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표제지
목차
1. 서론 14
1.1. 연구배경 및 목적 14
1.2. 연구범위 및 방법 15
1.3. 연구동향 18
2. 이론적 고찰 20
2.1. 플라이애시의 생산 및 품질관리 20
2.1.1. FA의 정의 및 발생 20
2.1.2. FA의 정제방법 23
2.1.3. FA의 특성 25
2.1.4. FA가 콘크리트 품질에 미치는 영향 28
2.2. 원자재의 품질시험 및 검사 39
2.2.1. 검사의 개념 39
2.2.2. 검사의 분류 41
2.2.3. 검사 관련 규격 42
2.3. 품질신속평가의 원리 46
2.3.1. 액체밀도계에 원리 및 종류 46
2.3.2. 액체밀도계에 의한 분말도 신속평가원리 52
3. 액체밀도계에 의한 플라이 애시의 분말도 신속평가 가능성 56
3.1. 서언 56
3.2. 실험계획 및 사용재료 56
3.2.1. 실험계획 56
3.2.2. 사용재료 58
3.3. 측정방법 선정 61
3.3.1. 메스실린더 용량 결정 61
3.3.2. 결합재량 결정 62
3.3.3. 상하반전운동 횟수 결정 64
3.4. 영향요인 분석 65
3.4.1. 물 온도 변화 65
3.4.2. 시료 온도 변화 66
3.5. FA의 품질평가 가능성 분석 68
3.5.1. FA 종류별 밀도 변화 68
3.5.2. 혼탁액 밀도와 FA의 품질 70
3.5.3. 종합분석 73
3.6. 소결 75
4. 레미콘 공장에서의 플라이 애시 분말도 신속평가 78
4.1. 서언 78
4.2. 실험계획 및 방법 78
4.2.1. 실험계획 78
4.2.2. 사용재료 80
4.2.3. 실험방법 82
4.3. 실험결과 및 분석 83
4.3.1. X-R 관리도 및 히스토그램(이미지참조) 83
4.3.2. 혼탁액 밀도 값과 FA 품질간의 상관관계 86
4.3.3. 선행실험과의 비교·고찰 90
4.3.4. 새로운 분말도 인수검사 방법 제안 93
4.4. 소결 95
5. 플라이 애시 품질 변화에 따른 모르타르의 특성 98
5.1. 서언 98
5.2. 실험계획 및 방법 98
5.2.1. 실험계획 및 배합사항 98
5.2.2. 사용재료 101
5.2.3. 실험방법 102
5.3. 실험결과 및 분석 107
5.3.1. 실험결과 107
5.3.2. 굳지 않은 모르타르 109
5.3.3. 경화 모르타르 113
5.3.4. 동결융해 저항성 116
5.4. 소결 122
6. 결론 124
참고문헌 128
ABSTRACT 134
표 2.1. FA의 품질 규정(KS L 5405) 22
표 2.2. 석탄회 성분(범위 및 평균치) 27
표 2.3. 한국산업표준 심사기준(KS F 4009)의 시멘트 구비요건(2014년) 43
표 2.4. 한국산업표준 심사기준(KS F 4009)의 기타 혼화재 구비요건(2014년) 44
표 2.5. 한국산업표준 심사기준(KS F 4009)(2015년) 45
표 2.6. 액체의 점성계수 53
표 3.1. 액체밀도계를 이용한 FA의 품질평가 가능성 분석 실험계획(시리즈 1) 57
표 3.2. 액체밀도계를 이용한 FA의 품질평가 가능성 분석 실험계획(시리즈 2) 58
표 3.3. FA의 물리적 성질 59
표 3.4. 기존 분말도 평가 방법과 본 방법 간의 비교 74
표 4.1. 레미콘 공장에서의 분말도 품질 신속 평가 실험계획 79
표 4.2. 성적서상 FA의 물리·화학적 성질 81
표 4.3. 3분의 혼탁액 밀도 값과 평균 및 범위 83
표 5.1. FA 품질 변화에 따른 모르타르의 공학적 특성 분석 실험계획 99
표 5.2. 배합사항 100
표 5.3. 시멘트의 물리·화학적 성질 101
표 5.4. 골재의 물리적 성질 101
표 5.5. 혼화제의 물리적 성질 102
표 5.6. 굳지 않은 모르타르 실험결과 107
표 5.7. 경화 모르타르 실험결과 108
표 5.8. 상대동탄성계수(%) 실험결과 117
표 5.9. 길이변화율(x10-6) 실험결과(이미지참조) 118
표 5.10. 질량변화율(%) 실험결과 119
그림 1.1. 연구 흐름도 16
그림 2.1. FA의 발생도 21
그림 2.2. 풍력분급기의 배치도 23
그림 2.3. 정전분리법 24
그림 2.4. FA 사용 시 시간경과에 따른 블리딩량 변화 29
그림 2.5. 공기량 6 %를 확보하기 위한 AE제량과 플라이애시 30
그림 2.6. FA 치환율별 온도변화에 따른 응결시간 32
그림 2.7. FA 치환율 및 시간 경과에 따른 온도변화 33
그림 2.8. FA 치환율 및 재령경과에 따른 압축강도(양생온도 5℃) 34
그림 2.9. FA 치환율 및 재령경과에 따른 압축강도(양생온도 20℃) 35
그림 2.10. FA 치환율 및 재령경과에 따른 압축강도(양생온도 35℃) 35
그림 2.11. 아르키메데스의 원리 46
그림 2.12. 에드워드 가스 밀도 천칭 모식도 51
그림 2.13. 마틴 가스 밀도 천칭 모식도 51
그림 2.14. 2개의 판에 존재하는 유체 52
그림 3.1. 메스실린더 용량 변화에 따른 혼탁액 밀도 변화 61
그림 3.2. 결합재량 변화에 따른 혼탁액 밀도 변화 63
그림 3.3. 상하반전운동 횟수 변화에 따른 혼탁액 밀도 변화 65
그림 3.4. 물 온도 변화에 따른 혼탁액 밀도 변화 66
그림 3.5. 시료 온도 변화에 따른 혼탁액 밀도 변화 67
그림 3.6. 혼탁액 온도 변화에 따른 혼탁액 밀도 68
그림 3.7. FA 종류 변화에 따른 혼탁액 밀도 변화 69
그림 3.8. FA 혼탁액 밀도와 분말도의 상관관계(1분) 71
그림 3.9. FA 혼탁액 밀도와 분말도의 상관관계(2분) 71
그림 3.10. FA 혼탁액 밀도와 분말도의 상관관계(3분) 72
그림 3.11. FA 혼탁액 밀도와 분말도의 상관관계(4분) 72
그림 3.12. FA 혼탁액 밀도와 분말도의 상관관계(5분) 73
그림 3.13. FA 분말도 규정 분석(KS L 5405) 74
그림 4.1. FA 시험 성적서 80
그림 4.2. X-R 관리도(이미지참조) 85
그림 4.3. 히스토그램 85
그림 4.4. 혼탁액 밀도와 성적서상 SiO₂의 상관관계 87
그림 4.5. 혼탁액 밀도와 성적서상 수분함유량의 상관관계 88
그림 4.6. 혼탁액 밀도와 성적서상 L.O.I의 상관관계 88
그림 4.7. 혼탁액 밀도와 성적서상 밀도의 상관관계 89
그림 4.8. 혼탁액 밀도와 성적서상 45 μm 잔분의 상관관계 89
그림 4.9. 혼탁액 밀도와 성적서상 분말도의 상관관계 90
그림 4.10. 선행실험과의 비교(1) 91
그림 4.11. 선행실험과의 비교(2) 92
그림 4.12. 선행실험과의 비교(3) 92
그림 4.13. 새로운 인수검사 방법 94
그림 5.1. 모르타르 혼합 순서 103
그림 5.2. FA 종류 변화에 따른 플로(1:1) 109
그림 5.3. FA 종류 변화에 따른 플로(1:3) 110
그림 5.4. FA 종류 변화에 따른 플로(1:5) 110
그림 5.5. FA 종류 변화에 따른 공기량(1:1) 111
그림 5.6. FA 종류 변화에 따른 공기량(1:3) 112
그림 5.7. FA 종류 변화에 따른 공기 량(1:5) 112
그림 5.8. FA 종류 변화에 따른 재령별 압축강도(1:1) 114
그림 5.9. FA 종류 변화에 따른 재령별 압축강도(1:3) 115
그림 5.10. FA 종류 변화에 따른 재령별 압축강도(1:5) 115
그림 5.11. FA 품질 변화에 따른 상대동탄성계수 120
그림 5.12. FA 품질 변화에 따른 길이변화율 120
그림 5.13. FA 품질 변화에 따른 질량변화율 121
그림 5.14. 모르타르의 공기량 변화에 따른 내구성지수 121
사진 2.1. FA의 입자형상 25
사진 2.2. 욜리천칭 47
사진 2.3. 고체형 비중병 48
사진 2.4. 베스트팔 비중계 48
사진 2.5. 액체비중계 49
사진 2.6. 비중천칭 50
사진 3.1. Rf의 입자형상(SEM) 59
사진 3.2. Ra의 입자형상(SEM) 60
사진 3.3. Rj의 입자형상(SEM) 60
사진 3.4. 메스실린더 용량 변화에 따른 혼탁액 밀도 변화 측정 62
사진 3.5. 결합재량 변화에 따른 혼탁액 밀도 변화 측정 64
사진 3.6. FA 종류 변화에 따른 혼탁액 밀도 변화 측정 모습(8분) 69
사진 4.1. FA 시료 채취 모습 79
사진 4.2. 비중계법 실험 모습 82
사진 5.1. 모르타르 믹서 및 혼합 102
사진 5.2. 테이블 플로 시험 104
사진 5.3. 모르타르 공기량 시험 105
사진 5.4. 모르타르 압축강도 측정 105
사진 5.5. 모르타르 동결융해 시험 측정 106
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The aim of the research is analyzing the feasibility of rapid quality evaluation method for fly ash(FA) fineness using hydrometer and mass cylinder considering the FA acceptance investigation at ready mixed concrete plant. Furthermore, in this research, depending on various qualities of FA, the influence on engineering properties of cement mortar are evaluated and the results can be summarized as follow.
1) Regarding the evaluation method, it is known that the optimum capacity of mass cylinder is 1 000 cc with the FA quantity of 100 g, and the number of required shaking is 15 times. According to the influence factors evaluation results, the temperature of water and sample should be 20℃ for the highest reliability. From the feasibility analysis of rapid evaluation test method depending on FA fineness with different degrees of refining, the possibility of FA quality evaluation is proved with a high correlation between FA fineness and density of suspension. At this time, the measuring timing of the density is at 3 minutes for optimum.
2) As a reliability evaluation of FA specification, the density, fineness, and loss on ignition values are related with density of the suspension, among them, the fineness shows the most desirable relationship with suspension density. Additionally, based on the verification study with the former research, the actual FA supplied ready mixed concrete plant showed similar fineness results with raw coal ash due to the Blaine test differences or missed refining process.
3) Depending on various qualities of coal ash, for fresh state mortar, refined fly ash(Rf) showed higher flow result than raw coal ash(Ra), and the degree of difference showed the highest at 1:1 mortar mix design. In the case of air content, for all mortar mix conditions, similar trend is shown, and only Rf and reject coal ash(Rj) showed satisfied results of air content. Regarding the compressive strength result, as well as the flow results, at 1:1 mortar mix design, a clear trend was shown. At early age, the mortar mixture incorporated FA showed late strength development rather than OPC, after 28 days, the mortar mixture including Rf showed similar or higher compressive strength than OPC is shown. As a durability performance, because of air entrainer absorption, the mortar mixture with Ra showed low freeze-thawing resistance performance with low air content.
In summary, using a simple apparatuses of hydrometer and mass cylinder, the quality evaluation of FA is possible. Furthermore, it is considered that this method can be applicable for actual ready mixed concrete plant as an acceptance investigation.
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