본 연구는 실리카 퓸을 사용한 시멘트 경화체의 황산염침식 저항성을 평가하기 위하여 수행되었다. 실리카 퓸을 시멘트 중량에 대하여 0, 5, 10 및 15%의 4단계로 대체한 모르타르 및 0 및 10%의 2단계로 대체한 페이스트를 제조하여 침지실험을 실시하였다. 황산나트륨용액에 510일 동안 모르타르 및 페이스트를 침지한 후 재령별 외관조사, 팽창, 압축강도 감소율 및 공극특성을 조사한 결과, 실리카 퓸 대체율에 관계없이 실리카 퓸을 대체한 시멘트 경화체는 황산염침식에 대하여 저항성이 매우 우수하였으나, 보통포틀랜드시멘트 모르타르 및 페이스트는 황산염침식에 의한 극심한 성능저하 현상이 관찰되었다.
Compressive strength, sulfate deterioration factor(SDF) and length change of 5 types of mortars immersed in sodium sulfate solution were observed. As the results of tests, it was found that the sulfate resistance of blended cement mortars were superior to that of portland cement mortars. Pore volume with diameter larger than 0.1 $\mu\textrm{m}$ of 5 types of pastes indicated that the micro-structures of blended cement pastes were denser, due to pozzolan reaction and latent hydraulic properties, than those of portland cement pastes. The XRD, ESEM, EDS and TG analyses demonstrated that the reactants such as ettringite and gypsum were significantly formed in portland cement pastes. Besides, compared with the $Ca(OH)_2$ content of ordinary portland cement pastes immersed in water and sodium sulfate solution, the $Ca(OH)_2$ contents of fly ash blended cement and ground granulated blast-furnace slag cement paste were about 58% and 28% in water, and 55% and 20% in sodium sulfate solution, respectively.
The objective of this work is to understand the deterioration mode of ordinary portland cement pastes and mortars immersed in 5% sodium sulfate solution for 510 days. In order to achieve the goal, x-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) are presented in this experimental work. Strength deterioration (SDF) and length change of the mortars were also measured to evaluate resistances to the attacking solution. The mortars were prepared by using water-cement ratio of 35%, 45% and 55%, respectively, and the water-cement ratio of pastes was fixed at 45%. Conclusively, the deterioration by sodium sulfate attack was primarily due to the formation of ettringite and thaumasite. This process of deterioration may submit the reasonable understanding on the sulfate attack mechanism of hardened cement pastes, mortars, and concretes.
본 연구는 보통 및 혼합시멘트계 모르타르의 황산염침식 저항성에 대한 노출조건의 영향을 평가하기 위하여 수행되었다. 모르타르를 제조한 후, 3종류 노출조건, 즉 1) 연속 완전침지, 2) 연속 반침지 및 3) 건습반복 조건에서 모르타르의 팽창, 강도, 밀도 등 역학적 성능변화를 52싸이클까지 주기적으로 관찰하였다. 실험결과에 따르면, 연속 반침지(Exposure B) 조건에 노출된 OPC 모르타르가 황산염침식에 의한 다량의 균열이 발생하므로써, 연속 완전침지 조건 및 건습반복 조건에 노출된 모르타르에 비하여 성능저하가 상대적으로 크게 나타났다. 그러나, 고로슬래그미분말 및 실리카퓸을 사용한 혼합시멘트계 모르타르는 낮은 투수성 및 조직구조의 밀실화효과에 의하여 노출조건에 관계없이 우수한 황산염침식 저항성을 보였다. 따라서, 콘크리트 구조물이 황산염침식 환경에 노출될 경우, 노출조건에 대한 고려가 반드시 이루어져야 할 것으로 판단된다.
This paper describes a study undertaken to determine the effect of ground calcium carbonate(GCC) cement mortar with respect to sulfate attack. It were investigated visual appearance and expansion of cement mortars with GCC immersed in artificial solution of 5% sodium sulfate during 510days. According to increasing replacement of GCC, the expansion ratio was comparatively superior to GCC0 mortar specimen. The test results indicated that cement mortars with GCC was benefit the resistance of sulfate attack due to micro filler effect.
Geopolymers are an important alternative material supporting recycling, sustainability, and waste management. Durability properties are among the most critical parameters to be investigated; in this study, the durability of manufactured geopolymer samples under the attack of 10% magnesium sulfate and 10% sodium sulfate solution was investigated. 180 cycles of freezing and thawing were also tested. The experimentally obtained results investigate the durability of geopolymer mortar prepared with fly ash (class F) and alkali activator. Three different quarry dust wastes replaced the river sand aggregate: limestone, marble, and basalt powder as fine filler aggregate in three different replacement ratios of 25%, 50%, and 75% to produce ten series of geopolymer composites. The geopolymer samples' visual appearance, weight changes, UPV, and strength properties were studied for up to 12 months at different time intervals of exposure to sulfate solutions to investigate sulfate resistance. In addition, Scanning Electron Microscopy (SEM), EDS, and XRD were used to study the microstructure of the samples. It was beneficial to include quarry waste as a filler aggregate in durability and mechanical properties. The compact matrix was demonstrated by microstructural analysis of the manufactured specimens. The geopolymer mortars immersed in sodium sulfate showed less strength reduction and deterioration than magnesium sulfate, indicating that magnesium sulfate is more aggressive than sodium sulfate. Therefore, it is concluded that using waste dust interrogation with partial replacement of river sand with fly ash-based geopolymers has satisfactory results in terms of durability properties of freeze-thaw and sulfate resistance.
Bondar, Dali;Lynsdale, C.J.;Milestone, N.B.;Hassani, N.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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제9권2호
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pp.145-158
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2015
The consequence of sulfate attack on geopolymer concrete, made from an alkali activated natural pozzolan (AANP) has been studied in this paper. Changes in the compressive strength, expansion and capillary water absorption of specimens have been investigated combined with phases determination by means of X-ray diffraction. At the end of present investigation which was to evaluate the performance of natural alumina silica based geopolymer concrete in sodium and magnesium sulfate solution, the loss of compressive strength and percentage of expansion of AANP concrete was recorded up to 19.4 % and 0.074, respectively.
이 연구는 보통포틀랜드시멘트로 제조된 모르타르 및 페이스트 샘플의 황산염침식 저항성을 평가하기 위하여 수행되었다. 주요 실험변수는 사용된 황산염용액의 온도조건으로써, 각각 $4^{\circ}C$, $10^{\circ}C$ 및 $20^{\circ}C$로 유지된 5% 황산나트륨 용액에 침지한 모르타르의 침지재령별 팽창, 압축강도 및 휨강도를 측정 한 후, 황산염침식 저항성을 평가하였다. 뿐만 아니라, XRD, DSC 및 SEM/EDS와 같은 기기분석 기법을 이용하여 저온환경에 노출된 페이스트 샘플 중에 생성된 반응생성물 조사 및 미세구조 분석도 아울러 실시하였다. 실험 결과에 의하면, 황산염침식에 의한 모르타르의 성능 저하는 시험용액 온도에 매우 의존적으로 나타났으며, 특히, 저온환경에서는 쏘마싸이트의 생성으로 인한 성능 저하가 매우 극심하게 나타남을 확인할 수 있었다. 따라서, 저온의 황산염환경에 콘크리트구조물이 노출될 경우 세심한 주의가 요구된다.
유해 환경하에 노출된 숏크리트는 시간이 경과함에 따라 각종 유해이온의 침식으로 인하여 열화하게 된다. 본 연구에서는 이와 같은 환경에 노출된 숏크리트의 열화특성을 평가하기 위하여 황산염 및 산에 대한 화학적침식에 대하여 유해이온에 각각 60주 동안 침지한 숏크리트 코어 공시체를 대상으로 외관조사, 압축강도, 부착강도 및 기기분석을 실시하였다. 그 결과 용액의 종류에 관계없이 침지재령 60주에서 균열, 박리 등으로 인한 표면손상이 심각한 상태였으며, 압축 및 부착강도는 초기재령에서는 수중양생한 공시체보다 상회하는 결과를 보였으나 장기재령에서는 역전되는 현상을 보여주었다.
As this study is to test effects of sulfate attack on deterioration of concrete using in crushed aggregates. Besides tests have been carried out with concrete by river sand and crushed sand by fine sand, concrete mixes various proportions of slica fume and fly ash(up to 15$\%$ by weight fo cement) were prepared and immersed in pure water, sodium sulfate solution for 28 and 60days. Test on the change in the weight and compressive strength of concrete according to the duration of immersion time and the content of slica fume and fly ash was performed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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