[논문]드라이아이스로 탄산화 처리한 순환골재의 pH 특성

홍성록; 복영재; 성종현; 이일선; 김진만

드라이아이스로 탄산화 처리한 순환골재의 pH 특성
pH Characteristics of the Recycled Aggregate Being carbonated by Dry Ice 원문보기

홍성록 (공주대학교 건축공학과) , 복영재 (공주대학교 건축공학과) , 성종현 (공주대학교 건축공학과) , 이일선 (대길환경산업(주)) , 김진만 (공주대학교 건축공학과)

Recent research is needed for the reduction of the pH of the recycled aggregates, recycled aggregates for alkali social problems have emerged. This was confirmed through preliminary experiments using a self-made reactor with dry ice, the possibility of reducing the pH of the recycled aggregates. The pH reduction of coarse recycled aggregates plant was made to apply the field to the middle of construction waste treatment process to reduce the pH of the plant room, and measured the pH change with time. The measurement results showed that dry ice after the reaction, the pH of the aggregate 5% reduction than untreated recycled aggregates.

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제안 방법

8㎥용적의 굴삭기를 이용하여 pH저감 플랜트에 투입하였다. 순환골재와 드라이아이스를 pH저감 플랜트에 투입 후 2시간 적치하여 순환골재의 시멘트 페이스트의 칼슘계 성분과 드라이아이스가 승화되어 발생된 이산화탄소가 반응하도록 실험을 진행하였다.
투입 드라이아이스 량은 순환골재의 시멘트 페이스트 내 칼슘계 성분의 량을 산정하여 계산하고 순환골재의 칼슘계 량은 순환골재의 시멘트 페이스트 부착량을 경화된 콘크리트의 시멘트함유량 시험방법을 참조 후 측정하였다.⁴⁾ 측정으로 산정된 칼슘계 성분과 전량 반응할 수 있는 드라이아이스 량으로 약 30kg을 투입하였다.

성능/효과

1) 순환골재를 드라이아이스로 탄산처리하여 순환골재의 알칼리 성분을 중성화하였고 원 순환골재에 비해 약 5%의 pH저감효과를 보였다.
또한 순환골재 사용시 강알카리성에 대한 환경 관리기준의 강화 일환으로 순환골재의 pH기준을 제정할 계획으로 앞으로 순환골재의 pH 저감을 위한 방법과 장치가 필요한 실정이다.¹⁾ 순환골재에 부착된 시멘트 페이스트는 수산화칼슘이 약 10~15% 차지하고 있고 단순한 처리 공정만으로는 순환골재의 알칼리성분을 제거하기 어렵다.²⁾ 이에 본 연구는 건설폐기물의 중간처리공정을 통해 생산된 순환골재의 안정적인 환경관리를 위해 자체 제작한 반응조와 이산화탄소를 이용하여 부착된 시멘트 페이스트 내의 알칼리 성분을 중성화시킴으로써 순환골재의 pH 저감 가능성을 확인하였고³⁾ 이 결과를 바탕으로 건설폐기물 중간처리공정의 현장적용을 위해 자체 개발한 순환골재의 pH저감 방법을 시험하는 일련의 연구로 실제 현장 플랜트의 순환골재 pH저감 가능성을 실험적으로 검토할 것이다.
2) 순환골재의 실험 전·후 밀도, 흡수율, 단위용적질량은 변화가 없이 나타났고 이것은 순환골재의 칼슘계 성분과 드라이아이스의 탄산반응이 굵은 골재의 기본적인 물성에는 영향을 주지 않는 것으로 판단된다.
3) 순환골재의 pH의 저감효과를 늘리기 위해서 현장 적용시 플랜트의 밀폐 조건과 온도 조건을 구비해야 최적의 pH 저감효과를 얻을 수 있을 것이라 사료된다.
순환골재와 드라이아이스를 플랜트에 투입 후 2시간 탄산처리한 골재를 사용하여 물리적 성질을 검토하고 수중에 침지시의 pH 변화, 함수율을 측정한 결과 그림 (1∼3)과 같이 나타났다. 순환골재의 탄산처리 실험 후 탄산처리된 골재를 증류수에 침지시켜 pH의 경시변화를 확인한 결과 골재의 사이즈에 상관없이 실험재료인 원 순환골재에 비해 탄산처리 골재의 pH가 약 5% 낮게 확인되었고 이것은 드라이아이스가 순환골재의 칼슘계 성분을 탄산칼슘화해 중성화한 결과로 사료된다. 이것은 탄산처리 전·후 순환골재 함수율의 변화를 통해서도 확인할 수 있다.

후속연구

¹⁾ 순환골재에 부착된 시멘트 페이스트는 수산화칼슘이 약 10~15% 차지하고 있고 단순한 처리 공정만으로는 순환골재의 알칼리성분을 제거하기 어렵다.²⁾ 이에 본 연구는 건설폐기물의 중간처리공정을 통해 생산된 순환골재의 안정적인 환경관리를 위해 자체 제작한 반응조와 이산화탄소를 이용하여 부착된 시멘트 페이스트 내의 알칼리 성분을 중성화시킴으로써 순환골재의 pH 저감 가능성을 확인하였고³⁾ 이 결과를 바탕으로 건설폐기물 중간처리공정의 현장적용을 위해 자체 개발한 순환골재의 pH저감 방법을 시험하는 일련의 연구로 실제 현장 플랜트의 순환골재 pH저감 가능성을 실험적으로 검토할 것이다.

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