[논문]제강슬래그 잔골재 사용 모르타르의 역학적 특성에 대한 고찰

문한영; 유정훈; 박영훈; 강정용; 정문철; 송준혁

제강슬래그 잔골재 사용 모르타르의 역학적 특성에 대한 고찰
A Study on the Mechanical Properties of Mortar Using Steen Slag Fine Aggregate 원문보기

문한영 (한양대학교 공과대학 토목공학과) , 유정훈 (한양대학교 산업과학연구소) , 박영훈 (부천대학 토목과) , 강정용 (부천대학 토목과) , 정문철 (부천대학 토목과) , 송준혁 (부천대학 토목과)

Recently, as quality river aggregates like sands and gravels become scarce, use of crushed stones and sands, seashore sands, and seashore gravels is increasing abruptly. And, aggregates recycled from slags and waste concretes are used. However, since the converter slag easily expands and breaks due to free lime, differently from the blast-furnace slag, it is not suitable for use as concrete aggregates. Since the atomized steel slag aggregate has slippery surface and spherical shape, the mortar flowing characteristics improved as the atomized steel slag content increases, without regard to the aggregates coarseness and water/cement ratio. The flow characteristics loss rate of the mortar manufactured from steel slag aggregates was similar to that of the mortar manufactured from washed sand only. The compact strength of the mortar manufactured from coarse PS Ball were larger than that manufactured from washing sand only.

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문제 정의

본 연구에서는 제철산업에서 발생되는 전로 슬래그를 개질 처리의 일종인 분무법에 의해 산소를 불어넣어 구형(球形)의 전로 슬래그 입자를 형성하므로써 최대 단점인 팽창성을 억제한 전로 슬래그를 콘크리트용 잔골재로 활용하기 위한 기초적 연구의 일환으로 바다모래를 세척한 잔골재(세척사로 약함) 및 세척사와 일부 대체하여 제조한 모르타르의 기초물성 실험을 실시한 결과에 대하여 고찰하였다.

제안 방법

(1) 모르타르 제조 : 전로 슬래그 잔 골재와 서] 척사의 비중이 상이하므로 골재의 용적이 달라지는 점을 고려하여 모르타르 중시멘트와 골재의 용적비를 1:2.94의 비율로 고정한 후 전로슬래그와 세척사의 비율을 각각 0, 50 및 100%로 정하였으며, 물-시멘트 비는 40 및 50%로 하여 모르타르를 제조하였다. 특히 세척사와는 달리 전로 슬래그 잔 골재는 표면이 매끄러워서 (그림 1 참조)표건상태를 맞추기가 어려워 절건 상 태로 실험을 실시하였다.
(2) 모르타르의 플로우 및 플로우 손실률 : 모르타르 플로우는 KS L 5015에 의해 측정하였으며, 경과 시간에 따른 플로우 손실률은 모르타르 제조 후 경과 시간 3시간까지 30분 간격으로 측정하였다.
94의 비율로 고정한 후 전로슬래그와 세척사의 비율을 각각 0, 50 및 100%로 정하였으며, 물-시멘트 비는 40 및 50%로 하여 모르타르를 제조하였다. 특히 세척사와는 달리 전로 슬래그 잔 골재는 표면이 매끄러워서 (그림 1 참조)표건상태를 맞추기가 어려워 절건 상 태로 실험을 실시하였다.

대상 데이터

(2) 잔골재 : 비중 2.62인 세척사 및 비중 3.48인 개질처리한 구형의 전로 슬래그 잔 골재(전 로슬래그잔골재 또는 PS Ball로 약함)를 사용하였다. 이때 전로 슬래그 잔골재의 화학성분은 표 2와 같으며 주성분이 Fe 및 CaO임을 알 수 있다.

성능/효과

(1) 전 로슬래그 잔 골재의 표면이 매끄럽고 둥근 입형(구형율= 1)으로 인해 잔골재의 조립률 및 물-시멘트 비에 관계없이 전로 슬래그 잔골재의 대체율이 증가할수록 모르타르의 플로우 값이 증가하는 좋은 경향을 나타내었다.
(2) 전 로슬래그 잔 골재를 사용하여 제조한 모르타르의 플로우 손실률은 세척사만을 사용한 모르타르와 비슷한 경향을 나타내었다.
(3) 모르타르 압축 강도 : 표준양생한 모르타르의 재령별 압축 강도는 2.5kgf/ cm7sec의 하중재하 속도로 측정하였다.
이 그림에서 기준 모르타르의 플로우 손실률은 약간 작은 경향을 나타내었으나, 전로 슬 래그 잔 골재 사용 모르타르의 경우, 조립률과 대체율에 따라 플로우 손실률의 경향이 약간 상이함을 알 수 있었다.
전로 슬래그 잔 골재를 사용하여 제조한 모르타르의 재령3, 7 및 28일에서의 압축 강도를 대체율, 조립률 및 물-시멘트 비별로 정리한 것이 그림 4이다. 이 그림에서 재령, 조립률 및 물-시멘트 비에 관계없이 전로 슬래그 잔 골재를 사용한 모르타르의 압축 강도가 기준 모르타 르의 압축강도보다 전반적으로 큰 좋은 결과를 나타내고 있음을 알 수 있었다. 전로 슬래 그 잔 골재의 조립률이 큰 경우의 압축 강도가 약간 크게 나타났다.
전로 슬래그의 대체율 및 조립률이 각각 중가할수록 모르타르의 플로우 값이 거의 비례적으로 증가하고 있음을 알 수 있으며, 각 조립률별로 세척사만을 사용한 모르타르(이하 기 준 모르타르로 약함)의 플로우 값을 100으로 가정할 때 전로 슬래그 잔 골재의 대체율이 증가할수록 플로우 값의 증가율은 물-시멘트비 50%의 경우, 30-50%, 물-시멘트 비 40%의 경우, 50-90% 정도 증가된 높은 플로우 값의 나타내었다. 따라서 전로슬래그 잔 골재를 콘크리트용으로 활용할 경우 유동성을 크게 개선시킬 수 있을 것으로 생각된다.

후속연구

(3) 조립률이 큰 전로 슬래그 잔골재를 사용한 모르타르의 재령 28일까지의 압축 강도가 세척사만을 사용한 경우보다 큰 경향을 나타내었으나, 전로 슬래그 잔 골재의 조립률 및 대체율에 따른 장기 재령에서의 강도에 대한 예측은 추가 실험이 요망된다.

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