[논문]물시멘트비에 따른 바텀애시를 사용한 콘크리트의 특성에 관한 실험적 연구

이종호; 김재환; 김용로; 강석표; 최세진; 김무한

물시멘트비에 따른 바텀애시를 사용한 콘크리트의 특성에 관한 실험적 연구
An Experimental Study on the Properties of Concrete using Bottom Ash according to Water-Cement Ratio 원문보기

이종호 (충남대학교 대학원 건축공학과) , 김재환 (충남대학교 대학원 건축공학과) , 김용로 (충남대학교 대학원 건축공학과) , 강석표 (충남대학교 대학원 건축공학과) , 최세진 (충남대학교 대학원 건축공학과) , 김무한 (충남대학교 건축공학과)

Recently, the coal ash production has been increased by increase of consumption of electric power. So it is important to find a reclaimed place and treatment utility for treating coal ash. Accordingly, in this study we performed an experimental study to compare and analyze the Properties of concrete according to W/C and bottom ash replacement ratio. As a result of this study, it was found that the bleeding content was decreased according to decrease of W/C and increase of bottom ash replacement ratio, and the compressive strength of concrete using bottom ash was similar to plain concrete(replacement ratio 0%).

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문제 정의

따라서 본 연구에서는 바텀애시의 콘크리용 잔골재로서의 적용성을 검토하기 위하여 물시멘트비에 따른 바텀 애시를 사용한 콘크리트의 굳지 않은 성상 및 경화성상을 분석함으로서 바텀애시의 효율적 활용방안 및 이용기술의 개발을 위한 기초자료를 제시하고자 한다.

제안 방법

또한 굳지 않은 콘크리트의 특성을 검토하기 위하여 슬럼프, 응결시간 및 블리딩량을 KS기준에 준하여 측정하였으며 경화 콘크리트의 경우 재령 3, 7, 28일의 압축강도를 측정하였다. 특히 콘크리트의 염화물함유량은 MARUTO사의 이온선택 전기방식의 CL-203Z# 이용하여 굳지 않은 콘크리트의 전염화물량(C「)을 측정하였다.
또한 콘크리트의 비빔방법은 용량 1002의 강제식 팬 타입 믹서를 사용하여 시멘트, 잔골재, 바텀애시를 투입하고 건비빔을 30초간 행한 후, 물과 굵은골재, 고성능감수제를 투입하여 약 2분간 비빔을 실시하는 분할투입방법을 사용하였다.
본 연구의 실험계획 및 배합은 표 1에서 보는 바와 같이 물시멘트비에 따른 바텀애시를 사용한 콘크리트의 특성을 비교.검토하기 위하여 단위수량을 MOkg/n?로 고정한 후 물시멘트비를 40, 50%의 3수준으로 설정하고, 바텀애시대체율을 잔골재 용적에 대하여 0, 10, 20, 35, 50%의 5수준으로 설정하였다.
물시멘트비 및 바텀애시 대체율에 따른 콘크리트의 특성을 비교.분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
본 연구의 실험계획 및 배합은 표 1에서 보는 바와 같이 물시멘트비에 따른 바텀애시를 사용한 콘크리트의 특성을 비교.검토하기 위하여 단위수량을 MOkg/n?로 고정한 후 물시멘트비를 40, 50%의 3수준으로 설정하고, 바텀애시대체율을 잔골재 용적에 대하여 0, 10, 20, 35, 50%의 5수준으로 설정하였다.
또한 굳지 않은 콘크리트의 특성을 검토하기 위하여 슬럼프, 응결시간 및 블리딩량을 KS기준에 준하여 측정하였으며 경화 콘크리트의 경우 재령 3, 7, 28일의 압축강도를 측정하였다. 특히 콘크리트의 염화물함유량은 MARUTO사의 이온선택 전기방식의 CL-203Z# 이용하여 굳지 않은 콘크리트의 전염화물량(C「)을 측정하였다.

대상 데이터

본 연구에 사용된 재료의 물리적 성질은 표 2에서 보는 바와 같이 시멘트는 1종 보통포틀랜드시멘트, 잔골재는 최대치수 5mm의 제염사, 굵은골재는 최대치수 20mm의 부순자갈, 혼화제는 나프탈렌계 고성능감수제를 사용하였다. 또한 바텀애시는 최대치수 5mm의 서천산 바텀 애시를 사용하였다.
본 연구에 사용된 재료의 물리적 성질은 표 2에서 보는 바와 같이 시멘트는 1종 보통포틀랜드시멘트, 잔골재는 최대치수 5mm의 제염사, 굵은골재는 최대치수 20mm의 부순자갈, 혼화제는 나프탈렌계 고성능감수제를 사용하였다. 또한 바텀애시는 최대치수 5mm의 서천산 바텀 애시를 사용하였다.

성능/효과

1) 블리딩량의 경우 물시멘트비가 감소할수록 상대적으로 감소하는 것으로 나타났으며 바텀애시의 대체율이 증가할수록 블리딩량이 감소하는 것으로 나타났다.
2) 응결시간의 경우 물시멘트비 및 바텀애시 대체율에 관 계없이 모든 배합에서 대체적으로 유사한 수준으로 나타났다.
3) 염화물함유량의 경우 물시멘트비에 따른 차이는 작은 것으로 나타났으며 바텀애시대체율이 증가할수록 염화 물함유량이 다소 증가하였으나 모든 배합에서「콘크리 트표준시방서」에서 제안하고 있는 콘크리트 내의 전 염화물이온량 제한치인 0.30kg/m3이하를 만족하는 것으로 나타났다.
4) 압축강도의 경우 물시멘트비가 감소할수록 상대적으로 높은 압축강도를 나타내고 있으며 동일 물시멘트비에 있어서 바텀애시 대체율에 관계없이 유사한 수준으로 나타났다.
그림 2는 물시멘트비 및 바텀애시 대체율에 따른 블리딩량 및 정지시간의 변화를 나타낸 것으로서 물시멘트비 40%의 경우 블리딩량이 약 0.03~0.15cm3/cm2, 50%에서는 약 0.1 ~0.3cnr7cm2의 수준으로 물시멘트비가 감소할수록 블리딩량이 상대적으로 적게 나타났으며, 또한 물 시멘트비가 동일한 경우 바텀애시의 대체율이 증가할수록 블리딩량은 감소하는 것으로 나타났다. 또한 물시멘트 비 및 바텀애시 대체율에 따른 블리딩 정지시간의 변화는 블리딩량의 변화와 유사한 경향으로 나타났다.
물시멘트비 및 바텀애시 대체율에 따른 굳지 않은 콘크리트의 염화물 함유량의 변화는 그림 3에서 보는 바와 같이 물시멘트비에 따른 염화물함유량의 차이는 크게 나타나지 않았으며 , 바텀애시의 대체율이 증가할수록 콘크리트내의 염화물함유량(Cl-)이 상대적으로 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 바텀애시 대체율에 관계없이 모든 배합에서 건설교통부제정「콘크리트표준시방서」에서 제안하고 있는 콘크리트 내의 전염화물이온량 제한치인 (HOkg/n?이하를 만족하는 것으로 나타나 바텀애시를 잔골재대체재로서 50%까지 대체한 본 연구의 범위에 있어서 염분으로 인한 철근부식 등의 문제점은 없을 것으로 사료된다.

후속연구

폐기되고 있으며 또한, 바텀애시 자체의 물리.화학적 성질이 열악하기 때문에 바텀애시를 잔골재 대체재로서 콘크리트에 활용하기 위해서는 이에 대한 검토가 충분히 이루어져야 할 것으로 판단된다.

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