Foundation Properties of Cement Mortar in the Use of Fine Aggregate of Coal Gasification Slag

석탄가스화 용융슬래그를 잔골재로 활용하는 시멘트 모르타르의 기초적 특성

Abstract

This study evaluated the properties of Coal gasification slag(CGS) according to the CGS contents of cement mortar condition as a basic step to examine the applicability of CGS as concrete fine aggregate. Flow increased with increasing CGS contents for both Crushed sand a(CSa) and Crushed sand b+Sea sand(CSb+SS), but the amount of air contents decreased to the opposite tendency. Based on 28 days is maximum compressive strength was obtained at CGS 50% when CSa was used and CGS 75% when CSb+SS. The flexural strength were the maximum at 25% and 50% of CGS, but the tendency was similar to the compressive strength. Compared with CSa, the compressive strength and flexural strength 5% higher than those of CSb+SS, in CGS using of were about 5% higher than those of unused CGS. As a result of comprehensive study on the quality of mortar according to the CGS contents, it can be concluded that when CGS is mixed with fine aggregate at about 50%, it can contribute to securing workability and strength development positively so that resource recycling and quality improvement can be achieved at the same time.

본 연구는 석탄가스화 용융슬래그(이하 CGS)를 콘크리트용 잔골재로의 활용성을 검토하기 위한 기초 단계로 시멘트 모르타르 조건에서 CGS 치환율에 따른 특성을 평가하였는데, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 플로는 양호한 품질의 부순 잔골재(이하 CSa) 및 불량 입도의 부순 잔골재와 해사를 혼합한 잔골재(이하 CSb+SS) 공히 CGS 치환율이 증가할수록 증가하였으나, 공기량은 반대의 경향으로 감소하였다. 압축강도는 CGS 치환율이 증가할수록 포물선의 경향을 보였으며, 재령 28일을 기준으로 CSa를 사용한 경우는 CGS 50%, CSb+SS를 사용한 경우는 CGS 75%에서 가장 높은 강도값을 나타내었다. 휨강도는 CGS 25% 및 50%에서 최대치를 나타냈으나 전반적으로는 압축강도와 유사한 경향으로 나타났다. 상호비교로서 CSb+SS와 대비하여 CSa에서 압축강도 및 휨강도가 약 5% 정도 높게 나타났으며, CGS 사용 유무에 따라서는 CGS를 사용하였을 때 높은 강도일수록 크게 나타났다. CGS 치환율에 따른 모르타르의 품질을 종합적으로 검토한 결과, CGS를 잔골재에 50% 전후로 혼합하여 사용한다면 유동성 확보 및 강도증진에 긍정적으로 기여하여 자원 재활용 및 품질향상을 동시에 도모할 수 있을 것으로 사료된다.

Fig. 1. Integrated Gasification Combined Cycle(IGCC)

Fig. 2. Grain shape of CGS(×60)

Fig. 3. Grading curve depending on different types of aggregate and CGS contents

Fig. 4. Flow with fine aggregate type and CGS contents

Fig. 5. Air contents with fine aggregate type and CGS contents

Fig. 6. Compressive strength with fine aggregate type and CGS contents

Fig. 7. Flexural strength with fine aggregate type and CGS contents

Fig. 8. Correlation between fine aggregate types(CSa and CSb+SS)

Fig. 9. Correlation between CGS with used and unused

Table 1. Experimental plan

Table 2. Mixture proportions of mortar

Table 3. Physical properties of cement

Table 4. Physical properties of fine aggregate

Table 5. Physical properties of CGS

Table 6. Chemical composition

Table 7. Harmful substances

Table 8. Comprehensive analysis of quality rate