[논문]인공경량골재 내부에 발생하는 방사형 균열의 억제 방법에 관한 연구

강지민; 김강덕; 강승구

doi:10.6111/jkcgct.2015.25.5.199

인공경량골재 내부에 발생하는 방사형 균열의 억제 방법에 관한 연구
Study on the prevention methods of radial cracks generated in artificial lightweight aggregate 원문보기

한국결정성장학회지 = Journal of the Korean crystal growth and crystal technology, v.25 no.5, 2015년, pp.199 - 204

강지민 (경기대학교 신소재공학과) , 김강덕 (경기대학교 신소재공학과) , 강승구 (경기대학교 신소재공학과)

초록
AI-Helper

본 연구에서는 잔사회와 준설토로 제조된 구형의 인공경량골재 내부에 생성되는 방사형 균열의 원인 및 그 억제 방법에 대하여 연구하였다. 인공경량골재는 잔사회와 준설토를 각각 7 : 3의 무게 비로 혼합하고 직경이 5~20 mm인 구 형태로 성형한 후 $1200^{\circ}C$에서 10분간 직화소성법으로 제조하였다. 골재 내부의 균열은 골재 지름이 작을수록 발생이 억제되었다. 또한 $SiO_2$ 분말을 첨가한 경우, 분말의 크기가 클수록 또는 첨가량이 증가할수록 방사형 균열 발생이 억제되었다. 균열이 억제된 인공경량골재의 비중은 1.3~1.6이고, 흡수율은 5~20 %의 범위를 나타내었다. 따라서 본 논문에서 제조된 인공경량골재는 건설 및 환경소재 등 여러 분야에 적용 가능할 것으로 보이며, 더불어 잔사회 및 준설토의 재활용율을 높이는데 크게 기여할 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, prevention methods of radial cracks generated inside of artificial lightweight aggregate made of reject ash and dredged soil were investigated. The reject ash and dredged soil had mixed with weight ratio of 7 : 3 and formed to spheric shape of 5~20 mm diameter, then, the aggregates were manufactured using flash sintering method at $1200^{\circ}C$ for 10 min. The formation of radial cracks in the aggregates were suppressed as the size of specimen decreased. Also, the addition of silica to aggregates had prevented generation of the radial cracks. As the size and the amount of silica powder added increased, the development of radial cracks was constrained. Therefore the artificial lightweight aggregate manufactured in this study expected to be applicable to many fields such as construction and environmental usages. Also it is expected to contribute greatly to increase the recycling rate of reject ash and dredged soil.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

골재 내부에 발생하는 방사형 균열은 기계적 강도 저하뿐 만 아니라 밀도, 흡수율 등 물리적 특성을 제어하기 어렵게 하는 원인이 된다[19]. 따라서 본 연구에서는 잔사회와 준설토를 혼합하여 제조된 인공경량골재의 내부에 발생하는 방사형 균열을 억제하는 방법에 대하여 연구하였다.

제안 방법

인공골재 제조를 위해 잔사회 : 준설토의 무게비를 7 : 3으로 혼합한 뒤 지름이 5~20 mm인 구 형태로 성형하여 100℃의 건조기에서 24시간 동안 건조시켰다. 건조된 성형체는 1200℃에서 10분 동안 박스형 전기로에서 직화 소성하여 인공경량골재를 제조하였다.
골재 크기가 방사형 균열에 미치는 영향을 분석하기 위하여 골재 지름을 5, 7, 10, 그리고 20 mm의 4가지 종류로 제조하였다. 또한 골재 제조시 첨가제로 사용된 SiO₂ 분말의 영향을 고찰하기 위하여, SiO₂ 의 입도를 90 µm 이하, 90~150 µm, 150 µm 이상의 3종류를 시도하였으며, 각 입도에 대하여 첨가량을 5~15 wt% 범위로 변화시켰다.
본 연구에서 인공경량골재를 제조하기 위한 배치(batch) 분말로 잔사회와 준설토의 무게비를 7 : 3으로 하였다. 이 배치 분말에 대하여 DTA/TG 분석을 행하여 그 결과를 Fig.

대상 데이터

본 연구에서 사용된 원료인 잔사회 및 준설토는 국내 Y 화력 발전소에서 발생한 것으로서 원료들은 체질을 통해 입도가 150 µm 이하인 것만을 선별하여 사용하였다. 인공골재 제조를 위해 잔사회 : 준설토의 무게비를 7 : 3으로 혼합한 뒤 지름이 5~20 mm인 구 형태로 성형하여 100℃의 건조기에서 24시간 동안 건조시켰다.

이론/모형

원료의 화학적 성분과 열적특성은 각각 XRF(ZSX-100e, Rigaku, Japan) 및 TG/DTA(STA 409 C/CD, Netzsch Co., Germany)를 통하여 분석하였다. 제조된 모든 인공 경량골재의 비중, 흡수율은 한국 산업규격 “KS F 2503: 굵은 골재의 밀도 및 흡수율 시험방법”에 의거하여 측정하였다.

성능/효과

결론적으로, 잔사회와 준설토를 혼합하여 인공경량골재를 직화 소성법으로 제조할 때 발생하는 내부 방사형 균열은 골재의 크기 제어 및 실리카 첨가에 의하여 억제될 수 있었으며 더불어 흡수율이 감소되는 효과도 함께 얻을 수 있었다.
본 연구에서는 잔사회와 준설토로 제조된 인공경량골재 내부에 발생하는 방사형 균열을 방지하는 방법에 대하여 연구였다. 인공경량골재의 크기가 감소할수록 소성시 발생하는 가스의 배출되는 거리를 감소시켜 내부 균열 발생을 억제 할 수 있었다. 또한 입도가 90~150 µm 범위의 SiO₂ 분말을 혼합하여 인공경량골재를 제조하면 내부 균열 발생이 억제되었다.

후속연구

제조된 직경 5 mm 골재에 비해 20 mm 골재의 경우, 비중은 약 3 % 증가하였다. 골재 내 방사형 균열이 발생하였음에도 비중이 약하게나마 증가하는 것은 골재 내부의 블랙 코어에서 약간의 치밀화가 발생하였기 때문이라고 사료되나 이에 대한 확실한 결론은 추가적 연구를 통해 밝힐 필요가 있다고 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	비산재의 특징은?	석탄회는 성상 및 발생 위치에 따라 크게 비산재와 바닥재로 구분되는데, 비산재는 석탄회 중 약 82 %, 바닥재는 약 18 %를 차지한다[1]. 비산재는 입자 크기가 미세하고 조성이 우수하여 대부분 재활용이 가능한 것으로 알려져 있다. 그러나 비산재 중에서도 일부 탄소함량이 많고 입도가 커서 재활용하지 못하는 것을 잔사회라고 하며 대부분 매립되고 있는 실정이다[2, 3].
	대량으로 배출되는 준설토를 인공경량골재 제조원료로써 사용하는 것이 효과적인 재활용 방법인 이유는?	대량으로 배출되는 준설토에 대한 효과적인 재활용 방법 중하나는 인공경량골재 제조 원료로써 사용하는 것이다. 인공경량골재는 대량생산이 가능할 뿐 아니라 건축 및 토목 재료로서 대량소비가 가능하기 때문이다. 더구나 인공골재는 그 미세구조 및 물성을 다양하게 변화시킬 수 있기 때문에 많은 응용 분야에 적용 시킬 수 있다는 장점을 갖는다[5, 6].
	잔사회란?	비산재는 입자 크기가 미세하고 조성이 우수하여 대부분 재활용이 가능한 것으로 알려져 있다. 그러나 비산재 중에서도 일부 탄소함량이 많고 입도가 커서 재활용하지 못하는 것을 잔사회라고 하며 대부분 매립되고 있는 실정이다[2, 3].

참고문헌 (19)

Y.D. Jo, "Electric industry and environmental effect", Korea Electric Association, Electricity Almanac (2009) p. 343.
M.A. Kang, S.G. Kang, G.G. Lee and Y.T. Kim, "Fabrication of artificial light-weight aggregates of uniform bloating properties using a temperature-raising sintering method", J. Kor. Ceram. Soc. 49 (2012) 161.

원문보기 상세보기
M.A. Kang and S.G. Kang, "Effect of activated carbon on bloating properites of artificial lightweight aggregates containing coal reject ash and bottom ash", J. Korean Cryst. Growth Cryst. Technol. 23 (2013) 201.

원문보기 상세보기
S.J. Kim and J.B. Park, "Treatment, disposal, and reuse of contaminated dredged sediment in the ocean", J. Kor. Soc. of Civil Engineers. 55 (2007) 66.
S.G. Kang, "Dependence of physical properties of artificial lightweight aggregates upon a flux and a bloating agent addition", J. Korean Cryst. Growth Cryst. Technol. 19 (2009) 48.
K.G. Lee, "Bloating mechanism for coal ash with iron oxide", J. Korean Cryst. Growth Cryst. Technol. 24 (2014) 77.

원문보기 상세보기
T.Y. Lo, W.C Tang and H.Z. Cui, "The effects of aggregate properties on lightweight concrete", Build Environ. 42 (2007) 3025.

상세보기
H.Z. Cui, T.Y. Lo, S.A. Memon and W. Xu, "Effect of lightweight aggregates on the mechanical properties and brittleness of lightweight aggregate concrete", Construct Build Mater 35 (2012) 149.

상세보기
R.N. Swamy and G.H. Lambert, "Mix design and properties of concrete made from PFA coarse aggregates and sand", Int. J. Cement Compos. Lightweight Concr. 5 (1983) 263.

상세보기
Y. Ke, A.L. Beaucour, S. Ortola, H. Dumontet and R. Cabrillac, "Influence of volume fraction and characteristics of lightweight aggregates on the mechanical properties of concrete", Construct Build Mater 23 (2009) 2821.

상세보기
J.W. Moon, J.P. Won and H.K. Jeon, "The application and case of lightweight concrete", Korea Concrete Institute Conference 5 (2006) 224.
J.M Kang and S.G. Kang, "Behavior of radial cracks generated inside artificial lightweight aggregate manufactured from reject ash and dredged soil", International Journal Precision Engineering and Manufacturing 16 (2015) 1329.

상세보기
A. Escardino, A. Barba, A. Blasco and F. Negre "Oxidation of black core during firing of ceramic ware: 4 Relationship between effective diffusity of oxygen through oxidized layer and properties characterizing its porous structure", J. Br. Ceram. Trans. 94 (1995) 103.
J.Y. Park, Y.T. Kim, K.G. Lee, S.G. Kang and J.H. Kim, "The mechanism of black core formation", J. Korean Cryst. Growth Cryst. Technol. 15 (2005) 208.
V.Z. Abdrakhimov and E.C. Abdrakhimova, "Formation of the black core in high-speed firing of floor tiles", Glass and Ceramics 56 (1999) 30.

상세보기
Y.P. Kareev, "Sandwich structure in the Etruscan-Padan type pottery" Appl. Clay Sci. 27 (2004) 199.

상세보기
Y.R. Ryu and Y.T. Kim, "A study on the characteristics of ecological lightweight aggregates containing reject ash from the power plant", J. Korean Cryst. Growth Cryst. Technol. 20 (2010) 185.

원문보기 상세보기
C.R. Cheeseman and G.S. Virdi, "Properties and microstructure of lightweight aggregate produced from sintered sewage sludge ash", Resources, Conservation and Recycling 45 (2005) 18.

상세보기
S.N. Jo and S.G. Kang, "A study on the properties of artificial aggregates containing bottom ash from the power plant and waste catalyst slag", J. Korean Cryst. Growth Cryst. Technol. 22 (2012) 200.

원문보기 상세보기

저자의 다른 논문 :

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