FLY-ASH에 관하여

 

 

FLY-ASH에 관하여

 

FLY-ASH의 일반적 배경

 

정의

Fly Ash란 화력발전소에서 석탄을 원료로 하는 미분탄을 약 1,400℃-1,500℃의 고온으로 소각시켰을 때 발생되는 먼지이다. 이는 고온의 연소가스와 더불어 용해되어 굴뚝에 이르는 도중에 급격한 냉각으로 표면장력에 의해 구형으로 생성된다. 이는 전기식 또는 기계식 집진장치로 수집한다.

그 주성분으로서는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 산화제2철(Fe2O3) 등으로 구분되어 있으며 미량의 칼륨, 인, 붕소, 코발트, 마그네슘 등이 함유되어 있다. Fly Ash는 인공 포졸란에 속한다.

 

역사

고대 구미에서의 포졸란 물질을 사용한 기원은 로마시대로 거슬러 올라간다. “석탄회는 인간이 만든 화산재”라며 귀중한 자원서 가치 있게 여겼다.

이탈리아 베수비어스화산 인근 도시인 Pozzouli에서 세계최초로 화산재를 채취하여 사용한 후 포졸란이란 이름이 유래한 화산재 시멘트는 고대 로마의 거대한 건축과 도로 및 수로건설에 사용한 이래 포틀랜드 시멘트보다 2,000년 앞선 역사를 통하여 콘크리트의 성능을 꾸준히 개선시켜 왔다.

 

Fly Ash를 콘크리트에 사용하기 위한 최초의 착상은 1924년 미국의 Engineering News Record에“Investigation of the pozzolanic in coal ash”란 제목으로 발표된 것이었다. 여기에서 석탄회의 oxide 성질이 천연 포졸란 물질과 유사함을 밝혔지만, 석탄회를 널리 보급하지 못했다. 1930년대초 미국의 California, Berkeley 대학에 있는 Davis 등이 Fly Ash와 포틀랜드 시멘트의 수화반응동안 방출된 Ca(OH)2 사이의 화학적 반응을 연구 발표했다.

 

Fly Ash는 1942년에 Hoover Dam의 터널 배수로 수리에 미국 개척국(United States Bureau of Reclamation, U.S.B.R)에 의해 이용되었다(. 그리고 Fly Ash를 콘크리트용 혼화재로 사용한 대표적인 예로서는 1950년대초 미국 개척국에서 건설한 몬타나주의 Hungry Horse Dam을 들 수 있다. 이러한 Fly Ash의 사용실적으로 인하여 댐이나 수리구조물 등에 Fly Ash의 보급이 크게 늘어났으며, Fly Ash를 사용한 콘크리트의 실용성도 높이 평가받게 되었다. 또한 1970년대 에너지 위기로 인하여 시멘트의 경비절감과 Fly Ash를 사용하므로써 수화열이 감소하게 되어 더욱 많이 이용하게 되었다.

 

미국에서는 Environmental Protection Agency (EPA)에 의해 Fly Ash를 시멘트의 첨가재로 사용하도록 지침서를 제시하였다. 캐나다에서는 거대구조물에 Fly Ash를 이용하였는데 Fly Ash의 사용발전은 미국과 맥을 함께 한다. 유럽에서는 Fly Ash를 상대적으로 늦게 사용하였는데, 오늘날 시멘트의 혼화재나 separately-batched material로 널리 이용하고 있다.

FLY-ASH의 물리적 성질

 

비중

Fly Ash의 비중은 1.9-2.3 정도의 범위로 시멘트 비중의 약 ⅔ 정도이고, 철분의 함량이 많을수록 비중은 커진다. 또 Fly Ash가 광물질이면서도 비중이 작은 것은 어느 정도 Fly Ash 입자가 중공화 되어 있기 때문이다. 비중이 Fly Ash 특성에 미치는 영향에 대해서는 명확하지 않지만 화학성분이 동일한 경우 비중이 가벼우면 Fly Ash 분말도가 거칠고 시멘트에 혼합할 경우 소기의 강도가 나오지 않는다.

 

분말도

Fly Ash의 분말도는 SiO2의 함유량과 함께 포졸란 활성을 지배하는 중요인자이며 콘크리트의 워커빌리티에 큰 영향을 미친다. 일반적으로 분말도가 크면 분말도가 작은 경우보다 콘크리트 배합시 단위수량의 증가를 초래하지만, 입자가 미세하므로 콘크리트 내에서 골재사이의 공극을 충전시켜 주므로써 수밀성을 증대시킬 수 있다.

 

분말도 시험방법으로서는 체분석 방법과 공기 투과에 의한 비표면적 방법이 있지만, 어느 방법이 더 좋은가에는 다소의 문제점이 있다. 동일 공장내에서 Fly Ash의 품질을 논할 경우에는 비표면적 방법이 신뢰도가 높다. 그러나 다른 종류의 Fly Ash와 비교할 경우에는 비중, 입자분포, 입자형태, 탄소함유량 등이 서로 다르기 때문에 시험치에 차이가 나타날 수 있으므로 두 방법 모두 시험치의 신뢰도에 관하여 일단 검토를 할 필요가 있다. 일반적으로 분말도는 Fly Ash의 품질을 나타내는 하나의 척도이고 분말도가 클수록 포졸란 활성은 좋아지지만 그 값에는 한계치가 있는 것으로 알려져 있다.

 

형상

Fly Ash의 형상은 기본적으로 구형이고 비교적 큰 입자에는 내부에 공극을 갖는 것도 있다. 이러한 입자의 공극 내부에는 더욱 미세한 구상입자가 어란상으로 혼입되어 있는 경우도 있고, 또 패각상, 기타 불규칙한 형상의 입자가 혼입되어 있는 경우도 있다.

 

무연탄 Fly Ash는 입경이 크고, 입자 표면이 매끄러운 반면, 유연탄 Fly Ash는 무연탄 Fly Ash보다 미세하지만, 입자표면에 요철이 많고 상당히 거칠거칠한 것이 다른 포졸란에서는 볼 수가 없는 Fly Ash 고유의 특징이다. 바로 이점이 Fly Ash가 Ball Bearing 작용을 하여 콘크리트의 유동성을 증가시키고, 또 골재사이의 공극을 충전시켜 주는 등 콘크리트의 제 성질에 양호한 영향을 미치는 주요 요인으로 생각된다.

 

입도

Fly Ash의 입도분포는 1-100 μm의 범위에 있고 그 평균입경은 20-30 μm로 거의 시멘트 입경과 비슷하다. 또 탄종이나 석탄분쇄기의 분쇄정도에 따라 달라진다.

 

Blaine 비표면적은 일반적으로 3,000-4,500 cm2/g의 범위이나, Fly Ash 종류에 따라 이 범위를 벗어나는 것도 많으며 입경과의 상관성은 적고 구형입자의 함유율이 적을수록 비표면적이 다소 크게 나타난다. 이것은 입자표면의 요철이나 불규칙한 입자 등에 의하여 공기투과가 저해되기 떄문이다.

 

색깔

Fly Ash 색깔은 담황색으로 부터 암갈색에 이르기 까지 다양한 색깔을 띠고 있으며, 탄소, 철, 습분 등의 비율에 따라 달라진다. 일반적으로 회백색의 것이 많다. 미연탄소량이 많아서 흑색을 띄어도 포졸란 활성에 영향이 없다.

 

 

단위 수량비

Fly Ash Cement의 단위 수량비(mortar 또는 concrete의 flow, slump를 동일하게 한 경우 순수한 시멘트의 필요수량을 100으로 했을때, Fly Ash Cement 필요 수량의 비율)는 보통 100이하로 시멘트에 비해 적은 양으로 flow 또는 slump를 얻을 수 있다. 그래서 Fly Ash Cement는 유동성이 좋다고 알려졌다. 이것은 Fly Ash가 천연 포졸란과는 달리 거의 완전한 구상을 하고 있기 때문이며, 그 때문에 인공 포졸란으로 오랜 옛날부터 건설자재로 사용되고 있다.

 

강도 (强度)

Fly Ash를 사용한 mortar 및 concrete는 Fly Ash의 혼합률이 높을수록 曲强度, 압축강도가 감소한다.

Fly Ash Cement의 강도는 사용할 Fly Ash의 품질에 따라서 상당히 큰 폭으로 작용하고 있기 때문에 Fly Ash를 사용하려면 시험성적을 상당히 검토하지 않으면 안된다. 일반적으로 비표면적이 크고 강열감량이 적은 Fly Ash 일수록 강도가 크다.

 

 

 

 

FLY-ASH의 화학적 성질

 

화학성분 및 구성광물

Fly Ash에 함유된 화학 주성분은 SiO2, Al2O3, Fe2O3 등이고, 또 미연탄소를 수 % 함유한다. 이들의 존재비율은 전자는 탈질, 후자는 보일러나 연소 상태에 따라 영향을 받는다. 또 Fly Ash 구성 광물은 Mullite, Quartz, Magnetite를 함유한 유리질과 산화칼슘이나 석고도 존재한다.

 

일반적으로 Fly Ash의 물리적 성질이 콘크리트에 미치는 영향은 굳지 않은 콘크리트에서 현저한 반면, 화학성분은 콘크리트의 강도와 화학저항성 등 경화 콘크리트의 성질에 더 크게 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.

 

⊙ 실리카 (SiO2) + 알루미나 (Al2O3) + 산화제이철 (Fe2O3)

Fly Ash중의 가용성 SiO2는 시멘트 수화시 생성되는 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 상온에서 서서히 화합하여 불용성의 안정된 규산칼슘(CaOㆍSiO2ㆍnH2O)을 생성시켜 장기적으로 콘크리트의 압축강도를 증진시킨다.

 

그러므로 Fly Ash에 대한 초기 ASTM 규정에서는 SiO2 최소치를 40%로 규제하였으나 현재는 SiO2+Al2O3+Fe2O3 함유량의 최소치를 70%로 규제하고 있으며, 우리나라 KS도 이와 동일하게 규정하고 있다.

 

⊙ 산화마그네슘 (MgO)

Fly Ash에 함유된 산화마그네슘은 콘크리트 내에서 반응하여 수산화마그네슘(Mg(OH)2)을 생성시킨다. 비록 산화마그네슘의 수화반응 속도가 비교적 느리게 진행된다 할지라도 그 생성물은 산화마그네슘보다 체적이 더 커져 콘크리트의 팽창과 균열을 일으키므로 이를 방지하기 위하여 대부분의 규정에서는 그 최대함량을 5%로 규제하고 있다.

 

⊙ 무수황산 (SO3)

무수황산은 콘크리트내에서 황산염(Na2SO4 . 10H2O 혹은 CaSO4 . 2H2O)이 되고, 다시 시멘트에 있는 알루미늄산염(3CaO . Al2O3 . 12H2O)과 반응하여 칼슘설폰알루미네이트(3CaO . Al2O3 . 3CaSO4 . 31H2O)를 생성하는데 그 반응식은 다음과 같다.

 

3CaOㆍAl2O3 12H2O + 3(CaSO4ㆍ2H2O) + 13H2O → 3CaOㆍAl2O3ㆍ3CaSO4ㆍ31H2O ------ (1)

2(3CaOㆍAl2O3ㆍ12H2O) + 3(Na2SO4ㆍ10H2O)

→ 3CaOㆍAl2O3ㆍ3CaSO4ㆍ31H2O + 2Al(OH)3 + 6NaOH + 17H2O -----(2)

 

(1)식과 (2)식에서와 같이 반응하여 생성되는 칼슘설폰알루미네이트(3CaO, Al2O3, 3CaSO4, 31H2O)는 반응물보다 체적이 커서 콘크리트의 팽창을 일으켜 콘크리트 균열의 원인이 된다고 한다. 그러므로 KS L 5405에서는 SO3 최대함량을 3%로 규제하고 있으며 ASTM C 618에서는 5%로 규제하고 있다.

 

⊙ 알칼리 (Na2O, K2O)

골재중의 반응성 규소(Si)성분은 시멘트에 함유되어 있는 알칼리와 반응하여 골재의 팽창을 일으켜 콘크리트 균열의 원인이 되므로 KS L 5405에서는 알칼리(NaO로서)함량을 최대 1.5%로 규제하고 있다.

 

 

강열감량 (Loss on Ignition)

Fly Ash에 존재하는 미연탄분의 양은 Fly Ash의 품질이나 연소조건 등에 따라 다르지만, 일반적으로 2-10%이고, 평균 7%전후의 경우가 많다. 이 미연탄소는 보통 흑색이고 함유량이 많아질수록 Fly Ash는 시멘트색에서 회색으로 된다.

 

Fly Ash중의 미연탄소량은 특히 시멘트나 콘크리트 혼화재 부분에서 문제로 되고 있다. 일반적으로 미연탄소와 Cenoshere가 콘크리트 내에서 AE제를 흡착하기 때문에 미연탄소량이 많은 Fly Ash를 사용할 경우, 소요공기량을 확보하기 위해서는 더 많은 양의 AE제가 소요된다. 그리고 Fly Ash 혼합율이 같을 때 동일한 공기량에서 Fly Ash의 강열감량이 크게 되면 강도의 감소를 초래하기 때문에, 국내 KS규격(KS L 5405)에서는 Fly Ash의 강열감량 한계치를 6%이하로 규정하고 있고 ASTM C 618에서는 6%(C급) 및 12%(F급), JIS A 6201에서는 5% 이하, BS 3892에서는 7%(A급) 및 12%(B급) 이하로 규정되어 있다.

 

미연탄소를 다량 함유한 Fly Ash는 콘크리트의 외관을 검게 하고, 또 혼화제의 효과를 감소시키는 등의 결점을 갖고 있기 때문에 시멘트나 콘크리트 혼화재용 Fly Ash는 될 수 있는 한 낮은 강열감량치가 요구된다.

 

pH

Fly Ash에 물을 가하여 현탁액으로 하면 각종 성분이 용출되어 그 물은 일반적으로 알칼리성이 강하게 되고, pH치는 8-13의 범위에 있으며 물을 가한 후 24시간이 경과하면 일정하게 된다.

그러나 유황분을 다량 함유한 경우나 동물계 석유와 혼소할 경우에는 산성을 나타내는 일도 있다.

콘크리트용 혼화재로 Fly Ash를 사용함에 있어서 Fly Ash의 pH치가 문제로 되는 것은 콘크리트의 내구성(중성화에 관한 문제)이다. 일반적으로 시멘트의 pH치가 12전후이므로 Fly Ash pH치도 시멘트의 경우와 비슷해야 효과적이다.

 

 

 

FLY-ASH의 Pozzolan 물질

 

Pozzolan이란 활성이 큰 부정형(amorphous : 비결정질의 고체 물질)의 silica를 가지는 미세한 분말이며, 그 자체로는 수경성이 없으나 수분 존재하에 Ca(OH)2와 반응하여 calcium silicate hydrate 결합을 형성할 수 있는 물질을 말한다.

CH + S + H → C-S-H (Calcium silicate hydrate)

( C: CaO , H: H2O , S: SiO2 )

 

Pozzolan은 포틀랜드 시멘트와 결함할 경우 수화반응시 생성된 Ca(OH)2와 반응하게 되어서 Ca(OH)2는 소모하면서 시멘트풀에 있어서 C-S-H의 비율을 증가시키게 된다.

Pozzolan을 시멘트와 섞어서 사용하게 되면 시멘트의 workability가 개선되고, 수화열의 발생이 낮아지며, 초기강도는 떨어지나 장기재령의 경우는 강도가 증진되고 수밀성과 sulfate attack에 대한 저항성이 향상되는 장점이 있다.

 

Pozzolan 활성을 가지는 물질로는 화산재나 응회암등의 자연산과 Fly Ash와 같은 인공적인 것이 있는데, 분말도가 좋고 형태가 구형인 Fly Ashh가 주로 쓰이는 pozzolan 물질이다. 자연산의 Pozzolan 물질로는 규조토(Diatomite)가 있다. 규조토는 규조(Diatom)의 껍질로 바다 또는 호수 밑바닥에 침적하여 이루어지며 연질의 암석 또는 흙덩이로서 약 95% 이상이 silica로 구성되어 있고 아주 작은 빈 구멍 등이 대단히 많기 때문에 흡수력이 뛰어나 무게의 약 4배 정도의 액체를 흡수한다.

 

Pozzolan은 그 조성이 다양한데, alumina 등이 있는 경우에는 calcium aluminate hydrate를 만들게 된다.

CH + A + H → C-A-H (Calcium aluminate hydrate)

( C: CaO , H: H2O , A: Al2O3 )

 

 

 

FLY-ASH의 응용 <콘크리트 부분>

 

Fly Ash 역할

포틀랜드 시멘트는 CaO를 65% 함유하고 있는데, 콘크리트의 수화시 약간의 CaO는 수화반응에 참여하지 않고 남아있게 된다. 이를 free CaO라 하는데, 내구성, 팽창, 풍화 등의 문제를 유발시키는 인자이다.

그러나 Fly Ash를 이용하면 콘크리트내에 존재하는 free CaO는 Fly Ash와 결합하여 시멘트 성분의 화합물들을 생성하므로 콘크리트의 강도가 증가하게 된다.

 

워커빌리티 (Workability)

Fly Ash는 입자모양이 구상이므로 이것을 혼합하면, 혼합하지 않은 것과 동일한 슬럼프를 얻는데 요구되는 수량은 감소한다. 그 감소 정도는 플라이애쉬의 분말도가 높고 강열감량이 적을 수록 크다.

 

 

공기량

Fly Ash로 시멘트의 일부를 대체하여 콘크리트를 만들 경우, 소정의 공기량을 얻기 위해 필요한 AE제량은 일반적으로 Fly Ash를 사용하지 않은 경우보다 증가한다. 이 단위 AE제량의 증가 및 변동은 주로 Fly Ash의 강열감량, 흡착성에 의해 지배된다.

 

Fly Ash를 사용한 콘크리트에 있어서 단위 AE제량은 Fly Ash의 혼합율이 증가할 수록 증가된다. 따라서 증가된 AE제 그 자체가 콘크리트의 성질에 미치는 악영향의 유무가 문제로 된다. ASTM C 350-54T의 Fly Ash 규격에는 Fly Ash 혼합율 20%로 하는 콘크리트를 만들 경우 단위 AE제량이 Fly Ash를 사용하지 않은 경우의 2배를 초과할 수 없도록 규정되어 있다.

 

 

응결시간

Fly Ash는 일반적으로 콘크리트의 응결시간을 지연시키지만 초결과 종결 시간은 KS 기준 (초결 60분, 종결 10 시간) 내에 들며 Fly Ash 응결시간 저하는 사용비율, 분말도, 화학성분, 외부온도 등에 따라 영향을 받는다.

또 Fly Ash의 혼합율이 증대될수록 초결 및 종결시간은 모두 늦어지지만 초결에서 종결까지의 시간에는 큰 변화가 없다. Fly Ash 콘크리트의 응결시간의 지연정도는 Fly Ash의 종류나 혼합율에 따라 다르고 혼합율 30% 이하인 경우 약 1-2시간이다. 응결시간을 지연시키는 중요한 요인으로서 Fly Ash의 미연탄소 함량과 바나듐 성분 함량을 들 수가 있는데 일반적으로 미연탄소 및 바나듐 함량이 많을수록 응결시간이 더 지연되는 것으로 알려져 있다.

 

블리딩 (Bleeding)

블리딩이란 아직 굳지 않은 콘크리트나 모르터에 있어서 물이 상승하는 현상을 말한다.

Fly Ash 콘크리트의 블리딩은 Fly Ash를 혼합하지 않은 콘크리트에 비해 상당히 적다. 이것은 슬럼프가 일정한 콘크리트에서는 Fly Ash를 혼합하므써 사용수량이 감소되고, Fly Ash의 미세한 입자가 골재사이의 공극을 충전하여 블리딩수의 통로를 적게 하기 때문이다.

 

 

 

 

Fly Ash의 AE제 사용과 유동성

 

Fly Ash를 혼합한 콘크리트에 AE제를 사용할 경우 Fly Ash 성분중 미연소 탄소의 AE제 흡착작용에 따라 콘크리트의 공기량 관리가 어려우며 Fly Ash 품질에 따라 영향이 있다. 시공성 개선과 품질을 향상시키는 유동화제는 Fly Ash 분산력이 약하기 때문에 Ball Bearing 작용을 Fly Ash가 하고 잔골재 사이에 Interlocking에 의한 저항성으로 초기에는 유동성을 주지만 후기에는 별로 주지 않는다.

 

 

안정성

Fly Ash가 포틀랜드 시멘트의 안정성에 미치는 영향은 매우 양호하고 Fly Ash의 혼합율이 증대될 수록 Autoclave 팽창은 현저히 감소된다.

 

 

수화열

시멘트가 물과 반응하여 발생하는 화학반응열과 약간의 흡착열, 용해열 등을 포함한 전체 발생열을 시멘트의 수화열이라고 한다. 매스콘크리트에 있어서 수화열이 축적되면 내부온도가 상승하게 되어, 내외부 온도차에 의해 균열이 발생한다.

 

일반적으로 Fly Ash로 시멘트의 일부를 대체한 Fly Ash 콘크리트에서는 시멘트량이 감소됨에 따라 수화열도 감소되고, 따라서 콘크리트 단열온도 상승도 낮아진다. 일반적으로 Fly Ash를 혼합한 콘크리트의 온도상승의 감소율은 Fly Ash의 혼합율과 거의 비례한다고 알려져 있다.

 

콘크리트 일부에 시멘트 대용으로 Fly Ash를 일정비율로 배합하여 사용할 때 Fly Ash를 사용한 양만큼 시멘트량은 줄어서 콘크리트 반응온도는 낮아진다.

 

 

강도

콘크리트 압축강도는 W/C (Water/Cement)에 좌우된다. 또한 재령에 따른 강도변화는 시멘트의 투입량에 따라 서로 달라진다. 일반적으로 중량콘크리트에서 Fly Ash를 첨가한 콘크리트는 초기강도는 낮으나 장기강도는 높아진다. 그래서 댐 콘크리트나 도로포장에는 Fly Ash를 사용할 때 효과적으로 알려져 있다.

 

양질의 Fly Ash로 시멘트의 일부를 대체하여 만든 콘크리트의 압축 및 휨강도는 초기재령에 있어서는 Fly Ash를 혼합하지 않은 것보다 낮지만 장기재령에 있어서는 현저하게 증가한다. 이것은 시멘트의 수화생성물인 수산화 칼슘이 Fly Ash의 가용성 실리카 및 알루미나와 화합하여 규산석회 및 알루인산삼석회 등의 수화물을 생성하여 이들이 장기강도의 증진에 큰 역할을 하기 때문이다. Fly Ash 콘크리트의 강도증진 현상은 일반적으로 1-3개월 부터 시작되고, 3-6 개월에서는 현저하다.

 

그러나 장기재령강도의 증진율은 Fly Ash의 품질, 콘크리트의 배합, 시멘트의 종류, Fly Ash의 혼합율, 양생방법 등에 따라 다르고, 이들이 Fly Ash 콘크리트의 강도에 미치는 영향은 다음과 같다.

 

⊙ Fly Ash의 품질

 

Fly Ash의 품질이 콘크리트의 강도에 영향을 미치는 중요인자는 Fly Ash의 분말도 및 화학성분이다. 일반적으로 Fly Ash의 분말도가 클수록 강도도 크고, 조기강도의 증진도 빠르다. 또 Fly Ash의 화학성분중 가용성 성분과 CaO의 양에 따라 강도발현이 달라지고, 가용성 성분이 많을 수록, CaO 함유량이 클수록 강도는 커진다.

 

Fly Ash 콘크리트의 압축강도는 조기재령에서는 Fly Ash 혼합율이 증가할수록 낮아지지만, 장기재령에서는 혼합율이 증가할 수록 현저하게 증가한다. 또 Fly Ash의 혼합율과 압축강도의 관계는 조기재령에서는 배합의 빈부에 관계없이 거의 일정하지만, 장기재령에서는 빈배합 콘크리트일 수록 Fly Ash의 효과가 현저한 것으로 알려져 있다.

 

⊙ 시멘트의 종류

 

보통 포틀랜드 시멘트 및 중용열 포틀랜드 시멘트의 일부를 Fly Ash로 대체한 콘크리트의 재령의 증가에 따른 압축강도는, 보통 포틀랜드 시멘트를 사용한 경우가 중용열 포틀랜드 시멘트를 사용한 경우보다 초기재령에서는 다소 크고 재령 91일에 있어서는 큰 차가 없는 것으로 알려져 있다.

 

⊙ 양생방법

 

Fly Ash 콘크리트의 압축강도는 양생온도나 양생조건에 따라서 현저하게 달라진다. 일반적으로 고온에서 양생한 경우, 초기강도는 크지만 재령의 증가에 따른 강도의 증진은 그다지 뚜렷하지 않다. 그러나 저온에서 양생한 경우는, 초기강도는 작지만 재령의 증가에 따른 강도의 증진은 매우 크다. 또 양생온도가 낮을 경우(약 10℃)에는 양생조건 즉, 수중양생, 습윤양생 등에 따른 강도변화는 거의 없는 것으로 알려져 있다.

 

 

 

단위중량

콘크리트 단위중량은 Fly Ash를 첨가하여 사용할 때 Fly Ash의 비중은 2.2 - 2.5이고 시멘트 비중이 3.13 - 3.15 이므로 Fly Ash량에 따라 단위중량이 약간 차이가 있다.

 

 

내구성

⊙ 동결융해 저항성

콘크리트의 내구성이란 콘크리트 구조물의 소요내력, 안전성, 기능, 품질 등을 소정의 수준 이하로 저하시키는 요인에 저항하는 성질이다. 이는 콘크리트가 접하고 있는 외부환경이나 콘크리트 자체의 내적요인에 대해, 본래의 성질을 유지하는 정도를 나타내는 것이다.

 

Fly Ash 콘크리트는 단위수량이 감소되어 동결융해 저항성이 증가되고 안정성이 좋은 골재를 사용할 때 동결융해 저항성은 큰 장점으로 나타났다.

 

Fly Ash를 사용한 AE 콘크리트의 동결융해 저항성은 초기재령에 있어서는 Fly Ash를 사용하지 않은 AE 콘크리트보다 다소 감소되고, 또 Fly Ash의 혼합율이 증가할 수록 더욱 감소된다. 그러나 장기재령에 있어서 Fly Ash 콘크리트의 동결융해 저항성은 Fly Ash를 사용하지 않은 콘크리트보다 같거나 크고 또 Fly Ash 혼합율이 증가할 수록 증대된다.

 

⊙ 내화학성

일반적으로 콘크리트는 해수, 산성토양, 하수, 공장폐수 등 여러가지 부식성의 화학공격으로 인하여 시멘트 사이의 결합력이 약화되어 구성재료의 내구성이 감소하게 된다. 콘크리트는 고체, 건조한 물질에 대해서는 침해가 거의 없으나 부식성 화학물질이 용액의 형태로써 최소 농도 이상으로 존재할 때에는 심각한 침해가 발생한다. 또한 황산, 염산, 초산 등의 무기산은 시멘트 수화물 중의 석회, 규산, 알루미나 등을 용해시키기 때문에 콘크리트는 심하게 침식되어 붕괴된다.

 

일반적으로 Fly Ash 콘크리트에서는, 시멘트의 수화에 의해 생성되는 수산화칼슘은 Fly Ash의 포졸란 반응으로 소비되고, 불용성 염으로 변화하기 때문에 내산성이 향상된다. 또 Fly Ash는 콘크리트의 조직을 치밀하게 하여 수밀성을 높이기 때문에 황산염의 침식저항에 대하여도 Fly Ash를 사용하지 않은 콘크리트보다 우수하다

 

 

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