다성분계 콘크리트의 강도특성에 관한 연구

Abstract

우리나라는 현재 경제 규모의 증가 및 산업화가 진행됨에 따라 생활의 윤택함을 누리게는 되었지만, 이에 비례하여 야기되는 환경오염 및 자원의 고갈문제는 사회적으로 큰 부담이 되고 있다. 이와 같은 환경오염 및 자원고갈 문제를 해결할 수 있는 방법으로 여러 가지 방안이 제시되고 있으며, 그 중 산업부산물의 재활용에 대한 사회적 관심이 크게 대두되고 있다, 우리나라의 경우 좁은 국토면적, 잦은 민원 발생, 악화되는 환경오염 등의 여건으로 인하여, 산업 활동 과정에서 발생되는 산업부산물을 적극적으로 재활용하는 자원 순환형 폐기물 관리체계가 본격적으로 가동되고 있다. 연간 우리나라에서 발생되는 산업폐기물의 약 60% 정도는 건설폐기물인 점을 감안할 때 특히 건설 분야에서는 이에 대한 관심이 절실히 요구된다. 자원의 재활용에 관련하여 여러 가지의 접근방법이 제시되고 있으며 다양한 견해가 도출되고 있으나, 역시 가장 효율적인 방안은 기존자원을 보호하면서 다량으로 배출되는 폐기물을 충분히 재활용하는 방안을 들 수 있겠다. 이에 대표적인 산업부산물인 고로슬래그와 플라이애시는 포졸란 물질로서 콘크리트의 알칼리성 수화생성물인 수산화칼슘 (Ca(OH)2)의 영향으로 잠재 수경성을 발휘하는 부산물이다. 제철산업의 부산물인 고로슬래그와 화력발전소의 부산물인 플라이애시는 사용 시멘트 양을 감소시키며, 그 외에도 수화열 저감, 장기강도 증진, 수밀성 증대 등 내구성 향상에 도움을 주어, 장기적인 관점에서 보면 유지관리 비용 절감을 가져오므로 경제적 효율성이 증대 된다. 한편 콘크리트 고강도화의 일환으로, 실리콘이나 페로실리콘 등의 규소합금을 제작할 때 발생하는 실리카 흄(Silica Fume)을 혼화재로 치환하여 콘크리트의 강도증진에 사용하고 있다. 하지만, 전량 수입에 의존하고 있어 고가이므로 경제성이 떨어지며, 높은 분말도로 인하여 단위수량이 증가되는 단점이 있다. 따라서 최근에는 실리카 흄의 대체 재료로 메타카올린(Meta Kaolin)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 메타카올린은 도자기의 원료로 사용되던 카올린을 가열함으로써 카올린 광물의 결합수 및 층간수를 탈수시켜 활성화한 혼화재이다. 카올린을 고온소성한 후 급냉시키면 카올린은 결정화되며, 에너지를 내부에 보존하여 유리상태가 되며 잠재 수경성을 가지게 된다. 또한 이처럼 활성화된 메타카올린은 시멘트의 수화생성물인 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 포졸란 반응을 일으켜 콘크리트의 강도를 증가시키는 역할을 한다. 따라서 본 연구를 통해서, 먼저 국내에서 생산되고있는, 내구성에 우수하다고 알려져 있는 각종 광물질 혼화재료(고로슬래그, 플라이애시, 메타카올린)를 사용하여 제작한 다성분계 시멘트 콘크리트의 기본적인 강도 특성파악, 우수한 성능을 가질 수 있는지를 평가하며, 나아가 본 연구를 통하여 산업부산물의 재활용, 시공 비용 절감, 자체 성능 향상에 기 할 수 있는지에 대하여 알아보고자 하는 것이 본 연구의 목적이다.

Due to the progress of increasing economy size and industrialization of our country, people can enjoy the benefits of convenient living but problems of environment pollution and depletion of natural resources which are caused proportionately are big burdens to our society. As the solutions to problems of environment pollution and depletion of natural resources, various alternatives are suggested, and among them, recyclingof industrial byproducts receives big social attentions. This study has an objective to identify the feasibility of whether this study can contribute to recycling of industrial byproducts, construction costs reduction and improvement to materials performances by evaluating the strength characteristics and performances of multicomponent cement concrete which are made with various mineral mixed materials of blast furnace slag, fly ash and Meta Kaolin that are manufactured in the country and known to be good with excellent durability.