• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2001년도 The 6th International Symposium of East Asian Resources Recycling Technology
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• pp.586-591
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• 2001

This research investigated the feasibility of the accelerated carbonation of cement waste forms with carbon dioxide in a supercritical state. Hydraulic cement has been used as a main solidification matrix for the immobilization of radioactive and/or hazardous wastes. As a result of the hydration reaction for major compounds of portland cement, portlandite (Ca(OH)$_2$) is present in the hydrated cement waste form. The chemical durability of a cement form is expected to increase by converting portlandite to the less soluble calcite (CaCO$_3$). For a faster reaction of portlandite with carbon dioxide, SCCD (supercritical carbon dioxide) rather than gaseous $CO_2$, in ambient pressure is used. The cement forms fabricated with an addition of slated lime or Na-bentonite were cured under ambient conditions for 28days and then treated with SCCD in an autoclave maintained at 34$^{\circ}C$ and 80atm. After SCCD treatment, the physicochemical properties of cement matrices were analyzed to evaluate the effectiveness of accelerated carbonation reaction. Conversion of parts of portlandite to calcite by the carbonation reaction with SCCD was verified by XRD (X-ray diffraction) analysis and the composition of portlandite and calcite was estimated using thermogravimetric (TG) data. After SCCD treatment, tile cement density slightly increased by about 1.5% regardless of the SCCD treatment time. The leaching behavior of cement, tested in accordance with an ISO leach test method at 7$0^{\circ}C$ for over 300 days, showed a proportional relationship to the square root of the leaching time, so the major leaching mechanism of cement matrix was diffusion controlled. The cumulative fraction leached (CFL) of calcium decreased by more than 50% after SCCD treatment. It might be concluded that the enhancement of the characteristics of a cement matrix by an accelerated carbonation reaction with SCCD is possible to some extent.

• 광물과산업
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• 제26권
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• pp.1-12
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• 2013

In this study, an accelerated carbonation process was applied to stabilize hazardous heavy metals of industrial solid waste incineration (ISWI) bottom ash and fly ash, and to reduce $CO_2$ emissions. The most commonly used method to stabilize heavy metals is accelerated carbonation using a high water-to-solid ratio including oxidation and carbonation reactions as well as neutralization of the pH, dissolution, and precipitation and sorption. This process has been recognized as having a significant effect on the leaching of heavy metals in alkaline materials such as ISWI ash. The accelerated carbonation process with $CO_2$ absorption was investigated to confirm the leaching behavior of heavy metals contained in ISWI ash including fly and bottom ash. Only the temperature of the chamber at atmospheric pressure was varied and the $CO_2$ concentration was kept constant at 99% while the water-to-solid ratio (L/S) was set at 0.3 and $3.0dm^3/kg$. In the result, the concentration of leached heavy metals and pH value decreased with increasing carbonation reaction time whereas the bottom ash showed no effect. The mechanism of heavy metal-stabilization is supported by two findings during the carbonation reaction. First, the carbonation reaction is sufficient to decrease the pH and to form an insoluble heavy metal-material that contributes to a reduction of the leaching. Second, the adsorbent compound in the bottom ash controls the leaching of heavy metals; the calcite formed by the carbonation reaction has high affinity of heavy metals. In addition, approximately 5 kg/ton and 27 kg/ton $CO_2$ were sequestrated in ISWI bottom ash and fly ash after the carbonation reaction, respectively.

• KCI Concrete Journal
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• 제12권1호
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• pp.79-89
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• 2000

This research developed an accelerated curing processe for cellulose fiber reinforced cement composites using vigorous reaction between carbon dioxide and cement paste. A wet-processed cellulose fiber reinforced cement system was considered. Carbonation curing was used to complement conventional accelerated curing. The parametric study followed by optimization investigation indicated that the carbonation curing can enhance the productivity and energy efficiency of manufacturing cellulose fiber reinforced cement composites. This also adds environmental benefits to the technical and economical advantages of the technology.

• 한국건축시공학회지
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• 제11권5호
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• pp.515-522
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• 2011

As Construction and Demolition (C&D) debris increases every year, systems have been adopted to compel the use of recycled aggregate made from C&D debris, and the use of recycled aggregate in the construction field has increased. But environmental problems linked to the alkalinity of recycled aggregate have occurred, and a study on approaches to lower the alkalinity of recycled aggregate is needed. It was certified by this study that a large amount of recycled aggregate could be carbonated in the C&D debris midterm-treatment field. As a result, the density and the water absorption of recycled aggregate after carbonation reaction was improved, and pH of recycled aggregate was lowered from over 11 to 9.4. X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), and Thermogravimetry/Differential Thermal Analysis (TG/DTA) methods also indicated the carbonation of recycled aggregate.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.501-504
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• 2008

도막을 통한 이산화탄소의 확산과 수산화칼슘과의 반응을 고려한 콘크리트 탄산화 모델을 구축하여, 촉진 탄산화 실험을 통해 모델의 타당성을 확인하였다. 일련의 실험과 모델화, 수치해석을 통해 아래와 같은 결론을 얻을 수 있었다. 1) 확산 투과 이론에 근거한 도막의 평가값을 비정상 확산-반응 탄산화 해석의 입력조건으로 이용함으로써 도막의 중성화 억제효과를 높은 정확도로 예측할 수 있었다. 2) 확산-반응 탄산화모델과 실험결과의 감도해석을 통해 수산화칼슘 확산계수는 1e-12($m^2/s$)에서, 탄산화반응 속도는 5e-5($m^3/mol/s$)에서 높은 상관성을 나타내었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권1호
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• pp.141-147
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• 2010

일반적으로 일반대기중의 $CO_2$ 농도는 낮기 때문에 자연상태에서는 중성화정도는 매우 느리게 된다. 따라서 콘크리트의 중성화 정도를 평가하기 위해서는 일반적으로 진행속도를 빠르게 하기 위하여 촉진 시험조건하에서 진행하게 된다. 따라서 본 논문은 $CO_2$의 확산 및 $Ca(OH)_2$와의 반응을 바탕으로 한 수학적 모델을 통하여 일반대기환경하에서의 콘크리트 중성화 진행을 예측하고자 한다. 이를 위하여 본 논문에서는 촉진 중성화시험을 통하여 얻어진 실험치와 가장 유사한 $CO_2$ 확산계수를 채택하여 일반대기환경에서의 중성화진행을 예측하고자 하였다. 그 결과 $CO_2$ 확산계수를 이용한 수학적 모델을 통하여 마감재 종류에 관계없이 일반대기환경에서의 콘크리트 중성화진행속도를 예측할 수 있었다.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제6권3호
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• pp.155-163
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• 2012

In order to predict the neutralization of concrete which is the reaction of carbonation dioxide from the outside and cement hydration product, such as calcium hydroxide and C-S-H, it was studied the numerical analysis method considering change of the pore structure and relative humidity during the neutralization reaction. Diffusion-reaction neutralization model was developed to predict the neutralization depth of concrete with coating finishing material. In order to build numerical analysis models considering outdoor environment and finishing materials, the adaption of proposed model was shown the results of existing outdoor exposure test results and accelerated carbonation test.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.165-172
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• 2021

이 연구는 건설재료로 활용 가능성이 높은 다양한 무기계 재료의 탄소포집에 대한 성능 평가를 목적으로 한다. 이러한 목적을 위해 광물탄산화가 가능한 보통포틀랜드 시멘트(OPC), 고로슬래그 미분말(GGBS), 순환유동층 보일러 애시(CFBC)의 탄산화 반응에 대한 특성 변화를 분석하였다. 촉진 탄산화 실험을 통해 모든 재료에 대한 탄산화 양생을 수행하였으며, 탄산화 재령에 따라 열중량 분석에 의해 탄소포집량을 정량분석하였다. 모든 재료에서 탄소포집 효과가 확인되었고, 실험결과 탄소포집량은 CFBC, OPC, GGBS 순으로 나타났다. CFBC, OPC, GGBS의 28일 탄소포집량은 각각 9.4 wt.%, 3.9 wt.%, wt.1.3 %이다. 탄소포집은 탄산화 초기에 빠르게 발생하였으며, 재령이 증가함에 따라 느리게 발생하였다. SEM 이미지 분석을 통해, 모든 실험체에서 탄산화 양생에 의해 발생된 추가적인 생성물은 탄산칼슘(CaCO₃)으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.229-240
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• 1987

콘크리트의 중성화(中性化)는 일종의 화학적(化學的) 반응(反應)이며, 더우기 혼화재(混和材)로서 플라이애쉬와 고로수쇄(高爐水碎)슬래그를 혼화(混和)한 경우에는 그 반응(反應)매카니즘이 매우 복잡하다. 최근에는 콘크리트의 성능(性能)을 개선(改善)시킬 목적으로 시멘트의 일부를 산업부산물(産業副産物)인 플라이애쉬 및 고로수쇄(高爐水碎)슬래그로 혼화(混和)함으로서 이들에 의한 포졸란반응(反應) 및 잠재수경성(潛在水硬性)에 의해 콘크리트의 중성화(中性化)가 촉진되어 콘크리트 속의 철근이 발창(發錆)될 우려가 있다고 하는 지적이 계속되어 왔다. 본(本) 연구(硏究)에서는 이상과 같은 관점(觀點)으로부터 포졸란반응(反應) 및 잠재수경성(潛在水硬性)이 콘크리트의 중성화(中性化)에 미치는 영향을 분명히 하기 위하여 콘크리트의 배합조건(配合條件)및 수중양생기간(水中養生期間) 등을 변화시켜 자연환경조건(自然環境條件)과 다른 가혹(苛酷) 환경조건하(環境條件下)에서 촉진중성화실험(促進中性化實驗)을 실시하였다. 또한 이들의 결과를 중성화(中性化)의 조기판정(早期判定)이라는 점에 중시(重視)하여 자연환경하(自然環境下)에서 15년간(年間) 옥내(屋內)에 폭로(曝露)시킨 필자(筆者)들의 연구결과(硏究結果)와도 비교(比較) 검토(檢討)를 하여 압축강도(壓縮强度)에 바탕을 둔 새로운 중성화(中性化) 속도식(速度式)을 제안(提案)하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.128-138
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• 2015

탄산화는 지하구조물과 같이 이산화탄소의 농도가 높고 강우로부터 보호되는 콘크리트 구조물에 매우 심각한 열화현상이다. 탄산화 깊이 및 수화물의 변화를 평가하기 위해 많은 연구가 진행되고 있으나 해석모델의 복잡성, 이산화탄소 확산계수 모델링 등의 어려움으로 인해 실제 탄산화 거동을 제한적으로 모사하고 있다. 본 연구에서는 기존의 탄산화 모델링 (Ducom)에 대하여 확산계수 모델링, 공극률 감소 모델, 이산화탄소의 장기반응률 등을 개선하여 개선된 탄산화 모델을 제시하였다. 검증을 위하여 온도변화를 고려한 촉진탄산화 시험. 공극률 평가 시험 (수은압입법)을 수행하였으며, 탄산화 깊이를 개선되기 전/후의 모델과 비교하였다. 또한 수산화칼슘의 중량변화와 실태조사결과를 이용하여 낮은 이산화탄소에 노출된 콘크리트 구조물의 탄산화 깊이를 제안된 모델과 비교하였다. 제안된 모델은 확산계수 감소성, 공극률 감소성을 적절하게 반영하여 기존의 모델에 비해 합리적인 결과 (수산화칼슘 소모량, 탄산화 깊이)를 나타내었다.