플라이애쉬를 이용한 라텍스개질 콘크리트의 기초물성 연구

홍창우(Hong Chang-Woo),정원경(Jeong won-Kyong),김경진(Kim Kyong-jin),윤경구(Yun Kyong-ku) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 A Vol.26 No.1A

본 연구에서는 플라이애쉬 혼입률에 따른 라텍스개질 콘크리트의 역학적 특성과 내구성을 평가하였다. 이를 위해 라텍스 혼입률 변화(0%, 10%, 15%)와 플라이애쉬 혼입률 변화(0%, 10%, 20%, 30%)를 주 실험변수로 하여 평가하였다. LMC와 FA-LMC의 특성분석을 위하여 압축강도, 휨강도 그리고 황산 및 염산에 의한 내약품성 시험을 실시하였다. 실험결과, 플라이애쉬를 혼입한 라텍스 개질 콘크리트에 있어서, 플라이애쉬 혼입률이 증가함에 따라 공기량은 감소하는 것으로 나타났다. 그리고 FA-LMC의 압축 및 휨강도는 라텍스 개질 콘크리트(LMC)와 유사한 강도발현 특성을 보이며, 장기재령에 있어서는 FA-LMC가 LMC에 비해 높은 휨강도 발현특성을 보였다. 그리고 투수특성에 있어서 플라이애쉬의 혼입률이 증가할수록 투수저항성이 증가하였으며, 내화학약품성에 대한 저항성도 증진되는 것으로 나타났다. 따라서, 플라이애쉬는 LMC의 혼화재로서 투수저항성을 증진시킬 목적으로 효과적으로 시용될 수 있을 것이다. The purpose of this study was to evaluate the effects of fly-ash on strength development and durability of latex-modified concrete (LMC) and ordinary portland cement concrete (OPC). Main experimental variables were latex contents (0%, 10%, 15%) and fly-ash content (0, 10%, 20%, 30%). Air content and slump tests were performed to check the basic properties of fresh concretes, and compressive strength, flexural strength, rapid chloride ion permeability and chemical resistance were measured to analyze the basic properties of hardened concretes. The test results showed that air contents of LMC with fly ash decreased as fly-ash contents increased from 0% to 30%. Compressive and flexural strength developments of LMC with fly ash were quite similar to those of LMC without fly ash. However, the long-term flexural strength development of LMC with fly ash after 90 days were bigger than that of LMC without fly ash. Chloride ion permeability and chemical resistance decreased rapidly as the content of fly ash increased. Thus, fly ash could be used at LMC in order to reduce water permeability.

F급 플라이 애쉬-모르타르의 강도발현에 대한 NaOH과 Na₂SiO₃ · 9H₂O 첨가의 영향

박상숙 ( Park Sang-sook ),강화영 ( Kang Hwa-young ),한상호 ( Han Sang-ho ),강희복 ( Kang Hee-bog ) 한국구조물진단유지관리공학회 2005 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.9 No.4

본 연구의 목적은 칼슘 함량이 낮은 플라이 애쉬를 이용하여 포틀랜트시멘트를 대신할 수 있는 알칼리활성 플라이 애쉬-시멘트를 제조하는데 있다 플라이 애쉬의 활성화는 다양한 수산화 나트륨 농도와 온도 그리고 liquid/fly ash 혼합비율에서 수행하였다. 좀 더 높은 압축강도를 가진 경화체를 얻기 위하여 규산나트륨을 알칼리 용액에 첨가하였다. 강도발현의 관점에서 볼 때, liquid/fly ash의 혼합비율과 활성화제 농도 그리고 온도는 항상 중요한 인자로 작용하였 다. NaOH(210g) + Na ₂SiO₃ · 9H₂O(30g) + H₂O = 1L로 구성된 알칼리 활성용액은 50°C에서 칼슘 함량이 낮은 플라이 애쉬의 알칼리활성 효과를 가장 높게 나타냈다. 알칼리활성화된 플라이 애쉬는 주로 quartz와 mullite 그리고 무정형의 aluminosilicate로 구성되었음을 SEM과 XRD 분석결과에서 보여주었다. The object of this research is to produce alkali activated fly ash-cement using low calcium fly ash as substitute for Portland cement. The experimental program included activation of fly ash by a strong base(NaOH) at different concentration, temperature, and liquid-to-fly ash ratios. To achieve for higher compressive strength of the hardened product, sodium meta silicate is added to the alkaline solution. From the factors considered on strength development, the ratio of liq - uid/fly ash, the activator concentration and temperature always result to be sig - nificative factors. The optimization studied show that the alkaline solution con - centration of NaOH(210g) +Na ₂SiO₃ · 9H₂O(30g) + H₂O = 1L at 50°C produces the best alkali activation effect for the low calcium fly ash. SEM and XRD pat - terns showed that the components of alkali-activated fly ash consist mainly of mullite, quartz and amorphous aluminosilicate.

활성화된 플라이애쉬 혼입콘크리트의 철근부식거동에 관한 전기화학적 연구

송하원,이창홍,이근주,벨루사라스와티 한국구조물진단유지관리공학회 2008 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.12 No.6

시멘트 대체 재료로서 플라이애쉬의 사용은 시멘트 생산비용을 절감시키는 효과를 창출하였다. 반면에 플라이애쉬 혼입콘크리트는 OPC에 비해 상대적으로 긴 양생시간과 초기강도의 발현 저하를 들 수 있어 이의 해결을 위해 물리적 방법, 온도 및 화학적 방법 등과 같은 다양한 활성화 기술의 적용을 통하여 플라이애쉬 혼입 콘크리트의 수화를 가속시킬 수 있고, 콘크리트의 부식 저항성을 향상시킬 수가 있다. 본 연구에서는 10~40%의 치환률을 가진 활성화된 플라이애쉬 시편을 통해 개방 회로형 전위측정(Open circuit potential measurement)을 수행하였고, 투수시험, 급속염화물침투시험 및 SEM(Scanning electron microscopy)촬영을 통해 OPC 콘크리트와 비교․분석 하였다. 또한, 치환률의 임계범위 20~30%의 경우에 있어서 활성화된 플라이애쉬를 사용한 콘크리트가 열화저항성에 있어서 개선효과가 나타나고 있음을 확인하였다. 또한 플라이애쉬를 화학적으로 활성화시킨 경우가 본 연구에서 수행된 다른 활성화 방법들에 비해 더욱 좋은 결과를 나타나고 있음도 확인하였다. The use of fly ash to replace a portion of cement has resulted significant savings in the cost of cement production. Fly ash blended cement concretes require a longer curing time and their early strength is low when compared to ordinary Portland cement(OPC) concrete. By adopting various activation techniques such as physical, thermal and chemical method, hydration of fly ash blended cement concrete was accelerated and thereby improved the corrosion-resistance of concrete. Concrete specimens prepared with 10-40% of activated fly ash replacement were evaluated for their open circuit potential measurements, weight loss measurements, impedance measurements, linear polarization measurements, water absorption test, rapid chloride ion penetration test and scanning electron microscopy (SEM) test and the results were compared with those for OPC concrete without fly ash. All the studies confirmed that up to a critical level of 20-30% replacement; activated fly ash cement improved the corrosion-resistance properties of concrete. It was also confirmed that the chemical activation of fly ash better results than the other methods of activation investigated in this study.

수산화나트륨으로 알카리활성화한 Fly ash 시멘트의 강도특성

박상숙 ( Sang-sook Park ),강화영 ( Hwa-young Kang ) 한국환경기술학회 2004 한국환경기술학회지 Vol.5 No.3

본 연구의 목적은 화력발전소에서 배출되는 Fly ash를 수산화나트륨용액으로 활성화 할 경우 Fly ash의 반응성 개선으로 기존 포틀랜트시멘트를 대체할 수 있는지를 평가하였다. 활성화제의 농도(NaOH 2M에서 10M), 물과 fly ash의 비율 그리고 fly ash/모래의 혼합 비율을 달리하여 연구를 수행하였다. 알칼리 활성화된 fly ash로 제조한 시편의 압축강도는 30℃에서 하루동안 양생 후 탈형 한 다음 90℃ 건조기에서 재령 4일에 측정하였다. 8M의 NaOH 농도를 가진 활성화용액 50%와 160%의 fly ash를 혼합하여 제조한 AAF(Alkali Activated Fly ash)의 압축강도는 127kg/㎠로 나타났다. 10M의 NaOH 농도를 가진 활성화용액 40%, fly ash 60% 그리고 150%의 모래를 혼합하여 제조한 AAFS(Alkali Activated Fly ash and Sand)의 압축강도는 113kg/㎠로 나타났다. 이들 조건하에서 제조된 AAF와 AAFS는 시멘트 벽돌의 허용압축강도를 50kg/㎠ 이상으로 규정하는 KS의 조건을 충족시키므로 활성화된 fly ash는 포틀랜트시멘트를 대신할 수 있을 것이다. 더욱이 20%의 염산에 90일간 침지시킨 AAF와 AAFS의 무게손실이 5%인 것을 감안하면 산에 대한 저항성이 극적으로 개선되었음을 알 수 있다. The purpose of this study is to evaluate the potentials for substituted portland cement result from improved the reactivated in case of the activation of fly ash produced from coal-fired power plant with NaOH solution. The parameters of process studied are: different activator concentration(NaOH 2M to 10M), water-to fly ash ratios, and fly ash-to sand ratios. The compressive strength of the specimens manufactured using alkali-activated fly ash was measured of cured at 1day, 25℃ and at 4 days of reaction, 90℃. AAF(Alkali Activated Fly ash) mixture 50% activating solution with 8M NaOH and 160% fly ash develop compressive mechanical strengths of 127 kgf/㎠. AAFS(Alkali Activated Fly ash and Sand) mixture 40% activating solution with 10M NaOH, 60% fly ash and 150% sand develop compressive mechanical strengths of 113 kgf/㎠. The AAF and AAFS manufactured under this conditions have high compressive strength above KS for cement brick(50 kgf/㎠), therefore, activated fly ash can be used substituted for portland cement. Moreover, AAF and AAFS that took place during exposure to 20% concentration of hydrochloric acid-5% weighe loss in 90 days dramatically shows the improved acid resistance.

치환방법에 따른 플라이애쉬를 다량 치환한 콘크리트의 공학적 특성

김태완,김태식,진치섭 한국구조물진단유지관리공학회 2006 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.10 No.6

본 연구는 잔골재와 굵은 골재를 전량 플라이애쉬로 치환한 콘크리트의 공학적 특성을 밝히기 위한 실험적 연구의 결과이다. 그리고 플라이애쉬 전량 치환 콘크리트의 유동성 저하 문제를 추가수량(Wf)으로 해결하고자 하였다. 실험은 물-시멘트 비(Wc/C)를 0.35, 0.45 그리고 물-플라이애쉬 비(Wf/FA)를 0.35, 0.45로 하였다. 플라이애쉬 치환은 P와 Q의 두 가지 방법으로 하였다. P 방법은 플라이애쉬와 첨가수량(Wf)의 중량이 골재의 중량과 같은 배합법이다[FA+ Wf = G (또는 S)]. Q 방법은 플라이애쉬와 골재의 중량이 같고 첨가수량(Wf)을 추가하는 배합법이다 [FA+ Wf > G (또는 S)]. 실험은 굳기 전 콘크리트의 특성과 3, 7, 28 및 91일 압축강도 특성을 측정하였다. 실험결과 압축강도는 Wc/C=0.35, Wf/FA=0.35 일 때, P 치환법 중에서 잔골재 치환이 다른 배합들보다 향상되었다. Q 방법은 P 방법에 비해 유동성은 향상되었으나, 압축강도는 그렇지 않았다. 실험결과는 잔골재와 굵은 골재를 플라이애쉬로 전량 치환한 콘크리트의 유동성과 강도 특성이 향상됨을 알 수 있었고, 플라이애쉬 치환방법으로 효과적임을 보여주었다. This paper presents the results of an experimental investigation carried out to evaluate the mechanical properties of concrete mixtures in which fine(S) and coarse(G) aggregate was fully replaced with fly ash(FA). And flowability reduction problem in a large amount of fly ash concrete settled addition water(Wf) in concrete mixture. In the test, water-cement ratio(Wc/C) was 0.35, 0.45, and water-fly ash ratio(Wf/FA) was 0.35, 0.45. The fly ash replacement is two different method of P and Q. The P method is mix property that the fly ash and addition water(Wf) weight is equal to the aggregate weight [ FA+ Wf = G (or S)]. The Q method is mix property that fly ash is equal to aggregate weight, and added addition water(Wf) [ FA+ Wf > G (or S)]. Test were performed for properties of fresh concrete and compressive strength were determined at 3, 7, 28 and 91 days. The result, compressive strength was improvement that Wc/C=0.35, Wf/FA=0.35 and fine aggregate replacement in P method series than others. The flowability at Q method was improvement result than P method, but compressive strength was not. Test results indicate significant improvement in the strength properties and flowability of plain concrete by the inclusion of fly ash as fully replacement of fine and coarse aggregate, and can be effectively the fly ash replacement method.

대나무 재를 혼합한 플라이에쉬 지오폴리머 콘크리트의 물리적 특성에 대한연구

샤픽빈이신크 ( Ishak Shafiq ),이한승 ( Lee Han-seung ) 한국건축시공학회 2019 한국건축시공학회 학술발표대회 논문집 Vol.19 No.2

Malaysia, as a tropical rainforest country, enjoys an abundance of bamboo plant that proliferate throughout the country. The application of geopolymer technology has become a trend and preserve the environment from harm. Fly ash geopolymer concrete has low early strength and requires 24 hours for the concrete to harden. Thus, the presence of calcium and potassium content in bamboo ash could remedy this problem. Besides, there is no research regarding the use of bamboo ash as a binder in geopolymer concrete. Therefore, the presence of bamboo ash could improve the research field with the use of agriculture waste in a building construction. This research aim is to use bamboo ash in the production of fly ash geopolymer concrete. The specimens were casted in 100mm x 100mm x 100mm cubes and sodium based activator were used as the alkaline solutions. The binders are formulated with different binder ratio. All test specimens were cured at ambient temperature (23°C -25°C) and 100% fly ash was chosen as control specimen. To determine the mechanical properties of fly sh geopolymer concrete with the presence of bamboo ash, compressive strength test was conducted. The test results depicted that as the percentage of bamboo ash decreases, compressive strength increases. Also, the addition of 5% of bamboo ash into fly ash geopolymer concrete could improve the early strength in 7 days. The results were proven with the result explained by X-ray fluorescence (XRF) and X-ray diffraction (XRD). Therefore, it can be concluded that the addition of bamboo ash improved the properties of fly ash geopolymer concrete at early ages.

플라이애쉬와 제지애쉬를 혼합 사용한 모르타르의 특성에 관한 실험적 연구

송태협,이세현,서치호 대한건축학회 2004 대한건축학회 학술발표대회 논문집 - 계획계/구조계 Vol.24 No.1(구조계)

The fly ash has been widely used in the latest to complement the physical performance and economical efficiency of the concrete which uses only a normal porland cement. The paper ash gained through the incineration of paper sludge is possible to be used as the material of concrete because it contains the properties similar to the previous fly ash in ingredients and physical characteristics. Therefore, this research has tested the physical characteristics by replacing 20 % of fly ash used with the paper ash to solve the problem which lowers the early strength caused when the fly ash was used. As a result, it showed that the fluidity becomes lower and the compression strength becomes increased by using paper ash. In addition, after mixing the paper ash with the fly ash, it showed that the time and heating amount of the 2nd peak of the minor heat of hydration affecting the revelation of strength was equivalent to the combination for normal portland cement, and also indicated that the compression strength for 3 days is superior to the combination of the fly ash. Therefore, if the paper ash having a regular fineness is used, it was effective in improving the early strength of concrete used the fly ash.

High-Volume 플라이애쉬 콘크리트의 기포조직에 관한 연구

강수근,서완용,정철우,김영수 釜山大學校生産技術硏究所 2002 生産技術硏究所論文集 Vol.61 No.-

산업 부산물인 플라이애쉬를 사용한 콘크리트는 내부에 존재하는 다량의 플라이애쉬에 의해 발생하는 공극의 분화 효과에 의해 보통의 콘크리트와는 다른 기포조직을 가질 수 있다. 콘크리트가 동결작용을 받을 시 발생하는 수압을 완화할 수 있는 기포의 영향범위는 기포간의 거리에 의해 결정되며, 이것의 최대값이 기포간격수라고 불리고 있다. 본 연구에서는 High-Volume 플라이애쉬 콘크리트의 기포조직을 카메라를 통하여 입력된 화상의 데이터를 컴퓨터에 의해 정략적으로 처리하는 화상분석법을 이용하여, 연행공기량과 플라이애쉬 콘크리트의 공기량, 비표면적, 기포간격계수 등을 보통 콘크리트와 비교, 분석함으로서 High-Volume 플라이애쉬 콘크리트의 기포조직을 파악하고자 한다. The purpose of this paper is to investigate the air-void spacing factor of high-volume fly ash concrete. For this purpose, the air-void spacing factor of the hardened fly ash concrete was determined by image analysis method for a large number of parameters adjusting such as air contents and the rate of fly ash replacement. Based on the study of the test results, the following conclusions may be drawn. 1) As the rate of fly ash replacement for high-volume fly ash concrete increases, air contents decrease. Furthermore the air content is varied approximately 1 % before and after hardening. 2) As the replacement of fly ash increases, the spacing factor increases due to adsorption of air entraining agent. 3) As the air content decreases and the specific surface increases, the spacing factor of High-Volume fly ash concrete increases.

고칼슘 플라이애쉬를 이용한 알칼리 활성화제 무첨가 저강도 유동화 채움재 특성 평가

임상형(Sanghyeong Lim),추현욱(Hyunwook Choo),이우진(Woojin Lee),이창호(Changho Lee) 한국지반환경공학회 2016 한국지반환경공학회논문집 Vol.17 No.12

본 연구에서는 등급 외 플라이애쉬 중 산화칼슘 함량이 높은 플라이애쉬를 저강도 유동화 채움재(controlled low strength material, CLSM)의 바인더로써 활용 가능성을 알아보았다. 사용된 플라이애쉬는 상대적으로 산화칼슘 함량이 높은 플라이애쉬를 배출하는 유동층형 보일러(circulating fluidized bed combustion boiler, CFBC)에서 시료를 채집하여 사용하였다. 배합한 시료의 유동성, 일축압축강도, 단위중량 등을 파악하여 CLSM 시료의 공학적 특징을 알아보았으며, 미세구조관찰과 X선 회절분석을 통한 CLSM 시료의 경화 메커니즘을 파악하였다. 실험 수행 결과 유동성을 만족하는 함수비는 42에서 85%의 범위를 보였으며, 유동성시험 결과 골재의 종류와 관계없이 골재율이 증가함에 따라 유동성이 증가하는 것으로 나타났다. 일축압축강도는 0.3MPa에서 1.9MPa의 분포를 보였다. 규사를 골재로 사용한 경우 골재율이 증가함에 따라 일축압축강도는 증가하였으나, 바텀애쉬를 골재로 사용한 경우 골재율이 증가함에 따라 일축압축강도는 감소하였다. 미세구조관찰 결과와 X선 회절분석을 통해 CLSM 시료는 고분자중합반응과 시멘트 수화반응을 통해 강도를 발현하는 것으로 확인하였다. 본 연구의 결과로부터 산화칼슘 함량이 높은 플라이애쉬의 자체 경화성을 이용하여 저강도 유동화 채움재로써 활용이 가능하다고 판단된다. The experimental investigation aims at developing controlled low strength materials (CLSM) using a self-cementitious fly ash (FA) as a binder and a bottom ash (BA) as a aggregate. The fly ash and bottom ash used in this study were obtained from a circulating fluidized bed combustion boiler (CFBC) which produces relatively high CaO containing fly ash. To find the optimum mixing condition satisfying flow consistency and unconfined compression strength (UCS), the CLSM specimens were prepared under various mixing conditions, including two types of aggregate and different weight fractions between fly ash and aggregate. Additionally, the prepared specimens were evaluated using a scanning electron microscope (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The results of this study demonstrate that the water content satisfying flow consistency ranges from 42% to 85% and the flowability is improved with increasing the fraction of aggregate in whole mixture. The USC ranges from 0.3 MPa to 1.9 MPa. The results of UCS increases with increasing the fraction of aggregate in FA-sand mixtures, but decreases with increasing the fraction of aggregate in FA-BA mixtures. SEM images and XRD patterns reveal that the occurrence of both geopolymerization and hydration. The results of this study demonstrate that CFBC fly ash could be used as an alternative binder of CLSM mixtures.

알칼리 활성반응을 이용한 플라이 애쉬/슬래그 시멘트 개발(2)

박상숙(Sang Sook Park),강화영(Hwa Young Kang),한관수(Kwan Su Han) 大韓環境工學會 2007 대한환경공학회지 Vol.29 No.7

물유리와 수산화나트륨 용액을 이용하여 플라이 애쉬와 고로슬래그의 알칼리 활성에 관한 연구를 수행하였다. 플라이 애쉬/슬래그 시멘트 페이스트(FSC)의 반응생성물과 미세구조를 관찰하기 위하여 XRD, FTIR, ²⁹Si and ²⁷Al NMR, TGA and SEM 분석을 수행하였다. 무정형 상태 또는 저급 결정구조를 가진 calcium silicate hydrate와 aluminosilicate 겔이 각각 고로슬래그와 플라이 애쉬의 알칼리 활성반응에 의해 생성되었다. 실험결과, 물유리 모듈 1.0과 1.2가 플라이 애쉬와 고로슬래그의 알칼리 활성반응을 위해 적정한 것으로 나타났다. 물유리 모듈 1.0과 1.2로 알칼리 활성화된 FSC 페이스트는 플라이 애쉬와 고로슬래그의 알칼리 활성반응에 의해 생성된 겔 형태의 반응생성물과 물유리에 의한 또 다른 수화물(즉 실리카겔)에 의해 좀 더 단단하고 연속적이 모체가 형성되었음을 보여주었다. Investigation of alkali activation of fly ash and blast furnace slag was carried out using waterglass and sodium hydroxide. XRD, FTIR, ²⁹Si and ²⁷Al NMR, TGA and SEM were used to observed the reaction products and microstructure of the fly ash/slag cement (FSC) pastes. The reaction products were amorphous or low-ordered calcium silicate hydrate and aluminosilicate gel produced from alkali activation of blast furnace slag and fly ash, respectively. On the basis of this investigation, waterglass solution with a modulus(Ms) of 1.0 and 1.2 is recommended for alkali activation of fly ash and blast furnace slag. Morphology of FSC pastes alkali-activated with Ms of 1.0 and 1.2 shows a more solid and continuous matrix due to restructuring of gel-like reaction products from alkali-activated fly ash and blast furnace slag together with another hydrolysis product(i.e., silica gel) from water glass.