나무재를 활용한 친환경 보수모르타르 개발에 관한 연구

Abstract

국 문 요 약

최근 온실가스 감축방안으로 목질계 바이오에너지 발전비중도 증가하고 있으며 종류에는 목재펠릿, 목재칩, 목재브리킷이 있으며 그중 목재펠릿이 고형연료형태 생산되어 산업용으로 품질등급 I1, I2, I3 등 3단계 로 구분되어 펠릿보일러 및 화력발전소에 사용되어지고 있다. 본 연구에서는 펠릿보일러 및 화력발전소에서 타고남은 나무재를 전처리 과정을 거친 후 보수재료로서 사용성을 평가하기 위하여 실험을 계획하였다. 이에, 시멘트, 잔골재, 유동화재등과 전처리과정을 거친 나무재 10%, 20%, 30%, 40%를 치환 배합하여 일반보수 모르타르 배합과 비교하여 공학적 특성을 분석하기 위하여 관입 저항침에 의한 응결 시험, 압축강도시험, 휨강도 시험, 부착강도 시험, 흡수율 시험, 염화물 이온 침투 저항성 시험, 중성화시험, 내산성 시험, 동결융해 후 강도시험, MIP 분석 시험 등을 시행하였다. 그 결과, 전처리후 나무재는 입도가 작고, 형상을 보면 표면 거칠기나 모양이 날카롭기 때문에 내부의 공극을 줄여주고 부착력을 증진시킬 수 있을 것이라고 판단되어지며 압축강도, 휨 강도, 부착강도 시험결과를 보면 나무재의 치환율 20%까지 강도가 증가하는 것을 확인 할수 있으며 그이상의 배합에서는 강도가 감소하는 것으로 나타났고, 그 외의 시험 흡수율, 염화물 이온 침투저항성 시험, 공극률 분석 결과 등에서도 동일한 결과를 얻었다. 또한 수화특성을 분석하기 위하여 XRD, TGA 분석결과 일반 보수재료외 수화특성을 비교하여도 크게 다르지 않다는 것을 확인하였으며, 수화생성물을 분석하기 위한 SEM 촬영결과 20% 나무재를 치환한 보수재료 시편의 경우 3일 후 반응성이 높게 형성되어 많은 생성물을 만들어 낸 것을 확인할 수 있고, 7일 후 수화생성물이 거의 가득 차는 모습을 보였으며, 28일 차에는 공극 없이 거의 수화생성물이 가득찬 모습을 나타냈다 이러한 결과를 볼 때 펠릿보일러 및 화력발전소에서 타고 남은 나무재를 전처리 과정을 거친 후 20%치환 배합하면 일반보수재료 대비 그이상의 성능과 공학적 특성을 나타내므로 보수재료로서 적용이 가능할 것으로 판단된다. |ABSTRACT

A study on the Development of eco-friendly repair mortar with wood ash

Kang, Jong Chae Dept. of Civil Engineering The Graduate School of Engineering Hanyang University Supervised by Professor Yoo, Jae Suk

Recently, the proportion of lignocellulosic bioenergy power generation is increasing as a measure to reduce greenhouse gas emissions. There are wood pellets, wood chips, and wood briquettes. Wood pellets are produced in the form of solid fuels, which are classified into three stages, such as quality grades I1, I2, and I3, for industrial use. It is classified and used in pellet boilers and thermal power plants. In this study, an experiment was planned to evaluate the usability of wood ash left over from pellet boilers and thermal power plants as repair materials after pre-treatment. Therefore, 10%, 20%, 30%, and 40% of wood that has undergone a pre-treatment process with cement, fine aggregate, fluidized fire, etc., were mixed with substitution to analyze engineering characteristics compared to general repair mortar. Test, compressive strength test, flexural strength test, adhesion strength test, water absorption test, chloride ion penetration resistance test, neutralization test, acid resistance test, strength test after freezing and thawing, and MIP analysis test were performed. As a result, after pretreatment, the wood ash has a small particle size, and when looking at the shape, it is judged that it can reduce internal voids and enhance adhesion because the surface roughness or shape is sharp. It can be seen that the strength increases up to 20% of the replacement rate of wood, and the strength decreases when mixing more than that. XRD and TGA analysis results confirmed that there was no significant difference even when comparing hydration characteristics other than general repair materials. In the case of repair material specimens substituted with 20% wood ash, as a result of SEM imaging to analyze hydration products, after 3 days It can be confirmed that many products were produced due to high reactivity, and after 7 days, the hydration product was almost full, and on the 28th day, it was almost full of hydration products without voids. In view of these results, it is judged that it can be applied as a repair material because it shows superior performance and engineering characteristics compared to general repair materials if 20% of the wood ash left from burning in pellet boilers and thermal power plants is pre-treated and blended.