Evaluation of pH and Compressive Strength Development of Alpha-Calcium Sulfate Hemihydrate-based Binder

알파형 반수석고 기반 결합재의 pH 및 강도발현 평가

This study examined the compressive strength development and pH values of alpha-calcium sulfate hemihydrate(${\alpha}-CH$)-based binders developed for vegetation concrete with neutral pH between 6~7. Considering cost down and strength enhancement of the prepared binders, the ${\alpha}-CH$ was partially replaced by ground granulated blast furnace slag(GGBS), fly ash(FA), or ordinary Portland cement(OPC) by 25% and 50%. The compressive strength of mortars using 100% ${\alpha}-CH$ was 50% lower than that of 100% OPC mortars. With the increase of the replacement level of GGBS or FA, the compressive strength of ${\alpha}-CH$-based mortars tended to decrease, whereas the pH values were maintained to be 6.5~7.5. The main hydration products of ${\alpha}-CH$-based binders with GGBS or FA were a gypsum($CaSO_4$), whereas portlandite($Ca(OH)_2$) was not observed in such binders. Meanwhile, the pH values of ${\alpha}-CH$-based binders with OPC exceeded 11.5 due to the formation of $Ca(OH)_2$ phase as a hydration product. From the thermogravimetric analysis, the amount of $Ca(OH)_2$ in ${\alpha}-CH$-based binders with OPC was evaluated to be approximately 10% of the cement content.

이 연구에서는 중성(pH 6~7) 수준의 식생용 콘크리트 결합재를 개발하기 위해 알파형 반수석고 기반의 결합재들의 pH 값과 압축강도 발현을 평가하였다. 식생용 콘크리트를 위한 결합재의 경제성 및 강도발현을 고려하여, 알파형 반수석고는 GGBS, FA 및 보통포틀랜드 시멘트를 사용하여 25% 및 50% 치환하였다. 알파형 반수석고를 100% 사용한 모르타르의 압축강도는 시멘트 100% 모르타르에 비해 약 57% 수준으로 있었다. GGBS 및 FA 치환율 증가와 함께 알파형 반수석고 기반 결합재의 압축강도는 감소하였지만 pH 값은 재령에 관계없이 6.5~7.5 수준으로 일정하게 있었다. GGBS 및 FA가 치환된 알파형 반수석고 결합재의 주요 수화생성물은 석고($CaSO_4$)이었으며, 수산화칼슘 [$Ca(OH)_2$]은 나타나지 않았다. 반면 시멘트가 치환된 알파형 반수석고의 pH 값은 $Ca(OH)_2$의 생성으로 인해 약 11.5 이상이었는데, 생성된 $Ca(OH)_2$ 양은 단위 시멘트 양의 약 10% 수준이었다.