동 제련 과정에서 발생되는 동 슬래그는 국내에서 년간 70만톤 이상이 발생되고 있어 산업부산물의 건설소재로서의 재활용에 대한 관심이 증가되고 있다. 이에 본 연구에서는 동 제련 슬래그의 3가지 유형의 입도형상과 잔골재로 사용된 강사의 대체 치환율 변화를 실험변수로 선정하여, 동 슬래그를 사용한 시멘트 모르타르의 강도 및 공극구조 특성, 황산 침지 저항성 등의 실험을 통해 건설용 골재로서의 사용가능성을 평가하고자 하였다. 실험결과 동 제련 슬래그 입도는 강도에 미치는 영향인자로 확인되었으며 동 제련 슬래그 잔골재 치환율 60 %인 경우가 가장 높은 강도를 보였다. 또한 잔골재를 동 제련 슬래그로 치환함으로 인해 기공크기가 감소되는 것으로 나타났으며, 황산에 대한 저항성도 증가되는 것으로 나타났다.
동 제련 과정에서 발생되는 동 슬래그는 국내에서 년간 70만톤 이상이 발생되고 있어 산업부산물의 건설소재로서의 재활용에 대한 관심이 증가되고 있다. 이에 본 연구에서는 동 제련 슬래그의 3가지 유형의 입도형상과 잔골재로 사용된 강사의 대체 치환율 변화를 실험변수로 선정하여, 동 슬래그를 사용한 시멘트 모르타르의 강도 및 공극구조 특성, 황산 침지 저항성 등의 실험을 통해 건설용 골재로서의 사용가능성을 평가하고자 하였다. 실험결과 동 제련 슬래그 입도는 강도에 미치는 영향인자로 확인되었으며 동 제련 슬래그 잔골재 치환율 60 %인 경우가 가장 높은 강도를 보였다. 또한 잔골재를 동 제련 슬래그로 치환함으로 인해 기공크기가 감소되는 것으로 나타났으며, 황산에 대한 저항성도 증가되는 것으로 나타났다.
Each year, more than seven hundred thousand tons of copper slag are generated in Korea as a byproduct during the production of copper. Due to the large amount of copper slag produced, there has been increased interest in the use of copper slag as a construction material. To evaluate the potential of...
Each year, more than seven hundred thousand tons of copper slag are generated in Korea as a byproduct during the production of copper. Due to the large amount of copper slag produced, there has been increased interest in the use of copper slag as a construction material. To evaluate the potential of copper slag as a construction material, laboratory evaluations were conducted in this study, and three particle shapes and replacement rates of river sand were selected as experimental variables. Strength, air-void characteristics, and sulfuric acid resistance were the three properties evaluated to assess whether copper slag can be used as a construction material. Test results indicate that the gradation of copper slag has an effect on strength, and the maximum strength was achieved when 60 % of river sand was replaced with copper slag. In addition, when compared with ordinary Portland cement mortar, replacing river sand with copper slag reduced air void size and increased sulfuric acid resistance.
Each year, more than seven hundred thousand tons of copper slag are generated in Korea as a byproduct during the production of copper. Due to the large amount of copper slag produced, there has been increased interest in the use of copper slag as a construction material. To evaluate the potential of copper slag as a construction material, laboratory evaluations were conducted in this study, and three particle shapes and replacement rates of river sand were selected as experimental variables. Strength, air-void characteristics, and sulfuric acid resistance were the three properties evaluated to assess whether copper slag can be used as a construction material. Test results indicate that the gradation of copper slag has an effect on strength, and the maximum strength was achieved when 60 % of river sand was replaced with copper slag. In addition, when compared with ordinary Portland cement mortar, replacing river sand with copper slag reduced air void size and increased sulfuric acid resistance.
따라서 본 연구에서는 동 제련 슬래그를 건설용 골재로 사용하기 위한 기술적 검토를 수행하기 위해 동 제련 슬래그의 3가지 유형의 입도형상과 잔골재로 사용된 강사의 대체 치환율 변화(0, 20, 40, 60, 80, 100 %)를 실험변수로 선정하여, 동 제련 슬래그를 사용한 시멘트 모르타르의 강도 및 공극구조 특성, 황산침지 저항성 등의 실험을 통해 건설용 골재로서의 사용가능성을 평가하고자 하였다.
제안 방법
동 제련 슬래그의 시멘트 콘크리트의 잔골재 치환용으로 활용하기 위해서 동 제련 슬래그의 잔골재 치환율과 입도형상을 주요 실험인자로 하여 역학적 특성을 분석한 결론은 다음과 같다.
본 연구는 동 제련 슬래그 골재를 사용한 시멘트 모르타르의 강도 특성을 분석하고자 한다. 주요 실험인자는 동 제련 슬래그 입도 변화조건(CS-A, CS-B, CS-C)과 동일 입도조건에서 잔골재로 사용된 강사에 대한 동 제련 슬래그 골재의 치환율 변화(0 %, 20 %, 40 %, 60 %, 80 %, 100 %)이다.
대상 데이터
73 %인 강사를 사용하였다. 그리고 동 제련 슬래그 골재는 (주)서원에서 생산된 것을 미분쇄하여 사용하였으며, 비중은 3.5이다. 그리고 Table 2는 동 제련 슬래그 골재의 주요성분을 나타낸 것이며, Fig.
시멘트는 국내 S사 보통포틀랜드 시멘트로서 비중 3.15, 분말도 3,300이며, 잔골재는 비중 2.56, 흡수율 1.0 %, 조립률은 2.73 %인 강사를 사용하였다. 그리고 동 제련 슬래그 골재는 (주)서원에서 생산된 것을 미분쇄하여 사용하였으며, 비중은 3.
데이터처리
그리고 황산 반응 특성 분석을 위해 모르타르 14일 양생 후 5 % 황산용액에 침지하여 침지재령 7일, 14일, 21일, 28일에 따른 질량 변화를 측정하고, 시험체의 박리 및 탈락 추이를 평가하였다. 그리고 기공률 측정은 Micromeritics사의 AutoPore IV Mercury Intrusion Porosimeters 시험기를 사용하여 기공크기 및 분포를 측정하였다.
굳지 않는 시멘트 모르타르의 플로우 실험은 KS F 2594, 공기량 시험은 KS F 2421에 의거해 수행하였으며, 압축강도 및 휨강도는 KS L 5105, KS F 2408 시험규격에 의하여 측정하였다. 그리고 황산 반응 특성 분석을 위해 모르타르 14일 양생 후 5 % 황산용액에 침지하여 침지재령 7일, 14일, 21일, 28일에 따른 질량 변화를 측정하고, 시험체의 박리 및 탈락 추이를 평가하였다. 그리고 기공률 측정은 Micromeritics사의 AutoPore IV Mercury Intrusion Porosimeters 시험기를 사용하여 기공크기 및 분포를 측정하였다.
이론/모형
굳지 않는 시멘트 모르타르의 플로우 실험은 KS F 2594, 공기량 시험은 KS F 2421에 의거해 수행하였으며, 압축강도 및 휨강도는 KS L 5105, KS F 2408 시험규격에 의하여 측정하였다. 그리고 황산 반응 특성 분석을 위해 모르타르 14일 양생 후 5 % 황산용액에 침지하여 침지재령 7일, 14일, 21일, 28일에 따른 질량 변화를 측정하고, 시험체의 박리 및 탈락 추이를 평가하였다.
성능/효과
1) 동 제련 슬래그 입도 CS-C 형상이 CS-A, B 입도 형상에 비해 압축강도 및 휨강도가 증가되는 것으로 나타나, 동 제련 슬래그 입도형상이 강도에 미치는 영향인 자로 확인되었으며, CS-C 입도형상에서 동 제련 슬래그 잔골재 치환율 60 %가 최적 치환율인 것으로 나타났다.
2) 기공구조는 잔골재를 동 제련 슬래그로 치환함으로 인해 전반적으로 OPC보다 기공크기가 감소되는 것으로 나타났다. 동 제련 슬래그 잔골재 치환율이 40~60 %인 경우에서 기공크기가 작은 것이 주를 이루며, 동 제련 슬래그의 치환율이 이 범위를 초과하면 기공크기가 큰 것이 주를 이루는 것을 확인하였다.
3) 황산침지 저항성은 동 제련 슬래그를 치환함으로 중량 감소율이 OPC보다 감소된 것으로 나타났으며, CSA 입도에서는 60 % 이상, CS-B, C 입도에서는 80 % 이상 동 제련 슬래그를 치환시 중량감소율이 가장 적은 것은 것으로 나타났으며, 황산 침지 재령이 증가됨에 따라 골재의 박리현상은 증가되나, 균열 등은 관찰되지 않았다. 이와 같은 결과는 동 제련 슬래그에 함유되어 있는 비철금속의 특성으로 인해 황산에 대한 저항성이 증가된 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
동 슬래그는 독일에서 어떻게 활용되고 있는가?
최근에는 항만 공사용 테트라포트, 방파제 등에 동 슬래그 콘크리트의 활발한 적용이 이루어지고 있다. 또한 독일은 동 슬래그의 토건용 활용에 대한 DIN-4301 규정을 제정하여 건설공사에 슬래그스톤으로 활용하고 있다[9].
동 슬래그를 건설용 골재로 사용하기 위해 평가한 부문은?
동 제련 과정에서 발생되는 동 슬래그는 국내에서 년간 70만톤 이상이 발생되고 있어 산업부산물의 건설소재로서의 재활용에 대한 관심이 증가되고 있다. 이에 본 연구에서는 동 제련 슬래그의 3가지 유형의 입도형상과 잔골재로 사용된 강사의 대체 치환율 변화를 실험변수로 선정하여, 동 슬래그를 사용한 시멘트 모르타르의 강도 및 공극구조 특성, 황산 침지 저항성 등의 실험을 통해 건설용 골재로서의 사용가능성을 평가하고자 하였다. 실험결과 동 제련 슬래그 입도는 강도에 미치는 영향인자로 확인되었으며 동 제련 슬래그 잔골재 치환율 60 %인 경우가 가장 높은 강도를 보였다.
동 제련 슬래그를 치환 시 황산저항성은 왜 증가하는가?
46 % 중량이 감소되는 것으로 나타나, 동 제련 슬래그 잔골재 치환율이 CS-A 입도에서는 60 %이상, CS-B, C 입도에서는 80 % 이상 치환시 중량감소율이 가장 적은 것은 것으로 나타났다. 이상과 같이 동 제련 슬래그를 잔골재로 치환함으로 동 제련 슬래그에 함유되어 있는 비철금속의 특성으로 인해 황산에 대한 저항성이 증가되는 것으로 판단되며, 시험편의 형상은 침지재령이 증가됨에 따라 골재의 박리현상이 증가되나, 균열 등은 관찰되지 않았다.
참고문헌 (9)
M.H. Lee, "Experimental study for the derivation of the optimal replacement ratio of copper slag in the production of concrete", J. of the Architectural Institute fo Korea Structure & Construction 25 (2009) 143.
C.W. Hong, J.I. Lee and J.H. Ryu, "Characteristics of fresh mortar with particle size and replacement ratio of copper slag", J. Korean Cryst. Growth Cryst. Technol. 26 (2016) 41.
S.W. Ji and C.H. Seo, "The application of copper smelting slag as concrete aggregate", J. of the Korean Recycled Construction Resources Institute 2 (2006) 68.
M.H. Lee, "A study on the evaluation of the durability of concrete using copper slag aggregates", J. of the Korea Concrete Institute 20 (2008) 773.
N.W. Kim, H.W. Kim and J.S. Bae, "Properties of mixed concrete using metakaolin and copper slag", J. of Korean Inst. of Resources Recycling 19 (2010) 13.
M.Y. Park, K.M. Kim, J.H. Park and J.D. Lee, "Feasibility assessment for use to railway subsoil materal of copper slag", 2012 Autumn Conference & Annual Meeting of the Korean Society for Railway 2012 (2012) 980.
S.H. Lee, "Technology of copper slag and recycled aggregates in application of concrete material", J of the Korea Concrete Institute 14 (2002) 44.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.