• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2015년도 추계 학술논문 발표대회
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• pp.7-8
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• 2015

The purpose of this study is to investigate the expansion of alkali-activated geopolymer mortar containing reactive aggregate due to alkali-silica reaction. In addition, this study is particularly concerned with the behavior of these alkaline materials in the presence of reactive aggregates. The test method included expansion measurement of the mortar bar specimens and geopolymer compressive strength test. Major results that alkali-activated geopolymer mortars showed expansion due to the alkali-silica reaction. geopolymer mortars is safety for the expansion exhibited less than 0.2% at 14 day.

• 방사성폐기물학회지
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• 제18권4호
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• pp.465-479
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• 2020

Two waste forms, namely cement and geopolymer, were investigated and tested in this study to solidify the corrosive sludge generated from the surface and precipitates of the tubes of steam generators in nuclear power plants. The compressive strength of the cement waste form cured for 28 days was inversely proportional to waste loading (24.4 MPa for 0wt% to 2.7 MPa for 60wt%). The corrosive sludge absorbed the free water in the hydration reaction to decrease the cementation reaction. When the corrosive sludge waste loading increased to 60wt%, the cement waste form showed decreased compressive strength (2.7 MPa), which did not satisfy the acceptance criteria of the repository (3.45 MPa). Meanwhile, the compressive strength of the geopolymer waste form cured for 7 days was proportional to waste loading (23.6 MPa for 0wt% to 31.9 MPa for 40wt%). The corrosive sludge absorbed the free water in the geopolymer when the water content decreased, such that a compact geopolymer structure could be obtained. Consequently, the geopolymer waste forms generally showed higher compressive strengths than cement waste forms.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.443-450
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• 2015

본 연구에서는 플라이애시 기반 지오폴리머에 황산나트륨을 첨가제로 사용하여 이에 대한 물리적 및 미세구조 특성을 분석하였다. 플라이애시 중량에 대해 0, 2, 4 및 6%를 황산나트륨으로 치환하였으며, 수산화나트륨과 액상규산나트륨(물유리)을 알칼리 활성화제로 사용하여 시편을 제작하였다. 재령 28일에 대한 압축강도, XRD, SEM 및 MIP 시험을 실시하였다. 황산나트륨 2wt% 및 4wt% 첨가는 플라이애시 기반 지오폴리머의 강도를 증진시켰지만, 6wt% 첨가는 강도 향상에 거의 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 강도 증진에 대한 황산나트륨의 적정 치환율이 있는 것으로 나타났으며, 압축강도에 대한 황산나트륨의 최적의 치환율은 4wt%인 것으로 판단된다. 황산나트륨 치환율이 증가함에 따라, 강도 증진 효과가 다름에도 불구하고 시편 내에 비결정질(amorphous phase) 뿐만 아니라 결정질(crystalline phase)에서 뚜렷한 차이가 없는 것으로 나타났다. 황산나트륨으로 치환하였을 경우, 플라이애시 기반 지오폴리머 내의 공극의 분포를 변화시킴에 따라 강도증진에 효과가 있는 것으로 판단된다. 황산나트륨 첨가는 시편 내의 생성된 반응생성물의 형상 및 Si/Al를 다르게 하여 강도에 영향을 미친 것으로 판단된다. 황산나트륨 치환에 따른 지오폴리머 내에 생성된 반응생성물의 Si/Al가 낮을수록 지오폴리머의 강도가 큰 것으로 나타났다. 황산나트륨 적정치환량은 지오폴리머의 반응생성물을 효과적으로 변화시켜 물리적 성질 향상에 기여를 하지만, 적정량 이상의 치환율 사용으로 변화된 지오폴리머 생성물은 matrix 내에서 불순물로 존재하여 강도 증진을 방해할 수 있는 가능성이 있는 것으로 판단된다.

• 한국재료학회지
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• 제34권3호
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• pp.175-183
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• 2024

Geopolymer, also known as alkali aluminum silicate, is used as a substitute for Portland cement, and it is also used as a binder because of its good adhesive properties and heat resistance. Since Davidovits developed Geopolymer matrix composites (GMCs) based on the binder properties of geopolymer, they have been utilized as flame exhaust ducts and aircraft fire protection materials. Geopolymer structures are formed through hydrolysis and dehydration reactions, and their physical properties can be influenced by reaction conditions such as concentration, reaction time, and temperature. The aim of this study is to examine the effects of silica size and aging time on the mechanical properties of composites. Commercial water glass and kaolin were used to synthesize geopolymers, and two types of silica powder were added to increase the silicon content. Using carbon fiber mats, a fiber-reinforced composite material was fabricated using the hand lay-up method. Spectroscopy was used to confirm polymerization, aging effects, and heat treatment, and composite materials were used to measure flexural strength. As a result, it was confirmed that the longer time aging and use of nano-sized silica particles were helpful in improving the mechanical properties of the geopolymer matrix composite.

• 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.

• Computers and Concrete
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• 제24권5호
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• pp.453-458
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• 2019

Today, concrete remains the most important, durable, and reliable material that has been used in the construction sector, making it the most commonly used material after water. However, cement continues to exert many negative effects on the environment, including the production of carbon dioxide (CO2), which pollutes the atmosphere. Cement production is costly, and it also consumes energy and natural non- renewable resources, which are critical for sustainability. These factors represent the motivation for researchers to examine the various alternatives that can reduce the effects on the environment, natural resources, and energy consumption and enhance the mechanical properties of concrete. Geopolymer is one alternative that has been investigated; this can be produced using aluminosilicate materials such as low calcium (class F) FA, Ultra-Fine GGBS, and high calcium FA (class C, which are available worldwide as industrial, agricultural byproducts.). It has a high percentage of silica and alumina, which react with alkaline solution (activators). Aluminosilicate gel, which forms as a result of this reaction, is an effective binding material for the concrete. This paper presents an up-to-date review regarding the important engineering properties of geopolymer formed by FA and slag binders; the findings demonstrate that this type of geopolymer could be an adequate alternative to ordinary Portland cement (OPC). Due to the significant positive mechanical properties of slag-FA geopolymer cements and their positive effects on the environment, it represents a material that could potentially be used in the construction industry.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.460-468
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• 2021

이산화탄소 및 온실가스의 배출, 과도한 에너지 소비 및 천연자원의 고갈을 막기 위해 콘크리트의 대체재를 찾는 것은 건설업의 해결과제이다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 콘크리트보다 환경친화적인 지오폴리머가 주목을 받고 있으며, 실제 시공을 목적으로 강도 및 내구성에 대한 연구가 진행되고 있다. 일반적으로, 지오폴리머의 강도 및 내구성은 알칼리 용액의 종류 및 농도, 전구물질, 양생 온도 및 시간 등 여러 요인에 따라 달라지며, 이는 지오폴리머의 강도와 내구성에 영향을 미치는 화학조성 및 미세구조에 큰 영향을 미친다. 기존의 연구에서 최적의 알칼리 용액의 종류 및 농도, 전구물질, 양생 온도 및 시간을 통하여 지오폴리머의 압축강도 및 내구성이 향상되는 것을 확인하였으며, 본 연구에서는 과거의 연구 결과를 검토하고 이러한 요인이 지오폴리머의 압축강도 및 내구성에 미치는 영향을 체계적으로 종합하였다.

• 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.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.449-456
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• 2014

지오폴리머 반응은 매우 복잡하며, 플라이애쉬 화학조성, 입도분포, 자극제 농도와 종류, 양생온도, 양생시간 등이 지오폴리머 물성에 많은 영향을 미치고 있는 것으로 알려져 있다. 이 연구에서는 양생조건이 플라이애쉬 기반 지오폴리머 강도에 미치는 영향을 실험하기 위하여, 양생온도, 고온양생 전 전치시간, 고온에서의 양생시간 등을 변화시켜 양생조건 변화에 따른 지오폴리머 페이스트의 압축강도, SEM, 공극특성 등에 대하여 분석하였다. 실험 결과 양생온도가 높을수록 지오폴리머의 강도는 증가하였으며, 전양생시간이 길어질수록 지오폴리머 강도는 증가되었으나, 고온양생에서의 양생시간이 길어지면 압축강도가 저하현상이 관찰되었다. 고온에서의 양생시간이 길어지면 공극구조의 변화에 따라 강도 저하 현상이 관찰되었다. 따라서 양생온도와 양생시간은 지오폴리머 강도 및 미세구조에 큰 영향을 미치고 있는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제29권6호
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• pp.257-263
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• 2019

분쇄되지 않은 IGCC 슬래그와 Si 슬러지를 발포제로 사용하여 경량 지오폴리머를 제조하였다. 이때, Si 슬러지 첨가량에 따른 경량 지오폴리머의 물리/화학적 특성을 파악하고자 하였다. IGCC 슬래그, 알칼리활성화제, 그리고 Si 슬러지를 5 wt.% 이상 혼합하여 지오폴리머 페이스트를 제조하면 발열반응에 의해 페이스트의 온도가 수분내에 90℃ 이상 도달하였고, 이 발열반응으로 인해 지오폴리머 반응이 가속화되어 경화되었으나 너무 격렬한 발포반응 때문에 시편성형이 어려웠다. 시편의 압축강도와 밀도는 Si 슬러리의 첨가량이 증가할수록 모두 감소하는 경향을 보였으나, 10 wt.% 이상의 첨가에서는 압축강도와 밀도 모두 큰 변화를 보이지 않았다. 단순히 Si 슬러지의 첨가량 증가만으로 낮은 밀도를 달성하는 것에는 한계가 있으며 W/S 비의 조절을 통해 페이스트의 유동성을 조절하여 기공을 비교적 균일하게 제어하는 것이 중요하다고 판단되었다. 따라서, Si 슬러지 첨가량의 조절보다는 작업조건 및 기포형성에 적절한 W/S 비를 찾는 것이 중요하며, Si 슬러지 0~30 wt.% 첨가시에는 W/S 비를 0.2로, 실제 적용 가능성은 없으나 Si 슬러지 30 wt.% 이상 첨가시에는 0.28 이상으로 조절하는 것이 바람직한 것으로 사료되었다.