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문제 정의
- 그러나 이와 같은 방법은 성분 조정등의 제조과정이 복잡하고 높은 소 성 온도로 에너지가 절감되지 않아 폐미분말의 재생시멘트로의 적극적인 활용을 기대하기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 기존 시멘트의 단점이던 고온소성의 문제를 해결하기 위한 것으로서 별도의 성분 조정 없이 폐콘크리트 미분말의 재생 시멘트로서 활용할 수 있는 가능성을 제시하기 위하여 1:1 시멘트 모르터를 제작한 후 이를 분쇄하여 콘크리트 미분말의 재생 시멘트로의 활용 가능성을 검토하였다.
- 폐미분을 활성화하여 수화반응을 유도할 수 있는 재생시멘트 개발에 관한 본 연구에서는 폐미분말의 수화반응을 유도하기 위한 부원료 종류 선정 및 플로우 및 압축강도 시험을 통하여 재생 시멘트의 유 동성 및 응결, 경화 성능을 검토한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
제안 방법
- 활성 폐미분의 기초특성 검토를 위해 비중 실험과 XRD분석을 행하였다. XRD시험은 Mo-ka radiation 을 사용하여 scaning속도를 3%nin scaning 각도(28)를 5° 에서 50° 까 지 조사하였다. 제조된 재생시멘트는 물과 혼합하여 플로우 시험은 KS L 5105에 의거하여 흡수율 시험은은 KS F 2451에 의거하여, 압축강도 시 험은 KS L 5105에 의거하여 실시하였다.
- 소성은 전기로에서 1시간 동안 60 0℃, 800℃, 1000℃의 3가지 유형으로 실시하여 폐미분을 활성화 시켰으며 소성 후 냉각은 재료 내부의 에너지를 극대화 시키기 위해 급냉법 중에서도 수냉법을 택하여 실시하여 80℃의 건조 로에 넣어 건조시켰다. 그리고 수화반응을 유도시키기 위해 여러가지 부원료를 채택, 첨가하여 재생시멘트를 제조하였다.
- 우선, 폐미분을 적정 온도로 소성하여 활성상태를 지니게 하고 결정화 에너지를 내부에 극대화 시켜 잠재수경성을 지니는 폐미분을 제조하여 그 기초 특성을 검토한 후, 활성 상태의 폐미 분의 수화반응을 유도하기 위해 알칼리성 부 원료를 채택, 알칼리 조건 하에 놓이게 하여 폐미분의 포졸란 반응을 유도하게 하는 재생 시멘트 제조법을 제시하였다. 그리고 이렇게 제조된 재생 시멘트의 포졸란 반응을 검토하기 위해 재생 시멘트를 물과 혼합하여 재생 시멘트 경화체를 제작하여 그 기초 특성을 살 피고 적정 재생시멘트 제조방법을 제시하였다.
- 그리고 조 크러셔를 이용하여 1차 분쇄를 하였으며 Air밀로 미분화시키 는 2차 분쇄를 실시하였다. 소성은 전기로에서 1시간 동안 60 0℃, 800℃, 1000℃의 3가지 유형으로 실시하여 폐미분을 활성화 시켰으며 소성 후 냉각은 재료 내부의 에너지를 극대화 시키기 위해 급냉법 중에서도 수냉법을 택하여 실시하여 80℃의 건조 로에 넣어 건조시켰다. 그리고 수화반응을 유도시키기 위해 여러가지 부원료를 채택, 첨가하여 재생시멘트를 제조하였다.
- 재생시멘트의 제조방법은 그림 2와 같다. 우선, 시멘트:모래를 1:1로 제작하여 16주 양생을 실시한 후 실제 폐미분의 조건과 맞추어 주기 위해 2주간 촉진 중성화를 실시하였다. 그리고 조 크러셔를 이용하여 1차 분쇄를 하였으며 Air밀로 미분화시키 는 2차 분쇄를 실시하였다.
- 본 연구의 실험계획은 그림1과 같다. 우선, 폐미분을 적정 온도로 소성하여 활성상태를 지니게 하고 결정화 에너지를 내부에 극대화 시켜 잠재수경성을 지니는 폐미분을 제조하여 그 기초 특성을 검토한 후, 활성 상태의 폐미 분의 수화반응을 유도하기 위해 알칼리성 부 원료를 채택, 알칼리 조건 하에 놓이게 하여 폐미분의 포졸란 반응을 유도하게 하는 재생 시멘트 제조법을 제시하였다. 그리고 이렇게 제조된 재생 시멘트의 포졸란 반응을 검토하기 위해 재생 시멘트를 물과 혼합하여 재생 시멘트 경화체를 제작하여 그 기초 특성을 살 피고 적정 재생시멘트 제조방법을 제시하였다.
- 폐미분말 원료를 전기로에서 600, 800, 1000^2] 3수 준으로 소성 하여 급냉하여 건조로에서 건조한 후에 첨가제로 Na계에서는 NaOH, NaOH+NaCl 두 가지와 Ca계인 Ca(OH)2, Ca(OH)2 + CaCl2 두 가지 로 총 4수준으로 하여 다양한 유형의 재생 시멘트 를 배합하였다. 원료와 첨가제의 배합비는 원료 100%에 첨가제를 각각 6%씩 첨가하여 재생 시멘트 를 제조하였다. 이렇게 제조된 재생 시멘트는 표 6 과 같이 재생 시멘트 100%에 물/시멘트 32%로 배 합 설계하였다.
- 원료와 첨가제의 배합비는 원료 100%에 첨가제를 각각 6%씩 첨가하여 재생 시멘트 를 제조하였다. 이렇게 제조된 재생 시멘트는 표 6 과 같이 재생 시멘트 100%에 물/시멘트 32%로 배 합 설계하였다.
- 재생 시멘트의 제조는 광물활성화 이론에 근거하여 폐콘크리 트로부터 발생하는 폐미분을 특별한 조정없이 적 정온도로 소성 하여 활성 폐미분을 만들고 활성 폐미분의 잠재수경성을 진행 시키기 위해 적정한 부원료를 첨가하여 재생 시멘트를 제조한다. 하지만, 본 연구에서는 콘크리트마다 나오는 폐미분의 특성이 다른점을 고려하여 실험을 통한 연구결과를 정량화 시키기 위해 실험실에서 폐미분을 직접 제작하여 실험을 실시하였다.
- 폐미분 활성화를 위해 전기로를 이용하여 소 성하였으며, 부원료를 첨가하여 재생 시멘트를 제조하였다. 활성 폐미분의 기초특성 검토를 위해 비중 실험과 XRD분석을 행하였다.
- 재생 시멘트 제조 배합은 표 7과 같이 배합하였다. 폐미분말 원료를 전기로에서 600, 800, 1000^2] 3수 준으로 소성 하여 급냉하여 건조로에서 건조한 후에 첨가제로 Na계에서는 NaOH, NaOH+NaCl 두 가지와 Ca계인 Ca(OH)2, Ca(OH)2 + CaCl2 두 가지 로 총 4수준으로 하여 다양한 유형의 재생 시멘트 를 배합하였다. 원료와 첨가제의 배합비는 원료 100%에 첨가제를 각각 6%씩 첨가하여 재생 시멘트 를 제조하였다.
- 재생 시멘트의 제조는 광물활성화 이론에 근거하여 폐콘크리 트로부터 발생하는 폐미분을 특별한 조정없이 적 정온도로 소성 하여 활성 폐미분을 만들고 활성 폐미분의 잠재수경성을 진행 시키기 위해 적정한 부원료를 첨가하여 재생 시멘트를 제조한다. 하지만, 본 연구에서는 콘크리트마다 나오는 폐미분의 특성이 다른점을 고려하여 실험을 통한 연구결과를 정량화 시키기 위해 실험실에서 폐미분을 직접 제작하여 실험을 실시하였다. 재생시멘트의 제조방법은 그림 2와 같다.
- 폐미분 활성화를 위해 전기로를 이용하여 소 성하였으며, 부원료를 첨가하여 재생 시멘트를 제조하였다. 활성 폐미분의 기초특성 검토를 위해 비중 실험과 XRD분석을 행하였다. XRD시험은 Mo-ka radiation 을 사용하여 scaning속도를 3%nin scaning 각도(28)를 5° 에서 50° 까 지 조사하였다.
대상 데이터
- 원료는 적정 온도 하에서 활성화된 폐미분을 사용하였으며, 부원료로 Ca(OH)2는 B사의 KSL공업용 2급 소석회를 사용했으며 NaOH, NaCl, CaCM는 실험용 시약을 사용하였다.
이론/모형
- XRD시험은 Mo-ka radiation 을 사용하여 scaning속도를 3%nin scaning 각도(28)를 5° 에서 50° 까 지 조사하였다. 제조된 재생시멘트는 물과 혼합하여 플로우 시험은 KS L 5105에 의거하여 흡수율 시험은은 KS F 2451에 의거하여, 압축강도 시 험은 KS L 5105에 의거하여 실시하였다.
성능/효과
- 1) 플로우는 소성온도가 높아짐에 따라 증가하고 있으며 Na계 첨가가 Ca계 첨가보다 플로우가 높았다.
- 2) 압축강도는 소성 온도가 높아짐에 따라 강도가 증가하였으며, 7일에서 28일 강도증진으로 웅결, 경화를 확인할 수 있었다.
- 3) 첨가제 종류별 압축강도를 보면 Na계에서는 NaOH가 Ca계에서는Ca(OH)2+CaC12에서 소정의 압축 강도를 발현함을 알 수 있다.
- 4) 압축강도 결과 활성 폐미분의 잠재 수경성과 활성 폐미분과 부원료간의 반웅성을 확인할 수 있었 으며 활성 온도는 800P이상 되어야 소정의 강도를 발현 할 수 있었다.
- 첨가제 종류별, 소성온도별 압죽강도 중 가장 양호한 강도 발현을 보이는 배합은 Na 계에서는 활성폐미분 1000℃에 NaOH를 첨가한 제조 배합에서 80-120 kgf/cirf, Ca계에서는 활성 폐미 분 1000℃에서 Ca(OH)2+CaC12를 첨가한 제 조 배합에서 100~RGkgf/cnf로 나타났다. 압축강도의 결과로부터 활성 폐미분과 부원료의 반응으로 인한 응결, 경화와 활성 폐미분의 잠재 수경성을 확인할 수 있었다.
- 28일 강도 측 정결과 강도가 증가하는 것으로 보아 시간의 경과와 함께 강도가 발현되고 있음이 분석된다. 첨가제 종류별, 소성온도별 압죽강도 중 가장 양호한 강도 발현을 보이는 배합은 Na 계에서는 활성폐미분 1000℃에 NaOH를 첨가한 제조 배합에서 80-120 kgf/cirf, Ca계에서는 활성 폐미 분 1000℃에서 Ca(OH)2+CaC12를 첨가한 제 조 배합에서 100~RGkgf/cnf로 나타났다. 압축강도의 결과로부터 활성 폐미분과 부원료의 반응으로 인한 응결, 경화와 활성 폐미분의 잠재 수경성을 확인할 수 있었다.
후속연구
- 이상의 연구결과 본 연구에서 제시한 광물의 활성화에 의한 재생 시멘트 제조는 아직까지 그 강도가 미비하여 구조체로 사용되긴 어려우나 강도를 요구하지 않는 2차 제품 등에 사용이 가능하리라 사료 된다.
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