The importance of recycling coal bottom ash has increased as the number and size of coal power plants increased. This study investigates mechanical characteristics and chloride penetration resistance of mortar that incorporates bottom ash as aggregate when the mortar is subject to single (chloride penetration only) or coupled deterioration (chloride penetration and carbonation).
This study can be divided into two parts: 1) workability and compressive strength of mortar incorporat-ing bottom ash, and2) chloride penetration depth and total chloride contents of mortar incorporating bottom ash when exposed to single or coupled deterioration.
First, workability of mortars incorporating coal bottom ash or mortars incorporating cold-bonded bot-tom ash was higher than that of normal mortar, and compressive strength of coal bottom ash mortar and cold bonded bottom ash mortar was not significantly different from that of the normal mortar. Although coal bottom ash mortar and cold bonded bottom ash mortar initially had lower compressive strength than the normal mortar, their strength improved over time to match that of the normal mortar, potentially due to the internal curing effect.
Second, coupled deterioration made mortar more susceptible to chloride penetration. While the total amount of chloride ions penetrated under coupled deterioration was not different among coal bottom ash mortar, cold bonded bottom ash mortar, and the normal mortar, the chloride penetration depth of coal bot-tom ash mortar and cold bonded bottom ash mortar was less than that of the normal mortar. This may be due to pozzolanic reactions occurring in the interfacial transition zone between cement paste and the surface of bottom ash and paste. These reactions not only create pozzolanic walls on the surface of aggregate but also increase the cation concentration in cement, both of which slow down the rate of corrosion of reinforce-ment bars in concrete structures.
In conclusion, this study concluded that although bottom ash incorporating mortar and cold-bonded bottom ash incorporating mortar are less resistant to chloride penetration than (mixed cement) under coupled deterioration environment, they are more resistant to chloride penetration than normal mortar and light-weight aggregate incorporating mortar.
화력발전소의 수와 규모가 늘어남에 따라 석탄바닥재 재활용에 대한 논의가 활발히 이루어져 왔다. 본 연구는 석탄 바닥재를 골재로 사용하는 모르타르의 역학적 특성을 분석하고, 석탄 바닥재 혼입 모르타르가 염해에 의한 단일열화환경과 탄산화와 염해가 동시에 이루어지는 복합열화환경에 노출되었을 때 염소침투저항성을 어느 정도 가지고 있는지 연구하였다.
본 연구는 크게 1) 바닥재 혼입 모르타르의 유동성 및 압축강도와 2) 염해에 의한 단일열화환경 혹은 복합열화환경에 노출된 바닥재 혼입 모르타르의 염소이온침투깊이와 총 염화물량을 분석하였다.
첫째로, 석탄바닥재 혼입 모르타르와 비소성 방법으로 표면 개질한 바닥재 혼입 모르타르의 유동성은 일반 모르타르보다 높았다. 또한, 석탄바닥재 혼입 모르타르와 비소성 방법으로 표면 개질한 바닥재 혼입 모르타르의 압축강도는 양생 초기, 일반 모르타르와 비교했을 때 낮은 압축 강도를 가지고 있었지만, 시간이 지남에 따라 압축 강도가 일반 모르타르 수준으로 빠르게 상승하여 일반 모르타르의 압축강도와는 크게 다르지 않았다. 이 현상은 내부양생효과에 의한 결과로 추측 되어진다
둘째로, 복합열화환경이 모르타르를 염화물 침투에 취약하게 만드는 것을 실험을 통해 확인할 수 있었다. 복합열화환경하에서의 총 염화물량은 석탄바닥재 혼입 모르타르, 비소성 방법으로 표면 개질한 바닥재 혼입 모르타르, 일반 모르타르 사이에 차이가 없었다. 하지만 염소이온침투깊이는 석탄바닥재 혼입 모르타르와 비소성 방법으로 표면 개질한 바닥재 혼입 모르타르가 일반 모르타르보다 염소 침투 깊이가 얕았다. 이는 시멘트 페이스트와 바닥재 표면 사이의 천이대에서 일어나는 포졸란 반응 때문인 것으로 보인다. 포졸란 반응은 골재 표면에 포졸란 벽을 만들뿐만 아니라 시멘트 내의 양전하 농도를 올린다. 결과적으로 이는 바닥재 혼입 모르타르의 염소침투저항성을 향상시키고, 콘크리트 구조물 내 철근의 부식속도를 늦추는 효과를 가져온다.
결론적으로, 본 연구에서는 염소이온침투깊이와 총 염화물 함유량을 비교한 결과 바닥재 혼입 모르타르 와 비소성 방법으로 표면 개질한 바닥재 혼입 모르타르가 복합열화환경에 있어서 기존 염해 대책으로 사용되는 혼합 시멘트에 비해 다소 염소침투저항성이 낮게 나왔지만, 일반 모르타르와 인공경량골재 혼입 모르타르 보다 높은 염소침투저항성을 가지고 있다고 결론을 내렸다.
