• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제4권4호
• /
• pp.454-462
• /
• 2016

지오폴리머 콘크리트는 콘크리트 생산과정에서 발생하는 이산화탄소 배출을 감소시킬 수 있는 대안의 하나로 고려되는 새로운 건설재료이다. 지오폴리머 콘크리트의 재료 개발 및 재료 특성 연구는 많이 진행되고 있으나, 이의 구조부재 적용에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 이 논문은 지오폴리머 콘크리트에 매입된 철근의 부착특성에 대한 것으로 압축강도 수준 20, 30 및 40MPa 지오폴리머 콘크리트에 대하여 공칭지름 10,16 및 25mm 철근을 매입한 실험체에 대한 연구를 수행하였다. 총 27개의 시험체를 제작하여 EN10080의 규정에 따라 부착강도 및 부착-슬립 관계를 계측한 내용을 정리한 것이다. 실험결과에 따르면, 압축강도 증가에 따라 부착강도가 증가하는 것을 확인하였고, 일반 콘크리트와 유사하게 철근의 지름이 증가함에 따라 부착강도는 감소하였다. 또한, 이 실험의 결과에 근거하여 지오폴리머 콘크리트에 매입된 철근의 기본 정착길이 산정식을 제안하였다.

• 한국건축시공학회지
• /
• 제22권6호
• /
• pp.663-672
• /
• 2022

왕겨분말 혼입 지오폴리머의 황산마그네슘 저항성을 평가하기 위해, 비교대상으로 보통 콘크리트, 실리카 흄 혼입 콘크리트, 플라이애시와 고로슬래그를 혼입한 2성분계 지오폴리머를 비교대상으로 선정하여 황산마그네슘 용액침지시험을 실시하였다. 재령별 압축강도를 이용하여 산출한 황산염 열화지수는 황산마그네슘 용액 침지재령 56일에서 보통 콘크리트의 경우 6.75%이었으나, 왕겨분말 혼입 지오폴리머의 경우 모든 시편에서 1.28~1.87%의 낮은 수준을 보였다. 이는 실리카 흄 혼입 콘크리트의 2.48%보다 낮게 나타나 왕겨분말이 황산마그네슘 침식 저항성에 큰 도움이 되는 것으로 판단된다. 또한, 콘크리트 내부 미세균열과 외부열화에 대한 평가를 위해 시험체의 중량변화율의 경우 황산마그네슘 용액 침지재령28일 이후부터 모든 시험체에서 중량이 크게 변화하였으며, 침지재령 56일에서 보통 콘크리트는 3.78%로써 황산마그네슘에 의한 열화가 가장 심각한 수준임을 알 수 있었다. 그러나, 왕겨분말 혼입 지오폴리머의 경우 0.9~1.45%의 작은 중량변화율을 보였다. 지오폴리머 내의 에트린자이트 생성 정도를 X선 회절 분석법을 통하여 확인하였으며, 왕겨분말 혼입 지오폴리머에서는 소량으로 생성되어 있는 것을 확인할 수 있어, 황산마그네슘 침식 저항성에 높은 상관성이 있음을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제26권4호
• /
• pp.449-456
• /
• 2014

지오폴리머 반응은 매우 복잡하며, 플라이애쉬 화학조성, 입도분포, 자극제 농도와 종류, 양생온도, 양생시간 등이 지오폴리머 물성에 많은 영향을 미치고 있는 것으로 알려져 있다. 이 연구에서는 양생조건이 플라이애쉬 기반 지오폴리머 강도에 미치는 영향을 실험하기 위하여, 양생온도, 고온양생 전 전치시간, 고온에서의 양생시간 등을 변화시켜 양생조건 변화에 따른 지오폴리머 페이스트의 압축강도, SEM, 공극특성 등에 대하여 분석하였다. 실험 결과 양생온도가 높을수록 지오폴리머의 강도는 증가하였으며, 전양생시간이 길어질수록 지오폴리머 강도는 증가되었으나, 고온양생에서의 양생시간이 길어지면 압축강도가 저하현상이 관찰되었다. 고온에서의 양생시간이 길어지면 공극구조의 변화에 따라 강도 저하 현상이 관찰되었다. 따라서 양생온도와 양생시간은 지오폴리머 강도 및 미세구조에 큰 영향을 미치고 있는 것을 확인할 수 있었다.

• 시멘트
• /
• 통권192호
• /
• pp.39-47
• /
• 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
• /
• 제4권4호
• /
• pp.363-370
• /
• 2016

경량 지오폴리머는 경량 시멘트 콘크리트보다 단순한 공정으로 제조가 가능하고 탁월한 내열 성능까지 갖춘 재료이다. 고형 지오폴리머의 밀도는 발포제와 지오폴리머 배합물과의 화학반응으로 발생되는 가스가 기공을 형성함으로서 감소시킬 수 있기 때문이다. 본 논문에서는 다양한 함량의 알루미늄 분말을 첨가하여 다공성 지오폴리머의 특성에 어떤 영향을 주는지 살펴보고자 하였다. 경량 지오폴리머의 겉보기 밀도는 알루미늄 분말 함량이 0.025, 0.05, 0.10wt% 범위에서 0.7에서 $1.2g/m^3$로 나타났는데 이는 고형 지오폴리머의 겉보기 밀도 값 $1.96g/cm^3$의 약 37~60%에 해당하였다. 경량 다공성 지오폴리머의 압축강도는 고형 지오폴리머의 압축강도 45MPa의 6~18%에 불과하였다. 고형 지오폴리머와 경량 지오폴리머 겔의 미세조직 형상은 유사하였다. 폴리프로필렌 섬유를 첨가한 지오폴리머 배합물의 작업성은 섬유 보강 시멘트 콘크리트에서와 마찬가지로 개선될 필요가 있다. 경량 다공성 지오폴리머는 현무암과 유사한 외관뿐만 아니라 뛰어난 내열 성능을 갖기 때문에 타일이나 보드 등 건축용 내장재로서의 활용 가능성이 높다고 본다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제9권4호
• /
• pp.460-468
• /
• 2021

이산화탄소 및 온실가스의 배출, 과도한 에너지 소비 및 천연자원의 고갈을 막기 위해 콘크리트의 대체재를 찾는 것은 건설업의 해결과제이다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 콘크리트보다 환경친화적인 지오폴리머가 주목을 받고 있으며, 실제 시공을 목적으로 강도 및 내구성에 대한 연구가 진행되고 있다. 일반적으로, 지오폴리머의 강도 및 내구성은 알칼리 용액의 종류 및 농도, 전구물질, 양생 온도 및 시간 등 여러 요인에 따라 달라지며, 이는 지오폴리머의 강도와 내구성에 영향을 미치는 화학조성 및 미세구조에 큰 영향을 미친다. 기존의 연구에서 최적의 알칼리 용액의 종류 및 농도, 전구물질, 양생 온도 및 시간을 통하여 지오폴리머의 압축강도 및 내구성이 향상되는 것을 확인하였으며, 본 연구에서는 과거의 연구 결과를 검토하고 이러한 요인이 지오폴리머의 압축강도 및 내구성에 미치는 영향을 체계적으로 종합하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제4권2호
• /
• pp.101-111
• /
• 2016

석탄재로부터 제조된 지오폴리머에 골재를 첨가하여 시멘트와 동일하게 모르타르와 콘크리트를 제조하는 것이 가능하다. 잔골재의 특성이 지오폴리머 모르타르와 콘크리트에 미치는 영향에 대해 체계적으로 검토한 연구는 많지 않기 때문에 잔골재의 광물조성, 형상, 표면, 입도, 밀도 및 흡수율 등을 평가하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 석영, 운모, 장석, 휘석 등의 광물 조성을 이루고 -0.60mm에서 +0.30mm까지의 입자크기가 전체의 96%이며 표면이 거칠고 각진 형상을 보이는 주문진 표준사와 대부분 석영으로 -1.40mm에서 +0.60mm까지의 입자크기가 전체의 51%를 보이고 동시에 다양한 입자크기를 보이면서 표면이 매끈하고 둥근 형상을 나타내는 ISO 표준사 다른 두 종류의 잔골재를 사용하였다. 배합비는 Si/Al=1.0-4.1의 범위에서 지오폴리머 페이스트를 실험한 결과 가장 높은 압축강도를 보인 Si/Al=1.5는 모르타르, 가장 높은 반죽 질기를 보인 Si/Al=3.5는 콘크리트에 각각 적용하였다. 지오폴리머 모르타르는 잔골재를 20-50%의 범위에서 주문진 표준사와 ISO 표준사가 첨가된 모르타르는 각각 69.5-112.0mm, 70.5-126.0mm의 플로우 크기 증가를 보였고, ISO 잔골재 가 첨가된 모르타르의 플로우 증가율이 더 높았다. 지오폴리머 콘크리트는 ISO 표준사와 굵은 골재가 전체의 77wt.%를 첨가하였을 때 평균 압축강도가 32MPa로 나타났고 반죽 질기는 몰딩하기에 양호하였다. 본 연구에서 다양한 입도분포, 둥근 형상, 매끈한 표면, 낮은 흡수율을 보인 ISO 표준사가 지오폴리머의 반죽 질기에 유리한 특성을 보였기 때문에 지오폴리머 콘크리트에도 ISO 표준사와 유사한 잔골재를 사용하는 것이 유리할 수 있다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제27권4호
• /
• pp.443-450
• /
• 2015

본 연구에서는 플라이애시 기반 지오폴리머에 황산나트륨을 첨가제로 사용하여 이에 대한 물리적 및 미세구조 특성을 분석하였다. 플라이애시 중량에 대해 0, 2, 4 및 6%를 황산나트륨으로 치환하였으며, 수산화나트륨과 액상규산나트륨(물유리)을 알칼리 활성화제로 사용하여 시편을 제작하였다. 재령 28일에 대한 압축강도, XRD, SEM 및 MIP 시험을 실시하였다. 황산나트륨 2wt% 및 4wt% 첨가는 플라이애시 기반 지오폴리머의 강도를 증진시켰지만, 6wt% 첨가는 강도 향상에 거의 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 강도 증진에 대한 황산나트륨의 적정 치환율이 있는 것으로 나타났으며, 압축강도에 대한 황산나트륨의 최적의 치환율은 4wt%인 것으로 판단된다. 황산나트륨 치환율이 증가함에 따라, 강도 증진 효과가 다름에도 불구하고 시편 내에 비결정질(amorphous phase) 뿐만 아니라 결정질(crystalline phase)에서 뚜렷한 차이가 없는 것으로 나타났다. 황산나트륨으로 치환하였을 경우, 플라이애시 기반 지오폴리머 내의 공극의 분포를 변화시킴에 따라 강도증진에 효과가 있는 것으로 판단된다. 황산나트륨 첨가는 시편 내의 생성된 반응생성물의 형상 및 Si/Al를 다르게 하여 강도에 영향을 미친 것으로 판단된다. 황산나트륨 치환에 따른 지오폴리머 내에 생성된 반응생성물의 Si/Al가 낮을수록 지오폴리머의 강도가 큰 것으로 나타났다. 황산나트륨 적정치환량은 지오폴리머의 반응생성물을 효과적으로 변화시켜 물리적 성질 향상에 기여를 하지만, 적정량 이상의 치환율 사용으로 변화된 지오폴리머 생성물은 matrix 내에서 불순물로 존재하여 강도 증진을 방해할 수 있는 가능성이 있는 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제2권1호
• /
• pp.52-59
• /
• 2014

이 연구에서는 플라이애쉬와 고로슬래그를 혼합한 지오폴리머 콘크리트의 역학성능을 평가하기 위하여 압축강도, 탄성계수 및 쪼갬인장강도에 대해 검토하였다. 또한 다양한 변수에 대한 비교분석을 하기 위해 분체량, 알칼리 활성화제 첨가율 및 실리카퓸 혼입률에 대해서도 동일한 시험을 수행하였으며, 국내 외의 규준식과 비교하였다. 그 결과, 알칼리 활성화제의 첨가율은 18%가 적정하고 실리카퓸 치환율은 5%가 유리한 것으로 나타났다. 지오폴리머 콘크리트의 탄성계수는 변수 및 재령별로 압축강도가 증진됨에 따라 탄성계수가 소폭 상승되는 것으로 나타났으며, 국내 외 규준식에 의한 예측값보다 작은 것으로 나타났다. 또한 응력-변형률 선도를 분석한 결과, 지오폴리머 콘크리트가 일반 OPC 콘크리트 보다 연성적인 거동을 하는 것으로 분석되었다. 쪼갬인장강도는 분체량 $400kg/m^3$와 알칼리 활성화제 첨가율 18%에서 높은 강도를 보였으며, 압축강도에 대한 쪼갬인장강도의 비가 8.7~10.2% 수준인 것으로 분석되었다.

• 한국건설순환자원학회지
• /
• 제12권1호
• /
• pp.31-38
• /
• 2017