소성 황토?굴패각 미분말을 결합재로 활용한 모르터의 물성연구

국문 초록 (Abstract)

굴패각은 CaCO3가 주성분이며, 소량의 SiO2, Al2O3를 함유한 칼슘계 폐기물이란 점을 고려한다면 이의 활용성은 배가될 수 있을 것으로 판단된다. 굴패각의 구조는 방해석(Calcite)구조의 탄산칼슘(CaCO3)으로 되어 있는 점은 석회석과 같지만 치밀한 암석상인 석회석과는 달리 매우 활성이 큰 구조를 이루고 있다.
선행연구 결과 굴패각의 주성분인 CaCO3은 800℃이상의 고온 환경 하에서 CaO와 CO2로 분해하게 된다는 점에 착안하여 고온 가공시 생석회(CaO)로 환원되는 것을 알 수 있었다.
또한 Al2O3와 Fe2O3를 풍부하게 함유하고 있는 점토계 재료와 혼합 소성할 경우 강도의 발현특성이 개선되는 결과를 알 수 있었으며 굴패각 미분말의 강도발현 특성을 개선할 수 있는 점토계 재료는 황토가 적정하다는 것을 알 수 있었다.
또한 황토를 혼합소성한 굴패각 미분말의 최적 압축강도 발현 조건은 황토 치환율 30%이고 1000℃ 이상의 고온소성조건에서 페이스트 단계의 압축강도가 점차 증가하는 경향을 알 수 있었다.
따라서 본 연구에서는 굴패각과 점토계 재료인 황토를 혼합 소성가공한 황토‧굴패각 미분말을 제조하여 새로운 건축재료로서 굴패각 미분말의 활용방안에 대한 기초자료를 제시하고자 모르터 단계의 물성을 검토하고자 한다.

석회계 결합재로서 굴패각 미분말의 활용성을 검토하기 위하여, 강도발현특성을 배가하기 위해 점토계 재료인 황토를 혼합 소성한 굴패각 미분말의 모르터 단계에 대한 실험을 수행한 결과 다음과 같은 결론은 얻었다.

(1) 황토‧굴패각 미분말을 사용한 모르터의 플로우는 전반적으로 유사한 수준을 나타내었으며, 이는 각 조건별 비중의 차가 적음으로써 나타나는 현상으로 판단된다.

(2) 응결실험 결과, 황토‧굴패각 미분말의 소성가공조건 1,100℃와 1,200℃의 60분을 제외한 대부분의 소성가공조건에서는 응결시간이 60분 이내인 것으로 나타나 황토‧굴패각 미분말을 석회계 결합재로서 활용하기 위해서는 이에 대한 면밀한 검토가 수반되어야 할 것으로 판단된다.

(3) 황토‧굴패각 미분말을 사용한 모르터의 압축강도는 소성온도 1,000℃, 소성시간 120분으로 제작한 황토‧굴패각 미분말을 사용한 경우가 가장 높은 것으로 나타났다.

이상의 결과에서 황토‧굴패각 미분말은 적정 소성조건으로 가공할 경우 수경성을 발휘하는 것으로 나타났으며, 추후 이의 강도 발현성능을 향상하기 위한 연구가 지속된다면 황토‧굴패각 미분말은 석회계 결합재로서 활용성이 높을 것으로 기대된다.
또한 황토를 혼합소성한 황토‧굴패각 미분말의 다양한 활용성의 검토를 위해 시멘트 2차 가공제품, 혹은 미장용이나 벽돌이나 블록 쌓기용 모르터로의 활용성에 대한 연구도 수반되어야 할 것으로 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Considering the main ingredient of discarded oyster shell is CaCO3 and it contains a little of SiO2 and Al2O3, the usage of it could be increased.
The chemical structure of discarded oyster shell is same with limestone in that CaO is the main ingredient and it is hardened with moisture in the air, but comparing with limestone which is made of strict solid, it has much easier structure to be active.
According to preceding study, the main ingredient of discarded oyster shell, CaCO3 is divided to CaO and CO2 under high temperature.(upper 800℃)
Compressive strength of Oyster shell powder that mixed with Cray material is improved. and best cray material is HwangTo.
And under the paste of HwangTo & Oyster shell powder, the best HwangTo replacement ratio is 30%, compressive strength of paste increases under high temperature condition.(upper 1000℃)

So this study shows the properties of mortar using calcined HwangTo & Oyster shell powder as mortar's binder.
The results are these.

(1) The flow of mortar using HwangTo & Oyster shell powder is similar to almost processing condition. This result comes from slight difference of specific gravity.

(2) At almost processing condition, The setting time is shorter than 60 min. Therefore In order to use as calcined binder, It will need detailed examination.

(3) The compressive strength of mortar using HwangTo & Oyster shell powder is the highest under 1,000℃, 120min. condition.

Based on the results, this study shows that Calcined HwangTo & Oyster shell powder revealed hydraulicity. And To increase compressive strength of HwangTo & Oyster shell powder, supplementary studies are needed.
And To examine various utilization of HwangTo & Oyster shell powder, The studies on utilization about mortar of plastering work and masonry are needed.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 연구의 배경 및 목적 1
• 2. 연구의 방법 및 범위 2
• Ⅱ. 이론적 고찰 3
• 1. 굴패각 3
• 가. 굴패각의 발생현황 및 국내실태 3
• 나. 분야별 굴패각의 재활용 방안 6
• 다. 분야별 굴패각 재활용의 한계 7
• 라. 석회계 결합재 원료로서 굴패각의 활용 가능성 10
• 마. XRF법에 의한 굴패각의 성분 분석 12
• 2. 황토 13
• 가. 황토의 정의 13
• 나. 황토의 효용 16
• 다. 황토와 원적외선 18
• Ⅲ. 실 험 21
• 1. 실험개요 21
• 2. 사용재료 22
• 가. 황토‧굴패각 미분말 22
• 나. 잔골재 23
• 다. 배합수 23
• 3. 배 합 24
• 4. 실험방법 및 측정 25
• 가. 배합 및 시험체 제작 25
• 나. 측 정 26
• Ⅳ. 실험결과 및 고찰 27
• 1. 황토․굴패각 미분말의 비중 27
• 2. 플로우 29
• 3. 응결시간 31
• 4. 압축강도 33
• 가. 소성온도에 따른 황토․굴패각 미분말 모르터의 압축강도 34
• 나. 소성시간에 따른 황토․굴패각 미분말 모르터의 압축강도 37
• Ⅴ. 결 론 40
• 참 고 문 헌 41
• A b s t r a c t 42