페로니켈슬래그 미분말 및 혼화재의 복합사용이 VR 하수관 강도발현에 미치는 영향분석 Analysis of the influence of combined use of ferronickel slag fine powder and admixture on VR sewage pipe strength development원문보기
본 논문에서는 페로니켈슬래그 미분말 및 혼화재의 복합사용이 VR 하수관 강도발현에 미치는 영향분석에 관한연구를 실시하였다. 치환율을 변수로 시험을 실시하였으며, 휨강도 및 압축강도의 결과분석과 SEM 분석을 통한 강도발현 성능연구를 실시하였다. 휨강도 및 압축강도, SEM을 통한 미시적 분석을 통해, 각 경우 별 상관관계를 도출 할 수 있었다. 치환율은 OPC 질량대비 20%, 30%를 구분하여 페로니켈 슬래그 미분말 및 혼화재를 일정 비율로 치환하여 실시하였다. 치환율 20%일 경우 강도발현 성능이 우수한 것으로 나타났으며, 휨 강도와 압축강도는 페로니켈 슬래그 미분말, 생석회, 석고, 염화칼슘을 혼화재로 복합사용 하였을 때 강도발현 성능이 가장 우수하였으며, 조밀한 미세구조 형태를 나타냈고, 재령 28일 이후에도 점진적 강도발현 가능성이 보인다.
본 논문에서는 페로니켈슬래그 미분말 및 혼화재의 복합사용이 VR 하수관 강도발현에 미치는 영향분석에 관한연구를 실시하였다. 치환율을 변수로 시험을 실시하였으며, 휨강도 및 압축강도의 결과분석과 SEM 분석을 통한 강도발현 성능연구를 실시하였다. 휨강도 및 압축강도, SEM을 통한 미시적 분석을 통해, 각 경우 별 상관관계를 도출 할 수 있었다. 치환율은 OPC 질량대비 20%, 30%를 구분하여 페로니켈 슬래그 미분말 및 혼화재를 일정 비율로 치환하여 실시하였다. 치환율 20%일 경우 강도발현 성능이 우수한 것으로 나타났으며, 휨 강도와 압축강도는 페로니켈 슬래그 미분말, 생석회, 석고, 염화칼슘을 혼화재로 복합사용 하였을 때 강도발현 성능이 가장 우수하였으며, 조밀한 미세구조 형태를 나타냈고, 재령 28일 이후에도 점진적 강도발현 가능성이 보인다.
In this paper, the effects of ferronickel slag powder and admixture on the strength of VR sewer pipe were analyzed. the substitution rate was tested as a variable, and the strength development was studied through the flexural strength, compressive strength and using SEM microscopic analysis. bending...
In this paper, the effects of ferronickel slag powder and admixture on the strength of VR sewer pipe were analyzed. the substitution rate was tested as a variable, and the strength development was studied through the flexural strength, compressive strength and using SEM microscopic analysis. bending strength, compressive strength results and micro analysis using SEM showed the correlation in each case. the substitution rates were 20% and 30% relative to the mass of the OPC respectively, and were substituted according to a constant ratio of ferronickel slag fine powder and mixture. when the substitution ratio was 20%, the strength development was excellent. also, bending strength and compressive strength were the best when the ferronickel slag fine powder, quicklime, gypsum and calcium chloride were used as the admixture, dense microstructural patterns appeared. the possibility of progressive strength development is shown after 28 days.
In this paper, the effects of ferronickel slag powder and admixture on the strength of VR sewer pipe were analyzed. the substitution rate was tested as a variable, and the strength development was studied through the flexural strength, compressive strength and using SEM microscopic analysis. bending strength, compressive strength results and micro analysis using SEM showed the correlation in each case. the substitution rates were 20% and 30% relative to the mass of the OPC respectively, and were substituted according to a constant ratio of ferronickel slag fine powder and mixture. when the substitution ratio was 20%, the strength development was excellent. also, bending strength and compressive strength were the best when the ferronickel slag fine powder, quicklime, gypsum and calcium chloride were used as the admixture, dense microstructural patterns appeared. the possibility of progressive strength development is shown after 28 days.
본 연구는 페로니켈슬래그 미분말 및 혼화재의 치환비율에 따른 콘크리트 하수관의 강도발현 성능검토를 목표로 한다. 생석회, 석고 및 염화칼슘 등과 같은 혼화재 종류 및 치환율을 실험변수로 하여, 시험편의 압축 및 휨강도 평가를 통한 페로니켈슬래그 미분말 및 혼화재의 복합사용 시 강도발현 효과를 실험하적으로 확인하고, SEM분석 등 미시적 분석을 통해 근거를 분석하였다.
제안 방법
본 연구는 페로니켈슬래그 미분말 및 혼화재의 치환비율에 따른 콘크리트 하수관의 강도발현 성능검토를 목표로 한다. 생석회, 석고 및 염화칼슘 등과 같은 혼화재 종류 및 치환율을 실험변수로 하여, 시험편의 압축 및 휨강도 평가를 통한 페로니켈슬래그 미분말 및 혼화재의 복합사용 시 강도발현 효과를 실험하적으로 확인하고, SEM분석 등 미시적 분석을 통해 근거를 분석하였다.
대상 데이터
시멘트는 국내에서 제조한 보통 포틀랜드 시멘트(이하 OPC)로 H사 제품을 사용하였고, 페로니켈슬래그 미분말(이하 FNS)은 H사의 제품을 사용하였다. 페로니켈슬래그를 1차 분쇄한 FNS로 P사 에서 야적된 페로니켈 슬래그를 H 시멘트사의 분쇄밀로 분쇄한 재료로서 분말도는 3560cm2/g이다.
잔골재는 충남 공주 강모래, A사의 부순 모래와 최대 입자 크기가 8mm정도의 석분을 잔골재를 40kg 기준 120(±5)℃에서 36시간 건조시켜 사용하였으며, 혼화제는 고성능 AE 감수제를 사용하였다.
본 연구의 사용된 배합은 현재 VR관 제작시 적용되고 있는 배합을 기초로 하였으며, VR관 제작이 건식배합을 우선적으로 하기 때문에 물-결합재 비를 최소화 하여 배합을 선정하였다. 현재 국내에서는 VR관 제작 시 슬럼프가 거의 발생하지 않는 건식배합을 적용하며 본 연구에서는 실제 VR관 제작방식과 동일하게 시편을 제작할 수 있도록 진동전압 성형기를 이용하여 시편을 제작하였다. 사용된 진동전압 성형기는 국내 D사에서 제작한 장치를 이용하였고, 이 장치는 초당진동수 60Hz 및 5.
데이터처리
SEM분석에 사용된 시편은 압축강도 시험 후 파편으로 진행하였다. 10mm 정도의 시편의 파편 중 평편하게 파괴되어있는 파편을 골라, 표면을 Air gun으로 부순물을 제거한 후 초기에 전처리 장치로 시편 표면에 도금처리 후 SEM으로 분석하였다. 시험장비는 Fig.
성능/효과
1) 페로니켈슬래그 미분말과 혼화재를 복합사용은 치환율 20% 일 때, 강도발현 성능이 우수하다.
2) 휨 강도와 압축강도 결과를 종합적으로 보면, 혼화재로 석고를 사용하였을 때 강도발현 성능이 발휘하지만, 페로니켈슬래그 미분말, 생석회, 석고, 염화칼슘을 혼화재로 복합사용 하였을 때 강도발현 성능효과가 극대화 되었고, 석고와 페로니켈 슬래그 미분말을 혼화재로 사용하였을 때 보다 우수하다.
3) 미시분석 결과 페로니켈슬래그 미분말 과 혼화재를 복합사용 할 경우 조밀한 미세구조 형태를 나타냈고, 재령 28일이 후에도 강도발현 가능성이 보인다.
후속연구
4) 페로니켈슬래그 미분말의 메카노케미컬의 작용에 따른 기계‧ 화학적 작용으로 생성되는 반응 형성물의 종류와 강도 발현의 연관성, 장기강도증진의 관련성은 차후 XRD 분석과 SEM 분석을 병행하여 분석하는 방향으로 연구를 진행할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
하수관로가 주로 설치되어 있는 위치는?
3%를 차지하고 있다(Ministry of Environment 2014). 하수관로는 주로 도로 하부와 같은 지하에 매설되어있으며, 기존 지하매설물이 인접하게 위치하고 있다(Ehsani et al. 2015; Emilia and Maria 2013; Lee et al.
하수관로에 보수해야 되는 상황이 발생하는 원인은?
2002). 이에 지반의 부동침하나 차량 통행에 따른 진동 등으로 인하여 이음부 또는 특정 부위에 이상이 생기는 경우가 있어서 이를 하수관 내부에서 보수해야 되는 상황이 발생하기도 한다(Allouche et al. 2014; Duell et al.
원심력관과 진동 및 전압 철근콘크리트관이 차지하고 있는 비율은?
2013년 기준으로 전국에 부설된 하수관은 126,646km이다. 이중 원심력관(reinforced spun concrete pipe, 흄관)과 진동 및 전압 철근콘크리트관(vibrated and rolled reinforced concrete pipe, VR관) 등 콘크리트 강성관은 46,030km로서 36.3%를 차지하고 있다(Ministry of Environment 2014). 하수관로는 주로 도로 하부와 같은 지하에 매설되어있으며, 기존 지하매설물이 인접하게 위치하고 있다(Ehsani et al.
참고문헌 (14)
Allouche, E., Alam, S., Simicevic, J., Sterling, R., Condit, W., Matthews, J., Selvakumar, A. (2014). A pilot study for retrospective evaluation of cured-in-place pipe(CIPP) rehabilitation of municipal gravity sewers, Tunnelling and Underground Space Technology, 39, 82-93.
Duell, J.M., Wilson, J.M., Kessler, M.R. (2008). Analysis of a carbon composite overwrap pipeline repair system, International Journal of Pressure Vessels and Piping, 85(11), 782-788.
Ehsani, M. (2015). Repair of corroded/damaged metallic pipelines using fiber-reinforced polymer composites, Rehabilitation of Pipelines Using Fiber-reinforced Polymer(FRP) Composites, 39-59
Emilia, K., Maria, G. (2013). Buckling failure numerical analysis of HDPE pipes used for the trenchless rehabilitation of a reinforced concrete sewer, Engineering Failure Analysis, 32, 106-112.
Ministry of Environment. (2014). Sewer Statistics.
Park, S.H., Chu, Y.S., Song, H., Lee, J.K., Seo, S.K. (2013). Fabrication of Mg(OH) 2 from ferro-nickel slag, Journal of the Korean Institute of Resources Recycling, 22(1), 42-47 [in Korean].
Park, S.S. (2017). Strength and resistance to chloride penetration in mortar containing ferronickel slag powder by vibrated and rolled manufacturing method, Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, 29(6), 633-640 [in Korean].
Sereenen, O. (2013). A Study on the Utilization of Mechanically Activated Ferro-nickel Slag, Ph.D Thesis, Suncheon National University.
The Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs. (2011). Technical Development and Products for Agricultural Utilization from Ferro-Nickel Slag, Technical Report of MIFAFF, 3-6 [in Korean].
Yuksel, ？., Bilir, T., Ozkan, O. (2007). Durability of concrete incorporating non-ground blast furnace slag and bottom ash as fine aggregate, Building and Environment, 42(7), 2651-2659.
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