석탄가스화 용융슬래그를 혼합잔골재로 사용한 콘크리트의 특성 :Engineering Properties of Concrete Using Coal Gasification Slag as Mixted Fine Aggregate

한준희

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자료유형: 학위논문

저자정보: 한준희 (청주대학교, 청주대학교 대학원)

지도교수: 한민철

발행연도: 2020

저작권: 청주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수8

이 논문의 연구 히스토리 (6)

2020

석탄가스화 용융슬래그를 혼합잔골재로 사용한 콘크리트의 특성

한준희 건축공 2020.01 학위논문

2019

석탄 가스화 용융 슬래그를 잔골재로 활용하는 콘크리트의 수화열 저감 가능성 검토

한준희 , 이영준 , 최일경 외 3명 대한건축학회 학술발표대회 논문집 2019.10 학술대회자료

석탄가스화 용융 슬래그를 혼합잔골재로 활용한 콘크리트의 내구 특성

한준희 , 신세준 , 김종 외 3명 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 2019.10 학술대회자료

Coal Gasification Slag를 잔골재로 활용한 Fly Ash 콘크리트의 수화열 특성

한준희 , 신세준 , 김종 외 3명 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 2019.10 학술대회자료

석탄 가스화 용융 슬래그를 혼합 잔골재로 사용한 FA 치환 콘크리트의 수화열 저감

한준희 , 이영준 , 최일경 외 3명 한국건축시공학회 학술발표대회 논문집 2019.01 학술대회자료

2018

석탄가스화 용융 슬래그를 잔골재의 일부로 활용하는 고강도 모르타르의 특성

한준희 , 이혁주 , 현승용 외 3명 대한건축학회 학술발표대회 논문집 2018.04 학술대회자료

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본 연구에서는 IGCC에서 발생하는 CGS의 활용 및 골재 자원 확보를 목적으로 콘크리트용 골재화 가능성을 분석하고자 일련의 실험을 진행하였다. 즉, CGS의 콘크리트용 골재로서의 물성을 검토하였고, 콘크리트에 혼합잔골재로 적용 시 품질특성을 분석하였으며, 실무에서 효율적으로 사용하기 위한 계획배합표를 제시하였다. 따라서, W/B, 단위수량 및 잔골재율 변화에 따른 콘크리트의 배합특성 및 압축강도 등 제반 실험결과를 요약하면 다음과 같다.

1) 콘크리트용 골재로서의 물성으로 1∼6회분은 SO3를 제외하고 품질기준에 적합한 것으로 나타났으나, 7~12회분은 품질기준에 부적합한 항목이 다수 발견되었는데, 흡수율은 1~6회분에 비해 높게 나타났다. 또한, 조립률 및 입도분포도 전반적으로 굵은 것으로 나타났다. 이는 탄종이 변화하면서 입자가 굵고 표면이 거칠어 지면서 공극이 다수 분포함에 기인한 것으로 사료된다. 따라서 CGS를 콘크리트용 골재로서 유효하게 활용하기 위해서는 일반 잔골재와 혼합 사용하는 것이 품질확보 측면에서 양호할 것으로 분석되었다.

2) 콘크리트의 특성으로 목표 슬럼프 및 목표 공기량을 확보하기 위한 골재의 종류와 상관없이 B/W가 증가함에 따라 압축강도 증가하였고, AE제량, 잔골재율 및 단위수량은 감소하였다. 또한, CGS 25%로 혼합한 경우 CS를 단일로 사용한 경우보다 단위수량이 크게 감소하고, AE제 사용량은 증가하는 것으로 나타났다.

3) W/B 변화에 따른 압축강도는 W/B가 증가할수록 저하하였는데, 슬럼프 변화에 따라서는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 또한, 골재 종류로서 CGS 25% 혼합한 경우는 CS를 단일로 사용한 경우보다 7일, 14일의 초기 압축강도는 낮았지만, 28일, 91일의 후기 재령에서는 동등 혹은 그 이상을 나타내었다.

4) 본 실험의 최적배합을 도출한 결과, B/W와 28일 압축강도, 잔골재율, 단위수량, 단위시멘트량, AE제량은 모두 높은 상관관계를 나타내어 실용상 효율적인 것으로 판단된다. 또한, CGS의 경우 골재의 유동성 증진효과에 기인하여 단위수량이 낮아지며, 이에 따라 단위시멘트량이 감소하여 경제성 및 콘크리트 품질 측면에서 실용상 효율적인 것으로 판단된다.

이상을 종합하면, 실무적용 시 CGS를 콘크리트용 혼합 잔골재로서 유효하게 활용하기 위해서는 CGS를 일반 잔골재와 25% 혼합하여 사용하는 것이 콘크리트 품질향상 및 효율성 측면에서 가장 합리적인 방안으로 분석되었다. 즉, CGS의 혼합골재로서의 활용은 현재 부족한 골재자원 보충 및 순환자원 활용기술 개발에도 긍정적인으로 기여 할 것으로 사료되며, 레미콘 공장에서의 배합설계에 활용하므로 콘크리트 품질개선 및 경제성 향상에 기여할 것으로 판단된다.

The aim of the research is to analyze the feasibility of utilizing the coal gasification slag (CGS) from integrated gasification combined cycle (IGCC) as a concrete aggregate. In other words, the fundamental properties of CGS for a concrete aggregate were evaluated, the quality characteristics were analyzed as a fine aggregate for concrete mixture, and the suggested mix design plan was provided for practical usage of CGS. Therefore, the summary of the experimental results, such as the influence of the water-to-binder ratio, unit water content, and sand-to-aggregate ratio on the mix design, compressive strength and other properties is as follows:

1) To use as a concrete aggregate, the properties evaluations from the first to the sixth batch showed acceptable results as a concrete aggregate except SO3 content, while the evaluations from the seventh to twelfth batches showed unacceptable results. This is considered due to the surface porous with roughened texture with large particle size with different kind of the coal used. Therefore, in order to effectively use CGS as a fine aggregate for concrete, it should be used with the normal quality aggregate as a combined fine aggregate.

2) Regardless of the type of aggregate related with the target slump and air content, as B/W was increased, compressive was increased and required dosage of air entrainer, sand-to-aggregate ratio, and unit water content were decreased. In addition, when the CGS was replaced 25% to fine aggregate, the required unit water content for same fluidity was decreased with large scale rather than the case without CGS.

3) The compressive strength depending on water-to-binder ratio was decreased with increased water-to-binder ratio, and slump did not affect the compressive strength significantly. In the case of a 25% composite CGS as a aggregate type, the early-age compressive strength of 7 days and 14 days was lower than that of a single CS, but in the long-term aged of 28 days and 91 days, the equivalent or higher was indicated

4) As a result of deriving the optimum mix design from this experiment, B/W showed high correlation with compressive strength, sand-to-aggregate ratio, unit water content, unit cement content, and air entrainer dosage. Furthermore, thanks to the fluidity enhancing properties of CGS, the concrete mixture using CGS as a fine aggregate needed less unit water content. Therefore, using CGS can be practically efficient in economical aspect and concrete quality aspect with decreasing the amount of cement.

In summary, in order to effectively use CGS as a fine aggregate for concrete, use the 25% of CGS for the fine aggregate content would be the most reasonable case in concrete quality improving aspect. In other words, using CGS as a fine aggregate of concrete can contribute on a solution of aggregate resources shortage, and by further research on improving quality of the aggregate and recovering the air content reduction, CGS can be used as an alternative aggregate for crushed aggregate in a future.

#석탄가스화용융슬래그 #석탄가스화복합발전시스템

1. 서 론 1
1.1 연구배경 및 목적 1
1.2 연구범위 및 방법 3
1.3 연구동향 6
2. 이론적 고찰 9
2.1 석탄가스화 용융슬래그 9
2.1.1 석탄가스화 복합발전 9
2.1.2 석탄가스화 용융슬래그 14
2.2 석탄가스화 용융슬래그의 콘크리트용 골재화 19
2.2.1 골재의 개요 19
2.2.2 혼합골재 21
2.2.3 석탄가스화 용융슬래그의 콘크리트용 골재화 방안 25
2.2.4 석탄가스화 용융슬래그를 골재로 이용한 콘크리트의 특성 26
2.3 콘크리트의 배합설계 32
2.3.1 배합설계의 개요 32
2.3.2 배합설계의 흐름 및 방법 33
2.3.3 배합설계 결과의 정리 46
3. 실험계획 및 방법 47
3.1 실험계획 47
3.2 사용재료 49
3.2.1 시멘트 49
3.2.2 골재 50
3.2.3 혼화제 52
3.3 실험방법 54
3.2.1 콘크리트 혼합 54
3.2.2 슬럼프 및 슬럼프 플로 54
3.2.3 공기량 55
3.2.4 공시체 제작 55
3.2.5 압축강도 및 인장강도 56
4. 실험 결과 및 분석 57
4.1 굳지 않은 콘크리트 57
4.1.1 실험결과 57
4.1.2 슬럼프 및 단위수량 57
4.1.3 공기량 및 AE제 첨가량 61
4..2 경화콘크리트 63
4.2.1 실험결과 63
4.2.2 압축강도 64
4.3 상호비교 77
4.3.1 W/C 별 비교 77
4.3.2 종합비교 79
4.4 표준배합의 제안 80
4.4.1 개요 80
4.4.2 B/W 와 28일 압축강도 81
4.4.3 B/W와 잔골재율 81
4.4.4 B/W 와 단위수량 83
4.4.5 B/W 와 AE제량 85
4.4.6 상호비교 87
4.4.7 계획배합표 작성 90
5. 결 론 93
▣ 참고문헌 95
▣ ABSTRACT 101

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