[논문]Bottom-Ash를 활용한 콘크리트 압축강도와 내부 공극 특성 분석 및 균열양상 예측

정우영; 심영환; 이상문; 최현규

Bottom-Ash를 활용한 콘크리트 압축강도와 내부 공극 특성 분석 및 균열양상 예측
A Study on the Character of Concrete compressive strength according to Bottom-Ash and Internal gap for Crack aspect predictions 원문보기

한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권 2호, 2008 Nov. 07, 2008년, pp.713 - 716

정우영 (강릉대학교, 토목공학과) , 심영환 (강릉대학교, 토목공학과) , 이상문 (강릉대학교, 토목공학과) , 최현규 (강릉대학교, 토목공학과)

초록
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본 연구는 잔골재 부분 대체 Bottom-Ash 활용에 관한 기초 물성치 연구로서 Bottom-Ash의 잔골재 대체 콘크리트의 압축강도 테스트와 이들 실험을 통한 내구성능(노후화) 영향지수를 분석하였다. 잔골재 대체 Bottom-Ash 콘크리트 압축강도 실험의 경우 잔골재로 대체 시 발생하는 콘크리트의 초기경화시간의 단축 및 Ash 내 유해물질 방지를 위하여 고화제(GRG-21)를 활용, 40, 50, 60%의 W/C 비율별로 콘크리트를 배합 압축강도 실험을 실시하였다. 각각의 실험체에 대한 강도-내구공극 상관관계 조사를 위하여 압축강도 실험 후 활용되어진 공시체는 내부공극 측정을 위한 적절한 사이즈로 샘플링, 분석되었다. 분석요소로는 각종 내부 공극의 크기, 모양 직경별 함유량의 분포상태 등이 고려되었으며 이들 조사를 통하여 압축강도-내부공극 간 상호관계를 예측하였다. 부가적으로 콘크리트 재료변화는 콘크리트 내구성 자체의 변화를 가져 올 것으로 판단하여 상용프로그램(ATENA)을 활용, 콘크리트 압축실험에 따른 구조물의 균열패턴을 예측,조사하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In about the concrete application which recycles Ash the research came to be advanced as research in compliance with researchers relation actively in about cement substitutional concrete mixing ratio and burglar quality of existing. The research which it sees as fundamental research the research which it follows in cement substitutional concrete mixing ratio of existing and it researched different Bottom-Ash recycling qualities in about cup aggregate partial substitution Bottom-Ash application.

AI 본문요약
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문제 정의

이 발생되는 석탄회중 Bottom-Ash의 발생량은 Fly-Ash보다 상대적으로 적은 양을 차지하고 있지만 대부분이 매립이 되어 매립지의 부족으로 인한 폐기물 처리 곤란, 매립에 따른 지역민과의 갈등, 많은 문제점을 도출하고 있다. 따라서 본 연구는 Bottom-Ash를 잔골재로서의 대체에 따른 문제점 보완 및 Bottom-Ash와의 배합 비율에 따른 콘크리트 압축강도-공극특성을 연구하고자 하며 상용유한해석 프로그램 (ATENA)을 활용하여 재료변화에 따른 Normal 콘크리트와 Bottom-Ash를 함유한 콘크리트의 균열 특성을 비교, 분석하고자 한다.

제안 방법

본 연구에서는 고화제(GRG-21)를 활용, 기존의 고성능 감수제를 대체하여 사용하였다. 이는 고화제가 물과 함께 반응 시 산업폐기물을 응고시키며, 시멘트의 수화 반응에 의해 생성되는 Ca(OH)2와 반응하여 칼슘실리케이트 수화물을 형성시키는 포졸란 반응을 생성시키는 역할을 수행하기 때문이다.
본 연구의 실험 방법은 물-시멘트 비율을 40, 50, 60%로 설정하였으며 Bottom-Ash의 대체 율은 0, 35% 두 가지로 설정을 하였다. 각각의 W/C에 관한 고화제의 배합 설계는 표 1로 나타내고 있으며, 각각의 W/C에 따른 성분 함량은 그림 1와 같다.
상용해석 프로그램을 이용, Bottom-Ash의 콘크리트 압축특성과 일반적인 콘크리트의 특성치를 바탕으로 구조물 적용에 따른 균열패턴을 조사하였는데 해석적 균열패턴은 그림 9^~14에 나타나 있다.
콘크리트의 기포분포가 Bottom-Ash의 함유에 따라서 콘크리트 압축강도에 어떠한 영향을 미치는지 확인하기 위하여 실험변수를 W/C비를 40%로 하고 Bottom-Ash가 함유되지 않은 Normal공시체와 35%의 Bottom-Ash가 함유된 BA35공시체를 시편으로 하여 그림 2,3 와 같이 비교 및 분석을 실시하였다.

대상 데이터

본 연구에 사용된 시멘트는 국내 H사에서 생산된 제품으로, 1종 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였다. 잔골재를 대체할 Bottom-Ash는 영동화력발전소에 채취한 무연탄 Bottom-Ash를 사용하였으며 채취한 Bottom-Ash는 5mm채로 체가름을 실시하여 표건 상태로 사용하였다.
실험에 사용된 굵은 골재는 강원 강릉 지역의 왕산에서 채취한 부순 돌을 사용하였으며 잔골재는 강릉의 연곡에서 채취한 강모래를 사용 하였다. 사용된 굵은골재와 잔골재의 조립률은 7.23mm와 3.08mm이며 최대치수의 경우 각각 25mm와 5mm 이다.
잔골재를 대체할 Bottom-Ash는 영동화력발전소에 채취한 무연탄 Bottom-Ash를 사용하였으며 채취한 Bottom-Ash는 5mm채로 체가름을 실시하여 표건 상태로 사용하였다. 실험에 사용된 굵은 골재는 강원 강릉 지역의 왕산에서 채취한 부순 돌을 사용하였으며 잔골재는 강릉의 연곡에서 채취한 강모래를 사용 하였다. 사용된 굵은골재와 잔골재의 조립률은 7.
본 연구에 사용된 시멘트는 국내 H사에서 생산된 제품으로, 1종 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였다. 잔골재를 대체할 Bottom-Ash는 영동화력발전소에 채취한 무연탄 Bottom-Ash를 사용하였으며 채취한 Bottom-Ash는 5mm채로 체가름을 실시하여 표건 상태로 사용하였다. 실험에 사용된 굵은 골재는 강원 강릉 지역의 왕산에서 채취한 부순 돌을 사용하였으며 잔골재는 강릉의 연곡에서 채취한 강모래를 사용 하였다.

성능/효과

Bottom-Ash를 잔골재로서 대체하였을 시 발생 할 수 있는 콘크리트의 응집저하에 따른 문제점을 보완하기 위한 GRG-21을 대체 한 결과 강도저하에 따른 문제는 발생하지 않았으며, Bottom-Ash를 잔골재로서 대체하였을 시 강도 증진의 효과도 함께 나타났다. 공극분포 분석에서 Bottom-Ash 콘크리트에서 포졸란 반응에 의한 수화물이 큰 공극을 충진 하기 때문에 큰 공극의 개체수가 감소하고 작은 공극의 개체수가 증가함으로써 콘크리트 조직의 밀실 효과로 인한 높은 강도 증가를 보여주었다.
Bottom-Ash를 잔골재로서 대체하였을 시 발생 할 수 있는 콘크리트의 응집저하에 따른 문제점을 보완하기 위한 GRG-21을 대체 한 결과 강도저하에 따른 문제는 발생하지 않았으며, Bottom-Ash를 잔골재로서 대체하였을 시 강도 증진의 효과도 함께 나타났다. 공극분포 분석에서 Bottom-Ash 콘크리트에서 포졸란 반응에 의한 수화물이 큰 공극을 충진 하기 때문에 큰 공극의 개체수가 감소하고 작은 공극의 개체수가 증가함으로써 콘크리트 조직의 밀실 효과로 인한 높은 강도 증가를 보여주었다. 균열패턴 예측에 대한 해석결과로는 각 Step에 따른 균열의 양상이 Bottom-Ash 콘크리트의 경우 휨 균열이 Normal 콘크리트 보다 더 큰 지배를 하였고, 잔 균열도 감소하는 양상을 나타내었다.
공극분포 분석에서 Bottom-Ash 콘크리트에서 포졸란 반응에 의한 수화물이 큰 공극을 충진 하기 때문에 큰 공극의 개체수가 감소하고 작은 공극의 개체수가 증가함으로써 콘크리트 조직의 밀실 효과로 인한 높은 강도 증가를 보여주었다. 균열패턴 예측에 대한 해석결과로는 각 Step에 따른 균열의 양상이 Bottom-Ash 콘크리트의 경우 휨 균열이 Normal 콘크리트 보다 더 큰 지배를 하였고, 잔 균열도 감소하는 양상을 나타내었다.

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