[논문]슬래그시멘트 초기강도 증진을 위한 자극제로서 CFBC Fly ash의 활용연구

박종탁; 오홍섭; 정권수; 강창호

doi:10.14190/jrcr.2020.8.1.8

초록
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환경오염 저감을 위해 순환유동층 보일러를 활용한 발전이 증가함에 따라 CFBC 플라이애시가 많이 생산되고 있다. CFBC 플라이애시내는 수화반응 중 시멘트의 팽창과 급격한 초기응결을 발생시킬 수 있는 free CaO를 포함하고 있기 때문에 콘크리트에서의 사용이 제한적이다. 본 연구에서는 고로슬래그시멘트의 초기강도 증진을 위해 CFBC 플라이애시와 인산석고와 같이 혼합함으로서 천연석고를 대체하는 자극제로 활용하고자 하기 위하여 미세구조와 초기강도 특성을 실험적으로 분석하였다. 인산석고는 배면탈황석고와 인산중화석고를 사용하였으며, 이수상태와 무수상태로 각각 혼합하여 실험하였다. 실험결과 CFFA와 dihydrate 형태의 이수석고를 혼합하는 경우에는 상대적으로 초기강도 발현이 낮아지나, CFFA와 anhydriteII 결정형태인 무수인산석고를 혼합한 배합의 강도 증진효과가 천연석고를 사용한 경우와 유사하여 혼합시멘트로 활용 가능성이 높은 것으로 분석되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

As the circulating fluidized bed combustor(CFBC) boilers system to generate electric power increase in order to reduce environmental pollution, a lot of CFBC fly ashes(CFFA) are produced. CFFA has limited use in concrete because it contains free CaO, which can cause cement expansion and rapid initia...

As the circulating fluidized bed combustor(CFBC) boilers system to generate electric power increase in order to reduce environmental pollution, a lot of CFBC fly ashes(CFFA) are produced. CFFA has limited use in concrete because it contains free CaO, which can cause cement expansion and rapid initial hydration. In this study, the microstructure and the initial development of compressive strength characteristics were experimentally analyzed to be used as a stimulant to replace natural gypsum by mixing with CFFA and phosphate gypsum to enhance the initial strength of portland blast furnace slag cement. The recycled gypsum was used as flue-gas desulfurization gypsum and phosphate gypsum. Experimental results show that the initial strength development is relatively lower when CFFA and dihydrate gypsum are mixed, but the strength improvement effect of the mixture with CFFA and anhydrous gypsum as an anhydritedII typed crystalized gypsum is similar to that of natural gypsum. As a result, it w as analyzed to have high possibility of use for stimulant of portland blast furnace slag cement.

주제어

표/그림 (11)

표 Table 1. Chemical properties of cement(OPC)
그림 Fig. 1. SEM images for binding materials for blended portland cement
그림 Fig. 2. SEM images for binded materials
표 Table 2. Chemical properties of CFFA(1)+FGDG-an(1)
표 Table 3. Chemical properties and compressive strength of basically blended cements
그림 Fig. 3. Compressive strength ratio of basic cement mix to reference cement matrix with NAG
그림 Fig. 4. SEM images
표 Table 4. Chemical properties of combined admixture with various CFFA and Gypsum
표 Table 5. Chemical properties and compressive strength of combined cement mixture
그림 Fig. 5. Compressive strength ratio of complex blended cement mix to reference cement matrix with NAG
그림 Fig. 6. Compressive strength ratio of complex blended cement mixs with CFFA and Gypsum with different mix proportion

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 재활용이 제한적이었던 순환유동층플라이애시를 고내구성 혼합시멘트의 초기강도 발현을 위한 자극제로 활용함으로서 폐자원의 활용성을 높이고자 하였다. ;
순환유동층 보일러 플라이애시에 함유된 free CaO의 수화 활성화 특성을 고로슬래그시멘트의 초기강도 증진을 위한 자극제로 활용하고자 하였다. 수화반응 조절을 위하여 인산석고를 같이 사용하여 혼합시멘트를 제조하였으며, 배합별 미세구조와 초기강도 발현정도를 실험적으로 분석하였다.

제안 방법

자극제 특성을 평가하기 위하여 압축강도의 외부 실험조건의 동일 편차를 감안하기 위해 각 배합변수마다 천연무수석고 첨가한 시험체를 같이 제작하여 비교하였다. ;
제조된 혼합시멘트 원재료별 특성을 관찰하기 위하여 OPC(50%), GGBFS(47%)를 고정하고 제조된 자극제 및 조절체를 각 3% 첨가하여 시멘트 강도시험방법(KS L ISO 679)에 의해 재령 3일, 7일, 28일 압축강도를 측정하였다.

대상 데이터

연구에서는 순환유동층플라이애시를 활용한 혼합시멘트를 개발하기 위한 기본 배합으로 50%의 1종 포틀랜드 시멘트(OPC), 47%의 고로 슬래그 미분말(GBFS: ground granulated blast furnace slag) 과 자극조절제로서 3%의 천연무수석고(NAG-an(anhydrite): natural anhydrous gypsum)로 사용하였으며, 순환유동층보일러 플라이애시의 특성을 판별하기 위하여 OPC 50% 와 GBFS 47%의 혼합시멘트에 수화반응 조절을 위하여 3%의 플라이애시와 인산석고를 활용하여 시멘트를 제조하였다. ;

성능/효과

CFFA와 dihydrate 형태의 이수석고(FGDG-di, PG-di)가 배합된 경우 초기강도가 상대적으로 낮았으나, anhydriteII 형태의 무수석고 (FGDG-an, PG-an)를 혼합하면 초기강도 발현특성이 천연석고를 혼합한 시멘트의 경우와 거의 유사하게 나타남으로서 재활용재료를 자극제로 활용가능성이 충분한 것으로 판단된다. ;
CFFA와 이수석고의 혼합시 생성되는 다량의 ettringite가 C₃A 의 입자 주위에 얇은 피막을 형성하여 수화반응을 지연시켜 초기 강도가 낮아지는 반면, anhydriteII 결정형태의 무수석고는 용해 SO₄^-2가 작아 수화반응시 ettringite 생성과 함께 C₃S의 수화가 촉진되면서 초기강도 증진에 기여하는 것으로 판단된다.
혼합시멘트의 제조공정을 단순화하기 위하여 수화되지 않은 CFFA와 배연탈황석고 또는 인산중화석고를 중량비 1:1로 사전에 혼합한 후 970℃에서 소성한 시멘트에서도 초기강도가 다른 변수 와 유사하게 발현됨으로서 제조시간과 비용을 절감할 수 있을 것으로 판단된다. ;

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	순환유동층 방식 보일러란 무엇인가?	화력발전소의 발전설비는 미분탄 연소(Pulverrized Coal Combustion)방식의 보일러가 대부분 이였으나, 미세먼지로 인한 공해문제가 대두됨에 따라 최근에는 발전효율이 높고 800∼900℃ 의 낮은 온도에서도 연소되면서 질소 산화물, 황산화물 등의 오염 물질 배출이 현저히 낮은 순환유동층(Circulating Fluidized Bed Combustor)보일러 발전소의 건설이 확대되는 추세이다.
	CFBC 플라이애시의 콘크리트에서의 사용이 제한적인 이유는?	환경오염 저감을 위해 순환유동층 보일러를 활용한 발전이 증가함에 따라 CFBC 플라이애시가 많이 생산되고 있다. CFBC 플라이애시내는 수화반응 중 시멘트의 팽창과 급격한 초기응결을 발생시킬 수 있는 free CaO를 포함하고 있기 때문에 콘크리트에서의 사용이 제한적이다. 본 연구에서는 고로슬래그시멘트의 초기강도 증진을 위해 CFBC 플라이애시와 인산석고와 같이 혼합함으로서 천연석고를 대체하는 자극제로 활용하고자 하기 위하여 미세구조와 초기강도 특성을 실험적으로 분석하였다.
	슬래그 시멘트 수화반응 활성화에 의한 강도증진을 위해 활용되는 천역석고의 단점은?	따라서 슬래그 시멘트의 수화반응 활성화에 의한 강도증진을 위한 알칼리 자극제로 천연석고를 주로 활용하고 있다. 그러나 천연석고의 대부분 이 수입에 의존해야 하고, 상대적으로 고가이기 때문에 시멘트 제조시 폐자원인 인산석고 등을 활용하고 있으나, 상대적으로 pH가 낮고 불순물 등의 문제가 있다(Oh et al. 2010; Park and Oh 2009).

참고문헌 (14)

Fu, X., Li, Q., Zhai, J., Sheng, G., Li, F. (2008). The physical- chemical characterization of mechanically-treated CFBC fly ash, Cement and Concrete Composites, 30(3), 220-226.

상세보기
Hester, D., Mcnally, C., Richardson, M.G.,(2005). Study of influence of slag alkali level on the alkali-silica reactivity of slag concrete, Construction and Building Materials, 19(9), 661-665.

상세보기
Jeong, J.Y., Jang, S.Y., Choi, Y.C., Jung, S.H., Kim, S.I. (2015). Effects of replacement ratio and fineness of GGBFS on the hydration and pozzolanic reaction of high-strength high-volume GGBFS blended cement pastes, Journal of the Korea Concrete Institute, 27(2), 115-125 [in Korean].

원문보기 상세보기
Kang, Y.H., Jung, S.H. (2017). Material properties of circulating fluidized bed combustion fly ash and utilization of non-sintered cement field, Magazine of RCR, 12(2), 26-32 [in Korean].
Kim, J.H., Park, B.S., Jung, S.H., Choi, Y.C. (2016). Effect of properties of fly-ashes on the characteristics of fly-ash mortars, Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute, 4(4), 439-445 [in Korean].

원문보기 상세보기
Kim, T.H., Lee, S.H.,Lee, Y., Shin, J.H., Lee, S.S. (2016). Mechanical properties of non-cement matrix utilizing the circulating fluidized bed combustion boiler fly ash and dyeing sludge carbide, Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute, 4(4), 425-430 [in Korean].

원문보기 상세보기
Lee, S.H. (2017). Revised provision of KS L 5405 "Fly Ash" for CFBC fly ash to applying concrete, Magazine of RCR, 12(2), 20-25 [in Korean].
Lee, S.H., Lee, G.H., Yoo, D.W., Ha, J.H., Cho, Y.G. (2015). Hydration and insulation characteristics of a ground granulated blast furnace slag based non-sintered cement using circulating fluidized bed combustion ash as a activator, Journal of the Korea Concrete Institute, 27(3), 245-252 [in Korean].

원문보기 상세보기
Leng, F., Feng, N., Lu, X., (2000). An experiment study on the properties of resistance to diffusion of chloride ions of fly ash and blast furnace slag concrete, Cement and Concrete Research, 30, 989-992.

상세보기
Oh, H.S., Park, J.T., Lee, W.H. (2010). A fundamental study on the material characteristic of micro-admixture for cement using phosphogypsum and kaolin, Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, 14(3), 144-151 [in Korean].
Park, J. Oh, H. (2018). A study on the pozzolan reactivity and mechanical characteristic of blended portland cements using CFBC fly ash, Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute, 6(3), 207-213 [in Korean].
Park, J.T., Oh, H.S. (2009). Experimental study on the material characteristics of slag cement with various phosphogypsum materials, Journal of the Korea Concrete Institute, 21(6), 729-735 [in Korean].

원문보기 상세보기
Shen, Y., Qian, J., Zhang, Z. (2013). Investigations of Anhydrite in CFBC Fly Ash as Cement Retarders, Construction and Building Materials, 40, 672-678.

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Sheng, G., Li, Q., Zhai, J. (2012). Investigation on the Hydration of CFBC Fly Ash, Fuel, 98, 61-66.

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