일반적으로 동슬래그를 콘크리트에 혼입하여 사용하는 경우, 동슬래그의 높은 자중으로 인한 블리딩의 증가로 경화 콘크리트의 압축강도 및 내구성의 저하가 유발된다. 본 연구에서는 산업부산물인 동슬래그를 잔골재의 대체골재로 사용하고자 하였는데 이에 따른 단점의 해소 및 자원 재활용 측면에서 플라이애쉬와의 병용 사용을 실시하였다. 본 연구 결과, 플라이애쉬의 혼입은 동슬래그만 단독으로 사용한 경우보다, 블리딩은 50%, 건조수축은 5%, 중성화 저항성은 30% 감소 및 압축강도는 10% 정도 향상 효과가 나타났다.
일반적으로 동슬래그를 콘크리트에 혼입하여 사용하는 경우, 동슬래그의 높은 자중으로 인한 블리딩의 증가로 경화 콘크리트의 압축강도 및 내구성의 저하가 유발된다. 본 연구에서는 산업부산물인 동슬래그를 잔골재의 대체골재로 사용하고자 하였는데 이에 따른 단점의 해소 및 자원 재활용 측면에서 플라이애쉬와의 병용 사용을 실시하였다. 본 연구 결과, 플라이애쉬의 혼입은 동슬래그만 단독으로 사용한 경우보다, 블리딩은 50%, 건조수축은 5%, 중성화 저항성은 30% 감소 및 압축강도는 10% 정도 향상 효과가 나타났다.
Generally, when using copper slag mixed into the concrete, due to higher weight of copper slag, a reduction in the compressive strength and durability of the hardened concrete to increased bleeding is caused. In this study, hence copper slag, a kind of by-product was used as an alternative to the fi...
Generally, when using copper slag mixed into the concrete, due to higher weight of copper slag, a reduction in the compressive strength and durability of the hardened concrete to increased bleeding is caused. In this study, hence copper slag, a kind of by-product was used as an alternative to the fine aggregate, it was carried out in combination with the use of fly ash in eliminating disadvantage and recycling aspects. As a result of this study, the mixing of fly ash is decreased in the 50% of bleeding, 5% of drying shrinkage, 30% of carbonation test and improvement of 10% of compressive strength than that of copper slag only at most.
Generally, when using copper slag mixed into the concrete, due to higher weight of copper slag, a reduction in the compressive strength and durability of the hardened concrete to increased bleeding is caused. In this study, hence copper slag, a kind of by-product was used as an alternative to the fine aggregate, it was carried out in combination with the use of fly ash in eliminating disadvantage and recycling aspects. As a result of this study, the mixing of fly ash is decreased in the 50% of bleeding, 5% of drying shrinkage, 30% of carbonation test and improvement of 10% of compressive strength than that of copper slag only at most.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
1-3) 동슬래그 사용 시 발생되는 블리딩의 발생을 억제하는 여러 가지 방안이 제시되고 있으나 가장 효율적인 방안으로서 석탄을 사용하는 화력발전소에서 발생하는 산업부산물인 플라이애쉬를 이용하여 제어하는 다수의 연구가 그간 진행되고 있으나 아직 충분한 검토는 이루어지지 않은 실정이다4). 이러한 내용을 고려하여 본 연구에서는 동슬래그를 활용한 콘크리트에 플라이애쉬를 혼입하여 블리딩, 압축강도 및 내구성 등에 미치는 영향을 검토하였다.
제안 방법
동슬래그는 천연잔골재에 비해 비중이 커서 대체율이 클수록 비중 차로 인한 재료의 분리 현상이 커지기 때문에 이에 대한 평가수단으로 블리딩 시험을 수행하였다. 블리딩시험은 KS F 2414(콘크리트의 블리딩시험 방법)의 기준에 따라 실시한 후 다음 식(1)로부터 블리딩량(Bq)을 산정하였다.
본 연구에서 제작한 동슬래그 혼입 콘크리트 시험체중 기본 시험체인 OPC콘크리트의 배합설계를 Table 4, 전체적인 시험체의 설명을 Table 5에 나타냈다. 물시멘트비는 55%로 일정하게 했으며 동슬래그는 잔골재의 대체재로 사용하였는데 대체율은 기존의 연구내용 등을 고려하여 0%, 5%, 10%, 15%, 20%, 30%로 하였다. 한편, 동슬래그 혼입 시 발생하는 블리딩의 감소를 위하여 사용된 플라이애쉬는 일반적으로 사용되는 시멘트 사용량의 10%로 일정하게 하였다.
본 연구는 잔골재의 대체제로서 활용 되고 있는 동슬래그의 단점인 블리딩 증가 등의 문제점을 해결하기 위하여 증점제 및 플라이애쉬를 혼입 사용한 콘크리트를 제작하여 여러 가지 시험을 실시한 후 다음과 같은 결론을 도출하였다.
한편, 동슬래그 혼입 시 발생하는 블리딩의 감소를 위하여 사용된 플라이애쉬는 일반적으로 사용되는 시멘트 사용량의 10%로 일정하게 하였다. 이러한 사항을 고려하여 동슬래그 및 플라이애쉬 무혼입 시험체인 OPC를 기본으로 동슬래그 및 플라이애쉬 혼입 시험체인 C-F10 시리즈, 동슬래그 혼입, 플라이애쉬 미혼입 시험체인 C-F0시리즈로 구분하여 제작한 후 각 종 시험을 수행하였다.
대상 데이터
1) 또한, 본 연구에서는 동슬래그 사용에 따른 단점을 개선하기 위하여 기존 연구 등을 참고로 하여 각 종 혼화재료의 사용을 고려하였다. 블리딩의 발생에 따른 영향을 조사하기 위하여 증점제(Thickener)및 플라이애쉬를 첨가하였으며 플라이애쉬는 KS L 5405 (플라이애쉬 등급 기준)에 의거 2종 제품을 사용 하였다. 갇힌 공기량을 제거하기 위하여 소포제(Defoamer) 를 부분적으로 사용하였는데 이에 대한 특성은 Table 1에 나타냈다.
이론/모형
길이변화 시험은 KS F 2424(모르타르 및 콘크리트의 건조수축 길이변화 시험 방법)에 따라 100 × 100 ×400 mm시험체를 제작하여 1주간의 수중양생 후 8주간에 걸쳐 길이변화율을 측정하여 다음의 식 (2)를 이용하여 평가하였다.
본 연구에서는 동슬래그 혼입에 따라 발생된 블리딩 등이 콘크리트 시험체의 동결융해 저항성에 미치는 영향을 고찰하고자 K SF 2456(급속 동결융해에 대한 콘크리트의 저항시험 방법)에 따라 기중동결 수중용해 방법으로 시험체의 동결융해 저항성을 평가하였다. 동결융해 싸이클의 온도범위는 1싸이클 기준으로 약 −18℃~4℃의범위이며 200싸이클을 실시한 후 다음의 식 (3)과 같이 계산된 내구성지수를 이용하여 동결융해에 대한 저항성을 실시하였다.
동슬래그는 천연잔골재에 비해 비중이 커서 대체율이 클수록 비중 차로 인한 재료의 분리 현상이 커지기 때문에 이에 대한 평가수단으로 블리딩 시험을 수행하였다. 블리딩시험은 KS F 2414(콘크리트의 블리딩시험 방법)의 기준에 따라 실시한 후 다음 식(1)로부터 블리딩량(Bq)을 산정하였다.
촉진중성화시험은 KS F 2584(콘크리트 촉진 탄산화 시험)에 의거 실시하였다. 시험체는 100×100× 400 mm 의 각주형 시험체 이며 중성화의 촉진조건은 온도 (20±2)℃, 상대습도 (60±5)%, CO2농도 (5±0.
성능/효과
1. 동슬래그 대체율의 증가에 따라 AE제의 사용량이 감소하였는데 이는 동슬래그의 단점인 갇힌 공기에 대한 영향을 확인해 주는 것이며 이를 해소하기 위해서는 증점제의 사용이 효과적인 것으로 판단된다.
2. 블리딩 측정 결과, 동슬래그의 대체율이 증가할수록 블리딩 양은 증가하여 콘크리트 품질의 불량 및 재료분리의 가능성이 있으나 플라이애쉬 및 소포제의 사용시 블리딩 양이 현저히 감소하여 효과적이었다.
3. 증점제 및 플라이애쉬를 사용하지 않은 콘크리트 시험체의 경우 동슬래그의 대체율이 증가할수록 강도가 감소하는 경향을 나타내었으나 증점제 및 플라이애쉬를 사용한 경우 블리딩 감소 및 포졸란 반응 등으로 강도가 증진하였다.
4. 동슬래그 혼입 콘크리트의 경우 플라이애쉬와의 병용 사용은 길이변화율의 감소에 효과적 이었는데 이는 비표면적이 비교적 큰 플라이애쉬의 충진효과 및 포졸란반응에 의하여 콘크리트 조직의 밀실화에 영향을 준것 때문으로 판단된다.
6. 동결융해 저항성 시험 결과, 일반적으로 동슬래그의 혼입률이 증가할수록 동결융해 저항성이 감소하였는데 이는 블리딩의 증가에 기인한 것으로 판단되며 증점제 및 플라이애쉬의 혼입으로 이를 억제할 수 있을 것으로 판단된다.
5. 촉진중성화시험 결과, 다소간의 편차는 있으나 증점제의 첨가 및 플라이애쉬의 병용 사용은 동슬래그 혼입 콘크리트의 중성화에 대한 저항성을 증가시켰다. 이는 중성화에 대한 저항성이 블리딩의 발생량과 밀접한 관계가 있는 것으로 보이는데 블리딩의 발생량이 많 을수록 내부 조직의 공극의 형성이 많아져 CO2의 침입이보다 용이해진 것 때문으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
증점제 및 플라이애쉬를 사용하지 않은 콘크리트 시험체의 경우 동슬래그의 혼입율이 증가할수록 강도가 최대 15% 정도 감소하는 경향을 나타나는데 이는 무엇 때문인가?
즉, 증점제 및 플라이애쉬를 사용하지 않은 콘크리트 시험체의 경우 동슬래그의 혼입율이 증가할수록 강도가 최대 15% 정도 감소하는 경향을 나타냈다. 이는 동슬래그가 천연 잔골재에 비해 미립분의 양이 적으며 블리딩의 발생에 따라 공극의 형성이 많아져 동슬래그와 시멘트 페이스트 계면 부착이 저하되었기 때문으로 판단된다.
동슬래그는 어떤 과정에서 발생하는가?
1) 하지만 일반적으로 사용되고 있는 산업부산물의경우 기본적 물성이 천연골재 및 시멘트와는 다르기 때문에 사용 시 충분한 검토 및 적정량의 결정 등이 필요하다. 동제련 과정에서 발생하는 동슬래그는 이러한 산업부산물 중의 하나로서, 동슬래그를 활용한 콘크리트에 대해서는 이미 지침도 발간되었으며 콘크리트용 골재로서 KS F 2543(콘크리트용 동슬래그골재)로 지정 되어 있다1). 동슬래그는 현재 국내 생산량이 2007년 이후 매년 약 70만톤 이상 발생되지만 사용 시 발생되는 단점 및 폐골재라는 선입견으로 인해 콘크리트용 골재로서는 많은 양이 사용되지는 않고 있는데 이에 대한 용도의 다양화 및 사용량의 확대가 요구된다.
동슬래그동슬래그가 콘크리트용 골재로서 많이 사용되지 못하는 이유는?
동슬래그는 현재 국내 생산량이 2007년 이후 매년 약 70만톤 이상 발생되지만 사용 시 발생되는 단점 및 폐골재라는 선입견으로 인해 콘크리트용 골재로서는 많은 양이 사용되지는 않고 있는데 이에 대한 용도의 다양화 및 사용량의 확대가 요구된다.2) 동슬래그가 콘크리트용 골재로서 많이 사용되지 못하는 이유는 밀도가 크고 입도가 상대적으로 불량하여 콘크리트 제작 시 블리딩의 발생량이 증가된다는 점이며 또한 갇힌 공기량이 증가되는 현상도 일부의 연구에서 보고되고 있다.1-3) 동슬래그 사용 시 발생되는 블리딩의 발생을 억제하는 여러 가지 방안이 제시되고 있으나 가장 효율적인 방안으로서 석탄을 사용하는 화력발전소에서 발생하는 산업부산물인 플라이애쉬를 이용하여 제어하는 다수의 연구가 그간 진행되고 있으나 아직 충분한 검토는 이루어지지 않은 실정이다4).
참고문헌 (9)
Nam-wook Kim, Hak-won Kim and Ju-seong Bae, 2010 : Properties of Mixed concrete Using Metakaolin and Copper Slag, Journal of KIRR, Vol.19, No.1, pp.13-20
Nam-wook Kim and Chun-ho Kim, 2012 : Mechanical Properties of Concrte using Metakaolin and Silicon Dioxide, Journal of KIRR, Vol.21, No.2, pp47-52
Nam-wook Kim and Young-zoo Ko, 2012 : A Research on the Manufacture of Eco-Friendly Weed-Proof Mortar using Industrial Byproducts, Journal of KIRR, Vol.21, No.6, pp.23-31
Ju-seong Bae, Nam-wook Kim and Ju-seong Bae, 2007 : A Study on the Properties of Concrete Substituting Copper Slag for Fine Aggregate, Journal of KSMI, Vol.11, No.3, pp.151-158
Tae-hyup Song, Moon-hwan Lee and Se-hyun Lee, 2003 : A Fundamental Study of Ferro Copper Slag for Concrete Aggregate, Journal of KCI, Vol.15, No.1, pp.35-42
Moon-hwan Lee, Se-hyun Lee and Tae-hyup Song, 2003 : A Study on the Physical and Mechanical Properties of Concrete with Ferro Copper Slag, Journal of KCI, Vol.15, No.3, pp.361-368
Han-young Moon, Seong-tae Lee and Hong-sam Kim, 2001 : Evaluation on the Deterioration and Resistance of Cement Matric due to Seawater Attack, Journal of KCI, Vol.13, No.2, pp.175-183
Moon-hwan Lee, 2008 : A Study on the Evaluation of the Durability of Concrete Using Copper Slag Aggregates , Journal of KCI, Vol.20, No.6, pp.773-784
Se-hyun Lee, 2002 : Technology of Copper Slag and Recycled Aggregates in Application of Concrete Material, Academic Journal of KCI, Vol.14, No.1, pp.44-48
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.