거하여 BFS 및 SS 혼입 저강도 콘크리트의 플로우 및 블리딩 시험을 실시하여 최소단위수량의 확보를 통한 유동성 평가를 실시하고 또한, 일축압축강도 시험을 통해 강도 특성을 파악하는 방법으로 현장 적용을 위한 기초적 물성을 검토하였다.
  • 본 연구에서는 BFS 및 SS의 혼입이 저강도 콘크리트의 물성에 미치는 영향을 검토하기 위해 다음과 같은 재료를 이용하여 실험을 실시하였다.
  • 본 연구에서는 BFS 및 SS의 혼입이 저강도 콘크리트의 유동성 및 일축압축강도에 미치는 영향을 파악하기 위해 단위시멘트량 (100 kg/m3)을 고정하여 배합을 결정하였다. 또한, 각 재료의 배합에 있어서는 일본 유동화 처리토 이용매뉴얼의 현장 적용을 위한 평가 기준에 의거 목표 플로우값 220±20 (mm) 및 블리딩율 3% 이하 (20시간 후), 일축압축 강도 0.
  • 본 연구에서는 SS를 활용한 시멘트 개량토를 대상으로 Cr 을 중심으로 비소 (As), 카드뮴 (Cd), 납 (Pb), 수은 (Hg) 등의 금속 이온 농도를 측정하는 방법으로 유해물질 함유량을 측정하고 환경부 공정시험 방법에 의거하여 용출시험을 실시하는 방법으로 SS를 활용한 시멘트 개량토의 사용이 주변 환경에 미치는 영향을 평가하였다. 유해물질 함유량 시험 결과는 Table 6, 용출시험 결과는 Table 7과 같다.
  • 본 연구에서는 각종 산업부산물 및 리싸이클링 재료 등의 재생자원을 안전하게 유효 이용하는 방법이지만, 국내에서는 지금까지 그 사례가 적었던 새로운 용도를 개척하고 대규모의 비용과 환경 부하를 저감할 수 있는 새로운 형태의 저강도 콘크리트의 개발을 위한 연구를 실시하였다. 즉, 지금까지 하중을 지지하지 않는 구조물에서의 되메움재 및 공동충전재로서 적용되어 왔던 저강도 콘크리트를 Fig.
  • 본 연구에서는 다양한 용도와 사용재료별 요구 성능에 대응할 수 있는 새로운 형태의 저강도 콘크리트의 개발을 위한 연구의 일환으로 BFS 및 SS를 활용한 저강도 콘크리트의 기초적 물성을 파악하기 위하여 플로우 및 블리딩, 일축압축 강도, 환경오염 평가를 중심으로 실험을 실시하여 다음과 같 3은 결론을 얻었다.
  • 본 연구에서는 최근 시멘트 개량토를 중심으로 용출되는것으로 알려진 Cr을 중심으로 비소 (As), 카드뮴 (Cd), 납 (Pb), 수은 (Hg) 등의 금속이온 농도를 측정하는 방법으로 유해물질 함유량을 측정하고 환경부 공정시험방법에 의거 용출시험을 실시하는 방법으로 SS의 사용이 주변 환경에 미치는 영향을 평가하였다. 용출시험방법은 Photo 4와 같다.
  • 이를 통해 앞으로 다양한 용도와 사용재료별 요구성능에 대응할 수 있는 새로운 형태의 저강도 콘크리트 개발을 위한 자료를 제시함으로서 앞으로 국가차원에서의 “재생자원의 재활용률 극대화” 및 “재생자원의 유효 건설자재화” 실현에 있어 그 토대가 될 수 있는 기초적인 자료를 제시하고자 한다.
  • 본 연구에서는 각종 산업부산물 및 리싸이클링 재료 등의 재생자원을 안전하게 유효 이용하는 방법이지만, 국내에서는 지금까지 그 사례가 적었던 새로운 용도를 개척하고 대규모의 비용과 환경 부하를 저감할 수 있는 새로운 형태의 저강도 콘크리트의 개발을 위한 연구를 실시하였다. 즉, 지금까지 하중을 지지하지 않는 구조물에서의 되메움재 및 공동충전재로서 적용되어 왔던 저강도 콘크리트를 Fig. 1과 같이 건축구조물에서의 되메움재료로써 새로운 적용가능성을 검토하기 위한 기초적인 연구의 일환으로 BFS 및 SS를 혼입한 저강도 콘크리트의 제물성 시험을 실시하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
일본에서 저강도 콘크리트의 의미는? 3N/mm2) or less at the age of 28 days (ACI Committee 229, 1994)”로 정의하고 있다. 또한, 일본에서는 제어된 저강도 재료의 의미로서 “제어형 저강도 재료 또는 저강도 제어형 재료”로 불리어지고 있는 유동화 처리토의 일종이다.
ACI Committee 229에서 정의한 저강도 콘크리트란? 저강도 콘크리트 (CLSM: Controlled Low Strength Materials) 는 시멘트계 슬러리 재료로서 ACI Committee 229 (1994)에서는 “material that results in a compressive strength of 1200 psi (8.3N/mm2) or less at the age of 28 days (ACI Committee 229, 1994)”로 정의하고 있다. 또한, 일본에서는 제어된 저강도 재료의 의미로서 “제어형 저강도 재료 또는 저강도 제어형 재료”로 불리어지고 있는 유동화 처리토의 일종이다.
저강도 재료의 가장 큰 특징은? 저강도 재료의 가장 큰 특징은 고로슬래그미분말 (Blast Furnace slag, 이하 BFS) 및 하수슬러지 (Sewage Sludge, 이하 SS) 등의 재생자원을 안전하게 경제적으로 활용할 수있다는 것이다. 하지만, 각국에서 생산되는 재료 등 여러 환경적인 차이로 인해 현재까지도 하나의 공통된 규격 없이 각국의 이용매뉴얼을 중심으로 현장에 적용되고 있는바, 이에 대한 적극적인 문제 해결이 앞으로 저강도 콘크리트의 폭넓은 보급에 있어 커다란 걸림돌이 되고 있다.
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참고문헌 (11)

  1. ACI Committee 229, Controlled Low Strength Materials, Concrete International, ACI 229 R-94, 1994, pp.55-64. 

  2. Civil Research Institute Ministry of Construction Japanese Government, "Liquified Stabilized Soil (CLSM) Uses Technical Manual", Gibodan publishing company (Tokyo), 2008, pp.1-10. 

  3. CLSM Dissemination Consider Committee, CLSM Uses Manual, Hokkaido Civil technical Institute Concrete Research Committee, Hokkaido, 2006, pp.1-13. 

  4. Horiguchi, T., Fujita, R., Shimura, K., "Applicability of Controlled Low-Strength Materials with Incinerated Sewage Sludge Ash and Crushed-Stone Powder", Journal of materials in civil engineering, vol. 23, No. 6, 2011, pp.767-771. 

  5. Horiguchi, T., Okumura, H., Saeki N., "Durability of CLSM with Used Foundry Sand, Bottom Ash in Cold Regions", ACI Special Publication SP, vol. 200, No. 2, 2001, pp.325-340. 

  6. Horiguchi, T., Saeki, N., "Compressive strength and leachate characteristics of new green CLSM with eco-cement and melted slag from municipal solid waste", ACI Special Publication SP, vol. 221, No. 6, 2004, pp.539-558. 

  7. Kim, D. H., Horiguchi, T., Lim, N. G., "Rational Method of CLSM Mixture with Sewage Sludge Cinder", Journal of Korea Concrete Institute, vol. 24, No. 4, 2012, pp.465-472. (in Korean) 

  8. Kim, Y. G., Jee, S. H., Chun, B. S., "A Study on the pH Reduction of Controlled Low Strength Material with Coal Ash", Korea Geo-Environmental Society, vol. 11, No. 9, 2010, pp.39-45. (in Korean) 

  9. Ministry of Environment, "Effluent Quality Standard of Water Pollution", Notification No.138 of the Ministry of Environment (2007), 2007, pp.1-8. 

  10. Okumura, H., Horiguchi, T., Saeki, N., "Basic properties of controlled low strength materials with various mix of coal ashes", Report No3. V-41, Japan Society of Civil Engineers, Hokkaido, 2002, p.888. 

  11. Yi, S. T., Non, J. H., Kim, J. H., Lee, K. J., "A Study on the Improvement of Early-age Compressive Strength of Smart BFS Powder Added Cement Mortar", Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, vol. 17, No. 2, March 2013, pp.135-141. (in Korean) 

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