• 한국결정성장학회지
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• 제19권6호
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• pp.318-323
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• 2009

본 실험에서는 로터리 킬른으로 제조되는 인공경량골재의 실험실적 제어 가능성을 찾고자 여러 가지 소성조건에서 석탄 화력발전소에서 발생되는 바닥재와 준설토를 이용하여 인공경량골재를 제조하였다. 인공경량골재 조성은 바닥재 70 wt%와 준설토 30 wt%의 무게비로 성형하였고, 산화 분위기, 불활성 분위기, 환원 분위기에서 각각 $1150^{\circ}C$, $1200^{\circ}C$에서 소성하여 제조된 인공경량골재는 산화 분위기에서 명확한 블랙코어와 껍질(shell)간의 경계를 보이나, 불활성 분위기에서는 질소량이 증가할수록 그리고 소성온도가 증가할수록 경계가 없어지는 경향을 보이며, 환원 분위기에서는 단면 전체가 진회색을 띄게 된다. 로터리 킬른의 분위기와 가장 근접한 소성 분위기는 불활성분위기였으며 밀도나 흡수율 또한 그것과 유사하였다. 이러한 결과로 소형 전기로에서 로터리 킬른의 환경과 유사하게 조건을 제어할 수 있고, 물성을 예측할 수 있는 실험이 가능할 것으로 생각된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제18권5호
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• pp.211-216
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• 2008

화력발전소에서 발생하는 석탄 바닥재(Coal bottom ash)를 준설토(Dredged soil) 및 적점토(Clay)와 혼합하여 조립기(Pelletizer)로 성형 후, 이를 로타리 킬른에서 $1125^{\circ}C$에서 소성하여 인공경량골재를 제조였다. 제조된 인공경량골재에 대한 중금속 용출 실험(TCLP) 결과, 폐기물 관리법 시행규칙의 중금속 검출량 기준치 이하로 나타났다. 바닥재가 60$\sim$70 wt% 첨가된 인공경량골재는 부피비중 1.45$\sim$1.49, 흡수율 17.2$\sim$18.5%의 값을 나타냈으며, 골재충격시험결과 건조 상태와 표건 상태의 충격값이 각각 27.4$\pm$1.3 및 23.4$\pm$2.6%를 나타내었다. 인공경량골재를 이용하여 제조된 콘크리트 공시체의 28일 압축강도는 첨가된 골재종류에 따라 $22.7\sim27.8 N/mm^2$ 이었다. 바닥재가 60 및 70% 첨가된 골재를 사용한 콘크리트의 슬럼프 값은 각각 7.9와 14.3 cm를 나타내었고, 단위용적질량은 골재조성에 상관없이 $1.84 ton/m^3$ 이하를 나타내어 토목 건축공사 표준시방서에 제시된 경량콘크리트 특성을 만족하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제41권3호
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• pp.221-228
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• 2004

국내에서는 최근 구조물 증축에 필요한 경량골재를 중국 및 일본 등에서 수입해 사용하고 있는 실정이고, 환경오염에 대한 관심 또한 고조되면서 폐기물의 처리, 처분 문제가 심각하게 대두되고 있다. 이에 순수 국내 기술로 폐기물과 점토질 원료를 습식혼합, 로터리 킬른에서 소성하여 인공경량골재를 제조한 후 기본 물성을 평가하였고 경량콘크리트에 적용하여 강도특성을 고찰하였다. 인공경량골재의 절건비중은 1.4～1.7, 흡수율은 13～16%이었으며, 파쇄율은 약 30～55%로 강자갈이나 쇄석과 비교하여 10% 이상 높은 수치를 나타내었고 파쇄 형상에서도 차이를 보였다. 골재를 2mm 이하로 분쇄하여 TCLP 용출시험 후 추출된 여액을 ICP-AES로 분석한 결과, 검출한계 이하 또는 용출량 기준치 이하로 용출되었다. 제조된 인공경량골재를 사용한 경량콘크리트 공시체를 제작하여 슬럼프, 압축강도, 휨파괴변형 특성을 시험하였다. 시험 결과, 인공골재 치환율 30vo1%, 물시멘트비 45wt%인 공시체에서의 슬럼프 및 압축강도 특성이 가장 우수하였다. 경량골재 콘크리트의 슬럼프 및 압축강도 시험결과를 통해 도출된 최적배합을 바탕으로 경량콘크리트 패널을 제작하여 단열 및 차음특성을 시험한 결과, 평균 열관류율은 3.293W/$m^2$$^{\circ}C$로 쇄석콘크리트에 비해 약 15% 우수하였으며, 음향투과손실은 500Hz에서 50.9㏈로 기준치를 약 13% 상회하는 결과를 보였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.498-505
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• 2020

골재는 콘크리트 체적의 약 70~85%를 차지하며, 콘크리트의 건조수축을 저감시켜주는 필수요소이다. 하지만 고층건축물 건설시 천연골재의 높은 하중으로 인해 문제점으로 작용한다. 고층 건물 건설시 하중이 커지게 되면 크리프가 발생하고 지반이 침식될 우려가 있으므로 기초를 크게 설계하고 암반층까지 깊게 내린 지정이나 파일등을 설치해야 하므로 공사비 및 재료비가 늘어 경제적 문제점이 있다. 콘크리트의 하중을 줄이기 위해 골재의 경량화를 진행하고 있다. 하지만 인공경량골재는 천연 골재에 비해 높은 흡수율과 낮은 부착강도로 인해 골재와 페이스트 사이의 계면에 영향을 주고 콘크리트 전체 강도에 영향을 미친다. 따라서 본 연구에서는 천연골재와 경량골재 종류별 계면을 파악하기 위해 비파괴 실험인 EIS측정 장비를 활용하여 전기저항을 측정하는 방식을 채택하였고, 경량골재 겉면을 고로슬래그 코팅을 통해 계면상태의 변화를 실험하였다. 실험결과, 골재 종류별 및 코팅유무에 따른 압축강도의 차이를 보였고, 경량골재 종류별 임피던스 값과 위상각의 차이를 보였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.49-55
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• 2012

본 연구에서는 인공경량골재의 주요 물성인 밀도 및 흡수율의 성능 향상을 위하여 융제 종류 및 첨가율에 따른 밀도 및 흡수율 특성을 검토하였다. 실험결과, 화학제품의 융제 사용에 관한 특성으로, $Na_2CO_3$ 및 $CaSO_4$는 경우 낮은 소성온도에서 소성이 가능하나, 흡수율이 증가하였고, $CaCO_3$, NaOH, $Fe_2O_3$는 첨가율이 증가할수록 흡수율은 낮아졌으나, 절건밀도가 높아지는 것으로 나타나 융제로서 부적합하였다. $Na_2SO_4$의 사용한 경우에는 절건밀도 $1.35{\sim}1.50g/cm^3$와 상대적으로 낮은 흡수율로 융제로서 가장 적합하였다. 산업부산물의 융제 사용에 관한 특성으로 유리연마 슬러지는 절건밀도 $1.45{\sim}1.55g/cm^3$ 및 흡수율 9~12 %로 흡수율이 높게 나타났다. 고로슬래그 미분말은 첨가율이 증가할수록 밀도는 높아지고 흡수율은 낮아지는 것으로 나타났다. 산화슬래그는 첨가율 10 %에서 절건밀도 $1.46g/cm^3$, 흡수율 8,5 %로 낮은 절건밀도와 흡수율을 갖는 양질의 인공경량골재를 제조할 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제22권4호
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• pp.200-206
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• 2012

무기계 폐자원인 화력발전소 바닥재(이하 바닥재로 칭함)와 폐촉매 슬래그를 7 : 3(무게비)으로 혼합, 성형하고 직화소성법으로 인공골재를 제조한 뒤, 원료들의 입도 및 소성온도가 골재의 발포특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 대부분의 인공골재는 원료 입도에 관계없이 $1150^{\circ}C$ 이상의 소성온도에서 발포거동을 나타내었으며, 그 결과 비중이 급격히 낮아져 $1250^{\circ}C$에서 약 1.4로 수렴하였다. 그러나 폐촉매 슬래그의 입도를 변화시킨 골재 중 가장 작은 입도($90{\mu}m$)를 사용한 시편만은 두드러진 발포특성을 보이지 않았다. $1050{\sim}1150^{\circ}C$의 저온구간에서 소성된 인공골재의 경우, 원료로 사용된 바닥재와 폐촉매 슬래그 입도가 클수록 비중이 증가하였다. 또한 모든 골재들은 소성온도와 함께 흡수율이 낮아지는 경향을 보였다. 이 실험에서 제조된 인공골재의 비중은 1.4~1.7, 그리고 흡수율은 8~19 %를 나타내어 경량골재의 기준을 만족함으로써 다양한 분야에 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제23권4호
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• pp.201-206
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• 2013

화력발전소에서 배출되는 석탄 바닥재 및 잔사회는 재활용이 힘든 폐자원이어서 주로 매립 처분되고 있다. 본 연구에서는 국내 화력발전소에서 배출된 석탄 잔사회, 바닥재 그리고 준설토를 혼합하여 인공골재를 제조하고, 실험인자가 골재의 발포거동 및 물성에 미치는 영향을 분석하였다. 특히 미연탄소가 많이 포함되어 있는 잔사회에 대하여 하소 처리를 한 뒤, 인위적으로 활성탄소를 첨가함으로서 하소유무 및 활성탄소 첨가량이 인공골재의 발포특성에 미치는 영향을 조사하였다. 이를 위해 인공골재의 부피비중 및 흡수율 값을 시편의 미세구조 관찰 결과와 연계하여 고찰함으로서, 잔사회의 재활용율 제고에 일조하고자 하였다.

• Computers and Concrete
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• 제27권3호
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• pp.241-252
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• 2021

An experimental program was conducted to investigate the fresh properties, mechanical properties and durability characteristics of the self-compacting mortars (SCM) produced with pumice powder and Artificial Lightweight Fine Aggregate (aLWFA). aLWFA was produced by using fly ash. A total of 16 different mixtures were designed with a constant water-binder ratio of 0.37, in which natural sands were partially replaced with aLWFA and pumice powder at different volume fractions of 5%, 10% and 15%. The artificial lightweight aggregates used in this study were manufactured through cold bonding pelletisation of 90% of class-F fly ash and 10% of Portland cement in a tilted pan with an ambient temperature and moisture content. Flowability tests were conducted on the fresh mortar mixtures beforehand, to determine the self-compacting characteristics on the basis of EFNARC. To determine the conformity of the fresh mortar characteristics with the standards, mini-slump and mini-V-funnel tests were carried out. Hardened state tests were conducted after 7, 28 and 56 days to determine the flexural strength and axial compressive strength respectively. Durability, sorptivity, permeability and density tests were conducted at the end of 28 days of curing time. The test results showed that the pumice powder replacement improved both the fresh state and the hardened state characteristics of the mortar and the optimum mixture ratio was determined as 15%, considering other studies in the literature. In the aLWFA mixtures used, the mechanical and durability characteristics of the modified compositions were very close to the control mixture. It is concluded in this study that mixtures with pumice powder replacement eliminated the negative effects of the aLWFA in the mortars and made a positive contribution.

• 한국세라믹학회지
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• 제47권6호
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• pp.583-589
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• 2010

In this paper, the properties of reclaimed ash(RA) from various domestic thermal power plants(S, D and H) were analyzed, and the possibility of fabricating the artificial lightweight aggregate(ALA) using RA was studied. The chemical compositions of RA are similar to the clay, but it had higher concentrations of alkali earth metal oxides(CaO, MgO) and unburned-carbon. The TCLP(Toxicity Characteristic Leaching Procedure) results showed that the dissolution concentrations of heavy metal ions of RA were below the limitation defined by the enforcement regulation of wastes management law in Korea. The results of IC analysis showed that leaching concentration of $Cl^-$ ion was 124 ppm for RA of HN and ${SO_4}^{2-}$ ion was leached a few hundreds ppm for all RA in this study. The ALAs with various mass ratio of clay to reclaimed ash(RA:Clay = 7:3, 6:4, 5:5, 4:6, 3:7) were sintered with a electric muffle furnace at the temperature of $1050{\sim}1200^{\circ}C$. The specific gravity and water absorption(%) of the sintered ALAs were 1.1~1.8 and 10~30% respectively. The ALA sintered in the rotary kiln at $1125^{\circ}C$ showed a bulk density of 1.7 and water absorption of 15.2%.

• 한국결정성장학회지
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• 제21권1호
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• pp.41-46
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• 2011

폐기물인 석탄바닥재와 준설토가 70 : 30(wt%)으로 혼합된 배치분말에 적니를 0~30 wt% 첨가하고 $1050{\sim}1250^{\circ}C$에서 10분 직화 소성하여 인공골재를 제조하고 그 물성을 평가하였다. 특히 인공골재의 발포특성에 미치는 적니 첨가량 효과를 분석하기 위해 비중 및 흡수율을 측정하고, 그 결과를 미세구조 결과와 연계하여 고찰하였다. 제조된 인공골재는 소성온도 및 적니 첨가량이 증가할수록 발포성이 향상되어 경량화 되는 특징을 나타내었다. $1050{\sim}1150^{\circ}C$ 범위로 소결된 대부분의 인공골재는 잘 형성된 블랙코어 구조를 가졌으나, 적니가 첨가되고 $1200^{\circ}C$ 이상으로 소결된 시편들은 $Fe_2O_3$의 환원에 의한 과량의 가스 방출 및 액상 형성으로 인하여 블랙코어 부분이 시편 표피를 뚫고 나오는 현상이 나타났다. 특히 적니 30 wt%를 함유한 시편은 $1100^{\circ}C$ 이상으로 소결하면 폭발되어 여러 조각으로 흩어졌다. 본 연구에서 $1200^{\circ}C$에서 소결된 시편의 부피비중은 적니가 첨가되지 않은 것은 1.2, 적니가 20 wt% 첨가된 것은 1.0 이하의 경량골재 특성을 나타내었다.