화력발전소 석탄재는 2010년을 기준으로 약 850만톤, 연탄재는 약 74만톤 배출된다. 이는 대량 재활용되지 않아 경제적, 환경적으로 부담이 되고 있는 실정이므로, 석탄 연소부산물의 자원화기술개발이 시급하다. 석탄 연소부산물을 균질하게 가공하는 분쇄 및 선별 등의 자원처리기술을 적용하고, 석탄 연소부산물의 품질을 관리하여, 비소성 그린시멘트인 지오폴리머의 원료로 재활용하고자 본 연구에서는 석탄 연소부산물의 지오폴리머 원료화 기술에 대한 특허와 논문을 분석하였다. 분석범위는 1979년 ~ 2013년까지의 미국, 유럽연합, 일본, 한국의 등록/공개된 특허와 SCI 논문으로 제한하였다. 특허와 논문은 키워드를 사용하여 수집하였으며, 기술의 정의에 의해 필터링하였다. 특허와 논문의 동향은 연도, 국가, 기업, 기술 등에 따라 분석하여 고찰하였다.
화력발전소에서 발생되는 매립회의 지오폴리머 원료화를 위하여 자력선별 공정을 이용하여 자성체와 비자성체로 분리하였으며, 매립회의 입도 및 자석의 세기에 따른 미연탄소의 선별 특성을 관찰하였다. 3000 G 자석을 이용한 세립(0.15~0.84 mm)과 조립(0.84~2.4 mm) 매립회의 자력선별 결과, 매립회는 입도에 상관없이 비자성체의 무게분율과 강열감량이 자성체보다 높게 나타났으며, 세립 매립회의 경우 자석의 세기를 3000 G에서 10000 G로 증가시키면, 약한 자성을 띠는 물질들도 자성체로 분리됨에 따라 자성체의 무게 분율이 급격히 증가되면서 낮은 강열감량에도 불구하고 전체 강열감량의 32.6 wt%의 66.9 %(22.8 wt%)를 차지하였다. 자력 선별된 조립 매립회로 제조된 지오폴리머의 재령일별 압축강도 측정결과, 미연탄이 적게 포함된 자성체로 제조된 지오폴리머의 압축강도가 20 MPa를 나타내었다.
지오폴리머의 반응성은 원재료의 구성성분 및 Si/Al비, Na/Al비, 물-결합재비, 비정질 요소 등을 고려하여 명확한 메커니즘을 규명하는 것은 매우 중요하다. 따라서 원재료 및 알칼리 활성화제의 구성성분을 고려한 %Na2O, Ms는 반응성을 결정하는 중요한 요소가 된다. 하지만 다수의 연구에서는 알칼리 활성화제의 농도와 양생 조건 등의 기본적인 요소만을 고려하는 한계점을 나타내고 있다. 따라서 본 연구에서는 %Na2O, Ms 및 고로슬래그 미분말의 혼입량에 따른 지오폴리머 페이스트의 강도특성, 반응열, 길이변화, 미세구조 분석을 실시하였다.
극한 염해환경에서 철근보강 지오폴리머 시험체의 외부전원법 전기방식 특성을 평가를 위하여 일련의 촉진실험을 실시하였다. 동시에 같은 조건의 보통 시멘트 콘크리트도 제조하여 비교 검토하였다. 환경조건은 침지대, 간만대, 그리고 크랙을 상정하였다. 지오폴리머는 밀실한 재료적 특성에 기인한 열화인자 침투 저항 증대에 의해 자연전위 뿐만 아니라 촉진 종료 후의 부식면적에서도 상당히 우수한 방식 성능이 있는 것으로 밝혀졌으며 향후 제작 양생 등의 문제를 개선함으로써 해양구조물로써의 활용이 다양해질 것으로 기대된다.
Geopolymer concrete (GC) can be competently utilized as a practical replacement for cement to prevent a high carbon footprint and to give a direction toward sustainable concrete construction. Moreover, previous studies mostly focused on the axial response of glass fiber reinforced polymer (glass-FRP) concrete compressive elements without determining the effectiveness of repairing them after their partial damage. The goal of this study is to assess the structural effectiveness of partially damaged GC columns that have been restored using carbon fiber reinforced polymer (carbon-FRP). Bars made of glass-FRP and helix made of glass-FRP are used to reinforce these columns. For comparative study, six of the twelve circular specimens-each measuring 300 mm×1200 mm-are reinforced with steel bars, while the other four are axially strengthened using glass-FRP bars (referred to as GSG columns). The broken columns are repaired and strengthened using carbon-FRP sheets after the specimens have been subjected to concentric and eccentric compression until a 30% loss in axial strength is attained in the post-peak phase. The study investigates the effects of various variables on important response metrics like axial strength, axial deflection, load-deflection response, stiffness index, strength index, ductility index, and damage response. These variables include concentric and eccentric compression, helix pitch, steel bars, carbon-FRP wrapping, and glass-FRP bars. Both before and after the quick repair process, these metrics are evaluated. The results of the investigation show that the axial strengths of the reconstructed SSG and GSG columns are, respectively, 15.3% and 20.9% higher than those of their original counterparts. In addition, compared to their SSG counterparts, the repaired GSG samples exhibit an improvement in average ductility indices of 2.92% and a drop in average stiffness indices of 3.2%.
Yashwanth Pamu;Venkata Sarath Pamu;Praveen Samarthi;Mahesh Kona
Computers and Concrete
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제33권6호
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pp.707-724
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2024
This paper proposes a study of cement replacement with rice husk ash (RHA) and eggshell ash (ESA) for enhanced mechanical properties of geopolymer (GP) concrete with and without admixture. The main objective is to investigate the mechanical properties of GP with various replacement levels of Pozzolana Portland cement by RHA and ESA. The GP resistance to durability is examined and impact of ash materials on concrete's durability performance is determined. The environmental benefits of using agricultural waste materials in GP manufacturing minimize cement usage and CO2 emissions. The goal is to assess value of RHA-ESA of building material, paving stones for structures to lessen environmental impact. The novelty lies in use of ESA and RHA as partial replacements for cement and investigation of admixtures to enhance concrete properties, and reduce environmental impact. The research contributes by introducing a novel approach to reducing cement consumption by using ESA and RHA to address environmental concerns. It also explores the potential benefits of admixtures improving concrete performance and reducing environmental pollution. A study is carried with and without impacts of admixture to find compressive strength of GP cubes. The cement has been replaced by RHA and ESA in the range of (2.5%+7.5%, 5%+5%, 7.5%+2.5) by weight of cement for M20 mix. The compressive strength (CS) and split tensile strength (STS) at 7days, 14 days and 28 days is obtained as 21 N/mm2 at 7.5%RHA+2.5%ESA and 2.3 at 7.5%RHA+2.5%ESA, 24 N/mm2 at 7.5%RHA+2.5%ESA and 2.3 at 7.5%RHA+2.5%ESA, 28 N/mm2 at 7.5%RHA+2.5%ESA and 2.8 at 7.5%ESA respectively with normal curing condition.
We developed an improved method for tilt series alignment with fiducial markers in electron tomography. Based on previous works regarding alignment, we adapted the Levenberg-Marquardt method to solve the nonlinear least squares problem by incorporating a new formula for the alignment model. We also suggested a new method to estimate the initial value for inversion with higher accuracy. The proposed approach was applied to geopolymers. A better alignment of the tilt series was achieved than that by IMOD S/W. The initial value estimation provided both stability and a good rate of convergence since the new method uses all marker positions, including those partly covering the tilt images.
This study investigates microstructural characteristics of alkali-activated cements incorporating slag and fly ash. Samples were prepared with four fly ash:slag ratios, i.e., 100:0, 90:10, 70:30 and 50:50, and they were synthesized by using an alkali activator. Microstructural characteristics of the alkali-activated cements were determined by XRD, TGA, SEM, N2 gas adsorption/desorption methods, and compressive strength test. The results showed that properties of alkali-activated fly ash/slag were significantly affected by slag contents. Alkali-activated fly ash/slag with slag content of 30-50% showed higher compressive strength than ordinary Portland cement paste. An increase in slag content resulted in a denser microstructure, which composed of amorphous gel, therefore contributed to strength development of the material.
알칼리 활성 반응에 의한 고로 슬래그와 플라이 애시의 반응생성물에 대하여 강도실험 및 방사광 X선 회절 연구가 실시되었다. 본 연구는 지금까지 제올라이트 계열로 추정되어 왔던 지오폴리머의 실제 결정 구조가 무경절질형태의 ABC-6 family 제올라이트에 속해 있음을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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