석탄회의 성상은 사용하는 연료의 종류에 따라 영향을 많이 받으며 무연탄과 유연탄 그리고 국가별,탄종별로도 다소의 차이가 나타나고 있다. 국내에서는 석탄회의 올바른 사용을 위하여 석탄회의 품질규격을 KS F 4049 와 KS L 5405 에 각각 규정하여 났으며 미국과 영국,일본등지에서도 규격을 정해놓고 있다.

플라이애쉬의 화학조성은 연소되는 원탄의 특성에 좌우된다. 급냉에 의해 50~90%는 유리질로 구성되어 지며 소량의 결정질을 갖는다. 플라이애쉬의 미연탄소함량은 연소온도, 원탄의 분쇄도,연료/공기비,연소특성 등에 지배된다. 플라이애쉬의 주성분은 SiO2, Al2O3, Fe2O3 이며, 그외에 CaO,MgO,Na2O,K2O,SO3등으로 구성된다. CaO 함량이 높은 플라이애쉬는 수경성을 띄며 안정도가 떨어지는 원인이 되기도 한다. 국내 석탄회 품질규격에서SiO2 함량 45 % 이상, SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 70% 이상으로 정하고 있으며 국내에서 발생되는 석탄회의 경우 SiO2 60 % 수준 및 SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 양도 80% 이상을 나타내고 있어 우리나라 산업규격을 크게 만족하고 있다. 한편 석탄회의 강열감량은 다소 큰편으로 대부분을 미연탄소가 차지하고 있어 석탄회를 콘크리트용 혼화제로 사용하기 위해서는 이에 대한 관리가 충분히 되어야 한다.

강열감량은 대부분이 미연탄소량에 의한 것으로 석탄회중 미연탄소는 콘크리트내에서 공기연행제(AE제)를 흡착함으로 더 많은 량의 AE 제를 소비한다. 동일한 공기량에서 석탄회중의 미연탄소량이 많으면 강도가 감소하게 된다. 따라서 KS 에서는 5% 이하로 규정하고 있으나 미연탄소는 레미콘에 사용할 때에는 3% 이하여야 큰 문제가 없는 것으로 알려지고 있다. Cochran 과 Boyd 는 콘크리트 혼화제를 사용하기 위한 플라이애쉬를 강열감량에 따라 크게3가지로 구분하여 표 5와 같이 제시하고 있다.

또한 [표 6]에는 국내에서 발생되는 석탄회의 화학성분 및 물리성능을 나타낸 것으로 정제설비를 거쳐 입도를 조정한 것을 정제회라 하며 [표 6]에 같이 나타내었다.

[ 표 5 ] 미연탄소 요구량 ( By J.W.Cochran & T.J.Boyd)

Ig-loss(%)	2% 이하	3% 이하	4% 이하	5% 이하
등급	우수	적합	주의	가능

[ 표 6 ] 석탄회의 화학성분 및 물리성능

구분	화학성분 (%)						비중	비표면적(cm2/g)
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	Ig-loss
석탄회	66.6	23.0	1.92	1.61	0.87	5.35	2.15	4,258
정제회	68.5	23.2	2.44	2.16	0.92	2.83	2.21	4,887

석탄회는 주로 다공성 구형입자로 구성되어 있으며 입자크기의 범위는 시멘트와 유사한 1∼100 mm 정도이다. 석탄회의 입도는 포졸란 활성도에 영향을 주는 물성으로서 석탄회의 분말도는 포졸란활성도와 콘크리트의 작업성에 영향을 주므로 매우 중요하게 관리되고 있으며 분말도가 클수록 포졸란활성도가 커지고 석탄회를 사용한 콘크리트의 작업성이 향상된다.

가) 입자형상과 입도

석탄회중 F/A는 다공성 구형입자,단단한 구형입자,부정형입자의 혼합물이며 입자크기는 탄종이나 분말도에 따라 다르나 평균입경은 약 20-30 mm 로서 시멘트의 입경과 비슷하다. Bottom Ash 는 0.5-6 mm 로서 모래내지는 자갈범주에 속한다. 그림 1은 국내 플라이애쉬의 형상을 보여준다.

 

나) 색상

회백색의 것이 많으나 담황색에서 암갈색에 이르기까지 다양하며 탄소,철분,습분의 함량에 따라 다르다. 미연탄소함량이 많아 흑색을 띄어도 포졸란 활성에는 영향이 없다.

다) 비중과 부피비중

석탄회의 비중은 1.9-2.3으로 시멘트 비중 대비 약 2/3 정도에 해당되며, 철분이 많은 역청탄의 경우 2.96 까지 되는 것도 있다.

라) 분말도

석탄회의 분말도는 SiO2 함량과 함께 포졸란 활성을 지배하는 중요한 인자이며 콘크리트의 작업성에 큰 영향을 미친다. 전기집진기에서 포집되는 분말도는 보통 3,000 ? 4,000 cm2/g 정도로 시멘트와 비슷하다.

플라이애쉬가 콘크리트혼화재로 사용되어 콘크리트의 특성을 개선시킬 수 있는 것은 [그림 2]와 같은 포졸란반응에 의한 부가적인 수화생성물을 만들기 때문이다. [그림2]에서와 같이 플라이애쉬 입자는 시멘트 수화조직체 내부에 존재하는 a(OH)2와 반응하여 시멘트 수화물을 증가시켜주기 때문에 장기강도를 증가시켜 주는 효과가 있다.

즉, 플라이애쉬 입자의 유리질 SiO2와 수화 부산물인 Ca(OH)2가 반응하여 C-S-H수화물을 만드는 포졸란반응에 의해서 장기강도가 증진한다.