[논문자료] 통계적 방법에 의한 바텀애쉬를 사용한 경량기포 콘크리트의 최적배합 결정

출처: 픽사베이

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석탄은 풍부한 매장량, 저렴한 가격 및 공급 안정성 등의 이유로 화력 발전소에서 중요한 연료원으로 널리 사용되고 있으며, 부산물로 발생되는 석탄회 (石炭灰) 발생량도 증가하여 2010년경에는 약 600만톤에 이를 것으로 예상된다. 석탄재 (coal ash)는 포집되는 장소에 따라 크게 플라이애쉬 (fly ash)와 바텀애쉬 (bottom ash)로 구분된다. 이중 플라이애쉬는 발생되는 회의 75~80% 정도로서 대부분이 콘크리트 혼화재료 및 시멘트 클링커 제조 원료로 재활용되고 있다. 바텀애쉬는 보통 전체 발생되는 회의 15~20% 정도로 플라이애쉬보다 발생량이 적고1) 물리·화학적 특성이 열등하고 재활용이 어려워 대부분이 매립·폐기처분되고 있는 실정이다. 2,3)

 

그러나 바텀애쉬는 SiO2와 Al2O3를 다량 함유하고 있때문에 이를 미분화하여 고온·고압의 조건에서 수열반응을 유도하면 우수한 경화체의 제조가 가능하다.

논문 출처: https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticle.do?cn=JAKO200921140052149

 

바텀애쉬를 사용한 오토클레이브 경량기포콘크리트 (ALFC)의 최적 배합비 결정에 관한 실험적인 연구 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

 

1) 미분쇄한 바텀애쉬를 규산질 원료로 사용하고 석회 질원료와 고온고압의 수열반응 조건에서 반응시킨 결과 토버모라이트 수화물을 매우 잘 형성하고 있어 바텀애쉬를 오토클레이브에 의한 경화체 제조용 원료로 사용 가능한 것으로 나타났다.

 

2) 바텀애쉬를 사용한 기포슬러리의 굳지 않은 상태에서 플로우에 영향을 미치는 주요 인자는 물비이고, 슬러리의 밀도에 영향을 미치는 주요인자는 기포비와 물비인 것으로 나타났으며, 기포비는 플로우에, 섬유비는 플로우 및 슬러리 밀도에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

 

3) 바텀애쉬를 사용한 오토클레이브 경량기포콘크리트의 경화상태에서 분산분석 결과 기포비는 절건밀도 및 압축강도에 매우 유의한 영향을 미치는 인자이며, 물비는 압축강도에서만 유의한 인자로 나타났지만, 휨강도 및 쪼갬인장강도에는 두 요인 모두 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으며, 섬유비의 경우에는 절건밀도, 압축강도, 휨강도, 쪼갬인장강도의 모든 측정치에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

 

4) 휨강도 및 인성 증진을 위해 사용한 나일론 섬유는 고온고압의 수열합성의 양생과정을 거치는 동안 섬유의 분해로 인해 강도 발현 및 증진효과가 거의 없는 것으로 나타남에 따라 고온·고압조건에 적합한 섬유에 대한 선정 및 후속 실험이 필요할 것으로 판단된다.

 

5) 기포비와 물비를 독립변수로 하여 압축강도와 절건 밀도의 반응표면분석을 행한 결과, 반응표면에서 절건밀도 보다는 압축강도의 범위가 좀 더 좁게 나타 나 압축강도가 최적 배합비 결정에 있어서 좀 더 지배적인 요인인 것으로 나타났다.

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양생 오토클레이브

 

콘크리트를 고온·고압 증기하에서 양생하면, 시멘트 중의 실리카와 칼슘이 결합하여 토버모라이트의 결정 또는 준결정을 형성하면서 단시간 내 고강도를 얻을 수 있는데 이를 수영 양생 반응이라 합니다. 고온·고압으로 양생한 콘크리트는 고성능감수제와의 병용에 의해서 1톤 이상의 고강도가 되는데, 인장 및 휨 강도는 압축 강도만큼 향상되지 않으며, 탄성계수는 낮아집니다. 또한 건조수축이나 크리프는 상온에서 습윤 양생한 경우와 비교해서 상당히 적게 발생합니다.

 

양생 오토클레이브란, 오토클레이브에 제품을 넣고 고온과 고압으로 양생하여 고강도 파일 이나 기포 콘크리트 제품 등을 양생할 때 이용하는 장비로, 당사에서 제작하는 양생용 오토클레이브는 시멘트와 기포제를 넣어 콘크리트 제품을 양생할 수 있으며, 수열반응을 통한 결정 형성을 위해 증기 발생부와 양생부를 분리하고, 온도 유지와 압축에 대한 정밀한 공정 수행을 통해 제품의 성능을 향상할 수 있습니다.

 

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