Hydration Reaction of Non-Sintering Cement Using Inorganic Industrial Waste as Activator

Greenhouse gas reduction will be highlighted as the most pending question in the cement industry in future because the production of Portland cement not only consumes limestone, clay, coal, and electricity, but also release waste gases such as $CO_2,\;SO_3$, and NOX, which can contribute to the greenhouse effect and acid rain. To meet the increase of cement demand and simultaneously comply with the Kyoto Protocol, cement that gives less $CO_2$ discharge should be urgently developed. This study aims to manufacture non-sintering cement(NSC) by adding phosphogypsum(PG) and waste lime(WL) to granulated blast furnace slag(GBFS) as sulfate and alkali activators. This study also Investigates the hydration reaction of NSC through analysis of scanning electron microscopy(SEM), X-ray diffraction(XRD), differential thermal analysis(DTA), and pH. Results obtained from analysis of the hydrate have shown that the glassy films of GBFS are destroyed by the activation of alkali and sulfate, ions eluted from the inside of GBFS react with PG and produce ettringite, and consequently the remaining component in GBFS slowly produced C-5-H(I) gel. Here, PG is considered not only to play the role of simple activator, but also to work as a binder reacting with GBFS.

무기계 산업폐기물을 자극제로 이용한 비소성 시멘트의 수화반응

시멘트 산업은 석회석, 점토, 석탄 및 전기를 다량 소모할 뿐만 아니라 지구 온난화 및 산성비의 주요 원인인 $CO_2,\;SO_3$, and NOX 등의 온실가스를 다량 배출하는 산업이기 때문에 향후 온실가스 감축은 시멘트 업계의 가장 큰 현안으로 등장할 것으로 예견된다. 교토의정서의 준수와 시멘트 수요의 증가를 동시에 충족시키기 위해서는 이산화탄소의 배출이 적거나 거의 없는 시멘트의 개발이 필요하다. 본 연구는 고로슬래그미분말에 폐인산석고 및 폐석회를 황산염 및 알칼리 자극제로 이용하여 비소성 시멘트를 제조하고 X선 회절분석, 전자현미경 분석, 열분석 및 pH분석을 통해 비소성 시멘트의 수화반응을 조사하였다. 실험 결과 비소성 시멘트의 주요 생성광물은 고로슬래그 미분말의 유리질 피막이 파괴되면서 알칼리 자극 및 황산염 자극을 받아 고로슬래그 내부에서 용출되는 이온이 인산석고와 반응하여 ettingite를 생성시키고 고로슬래그 중의 남은 성분은 서서히 C-S-H(I)계의 겔상 수화물을 형성함으로서 강도를 발현하며 이때 인산석고는 단순 자극작용 뿐만 아니라 GBFS와 반응하는 결합재 역할도 동시에 수행한다.