결합재 조합이 석탄 가스화 용융 슬래그 잔골재사용 콘크리트의 압축강도 및 내구성에 미치는 영향 (Impact of Binder Combinations on Concrete Compressive Strength and Durability of Concrete Utilizing Coal Gasification Slag Aggregate)

서지정보

· 발행기관 : 대한건축학회
· 수록지 정보 : 대한건축학회논문집 / 40권 / 3호 / 255 ~ 264페이지
· 저자명 : 박상원, 한준희, 한민철

초록

본 연구는 IGCC에서 발생하는 CGS를 콘크리트용 잔골재로 활용성을 높이고자 배합설계를 통해 CGS를 잔골재로 사용한 콘크리트의 제반 물성 및 내구성에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 유동성 및 공기량은 광물질 혼화재가 치환된 시멘트 및 CGS 사용시 슬럼프 목표 범위를 만족하기 위해 감수제첨가량이 감소하였으며, 공기량은 반대로 AE제첨가량이 전반적으로 큰 폭으로 증가하는 경향을 보였다. (2) 압축강도는 1성분계 시멘트를 사용 시 초기 압축강도 발현이 우수한 것으로 나타났으며, 2성분계 및 3성분계 시멘트를 사용한 경우는 장기재령에서 우수한 강도발현을 나타냈다. 또한, CGS를 치환한 경우 동등내지 약 5%가량 소폭 감소하는 것으로 나타났다. (3) 탄산화 저항성은 시멘트 종류별로 단위시멘트량이 감소하는 2성분계 및 3성분계의 경우는 탄산화 저항성이 감소하는 것으로 나타났으며, CGS 치환율에 따른 탄산화 저항성은 포졸란 반응에 기인하여 감소하는 것으로 판단된다. (4) 콘크리트 건조수축량은 전반적으로 시멘트 종류에 따라 미미하게 변화는 있었으나, 재령 180일까지 콘크리트 길이변화율은 0.001%이하의 변동 폭으로 시멘트 종류에 따른 건조수축량은 크지 않은 것으로 나타났다. CGS 치환율이 증가할수록 길이변화율은 최대 20% 감소하는 경향으로 나타났으며, 이는 CGS의 높은 탄성계수 및 블리딩 증가로 인한 증발수분량이 감소에 기인하여 간극수 감소에 따른 경향으로 판단된다. (5) 동결융해 저항성은 시멘트 종류에 따라 미미하게 변화는 있었으나, 300cycles까지 CGS 치환율에 따른 큰 내구성 저하는 없는 것으로 나타났다. 하지만, TBC+CGS 50%의 경우는 180cycles에서 상대 동탄성계수가 60%미만으로 나타났으며, 질량감소는 120cycles부터 13%이상으로 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이는 공기량 및 내구성 지수에서 확인할 수 있듯이 CGS의 치환율에 따른 공기량 감소에 의한 영향으로 판단된다. 이상을 종합하면 CGS를 잔골재로 50% 이내로 사용시 콘크리트의 유동성 증가에 따른 단위수량 감소를 통하여, 제반물성 및 내구성 전반에 걸쳐 무해한 골재로 판단되며, 기존의 CGS 콘크리트의 공기량 소실에 의한 내동해성 저하 문제를 배합설계를 통해 해결할 수 있는 것으로 나타났다.

영어초록

This study examines the potential use of coal gasification slag (CGS) as a fine aggregate in concrete mixtures, considering differentcombinations of cement types and mix designs. Test results revealed that concrete flowability increases with changes in cement compositionand CGS replacement ratio, while reducing air content necessitates higher doses of air-entraining agent. The initial compressive strength ofconcrete is notably high with cement, with greater long-term strength observed in combinations involving binary or ternary blended mineraladmixtures. However, a slight decrease of 1-5% in compressive strength is noted with an increased CGS replacement ratio. Durabilityfluctuations, mostly minor, vary with cement type, generally showing positive results associated with the CGS replacement ratio. Nonetheless,reduced frost resistance is observed only in the TBC+CGS 50% mixture, suggesting air content's predominant influence over CGS's impact onfrost resistance. Overall, CGS use as a fine aggregate of up to 50% poses no adverse effects on concrete's comprehensive physical propertiesand durability. However, additional research is necessary to devise methods for maintaining optimal air content in CGS materials.

참고자료

· 없음