KR100886801B1 - 잔사회로부터 제조한 가공 플라이 애쉬를 포함하는 시멘트조성물 - Google Patents

잔사회로부터 제조한 가공 플라이 애쉬를 포함하는 시멘트조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 잔사회로부터 제조한 가공 플라이 애쉬를 포함하는 시멘트 조성물에 관한 것으로, 구체적으로는 화력 발전소에서 발생하는 애쉬 중 플라이 애쉬를 제조하고 남는 잔사회(reject ash)를 진동 밀을 사용하여 분말도 3000~14000(cm2/g)으로 분쇄함으로써 제조한 가공 플라이 애쉬를 포함하는 시멘트 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 가공 플라이 애쉬를 포함하는 시멘트 조성물은 시멘트 100중량부에 대하여 가공 플라이 애쉬를 1~30중량부의 범위 내에서 포함하는 것이 바람직하며, 본 발명의 시멘트 조성물을 사용할 경우 통상의 시멘트를 사용한 경우에 비하여 시멘트 페이스트의 기공률이 낮고 몰타르 및 콘코리트의 압축강도가 우수한 특징이 있고, 가공 플라이 애쉬는 폐기물인 잔사회를 재활용하여 제조하므로, 폐기물 매립으로 인한 환경의 훼손을 줄일 뿐 아니라 건축 및 토목용 자재의 원가를 절감하는 효과를 나타낸다.
플라이 애쉬, 가공 플라이 애쉬, 석탄회, 잔사회, 시멘트, 결합재, 혼화재, 콘크리트, 진동 밀.

Description

잔사회로부터 제조한 가공 플라이 애쉬를 포함하는 시멘트 조성물 {Cement composition including fly ash manufactured from reject ash}
본 발명은 잔사회로부터 제조한 가공 플라이 애쉬를 포함하는 시멘트 조성물에 관한 것으로, 구체적으로는 화력 발전소에서 발생하는 애쉬 중 플라이 애쉬를 제조하고 남는 잔사회(reject ash)를 진동 밀을 사용하여 원하는 분말도로 분쇄함으로써 제조한 플라이 애쉬를 시멘트와 혼합하여 건축 및 토목분야에서 결합재로 사용되는 시멘트 조성물에 관한 것이다.
최근 건축 및 토목분야에서는 기존 콘크리트의 단점을 보완하고 강도를 개선시킨 고성능 콘크리트에 대한 개발이 활발하게 이루어지고 있으며, 콘크리트의 품질을 향상시키기 위한 노력의 일환으로 각종 시멘트 혼합재에 대한 연구가 폭넓게 진행되고 있다. 이러한 시멘트 혼합재 중에서 가장 대표적인 것으로는 플라이 애쉬, 고로 슬래그, 실리카 퓸을 들 수 있는데, 이들은 공통적으로 시멘트의 유동성과 장기적인 강도를 변화시킴으로써 콘크리트의 품질에 영향을 미친다.
이들 혼합재중 플라이 애쉬(fly ash)는 화력 발전소에서 발생하는 부산물인 석탄회(ash, 원료회)로부터 제조하며, 국내 전력수급의 증가에 따라 석탄회의 발생량도 점차 증가하고 있다. 석탄회는 화력발전소에서 석탄의 연소 후 배연 가스와 함께 보일러에서 배출되어, 말단의 집진기 하부로 발생되는 회분을 의미하며, 이를 분급하여 얻은 세분을 플라이 애쉬, 조분을 잔사회(reject ash)로 구분한다. 플라이 애쉬는 통상적으로 입도가 1~100㎛의 범위이고 평균입도는 약 20~30㎛, 분말도는 약 2000~4500(cm2/g)으로서, 시멘트의 혼합재로 널리 사용되고 있다. 반면, 플라이 애쉬를 분리하고 남은 조분, 즉 잔사회는 입도가 1~1000㎛로 입자가 불균일하고 시멘트의 강도에 부정적인 영향을 미치므로 혼합재로의 사용이 곤란하며, 별다른 사용처없이 폐기물로 매립처리되어 환경훼손의 원인이 되고 있는 실정이다.
본 발명에서는 정제 플라이 애쉬를 제조하고 남는 잔사회(reject ash)를 분쇄하여 원하는 입도의 플라이 애쉬를 제조함으로써, 건축 및 토목분야의 시멘트 콘크리트에 적용할 수 있는 고품질 결합재의 원료로 사용하고자 한다.
또한, 본 발명에서는 폐기물인 잔사회를 활용함으로써, 폐기물 매립으로 인한 환경의 훼손을 줄이고, 건축 및 토목용 자재의 원가를 절감하고자 한다.
본 발명에서는 폐기물로 매립처리되고 있는 잔사회로부터 가공 플라이 애쉬를 제조한 후 시멘트와 혼합하여 건축 및 토목용 결합재로 사용한다.
우선, 가공 플라이 애쉬를 제조하기 위해서는 잔사회를 분쇄할 수 있는 진동밀을 필요로 한다. 잔사회 분쇄에 적합한 진동밀의 구체적인 예로써, 석탄의 연소시 발생되어 포집되는 애쉬를 집적하여 저장조에 수용하는 공급라인과, 상기 저장조에 의해 공급되어 컨베이어로 이송되는 에쉬를 로터리킬른에 수용하여 탄소를 제거하는 하소라인, 상기 저장조 또는 로터리킬른에 의해 공급되는 에쉬를 분배조에 수용하고 바인더를 혼합하는 혼합라인, 및 상기 저장조 또는 상기 분배조에 의해 공급되는 에쉬를 진동분쇄기에 수용하여 분쇄하고 이송하는 분쇄라인으로 이루어지며, 상기 저장조는 그 배출구에 송풍기를 구비하고, 상기 로터리킬른은 그 배출라인에 로터리쿨러를 구비하며, 상기 분배조는 그 유입라인에 쿨러를 구비하고, 상기 혼합라인은 진동기를 구비한 분쇄장치를 들 수 있다. 상기 분쇄장치를 이용할 경우 분말도(blaine) 3,000~17,000cm2/g의 범위의 가공 플라이 애쉬를 제조할 수 있다.
잔사회로부터 제조한 가공 플라이 애쉬는 시멘트에 혼합하여 건축, 토목용 결합재로 사용한다. 가공 플라이 애쉬는 폐기물인 잔사회를 재활용하여 제조하므로, 이를 시멘트와 혼합하여 사용시 원가를 절감하는 효과를 거둘 수 있을 뿐 아니라, 가공 플라이 애쉬를 포함하는 시멘트 조성물을 사용할 경우 일반 시멘트를 사용한 경우에 비하여 몰타르 및 콘크리트의 압축강도를 향상시키는 장점이 있다.
본 발명에 따른 가공 플라이 애쉬를 포함하는 시멘트 조성물에 있어서, 분말도 3000~14000cm2/g의 가공 플라이 애쉬를 사용한 시멘트 페이스트나 몰타르 및 콘크리트의 경우 전반적으로 우수한 물성을 나타내었으며, 특히 7000~14000cm2/g의 가공 플라이 애쉬를 사용한 경우에는 통상의 시멘트를 사용한 경우는 물론이고 통상의 정제 플라이 애쉬를 사용한 경우와 비교하여도 확연히 우수한 물성을 나타내었다.
본 발명에 따른 가공 플라이 애쉬를 포함하는 시멘트 조성물에 있어서, 가공 플라이 애쉬의 적정 함유량은 가공 플라이 애쉬의 분말도나 추가적인 결합재의 성분 등에 따라 달라질 수 있으나, 시멘트 100중량부에 대하여 1~30중량부를 포함할 경우 전반적으로 우수한 물성의 몰타르나 콘크리트를 제조할 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 화력발전소에서 발생되는 잔사회를 분쇄하여 원하는 입도의 플라이 애쉬로 재가공함으로써 건축 및 토목분야의 자원으로 활용할 수 있다. 가공 플라이 애쉬를 포함하는 시멘트 조성물을 사용할 경우 통상의 시멘트를 사용한 경우에 비하여 시멘트 페이스트의 기공률이 낮고 몰타르 및 콘코리트의 압축강도가 우수한 특징이 있으며, 가공 플라이 애쉬는 폐기물인 잔사회를 재활용하여 제조하므로, 폐기물 매립으로 인한 환경의 훼손을 줄일 뿐 아니라 건축 및 토목용 자재의 원가를 절감하는 효과를 나타낸다.
진동밀을 이용하여 잔사회를 분말도 3000, 7000, 10000, 14000(cm2/g)로 각각 분쇄하여 가공 플라이 애쉬를 제조하였으며, 제조된 각각의 플라이 애쉬를 이용하여 하기와 같은 시험을 실시하였다.
[시험 1] 플라이 애쉬의 입도측정 및 성분분석
잔사회와 이를 분말도 3000, 7000, 10000, 14000(cm2/g)로 각각 분쇄한 가공 플라이 애쉬의 입도 분포를 측정하고, 입자의 형태를 전자현미경으로 관찰하였 으며, 구성성분을 분석하였다. 결과는 도 1과 도 2 및 표 1에 기재하였다.
도 1은 잔사회 및 이를 분쇄하여 제조한 가공 플라이 애쉬의 입도 분포를 나타낸 그래프로서, 가로축은 입도(㎛)를, 세로축은 분포율(부피%)를 의미한다. 도 1에 따르면 분말도 3000, 7000, 10000, 14000(cm2/g)인 플라이 애쉬 시료는 잔사회에 비하여 전반적으로 입도가 작은 것을 알 수 있으며, 분말도가 높을 수록 작은 입도의 분포가 증가하는 반면, 분말도가 7000(cm2/g) 이상인 플라이 애쉬 간에는 최대 및 최소 입경에서는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다.
도 2는 잔사회 및 이를 분쇄하여 제조한 가공 플라이 애쉬의 입자 형태를 전자현미경으로 관찰한 사진으로서, 도 2에 따르면 가공 플라이 애쉬에서는 잔사회에서 보이는 다공질체의 형태를 관찰할 수 없었고, 분말도 10,000(cm2/g) 이상에서는 각진 형태의 입자가 거의 나타나지 않았다.
[표 1] 성분분석(중량%)
구분 Al2O3 SiO2 Fe2O3 CaO MgO TiO2 K2O Na2O SO3 Ig.loss
잔사회 16.20 50.70 16.40 7.75 1.07 1.95 1.47 0.23 0.28 5.63
분말도 3000 16.40 50.72 16.50 7.34 0.91 1.98 1.39 0.21 0.24 4.52
분말도 7000 16.50 50.90 17.50 7.32 0.91 2.05 1.42 0.28 0.28 4.59
분말도 10000 16.40 51.20 17.30 7.60 0.90 2.03 1.37 0.17 0.24 5.27
분말도 14000 17.40 53.10 16.00 6.42 0.79 1.94 1.45 0.18 0.24 6.46
상기 표 1은 잔사회 및 이를 분쇄하여 제조한 가공 플라이 애쉬의 성분을 분 석한 결과로, 분쇄 전과 후에 있어서 큰 성분차이는 나타내지 않았다. 또한, 공통적으로 Al2O3, SiO2, Fe2O3의 합이 70중량%를 초과하고 MgO와 SO3의 함량이 각각 5중량%미만, Na2O와 K2O의 함량이 각각 1.5중량% 미만으로서, 시멘트 혼화재로의 사용이 적합한 것으로 나타났다.
[시험 2] 몰타르의 강도 측정
잔사회로부터 제조한 가공 플라이 애쉬의 강도발현률을 확인하기 위하여 일반 포틀랜트 시멘트의 일부를 가공 플라이 애쉬로 각각 치환한 후 몰타르의 압축강도를 측정하였다. 치환율 및 그에 따른 몰타르의 배합비는 하기 표 2에 기재하였으며, 사용하는 플라이 애쉬로는 잔사회로부터 제조한 분말도 3000, 7000, 14000인 가공 플라이 애쉬를 사용하고, 비교대상으로 통상적인 집진방식에 의해 제조된 정제 플라이 애쉬를 사용하였다. 각각의 플라이 애쉬를 사용하여 표 2의 배합비에 따라 몰타르를 제조한 후, 각각의 몰타르에 대한 압축강도를 측정하였으며, 결과는 발현율로 환산하여 도 3 내지 도 5에 그래프로 나타내었다.
[표 2] 몰타르의 배합비
구분 결합재(중량부) 물 (중량부) 잔골재 (중량부)
시멘트 플라이 애쉬
plain 100 - 48.5 245
10% 치환 90 10
20% 치환 80 20
30% 치환 70 30
40% 치환 60 40
50% 치환 50 50
도 3은 각각의 플라이 애쉬의 치환율에 따른 몰타르의 압축강도 발현율을 나타낸 그래프로서, 가로축은 재령을, 세로축은 압축강도 발현율을 의미한다. 도 3에 따르면, 정제 플라이 애쉬에 비하여 잔사회를 분쇄한 가공 플라이 애쉬를 사용한 몰타르의 압축강도 발현율이 전반적으로 우수한 것을 알 수 있으며, 양생기간이 길어짐에 따라 분말도 7000과 10000인 가공 플라이 애쉬를 사용한 몰타르의 압축강도 발현율이 더욱 높게 나타나는 것을 확인할 수 있다.
도 4는 플라이 애쉬의 치환율에 따른 몰타르의 재령 7일 압축강도 발현율을 나타낸 그래프이고, 도 5는 플라이 애쉬의 치환율에 따른 몰타르의 재령 28일 압축강도 발현율을 나타낸 그래프이다. 도 4에 따르면, 분말도 7000이상의 가공 플라이 애쉬를 소량 치환한 경우를 제외하고는 재령 7일 압축강도에 오히려 좋지 못한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 한편, 도 5에 따르면 정제 플라이 애쉬를 사용한 몰타르에 비하여 잔사회를 분쇄한 가공 플라이 애쉬를 사용한 몰타르의 압축강도 발현률이 전반적으로 우수한 것을 알 수 있으며, 분말도 7000 이상인 가공 플라이 애쉬를 사용한 몰타르의 경우 치환율 30% 이하에서 플라이 애쉬를 사용하지 않은 plain 몰타르와 비교하여 높은 압축강도 발현율을 나타내는 반면 40% 이상의 치환시에는 낮은 압축강도 발현율을 나타내고, 분말도 3000인 가공 플라이 애쉬를 사용한 몰타르의 경우 20% 이하의 치환에서 plain 몰타르에 비해 높은 강도 발현율을 나타내는 반면 30%이상의 치환에서 낮은 강도발현율을 나타내었다.
[시험 3] 시멘트 페이스트의 기공률 측정
결합재 중 시멘트의 일부를 잔사회로부터 제조한 가공 플라이 애쉬로 치환한 후 시멘트 페이스트의 기공률을 측정하였다. 결합재로 일반 포틀랜트 시멘트만을 사용한 OPC 100%시료와 고로슬래그 미분말과 통상의 정제 플라이 애쉬를 포함하는 plain 시멘트 페이스트를 비교대상으로 하였으며, plain의 시멘트 5% 및 10%를 본 발명에 따라 분말도 14000로 분쇄된 플라이 애쉬로 치환한 시멘트 페이스트의 기공률을 측정하였다. 치환율 및 그에 따른 시멘트 페이스트의 배합비는 하기 표 3에 기재하였으며, 각각의 시멘트 페이스트를 대상으로 재령 3일째, 7일째, 28일째의 기공률을 측정한 후, 결과를 도 6에 그래프로 나타내었다.
[표 3] 시멘트 페이스트의 배합
구분 W/B (%) W (kg/㎥) B (kg/㎥) 결합재 구성비(중량%) SP (BX%)
OPC BFS FA FFA
OPC 100% 23.0 147 640 100 - - - 1.8
plain 23.0 147 640 60 25 15 - 1.8
5% 치환 23.0 147 640 55 25 15 5 1.8
10% 치환 23.0 147 640 50 25 15 10 1.8
W : 수량 B : 결합재량 OPC : 일반 포틀랜트 시멘트 BFS : 고로 수쇄 슬래그 미분말 FA : 정제 플라이 애쉬 FFA : 잔사회를 분쇄하여 제조한 플라이 애쉬 SP : 고성능 감수제
도 6은 플라이 애쉬의 치환에 따른 시멘트 페이스트의 기공률 변화를 나타낸 그래프로서, 도 6에 따르면 재령 3일부터 28일까지의 기공 감소율에 있어서, OPC 100% 및 plain 시멘트 페이스트에 비하여 가공 플라이 애쉬를 사용한 시멘트 페이 스트의 기공률이 급격히 감소한 것으로 나타났다. 따라서, 시멘트의 일부를 잔사회를 분쇄한 가공 플라이 애쉬로 치환함으로써 시멘트 페이스트의 구조가 치밀해지는 것으로 판단되며, 이에 따른 내구성 및 강도의 증가를 예상할 수 있다.
[시험 4] 일반강도 콘크리트 물성측정
일반강도규격(25-24-15)의 콘크리트를 제조하되, 시멘트의 일부를 플라이 애쉬로 치환하여 콘크리트의 압축강도를 측정하였다. 하기 표 4에 기재된 배합비에 따라 각각 콘크리트를 제조하되, 플라이 애쉬로서 분말도 3000으로 잔사회를 분쇄한 가공 플라이 애쉬를 사용하였으며, 한편 플라이 애쉬로서 일반 정제 플라이 애쉬를 사용한 콘크리트를 제조하여 비교대상으로 하였다.
각각의 콘크리트를 대상으로 초기 물성을 측정하여 결과를 표 5에 기재하였으며, 각각의 콘크리트를 대상으로 7일 및 28일의 압축강도를 측정하여 결과를 도 7에 그래프로 나타내었다.
[표 4] 일반강도 콘크리트 배합
구분 W/B (%) S/a (%) W (kg/㎥) B (kg/㎥) C (kg/㎥) FA (kg/㎥) AD (BX%)
plain 50.9 49.0 173 340 340 0 0.5
10% 치환 50.9 49.0 173 340 306 34 0.5
20% 치환 50.9 49.0 173 340 272 68 0.5
30% 치환 50.9 49.0 173 340 238 102 0.5
40% 치환 50.9 49.0 173 340 204 136 0.5
W : 수량 B : 결합재량 S/a : 잔골재율 C : 시멘트량 FA : 플라이애쉬량 (정제 플라이 애쉬 또는 가공 플라이 애쉬) AD : 공기연행제
[표 5] 일반강도 콘크리트의 초기 물성
구분 정제 플라이 애쉬 가공 플라이 애쉬
slump(cm) Air(%) slump(cm) Air(%)
0min 60min 0min 60min 0min 60min 0min 60min
plain 17.5 12.5 5.4 4.3 17.5 12.5 5.4 4.3
10% 치환 17.5 13.0 5.2 4.2 18.0 13.0 5.1 4.2
20% 치환 18.0 13.5 5.0 3.9 18.0 14.0 4.8 3.8
30% 치환 18.0 14.0 4.8 3.3 17.5 14.5 4.8 3.4
40% 치환 18.0 14.0 4.2 3.1 17.5 14.0 4.3 3.3
표 5에 따르면, 가공 플라이 애쉬를 사용한 콘크리트와 정제 플라이 애쉬를 사용한 콘크리트간에 초기물성의 차이는 크지 않고, 플라이 애쉬의 치환 자체가 콘크리트의 초기물성에 미치는 영향도 미미한 것으로 나타났다.
한편, 도 7은 일반강도 콘크리트의 압축강도를 나타낸 그래프로서, 도 7에 따르면 가공 플라이 애쉬로 20% 이하의 치환시 콘크리트의 28일 압축강도를 상승시키는 반면 30% 이상의 치환시에는 압축강도가 떨어지는 것으로 나타났다.
[시험 5] 고강도 콘크리트 물성측정
고강도규격(25-40-55)의 콘크리트를 제조하되, 시멘트의 일부를 플라이 애쉬로 치환하여 콘크리트의 압축강도를 측정하였다. 하기 표 6에 기재된 배합비에 따라 각각 콘크리트를 제조하되, 플라이 애쉬로서 분말도 7000의 가공 플라이 애쉬를 사용하였으며, 한편 플라이 애쉬로서 일반 정제 플라이 애쉬를 사용한 콘크리트를 제조하여 비교대상으로 하였다.
각각의 콘크리트를 대상으로 초기 물성을 측정하여 결과를 표 7에 기재하였으며, 각각의 콘크리트를 대상으로 7일 및 28일의 압축강도를 측정하여 결과를 도 8에 그래프로 나타내었다.
[표 6] 고강도 콘크리트 배합
구분 W/B (%) S/a (%) W (kg/㎥) B (kg/㎥) C (kg/㎥) FA (kg/㎥) AD (BX%)
plain 34.3 44.0 163 475 475 0 1.0
5% 치환 34.3 44.0 163 475 451 24 1.0
15% 치환 34.3 44.0 163 475 404 71 1.0
30% 치환 34.3 44.0 163 475 333 143 1.0
W : 수량 B : 결합재량 S/a : 잔골재율 C : 시멘트량 FA : 플라이 애쉬량(정제 플라이 애쉬 또는 가공 플라이 애쉬) AD ; 공기연행제
[표 7] 고강도 콘크리트의 초기 물성
구분 정제 플라이 애쉬 가공 플라이 애쉬
flow(cm) Air(%) flow(cm) Air(%)
0min 60min 0min 60min 0min 60min 0min 60min
plain 65.0 42.0 5.4 4.9 65.0 42.0 5.4 4.9
5% 치환 67.0 51.0 5.0 4.8 68.0 54.0 5.1 4.7
15% 치환 67.0 55.0 4.8 4.8 67.0 57.0 4.6 4.2
30% 치환 65.0 60.0 4.5 4.4 69.0 62.0 4.2 4.0
표 7에 따르면, 가공 플라이 애쉬를 사용한 고강도 콘크리트가 정제 플라이 애쉬를 사용한 고강도 콘크리트에 비하여 다소 높은 흐름성을 나타내었다.
한편, 도 8은 고강도 콘크리트의 압축강도를 나타낸 그래프로서, 도 8에 따르면 가공 플라이 애쉬를 사용한 고강도 콘크리트가 정제 플라이 애쉬를 사용한 고 강도 콘크리트에 비하여 전반적으로 높은 압축강도를 나타내었으며, 특히 가공 플라이 애쉬로 15% 이하를 치환한 경우에는 플라이 애쉬를 사용하지 않은 plain 콘크리트에 비하여 28일 압축강도가 높은 반면, 30%의 치환시에는 28일 압축강도가 오히려 낮게 나타났다.
[시험 6] 초고강도 콘크리트 물성측정
초고강도규격의 콘크리트를 제조하되, 결합재 중 시멘트의 일부를 플라이 애쉬로 치환하여 콘크리트의 압축강도를 측정하였다. 하기 표 8에 기재된 배합비에 따라 각각 콘크리트를 제조하되, 가공 플라이 애쉬로서 분말도 14000인 플라이 애쉬를 사용하였다.
각각의 콘크리트를 대상으로 초기 물성을 측정하여 결과를 표 9에 기재하였으며, 각각의 콘크리트를 대상으로 7일 및 28일의 압축강도를 측정하여 결과를 도 9에 그래프로 나타내었다.
[표 8] 초고강도 콘크리트 배합
구분 W/B (%) S/a (%) W (kg/㎥) B (kg/㎥) 결합재 구성비(중량%) SP (BX%)
C BFS FA FFA
plain 23.0 38 147 640 60 25 15 - 1.8
5% 치환 22.8 38 146 640 55 25 15 5 1.8
10% 치환 22.8 38 146 640 50 25 15 10 1.8
15% 치환 22.8 38 146 640 45 25 15 15 1.8
W : 수량 B : 결합재량 S/a : 잔골재율 C : 시멘트 BFS : 고로 수쇄 슬래그 미분말 FA : 정제 플라이 애쉬 FFA : 잔사회를 분쇄하여 제조한 가공 플라이 애쉬 SP : 고성능 감수제
[표 9] 초고강도 콘크리트의 초기물성
slump flow(cm) Air(%) 50cm reachong time(sec)
0min 60min 0min 60min 0min 60min
plain 67.0 62.0 1.8 1.0 5.1 7.2
5% 치환 63.0 60.0 1.2 1.1 5.8 7.1
10% 치환 65.0 61.0 1.3 1.3 4.3 6.0
15% 치환 66.0 62.0 1.2 1.2 5.3 6.3
표 8과 표 9로부터 알 수 있듯이, 동등한 수준의 초기 물성(slump flow)을 얻기 위하여 필요한 단위수량(W, kg/㎥)이 가공 플라이 애쉬의 사용으로 다소 감소하였고, 동시에 콘크리트의 점성을 판단하는 척도가 되는 50cm 도달 시간이 다소 감소하였다.
한편, 도 9는 초고강도 콘크리트의 압축강도를 나타낸 그래프로서, 도 9에 따르면 가공 플라이 애쉬의 사용으로 재령 28일 콘크리트의 압축강도가 약 6~8%정도 높아지는 것으로 나타났다.
지금까지의 시험 결과들을 고려하면, 본 발명에 따른 시멘트 조성물을 이용한 시멘트 페이스트, 몰타르, 콘크리트는 일반 시멘트를 이용한 경우에 비하여 강도가 우수한 것을 알 수 있으며, 시멘트 조성물 중의 가공 플라이 애쉬의 적정 포함량은 가공 플라이 애쉬의 분말도나 추가적인 결합재의 성분에 따라 달라질 수 있으나, 시멘트 100중량부에 대하여 가공 플라이 애쉬 1~30중량부를 포함할 경우 전반적으로 우수한 물성을 나타내는 것으로 판단된다.
도 1은 잔사회 및 잔사회를 분쇄하여 제조한 플라이 애쉬의 입도 분포를 나타낸 그래프로서, 가로축은 입도(㎛)를, 세로축은 분포율(부피%)를 의미한다.
도 2는 플라이 애쉬의 입형을 전자현미경으로 관찰한 사진으로, (a)는 잔사회에 관한 것이고, (b)는 blaine 3000(cm2/g) (c)는 blaine 7000(cm2/g) (d)는 blaine 10000(cm2/g) (e)는 blaine 14000(cm2/g)으로 잔사회를 분쇄하여 제조한 플라이 애쉬에 관한 것이다.
도 3은 플라이 애쉬의 치환율에 따른 몰타르의 압축강도 발현율을 나타낸 그래프로서, 가로축은 재령을, 세로축은 압축강도 발현율을 의미하며, 좌측 상단 그래프는 통상적인 정제 플라이 애쉬를 사용한 몰타르, 우측 상단 그래프는 blaine 3000의 가공 플라이 애쉬를 사용한 몰타르, 좌측 하단 그래프는 blaine 7000의 가공 플라이 애쉬를 사용한 몰타르, 우측 하단 그래프는 blaine 14000의 가공 플라이 애쉬를 사용한 몰타르에 관한 것이다.
도 4는 정제 및 가공 플라이 애쉬의 치환에 따른 몰타르의 재령 7일 압축강도 발현율 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 정제 및 가공 플라이 애쉬의 치환에 따른 몰타르의 재령 28일 압축강도 발현율 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 가공 플라이 애쉬의 치환에 따른 시멘트 페이스트의 기공률 변화를 나타낸 그래프이다.
도 7은 정제 및 가공 플라이 애쉬의 치환에 따른 일반 콘크리트의 압축강도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8은 정제 및 가공 플라이 애쉬의 치환에 따른 고강도 콘크리트의 압축강도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9는 가공 플라이 애쉬의 치환에 따른 초고강도 콘크리트의 압축강도 변화를 나타낸 그래프이다.

Claims (6)

  1. 석탄의 연소시 발생되어 포집되는 석탄회 중에서 플라이 애쉬를 분리하고 남은 잔사회(reject ash)를 집적하여 저장조에 수용하는 단계,
    상기 저장조의 애쉬를 로터리킬른에 수용하여 탄소를 제거하는 단계,
    선택적으로 상기 저장조 또는 상기 로터리킬른에서 공급되는 애쉬를 분배조에 수용하고 바인더를 혼합하는 단계,
    선택적으로 상기 저장조 또는 상기 분배조에 의해 공급되는 애쉬를 진동분쇄기에 분쇄하여 분말도(blaine) 3,000~17,000 cm2/g 으로 하는 콘크리트 혼화재용 가공 애쉬 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 저장조는 그 배출구에 송풍기를 구비하고,
    상기 로타리킬른은 그 배출라인에 로터리쿨러를 구비하며,
    상기 분배조는 그 유입라인에 쿨러를 구비하고,
    상기 바인더를 혼합하는 단계에서는 진동기를 구비한 분쇄장치를 구비하여 분말도(blaine) 3,000~17,000 cm2/g 인 것을 특징으로 하는 콘크리트 혼화재용 가공 애쉬 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항으로 제조된 콘크리트 혼화재용 가공 애쉬는 Al2O3, SiO2, Fe2O3 를 포함하며, MgO와 SO3는 각각 0초과 5 중량%미만, Na2O와 K2O 는 각각 0초과 1.5 중량%미만 포함하는 것에 특징이 있는 콘크리트 혼화재용 가공 애쉬.
  4. 시멘트 100중량부에,
    제3항으로 제조된 콘크리트 혼화재용 가공 애쉬를 1~30중량부, 물 48.5 중량부, 잔골재 245 중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 몰타르 조성물.
  5. 시멘트 100중량부에,
    제3항으로 제조된 콘크리트 혼화재용 가공 애쉬를 1~30중량부를 포함하고, 고성능감수제, 잔골재, 공기연행제 중 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 페이스트 조성물.
  6. 삭제
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