• Advances in concrete construction
• /
• 제17권5호
• /
• pp.245-255
• /
• 2024

The problem of carbonation-induced corrosion has become a concern in recent times, especially in the 21^st century, due to the increase in global temperatures and carbon dioxide (CO₂) concentration in the atmosphere possessing a significant threat to the durability of reinforced concrete (RC) structures worldwide, especially in inland tropical regions where carbonation is the most significant concrete degradation mechanism. Therefore, a study was conducted to predict the impact of global warming on the carbonation of RC structures in Lusaka, Zambia, and Tokyo, Japan. The Impact was estimated based on a carbonation meta-model that applies the analytic solution of Fick's 1st law using literature-based concrete mix design data and forecasted local temperature and CO₂ concentration data over a 100-year period with relative humidity assumed constant. The results showed that CO₂ diffusion increased between 17-31%, effecting a 40-45% rise in carbonation coefficient and a significant reduction in corrosion initiation time of 50-52% in the two cities. Moreover, for the same water-cement ratio, Lusaka showed almost twice higher carbonation coefficient values and one third shorter corrosion initiation time compared to Tokyo, mainly due to its higher temperature and low relative humidity. Additionally, the carbonation propagation depth at the end of 100 years was between 12-22 mm in Tokyo and 18-40 mm in Lusaka. These findings indicate that RC structures in these cities are at risk of rapid deterioration, especially in Lusaka, where they are more vulnerable.

• 토지주택연구
• /
• 제15권1호
• /
• pp.147-156
• /
• 2024

본 연구는 시멘트 클링커 제조에 사용되는 탄산염 광물인 석회석(CaCO₃)을 CO₂가 결합되어 있지 않은 탈탄산 원료를 사용하여 제조 공정 중에 발생하는 CO₂를 저감하고자 하는 연구로 다양한 산업부산물 중 폐콘크리트에 부착되어 있는 시멘트페이스트를 이용하고자 하였다. 일반적으로 시멘트용 석회석은 최소한 CaCO₃의 함유량이 80% 이상(CaO, 44% 이상)의 것을 사용해야만 시멘트 클링커의 품질을 확보할 수 있다. 하지만 폐콘크리트 미분말의 CaO 함량은 평균 20% 정도로 시멘트 클링커 원료로 사용하기 위하여 CaO 함량을 35% 이상으로 조성비를 올려줘야 이용이 가능하다. 따라서 폐콘크리트 미분말의 조성 광물 경도차이를 이용하여 경도가 상대적으로 낮은 CaO 형태의 광물을 선택적으로 분쇄하여 분급 및 체가름을 할 경우 CaO 함량을 35% 이상 상승시킬 수 있다. 이에 본 연구에서는 분쇄 공정을 통해 경도가 상대적으로 낮은 CaO를 함유한 광물들을 선택적으로 분쇄하여 효율적으로 CaO와 SiO₂ 외 기타 성분을 분리하는 최적 조건에 대하여 실험적 및 통계적으로 검토·분석하였다. 시멘트 크링커 원료로서 탈탄산된 35% 이상 CaO를 함유한 폐콘크리트 미분말 제조를 위한 최적 분쇄 조건 실험 결과, 분쇄 시간 5분 이내, 피분쇄물 종류 30mm, 피분쇄물양 1.0 이상이 최적 조건인 것을 알 수 있었지만 단일 입도의 분쇄물이 아닌 혼합입도의 분쇄물에 대한 검토가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제16권5호
• /
• pp.3587-3595
• /
• 2015

본 연구에서는 저비용의 저심도 도시철도시스템을 구축하기 위하여 산업부산물인 고로슬래그 미분말, 플라이애시 및 급냉 전기로 산화슬래그를 사용하여 개발된 저탄소 친환경 PC 박스용 콘크리트의 역학적 성능 및 내구성을 평가 하였다. 역학적 특성을 평가한 결과, 재령 1일 압축강도는 모든 조건에서 설계기준강도($f_{ck}$) 35MPa의 90% 이상 강도 발현 하는 것으로 나타나 공기단축 가능으로 건설비용을 절감할 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 소요의 물성 및 설계기준강도($f_{ck}$) 35MPa를 만족하는 범위에서 시멘트 단독 사용 조건보다 염소이온침투성 및 확산계수가 낮게 나타나 내염성능이 우수한 것으로 나타났으며, 동결융해 저항성 및 화학저항성의 경우에도 내구성능이 우수한 것으로 나타났다. 따라서 저탄소 친환경 PC 박스용 콘크리트를 사용할 경우, 시멘트 제조 시 발생되는 이산화탄소 및 환경부하를 저감할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국건축시공학회지
• /
• 제24권3호
• /
• pp.285-295
• /
• 2024

본 연구에서는 500℃·hr의 증기양생을 실시한 OPC 페이스트에 대하여 1atm 20% 농도의 CO₂와 5atm 99% 농도의 고농도 CO₂ 조건 하의 촉진 탄산화의 영향평가를 수행하였다. 이를 위하여 XRD, FT-IR을 통한 화학적 분석과 SEM, 압축강도 측정을 통한 물리적 특성 분석을 실시하였다. 그 결과 CO₂ 20% 농도의 상압 탄산화를 수행하는 경우 뚜렷한 내부 조직구조 치밀화 및 압축강도 증진 효과를 관찰할 수 있었고, CO₂ 99% 농도의 5atm 가압 탄산화를 실시할 경우 표면조직구조가 빠르게 치밀해지며 CO₂ 확산침투율이 크게 떨어지게 되어 압축강도 등 유의미한 수준의 물리적 특성 개선이 일어날 정도의 탄산화를 진행할 수 없었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제7권1호
• /
• pp.22-28
• /
• 2019

시멘트는 건설업에의 기초소재이지만 시멘트 제조시 고온의 소성이 필요하고, 소성시의 원료 및 연료로부터 발생하는 $CO_2$는 새로운 환경문제로 인식되어 이를 저감하기 위한 노력이 지속되고 있다. 콘크리트 분야에서의 $CO_2$ 저감을 위한 기술은 고로슬래그 및 플라이애시 등의 혼합시멘트 사용을 권장하는 것이 저감 대책의 대부분을 차지하고 있다. 또한 콘크리트 구조물 해체 시 발생하는 건설폐기물도 또 다른 환경문제로 인식되며 재활용률을 높이기 위한 여러 가지 방안들이 시행되고 있다. 본 연구는 구조물 해체 시 발생하는 무기계 재생원료를 리사이클을 통해 시멘트 제조의 원료로서 활용하기 위한 것이다. 폐콘크리트, 폐시멘트블록, 폐점토벽돌 및 폐천장재 미분말의 원료조성 검토를 통해 시멘트의 원료로서 활용하고자 한다. 연구결과 재생원료의 원료조성 및 조합을 통해 저탄소형 수경성 시멘트 결합재 제조가 가능한 것을 확인하였다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
• /
• 한국건축시공학회 2016년도 춘계 학술논문 발표대회
• /
• pp.118-119
• /
• 2016

γ-C₂S is known as a kind of substance that it does not react with water at room temperature. However it could react with the CO₂ producing CaCO₃ and silica gel as the carbonation products. Thus γ-C₂S can be used as a mineral addition to improve the compressive strength and durability of concrete. On the other hand, the manufacture of γ-C₂S can give an effective utilization of industrial by-product with low energy consumption and low CO₂ emission. This paper aims to summarize the development situation on this field.

• KIEAE Journal
• /
• 제15권1호
• /
• pp.147-154
• /
• 2015

Environmental impact assessment techniques have been developed as a result of the worldwide efforts to reduce the environmental impact of global warming. By using the quantification method in the construction industry, it is now possible to manage the greenhouse gas is to systematically evaluate the impact on the environment over the entire construction process. In particular, the proportion of greenhouse gas emissions at the production stage of construction material occupied is high, and efforts are needed in the construction field. In this study, intended for concrete products for the construction materials, by using the LCA evaluation method, we compared the results of environmental impact assessment and carbon emissions of developing products that have been applied low-carbon technologies compared to existing products. As a result, by introducing a raw material of industrial waste, showed carbon reduction. Through a comparison of the carbon emission reduction effect of low-carbon technologies, it is intended to provide academic data for the evaluation of greenhouse gases in the construction sector and the development of low-carbon technologies of the future.

• Computers and Concrete
• /
• 제12권6호
• /
• pp.755-774
• /
• 2013

Considering the well known environmental issues of cement manufacturing (direct and indirect levels of $CO_2$ emissions), clinker replacement by supplementary cementing materials (SCM) can be a very promising first step in reducing considerably the associated emissions. However, such a reduction is possible up to a particular level of SCM utilization, influenced by the rate of its pozzolanic reaction. In this study a (4-step) structured methodology is proposed in order to be able to further adjust the concrete mix design of a particular SCM, in achieving additional reduction of the associated levels of $CO_2$ emissions and being at the same time accepted from a derived concrete strength and service life point of view. On this note, the aim of this study is twofold. To evaluate the environmental contribution of each concrete component and to provide the best possible mix design configuration, balanced between the principles of sustainability (low environmental cost) and durability (accepted concrete strength and service life ). It is shown that such a balance can be achieved, by utilising SCM by-products in the concrete mix, reducing in this way the fixed environmental emissions without compromising the long-term safety and durability of the structure.

• 한국환경과학회지
• /
• 제29권6호
• /
• pp.605-612
• /
• 2020

To improve the initial strength and stability of lightweight-foamed concrete, which shows suitable sound absorption and insulation characteristics, the effect of CO₂-reduced cement on the properties of the concrete was investigated. Various mixing ratios were applied by substituting a certain amount of slag and Calcium Sulfo Aluminate (CSA) in CO₂-reduced Ordinary Portland Cement (OPC) and the physical properties of the samples were examined using the Korean Standard. The kiln temperatures of the CSA were 100-200℃ ; these values are lower than those of OPC and can lead to energy saving. In addition, the low limestone content reduces greenhouse gas emissions by 20 %. Adding a small amount of CSA in OPC content activates Ca-Al-H₂-based hydrates, and the initial compressive strength of the concrete is improved. As the CSA content increased, the thermal conductivity of the concrete decreased by up to 8% compared to plain concrete, thus indicating an improvement in its insulation. Therefore, the settlement stability was improved as the addition of CSA shortened the setting time.

• 자원리싸이클링
• /
• 제29권1호
• /
• pp.53-61
• /
• 2020

본 연구는 시멘트 대비 산업부산물을 90% 이상 대체한 친환경 결합재를 이용하여 저강도·고유동을 갖는 지반보수용 기포콘크리트 소재를 개발하기 위한 연구로서, 산업부산물을 다량 활용시 발생하는 기포콘크리트의 초기 침하율 및 체적변화를 개선하기 위하여 CSA(Calcium sulfo aluminate)를 소량 대체하여 기초특성을 평가하였다. 기포콘크리트용 친환경 결합재 대비 CSA의 대체율은 2.5, 5, 10%로, 굳지않은 특성, 경화특성, 공극구조 및 수화물을 분석하였다. 실험결과 친환경 결합재 사용시의 높은 침하깊이를 CSA 2.5% 사용만으로도 개선할 수 있었으며, 그로인해 경화 후에도 타설된 시험체의 상중하의 중량편차도 개선되었다. CSA 첨가에 따라 공극구조도 작고 균일한 사이즈의 독립기포 형성에 기여하였으며, 초기강도는 개선되었다. 그러나 CSA의 혼입률의 증가에 따라 장기강도는 감소하였으나, 5% 이하를 사용할 경우 목표강도를 만족하였다. 이로써 산업부산물을 다량 활용한 친환경 결합재에 CSA의 2.5% 첨가만으로도 목표성능의 저강도 고유동을 갖는 지반 보수용 기포콘크리트 제조가 가능한 것을 확인하였다.