This study is interested in identifying the effectiveness of alkali-activated fire protection material compounds including the alkali-activator such as potassium hydroxide, sodium silicate and fly ash as the fire resistant finishing materials. Also, this paper is concerned with change in compressive strength and pore structure of the alkali-activated fire protection material at high temperatures. The testing methods of fire protection materials in high temperature properties are make use of TG-DSC and mercury intrusion porosimetry measurements. This study results show that compressive strength is rapidly degraded depending on a rise of heating temperature. Porosity showed a tendency to increase irrespective of specimen types. This is due to both the outbreak of collapse of gel comprising the cement and a micro crack by heating. However, alkali-activated fire protection material composed of potassium hydroxide, sodium silicate and fly ash has the thermal stability of the slight decrease of compressive strength and porosity at high temperature. These thermal stability is caused by the ceramic binding capacity induced by alkali activation reaction by the reason of the thermal analysis result not showing the decomposition of calcium hydrate.
This study investigates microstructural characteristics of alkali-activated cements incorporating slag and fly ash. Samples were prepared with four fly ash:slag ratios, i.e., 100:0, 90:10, 70:30 and 50:50, and they were synthesized by using an alkali activator. Microstructural characteristics of the alkali-activated cements were determined by XRD, TGA, SEM, N2 gas adsorption/desorption methods, and compressive strength test. The results showed that properties of alkali-activated fly ash/slag were significantly affected by slag contents. Alkali-activated fly ash/slag with slag content of 30-50% showed higher compressive strength than ordinary Portland cement paste. An increase in slag content resulted in a denser microstructure, which composed of amorphous gel, therefore contributed to strength development of the material.
The setting time of alkali activated slag cement tends to be much faster than ordinary Portland cement, and its compressive strength had been higher from the 1 day but became lower than that of the cement on the 28 days. According to the results of the surface observation, weight loss, compressed strength, and erosion depth tests on the sulphuric acid solution. It has been drawn that alkali activated slag cement has a higher sulphate resistance than ordinary Portland cement, and in particular, the alkali activated slag cement added 5 wt% alumina cement has little deterioration on the sulphuric acid solution. The reason why the alkali activated slag cement has higher sulphate resistance than other hardened cement pastes is that it has no $Ca(OH)_2$ reactive to sulphate ion, and there is little $CaSO_4{\cdot}2H_2O$ production causing volume expansion, unlike other pastes. And it is supposed that $Al(OH)_3$ hydrates with high sulphate resistance, which is produced by adding the alumina cement increases the sulfate resistance.
Red mud is an inorganic by-product produced from the mineral processing of alumina from Bauxite ores. the development of alkali-activated slag-red mud cement can be a representative study aimed at recycling the strong alkali of the red mud as a construction material. This study is to investigate the pore characteristics of alkali-activated slag-red mud soil pavement according to the red mud content. The results showed that the porosity of alkali-activated slag-red mud soil pavement increased but the compressive strength of that decreased as the red mud content increased.
Twelve mortars were mixed and tested to explore the effect of gypsum on the compressive strength development and shrinkage strain of alkali-activated mortars. Powder typed sodium silicate and ground granulated blast-furnace slag were employed as alkaline activator and source material, respectively, to produce cementless mortar. The main variables investigated were alkali quality coefficient combining the concentration of activator and main compositions in source material, and the adding amount of gypsum ranged between 1 and 5% with respect to the weight of binder. Initial flow, compressive strength development, modulus of rupture, and shrinkage strain behavior of mortar specimens were measured. In addition, the hydration production of alkali-activated pastes with gypsum was traced using X-ray diffraction and energy-dispersive X-ray analysis combined with scanning electron microscope image. Test results showed that the initial flow of slag-based alkali-activated mortar was little influenced by the adding amount of gypsum. On the other hand, the effect of gypsum on the compressive strength of mortar specimens was dependent on the alkali quality coefficient, indicating that the compressive strength increased with the increase of the adding amount of gypsum until a certain limit, beyond which the strength decreased slowly. Shrinkage strain of mortar tested was little influenced by the adding amount of gypsum because no ettringite as hydration product was generated. However, the adding of gypsum had a beneficial effect on reducing the microcrack in the alkali-activated mortar.
알칼리활성화 슬래그-레드머드 시멘트는 알칼리활성화 시멘트 연구의 일환으로서 시멘트 조성에서 알칼리자극제, 고로슬래그와 레드머드로 구성되어져 있으며, 포틀랜트 시멘트를 사용하지 않는 클링커 프리 시멘트(Clinker Free Cement)를 의미한다. 본 논문에서는 포틀랜트 시멘트를 전혀 사용하지 않고 고분자 유기화합물인 재유화형 분말 폴리머를 혼입한 알칼리활성화 슬래그 시멘트에 레드머드의 대체율을 달리하여 강도특성, 기공특성 등을 기존 포틀랜트 시멘트와 비교 평가하였다. 그 결과 알칼리활성화 시멘트에 레드머드를 대체할 경우 C-S-H 광물상과 에트린가이트가 주요 수화생성물로 포틀랜트 시멘트와 비교하여 조직이 치밀하고 대체율 10%까지는 압축강도 및 휨강도가 증가하였다.
레드머드는 보오크사이트 원광석에서 생산되는 알루미나의 선광과정에서 발생되는 무기질 부산물이다. 인 레드머드를 활용하고자 하는 연구가 국내에서 이루어지고 있다. 강알카리성의 레드머드를 건설산업용 촉진제로서 활용하고자 하는 연구로서 알칼리활성화 슬래그-레드머드 시멘트가 국내외적으로 발표되고 있다. 본 논문은 순환골재 대체율에 따른 알칼리활성화 슬래그-레드머드 건식 흙포장재의 최적함수율, 압축강도, 흡수율, 백화발생 특성에 대하여 비교 검토하였다. 그 결과 순환골재 대체율이 증가할수록 알칼리활성화 슬래그-레드머드 흙포장재의 최적 함수비, 물흡수계수, 백화면적은 증가하고 압축강도는 감소하였다.
PURPOSES : This study set out to investigate the fundamental properties of alkali-activated concrete (AAC) using modified slag as the pavement maintenance material. METHODS: The material properties of modified slag based alkali-activated concrete (MSAAC) were analyzed and evaluated against those of alkali-activated slag concrete (AASC). Several mix formulations were considered, including one MSACC and four AASCs. The main variables considered in the study were slump, air content, compressive strength, rapid chloride permeability test, scaling resistance, freeze-thaw test, XRD, SEM, and EDS. RESULTS: MSAAC exhibits a compressive strength in excess of 21 MPa six hours after curing. Also, the charge passed of the MSACC was found to be less than 2000 coulombs after seven days and about 1000 coulombs after 28 days. The weight loss determined from a scaling test did not exceed $1kg/cm^2$ in the case of the MSACC, but that of the AASCs had already exceeded $1kg/cm^2$ at the 10th cycle. Based on the results of the freeze-thaw test, the relative dynamic modulus of every mix was found to be in excess of 90%. An energy dispersive spectroscopy(EDS) analysis found that the weight rate percentage of the calcium and aluminum in the MSAAC mix is twice that of the AASC mixes. CONCLUSIONS : It was found that the MSAAC mix exhibits significantly better performance than AASC mixes, based on various fundamental properties.
산업부산물인 플라이애시 및 고로슬래그는 시멘트와 일부 대체하여 콘크리트로 일부 재활용되고 있으나, 50% 이상을 해안 및 육상에 매립함으로써 환경적인 문제를 유발하고 있다. 최근 결합재로 시멘트를 사용하지 않은 알칼리 활성 콘크리트에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 결합재로 플라이애시 또는 고로슬래그를 단독으로 사용한 연구는 많으나, 이들 결합재의 혼합사용에 대한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 시멘트를 전혀 사용하지 않고 결합재로서 플라이애시와 고로슬래그를 혼합한 알칼리 활성 콘크리트를 개발할 목적으로 결합재의 혼합비율, 알칼리 활성화제의 종류 및 양생온도가 알칼리 활성 모르타르의 시공성, 압축강도 등 특성에 미치는 영향에 대해 검토하였다. 그 결과, 플라이애시와 고로슬래그의 혼합비와 알칼리 활성화제의 종류는 시공성 및 강도에 큰 영향을 주지만, 양생온도는 비교적 큰 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 플라이애시와 고로슬래그를 50%씩 혼합하고, 9M NaOH과 쇼듐실리케이트를 1:1의 비율로 제조한 알칼리 활성화제를 사용할 경우에는 $20^{\circ}C$의 상온양생에서도 재령 28일에서 압축강도 65 MPa의 알칼리 활성 모르타르를 제조할 수 있는 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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