일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2021.4.12

1,000℃ 이상의 고온에도 끄떡 없는 지오폴리머 콘크리트
펌프 압송으로 타설(打設)

오바야시구미(大林組)와 포조리스솔루션(가나가와 현), 일본제철은 공동으로 내열성과 내산성이 뛰어난 ‘지오폴리머 콘크리트(Geopolymer Concrete)’를 사용해 온도가 1,000℃이상의 용융 슬래그의 저장소인 철근 콘크리트 옹벽을 보수했다. 콘크리트 펌프차로 압송해 타설했다.

지오폴리머 콘크리트는 석탄화력발전소에서 나오는 플라이애시, 제철소에서 배출되는 고로슬래그 미분말 등 산업 부산물에 알칼리 활성제 용액을 섞어 경화시킨 무기재료이다. 이를 통해 재료의 제조 과정에서 발생하는 CO₂를 일반 콘크리트보다 75% 이상 줄일 수 있다고 한다.

하지만 기존의 지오폴리머 콘크리트는 점성이 높고, 반죽 후 20-30분 정도 지나면 굳기 시작한다는 문제가 있어 펌프 압송에는 적합하지 않았다.

3사는 포조리스솔루션이 개발한 전용 혼화제를 사용해 시공에 적합한 유동성을 유지할 수 있도록 했다. “2시간 정도 성질과 상태를 유지할 수 있다”(오바야시구미 토목 본부 생산기술본부 리뉴얼기술부의 아오키(靑木) 부과장). 플랜트 등에서 제조해 레미콘으로 운반하는 것도 가능한 시간이다.

지금까지는 혼합 후 세척을 용이하게 하기 위해 믹서 드럼 안쪽을 고무 시트로 덮는 등의 방법을 시행해 왔다. 이번에 개발한 지오폴리머 콘크리트는 경화 시간을 늘릴 수 있어 고무 시트로 덮을 필요가 없다.

-- 열응력의 차이를 고려해 강섬유 혼입 --
오바야시구미 등 3사가 지오폴리머 콘크리트를 보수 재료로 사용한 것은 일본제철 동일본제철소 가시마(鹿島) 지구 내의 용융 슬래그 냉각 보관소에 있는 옹벽이다. 1,200℃ 이상의 고온에서 철광석을 용융해 나오는 슬래그가 닿는 곳이다. 용융 슬래그 자체가 1,000℃ 이상으로, 보관소는 매우 고온 상태가 된다.

내열성이 있는 지오폴리머 콘크리트는 고온에서 중성화 및 강도 저하를 억제하는 효과가 있기 때문에 보수의 빈도를 낮출 수 있다.
이번 지오폴리머 콘크리트는 공시체 등을 사용한 시험을 통해 내열 재료인 알루미나(산화알루미늄) 콘크리트와 같은 수준의 내열성이 있다고 확인된 상태이다. 또한 상온 양생으로 충분한 강도를 실현한 사실도 실증되었다.

“실제 환경에서 성능을 검증하고 싶다. 지오폴리머의 내열 효과를 예상하고 실제로 시공하는 것은 이번이 최초일 것이다”라고 오바야시구미 토목본부 생산기술본부 리뉴얼기술부의 도미이(富井) 상급 주석은 이렇게 말한다.

고온의 환경에서 사용하기 위해 3사는 지오폴리머 콘크리트에 강섬유를 혼입. 표면과 내부의 열응력의 차이로 생기는 균열을 억제했다.

 -- 끝 --

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