• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제17권5호
• /
• pp.77-86
• /
• 2013

본 연구는 물-결합재 비 (W/B)와 잔골재-결합재 비 (F/B)에 따른 알칼리 활성화 슬래그 시멘트 (AASC)의 기초 특성에 관한 연구이다. W/B 비는 0.35, 0.40, 0.45, 그리고 0.50를 선정하였다. 그리고 F/B 비는 1.00에서 3.00까지 0.25 크기로 고려하였다. 알칼리 활성화제는 2M과 4M의 NaOH를 사용하였다. 실험은 플로우, 흡수율, 압축강도, 초음파 속도 그리고 건조수축을 측정하여 비교하였다. 플로우, 압축강도, 흡수율, 초음파 속도 그리고 건조수축 모두 W/B 비가 증가하면 감소하였다. 압축강도는 동일 W/B 비에서 F/B 비가 증가할수록 감소하였다. 또한 특정 F/B 비에서 강도가 증가하는 것을 볼 수 있었다. 그리고 S2 (river sand 2)는 S1 (river sand 1)보다 낮은 물리적 특성을 나타냈는데, 이는 조립률 때문으로 판단된다. 본 실험의 결과 AASC의 공학적 특성은 W/B 비와 F/B 비가 영향을 주는 것으로 판단된다. 최적의 F/B 비는 각 W/B 비에 대해 1.75~2.50 인 것으로 생각된다. 또한 W/(B+F) 비가 0.13과 0.14 사이일 때 AASC 모르타르의 배합설계가 효과적일 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제30권1호
• /
• pp.93-101
• /
• 2014

본 논문에서는 자원 재활용을 위해 시멘트를 전혀 사용하지 않고 잠재 수경성을 지닌 고로슬래그와 알칼리 활성화제를 이용하여 모래를 고결시키는 연구를 수행하였다. 기존 수산화칼슘이나 수산화나트륨과 같은 화학적 알칼리 활성화제뿐 아니라 pH 10 이상에서 생존하는 극한미생물을 화학적 알칼리 활성화제에 혼합한 미생물 알칼리 활성화제를 개발하여 흙의 고결 가능성을 평가하였다. 낙동강모래에 고로슬래그의 함유량을 네 종류(4, 8, 12, 16%)로 달리하면서 화학적 또는 미생물 알칼리 활성화제를 혼합하여 공시체를 제작한 다음 7일 동안 대기중 양생시킨 후 일축압축시험을 실시하였다. 알칼리 활성화제의 종류에 관계없이 고로슬래그의 함유량이 4%에서 16%로 증가함에 따라 건조밀도가 증가하면서 일축압축강도는 평균 178kPa에서 2,435kPa까지 증가하였다. 화학적 알칼리 활성화제를 사용한 경우, 수산화칼슘이 포함된 공시체의 일축압축강도가 수산화나트륨을 사용한 경우보다 5-54% 정도 높게 나타났다. 한편 본 연구에서 개발한 미생물 알칼리 활성화제를 사용한 경우, 수산화칼슘 성분이 포함된 공시체의 경우에는 화학적 알칼리 활성화제보다 일축압축강도가 11-60% 감소하였으나, 수산화나트륨이 포함된 경우에는 일축압축강도가 19-121% 증가하였다. 고결된 공시체에서 C-S-H 화합물이 생성되었으며, SEM분석에서 고로슬래그 함유량이 증가할수록 수화물의 양도 증가하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제29권4호
• /
• pp.45-56
• /
• 2013

본 연구에서는 자원 재활용을 위해 시멘트를 전혀 사용하지 않고 잠재 수경성을 지닌 고로슬래그를 이용하여 사질토를 고결시키고자 하였다. 알칼리 활성화제에 의해 경화되는 고로슬래그의 함유량과 알칼리 활성화제의 종류를 달리 하여 이들이 사질토의 조기강도에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 고로슬래그의 함유량을 사질토의 4, 8, 12, 16%로 하고 여섯 종류(두 종류의 천연재료, 네 종류의 화학약품)의 알칼리 활성화제를 사용하여 공시체를 제작하였다. 제작한 공시체는 3일 또는 7일 동안 대기중 양생한 다음 일축압축강도시험을 실시하였다. 알칼리 활성화제 종류에 따른 일축압축강도는 탄산칼륨, 수산화칼슘, 수산화나트륨, 수산화칼륨 순으로 높게 측정되었으며, 동일한 성분을 가진 천연재료보다 화학약품을 사용한 공시체의 일축압축강도가 높게 나타났다. 3일 양생한 공시체 중 최대 일축압축 강도가 발현된 것은 16%의 고로슬래그에 수산화칼륨을 사용한 경우로 3MPa 정도의 강도가 측정되었으며, 이는 초속 경시멘트 16%를 사용한 공시체 강도의 37%에 해당된다. 알칼리 활성화제 종류에 관계없이 고로슬래그 함유량이 증가함에 따라 건조밀도가 증가하면서 일축압축강도도 증가하였으며, 양생기간이 3일에서 7일로 증가함에 따라 최대 97%의 강도 증가가 발생하였다. 고결된 모래의 XRD 분석 결과 C-S-H 화합물이 생성되었으며, SEM 분석 결과에서는 고로슬래그 함유량이 증가할수록 생성되는 수화물도 증가하여 모래 입자를 에워싸는 형태를 보였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제28권5호
• /
• pp.593-600
• /
• 2016

본 연구는 알칼리 활성화된 다성분계 시멘트에서 카올린(kaolinite, KA)의 효과에 다른 강도 특성에 관한 것이다. 연구에는 고로슬래그 미분말(GGBFS), 플라이애시(FA), 실리카 퓸(SF) 그리고 카올린(KA)을 결합재로 사용하였다. 시험체는 20% ~ 70% GGBFS, 10% ~ 60% FA, 10% SF(고정 비율) 그리고 10% ~ 50% KA의 범위로 혼합하였다. 물/결합재 비는 0.5이다. 결합재는 수산화나트륨(NaOH)과 규산나트륨($Na_2SiO_3$)을 전체 결합재(GGBFS + FA + SF + KA) 중량의 10% (10% NaOH + 10% $Na_2SiO_3$)비율로 사용하였다. 실험은 압축강도, 물 흡수율, 초음파 속도, 건조수축과 X-ray diffraction (XRD)를 수행하였다. 압축강도는 KA의 양이 증가할수록 감소하였다. 강도감소의 중요한 원인중 하나는 GGBFS 또는 FA와 비교하여 KA의 낮은 활성화 때문이다. 수화가 진행되는 동안 KA는 완전하게 반응하지 않았다. 또한 KA의 양이 증가할수록 UPV는 모든 시험체에서 감소하였다. 건조수축과 물 흡수율은 KA의 양이 증가함에 따라 증가하였다. 이러한 시험결과를 통해 다성분계 시멘트의 강도 특성은 KA와 GGBFS의 양에 큰 영향을 받는 것을 확인하였다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
• /
• 한국건축시공학회 2018년도 춘계 학술논문 발표대회
• /
• pp.134-135
• /
• 2018

In this paper, we investigate the characteristic of ASRC concrete with the addition of liquefaction red mud using red ud which can be used as an alkali activator of alkali-activated slag cement. as a result, the compressive strength and the efflorescence area increased, and as the amount of liquid red mud increased, the compressive strength decreased and the efflorescence area increased.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제27권2호
• /
• pp.95-102
• /
• 2015

본 연구는 수산화나트륨(NaOH)과 칼륨명반($AlK(SO_4)_2{\cdot}12H_2O$)의 농도에 따른 강도특성에 관한 연구이다. 활성화제의 농도에 따른 강도 특성연구를 위해 4%(N1 series)와 8%(N2 series) 농도의 NaOH에 대해 1~5%(K1~K5) 농도의 칼륨명반과 1%(C1)과 2%(C2) 농도의 산화칼슘(CaO)을 고려하였다. 물-결합재 비(W/B)는 0.5, 결합재/잔골재의 비는 0.5로 하였다. 실험결과 알칼리 활성화 슬래그 시멘트(AASC)의 강도는 NaOH와 $AlK(SO_4)_2{\cdot}12H_2O$의 농도에 영향을 받았다. XRD 분석결과 NaOH와 $AlK(SO_4)_2{\cdot}12H_2O$에 의해 활성화된 슬래그의 주요 반응생성물질은 ettringite와 CSH로 나타났다. 그러나 초기재령에서 ettringite와 황산염은 미수화된 고로슬래그 미분말의 표면에 침착하거나 고로슬래그 미분말의 수화반응을 방해하였다. $AlK(SO_4)_2{\cdot}12H_2O$에서 용출된 $SO_4{^{-2}}$ 이온은 고로슬래그 미분말에 포함된 CaO와 첨가된 CaO와 반응하여 석고(gypsum, $CaSO_4{\cdot}2H_2O$)를 생성하고, 다시 CaO와 $Al_2O_3$와 반응하여 ettringite를 생성한다. 따라서 $NaOH+AlK(SO_4)_2{\cdot}12H_2O$는 고로슬래그 미분말의 활성화를 통한 강도향상에 효과가 있음을 알 수 있었다.

• 한국건축시공학회지
• /
• 제13권6호
• /
• pp.602-608
• /
• 2013

본 연구에서는 BS다량 치환 콘크리트의 알칼리자극제로서 순환골재 및 고분말도의 FC를 복합 사용한 콘크리트의 제반 공학적 특성 및 미시적 분석을 실시하였다. FC 치환에 따른 슬럼프 및 공기량은 큰 차이가 없었으며, 응결시간은 FC 치환에 따라 비례적으로 단축되는 것으로 나타났다. FC 치환에 따른 압축강도는 고분말도의 FC가 치환됨에 따라 촉진된 수화반응 및 순환골재의 미수화 시멘트의 알칼리 용출로 인해 BS의 잠재수경성 반응을 촉진시켜 초기 및 28일 재령에서의 Plain 대비 강도저하를 상당부분 회복할 수 있었으며, 특히 향후 재령이 경과함에 따라 포졸란 반응의 활성화로 추가적인 강도향상이 기대된다. 탄산화 저항성의 경우 큰 차이가 없으며, 세공분포의 경우 FC 치환률이 증가함에 따라 $0.1{\mu}m$이하의 미세 공극분포가 급격히 증가하는 경향을 보였고, SEM 측정결과 FC 치환에 따른 7일 및 28일에서의 C-S-H 및 $Ca(OH)_2$의 생성을 확인하여 FC가 BS 다량치환 순환골재 콘크리트의 알칼리 자극에 기여함을 확인 할 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제27권3호
• /
• pp.237-244
• /
• 2015

시멘트는 건설 산업의 발전과 비례하여 눈부신 발전을 이루었다. 그러나 이산화탄소의 발생량 또한 매우 치명적이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 이산화탄소의 배출이 적은 시멘트의 개발이 시급한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 시멘트의 대체제로 소성과정이 없어 에너지 손실률이 낮으며 이산화탄소의 배출량이 적은 비소성 시멘트(Non-Sintered Cement, 이하 NSC) 모르타르를 개발하고자 하였다. 산업 부산물인 고로슬래그 미분말(Granulated ground Blast Furnace Slag, 이하 GBFS)에 이를 활성화시키기 위한 자극제를 배합하였다. 그리고 GBFS와 자극제의 배합비율이 어떠한 양생조건에서 우수한 지를 알아보기 위해 각각의 양생조건에 따른 휨 및 압축강도, 그에 따른 수화 반응 생성물과 메커니즘을 알아보기 위해 SEM, XRD 실험을 진행하였고, 또한 화학저항성, pH측정, 염화물 이온 침투 저항성 및 탄산화 촉진실험을 실시하여 내구성을 알아보았다. 실험 결과 보통 포틀랜드 시멘트와 비교하여 전체적으로 우수한 특성과 내구성을 보여주었고, 콘크리트 2차 제품으로 개발하여 경제성 향상, 친환경적인 제품 생산, 환경문제 및 에너지 절약에 큰 이바지를 할 것으로 기대된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제19권5호
• /
• pp.104-111
• /
• 2015

본 연구는 혼합 활성화제에 의한 알칼리 활성화 슬래그 시멘트(AASC)의 역학적 특성에 관한 연구이다. 사용된 활성화제는 황산칼슘($CaSO_4$, 이하 CS), 황산나트륨($Na_2SO_4$, 이하 SS) 및 수산화나트륨(NaOH)이다. 황산염은 슬래그 중량의 2.5, 5.0, 7.5 및 10.0%로 치환하여 사용하였으며, NaOH는 2M 및 4M 농도의 수용액으로 사용하였다. 본 연구에서는 황산염(CS 및 SS) 치환율에 따른 배합(4가지 배합)과 2M 및 4M의 각각의 NaOH 수용액에 치환된 황산염을 혼합하여 시험체를 제작하였다. 시험체는 총 24가지의 배합에 따라 페이스트로 제작되었으며, 물-결합재 비는 0.5로 하였다. 경화된 시험체에 대해서 압축강도, 휨강도, 초음파속도(UPV), 흡수율 및 XRD 분석을 수행하였다. CS의 활성화제를 사용한 경우는 7.5% CS 치환율, 2M NaOH 수용액 + 5.0% CS 치환율 및 4M NaOH 수용액 + 5.0% CS 치환율의 시험체에서 최고의 압축강도를 나타내었다. 또한, SS의 활성화제를 사용한 경우는 10.0% SS 치환율, 2M NaOH + 7.5% SS 치환율 및 4M NaOH + 2.5% SS 치환율에서 최고의 압축강도 발현을 나타내었다. 휨강도, UPV 및 흡수율은 압축강도 발현 결과와 유사한 경향을 나타내는 것을 알 수 있었으며, XRD 분석결과 시험체 내에 생성된 반응물질은 ettringite, CSH 및 실리케이트계 수화물인 것으로 나타났다. AASC에서 황산염과 NaOH의 혼합 사용은 황산염의 단독 사용의 경우와 비교하여 일정 수준의 농도 범위에서 강도를 향상시키고 조직을 치밀화 시키는 등의 긍정적인 영향을 미치는 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제25권3호
• /
• pp.261-269
• /
• 2013

이 연구에서는 산업부산물인 고로슬래그 미분말과 알칼리 활성화제(물유리, 수산화나트륨)를 사용하였다. 또한, 이를 활용하여 철근콘크리트 보에 적용하여 휨성능 평가를 하였다. 주요변수는 W/B, 알칼리 활성화제의 혼입비율, 혼화재의 종류 및 혼입유무로서 총 8개의 실험체를 제작하였으며, 재료 및 구조성능 평가를 위한 실험을 수행한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 친환경 무기결합재 콘크리트는 초기 경화속도가 빠르며, 고강도 콘크리트의 가능성을 보였다. 또한, 이를 활용한 철근콘크리트 보는 기존 시멘트를 사용한 철근콘크리트 보와 유사한 거동과 파괴양상을 보였다. 친환경 무기결합재 콘크리트가 시멘트 콘크리트를 대체할 수 있는 기초연구로서 향후 건설소재 및 재료분야에 활용할 수 있을 것으로 사료되며, 이러한 특성을 바탕으로 콘크리트 2차 제품 생산과 구조부재를 PC화하여 활용할 경우 생산성 향상, 공기단축 등 효율이 상승될 것으로 보인다.