Fly Ash 및 Meta-Kaolin을 활용한 내화성 마감재의 고온특성

송훈,추용식,이종규,도정윤,Song, Hun,Chu, Yong-Sik,Lee, Jong-Kyu,Do, Jeong-Yun 한국세라믹학회 2010 한국세라믹학회지 Vol.47 No.3

The serious issue of tall building is to ensure the fire-resistance of high strength concrete. The fire resistant finishing method is necessarily essential in order to satisfy the fire resistance time of 3 h required by the law. The fire resistant finishing method is installed by applying a fire resistant material as a method of shotcrete or a fire resistant board to high strength concrete surface. This method can reduce the temperature increase of the reinforcement embedded in high strength concrete at high temperature due to the installation thickness control. This study is interested in identifying the effectiveness of inorganic alumino-silicate compounds including the inorganic admixture such as fly ash and meta-kaolin as the fire resistant finishing materials through the analysis of fire resistance and components properties at high temperature. The study results show that the fire resistant finishing material composed of fly ash and meta-kaolin has the thermal stability of the slight decrease of compressive strength at high temperature. These thermal stability is caused by the ceramic binding capacity induced by alkali activation reaction by the reason of the thermal analysis result not showing the decomposition of calcium hydrate. Inorganic compounds composed of fly ash and meta-kaolin is evaluated to be very effective as the fire resistance material for finishing to protect the concrete substrate by the reason of those simplicity in both application and manufacture. The additional study about the adhesion in the interface with concrete substrate is necessary for the purpose of the practical application.

재생원료(망간, 제강슬래그)를 활용한 기능성 세라믹 섬유 단열재 개발

송훈,임형미,박선민,고현석,김한봄,Song, Hun,Lim, Hyung-Mi,Park, Sun-Min,Ko, Hyun-Seok,Kim, Han-Bom 한국건설순환자원학회 2019 한국건설순환자원학회지 Vol.14 No.3

폐콘크리트 미분말을 사용한 저탄소형 시멘트의 조직 및 상분석

송훈,신현욱,이종규,추용식,박동천,Song, Hun,Shin, Hyeon-Uk,Lee, Jong-Kyu,Chu, Yong-Sik,Park, Dong-Chan 한국건설순환자원학회 2014 한국건설순환자원학회 논문집 Vol.2 No.4

Although the cement industry serves as the cornerstone of the construction industry by supplying one of its fundamental materials, it confronts new environmental challenges due to the problem of the $CO_2$ generated from raw materials and fuel used in the cement manufacturing process. Also, concrete structures can be decomposed and reused as construction materials. Simply in terms of the cyclic processing of $CO_2$, recycling waste concrete to manufacture recycled aggregate or recycling waste concrete powder, which is the material for cement can be considered optimally environment-friendly practices. This study contributes to the aim of manufacturing high value added materials that exploits the chemical properties of the waste concrete powder. From the research results, waste concrete powder is feasible to use to produce low carbon type recycled cement. 시멘트산업은 건설산업에의 기초소재를 공급하는 중추이지만 시멘트 제조시 고온의 소성이 필요하고 소성시의 원료 및 연료로부터 발생하는 $CO_2$와 구조물 해체시 발생하는 건설폐기물은 새로운 환경문제로 대두되고 있다. 본 연구는 폐콘크리트 미분말의 리사이클을 통해 시멘트로서 활용하기 위한 것이다. 기존의 불활성 충전재로서의 활용에서 벗어나 화학적 특성을 기반으로 배합조건을 조절하여 클링커 및 시멘트를 제조하고 미세조직 및 상분석을 실시하여 저탄소형 시멘트 개발 가능성을 타진하고자 한다. 연구결과 폐콘크리트 미분말을 활용한 저탄소형 시멘트 제조가 가능하며 유효활용을 위한 방안이 마련되어야 한다.

플라이애시를 활용한 알칼리 활성화 내화성 마감재의 내부구조 분석

송훈,추용식,이종규,Song, Hun,Chu, Yong-Sik,Lee, Jong-Kyu 한국건설순환자원학회 2012 한국건설순환자원학회지 Vol.7 No.4

This study involves investigating the correlation between variation of internal structure and heating temperature of alkali-activated fire protection materials using fly ash. Dehydration and micro crack thermal expansion occur in cement hydrates of cementitious materials heated by fire. Internal structure difference due to both the dehydration of cement hydrates and pore solution causes and influences changes in the properties of materials. Also, this study is concerned with change in microstructure and dehydration of the alkali-activated fire protection materials at high temperatures. The testing methods of alkali-activated fire protection materials in high temperature properties are make use of TG-DSC and mercury intrusion porosimetry measurements. The study results show that the alkali-activated fire resistant finishing material composed of potassium hydroxide, sodium silicate and fly ash has the high temperature thermal stability. These thermal stability is caused by the ceramic binding capacity induced by alkali activation reaction. 플라이애시의 주요 성분은 $SiO_2$, $Al_2O_3$, $Fe_2O_3$로서 이들 세 성분이 전체의 80~90%를 차지한다. 최근 알칼리 자극제를 활용하여 플라이애시를 활성화하여 제조한 결합재에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 알칼리 활성화 반응에 의한 결합재는 시멘트 수화생성물인 C-S-H와 수산화칼슘을 형성하지 않으므로 $500^{\circ}C$이상에서도 현저한 강도저하 현상이 발생하지 않기 때문에 효율적인 내화성 마감재를 제조할 수 있다. 본 연구는 플라이애시를 활용하여 알칼리 활성화 결합재를 제조하고 고온에서의 내부구조 분석을 통하여 고온에서 안정한 재료임을 확인하고 내화성 마감재로의 적용에 대한 효용성을 확인할 수 있었다.

Silicate계 콘크리트 함침제 도포에 따른 부착특성 및 공극변화

송훈,추용식,이종규,임영철,Song, Hun,Chu, Yong-Sik,Lee, Jong-Kyu,Lim, Young-Chul 한국세라믹학회 2010 한국세라믹학회지 Vol.47 No.4

There are the impregnating layer formation by surface protective materials or impregnants and the adhesion method by polymer, FRP sheet or steel plate in the surface protective method of concrete structure. The surface impregnation method by impregnants improves the durability of concrete structure by modifying the structure of the concrete surface and also have a merit that can be shortly applied in place without the decrease of concrete surface appearance and is easily applied again. This study is interested in manufacturing the concrete surface impregnants including lithium and potassium silicate for the repair of the exposed concrete and the color concrete requiring the advanced function in view of the concrete appearance. The durability and porosity properties was tested for the review of application. The result of this study show that the effective content of silicate ranges 5 to 20% and the separate application of the first impregnant and the second impregnant is effective for the optimum performance. The adhesion in tension is slightly increased but the reinforcement of concrete substrate is slight. So, the concrete impregnant of this study is more desirable for the improvement of durability rather than the reinforcement.

Self-Cleaning 실리케이트계 표면보호제를 적용한 콘크리트 표층부의 특성

송훈,이종규,추용식,Song, Hun,Lee, Jong-Kyu,Chu, Yong-Sik 한국건설순환자원학회 2013 한국건설순환자원학회 논문집 Vol.1 No.3

콘크리트의 표면보호제은 표면으로부터 함침제를 함침시켜 표층부의 개질을 목적으로 사용하며 주로 Silane계 및 Silicate계 재료가 사용된다. 일반적으로 이용되는 Silicate는 Sodium과 Lithium silicate이며 탄산화한 부분의 알칼리 부여와 성능저하가 예상되는 콘크리트 부재의 구체 강화 등 성능회복을 목적으로 사용한다. 본 연구에서는 Self-Cleaning 실리케이트계 콘크리트 표면보호제로서 TEOS, $TiO_2$, Lithium silicate를 사용하여 노출 및 컬러 콘크리트 등의 고기능성이 요구되는 건축물에 적용이 가능한 Self-Cleaning 실리케이트계 콘크리트 표면보호제를 제조하였다. 또한 제조된 표면보호제의 건축물 적용을 위한 표면접촉각, 방오성능, 표면특성 및 조직관찰 등의 성능을 검토하였다. 실험결과 Self-Cleaning 실리케이트계 콘크리트 표면보호제를 적용한 시험체는 접촉각 $20^{\circ}$ 이하의 친수성을 보였고 기능성 부여가 가능하므로 표면보호제로서 사용이 가능하다. This study is interested in manufacturing the self-cleaning silicate concrete surface impregnant including tetra ethyl ortho silicate, lithium silicate for the repair of the exposed concrete surface and the color concrete requiring the advanced function in view of the concrete appearance. The concrete surface layer change and static contact angel was tested for the review of application. The result of this study shows that the effective silicate is tetra ethyl ortho silicate and lithium silicate. The adhesion in tension is satisfied with performance requirement of KS standard but the reinforcement of concrete substrate is slight. So, The self-cleaning silicate concrete impregnant of this study is more desirable for the improvement of durability rather than the reinforcement.

플라이애시와 유리 발포 경량골재를 사용한 내화 마감모르타르의 특성

송훈,Song, Hun 한국건설순환자원학회 2015 한국건설순환자원학회 논문집 Vol.3 No.4

This study is investigating the fire resistant finishing materials composed of fly ash and glass forming light weight aggregate has the high temperature thermal stability. High temperatures such as a fire, cementitious materials beget dehydration and micro crack of cement matrix. From the test result, developed fire resistant finishing materials showed good stability in high temperatures. These high temperature stability is caused by the ceramic binding and low thermal conductivity of glass forming light weight aggregate. Also, alkali activation reaction of fly ash and meta kaolin not showing the decomposition of calcium hydrates. Thus, this result indicates that it is possible to fire resistant finishing light weight mortars. 화재에 대한 건축물의 내화성능 확보를 위해서는 온도가 상승하더라도 허용범위 이내로 제어하고 탈락이나 손상 등이 발생하지 않아야 한다. 이에 대한 대책으로 부재 외면에 내화모르타르로 마감을 하는 것이 가장 효율적인 방법이다. 내화 마감모르타르는 고온에서 강도변화가 작고 열적으로 안정하며 열전도율이 낮은 경량재료라면 효과적으로 성능발현이 가능할 것이다. 본 연구는 내화 마감모르타르 개발을 위한 연구로 비교적 내화성능이 우수한 플라이애시 및 메타카올린 기반의 알칼리 활성화 결합재와 펄라이트 및 유리 발포 경량골재의 고온 특성에 대해 검토하였다. 실험결과 열전도율이 낮고 고온에서 비교적 안정적인 특성을 발현하여 내화 마감모르타르로 적용이 가능할 것으로 판단된다.

규석 분말 및 석고 혼입에 따른 경량기포콘크리트의 강도특성 개선

송훈,추용식,이종규,Song, Hun,Chu, Yong-Sik,Lee, Jong-Kyu 한국건설순환자원학회 2012 한국건설순환자원학회지 Vol.7 No.4

ALC는 경량이며 단열 및 차열 등의 성능이 우수한 반면 낮은 강도로 인한 모서리부의 취성파괴가 발생하기 쉬우므로 운반 및 취급 시 상당한 주의를 요구한다. 본 연구에서는 ALC의 물리적 성능개선을 위해 메타카올린 및 실리카퓸 등의 혼화재나 규석 분말 및 석고의 혼입율을 조절하여 제조한 ALC의 성능을 평가하였다. 연구결과 메타카올린이나 규석 분말의 혼입율이 18%인 경우 강도의 개선이 현저하였다. 이와 같은 결과는 공극의 충전효과에 의한 것으로 강도는 개선되나 밀도가 증가하므로 밀도를 낮추면서 강도를 개선할 수 있는 배합이나 제조법에 대한 연구가 필요하다. Autoclaved lightweight concrete, also known as autoclaved aerated concrete(AAC) or autoclaved cellular concrete (ACC), is made with fine silica powder, quik lime, cement, and an Al powder. ALC contains 70~80% air. The lightweight material offers excellent sound and thermal insulation, and like all cement-based materials, is strong and fire resistant. However, ALC have high water absorption, low compressive strength and popout the origin of the low surface strength in its properties. These properties make troubles under construction such as cracking and popout. Thus, this study is to improve the fundamental strength by controls of increasing of admixtures, gypsum and silica powder size. Admixtures make use of metakaolin and silica fume. From the test result, the ALC using admixture have a good fundamental properties compared with plain ALC. Compressive strength, specific strength and abrasion's ratio were improved depending on increasing admixtures ratio's, gypsum and silica powder size.

자원순환의 관점에서 본 폐유리의 활용방안

송훈,Song, Hun 한국건설순환자원학회 2016 한국건설순환자원학회지 Vol.11 No.1

폐유리분말과 플라이애시를 사용한 경량 발포소재의 물리적 특성

송훈,신현욱,Song, Hun,Shin, Hyeon-Uk 한국건설순환자원학회 2015 한국건설순환자원학회 논문집 Vol.3 No.4

건축용 단열재는 에너지 절약을 목적으로 적용되며 불연 및 내화성능이 요구되는 부위는 무기계 섬유를 주재료로 사용하는 미네랄울 및 글라스울 소재가 적용된다. 하지만 무기계 소재인 미네랄울이나 글라스울은 특성상 수분에 취약하여 뭉침 및 처짐 현상 등이 발생하여 단열효과가 떨어지며 유기계 소재인 폴리스티렌폼이나 우레탄폼 등은 화재에 취약하고 일산화탄소 발생에 의한 가스유해성 등으로 적용에 한계를 갖고 있다. 본 연구에서는 폐유리분말과 플라이애시를 사용하여 가볍고 열전도율이 낮은 무기계 경량 발포소재를 제조하고 물리적 특성을 분석하여 단열용 제품으로서의 가능성을 확인하고자 하였다. 연구결과 폐유리분말과 플라이애시를 사용한 경량 발포소재는 균일한 공극을 형성하며 발포하였고 경량이며 불연재료이므로 불연성능 요구되는 부위에 사용이 가능하다. Building insulation materials use for the purpose of energy saving. Insulation materials can be classified inorganic and organic insulation materials. Inorganic insulation is used for fire resistive performance parts and organic insulation is used for thermal performance parts. Meanwhile, organic insulation is due to toxic gas emission in fire. Inorganic insulation is too heavy and low thermal performance than organic materials. This study is focused on evaluation of the physical properties of inorganic foam material using industrial by-products such as waste glass powder and fly ash. From the test result, inorganic foam materials for the applicability of fire-resistance and insulation light-weight materials.