초록
정유산업의 발달로 인하여 탈황과정에서 대량 발생되는 부산물인 황은 연간 120만톤 이상 발생되고 있으나 그 활용처가 제한되어 있어 수요처확보가 요구되는 실정이다. 이러한 부생유황은 내구성이 우수한 재료로서 건설재료에 활용가능성이 높아 이에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 한편, 아스팔트 및 콘크리트 포장의 단점을 보완하고 장점을 강화시킨 반강성 포장의 적용이 증대되고 있으나 균열억제 등의 목적으로 사용되는 아크릴레이트의 높은 비용으로 경제성이 저하되어 대체 재료의 개발이 요구되는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 부생유황의 재활용 방안 제시와 sulfur polymer emulsion (SPE)을 혼입한 반강성 포장용 주입재의 공학적 성능검토 연구를 수행하였다. 평가 결과, 아크릴레이트를 SPE로 30%까지 대체한 주입재는 대체하지 않은 주입재에 비하여 우수한 유하시간과 강도특성을 나타내었다. 그러나 SPE 대체율이 50% 이상인 주입재는 오히려 성능이 떨어지는 경향을 나타내어 SPE의 적정 대체율은 30% 수준인 것으로 나타났다. SEM 분석을 이용하여 1종 보통포틀랜드시멘트 (OPC) 페이스트와 비교 연구를 수행한 결과, 초속경 시멘트를 사용한 주입재는 약 3시간의 재령에서 OPC의 7일 재령에 해당되는 수화 특성을 나타내었고 SPE의 혼입 여부와 상관없이 그 특성을 유지하는 것으로 나타났다. SPE를 30% 수준으로 대체한 주입재의 염해저항성은 OPC 수준에 해당되어 아크릴레이트만을 주입한 주입재에 비하여 월등히 우수한 성능을 보였다. 유하시간, 강도특성, 염해저항성 등을 모두 고려하여 볼 때, 이 연구의 범위에서는 SPE 대체율 30%가 적정 수준의 대체율인 것으로 나타났다.
The development of the oil refining industry has resulted in an annual 120 million tons of sulphur, which is a by-product of the desulphurization process. To exploit this abundance, the applications of sulphur must be expanded. as excellent durability of reuse of leftover sulphur which has high potential for utilization in construction materials, the study is actively in progress. Meanwhile, there has been active research on semi-rigid pavements that draw on the strengths and overcome the weaknesses of asphalt and concrete pavements. Acrylate is used to prevent cracking but involves a high cost, thus, an alternative material is required. As such, this study presents methods on the reuse of leftover sulphur and examines the engineering performance of grout containing sulfur polymer emulsion (SPE) for use in semi-rigid pavements. Our analysis shows that grout in which 30% of acrylate is replaced with SPE has superior properties in terms of time of flow and strength compared to regular grout. However, performance declined when more than 50% of acrylate was replaced by SPE, indicating that the optimum replacement level is 30%. Through SEM analysis, we found that grout with utra harding cement in this study at three hours had similar hydration properties to that of Type 1 Ordinary Portland Cement (OPC) at seven days, and maintained the properties regardless of grout containing SPE. OPC and grout with a replacement level of 30% displayed similar levels of chloride invasion resistance, whereas grout without SPE was far less resistant. Within the scope of this paper, the optimum replacement level of acrylate with SPE was found to be 30% in consideration of various properties such as time of flow, strength, and chloride invasion resistance.
