[논문]이산화탄소 저감형 시멘트 함량에 따른 경량기포 콘크리트의 물성평가

임동혁; 이원기

doi:10.5322/jesi.2020.29.6.605

이산화탄소 저감형 시멘트 함량에 따른 경량기포 콘크리트의 물성평가
Effect of Carbon Dioxide-reduced Cement on Properties of Lightweight-foamed Concrete 원문보기

Journal of environmental science international = 한국환경과학회지, v.29 no.6, 2020년, pp.605 - 612

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To improve the initial strength and stability of lightweight-foamed concrete, which shows suitable sound absorption and insulation characteristics, the effect of CO2-reduced cement on the properties of the concrete was investigated. Various mixing ratios were applied by substituting a certain amount of slag and Calcium Sulfo Aluminate (CSA) in CO2-reduced Ordinary Portland Cement (OPC) and the physical properties of the samples were examined using the Korean Standard. The kiln temperatures of the CSA were 100-200℃ ; these values are lower than those of OPC and can lead to energy saving. In addition, the low limestone content reduces greenhouse gas emissions by 20 %. Adding a small amount of CSA in OPC content activates Ca-Al-H2-based hydrates, and the initial compressive strength of the concrete is improved. As the CSA content increased, the thermal conductivity of the concrete decreased by up to 8% compared to plain concrete, thus indicating an improvement in its insulation. Therefore, the settlement stability was improved as the addition of CSA shortened the setting time.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서, 경량기포 콘크리트의 침하 등 품질개선에 대한 다양한 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 경량기포 콘크리트의 경제성 측면과 침하 깊이 저감을 위해 이산화탄소 저감형 시멘트인 CSA와 철강 산업 부산물인 고로슬래그의 혼입에 따른 특성을 고찰하여 이산화탄소 절감 및 철강 산업 부산물의 활용성을 연구하였다.

제안 방법

경량기포 콘크리트의 초기강도 향상 및 침하 안정성을 확보하기 위해 슬래그를 첨가하고, CSA함량에 따라 배합을 설계하여 다음과 같은 결론을 얻었다.

대상 데이터

고화용 재료인 시멘트는 Table 1과 같이 KS L5201 (포틀랜드시멘트)의 규정에 만족하는 H사의 1종 OPC를 사용하였다. 산업부산물인 고로 슬래그는 철강 산업 부산물에서 발생되는 것을 사용하였다.
고화용 재료인 시멘트는 Table 1과 같이 KS L5201 (포틀랜드시멘트)의 규정에 만족하는 H사의 1종 OPC를 사용하였다. 산업부산물인 고로 슬래그는 철강 산업 부산물에서 발생되는 것을 사용하였다. 침하량 저감 및 초기강도 확보를 위해 사용된 CSA는 산업부산물을 활용 하여 실험실에서 제조한 것을 사용하였다.
산업부산물인 고로 슬래그는 철강 산업 부산물에서 발생되는 것을 사용하였다. 침하량 저감 및 초기강도 확보를 위해 사용된 CSA는 산업부산물을 활용 하여 실험실에서 제조한 것을 사용하였다. CSA와 슬래그의 X-ray fluorescence spectroscopy (XRF)를 통해 화학성분 분석결과는 Table 2에 나타내었다.

이론/모형

기포 콘크리트의 플로우는 KS F4039 (현장 타설용 기포 콘크리트)에 의거하여 진행하였다. 겉보기밀도 및 압축강도는 KS F2459(기포 콘크리트의 겉보기 밀도, 함수율, 흡수율 및 압축강도 시험방법)에 의거하여 진행하였다. 열전도율은 300×300×50 mm ³형태로 성형한 아크릴 판넬을 이용하여 시편을 제조하고 열전도율 측정기 (Netzsch사의 HFM436)를 활용하여 KS L9016(보온재의 열전도율 측정방법)에 의거하여 재령 28일 경과 후 측정하였다.
겉보기밀도 및 압축강도는 KS F2459(기포 콘크리트의 겉보기 밀도, 함수율, 흡수율 및 압축강도 시험방법)에 의거하여 진행하였다. 열전도율은 300×300×50 mm ³형태로 성형한 아크릴 판넬을 이용하여 시편을 제조하고 열전도율 측정기 (Netzsch사의 HFM436)를 활용하여 KS L9016(보온재의 열전도율 측정방법)에 의거하여 재령 28일 경과 후 측정하였다. 평균온도 20±3℃ 범위에서 열류방향은 위쪽으로 향하게 하였다.

성능/효과

1. 경량기포 콘크리트의 유동성을 확인한 결과 CSA 함량이 증가할수록 ettringite 생성을 활성화하기 위해 다량의 수분을 흡수함에 따라 유동성은 감소하는 결과를 확인하였다.
3. 열전도율 측정결과 CSA 함량이 증가할수록 OPC 100% 배합대비 기포 셀 안정성으로 인해 열전도율이 최대 8% 감소하여 단열성이 향상된 것을 확인하였다.
따라서 CSA를 과량 첨가하게 될 경우에도 과팽창에 의한 미세 균열이 발생하게 되고 압축강도 결과에도 확인할 수 있듯이 압축강도 저하로 인한 품질 안정성이 떨어지는 결과를 초례야기한다. 따라서 적정 CSA함량인 5 ~ 10% 혼합할 경우, 경량기포 콘크리트의 체적 안정성 향상에도 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

후속연구

본 연구결과를 바탕으로 경량기포 콘크리트의 CSA 의 적정함량은 10%인 것을 확인하였으며, 기포제를 사용한 시멘트 관련 제품의 초기강도 향상 및 침하 안정성 연구에 기초자료로 활용 가능할 것으로 판단된다.

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