• 한국세라믹학회지
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• 제45권7호
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• pp.395-400
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• 2008

This paper indicates the investigation about the development of ET (Environmental Technology) industrial geopolymeric materials from mixture silica mine waste, coal fly ash and alkali activator solution (sodium silicate) by the geopolymer technique at ambient temperature. The results showed that higher compressive strength of geopolymeric mortar increased with a reduce of L/S ratio and increased along with an increase of coal fly ash content. The compressive strengths of geopolymer mortar on low silica of C Silica Mine and K Silica Mine are 18.7 MPa, 20.4 MPa, respectively. Compressive strength of geopolymeric mortar depends on L/S ratio and coal fly ash content added.. Additionally, scanning electron microscope (SEM) techniques are used to characterize the microstructure of the geopolymeric mortars. SEM observation shows that it is possible to have amorphous aluminosilicate gel within mortar. XRD patterns indicate the fact that geopolymeric mortar is composed of amorphous aluminosilicate phase, calcite and quartz.

• 한국환경과학회지
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• 제9권1호
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• pp.81-88
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• 2000

Every year, 1.1 million tons of rice-hull are produced in South Korea by the by-product in pounding rice. But they has mainly been utilized as a fuel, agricultural compost and moisture proofs. So, it's very valuable to use waste rice-hull for activated carbon manufacture. SiO2 content was the highest among inorganics in rice-hull. Therefore, the SiO2 extraction experiments were carried out under the various conditions of pH 9 to 14, reaction time from 2 to 24 hrs and various temperature of 20 to 100℃. The results showed that increase in pH and temperature enhanced SiO2 extraction from the carbonized rice-hull. The surface area of the carbonized rice-hull indicating activated carbon adsorption capacity was very small as 178∼191 m2/g at first. However, it was increased to 610∼675 m2/g when extracted in alkali solution at 100℃. When the mixing rate of carbonized rice-hull and NaOH was 1:1.5, iodine No. and surface area of activated rice-hull during 10 min at 700℃ were 1,650 mg/g and 1837 m2/g, respectively. Subsequently, an activated carbon with specific surface area of 1,300∼1,900m2/g was manufactured in a short contact time of 10∼30 min with a mixing rate of 1:1.5 in carbonized rice-hull and NaOH, and iodine No. and specific surface area increased as the amount of SiO2 removal increased.

• Advances in materials Research
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• 제4권1호
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• pp.45-60
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• 2015

This paper aimed to investigate the effect of MWCNTs on properties of slag Geopolymeric mortar. Geopolymeric matrices containing different MWCNTs concentrations (0.0, 0.1, 0.2, 0.3 and 0.4 % by weight of the used binder) were synthesized. The Geopolymer mortar composed of aluminosilicate slag to sand (1:2), while the alumino silicate source binder composed of 50% air cooled slag and 50%water cooled slag both passing a sieve of $90{\mu}m$, while the sand passing a sieve of 1 ml. The materials prepared at water/binder ratios in a range of 0.34-0.39% depending on the added MWCNT, whereas the Gelenium Ace-30 superplasticizer used in the ratio of 1.4-2.2% from the total dry weight for better dispersion of MWCNT under sonication for 15 min. Alkaline activation of the Geopolymer mortar was carried by using of 6% NaOH. Curing was performed under temperature of $40^{\circ}C$ and 100% R.H. Results showed that the addition of MWCNTs enhanced the resulting amorphous geopolymer structure with marked decrease in the drying shrinkage as well as water absorption specially when using 0.1% MWCNT, while further increase in MWCNTs results in agglomeration in MWCNT within the matrix and so hinder the propagation of Geopolymerization reaction and negatively affect the formed geopolymer structure.

• Advances in nano research
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• 제4권3호
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• pp.181-195
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• 2016

Addition of nano-$SiO_2$ (NS) to geopolymer composites has been studied through measurement of compressive strengths, FTIR and XRD analysis. Alumino-silicate materials are coarse aggregate included waste concrete and demolished walls with its cementing binder, cement kiln dust (CKD) used and can possess a pronouncing activation for the geopolymer reaction resulting from the high alkali contents within. Materials prepared at water/binder ratios in a range of 0.30: 0.40 under curing of $40^{\circ}C$ and 100% Relative Humidity (R.H.), while the used activator is sodium hydroxide in the ratio of 2 wt. %. First, CKD is added in the ratio from 10 up to 50 wt., %, and the demolished walls was varied depending on the used CKD content, while using constant ratio of waste concrete (40 wt., %). Second step, depending on the optimum CKD ratio resulted from the first one (40 wt. %), so the control geopolymer mix composed of cement kiln dust, demolished walls and waste concrete in the ratio (40:20:40, wt %). Nano-silica partially replaced waste concrete by 1 up to 8%. Results indicated that, compressive strengths of geopolymer mixes incorporating nano-silica were obviously higher than those control one, especially at early ages and specially with 3%NS.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.119-126
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• 2012

포틀랜드 시멘트는 전 세계적으로 매년 15억 톤을 생산하고 있으며, 이로 인해 전체의 배출량에 7% 이상의 $CO_2$ 가스 배출로 많은 지구환경을 지속적으로 오염을 시키고 있다. 그리고 화력발전소에서 발생하는 산업부산물인 플라이애시를 시멘트와 일부 대체하여 콘크리트에 재활용하고 있으나, 50% 이상을 해안 및 육상에 매립함으로써 환경적인 문제를 유발하고 있다. 한편 최근 결합재로 시멘트를 사용하지 않은 알칼리 활성 콘크리트에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 알칼리 활성 콘크리트는 시멘트 대신에 실리콘(Si)과 알루미늄(Al)이 풍부한 플라이애시를 사용하여 알칼리 용액으로 활성화시킨 시멘트 ZERO 콘크리트로서 $CO_2$ 가스를 저감하는데 효과적이다. 본 연구에서는 시멘트를 전혀 사용하지 않고 결합재로서 플라이애시를 100% 사용한 지오폴리머 콘크리트를 개발할 목적으로 알칼리 활성화제와 양생조건 등이 모르타르의 압축강도에 미치는 영향에 대해 검토하였다. 그 결과, 9M NaOH과 쇼듐실리케이트를 1:1의 비율로 제조한 알칼리 활성화제를 사용하고, $60^{\circ}C$에서 48시간 동안 양생을 한 다음 기건양생을 실시할 경우 재령 28일에서 압축강도 70 MPa의 지오폴리머 모르타르를 제조할 수 있는 것으로 나타났다.

• 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.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제1권2호
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• pp.114-119
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• 2013

본 연구에서는 공동주택의 난방시스템을 위한 단열재로서 지속가능한 알카리활성 기포콘크리트 배합설계를 제시하기 위한 5배합을 실험하였다. 알카리활성 결합재를 위해 73.5%의 고로슬래그와 15%의 고로슬래그가 5%의 수산화칼슘과 6.5%의 규산나트륨에 의해 활성화되었다. 주요 실험변수인 단위 결합재양은 $325kg/m^3$에서 $425kg/m^3$까지 $25kg/m^3$ 단위로 증가하였다. 실험결과 AA 기포콘크리트는 단위 결합재양이 $375kg/m^3$일 때 KS F 4039에서 제시하는 최소 강도조건 및 경제성을 만족시켰다. 또한 보통포틀랜드시멘트 기포콘크리트 대비 알카리활성 기포콘크리트의 환경영향 저감율은 광화학산화물의 경우 99%, 지구온난화의 경우 87~89%, 자원고갈의 경우 78~82%, 그리고 산성화와 인간독성의 경우 70~75% 수준으로서 매우 높았다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.589-594
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• 2006

산업발전에 따른 인구의 증가와 대량생산은 매년 엄청난 양의 도시폐기물을 발생시키고 그 양은 매일 49,902톤에 이른다. 현재, 매일 발생량의 14.5%인 5,440톤이 소각처리되고 있는데 여기서 발생되는 소각재는 대부분 매립되어지고 있는 실정이다. 그러나 매년 그 양이 증가하고 상대적으로 매립지의 부족현상이 나타나면서, 쓰레기 소각재의 처리 문제는 환경적, 경제적으로 우리사회를 위협하는 문제가 되고 있다. 도시쓰레기 소각재는 $850{\sim}1,000$의 온도에서 쓰레기를 소각하여 발생하는 부산물로서 플라이애쉬와 바텀애쉬로 나뉘어지고, 그 주성분은 $SiO_2,\;CaO,\;Al_2O_3$등의 산화물이다. 본 연구에서는 수세공정을 거친 쓰레기 소각재를 화학적 반응에 의해 경화시켜 모르타르를 제조하고, 알칼리 활성제와 양생조건에 따른 강도발현 특성을 파악하였으며, XRD분석과 SEM-EDS 분석을 통하여 반응 생성물 및 반응 메커니즘을 분석하였다. 실험 결과, 주요 생성물은 포틀랜드시멘트의 수화생성물과 유사한 C-S-H겔 형태의 화합물이었고, ettringite 및 C-A-H 화합물도 생성됨을 확인할 수 있었다. 재령 28일의 압축강도는 고온양생 조건에서 NaOH+물유리를 알칼리 활성제로 사용한 경우 40.5MPa로 가장 높게 나타났으며 잔골재의 50%를 바텀애쉬(bottom ash)로 치환하였을 경우, 19.3MPa의 강도발현을 보였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.299-308
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• 2016

본 연구에서는 플라이애시와 고로슬래그시멘트를 혼합한 결합재에 알칼리 활성화제와 해수 및 증류수를 사용하여 제작한 경화된 시편에 대해 물리적 및 미세구조 특성을 분석하였다. 플라이애시와 고로슬래그시멘트의 결합재 혼합 중량비는 6:4, 7:3 및 8:2로 하였으며, 수산화나트륨과 규산나트륨을 결합재의 각각 5wt%로 하여 활성화제로 사용하였다. 재령 3, 7 및 28일에 대해 압축강도 및 흡수율을 측정하였으며, 재령 28일에 XRD, TGA 및 MIP 시험을 실시하였다. 배합수의 종류와 관계없이, 알칼리 활성화된 결합재는 고로슬래그시멘트 혼합비가 증가할수록 ettringite 및 C-S-H의 생성량이 많아졌으며, 또한 50 nm 보다 큰 공극들이 줄어듦에 따라 압축강도가 높아지는 결과를 보여주었다. 본 연구의 모든 배합에 대해서 공통적으로 확인된 반응생성물로는 C-S-H, $Ca(OH)_2$ 및 calcite인 것으로 나타났다. 해수를 사용한 시편들과 증류수를 사용한 시편들 내에 생성된 주요 반응생성물의 차이는 hydrocalumite인 것으로 나타났다. 각각의 결합재 혼합 중량비에 대해서 증류수 및 해수 사용에 따른 시편들의 압축강도에서는 배합수로 해수가 사용되더라도 증류수가 사용된 시편과 대체적으로 유사한 강도발현을 나타내었으며, 또한 재령에 따른 강도증진율이 증류수가 사용된 시편보다 뛰어난 경우도 확인되었다. 배합수로서의 해수 사용은 해수에 함유되어 있는 염화 이온(Cl-)이 결합되면서 생성된 hydrocalumite가 공극을 매우면서 시편 내의 총공극용적을 감소시키는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.405-412
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• 2008

친환경 콘크리트 개발의 의미와 한계를 파악하기 위해 알칼리 활성 경량콘크리트 6배합이 실험되었다. 무시멘트 친환경 결합재를 생산하기 위해 고로슬래그와 분말형 규산나트륨이 각각 모재와 활성화제로 이용되었다. 최대직경 13 mm의 경량골재가 굵은골재로 이용되었으며, 최대직경 5 mm의 경량골재가 천연모래의 용적비로 0, 15, 30, 50, 75 및 100% 치환되었다. 굳지 않은 콘크리트에서는 시간경과에 따른 슬럼프 변화가 측정되었으며, 굳은 콘크리트에서는 재령에 따른 압축강도 발현속도, 할렬인장강도, 파괴계수, 탄성계수, 응력-변형률 관계, 부착강도 및 건조수축 변형률이 측정되었다. 실험된 알칼리 활성 경량콘크리트의 압축강도는 경량 잔골재 치환율이 30% 이상일 때 급격히 감소하였다. 특히 사용된 경량골재의 불연속 입도분포는 콘크리트의 역학적 특성들을 나쁘게 만들었다. 알칼리 활성 경량콘크리트의 역학적 특성들은 보통포틀랜드시멘트 경량콘크리트를 위해 제시된 ACI 318-05 및 EC 2 설계기준 또는 Slate 등의 제안모델들과 비교되었다. 또한 측정된 응력-변형률 관계는 보통포틀랜드시멘트 경량콘크리트의 실험 결과에 근거하여 제시된 Tasnimi의 모델과 비교되었다. 실험 결과와 각 제안 모델들과의 비교는 잘 일치하지 않았다.