최근 사회기반 구조물이 대형화, 특수화, 다양화 되어감에 따라 강도적인 측면과 환경적인 측면에 부합하는 건설재료를 필요로 하고 있다. 따라서, 시멘트 제조시 주원료인 석회석 미분말을 사용하여 에너지 감축과 $CO_2$발생을 절감하고자 하였으며, 환경부하 저감형 건설재료로 부각되고 있는 고로슬래그, 플라이애쉬를 사용하고자 하였다. 본 연구에서는 수화생성물의 결합력에 따른 화학적 특성을 고려해 내구성 측면을 파악하고자 한다. 그 결과 3일 압축강도가 30 Mpa 이상 측정되었다. 또한 석회석 미분말의 사용량이 증가함에 따라 응결시간이 빨라지고, 길이변화에서 팽창되는 특징을 가지고 있다. 그리고 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였을 때와 비교하여 재령 7일 이전에는 휨강도가 높은 것으로 측정되는 등 기존 건설용 재료를 대체할 가능성이 충분하다고 판단되어진다.
최근 사회기반 구조물이 대형화, 특수화, 다양화 되어감에 따라 강도적인 측면과 환경적인 측면에 부합하는 건설재료를 필요로 하고 있다. 따라서, 시멘트 제조시 주원료인 석회석 미분말을 사용하여 에너지 감축과 $CO_2$발생을 절감하고자 하였으며, 환경부하 저감형 건설재료로 부각되고 있는 고로슬래그, 플라이애쉬를 사용하고자 하였다. 본 연구에서는 수화생성물의 결합력에 따른 화학적 특성을 고려해 내구성 측면을 파악하고자 한다. 그 결과 3일 압축강도가 30 Mpa 이상 측정되었다. 또한 석회석 미분말의 사용량이 증가함에 따라 응결시간이 빨라지고, 길이변화에서 팽창되는 특징을 가지고 있다. 그리고 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였을 때와 비교하여 재령 7일 이전에는 휨강도가 높은 것으로 측정되는 등 기존 건설용 재료를 대체할 가능성이 충분하다고 판단되어진다.
According to the recent community-based structures enlargement, specification, and diversification. It needs appropriate construction materials in terms of intensity and environmental aspects. Thus, in manufacturing the cement using micro limestone powder which is main material. It is also expected ...
According to the recent community-based structures enlargement, specification, and diversification. It needs appropriate construction materials in terms of intensity and environmental aspects. Thus, in manufacturing the cement using micro limestone powder which is main material. It is also expected to save energies and reduces $CO_2$, by using the blast furnace slag and fly ash which are mitigated environmental load construction materials that emerged. In this research, The durability aspect tries to be grasped considering the chemical property according to the coherence of the hydration product. Consequently, The compressive strength was measured over 30 Mpa on 3rd. In addition, according to the content of the limestone powder, the setting time is promoted. It has the feature expanded in the length change. And it is determined because the possibility of replacing the existing for construction material such as it is measured compared with the time to use the portland cement usually that flexural strength is high with the age 7 days ago, so it is sufficient.
According to the recent community-based structures enlargement, specification, and diversification. It needs appropriate construction materials in terms of intensity and environmental aspects. Thus, in manufacturing the cement using micro limestone powder which is main material. It is also expected to save energies and reduces $CO_2$, by using the blast furnace slag and fly ash which are mitigated environmental load construction materials that emerged. In this research, The durability aspect tries to be grasped considering the chemical property according to the coherence of the hydration product. Consequently, The compressive strength was measured over 30 Mpa on 3rd. In addition, according to the content of the limestone powder, the setting time is promoted. It has the feature expanded in the length change. And it is determined because the possibility of replacing the existing for construction material such as it is measured compared with the time to use the portland cement usually that flexural strength is high with the age 7 days ago, so it is sufficient.
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문제 정의
배출로 인한 기상이변과 지구온난화의 문제를 해결하기 위해 석회석 미분말, 고로슬래그, 플라이애쉬를 사용하였다. 그리고 기존 연구의 건조수축과 초기강도 저하, 응결시간 지연 등 재료적 결합현상의 문제점을 개선하고자 알칼리 반응과 수화반응 통해 강도 특성을 판단하고자 하였다.
따라서, 본 연구에서는 건설소재의 요구 특성에 따라 값싸게 대량 구입이 가능하며, 소성과정을 거치지 않은 비정질의 석회석 미분말을 시멘트를 대신하여 주원료로 사용하고. Si와 Al이 다량 함유하고 있는 산업폐기물인 고로슬래그, 플라이애쉬를 알칼리 경화반응과 수화반응을 통해 CO2가 배출하지 않는 무시멘트 개념의 그린콘크리트 개념을 정립하고, 석회석 미분말의 사용비율에 따른 그린 모르타르의 경화 메카니즘 및 강도발현특성을 규명하고자 하였다.
제안 방법
휨강도의 역학적 특성을 평가하기 위해 KS L ISO 679에 따라 160 × 40 × 40 mm의 공시체를 제작하였다. 90℃의 양생을 실시한 후 제시된 방법에 따라 재령 3일, 7일, 14일의 휨강도 시험을 실시하였다. 모르타르의 길이변화 시험을 위해 KS F2424에 나와 있는 다이얼 게이지를 이용한 길이변화 시험을 실시하였다.
기존의 시멘트 제조공정에서 발생하는 CO2 배출로 인한 기상이변과 지구온난화의 문제를 해결하기 위해 석회석 미분말, 고로슬래그, 플라이애쉬를 사용하였다. 그리고 기존 연구의 건조수축과 초기강도 저하, 응결시간 지연 등 재료적 결합현상의 문제점을 개선하고자 알칼리 반응과 수화반응 통해 강도 특성을 판단하고자 하였다.
모르타르의 길이변화 시험을 위해 KS F2424에 나와 있는 다이얼 게이지를 이용한 길이변화 시험을 실시하였다. 본 연구에서는 초기의 모르타르 건조수축과 그 경향을 파악하기 위하여 160 × 40 × 40 mm의 공시체를 제작하여 온도 90℃에서 24시간 양생시킨 후 몰드를 제거하여 1일부터 8일까지의 건조수축을 1 μm의 단위로 측정하였다.
석회석 미분말, 고로슬래그 미분말, 플라이애쉬의 배합에 따라 석회석 미분말을 사용하였을 경우 초기강도의 증진을 파악하고자 강도를 측정하였다. 물-주원료비, 알칼리 활성화제, 화학적 결합력을 고려하여 배합하여 실험한 결과 Fig.
석회석 미분말, 플라이애쉬, 고로슬래그를 주원료로 사용하여, 강도특성을 파악하고자 응결시험, 압축강도시험, 휨강도시험, 길이변화시험을 실시하였다. 응결 시험은 관입 저항침에 의한 실험으로서 KS F 2436에 의거해서 모르타르에 대하여 실험을 시행하였으며, 관입 저항치가 3.
대상 데이터
석회석 미분말은 칼사이트(Calcite), 아라고나이트 (Aragonite), 바테라이트(Vaterite)의 동질다상이 존재한다. 가장 안정한 형태인 칼사이트 석회석 미분말을 사용하였다.
성분을 가진 석영 알갱이로 된 잔골재를 사용하였다. 국내 K사의 제품으로서 최대 입경이 0.6 mm인 잔골재를 사용하였다. 사용된 잔골재의 물리적 성질은 Table 3과 같다.
모르타르 제작에 필요한 잔골재는 무수규사인 SiO2성분을 가진 석영 알갱이로 된 잔골재를 사용하였다. 국내 K사의 제품으로서 최대 입경이 0.
이론/모형
5 MPa일 때 초결, 28 MPa일 때 종결로 보았다. 모르타르의 압축강도 시험은 일축으로 압축을 주어 모르타르의 강도를 평가하는 실험으로 KS L 5105 수경성 시멘트 모르타르의 압축강도 시험 방법에 의거하여 50 × 50 × 50 mm의 몰드로 성형하여 90℃의 양생을 실시한 후 실험 하였다. 휨강도의 역학적 특성을 평가하기 위해 KS L ISO 679에 따라 160 × 40 × 40 mm의 공시체를 제작하였다.
석회석 미분말, 플라이애쉬, 고로슬래그를 주원료로 사용하여, 강도특성을 파악하고자 응결시험, 압축강도시험, 휨강도시험, 길이변화시험을 실시하였다. 응결 시험은 관입 저항침에 의한 실험으로서 KS F 2436에 의거해서 모르타르에 대하여 실험을 시행하였으며, 관입 저항치가 3.5 MPa일 때 초결, 28 MPa일 때 종결로 보았다. 모르타르의 압축강도 시험은 일축으로 압축을 주어 모르타르의 강도를 평가하는 실험으로 KS L 5105 수경성 시멘트 모르타르의 압축강도 시험 방법에 의거하여 50 × 50 × 50 mm의 몰드로 성형하여 90℃의 양생을 실시한 후 실험 하였다.
모르타르의 압축강도 시험은 일축으로 압축을 주어 모르타르의 강도를 평가하는 실험으로 KS L 5105 수경성 시멘트 모르타르의 압축강도 시험 방법에 의거하여 50 × 50 × 50 mm의 몰드로 성형하여 90℃의 양생을 실시한 후 실험 하였다. 휨강도의 역학적 특성을 평가하기 위해 KS L ISO 679에 따라 160 × 40 × 40 mm의 공시체를 제작하였다. 90℃의 양생을 실시한 후 제시된 방법에 따라 재령 3일, 7일, 14일의 휨강도 시험을 실시하였다.
성능/효과
(1) 석회석 미분말의 재료적 특성인 충진성으로 인해 생성물의 공극을 채우고 고로슬래그, 플라이애쉬와의 결합력을 파악 하고자 하였다. 석회석 미분말이 고로슬래그와 혼합하였을 경우 충전성의 영향으로 플라이애쉬와 함께 지속적으로 생성되는 C-S-H겔의 공극을 채우고 다른 결정의 수화상과 결합하여 치밀한 구조를 기대 할 수 있다.
(2) 수화 반응과 알칼리 반응의 이중적 반응을 유도함으로써 고로슬래그, 플라이애쉬의 응결시간 지연에 따른 문제점을 개선하고자 주원료의 각 구성별 사용량에 따라 응결시간을 측정하였다. 그 결과 석회석 미분말의 사용량이 증가함에 따라 응결시간이 빨라진다.
(3) 모든 배합표에서 3일강도가 28일 강도의 80%이상 강도가 발현함으로써 초기강도가 높은 것으로 판단 되어 지며, 3일강도가 30MPa 이상의 높은 압축강도를 달성할 수 있었고, 재령이 길어질수록 압축강도가 증가 하였다.
(5) 석회석 미분말의 사용량이 증가할수록 소폭 팽창 하는 것으로 판단되어진다. 하지만 일반적으로 고로슬래그 미분말의 사용에 따라 수축하는 경향이 있듯이 적정 석회석 미분말을 사용할수록 상호 작용을 통해 수축, 팽창을 예상할 수 있을 것으로 판단되어진다.
(4) 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하지 않고 석회석 미분말의 사용 가능성에 대해서 판단 하고자 하였다. 석회석 미분말 사용량이 주원료의 40%이상인 경우에는 대조군인 보통 포틀랜드 시멘트, 고로슬래그, 플라이애쉬를 사용했을 경우보다 휨강도가 높은 것으로 나타났다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
포틀랜드시멘트의 주원료는?
전 세계적인 기상이변과 지구온난화로 탄소 및 온실 가스 배출에 대한 관심이 증가하면서, 도시문명의 주요 건설재료인 포틀랜드시멘트의 제조공정에 따른 환경파괴와 CO2 배출의 심각성이 증대되고 있다. 포틀랜드시멘트는 주원료인 석회석을 채광하여 분쇄하고, 1,450oC로 소성하는 과정에서 석탄과 석유와 같은 천연자원을 연료로 사용하여 자원고갈의 문제점과 시멘트를 제조하기 위해 점토, 납석, 플라이애쉬, 철광석, 경석 등을 부원료로 사용함으로써 소비되는 자원과 시멘트 톤당 0.91 Ton 정도의 CO2를 배출하는 것으로 알려져 있다.
플라이애쉬 표면은 어떠한 결합을 하고 있는가?
플라이애쉬가 알칼리 활성제와 반응하여 플라이애쉬 표면은 음이온화 과정이 이루어진다. 이로 인해 표면은 Si-O-Si, Al-O-Si의 결합을 이루고 있다. 물과 접촉시 표면은 Si-OH결합을 이루고, 이 Si-OH의 결합은 알칼리 활성화제의 OH−에 의해 플라이애쉬의 표면은 Si-O−의 음이온으로 대전된다.
포틀랜드시멘트의 제조공정에 따른 환경파괴와 CO2 배출의 심각성이 증대되고 있는 이유는?
전 세계적인 기상이변과 지구온난화로 탄소 및 온실 가스 배출에 대한 관심이 증가하면서, 도시문명의 주요 건설재료인 포틀랜드시멘트의 제조공정에 따른 환경파괴와 CO2 배출의 심각성이 증대되고 있다. 포틀랜드시멘트는 주원료인 석회석을 채광하여 분쇄하고, 1,450oC로 소성하는 과정에서 석탄과 석유와 같은 천연자원을 연료로 사용하여 자원고갈의 문제점과 시멘트를 제조하기 위해 점토, 납석, 플라이애쉬, 철광석, 경석 등을 부원료로 사용함으로써 소비되는 자원과 시멘트 톤당 0.
참고문헌 (7)
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Michal F . Petrou, et al, 2000: Influence of Mortar Rheology on Aggregate Settlement, ACI Materials Journal, July -August, pp. 479-485.
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