벤토나이트 코팅 바이오차 기반 경량골재의 제조 및 역학적 특성

초록

이 연구는 시멘트 산업의 탄소 배출 문제에 대응하기 위해 바이오차를 활용한 인공 경량골재(BALA)를 개발하고, 이를 모르타르에 적용하여 구조용 건축재료로서의 가능성을 평가하였다. 바이오차는 높은 탄소 저장 능력을 가지나, 콘크리트 혼합 시 물리적 제약이 존재하므로 이를 해결하기 위해 벤토나이트와 시멘트를 결합한 코팅 방식을 적용하여 BALA를 제작하였다. 실험 결과, BALA는 입도, 밀도, 흡수율등 물리적 특성에서 상용 경량골재(LWA)와 동등하거나 더 우수한 성능을 보였으며, 특히 BT10M 시편은 36.8 MPa의 압축강도, 16.5 GPa의탄성계수, 0.0039 mm/mm의 극한 변형률을 기록하며 기계적 성능과 연성에서 우수한 결과를 나타냈다. 미세구조 분석에서도 BT10∼BT20 혼입률에서 가장 치밀하고 균일한 코팅층이 형성되어 높은 강도와 내구성의 기반이 되었음을 확인하였다. 본 연구는 바이오차 기반 골재가 구조용 경량골재에 실질적으로 적용 가능하며, 동시에 탄소 격리 수단으로 기능할 수 있음을 입증하였다.

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