유리는 흔히 재활용되어 사용되는 것이 일반적이나 유리를 재활용하기 위하여 파쇄 및 분쇄하는 과정에서 유리 미분말이 발생하게 된다. 이러한 폐유리 미분말은 대부분 매립에 의존하고 있으며, 구성성분은 SiO$_2$가 73%, Al$_2$O$_3$가 16%로 중합반응에 필요한 성분이 다량으로 포함되어 있어 플라이애시보다 중합반응에 필요한 원소를 다량 포함하고 있다. 본 연구에서는 플라이애시 100% 사용 모르타르에 폐유리 미분말을 5$\sim$15% 혼합한 시멘트 ZERO 모르타르의 유동성 및 압축강도를 검토하였다. 플로우실험결과 폐유리 미분말의 혼합률은 작업성에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 압축강도 실험결과 폐유리 미분말을 5% 혼합한 경우 재령 28일 압축강도가 약 6%정도 상승하였으나 폐유리 미분말을 10% 혼합한 경우에는 기준배합과 동일하고, 15%를 혼합한 경우 약 6% 정도의 압축강도가 감소하였다. 이상의 결과를 요약하면, 폐유리 미분말을 사용할 경우 5$\sim$10%를 혼합 사용하는 것이 가장 적절할 것으로 사료된다.
유리는 흔히 재활용되어 사용되는 것이 일반적이나 유리를 재활용하기 위하여 파쇄 및 분쇄하는 과정에서 유리 미분말이 발생하게 된다. 이러한 폐유리 미분말은 대부분 매립에 의존하고 있으며, 구성성분은 SiO$_2$가 73%, Al$_2$O$_3$가 16%로 중합반응에 필요한 성분이 다량으로 포함되어 있어 플라이애시보다 중합반응에 필요한 원소를 다량 포함하고 있다. 본 연구에서는 플라이애시 100% 사용 모르타르에 폐유리 미분말을 5$\sim$15% 혼합한 시멘트 ZERO 모르타르의 유동성 및 압축강도를 검토하였다. 플로우실험결과 폐유리 미분말의 혼합률은 작업성에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 압축강도 실험결과 폐유리 미분말을 5% 혼합한 경우 재령 28일 압축강도가 약 6%정도 상승하였으나 폐유리 미분말을 10% 혼합한 경우에는 기준배합과 동일하고, 15%를 혼합한 경우 약 6% 정도의 압축강도가 감소하였다. 이상의 결과를 요약하면, 폐유리 미분말을 사용할 경우 5$\sim$10%를 혼합 사용하는 것이 가장 적절할 것으로 사료된다.
Glass is often recycled. In order to recycle, glass is crushed and ground. During this process, glass powder is generated. Most of this scrap glass powder is disposed in landfills. The glass powder, consisting of 73% SiO$_2$ and 16% Al$_2$O$_3$, is richer in componen...
Glass is often recycled. In order to recycle, glass is crushed and ground. During this process, glass powder is generated. Most of this scrap glass powder is disposed in landfills. The glass powder, consisting of 73% SiO$_2$ and 16% Al$_2$O$_3$, is richer in components necessary for polymerization than fly ash. In this study, the fluidity and compressive strength of cement zero mortar were investigated, where cement zero mortar was prepared by mixing 5$\sim$15% of glass powder with 100% fly ash mortar. Result of flow test concluded that workability was not affected by adding the powder. After aging for 28 days, the compressive strength increased by approximately 6% with 5% addition of scrap glass powder. With 10% addition, the strength remained the same. In case of 15% addition, the compressive strength decreased by approximately 6%. To summarize the results, 5$\sim$10% addition of scrap glass powder is considered to be most appropriate.
Glass is often recycled. In order to recycle, glass is crushed and ground. During this process, glass powder is generated. Most of this scrap glass powder is disposed in landfills. The glass powder, consisting of 73% SiO$_2$ and 16% Al$_2$O$_3$, is richer in components necessary for polymerization than fly ash. In this study, the fluidity and compressive strength of cement zero mortar were investigated, where cement zero mortar was prepared by mixing 5$\sim$15% of glass powder with 100% fly ash mortar. Result of flow test concluded that workability was not affected by adding the powder. After aging for 28 days, the compressive strength increased by approximately 6% with 5% addition of scrap glass powder. With 10% addition, the strength remained the same. In case of 15% addition, the compressive strength decreased by approximately 6%. To summarize the results, 5$\sim$10% addition of scrap glass powder is considered to be most appropriate.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 시멘트를 전혀 사용하지 않고, 매립처리가 대부분인 플라이애시와 폐유리미분말 등을 활용하여 시멘트 ZERO 모르타르의 유동성 및 압축강도를 검토하였다.
제안 방법
배합은 와 같이 폐유리 미분말을 각각 0, 5, 10, 15% 혼합하여 10리터 믹서에 먼저 플라이애시, 폐유리 미분말 및 잔골재를 넣어 30~40 rpm 속도로 2분간 건비빔을 실시한 다음, 1일 전에 제조된 알칼리 자극제와 소듐실리케이트로 구성된 알칼리 활성화제 및 배합수를 넣어 다시 70~80 rpm 속도로 3분간 믹싱하여 시멘트 ZERO 모르타르를 제조하였다.
압축강도 시험은 50×50×50mm의 모르타르 공시체를 제작하여 60℃에서 고온양생을 실시하였으며, 그 후 상온(23±2℃)에서 기건양생을 실시한 후 재령 1, 3, 7 및 28일 압축강도를 측정하였다.
플라이애시와 폐유리 미분말을 혼합한 시멘트 ZERO 모르타르의 유동성 및 재령별 압축강도를 시험한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
대상 데이터
폐유리 미분말은 Y사의 제품을 사용하였으며, 플라이애시는 보령 화력발전소의 플라이애시를 사용하였다. 알칼리 활성화제는 이전의 연구를 통하여 알칼리 자극제의 몰농도 및 알칼리 활성화제의 비율을 실험한 결과 가장 강도발현이 우수한 9M NaOH와 쇼듐실리케이트를 50:50의 비율로 제조하여 사용하였다.
본 연구에서 사용되는 폐유리 미분말과 플라이애시의 물리 화학적 특성은 <표 1>과 같으며, 입도분포는 <그림 1>과 같다. 폐유리 미분말은 Y사의 제품을 사용하였으며, 플라이애시는 보령 화력발전소의 플라이애시를 사용하였다. 알칼리 활성화제는 이전의 연구를 통하여 알칼리 자극제의 몰농도 및 알칼리 활성화제의 비율을 실험한 결과 가장 강도발현이 우수한 9M NaOH와 쇼듐실리케이트를 50:50의 비율로 제조하여 사용하였다.
이론/모형
이렇게 제조된 시멘트 ZERO 모르타르의 시공성을 평가하기 위해 KS L 5105에 준하여 플로우실험을 실시하였다. 압축강도 시험은 50×50×50mm의 모르타르 공시체를 제작하여 60℃에서 고온양생을 실시하였으며, 그 후 상온(23±2℃)에서 기건양생을 실시한 후 재령 1, 3, 7 및 28일 압축강도를 측정하였다.
성능/효과
1) 유동성 시험 결과 폐유리 미분말은 플라이애시와 혼합사용하여도 유동성에 영향을 미치지 못한 것으로 나타나 상온에서는 무반응성 분체로 판단된다.
2) 폐유리 미분말을 5% 이상 혼합한 경우에는 강도증진 효과가 없으며, 10% 이상을 혼합한 경우 오히려 강도가 저하되어 본 연구의 범위에서는 5%가 적절한 것으로 사료된다.
폐유리 미분말의 혼합률이 증가하더라도 플로우가 대부분 180±5mm로 폐유리 미분말의 혼합이 유동성에 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났다. 그러나 본연구의 배합 범위는 아니지만 폐유리 미분말을 50% 정도 다량으로 혼입한 경우 고로슬래그 100%를 사용한 시멘트 ZERO 모르타르와 비슷한 급결 현상을 발생시켜 시공성이 급격히 저하되는 것으로 나타났다.
폐유리 미분말을 다량으로 혼입한 콘크리트의 표면은 경화되어 있었으나, 내부는 겔(gel)상태로 남아 있는 것을 관찰할 수 있다. 따라서 폐유리 미분말은 플라이애시에 혼입하여 사용할 경우혼입률 5% 정도가 적당하고, 더 많은 양을 혼입하기 위해서는 더 높은 알칼리 환경 또는 고온으로 가열할 필요가 있는 것으로 판단된다.
<그림 3>은 폐유리 미분말을 혼합한 플라이애시 기반 시멘트 ZERO 모르타르에서 폐유리 미분말 혼입률이 압축강도에 미치는 영향을 나타낸 것이다. 실험결과 페유리 미분말 혼입률 5%는 플라이애시를 단독으로 사용한 경우보다 압축강도가 향상되었으나, 폐유리 미분말 혼입률 5% 이상 부터는 혼입률이 증가됨에 따라 압축강도는 저하되는 경향을 나타내었다. 이러한 강도 증가율 감소 현상은 재령이 증가할수록 더욱 커지는 것으로 나타났다.
폐유리 미분말의 혼합률이 증가하더라도 플로우가 대부분 180±5mm로 폐유리 미분말의 혼합이 유동성에 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났다.
후속연구
3) 보다 많은 다량의 폐유리 미분말을 활용하기 위해서는 고온 양생 또는 알칼리 활성화제의 알칼리성을 높여야할 것으로 사료된다.
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