• 한국건축시공학회:학술대회논문집
• /
• 한국건축시공학회 2017년도 춘계 학술논문 발표대회
• /
• pp.256-257
• /
• 2017

This paper presented polymerization reactivity of fly ash based geopolymer with alkaline activator type. As a result, the compressive strength development properties of the geopolymer can be confirmed from the combination of the amorphous Si and Al contents in the fly ash and the alkaline activators. Although the direct correlation between the polymerization reactivity of the geopolymer and the development of compressive strength could not be confirmed through an X-ray diffraction analysis, it could be confirmed through scanning electron microscopy.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
• /
• 한국건축시공학회 2023년도 봄 학술논문 발표대회
• /
• pp.307-308
• /
• 2023

This study, as part of a study to reduce carbon dioxide emissions from the cement industry, compared and analyzed microhydration heat and strength characteristics of no-cement composites using blast furnace slag powder as a binder and CaO, CaCl₂, Ca(HCOO)₂ and Ca(NO₃)₂ as alkali activators. As a result of the evaluation, considering the strength, it is judged appropriate to use CaO, CaCl₂ and Ca(NO₃)₂.

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

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제27권2호
• /
• pp.177-184
• /
• 2015

시멘트를 대체하여 고로슬래그 미분말을 건설재료로 대량으로 활용하기 위해서는 잠재수경성을 향상시켜 조기강도를 개선시킬 수 있는 적절한 활성화제가 필요하다. 이 연구에서는 경석고와 황산나트륨을 이용하여 하이볼륨 고로슬래그 시멘트의 수화특성에 대한 연구를 수행하였다. 수화특성을 평가하기 위해 고로슬래그 미분말을 전체 바인더의 80%로 고정하였으며, 나머지 20%를 시멘트와 활성화제로 구성하였다. 경석고와 황산나트륨의 치환율(1~7%)에 따른 응결, 압축강도, 미소수화열 및 미세구조 특성을 시멘트만을 사용한 경우와 비교하여 분석하였다. 이 연구에서는 경석고와 황산나트륨을 활성화제로 사용한 경우, 하이볼륨 고로슬래그 미분말의 조기 수화특성을 향상을 위해 필요한 $SO_3$ 함량을 전체 바인더 중량대비 약 3~5% 제안하였다.

• 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.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제50권6호
• /
• pp.1008-1014
• /
• 2012

국내의 경우 배출되는 이산화탄소의 양은 연간 6억톤 이상으로 대기로의 방출을 막기 위해 이 중 일부를 포집하여 저장을 하여야 하나, 아직 적당한 저장소를 발견하지 못한 상태이다. 따라서 포집된 이산화탄소의 일부를 다시 유용한 탄소원으로 전환하여 사용하고자 하는 연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구의 목적은 안정한 이산화탄소를 보다 적은 에너지원을 사용하여 유용한 탄소자원을 만드는데 있다. 이를 위해 환원가스와 금속계 산화물(활성화제)이 필요하다. 따라서 환원가스는 수소를 사용하였고, 활성화제로는 코발트계 페라이트를 사용하였다. 활성화제는 제법에 따라 물성에 대한 차이가 있을 것으로 판단하여 고상법과 수열합성법을 이용해 제조된 분말을 사용하여 각각 이산화탄소 분해 특성 연구를 수행하였다. 이산화탄소의 분해 특성을 관찰하기 위해 TPR/TPO와 TGA 장치를 사용하였다. TPR/TPO를 이용한 $CO_2$에 의한 흡착분해 곡선면적을 측정한 결과 고상법으로 제조된 활성화제 중 CoO의 함량이 5와 10 wt%일때 우수한 성능을 나타내었다. 마찬가지로 TGA를 이용한 실험결과에서도 고상법에 의해 제조된 시료가 수소에 의한 흡착환원이 29.0 wt% 발생하였고, $CO_2$에 의한 산화량도 27.5 wt%로 가장 높게 나타났다. 그리고 $CO_2$의 분해효율이 95%로 우수한 이산화탄소 전환 특성을 나타내었다.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제27권6호
• /
• pp.319-326
• /
• 2017

본 연구에서는, IGCC(Integrated Gasification Combined Cycle: 석탄가스화 복합발전)에서 배출되는 용융 슬래그로 부터 지오폴리머를 제조하여 알칼리 활성화제의 몰농도, W/S 비(water/ solid ratio), 재령일에 따른 비중과 압축강도 등 물리적 특성을 분석함과 동시에 발포제인 Si 슬러지를 첨가하여 경량화 소재로서의 가능성을 고찰하였다. 특히 경량 지오폴리머의 강도 특성향상을 위하여 복합 활성화제 및 pre-curing 공정을 적용하였다. 단일 활성화제를 사용한 경량 지오폴리머의 압축 강도는 9.5 MPa이었으나, 복합 활성화제로 제조할 경우 2~5배 정도의 압축강도 증진 효과를 나타내었다. 더군다나, pre-curing을 실시한 경량 지오폴리머의 경우, pre-curing하지 않은 시편들에 비해 18~48 % 가량 높은 압축강도 값을 보였다. 본 연구에서 복합 활성화제와 pre-curing 공정의 도입으로 얻어진 경량 지오폴리머의 최고 압축강도는 40 MPa(3일 재령하여 밀도가 $1.83g/cm^3$인 시편)로서 시멘트 콘크리트에 필적하였다. XRD 결정상 분석과 SEM을 이용한 미세구조 분석을 통하여 지오폴리머 표면에서 C-S-H 겔(sodium silicate hydrate gel)의 모상에 꽃봉오리 모양의 zeolite 결정상이 균일하게 분포된 것을 확인할 수 있었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제4권4호
• /
• pp.418-424
• /
• 2016

본 연구는 화력발전소에서 배출되는 바텀애시의 재활용에 대한 실험적 연구이다. 바텀애시는 플라이애시 보다 다공성 및 높은 흡수율 등의 특징으로 재활용에 대한 연구가 제한적인 실정이다. 본 논문에서는 바텀애시를 결합재로 사용하기 위해 비표면적을 $4,000cm^2/g$까지 미분쇄하였으며, 바텀애시 기반 지오폴리머 모르타르의 플로우, 압축강도 시험 및 미세구조 분석을 실시하였다. 지오폴리머 모르타르의 플로우 측정 결과 활성화제 몰농도가 증가함에 따라 추가배합수가 증가하여 플로우 값이 향상되었다. 압축강도를 검토한 결과 양생온도와 몰농도가 높을수록 압축강도가 증가하였고, 미세구조 분석을 통하여 지오폴리머 반응으로 생성된 지오폴리머 겔을 확인할 수 있었다. 따라서 활성화제 사용 시 지오폴리머 반응은 온도 상승에 비례하여 촉진되기 때문에 적절한 활성화제 몰농도와 고온양생을 통하여 바텀애시 기반 지오폴리머 콘크리트의 제작이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제11권2호
• /
• pp.112-119
• /
• 2023

본 연구에서는 고로슬래그 미분말-제올라이트로 구성된 지오폴리머 페이스트의 알칼리계 활성화제(Ca(OH)₂, CSA)의 종류 및 첨가량에 따른 압축강도 및 화학적 조성의 변화와 CO₂ 포집량을 비교평가 하였다. 지오폴리머 페이스트에 첨가되는 알칼리계 활성화제의 첨가량이 증가할수록 굳기 전 페이스트의 유동성은 감소하였으며, 압축강도가 증가하였다. 활성화제 종류에 따른 평가 결과, CSA보다 Ca(OH)₂를 첨가하는 것이 압축강도 향상 효과가 큰 것으로 확인되었다. CO₂ 양생에 따른 화학적특성의 변화를 비교평가 한 결과, 모든 실험 수준에서 알칼리계 활성화제의 첨가량이 증가할수록 탄산화 전 C-S-H, C-A-S-H gel의 생성량이 증가하였으며, 탄산화 이후 CaCO₃ 생성량이 증가하였다. 알칼리계 활성화제 첨가로 인하여 고로슬래그 미분말과 제올라이트의 반응성이 증가하였으며, 첨가량이 증가할수록 반응성도 증가하는 경향이 나타났다. 열중량 분석결과, 알칼리계 활성화제의 첨가량이 증가할수록 CO₂ 양생에 따른 CaCO₃ 분해구간 에서의 질량감소율이 증가하였으며, 10 % 첨가 시 Ca(OH)₂의 경우 10.3 wt%, CSA의 첨가 시 8.77 w%의 CO₂ uptake가 발생하였으며, 활성화제를 첨가하지 않은 경우보다 각 4.21배, 3.88배 증가한 것으로 확인되었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제8권2호
• /
• pp.190-197
• /
• 2020

본 연구에서는 페로니켈의 제련과정에서 발생하는 산업부산물인 페로니켈슬래그 미분말과 광물질혼화재료를 사용한 시멘트 경화체의 역학적 특성 및 내구성능을 평가하였다. 3성분계 시멘트 경화체의 수화열, 공극구조, 압축강도, 길이변화, 급속염화물 침투시험(RCPT), 동결융해 저항성을 평가하여 보통포틀랜드 시멘트와 비교하였다. 그 결과 페로니켈 슬래그 미분말 및 광물질 혼화재료를 사용한 3성분계 시멘트 경화체의 압축강도는 기준콘크리트에 비하여 낮은 강도발현을 하였으나, 알칼리 활성화제를 사용함에 따라 어느 정도 회복되는 것을 알 수 있었다. 페로니켈 슬래그를 사용한 시멘트 모르타르의 길이변화는 기준 시편보다 수축이 덜 발생하는 것으로 나타났다. 또한 페로니켈 슬래그 미분말을 사용한 경우 알칼리활성화제 사용유무에 관계없이 모두 ASTM C 1202에서 제시한 '매우 낮은' 영역의 값을 나타내었으며, 동결융해저항성 평가에서도 기준콘크리트에 비하여 아주 우수한 결과를 나타내었다.