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산업부산물의 활성분체 및 세라믹섬유 혼입 콘크리트의 재료성능 평가
Material Performance Evaluation of Ceramic Fiber Reinforced Concrete using Energetically Modified Industrial By-products 원문보기

Ecology and resilient infrastructure, v.5 no.3, 2018년, pp.118 - 124  

최승재 (연세대학교 사회환경시스템공학부) ,  양달훈 (연세대학교 사회환경시스템공학부) ,  이태희 (연세대학교 사회환경시스템공학부) ,  김장호 (연세대학교 사회환경시스템공학부)

초록
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한국은 1960년대부터 경제개발의 일환으로 사회기반시설, 공업단지 등이 활발히 건설되었으며 이로 인해 현재까지 산업화가 급격히 이루어졌다. 하지만 산업화에 따라 발생하는 산업부산물 또는 폐기물의 발생량이 점차 증가하고 있다. 일부 산업부산물은 재활용되고 있지만 대부분의 폐기물은 매립되는 실정이다. 이에 따라 산업폐기물 처리를 위한 다양한 방안이 검토되고 있으나 경제성과 환경성을 고려한 기술은 구축되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 제지산업과 화력발전산업에서 발생하는 제지애시, 플라이애시를 활성화하여 적용한 활성분체와 세라믹섬유를 동시 혼입한 콘크리트의 재료성능을 검토하고자 한다. 애시를 분쇄과정에서 활성화시켜 수화도를 높여 물성을 향상시켰으며 동시에 콘크리트의 균열 저감을 위해 세라믹섬유를 동시 혼입하였다. 활성분체 및 세라믹섬유의 재료성능을 검증하기 위하여 KS 규격에 의거하여 원주형 콘크리트 공시체를 제작하였으며 슬럼프 및 재령 28일 압축강도를 측정하였다. 활성분체 플라이애시 20%, 제지애시 10% 혼입 콘크리트에서 활성분체 무혼입 콘크리트 압축강도의 90% 이상으로 나타난 것으로 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Social infrastructures and industrial complexes have been actively constructed in South Korea since the 1960 s as part of the economic development plan, resulting in rapid industrialization. However, side-effects due to the industrialization have occurred. An increase in industrial by-products or wa...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 9%까지 발현할 수 있으므로 콘크리트의 균열 제어성능과 인장능력을 효과적으로 증가시키며 콘크리트와의 접착성 또한 우수한 것으로 판단된다. 강섬유, 플라스틱섬유 혼입 콘크리트와 비교했을 때 환경성능과 인장성능을 동시에 고려할 수 있으므로 본 연구의 재료가 우수하다고 판단된다.
  • 따라서 본 연구에서는 강도 저하와 작업성 감소를 야기하는 제지애시 및 플라이애시 단순 혼입 콘크리트의 단점을 극복하고자 제지애시 및 플라이애시를 분쇄과정에서 활성화시키고 활성분체를 혼합한 콘크리트의 최적 배합비와 치환율을 도출하고 재료성능을 평가하는 것이다. 또한, 동시에 인장강도를 향상시키고 균열 저감을 도출하기 위해서 현무암섬유를 동시 혼입하였다.
  • 본 연구에서 사용한 제지애시는 분쇄하여 제지애시의 흡습성을 줄이고 작업성을 높이기 위하여 ball mill로 분쇄하고 무수석고를 혼입한 것이다. 특히, 제지애시는 주요 구성 성분이 CaO, SiO2 및 Al2O3으로 구성되어 있어 초기 흡습성이 매우 높으므로 조기강도 증진 및 경제성 효과를 획득하기에 충분한 것으로 알려져 있어 플라이애시와는 다르게 재령 3일 압축강도에서 치환율 10%, 20%에서 각 16.
  • 본 연구에서는 활성분체 플라이애시, 제지애시 및 현무암섬유 혼입 콘크리트의 작업성, 강도, 균열특성을 평가하기 위하여 슬럼프, 공기량, 압축강도, 인장강도 실험을 수행하였으며 이를 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
섬유 보강 콘크리트의 문제점은? 또한, 콘크리트가 인장강도가 낮으며 균열이 발생하기 쉬운 취성재료라는 단점을 극복하기 위해서 다양한 건설현장에서 1900년대 중반부터 콘크리트 균열 제어와 인성을 유지하기 위한 목적으로 섬유 보강 콘크리트를 사용해 왔다. 그러나 유기고분자인 섬유와 무기재료인 콘크리트와의 접착력 저하가 고질적 문제로 대두되고 있으며, 콘크리트 폐기 시 사용된 유기계 섬유는 장기간의 분해시간이 필요하여 커다란 환경위해 요인이 되기도 한다 (Yoon 2012). 또한 유리섬유, 금속섬유 등의 무기계 보강섬유는 시멘트의 수화시에 형성되는 알칼리성 환경에서의 강도저하 및 부식의 문제점이 발견되고 있어서 장기간 동안 보강효과를 지속시키기 어렵다는 단점이 있다.
산업화에 따라 발생하는 대표적인 문제는? 한국은 1960년대부터 경제개발의 일환으로 사회기반시설, 공업단지 등이 활발히 건설되었으며 이로 인해 현재까지 산업화가 급격히 이루어졌다. 하지만 산업화에 따른 부작용도 발생하고 있으며, 이 중 대표적 문제점은 산업부산물 또는 폐기물 발생량도 증가한다는 것이다. 한국뿐만 아니라 전 세계적으로 일부 산업부산물은 재활용되고 있기도 하나, 일부 폐기물은 대부분 매립되거나 해양투기 되는 실정이다.
폐기물 처리문제가 크게 발생하는 산업은? 이에 따라 각 국가에서는 산업폐기물 처리를 위한 다양한 법규를 제정 ․ 운영하고 있으며, 산업계는 폐기물 법규에 적합한 방안을 도출해야 하는 실정이다. 특히 이 중에서 폐기물 처리문제가 크게 발생하는 산업은 제지산업과 화력발전산업 등이다 (Korea Environment Corporation 2012). 제지산업과 화력발전의 공정에서 발생하는 제지슬러지, 제지애시, 플라이애시 등의 폐기물 등의 매립 및 투기는 일시적인 방안에 불과하며, 향후 슬러지와 애시의 지속적 처리를 위해서는 경제적이고 효율적인 재활용 방안이 도출되어야 한다.
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참고문헌 (12)

  1. Jeong, Y.G., and Kang, D.W. 2006. Reducing to Unbonded Carbon in T-Fired Boiler, KOSCO Symposium, The Korean Society of Combustion, Jeju., Korea: 275. (in Korean) 

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  3. Johansson, K., Larsson, C., Antzutkin, O.N., Forsling, W., Kota, H.R. and Ronin, V. 1999. Kinetics of the hydration reactions in the cement paste with mechanochemically modified cement 29Si magic-angle-spinning NMR study. Cement and Concrete Research 29(10): 1575-1581. 

  4. Justnes, H., Elfgren, L. and Ronin, V. 2005. Mechanism for performance of energetically modified cement versus corresponding blended cement. Cement and Concrete Research, 35(2): 315-323. 

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  7. Kumar, R., Kumar, S. and Mehrotra, S.P. 2007. Towards sustainable solutions for fly ash through mechanical activation. Resources, Conservation and Recycling 52(2): 157-179. 

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  10. Vladimir, P.R. and aggstruml Om, M.H. 1999. Method for producing cement. Cement and Concrete Composites 21(3): 245. 

  11. Yeon, I.K., Park, S.C., Jo, B.R., Kim, K.Y. and Lee, M.H. 2005. Physico-Chemical Characteristics of Activated Paper Sludge Incineration Fly Ash. Journal of Korea Society of Waste Management 22: 317-325. (in Korean) 

  12. Yoon, K.J. 2012. Application of environment friendly materials with recycling paper mill sludges, Chungbuk National University, Dissertation. (in Korean) 

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