광물질 혼화재를 사용한 친환경 콘크리트 제조 및 환경영향성 평가 :Manufacture and environmental impact assessment of eco-friendly concrete using mineral admixtures

백철우

추천

검색

자료유형: 학위논문

저자정보: 백철우 (건국대학교, 건국대학교 대학원)

지도교수: 원종필

발행연도: 2020

저작권: 건국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수42

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2020

광물질 혼화재를 사용한 친환경 콘크리트 제조 및 환경영향성 평가

백철우 사회환경시스템공학과 2020.01 학위논문

2015

다량의 광물질 혼화재를 사용한 고강도 콘크리트의 내구성 평가

백철우 , 김훈상 , 최성우 외 2명 콘크리트학회 논문집 2015.12 학술저널

이 논문의 후속연구가 궁금하신가요?
연관 학술논문 또는 학술발표를 통해 보다 발전된 연구결과를 확인하실 수 있습니다.
이 논문의 연구 히스토리 확인하기

초록· 키워드

오류제보하기

본 연구에서는 지속가능한 환경보존과 산업부산물의 다량 활용방안을 통해 자원순환 체계 구축을 위해서 친환경 콘크리트를 개발하였다. 상세하게는 단위시멘트의 대부분을 다량의 고로슬래그 미분말과 플라이애시로 대체하고 순환 유동층 애시 등 산업부산물 형태의 무기계 자극제를 활용한 High volume mineral admixture(HVMA) 콘크리트를 개발하였다.
다량의 혼화재를 사용한 HVMA 콘크리트는 무기계 자극제인 순환 유동층 애시와 무수석고의 적정사용량을 사용함으로써 최적배합비를 도출하였다. 보통강도 콘크리트에서는 HVMA 결합재에 맞는 배합설계를 통하여 일반 콘크리트보다 유동성이 증진되어 화학혼화제를 저감하여도 동일유동성 확보가 가능하였다. HVMA 결합재는 시멘트가 10%만 사용되었지만 무기계 자극제가 다량의 고로슬래그 미분말의 잠재수경성과 플라이애시의 포졸란 반응을 촉진시켜 우수한 역학적 특성을 확보할 수 있었다. 또한 내구성에서는 염소이온 고정화에 의한 염해저항성이 향상되었고, 충분한 양생을 실시할 경우 탄산화 저항성이 향상될 것으로 사료된다.
고강도 콘크리트에서는 HVMAC가 무기계 자극제에 의한 혼화재의 잠재수경성을 촉진시켜 재령 28일 이후 약 60MPa 이상의 고강도를 확보할 수 있었다. 초기재령부터 콘크리트 조직의 치밀화 및 염소이온 고정화에 의한 우수한 염해저항성을 발휘하였고 우수한 동결융해저항성을 나타내었다. 또한 다량의 광물질 혼화재 적용에 따른 수산화칼슘 생성량과 C3A가 적어 황산 및 황산염에 의한 화학적 침식에 우수한 저항성을 나타내었다.
내구연한 예측결과, 보통강도와 고강도 배합에서 동일하게 다량의 광물질 혼화재를 혼입한 HVMA 콘크리트는 철근위치의 예측 염소이온농도가 설계상의 임계염화물량보다 작은 것으로 나타나 100년 이상의 내구연한을 확보할 수 있는 것으로 예측되었다.
환경 영향성 평가를 통해 산업부산물인 고로슬래그 미분말과 플라이애시를 다량사용한 HVMA 콘크리트는 CO2 배출량 감소에 기여할 수 있음을 확인하였다. 구체적으로 HVMA 콘크리트는 보통강도에서 PL 대비 65.7?66.6% 저감하였고, 고강도에서는 NC 대비 80.1%를 저감하였다.
본 연구에서 개발된 HVMA 콘크리트는 일반 콘크리트와 비교하여 경제적이고 우수한 역학적 성능 및 내구성능을 통해 해양 구조물이나 매스콘크리트에 적극적인 활용이 가능할 것으로 판단된다. 또한 환경영향성평가를 통해 온실가스 감축에 유용한 저탄소 재료임을 확인한 HVMA 콘크리트는 친환경구조물 적용에도 효과적일 것으로 기대된다.

In this study, eco-friendly concrete was developed in order to preserve sustainable environment through mitigation of greenhouse gas(GHG) emissions and to establish a resource recycling system utilization industrial by-products in massive quantities.
Specifically, high volume mineral admixture(HVMA) concrete was developed, which is replaced the most part of the unit weight of cement with a large amount of blast furnace slag powder and fly ash. And inorganic stimulants were used as well in the form of industrial by-products such as circulating fluidized bed combustion ash, etc.
For the HVMA concrete that used a large amount of admixture, the optimal mix proportion was derived by using the proper amount of anhydrous gypsum and circulating fluidized bed combustion ash as the inorganic stimulant. For normal strength HVMA concrete, the fluidity was better than conventional concrete through the suitable mix design for HVMA binder. So it has could be possible to get the equivalent level of fluidity by using lower amount of chemical admixture. Although only 10% cement was used for HVMA binders, it was achieved excellent mechanical properties. Because the inorganic stimulants stimulated the latent hydraulic property of blast furnace slag powder and the Pozzolanic reaction of fly ash. In addition, the durability was enhanced in terms of chloride attack resistibility through chloride binding, and the carbonization resistance would be enhanced through enough curing.
In case of high strength HVMA concrete, for HVMAC mixture, it could has obtained high strength which is over 60MPa of compressive strength after 28 day by stimulating the latent hydraulic property of admixtures through inorganic stimulants. From the early age, it has excellent chloride attack resistibility through densification of microstructure and chloride binding and has excellent freeze-thawing resistance as well. Moreover, it has excellent resistance to chemical erosion caused by sulfuric acid and sulfates. Because it has lower amount of C3A and calcium hydroxide which is produced by a large amount of mineral admixture.
As result of lifetime prediction, for HVMA concrete, predicted chloride concentration at the reinforcement location was lower than the critical chloride content by design in both case of normal- and high strength. Thus, it was predicted that HVMA concrete could obtain lifetime over 100 years at least.
The results of environmental impact assessment showed that the HVMA concrete could help reduce CO2 emissions. Specifically, the HVMA concrete helped reduce CO2 emissions by 65.7∼66.6% compared to PL in normal strength and by 80.1% compared to NC in high strength.
The HVMA concrete, developed in this study, was found to be more cost-effective than conventional concrete and is expected to find wide-ranging applications to offshore structures and mass concrete based on its excellent mechanical performance and durability. Furthermore, the HVMA concrete, a low-carbon emission material useful for greenhouse gas(GHG) reduction as found in the environmental impact assessment, would be also effective in applying eco-friendly structures such as green building certification, etc.

제1장 서론 1
제1절 연구배경 및 필요성 1
제2절 연구내용 3
제3절 논문의 구성 5
제2장 HVMA 결합재에 관한 문헌조사 6
제1절 개 요 6
제2절 혼화재의 종류 및 특성 8
1. 혼화재의 종류 8
2. 혼화재의 특성 9
제3절 국내외 연구 동향 26
제3장 HVMA 결합재의 특성 31
제1절 개 요 31
제2절 사용재료 33
1. 결합재 33
2. 무기계 자극제 34
3. SEM 분석 35
제3절 실험계획 38
1. HVMA 결합재 강도발현 특성 평가 38
2. HVMA 결합재 수화메커니즘 평가 40
제4절 실험결과 42
1. HVMA 결합재 강도발현 특성 분석 42
2. HVMA 결합재의 수화메커니즘 분석 53
제5절 결 론 69
제4장 보통강도 HVMA 콘크리트의 특성 71
제1절 개 요 71
제2절 사용재료 및 배합 72
1. 결합재 72
2. 골 재 72
3. 화학 혼화제 74
4. 배합비 75
제3절 실험방법 76
1. 굳지 않은 콘크리트의 특성 76
2. 압축강도 76
3. 탄성계수 76
4. 염해저항성 76
5. 탄산화 저항성 79
제4절 실험결과 81
1. 결합재 조건에 따른 콘크리트의 특성 81
2. HVMA 결합재를 사용한 보통강도 콘크리트 배합설계 84
3. 보통강도 HVMA 콘크리트의 내구성 98
제5절 결 론 105
제5장 고강도 HVMA 콘크리트의 특성 106
제1절 개 요 106
제2절 실험계획 106
제3절 실험방법 108
1. 동결융해 저항성 108
2. 탄산화 저항성 108
3. 황산 및 황산염 침투 저항성 108
제4절 실험결과 109
1. 굳지 않은 콘크리트 특성 109
2. 굳은 콘크리트 특성 110
3. 고강도 HVMA 콘크리트의 내구성 111
제5절 결 론 125
제6장 HVMA 콘크리트의 내구연한 예측 126
제1절 개 요 126
제2절 콘크리트의 내구성능 저하 메커니즘 127
1. 염소이온의 이론적 확산 127
2. 염화물 침투 메커니즘 134
제3절 내구성능 평가 모델 136
1. 한국콘크리트학회(KCI) 136
2. ACI 138
3. CEB-FIP 140
제4절 내구연한 예측 142
1. 실험결과로부터 확산계수 산정 142
2. 재령에 따른 염소이온 확산계수 144
3. 확산계수의 시간의존 상수 147
4. 염소이온 평균 확산계수 산정 150
5. HVMA 콘크리트의 내구연한 산정 154
제5절 결 론 163
제7장 HVMA 콘크리트의 환경 영향성 평가 164
제1절 개 요 164
제2절 콘크리트 전과정 CO2 평가 165
1. 자재 생산단계 165
2. 운송단계 166
3. 제조단계 167
4. LCI 데이터 베이스 168
제3절 평가결과 169
1. 보통강도 HVMA 콘크리트 169
2. 고강도 HVMA 콘크리트 173
제4절 결 론 177
제8장 종 합 결 론 178
참고문헌 180
국문초록 188

최근 본 자료

전체보기

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	원문	원문 PDF 파일
AI 학습용 데이터	원문 + 메타 (기본/상세)	원문 PDF 파일 및 서지정보 CSV
대량 구매용 데이터	B2B 구독 방식	특정 자료 한정으로 원문 접근 권한 부여
대량 구매용 데이터	URL 전달 방식	바로 PDF 뷰어를 열람할 수 있는 URL 제공

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	기본 메타	발행기관명, 간행물명, 권호명, 권(vol), 호(issue), 통권, 발행연도, 발행월, 논문명, 저자명, 시작페이지, 종료페이지, 전체페이지, 상세페이지URL
상세 메타 데이터	발행기관 메타	발행기관 이명, 영문명, 창립연도, 홈페이지URL, 발행기관 소개
	간행물 메타	부제목, 간행물 유형, ISSN, ISBN, 최초발행연도, 폐간연도, 간행빈도, 발행주기, 등재사항, 이용수, 피인용수, 권호수, 논문수, 표지이미지
	논문 메타	작성 언어, 부제목, 대등제목, 목차, 키워드, 초록, 이미지, 참고문헌, 이용수, 피인용수, 논문활용도, DBpia통합주제분류, KDC분류, DDC분류, 한국연구재단분류, UCI, DOI
	저자 메타	소속기관, 소속부서, 직급, 연구분야, 연구키워드, 이용수, 피인용수, 저자 논문활용도

구분	그룹	데이터 항목
※ 결합형/맞춤형 메타 데이터는 신청 내용에 따라 다양하게 제공 가능
이용순위 정보	주제분야별 많이 이용된 논문	“인문학”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	이용기관별 많이 이용된 논문	“중고등학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	세부기관별 많이 이용된 논문	“서울대학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	키워드별 많이 이용된 논문	“Chat GPT”에서 많이 이용된 논문 TOP100
키워드 정보	많이 이용된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 이용된 키워드
	많이 발행된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 발행된 키워드
	많이 검색된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 검색된 키워드
	연구 트렌드 키워드	특정 키워드 연관 연구동향 분석 데이터 키워드

논문 기본 정보

이 논문의 연구 히스토리 (2)

초록· 키워드

목차

최근 본 자료

댓글(0)