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
- 플라이 애시의 경우 재활용률이 매년 증가하고 있으나, 바텀 애시의 경우 다공성의 특성을 가지고 있어 높은 흡수율과 굳지 않은 콘크리트 내부에서의 연행 공기 흡착 등의 열악한 조건을 가지고 있기 때문에 이에 대한 충분한 검토가 이루어져야 할 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 바텀 애시 치환율 증가에 따른 유동성 저하의 문제점을 물시멘트비의 조절을 통해 보완하고자 하였고 콘크리트의 압축강도 특성을 확인하였으며, 콘크리트 생산 후 경시변화를 고려하여 비빔 후 1시간까지 굳지 않은 콘크리트성상을 확인함으로써 바텀 애시의 콘크리트 활용에 대한 실질적 자료를 제시하고자 한다.
- 2단계 실험에서는 바텀 애시의 치환율 증가에 따른 유동성저하를 물시멘트비의 조절로 보완하였다. 또한, 실제 콘크리트 타설 현장까지의 운송시간을 고려하여 초기 슬럼프 및 공기함유량을 높게 설정하고 비빔 후 1시간의 슬럼프와 공기량을 확인하여 적정한 유동성과 공기량을 확보하고자 하였다.
- 본 연구에서는 바텀 애시를 콘크리트의 잔골재로 활용하기 위하여 바텀 애시를 잔골재로 치환한 콘크리트를 제작하여 유동성 및 공기함유량에 대한 경시변화를 검토하였고 압축강도를 측정하였으며 이를 통해 다음과 같은 결론을 얻었다.
제안 방법
- 3단계 실험에서는 1, 2단계에서 사용한 S사의 고성능 감수제 대신 K사의 고성능 감수제를 사용하여 2단계 실험과 동일한 실험을 실시하여 감수제의 변동에 따른 콘크리트 품질관리 방법에 대하여 검토하고자 하였다.
- 실험은 총 3단계로 나누어 실시하였고 1단계 실험에서는 바텀 애시의 치환에 따른 유동성 저하를 확인하기 위하여 물시멘트비는 40%, 화학혼화제는 시멘트의 1%로 고정하여 바텀 애시의 치환율을 10% 단위씩 증가시켰으며 굳지 않은 콘크리트의 유동특성과 굳은 콘크리트의 압축강도 특성을 검토하였다. 바텀 애시를 30% 이상 치환할 경우 콘크리트의 타설이 용이하지 않을 정도로 급격히 슬럼프가 낮아졌기 때문에 치환율 30%이상의 콘크리트는 제작하지 않았다.
- 제작된 콘크리트를 KS F 2402 및 KS F 2421에 준하여 비빔직 후, 비빔 후 30분, 비빔 후 60분에 굳지 않은 콘크리트의 슬럼프 및 공기함유량을 측정하였다. 각 측정값은 2회를 측정하여 평균값을 취하였다.
- 콘크리트의 비빔은 용량 100ℓ 의 강제식 팬타입 믹서를 사용하였으며 비빔 순서는 시멘트, 잔골재, 굵은골재, 바텀 애시를 투입하여 건비빔을 30초 동안 실시한 후 물과 고성능 감수제를 투입하여 3분간 비빔한 후 토출하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서 사용된 시멘트는 밀도 3.15g/cm3의 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였고 별도의 결합재는 사용하지 않았다. Table 3에 사용된 시멘트의 물리적 성질을 나타내었다.
- 본 연구에서 사용된 잔골재는 밀도 2.61g/cm3의 포천산 부순 모래를 사용하였으며, 굵은 골재는 최대 치수 25mm, 밀도 2.59g/cm3인 포천산 화강암질 부순 자갈을 사용하였다.
- 본 연구에서는 1~2단계 실험에서 S사에서 제조된 폴리카르본산계 고성능 감수제를 사용하였고, 3단계 실험에서 K사의 폴리카르본산계 고성능 감수제를 사용하였으며 적정한 공기연행을 위하여 양질의 공기연행제를 사용하였다.
- 본 연구에서는 영흥화력발전소에서 채집한 비중 2.11, 미연탄소에 대한 강열감량은 12%인 바텀 애시를 5mm체로 선별하여 사용하였다. Table 4에 바텀 애시의 화학적 성질을 나타내었고 Fig.
데이터처리
- 제작된 콘크리트를 KS F 2402 및 KS F 2421에 준하여 비빔직 후, 비빔 후 30분, 비빔 후 60분에 굳지 않은 콘크리트의 슬럼프 및 공기함유량을 측정하였다. 각 측정값은 2회를 측정하여 평균값을 취하였다.
이론/모형
- 모든 공시체는 KS F 2403에 준하여 제작하였으며, ∅10×20cm의 크기로 제작하여 1일 후 탈형하고 23±2℃의 수중에서 양생하여 각 재령별 압축강도를 측정하였다.
- 모든 공시체는 KS F 2403에 준하여 제작하였으며, ∅10×20cm의 크기로 제작하여 1일 후 탈형하고 23±2℃의 수중에서 양생하여 각 재령별 압축강도를 측정하였다. 압축강도는 KS F 2405에 준하여 실시하였으며 측정값은 공시체 3개의 평균값이다.
성능/효과
- 1. 영흥화력발전소에서 채취한 바텀 애시의 경우 0.6mm 이하의 미분이 다량 함유되어 있어 미분이 부족한 모래에 사용 할 경우 미립분을 보충할 수 있을 것으로 판단된다.
- 2. 물시멘트비를 고정한 상태에서 바텀 애시를 적용할 경우 치환율이 증가할수록 작업성이 크게 저하되는 것을 확인할 수 있었으며, 콘크리트 제조 시 이에 대한 대책으로 고성능감수제 및 단위수량의 증가가 필요할 것으로 판단된다.
- 3. 콘크리트의 잔골재로서 바텀 애시를 사용하기 위해서는 바텀 애시의 치환율이 증가할수록 단위수량을 증가시키는 방법을 통해 유동성 저하를 방지할 수 있었고 감수제의 종류에 따라 경시변화에 의한 유동성 저하 정도는 상이하게 나타났으나 감수제의 성능을 파악하여 적절히 사용한다면 바텀 애시를 콘크리트의 잔골재로 사용 가능함을 확인할 수 있었다.
- 4. 바텀 애시의 강열감량은 12%로서 공기함유량 확보를 위하여 공기연행제의 사용량은 바텀 애시의 치환율에 비례하여 증가하였고, 바텀 애시의 사용에 따른 공기함유량 확보 대책으로 공기연행제를 감수제와 별도로 사용하는 방법을 통해 콘크리트를 제조하는 것이 품질관리에 용이할 것으로 판단된다.
- 2~4에 바텀 애시를 각각 잔골재의 10, 20, 30% 치환한 혼합 골재의 입도를 나타내었다. Fig. 1에 나타난 바와 같이 바텀 애시 단독 입도가 표준입도분포를 다소 벗어나는 결과를 나타내었으나 바텀 애시를 잔골재에 일부 치환할 경우 표준 입도분포에 적합한 입도를 나타내고 있음을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 사용한 부순 모래나 세척에 의해 미립분의 함량이 적어지는 세척사 등에 활용한다면 콘크리트의 잔골재로서 활용하기 위한 입도분포를 만족할 수 있을 것으로 판단된다.
- 5~7은 각 단계별 실험에서의 슬럼프 및 공기함유량 측정 결과이다. Table 5 및 Fig. 5에 나타낸 1단계 실험의 경우 바텀 애시를 치환하여 사용하지 않은 1-BA00의 초기 슬럼프는 90mm 이고 1-BA10의 경우 55mm, 1-BA20의 경우 25mm로 바텀 애시를 치환할 경우 사용량 증가와 비례하여 급격한 유동성 저하를 확인 할 수 있었다. 이러한 이유는 기존 연구(Choi et al.
- 본 연구에서는 바텀 애시의 치환에 따른 유동성 저하에 대한 대책으로 단위수량을 증가시키는 방법을 채택하였고, Table2에 나타난바와 같이 단위수량의 증가시켜 초기 슬럼프를 높게 설정함으로써 경시변화를 고려한 목표 슬럼프를 확보할 수 있음을 확인하였다. 다만, 2단계의 실험에서는 110~140mm의 초기슬럼프에서 1시간 경과 후 목표 슬럼프 범위에 적합하였고, 3단계 실험에서는 초기 슬럼프 145~180mm의 슬럼프를 확보하여야 1시간 후 목표 슬럼프 범위에 적합한 것으로 나타나 고성능감수제의 감수성능이나 유동성의 유지성능에 따라 차이가 있는 것을 알 수 있었다. 하지만 각 고성능 감수제의 유동성 유지성능을 파악하여 적절히 대처한다면, 타설 현장까지의 운송시간을 고려한 콘크리트 제조가 가능할 것으로 사료된다.
- 또한, 콘크리트의 공기량 확보를 위한 AE제의 사용량과 공기함유량 측정결과를 나타낸 Table 2, 5 및 Fig. 6~7을 살펴보면 콘크리트 내부 연행 공기를 확보하기 위해서는 바텀 애시의 증가와 비례하여 공기연행제 사용량이 증가함을 알 수 있다. 이러한 이유는 바텀 애시의 강열감량이 12%로 미연탄에 의한 공기흡착에 의하여 공기연행제 사용량이 증가한 것으로 판단된다.
- 8~10에 나타내었다. 물시멘트비를 고정하고 잔골재의 일부를 바텀 애시로 치환한 1단계 실험의 결과를 나타낸 Fig. 8을 살펴보면 바텀 애시의 치환율 증가함에 따라 압축강도가 감소하지 않았고 바텀 애시를 사용하지 않은 1-BA00의 콘크리트와 유사한 압축강도를 발현하는 것을 확인할 수 있었는데, 이는 바텀 애시 중의 미분에 의한 충전효과 때문으로 판단된다.
- 본 연구에서는 바텀 애시의 치환에 따른 유동성 저하에 대한 대책으로 단위수량을 증가시키는 방법을 채택하였고, Table2에 나타난바와 같이 단위수량의 증가시켜 초기 슬럼프를 높게 설정함으로써 경시변화를 고려한 목표 슬럼프를 확보할 수 있음을 확인하였다. 다만, 2단계의 실험에서는 110~140mm의 초기슬럼프에서 1시간 경과 후 목표 슬럼프 범위에 적합하였고, 3단계 실험에서는 초기 슬럼프 145~180mm의 슬럼프를 확보하여야 1시간 후 목표 슬럼프 범위에 적합한 것으로 나타나 고성능감수제의 감수성능이나 유동성의 유지성능에 따라 차이가 있는 것을 알 수 있었다.
- 다만, 2단계의 압축강도에 비해 3단계 실험에서의 압축강도가 낮았던 이유는 공기함유량의 영향과 2단계의 콘크리트에 비해 단위수량이 증가하였기 때문으로 판단된다. 이상의 결과와 같이 본 연구에서 실시한 바텀 애시 치환율 30%정도까지는 콘크리트의 잔골재로서 치환하여 사용하였을 경우 강도에 대한 영향이 적어 바텀 애시를 콘크리트용 잔골재로 활용하기 위한 가능성을 확인할 수 있었다.
- 이는 바텀 애시의 치환율이 증가할수록 동일 시공성을 만족하기 위한 물시멘트비가 증가하였고 바텀 애시의 강도가 부순잔골재에 비하여 낮기 때문에 압축강도에 영향을 미친 것으로 사료된다. 하지만, 91일 재령의 압축강도는 각 단계별실험에서 바텀 애시의 치환율에 따른 강도 차이가 미미한 것을 확인할 수 있었다. 이러한 이유는 바텀 애시의 포졸란 반응에 의한 장기강도 개선에 의한 영향으로 사료된다.
후속연구
- 5. 바텀 애시의 치환율이 높아짐에 따라 콘크리트의 유동성 확보를 위하여 물시멘트비가 증가하였고 콘크리트의 압축강도를 다소 저하시키는 요인으로 작용되었으나, 일반잔골재와 달리 포졸란 반응을 기대할 수 있어 장기 강도 발현에 기여할 것으로 예상되어 이에 대한 장기적 관찰이 필요할 것으로 판단된다.
- 1에 나타난 바와 같이 바텀 애시 단독 입도가 표준입도분포를 다소 벗어나는 결과를 나타내었으나 바텀 애시를 잔골재에 일부 치환할 경우 표준 입도분포에 적합한 입도를 나타내고 있음을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 사용한 부순 모래나 세척에 의해 미립분의 함량이 적어지는 세척사 등에 활용한다면 콘크리트의 잔골재로서 활용하기 위한 입도분포를 만족할 수 있을 것으로 판단된다.
- 5에 나타낸 1단계 실험의 경우 바텀 애시를 치환하여 사용하지 않은 1-BA00의 초기 슬럼프는 90mm 이고 1-BA10의 경우 55mm, 1-BA20의 경우 25mm로 바텀 애시를 치환할 경우 사용량 증가와 비례하여 급격한 유동성 저하를 확인 할 수 있었다. 이러한 이유는 기존 연구(Choi et al., 2003)에서와 같이 천연잔골재에 비해 흡수율이 높은 바텀 애시를 사용할 경우 단위 수량의 일부를 흡수하여 유동성 저하가 나타난 것으로 판단되며, 이러한 유동성 저하를 방지하기 위해서는 고성능 감수제의 첨가량이나 단위 수량을 높이는 등의 대책이 필요할 것으로 판단된다.
- , 2002) 등이 일부 진행 중이나 바텀 애시를 콘크리트의 잔골재 로서 활용하기 위한 실질적 연구는 미흡한 실정이다. 플라이 애시의 경우 재활용률이 매년 증가하고 있으나, 바텀 애시의 경우 다공성의 특성을 가지고 있어 높은 흡수율과 굳지 않은 콘크리트 내부에서의 연행 공기 흡착 등의 열악한 조건을 가지고 있기 때문에 이에 대한 충분한 검토가 이루어져야 할 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 바텀 애시 치환율 증가에 따른 유동성 저하의 문제점을 물시멘트비의 조절을 통해 보완하고자 하였고 콘크리트의 압축강도 특성을 확인하였으며, 콘크리트 생산 후 경시변화를 고려하여 비빔 후 1시간까지 굳지 않은 콘크리트성상을 확인함으로써 바텀 애시의 콘크리트 활용에 대한 실질적 자료를 제시하고자 한다.
- 다만, 2단계의 실험에서는 110~140mm의 초기슬럼프에서 1시간 경과 후 목표 슬럼프 범위에 적합하였고, 3단계 실험에서는 초기 슬럼프 145~180mm의 슬럼프를 확보하여야 1시간 후 목표 슬럼프 범위에 적합한 것으로 나타나 고성능감수제의 감수성능이나 유동성의 유지성능에 따라 차이가 있는 것을 알 수 있었다. 하지만 각 고성능 감수제의 유동성 유지성능을 파악하여 적절히 대처한다면, 타설 현장까지의 운송시간을 고려한 콘크리트 제조가 가능할 것으로 사료된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.