Thermal Conductivity and Pore Characteristics of Low-Temperature Sintered Lightweight Aggregates Mode from Waste Glass and Bottom Ash

In this study, waste glass and bottom ash were used as basic materials in order to secure a recycling technology of by-products which was mostly discarded and reclaimed. In addition, because softening point of waste glass is less than $700^{\circ}C$ and bottom ash includes combustible material, it was possible to manufacture low-temperature sintering lightweight aggregates for energy saving at $800{\sim}900^{\circ}C$ that it is as much as 20~30% lower than sintering temperature of existing lightweight aggregates. Thermal conductivity of newly-developed lightweight aggregates was 0.056~0.105W/m. K and its porosity was 40.36~84.89%. A coefficient of correlation between thermal conductivity and porosity was -0.97, it showed very high negative correlationship. With this, we were able to verify that porosity is key factor to affect thermal conductivity. Microstructure of lightweight aggregates by $CaCO_3$ content and replacement ratio of bottom ash in the variation of temperature were that $CaCO_3$ content increased along with pore size while replacement ratio of bottom ash increased as pore size decreased. Specially, most pores were open pore instead of closed pore of globular shape when replacement ratio of bottom ash was 30%, and pore size was small about 1/10~1/5 as compared with case in bottom ash 0~20%. In addition, open pore shapes were remarkably more irregular form of open pore in $900^{\circ}C$ than $700^{\circ}C$ or $800^{\circ}C$ when replacement ratio of bottom ash was 30%. We reasoned hereby that these results will influence on absorption increase, strength and thermal conductivity decrease of lightweight aggregates.

바텀애쉬와 폐유리를 사용하여 제조한 저온소성 경량골재의 열전도율과 기공특성

이 연구에서는 대부분 폐기 매립되고 있는 산업부산물의 재활용 기술을 확보하고자, 연화점이 $700^{\circ}C$ 수준으로 낮은 폐유리와 에너지 연소물질을 포함하고 있는 바텀애쉬를 모재로 기존 경량골재의 소성온도보다 20~30%가 낮은 $800{\sim}900^{\circ}C$에서 제조가능한 에너지 절감형 저온소성 경량골재를 제조하고자 하였다. 경량골재의 열전도율은 $0.056{\sim}0.105W/m{\cdot}K$ 수준, 기공률은 40.36~84.89% 수준으로 나타났다. 열전도율과 기공률의 상관계수는 -0.97로 매우 높은 음(-)의 상관성을 보였는데, 기공률이 단열특성을 좌우하는 핵심 요소임을 확인할 수 있었다. 각 소성온도별 $CaCO_3$ 첨가량과 바텀애쉬 치환율에 따른 경량골재의 미세구조는 소성온도에 상관없이 $CaCO_3$ 첨가량이 증가할수록 기공크기도 증가하고, 바텀애쉬 치환율이 증가할수록 기공크기는 작아지며 일정하지 못하였다. 특히 바텀애쉬를 30% 치환한 경우 대부분의 기공형태가 구(球)형태의 폐기공이 아닌 불규칙한 형태의 개기공으로 존재했으며 기공크기도 바텀애쉬 0~20% 치환 사용한 경우에 비해 약 1/10~1/5 수준으로 관찰되었다. 또한 바텀애쉬 30% 치환시 소성온도 $900^{\circ}C$의 경우가 $700^{\circ}C$, $800^{\circ}C$에서 보다 더욱 불규칙한 형태의 개기공이 두드러지게 나타났는데, 이는 경량골재의 흡수율 증가, 강도 저하, 단열특성 저하에 일정부분 기여할 것으로 판단된다.