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Nikkei Construction_2021.2.8 NEWS 기술 (p27)

시멘트가 불필요한 콘크리트
‘슬래그 고화체’를 개발, 콘크리트와 동등한 강도

오쿠무라구미토목흥업(奥村組土木興業)과 스페이스K(도쿄)는 공동으로 산업부산물인 철강 슬래그(Slag)를 골재나 결합재에 사용하는 ‘슬래그 고화체’를 개발했다. 시멘트를 전혀 사용하지 않고 콘크리트와 동등한 강도를 얻을 수 있다. 원재료의 제조 과정에서 배출되는 이산화탄소를 일반적인 콘크리트와 비교해 99% 삭감할 수 있다.

잔골재에 수쇄 슬래그, 굵은 골재에 제강 슬래그, 결합재 시멘트에 고로 슬래그 미세 분말을 각각 사용. 해수로 반죽해 고화체로 만든다. 유기섬유를 0.2~0.4%의 혼합률로 첨가한 시료(specimen) 시험에서는 재령 28일의 압축 강도가 최대 38.7N/㎟, 굽힘 강도가 4.9N/㎟였다. 

고로 슬래그 미세 분말은 시멘트 첨가용, 수쇄 슬래그는 콘크리트용 재료로서 JIS(일본산업규격)에 기준한 것을 채용. 제강 슬래그 굵은 골재는 JIS는 아니지만 다른 매뉴얼에 기준해 품질 관리하고 있다.

시멘트나 쇄석 등을 사용하지 않기 때문에 원재료의 제조 과정에서 발생하는 이산화탄소를 거의 제로로 할 수 있다. 지금까지는 콘크리트 1㎡당 1t의 이산화탄소를 배출했었다. 개발에 관여한 오쿠무라구미토목흥업 환경개발본부의 다다(多田) 차장은 “온난화 가스 삭감 효과가 크다. 리사이클 제품 활용과 천연자원의 고갈 대책에도 기여한다”라고 말한다.

수화 반응을 촉구하는 시멘트를 전혀 사용하지 않기 때문에 조기 강도의 확보가 과제가 되었다. 철강 슬래그와 물을 섞은 슬래그 고화체에서는 재령 28일의 압축 강도나 굽힘 강도가 콘크리트만큼 나오지 않았다. 그래서 해수로 반죽해 해결했다.

공동 개발자인 스페이스K의 가나이(金井) 부사장은 “바닷물 속의 염소이온은 조강성에 효과가 있고, 황산이온은 강도 증진에 효과가 있다. 슬래그의 자경성(Self-hardening)도 기여했을 것이다”라고 말한다. 가나이 부사장은 건설업체 오바야시구미의 전 부사장으로, 해수 반죽 콘크리트 등의 기술 개발에 관여했었다.

해수 대신에 염소이온과 황산이온을 섞은 인공 해수액을 사용하면 같은 성능을 발휘한다. 따라서 바다에서 떨어진 산간지역 등에서도 적용 가능하다. 콘크리트의 대체 이외에도 지반 개량에 사용하는 시멘트 슬러리 등에 적용하는 것도 생각할 수 있다.

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