Abstract
This study determined the optimum mix proportions for volcanic-ash-based geopolymer by analyzing the flow, setting time, and compressive strength. $Na2SiO_3$ and NaOH were used as alkali activators, and NaOH concentrations of 2, 4, 6, and 8M were used for different experimental cases. The A/B ratios examined were 0.25, 0.3, 0.35, 0.4, and 0.45, and the ratios of volcanic ash to blast furnace slag binder were 7:3, 6:4, and 5:5. In the experiment, the flow and setting time tended to decrease and the compressive strength increased as the molarity of NaOH in the geopolymer increased. The optimum molarity of NaOH was determined to be 4M. As the A/B ratio increased, the setting time decreased and the compressive strength increased. The most advantageous A/B ratio for the setting time and strength was 0.35. Increasing the ratio of volcanic ash resulted in a longer setting time and lower compressive strength. The optimum binder ratio was chosen as 6:4 based on the setting time and compressive strength. Thus, 4M of NaOH, an A/B ratio of 0.35, and binder ratio of 6:4 are considered as the proper parameters for the volcanic-ash-based geopolymer.
본 연구에서는 화산재 기반 지오폴리머의 최적배합을 도출하기 위하여 유동성, 응결 및 압축강도를 분석하였다. 알칼리 활성화제로 $Na2SiO_3$와 NaOH를 사용하였고, NaOH는 2, 4, 6, 8M을 사용하였으며, A/B 비는 0.25, 0.3, 0.35, 0.4, 0.45, 화산재와 고로슬래그의 결합재 비는 7:3, 6:4, 5:5를 사용하여 진행하였다. 상기의 실험 결과, NaOH의 몰농도가 증가할수록 유동성은 떨어지고, 응결시간은 짧아졌으며, 압축강도는 증가하여 NaOH의 최적 몰농도는 4M인 것으로 나타났다. A/B 비의 변화에 따른 특성도 검토하였는데 A/B 비가 증가할수록 응결시간은 짧아지는 경향을 보였고, 압축강도 발현은 높은 것으로 나타났지만 응결시간의 확보와 압축강도 발현에 유리한 A/B 비는 0.35인 것으로 확인되었다. 화산재의 비율이 증가할수록 응결시간이 길어지는 것으로 확인되었고, 강도발현에는 불리한 것으로 나타났으며, 실험 결과를 종합했을 때, 6:4의 결합재비를 사용하는 것이 응결과 압축강도에 가장 적합한 것으로 판단된다. 따라서, 화산재 기반 지오폴리머는 NaOH 4M을 사용하고, A/B 비는 0.35, 결합재 비는 6:4를 사용하는 것이 유동성, 응결시간 확보 및 압축강도 발현에 적정할 것으로 판단된다.