초록
본 연구에서는 인공골재를 제조하기 위하여 저급 점토에 석탄회(Fly Ash와 Bottom Ash)를 각각 첨가하여, 여러 분석기기(SEM, XRD, XRF, TG-DTA, Dilatometer, UTM)를 이용하여 물리 화학적 특성을 조사하였다. Fly ash, bottom ash, clay의 화학조성은 $SiO_2$가 33.01, 53.73 및 68.36 wt% $Al_2O_3$는 28.54, 32.42 및 18.12 wt%와 이외에 $Fe_2O_2$와 알카리 성분 등이 함유하고 있다. 소성에 의한 인공골재의 치밀화 과정을 관찰하기 위해 Dilatometer를 측정하였다. 시편들은 $850^{\circ}C$ 부근에서 서서히 수축이 시작되어 $1100^{\circ}C$ 부근에서 급격하게 수축하는 것을 볼 수 있었다. 소성온도와 배합조성에 따른 시편의 결정상을 알아보기 위하여 $1150^{\circ}C$에서 30분간 열처리 하였으며 fly Ash를 사용한 시편의 주 결정상은 quartz, anorthite, albite상이 관찰되었고 bottom ash를 사용한 시편은 quartz, anorthite, mullite가 관찰되었다. $1150^{\circ}C$에서 소성한 시편에서 플라이애쉬 보다 바탐애쉬를 첨가한 시편이 압축강도가 우수 하며, 바탐애쉬 첨가한 시편의 경우 압축강도 87.5 kgf/$cm^2$로 가장 우수 하였으며 인공골재로의 이용이 가능함을 알 수가 있다.
In this study, the artificial coarse aggregate was manufactured by using coal ash and low grade clay. The characteristics of a coal ash-clay system were investigated using XRD, XRF, TG-DTA, SEM and Dilatometer with various coal ash contents. The chemical compositions are the fly ash, bottom ash and clay, $Al_2O_3$ are 28.5 wt%, 32.4 wt% and 18.1 wt%, and $SiO_2$ are 33.0 wt%, 53.7 wt% and 68.4 wt% in weight ratio, respectively. The shrinkage of specimens started at around $850^{\circ}C$ and changed little up to $1100^{\circ}C$, but increased markedly at above $1100^{\circ}C$. The shrinkage rate is strongly related to the decarbonization amount of coal ash. At the sintering temperature $1150^{\circ}C$, it was found that quartz, mullite, anorthite and albite phase exist in all specimens. It was found that bottom-clay system specimen sintered at $1150^{\circ}C$ had a good compressive strength of 87.5 kg/$cm^2$, and the compressive strength of bottom-clay specimen was higher than that of fly-clay system specimen. The reusability of coal ash as a raw material in the process of shotcrete resources such as artifical coarse aggregate is highly expected.