• 제목/요약/키워드: Cement hydrate

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Investigation of Cement Matrix Compositions of Nanosilica Blended Concrete

  • Kim, Jung Joong;Moon, Jiho;Youm, Kwang-Soo;Lee, Hak-Eun;Lim, Nam-Hyoung
    • International Journal of Railway
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    • 제7권3호
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    • pp.85-89
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    • 2014
  • The use of pozzolanic materials in concrete mixtures can enhance the mechanical properties and durability of concrete. By reactions with pozzolanic materials and calcium hydroxide in cement matrix, calcium-silicate-hydrate (C-S-H) increases and calcium hydroxide decreases in cement matrix of concrete. Consequently, the volume of solid materials increases. The pozzolanic particles also fill spaces between clinker grains, thereby resulting in a denser cement matrix and interfacial transition zone between cement matrix and aggregates; this lowers the permeability and increases the compressive strength of concrete. Moreover, the total contents of alkali in concrete are reduced by replacing cements with pozzolanic materials; this prevents cracks due to alkali-aggregate reaction (AAR). In this study, nanosilica is incorporated in cement pastes. The differences of microstructural compositions between the hydrated cements with and without nanosilica are examined using nanoindentation, XRDA and $^{29}Si$ MAS NMR. The results can be used for a basic research to enhance durability of concrete slab tracks and concrete railway sleepers.

Effect of Morphology and Dispersibility of Silica Nanoparticles on the Mechanical Behaviour of Cement Mortar

  • Singh, Lok Pratap;Goel, Anjali;Bhattachharyya, Sriman Kumar;Ahalawat, Saurabh;Sharma, Usha;Mishra, Geetika
    • International Journal of Concrete Structures and Materials
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    • 제9권2호
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    • pp.207-217
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    • 2015
  • The influence of powdered and colloidal nano-silica (NS) on the mechanical properties of cement mortar has been investigated. Powdered-NS (~40 nm) was synthesized by employing the sol-gel method and compared with commercially available colloidal NS (~20 nm). SEM and XRD studies revealed that the powdered-NS is non-agglomerated and amorphous, while colloidal-NS is agglomerated in nature. Further, these nanoparticles were incorporated into cement mortar for evaluating compressive strength, gel/space ratio, portlandite quantification, C-S-H quantification and chloride diffusion. Approximately, 27 and 37 % enhancement in compressive strength was observed using colloidal and powdered-NS, respectively, whereas the same was up to 19 % only when silica fume was used. Gel/space ratio was also determined on the basis of degree of hydration of cement mortar and it increases linearly with the compressive strength. Furthermore, DTG results revealed that lime consumption capacity of powdered-NS is significantly higher than colloidal-NS, which results in the formation of additional calcium-silicate-hydrate (C-S-H). Chloride penetration studies revealed that the powdered-NS significantly reduces the ingress of chloride ion as the microstructure is considerably improved by incorporating into cement mortar.

모래 지반 내에 형성된 공극이 전단강도에 미치는 영향 (Effect of Void Formation on Shear Strength of Sand)

  • 최현석;박성식;김창우
    • 한국지반공학회:학술대회논문집
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    • 한국지반공학회 2010년도 춘계 학술발표회
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    • pp.577-583
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    • 2010
  • In this study, the effect of void formation resulting from gas hydrate dissociation or loss of some particles within soil structure on the strength of soil is examined. Beag-ma river sands with uniform gradation were used to simulate a gas hydrate bearing or washable soil structure. Empty capsules for medicine are used to mimic large voids, which are bigger than soil particle. Beag-ma river sand was miced with 8% cement ratio and 14% water content and compacted into a shear box. The number and direction embedded into a specimen. After 4 hours curing, a series of direct shear test is performed on the capsule embedded cemented sands. Shear strength of cemented sands with capsules depends on the volume and direction. The volume and direction formed by voids are most important factors in strength. A shear strength of a specimen with large voids decreases up to 39% of a specimen without void. The results of this study can be used to predict the strength degradation of gas hydrate bearing sediments after dissociation and loss of fine particles within soil structure.

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시멘트 경화체내 염화물의 고정화 성상 ($C_3A$ 함유량을 중심으로) (Behavior of Chloride Binding in Hardened Cement Pastes (Forcused on $C_3A$ content))

  • 임순지;소형석;소승영;박홍신;소양섭
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 1994년도 가을 학술발표회 논문집
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    • pp.87-92
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    • 1994
  • The main objective of this study is to determine the critical chloride ion concentrations in the pore solutions causing depassivation of steel reinforcement in concrete made with cements of different $C_3A$ contents. Cement pastes with water-ratio of 0.5 were prepared using four cements with $C_3A$ contents of 0.46, 5.97, 9.14, and 9.65 percent. The pastes were allowed to hydrate in sealed containers for 28days and then objected to pore solution expression. The expressed pore fluids were analyzed for chloride and hydroxyl ion concentrations. It was found that the free cholride concentration in the pore solution decreases significantly with an increase in the $C_3A$ content of the cement. With increasing level of chloride addition, although the alsolute amount of bound chloride increase, the ratio of bound to total chlorides decreases.

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진동밀로 개질한 고로 슬래그 시멘트를 적용한 고강도 콘크리트 파일의 특성고찰 (Characteristics Of High Strength Concrete File with the High Powder Slag Cement using Vibration Mill)

  • 유창달;류득현;김도균;유동우;민경산;김상윤
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2009년도 춘계 학술대회 제21권1호
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    • pp.311-312
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    • 2009
  • 콘크리트 파일에 진동밀로 개질한 슬래그 시멘트를 적용하여 기존의 제품과 압축 강도 비교시 분체량이 적음에도 불구하고 더 높은 압축 강도가 측정되었다. 이는 SEM 이미지 관찰시 기공의 크기 및 개체수 감소와 시멘트 수화물이 치밀한 구조로 성장하여 강도가 증진되었다고 판단된다.

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고로슬래그 미분말을 사용한 해양콘크리트 구조물의 염분침투해석 (Finite Element Analysis of the Effect of Chloride Ion on the Coastal Concrete Structure with Ground Granulated Blast Furnace Slag)

  • 여경윤;김은겸
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2000년도 가을 학술발표회 논문집(II)
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    • pp.945-950
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    • 2000
  • Coastal concrete structure is harmed by physical and chemical action of sea water, impact load, meteorological effect and etc. especially, premature reinforcement corrosion in concrete exposed to sea water has an important problem. In this study, the behavior of chloride ions penetrated through the coastal concrete structure with ordinary portland cement or ground granulated blast furnace slag(GGBFS) was modeled. The physicochemical processes including the diffusion of chloride and the chemical reaction of chloride ion with calcium silicate hydrate and the other constituents of hardened cement paste such as$C_3A$ and $C_4AF$were analyzed by using the Finite Element Method. From analysis result, the corrosion of concrete structure with GGBFS begins 1.69~1.76 times later than that of concrete structure with ordinary portland cement.

비소성 시멘트 경화체의 공극구조 (Pore Structure of Non-Sintered Cement Matrix)

  • 문경주;박원춘;소양섭
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2004년도 추계 학술발표회 제16권2호
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    • pp.329-332
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    • 2004
  • This study aims to manufacture non-sintering cement(NSC) by adding phosphogypsum(PG) and waste lime(WL) to granulated blast furnace slag(GBFS) as sulfate and alkali activators. This study also investigates the pore structure of NSC Matrix. The result of experiment of pore structure properties, showed no considerable difference for total pore volume by cement mixing ratio but shows a large distinction in distribution of pore diameter. On the whole, pore-diameter of paste of NSC show that occupation ratio of pore diameter below 10mm is larger and is smaller than OPC and BFSC at pore diameter of over 10nm. Such a reason is that the hydrate like CSH gel and ettringite formed dense pore structure of NSC matrix.

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재령에 따른 고성능 콘크리트의 수화 특성치와 염화물 확산성 변화 (Changes in Cement Hydrate Characteristics and Chloride Diffusivity in High Performance Concrete with Ages)

  • 고태호;권성준
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제23권6호
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    • pp.9-17
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    • 2019
  • 콘크리트의 수화물 및 이와 관련된 특성치들은 재령에 따라 변화하며 이는 염화물 확산성과 큰 관련이 있다. 본 연구에서는 세 가지 수준의 물-결합재 비와 플라이 애시 및 고로슬래그 미분말을 30% 혼입한 콘크리트 대하여 2년간 장기 양생을 수행하였다. 5번의 측정 시점(28일, 56일, 180일, 365일, 730일)에 대하여 촉진실험을 통하여 촉진 염화물 확산계수를 평가하였으며, DUCOM을 통하여 도출된 공극률, 염화물 구속능, 투수계수의 변화와 비교하였다. 염화물 확산성과 투수성의 변화 패턴이 가장 유사하였는데, 이는 투수성이 공극률의 제곱에 비례하기 때문이다. 또한, 각 재령 기간 동안 변화하는 비율을 분석하였는데, 초기 재령(재령 28일~56일)에서 공극률, 투수성 및 염화물 확산성의 변화가 지배적이었고, 낮은 물-결합재 비를 가진 OPC 콘크리트에서는 180일까지 확산성의 변화가 지속적으로 크게 평가되었다.

알칼리 활성반응을 이용한 플라이 애쉬/슬래그 시멘트 개발(2) - 반응생성물과 미세구조 - (Development of Fly Ash/slag Cement Using Alkali-activated Reaction(2) - Reaction products and microstructure -)

  • 박상숙;강화영;한관수
    • 대한환경공학회지
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    • 제29권7호
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    • pp.810-819
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    • 2007
  • 물유리와 수산화나트륨 용액을 이용하여 플라이 애쉬와 고로슬래그의 알칼리 활성에 관한 연구를 수행하였다. 플라이 애쉬/슬래그 시멘트 페이스트(FSC)의 반응생성물과 미세구조를 관찰하기 위하여 XRD, FTIR, $^{29}Si$ and $^{27}Al$ NMR, TGA and SEM 분석을 수행하였다. 무정형 상태 또는 저급 결정구조를 가진 calcium silicate hydrate와 aluminosilicate 겔이 각각 고로슬래그와 플라이 애쉬의 알칼리 활성반응에 의해 생성되었다. 실험결과, 물유리 모듈 1.0과 1.2가 플라이 애쉬와 고로슬래그의 알칼리 활성반응을 위해 적정한 것으로 나타났다. 물유리 모듈 1.0과 1.2로 알칼리 활성화된 FSC 페이스트는 플라이 애쉬와 고로슬래그의 알칼리 활성반응에 의해 생성된 겔 형태의 반응생성물과 물유리에 의한 또 다른 수화물(즉 실리카겔)에 의해 좀 더 단단하고 연속적이 모체가 형성되었음을 보여주었다.

칼슘실리케이트 수화물과 포도당을 이용한 시멘트 페이스트의 최대 수화온도 저감 (The Reduction of Maximum Hydration Temperature in Cement Paste Using Calcium Silicate Hydrates and Glucose)

  • 문훈;김형근;류은지;진은지;정철우
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제27권3호
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    • pp.265-272
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    • 2015
  • 본 연구에서는 매스콘크리트의 높은 수화열을 제어하기 위하여 결정핵 (C-S-H)와 지연제(포도당)를 동시 사용하여 최대 수화온도를 낮추면서, 응결지연효과를 상쇄시키는 방법이 제시되었다. 이를 위하여 시멘트 페이스트의 수화온도를 측정하고, C-S-H와 포도당의 동시 사용이 시멘트 모르타르의 응결시간 및 압축강도에 미치는 영향을 조사하였다. 실험결과에 따르면. 칼슘실리케이트 수화물과 포도당을 동시 사용할 경우 최대 수화온도를 저감하면서도 최대수화온도에 도달하는 시간을 줄일 수 있음을 확인하였다. 또한 C-S-H와 포도당의 동시 사용은 시멘트 모르타르의 28일 압축강도에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타나, 이러한 방법이 매스콘크리트의 수화열 조절에 효과적인 대안이 될 수 있음을 알 수 있었다.