[논문]Bottom Ash를 잔 골재 대체재로 사용한 콘크리트의 내구성에 관한 실험적 연구

최세진; 이성일; 정용; 김양배; 오복진; 김무한

Bottom Ash를 잔 골재 대체재로 사용한 콘크리트의 내구성에 관한 실험적 연구
An Experimental Study on the Durability of Concrete using the Bottom Ash as a part of Fine Aggregate 원문보기

최세진 (삼표산업 환경기술연구소) , 이성일 (삼표산업 환경기술연구소) , 정용 (삼표산업 환경기술연구소) , 김양배 (삼표산업 환경기술연구소) , 오복진 (삼표산업 환경기술연구소) , 김무한 (충남대학교 건축공학과)

Recently, the by-product of coal ash has been increased by increase of consumption of electric power. So in view of environmental aspect, it is important to secure a reclaimed land and treatment utility for coal ash. This is an experimental study to compare and analyze the properties of high volume coal-ash concrete using the bottom ash. For this purpose, the mix proportions of concrete according to the replacement ratio of bottom ash(l0, 20, 35, 50%). And then air content, slump, compressive strength, durability test were performed. According to test results, it was found that the compressive strength of bottom ash concrete was similar to that of plain concrete(BA0). And the carbonation depth of bottom ash concrete increased as the replacement ratio of bottom ash.

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문제 정의

본 실험은 바텀 에쉬의 치환율에 따른 콘 크리트의 내구특성을 비교.검토하기 위한 실험으로 실험계획 및 배합은 표 1에 나타낸 바와 같다.
본 연구에서는 바텀 애쉬를 콘크리트용 잔 골재 대체재로서 건설산업에 대량으로 활용하기 위하여 바텀 애쉬의 치환율에 따른 콘크리트의 내구특성을 비교 . 검토함으로서 바텀 애쉬의 효율적 활용 방안을

제안 방법

진단 및 보수지침(안) . 동해설』에 규정된 플로리신나 트륨법에 준하여 실시하였고, 촉진 중성화 시험 은 10X10X 40cm의 공시체를 제작하여 촉진중성 화 시험기(온도 20±2℃, 습도 60±5%, 탄산가스 농도 5±2%)에서 8주간 촉진중성화를 실시한 후 1% 페놀프탈레인 용액을 분무기로 분무하여 표 면으로부터 적색으로 변화하지 않는 부분을 중 성화 깊이로 하여 측정하였다.
바텀 애쉬를 잔 골재 대체재로 사용한 콘크리트의 내구성을 비교 . 검토한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
콘크리트 시험은 각각 KS 규준에 준하여 실시 하였으며, 콘크리트의 길이변화 시험은 10X10X 40cm의 각형 공시체를 제작하여 KS F 2424에 준하여 실시하였고, 화학저항성 시험은 28일 표 준양생을 실시한 ei0x20 원주 공시체를 5%의 H₂SO₄용액에 침시시켜 각각의 침지재령별 콘크 리트의 물성을 평가하였다.
콘크리트의 비빔은 100 Z 의 강제식 팬타입 믹서를 사용하여 건비빔과 모르타르비빔을 행한 후, 굵은 골재를 투입하는 비빔방식을 실시하였다.

대상 데이터

02의 부순자갈을 사용하였다. 또한 바텀 에쉬 는 최대 치수 5mm, 비중 1.97, 강열감량 20.5%의 서천산 바텀 애쉬를 사용하였으며 사 진 1은 바텀 에쉬의 SEM 촬영사진을 나타낸 것이다. 혼화제는 나프탈렌게 고성능감수제를 사용하였다.
본 실험에 사용된 각 재료의 물리적 성질은 표 2에 나타낸 바와 같이 시멘트는 국내 A사 의 1종 보통 포틀랜드 시멘E, 잔 골재의 경우 조립률 3.04의 제염사를, 굵은 골재는 조립률 6.02의 부순자갈을 사용하였다. 또한 바텀 에쉬 는 최대 치수 5mm, 비중 1.

이론/모형

5%의 서천산 바텀 애쉬를 사용하였으며 사 진 1은 바텀 에쉬의 SEM 촬영사진을 나타낸 것이다. 혼화제는 나프탈렌게 고성능감수제를 사용하였다.

성능/효과

1) 바텀 애쉬 치환율이 증가함에 따라 상대적으로 중성화 깊이가 증가하는 것으로 나타났으며 바텀 애 쉬 치환율에 따른 길이변화는 유의할 만한 차이는 보이지 않았다. 화학저항성의 경우 침지재령이 증가함에 따라 대체적으로 압축강도가 저하하는 것으로 나타났으며, 바텀 애쉬를 치환한 경우 플레인 콘크리트와 비교해 압축강도가 다소 낮게 나타났다.
2) 5% H₂SO₄용액에 침지실험을 실시한 결과, 침지재령이 증가함에 따라 콘크리트의 중량이 감소하였으며, 중량변화율은 침지재령 56일 후에 96.15~ 96.65%의 수준으로서 대체로 유사하게 나타났다. 또한, 침지재령 56일 후의 상대동탄성 계수는 바텀 애쉬를 치환한 경우 96.
3) 바텀 애쉬를 치환한 경우 염소이온 침투깊이가 상대적으로 크게 나타났는데, 이는 바텀 애쉬의 이송 시스템상 해수에 의한 이송시 소량의 염분이 함유되었으며 또한, 잔 골재인 제염사에 비해 바텀 애 쉬의 비중이 낮고 흡수율이 높은 다공질 특성에 기인한 것으로 사료된다.
그림 7은 5% H₂SO₄용액 침지재령별 바텀 애쉬 치환율에 따른 중량변화율을 나타낸 것으로서 침지 재령이 증가함에 따라 중량이 감소하고 있음을 알 수 있으며, 또한 침지재령별로 살펴보면 침지재령 56일 후의 중량변화율이 바텀 애쉬 치환율에 관계없이 96.15~ 96.65%의 수준으로 유사하게 나타났다. 그림 8은 5% H₂SO₄용액 침지재령별 바텀 애쉬 치환율에 따른 상대동탄성계수의 변화를 나타낸 것 으로서 침지재령이 증가함에 따라 상대동탄성 계수가 저하하고 있음을 알 수 있으며, 또한 바텀 애쉬 를 치환한 경우 침지재령 56일 후의 상대동탄 성계수가 96.
65%의 수준으로 유사하게 나타났다. 그림 8은 5% H₂SO₄용액 침지재령별 바텀 애쉬 치환율에 따른 상대동탄성계수의 변화를 나타낸 것 으로서 침지재령이 증가함에 따라 상대동탄성 계수가 저하하고 있음을 알 수 있으며, 또한 바텀 애쉬 를 치환한 경우 침지재령 56일 후의 상대동탄 성계수가 96.4~97.5%로서 98.1%를 나타낸 플레인콘크 리트에 비해 다소 낮게 나타났다.
그림 1은 바텀 애쉬 치환율에 따른 고성능감 수제 첨가율의 변화를 나타낸 것이다. 그림에서 알 수 있듯이 목표 슬럼프를 만족시키기 위한 고성능감수제의 첨가율은 바텀 애쉬를 치환하지 않은 플레인콘크리트(BA0)의 경우 0.6%, 바텀 애쉬를 치환한 BA10~BA50의 경우 0.7~0.8% 수준으로, 바텀 애쉬 치환율에 관계없이 유사하 게 나타났다.
65%의 수준으로서 대체로 유사하게 나타났다. 또한, 침지재령 56일 후의 상대동탄성 계수는 바텀 애쉬를 치환한 경우 96.4~97.5%로서 98.1%를 나타낸 플레인콘크리트에 비해 낮게 나타났다.
그림 5는 바텀 애쉬 치환율에 따른 콘크리트의 길이변화를 나타낸 것으로서, 그림에서 보는 바와 같이 바텀 애쉬를 치환한 콘크리트와 플레인콘크리트(BA0)의 길이변화가 대체적으로 유사하게 나타나고 있음을 알 수 있다. 즉, 플레인콘크리트의 경우 16주후의 길이변화가 7.13X10T, 바텀 애쉬를 치 환한 경우 6.75~7.60X1(广'의 수준으로 유사하게 나타났으며, 바텀 애쉬 치환율에 따른 유의할 만한 경향은 보이지 않고 있다.
1) 바텀 애쉬 치환율이 증가함에 따라 상대적으로 중성화 깊이가 증가하는 것으로 나타났으며 바텀 애 쉬 치환율에 따른 길이변화는 유의할 만한 차이는 보이지 않았다. 화학저항성의 경우 침지재령이 증가함에 따라 대체적으로 압축강도가 저하하는 것으로 나타났으며, 바텀 애쉬를 치환한 경우 플레인 콘크리트와 비교해 압축강도가 다소 낮게 나타났다.

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