KR20050082083A - Concrete compositions using bottom ash and method of making - Google Patents

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Abstract

점차 고갈되어 가고 있는 천연 모래 대신에 바텀 애쉬(Bottom Ash)를 사용하는 고성능 콘크리트의 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 바텀 애쉬를 잔골재로 이용하여 자원을 효율적으로 이용하기 위해, 물, 시멘트, 골재, 일반 모래를 배합하여 사용하는 고성능 콘크리트의 조성물에 있어서, 상기 골재는 천연쇄석 굵은 골재이며, 상기 천연쇄석 굵은 골재의 사이즈는 10 내지 25㎜이고, 상기 일반 모래의 대체재로서 화력발전소에서 발생되는 폐기물인 바텀 애쉬 모래가 사용되고, 상기 바텀 애쉬 모래의 사이즈는 5㎜이하이며, 상기 콘크리트 조성물의 구성 성분으로서 상기 바텀 애쉬 모래가 ㎥당 총 소요 조성물 구성성분의 20 내지 26% 포함되고, 상기 천연쇄석 굵은 골재가 ㎥당 총 소요 조성물 구성성분의 34 내지 46% 포함되며, 상기 조성물에 혼화제와 유동화제가 첨가되고, 상기 콘크리트 조성물은 콘크리트의 설계 강도 400 내지 800kg/cm2에 적용된다.The present invention relates to a composition of high-performance concrete using bottom ash instead of natural sand, which is gradually being depleted, and a method of manufacturing the same. In order to efficiently use resources by using bottom ash as fine aggregate, water, cement, aggregate In the composition of high-performance concrete used in combination with the general sand, the aggregate is a coarse aggregate of natural crushed stone, the size of the coarse aggregate of natural crushed stone is 10 to 25mm, waste generated in thermal power plants as a substitute for the general sand In bottom ash sand is used, the size of the bottom ash sand is 5mm or less, 20 to 26% of the total required composition components per m 3 as the constituent of the concrete composition, the bottom ash sand is thick Aggregates comprise 34-46% of the total required composition components per m 3 and are admixtures in the composition Fluidizing agent is added, the concrete composition is applied to the concrete design strength of 400 to 800kg / cm 2.

이러한 고성능 콘크리트의 조성물 및 그 제조 방법을 이용하는 것에 의해 인조골재의 대체용으로 바텀 애쉬를 사용하여, 기존제품과 유사하거나 더 높은 압축강도를 나타내는 시멘트 콘크리트를 제공할 수 있다는 효과가 얻어진다.By using such a composition of high-performance concrete and a method of manufacturing the same, the effect of using a bottom ash as a substitute for artificial aggregate can provide cement concrete having a compressive strength similar to or higher than that of existing products.

Description

바텀 애쉬를 사용한 고성능 콘크리트 조성물 및 그 제조 방법{Concrete compositions using bottom ash and method of making}Concrete compositions using bottom ash and method of making

본 발명은 점차 고갈되어 가고 있는 천연 또는 석산 골재를 대체하는 방안의 일환으로 석탄화력발전소에서 석탄을 연소시킨 후 발생하는 회분 중 노벽이나 과열기 및 예열기 등에 부착되어 자중에 의해 보일러 바닥에 떨어지는 회인 바텀 애쉬(Bottom Ash)를 사용하는 고성능 콘크리트 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 바텀 애쉬를 대체재로 사용하여 콘크리트 배합에 적용하여 발전소 주변에 폐기매립 처리되고 있는 자원을 재활용하고 천연 골재의 사용을 경감시킬 수 있는 고성능 콘크리트 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention is a ash ash bottom ash attached to a furnace wall, a superheater and a preheater in ash generated after burning coal in a coal-fired power plant as part of a method of replacing the natural or masonry aggregate, which is gradually being depleted, and falls on the boiler floor by its own weight. The present invention relates to a high-performance concrete composition and a method for manufacturing the same, using bottom ash as an alternative, and to applying concrete to a concrete mix to recycle resources that are disposed of in landfills around power plants and to reduce the use of natural aggregates. High performance concrete compositions and methods for their preparation.

일반적으로, 석탄회분(Ash)이란 소각(Incineration) 또는 연소(combustion) 후에 남아 있는 잔재물로 정의된다. 애쉬의 대부분이 화력발전소에서 발생하고 있으며 그 이외에도 폐기물 소각로 열병합 발전소, 기타 산업현장에서 연소공정으로 인하여도 발생된다. 애쉬는 연소물의 잔재물이라는 점에서 곧 무기물질(예, SiO2, Al2O3, Fe2O3)로서 재활용이 가능한 재료에 속하지만, 연소공정을 거치는 관계로 항상 미연탄분(Unburnt Carbon)이 부수적으로 함유되어 있다는 점이 기술적으로 문제가 되고 있다.Generally, ash is defined as residues remaining after incineration or combustion. The majority of ash is generated from thermal power plants, but also from waste incinerator cogeneration plants and other industrial sites as a result of combustion processes. Ash is an inorganic material (eg SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 ) in that it is a remnant of combustion products, but ash is always an unburnt carbon due to the combustion process. It is technically problematic that this incidental content is contained.

애쉬는 크게 두가지로 입자의 크기에 따라 구분된다. 입자의 크기가 100㎛이하일 때는 플라이 애쉬(날아다니는 회분)이고, 그 이상일 때는 바텀 애쉬(떨어지는 회분)으로 취급된다. Ash is divided into two types according to the particle size. When the particle size is 100 µm or less, it is a fly ash (flying ash), and when it is larger, it is treated as a bottom ash (falling ash).

통산, 석탄은 탄화도에 따라 무연탄과 유연탄으로 나눌 수 있다. 무연탄은 탄소분이 90-95% 정도 함유하고 있으며, 유연탄은 무연탄에 비해 탄소분이 적다. 이탄(泥炭), 아탄(亞炭), 갈탄(褐炭)이 유연탄에 속하며, 각각에 대해 이탄이 60%, 아탄과 갈탄이 70%, 역청탄이 80-90%의 탄소분을 함유하고 있다. 탄질에 따라 다르지만 무연탄의 경우 원탄의 약 30-50% 정도가 재로 남으며, 유연탄의 경우는 연소효율이 높으므로 원탄의 약 10-15% 정도가 재로 발생된다.In total, coal can be divided into anthracite and bituminous coal depending on the degree of carbonization. Anthracite contains about 90-95% of carbon, and bituminous coal has less carbon than anthracite. Peat, peat, and lignite belong to bituminous coals, each containing 60% peat, 70% peat and lignite, and 80-90% carbon. Depending on coal quality, about 30-50% of raw coal remains ash in anthracite coal, and about 10-15% of raw coal is generated in bituminous coal because of its high combustion efficiency.

석탄분말을 연소하였을 때, 유기물은 연료로 연소됨과 동시에 무기물은 "재(애쉬)"로 남아 있게 된다. 재는 보일러 연통 내에 분산되는 상태에서 무거운 입자는 보일러 하부로 떨어지게 되고, 가벼운 입자는 계속해서 날아다니는 도중에 보일러 연도로부터 전기 집진기에 의해서 채취된다. 입자가 무거워서 하부로 낙진되는 재를 이른바 "바텀 애쉬"라 하고, 분산되어 날아다니다가 집진기에 의해서 채취되는 재를 "플라이 애쉬"라 한다.When the coal powder is burned, the organics are burned as fuel and the inorganics remain "ash". As the ash is dispersed in the boiler flue, heavy particles fall to the bottom of the boiler and light particles are collected by the electric precipitator from the boiler flue while still flying. Ash that falls down due to heavy particles is called a "bottom ash", and ashes that are dispersed and fly and are collected by a dust collector are called "fly ashes".

즉, 대부분의 석탄회는 집진설비 내에서 포집되거나 보일러 저부에서 채취되며, 발생량은 전체 미분탄의 15-45%정도로 전체 석탄회중 집진설비에 포집되는 플라이 애쉬의 양은 약 60-80% 정도이고, 나머지 20-40% 정도가 보일러 저부에서 채취되는 바텀 애쉬이다. That is, most of the coal ash is collected in the dust collector or collected at the bottom of the boiler, and the amount of generated ash is 15-45% of the total pulverized coal, and the amount of fly ash collected in the whole coal ash dust collector is about 60-80%. -40% is bottom ash collected from the bottom of the boiler.

바텀 애쉬는 보일러의 벽면이나 예열기, 절단기 등에 부착되어 있다가 자중이나 부하변동 제진장치 등에 의하여 보일러 저부로 떨어져 호퍼(hopper)내에 집적된 후 분쇄기에 의해 분쇄된다. The bottom ash is attached to a wall of a boiler, a preheater, a cutter, and the like, and falls to the bottom of the boiler by self-weight or a load fluctuation damper, is integrated in a hopper, and then crushed by a grinder.

일반적으로 바텀 애쉬 호퍼의 내부에는 60℃정도의 물을 채워 놓는다. 이 물은 고온(760℃ 이상)의 바텀 애쉬를 열충격(thermal shock)에 의해 파괴되게 하고, 호퍼가 가열되어 내부의 바텀 애쉬가 용융을 결합하는 것을 방지하며, 바텀 애쉬 배출시 호퍼 벽면과의 마찰저항을 감소시키는 등의 역할을 한다. Generally, the bottom ash hopper is filled with water at about 60 ° C. This water causes the bottom ash at high temperatures (above 760 ° C.) to be destroyed by thermal shock, the hopper is heated to prevent the bottom ash from joining the melt, and friction with the hopper wall during bottom ash discharge. Reduce resistance, etc.

이러한 바텀 애쉬 시스템으로는 기본적으로 직접 회처리방식(Direct Sluicing System), 탈수조 저장방식(Storing System in Dewatering Bin), 재순환방식(Water Recirculation System), 수침기계방식(Chain Conveyer System) 등이 있다.The bottom ash system basically includes a direct sluicing system, a storage system in dewatering bin, a water recirculation system, and a chain conveyer system.

이러한 처리방식의 개념에 대해 간단히 설명하면 다음과 같다.The concept of this process is briefly described as follows.

직접 회처리방식은 보일러 저부의 호퍼에서 배출된 바텀 애쉬를 회수송관을 통해 물과 함께 회처리장까지 직접 운반시키는 방식이다. 회처리 과정은 물과 혼합된 크링커(Clinker) 상태의 바텀 애쉬를 호퍼의 유출구에 있는 분쇄기에서 분쇄시킨 후 제트 펌프로 회처리장까지 운반시키는 과정으로 이루어진다. 이 방식은 발전소로부터 회처리장까지의 거리가 비교적 짧은 경우에 매우 유용하며, 회처리에 필요한 물의 양이 많이 소요되므로, 일반적으로 해수를 많이 사용하고 있다. 또한 회처리에 사용된 물에 의해 수질오염 방지와 사용수량의 감소 대책으로서 사용된 물을 다시 바텀 애쉬 호퍼로 재순환시켜 사용하는 방법을 채용하고 있다. In the direct ashing method, the bottom ash discharged from the hopper at the bottom of the boiler is directly transported with water through the recovery pipe to the ash processing plant. The ashing process consists of crushing the bottom ash in a clinker state mixed with water in a pulverizer at the outlet of the hopper and transporting it to the ashing plant by a jet pump. This method is very useful when the distance from the power plant to the ash treatment plant is relatively short, and since the amount of water required for ash treatment is large, the sea water is generally used. In addition, the water used for ashing is recycled to the bottom ash hopper to prevent water pollution and to reduce the amount of water used.

또, 탈수조 저장방식은 분쇄된 바텀 애쉬를 회수송관을 통해 물과 함께 탈수조(dewatering bin)로 이동시켜, 탈수를 위해 24시간 이상 저장한 후 탈수된 바텀 애쉬를 벨트 콘베이어나 트럭 등을 사용하여 회처리장에 매립하거나 기타 용도로 활용하는 방식이다. 이 방식은 바텀 애쉬를 노반 노상재나 시멘트 원료 등의 재료로 활용하는 경우에 적합한 방식이다. In addition, in the dehydration tank storage method, the crushed bottom ash is moved to a dewatering bin together with water through a return pipe, and stored for at least 24 hours for dehydration. In other words, it is embedded in ash processing plant or used for other purposes. This method is suitable when the bottom ash is used as a subgrade material or cement raw material.

재순환방식은 탈수조 저장방식과 동일하게 물과 혼합된 바텀 애쉬를 탈수조까지 이동시킨 후 탈수시키는 방식이나, 특히 탈수조에서 배출된 물을 침전지나 침전탱크로 이동, 침전시킨 후 재순환하여 사용하는 점이 특이하다. 이 방식은 회처리에 사용되는 물의 양을 극소화시킬 수 있기 때문에 대용량의 석탄화력발전소에서 많이 사용된다.The recirculation method is the same as the dehydration tank storage method in which the bottom ash mixed with water is moved to the dehydration tank and then dewatered.In particular, the water discharged from the dehydration tank is transferred to the sedimentation basin or sedimentation tank and settled. The point is unusual. This method is used in large-scale coal-fired power plants because it can minimize the amount of water used for the ash treatment.

수침기계방식은 보일러 저부의 크링커 호퍼에 수침식 체인 콘베이어를 설치하여, 보일러 저부로 낙하된 바텀 애쉬를 호퍼 내의 물로 급랭하여 파쇄 시킨 후 콘베이어를 이용하여 호퍼 밖으로 배출시키는 방식이다. 이 방식은 소요동력과 설치공간이 작아도 되며, 회처리에 사용되는 물의 양이 작게 드는 등의 장점이 있어 독일을 중심으로 유럽에서 많이 사용되고 있다.The immersion machine type is a method of installing a submerged chain conveyor at the bottom of the boiler to crush the bottom ash dropped into the bottom of the boiler by quenching water in the hopper and then discharging it out of the hopper using the conveyor. This method has the advantages of small power and installation space, and a small amount of water used for ashing, which is used in Europe mainly in Germany.

다음에 본 발명에서 사용되는 바템 애쉬의 기본적인 화학·물리적 성질에 대해 설명한다.Next, the basic chemical and physical properties of the batem ash used in the present invention will be described.

바텀 애쉬는 짙은 회색의 고르지 못한 알갱이로 관찰되며, 입자표면은 다공질의 표면을 나타내고, 모래와 비슷하게 보이고 직경 5mm이상의 크기를 가지는 입자도 갖는 불규칙 형태의 입자다. 바텀 애쉬의 주화학성분으로 SiO2, Al2O3 , Fe2O3, CaO, MgO, Na2O 및 K2O를 포함한다. 이중 실리카(SiO 2), 알루미나(Al2O3), 산화철(Fe2O3)의 성분비가 각각 70.0 - 45.4%, 28.3 - 15.9%, 14.3 - 2.0%의 순으로 바텀 애쉬의 화학성분들 중 가장 많은 양을 차지하고 있다.The bottom ash is observed as a dark gray uneven grain, and the particle surface shows a porous surface, and is an irregularly shaped particle having a particle similar to sand and having a size of 5 mm or more in diameter. The main chemicals of the bottom ash include SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CaO, MgO, Na 2 O and K 2 O. Among the bottom ash chemistries, the composition ratio of double silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), and iron oxide (Fe 2 O 3 ) was 70.0-45.4%, 28.3-15.9%, and 14.3-2.0%, respectively. Occupies a large amount.

바텀 애쉬에는 플라이 애쉬나 고로슬래그와 같이 많은 양의 유리상(Glass paste)을 포함하고 있지는 않지만, 어느정도 장기강도에 영향을 줄 수 있는 정도의 유리상을 포함하고 있다.Bottom ash does not contain a large amount of glass paste, such as fly ash or blast furnace slag, but it does contain a glass phase that is likely to affect long-term strength.

하기의 표1 은 바텀 애쉬와 일반 시멘트의 화학 성분의 대비표이다.Table 1 below is a comparison of the chemical composition of the bottom ash and general cement.

(표 1) 바텀 애쉬와 일반 시멘트 화학성분 비교(Table 1) Bottom ash and general cement chemical composition

화학구성Chemical composition 바텀 애쉬(wt%)Bottom ash (wt%) 포틀랜드 시멘트(wt%)Portland Cement (wt%) 보령Boryeong 서천('98)Seocheon ('98) A('98)A ('98) B('02)B ('02) SiO2 SiO 2 52.052.0 46.146.1 48.648.6 20.520.5 Al2O3 Al 2 O 3 21.121.1 18.718.7 26.726.7 6.46.4 Fe2O3 Fe 2 O 3 10.8710.87 10.210.2 5.515.51 2.92.9 CaOCaO 4.224.22 18.818.8 1.741.74 61.461.4 MgOMgO 1.221.22 1.801.80 1.041.04 3.03.0 SO3 SO 3 0.060.06 -- 5.075.07 2.12.1 Na2O, K2ONa 2 O, K 2 O 1.581.58 1.791.79 0.10.1 2.02.0

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이 바텀 애쉬는 주요 구성 화학성분이 지역 및 연도에 따라서 차이는 다소 있지만 주요 구성 화학성분이 비슷한 크기로 존재하는 것을 알 수 있다. 그 중에서도 CaO의 양이 상당 부분이 들어있기 때문에 시멘트와 수화반응에 의한 강도발현에 역할을 할 수 있다는 것을 알 수 있다.As can be seen in Table 1, the bottom ash may be found that the main constituent chemical components are present in similar sizes, although the main constituent chemical components are somewhat different according to region and year. Among them, it is found that since CaO is contained in a large part, it can play a role in the strength expression by cement and hydration reaction.

또한, 바텀 애쉬의 색상은 대부분 회색을 띄고 있으며 짙은 황색과 검정색 회백색에 이르기까지 생성 환경에 따라 여러 색상을 띠고 있다. 미연탄소 입자는 검정색을 띠고, 실리카와 알루미나 성분이 많은 것은 회백색과 황색을 띠고 있다. 바텀 애쉬는 결합재 역할을 수행하기에는 입자모양이나 화학성분 등의 조건이 맞지 않는 실정이다. 바텀 애쉬의 물리적 성질을 나타내는 하기의 표 2에서 보는 바와 같이 바텀 애쉬의 비중은 2.1에서 2.7정도이다. 바텀 애쉬의 건조중량은 720∼1600㎏/㎥이고 가소성은 없으며, 흡수율은 2.0%-10.0%정도로 대단히 광범위하다.In addition, the bottom ash is mostly gray in color, depending on the production environment, ranging from dark yellow to blackish-white. The unburned carbon particles are black in color, while the silica and alumina content is grayish white and yellow in color. Bottom ash does not meet the conditions such as particle shape or chemical composition to serve as a binder. As shown in Table 2 below, which shows the physical properties of the bottom ash, the specific gravity of the bottom ash is about 2.1 to 2.7. The bottom ash has a dry weight of 720-1600 kg / m 3, no plasticity, and an absorption rate of 2.0% -10.0%.

(표 2) 바텀 애쉬의 물리적 성질Table 2 Physical Properties of Bottom Ash

특성characteristic 비중importance 건조 중량Dry weight 가소성Plasticity 흡수율Water absorption 바텀 애쉬Bottom ash 2.1∼2.72.1 to 2.7 720∼1600㎏/㎥720 to 1600㎏ / ㎥ NoneNone 2.0-10.0%2.0-10.0%

하기의 표 3에서와 같이 바텀 애쉬의 체가름을 통한 입도 분포는 어느정도 잔골재와 비슷한 입도 분포를 보이고 있다.As shown in Table 3 below, the particle size distribution through the sieve of the bottom ash shows a particle size distribution similar to that of the fine aggregate.

(표 3) 바텀 애쉬와 잔골재(모래)의 입도 분포Table 3 Particle size distribution of bottom ash and fine aggregates (sand)

구분division 모래sand %% B/AB / A %% 4.75㎜4.75 mm 6.6g6.6 g 0.66%0.66% 57.7g57.7 g 5.77%5.77% 4.75이하 2.36이상4.75 or less 2.36 or more 26.2g26.2 g 2.62%2.62% 148.3g148.3 g 14.83%14.83% 2.36이하 1.18이상2.36 or less 1.18 or more 72.2g72.2 g 7.22%7.22% 217.2g217.2 g 21.72%21.72% 1.18이하 850㎛이상1.18 or less 850㎛ or more 111.7g111.7 g 11.17%11.17% 141.6g141.6 g 14.16%14.16% 850이하 600㎛이상850 or less 600㎛ or more 138.8g138.8 g 13.88%13.88% 80.2g80.2 g 8.02%8.02% 600이하 300㎛이하600 or less 300㎛ or less 595.4g595.4 g 59.44%59.44% 171.4g171.4 g 17.14%17.14% 300㎛이하300㎛ or less 49.1g49.1 g 4.91%4.91% 183.6g183.6 g 18.36%18.36% 총무게Gross weight 1㎏1 kg 100%100% 1㎏1 kg 100%100%

애쉬의 발생량은 탄질에 따라 다르다. 무연탄은 약 30-40% 정도를 애쉬의 발생량으로 보고 있으며, 이중 약 60-80%가 플라이 애쉬이며, 20-40%는 바텀 애쉬로 취급된다. 그러나, 유연탄의 경우는 연소효율이 높아서 무연탄 만큼 재가 발생되지 아니한다. 대개 원탄의 약 10-20%이고 이에 대한 플라이 애쉬와 바텀 애쉬의 비는 약 7 : 3으로 간주한다. 플라이 애쉬와 바텀 애쉬의 발생량을 표 4에서 제시하였다.The amount of ash produced depends on the carbon. Anthracite accounts for about 30-40% of ash generated, of which about 60-80% is fly ash and 20-40% is treated as bottom ash. However, in the case of bituminous coal, the combustion efficiency is high and ash is not generated as much as anthracite coal. It is usually about 10-20% of the raw coal and the ratio of fly ash to bottom ash is about 7: 3. The amount of fly ash and bottom ash generated is shown in Table 4.

(표 4) 석탄의 사용량과 바텀/플라이 애쉬 발생량(Table 4) Coal Consumption and Bottom / Fly Ash Generation

(단위 : 천톤)                                                  (Unit: thousand tons)

연도year 석탄사용량Coal consumption 플라이 애쉬Fly ash 바텀 애쉬Bottom ash 유연탄Bituminous coal 무연탄hard coal 유연탄Bituminous coal 무연탄hard coal 유연탄Bituminous coal 무연탄hard coal 19871987 4,9574,957 2,1832,183 652652 1,0901,090 3939 114114 19891989 5,8945,894 2,3372,337 783783 1,0631,063 3535 112112 19911991 7,0177,017 2,0442,044 781781 1,2841,284 3535 134134 20012001 29,21429,214 1,3341,334 4,3824,382 600600 197197 6363 20062006 33,73233,732 850850 5,0605,060 382382 227227 4040

플라이 애쉬는 발전설비의 향상에 따라 그 품질도 향상되어 그 재활용율이 1998년에는 32.2%, 1999년도에는 42.5%로 점차 증가하고 있으며, 90%이상이 콘크리트의 혼화재와 시멘트 원료로 활용되고 있다. 현재 국내에서 장기전력 수급계획이 완료되는 서기 2006년에는 약 550만톤의 플라이 애쉬와 27만톤의 바텀 애쉬가 발생될 것으로 예상된다.The quality of fly ash is improved with the improvement of power generation facilities, and its recycling rate is gradually increasing to 32.2% in 1998 and 42.5% in 1999, and more than 90% is used as concrete admixture and cement raw material. Currently, about 5.5 million tons of fly ash and 270,000 tons of bottom ash are expected in 2006 when the long-term electricity supply and demand plan is completed in Korea.

통상, 환경보존과 자원의 재활용이 강조되는 시점에서 석탄 화력발전소의 부산물인 이들 석탄회는 발전소에 부가로 설치된 석탄회 처리장(회사장)에서 주로 처리되었다. 과거 국토의 이용률이 높았던 시기에는 회처리가 다소 용이하였으나, 최근 높은 경제 성장률로 인한 급격한 공장부지의 증가와 토지 값 상승으로 발전소 설비 면적의 3∼4배를 필요로 하는 회사장을 구하기란 상대적으로 어려워지고 있는 것이 현실이다.Usually, these coal ashes, which are by-products of coal-fired power plants, were treated mainly at the coal ash processing plant (company head) installed at the point where environmental preservation and resource recycling were emphasized. In the past, when the utilization of land was high, it was rather easy to process, but it is relatively difficult to find a manager who needs three to four times the size of the power plant facilities due to the rapid increase in factory land and land price due to the recent high economic growth rate. The reality is getting harder.

따라서, 플라이애쉬의 경우는 그 활용방안에 대해 각계 연구소나 학계에서 꾸준한 연구를 수행한 결과, 시멘트 혼화재, 성토재, 토지 개량재, 경량골재 등 다양한 분야에 사용되어 왔으며 특히, 콘크리트의 혼화재와 시멘트 원료로는 사용이 활성화되어 있어 전체 재활용율의 약 90%를 차지하고 있다.Therefore, fly ash has been used in various fields such as cement admixtures, landfills, land improvement materials, lightweight aggregates, etc., as a result of steady research in various research institutes and academia. Furnaces are active, accounting for about 90% of the total recycling rate.

이러한 바텀애쉬를 골재로 사용한 예는 자연산 및 인공골재의 일부를 대체하거나(한국공개특허공보 공개번호 97-074076호), 열 병합 발전소의 바텀애쉬를 경량건자재의 제조에 일부 사용한 것(한국공개특허공개 공개번호 97-061815호)과 플라이애쉬, 석고, 탄산칼슘 및 석회 등과 혼합하여 고압으로 압출하여 벽돌제품을 생산(미국특허 5. 358, 760)하는 등의 예가 있었다. 또한, 바텀 애쉬를 잔골재로 이용하여 고강도시멘트 모르타르(High Strength Cement Mortar)를 제조하는 연구는 여러기관에서 수행중에 있다.An example of using the bottom ash as an aggregate is to replace a part of the natural and artificial aggregate (Korean Patent Publication No. 97-074076), or to use a part of the bottom ash of the thermal power plant in the manufacture of lightweight construction materials (Korea Patent Publication) Publication No. 97-061815) and fly ash, gypsum, calcium carbonate and lime and the like to extrude at a high pressure to produce a brick product (US Patent 5.358, 760). In addition, research to manufacture high strength cement mortar using bottom ash as fine aggregate is being conducted in various institutions.

그러나 바텀 애쉬의 경우는 거의 대부분이 발전소 주변 회사장에 단순 폐기 매립되거나, 내륙 또는 해안 매립지에 플라이 애쉬와 혼합하여 매립되기도 하고, 발전소 주변의 노반 성토재로써 소량 사용되고 있는 실정이다. 따라서, 회처리 용지확보의 어려움은 물론이고, 환경 오염의 문제를 야기하는 주재료로써 이에 대한 처리가 문제로 되고 있다.However, in most cases of bottom ash, it is simply landfilled at the company site near the power plant, mixed with fly ash inland or coastal landfill, and used in small amounts as roadbed soil material around the power plant. Therefore, as a main material causing the problem of environmental pollution, as well as the difficulty of securing the processed paper, the treatment thereof has become a problem.

국내 콘크리트의 구성성분으로 사용되고 있는 골재의 주요 현황을 살펴보면 1980년대 초까지는 하천골재의 비율이 약 90%이상을 차지하고 있어 골재의 주 공급원이 강이나 하천이었다. 그러나 하천골재를 그 동안 많이 사용하여 왔고 하천의 유지관리 및 보호 차원에서 골재 채취가 제한됨으로써 양질의 하천골재를 구하기가 점점 어려워질 뿐만 아니라 점차 고갈되고 있어 이에 대한 대체재의 활용이 요구되고 있는 현실이다. 최근 이에 대한 대책방안으로 부순 골재, 바다모래, 콘크리트 폐자재 등이 이미 활용선상에 있으며 그 외에도 인공골재 및 고로 슬래그 골재의 사용이 적극 검토되어 활성화되고 있는 추세이다. Looking at the main status of aggregate used as a component of domestic concrete, river aggregates accounted for more than 90% until the early 1980s, and the main source of aggregate was river or river. However, river aggregates have been used for a long time and the collection of aggregates is restricted in order to maintain and protect the rivers, making it difficult to obtain high-quality river aggregates and exhausting them. . Recently, as a countermeasure against this, crushed aggregate, sea sand, concrete waste materials, etc. are already in use, and in addition, the use of artificial aggregates and blast furnace slag aggregates has been actively examined and activated.

따라서, 본 발명자들은 이러한 천연골재의 고갈 추세에 비추어 화력발전소에서 발생되어 현재 폐기 매립 처리되고 있는 바텀 애쉬를 콘크리트용 골재로써 활용한다면 폐자재의 매립으로 인한 환경문제를 해결한다는 측면 외에 자원을 효율적으로 이용한다는 측면에서도 큰 의의가 있을 것으로 착안하여 바텀 애쉬를 고성능 콘크리트 골재로써의 활용에 대해 검토하였다.Therefore, in light of the trend of depletion of natural aggregates, the inventors of the present invention efficiently utilize resources in addition to solving environmental problems caused by landfilling of waste materials if bottom ash generated in thermal power plants and currently disposed of landfills is used as concrete aggregates. Considering that it will be of great significance in terms of its use, the application of bottom ash as a high-performance concrete aggregate was examined.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하여 바텀 애쉬를 대체재로 활용하여 전주용 또는 파일용 콘크리트에 적용함으로써 현재 발전소 주변에 폐기매립 처리되고 있는 자원을 재활용할 수 있는 바텀 애쉬를 잔골재(모래)로 사용하면서 고강도 시멘트 모르타르를 개발하여 고성능 콘크리트에 적용할 수 있는 고성능 콘크리트 조성물 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above by applying the bottom ash as a substitute material for the electric pole or pile concrete to the bottom ash which can recycle the resources that are currently disposed in the landfill around the power plant It is to provide a high-performance concrete composition and a method of manufacturing the same that can be applied to high-performance concrete by developing high-strength cement mortar while using it as fine aggregate (sand).

본 발명의 다른 목적은 굵은 골재로서 (-25mm) 일반레미콘에서 사용되는 천연 쇄석골재를 사용하고, 천연쇄석 잔골재로서 바텀 애쉬 모래를 사용하여, 28일 수중양생강도가 전주나 파일콘크리트에 적용될 수 있는 고성능 콘크리트 조성물 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is a coarse aggregate (-25mm) using natural crushed stone aggregate used in general ready concrete, and bottom ash sand as a natural crushed aggregate, 28 days underwater curing strength can be applied to Jeonju or pile concrete It is to provide a high performance concrete composition and a method of producing the same.

이러한 목적을 달성하기 위해 제1단계로서 기존 KS L 5105가 제시하는 표준사 대신 바텀 애쉬로 치환하여 시멘트 모르터의 압축강도가 600-800 kg/cm2(재령 28일)가 되도록 하였다.In order to achieve this purpose, as a first step, instead of the standard yarn suggested by KS L 5105, it was replaced with bottom ash so that the compressive strength of cement mortar was 600-800 kg / cm 2 (age 28 days).

이를 위하여 시멘트/바텀 애쉬비의 조절, 포졸란 혼화제 선택시험 및 고유동화제 선택시험을 하였다. For this, the cement / bottom ash ratio was controlled, the pozzolanic admixture selection test and the high fluidizing agent selection test were performed.

또, 상기 목적을 위하여 굵은 골재(-25mm)는 일반레미콘에서 사용되는 천연 쇄석골재를 사용하였고, 천연쇄석잔골재는 바텀 애쉬 모래로 대체하여, 28일 수중양생강도가 전주나 파일 콘크리트에 적용될 수 있는 고성능 콘크리트(압축강도 : 600-800 kg/cm2)를 개발하기 위하여 굵은 골재 크기변화, 유동화제 비교, 포졸란 첨가, 시멘트 첨가량에 따른 압축강도 변화등을 시험하였다In addition, the coarse aggregate (-25mm) for the purpose of using the natural crushed aggregates used in the general ready-mixed concrete, natural crushed aggregates replaced by bottom ash sand, 28 days underwater curing strength can be applied to Jeonju or pile concrete In order to develop high-performance concrete (compressive strength: 600-800 kg / cm 2 ), coarse aggregate size change, fluidizing agent comparison, pozzolanic addition, compressive strength change according to cement amount were tested.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 물, 시멘트, 골재, 일반 모래를 배합하여 사용하는 고성능 콘크리트의 조성물에 있어서, 상기 골재는 천연쇄석 굵은 골재이며, 상기 천연쇄석 굵은 골재의 사이즈는 10 내지 25㎜이고, 상기 일반 모래의 대체재로서 화력발전소에서 발생되는 폐기물인 바텀 애쉬 모래가 사용되고, 상기 바텀 애쉬 모래의 사이즈는 5㎜이하이며, 상기 콘크리트 조성물의 구성 성분으로서 상기 바텀 애쉬 모래가 ㎥당 총 소요 조성물 구성성분의 20 내지 26% 포함되고, 상기 천연쇄석 굵은 골재가 ㎥당 총 소요 조성물 구성성분의 34 내지 46% 포함되며, 상기 조성물에 혼화제와 유동화제가 첨가되고, 상기 콘크리트 조성물은 콘크리트의 설계 강도 400 내지 800kg/cm2에 적용되는 것을 특징으로 한다.In the composition of high-performance concrete used by mixing water, cement, aggregate, and general sand of the present invention for achieving the above object, the aggregate is a coarse aggregate of natural stone, the size of the coarse aggregate is 10 to 25 mm Bottom ash sand, which is a waste generated from a thermal power plant, is used as a substitute for the general sand, and the size of the bottom ash sand is 5 mm or less, and the bottom ash sand is a total required composition per m3 as a component of the concrete composition. 20 to 26% of the constituents are included, and the natural crushed coarse aggregate contains 34 to 46% of the total required composition constituents per m 3, admixtures and glidants are added to the composition, and the concrete composition has a design strength of concrete 400 To 800kg / cm 2 .

또, 본 발명에 따른 고성능 콘크리트의 조성물에 있어서, 상기 혼화제는 포졸란성 혼화제이고, 상기 시멘트 양에 약 10% 첨가되는 것을 특징으로 한다.In the composition of the high-performance concrete according to the present invention, the admixture is a pozzolanic admixture, and is characterized in that it is added about 10% to the amount of cement.

또, 본 발명에 따른 고성능 콘크리트의 조성물에 있어서, 상기 유동화제는 PCA(Poly Carbonate Acid)이고, 상기 시멘트 양에 0.25 내지 0.75% 첨가되는 것을 특징으로 하는 바텀 애쉬를 사용한 고성능 콘크리트의 조성물. In the composition of the high-performance concrete according to the present invention, the fluidizing agent is PCA (Poly Carbonate Acid), and the composition of the high-performance concrete using the bottom ash, characterized in that the addition of 0.25 to 0.75% to the cement amount.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고성능 콘크리트의 조성물의 제조 방법은 물, 시멘트, 골재, 일반 모래를 배합하여 사용하는 고성능 콘크리트의 조성물의 제조 방법에 있어서, 상기 골재로서 10 내지 25㎜의 천연쇄석 굵은 골재를 마련하는 공정, 화력 발전소 등에서 발생되는 바텀 애쉬중에서 선별기를 사용하여 입경 5㎜이하의 바텀 애쉬를 수집하여 준비하는 공정, 상기 시멘트, 상기 고성능 콘크리트의 ㎥당 총 소요 조성물 구성성분의 20 내지 26%의 바텀 애쉬 모래, 상기 고성능 콘크리트의 ㎥당 총 소요 조성물 구성성분의 34 내지 46%의 천연쇄석 굵은 골재 및 혼화제와 유동화제를 혼합하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method for producing a composition of the high-performance concrete of the present invention for achieving the above object is a method for producing a composition of high-performance concrete using a mixture of water, cement, aggregate, and general sand, the aggregate of 10 to 25mm A process for preparing coarse aggregate of natural stone, a process of collecting bottom ash having a particle diameter of 5 mm or less using a sorting machine among bottom ash generated in a thermal power plant, etc., and the total required composition per m3 of the cement and the high-performance concrete. 20 to 26% bottom ash sand, 34 to 46% natural crushed coarse aggregate of the total required composition constituents per m 3 of the high performance concrete, and a process for mixing admixtures and glidants.

또, 본 발명에 따른 고성능 콘크리트의 조성물의 제조 방법에 있어서, 상기 혼화제는 포졸란성 혼화제이고, 상기 시멘트 양에 약 10% 첨가되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the method for producing a composition of high performance concrete according to the present invention, the admixture is a pozzolanic admixture, and is characterized in that it is added about 10% to the amount of cement.

또, 본 발명에 따른 고성능 콘크리트의 조성물의 제조 방법에 있어서, 상기 유동화제는 PCA이고, 상기 시멘트 양에 0.25 내지 0.75% 첨가되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the method for producing a composition of high-performance concrete according to the present invention, the fluidizing agent is PCA, characterized in that 0.25 to 0.75% is added to the amount of cement.

또, 본 발명에 따른 고성능 콘크리트의 조성물의 제조 방법에 있어서, 상기 콘크리트 조성물은 콘크리트의 설계 강도 400 내지 800kg/cm2에 적용되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the method for producing a composition of high performance concrete according to the present invention, the concrete composition is characterized in that it is applied to the design strength 400 to 800kg / cm 2 of concrete.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

먼저, 콘크리트 강도에 미치는 요인으로서, 골재에 대해 설명한다. First, the aggregate is demonstrated as a factor on concrete strength.

골재란 시멘트 등의 결합체와 결합하여 모르타르 혹은 콘크리트를 구성하는 광물질의 재료이며, 콘크리트 체적의 70%이상을 차지하고 있기 때문에 콘크리트나 모르타르의 강도, 내구성, 시공성, 부착성 등에 미치는 영향이 크다. Aggregate is a material of minerals constituting mortar or concrete in combination with a binder such as cement, and since it occupies 70% or more of the concrete volume, it has a great influence on the strength, durability, workability, and adhesion of concrete or mortar.

골재의 품질은 콘크리트나 모르타르의 성질에 큰 영향을 준다. 따라서, 배합조건에 적합한 골재를 선정하여 사용하는 것이 고강도의 모르타르를 제조하는 가장 큰 원인이 될 수 있다. 골재의 성질이란 개개의 골재입자의 성질이 아니라 크고 작은 입자로 구성된 전체로서의 성질로서 아래와 같은 ① 콘크리트 강도를 확보하는 세기를 소유하는 것, ② 콘크리트의 비중을 만족하는 비중인 것, ③ 기상조건과 사용조건에 대해 내구성이 있는 것, ④ 유동성이 좋고 밀실한 콘크리트를 만들 수 있는 입형과 입도일 것, ⑤ 콘크리트의 성질에 악영향을 끼치는 유해물질을 포함하지 않은 것,⑥ 내화적인 것의 조건이 필요하다. Aggregate quality greatly affects the properties of concrete and mortar. Therefore, selecting and using aggregate suitable for the compounding condition may be the biggest reason for producing high strength mortar. Aggregate properties are not the properties of individual aggregate particles, but the properties of the whole made up of small and large particles, as follows: ① possessing strength to secure concrete strength, ② specific gravity to satisfy the specific gravity of concrete, ③ weather conditions and Durable to the conditions of use, ④ It must be granular and granular to make concrete with good fluidity, ⑤ It does not contain harmful substances that adversely affect the properties of concrete, ⑥ It needs to be fireproof. .

보통골재를 사용한 콘크리트의 비중은 2.3 정도이지만 경량골재와 중량골재를 사용한 것은 1 전후부터 4 정도까지의 비중의 콘크리트를 얻을 수 있다. 골재의 비중과 흡수율은 모암에 따라 다르기는 하지만 서로 상관관계가 있다. 모암의 풍화가 진행되면 내부에 미세한 균열이 생겨 비중의 저하와 흡수율의 증대를 초래하므로, 이와 같은 골재를 사용한 콘크리트는 일반적으로 강도와 탄성계수가 저하하고 건조수축이 증대하고 중성화와 동결융해에 대해 내구성이 저하되는 등의 경향을 보인다. The specific gravity of concrete using ordinary aggregates is about 2.3, but the lightweight aggregates and heavy aggregates can be used to obtain concrete with specific gravity from about 1 to about 4. The specific gravity and absorption rate of aggregates are correlated with each other, although they vary by mother rock. As the weathering of the rock progresses, fine cracks are generated inside, which leads to a decrease in specific gravity and an increase in absorption rate. Therefore, concrete using such aggregates generally has a low strength and modulus of elasticity, an increase in dry shrinkage, and neutralization and freeze-thawing. The durability tends to be lowered.

골재의 입도분포는 골재의 체가름 시험방법에 의해 조사한다. 시험에 이용하는 체의 크기는 아래와 같이 규정하였다.The particle size distribution of aggregate is investigated by the sieve test method of aggregate. The size of the sieve used for the test was prescribed | regulated as follows.

세골재 : 0.15, 0.3, 0.6, 1.2, 2.5, 5, 10mm  Aggregate: 0.15, 0.3, 0.6, 1.2, 2.5, 5, 10mm

조골재 : 2.5, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 60, 80, 100mm  Coarse aggregate: 2.5, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 60, 80, 100mm

골재는 일사, 온도변화, 흡방수, 동결융해 등의 기상작용의 반복에 대해 안정적이여야 한다. 안정성은 유산나트륨의 포화용액에 골재를 침수시켜 건조시키는 조작을 반복하고 골재가 파손되는 정도로 나타낸다. 그러나, 인공경량골재와 같이 공극이 많고 또한 흡수하기 어려운 골재에 대해서는 팽창압이 유효하게 작용하지 않기 때문에 이 안정성 시험은 적용하지 않고 있다. 골재 내구성은 그 골재를 이용한 콘크리트에 대해 동결융해 시험으로 내구성을 조사한다. 골재의 내마모성은 드럼 안에 골재와 강철공을 넣어 회전시켰을 때에 마멸된 골재의 손실량을 구하는 것으로 포장콘크리트에서는 30% 이하, 댐 콘크리트에서는 40%이하로 규정하고 있다. 골재의 내화성은 표건상태의 조골재 입자를 800℃로 30분간 가열하여 이때의 중량감소율 및 손상을 받은 입자갯수의 감소율을 구하는 것으로, 중량감소율과 개수 감소율이 모두 5% 이하의 경우는 내화성에 합격인 것으로 한다. Aggregates should be stable against repetitive vapor phase actions such as solar radiation, temperature changes, water absorption and freeze thawing. Stability is shown to the extent that the aggregate is broken by repeating the operation of immersing the aggregate in a saturated solution of sodium lactate and drying. However, since the expansion pressure does not work effectively on aggregates with many voids and difficult to absorb, such as artificial lightweight aggregates, this stability test is not applied. Aggregate durability is examined by the freeze thaw test for concrete using the aggregate. The abrasion resistance of aggregates is to determine the loss of abraded aggregates when rotating aggregates and steel balls in drums. It is specified as 30% or less in paving concrete and 40% or less in dam concrete. The fire resistance of the aggregate is obtained by heating the coarse aggregate particles at 800 ° C for 30 minutes to obtain the weight reduction rate and the reduction rate of the number of damaged particles. If both the weight reduction rate and the number reduction rate are 5% or less, the fire resistance is acceptable. Shall be.

골재중에는 콘크리트 성질을 약화시키는 물질이 포함되어 있기 때문에 유해물의 종류와 그 허용치를 정하고 있다(표 5 참조).Because aggregates contain substances that weaken the properties of concrete, the types of pests and their tolerances are determined (see Table 5).

(표 5) 유해물에 대한 규정(Table 5) Regulations on harmful substances

항 목 규 격       Item  standard 유기불순물Organic impurities 세척시험손실율(%)Wash test loss rate (%) 염분(%)salt(%) 점토함량(%)Clay content (%) 연질석분(%)Soft stone powder (%) 비중1.95의 액체에 뜬 입자(5)Particles floated in a liquid with a specific gravity of 1.95 (5) 경량조골재의 부립율(%)Independence rate of lightweight aggregate aggregate (%) KASS5KASS5 I 급I class 세골재Aggregate OO 2.02.0 0.040.04 1.01.0 -- -- -- 조골재Coarse aggregate -- 1.01.0 -- 0.250.25 -- -- 1010 II 급Class II 세골재Aggregate OO 3.03.0 0.10.1 1.01.0 -- -- -- 조골재Coarse aggregate -- 1.01.0 -- 0.250.25 -- -- 1010 III 급Class III 세골재Aggregate OO 5.05.0 0.10.1 2.02.0 -- -- -- 조골재Coarse aggregate -- -- 0.50.5 -- -- -- RC시방서RC Specification 세골재Aggregate OO 5.0(3.0)5.0 (3.0) 0.10.1 1.01.0 -- 1.0(0.5)1.0 (0.5) -- 조골재Coarse aggregate -- 1.01.0 -- 0.250.25 5050 1.0(0.5)1.0 (0.5) --

골재중의 유기불순물로서는 푸민산과 탄닌산을 들 수 있다. 이들은 식물이 땅속에서 부식하여 생긴 것이기 때문에 육지모래와 산모래에 포함될 위험성이 많다. 유기불순물이 포함되어 있으면 시멘트의 응결과 경화가 늦어지고 그 양이 증가하면 경화 불량을 일으키는 경우도 있다. Examples of organic impurities in aggregate include fuminic acid and tannic acid. Because of the decay of vegetation in the ground, they are at high risk for inclusion in land and mountain sands. If organic impurities are contained, the coagulation and hardening of the cement will be delayed, and if the amount is increased, it may cause hardening.

골재(특히 육지모래와 산모래)의 안에는 실트와 점토같은 이분이 포함되어 있는 경우가 있다. 이 양이 많은 콘크리트는 슬럼프를 얻기 위해서는 가수량이 많아진다. 그 결과로서 초기의 체적수축과 장기의 건조수축이 증가하여 균열이 발생하기 쉽고, 또한 강도저하와 내구성이 저하를 초래하기 때문에 그 허용한도를 규정하고 있다. Aggregates (particularly land and mountain sands) may contain bipartite such as silt and clay. This large amount of concrete increases the amount of water to obtain a slump. As a result, the initial volume shrinkage and long-term dry shrinkage increase, and cracking is likely to occur, and the strength decreases and the durability decreases.

골재상에 염분은 콘크리트속의 철근의 산화가 촉진되게 된다. 보통 콘크리트가 알칼리성을 보유하고 있는 동안에는 내부의 철근은 표면이 수산화 제1철의 부동태막에 의해 보호되고 있어 녹이 슬기 어려운 상태로 되어 있다. 그렇지만 Cl-는이 부동태막을 파괴하기 때문에 그곳에 국부전지가 생겨 차례로 수산화 제2철(붉은 녹)로 변화하여 부식을 진행시킨다.Salinity on aggregates promotes the oxidation of rebar in concrete. Normally, while concrete retains alkalinity, the inner rebar is protected by a passivation film of ferrous hydroxide, making it difficult to rust. However, since Cl destroys this passivation film, a local battery is formed there, which in turn converts to ferric hydroxide (red rust), which causes corrosion.

양극 : Fe → Fe++ + 2eAnode: Fe → Fe ++ + 2e

음극 : H2O +1/2O2 +2e →Cathode: H 2 O + 1 / 2O 2 + 2e →

Fe++ = →2(OH)2 → Fe(OH)2 : 수산화 제1철Fe ++ = → 2 (OH) 2 → Fe (OH) 2 : ferrous hydroxide

Fe(OH)2+1/2H2O +1/4O2 → Fe(OH)3 : 수산화 제2철Fe (OH) 2 + 1 / 2H 2 O + 1 / 4O 2 → Fe (OH) 3 : ferric hydroxide

세골재중의 염분함유량과 철근의 발청과의 관계는 염분이 0.04%를 초과하면 급격히 발청속도가 커진다. 그래서, 보통골재는 염분 허용한도를 0.04%로 하고, 설계시공이 특별히 고려되는 것을 전제로 0.1%까지로 정하고 있다.The relationship between salinity in fine aggregates and bar sanding is rapidly increased when salinity exceeds 0.04%. Therefore, the average aggregate is set to 0.04% salinity limit, and up to 0.1% on the premise that design and construction are specially considered.

골재안에는 채취한 장소에 의해 사석, 연석, 경석, 그리고 점토괴, 석탄과 아탄의 입자등이 뒤섞여 있는 경우가 있다. 이것들은 일반적으로 비중이 작고 흡수율이 크고 강도가 작기 때문에 양질의 골재중에 섞여 있으면 이들이 원인이 되어 콘크리트의 결함이 되게 하는 경우가 있다.Aggregates may contain sandstones, curbs, pumice, and clay ingots, coal and coal particles. They are generally low in specific gravity, high in water absorption and low in strength, so they can cause defects in concrete if they are mixed in high-quality aggregates.

다음에 각종 골재의 사용 특성에 대해 설명한다.Next, the use characteristic of various aggregates is demonstrated.

하천의 자갈, 모래는 일반적으로 좋은 품질이지만 강의 흐름이 고인 장소등에서 채집하면 연석과 목편등이 혼입되기 쉽고 이분과 유기불순물이 포함되어 있기 때문에 잘 선정하여 사용해야 한다.Gravel and sand in rivers are generally of good quality, but when collected in a place where the flow of the river flows, curb and wood chips are easily mixed, and they must be selected and used well because they contain dichotomy and organic impurities.

산모래는 일반적으로 생성이 오래되었기 때문에 풍화하여 이분이 많이 포함되어 있고 흡수율이 많아서 다른 거친 모래와 섞어서 사용하는 것이 좋다. 해저가 융기한 산모래에는 조개껍질과 운모가 많이 포함되어 있기도 하여 주의가 필요하다.Mountain sand is generally produced for a long time, so it is weathered and contains a lot of bismuth. Mountain sand with raised seabeds may contain a lot of seashells and mica, so be careful.

바닷모래의 품질은 염분이 제거되면 콘크리트용 골재로서 충분히 사용가능한데 가장 문제인 것은 염분의 함유량이다. 바닷물속에는 약 3%의 염분이 포함되어 있고, 바닷모래의 해수함수율에 비례하고, 바닷속에서 채취한 직후에는 0.3 - 0.4%가 된다. 이 바닷모래를 장기간 야적해 두면 강우에 의해 상당히 제염되지만 일반적으로는 채취선으로 부터는 짐을 부릴 때에 물을 뿌려 제염한다.The quality of sea sand is enough to be used as aggregate for concrete when salt is removed. The most problematic is the salt content. The seawater contains about 3% of salt, proportional to the sea water content of the sea sand, and 0.3-0.4% immediately after being taken in the sea. If the sea sand is left unsealed for a long time, it is considerably decontaminated by rainfall, but generally it is sprayed with water when it is loaded from the harvester.

쇄석과 쇄사는 암질에 따라 다르지만 대개 쇄석의 품질은 아래와 같이 규정하고 있다.Although crushed stone and coal sand depend on the quality of the rock, the quality of the crushed stone is usually defined as follows.

(표 6) 쇄석의 품질(Table 6) Quality of crushed stone

비 중         importance 2.5 이상          2.5 or more 흡수율         Water absorption 3% 이상          3% or more 안정성         stability 12% 이하         12% less than 마모감량         Wear loss 40% 이하         40% less than

쇄사를 이용한 콘크리트는 강모래를 이용한 콘크리트와 비교하여 보면 아래와 같다. Concrete using chain sand is as follows when compared with concrete using steel sand.

① 동일 슬럼프를 얻기 위해서는 단위 수량이 5 - 10% 더 필요하다.① To get the same slump, 5 ~ 10% more unit is needed.

② 미세한 분말량이 많아지면 슬럼프가 저하하기 때문에 그 양에 의하 여 세골재율(S/A)을 낮춰준다.② As the amount of fine powder decreases, the slump decreases, and the fine aggregate ratio (S / A) is lowered by the amount.

③ 미경화 콘크리트의 재료분리와 블리딩이 많아질 때, 미세한 분말량을 증가시키면 그 정도가 작아진다.③ When material separation and bleeding of unhardened concrete increases, the amount of fine powder is increased to decrease the degree.

④ 미세한 분말량이 많아짐에 따라 응결의 초결시간과 종결시간이 짧아진다.④ As the amount of fine powder increases, the initial time and the final time of condensation are shortened.

⑤ 콘크리트의 압축강도는 미세한 분말량이 10% 이하이면 큰 차이가 없다.⑤ The compressive strength of concrete does not have a big difference if the amount of fine powder is less than 10%.

⑥ 건조수축율은 미세한 분말량이 많아지면 증대한다.⑥ Dry shrinkage increases as the amount of fine powder increases.

⑦ 미세한 분말량이 많아지면 공기량이 줄어들기 때문에 필요시 공기량을 증가시킨다.⑦ If the amount of fine powder increases, the air volume decreases, so increase the air volume if necessary.

이밖에도 미세한 분말의 영향은 모암의 종류에 의해 달라지기 때문에 각각에 대해 검토할 필요가 있다.In addition, since the influence of a fine powder changes with kinds of mother rock, it is necessary to examine about each.

고로슬래그는 용광로에서 선철의 제조와 동시에 용융상태에서 비중차를 이용하여 얻는다. 이 용융 슬래그는 실외에서 냉각시키면 단단한 덩어리가 되는데 이것을 부수어 쇄석 조골재로 한다. 또한, 급냉하면 미세한 입자가 되는데 이것을 세골재로서 이용한다. 이때 물을 이용하여 급냉한 것이 수재, 바람으로 급냉한 것이 풍재라고 불리워 진다. 슬래그 쇄석은 냉각시 내부에 기포가 남고, 파쇄 했을 때에는 표면의 상태로 인해 강자갈 콘크리트와 비교하여 보면 다음과 같은 성질을 나타낸다.Blast furnace slag is obtained by using specific gravity difference in molten state simultaneously with the production of pig iron in the furnace. When molten slag is cooled outdoors, it becomes a hard mass, which is broken down into crushed coarse aggregate. In addition, quenching results in fine particles, which are used as fine aggregates. At this time, the thing quenched by water is called the wind and the thing quenched by wind is called wind. Slag crushed stone has the following characteristics when compared with steel gravel concrete due to the surface state when bubbles remain inside during cooling and crushed.

① 동일 시공연도의 콘크리트로 하기 위해서는 단위수량과 세골재율이 조금 커진다.① In order to make concrete of the same construction year, the unit quantity and fine aggregate rate are slightly increased.

② 블리딩 현상이 더 커진다.② The bleeding phenomenon becomes larger.

③ 펌프 압송시에 슬럼프 저하를 가져올 수 있다.③ It may lower slump when pump is pumped.

④ 콘크리트의 초기강도는 조금 높지만 장기적으로는 거의 같아진다.④ The initial strength of concrete is a little high but in the long run it is almost the same.

⑤ 기건비중은 조금 작지만 영계수는 구조계산 기존의 식을 만족할 수 있다.⑤ The weight ratio is a little small, but the Young's modulus can satisfy the existing formula.

⑥ 건조수축율은 조금 작아진다.⑥ The drying shrinkage is a little smaller.

⑦ 동결융해에 관한 저항성은 변함이 없다.⑦ Resistance to freezing and thawing does not change.

경량골재는 인공 경량골재, 천연 경량골재, 부산 경량골재의 3종류로 구분된다. Lightweight aggregates are classified into three types: artificial lightweight aggregates, natural lightweight aggregates, and Busan lightweight aggregates.

인공경량골재의 제조는 조립형과 비조립형의 두종류가 있다. 비조립형은 원석(주로 혈암)을 적당한 크기로 부순채 소성 팽창시켜 만든 것에 대해, 조립형은 원석을 일단 분쇄하여 이것을 적당한 크기로 조립하고 소성 팽창시켜 만든다.There are two types of artificial lightweight aggregates, prefabricated and unassembled. The non-assembled type is made by crushing and expanding the raw stone (mainly shale) to a suitable size, while the granulated type is made by crushing the raw stone once, assembling it into a suitable size and plastically expanding.

천연경량골재는 제주도를 제외하고는 화산이 없기 때문에 화산자갈의 산출은 거의 없다. 중량골재라고 하는 것은 건조비중이 3을 넘는 무거운 골재로 철광석, 펄라이트(중정석), 구리 등을 함유하고 있다. 이들은 비중이 3 - 4이어서 비중이 큰 콘크리트를 만들 수 있다. 또한, 높은 강도도 얻을 수 있지만 시공연도가 나쁘고 블리딩이 많아 취급이 어려운 결점이 있다.Since natural light aggregate has no volcano except Jeju Island, volcanic gravel is hardly produced. Heavy aggregates are heavy aggregates with a specific gravity of more than three, containing iron ore, pearlite (barite), and copper. They have a specific gravity of 3 to 4, which makes them concrete. In addition, high strength can be obtained, but the construction time is poor and the bleeding is large, and there are disadvantages in handling.

또한, 혼화재료는 시멘트, 물, 골재 이외의 재료로서 모르타르, 콘크리트에 특별한 품질을 부여하거나 성질을 개선하기 위하여 첨가되는 재료이다. 일반적으로 혼화재료는 혼화제(混和劑)와 혼화재(混和材)로 대별되고 있다. 혼화제는 그자체의 용적이 콘크리트나 모르타르의 배합설계시의 용적에 산입되지 않는 것이며, 혼화재는 그 용적에 산입된다. 일반적으로는 그 사용량이 시멘트량의 1%정도 이하로서 약품적 성격은 혼화제, 5% 정도 이상의 것에 대해서는 혼화재로서 용어가 분류된다.In addition, the mixed material is a material other than cement, water, and aggregate, and is added to impart a special quality or improve properties to mortar and concrete. Generally, admixtures are roughly classified into admixtures and admixtures. The admixture is that the volume of the admixture is not added to the volume at the time of the mixing design of concrete or mortar, and the admixture is added to the volume. Generally, the amount is used as about 1% or less of the amount of cement, the chemical characteristics are admixtures, and about 5% or more, the terms are classified as admixtures.

이러한 혼화제는 다음과 같이 분류된다.Such admixtures are classified as follows.

AE제(air entraining agent)는 콘크리트 내부에 독립된 미세기포를 발생시켜, 콘크리트의 워커빌리티 개선과 동결융해에 대한 저항성을 갖도록 하기 위해 사용하는 혼화제이다. 일반적으로, AE제를 첨가하지 않아도 1% 전후의 공기가 포함되어 있으며 비교적 큰 입경의 공기(entrapped air)가 불규칙하게 존재하게 된다. 이에 반해 AE제에 의해 연행된 공기는 (entrained air) 입경이 10 - 100㎛ 정도의 주상으로서 균등하게 분포되어 있다. 이 연행기포는 경화전의 콘크리트에 있어서 볼베어링적인 작용을 하여 작업성이 개선된다. 또한 경화 후 콘크리트의 내구성 중 특히 동결융해에 대해서는 내부에 도입된 미세기포가 동결시의 팽창압을 흡수하여 조직파괴에 대한 저항성을 현저하게 높여준다.AE (air entraining agent) is an admixture used to generate independent microbubble inside the concrete, to improve the workability of the concrete and to have resistance to freeze-thawing. In general, even if the AE agent is not added, air of about 1% is contained and relatively large particle size (entrapped air) is irregularly present. In contrast, air entrained by the AE agent is uniformly distributed as a columnar phase having an entrained air particle diameter of about 10 to 100 µm. This entrained bubble acts as a ball bearing in the concrete before hardening, improving workability. In addition, in the durability of concrete after hardening, especially for freezing and thawing, the microbubbles introduced therein absorb the expansion pressure during freezing to significantly increase resistance to tissue destruction.

감수제·AE감수제란 콘크리트 중의 시멘트 입자를 분산시켜서 단위수량을 감소시키거나, 미세기포를 연행시키면서 작업성을 향상시키며 분산효과에 의한 단위수량을 감소시킬 수 있는 혼화제이다. 감수제·AE감수제는 콘크리트의 응결시간에 미치는 영향에 따라 표준형, 지연형, 촉진형으로 분류할 수 있다. 또한 AE제만을 첨가한 경우는 감수효과가 8% 내외인 것에 비해, 우수한 감수제와 병용하거나, AE감수제를 사용하면 10 - 15% 정도의 감수효과를 나타내며 공기량 증가에 따른 강도의 감소현상이 없다. 최근에는 콘크리트의 내구성 증대와 경제성 향상을 위해 거의 모든 레디믹스트 콘크리트 및 토목, 건축용 콘크리트에 광범위하게 사용되고 있다.A water reducing agent and an AE water reducing agent are admixtures that can reduce the unit amount by dispersing cement particles in concrete, or improve workability while entraining fine bubbles, and reduce the unit amount due to the dispersing effect. Water reducing agents and AE water reducing agents can be classified into standard type, delay type and accelerated type according to the effect on the setting time of concrete. In addition, when only the AE agent is added, the water reducing effect is about 8%, or in combination with an excellent water reducing agent, or when using an AE water reducing agent, the water reducing effect is about 10-15%, and there is no decrease in strength due to the increase in air volume. Recently, it is widely used in almost all ready mixed concrete, civil engineering, and building concrete in order to increase durability and economic efficiency of concrete.

고성능 감수제는 일반적인 감수제의 기능을 더욱 향상시켜 시멘트를 효과적으로 분산시키고 지나친 공기연행, 강도저하에 영향을 주지 아니하기 때문에 단위수량을 대폭 감소시킬 수 있는 혼화제를 말한다. 고성능 감수제는 그 사용방법에 의해 고강도 콘크리트용 감수제와 유동화제로 분류되지만 기본적인 성능은 동일하다. 즉, 고성능 감수제는 물시멘트비 저감을 주목적으로 사용하며 동일한 물시멘트비로서 작업성능이 뛰어난 콘크리트 제조가 목적일 때에는 유동화제를 사용한다.High performance sensitizers are admixtures that can significantly reduce the amount of units because they effectively disperse the cement by further improving the function of the general sensitizer and do not affect excessive air entrainment and strength degradation. High-performance water reducing agents are classified into high-density concrete water reducing agents and fluidizing agents by the method of use, but the basic performance is the same. That is, a high performance water reducing agent mainly uses water cement ratio reduction, and a fluidizing agent is used when the purpose is to produce concrete having excellent work performance as the same water cement ratio.

수축저감제란 건조시에 발생하는 수축을 감소시키는 효과를 가진 혼화제로서 모르타르, 콘크리트에 있어서의 균열의 감소나 방지, 충진성의 향상, 박리방지 등을 주목적으로 사용한다. 수축저감제(유기계 혼화제)는 팽창성 반응을 일으킴이 없이 수축을 지배하는 모세관 웅축수에 용해하여 그 표면장력을 저하시킴으로서 건조시 모세관 장력을 적게 하여 수축을 감소시키는 형태이다. 물·시멘트비가 큰 시멘트 페이스트 일수록 수축을 하지만, 모르타르, 콘크리트에서는 골재가 건조수축을 완화하는 역할을 한다. Shrinkage reducing agents are admixtures that have an effect of reducing shrinkage that occurs during drying, and are mainly used for reducing or preventing mortars and cracks in concrete, improving fillability, preventing peeling, and the like. Shrinkage reducing agent (organic admixture) is a form that reduces the shrinkage by reducing the capillary tension during drying by dissolving in capillary water, which dominates the shrinkage without causing an expansion reaction. Cement pastes with higher water-cement ratios shrink more, but aggregates act to alleviate dry shrinkage in mortar and concrete.

조절제 시멘트는 물과 접촉하자마자 수화반응이 시작되며 차츰 유동성을 잃고 굳기 시작하여 시간의 경과에 따라 강도를 나타나게 된다. 이 과정을 응결경화라 하며 응결 경화시간 조절제란 시멘트의 수화반응에 영향을 끼쳐서 모르타르나 콘크리트의 응결시간이나 초기수화속도를 촉진, 혹은 지연시킬 목적으로 사용하는 혼화재료를 말한다. 여기에는 급결제, 급경제(재), 촉진재, 지연제, 초지연제 등이 있다.The regulator cement begins to hydrate as soon as it comes into contact with water, gradually loses its fluidity and begins to harden, showing strength over time. This process is called coagulation hardening. A coagulation hardening time control agent is a mixed material used for the purpose of accelerating or delaying mortar or concrete's setting time or initial hydration rate by affecting the hydration reaction of cement. These include quick payments, rapid economic (re), accelerating materials, retardants, and super-delays.

급결제나 급경제는 콘크리트의 응결, 경화를 매우 빠르게 하는 혼화제이다. 이러한 급결성의 혼화제는 긴급보수공사 터널 공사중 용수나 우수를 막을 목적으로 첨가한다.Fasteners and economics are admixtures that make the concrete harden and harden very quickly. This quick admixture is added for the purpose of preventing water or rainwater during the construction of the emergency repair tunnel.

촉진제와 지연제는 모르타르나 콘크리트의 재료 온도, 또는 외기 온도의 영향을 경감할 목적으로 사용하는 혼화제이고, 초지연제는 응결시간을 임의로 지연시켜 콘크리트의 시공성과 품질향상을 위하여 사용한다.Accelerators and retarders are admixtures used for the purpose of reducing the effects of mortar or concrete material temperature or ambient temperature. Super delay agents are used to improve the construction and quality of concrete by arbitrarily delaying the setting time.

기포제는 주로 콘크리트의 중량을 가볍게 하기 위하여 사용되고 있는 혼화제이며, 이것들의 용도의 대부분은 기포콘크리트 제조용으로, 고층건축의 보급, 프리캐스트 제품의 사용증대를 배경으로 ALC(Autoclaved Light-weight Concrete)를 주체로 한 경량프리캐스트 제품이 경량성, 단열성 등의 우수한 성질을 가진 건축재료로서 각광을 받아 수요가 많아지고 있다.Foaming agents are mainly used to reduce the weight of concrete. Most of these applications are made of foamed concrete, mainly based on ALC (Autoclaved Light-weight Concrete) based on the spread of high-rise construction and the increasing use of precast products. Lightweight precast products have been in the spotlight as building materials having excellent properties such as light weight and heat insulation, and are increasing in demand.

또한, 혼화재는 다음과 같이 분류된다.In addition, admixtures are classified as follows.

용광로 방식의 제철작업에는 선철과 동시에 주로 알류미노규산염으로 구성되는 슬래그가 생산된다. 이용융상태의 고온슬래그를 물, 공기등으로 급냉하여 입상화한 것을 고로슬래그(granulated balst furnace slag)라고 부르며, 냉각처리방법에 따라 제품의 결정상태 및 품질이 달라지고 크게 서냉슬래그, 반급냉슬래그, 급냉슬래그 등으로 분류가 된다. 이들 제품의 용도는 표 7과 같다.In the iron works of the blast furnace method, slag, which is mainly composed of aluminosilicate, is produced at the same time as pig iron. Granulated balst furnace slag that is quenched by water, air, etc. into granular hot slag is called granulated balst furnace slag, and the crystal state and quality of the product vary depending on the cooling treatment method. , Quench slag, and the like. The uses of these products are shown in Table 7.

(표 7) 슬래그의 용도Table 7 Uses of Slag

종류Kinds 용도Usage 서냉슬래그(괴상슬래그)Slow cooling slag 도로용(표층, 노반, 충진), 콘크리트용 골재, 항만재료, 지반개량재, 시멘트 크링카 원료, 규산석회 비료 등.Road use (surface, subgrade, filling), aggregate for concrete, port material, ground improvement material, cement krinka raw material, silicate fertilizer, etc. 급냉슬래그(수쇄슬래그, 입상화슬래그)Quenched Slag (Hydraulic Slag, Granular Slag) 고로시멘트용(시멘트 혼합재), 시멘트 크링카 원료, 콘크리트 혼합재 경량기포콘크리트 원료(ALC), 지반개량재, 콘크리트용 세골재, 아스팔트용 세골재, 노반 안정처약, 규산석회 비료, 항만재료, 토목공용For blast furnace cement (cement mixture), cement clinker raw materials, concrete mixtures Lightweight aerated concrete raw materials (ALC), ground improvement materials, fine aggregates for concrete, fine aggregates for asphalt, roadbed stability treatment, lime silicate fertilizer, port materials, civil engineering 반급냉슬래그팽창슬래그)Semi-cold cold slag (expansion slag) 경량콘크리트용 골재, 경량 매립재, 기타 보온재Lightweight Concrete Aggregate, Lightweight Landfill, Other Insulation

고로슬래그 분말의 화학성분은 필요에 따라 첨가되는 석고류를 함유한 화학성분으로서 표시된다. 석고류가 첨가된 고로슬래그 분말은 CaO 함유량 및 염기도 높다.The chemical composition of the blast furnace slag powder is represented as a chemical component containing gypsum added as needed. The blast furnace slag powder to which gypsum was added also has high CaO content and a base.

(표 8) 고로슬래그의 화학성분 범위(wt%)Table 8 Chemical Composition Range of Blast Furnace Slag (wt%)

SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 CaOCaO MgOMgO FeOFeO MnOMnO SS TiO2 TiO 2 Na2ONa 2 O K2OK 2 O 31.2∼36.731.2 to 36.7 12.1∼16.312.1 to 16.3 38.0∼45.038.0-45.0 4.7∼7.44.7-7.4 0.06∼1.000.06-1.00 0.21∼1.420.21 to 1.42 0.49∼1.510.49 to 1.51 0.38∼1.990.38-1.99 0.16∼0.420.16 to 0.42 0.22∼0.560.22 to 0.56

슬래그의 물리적 성질에 있어서는 수쇄슬래그의 비중은 1.89-2.77로서 그 범위가 넓지만, 74㎛ 이하로 분쇄한 고로슬래그 분말의 비중은 2.85-2.94의 범위를 갖으며 평균 2.90정도이다. 이 값은 포틀랜드 시멘트의 비중(3.15)보다 8%정도 작다. 분말도 3,000-4,500 cm2/g의 고로슬래그 분말을 사용한 콘크리트의 초기강도는 포틀랜드 시멘트 콘크리트 보다 작고 이 경향은 슬래그 치환율이 클수록, 혹은 물 시멘트비가 작아질수록 현저하다.In the physical properties of the slag, the specific gravity of the crushed slag is 1.89-2.77, but the range is wide. However, the specific gravity of the blast furnace slag powder pulverized to 74㎛ or less has a range of 2.85-2.94 and averages about 2.90. This value is 8% less than the specific gravity of Portland cement (3.15). The initial strength of concrete using blast furnace slag powder of 3,000-4,500 cm 2 / g powder is smaller than that of Portland cement concrete, and this tendency is more pronounced with higher slag substitution rate or smaller water cement ratio.

플라이 애쉬는 상술한 바와 같이, 화력발전소 등의 연소보일러에서 부산되는 석탄재로서 포졸란계를 대표하는 혼화재중의 하나이다. 그 화학조성은 원료탄의 조성에 따라 달라지나 일반적으로는 SiO2 60%정도를 점하여 가장 많고, Al2O3 25% 정도, Fe2O3, 탄소(C) 등이 함유되어 있어 슬래그에 비하여 CaO가 적고 SiO2, Al2O3가 풍부한 특징이 있다. 플라이 애쉬는 그 자체에는 수경성이 없지만 시멘트 수화시 생성하는 수산화칼슘과 상온에서 서서히 반응하여 불용성의 안정한 규산칼슘수화물 등을 생성한다. 콘크리트에 플라이애쉬를 혼합함으로서 얻어지는 잇점은 ① 유동성개선, ② 장기강도개선, ③ 수화열 감소, ④ 알카리 골재 반응 억제, ⑤ 황산염에 대한 저항성, ⑥ 수밀성 향상 등이 있다.As described above, the fly ash is one of the admixtures representing the pozzolanic system as coal ash produced by combustion boilers such as thermal power plants. The chemical composition varies depending on the composition of the raw coal, but is generally the highest in terms of SiO 2 60%, Al 2 O 3 25%, Fe 2 O 3 , carbon (C) and the like compared to slag It is characterized by low CaO and abundant SiO 2 and Al 2 O 3 . Fly ash itself is not hydrophobic, but slowly reacts with calcium hydroxide produced during cement hydration at room temperature to produce insoluble stable calcium silicate hydrate. The benefits of mixing fly ash with concrete include: ① improved fluidity, ② improved long-term strength, ③ reduced heat of hydration, ④ suppressed alkali aggregate reactions, ⑤ resistance to sulphate, and ⑥ improved watertightness.

또, 실리카흄은 실리콘이나 페로실리콘등의 규소합금을 전기 아크식 로에서 제조할 때 배출가스에 부유하여 발생하는 부산물의 총칭이며, 규소합금의 원료로서 규석, 석탄, 목편, 철가루등과 환원제로서 코우크스를 전기로에 투입하여 약 2,000℃의 고온으로 페로실리콘을 제조하게 된다. 이때 중간생성물인 SiO가 가스화하여 이것이 공기에 의해 산화하여 SiO2로되고 다시 응축하여 초미립자로 생성되는 것이다. 생성된 초미립자는 전기집진장치를 이용하여 회수한다.In addition, silica fume is a generic term for by-products generated by floating in exhaust gas when silicon alloys such as silicon and ferrosilicon are manufactured in an electric arc furnace, and are used as raw materials for silicon alloys such as silica, coal, wood chips, iron powder and reducing agents. Coke is introduced into an electric furnace to produce ferrosilicon at a high temperature of about 2,000 ° C. At this time, the intermediate product SiO is gasified, which is oxidized by air to SiO 2 and condensed to produce ultrafine particles. The generated ultrafine particles are recovered by using an electrostatic precipitator.

표 9는 실리카흄의 발생원인 규소합금의 제조시에 부산되는 실리카흄의 화학조성을 나타내고 있다. 포졸란 재료로서 적합하지 못한 CaSi와 SiMn으로부터 부산되는 실리카흄을 제외하고 주성분의 80%이상을 SiO2로 구성하고 있다.Table 9 shows the chemical composition of silica fume produced by the production of the silicon alloy which is a source of silica fume. More than 80% of the main components are composed of SiO 2 , except for silica fumes from CaSi and SiMn, which are not suitable as pozzolanic materials.

(표 9) 각종 규소합금 제조시에 부산되는 실리카흄의 화학조성Table 9 Chemical composition of silica fume produced by the production of various silicon alloys

SiSi FeSi-90%FeSi-90% FeSi-75%FeSi-75% White silica fume FeSi-75%White silica fume FeSi-75% FeSi-50%FeSi-50% FeCrSiFeCrSi CaSiCaSi SiMnSiMn SiO2 SiO 2 94-9894-98 90-9690-96 86-9086-90 9090 84.184.1 8383 53.753.7 1919 Fe2O3 Fe 2 O 3 0.02-0.150.02-0.15 0.2-0.80.2-0.8 0.3-5.00.3-5.0 2.92.9 8.08.0 1.01.0 0.70.7 3.93.9 Al2O3 Al 2 O 3 0.1-0.40.1-0.4 0.5-3.00.5-3.0 0.2-1.70.2-1.7 1.01.0 0.80.8 2.52.5 0.90.9 5.55.5 CaOCaO 0.1-0.30.1-0.3 0.1-0.50.1-0.5 0.2-0.50.2-0.5 0.10.1 1.01.0 0.80.8 23.223.2 12.412.4 MgOMgO 0.2-0.90.2-0.9 0.5-1.50.5-1.5 1.0-3.51.0-3.5 0.20.2 0.80.8 7.07.0 3.33.3 2.42.4 Na2ONa 2 O 0.1-0.40.1-0.4 0.2-0.70.2-0.7 0.3-1.80.3-1.8 0.90.9 -- 1.01.0 0.60.6 1.11.1 K2OK 2 O 0.2-0.70.2-0.7 0.4-1.00.4-1.0 0.5-3.50.5-3.5 1.31.3 -- .18.18 2.42.4 8.78.7 CC 0.2-1.30.2-1.3 0.5-1.40.5-1.4 0.8-2.30.8-2.3 0.60.6 1.81.8 1.61.6 3.43.4 3.73.7 SS 0.1-0.30.1-0.3 0.1-0.40.1-0.4 0.2-0.40.2-0.4 0.10.1 00 -- -- -- MnOMnO 0.10.1 0.1-0.20.1-0.2 0.020.02 -- 00 0.20.2 -- 28.528.5 L.O.IL.O.I 0.8-1.50.8-1.5 0.7-2.50.7-2.5 2.0-4.02.0-4.0 -- 3.93.9 2.22.2 7.97.9 7.57.5

실리카흄은 약 90% 이상이 구형으로 구성되어 있고, 입경이 1㎛이하, 평균입경은 0.1㎛ 정도, 비표면적이 약 20m2/g 정도, 비중이 약 2.1-2.2 정도이고, 단위용 적중량은 259 - 300kg/m3정도이다. 또한 주로 비정질이지만 a-SiO2와 MgFe2O 4를 함유한 것이 있고 그 함유량도 상당한 차이를 보인다.Silica fume is composed of about 90% or more of spherical shape, particle size is less than 1㎛, average particle size is about 0.1㎛, specific surface area is about 20m 2 / g, specific gravity is about 2.1-2.2, unit weight is 259-300 kg / m 3 . It is also mainly amorphous but contains a-SiO 2 and MgFe 2 O 4 , and its content also shows a considerable difference.

실리카흄은 주성분이 비정질의 SiO2로서 Ca(OH)2와 반응하여 C-S-H를 생성하고 초미립 분말이기 때문에 조기재령에서 포졸란 반응이 발생한다.Silica fume is the main component and the pozzolanic reaction at an early age due to the CSH is generated reacts with the Ca (OH) 2 as an amorphous SiO 2 and the ultra fine powder.

실리카흄의 혼합률이 증가함에 따라 압축강도도 증가하고 있으나, 일반적으로 알려진 혼합률은 5-15% 정도이다.As the mixing rate of silica fume increases, the compressive strength increases, but generally, the mixing rate is about 5-15%.

그 밖에 실리카 질 혼화재로서, 왕겨는 벼 1톤당 약 200 kg 정도가 배출되며 이것을 연소시키면 약 40kg 정도의 왕겨재가 얻어진다. 왕겨재는 비정질의 실리카가 주로 구성되어 있으며 매우 큰 표면적(50-60m2/g)을 갖고 있기 때문에 포졸란 반응성이 매우 좋다. 왕겨재를 시멘트와 혼합한 경우에 응결수량이 증가하게 되고, 동일 물-시멘트비에서는 플로우값이 감소하게 된다. 또한 고강도 매스콘크리트에 사용하였을 경우에 수화열을 억제하는 효과가 크며, 콘크리트에 10% 정도를 첨가하였을 경우 알카리-실리카 팽창반응을 감소시키는 효과가 있다.In addition, as a silica-based admixture, rice husks are emitted about 200 kg per tonne of rice, and when burned, rice hulls weighing about 40 kg are obtained. Chaff has very good pozzolanic reactivity because it consists mainly of amorphous silica and has a very large surface area (50-60m 2 / g). The amount of condensation increases when the rice hull is mixed with cement, and the flow value decreases at the same water-cement ratio. In addition, when used in high-strength mass concrete, the effect of suppressing the heat of hydration is great, and when about 10% is added to concrete, there is an effect of reducing the alkali-silica expansion reaction.

천연 포졸란은 화산재와 같은 화성암 광물로부터 얻어진다. 화산재, 응회암, 규산백토, 규조토 등이 천연포졸란에 해당되며, 주성분에 따라서 실리카 알루미나질인 것과 실리카질인 것으로 분류하거나, 흑요석(volcanic glasses), 응회석(volcanic tuffs), 규조토(diatomateous earth), 소성점토(calcined clay)등으로 분류하기도 한다.Natural pozzolanic is obtained from igneous rock minerals such as volcanic ash. Volcanic ash, tuff, siliceous silica, diatomaceous earth, etc. are natural pozzolans. Depending on the main components, they are classified as silica alumina and silica, or as volcanic glasses, volcanic tuffs, diatomateous earth, Sometimes classified as calcined clay.

화산유리(흑요석, volcanic glasses)는 실리카·알루미나질인 화산유리는 화산분화에 의한 마그마가 분출되어 대기중에서 급냉되면서 미세한 입형을 가진 비정질의 표면적이 큰 다공성 구조를 갖게 된다. 이것이 포졸란 반응성을 높이는 요인이 된다.Volcanic glass (volcanic glasses) is a silica-alumina volcanic glass that has magma from volcanic eruption and quenched in the air, resulting in a porous structure with a large amorphous surface area. This is the factor that increases pozzolanic reactivity.

점토질 포졸란으로서 화산유리는 포졸란 성질을 강화시키기 위해 별도의 열처리없이 사용할 수 있으나, 점토질 포졸란은 열처리를 하여 점토광물의 결정구조를 파괴하지 않으면 포졸란 반응성이 낮아 경화가 잘 진행되지 않는다. 따라서 600-900℃ 정도에서 하소시켜 (calcination) 지정질 구조를 형성시키거나 실리카·알루미나 구조를 불규칙하게 만듦으로서 포잘란 반응성을 높일 수 있다.As a clay pozzolan, volcanic glass can be used without additional heat treatment to enhance pozzolanic properties. However, clay pozzolan does not harden well due to low pozzolanic reactivity unless the heat treatment destroys the crystal structure of the clay mineral. Therefore, it is possible to increase pozalan reactivity by calcining at about 600-900 ° C. to form a crystalline structure or irregular silica-alumina structure.

실리카질 포졸란 중 규조토는 규조라 불리는 단세포 함유의 유체가 해저, 호수, 늪에 침전하여 형성된 규산질 퇴적암이다. 규조토는 석회와의 반응성이 매우 좋지만 자체의 특수한 미세구조 때문에 콘크리트에 혼합시 많은 수량이 요구되며 이것이 콘크리트의 내구성과 강도에 해로운 영향을 미치게 된다. 아울러 규조토에 섞여 있는 점토질 성분이 포졸란 반응을 저해하는 요인이 되므로 이것 역시 혼화재로 사용하기 전에 열처리하는 것이 좋다.Diatomaceous earth is a siliceous sedimentary rock formed by sedimentation of single cell-containing fluids called diatoms on the sea floor, lakes and swamps. Diatomaceous earth has a very good reactivity with lime, but due to its special microstructure, a large quantity is required when mixing with concrete, which has a detrimental effect on the durability and strength of concrete. In addition, since the clay component mixed with diatomaceous earth is a factor that inhibits the pozzolanic reaction, it is also good to heat-treat before using it as a miscible material.

천연 포졸란 첨가에 따른 콘크리트 물성에 미치는 영향은 ① 워커빌리티 향상, ② 수화열 감소, ③ 장기강도 증진, ④ 내황산염 등 화학저항성 향상, ⑤ 수밀성 향상, ⑥ 알카리 골재 반응 억제 효과 등이 있다.The effects of natural pozzolanic addition on concrete properties include ① improvement of workability, ② reduction of heat of hydration, ③ improvement of long-term strength, ④ improvement of chemical resistance such as sulfate resistance, ⑤ improvement of water tightness, and ⑥ inhibition of alkali aggregate reaction.

또한, 포졸란성 시멘트(Pozzolanic Cement)에 있어서, 포졸란(Pozzolan)은 그 자체로는 물과 반응하여 경화하는 성질을 갖고 있지는 않지만 상온의 물이 존재하에서 석회(Ca(OH)2)와 반응하여 경화하는 반응성 높은 실리카(Silica) 또는 실리케이트(Silicate) 라고 정의한다. 반응식은 아래와 같다.In addition, in Pozzolanic Cement, Pozzolan does not itself harden by reacting with water, but hardens by reacting with lime (Ca (OH) 2 ) in the presence of water at room temperature. It is defined as highly reactive silica (Silica) or silicate (Silicate). The scheme is shown below.

CH + S + H → C-S-H(Calcium Silica Hydrate)CH + S + H → C-S-H (Calcium Silica Hydrate)

(C : CaO, H : H2O, S : SiO2)(C: CaO, H: H 2 O, S: SiO 2 )

이들은 SiO2가 많으며 활성으로서 Ca(OH)2와 화합하기 쉬운 가용성 실리카 및 가용성 알루미나가 높은 것이어야 한다. 알루미나가 많은 것은 초기강도가 높아지고 또한 가용성 실리카가 많은 것은 장기강도가 높아진다.They should be high in SiO 2 and high in soluble silica and soluble alumina which are easy to combine with Ca (OH) 2 as active. The higher the alumina, the higher the initial strength, and the higher the soluble silica, the higher the long-term strength.

가용성 SiO2와 Al2O3 이외에도 CaO, Fe2O3등이 함유되어 있으며 이들이 수화성 반응을 하고 있는지에 대해서는 정확하지 아니하나, 수화작용에 기여하고 있는 것으로 알려지고 있다In addition to soluble SiO 2 and Al 2 O 3 , CaO, Fe 2 O 3, etc. are contained, and it is not known whether they are hydrated, but it is known to contribute to hydration.

포졸란 활성을 가지는 물질로는 화산재나 응회암 등의 천연산과 플라이 애쉬와 같이 인공적인 것이 있다. 천연산의 포졸란 물질 중 하나로 규조토(Diatomite)가 있다. 규조토는 규조(Diatom)의 껍질로 바다 또는 호수 밑바닥에 침적하여 이루어지며 연질의 암석 또는 흙덩이로서 약 95% 이상이 실리카로 구성되어 있고, 아주 작은 기공이 매우 많기 때문에 흡수력이 뛰어나서 무게의 약 4배 정도의 액체를 흡수한다. Substances having pozzolanic activity include natural acids such as volcanic ash and tuff and artificial ones such as fly ash. One of the natural pozzolanic materials is diatomite. Diatomaceous earth is a shell of diatom and is deposited on the bottom of the sea or lake. It is a soft rock or soil mass composed of more than 95% of silica, and has very small pores, so it absorbs about 4 times its weight. Absorbs enough liquid.

포졸란 반응의 본질은 시멘트가 수화할 때 생상되는 프리 CaO가 포졸란에 함유되어 있는 실리카/알루미네이트 수화물을 생성하는 것이다. 따라서 수화물의 생성은 시멘트 모르타르의 높은 강도를 보이는 특성을 갖게 된다.The essence of the pozzolanic reaction is to produce silica / aluminate hydrates in which the free CaO, which is produced when the cement is hydrated, is contained in pozzolanic. Therefore, the formation of the hydrate has the property of showing the high strength of the cement mortar.

보통 포틀랜트 시멘트 수화에서는 수화초기에 Ca(OH)2와 에트링자이트(Ettringite)가 생성하고 이어 C-S-H가 생성된다. 석고가 소비되면 C3AH6(C3FH6)와 CH의 반응으로 C4(A,F)H13 을 생성하고 AFt(Al-Fe-Trisulfate)는 AFm(Al-Fe-Mona sulfate)로 바뀐다. 주된 수화반응은 표 10과 같다.Usually, in Portland cement hydration, Ca (OH) 2 and Ettringite are produced at the beginning of hydration, followed by CSH. When gypsum is consumed, C 3 AH 6 (C 3 FH 6 ) reacts with CH to produce C 4 (A, F) H 13 , and AF t (Al-Fe-Trisulfate) is AFm (Al-Fe-Mona sulfate) Changes to The main hydration reactions are shown in Table 10.

(표 10) 시멘트의 수화Table 10 Hydration of Cement

수화 단계Hydration Step 수화 반응Hydration reaction StageⅠStageⅠ 3Ca·Al2O3+3CaSO4+32H2O → 3CaO·Al2O3·3H2O(Ettringgite)3CaAl 2 O 3 + 3CaSO 4 + 32H 2 O → 3CaOAl 2 O 3 · 3H 2 O (Ettringgite) S-tageⅡS-tageⅡ 2(3Ca·SiO2)+6H2O → 3CaO·2SiO2·3H2O(C-S-H)+3Ca(OH)2 Tobermorite-like phase(2Ca·SiO2)+4H2O → 3CaO·2SiO2·3H2O(C-S-H)+Ca(OH)2 2 (3CaSiO 2 ) + 6H 2 O → 3CaO · 2SiO 2 · 3H 2 O (CSH) + 3Ca (OH) 2 Tobermorite-like phase (2CaSiO 2 ) + 4H 2 O → 3CaO · 2SiO 2 · 3H 2 O ( CSH) + Ca (OH) 2 StageⅢStageⅢ 3CaO·Al2O3 + Ca(OH)2 + 12H2O → 4CaO·Al2O3·13H2O3CaOAl 2 O 3 + Ca (OH) 2 + 12H 2 O → 4CaOAl 2 O 3 13 H 2 O StageⅣStage IV 2(3CaO·Al2O3) + 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O + 4H2O →(3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O) 2 (3CaO · Al 2 O 3 ) + 3CaO · Al 2 O 3 · 3CaSO 4 · 32H 2 O + 4H 2 O → (3CaO · Al 2 O 3 · CaSO 4 · 12H 2 O)

이러한 연속적인 화학반응은 시간이 경과하면 수화물 겔의 농도가 짙어져 겔 입자가 굳어지게 되는데 이 상태가 응결이다. 다시 시간이 경과하면 겔의 생성이 증대하여 시멘트 입자간이 메워져 경화가 진행된다. 포틀랜드 시멘트의 수화는 각각의 시멘트 화합물의 수화를 총괄한 것과 같지는 않으나 그 경향은 비슷하며 그들의 상호작용으로 더욱 복잡해진다. 여기서 시멘트 초기 수화시 생성되는 에트링자이트는 중금속이온의 고정화뿐만아니라 용출에서도 상당히 중요하다고 알려져 있다.In this continuous chemical reaction, the concentration of the hydrate gel becomes thicker and the gel particles harden over time. As time passes again, the formation of gel increases and the cement particles are filled to cure. The hydration of Portland cement is not the same as the overall hydration of each cement compound, but the trend is similar and further complicated by their interaction. Here, the ettringite produced during the initial hydration of cement is known to be very important not only for the immobilization of heavy metal ions but also for elution.

포졸란 물질중에는 SiO2, Al2O3, CaO, Fe2O3 등이 포함되어 있으며, 이들 중 활성에 기여하는 성분은 SiO2, AlO3로서, 이것들이 시멘트와 수화할 때 생성되는 Ca(OH)2와 반응하기 때문에 콘크리트의 강도 증진효과가 있고 일반적인 반응식은 아래와 같다.The pozzolanic materials include SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO, Fe 2 O 3, etc. Among them, the components contributing to the activity are SiO 2 , AlO 3 , which are Ca (OH) produced when they are hydrated with cement. Reaction with 2 ) has the effect of increasing the strength of concrete and the general reaction is as follows.

3CaO·SiO2 + (n+2)H2O = 3CaO·SiO2·H2O + 2Ca(OH)2 3CaOSiO 2 + (n + 2) H 2 O = 3CaOSiO 2 H 2 O + 2Ca (OH) 2

2CaO·SiO2 + (n+1)H2O = 3CaO·SiO2·H2O + Ca(OH)2 2CaOSiO 2 + (n + 1) H 2 O = 3CaOSiO 2 H 2 O + Ca (OH) 2

이러한 유리 Ca(OH)2와 더불어 녹기 쉬운 실리카 및 알루미나를 함유하고 있는 포졸란 물질이 작용할 때 일어나는 반응은In addition to these free Ca (OH) 2 reactions that occur when pozzolanic materials containing fusible silica and alumina

xCa(OH)2 + ySiO2·mH2O → xCaO·ySiO2 + nH2OxCa (OH) 2 + ySiO 2 mH 2 O → xCaO ySiO 2 + nH 2 O

xCa(OH)2 + yAl2O3·mH2O → xCaO·yAl2O3 + nH2O xCa (OH) 2 + yAl 2 O 3 · mH 2 O → xCaO · yAl 2 O 3 + nH 2 O

위와 같이 일어나서 칼슘 실리카 및 칼슘 알루미네이트의 수화물이 생성됨으로서 Ca(OH)2의 용출이 방지되고 포졸란 효과를 얻게 되는 것이다As the above occurs, hydrates of calcium silica and calcium aluminate are produced to prevent elution of Ca (OH) 2 and to obtain a pozzolanic effect.

또한, 포졸란을 사용한 콘크리트의 특징은 일반적으로 작업성을 개선시키고 출혈(Bleeding) 및 재료의 분리(Sagregation)가 작으며 수화열의 완화로 발열량이 작아진다. 또한, 내구성(Durability), 수밀성(Compatability) 및 해수에 대한 화학적 저항성(Chemical Resistance)이 커지게 되고, 단위강도의 증진은 느리지만 장기강도는 일반 콘크리트에 비해 길거나 더 높은 효과를 얻을 수 있어 대표적으로 바텀 애쉬나 플라이 애쉬를 콘크리트에 적용하고 있다.In addition, the characteristics of concrete using pozzolanics generally improve workability, reduce bleeding and material separation, and reduce calorific value by alleviating heat of hydration. In addition, durability, watertightness and chemical resistance to seawater are increased, and the unit strength is slowed but the long-term strength is longer or higher than that of general concrete. Bottom ash or fly ash is applied to concrete.

포졸란성 시멘트란 일반 시멘트(OPC : Ordinary Portland Cement)에 포졸란성 물질로 혼합하여, 시멘트 자체내에 존재한 프리 CaO와의 반응을 통해, 장기적 수화성을 얻는 시멘트를 말한다. 상술한 바와 같이, 대부분의 포졸란 물질은 플라이 애쉬, 규조토, 소점토, 슬래그 분말 및 화산재 등이 포함된다. 이들 물질은 그 자체로는 경화성이 없으나 물의 존재하에 Ca(OH)2와 상온에서 반응하여 안정된 불용해성 화합물(Calcium Silica Hydrate)을 다음과 같은 반응성을 거쳐 생성하여 경화할 수 있는 물질을 말한다.Pozzolanic cement refers to a cement which is mixed with general cement (OPC: Ordinary Portland Cement) as a pozzolanic material and obtains long-term hydration through reaction with free CaO present in the cement itself. As mentioned above, most pozzolanic materials include fly ash, diatomaceous earth, small clays, slag powder, volcanic ash and the like. These materials are not curable in themselves, but are materials capable of producing and curing a stable insoluble compound (Calcium Silica Hydrate) by reacting with Ca (OH) 2 at room temperature in the presence of water through the following reactivity.

CaO + SiO2 + H2O → 3CaO·2SiO2·3H2O (Calcium Silicate Hydrate)CaO + SiO 2 + H 2 O → 3CaO · 2SiO 2 · 3H 2 O (Calcium Silicate Hydrate)

다음에, 본 발명에 따른 고성능 콘크리트를 개발하기 위한 전단계로서, 시멘트 모르타르의 개발에 대해 설명한다.Next, the development of cement mortar will be described as a preliminary step for developing high performance concrete according to the present invention.

표 11에 나타난 바와 같이, 바텀 애쉬와 플라이 애쉬의 화학분석을 비교하였다. 바텀 애쉬나 플라이 애쉬에 함유된 SiO2량은 거의 동일하나 바텀 애쉬에서는 Al2O3와 Fe2O3량이 플라이 애쉬 함량에 비하여 매우 낮다. 그러나, CaO 함량은 바텀 애쉬에 더 많이 함유되어 있어 시멘트 모르타르 상에서는 바텀 애쉬가 더 수화성이 있을 것이다.As shown in Table 11, the chemical analysis of bottom ash and fly ash was compared. The amount of SiO 2 contained in the bottom ash or fly ash is almost the same, but the amount of Al 2 O 3 and Fe 2 O 3 in the bottom ash is much lower than that of the fly ash. However, the CaO content is higher in the bottom ash, so the bottom ash will be more hygroscopic on cement mortar.

(표 11) 화학분석Table 11 Chemical Analysis

본 발명에 있어서는 일반 모래(Ordinary Beach Sand : 이하 OBS라 한다)를 대체하기 위하여, 보령 화력발전소에서 오랫동안 애쉬 폰드(Ash Pond)에 폐기되어 온 바텀 애쉬로서 대부분 크링커 상태로 채취하여 분쇄공정 후 체분리로 (-30#+50#) 바텀 애쉬 모래(Bottom Ash Sand : 이하 BAS라 한다)를 준비하였다.In the present invention, in order to replace ordinary sand (Ordinary Beach Sand: hereinafter referred to as OBS), the bottom ash has been discarded in Ash Pond for a long time in Boryeong thermal power plant, most of them are collected in a clinker state and sifted after grinding process. Low (-30 # + 50 #) bottom ash sand (Bottom Ash Sand: hereinafter referred to as BAS).

또, 본 발명에서는 시중에 유통되고 있는 국내 L 사 1종 보통 포틀랜드 시멘트(Ordinary Portland Cement : 이하 OPC라 한다)를 사용하였다. 표 12 및 표 13는 시멘트의 화학성분 및 물리적 특성을 나타낸다.In addition, in the present invention, a domestic L company, which is commercially available, is used as one type of ordinary Portland Cement (hereinafter referred to as OPC). Tables 12 and 13 show the chemical composition and physical properties of the cement.

(표 12) 시멘트 화학분석Table 12 Cement Chemical Analysis

구분division SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 Fe2O3 Fe 2 O 3 CaOCaO MgOMgO Na2ONa 2 O K2OK 2 O SO3 SO 3 TiO2 TiO 2 LOILOI 합계Sum 함량(wt%)Content (wt%) 20.520.5 6.46.4 2.92.9 61.461.4 3.03.0 1.21.2 0.80.8 2.12.1 0.40.4 0.80.8 99.599.5

(표 13) 시멘트 물리적 성질Table 13 Cement Physical Properties

수포(㎠/g)Blister (㎠ / g) 설정 시간Set time 농도(w/c)Concentration (w / c) 모르타르 플로(㎜)Mortar Flow (mm) 개시(min)Start (min) 종료(hr:min)End (hr: min) 34033403 193193 6:106:10 23.9%23.9% 198198

다음에 본 발명에서 사용되는 혼화제(Pozzolan Admixture)로서 국내에서 공급될 수 있는 포졸란성 원료는 표 14와 같다. 대개가 -320#를 통과한 미세한 분말이다.Next, the pozzolanic raw materials that can be supplied in Korea as the admixture (Pozzolan Admixture) used in the present invention are shown in Table 14. It is usually a fine powder that passes through -320 #.

(표 14) 혼화제 종류Table 14 Types of Admixtures

구 분division 내 용Contents 성 상Statue Contec N   Contec N H사 Special Blend Pozzolan         Company H Special Blend Pozzolan 회색분말 Gray powder Contec S   Contec S H사 Special Blend Pozzolan         Company H Special Blend Pozzolan 회색분말 Gray powder D-650   D-650 H사 Diatom Calcined at 650℃         Company H Diatom Calcined at 650 ℃ 살구색분말 Apricot powder SP-600   SP-600 H사 Special Blend Pozzolan         Company H Special Blend Pozzolan 백색분말 White powder P-800   P-800 Y사 Ordinary Pozzolan         Y company Ordinary Pozzolan 연회색분말 Light gray powder ∑1000   ∑1000 D사 Pozzolan         Company D Pozzolan 백색분말 White powder

본 발명에서 사용한 유동화제는 표 15와 같다.   The fluidizing agent used in the present invention is shown in Table 15.

(표 15) 유동화제 종류Table 15 Types of Glidants

구 분division 내 용Contents 형 태shape 파워콘 - 100Power Con-100 K사 Naphtalene Sulphonate 나트륨염 제품K Naphtalene Sulphonate Sodium Salt Products 암갈색 액체Dark brown liquid Polycarbonic AcidPolycarbonic acid D사 Poly Carbone산계 제품Company D Poly Carbone Acid Product 연황색 액체Light yellow liquid Sodium GluconateSodium Gluconate S사 수입제품S company imported products 담황색 액체Pale yellow liquid 플로 2000SFlow 2000S D사 Napthalene formaldehyde Sulphonate와 High Molecular Weight Polymer를 주성분으로 한 제품Product composed mainly of Napthalene formaldehyde Sulphonate and High Molecular Weight Polymer of Company D. 연황색 액체Light yellow liquid

다음에 본 발명에서 사용되는 배합비를 조사하였다.Next, the compounding ratio used in the present invention was investigated.

먼저, 표 16에 도시된 바와 같이, OBS를 BAS로 대체하여 시멘트 모르타르의 물성변화를 조사하였다.First, as shown in Table 16, the change of physical properties of cement mortar was investigated by replacing OBS with BAS.

(표 16) 배합비Table 16 Formulation Ratio

시료 No. 재료(%)Sample N o . material(%) CTLCTL BCM-1BCM-1 OPC OBS BAS             OPC OBS BAS 29.0 71.0 -         29.0 71.0- 29.0 - 71.0        29.0-71.0 합 계 파워콘-100 CaCl2 Total Power Con-100 CaCl 2 100 0.5 0.5        100 0.5 0.5 100 0.5 0.5       100 0.5 0.5 플로(mm)(142±10) 물/시멘트(%)     Flow (mm) (142 ± 10) Water / Cement (%) 48.5         48.5 107.8       107.8 압축 강도(kg/cm2)Compressive strength (kg / cm 2 ) 수중 양생 7일7 days underwater curing 310310 7777 수중 양생 28 일28 days underwater curing 431431 102102

(주) CTL : Control Mix          CTL: Control Mix

BCM : Bottom Ash Cement Mortar        BCM: Bottom Ash Cement Mortar

OPC : Ordinary Portland Cement        OPC: Ordinary Portland Cement

OBS : Ordinary Beach Sand        OBS: Ordinary Beach Sand

SAND : Ordinary Beach Sand         SAND: Ordinary Beach Sand

BAS : Bottom Ash Sand        BAS: Bottom Ash Sand

다음에 표 7에 도시된 바와 같이, BAS로 OBS를 점차적으로 줄이면서, 줄어드는 양만큼 시멘트로 보상하였을 때의 시멘트 모르타르의 물성 변화를 조사하였다.Next, as shown in Table 7, the change in the physical properties of the cement mortar when the BAS was gradually reduced, while the amount compensated with cement by decreasing the amount.

(표 17) 배합비Table 17 Formulation Ratio

시료 No.재료(%)Sample N o .Material (%) BCM-1BCM-1 BCM-2BCM-2 BCM-3BCM-3 BCM-4BCM-4 BCM-5BCM-5 OPC BAS BAS BAS BAS BAS         OPC BAS BAS BAS BAS BAS 29.0 71.0 - - - -   29.0 71.0---- 31.9 - 68.1 - - -   31.9-68.1--- 34.8 - - 65.2 - -   34.8--65.2-- 40.6 - - - 59.4 -   40.6---59.4- 52.2 - - - - 47.8   52.2----47.8 합 계Sum 100100 100100 100100 100100 100100

(주) OPC : Ordinary Portland CementOPC Co., Ltd .: Ordinary Portland Cement

BCM : Bottom Ash Cement Mortar     BCM: Bottom Ash Cement Mortar

BAS : Bottom Ash Sand     BAS: Bottom Ash Sand

다음에 표 18에 도시된 바와 같이, 포졸란 혼화제 첨가에 따른 BAS 시멘트 모르타르의 물성 변화를 조사하였다.Next, as shown in Table 18, the physical properties of the BAS cement mortar with the addition of pozzolanic admixtures were investigated.

(표 18) 배합비Table 18 Formulation Ratio

시료 No.재료(%)Sample N o .Material (%) BCM-5BCM-5 BCM-6BCM-6 BCM-7BCM-7 BCM-8BCM-8 BCM-9BCM-9 BCM-10BCM-10 BCM-11BCM-11 OPC BAS PA-I PA-II PA-III PA-IV PA-V PA-VI     OPC BAS PA-I PA-II PA-III PA-IV PA-V PA-VI 52.2 47.8 - - - - - -  52.2 47.8------ 47.0 47.8 5.2 - - - - -  47.0 47.8 5.2----- 47.0 47.8 - 5.2 - - - -  47.0 47.8-5.2---- 47.0 47.8 - - 5.2 - - -  47.0 47.8--5.2--- 47.0 47.8 - - - 5.2 - -  47.0 47.8---5.2-- 47.0 47.8 - - - - 5.2 -  47.0 47.8----5.2- 47.0 47.8 - - - - - 5.2  47.0 47.8-----5.2 합 계Sum 100100 100100 100100 100100 100100 100100 100100

(주) PA-I : Pozzolan Admixture (Contec N : German Made Pozzolan)  PA-I: Pozzolan Admixture (Contec N: German Made Pozzolan)

PA-II : Pozzolan Admixture (Contec S : German Made Pozzolan)         PA-II: Pozzolan Admixture (Contec S: German Made Pozzolan)

PA-III : Pozzolan Admixture (H사 Specially Calcined Diatom)         PA-III: Pozzolan Admixture (H Company Specially Calcined Diatom)

PA-IV : Pozzolan Admixture (H사 Specially Blend Pozzolan)         PA-IV: Pozzolan Admixture (H Company Specially Blend Pozzolan)

PA-V : Pozzolan Admixture (Y사 Ordinary Fly Ash Pozzolan)         PA-V: Pozzolan Admixture (Y Company's Ordinary Fly Ash Pozzolan)

PA-VI : Pozzolan Admixture (∑1000 : Y사 Pozzolanic Type         PA-VI: Pozzolan Admixture (∑1000: Y company Pozzolanic Type

Material)                 Material)

그 후 표 19에 도시된 바와 같이, 여러종류의 유동화제 첨가에 따른 BAS 시멘트 모르타르의 물성변화를 조사하였다. Then, as shown in Table 19, the physical properties of the BAS cement mortar with the addition of various kinds of fluidizing agents were investigated.

(표 19) 배합비Table 19 Formulation Ratio

시료 No.재료(%)Sample N o .Material (%) BAS-12BAS-12 BAS-13BAS-13 BAS-14BAS-14 12-112-1 12-212-2 12-312-3 13-113-1 13-213-2 13-313-3 14-114-1 14-214-2 14-314-3 OPC BAS PA-III PA-IV       OPC BAS PA-III PA-IV 52.2 47.8 - - 52.2 47.8-- 52.2 47.8 - - 52.2 47.8-- 52.2 47.8 - - 52.2 47.8-- 47.0 47.8 5.2 - 47.0 47.8 5.2- 47.0 47.8 5.2 - 47.0 47.8 5.2- 47.0 47.8 5.2 - 47.0 47.8 5.2- 47.0 47.8 - 5.2 47.0 47.8-5.2 47.0 47.8 - 5.2 47.0 47.8-5.2 47.0 47.8 - 5.2 47.0 47.8-5.2 합 계Sum 100100 100100 100100 100100 100100 100100 100100 100100 100100

(주) PCA : Poly Carbonate AcidPCA: Poly Carbonate Acid

SG : Sodium Gluconate     SG: Sodium Gluconate

FS : Flow 2000S     FS: Flow 2000S

본 발명에 따른 시편의 제작과정을 도 1에 도시한다. 도 1은 본 발명에 따른 바텀 애쉬를 사용한 고강도 시멘트 모르타르의 조성물 및 그 제조 방법을 실행하기 위한 실험의 진행도이다.1 shows a manufacturing process of the specimen according to the present invention. 1 is a progress diagram of an experiment for carrying out a composition of high strength cement mortar using a bottom ash according to the present invention and a method for producing the same.

모든 시료는 중량 퍼센테이지로 계량하였으며 혼합은 한국 공업규격 KS L 5109에 따라 혼합수를 제 1속으로 30초 동안 혼합 후 제 2속으로 3초 동안 혼합 후 90초동안 방치하였다. 방치하는 동안 용기 측면에 모르타르를 전부 배치안으로 긁어내리고 수분의 증발을 막기 위해 용기에 뚜껑을 덮어둔 후 2속으로 60초 동안 혼합하고 혼합을 마쳤다. 플로(Flow)테이블을 이용하여 만족한 플로값을 얻은 모르타르를 혼합용기에 다시 넣어 15초간 혼합 후 입방체를 성형하였다. 입방체 성형 제작을 위한 다짐은 다짐봉을 이용하여 약 10초 동안에 4바퀴로 32회를 균일한 압력으로 한 시료에 6개의 입방체를 제작 후에 고무망치로 입방체 모서리를 쳐서 균일하게 입방체에 모르타르가 자리잡도록 하였다.All samples were weighed by weight percentage, and the mixture was mixed for 30 seconds at a first speed after mixing for 30 seconds at a second speed, and then left for 90 seconds according to Korean Industrial Standard KS L 5109. While standing, the mortar on the sides of the container was scraped into the batch, and the lid was placed on the container to prevent evaporation of water, followed by mixing for 2 seconds and 60 seconds. Using a flow table, the mortar having a satisfactory flow value was put back into a mixing vessel, mixed for 15 seconds, and a cube was formed. Compaction for the production of cube molding is made by using a compaction rod to make six cubes on a sample with four wheels of uniform pressure for about 10 seconds and then hitting the cube corners with a rubber hammer so that the mortar is uniformly placed on the cube. It was.

입방체제작 후 24시간 22℃건조기에서 건조 후 탈형하여 23±2℃의 물이 있는 용기에 넣어 수중양생 7일과 28일 건조 후 압축강도를 측정하였다.After producing cubes, the samples were dried in a 22 ℃ dryer for 24 hours, demolded, and placed in a container with water of 23 ± 2 ℃. The compressive strength was measured after 7 days and 28 days of curing in water.

또, 본 발명에 사용되는 측정 방법에 있어서, 시멘트 모르타르의 플로와 압축강도는 KS L 5105(수경성 시멘트 모르타르의 압축강도 시험방법)에 준하였다. 플로 측정은 KS L 5111(시멘트 시험용 플로 테이블)에 따라 플로표와 틀을 이용하여 15초동안에 25회 1.27㎝의 높이로 낙하시킨후 틀을 직각으로 들어올린 후 거의 같은 간격으로 4개의 지름을 측정한 흐름값(110±10㎜)의 평균을 사용한다. 본 발명에서는 표준사를 바텀 애쉬로 대체하였을 때 유동성이 좋지 않기 때문에 흐름값을 142±10㎜로 고정하여 실험하였다.In the measuring method used in the present invention, the flow and compressive strength of cement mortar were in accordance with KS L 5105 (Test method for compressive strength of hydraulic cement mortar). For flow measurement, use the flow table and the frame in accordance with KS L 5111 (cement test flow table), drop it to the height of 1.27cm for 25 times in 15 seconds, lift the frame at right angles, and measure the four diameters at approximately equal intervals. Use an average of one flow value (110 ± 10 mm). In the present invention, since the fluidity is not good when the standard yarn is replaced by the bottom ash, the experiment was fixed to the flow value of 142 ± 10 mm.

또, 본 발명에 사용되는 광물분석에 있어서, XRD(X-Ray Diffraction)는 프랑스 MAC Science사에 M03XHF형 장비로 측정하였으며, 이때의 측정 조건은 표 20과 같다.In addition, in the mineral analysis used in the present invention, XRD (X-Ray Diffraction) was measured by M03XHF type equipment from MAC Science, France, the measurement conditions are shown in Table 20.

(표 20) X선 회절 파라미터Table 20 X-ray Diffraction Parameters

방사선radiation CuKαCuKα 파장wavelength 0.15404㎚0.15404 nm 전압Voltage 40.0㎸40.0㎸ 전류electric current 30.0㎃30.0 ㎃ 스텝 폭Step width 0.020deg0.020deg 주사 속도Scanning speed 2.000deg/min2.000deg / min 슬릿Slit 1.0deg.(D.S.)1.00deg(S.S)0.30㎚(R.S.)1.0 deg. (D.S.) 1.00 deg. (S.S) 0.30 nm (R.S.) 주사 영역Scanning area 5°〈 2θ〈 70°5 ° <2θ <70 °

SEM(Scanning Electron Micrograph)은 일본 Topcon사의 SEM ABT-32형을 이용하여 20㎸, 2,000배 및 5,000배로 시편을 관찰하였다.SEM (Scanning Electron Micrograph) was observed at 20㎸, 2,000 times and 5,000 times using SEM ABT-32 of Topcon Japan.

기공 분포 PSD(Pore Size Distribution)는 수은 압입법(Mercury Intrusion Porosimetry)방식으로서 미국 Micromeritics사의 Auto Pore Ⅳ 9500형을 사용하였다. Pore Size Distribution (Pore Size Distribution) used Mercury Intrusion Porosimetry (Auto Pore IV 9500) from Micromeritics.

시료의 기공률 변화는 각 시료의 건조무게(W1), 포수수중무게(W2), 포수표건무게(W3)를 측정하여 다음 식에 준하였다.The porosity changes in the sample was given by measuring each sample of dry weight (W 1), catching the water weight (W 2), PO check gun weight (W 3) to the following equation.

다음에 OBS를 BAS로 대체한 시멘트 모르타르의 물성변화를 조사하였다.Next, the change of physical properties of cement mortar replacing OBS with BAS was investigated.

도 2는 플로 142±10일 때 CTL과 시료 No. BCM-1의 W/C(%)의 변화 그래프이고, 도 3은 플로 142±10일 때 CTL과 시료 No. BCM-1의 압축 강도 변화 그래프이며, 도 4는 CTL과 시료 No. BCM-1의 양생일수대 압축강도의 변화 그래프이다. 또, 표 21은 물성관계를 나타내는 표이다.2 shows CTL and sample No. when flow 142 ± 10. It is a graph of change in W / C (%) of BCM-1, and FIG. 3 shows CTL and sample No. Compressive strength change graph of BCM-1, Figure 4 is a CTL and a sample No. This is a graph of the change in curing strength versus compressive strength of BCM-1. Table 21 is a table showing the physical relationship.

표 21와 도 2 내지 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, OPC와 일반 모래를 사용한 시멘트 모르타르(CTL)에 BAS로 대체하였을 때에는 플로 142±10을 유지하기 위해서 CTL에서 필요로 하는 첨가물량(48.5%)보다 무려 122%에 가까운 물량을 더 많이 첨가하여야 하는 107.8%가 필요하다. As can be seen from Table 21 and FIGS. 2 to 4, when BAS was substituted for cement mortar (CTL) using OPC and general sand, the amount of additive required in CTL to maintain flow 142 ± 10 (48.5%) 107.8% is required to add more than 122% more than).

즉, BAS가 표준사보다 약 4-10%가 이상에 흡수력이 있기 때문이다. 또한, 압축강도면에서도 CTL 혼합의 7일 강도는 310 kg/cm2에 비하여 시료 No. BCM-1은 77 kg/cm2로서 무려 400%정도가 낮은 압축강도를 보였다. 수중양생 28일 압축강도 역시 CTL 혼합은 431 kg/cm2인데 비하여 시료 No. BCM-1은 102 kg/cm2로서 약 400% 정도 낮게 발현되었다. 이러한 결과로 보아 BAS를 표준사로 대체할 수가 없었고, BAS를 대체할 경우 BAS의 적정량을 도출해야 한다.In other words, BAS has absorbency of about 4-10% or more than standard yarn. In addition, in terms of compressive strength, the 7-day strength of CTL mixing was higher than that of 310 kg / cm 2 . BCM-1 showed 77 kg / cm 2 of compressive strength as low as 400%. Underwater curing 28-day compressive strength was also 431 kg / cm 2 CTL mixing compared to sample No. BCM-1 was 102 kg / cm 2 expressed about 400% lower. As a result, it was not possible to replace BAS with a standard company, and when BAS was replaced, an appropriate amount of BAS should be derived.

(표 21) 물성변화 결과Table 21 Property Changes

시료 No.재료(%)Sample N o .Material (%) CTLCTL BCM-1BCM-1 OPC OBS BAS             OPC OBS BAS 29.0 71.0 -        29.0 71.0- 29.0 - 71.0       29.0-71.0 합 계 파워콘-100 CaCl2 Total Power Con-100 CaCl 2 100 0.5 0.5       100          0.5 0.5 100 0.5 0.5      100         0.5 0.5 플로(mm) 물/시멘트(%)          Flow (mm) Water / Cement (%) 142.4 48.5       142.4 48.5 136.0 107.8      136.0 107.8 압축 강도(kg/cm2)Compressive strength (kg / cm 2 ) 수중 양생 7일7 days underwater curing 310310 7777 수중 양생 28일Underwater Curing 28 Days 431431 102102

(주) CTL : Control Mix          CTL: Control Mix

BCM : Bottom Ash Cement Mortar        BCM: Bottom Ash Cement Mortar

OPC : Ordinary Portland Cement        OPC: Ordinary Portland Cement

OBS : Ordinary Beach Sand        OBS: Ordinary Beach Sand

BAS : Bottom Ash Sand        BAS: Bottom Ash Sand

Powercon-100 : 시멘트양에 0.5%        Powercon-100: 0.5% of cement

CaCl2 : 시멘트양에 0.5%CaCl 2 : 0.5% in amount of cement

다음에 BAS의 치환율에 따른 시멘트 모르타르의 물성변화를 조사하였다.Next, the change of physical properties of cement mortar with BAS substitution rate was investigated.

도 5는 플로 142±10일 때 BAS 치환율에 따른 W/C(%) 변화 그래프이고, 도 6은 BAS로 일반사를 대체하였을 때 압축강도 변화 그래프이며, 도 7은 수중양생일수 대 BCM의 압축강도 변화 그래프이다. 또, 표 22는 물성결과를 나타내는 표이다.5 is a graph of change in W / C (%) according to BAS substitution rate when flow 142 ± 10, FIG. 6 is a graph of change in compressive strength when BAS is replaced with general yarn, and FIG. 7 is compression of BCM versus BCM Intensity change graph. Table 22 is a table showing the physical property results.

CTL 혼합에서 일반사를 BAS로 대체하고, 대체한 만큼 OPC로 보상하였을 때 수중 양생과 28일의 압축강도는 표 22과 도 5 내지 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, BAS로 일반사를 대체하였을 때 CTL 혼합의 압축강도와 같거나 그 이상이 되려면, BAS의 대체율은 약 54% 정도 임을 알 수가 있고, 이때에 필요한 OPC양은 46%이다. 일반사를 BAS로 대체한 시멘트 모르타르 중 시료 No. BCM-5는 수중 7일 압축강도가 534 kg/cm2이고 28일 압축강도가 600 kg/cm2로서 CTL 혼합보다 각각 72%(7일)와 42%(28일)가 증가된다. 따라서, 적어도 BAS를 이용한 고강도 시멘트 모르타르를 제조하기 위해서는 시료 No. BCM-5가 기준이 된다.In the CTL mixture, when ordinary yarns were replaced with BAS and compensated by OPC, the curing time and compressive strength of 28 days were replaced by BAS as shown in Table 22 and FIGS. 5 to 7. When it is equal to or higher than the compressive strength of the CTL mixture, the replacement rate of BAS is about 54%, and the amount of OPC required is 46%. Sample No. in cement mortar replacing ordinary sand with BAS BCM-5 has a compressive strength of 534 kg / cm 2 in water and 600 kg / cm 2 in 28 days, which is 72% (7 days) and 42% (28 days) higher than CTL mixing, respectively. Therefore, in order to manufacture high strength cement mortar using at least BAS, sample No. BCM-5 is the standard.

(표 22) 물성결과(Table 22) Property results

시료 No.재료(%)Sample N o .Material (%) BCM-1BCM-1 BCM-2BCM-2 BCM-3BCM-3 BCM-4BCM-4 BCM-5BCM-5 OPC BAS BAS BAS BAS BAS            OPC BAS BAS BAS BAS BAS 29.0 71.0 - - - -   29.0 71.0---- 31.9 - 68.1 - - -   31.9-68.1--- 34.8 - - 65.2 - -   34.8--65.2-- 40.6 - - - 59.4 -   40.6---59.4- 52.2 - - - - 47.8   52.2----47.8 합 계 파워콘-100CaCl2 Total Power Con-100-100 CaCl 2 100 0.5 0.5  100     0.5 0.5 100 0.5 0.5  100     0.5 0.5 100 0.5 0.5  100     0.5 0.5 100 0.5 0.5  100     0.5 0.5 100 0.5 0.5  100     0.5 0.5 플로(mm)(142±10) 물/시멘트(%)Flow (mm) (142 ± 10) Water / Cement (%) 107.8107.8 96.296.2 81.381.3 64.464.4 36.336.3 압축 강도(kg/cm2)Compressive strength (kg / cm 2 ) 수중 양생 7일7 days underwater curing 7777 9797 165165 257257 534534 수중 양생 28일Underwater Curing 28 Days 102102 141141 239239 344344 620620

(주) OPC : Ordinary Portland CementOPC Co., Ltd .: Ordinary Portland Cement

BCM : Bottom Ash Cement Mortar     BCM: Bottom Ash Cement Mortar

BAS : Bottom Ash Sand     BAS: Bottom Ash Sand

Powercon-100 : 시멘트 양에 0.5%     Powercon-100: 0.5% on cement volume

CaCl2 : 시멘트 양에 0.5%CaCl 2 : 0.5% on amount of cement

다음에 포졸란 혼화제 첨가에 따른 BAS 시멘트 모르타르의 물성변화를 조사하였다.Next, the change of physical properties of BAS cement mortar with the addition of pozzolanic admixture was investigated.

도 8은 혼화재가 첨가된 BCM 시멘트 모르타르와의 W/C (%) 변화 그래프이고, 도 9는 혼화재가 첨가된 BCM 시멘트 모르타르의 압축강도 변화 그래프이며, 도10은 혼화재가 첨가된 BCM 시멘트 모르타르의 양생일수에 따른 압축강도 변화 그래프이다. 또, 표 23은 물성결과를 나타내는 표이다.FIG. 8 is a graph showing a change in W / C (%) of BCM cement mortar with admixtures, FIG. 9 is a graph of change in compressive strength of BCM cement mortar with admixtures, and FIG. 10 is a graph of BCM cement mortar with admixtures. Compressive strength change graph according to curing days. Table 23 is a table showing the physical property results.

여러 가지 종류의 포졸란 첨가재를 시료 No. BCM-5에 첨가하였을 때 압축강도 변화는 표 23과 도 8 내지 도 10에 나타난 바와 같다. 먼저 수중양생 7일 압축강도만을 비교하면, 이들의 강도는 크게 개선되어 보이지는 않는다. 동시에 수중양생 28일 압축강도에서도 크게 개선되어 있지는 않지만, 적어도 시료 No. BCM-8와 시료 No. BCM-9는 시료 No. BCM-5보다 약 5-20%정도(28일 경우)가 개선되어 있음을 알 수 있다. Various types of pozzolanic additives were used as sample No. The compressive strength change when added to BCM-5 is shown in Table 23 and FIGS. 8 to 10. First, when comparing only the 7-day compressive strength of the underwater curing, their strength does not appear to be greatly improved. At the same time, even in 28 days of compressive strength, it is not much improved, but at least sample No. BCM-8 and Sample No. BCM-9 is sample No. It can be seen that about 5-20% (if 28) is improved over BCM-5.

그러나, 플로만을 비교하였을 때 시료 No. BCM-8과 9는 시료 No. BCM-5보다는 더 높은 물양이 첨가되어 물첨가량을 조절하게 되면 압축강도가 개선될 것으로 조사되었다.However, Sample No. BCM-8 and 9 are sample No. It was found that the higher the amount of water added than the BCM-5, the better the compressive strength would be.

(표 23) 물성결과Table 23. Property Results

시료 No.재료(%)Sample N o .Material (%) BCM-5BCM-5 BCM-6BCM-6 BCM-7BCM-7 BCM-8BCM-8 BCM-9BCM-9 BCM-10BCM-10 BCM-11BCM-11 OPC BAS PA-I PA-II PA-III PA-IV PA-V PA-VI         OPC BAS PA-I PA-II PA-III PA-IV PA-V PA-VI 52.2 47.8 - - - - - -  52.2 47.8------ 47.0 47.8 5.2 - - - - -  47.0 47.8 5.2----- 47.0 47.8 - 5.2 - - - -  47.0 47.8-5.2---- 47.0 47.8 - - 5.2 - - -  47.0 47.8--5.2--- 47.0 47.8 - - - 5.2 - -  47.0 47.8---5.2-- 47.0 47.8 - - - - 5.2 -  47.0 47.8----5.2- 47.0 47.8 - - - - - 5.2  47.0 47.8-----5.2 합 계 파워콘-100 CaCl2 Total Power Con-100 CaCl 2 100 0.5 0.5 100    0.5 0.5 100 0.5 0.5 100    0.5 0.5 100 0.5 0.5 100    0.5 0.5 100 0.5 0.5 100    0.5 0.5 100 0.5 0.5 100    0.5 0.5 100 0.5 0.5 100    0.5 0.5 100 0.5 0.5 100    0.5 0.5 플로(mm) 물/시멘트(%)       Flow (mm) Water / Cement (%) 132.5 36.3 132.5 36.3 132.4 38.5 132.4 38.5 131.4 42.5 131.4 42.5 135.8 43.6 135.8 43.6 132.6 42.5 132.6 42.5 132.5 43.6 132.5 43.6 135.4 45.4 135.4 45.4 압축강도(kg/cm2)Compressive strength (kg / cm 2 ) 수중 양생 7일7 days underwater curing 534534 563563 488488 546546 583583 480480 510510 수중 양생 28일Underwater Curing 28 Days 620620 645645 545545 659659 680680 648648 626626

(주) PA-I : Pozzolan Admixture (Contec N : German Made Pozzolan)PA-I: Pozzolan Admixture (Contec N: German Made Pozzolan)

PA-II : Pozzolan Admixture (Contec S : German Made Pozzolan)      PA-II: Pozzolan Admixture (Contec S: German Made Pozzolan)

PA-III : Pozzolan Admixture (H사 Specially Prepared Calcined      PA-III: Pozzolan Admixture (H Company Specially Prepared Calcined

Diatom)               Diatom)

PA-IV : Pozzolan Admixture (H사 Specially Blend Pozzolan)      PA-IV: Pozzolan Admixture (H Company Specially Blend Pozzolan)

PA-V : Pozzolan Admixture (Y사 Ordinary 플라이 애쉬 Pozzolan)      PA-V: Pozzolan Admixture (Y Company's Ordinary Fly Ash Pozzolan)

PA-VI : Pozzolan Admixture (∑1000 : Y사 Pozzolanic Type      PA-VI: Pozzolan Admixture (∑1000: Y company Pozzolanic Type

Material)              Material)

Powercon-100 : 시멘트 양에 0.5%      Powercon-100: 0.5% on cement volume

CaCl2 : 시멘트 양에 0.5%CaCl 2 : 0.5% on amount of cement

다음에 유동화제 첨가에 따른 BAS 시멘트 모르타르의 물성변화를 조사하였다.Next, the change of physical properties of BAS cement mortar with fluidizing agent was investigated.

도 11은 BCM 시멘트 모르타르에 유동화제가 첨가될 때 W/C (%) 변화 그래프이고, 도 12는 BCM 시멘트 모르타르에 유동화제가 첨가될 때 압축강도 변화 그래프이고, 도 13은 시료 No. BCM-12에 유동화제가 첨가될 때의 압축강도 변화 그래프이고, 도 14는 시료 No. BCM-13에 유동화제가 첨가될때의 압축강도 변화 그래프이며, 도 15는 시료 No. BCM-14에 유동화제가 첨가될 때의 압축강도 변화 그래프이다. 또, 표 24은 물성결과를 나타내는 표이다.FIG. 11 is a graph showing a change in W / C (%) when the fluidizing agent is added to the BCM cement mortar, FIG. 12 is a graph showing a change in compressive strength when the fluidizing agent is added to the BCM cement mortar, and FIG. Compressive strength change graph when the fluidizing agent is added to BCM-12, Figure 14 is a sample No. Compressive strength change graph when the fluidizing agent is added to BCM-13, Figure 15 is a sample No. Compressive strength change graph when fluidizing agent is added to BCM-14. Table 24 is a table showing the physical property results.

표 24 및 도 11 내지 도 15에 있어서, 제 3단계에서 가장 압축강도 증가에 효력이 컸던 시멘트 모르타르는 시료 No. BCM-6, 시료 No. BCM-8이다. 그러나, 시료 No. BCM-6은 독일수입산 첨가재이고, 시료 No. BCM-8과 거의 같은 수준의 압축강도를 보여 더 이상 실험이 진행되지 아니하였다. 따라서, 시료 No. BCM-8과 시료 No. BCM-9에 고성능 유동화제 첨가 후 압축강도의 결과에 따르면, 고성능 유동화제는 상당한 압축강도 개선을 보여주고 있다. 이중에서도 PCA(Poly Carbonate Acid) 유동화제가 가장 효과적이었으며, 그 다음으로는 Powercon-100으로 나타났다. In Table 24 and FIGS. 11 to 15, the cement mortar having the most effective increase in compressive strength in the third step was sample no. BCM-6, Sample No. BCM-8. However, sample No. BCM-6 is a German import additive, sample No. The compressive strength was almost the same as that of BCM-8, and no further experiments were conducted. Therefore, sample No. BCM-8 and Sample No. According to the results of the compressive strength after adding the high performance fluidizing agent to the BCM-9, the high performance fluidizing agent shows a significant improvement in the compressive strength. Among them, PCA (Poly Carbonate Acid) fluidizing agent was the most effective, followed by Powercon-100.

이때 가장 압축강도가 개선된 시멘트 모르타르는 시료 No. BCM-13-2로서, 수중양생 7일 압축강도는 584kg/cm2이고, 수중양생 28일 압축강도는 710kg/cm2을 보여주고 있어, 적어도 고강도 전주나 파일용 콘크리트를 제작하기 위한 BAS 시멘트 모르타르로서 충분하였다.At this time, the cement mortar with the best compressive strength was improved. As the BCM-13-2, and underwater curing 7 days compressive strength of 584kg / cm 2, the water curing 28 day compressive strength is shown here to 710kg / cm 2, BAS cement mortar, at least for preparing a high-strength concrete electric pole or a file for Was enough.

(표 24) 물성결과(Table 24) Property results

시료 No.재료(%)Sample N o .Material (%) BCM-12BCM-12 BCM-13BCM-13 BCM-14BCM-14 12-112-1 12-212-2 12-312-3 13-113-1 13-213-2 13-313-3 14-114-1 14-214-2 14-314-3 OPC BAS PA-III PA-IV          OPC BAS PA-III PA-IV 52.2 47.8 - - 52.2 47.8-- 52.2 47.8 - - 52.2 47.8-- 52.2 47.8 - - 52.2 47.8-- 47.0 47.8 5.2 - 47.0 47.8 5.2- 47.0 47.8 5.2 - 47.0 47.8 5.2- 47.0 47.8 5.2 - 47.0 47.8 5.2- 47.0 47.8 - 5.2 47.0 47.8-5.2 47.0 47.8 - 5.2 47.0 47.8-5.2 47.0 47.8 - 5.2 47.0 47.8-5.2 합 계 파워콘-100 PCA SG+FS(1:1) CaCl2 Total Power Con-100 PCA SG + FS (1: 1) CaCl 2 100 0.5 - - 0.5100   0.5--0.5 100 - 0.5 - 0.5100   -0.5-0.5 100 - - 0.5 0.5100   --0.5 0.5 100 0.5 - - 0.5100   0.5--0.5 100 - 0.5 - 0.5100   -0.5-0.5 100 - - 0.5 0.5100   --0.5 0.5 100 0.5 - - 0.5100   0.5--0.5 100 - 0.5 - 0.5100   -0.5-0.5 100 - - 0.5 0.5100   --0.5 0.5 플로(mm) 물/시멘트(%)       Flow (mm) Water / Cement (%) 145.5 40.3145.5 40.3 136.4 34.0136.4 34.0 131.2 40.2131.2 40.2 133.6 40.4133.6 40.4 142.3 38.5142.3 38.5 130.9 43.8130.9 43.8 133.6 38.8133.6 38.8 139.5 43.1139.5 43.1 136.2 39.0136.2 39.0 압축강도(kg/cm2)Compressive strength (kg / cm 2 ) 수중 양생 7일7 days underwater curing 421421 572572 430430 530530 584584 525525 583583 520520 547547 수중 양생 28일Underwater Curing 28 Days 564564 693693 627627 632632 710710 650650 681681 635635 621621

(주) PCA : Poly Carbonate Acid PCA: Poly Carbonate Acid

SG : Sodium Gluconate       SG: Sodium Gluconate

FS : Flow 2000S       FS: Flow 2000S

PCA : 시멘트 양에 0.5%       PCA: 0.5% on cement volume

SG+FS : 시멘트 양에 0.5%       SG + FS: 0.5% on cement volume

CaCl2 : 시멘트 양에 0.5%CaCl 2 : 0.5% on amount of cement

다음에 일반사와 본 발명에 따른 BAS 시멘트 모르타르에 수화반응 상태를 알아보기 위한 XRD 분석결과를 도 16에 나타내었다. 도 16은 일반사와 본 발명에 따른 BAS 시멘트 모르타르의 XRD 패턴을 나타낸 도면이다.Next, XRD analysis results for determining the state of hydration reaction to BAS cement mortar according to the general company and the present invention are shown in FIG. 16. 16 is a view showing the XRD pattern of BAS cement mortar according to the general yarn and the present invention.

특히, BAS 시멘트 모르타르 중에서 가장 높은 압축강도를 보여준 시료 No. BCM-5를 선택하였다. CTL 경우 26.6℃부근에서 석영 피크(Quartz Peak)가 강하게 나타나는 것을 볼 수 있었으나, 시료 No. BCM-5 경우는 CTL의 석영 피크에 비하여 현저하게 감소하고 동시에 C2SH (Dicalcium Silicate Hydrate)와 Ca(OH)2의 피크가 발달되고 있음을 알 수 있다. 석영 피크가 둔화된 것은 Ca(OH)2와 반응하여 C2SH를 생성하기 때문이며, Ca(OH)2 발달을 많은 시멘트가 함유된 까닭이다. 시료 No. BCM-5에 압축강도의 상승도 여기와 관련되어 있는 것으로 고려된다. C2SH의 생성은 시멘트에서 가장 많은 양을 차지하고 있는 C3S(3CaO·SiO2)와 C2S(2CaO·SiO2)의 수화반응에 의하여 생성된 것으로서 시멘트가 경화됨에 따라 나타난다. 시멘트 강도는 초기에는 C3S가 대부분을 차지하지만, 28일 이후에는 C3S와 C2S가 거의 반반씩 강도에 기여하고 있다. K2Mg2(SO4) 3는 압축강도 발달에 크게 영향을 미치지 않는다.In particular, the sample No. showing the highest compressive strength among BAS cement mortars. BCM-5 was selected. In the case of CTL, quartz peaks appeared strongly around 26.6 ° C. In the case of BCM-5, it can be seen that the peaks of C 2 SH (Dicalcium Silicate Hydrate) and Ca (OH) 2 are significantly reduced compared to the quartz peak of CTL. The slowing of the quartz peak is due to the reaction with Ca (OH) 2 to produce C 2 SH, which is why Ca (OH) 2 development contains a lot of cement. Sample No. The increase in compressive strength in BCM-5 is also considered to be related to excitation. The formation of C 2 SH is produced by the hydration of C 3 S (3CaO · SiO 2 ) and C 2 S (2CaO · SiO 2 ), which occupy the largest amount in cement, as the cement hardens. Initially, the strength of cement is mostly C 3 S, but after 28 days, C 3 S and C 2 S contribute almost half of the strength. K 2 Mg 2 (SO 4 ) 3 does not significantly affect the development of compressive strength.

또한, CTL 혼합과 본 발명에 따른 시료 No. BCM-5 혼합의 SEM상에서 비교는 도 17 및 도 18에서 알 수 있다. 도 17은 배율 2000으로서 일반사와 본 발명에 따른 BAS 시멘트 모르타르의 SEM 관찰 도면이고, 도 18은 배율 5000으로서 일반사와 본 발명에 따른 BAS 시멘트 모르타르의 SEM 관찰 도면이다.다.In addition, CTL mixing and Sample No. according to the present invention. A comparison on SEM of the BCM-5 mix can be seen in FIGS. 17 and 18. FIG. 17 is a SEM observation diagram of a general yarn and BAS cement mortar according to the present invention at a magnification 2000, and FIG. 18 is a SEM observation view of a general yarn and BAS cement mortar according to the present invention at a magnification 5000.

먼저, 시료 No. BCM-5에서는 C2SH로 사료되는 파이버 결정체(Fibre Crystalline)가 CTL 혼합보다 더 많이 생성되어 있고, 동시에 크기 면에서도 시료 No. BCM-5가 더 잘 발달되어 있다. 또한, BAS로 사료되는 모래도 고르게 분포되어 있어 전체적으로 치밀하고 안정된 구조를 관찰 할 수 있다. 이러한 사실은 XRD에서 보여준 결과와 압축강도 발달과 무관하지 않다.First, sample No. In BCM-5, more Fiber Crystalline, which is thought to be C 2 SH, is produced than CTL mixture, and at the same time, Sample No. BCM-5 is better developed. In addition, the sand fed by BAS is evenly distributed so that the overall compact and stable structure can be observed. This fact is not related to the results shown in XRD and the development of compressive strength.

또, CTL 혼합과 본 발명에 따른 BCM 혼합에서 PSD 차이는 도 19 및 도 20에서 볼 수 있다. 도 19는 일반사와 본 발명에 따른 BAS 시멘트 모르타르의 PSD 분포를 나타내는 도면이고, 도 20은 일반사와 본 발명에 따른 BAS 시멘트 모르타르의 PSD 누적분포를 나타내는 도면이다.In addition, PSD differences in CTL mixing and BCM mixing according to the present invention can be seen in FIGS. 19 and 20. FIG. 19 is a diagram illustrating PSD distribution of general yarns and BAS cement mortar according to the present invention, and FIG. 20 is a diagram illustrating PSD cumulative distribution of BAS cement mortar according to the present invention.

CTL 혼합에서는 주로 약 7,000-12,000nm의 공극이 분포되어 있는 반면에 본 발명에 따른 시료 No. BCM-5는 70-80nm 공극이 주로 분포되어 있지만 그 부피 면에서는 CTL 혼합보다 대단히 작은 양이다. 이들의 누적 공극 부피 면에서도 100 - 12,000nm가 주로 CTL에서 보이고 있고, 본 발명에 따른 BCM 혼합에서는 그 부피가 비교도 되지 않을 만큼 작게 분포되어 있다. 이러한 현상은 다량의 시멘트가 BAS를 고르게 그리고 치밀하게 둘러쌓고 있는 매트릭스로 볼 수 있다. 이러한 현상은 본 발명에 따른 시료 No. BCM-5 혼합이 더 높은 압축강도를 낼 수 있는 요인이기도 하다.In the CTL mixture, the pores of about 7,000-12,000 nm are mainly distributed, while the sample No. BCM-5 has a large distribution of 70-80 nm pores but in volume it is much smaller than CTL mixing. In terms of their cumulative pore volume, 100-12,000 nm is mainly seen in the CTL, and in the BCM mixing according to the present invention, the volume is distributed so small that it cannot be compared. This phenomenon can be seen as a matrix in which a large amount of cement evenly and tightly surrounds the BAS. This phenomenon is due to the sample No. BCM-5 mixing is also a factor that can lead to higher compressive strength.

다음에 일반사 시멘트 모르타르와 포졸란이 첨가된 본 발명에 따른 BCM의 비교에 대해 설명한다.Next, a comparison of the BCM according to the present invention to which ordinary sand cement mortar and pozzolan are added will be described.

비교적 높은 압축강도를 보여준 시료 No. BCM-8과 시료 No. BCM-9를 CTL 혼합과 XRD에서 비교하였다. 도 21은 BCM 시멘트 모르타르에 혼화재 첨가일 때의 XRD 패턴을 나타내는 도면이다.Sample No. showing relatively high compressive strength BCM-8 and Sample No. BCM-9 was compared in CTL mixing and XRD. FIG. 21 is a diagram showing an XRD pattern when admixture is added to BCM cement mortar. FIG.

시료 No. BCM-8과 시료 No. BCM-9의 XRD 패턴은 시료 No. BCM-5와 크게 다르지 아니하였다. 동시에 CTL 혼합과 비교하여도 시료 No. BCM-5처럼 크게 변화되지 아니하였다. 시료 No. BCM-8은 시료 No. BCM-5보다는 Ca(OH)2 피크가 둔화되어 있음이 특이하다. 이러한 둔화 현상은 시료 No. BCM-8에 첨가된 포졸란이 시료 No. BCM-9에 첨가된 포졸란보다 수화반응에 더 적극적임을 나타낸다.Sample No. BCM-8 and Sample No. The XRD pattern of BCM-9 was sample No. It was not significantly different from BCM-5. At the same time, sample No. It did not change as much as BCM-5. Sample No. BCM-8 is sample No. It is unusual that the Ca (OH) 2 peak is slower than BCM-5. This slowing phenomenon was observed in sample No. Pozzolanic acid added to BCM-8 was sample no. It is more active in hydration than pozolan added to BCM-9.

또, 일반사 시멘트 모르타르와 포졸란이 첨가된 본 발명에 따른 BCM의 비교에 대해 CTL 혼합과 본 발명에 따른 시료의 SEM상에서 비교는 도 22 및 도 23에서 알 수 있다. 도 22는 배율 2000으로 BCM 시멘트 모르타르에 혼화재가 첨가된 SEM 관찰 도면이고, 도 23은 배율 5000으로 BCM 시멘트 모르타르에 혼화재가 첨가된 SEM 관찰 도면이다.In addition, the comparison of the BCM according to the present invention to which the ordinary yarn cement mortar and the pozolan were added can be seen in the SEM image of the CTL mixture and the sample according to the present invention in FIGS. 22 and 23. FIG. 22 is an SEM observation diagram in which the admixture is added to the BCM cement mortar at a magnification of 2000. FIG. 23 is an SEM observation diagram in which the admixture is added to the BCM cement mortar at a magnification of 5000.

CTM 혼합보다는 포졸란이 첨가된 시료 No. BCM-8과 시료 No. BCM-9 혼합이 더 솜털처럼 조직이 치밀하다. 동시에 시료 No. BCM-8은 시료 No. BCM-9보다 더 치밀한 구조를 보여주고 있으며, 파이버 결정체는 시료 No. BCM-9에서 더 잘 발달되어 있다. 이러한 이유로 시료 No. BCM-8과 시료 No. BCM-9는 CTL 혼합보다 높은 압축강도를 나타낸다.Sample No. with Pozolan added rather than CTM mixing BCM-8 and Sample No. BCM-9 blend is more downy tissue. At the same time, sample No. BCM-8 is sample No. It shows a more compact structure than BCM-9, and the fiber crystals were obtained using sample No. Better developed in BCM-9. For this reason, Sample No. BCM-8 and Sample No. BCM-9 has higher compressive strength than CTL mixing.

또한, 일반사 시멘트 모르타르와 포졸란이 첨가된 본 발명에 따른 BCM의 비교에 대해 CTL 혼합과 본 발명에 따른 시료의 공극 분포의 비교는 도 24 및 도 25에서 알 수 있다. 도 23은 BCM 시멘트 모르타르에 혼화재가 첨가된 PSD 분포를 나타내는 도면이고, 도 24는 BCM 시멘트 모르타르에 혼화재가 첨가된 PSD 누적분포를 나타내는 도면이다.In addition, the comparison of the pore distribution of the CTL mixture and the sample according to the present invention with respect to the comparison of the BCM according to the present invention to which ordinary sand cement mortar and pozzolan were added can be seen in FIGS. 24 and 25. FIG. 23 is a diagram illustrating a PSD distribution in which a mixed material is added to a BCM cement mortar, and FIG. 24 is a diagram illustrating a PSD cumulative distribution in which a mixed material is added to a BCM cement mortar.

포졸란이 첨가된 시료 No. BCM-8과 시료 No. BCM-9의 공극분포는 크게 다르지 아니하다. 그러나, 이들이 CTL 혼합과 비교할 때는 시료 No. BCM-8과 시료 No. BCM-9가 훨씬 낮은 공극임을 보여주고 있다. 특히, 시료 No. BCM-8과 시료 No. BCM-9는 주로 70-100nm의 공극이 산재되어 있으나 CTL에서는 9,200-12,000nm의 높은 공극을 보여주고 있어, 이렇게 높은 공극율을 보여준 CTL 혼합이 낮은 압축강도를 보여준 것은 이상한 일이 아니라고 사료된다.Sample No. with Pozolan added BCM-8 and Sample No. The pore distribution of BCM-9 is not very different. However, when they were compared with CTL mixing, Sample No. BCM-8 and Sample No. The BCM-9 shows much lower voids. In particular, sample No. BCM-8 and Sample No. BCM-9 is mainly interspersed with 70-100nm pores, but CTL shows high porosity of 9,200-12,000nm, so it is not unusual that CTL mixture showing such high porosity shows low compressive strength.

다음에 포졸란이 첨가된 시료 No. BCM-5 모르타르의 고유동화제(PCA)첨가에 대해 도 26에 따라 설명한다.Next, sample No. to which pozzolan was added. The addition of a high fluidizing agent (PCA) of BCM-5 mortar will be described with reference to FIG. 26.

도 26은 유동화제가 첨가된 BCM 시멘트 모르타르의 XRD 패턴를 나타내는 도면이다.FIG. 26 is a diagram showing an XRD pattern of BCM cement mortar to which a glidant is added. FIG.

포졸란이 첨가된 시료 No. BCM-5와 여기에 고유동화제(PCA)가 첨가된 시료 No. BCM-13-2와 시료 No. BCM-14-1에서 보여준 XRD 피크에서의 변화는 도 24에 도시된 바와 같이 크게 다르지 않다. 다만 특이한 변화라면, Ca(OH)2 피크가 시료 No. BCM-13-2, 시료 BCM14-1에서는 시료 No. BCM-5보다 많이 감소하였다는 것과 석영 역시 같은 변화를 보여주고 있다. 이는 시료 No. BCM-13-2와 시료 No. BCM-14-1에서는 시료 No. BCM-5보다 수화반응이 활발하였다는 의미를 나타내고, 이를 뒷받침하는 사실은 시료 No. BCM-5보다 시료 No. BCM-13-2와 시료 No. BCM-14-1의 모르타르 압축강도가 더 발달되었다는 사실이다.Sample No. with Pozolan added Sample No. to which BCM-5 and a high fluidizing agent (PCA) were added. BCM-13-2 and Sample No. The change in the XRD peak shown in BCM-14-1 is not significantly different as shown in FIG. 24. However, if the change is unusual, Ca (OH) 2 peak is the sample No. In sample BCM-13-2 and sample BCM14-1, sample No. The decrease is much greater than that of BCM-5, and quartz shows the same change. This is sample no. BCM-13-2 and Sample No. In BCM-14-1, sample No. It indicates that the hydration reaction was more active than that of BCM-5. Sample No. from BCM-5 BCM-13-2 and Sample No. The mortar compressive strength of BCM-14-1 is further developed.

SEM상에서 관찰된 시료 No. BCM-5와 시료 No. BCM-13-2 및 시료 No. BCM-14-1과의 차이는 도 27 및 도 28에 도시된 바와 같이 거의 없다. Sample No. observed on SEM BCM-5 and Sample No. BCM-13-2 and Sample No. The difference from BCM-14-1 is almost as shown in FIGS. 27 and 28.

도 27은 배율 2000으로 유동화제가 첨가된 BCM 시멘트 모르타르의 SEM 패턴를 나타내는 도면이고, 도 28은 배율 5000으로 유동화제가 첨가된 BCM 시멘트 모르타르의 SEM 패턴를 나타내는 도면이다.다.FIG. 27 is a view showing an SEM pattern of a BCM cement mortar to which a fluidizing agent is added at a magnification of 2000, and FIG. 28 is a view showing an SEM pattern of a BCM cement mortar to which a fluidizing agent is added at a magnification of 5000.

시료 No. BCM-13-2와 시료 BCM14-1은 시료 No. BCM-5보다 더 밍그링(Mingling) 현상 즉, 뭉쳐져 있는 현상이 뚜렷하다는 것이다. 입자가 서로 뭉쳐져 있는 현상은 곧 치밀한 구조를 유발할 수 있기 때문에 압축강도 증가에 효과를 볼 수가 있다. 주로 밍그링 현상은 고강도 콘크리트 시멘트 모르타르에서 발견할 수 있는 패턴으로서, 시료 BCM -13-2와 시료 No. BCM-14-1 시멘트 모르타르에서도 같은 현상을 보여주는 것은 이례적이다.Sample No. BCM-13-2 and BCM14-1 are sample No. Mingling, or clustering, is more pronounced than the BCM-5. Agglomeration of particles into each other can lead to a dense structure, which is effective in increasing the compressive strength. Mining phenomenon is the pattern found in high-strength concrete cement mortar. Sample BCM-13-2 and sample no. It is unusual to see the same phenomenon in BCM-14-1 cement mortar.

또한, 도 29 및 도 30에서는 시료 No. BCM-14-1과 시료 No. BCM-13-2의 PSD를 나타내고 있다. 시료 No. BCM-14-1의 PSD는 시료 No. BCM-5과 크게 차이는 없으나, 시료 No. BCM-13-2는 시료 No. BCM-5보다 더 많은 기공이(100nm - 10,000nm) 분포되어 있다. 이중에서도 시료 No. BCM-13-2는 시료 No. BCM-14-1보다 100 - 1000nm 기공이 더 분포되어 있는 반면에 시료 No. BCM-14-1은 500 - 10,000nm 공극이 더 산재되어 있어, 사실상 시료 No. BCM-14-1이 시료 No. BCM-13-2보다 더 치밀하게 구성되어 있지는 않다고 볼 수 있다. 또한 70 - 80nm 사이즈의 크기에서도 시료 No. BCM-13-2이 시료 No. BCM-14-1보다 작게 분포되어 있는 것을 종합적으로 고려하여 볼 때 시료 No. BCM-13-2이 시료 No. BCM-14-1보다 더 치밀성을 가지고 있다고 보아진다. 압축강도 면에서도 시료 No. BCM-8이 시료 No. BCM-9보다 더 높은 이유도 이를 뒷받침하고 있다.29 and 30, the sample No. BCM-14-1 and Sample No. The PSD of BCM-13-2 is shown. Sample No. PSD of BCM-14-1 was sample No. Although not significantly different from BCM-5, Sample No. BCM-13-2 is sample No. More pores (100nm-10,000nm) are distributed than BCM-5. Sample No. BCM-13-2 is sample No. While there were more 100-1000 nm pores than BCM-14-1, the sample No. The BCM-14-1 is more interspersed with 500-10,000 nm pores, so in fact Sample No. BCM-14-1 is the sample No. It is not more compact than BCM-13-2. In addition, even in the size of 70-80 nm, sample No. BCM-13-2 is the sample No. In view of the overall distribution of BCM-14-1, Sample No. BCM-13-2 is the sample No. It is considered to be more compact than BCM-14-1. Sample No. also in terms of compressive strength. BCM-8 is the sample No. The reason for this is higher than that of the BCM-9.

이하, 바텀 애쉬 모래를 사용한 본 발명에 따른 고성능 콘크리트의 실시예를 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the high performance concrete according to the present invention using the bottom ash sand will be described.

본 발명에 있어서는 상술한 전단계의 BAS 잔골재를 이용한 고성능 콘크리트용 시멘트 모르타르와 BAS 잔골재를 이용하여 고성능 콘크리트를 개발한 것이다.In the present invention is to develop high-performance concrete using the high-performance concrete cement mortar and BAS fine aggregate using the above-described BAS fine aggregate.

본 발명에 따른 BAS 잔골재 콘크리트의 시험에 대해 도 31에 따라 설명한다. 도 31은 본 발명에 따른 BAS 잔골재 콘크리트의 시험 흐름도이다.Test of the BAS fine aggregate concrete according to the present invention will be described according to FIG. 31 is a test flow chart of BAS fine aggregate concrete according to the present invention.

즉, 본 발명에 있어서는 BAS 잔골재를 콘크리트용 천연쇄석 잔골재로 대체하여 콘크리트의 강도가 600-800 kg/cm2정도의 고성능 콘크리트를 개발하는 것이 다. BAS 잔골재가 콘크리트의 강도를 약화될 수 있다는 예상 하에 포졸란물질을 첨가하여 강도를 보완할 목적으로 사용하였고, 동시에 고성능 감수제와 고유동화제를 사용하면서 BAS 잔골재 고성능 콘크리트 강도 변화를 조사하였다. 동시에 굵은 골재의 크기를 조절하였을 때 BAS 콘크리트 강도가 어떻게 변화되는지도 조사하였다.That is, in the present invention is to replace the BAS fine aggregate with natural crushed stone aggregate for the development of high-performance concrete of about 600-800 kg / cm 2 of concrete strength. BAS fine aggregates were used for the purpose of supplementing the strength by adding pozzolanic materials in anticipation that BAS fine aggregates could weaken the strength of concrete. At the same time, we investigated how the BAS concrete strength changed when the coarse aggregate size was adjusted.

본 발명에 따른 시험에서는 600-800 kg/cm2의 고성능 콘크리트를 개발하기 위하여 국내에서 생산되는 부순 천연 굵은 골재를 그대로 사용하였고, 부순잔골재는 BAS 잔골재로 대체하여 최적배합비 선정을 그 목적으로 하고 있다. 따라서, 이러한 고성능 콘크리트를 제조하기 위하여 발전소에서 발생되는 바텀 애쉬를 잔골재를 사용하는 조건으로 콘크리트를 생산하기 때문에 최소 단위 시멘트량, 시공성을 고려한 물/시멘트비의 최소화, 고성능 감수제의 투여량 등을 결정한 후, BAS 잔골재 고성능 콘크리트를 개발하기 위한 자료를 제공하는 것이다.In the test according to the present invention, the domestically produced crushed natural coarse aggregate was used as it is to develop high-performance concrete of 600-800 kg / cm 2 , and the crushed fine aggregate was replaced with BAS fine aggregate to select the optimum compounding ratio. . Therefore, in order to manufacture such high-performance concrete, concrete is produced from the bottom ash generated at the power plant under the condition of using fine aggregates. Therefore, after determining the minimum unit cement amount, minimizing the water / cement ratio in consideration of construction property, and the dosage of the high-performance water reducing agent, etc. In addition, BAS fine aggregates provide the data for developing high-performance concrete.

또한, 콘크리트의 제조단가 상승문제를 해결하기 위하여 소요 압축강도를 만족하는 단위시멘트양의 최적사용량을 결정하되 시멘트는 일반적으로 사용되는 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였며, 유동성을 증진시키기 위하여 고성능 감수제와 고유동화제를 사용하였다. 굵은 골재는 레미콘 회사에서 사용되는 쇄석골재를 쉽게 구입할 수 있는 것으로 하고, 굵은 골재의 치수를 변경시켜서 콘크리트강도에 어떤 영향을 줄 수 있는지의 여부를 가리도록 하였다. 그리고, 발전소로부터 부산물로 생산되는 바텀 애쉬 모래를 5mm 이하로 준비하였다.In addition, in order to solve the problem of increase in the manufacturing cost of concrete, the optimum amount of unit cement to satisfy the required compressive strength is determined. An assimilation agent was used. Coarse aggregates are to be easily purchased crushed aggregates used in ready-mix concrete company, and the size of the coarse aggregates by changing the size of the impact on the concrete strength. And, the bottom ash sand produced as a by-product from the power plant was prepared to 5mm or less.

즉, 시멘트의 품질상태는 고성능 콘크리트의 제조에 있어 강도발현에 지대한 영향을 미치므로, 보관상태가 양호한 시멘트를 사용하는 것이 필수적이기 때문에 배합에 필요한 시멘트를 그때 그때마다 구입하여 시험하였다. That is, the quality of cement has a great influence on the strength expression in the production of high-performance concrete. Therefore, it is necessary to use cement in good storage condition, so that the cement necessary for mixing is purchased and tested at that time.

다음 본 발명에서 사용한 시멘트는 국내의 H사 제품으로 화학적 구성성분 및 물표 25와 26에 각각 나타나 있다.Next, the cement used in the present invention is manufactured by H company in Korea, and is shown in Chemical Compositions and Tables 25 and 26, respectively.

(표 25) 시멘트의 화학적 구성성분Table 25 Chemical Composition of Cement

SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 Fe2O3 Fe 2 O 3 CaOCaO MgOMgO SO3 SO 3 lg-Losslg-Loss F-CaOF-CaO 21.221.2 6.56.5 3.13.1 60.960.9 3.53.5 2.22.2 1.71.7 1.11.1

(표 26) 시멘트의 물리적 특성Table 26 Physical Properties of Cement

분말도(cm2/g)Powder level (cm 2 / g) 안정도(%)Stability (%) 초결(분)First minute 종결(분)Termination (minutes) 3일강도3 days strength 7일강도7 days strength 28일강도28 days strength 3,5563,556 0.090.09 292292 487487 220220 286286 373373

또, 골재의 입형은 골재와 시멘트 페이스트와의 부착력 증가를 위하여 비표면적이 크고 마모율이 작으며 입자형태가 각이 진 쇄석이 강도발현에 유리하다. 고성능 콘크리트에서는 특히 부착면적 증대 및 골재자체의 결함이 적은 것이 되도록 하기 위하여 골재의 크기가 작은 것을 사용하는 것이 바람직하다.In addition, the granular granules are advantageous for the strength expression of the crushed stone having a specific surface area, small wear rate, and angled grains for increasing adhesion between aggregate and cement paste. In high performance concrete, it is particularly preferable to use a small aggregate in order to increase the attachment area and to reduce the defect of the aggregate itself.

그러나, 기존 연구결과에 의하면 압축강도가 600-800 kg/cm2정도 되는 고성능 콘크리트의 경우 25mm의 골재를 사용하여도 고강도 콘크리트의 제조가 충분히 가능하다. 또한, 현재 국내에서 일반적으로 사용되고 있는 골재는 25mm가 주종을 이루고 있고, 가장 많이 생산되고 있는 실정이어서 본 발명에서도 압축강도 600-800kg/cm2 배합을 위하여 사용되는 굵은 골재의 최대크기를 25mm를 사용하였다. 본 발명에 따른 시험 배합에 사용한 굵은 골재의 물리적 특성은 표 27에 나타내었다.However, according to the existing research results, high-performance concrete having a compressive strength of about 600-800 kg / cm 2 can be sufficiently manufactured even by using 25 mm aggregate. In addition, the aggregate is generally used in Korea at this time 25mm is the main species, the situation is the most produced in the present invention uses the maximum size of the coarse aggregate 25mm used for the compounding strength 600-800kg / cm 2 in the present invention It was. The physical properties of the coarse aggregate used in the test formulation according to the invention are shown in Table 27.

(표 27) 천연 굵은골재의 물리적 특성Table 27 Physical Properties of Natural Coarse Aggregate

골재 최대크기Maximum aggregate size 조립율Assembly rate 비중importance 흡수율Water absorption 단위용적중량Unit weight 25 mm25 mm 6.956.95 2.612.61 1.29%1.29% 1571 kg/m3 1571 kg / m 3

또, 본 발명에 있어서 잔골재로 사용한 쇄석 잔골재는 일반레미콘에 공급되는 천연잔골재를 사용하였고, 바텀 애쉬 잔골재와의 물성비교는 표 28와 같다. 표 28에서 알 수 있는 바와 같이 바텀 애쉬 비중 2.20은 쇄석 잔골재 비중 2.65에 비하여 매우 낮다.In addition, in the present invention, the crushed fine aggregate used as fine aggregate was used natural fine aggregate supplied to general ready mixed concrete, and the physical property comparison with bottom ash fine aggregate is shown in Table 28. As can be seen in Table 28, the bottom ash specific gravity 2.20 is very low compared to the crushed stone aggregate specific gravity 2.65.

(표 28) 잔골재 물리적 성질(Table 28) Fine aggregate physical properties

구분division 조립율Assembly rate 비중importance 염분함유량Salinity Content 흡수율Water absorption 쇄석잔골재Crushed stone aggregate 2.83%2.83% 2.652.65 0.002%0.002% 1.15%1.15% BAS 잔골재BAS Fine Aggregate 3.34%3.34% 2.202.20 -- 3.8%3.8%

다음에 본 발명에서 사용하는 포졸란 및 화학 혼화제에 대해 설명한다.Next, the pozolan and chemical admixture used in the present invention will be described.

보통강도 콘크리트에서는 물/시멘트비가 비교적 큰 편이므로 운반시간이 특별히 긴 경우를 제외하고는 시공성이 크게 문제가 되지 않는다. 그러나 물/시멘트비가 낮은 고강도 콘크리트의 경우 소요 작업성을 확보하기 위해서는 현재 국내에서도 많이 사용되고 있는 고유동화제를 사용하는 것이 불가피하다. 그러나, 일정량 이상(약 2%)을 사용하게 되면 골재분리가 발생할 수도 있고, 다른 혼화재와의 적합성 등에서 문제가 발생할 수도 있으므로 사용량을 되도록 줄이는 것이 바람직하다. 지금까지 사용되고 있는 고성능감수제는 주로 나프탈렌계로서 최근에는 이보다 성능이 개선된 다양한 혼화제가 개발되고 있다. 따라서, 본 발명에서도 고성능 감수제로 나프탈렌계와 고유동화제로 폴리카르본산계로서 H사의 제품을 사용하였다. 고성능 감수제와 고유동화제 화학적 성분 및 물리적 특성을 표 29에 나타내었다.In moderate strength concrete, the water / cement ratio is relatively large, so the workability is not a big problem except when the transportation time is long. However, in the case of high-strength concrete with low water / cement ratio, it is inevitable to use a high fluidizing agent which is widely used in Korea in order to secure required workability. However, if a certain amount (about 2%) is used, aggregate separation may occur, and problems such as compatibility with other admixtures may occur, so it is desirable to reduce the amount used. The high performance sensitizers used so far are mainly naphthalene-based, and in recent years, various admixtures having improved performances have been developed. Therefore, in the present invention, the product of H company was used as the naphthalene system as the high performance water reducing agent and the polycarboxylic acid system as the high fluidizing agent. Table 29 shows the chemical composition and physical properties of the high performance water reducing agent and the high fluidizing agent.

(표 29) 고성능 감수제와 고유동화제의 화학적 구성성분 및 물리적 특성Table 29: Chemical Components and Physical Properties of High-Performance Water-Reducing Agents and High Fluidizing Agents

색상color 형태shape 주성분chief ingredient 비중importance pHpH 고형분Solid content 암갈색bitumen 액체Liquid 나프탈렌계Naphthalene system 1.201.20 9.09.0 4040 암갈색bitumen 액체Liquid 폴리카르본산계Polycarboxylic acid system 1.201.20 7.37.3 39.539.5

또한, 콘크리트 장기강도를 높이는데 역할하는 포졸란 물질은 (DS700) 고로 슬래그 분말과 규조토 분말들의 혼합물로서 주요 화학성분으로는In addition, pozzolanic material (DS 700 ), which plays a role in increasing the long-term strength of concrete, is a mixture of blast furnace slag powder and diatomaceous earth powder.

CaO : 33.5, SiO2 : 44.2, Al2O3 : 14.0, MgO : 4.9, Fe2O3 : 0.8, SO3 : 1,4, K2O : 0.4, Na2O : 0.9, LOI : 0.1이다. DS700 은 시중에서 H사로부터 구입하였다.CaO: 33.5, SiO 2 : 44.2, Al 2 O 3 : 14.0, MgO: 4.9, Fe 2 O 3 : 0.8, SO 3 : 1,4, K 2 O: 0.4, Na 2 O: 0.9, LOI: 0.1 . DS 700 was commercially available from H.

상술한 전단계의 시멘트 모르타르 시험(표 24 참조)에서 가장 압축강도 증가에 효력이 컸던 시멘트 모르타르는 시료 No. BCM-6, 시료 No. BCM-8이었다. 그러나, 시료 No. BCM-6은 독일수입산 첨가재이고, 시료 No. BCM-8과 거의 같은 수준의 압축강도를 보여 더 이상 실험이 진행되지 아니하였다. 따라서, 시료 No. BCM-8과 시료 No. BCM-9에 고성능 유동화제 첨가 후 압축강도의 결과에 따르면 고성능 유동화제는 상당한 압축강도 개선을 나타나고 있다. 이중에서도 PCA(Poly Carbonate Acid) 유동화제가 가장 효과적이었으며, 그 다음으로는 Powercon-100으로 나타났기 때문에 콘크리트에서도 위 두가지 화학혼화제를 선택하였다. Cement mortar, which was most effective in increasing the compressive strength in the above-mentioned cement mortar test (see Table 24), was used as the sample no. BCM-6, Sample No. BCM-8. However, sample No. BCM-6 is a German import additive, sample No. The compressive strength was almost the same as that of BCM-8, and no further experiments were conducted. Therefore, sample No. BCM-8 and Sample No. Compressive strength after the addition of high performance fluidizing agent to BCM-9 shows a significant improvement in compressive strength. Among them, PCA (Poly Carbonate Acid) fluidizing agent was the most effective, followed by Powercon-100, so the above two chemical admixtures were selected in concrete.

이때 가장 압축강도가 개선된 시멘트 모르타르는 시료 No. BCM-13-2로서 수중양생 7일 압축강도는 584kg/cm2이고, 수중양생 28일 압축강도는 710kg/cm2을 보여주고 있어, 적어도 고성능 콘크리트를 제작하기 위한 BAS 시멘트 모르타르로서 시료 No. BCM-13-2를 선택하였다.At this time, the cement mortar with the best compressive strength was improved. And BCM-13-2 2 underwater curing 7 days compressive strength of 584kg / cm as, underwater curing 28 day compressive strength is shown here to 710kg / cm 2, the sample as BAS cement mortar to produce an at least high-performance concrete No. BCM-13-2 was selected.

배합실험의 변수선정은 표 30 및 표 31에서 알 수 있는 바와 같이 천연잔골재를 BAS 잔골재로 대체한 고성능 콘크리트의 소요 압축강도와 작업성을 확보하기 위하여 잔골재율을 22%로 고정한 후, 단위 시멘트량(C : 890 kg/m3), 물/시멘트비(W/C : 0.2%), 천연굵은골재는 37%, 고성능 유동화제와 고성능 감수제를 동시에 조절하였고, 이때 슬럼프(Slump)는 1-3mm에 해당되도록 최소한의 물량(8-9%)을 혼합하였다. 이때 공기량을 2.0%로 추정하였다.As can be seen from Table 30 and Table 31, the parameters of the mixing experiment were fixed after the residual aggregate rate was fixed to 22% in order to secure required compressive strength and workability of high-performance concrete in which natural fine aggregate was replaced with BAS fine aggregate. (C: 890 kg / m 3 ), water / cement ratio (W / C: 0.2%), natural coarse aggregate 37%, high-performance fluidizing agent and high-performance water reducing agent at the same time, the slump (slump) to 1-3mm Minimal amounts (8-9%) were mixed as appropriate. The air volume was estimated at 2.0%.

(표 30) 골재의 물리적 성질Table 30 Physical Properties of Aggregate

최대치수(mm)Maximum dimension (mm) 비중importance 조립율Assembly rate 쇄석 굵은 골재Crushed coarse aggregate 2525 2.612.61 6.956.95 BAS 잔골재BAS Fine Aggregate 55 2.222.22 3.343.34

이 배합설계의 특성은 다음과 같이 하였다.The characteristics of this blend design were as follows.

갇힌 추정 공기량 : 2.0%  Bound air trapped: 2.0%

잔골재율 : 45%  Fine aggregate rate: 45%

단위수량 : 188 l/m3 Unit Quantity: 188 l / m 3

설계강도 : 공사현장 변동계수 15%   Design Strength: 15% of construction site's coefficient of variation

II곡선에 의해 800×1.123 = 898 kg/cm2 800 × 1.123 = 898 kg / cm 2 by the curve II

W/C : 20%  W / C: 20%

(표 31) 배합의 수정 설계Table 31 Modified Design of Formulations

수정항목Edit item 참고조건Reference condition 배합조건Formulation condition s/a = 45%s / a = 45% W = 188 l/m3 W = 188 l / m 3 모래의 F.M.F.M. of sand 2.752.75 3.343.34 2.952.95 W/CW / C 0.550.55 0.200.20 -7-7 슬럼프slump 7.57.5 1One -5.2-5.2 합계Sum 수정한 설계치Modified design value 41.0%41.0% 178 l/m3 178 l / m 3

다음에 고유동화제(PCA) 첨가량 변화에 따른 콘크리트 강도변화에 대해 설명한다.Next, the change in the strength of concrete according to the amount of PCA added will be explained.

BAS 잔골재와 천연 쇄석잔골재를 혼합한 고성능 콘크리트에 고유동화제만을 시멘트 첨가량에 0.25%, 0.50%, 0.75% 만큼 변화시켰을 때 압축강도 변화를 조사하였다. 이때에는 CaCl2를 반응촉진제로 시멘트의 0.5% 양을 모든 배합에 혼합하였으며, DS700은 일단 배제하였다(표 32 참조).The change in compressive strength of high-performance concrete with BAS fine aggregate and natural crushed fine aggregate was changed by 0.25%, 0.50%, and 0.75% of cement addition amount. At this time, 0.5% amount of cement was mixed in all the formulations with CaCl 2 as a reaction accelerator, and DS 700 was once excluded (see Table 32).

(표 32) PCA 첨가량 변화와 따른 콘크리트 강도변화(Table 32) Changes in concrete strength with changes in PCA content

(단위 kg/m3)(Unit kg / m 3 )

종류 시료 No.재료Kind Sample No.Material CTL 콘크리트CTL Concrete BAS 콘크리트BAS Concrete 1One 22 33 44 55 66 시멘트cement 890890 890890 890890 890890 890890 890890 DS700 DS 700 -- -- -- -- -- -- 쇄석굵은골재(-25mm)Crushed coarse aggregate (-25mm) 799799 799799 799799 799799 799799 799799 쇄석잔골재(-5mm)Crushed stone aggregate (-5mm) 469469 469469 469469 -- -- -- BAS잔골재(-5mm)BAS Fine Aggregate (-5mm) -- -- -- 469469 469469 469469 water 178178 178178 178178 178178 178178 178178 PCA(%)PCA (%) 0.250.25 0.500.50 0.750.75 0.250.25 0.500.50 0.750.75 CaCl2(%)CaCl 2 (%) 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5 Slump(mm)Slump (mm) 1-31-3 1-31-3 1-31-3 1-31-3 1-31-3 1-31-3 Air(%)Air (%) 2.02.0 2.02.0 2.02.0 2.02.0 2.02.0 2.02.0

(주) CTL Concrete : Control 콘크리트CTL Concrete: Control Concrete

BAS Concrete : 바텀 애쉬 모래 콘크리트     BAS Concrete: Bottom Ash Sand Concrete

DS700 : 포졸란 혼합제DS 700 : Pozzolane Blend

다음에 포졸란(DS700)첨가량 변화에 따른 BAS 콘크리트 강도변화에 대해 설명한다.Next, the changes in the strength of BAS concrete with the addition of pozzolanic (DS 700 ) will be explained.

고유동화제를 시험한 근거로 하였을 때 BAS 잔골재를 사용한 고성능 콘크리트에는 콘크리트양에 0.5%가 적절하다고 생각되어 고유동화제와 반응촉진제를 각각 0.5%씩 고정시키고, DS700(포졸란 물질)을 시멘트량에 0%, 5.0%, 10.0%, 20.0%만큼 대체한 후 압축강도를 조사하였다(표 33 참조).Based on the test results of the high fluidizing agent, it is considered that 0.5% is appropriate for the amount of concrete for high-performance concrete using BAS fine aggregates, so that 0.5% of the high fluidizing agent and the reaction promoter are fixed by 0.5% and cement amount of DS 700 (pozzolanic material) is cemented. After compressing 0%, 5.0%, 10.0% and 20.0%, compressive strength was examined (see Table 33).

(표 33) 포졸란(DS700)첨가량 변화에 따른 BAS 콘크리트 압축강도Table 33. BAS Concrete Compressive Strength According to Pozzolan (DS 700 ) Change

(단위 kg/m3)(Unit kg / m 3 )

종류 시료 No.재료Kind Sample No.Material BAS 콘크리트BAS Concrete 55 77 88 99 시멘트cement 890890 845845 801801 712712 DS/700DS / 700 00 4545 8989 178178 쇄석굵은골재(-25mm)Crushed coarse aggregate (-25mm) 799799 799799 799799 799799 BAS잔골재(-5mm)BAS Fine Aggregate (-5mm) 469469 469469 469469 469469 water 178178 178178 178178 178178 PCA(%)PCA (%) 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5 CaCl2(%)CaCl 2 (%) 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5 Slump(mm)Slump (mm) 1-31-3 1-31-3 1-31-3 1-31-3 Air(%)Air (%) 2.02.0 2.02.0 2.02.0 2.02.0

다음에 골재 사이즈별 BAS 콘크리트의 압축강도 변화에 대해 설명한다.Next, the change in compressive strength of BAS concrete by aggregate size will be explained.

DS700 포졸란을 시멘트 10% 첨가와 BAS 잔골재를 사용하는 조건으로 고유동화제(0.5%), 반응촉진제(0.5%)를 각각 혼합, 쇄석골재 칫수를 25mm, 19mm, 13mm, 10mm로 변화시키면서 강도변화를 조사하였다(표 34 참조).Change in strength by adding DS 700 pozzolan with 10% cement and BAS fine aggregate, and adding high-flowing agent (0.5%) and reaction accelerator (0.5%), respectively, and changing crushed aggregate dimensions to 25mm, 19mm, 13mm, and 10mm Was investigated (see Table 34).

(표 34) 골재 Size 별 BAS Concrete 압축강도 변화(Table 34) BAS Concrete compressive strength change by aggregate size

(단위 kg/m3)(Unit kg / m 3 )

종류 시료 No.재료Kind Sample No.Material BAS 콘크리트BAS Concrete 88 1010 1111 1212 시멘트cement 801801 801801 801801 801801 DS700 DS 700 8989 8989 8989 8989 쇄석골재 (-25mm)Crushed aggregate (-25mm) 799799 -- -- -- 쇄석골재 (-19mm)Crushed aggregate (-19mm) -- 799799 -- -- 쇄석골재(-13mm)Crushed aggregate (-13mm) -- -- 799799 -- 쇄석골재(-10mm)Crushed aggregate (-10mm) -- -- -- 799799 BAS잔골재(-5mm)BAS Fine Aggregate (-5mm) 469469 469469 469469 469469 water 178178 178178 178178 178178 PCA(%)PCA (%) 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5 CaCl2(%)CaCl 2 (%) 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5 Slump(mm)Slump (mm) 1-31-3 1-31-3 1-31-3 1-31-3 Air(%)Air (%) 22 22 22 22

다음에 BAS 콘크리트의 설계강도(400kg/cm2, 600kg/cm2, 800kg/cm2)에 따른 압축강도 변화에 대해 설명한다.Next, the change of compressive strength according to the design strength (400kg / cm 2 , 600kg / cm 2 , 800kg / cm 2 ) of BAS concrete is explained.

굵은 골재 칫수를 변화시키는 배합을 근거로, 쇄석 천연 굵은 골재(-25mm)를 그대로 사용하고, 고유동화제와 반응촉진제를 각각 0.5%씩 고정시킨 다음 설계강도를 각각 400, 600, 800 kg/m2로 변화시킨 후 압축강도를 조사하였다(표 35 참조).Based on the combination that changes the coarse aggregate dimensions, the natural coarse aggregate (-25mm) is used as it is, the high-flowing agent and the reaction promoter are fixed by 0.5%, respectively, and the design strength is 400, 600, 800 kg / m, respectively. After changing to 2 , the compressive strength was examined (see Table 35).

(표 35) BAS 콘크리트 설계강도변화 (Table 35) BAS concrete design strength change

(단위 kg/m3)(Unit kg / m 3 )

종류 시료 No.재료Kind Sample No.Material BAS 콘크리트 설계강도BAS Concrete Design Strength 400kg/cm2 400kg / cm 2 600kg/cm2 600kg / cm 2 800kg/cm2 800 kg / cm 2 1313 1414 1515 1616 1717 1818 시멘트cement 609609 548548 826826 843843 890890 801801 DS/700DS / 700 -- 6161 -- 8383 -- 8989 쇄석굵은골재(-25mm)Crushed coarse aggregate (-25mm) 864864 864864 831831 831831 799799 799799 BAS잔골재(-5mm)BAS Fine Aggregate (-5mm) 594594 594594 526526 526526 469469 469469 water 185185 185185 185185 185185 185185 185185 PCA(%)PCA (%) C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 PowerconPowercon -- -- -- -- -- -- CaCl2(%)CaCl 2 (%) C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 Slump(mm)Slump (mm) 1-31-3 1-31-3 1-31-3 1-31-3 1-31-3 1-31-3 공기(%)air(%) 2.02.0 2.02.0 2.02.0 2.02.0 2.02.0 2.02.0

다음에 BAS 콘크리트에 고유동화제 PCA와 고성능감수제 Powercon 적용에 대해 설명한다.Next, the application of PCA and high performance water reducing agent Powercon to BAS concrete will be described.

800 kg/m2설계강도를 기준으로 하고, 여기에 쇄석잔골재와 BAS 잔골재로 제작한 콘크리트 강도를 조사하였다. 이때 BAS 잔골재 콘크리트에는 DS700 포졸란 10%가 첨가되었으며 동시에 이들에 대하여 고유동화제와 고성능감수제 성능을 비교하였다(표 36 참조).Based on the design strength of 800 kg / m 2 , the strength of concrete produced from crushed aggregate and BAS aggregate was investigated. At this time, 10% DS 700 pozzolanic acid was added to the BAS fine aggregate concrete. At the same time, the performance of the high-flowing agent and the high performance water reducing agent was compared with them (see Table 36).

(표 36) 고유동화제와 감수제 첨가에 따른 압축강도 변화(Table 36) Change in compressive strength with addition of high fluidizing agent and water reducing agent

(단위kg/m3)(Unit kg / m 3 )

종류 시료 No.재료Kind Sample No.Material CTL 콘크리트CTL Concrete BAS 콘크리트BAS Concrete 1919 2020 2121 2222 시멘트cement 890890 890890 801801 801801 DS/700DS / 700 -- -- 8989 8989 쇄석굵은골재(-25mm)Crushed coarse aggregate (-25mm) 799799 799799 799799 799799 쇄석잔골재(-5mm)Crushed stone aggregate (-5mm) 469469 469469 -- -- BAS잔골재(-5mm)BAS Fine Aggregate (-5mm) -- -- 469469 469469 water 185185 185185 185185 185185 PCA(%)PCA (%) C×0.5C × 0.5 -- C×0.5C × 0.5 -- Powercon(%)Powercon (%) -- C×0.5C × 0.5 -- C×0.5C × 0.5 CaCl2(%)CaCl 2 (%) C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 Slump(mm)Slump (mm) 1-31-3 1-31-3 1-31-3 1-31-3 공기(%)air(%) 2.02.0 2.02.0 2.02.0 2.02.0

다음에 본 발명에 따른 시편의 제작 및 시험에 대해서 설명한다. Next, the fabrication and testing of the specimen according to the present invention will be described.

고성능 콘크리트 배합설계기준에 따라 천연쇄석 굵은 골재(-25mm)와 천연잔골재 대신 BAS 잔골재(-5mm)로 대체한대로 포졸란과 화학혼화제를 조정한 후 콘크리트 시편(Ψ100mm ×L 200mm)을 제작하여 수중 7, 28일 압축강도를 측정하였다. 상술한 바와 같이, 이때 공기량은 2.0%로 추정하였고 Slump는 1-3cm 범위를 유지하였다.According to the high-performance concrete mix design standard, after adjusting the pozzolanic and chemical admixtures as natural ash coarse aggregate (-25mm) and BAS fine aggregate (-5mm) instead of natural fine aggregate, concrete specimens (Ψ100mm × L 200mm) were manufactured. 28 days compressive strength was measured. As described above, the air amount was estimated at 2.0% and the slump was maintained in the range of 1-3 cm.

그 결과 골재의 품질로서, 굵은 골재는 표 37에 나타낸 바와 같이, 굵은 골재 시료들은 KS 시방기준과 비교하였다.As a result of aggregate quality, coarse aggregates are shown in Table 37, Coarse aggregate samples were compared with KS specification.

(표 37) 굵은 골재(-25mm) 품질결과(Table 37) Quality result of coarse aggregate (-25mm)

시험항목Test Items 단위(통과중량백분율,%)Unit (pass weight percentage,%) KS 시방기준(부순돌57호 골재)KS Specification Standard (Crushed Stone 57 Aggregate) 결 과result 부순쇄석골재Crushed stone aggregate 입 도  mouth  Degree 40mm40 mm %% 100100 92.592.5 25mm25 mm %% 95 - 10095-100 97.497.4 20mm20 mm %% -- 82.482.4 13mm13 mm %% 25 - 6025-60 62.862.8 10mm10 mm %% -- 13.113.1 No.4No.4 %% 0 - 100-10 00 No.8No.8 %% 0 - 50-5 00 PANPAN %% -- -- 비 중importance g/ccg / cc 2.5이상2.5 or more 2.632.63 흡수율Water absorption %% 3%이하Less than 3% 0.730.73 #200체 통과량# 200 sieve %% 1.0%이하1.0% or less -- 단위중량Unit weight kg/m3 kg / m 3 -- 15021502 조 립 율Assembly rate %% -- 6.956.95

부순골재의 비중은 2.63으로 KS 시방규정 2.5에 만족한다. 흡수율은 (0.73%)로서 KS 시방규정 3.0%이하에 만족하여 매우 양호하다. 부순골재의 단위중량은 1502 kg/m3으로서 KS 시방규정안에 들어 있으며 조립율 역시 6.95로 시방규정에 만족한다. 도 32는 채가름으로 입도분포 곡선을 나타낸 것이다. 도 32에서 알 수 있는 바와 같이, 대체적으로 부순골재 모두 시방규정 KS 부순돌 57호 골재 시방기준에 만족한다.Crushed aggregates have a specific gravity of 2.63, which satisfies KS 2.5. The water absorption rate is (0.73%), which satisfies KS specification 3.0% or less and is very good. The unit weight of crushed aggregate is 1502 kg / m 3, which is included in the KS specification and the assembly rate is 6.95, which satisfies the specification. Fig. 32 shows the particle size distribution curves by the color difference. As can be seen in Figure 32, generally the crushed aggregates all meet the specification specification KS crushed stone 57 aggregate specifications.

또, 콘크리트용 잔골재로 사용한 BAS 잔골재를 천연 부순모래 품질과 KS 규격과 비교하여 정리한 것을 표 38에 나타내었다. 부순모래의 입도분포를 KS 규격과 비교하여 정리한 것을 도 33에 나타내었다. 이 표 38 및 도 33에서 알 수 있는 바와 같이 부순모래의 품질은 KS 규격을 만족하는 양호한 결과이다. 그러나, BAS 잔골재의 비중은 2.22로서 KS 시방기준에 못미치고 있다.In addition, Table 38 summarizes the BAS fine aggregates used as concrete fine aggregates in comparison with natural crushed sand quality and KS standards. 33 shows the particle size distribution of the crushed sand compared with the KS standard. As can be seen from Table 38 and FIG. 33, the quality of the crushed sand is a good result that satisfies the KS standard. However, the proportion of BAS fine aggregates is 2.22, which falls short of the KS specification.

(표 38) 천연잔골재(부순모래) 시험Table 38 Natural Fine Aggregate (Crushed Sand) Test

시험 항목  Test Items 단위(통과중량백분율, %)Unit (pass percentage by weight) KS 시방기준(콘크리트용 잔골재)KS specification standard (concrete aggregate for concrete) 결 과result 천연쇄석잔골재Natural crushed stone aggregate BAS 잔골재BAS Fine Aggregate 입도Granularity 10mm10 mm 100100 99.899.8 100100 No.4No.4 95 - 10095-100 95.495.4 9595 No.8No.8 80 - 10080-100 80.680.6 8686 No.16No.16 50 - 8550-85 58.558.5 6969 No.30No.30 25 - 6025-60 39.639.6 4949 No.50No.50 10 - 3010-30 21.121.1 3030 No.100No.100 2 - 102-10 8.38.3 1212 PANPAN -- -- 비중importance -- 2.5 - 2.652.5-2.65 2.6312.631 2.222.22 흡수율Water absorption %% 1 - 61-6 1.5941.594 3.93.9 안정성stability %% -- 3.23.2 --

BAS 잔골재 흡수율은 3.0%로서 부순돌보다 큰 값이었으나, 일반골재의 KS 규격에는 만족하는 품질임을 알 수 있다.BAS fine aggregate absorption rate was 3.0%, which was higher than that of crushed stone, but it can be seen that the quality satisfies KS standard of general aggregate.

표 39는 BAS 잔골재의 입도분포를 알아보기 위하여 부순돌과 비교하여 정리한 것이다. 이 표 39에서 부순돌 및 BAS 잔골재의 입도는 모두 표준입도 범위에 만족하는 좋은 입도임을 알 수 있다.Table 39 shows the particle size distribution of BAS fine aggregates compared with cinders. In Table 39, it can be seen that the particle sizes of the crushed stone and the BAS fine aggregate are all good particle sizes satisfying the standard particle size range.

(표 39) BAS 잔골재의 품질 비교(Table 39) Quality comparison of BAS fine aggregates

시 험항 목Test Items BAS 모래BAS Sand CrushedstoneCrushedstone KSstandard(general)KSstandard (general) KS standard(recycled aggregate)KS standard (recycled aggregate) Type 1Type 1 Type 2Type 2 Type 3Type 3 SpecificgravitySpecificgravity 2.222.22 2.632.63 2.5〈2.5 2.2〈2.2 2.2〈2.2 2.2〈2.2 Absorption(%)Absorption (%) 3.903.90 0.730.73 3%〉3%> 3%〉3%> 5%〉5%> 7%〉7%> Passing of 0.08mm (%)Passing of 0.08mm (%) -- -- 1%〉One%> 1.5%〉1.5%> 1.5%〉1.5%> Unit volumeweight(kg/m3)Unit volumeweight (kg / m 3 ) -- 15021502 -- -- -- -- F.M.F.M. 3.343.34 6.956.95 -- -- -- --

또한, 콘크리트 공시체 제작에는 기계적 진동다짐과 손다짐을 동시에 사용하였다. 이론적 공기량은 2.0%로 추정하였다. 제작된 공시체는 실내온도에서 수중 양생으로 진행되었으며 7일, 28일 수중양생후 압축강도를 측정하였다. 그러나, 고강도 콘크리트 압축강도 측정시 공시체 표면에 수평조정을 위해 컷팅기로 공시체를 절단하였다. 또한, 본 발명의 시험에 있어서는 컷팅기가 완벽하게 공시체의 표면이 수평을 이루지 못하여 편심이 쉽게 발생되므로, 압축강도는 공시체 3개중의 최대치를 이용하였다. 최대치를 인용한 이유는 편심이 일어나지 아니하였을 때는 최대값의 가능성을 보일 수 있기 때문이다.In addition, mechanical vibration compaction and hand compaction were used simultaneously for the production of concrete specimens. The theoretical air volume was estimated at 2.0%. The specimens were cured under water at room temperature and the compressive strength was measured after curing in water for 7 days and 28 days. However, the specimens were cut with a cutting machine for horizontal adjustment to the specimen surface when measuring the high-strength concrete compressive strength. In addition, in the test of the present invention, since the cutting machine did not perfectly level the surface of the specimen and eccentricity was easily generated, the maximum compressive strength was used among the three specimens. The reason for quoting the maximum value is that when the eccentricity does not occur, the probability of the maximum value can be shown.

다음에 본 발명에 있어서, 고유동화제(PCA)의 효과에 대해 설명한다. Next, in this invention, the effect of a high fluidizing agent (PCA) is demonstrated.

콘크리트에 고유동화제 첨가량을 증가시켰을 때의 압축강도 변화를 도 34와 표 40에서 나타내었다. 일반, 고강도 콘크리트 (조정 공시체)에는 천연 굵은 골재와 천연 잔골재를 사용하였고, 시험용 콘크리트는 천연잔골재 대신 BAS 잔골재로 대체한 것이다. 일반 고강도 콘크리트에서는 PCA양을 점차로 증가할 때에 7일과 28일 양생 압축강도도 증가하였다. 수중 28일 양생 압축강도를 기준시, 0.25% 첨가에서는 575 kg/cm2이던 것이, 0.5% 첨가에서는 737 kg/cm2, 0.75% 첨가에서는 883 kg/cm2를 보여 거의 일정하게 높은 증가율을 보였다. 그러나, BAS 잔골재 콘크리트에서는 28일 양생 압축강도를 기준으로 하였을 때, 0.25% 첨가시에는 694 kg/cm2로서 높은 강도를 보였으나, 0.5% 첨가시에는 거의 변화가 없었고(690 kg/cm2), 0.75% 첨가시에는 오히려 압축강도가 감소(630 kg/cm2)되었다. 잔골재 콘크리트에 PCA량 첨가하더라도 첨가량에 따라 압축강도가 크게 변화되지 않았다. 그러나, BAS 잔골재 콘크리트에 편심이 많이 발생되어 있었고, BAS 잔골재가 PCA에 영향을 받지 아니하였다고 가정하여 볼 때, BAS 잔골재를 콘크리트에 사용키 위해서는 시멘트에 0.5%가 최대량이라는 것을 알 수 있었다. 따라서, BAS 콘크리트 제작에도 PCA 0.5%와 CaCl2 0.5%의 첨가된 공시체 No.5를 선택하였다.The change in compressive strength when the amount of high fluidizing agent added to concrete is shown in FIGS. 34 and 40. Natural coarse aggregates and natural fine aggregates were used for general and high-strength concrete (adjusted specimens), and the test concrete was replaced with BAS fine aggregates instead of natural fine aggregates. In general high-strength concrete, as the amount of PCA gradually increased, the 7-day and 28-day curing compressive strengths also increased. Based on 28 days curing strength in water, 575 kg / cm 2 was added at 0.25%, 737 kg / cm 2 at 0.5%, and 883 kg / cm 2 at 0.75%. . However, BAS fine aggregate concrete showed high strength as 694 kg / cm 2 when 0.25% was added, based on 28 days curing compressive strength, but little change when 0.5% was added (690 kg / cm 2 ). In addition, the compressive strength was decreased (630 kg / cm 2 ) when 0.75% was added. Even if the amount of PCA was added to the fine aggregate concrete, the compressive strength did not change significantly depending on the amount added. However, assuming that the BAS fine aggregate concrete had a lot of eccentricity, and the BAS fine aggregate was not affected by PCA, it was found that 0.5% of cement was the maximum for using BAS fine aggregate in concrete. Therefore, specimen No. 5 added with 0.5% of PCA and 0.5% of CaCl 2 was also selected for the production of BAS concrete.

(표 40) PCA 첨가량 변화와 따른 콘크리트 강도변화(Table 40) Changes in concrete strength with changes in PCA content

(단위 kg/m3)(Unit kg / m 3 )

종류 시료 No.재료              Kind Sample No.Material CTL 콘크리트CTL Concrete BAS 콘크리트BAS Concrete 1One 22 33 44 55 66 시멘트cement 890890 890890 890890 890890 890890 890890 DS700 DS 700 -- -- -- -- -- -- 쇄석굵은골재(-25mm)Crushed coarse aggregate (-25mm) 799799 799799 799799 799799 799799 799799 쇄석잔골재(-5mm)Crushed stone aggregate (-5mm) 469469 469469 469469 -- -- -- BAS잔골재(-5mm)BAS Fine Aggregate (-5mm) -- -- -- 469469 469469 469469 water 178178 178178 178178 178178 178178 178178 PCA(%)PCA (%) C×0.25C × 0.25 C×0.50C × 0.50 C×0.75C × 0.75 C×0.25C × 0.25 C×-0.50C × -0.50 C×0.75C × 0.75 CaCl2(%)CaCl 2 (%) C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 Slump(mm)Slump (mm) 1-31-3 1-31-3 1-31-3 1-31-3 1-31-3 1-31-3 Air(%)Air (%) 2.02.0 2.02.0 2.02.0 2.02.0 2.02.0 2.02.0 압축강도(kg/cm2)Compressive strength (kg / cm 2 ) 7일7 days 460460 600600 721721 419419 599599 525525 28일28 days 575575 737737 883883 694694 690690 630630

(주) CTL Concrete : Control 콘크리트      CTL Concrete: Control Concrete

BAS Concrete : 바텀 애쉬 모래 콘크리트    BAS Concrete: Bottom Ash Sand Concrete

DS700 : 포졸란 혼합제DS 700 : Pozzolane Blend

다음에 포졸란(DS700)의 첨가량에 따른 효과에 대해 설명한다.Next, the effect by the addition amount of pozzolane (DS 700 ) is demonstrated.

표 41과 도 35에서 알 수 있는 바와 같이, 800 kg/cm2 설계강도 BAS 콘크리트에 PCA 0.5%와 CaCl2 0.5%를 고정시키고, 포졸란(DS700)을 0%, 5%, 10%, 20%를 시멘트로 대체하고 압축강도를 조사하였다. 일반적으로 7일 양생강도에서 28일 양생강도를 비교하였을 때, 양생기간이 길어질수록 압축강도도 증가되는 것은 일반적인 양생기간이 길어질수록 강도는 증가된다는 현상과 일치한다. DS700이 20% 첨가되었을 때, 양생7일 압축강도는 486 kg/cm2이고, 28일 압축강도는 719 kg/cm2로서 7일에서 28일 기간에는 약 48%가 증가되었으나, 설계강도에 비해서는 17%가 감소되었다. 또, DS700이 10% 첨가되었을 때, 양생 7일 압축강도는 690 kg/cm2와 양생 28일 압축강도는 817 kg/cm2로서 7일에서 28일까지는 약 18%가 증가되었음을 알 수 있으나, DS700의 5% 첨가시에는 설계강도에 근사하였다. DS700이 첨가되지 아니하였을 시 7일 압축강도는 599 kg/cm2, 28일에는 690 kg/cm2로서 설계강도에는 미치지 못하였다. 7일에서 28일 기간 동안 압축강도 증가율을 보았을 때, 15-48%에 미치고는 있으나, 설계강도에는 미치지 못하고, 일반 콘크리트 양생후 강도증가율에 따르지 못하기 때문에 양생강도를 그대로 믿기가 어렵다고 생각되었다.As can be seen from Table 41 and FIG. 35, 800 kg / cm 2 design strength was fixed to 0.5% PCA and 0.5% CaCl 2 in BAS concrete, and 0%, 5%, 10%, 20 for pozzolanic (DS 700 ). % Was replaced with cement and the compressive strength was investigated. In general, when the 28-day curing strength is compared with the 7-day curing strength, the increase in the compressive strength with the longer curing period is consistent with the phenomenon that the strength increases with the general curing period. When the DS 700 was added 20%, the 7-day compressive strength was 486 kg / cm 2 and the 28-day compressive strength was 719 kg / cm 2, which was increased by 48% from 7 to 28 days. Compared with this, 17% was reduced. In addition, when the DS 700 was added 10%, the curing 7-day compressive strength was 690 kg / cm 2 and the curing 28-day compressive strength was 817 kg / cm 2 , indicating an increase of about 18% from 7 to 28 days. The addition of 5% of DS 700 approximates the design strength. When DS 700 was not added, the compressive strength at 7 days was 599 kg / cm 2 and at 690 kg / cm 2 on 28 days, it was less than the design strength. The compressive strength increase rate during the 7 to 28 days was 15-48%, but it was hard to believe the curing strength because it did not reach the design strength and did not comply with the strength increase rate after general concrete curing.

또한, DS700 10%가 첨가되었을 때와 DS700이 0% 첨가되었을 때, 7일에서 28일 양생 후 압축강도가 약 15-18% 증가된 것은 일반적인 콘크리트의 양생 압축강도 증가와 거의 같은 경향으로 보이지 않는다. 이러한 배경으로 보아 No.8(DS700 10% 첨가) 콘크리트가 비교적 신뢰할만한 강도변화라고 여겨지지 않으나 설계강도 800 kg/cm2와 비교하였을 때는 28일 양생강도가 817 kg/cm2 보여주었기 때문에 No.8이 고성능 콘크리트 제조가능성을 보여주었다.In addition, when 10% of DS 700 was added and 0% of DS 700 was added, the increase in compressive strength of about 15-18% after 7 to 28 days of curing was almost the same as that of general concrete. Invisible In view of this background, No.8 (added 10% DS 700 ) concrete is not considered to be a relatively reliable strength change, but compared to the design strength of 800 kg / cm 2 , the 28-day curing strength was 817 kg / cm 2. .8 shows the feasibility of producing high performance concrete.

(표 41) 포졸란(DS700)첨가량 변화에 따른 BAS 콘크리트 압축강도(Table 41) pozzolan (DS 700) BAS concrete compressive strength according to the added amount change

(단위 kg/m3)(Unit kg / m 3 )

종류 시료 No.재료Kind Sample No.Material BAS 콘크리트BAS Concrete 55 77 88 99 시멘트cement 890890 845845 801801 712712 DS/700DS / 700 00 4545 8989 178178 쇄석굵은골재(-25mm)Crushed coarse aggregate (-25mm) 799799 799799 799799 799799 BAS잔골재(-5mm)BAS Fine Aggregate (-5mm) 469469 469469 469469 469469 water 178178 178178 178178 178178 PCA(%)PCA (%) C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 CaCl2(%)CaCl 2 (%) C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 Slump(mm)Slump (mm) 1-31-3 1-31-3 1-31-3 1-31-3 Air(%)Air (%) 2.02.0 2.02.0 2.02.0 2.02.0 압축강도(kg/cm2)Compressive strength (kg / cm 2 ) 7일7 days 599599 428428 690690 486486 28일28 days 690690 634634 817817 719719

다음에 굵은 골재의 크기에 따른 효과에 대해 설명한다.Next, the effect of the coarse aggregate size will be described.

도 36과 표 42는 표준 굵은 골재(-25mm)를 -19mm, -13mm, -10mm 크기로 변화시켰을 때 BAS 콘크리트에 압축강도 변화를 나타낸 것이다. 일반적으로 굵은 골재 크기의 입경을 작은 골재로 대체할수록 양생 7일 및 28일 압축강도는 크게 개선되지 못하였다. 특히, 양생 28일 압축강도만을 비교하였을 때 -19mm 골재로 대체한 시료번호 No.9 콘크리트는 714 kg/cm2의 압축강도로서 표준 굵은 골재(-25mm)에 비하여 낮았고, -13mm 골재로 대체하였을 때는 618 kg/cm2로서 표준 굵은 골재에 비하여 현저하게 낮았다. 또한, -10mm로 대체하였을 때에는 801 kg/cm2로서 아직도 표준 골재에 비하여 낮았다. 굵은 골재 크기가 작아질수록 압축강도가 낮아지는 현상은 콘크리트 다짐상 시멘트 페이스트(Paste) 공간이 많아져서 적정 다짐이 이뤄지지 아니한 현상이거나, 공시체 상에 편심 때문인 것으로 고려된다. 따라서, BAS 콘크리트라도 일반 콘크리트에서 제시한 굵은 골재 입도범위에 들어가야 한다는 것을 알 수 있다.36 and Table 42 show the change in compressive strength in BAS concrete when the standard coarse aggregate (-25mm) is changed to -19mm, -13mm, and -10mm sizes. In general, as the coarse aggregate size was replaced with smaller aggregates, the 7-day and 28-day compressive strengths of curing did not improve significantly. Especially, when comparing 28 days of compressive strength only, sample No.9 concrete replaced with -19mm aggregate was 714 kg / cm 2 , which was lower than standard coarse aggregate (-25mm), and replaced with -13mm aggregate. 618 kg / cm 2 , which was significantly lower than the standard coarse aggregate. In addition, when replaced with -10mm, it was still 801 kg / cm 2 compared to the standard aggregate. The smaller the coarse aggregate size, the lower the compressive strength is considered to be due to the lack of proper compaction due to the increase of cement paste space on the concrete compaction or the eccentricity on the specimen. Therefore, it can be seen that even BAS concrete should fall within the coarse aggregate particle size range suggested in general concrete.

(표 42) 골재 사이즈 별 BAS 콘크리트 압축강도 변화(Table 42) BAS concrete compressive strength change by aggregate size

(단위 kg/m3)(Unit kg / m 3 )

종류 시료 No.재료                 Kind Sample No.Material BAS 콘크리트BAS Concrete 88 1010 1111 1212 시멘트cement 801801 801801 801801 801801 DS/700DS / 700 8989 8989 8989 8989 쇄석골재 (-25mm)Crushed aggregate (-25mm) 799799 -- -- -- 쇄석골재 (-19mm)Crushed aggregate (-19mm) -- 799799 -- -- 쇄석골재(-13mm)Crushed aggregate (-13mm) -- -- 799799 -- 쇄석골재(-10mm)Crushed aggregate (-10mm) -- -- -- 799799 BAS잔골재(-5mm)BAS Fine Aggregate (-5mm) 469469 469469 469469 469469 water 178178 178178 178178 178178 PCA(%)PCA (%) C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 CaCl2(%)CaCl 2 (%) C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 Slump(mm)Slump (mm) 1-31-3 1-31-3 1-31-3 1-31-3 Air(%)Air (%) 22 22 22 22 압축강도 (kg/cm2)Compressive strength (kg / cm 2 ) 7일7 days 690690 631631 577577 719719 28일28 days 817817 744744 618618 801801

다음에 BAS 콘크리트의 설계강도 영향에 대해 설명한다.Next, the design strength effect of BAS concrete will be explained.

굵은 골재(-25mm)를 사용하면서, BAS 콘크리트 설계강도를 400 kg/cm2, 600 kg/cm2, 800 kg/cm2로 변화시켰을 때, BAS 잔골재가 압축강도에 어떤 영향을 미치는 가에 대한 결과를 도 37과 표 43에 나타내었다. 먼저, 설계강도 400 kg/cm2에서는 실제 측정 압축강도가 포졸란을 혼합하지 아니하였을 때, 양생 7일 28일 공히 설계강도보다 58 %와 71% 각각 더 높게 나타났다. 동시에 포졸란(DS700)을 혼합하였을 때 같은 양생기간동안 각각 35%와 73%만큼 설계강도보다 더 높았다. 또한, 설계강도 600 kg/cm2에서도 포졸란(DS700)을 사용하지 아니한 BAS 콘크리트는 실제측정강도가 설계강도보다 7일 양생에서는 14%와 28일 양생에서는 22% 만큼 증가되었다. 동시에 포졸란(DS700)을 혼합하였을 때 같은 양생기간에서 각각 11%와 30%만큼 설계강도보다 높았다. 설계강도 800 kg/cm2에서는 포졸란(DS700)을 혼합한 BAS 콘크리트의 실제 측정강도가 양생 7일에서는 설계강도에 미치지 못하였고(-23%감소), 양생 28일에서는 설계강도에 약간 감소(-2%감소)를 나타내었다. 포졸란(DS700)을 혼합하였을 때도, 같은 양생기간동안 실제 측정강도가 설계강도보다 21%와 7%가 각각 감소되었다(표 44 및 도 38참고).The effect of BAS fine aggregates on compressive strength when the BAS concrete design strength is changed to 400 kg / cm 2 , 600 kg / cm 2 , 800 kg / cm 2 using coarse aggregate (-25mm) The results are shown in Figure 37 and Table 43. First, at 400 kg / cm 2 of design strength, the actual measured compressive strength was 58% and 71% higher than the design strength for 28 days of curing, respectively. At the same time, pozzolanic (DS 700 ) was higher than the design strength by 35% and 73%, respectively, during the same curing period. In addition, BAS concrete without pozzolanic (DS 700 ) at 600 kg / cm 2 design strength increased by 14% in 7 days curing and 22% in 28 days curing than design strength. At the same time, when pozzolanic (DS 700 ) was mixed, the design strength was higher by 11% and 30%, respectively, during the same curing period. The design strength of 800 kg / cm 2 pozzolan (DS 700) for measuring the actual strength of the concrete mix is BAS curing 7 days was not reached the design strength (23% decrease), it cured 28 days in some reduction in the design strength ( -2% decrease). Even when pozzolanic (DS 700 ) was mixed, the actual measured strength decreased 21% and 7%, respectively, from the design strength during the same curing period (see Table 44 and Figure 38).

(표 43) BAS 콘크리트 설계강도변화(Table 43) BAS concrete design strength change

(단위 kg/m3)(Unit kg / m 3 )

종류 시료 No.재료Kind Sample No.Material BAS 콘크리트BAS Concrete 400kg/cm2 400kg / cm 2 600kg/cm2 600kg / cm 2 800kg/cm2 800 kg / cm 2 1313 1414 1515 1616 1717 1818 시멘트cement 609609 548548 826826 743743 890890 801801 DS/700DS / 700 -- 6161 -- 8383 -- 8989 쇄석굵은골재(-25mm)Crushed coarse aggregate (-25mm) 864864 864864 831831 831831 799799 799799 BAS잔골재(-5mm)BAS Fine Aggregate (-5mm) 594594 594594 526526 526526 469469 469469 water 185185 185185 185185 185185 185185 185185 PCA(%)PCA (%) C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 CaCl2(%)CaCl 2 (%) C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 Slump(mm)Slump (mm) 1-31-3 1-31-3 1-31-3 1-31-3 1-31-3 1-31-3 Air(%)Air (%) 2.02.0 2.02.0 2.02.0 2.02.0 2.02.0 2.02.0 압축강도 (kg/cm2)Compressive strength (kg / cm 2 ) 7일7 days 631631 541541 681681 665665 648648 663663 28일28 days 684684 692692 734734 775775 784784 750750

(표 44) 설계강도와 실제 측정치 증감 비교(Table 44) Comparison of design strength and actual measured value

설계강도Design strength DS700 (%)DS 700 (%) 양생일수Curing days 설계강도에 따른 실제 측정강도 증감율(%)Actual measurement strength increase / decrease rate according to design strength (%) 증가increase 감소decrease 400400 00 77 5858 -- 2828 7171 -- 1010 77 3535 -- 7878 7373 -- 600600 00 77 1414 -- 2828 2222 -- 1010 77 1111 -- 2828 3030 -- 800800 00 77 -- 2323 2828 -- 22 1010 77 -- 2121 2828 -- 77

표 44에 나타낸 바와 같이, 설계강도가 높을수록, 즉 시멘트양 함량이 높을수록 급격하게 압축강도가 감소되고 양생에 효과를 얻지 못하면서 설계강도(예 : 800 kg/cm2)에 미치지 못한 이유는 시멘트가 차지하는 체적이 골재가 차지하여야 할 체적보다 더 많기 때문에 또는 불필요한 시멘트가 함유되어 있으므로, 다짐에 한계를 초래한 것이 중요한 요인으로 될 수 있다. 또한, 포졸란(DS700)의 혼합효과도 높은 시멘트 함량에는 압축강도에 크게 영향을 주지는 않은 것으로 보인다. 또 하나 이유로서는 고강도 콘크리트(예 : 800kg/cm2)로 설계되었기 때문에 공시체 표면을 절단할 때 편심이 더 많이 발생되어 올바른 압축강도가 측정이 안되었다고도 볼 수 있다.As shown in Table 44, the higher the design strength, i.e. the higher the cement content, the lower the compressive strength and the lower the design strength (e.g. 800 kg / cm 2 ) without effect on curing. Since the volume occupied by the aggregate is larger than the volume occupied by the aggregate or because it contains unnecessary cement, it may be an important factor to limit the compaction. In addition, the mixing effect of pozzolanic (DS 700 ) also does not seem to have a significant effect on the high compressive strength. Another reason is that because it is designed with high-strength concrete (eg 800kg / cm 2 ), more eccentricity is generated when cutting the specimen surface, so that the proper compressive strength could not be measured.

이러한 가정은 설계강도가 낮은 400 kg/cm2에서 증명될 수 있다. 즉, 7일 양생후에 실제 측정강도는 설계강도보다 무려 58%가 증가되었고, 28일 양생후에는 71% 만큼 증가되었다. 시멘트 함량과 골재의 함량의 관계가 다짐에 효과를 준다고 가정할 수 있고, 낮은 설계강도이므로 공시체 표면 절단도 편심이 발생되지 않았다는 가정을 뒷받침할 수 있다. 또한, 400 kg/cm2인 경우 포졸란(DS700)이 혼합이 강도증진에 영향을 주고 있다는 것도 위 사실을 뒷받침 할 수 있다. 시멘트가 비교적 높은 설계강도 600 kg/cm2에서 더욱 위 가정을 뒷받침하여 준다.This assumption can be demonstrated at 400 kg / cm 2 with low design strength. That is, after 7 days of curing, the actual measured strength increased by 58% from the design strength, and after 28 days of curing, it increased by 71%. It can be assumed that the relationship between the cement content and the aggregate content has an effect on compaction, and the low design strength can support the hypothesis that specimen surface cutting does not occur. It is also supported by the fact that pozzolanic (DS 700 ) mixing at 400 kg / cm 2 influences the strength increase. Cement supports this assumption even at relatively high design strengths of 600 kg / cm 2 .

즉, 포졸란(DS700)이 혼합에 관계없이 7일과 28일 양생후에 실제 측정 강도는 설계강도보다 증가는 하였지만, 400 kg/cm2보다는 월등하게 감소되었고, 800 kg/cm2 보다는 상당히 증가되었다는 사실이 설득력 있게 하고 있다. 결론적으로, 800 kg/cm2 설계강도 형태의 고성능 BAS 콘크리트의 강도가, 800kg/cm2 설계강도에 미치지 못하는 이유는 시멘트와 골재사이의 불균형한 체적과 고강도 콘크리트이기 때문에 공시체 표면 절단이 더욱 어렵게 구성되어 있어 표면에 편심이 원인인 것으로 고려된다.That is, after 7 days and 28 days of curing for pozzolanic (DS 700 ), the actual measured strength increased more than the design strength, but was significantly lower than 400 kg / cm 2 and significantly higher than 800 kg / cm 2. This is convincing. In conclusion, the strength of high-performance BAS concrete in the form of 800 kg / cm 2 design strength is less than 800 kg / cm 2 design strength because the unbalanced volume between cement and aggregate and high-strength concrete make cutting the specimen surface more difficult. It is considered that the cause is the eccentricity on the surface.

다음에 BAS 콘크리트에서의 고유동화제와 고성능 감수제 영향에 대해 설명한다.Next, the effects of the high fluidizing agent and the high performance water reducing agent on BAS concrete will be explained.

표 45와 도 39에 나타낸 바와 같이, 쇄석 천연골재로만 제작된 고성능 일반 콘크리트의 경우, 고유동화제와 고성능 감수제 첨가에 의한 압축강도 변화는 양생 7일이나 28일에 크게 나타나지 아니하였다. 7일 양생을 기준으로 보았을 때 고유동화제의 첨가시에는 가장 낮은 압축강도(384 kg/cm2)를 보였고, 28일 양생에서는 거의 100% 만큼 압축강도(737 kg/cm2)가 증가하였다. 동시에 같은 일반 콘크리트에서도 고성능 감수제가 첨가되더라도 크게 개선되지 아니하였다. 이는 설계강도 800 kg/cm2인 고강도 콘크리트가 보여준 편심과 콘크리트 배합에 (시멘트양내 골재양의 비관계) 문제성을 보여주고 있는 것으로 고려된다. 포졸란 DS700이 혼합된 BAS 콘크리트에서도 고유동화제의 첨가 효과가 크게 나타나지 아니하였다. 7일 양생강도가 631 kg/cm2을 보여준 것은 일상적인 결과이지만, 28일 양생후에는 설계강도(800 kg/cm2)에 미치지 못한다. 포졸란 DS700이 혼합된 BAS 콘크리트에 고성능 감수제의 첨가 효과가 역시 크게 나타나지 아니하였다. 즉, 7일 양생 압축강도(490 kg/cm2)는 고유동화제와 비교하여 크게 감소되었으나 28일 양생압축강도(748kg/cm2)는 7일 압축강도에 비하여 거의 90%가 증가되었고, 고유동화제와 거의 비슷한 효과를 나타내었다. 따라서, 포졸란(DS700)을 혼합한 BAS 콘크리트에는 고유동화제나 고성능 감수제는 특별히 압축강도 개선에 크게 차이가 발견되지 아니하였다.As shown in Table 45 and FIG. 39, in the case of high-performance general concrete made only of crushed natural aggregates, the change in compressive strength due to the addition of a high fluidizing agent and a high-performance water reducing agent did not appear significantly on 7 days or 28 days of curing. On the basis of 7-day curing, the lowest compressive strength (384 kg / cm 2 ) was found when the high-flowing agent was added, and the compressive strength (737 kg / cm 2 ) increased by almost 100% in 28-day curing. At the same time, even in the same general concrete, high performance water reducing agents were not significantly improved. It is contemplated that illustrates the problematic (yangnae cement aggregate amount of non-related) to the eccentric and the concrete mix design strength 800 kg / cm 2 in strength concrete claimed. BAS concrete mixed with pozzolanic DS 700 did not show a significant effect of the addition of a high fluidizing agent. The 7-day curing strength of 631 kg / cm 2 is a routine result, but after 28-day curing, it does not reach the design strength (800 kg / cm 2 ). The effect of the addition of high performance water reducing agents on BAS concrete mixed with pozzolanic DS 700 was also not significant. That is, the 7-day curing compressive strength (490 kg / cm 2 ) was significantly reduced compared to the high fluidizing agent, but the 28-day curing compressive strength (748kg / cm 2 ) was increased by almost 90% compared to the 7-day compressive strength. Almost the same effect as the assimilation. Therefore, in the BAS concrete mixed with pozzolanic (DS 700 ), a high fluidizing agent or a high performance water reducing agent did not find any significant difference in compressive strength improvement.

(표 45) 고유동화제와 감수제 첨가에 따른 압축강도 변화(Table 45) Compressive strength change according to the addition of high fluidizing agent and water reducing agent

(단위kg/m3)(Unit kg / m 3 )

종류 시료 No.재료Kind Sample No.Material CTL 콘크리트CTL Concrete BAS 콘크리트BAS Concrete 1919 2020 2121 2222 시멘트cement 899899 899899 801801 801801 DS/700DS / 700 -- -- 8989 8989 쇄석굵은골재(-25mm)Crushed coarse aggregate (-25mm) 799799 799799 799799 799799 쇄석잔골재(-5mm)Crushed stone aggregate (-5mm) 469469 469469 -- -- BAS잔골재(-5mm)BAS Fine Aggregate (-5mm) -- -- 469469 469469 water 185185 185185 185185 185185 PCA(%)PCA (%) C×0.5C × 0.5 -- C×0.5C × 0.5 -- Powercon(%)Powercon (%) -- C×0.5C × 0.5 -- C×0.5C × 0.5 CaCl2(%)CaCl 2 (%) C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 C×0.5C × 0.5 Slump(mm)Slump (mm) 1-31-3 1-31-3 1-31-3 1-31-3 Air(%)Air (%) 2.02.0 2.02.0 2.02.0 2.02.0 압축강도 (kg/cm2)Compressive strength (kg / cm 2 ) 7일7 days 384384 546546 631631 490490 28일28 days 737737 647647 744744 748748

상술한 바와 같이, 800 kg/cm2 설계강도로 일반 고강도 콘크리트와 BAS 고성능 콘크리트에 고유동화제(PCA)를 시멘트 ×0.25%, 시멘트 ×0.5%, 시멘트 × 0.75% 만큼 증가시켰을 때 28일 수중양생 압축강도만을 비교하여 보면, 일반 고강도 콘크리트는 575 kg/cm2, 747 kg/cm2, 883 kg/cm2를 보여 PCA가 증가할수록 압축강도도 증가되었다. 같은 설계강도에서의 BAS 콘크리트는 694 kg/cm2 (0.25%), 690 kg/cm2(0.5%), 630 kg/cm2(0.75%)를 보여 사실상 PCA 첨가가 크게 효력이 나타나지 아니하였고, 설계강도에도 훨씬 미치지 못하였다.28 days water curing the increase, as much as 800 kg / cm 2 design strength cement × 0.25% of superplasticizer (PCA) in normal strength concrete and BAS high-performance concrete, cement × 0.5%, cement × 0.75% as described above, Comparing the compressive strength only, the general high strength concrete showed 575 kg / cm 2 , 747 kg / cm 2 , and 883 kg / cm 2 , which increased with increasing PCA. At the same design strength, BAS concrete showed 694 kg / cm 2 (0.25%), 690 kg / cm 2 (0.5%) and 630 kg / cm 2 (0.75%). It was far less than the design strength.

800 kg/cm2 설계강도 BAS 콘크리트에 PCA와 CaCl2를 각각 시멘트양에 0.5% 첨가시키고, DS700 포졸란을 0%, 5%, 10%, 20% 만큼 콘크리트에 시멘트를 대체하였을 때, 28일 수중 양생 압축강도는 대체적으로 설계강도(800 kg/cm2)에 미치지 못하였다. 그러나, DS700의 10% 대체시에 압축강도는 817 kg/cm2로서 설계강도를 초과하였으며, DS700 포졸란 효과도 매우 높았다. DS700 0% 첨가시에는 670 kg/cm2 , DS700 5% 첨가시에는 634kg/cm2, DS700 20% 첨가시에는 719 kg/cm2 를 나타내었다.800 kg / cm 2 Design strength When BAS concrete was added 0.5% of PCA and CaCl 2 to cement, respectively, and DS 700 pozzolan was replaced with cement by 0%, 5%, 10%, and 20%, 28 days of water curing compressive strength was In general, they did not reach the design strength (800 kg / cm 2 ). However, when the DS 700 was replaced by 10%, the compressive strength exceeded the design strength as 817 kg / cm 2 and the DS 700 pozzolanic effect was also very high. DS 700 0% when added exhibited a 670 kg / cm 2, DS 700 5% , the addition of 634kg / cm 2, DS 700 20 % is 719 kg / cm 2 during the addition.

설계강도 800 kg/cm2 BAS 콘크리트에 표준 천연 굵은 골재 -25mm를 -19mm, -13mm, -10mm로 대체한 결과, 수중양생 28일만을 기준으로 하였을 때 대체된 골재는 표준 굵은 골재가 보여준 압축강도(817 kg/cm2)보다 낮았다. -19mm 굵은 골재는 744 kg/cm2, -13mm 굵은 골재는 618 kg/cm2, -10mm 굵은 골재는 801 kg/cm2로서 대체적으로 설계강도(800 kg/cm2)에 미치지 못하였다.Design strength 800 kg / cm 2 BAS concrete replaced -25mm of standard natural coarse aggregate with -19mm, -13mm, and -10mm.The resultant aggregates showed compressive strength when standard coarse aggregate was based on 28 days of underwater curing. Lower than (817 kg / cm 2 ). -19mm coarse aggregates are 744 kg / cm 2 , -13mm coarse aggregates are 618 kg / cm 2 , and -10mm coarse aggregates are 801 kg / cm 2, which is generally less than the design strength (800 kg / cm 2 ).

BAS 콘크리트 설계강도를 400 kg/cm2, 600 kg/cm2, 800 kg/cm2로 변화 시켰을 때 (포졸란 DS700 10%의 첨가여부에 관계없어) 설계강도가 높을 수 록 수중 양생 7일과 28일 모두 압축강도가 감소되었다. 콘크리트에 사용된 시멘트양이 가장 많이 함유된 설계강도 800 kg/cm2 BAS 콘크리트는 양생수중 7일과 28일 모두 설계강도(800 kg/cm2)에 미치지 못하였다. 즉, 양생 7일 압축강도(648-663 kg/cm2)는 21-23%가 감소되었고, 28일에 압축강도(750-784 kg/cm2)은 2-7%가 감소되었다. 그러나, 설계강도 600 kg/cm2에서는 BAS 콘크리트 수중양생 7일과 28일 압축강도는 설계강도(600kg/cm2)보다 각각 665-681kg/cm2와 734-775 kg/cm2를 보여 11-14%(양생 7일)증가와 22-30%(양생 28일)증가를 보였다. 설계강도 400 kg/cm2 BAS 콘크리트 수중양생 7일과 28일 압축강도는 설계강도보다(400kg/cm2)보다 높았다. 7일 양생에서는 541-631 kg/cm2과 28일 양생에서는 684-692 kg/cm2를 나타내어 35-58% 증가(7일)와 71-73% 증가(28일)율을 각각 보였다.When the design strength of the BAS concrete is changed to 400 kg / cm 2 , 600 kg / cm 2 , 800 kg / cm 2 (with or without the addition of 10% pozzolanic DS 700 ) In all cases the compressive strength was reduced. The design strength of 800 kg / cm 2 BAS concrete, which contains the largest amount of cement used in concrete, did not reach the design strength (800 kg / cm 2 ) in both 7 and 28 days of curing water. That is, the 7-day compressive strength (648-663 kg / cm 2 ) was reduced by 21-23%, the compressive strength (750-784 kg / cm 2 ) was reduced by 2-7% on 28 days. However, the design strength of 600 kg / cm 2 illustrates the BAS underwater curing concrete 7 and 28 day compressive strength of each of 665-681kg / cm 2 and 734-775 kg / cm 2 than the design strength (600kg / cm 2) 11-14 % (Cure 7 days) and 22-30% (28 days). Design strength 400 kg / cm 2 BAS concrete underwater curing 7 and 28 days compressive strength was higher than design strength (400kg / cm 2 ). The 7-day curing showed 541-631 kg / cm 2 and the 28-day curing showed 684-692 kg / cm 2 , showing 35-58% increase (7 days) and 71-73% increase (28 days), respectively.

BAS 콘크리트가 고성능 콘크리트의 압축강도(600-800kg/cm2)를 얻기 위해서는 설계강도를 400-600 kg/cm2로 하고, PCA(시멘트 0.5%) + CaCl2(시멘트 0.5%) 및 포졸란 DS700를 시멘트 10%로 대체하면 가능하다. 이때 공기량은 2.0%와 슬럼프는 1-3cm 정도로 유지하여야 한다.To obtain the compressive strength (600-800kg / cm 2 ) of high-performance concrete, BAS concrete has a design strength of 400-600 kg / cm 2 , PCA (0.5% cement) + CaCl 2 (0.5% cement) and pozzolane DS 700 Is replaced by 10% cement. The air volume should be maintained at 2.0% and the slump of 1-3cm.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.As mentioned above, although the invention made by this inventor was demonstrated concretely according to the said Example, this invention is not limited to the said Example and can be variously changed in the range which does not deviate from the summary.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바텀 애쉬를 사용한 고성능 콘크리트의 조성물 및 그 제조 방법에 의하면, 점차 고갈되어 가고 있는 자연산 골재나 환경오염이나 자연훼손을 발생시키는 인조골재의 대체용으로 지금까지 폐기되고 있는 화력발전소 석탄회의 일종인 바텀 애쉬를 대체재로 사용하여 기존제품과 유사하거나 더 높은 압축강도를 나타내는 고성능 콘크리트를 제공할 수 있다는 효과가 얻어진다.As described above, according to the composition of the high-performance concrete using the bottom ash of the present invention and a method for producing the same, it has been discarded so far as a substitute for natural aggregates that are gradually depleted or artificial aggregates that cause environmental pollution or natural damage. Bottom ash, a type of coal-fired coal-fired power plant, can be used as a substitute to provide high-performance concrete with similar or higher compressive strength than existing products.

또한, 본 발명의 바텀 애쉬를 사용한 고성능 콘크리트의 조성물 및 그 제조 방법에 의하면, 화력 발전소에서 배출되는 산업 폐기물인 바텀 애쉬를 기존의 콘크리트 조성물의 대체용으로 사용함으로써 골재 고갈에 따른 문제점 해결은 물론이고 폐기 매립 처리되고 있는 폐기물을 건설자원으로 활용함으로써 환경보존에도 기여하게 된다는 효과도 얻어진다.In addition, according to the composition of the high-performance concrete using the bottom ash of the present invention and a method of manufacturing the same, by using the bottom ash, which is an industrial waste discharged from the thermal power plant as a replacement for the existing concrete composition, as well as solving the problems caused by aggregate depletion The effect of contributing to the preservation of the environment is also obtained by utilizing wastes being disposed of as landfills as construction resources.

도 1은 바텀 애쉬를 사용한 고강도 시멘트 모르타르의 조성물 및 그 제조 방법을 실행하기 위한 실험의 진행도,1 is a progress of an experiment for carrying out the composition of high-strength cement mortar using a bottom ash and a method for producing the same;

도 2는 플로 142±10일 때 CTL과 BCM-1의 W/C(%)의 변화 그래프, Figure 2 is a graph of the change in W / C (%) of CTL and BCM-1 at flow 142 ± 10,

도 3은 플로 142±10일 때 CTL과 BCM-1의 압축 강도 변화 그래프, 3 is a graph showing changes in compressive strength of CTL and BCM-1 when flow 142 ± 10,

도 4는 CTL과 BCM-1의 양생일수대 압축강도의 변화 그래프,4 is a graph showing the change in curing strength versus compressive strength of CTL and BCM-1,

도 5는 플로 142±10일 때 BAS 치환율에 따른 W/C(%) 변화 그래프, 5 is a graph of the change in W / C (%) according to the BAS substitution rate when flow 142 ± 10,

도 6은 BAS로 일반사를 대체하였을 때 압축강도 변화 그래프, 6 is a graph showing changes in compressive strength when replacing ordinary yarns with BAS,

도 7은 수중양생일수 대 BCM의 압축강도 변화 그래프,7 is a graph showing the change in compressive strength of BCM vs. underwater curing days,

도 8은 혼화재가 첨가된 BCM 시멘트 모르타르와의 W/C (%) 변화 그래프,8 is a graph of the change in W / C (%) with the BCM cement mortar to which the admixture is added,

도 9는 혼화재가 첨가된 BCM 시멘트 모르타르의 압축강도 변화 그래프, 9 is a graph showing changes in compressive strength of BCM cement mortar to which admixtures are added;

도 10은 혼화재가 첨가된 BCM시멘트 모르타르의 양생일수에 따른 압축강도 변화 그래프,10 is a graph of change in compressive strength according to the curing days of the BCM cement mortar to which the admixture is added,

도 11은 BCM 시멘트 모르타르에 유동화제가 첨가될 때 W/C (%) 변화 그래프, 11 is a graph of the W / C (%) change when the glidant is added to the BCM cement mortar,

도 12는 BCM 시멘트 모르타르에 유동화제가 첨가될 때 압축강도 변화 그래프, 12 is a graph of change in compressive strength when fluidizing agent is added to BCM cement mortar,

도 13은 BCM-12에 유동화제가 첨가될 때의 압축강도 변화 그래프, 13 is a graph of change in compressive strength when a fluidizing agent is added to BCM-12,

도 14는 BCM-13에 유동화제가 첨가될 때의 압축강도 변화 그래프, 14 is a graph of change in compressive strength when a fluidizing agent is added to BCM-13,

도 15는 BCM-14에 유동화제가 첨가될 때의 압축강도 변화 그래프,15 is a graph of change in compressive strength when a fluidizing agent is added to BCM-14,

도 16은 일반사와 BAS 시멘트 모르타르의 XRD 패턴을 나타낸 도면,16 is a view showing an XRD pattern of ordinary yarn and BAS cement mortar,

도 17은 배율 2000으로 일반사와 BAS 시멘트 모르타르의 SEM 관찰 도면,17 is an SEM observation diagram of a general yarn and a BAS cement mortar at a magnification of 2000;

도 18은 배율 5000으로 일반사와 BAS 시멘트 모르타르의 SEM 관찰 도면,18 is an SEM observation diagram of a general yarn and BAS cement mortar at a magnification of 5000;

도 19는 일반사와 BAS 시멘트 모르타르의 PSD 분포를 나타내는 도면, 19 is a diagram showing the distribution of PSD of ordinary yarns and BAS cement mortar,

도 20은 일반사와 BAS 시멘트 모르타르의 PSD 누적분포를 나타내는 도면,20 is a diagram showing the cumulative distribution of PSD of general sand and BAS cement mortar,

도 21은 BCM 시멘트 모르타르에 혼화재 첨가일 때의 XRD 패턴을 나타내는 도면,21 is a view showing an XRD pattern when the admixture is added to BCM cement mortar,

도 22는 배율 2000으로 BCM 시멘트 모르타르에 혼화재가 첨가된 SEM 관찰 도면,FIG. 22 is an SEM observation diagram in which a admixture is added to BCM cement mortar at a magnification of 2000.

도 23은 배율 5000으로 BCM 시멘트 모르타르에 혼화재가 첨가된 SEM 관찰 도면,FIG. 23 is an SEM observation diagram in which a admixture is added to a BCM cement mortar at a magnification of 5000;

도 24는 BCM 시멘트 모르타르에 혼화재가 첨가된 PSD 분포를 나타내는 도면, 24 is a view showing the distribution of PSD added to the admixture to the BCM cement mortar,

도 25는 BCM 시멘트 모르타르에 혼화재가 첨가된 PSD 누적분포를 나타내는 도면,25 is a view showing the cumulative distribution of PSD added to the admixture to the BCM cement mortar,

도 26은 유동화제가 첨가된 BCM 시멘트 모르타르의 XRD 패턴를 나타내는 도면, FIG. 26 is a diagram showing an XRD pattern of BCM cement mortar to which a glidant is added;

도 27은 배율 2000으로 유동화제가 첨가된 BCM 시멘트 모르타르의 SEM 관찰 도면,FIG. 27 is an SEM observation diagram of BCM cement mortar to which a glidant is added at a magnification of 2000; FIG.

도 28은 배율 5000으로 유동화제가 첨가된 BCM 시멘트 모르타르의 SEM 관찰 도면, FIG. 28 is an SEM observation diagram of BCM cement mortar to which a glidant is added at a magnification of 5000;

도 29는 유동화제가 첨가된 BCM 시멘트 모르타르의 PSD 분포를 나타내는 도면, 29 is a view showing a PSD distribution of a BCM cement mortar to which a glidant is added,

도 30은 유동화제가 첨가된 BCM 시멘트 모르타르의 PSD 누적분포를 나타내는 도면,30 is a view showing the cumulative distribution of PSD of the BCM cement mortar to which the fluidizing agent is added,

도 31은 본 발명의 실시예에 따른 BAS 잔골재 콘크리트 시험 계획 흐름도,31 is a BAS fine aggregate concrete test plan flow chart according to an embodiment of the present invention,

도 32는 본 발명의 실시예에 따른 부순쇄석 골재입도 분포를 나타내는 도면,32 is a view showing the distribution of crushed stone aggregate aggregates according to an embodiment of the present invention,

도 33은 본 발명의 실시예에 따른 BAS 잔골재의 입도분포 곡선을 나타내는 도면,33 is a view showing a particle size distribution curve of BAS fine aggregate according to an embodiment of the present invention,

도 34는 본 발명의 실시예에 따른 PCA 첨가량 대 압축강도 변화를 나타내는 도면,34 is a view showing changes in PCA addition amount versus compressive strength according to an embodiment of the present invention;

도 35는 본 발명의 실시예에 따른 BAS 콘크리트에 DS700 포졸란 첨가량에 따른 강도 변화를 나타내는 도면,35 is a view showing the change in strength according to the addition amount of DS 700 pozzolanic to BAS concrete according to an embodiment of the present invention,

도 36은 본 발명의 실시예에 따른 골재 사이즈에 따른 압축강도 변화를 나타내는 도면,36 is a view showing a change in compressive strength according to the aggregate size according to an embodiment of the present invention,

도 37은 본 발명의 실시예에 따른 BAS 콘크리트 설계강도 첨가량을 나타내는 도면,37 is a view showing the amount of BAS concrete design strength added according to an embodiment of the present invention,

도 38은 본 발명의 실시예에 따른 설계강도와 실제 측정치 증감 비교를 나타내는 도면,38 shows a comparison between design intensity and actual measured value increase and decrease according to an embodiment of the present invention;

도 39은 본 발명의 실시예에 따른 고유동화제(PCA)와 감수제(Powercon) 첨가(0.5%)에 따른 CTL 및 BAS 압축강도 변화를 나타내는 도면. FIG. 39 is a view showing changes in CTL and BAS compressive strengths according to the addition of a high fluidizing agent (PCA) and a reducing agent (Powercon) according to an embodiment of the present invention (0.5%).

Claims (7)

물, 시멘트, 골재, 일반 모래를 배합하여 사용하는 고성능 콘크리트의 조성물에 있어서,In the composition of the high-performance concrete which mixes water, cement, aggregate, and general sand, 상기 골재는 천연쇄석 굵은 골재이며, 상기 천연쇄석 굵은 골재의 사이즈는 10 내지 25㎜이고,The aggregate is a coarse aggregate of natural stone, the size of the coarse aggregate of natural stone is 10 to 25 mm, 상기 일반 모래의 대체재로서 화력발전소에서 발생되는 폐기물인 바텀 애쉬 모래가 사용되고, 상기 바텀 애쉬 모래의 사이즈는 5㎜이하이며,Bottom ash sand, which is a waste generated from a thermal power plant, is used as a substitute for the general sand, and the size of the bottom ash sand is 5 mm or less, 상기 콘크리트 조성물의 구성 성분으로서 상기 바텀 애쉬 모래가 ㎥당 총 소요 조성물 구성성분의 20 내지 26% 포함되고, 상기 천연쇄석 굵은 골재가 ㎥당 총 소요 조성물 구성성분의 34 내지 46% 포함되며, As a constituent of the concrete composition, the bottom ash sand contains 20 to 26% of the total required composition components per m 3, and the natural crushed coarse aggregate contains 34 to 46% of the total required composition components per m 3, 상기 조성물에 혼화제와 유동화제가 첨가되고,Admixtures and glidants are added to the composition, 상기 콘크리트 조성물은 콘크리트의 설계 강도 400 내지 800kg/cm2에 적용되는 것을 특징으로 하는 바텀 애쉬를 사용한 고성능 콘크리트의 조성물.The concrete composition is a composition of high performance concrete using a bottom ash, characterized in that applied to the design strength of the concrete 400 to 800kg / cm 2 . 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 혼화제는 포졸란성 혼화제이고, 상기 시멘트 양에 약 10% 첨가되는 것을 특징으로 하는 바텀 애쉬를 사용한 고성능 콘크리트의 조성물. The admixture is a pozzolanic admixture, and the composition of the high-performance concrete using the bottom ash, characterized in that about 10% is added to the amount of cement. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 유동화제는 PCA(Poly Carbonate Acid)이고, 상기 시멘트 양에 0.25 내지 0.75% 첨가되는 것을 특징으로 하는 바텀 애쉬를 사용한 고성능 콘크리트의 조성물. The fluidizing agent is PCA (Poly Carbonate Acid), and the composition of the high-performance concrete using a bottom ash, characterized in that added to the amount of 0.25 to 0.75%. 물, 시멘트, 골재, 일반 모래를 배합하여 사용하는 고성능 콘크리트의 조성물의 제조 방법에 있어서,In the manufacturing method of the composition of the high performance concrete which mixes and uses water, cement, aggregate, and general sand, 상기 골재로서 10 내지 25㎜의 천연쇄석 굵은 골재를 마련하는 공정,Preparing a natural stone coarse aggregate of 10 to 25 mm as the aggregate, 화력 발전소 등에서 발생되는 바텀 애쉬중에서 선별기를 사용하여 입경 5㎜이하의 바텀 애쉬를 수집하여 준비하는 공정,A process of collecting and preparing bottom ash having a particle diameter of 5 mm or less using a sorting machine among bottom ashes generated in a thermal power plant, 상기 시멘트, 상기 고성능 콘크리트의 ㎥당 총 소요 조성물 구성성분의 20 내지 26%의 바텀 애쉬 모래, 상기 고성능 콘크리트의 ㎥당 총 소요 조성물 구성성분의 34 내지 46%의 천연쇄석 굵은 골재 및 혼화제와 유동화제를 혼합하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 바텀 애쉬를 사용한 고성능 콘크리트의 조성물의 제조 방법.20 to 26% of bottom ash sand of the total required composition components per m 3 of the high performance concrete, 34 to 46% of natural crushed coarse aggregate and admixture and fluidizing agent of the total required composition components per m 3 of the high performance concrete Method for producing a composition of high performance concrete using a bottom ash, characterized in that it comprises a step of mixing. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 혼화제는 포졸란성 혼화제이고, 상기 시멘트 양에 약 10% 첨가되는 것을 특징으로 하는 바텀 애쉬를 사용한 고성능 콘크리트의 조성물의 제조 방법. The admixture is a pozzolanic admixture, and is about 10% added to the amount of cement. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 유동화제는 PCA이고, 상기 시멘트 양에 0.25 내지 0.75% 첨가되는 것을 특징으로 하는 바텀 애쉬를 사용한 고성능 콘크리트의 조성물의 제조 방법. The fluidizing agent is PCA, the method of producing a composition of high-performance concrete using a bottom ash, characterized in that added to the amount of 0.25 to 0.75%. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 콘크리트 조성물은 콘크리트의 설계 강도 400 내지 800kg/cm2에 적용되는 것을 특징으로 하는 바텀 애쉬를 사용한 고성능 콘크리트의 조성물의 제조 방법.The concrete composition is a method for producing a composition of high performance concrete using a bottom ash, characterized in that applied to the design strength of the concrete 400 to 800kg / cm 2 .
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