초록
본 연구는 물-결합재비(water-to-binder ratio, W/B) 및 인산염-결합재비(phosphate-to-binder ratio, P/B)가 마그네시아-인산칼륨 시멘트(magnesium-potassium phosphate cement, MKPC) 모르타르의 플로, 응결시간, 압축강도발현 및 pH 변화에 미치는 영향성에 대한 평가이다. MKPC 모르타르의 P/B가 0.3 및 0.5일 때 W/B 범위 20~40%에 대하여 10 배합의 모르타르 실험을 실시하였으며, X-선 회절 분석(X-ray diffraction, XRD), 전자현미경(scanning electron microscope, SEM) 및 수은압입법(mercury intrusion porosimetry, MIP) 분석을 위해 MKPC의 반응생성물 및 미세공극분포를 평가하였다. 실험결과, MKPC 모르타르의 플로 및 응결시간은 P/B의 증가에 따라 감소하였으며, P/B가 0.3에서 0.5로 증가함에 따라 종결시간은 약 24% 감소하였다. MKPC 모르타르의 초기 압축강도 발현 기울기의 경우 콘크리트 구조기준에서 제시하는 시멘트 콘크리트 대비 높은 수준에 있었다. 재령 28일의 압축강도 30 MPa 이상 및 pH 9.0 이하를 만족하기 위해 MKPC 모르타르의 P/B 및 W/B는 각각 0.5이상 및 30% 이하가 추천된다. MKPC의 반응생성물인 스트루바이트(struvite)-K의 결정은 MKPC의 P/B 및 W/B가 높을수록 증가하였는데, 이로 인해 거대 모세관 공극은 감소하였다.
This study examined the effect of water-to-binder ratio (W/B) and phosphate-to-binder ratio (P/B) on the flow, setting time, compressive strength development, and pH variation of magnesium-potassium phosphate composites, MKPC mortars. Ten mortars mixtures were prepared with the W/B varying from 20% to 40% at each P/B of 0.3 or 0.5. The hydration products and microstructural pore distribution of the MKPC pastes were investigated using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM) and mercury intrusion porosimetry (MIP). The initial flow and setting time of MKPC mortars tended to decrease with an increase of P/B, indicating that the final setting time was shortened by approximately 24% when P/B increased from 0.3 to 0.5. The slope of the early-strength development measured in the MKPC mortars was considerably higher than that of cement concrete specified in code provisions. For obtaining a relatively good 28-day strength (above 30 MPa) and a near neutral pH (below 9.0) in MKPC mortars, the P/B and W/B need to be selected as 0.5 and 30%, respectively. The strubite-K crystal increased with the increases of P/B and W/B, which leads to the decrease of the macro-capillary pores.
