• 시멘트
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• 통권192호
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• pp.39-47
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• 2011

최근 온실가스 감축과 기후변화 그리고 녹색성장에 대한 관심증대와 더불어 시멘트 분야의 연구 생산분야는 천연자원 사용량을 줄이고, 소성공정을 도입하지 않은 새로운 개념의 무기바인더가 다시 고개를 들고 있다. 다른 용어로는 비소성, 무시멘트 등으로 표현되기도 하는데, 광의의 개념으로 보면 알칼리 활성화제를 사용한 비소성 무기결합재인 지오폴리머가 바로 그것이다. 지오폴리머 결합재는 1957년 우크라이나의 토목공학회에서 개발한 알칼리 활성 슬래그시멘트에 기원을 두고 있고, 1970년대 말 프랑스의 다비도비치에 의해 지오폴리머라는 용어가 처음 사용되기 시작했다. 알칼리 활성 무기결합재(Alkali-activated inorganic binder)의 정의이다. Alkali-activated inorganic binder는 원래는 결합능력이 없던 재료에 대해서 Alkali-activating 용액을 첨가했을 때, 시멘트처럼 결합능력을 가지게 되는 모든 종류의 결합시스템을 말한다. 국내에도 이미 2000년 초부터 지오폴리머의 개념을 도입한 제품이 상업화되어 오랫동안 품질검증을 거쳐 안정성이 확인되고 있다. 최근에 다시 전남대가 그 동안의 연구성과를 발 빠르게 중소기업에 기술 이전하여 소위 무시멘트 시대에 진입하는 분위기이다. 지난 9월 동아에스텍(주)과 조인트벤처 설립을 위해 손을 잡았고, 사업화가 곧 진행될 것으로 보인다. 이를 계기로 국내에도 무시멘트회사가 본격적으로 등장하게 된 것이다. 따라서 본 고는 무시멘트의 개념을 잘 표현한 문헌으로 일본콘크리트공학 연차논문집, 2010년 1월호를 번역 요약 발췌한 것이다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권1호
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• pp.29-36
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• 2017

이 연구의 목적은 알칼리 활성화제의 종류와 양생방법에 따라 나타나는 고로슬래그 기반 섬유보강 복합재료의 압축강도 및 인장거동에 대해 실험적으로 조사하는 것이다. 이를 위하여 알칼리 활성화제 2종류의 배합과 2가지 양생방법을 결정하였고, 밀도 실험, 압축강도 실험과 일축인장 실험을 수행하였다. 실험 결과, 규산나트륨을 사용한 경우 수산화칼슘과 탄산나트륨을 혼합하여 사용한 경우에 비하여 강도, 인장변형성능, 인성 측면에서 우수한 것으로 나타났으며, 활성화제 종류에 따라 양생방법에 의한 영향이 다르게 나타나는 것을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.305-312
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• 2013

이 연구는 물-결합재(W/B) 비에 따른 실리카 퓸이 알칼리 활성화 슬래그 시멘트(AASC)에 미치는 유동성과 강도 특성에 대한 연구이다. W/B비는 0.50에서 0.60까지 0.05 단위로 일정하게 변화시켰다. 실리카 퓸은 고로슬래그 중량의 0%에서 50%까지 치환시켰다. 활성화제는 수산화나트륨(NaOH)를 사용하였고, 농도는 3M로 하였다. W/B 비에 따른 강도는 1, 3, 7 그리고 28일을 측정하였다. 유동성 측정 결과는 실리카 퓸의 치환율이 증가할수록 감소하였다. 압축강도는 실리카 퓸의 치환율이 증가할수록 증가하였다. 또한 W/B 비가 증가할수록 모든 재령에서 강도는 감소하였다. 실리카 퓸은 W/B 비와 실리카 퓸의 치환율에 따라서 활성화 반응을 증대시켜 강도를 증가시키는 것을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.157-165
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• 2016

현재 알칼리 활성 슬래그 콘크리트(AASC)는 약 40~70 MPa의 고강도화가 가능하며, 슬래그의 미세 분말도 및 잠재수경성으로 인해 공극이 치밀한 특성으로 염화물이온의 침투가 어려운 것으로 알려져 있다. 하지만 전기영동법을 사용하여 염화물이온의 유효 확산계수를 구해 염해저항성을 평가하는 경우가 대부분으로 AASC 속의 염화물이온 고정화에 대한 연구는 전무한 실정이다. 이에 본 연구에서는 알칼리 활성화제의 종류 및 첨가량에 따른 경화페이스트내의 염화물이온 고정화능력을 평가하였다. 그 결과로 $Na_2SiO_3$을 사용한 페이스트가 가장 높은 고정화능력을 나타내었으며 활성화제 첨가량이 많을수록 고정화가 높은 것으로 나타났다. 이는 활성화제 종류 및 첨가량에 따라 생성되는 경화조직인 C-S-H 생성 정도와 크게 관련성이 높은 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권1호
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• pp.85-92
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• 2021

본 연구는 액상폴리머인 에폭시수지를 이용한 고내구성 폴리머 시멘트계 재료를 개발할 목적으로 고로슬래그미분말 치환율을 20%로 고정하고, 4종류의 알칼리 활성화제를 이용한 경화제 무첨가 에폭시수지 혼입 폴리머 시멘트 모르타르를 제작하여, 강도 특성, 에폭시수지 경화도, 흡수율, 내황산성, 중성화 및 염화물이온 침투저항성을 검토한 것이다. 그 결과, 알칼리 자극제의 종류에 관계없이, 고로슬래그 미분말 20%를 사용한 경화제 무첨가 EMM의 압축강도는 폴리머 결합재비 10%에서 최댓값을 나타냈으며, 폴리머 결합재비 20%에서는 에폭시수지의 경화도 감소와 함께 압축강도 또한 감소하는 것으로 나타냈다. 휨강도는 압축강도와 마찬가지로 수산화칼슘을 첨가한 것이 가장 우수하게 나타났으며, 폴리머 결합재비의 증가와 함께 증가하였으며, 모두 9.0 MPa 이상의 휨강도를 발현하였다. 알칼리 자극제의 종류에 관계없이, 경화제 무첨가 EMM의 방수성, 중성화 및 염화물이온 침투저항성은 폴리머 결합재비의 증가와 함께 현저히 개선되었으며, 4종류의 알칼리 자극제 가운데 수산화칼슘을 첨가한 모르타르가 가장 우수한 것으로 나타났다. 한편, 알칼리 자극제의 종류에 관계없이, 경화제 무첨가 EMM의 내황산성은 폴리머 결합재비의 증가와 함께 떨어졌는데, 이것은 폴리머 결합재비의 증가에 따른 에폭시수지의 미경화 에폭시수지의 증가에 기인한 것으로 판단된다. 4가지 알칼리 자극제의 종류에 대하여 물성 및 내구성을 비교 검토한 결과, 수산화칼슘을 첨가한 것이 가장 우수한 것으로 확인되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권2호
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• pp.114-121
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• 2017

본 연구는 플라이애시 및 고로슬래그 미분말을 알칼리 활성화 결합재로 활용하여 제조한 모르타르의 압축강도 특성을 파악하고 건조수축 예측 및 평가가 가능한 추정식을 제안하고자 한다. 이를 위하여 고로슬래그 미분말 치환량을 30, 50, 70 및 100%로 조정하고 규산나트륨 모듈 Ms비[$SiO_2/Na_2O$]은 1.0, 1.5 및 2.0으로 조정하여 압축강도 및 길이변화율을 측정하였다. 그 결과 알칼리 활성화 결합재 모르타르는 Ms비가 증가할수록 압축강도는 증가하고 길이변화율은 감소하였다. 그러나 고로슬래그 미분말의 경우에는 치환량을 증가할수록 압축강도는 증가하였으나 길이변화율도 증가하는 경향이 확인되었다. 따라서, 고로슬래그 미분말을 다량 치환할 경우에는 길이변화율을 고려하여 설계할 필요성이 있다고 판단되었다. 알칼리 활성활 결합재 모르타르의 건조수축을 평가하는 식을 유도하기 위하여 배합조건별 단순회귀분석을 수행한 결과 결정계수 0.7539~0.9786(평균 0.9359)수준의 유효한 추정식을 도출하였다. 또한, 고로슬래그 미분말, Ms비 및 재령을 독립변수로 선정하여 다중회귀분석을 수행한 결과 초기양생온도 $23^{\circ}C$ 및 $70^{\circ}C$에서 결정계수 0.8020 및 0.8018 수준의 타당한 추정식을 제안하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.75-84
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• 2016

본 연구에서는 해수 침지 온도에 따른 비소성 시멘트 경화체의 물리적 및 역학적 특성에 대해 비교 분석하였다. 비소성 시멘트는 플라이애시와 고로슬래그미분말을 6:4, 7:3 및 8:2의 중량비로 혼합하여 수산화나트륨과 액상규산나트륨으로 알칼리 활성화 하여 제작되었다. 알칼리 활성화를 위한 활성화제는 플라이애시와 고로슬래그미분말을 혼합한 중량의 5%로 하였으며, 화학첨가제로 탄산칼슘이 사용되었다. 본 연구에서는 알칼리 활성화된 시험체들을 3가지 다른 온도($5^{\circ}C$, $15^{\circ}C$ 및 $25^{\circ}C$)의 해수에 각각 침지 시킨 후, 침지 재령 3일 및 28일에 대해 경화체의 압축 강도, 밀도 및 흡수율을 측정하였으며, 해수 침지 재령 28일에 대해서는 XRD 및 SEM 시험 분석을 실시하였다. 또한, 해수 침지 재령 28일에 대하여 시험체들 내의 수용성 염화물(자유염화물) 및 산-가용성 염화물(총염화물) 함유량을 측정하여 분석하였다. 본 연구에서 해수온도별로 침지시킨 플라이애시-고로슬래그미분말 혼합 알칼리 활성화 경화체는 플라이애시 혼합률이 증가함에 따라 밀도 감소, 흡수율 증가 및 강도가 감소하는 경향을 나타냈다. 또한 플라이애시 혼합률이 증가할수록 시험체 내의 수용성 염화물 및 산-가용성 염화물의 양이 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 제작된 플라이애시-고로슬래그미분말 혼합 알칼리 활성화 경화체는 노출된 해수 온도 영향으로 인한 강도 차이는 없는 것으로 판단되며, 플라이애시와 고로슬래그미분말의 혼합중량비에 따라 강도 특성이 달라지는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.657-665
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• 2013

이 연구는 알칼리 활성 슬래그(alkali-activated slag, AAS) 결합재를 이용하여 자기충전성을 갖는 콘크리트 개발을 위한 기초 연구로서 자기충전 콘크리트에 사용될 AAS 결합재 및 고성능 감수제의 유동성능 평가를 통해 선정하고, 선정된 결합재 및 고성능 감수제를 사용하여 자기충전 콘크리트를 배합한 후 굳기 전 콘크리트의 유동특성을 평가하였다. 높은 pH에서 폴리카르본산계 고성능 감수제의 성능이 저하됨에 따라 비교적 강도가 낮은 약알칼리성 활성화제를 사용한 AAS 결합재를 선정하였다. 시험 결과 일본토목학회(JSCE) 기준인 고유동성, 재료분리 저항성, 간극 충전성은 대부분 만족시켰으나, AAS 페이스트의 기본점성이 OPC에 비해 높은 이유로 유럽통합기준의 간극 통과성은 만족시키지 못했다. 하지만, AAS 결합재를 이용하면 증점제의 사용 없이 재료분리가 발생되지 않는 자기충전 콘크리트 제조가 가능함을 확인하였다. 이 연구는 AAS 결합재를 이용한 자기충전 콘크리트 개발의 기초연구로서 앞으로 현장적용이 가능한 AAS 자기충전 콘크리트 개발을 위해 더 높은 강도의 고유동 결합재와 간극 통과성을 높이기 위한 콘크리트 배합비의 연구가 필요하다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.260-267
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• 2021

이 연구의 목적은 양생조건이 물-결합재비가 15%인 알칼리 활성 슬래그 기반 복합재료의 압축 및 인장거동에 미치는 영향을 실험적으로 조사하는 것이다. 이를 위하여 양생 조건을 다르게 하여 실험체를 제작한 후 압축강도와 인장실험을 수행하였다. 실험 결과 고온 양생과 기중 양생을 적용함에 따라 매트릭스의 압축강도와 균열강도는 감소한 반면 인장변형성능은 증가하는 것으로 나타났다. 또한 고온 양생과 기중 양생을 통해 복합재료의 균열 간격과 균열폭이 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.39-47
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• 2015

본 연구는 MgO를 0~16% 사용한 알칼리 활성화 슬래그 시멘트 (AASC)의 강도와 건조수축 특성에 관안 연구이다. 고로슬래그 미분말 (GGBFS)는 KOH를 활성화제로 사용하였고, 활성화제의 농도는 2M과 4M이다. MgO는 GGBFS의 중량에 대해 치환하였고 물-결합재 비 (w/b)는 0.5이다. 실험결과, 높은 MgO 치환율은 높은 수화반응으로 모든 재령에서 높은 압축강도를 나타내었다. 압축강도와 초음파속도 (UPV)는 MgO의 양이 증가함에 따라 증가되었다. AASC의 건조수축은 MgO의 양이 증가함에 따라 감소하였다. SEM 결과를 통해 높은 양의 MgO 시험체는 치밀한 반응 생성물질이 만들어 진 것을 확인할 수 있다.