탈황석고의 가공법 및 잔골재종류 변화에 따른 고로슬래그 미분말 다량 치환 모르타르의 품질 특성 Quality of High Volume Blast Furnace Slag Mortar Depending on Desulfurization Gypsum Treating Methods and Fine Aggregate Type원문보기
본 연구에서는 고로슬래그 미분말 다량 치환한 시멘트 모르타르의 자극재로 탈황석고(FGD)를 사용한 경우, FGD에 포함되어 있는 활성탄의 제거로 체가름방법과 고온가열 조건을 원분과 비교하고, 또한 골재로서 순환골재(RFA)와 천연골재(NFA)를 사용하는 골재종류 변화 조건에서 각종 품질특성을 검토하였다. 실험결과 FGD의 활성탄 제거방법은 $500^{\circ}C$ 고온가열보다 0.3mm 체가름법이 우수하였고, FGD 치환율은 5~10%일 때, 잔골재는 NFA보다 RFA에서 비교적 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 그러나 RFA를 이용한 모르타르의 경우는 실무 활용시 건조수축 길이변화율 및 흡수율 측면에서는 용도제한 및 별도의 품질향상 대책이 요구되었다.
본 연구에서는 고로슬래그 미분말 다량 치환한 시멘트 모르타르의 자극재로 탈황석고(FGD)를 사용한 경우, FGD에 포함되어 있는 활성탄의 제거로 체가름방법과 고온가열 조건을 원분과 비교하고, 또한 골재로서 순환골재(RFA)와 천연골재(NFA)를 사용하는 골재종류 변화 조건에서 각종 품질특성을 검토하였다. 실험결과 FGD의 활성탄 제거방법은 $500^{\circ}C$ 고온가열보다 0.3mm 체가름법이 우수하였고, FGD 치환율은 5~10%일 때, 잔골재는 NFA보다 RFA에서 비교적 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 그러나 RFA를 이용한 모르타르의 경우는 실무 활용시 건조수축 길이변화율 및 흡수율 측면에서는 용도제한 및 별도의 품질향상 대책이 요구되었다.
In this research, based on the condition of using desulfurization gypsum(FGD) as a stimulator for high-volume blast furnace slag cement mortar, sieving and heating process methods of removing activated carbon in FGD were compared with the non-processed FGD and recycled and natural fine aggregates we...
In this research, based on the condition of using desulfurization gypsum(FGD) as a stimulator for high-volume blast furnace slag cement mortar, sieving and heating process methods of removing activated carbon in FGD were compared with the non-processed FGD and recycled and natural fine aggregates were compared for suitable aggregate to be used. According to the result of experiment, sieving with 0.3mm was more efficient than $500^{\circ}C$ heating for processing the FGD, and recycled fine aggregate showed more favorable result than natural fine aggregate at the FGD content was 5 to 10%. On the other hand, the mortar mixture including recycled fine aggregate had a high drying shrinkage, and absorption ratio, and thus specific limitations on applying recycled fine aggregate should be required.
In this research, based on the condition of using desulfurization gypsum(FGD) as a stimulator for high-volume blast furnace slag cement mortar, sieving and heating process methods of removing activated carbon in FGD were compared with the non-processed FGD and recycled and natural fine aggregates were compared for suitable aggregate to be used. According to the result of experiment, sieving with 0.3mm was more efficient than $500^{\circ}C$ heating for processing the FGD, and recycled fine aggregate showed more favorable result than natural fine aggregate at the FGD content was 5 to 10%. On the other hand, the mortar mixture including recycled fine aggregate had a high drying shrinkage, and absorption ratio, and thus specific limitations on applying recycled fine aggregate should be required.
그러므로 본 연구에서는 3종 고로슬래그 시멘트(BS 60~70%함유)를 사용하는 모르타르 조건에서 탈황석고(이하 FGD)를 체가름과 고온가열로 활성탄을 제거하는 조건으로 가공하고, 이를 결합재의 치환율로 변화를 주어 원분과 제반물성을 비교하며, 잔골재로 사용되는 순환골재를 골재 겸 알칼리 성분의 자극재로 활용 하는 것을 천연골재와 비교하는 것에 대하여 분석하고자 한다.
제안 방법
실험사항으로는 굳지 않은 모르타르에서 플로, 공기량 및 응결 시간, 경화 모르타르에서 압축강도, SEM 및 건조수축 길이변화율을 측정하는 것으로 하였고, 추후 2차제품 제조가능성을 확인하기 위해 순환잔골재 사용에 따른 흡수율을 검토하는 것으로 하였다.
본 연구에서는 BS 다량치환한 시멘트 모르타르 조건에서 탈황석고를 체가름과 고온가열로 활성탄을 제거하는 가공을 하고, 이를 결합재의 치환율로 변화하는 변수를 주어 원분의 경우와 의 제반물성을 비교하며, 잔골재로 사용되는 RFA와 NFA의 골재종류 변화조건에서 모르타르의 각종 품질특성을 검토하였는데, 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
본 연구의 실험계획은 Table 1과 같다. 즉, 모르타르 배합비는 바인더(B)와 잔골재(S)의 비를 1 : 3, 골재는 천연잔골재(이하 NFA) 와 순환잔골재(이하 RFA)의 2수준으로 하고, FGD 원분과 기존연구에서 효율성이 검토된(Song et al. 2016) 0.3mm체가름과 500℃ 고온가열의 3수준을 결합재에 대하여 0, 5, 10, 15, 20% 5수준을 치환 사용하는 것으로 총 26배치를 실험계획 하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용한 재료로서 OPC는 국내산 KS L 5201의 1종을, BS는 국내산 KS F 2563의 3종을 사용하였고, FGD는 산업부산물인 배연 탈황석고를 사용하였는데, 그 물리 · 화학적 성질은 Table 2와 같다. 골재로 천연잔골재는 충북 청주시산, 순환잔골재는 국내 H사에서 제조된 것을 사용하였는데, 그 물리적 성질은 Table 3과 같고, 입도곡선은 Fig.
이론/모형
또한 굳지 않은 모르타르의 플로, 공기량, 응결시간은 KS F 2402, KS L 3136, KS L 2763, 경화 모르타르의 압축강도는 KS L 5105 규정에 의거 실시하였고, SEM사진은 제조사의 매뉴얼에 따라 촬영하였다. 또한 건조수축 길이변화율과 흡수율은 KS F 2424, KS F 2459에 의거 실시하였다.
본 연구의 실험방법으로 먼저 모르타르의 제조는 KS L 5105의 방법에 따라 실시하였다. 또한 굳지 않은 모르타르의 플로, 공기량, 응결시간은 KS F 2402, KS L 3136, KS L 2763, 경화 모르타르의 압축강도는 KS L 5105 규정에 의거 실시하였고, SEM사진은 제조사의 매뉴얼에 따라 촬영하였다. 또한 건조수축 길이변화율과 흡수율은 KS F 2424, KS F 2459에 의거 실시하였다.
본 연구의 실험방법으로 먼저 모르타르의 제조는 KS L 5105의 방법에 따라 실시하였다. 또한 굳지 않은 모르타르의 플로, 공기량, 응결시간은 KS F 2402, KS L 3136, KS L 2763, 경화 모르타르의 압축강도는 KS L 5105 규정에 의거 실시하였고, SEM사진은 제조사의 매뉴얼에 따라 촬영하였다.
성능/효과
1. 유동성 측면에서 FGD의 가공방법별에는 체가름법, 고온가열법, 원분 순으로 플로치가 크게 나타났다. 또한, RFA사용 배합의 경우는 NFA사용 배합에 비해 낮은 유동성을 나타내었으며, FGD의 치환율이 증가할수록 플로치는 크게 감소하는 경향을 나타내었다.
4. 압축강도의 경우 재령 3일 및 7일에서는 FGD 혼입율이 증가함에 따라 높은 압축강도 발현율을 나타내었고, FGD 혼입율 15%에서 최대치를 나타내었다. 단, 28일의 경우는 혼입율 5~10%전후에서 최대치를 나타내었고, 이후 혼입율에서는 저하하는 경향이었다.
5. 건조수축 길이변화율의 경우는 FGD 치환율이 증가할수록 저감되는 것으로 나타났는데, 특히 체가름 FGD의 경우 타 배합에 비해 작은 길이변화율을 나타내었다. 단, RFA배합의 경우는 순환골재의 큰 함수율에 기인하여NFA배합에 비해 약 65% 정도건조수축 길이변화율이 증가하였다.
후속연구
이상을 종합하여 볼 때, FGD 가공방법변화에서는 체가름법이 가장 좋은 결과를 나타내었고, 또한, 골재종류측면에서는 RFA를 사용하였을 때 NFA보다 압축강도, 환경문제, 경제성 등을 고려할 때 효과적인 것으로 사료된다. 단, 금후의 과제로 RFA사용 모르타르의 경우 건조수축 길이변화율 및 흡수율 증가에 대한 문제점이 발생됨에 따라 실무 활용시에는 용도제한 및 별도의 품질향상 대책을 강구할 필요가 제기되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
콘크리트관련 산업에서 순환자원은 어떤 의미를 가지는가?
콘크리트관련 산업에서 순환자원을 활용하는 것은 자원고갈 및 CO2 저감 대책으로 매우 중요한 의미를 갖는다. 즉, 제철산업에서 부산물로 발생하는 고로슬래그 미분말(이하 BS)은 보통 포틀랜드 시멘트(이하 OPC)와 유사한 성분을 갖는 잠재수경성 재료로서, 단순히 물과 접촉하게 되면 BS입자 표면에 치밀한 불투수성 겔박막이 형성되어 입자속까지 물이 침입하는 것을 방해받아 반응성이 늦어 지게 된다(Kim et al.
자극재로 양질의 화공약품수준을 이용하여 비용적 측면에 문제가 생길 때 어떠한 방안으로 해결해볼 수 있는가?
2010). 따라서 자극재로 저렴한 순환자원을 간단히 가공하여 효율 및 활용성을 높힐 수 있다면, 적극 검토할 필요성이 제기된다.
FGD 가공방법변화에서 가장 효율성이 좋은 방법은 무엇인가?
즉, NFA 배합에서의 체가름 및 고온가열의 경우 약 2~4% 정도 증가하였고, RFA배합에서의 체가름 및 고온가열의 경우 약 1~6% 정도 저하하는 것으로 나타났다. 또한 FGD의 가공방법별에서는 체가름법, 고온가열법, 원분의 순으로 플로가 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 원분의 경우 원분에 포함된 활성탄의 수분 흡착 및 일부 존재하는 반수석고의 수화반응에 기인한 것으로 판단되며, 고온가열의 경우는 FDG가고온가열처리를 거치면서 활성탄제거와 함께 석고의 형태변화에 기인하여 유동성이 저하한 것으로 사료된다.
참고문헌 (10)
Baek, B.H., Han, C.G. (2014). Effect of caloium sulfate dihydrate(gypsum) on the fundamental properties of slagbased mortar, Journal of The Korean Institute of Building Construction, 14(3), 252-258 [in Korean].
Baek, B.H., Han, C.G. (2015). Improving quality of eco-mortar incorporating blast furnace slag and recycled aggregate depending on replacement gypsum and cemen, Journal of the Korea Institute of Building Construction, 15(2), 193-199 [in Korean].
Han, C.G. (2012). Quality Control of Ready Mixed Concrete, Kimoondang, Korea, 55-86 [in Korean].
Han, C.G., Kim, J.B. (2011). Development of admixture for PHC pile concrete using anhydrite and blast furnace slag powder, Journal of the Architectural Institute-Structural, 27(8), 123-130 [in Korean].
Huang, Y.S., La, W., Lee, S.H., Ryu, H.G., Han, C.G. (2003). "Influence of chemical admixture on the strength development of concrete at early age" , Proceedings of the Korea Concrete Institute, Chungju-si, Korea, 5, 741-744 [in Korean].
Kim, S.H., Son, H.J., Pei, C.C., Han, M.C., Baek, J.H., Han, C.G. (2008). "Properties of high performance concrete corresponding to the replacement ratio of the blast furnace slag" , Proceedings of the Korea Concrete Institute, Ilsan-si, Korea, 41(2), 669-672 [in Korean].
Kim, Y.H., Han, C.G., Lee, H.J. (2013). Effect of recycled fine aggregate powder and OPC on the strength gain properties of mortar using blast furnace slag powder and natural aggregates, Journal of the Architectural Institute - Structural, 29(3), 81-88 [in Korean].
Lu, L.L., Baek, B.H., Han, C.G. (2014). Improving quality of eco-friendly mortar using blast furnace slag and recycled aggregate depending on replacement ratio of desulfurized gypsum, Journal of the Korea Institute of Building Construction, 14(2), 148-149 [in Korean].
Park, K.T., Son, S.H., Han, C.G. (2010). Quality properties of zero cement blast furnace slag mortar using the recycled fine aggregates depending on mixing factors, Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute, 5(3), 69-77 [in Korean].
Song, Y.L., Moon, B.Y., Lee, D.Y., Han, M.C., Han, C.G. (2016). "Effect of the desulfurized plaster replacement ratio on the quality of mortar using blast furnace slag powder and cyclic aggregate" , Proceedings of the Korea Architectural Institute, Seoul-si, Korea, 36(1), 341-342 [in Korean].
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.