Journal of the Mineralogical Society of Korea (한국광물학회지)

The Mineralogical Society of Korea (한국광물학회)
권호 표지

Geochemical Modelling of the Effect of Calcite and Gypsum on the Hydration of Cements

방해석 및 석고가 시멘트 수화과정에 미치는 영향에 대한 지구화학 모델링 연구

  • 류지훈 (한국원자력연구원 방사성폐기물기술개발부) ;
  • 김건영 (한국원자력연구원 방사성폐기물기술개발부) ;
  • 고용권 (한국원자력연구원 방사성폐기물기술개발부) ;
  • 최종원 (한국원자력연구원 방사성폐기물기술개발부)
  • Received : 2010.06.15
  • Accepted : 2010.06.25
  • Published : 2010.06.30
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Abstract

The effect of calcite and gypsum on the hydration of Portland cement was investigated using GEM-PSI, a geochemical model. Addition of calcite and gypsum up to 5 wt% of total cement clinker into Portland cement was found to influence the hydrate assemblage of the hydrated cement in different ways. The results of geochemical modelling showed that the fraction of calcium monocarbonate increased by the hydration of cement with the increase of calcite addition. The results of modelling also indicated that gypsum increased the fraction of ettringite in the assemblage of hydrated cement as the amount of gypsum added increases. This study showed that porosity generated by the hydration of cement had a significant relation with the amount of calcite and gypsum added. The porosity of hydrated cement was lower when calcite added up to 3 wt% of cement clinker compared to the hydrated cement with the same amount of gypsum addition. However, when calcite added more than 3% of cement clinker, the porosity of hydrated cement were higher than that of hydrated cement with the same amount of gypsum addition.

본 연구에서는 지구화학모델 프로그램인 GEM-PSI를 이용하여 방해석과 석고의 첨가에 의한 시멘트 수화생성물에 대한 영향을 조사하였다. 방해석과 석고는 시멘트 수화과정의 주요 생성광물인 C-S-H 및 포틀란다이트(portlandite)의 생성에 큰 영향을 주지 않는 것으로 예측되었다. 하지만 방해석을 시멘트 구성성분의 최대 5%까지 첨가하는 경우 시멘트 수화생성물인 칼슘 모노카보네이트(monocarbonate) 광물의 생성을 촉진시키는 것으로 본 모델링 결과는 예측하였다. 하지만 칼슘의 첨가가 시멘트 수화과정의 생성물인 AFm 광물 및 헤미카보네이트(hemicarbonate) 광물의 생성은 억제하는 것으로 예측되었다. 석고를 시멘트 구성성분의 최대 5%까지 첨가하는 경우 시멘트 수화과정에 의하여 에트린자이트 광물의 생성이 촉진되는 것으로 모델링 결과가 예측하였다. 방해석과 석고 첨가에 의한 시멘트 수화생성물의 공극률은 방해석 및 석고의 첨가량이 증가함에 따라 일반적으로 감소하는 것으로 계산되었다. 하지만 방해석을 첨가하는 경우 첨가량이 시멘트 구성성분의 3% 미만일 때 수화생성물의 공극률이 같은 양의 석고를 첨가했을 경우보다 낮게 예측되었다. 반면에 방해석이 3% 보다 많은 양이 첨가될 경우 같은 양의 석고를 첨가시킨 경우보다 시멘트 수화생성물의 공극률이 높을 것으로 예측된다. 이러한 현상은 첨가된 방해석이 적정량을 넘게 되면 모든 방해석이 시멘트 수화과정에 의하여 소모되지 않고 다시 시멘트 수화생성물로 나타남으로써 시멘트 수화과정에 따른 다른 광물로의 변이가 제한됨을 알 수 있다. 반면에 석고가 첨가된 경우 시멘트 수화과정에 의하여 석고가 계속적으로 소모되어 다른 시멘트 수화생성물 특히 에트린자이트로 변환된다.

Keywords

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