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문제 정의
- 본 실험에서는 해수담수화 과정에서 발생하는 부산 물인 농축수를 전기분해를 통하여 알칼리 수용액을 공급받아 산업부산물인 고로슬래그의 활성화제로 사용하여 빔몰드 40×40×160mm의 경화체를 제작하기 위한 기초실험을 진행하였다.
- 본 연구에서는 해수담수화 부산물인 농축수를 전기분해하여 나온 알칼리 수용액을 고로슬래그의 활성화제로 적용가능성을 검토하고자 모의로 수용액을 제조하여 경화체를 제작하기 위한 기초실험을 진행하였으며, 추가적으로 알칼리 활성화제를 투입하였을 때와 비용절감을 위하여 잔골재를 투입하였을 때 고로슬래그 경화체의 압축강도를 비교하였다.
제안 방법
- 각각의 알칼리수용액을 고로슬래그와 배합비=0.3에 맞춰 압축강도를 측정하기 위하여 경화체를 40×40×160mm의 빔 몰드로 제작하여 재령 2일차에 몰 이탈을 하였다.
- 그렇게 고로슬래그에 알칼리수용액을 배합비에 따라 투입하여 빔몰드(40mm×160mm×40mm) 경화체를 제작하였으며 제작된 경화체는 상온에서 48시간 후 몰 이탈을 진행하였다. 그 후 상온에서 재령까지 3일 7일 그리고 28일간의 양생기간을 거치며, 재령기간마다 Fig. 1과 같이 강도측정기를 이용하여 압축강도를 측정하였다.
- 3에 맞춰 압축강도를 측정하기 위하여 경화체를 40×40×160mm의 빔 몰드로 제작하여 재령 2일차에 몰 이탈을 하였다. 그 후 재령 3, 7, 28일마다 압축강도를 측정하여 알칼리 활성화제의 종류에 따른 실험을 진행하였다.
- 그렇게 고로슬래그에 알칼리수용액을 배합비에 따라 투입하여 빔몰드(40mm×160mm×40mm) 경화체를 제작하였으며 제작된 경화체는 상온에서 48시간 후 몰 이탈을 진행하였다.
- 고로슬래그는 활성화제의 종류에 따라 다양한 물리적 특성을 가지게 되는데, 이번 실험에서는 일반적으로 강알칼리계인 NaOH와 그에 비해 비교적 약알칼리계인 Ca(OH)2를 선택하였다. 이 때 알칼리수용액을 NaOH는 2, 2.5, 3, 3.5%의 비율로 제조하고, Ca(OH)2는 1, 2, 3%로 제조하였다. 각각의 알칼리수용액을 고로슬래그와 배합비=0.
- 본 실험에서는 해수담수화 과정에서 발생하는 부산 물인 농축수를 전기분해를 통하여 알칼리 수용액을 공급받아 산업부산물인 고로슬래그의 활성화제로 사용하여 빔몰드 40×40×160mm의 경화체를 제작하기 위한 기초실험을 진행하였다. 이 때 얻어지는 알칼리수용액에는 주로 NaOH 3%, 부산물로 NaOCl 1%, 그리고 전기분해시 미분해되어 잔존하는 NaCl 1.5%의 함량에 추가적으로 알칼리 활성화제를 투입하였을 경우와 잔골재를 투입하여 압축강도의 영향을 미치는지 확인하였다.
- 5%의 NaOH 함량이 들어있다. 이번 실험은 압축강도 개선을 위한 방법 중 알칼리 활성화제를 추가 투입하였을 때의 영향을 알아보기 위하여 알칼리 수용액(NaOH 3%, NaOCl 1.5%, NaCl 1.5%)을 고정하고 NaOH 0, 1, 3%와 Ca(OH)2 0.5, 1, 1.5, 2%를 투입한 뒤 경화체를 빔몰드로 제작하여 압축 강도를 재령 3, 7, 28일 측정하였다. NaOH와 Ca(OH)2를 각각 추가 투입하였을 때 Fig.
- 5%)을 고정하고 잔골재를 투입함으로 압축강도 개선의 도움이 되는지 확인 하였다. 잔골재는 고로슬래그와 비율별로 0(FA=0%), 5(FA=5%), 10(FA=10%), 15(FA=15%), 20(FA=20%)%로 투입하였으며, 배합비에 따라 알칼리 활정화제를 투입하여 경화체를 빔몰드로 제작하여 압축강도를 재령 3, 7, 28일 측정하였다. 잔골재의 양이 10%일 때 재령 28일차 가장 높은 236 kgf/cm2의 압축강도를 가진다.
- 해수담수화 농축수를 전기분해하여 알칼리수용액을 공급받았을 때와 비슷한 조건으로 알칼리 수용액 (NaOH 3%, NaOCl 1.5%, NaCl 1.5%)을 고정하고 잔골재를 투입함으로 압축강도 개선의 도움이 되는지 확인 하였다. 잔골재는 고로슬래그와 비율별로 0(FA=0%), 5(FA=5%), 10(FA=10%), 15(FA=15%), 20(FA=20%)%로 투입하였으며, 배합비에 따라 알칼리 활정화제를 투입하여 경화체를 빔몰드로 제작하여 압축강도를 재령 3, 7, 28일 측정하였다.
- 해수담수화 농축수를 전기분해하여 얻었을 경우 알칼리 활성화제로 NaOH성분이 얻어지지만, NaOH의 성분이 최대 3.5%로 매우 낮아 추가적으로 알칼리 활성화제를 투입할 경우를 고려하여 실험을 진행하였다. 고로슬래그는 활성화제의 종류에 따라 다양한 물리적 특성을 가지게 되는데, 이번 실험에서는 일반적으로 강알칼리계인 NaOH와 그에 비해 비교적 약알칼리계인 Ca(OH)2를 선택하였다.
대상 데이터
- 5%로 매우 낮아 추가적으로 알칼리 활성화제를 투입할 경우를 고려하여 실험을 진행하였다. 고로슬래그는 활성화제의 종류에 따라 다양한 물리적 특성을 가지게 되는데, 이번 실험에서는 일반적으로 강알칼리계인 NaOH와 그에 비해 비교적 약알칼리계인 Ca(OH)2를 선택하였다. 이 때 알칼리수용액을 NaOH는 2, 2.
- 해수담수화 농축수의 전기분해 하였을 때 얻을 수 있는 알칼리 수용액은 모의로 제작하여 사용하였다. 모의 알칼리 수용액으로 제조하기 위하여 사용된 알칼리 활성화제는 수산화나트륨(NaOH)과 수산화칼슘 (Ca(OH)2)이며, 해수담수화 농축수를 전기분해 하였을 때 미분해 된 농축수 안에 잔존할 수 있는 염화나트륨 (NaCl)과 차아염소산나트륨(NaOCl)은 대정화금에서 구입하여 사용하였다. 잔골재는 I사로부터 현장에서 사용하는 잔골재를 제공받아 사용하였다.
- 본 실험에서는 주재료로 사용되는 고로슬래그는 한양대학교의 지원을 받아 사용하였으며, Table.1에서 보는 바와 같이 CaO함량은 46.22%이며, 감열감량 (LOI)는 0.2%인 고로슬래그 미분말 2급을 사용하였다. 해수담수화 농축수의 전기분해 하였을 때 얻을 수 있는 알칼리 수용액은 모의로 제작하여 사용하였다.
- 모의 알칼리 수용액으로 제조하기 위하여 사용된 알칼리 활성화제는 수산화나트륨(NaOH)과 수산화칼슘 (Ca(OH)2)이며, 해수담수화 농축수를 전기분해 하였을 때 미분해 된 농축수 안에 잔존할 수 있는 염화나트륨 (NaCl)과 차아염소산나트륨(NaOCl)은 대정화금에서 구입하여 사용하였다. 잔골재는 I사로부터 현장에서 사용하는 잔골재를 제공받아 사용하였다.
- 2%인 고로슬래그 미분말 2급을 사용하였다. 해수담수화 농축수의 전기분해 하였을 때 얻을 수 있는 알칼리 수용액은 모의로 제작하여 사용하였다. 모의 알칼리 수용액으로 제조하기 위하여 사용된 알칼리 활성화제는 수산화나트륨(NaOH)과 수산화칼슘 (Ca(OH)2)이며, 해수담수화 농축수를 전기분해 하였을 때 미분해 된 농축수 안에 잔존할 수 있는 염화나트륨 (NaCl)과 차아염소산나트륨(NaOCl)은 대정화금에서 구입하여 사용하였다.
성능/효과
- (2) 해수담수화 농축수를 전기분해하여 얻을 수 있는 수용액에 NaOH와 Ca(OH)2를 각각 추가 투입하였을 때 압축강도를 비교하기 위하여 알칼리 수용액 (NaOH 3%, NaOCl 1%, NaCl 1.5%)을 모의로 만들어 추가적으로 NaOH를 1, 3, 5% 투입하였을 경우 초기 강도 발현이 쉽고 추가적으로 알칼리제를 투입하지 않았을 경우와 비교하면 약 2배 이상의 강도발현을 보이고 있다. 그러나 Ca(OH)2는 0.
- (3) 잔골재를 투입하였을 경우 압축강도를 비교한 결과 고로슬래그의 잔골재 10%가 투입되었을 경우 잔골재가 들어가지 않았을 경우보다 약 90 kgf/cm2 증가되는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 잔골재가 10%이상 투입되면 모래입자 주위에 공극을 채워주지 못하여 압축강도가 감소하는 것으로 판단되어진다.
- (1) 고로슬래그는 알칼리 활성화제의 도움을 받아 경화를 할 수 있는 잠재수경성 물질이다. 경화를 위하여 알칼리 활성화제를 NaOH와 Ca(OH)2를 투입하였을 때 압축강도를 비교한 결과 강알칼리계인 NaOH를 사용하였을 때 약알칼리계인 Ca(OH)2보다 높은 강도를 발현하였다.
- 5%)을 모의로 만들어 추가적으로 NaOH를 1, 3, 5% 투입하였을 경우 초기 강도 발현이 쉽고 추가적으로 알칼리제를 투입하지 않았을 경우와 비교하면 약 2배 이상의 강도발현을 보이고 있다. 그러나 Ca(OH)2는 0.5, 1, 1.5, 2%로 투입하였지만, 초기 강도는 추가 투입하지 않았을 때와 비교하였을 때 큰 영향을 주지 않으나 오히려 Ca(OH)2의 양이 증가할수록 압축강도가 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
- 3을 비교하였을 때 압축강도가 상당히 증가한 것을 확인 할 수 있다. 기본적으로 NaOH가 3%가 고정되고 추가적으로 투입해준 NaOH가 압축강도를 증가시킨 것을 확인하였다. 그러나 Ca(OH)2를 추가적으로 투입하면 NaOH 와는 다르게 오히려 압축강도가 감소하는 것을 Fig.
- 본 연구에 의하여 압축강도를 증가시키기 위한 방법으로 NaOH를 추가 투입하여 압축강도를 증가시키는 방법이 있으며, 그 외에는 잔골재 10%를 추가 투입하여 압축강도를 증가시킬 수 있다.
- 이는 Park, et al (2013)에서와 같이 고로슬래그의 양이 증가할수록 모래 입자 사이에 고로슬래그경화로 생성된 수화물이 점점 증가하면서 모래 입자를 둘러싸는 경향을 보이고 있는 것으로 보여 진다. 해수담수화 농축수를 전기분해하여 얻은 수용액을 사용할 경우 최대 얻을 수 있는 NaOH가 3%수용액을 알칼리 활성화제로 사용하여 고로슬래그 경화체를 제조할 경우 고로슬래그의 잔골재를 10% 투입할 경우 압축강도를 약 90 kgf/cm2증가시킬 수 있는 것으로 나타났다.
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