탈황석고는 유황 함유 연료를 미분 석회 또는 석회석 분말 슬러리로 연소시킨 후 발생하는 배가스를 탈황 및 정제하여 얻은 산업 부산물 석고입니다. 화학 조성은 천연 이수석고와 동일하며, 주로 CaSO4·2H2O입니다. 현재 우리나라의 발전 방식은 석탄 화력 발전이 주도하고 있으며, 화력 발전 과정에서 석탄에서 배출되는 SO2는 우리나라 연간 배출량의 50% 이상을 차지합니다. 다량의 이산화황 배출은 심각한 환경 오염을 유발하고 있습니다. 배가스 탈황 기술을 이용한 탈황석고 생산은 석탄 화력 관련 산업의 기술 발전을 해결하는 중요한 방안입니다. 불완전한 통계에 따르면, 우리나라의 습식탈황석고 배출량은 이미 9,000만 톤/년을 초과하였고, 탈황석고 처리방법은 주로 쌓이는 방식으로 되어 있어 토지를 점유할 뿐만 아니라 자원도 엄청나게 낭비하고 있습니다.
석고는 경량성, 소음 감소, 방화, 단열 등의 기능을 가지고 있으며, 시멘트 생산, 건축용 석고 생산, 장식 엔지니어링 등 다양한 분야에 활용될 수 있습니다. 현재 많은 학자들이 석고에 대한 연구를 진행하고 있으며, 석고 미장재는 미세 팽창, 우수한 작업성 및 가소성을 가지고 있어 실내 벽 장식용 기존 석고 재료를 대체할 수 있음을 보여줍니다. Xu Jianjun 등의 연구에 따르면 탈황 석고는 경량 벽재를 만드는 데 사용될 수 있습니다. Ye Beihong 등의 연구에 따르면 탈황 석고로 생산된 석고 미장재는 외벽, 내벽, 천장의 안쪽 미장층에 사용되어 기존 석고 모르타르의 벗겨짐 및 균열과 같은 일반적인 품질 문제를 해결할 수 있습니다. 경량 석고 미장재는 새로운 유형의 친환경 석고 재료입니다. 반수석고를 주 시멘트 재료로 사용하고 경량 골재와 혼화제를 첨가하여 제조됩니다. 기존 시멘트 미장재와 비교했을 때, 균열이 잘 발생하지 않고 접착력이 우수하며, 수축률이 우수하여 친환경적이고 환경 친화적입니다. 탈황석고를 이용하여 반수석고를 생산하면 천연 건축 석고 자원 부족 문제를 해결할 뿐만 아니라 탈황석고의 자원 활용을 실현하고 생태 환경 보호라는 목표를 달성할 수 있습니다. 따라서 본 논문에서는 탈황석고 연구를 바탕으로, 응결 시간, 휨 강도, 압축 강도를 시험하여 경량 미장 탈황석고 모르타르의 성능에 영향을 미치는 요인을 연구하고, 경량 미장 탈황석고 모르타르 개발을 위한 이론적 근거를 제시합니다.
1 실험
1.1 원자재
탈황석고분말: 연기가스 탈황기술로 생산 및 소성한 반수석고이며, 기본 물성은 표 1에 나타내었다. 경량골재: 유리화 미세비드를 사용하였으며, 기본 물성은 표 2에 나타내었다. 유리화 미세비드는 경량 석고 탈황석고 모르타르의 질량비에 따라 4%, 8%, 12%, 16%의 비율로 혼합하였다.
지연제: 구연산나트륨을 사용합니다. 화학 분석 순수 시약, 구연산나트륨은 가벼운 석고 탈황 석고 모르타르의 중량 비율을 기준으로 하며 혼합 비율은 0, 0.1%, 0.2%, 0.3%입니다.
셀룰로오스 에테르: 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(HPMC)를 사용하며, 점도는 400이고, HPMC는 경질 탈황 석고 모르타르의 중량 비율을 기준으로 하며, 혼합 비율은 0, 0.1%, 0.2%, 0.4%입니다.
1.2 시험 방법
탈황석고의 표준 점도의 물 소비량 및 응결 시간은 GB/T17669.4-1999 “건축용 석고 모르타르의 물리적 특성 측정”을 참조하고, 가벼운 석고용 탈황석고 모르타르의 응결 시간은 GB/T 28627-2012 “석고용 석고”를 참조하여 실시한다.
탈황석고의 휨강도와 압축강도는 GB/T9776-2008 "건축용 석고"에 따라 시험하고, 40mm×40mm×160mm 크기의 공시체를 성형하여 2시간 강도와 건조강도를 각각 측정하였다. 경량 미장 탈황석고 모르타르의 휨강도와 압축강도는 GB/T 28627-2012 "미장용 석고"에 따라 시험하고, 1일 및 28일 자연양생 강도를 각각 측정하였다.
2 결과 및 논의
2.1 석고분말 함량이 경량 석고 탈황석고의 기계적 성질에 미치는 영향
석고분, 석회분, 경량골재의 총량을 100%로 하고, 고정 경량골재와 혼화재의 양은 변하지 않도록 하였다. 석고분 함량이 60%, 70%, 80%, 90%일 때, 탈황 석고 모르타르의 휨강도 및 압축강도 결과는 다음과 같다.
경량 석고용 탈황 석고 모르타르의 휨 강도와 압축 강도는 모두 재령에 따라 증가하여 석고의 수화도가 재령에 따라 더 충분해진다는 것을 나타낸다. 탈황 석고 분말의 증가에 따라 경량 석고용 석고의 휨 강도와 압축 강도는 전체적으로 상승 추세를 보였지만 증가 폭이 작았고 28일의 압축 강도가 특히 뚜렷했다. 1일 재령에서 90%로 혼합된 석고 분말의 휨 강도는 60% 석고 분말과 비교하여 10.3% 증가했고, 해당 압축 강도는 10.1% 증가했다. 28일 재령에서 90%로 혼합된 석고 분말의 휨 강도는 60%로 혼합된 석고 분말과 비교하여 8.8% 증가했고, 해당 압축 강도는 2.6% 증가했다. 요약하자면, 석고분말의 양이 압축강도보다 휨강도에 더 큰 영향을 미친다는 결론을 내릴 수 있다.
2.2 경량골재 함량이 경량탈황석고의 기계적 성질에 미치는 영향
석고분, 석회석분, 경량골재의 총량은 100%이며, 고정 석고분과 혼화재의 양은 변하지 않습니다. 유리화 마이크로비드의 양이 4%, 8%, 12%, 16%일 때, 경량 석고 모르타르의 휨강도 및 압축강도 결과는 다음과 같습니다.
동일한 연령에서, 경량 석고용 탈황 석고 모르타르의 휨 강도 및 압축 강도는 유리화 마이크로비드의 함량이 증가함에 따라 감소했습니다. 이는 대부분의 유리화 마이크로비드가 내부에 중공 구조를 가지고 있고 자체 강도가 낮아 경량 석고용 석고 모르타르의 휨 강도와 압축 강도가 감소하기 때문입니다. 1일 재령에서 16% 석고 분말의 휨 강도는 4% 석고 분말과 비교하여 35.3% 감소했고, 해당 압축 강도는 16.3% 감소했습니다. 28일 재령에서 16% 석고 분말의 휨 강도는 4% 석고 분말과 비교하여 24.6% 감소했고, 해당 압축 강도는 6.0%만 감소했습니다. 요약하자면, 유리화 마이크로비드의 함량이 압축 강도보다 굽힘 강도에 미치는 영향이 더 크다는 결론을 내릴 수 있습니다.
2.3 지연제 함량이 가벼운 석고 탈황석고의 응결 시간에 미치는 영향
석고분, 석회석분, 경량골재의 총 투입량은 100%이고, 고정석고분, 석회석분, 경량골재, 셀룰로스 에테르의 투입량은 변하지 않습니다. 구연산나트륨의 투입량을 0, 0.1%, 0.2%, 0.3%로 설정했을 때, 탈황 석고 모르타르의 경화 시간 결과는 다음과 같습니다.
탈황석고 모르타르의 초기 응결 시간과 최종 응결 시간은 구연산나트륨 함량 증가에 따라 증가하지만, 응결 시간의 증가 폭은 미미합니다. 구연산나트륨 함량이 0.3%일 때 초기 응결 시간은 28분, 최종 응결 시간은 33분 연장되었습니다. 응결 시간이 연장된 것은 탈황석고의 넓은 표면적이 석고 입자 주변의 지연제를 흡수하여 석고의 용해 속도를 감소시키고 석고의 결정화를 억제하여 석고 슬러리가 견고한 구조 시스템을 형성하지 못하기 때문일 수 있습니다. 석고의 응결 시간을 연장하십시오.
2.4 셀룰로스 에테르 함량이 경량 석고 탈황석고의 기계적 성질에 미치는 영향
석고분, 석회석분, 경량골재의 총 사용량은 100%이고, 고정석고분, 석회석분, 경량골재, 지연제의 사용량은 변동 없이 유지됩니다. 히드록시프로필메틸셀룰로오스의 사용량을 0, 0.1%, 0.2%, 0.4%로 변경했을 때, 탈황 석고 모르타르의 휨강도 및 압축강도 결과는 다음과 같습니다.
1d 재령에서, 가볍게 칠한 탈황 석고 모르타르의 휨 강도는 먼저 증가한 다음 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 함량이 증가함에 따라 감소했습니다. 28d 재령에서, 가볍게 칠한 탈황 석고 모르타르의 휨 강도는 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 함량이 증가함에 따라 휨 강도는 먼저 감소한 다음 증가하고 다시 감소하는 경향을 보였습니다. 히드록시프로필 메틸셀룰로오스의 함량이 0.2%일 때 휨 강도가 최대치에 도달하고 셀룰로오스 함량이 0일 때 해당 강도를 초과했습니다. 1d 또는 28d 재령에 관계없이, 가볍게 칠한 탈황 석고 모르타르의 압축 강도는 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 함량이 증가함에 따라 감소하고 해당 감소 추세는 28d에서 더 확실합니다. 이는 셀룰로오스 에테르가 보수력과 증점효과를 가지고 있기 때문이며, 셀룰로오스 에테르 함량이 증가함에 따라 표준 점도에 대한 수분 요구량이 증가하여 슬러리 구조의 물-시멘트 비율이 증가하여 석고 시편의 강도가 감소하기 때문이다.
3 결론
(1) 탈황석고의 수화도는 시간이 지남에 따라 더욱 충분해진다. 탈황석고분말 함량이 증가함에 따라 경량미장석고의 휨강도와 압축강도는 전반적으로 증가 추세를 보였지만, 증가폭은 미미하였다.
(2) 유리화 미세비드 함량이 증가함에 따라 경량 석고 탈황석고모르타르의 휨강도와 압축강도는 그에 따라 감소하였으나, 유리화 미세비드 함량이 휨강도에 미치는 영향은 압축강도에 미치는 영향보다 크다.
(3) 구연산나트륨 함량이 증가함에 따라 경질탈황석고모르타르의 초기응결시간과 최종응결시간이 길어지지만 구연산나트륨 함량이 적을 때는 응결시간에 대한 영향이 뚜렷하지 않다.
(4) 하이드록시프로필메틸셀룰로오스 함량 증가에 따라 경질탈황석고모르타르의 압축강도는 감소하였으나, 휨강도는 1d에서 먼저 증가한 후 감소하는 경향을 보였으며, 28d에서는 먼저 감소한 후 증가한 후 감소하는 경향을 보였다.
게시 시간: 2023년 2월 2일