바텀애시를 잔골재로 사용한 콘크리트의 강도 및 열적 특성 :

정회원

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자료유형: 학위논문

저자정보: 정회원 (군산대학교, 군산대학교 대학원)

발행연도: 2021

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2021

바텀애시를 잔골재로 사용한 콘크리트의 강도 및 열적 특성

정회원 토목환경공학부 2021.01 학위논문

2020

플라이애시 및 바텀애시를 혼입한 콘크리트 재료 특성 분석

정회원 , 정승태 , 양인환 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 2020.11 학술대회자료

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화력발전소 산업부산물인 플라이애시와 바텀애시를 시멘트 및 천연 잔골재와 각각 혼입하여 콘크리트를 제작하였다. 이후, 콘크리트의 물리적 특성, 강도 특성 및 열적 특성에 관하여 연구하였다. 본 연구에서의 플라이애시 함유량은 20 및 40%이고 바텀애시 함유량은 25, 50, 75 및 100%로 설정하였다. 또한, 재령 28일 및 91일과 콘크리트 건조상태인 오븐 건조 및 표면 건조의 차이를 두어 실험을 수행하였다. 물리적 특성을 파악하기 위해 단위중량 및 초음파속도를 측정하였으며, 강도 특성에는 압축강도, 쪼갬인장강도 및 휨인장강도 실험을 수행하였다. 그리고 열적 특성에는 열전도율을 측정하였다.
실험 결과, 플라이애시 및 바텀애시 함유량이 증가할수록 물리적 특성, 강도 특성 및 열적 특성 모두 감소하였다. 이는 플라이애시 및 바텀애시는 각각 시멘트와 천연 잔골재 대비 낮은 밀도와 콘크리트의 공극을 증가하는 영향으로 나타나는 결과이다. 또한, 재령 28일 및 91일의 비교한 결과 재령이 길수록 모든 실험 결과 값이 큰 것을 확인하였다. 이는 재령의 증가할수록 플라이애시와 바텀애시의 포졸란 반응으로 수화물이 증가하여 장기재령에 유리한 결과로 보여진다. 시편의 건조상태인 오븐 건조와 표면 건조에서는 오븐 건조상태의 시편이 표면 건조상태의 시편보다 더 낮은 실험 결과 값이 도출된다. 이는 오븐 건조의 전처리 과정에서 콘크리트 표면수의 증발로 인하여 콘크리트의 공극의 증가와 낮은 단위중량으로 표면 건조 대비 낮은 실험 결과값이 측정되었다.
실험을 통하여 바텀애시 함유량의 증가는 물리적 특성, 강도 특성
및 열적 특성 모두 낮아지는 결과가 도출되었지만, 강도의 경우 보통 콘크리트 대비 다소 낮은 값의 감소가 나타나며 장기재령에서 유리한 실험 결과를 토대로 사용조건에 맞추어 일부 또는 전체를 사용하여 콘크리트로 배합하기에 적합하다고 판단된다. 또한, 바텀애시 함유량의 증가로 열전도율의 감소하는 결과는 내진설계를 수행하기에 낮은 강도의 단열재를 사용하기보다 열전도율이 낮으며 소요의 강도를 가진 바텀애시 콘크리트를 사용하여 구조물을 건설함에 유용성을 판단하였다.

Coal Bottom Ash concrete (CBA concrete) was produced by mixing fly ash (FA), bottom ash (BA), and industrial waste products of thermal power plants, replacing the cement and natural fine aggregates, respectively. After that, the physical, strength, and thermal properties of the CBA concrete were investigated. In the study, FA replacing ratios were 20 and 40%, and BA replacing ratios were 20, 50, 75, and 100%. In addition, the experiments were performed in the different curing times of 28 and 91 days with the oven-dried and saturated surface-dried specimens. Unit weight and ultrasonic velocity were measured to determine physical properties, and compressive, splitting tensile, and flexural tensile strength tests were performed for the strength properties. In addition thermal conductivity was measured for thermal properties.
According to the experimental results, the physical strength, and thermal properties decreased as FA and BA increased. These results were due to the lower densities of FA and BA compared to cement and natural fine aggregate, and they increased the voids in the CBA concrete during the hydration. In addition, a comparison between the test result of the 28 and 91 curing days released that the greater properties were obtained in the extended curing time specimens. Besides, the test results of the oven-dried specimens were lower than those of the saturated surface-dried specimens. In the pretreatment process of oven drying, the increase in voids and lower unit weight of concrete due to the evaporation of the surface water of the concrete resulted in a lower experimental result compared to the saturated-dried specimens.
In the case of the strength properties, the CBA concrete had slightly lower strength properties compared to the normal concrete. It is recommended that the fine aggregate in the normal concrete can be replaced by BA. Besides, the result of decreasing thermal conductivity due to an increase in the BA content was usefulness in structure using a low-strength insulation material.

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