페로니켈 슬래그 미분말 혼입 모르타르의 강도 및 건조수축 특성에 관한 실험적 연구 :An experimental study on the strength and drying shrinkage properties of mortar containing ferronickel slag powder

김영욱

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김영욱 (원광대학교, 圓光大學校)

지도교수: 최세진

발행연도: 2019

저작권: 원광대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수4

이 논문의 연구 히스토리 (3)

2019

페로니켈 슬래그 미분말 혼입 모르타르의 강도 및 건조수축 특성에 관한 실험적 연구

김영욱 建築工學科 2019.01 학위논문

2018

페로니켈 슬래그 미분말을 사용한 3성분계 모르타르의 압축강도 및 건조수축 특성

김영욱 , 김도빈 , 오태규 외 3명 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 2018.05 학술대회자료

페로니켈슬래그 미분말을 사용한 모르타르의 응결시간 및 압축강도특성에 관한 실험적 연구

김영욱 , 김도빈 , 최세진 한국건축시공학회지 2018.01 학술저널

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전 세계적으로 온실가스 감축을 위한 노력은 꾸준히 이루어지고 있으며 국내의 경우 2018년 7월‘2030 온실가스 감축 로드맵 수정안 및 2018~2020년 배출권 할당계획 확정’이 설립됨에 따라 2030년까지 BAU(Business as usual: 배출전망치)대비 32.5%를 감축시키는 목표를 설정하였다. 건설업계의 경우 시멘트 1톤 생성 시 배출하는 이산화탄소의 양은 약 0.84톤으로 포틀랜드 시멘트(OPC)가 국내 온실가스 배출량의 약 6%를 점유하는 것으로 알려져 있어 시멘트 감축 노력이 필요한 상황이다.
페로니켈 슬래그는 페로니켈 제련공정에서 용해 및 제련 시에 발생되는 부산물로 국내에도 페로니켈 생산체제를 갖춤에 따라 연간 200만톤 이상의 페로니켈 슬래그가 발생되고 있어 페로니켈 슬래그의 야적 및 매립으로 인한 환경문제가 대두되고 있는 실정이다. 이러한 페로니켈 슬래그는 잔골재 형태로서의 제품화 및 연구는 활발히 진행되고 있으나 이를 분쇄하여 시멘트 대체재로서 사용하기 위한 연구는 미미한 실정이다.
본 연구는 페로니켈 슬래그의 재활용율을 높이기 위한 연구의 일환으로 페로니켈 슬래그 미분말의 시멘트 대체재로서의 가능성을 평가하고자하였다. 이를 위하여 페로니켈 슬래그 미분말을 단위시멘트량에 대하여 0, 5, 10, 15, 20%를 혼입하여 실험을 진행한 SeriesⅠ과 기존에 사용되고 있는 산업부산물인 고로슬래그 미분말 및 플라이애시를 혼입한 배합과의 비교·평가를 위한 SeriesⅡ 및 페로니켈 슬래그 미분말을 혼입한 3성분계 모르타르의 특성을 분석하기 위한 SeriesⅢ의 세 가지 Series로 구분하여 실험을 진행하였다.
실험결과, 페로니켈 슬래그 미분말을 혼입한 모르타르의 경우 수화열 저감, 유동성 증진, 건조수축 저감의 효과를 나타내어 매스콘크리트, 해양구조물 등에 적용할 경우 이점을 보일 것으로 사료된다. 페로니켈 슬래그 미분말을 사용한 모르타르의 압축강도 특성은 비교적 낮게 나타났는데 페로니켈 슬래그 미분말을 고로슬래그 미분말, 플라이애시와 동시에 혼입한 3성분계 모르타르 배합에서는 기존 3성분계 시멘트 배합과 유사한 강도특성을 나타내어 페로니켈 슬래그 단독사용 보다 3성분계 혼화재료로 사용하는 것이 적절할 것으로 판단된다.

Global efforts to reduce GHG emissions have been steadily progressing. In Korea, we set a target of 32.5% reduction of BAU by 2030. Since the amendment of the 2030 Greenhouse Gas Reduction Roadmap and the finalization of the emission allocation plan for 2018-2020 was established in July 2018. The construction industry needs cement reduction efforts. The amount of carbon dioxide emitted in the production of 1 ton of cement is about 0.84 tons. Portland cement (OPC) accounts for about 6% of total greenhouse gas emissions in Korea.
Ferronickel slag is a by-product generated during melting and refining in a ferronickel smelting process. As domestic ferronickel production system has been established, more than 2 million tons per year of ferronickel slag is generated annually, resulting in the environmental problems caused by ferroalloy slag fields and landfill. Although commercialization and research of such ferronickel slag in the form of fine aggregate has been actively carried out, research for using it as a substitute for cement has been limited.
This study was conducted to increase the recycling rate of ferronickel slag and to evaluate the feasibility of ferronickel slag powder as a substitute for cement. For this purpose, the experiment was divided into three series. Series I was tested by mixing 0, 5, 10, 15, 20% of ferronickel slag powder with respect to the amount of unit cement. Series II was tested for comparison and evaluation between ferronickel slag powder and mortar mixture blast furnace slag fine powder and fly ash. Series III analyzed the characteristics of three component mortar mixed with ferronickel slag powder.
As a result of the experiment, the mortar containing the ferronickel slag powder showed the effect of reducing the hydration heat, improving the fluidity and reducing the drying shrinkage. Therefore, it would be advantageous to apply it to mass concrete and offshore structures. The compressive strength of the mortar using the ferronickel slag powder was relatively low. However, the ternary mortar containing the blast furnace slag powder and the fly ash showed similar strength properties to the conventional ternary cement admixture. Therefore, it is considered appropriate to use it as a ternary admixture material rather than using ferronickel slag powder alone.

제 1 장 서 론 1
1.1 연구의 배경 및 목적 1
1.2 연구동향 3
1.3 연구내용 및 방법 6
제 2 장 이론적 고찰 8
2.1 페로니켈 슬래그 발생현황 8
2.1.1 페로니켈 생산과정 8
2.1.2 국내 페로니켈 슬래그 현황 10
2.1.3 국외 페로니켈 슬래그 현황 12
2.2 페로니켈 슬래그 특성 14
2.2.1 화학적 특성 14
2.2.2 알칼리 골재 반응 15
2.2.3 페로니켈 슬래그 유해물질 용출시험 17
2.3 시멘트 대체용 혼화재료 18
2.3.1 고로슬래그 미분말 18
2.3.2 플라이애시 21
2.4 건조수축 개요 및 원인 23
2.4.1 건조수축 개요 23
2.4.2 건조수축 원인 24
2.4.3 산업부산물사용에 따른 건조수축 특성 26
제 3 장 실험계획 28
3.1 사용재료 28
3.1.1 페로니켈슬래그 미분말 28
3.1.2 시멘트 30
3.1.3 고로슬래그 미분말 31
3.1.4 플라이애시 31
3.1.5 잔골재 32
3.2 배합 및 실험 34
3.3 측정항목 36
3.3.1 모르타르 플로우 36
3.3.2 미소수화열 37
3.3.3 응결시간 37
3.3.4 압축강도 38
3.3.5 건조수축 38
제 4 장 실험결과 및 고찰 40
4.1 페로니켈 슬래그 미분말 혼입율에 따른 모르타르 특성 평가 40
4.1.1 미소수화열 40
4.1.2 모르타르 플로우 41
4.1.3 응결시간 43
4.1.4 압축강도 44
4.1.5 건조수축 46
4.2 페로니켈 슬래그 미분말, 고로슬래그 미분말 및 플라이애시 혼입에
따른 모르타르 특성 비교·평가 47
4.2.1 모르타르 플로우 47
4.2.2 응결시간 48
4.2.3 압축강도 49
4.2.4 건조수축 51
4.3 페로니켈 슬래그 미분말 혼입 3성분계 모르타르 특성 평가 52
4.3.1 모르타르 플로우 52
4.3.2 응결시간 53
4.3.3 압축강도 54
4.3.4 건조수축 56
제 5 장 결론 58

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