[논문]천연유기석회 및 고토석회를 조합한 흙 포장 콘크리트용 경화재의 최적배합안 도출

한민철; 한준희

doi:10.5345/jkibc.2020.20.2.113

천연유기석회 및 고토석회를 조합한 흙 포장 콘크리트용 경화재의 최적배합안 도출
Suggesting Optimum Mix Proportion of Hardener for Soil-pavement Concrete Incorporating Natural Organic Lime and Magnesia-lime 원문보기

한국건축시공학회지 = Journal of the Korea Institute of Building Construction, v.20 no.2, 2020년, pp.113 - 121

한민철 (Department of Architectural Engineering, Cheong ju University) , 한준희 (Department of Architectural Engineering, Cheong ju University)

초록
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본 연구는 국내에서 시공된 많은 수의 흙 포장 콘크리트의 경우는 강도저하, 내구성 저하 등이 문제점으로 제기된다. 따라서 본연구는 이를 해결하기 위하여 석회류 재료인 천연유기 석회와 고토석회 등의 폐기물을 활용하여 흙 포장 콘크리트의 경제성, 품질향상을 목적으로 흙 콘크리트의 경화재를 개발하고자 하였다. 즉, 석회류 재료를 고로슬래그 미분말과 조합하여 자극재로 사용하여, 기존의 경화재의 재료를 대체하여 천연유기석회(H), 고토석회(G)의 석회류 조합비를 0: 10~10 : 0 범위에서 검토하였다. 연구결과, 모르타르 배합비 1 : 3, 결합재 조성비의 경우 BSC 30 석회류 재료조합비율은 천연유기석회와 고토석회를 5: 5의 비율로 혼합할 경우 시멘트 모르타르의 품질 측면에서 양호한 개발품이 얻어짐을 확인할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Lots of soil-pavement concrete placed showed a number of problems such as decreasing strength, and durability. In this research, to provide a solution of the problem reported the wasting materials of natural organic lime and magnesia lime were used as a hardener to achieve sufficient performance of soil-pavement concrete. Namely, as a stimulus of blast furnace slag, the natural organic lime and magnesia lime were tested within the mix proportion of 0 to 10 % for each lime to make a new hardener. As a result, in the case of mortar with 1 to 3 % of cement to fine aggregate, 30 % replaced blast furnace slag showed the more favorable results with 5 to 5 % of mix proportion for natural organic lime and magnesia lime.

주제어

표/그림 (22)

표 Table 1. Experimental plan
표 Table 2. Mixture proportions of mortar
표 Table 3. Chemical and physical properties of hardener type
그림 Figure 1. Natural organic lime XRD
그림 Figure 2. Dolomitic lime XRD
그림 Figure 3. Particle size curve of fine aggregate
표 Table 4. Chemical · physical properties of fine aggregate
그림 Figure 4. Flow with mixture rate of natural organic lime and magnesia-lime
그림 Figure 6. Compressive strength in mortar mixing ratio 1:3 with mixture rate of natural organic lime and magnesia-limeFigure 5. Air contents with mixture rate of natural organic limeand magnesia-lime
그림 Figure 7. Compressive strength in mortar mixing ratio 1:5 with mixture rate of natural organic lime and magnesia-lime
그림 Figure 5. Air contents with mixture rate of natural organic lime and magnesia-lime
그림 Figure 8. Flexural strength in mortar mixing ratio 1:3 with mixture rate of natural organic lime and magnesia-lime
그림 Figure 9. Flexural strength in mortar mixing ratio 1:5 with mixture rate of natural organic lime and magnesia-lime
그림 Figure 10. Correlation between compressive strength in mortar mixing ratio 1:3, 1:5 with BSC30 and BSC50
그림 Figure 11. Correlation between flexural strength in mortar mixing ratio 1:3, 1:5 with BSC30 and BSC50
표 Table 5. Comprehensive analysis of quality rate
그림 Figure 12. SEM observation at 7 days
그림 Figure 13. SEM observation at 28 days
그림 Figure 14. Pore size distribution with mixture rate 1:3 of natural organic lime and magnesia-lime (7 days)
그림 Figure 15. Pore size distribution with mixture rate 1:3 of natural organic lime and magnesia-lime (28 days)
그림 Figure 16. Cumulative pore volume with mixture rate 1:3 of natural organic lime and magnesia-lime (7 days)
그림 Figure 17. Cumulative pore volume with mixture rate 1:3 of natural organic lime and magnesia-lime (28 days)

AI 본문요약
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문제 정의

그러므로, 본 연구에서는 굴 패각을 특수선별 가공하여 제조한 고반응성 천연유기석회(Natural organic lime 이하: H)와 돌로마이트 광물을 가열 분쇄하여 얻어지는 고토석회(Dolomitic lime 이하: G)에 고로슬래그 미분말(Furnaceslag powder 이하: BS), 및 강도발현성이 양호한 미립자시멘트(Fine particle cement 이하: FC)를 조합하여 기존 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)와 다른 형태의 친환경적 흙 포장 콘크리트의 경화재를 개발하고자 한다.
본 연구는 친환경 흙 포장 콘크리트의 경화재를 개발하기 위한 목적으로 고로슬래그 미분말과 미립자시멘트를 조합한 결합재에 천연 유기석회와 고토석회의 재료조합비를 변화시켜 모르타르의 기초적 특성 및 미시적 구조를 분석하였는데, 그 결과를 요약하면 다음과 같다.

제안 방법

경화재 재료로는 BS, FC, H, G를 사용하였는데, 결합재 조성비는 고로슬래그 시멘트(BSC)로 BS50%(BSC50) 및 BS30%(BSC30)의 2수준으로 계획하였고, 천연 유기석회(H)와 고토석회(G) 경화재의 재료조합비율은 기존 연구를 참조하여[6], BSC90%에 대한 10:0∼0:10 까지 5수준으로 변화시켜 실험계획 하였다. 실험사항으로 굳지 않은 모르타르에서는 플로, 공기량, 경화 모르타르에서는 압축강도, 휨강도 및 재령 7, 28일SEM 사진 촬영 및 미세공극을 측정하도록 계획하였다.
본 연구의 실험계획은 Table 1, 배합사항은 Table 2와 같다. 즉, 모르타르 배합비는 한국경관포장 공업 협동조합 단체표준의 품질기준인 18 MPa를 감안하여 1:3, 1:5(W/C는70%, 100%)의 2수준에 대하여 목표 플로는 습식 흙 포장 공법의 유동성을 감안하여 150±25mm, 목표 공기량은 4.5±1.5%로 계획하였다.

대상 데이터

본 실험에 사용한 재료로써, 고로슬래그 미분말(BS)은 국내 M사의 3종을 사용하였고, 미립자 시멘트(FC)[7]는 국내 A사의 제품을 사용하였으며, 천연 유기석회(H) 및 고토석회(G)는 국내 D사의 제품을 사용하였는데, 각 재료의 물리·화학적 성질은 Table 3과 같다. 참고적으로 Figure 1과 Figure 2는 천연 유기석회(H) 및 고토석회(G)의 XRD 분석을 실시한 결과이다.
사용한 잔골재는 마사토를 사용하였는데, 잔골재의 물리·화학적 성질은 Table 4와 같고, 골재의 입도곡선으로 Figure3과 같다

데이터처리

M을 사용하여 측정하였고, 휨강도는 ASTM C 348의 규정에 의거 단순보중앙점 하중법에 의거 측정하였다. 경화 모르타르의 미세구조 분석으로는 주사형 전자현미경(Scanning electron microscope:SEM), 비표면적 및 기공분석은 전문시험기관에 의뢰하여 측정하였다

이론/모형

경화 모르타르의 실험으로 압축강도는 소정기간 양생이 끝난 후 KS L 5105의 규정에 의거하여 3GN U.T.M을 사용하여 측정하였고, 휨강도는 ASTM C 348의 규정에 의거 단순보중앙점 하중법에 의거 측정하였다. 경화 모르타르의 미세구조 분석으로는 주사형 전자현미경(Scanning electron microscope:SEM), 비표면적 및 기공분석은 전문시험기관에 의뢰하여 측정하였다
본 연구의 실험방법으로 먼저 모르타르의 혼합은 KS L5109에 의거하여 진행하였다. 굳지 않은 모르타르의 특성 실험으로 플로치는 KS L 5111(시험용 플로 테이블)의 시험기를 이용하여 측정 하였고, 공기량은 KS F 2421의 공기실 압력법에 의거하여 측정하였다.
본 연구의 실험방법으로 먼저 모르타르의 혼합은 KS L5109에 의거하여 진행하였다. 굳지 않은 모르타르의 특성 실험으로 플로치는 KS L 5111(시험용 플로 테이블)의 시험기를 이용하여 측정 하였고, 공기량은 KS F 2421의 공기실 압력법에 의거하여 측정하였다.

성능/효과

1) 흙 콘크리트 유동성의 경우는 모르타르 배합비 1: 3, 결합재 조성비 BSC50, 석회류 재료조합비는 천연 유기석회의 비율이 증가할수록 유동성이 증가하는 것으로 나타났다.
2) 공기량의 경우는 모르타르 배합비 1: 5, 결합재 조성비 BSC50, 석회류 재료조합비는 천연 유기석회의 비율이증가할수록 공기량이 증가하는 것으로 나타났다.
3) 압축강도의 경우는 모르타르 배합비 1:3 및 결합재 조성비 BSC30의 경우가 높은 강도 값을 나타내었다. 석회류 재료조합비율은 천연 유기석회 및 고토석회를 단일로 사용한 경우 보다 석회류 재료조합비 H: G = 5: 5 및 2.
Figure 10은 결합재 조성비 BSC50 및 BSC30의 압축강도를 배합비별로 구분하여 상호비교한 것이다. 먼저, 1:5의 배합비에서는 BSC50과 BSC30 간의 압축강도가 큰 차이가 없는 것으로 나타났으나, 1:3의 경우 BSC30의 경우가 BSC50보다 높은 압축강도를 갖고 있음을 확인할 수 있었다.
모르타르 배합비는 1: 3 보다 1: 5에서, 바인더 조성비에서는 BSC30 보다 BSC50에서 석회류의 조합비율에서는 고토석회보다 천연 유기석회의 조합비율이 증가할수록 공기량은 증가하였다. 이는 모르타르 배합비의 경우는 빈배합일수록 공극이 증가됨에 기인한 것이고, 결합재는 미분시멘트 보다 굵은BS의 입자영향 및 고토석회의 고운입자에 의한 조직 치밀화와 달리 천연 유기석회의 육각형의 입자형태로 인하여 모르타르내의 조직을 밀실하게 채우지 못하므로 갇힌 공기가 형성되어, 그로 인한 공기량의 증가로 판단된다[10].
3) 압축강도의 경우는 모르타르 배합비 1:3 및 결합재 조성비 BSC30의 경우가 높은 강도 값을 나타내었다. 석회류 재료조합비율은 천연 유기석회 및 고토석회를 단일로 사용한 경우 보다 석회류 재료조합비 H: G = 5: 5 및 2.5: 7.5인 경우에서 우수한 강도를 발현하였다.
또한, 모르타르 배합비 1: 5의 경우는 100%에서 결정되어 이는 흙 콘크리트의 경우 유동성이 매우 저하함을 알 수 있었다. 유동성의 경향은 모르타르 배합비 1: 3에서, 경화재 조성비는 BSC50에서 석회류 조합비에서는 천연 유기석회(H)의 조합비율이 증가할수록 유동성이 증가하는 것으로 나타났다.
이상을 종합하면 모르타르 배합비 1 : 3, 결합재 BSC30과 석회류 재료조합비 천연 유기석회와 고토석회를 5: 5로 조합하여 사용하면 유동성 확보 및 강도증진 측면에서 긍정적인 영향을 미칠 것으로 사료된다. 또한, 폐자원의 재활용 및 환경오염원의 제거를 위하여 연안에 대량 방치되어 있는 굴패각을 분쇄·소성하여 흙 포장 콘크리트의 경화재 및 고로 슬래그 미분말을 활성화 시키는 자극재로 효과적으로 사용될 수 있어, 기존의 알칼리 활성화재 용도로 사용되는 화학약품을 대체할수 있을 것으로 기대된다.

후속연구

이상을 종합하면 모르타르 배합비 1 : 3, 결합재 BSC30과 석회류 재료조합비 천연 유기석회와 고토석회를 5: 5로 조합하여 사용하면 유동성 확보 및 강도증진 측면에서 긍정적인 영향을 미칠 것으로 사료된다. 또한, 폐자원의 재활용 및 환경오염원의 제거를 위하여 연안에 대량 방치되어 있는 굴패각을 분쇄·소성하여 흙 포장 콘크리트의 경화재 및 고로 슬래그 미분말을 활성화 시키는 자극재로 효과적으로 사용될 수 있어, 기존의 알칼리 활성화재 용도로 사용되는 화학약품을 대체할수 있을 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	국내에서 시공된 많은 수의 흙 포장 콘크리트의 경우에는 어떤 문제점이 제기되는가?	본 연구는 국내에서 시공된 많은 수의 흙 포장 콘크리트의 경우는 강도저하, 내구성 저하 등이 문제점으로 제기된다. 따라서 본연구는 이를 해결하기 위하여 석회류 재료인 천연유기 석회와 고토석회 등의 폐기물을 활용하여 흙 포장 콘크리트의 경제성, 품질향상을 목적으로 흙 콘크리트의 경화재를 개발하고자 하였다.
	석회류 재료를 무엇과 조합하여 자극재로 사용했는가?	따라서 본연구는 이를 해결하기 위하여 석회류 재료인 천연유기 석회와 고토석회 등의 폐기물을 활용하여 흙 포장 콘크리트의 경제성, 품질향상을 목적으로 흙 콘크리트의 경화재를 개발하고자 하였다. 즉, 석회류 재료를 고로슬래그 미분말과 조합하여 자극재로 사용하여, 기존의 경화재의 재료를 대체하여 천연유기석회(H), 고토석회(G)의 석회류 조합비를 0: 10~10 : 0 범위에서 검토하였다. 연구결과, 모르타르 배합비 1 : 3, 결합재 조성비의 경우 BSC 30 석회류 재료조합비율은 천연유기석회와 고토석회를 5: 5의 비율로 혼합할 경우 시멘트 모르타르의 품질 측면에서 양호한 개발품이 얻어짐을 확인할 수 있었다.
	무엇을 해결하기 위하여 석회류 재료인 천연유기 석회와 고토석회 등의 폐기물을 활용하여 흙 포장 콘크리트의 경제성, 품질향상을 목적으로 흙 콘크리트의 경화재를 개발하고자 한 이유는?	본 연구는 국내에서 시공된 많은 수의 흙 포장 콘크리트의 경우는 강도저하, 내구성 저하 등이 문제점으로 제기된다. 따라서 본연구는 이를 해결하기 위하여 석회류 재료인 천연유기 석회와 고토석회 등의 폐기물을 활용하여 흙 포장 콘크리트의 경제성, 품질향상을 목적으로 흙 콘크리트의 경화재를 개발하고자 하였다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
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