KR20140067221A - 리젝트애시 및 보강섬유를 이용한 콘크리트 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
리젝트애시 및 보강섬유를 이용하여 콘크리트를 제조함으로써, 폐기물로 버려지는 리젝트애시를 재활용하여 린콘크리트를 용이하게 형성할 수 있는, 리젝트애시 및 보강섬유를 이용한 콘크리트 제조 방법이 제공된다. 리젝트애시 및 보강섬유를 이용한 콘크리트 제조 방법은, a) 리젝트애시(Reject Ash)를 시멘트에 혼입하는 단계; b) 리젝트애시가 혼입된 시멘트에 잔골재와 굵은골재를 혼합하고, 건비빔(Dry Mixing) 콘크리트를 형성하도록 배합하는 단계; c) 건비빔 콘크리트에 물을 혼합하여 배합하는 단계; d) 물이 혼합된 콘크리트에 보강섬유를 혼입하는 단계; e) 보강섬유가 혼입된 콘크리트를 배합하는 단계; 및 f) 리젝트애시 및 보강섬유가 혼입된 콘크리트를 배출하는 단계를 포함하되, a) 단계의 리젝트애시는 60㎏/㎥의 단위 재료량을 갖고, d) 단계의 보강섬유는 0.2%의 섬유혼입률을 갖는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 리젝트애시를 이용한 콘크리트 제조에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 폐기물로 버려지는 리젝트애시(Reject Ash)를 재활용할 수 있도록 리젝트애시 및 보강섬유(Reinforcement Fiber)를 이용하여 콘크리트를 제조하는 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 콘크리트는 천연 포졸란(pozzolan) 재료, 실리카흄(silica fume), 플라이애시(Fly Ash), 고로슬래그 미분말 등을 시멘트 혼합재로 사용하여 제조하고 있다.
이러한 시멘트 혼합재는 상대적으로 고가인 시멘트의 사용량을 줄이면서, 콘크리트의 강도 발현, 화학 저항성 증대, 동결융해 저항성 증대, 콘크리트의 수화열 저감을 통한 수화열에 의한 콘크리트 균열 방지 등의 내구성 향상 작용을 하여 콘크리트의 성능 향상에 기여하는 바가 크기 때문에 그 수요가 점차 늘어나고 있는 추세이다.
또한, 이러한 시멘트 혼합재와 관련된 기술 축적에 의해 시멘트 혼합재의 시멘트 치환량을 기존의 10% 내외에서 최근에는 30% 이상까지 확대하고 있기 때문에 이러한 시멘트 혼합재에 대한 수요가 더욱 증대되고 있다. 특히, 플라이애시는 단가가 매우 낮기 때문에 시멘트 혼합재로 널리 사용되고 있으며, 석탄을 열원으로 사용하는 화력발전소, 열병합발전소, 제지공장 등에서 폐부산물로 생성되고 있다. 통상적으로, 레미콘을 제조할 때 화력발전소에서 생성된 플라이애시는 정제하여 사용하고 있다. 즉, 이러한 플라이애시의 경우, 한국산업규격인 KSL 5405에서 그 규격을 엄격히 규정하고 있어, 발전소에서 배출되는 플라이애시를 정제 처리한 후에 사용하고 있다.
한편, 린콘크리트(Lean Concrete)를 사용하는 도로기층 배합은 매우 저급한 배합으로서, 최소한의 시멘트량을 활용하여 콘크리트 구조물을 제조하게 된다. 이러한 도로기층에서는 비용 절감 및 저탄소 배합을 위해 플라이애시 및 고로슬래그 미분말과 같은 혼화재를 혼합하여 사용하도록 "산업부산물 재활용 도로 포장 지침(국토해양부)"에서 권장하고 있으나, 여기에 명시되어 있는 플라이애시 및 고로슬래그 미분말 같은 경우, 콘크리트 혼화재로서의 사용이 대중화되면서 재료비가 시멘트와 비슷하거나 더욱 고가로 형성되고 있다.
또한, 플라이애시의 정제 처리 후에 수득되는 리젝트애시(Reject Ash) 폐기물은 한국산업규격인 KSL 5405에서 규정한 미연탄소분 5% 이하와 블레인 비표면적 2,800㎠/g 이상을 만족하지 못하기 때문에 전량 매립하거나, 매립비용을 발생시키지 않기 위하여 그 품위가 한국산업규격을 만족하지 못하는 제품도 정제를 하지 않고 유통시키는 경우 등의 문제점이 있었다.
한편, 린콘크리트는 도로포장에서 기층 및 보조기층재로 많이 사용되는 품질의 콘크리트이다. 즉, 도로포장에서 린콘크리트는 중차량에 대한 일정한 지지력을 확보하기 위해 타설되게 되는데, 린콘크리트의 내부에서 균열이 발생될 경우 표면층으로 균열이 성장하게 되는 문제점이 있다. 이를 반사균열이라 하는데, 이를 억제할 필요성이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 리젝트애시 및 보강섬유를 이용하여 콘크리트를 제조함으로써 폐기물로 버려지는 리젝트애시를 재활용하여 린콘크리트를 용이하게 형성할 수 있는, 리젝트애시 및 보강섬유를 이용한 콘크리트 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 리젝트애시 및 보강섬유를 이용한 콘크리트 제조 방법은, a) 리젝트애시(Reject Ash)를 시멘트에 혼입하는 단계; b) 상기 리젝트애시가 혼입된 시멘트에 잔골재와 굵은골재를 혼합하고, 건비빔(Dry Mixing) 콘크리트를 형성하도록 배합하는 단계; c) 상기 건비빔 콘크리트에 물을 혼합하여 배합하는 단계; d) 상기 물이 혼합된 콘크리트에 보강섬유를 혼입하는 단계; e) 상기 보강섬유가 혼입된 콘크리트를 배합하는 단계; 및 f) 상기 리젝트애시 및 보강섬유가 혼입된 콘크리트를 배출하는 단계를 포함하되, 상기 a) 단계의 리젝트애시는 60㎏/㎥의 단위 재료량을 갖고, 상기 d) 단계의 보강섬유는 0.2%의 섬유혼입률을 갖는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 f) 단계의 리젝트애시 및 보강섬유가 혼입된 콘크리트는, 리젝트애시 입자가 시멘트 입자사이에 충전되어 상기 보강섬유와 콘크리트 계면과의 부착면적을 상승시킴에 따라 휨인성지수를 증가시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 f) 단계의 리젝트애시 및 보강섬유가 혼입된 콘크리트는, 도로포장에서 기층구조체로 사용되고 콘크리트의 유동성을 요구하지 않는 린콘크리트의 배합재로 사용될 수 있다.
여기서, 상기 d) 단계의 보강섬유는 강섬유(Steel Fiber), 폴리프로필렌섬유(Polypropylene Fiber) 또는 나일론 섬유(Nylon Fiber)일 수 있다.
여기서, 상기 f) 단계의 리젝트애시 및 보강섬유가 혼입된 콘크리트는, 물이 119, 시멘트가 90, 잔골재가 816, 굵은골재가 1139, 및 리젝트애시가 60의 단위 재료량(㎏/㎥)으로 배합되며, 물-시멘트비(W/C)는 0.795, 잔골재율(S/a)은 40, 섬유혼입률은 0.2%인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 b) 단계는 20rpm의 저속으로 30초 동안 배합하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 c) 단계는 30rpm의 중속으로 60초 동안 배합하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 e) 단계는 40rpm의 고속으로 90초 동안 배합하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 리젝트애시는 미연소탄분량이 많아 품질기준에 미달하더라도 분말도가 높은 수준의 리젝트애시를 활용하여 강도를 빠르게 발현시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 리젝트애시의 분말도는 5000~7000c㎡/g 범위인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 리젝트애시 및 보강섬유를 이용하여 콘크리트를 제조함으로써, 폐기물로 버려지는 리젝트애시를 재활용하여 린콘크리트를 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 보강섬유를 이용하여 린콘크리트의 내부에서 발생하는 반사균열을 방지할 수 있고, 이에 따라 환경친화형 고효율 린콘크리트를 제조할 수 있다.
도 1은 플라이애시 및 리젝트애시의 전자현미경(SEM) 분석 사진이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 사용되는 보강섬유를 예시하는 사진들이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리젝트애시 및 보강섬유를 이용한 콘크리트 제조 방법의 동작흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 보강섬유 종류별 휨인성지수를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 보강섬유 혼입률별 휨인성지수를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 플라이애시 및 리젝트애시 혼입에 대한 휨인성지수를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 리젝트애시가 시멘트 입자 사이에 충전되는 것을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 리젝트애시 치환율과 압축강도와의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 사용되는 보강섬유를 예시하는 사진들이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리젝트애시 및 보강섬유를 이용한 콘크리트 제조 방법의 동작흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 보강섬유 종류별 휨인성지수를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 보강섬유 혼입률별 휨인성지수를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 플라이애시 및 리젝트애시 혼입에 대한 휨인성지수를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 리젝트애시가 시멘트 입자 사이에 충전되는 것을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 리젝트애시 치환율과 압축강도와의 관계를 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
먼저, 국토해양부에서 발간한 "산업부산물 재활용 도로 포장 지침"에는 활용 가능한 산업부산물에 대해서 명시하고 있는데, 플라이애시, 고로슬래그 미분말, 회수더스트, 폐타이어 등이 있다. 이러한 플라이애시를 전기집진기로 포집한 후 정제를 실시하게 되는데, 이때 낙하하여 떨어진 애시를 리젝트애시라고 한다.
이때, 미연탄소를 함유하는 CaO의 양이 플라이애시에 비해 리젝트애시에서 높은 것으로 나타났다. 콘크리트 배합재 내에서 미연탄소로 인해 발생되는 문제점으로는 동결융해 저항성능 및 유동성 향상을 위해 활용되는 AE제(공기연행제)의 흡착 작용이 대표적이지만, 린콘크리트 도로기층배합은 공기연행제를 전혀 사용하지 않는 배합으로 흡착 작용이 발생하지 않는다.
또한, 플라이애시가 도로포장에서 혼화재로 활용될 수 있는 가장 큰 이유는 화학성분 내에 포함되어 있는 SiO2량에 있다. 이러한 SiO2는 시멘트+물의 수화물인 수산화칼슘과 반응하여 수화활동을 하게 되는 포졸란 반응물질로서, SiO2의 함량은 리젝트애시와 플라이애시의 큰 차이가 없다는 것을 알 수 있다.
구체적으로, 리젝트애시는 플라이애시 정제시 발생되는 산업폐기물로서, 거의 전량 매립되어 폐기 처리되고 있으나, 플라이애시와 유사한 화학적 물성을 가지고 있고, 콘크리트와의 수화반응에 플라이애시와 비교하여 큰 차이가 없다. 즉, 이러한 리젝트애시는 화학적 특성이 플라이애시와 많은 부분 유사한 면을 가지고 있다. 표 1 및 표 2는 각각 플라이애시와 리젝트애시의 물리적 특성 및 화학적 특성을 나타낸 것이다.
예를 들면, 표 1에 나타낸 바와 같이, 플라이애시의 밀도는 2.28g/㎤이고, 리젝트애시의 밀도는 2.41g/㎤이며, 또한, 플라이애시의 분말도는 3944㎠/g이고, 리젝트애시의 분말도는6554㎠/g이며, 또한, 플라이애시의 강열감량은 3.5%이고, 리젝트애시의 강열감량은 4.4%이다.
이때, 리젝트애시를 콘크리트 혼화재로 활용하기에 가장 문제가 되는 것은 높은 분말도 및 CaO 함량에 있다. 이러한 분말도는 애시(Ash) 입자의 크기와 연관되며, 표 1의 결과에서 리젝트애시의 분말도가 높게 나타나는데, 이것은 리젝트애시가 플라이애시보다 더욱 미세한 입자로 이루어져 있다는 것을 의미한다.
이와 같이 미세한 입자로 이루어진 리젝트애시를 활용할 경우, 콘크리트와 혼합 배합시 점성이 증가하여 유동 성능이 떨어질 수 있으나, 린콘크리트 도로기층배합은 콘크리트의 유동성을 전혀 요구하지 않기 때문에 본 발명의 실시예에 따른 리젝트애시 및 보강섬유를 이용한 콘크리트를 린콘크리트에 적용할 수 있다.
도 1은 플라이애시 및 리젝트애시의 전자현미경(SEM) 분석 사진으로서, 도 1의 a)는 플라이애시를 나타내고, 도 1의 b)는 리젝트애시를 나타낸다.
도 1의 a)에 도시된 바와 같이, 플라이애시가 완전한 구형을 띄는 반면에, 도 1의 b)에 도시된 바와 같이, 리젝트애시는 불규칙한 각형으로 이루어져 있음을 알 수 있다. 이때, 리젝트애시의 각진 형상은 유동 성능을 감소시키지만, 린콘크리트 배합에서는 큰 문제가 되지 않는다.
본 발명의 실시예에 따른 리젝트애시 및 보강섬유를 이용한 콘크리트를 린콘크리트에 따르면, 산업폐기물로 매립되는 리젝트애시를 린콘크리트 도로기층 구조체의 혼화재로 활용하기 위한 것으로, 폐기물로 버려지는 리젝트애시를 재활용함에 따른 경제적 환경적 장점을 가지고 있고, 또한, 콘크리트 구조물의 역학적 성능 면에서도 현재 활용되는 시멘트 린콘크리트 도로기층에 비하여 크게 떨어지지 않으며, 환경 하중에 대한 저항성도 갖추고 있다. 이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 리젝트애시 및 보강섬유를 이용한 콘크리트는 저탄소 및 경제적, 고성능을 추구하는 현 건설시장에 적합하게 적용될 수 있다.
한편, 도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 사용되는 보강섬유를 예시하는 사진들이다.
도 2a는 강섬유 매크로(ST macro)를 나타내며, 이러한 강섬유 매크로는 35㎜의 길이, 0.54㎜의 직경을 갖고, 후크 형상을 갖는다. 또한, 도 2b는 폴리프로필렌 매크로(PP macro)를 나타내며, 이러한 폴리프로필렌 매크로는 30㎜의 길이, 0.79㎜의 직경을 갖고, 굴곡 형상을 갖는다. 또한, 도 2c는 나일론 매크로(NY macro)를 나타내며, 이러한 나일론 매크로는 30㎜의 길이 및 0.52㎜의 직경을 갖고, 물결 형상을 갖는다. 또한, 도 2d는 나일론 마이크로(NY micro)를 나타내면, 이러한 나일론 마이크로는 12㎜의 길이 및 25㎛의 직경을 갖고, 일자 형상을 갖는다. 이때, 표 3은 본 발명의 실시예에서 사용한 섬유들의 물리적 성질을 나타낸다.
한편, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리젝트애시 및 보강섬유를 이용한 콘크리트 제조 방법의 동작흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 리젝트애시 및 보강섬유를 이용한 콘크리트 제조 방법은, 먼저, 리젝트애시(Reject Ash)를 시멘트에 혼입한다(S110). 이때, 상기 리젝트애시는 60㎏/㎥의 단위 재료량을 갖는다.
다음으로, 상기 리젝트애시가 혼입된 시멘트에 잔골재와 굵은골재를 혼합하고, 건비빔(Dry Mixing) 콘크리트를 형성하도록 배합한다(S120). 이때, 상기 건비빔 콘크리트는 20rpm의 저속으로 30초 동안 배합한다.
다음으로, 상기 건비빔 콘크리트에 물을 혼합하여 배합한다(S130). 이때, 상기 30rpm의 중속으로 60초 동안 배합한다.
다음으로, 상기 물이 혼합된 콘크리트에 보강섬유를 혼입한다(S140). 이때, 보강섬유는 강섬유(Steel Fiber), 폴리프로필렌섬유(Polypropylene Fiber) 또는 나일론 섬유(Nylon Fiber)일 수 있고, 상기 보강섬유는 0.2%의 섬유혼입률을 갖는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 보강섬유가 혼입된 콘크리트를 배합한다(S150). 이때, 상기 40rpm의 고속으로 90초 동안 배합한다.
다음으로, 상기 리젝트애시 및 보강섬유가 혼입된 콘크리트를 배출한다(S160). 여기서, 상기 리젝트애시 및 보강섬유가 혼입된 콘크리트는, 리젝트애시 입자가 시멘트 입자사이에 충전되어 상기 보강섬유와 콘크리트 계면과의 부착면적을 상승시킴에 따라 휨인성지수를 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 리젝트애시 및 보강섬유가 혼입된 콘크리트는, 도로포장에서 기층구조체로 사용되고 콘크리트의 유동성을 요구하지 않는 린콘크리트의 배합재로 사용될 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따르면, 리젝트애시 및 보강섬유를 이용하여 콘크리트를 제조함으로써, 폐기물로 버려지는 리젝트애시를 재활용하여 린콘크리트를 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 보강섬유를 이용하여 린콘크리트의 내부에서 발생하는 반사균열을 방지할 수 있고, 이에 따라 환경친화형 고효율 린콘크리트를 제조할 수 있다.
구체적으로, 상기 리젝트애시 및 보강섬유가 혼입된 콘크리트는, 표 4에 나타낸 바와 같이, 물이 119, 시멘트가 90, 잔골재가 816, 굵은골재가 1139, 및 리젝트애시가 60의 단위 재료량(㎏/㎥)으로 배합되며, 물-시멘트비(W/C)는 0.795, 잔골재율(S/a)은 40, 섬유혼입률은 0.2%인 것이 바람직하다.
여기서, ST Macro는 강섬유 매크로를 나타내고, PP Macro는 폴리프로필렌섬유 매크로를 나타내며, NY Macro는 나일론섬유 매크로를 나타내고, NY Micro는 나일론섬유 마이크로를 나타내며, RA는 리젝트애시를 나타내고, FA는 플라이애시를 각각 나타낸다.
한편, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 보강섬유 종류별 휨인성지수를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 보강섬유 혼입률별 휨인성지수를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 보강섬유 종류별 휨인성지수는, 도 4에 도시된 바와 같이, 강(ST)섬유, 나일론(NY) 섬유, 폴리프로필렌(PP)섬유 보강에 따른 성능 편차는 크지 않으나, 폴리프로필렌(PP)섬유가 가격적인 면에서 가장 우수하다. 이때, 표 5는 섬유 종류별 가격을 예시하는 테이블이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 보강섬유 혼입률별 휨인성지수는, 도 6에 도시된 바와 같이, 섬유 혼입률 0.2%와 0.4%는 큰 차이가 없고, 0.4% 혼입이 성능이 더 우수하지만, 혼입량이 2배라는 것을 감안하면 효율적이라고 하기 어렵다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 0.2%의 섬유 혼입률을 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 플라이애시 및 리젝트애시 혼입에 대한 휨인성지수를 나타내는 도면이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 리젝트애시가 시멘트 입자 사이에 충전되는 것을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 플라이애시 및 리젝트애시 혼입에 대한 휨인성지수는, 도 6에 도시된 바와 같이, 보강섬유 및 플라이애시 또는 리젝트애시를 함께 사용할 경우, 휨인성지수가 크게 증가하는 것으로 나타냈다. 이때, 리젝트애시를 사용한 경우가 더욱 큰 휨인성지수의 증가량을 나타냈다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 리젝트애시 및 보강섬유를 이용한 콘크리트(100)의 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 배합 콘크리트(110)에 보강섬유(120) 및 리젝트애시가 혼입되는데, 이때, 리젝트애시를 사용한 경우가 플라이애시를 사용한 경우보다 더욱 큰 휨인성지수의 증가량을 나타내는 것은 리젝트애시 입자(112)와 시멘트 입자(111) 간의 분말도차로 인한 충전 효과에 따라, 보강섬유(120)와 콘크리트(110)의 계면과의 부착 면적이 상승하기 때문이다.
한편, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 리젝트애시 치환율과 압축강도와의 관계를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 리젝트애시 치환율별 실험배합표는 표 6에 나타낸 바와 같다. 또한, 표 7은 RA 치환율 변화에 따른 재령 7일 압축강도를 나타내며, 표 8은 RA 치환율 변화에 따른 재령 28일 압축강도를 나타낸다.
표 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, RA 치환율 변화에 따른 재령 7일 압축강도는 치환율이 증가함에 따라서 강도값은 비례적으로 줄어드는 경향을 나타냈으며, 치환율 30%를 초과하는 배합은 린콘크리트의 기준 강도값인 재령 7일에서 5MPa을 만족하지 못하였다. 또한, 표 8 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 치환율 30%를 초과하는 배합은 린콘크리트의 기준 강도값인 재령 28일에서 5MPa을 만족하였다.
이것은 리젝트애시의 품질에 따른 편차로 판단되는데, 본래 리젝트애시는 플라이애시의 제조공정 중에 분말도 또는 미연소탄분량 등이 기준값에 미달되는 제품을 총칭하는 것으로서, 미연소탄분량이 많아 품질기준에 미달하더라도, 분말도가 높은 수준의 리젝트애시를 활용할 경우, 강도가 빠르게 발현되어 린콘크리트 기준강도를 만족시킬 수 있다. 예를 들면, 분말도 6554㎠/g, 강열감량(%) 4.4의 리젝트애시를 30% 치환하였을 때, 재령 7일에서의 압축강도는 6MPa 이상으로 기준값을 만족하였다.
본 발명의 실시예에 따른 실험에 사용된 리젝트애시의 품질은 분말도 3700㎠/g, 강열감량(%) 4.41로서, 분말도에 따른 압축강도의 영향이 크게 나타나는 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 사용되는 리젝트애시는 분말도 약 5000~7000c㎡/g 정도의 제품을 사용하는 것이 적절하다.
결국, 플라이애시 기준에 미달되는 모든 애시에 대해서 리젝트애시라고 칭하며, 폐기물로 처리되고 있으나, 리젝트애시 중에서도 허용가능한 분말도, 미연소탄분량 등의 품질 기준을 정립하여 기층 콘크리트 등의 저품질의 재료배합에 혼화 재료로 활용할 수 있는 방안을 마련하는 것이 자원재활용 및 원가 절감면에서 효과적일 것으로 판단된다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 리젝트애시 및 보강섬유를 이용한 콘크리트
110: 배합 콘크리트
120: 보강섬유
111: 시멘트 입자
112: 리젝트애시 입자
110: 배합 콘크리트
120: 보강섬유
111: 시멘트 입자
112: 리젝트애시 입자
Claims (10)
- a) 리젝트애시(Reject Ash)를 시멘트에 혼입하는 단계;
b) 상기 리젝트애시가 혼입된 시멘트에 잔골재와 굵은골재를 혼합하고, 건비빔(Dry Mixing) 콘크리트를 형성하도록 배합하는 단계;
c) 상기 건비빔 콘크리트에 물을 혼합하여 배합하는 단계;
d) 상기 물과 배합된 콘크리트에 보강섬유를 혼입하는 단계;
e) 상기 보강섬유가 혼입된 콘크리트를 배합하는 단계; 및
f) 상기 리젝트애시 및 보강섬유가 혼입된 콘크리트를 배출하는 단계
를 포함하되,
상기 a) 단계의 리젝트애시는 60㎏/㎥의 단위 재료량을 갖고, 상기 d) 단계의 보강섬유는 0.2%의 섬유혼입률을 갖는 것을 특징으로 하는 리젝트애시 및 보강섬유를 이용한 콘크리트 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 f) 단계의 리젝트애시 및 보강섬유가 혼입된 콘크리트는, 리젝트애시 입자가 시멘트 입자사이에 충전되어 상기 보강섬유와 콘크리트 계면과의 부착면적을 상승시킴에 따라 휨인성지수를 증가시키는 것을 특징으로 하는 리젝트애시 및 보강섬유를 이용한 콘크리트 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 f) 단계의 리젝트애시 및 보강섬유가 혼입된 콘크리트는, 도로포장에서 기층구조체로 사용되고 콘크리트의 유동성을 요구하지 않는 린콘크리트의 배합재로 사용되는 것을 특징으로 하는 리젝트애시 및 보강섬유를 이용한 콘크리트 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 d) 단계의 보강섬유는 강섬유(Steel Fiber), 폴리프로필렌섬유(Polypropylene Fiber) 또는 나일론 섬유(Nylon Fiber)인 것을 특징으로 하는 리젝트애시 및 보강섬유를 이용한 콘크리트 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 f) 단계의 리젝트애시 및 보강섬유가 혼입된 콘크리트는, 물이 119, 시멘트가 90, 잔골재가 816, 굵은골재가 1139, 및 리젝트애시가 60의 단위 재료량(㎏/㎥)으로 배합되며, 물-시멘트비(W/C)는 0.795, 잔골재율(S/a)은 40, 섬유혼입률은 0.2%인 것을 특징으로 하는 리젝트애시 및 보강섬유를 이용한 콘크리트 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 b) 단계는 20rpm의 저속으로 30초 동안 배합하는 것을 특징으로 하는 리젝트애시 및 보강섬유를 이용한 콘크리트 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 c) 단계는 30rpm의 중속으로 60초 동안 배합하는 것을 특징으로 하는 리젝트애시 및 보강섬유를 이용한 콘크리트 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 e) 단계는 40rpm의 고속으로 90초 동안 배합하는 것을 특징으로 하는 리젝트애시 및 보강섬유를 이용한 콘크리트 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 리젝트애시는 미연소탄분량이 많아 품질기준에 미달하더라도 분말도가 높은 수준의 리젝트애시를 활용하여 강도를 빠르게 발현시키는 것을 특징으로 하는 리젝트애시 및 보강섬유를 이용한 콘크리트 제조 방법. - 제9항에 있어서,
상기 리젝트애시의 분말도는 5000~7000c㎡/g 범위인 것을 특징으로 하는 리젝트애시 및 보강섬유를 이용한 콘크리트 제조 방법.
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