생석회-규사-수계 및 시멘트 슬러지-규사-수계에서 Tobermorite의 수열합성에 관한 연구

A Study on the Hydrothermal Synthesis of Tobermorite in the System of CaO-SiO₂-H₂O and Cement Sludge-SiO₂-H₂O

생석회-규사-수계 및 시멘트 슬러지-규사-수계에서 1.13nm tobermorite를 수열합성하였다. 생석회-규사-수계의 경우 반응온도 $180^{\circ}C$, $CaO/SiO_2$의 몰비 0.4, 0.8에서 공히 양질의 tobermorite($5CaO{\cdot}6SiO_2{\cdot}5H_2O:C_5S_6H_5$)가 형성되었으나 $CaO/SiO_2$의 몰비 0.4일 때는 반응시간 6시간에서, 0.8일 때는 4시간에서 결정전이 현상이 관찰되었다. 그러나 시멘트 슬러지를 생석회 대신 전량 사용한 시멘트 슬러지-규사-수계는 동일한 몰비에서 반응시간 10시간 이내에 결정전이 현상이 나타나지 않았는데 이는 시멘트 슬러지로부터 용출되어 나온 알루미늄 이온의 지연작용으로 판단되며 생석회-규사-수+알루미늄계에서 확인되었다. 알루미늄 분말의 첨가량이 0.8에서 3.0%로 증가함에 따라 결정은 보다 넓고 평평하게 형성되었다. 또한 동일한 반응시간 내에서 재결정화 현상이 관찰되지 않았다.

Hydrothermal synthesis of 1.13nm tobermorite was performed to obtain the mixing ratio of raw materials, the optimum reaction time and the effect of aluminum in two systems, $CaO-SiO_2-H_2O$ and cement sludge-$SiO_2-H_2O$. 1.13nm tobermorite($5CaO{\cdot}6SiO_2{\cdot}5H_2O:C_5S_6H_5$) was synthesized excellently from $CaO-SiO_2-H_2O$ system on each mole ratio (0.4, 0.8) of $CaO/SiO_2$ at $180^{\circ}C$. But a tobermorite crystals had a sign of crystal conversion after 6 hours of reaction times in the case of $CaO/SiO_2=0.4$ and 4 hours of reaction time in the case of $CaO/SiO_2=0.8$. However, a tobermorite synthesized from cement sludge wastes did not show the crystal conversion on each mole ratio(0.4, 0.8) of $CaO/SiO_2$ within 10 hours of reaction times. It is considered that aluminum ions dissolved from cement sludge wastes retarded the recrystallization of tobermorite. This role of aluminum ion was confirmed in $CaO-SiO_2-H_2O+Al$ powder system. According as added amount of Al powder was increased from 0.8% to 3.0%, the crystal had a highly flatter and larger shape. Recrvstallization was not detected within the same reaction times when aluminum was added.