2019-12-13 Fri
 
석탄가스화 복합발전 용융슬래그의 콘크리트용 골재화(Ⅲ)
2019-11-05 09:07 16

서언

이전 강좌에서는 IGCC의 개요, CGS의 발생과정과 CGS를 콘크리트용 잔골재로 활용하기 위한 콘크리트용 골재로서의 특성에 대하여 기술하였다. 본 강좌에서는 전 강좌의 연속으로 CGS를 콘크리트용 잔골재로 활용하기 위한 모르타르·콘크리트 실험 및 콘크리트 부재의 Mock-up시험에 대하여 소개하도록 한다.


실험연구 개요

CGS를 콘크리트용 잔골재로의 활용성을 검토하기 위한 실험으로 모르타르 상태에서는 모르타르 배합비 1:1(W/C 30%), 1:3(45%), 1:5(70%)의 3수준에 대하여 혼합대상 잔골재 2수준, 치환율 5수준 총 30배치로 굳지않은 상태의 플로, 공기량, 경화상태에서 압축강도 및 휨강도를 시험하였다.
콘크리트 상태에서는 W/C 50% 1수준에 대하여 혼합대상 잔골재 2수준 치환율 5수준 총 10배치로 굳지않은 상태의 슬럼프, 슬럼프 플로, 공기량, 경화 콘크리트에서는 압축강도, 인장강도 및 내구성을 시험하였다. 또한 콘크리트 구조체에 관한 Mock-up 시험은 25-24-180의 레미콘으로 Plain, CGS 25% 및 50% 치환율 3수준으로 모의부재를 만들어 각종 특성을 분석하도록 하였다. 단, 이 경우는 실험결과가 너무나 방대하여 모르타르는 생략하고 콘크리트 및 Mock-up 시험 결과의 일부만을 소개하도록 한다.


실험연구 결과 및 분석

콘크리트 상태에서 입도분포가 양호한 석산잔골재(CSa)와 입도가 굵어 표준입도 범위에 속하지 않은 석산잔골재(CSb)에 EEZ해사(SS)를 혼합하여 표준입도 범위에 속하게 한 혼합잔골재(CSb+SS)각각에 대하여 CGS의 치환율 변화에 따른 슬럼프치는 그림 1, 공기량은 그림 2, 압축강도는 그림 3, 4와 같다.
전반적인 경향으로 CGS가 구 형상을 나타내므로 슬럼프치는 증가한 반면 골재의 다공조직 및 일부 미연소탄분의 영향으로 AE공기량은 감소하였다. 압축강도는 CSa에 혼합할 경우는 별다른 증가현상을 나타나지 않았으나, CSb+SS로 표준입도 범위는 포함되나 중간입자가 많은 잔골재 입도에 CGS가 50%전후로 혼합된 경우 표준입도 분포의 중앙에 위치하여 50% 전후에서 제일 큰 압축강도가 나타남을 알 수 있다.
기타 Mock-up 시험 결과에서는 전반적인 상황은 콘크리트 실험결과와 유사하고, 특히 CGS치환율이 증가할수록 응결시간은 단축되고, 그림 5 및 6과 같이 수화열은 감소하며, 건조 수축량은 축소되는 매우 양호한 결과를 얻었다.


결언

현 단계에서 IGCC 발전의 CGS는 발생량이 많지 않아 크게 문제시 되지 않는다. 그러나, 차후 IGCC 발전소 건설이 많아져 CGS 발생량이 많아지게 되면, KS F 2527(콘크리트용 골재)규격에 포함시켜 혼합골재로 활용하게 되면 바람직한 것으로 사료 된다. 특히 CGS는 구형상에 따른 유동성 증진 및 잔골재에 대한 CGS 50% 전후의 치환율에서 강도증진 경향을 효율적으로 활용한다면 화력발전소에서의 부산물처리, 부족한 골재자원 보충 및 저품질 골재의 성능 향상재로 1석2조 이상의 효과가 있는 것으로 기대된다.

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