하수도, 오 폐수, 토양 속, 지하수 및 해수 등의 환경에 건설되는 콘크리트 구조물은 산 및 황산염에 노출되어 있다. 이 같은 산 및 황산염 침투로 포틀랜드 시멘트 중의 수화생성물과 산 및 황산염 이온이 반응하여 팽창 수화물을 생성함으로써 콘크리트에 팽창 및 균열을 발생시켜, 결국 콘크리트 매트릭스에 손상을 일으킨다. 따라서 이 연구의 목적은 콘크리트의 황산 및 황산염 침투 저항성에 미치는 광물질 혼화재의 영향을 평가하여, 황산 및 황산염 침투에 대한 고저항성 콘크리트를 제시하는 것이다. 이를 위하여 광물질 혼화재의 형태 및 비율을 변화시킨 OPC, 2성분계 및 3성분계의 3가지 종류의 시멘트를 사용하여 물-결합재비 32% 및 43%인 콘크리트를 제조하였다. 제작된 콘크리트 시편은 민물, 5% 황산, 10% 황산나트륨 및 10% 황산마그네슘 용액에 재령 28, 56, 91, 182 및 365일 동안 각각 침지시켰다. 콘크리트의 황산 및 황산염 침투 저항성을 평가하기 위하여 외관변화 관찰과 압축강도 비 및 질량 변화율을 측정하였다. 그 결과, 광물질 혼화재를 혼입한 콘크리트의 황산 및 황산나트륨 침투에 대한 저항성은 OPC 콘크리트 경우 보다 훨씬 우수한 것으로 나타났으나, 황산마그네슘의 경우 비결합재질의 규산마그네슘수화물(M-S-H)의 형성으로 광물질 혼화재를 혼입한 콘크리트가 OPC 콘크리트보다 불리한 것으로 나타났다.
본 연구는 선행연구에서 도출한 다량의 광물질 혼화재를 사용한 고강도 콘크리트(HVMAC)의 내구성을 3성분계 콘크리트(TBC)와 시멘트만 사용한 콘크리트(NC)에 대해서 비교 평가하고자 하였다. 내구성 평가 종류는 염화물 침투 저항성, 동결융해 저항성, 두가지 전처리 조건으로 비교 평가한 탄산화 저항성, 5% 황산($H_2SO_4$), 10% 황산나트륨($Na_2SO_4$) 및 10% 황산마그네슘($MgSO_4$) 용액을 선정하여 황산 및 황산염 저항성 평가를 수행하였다. HVMAC는 모든 재령에서 우수한 염화물 침투 저항성을 나타내었고, 동결융해에 대한 내구성 지수가 100%에 가까운 우수한 결과를 나타내었다. 탄산화 저항성 평가 결과, HVMAC가 TBC보다 저감효과가 있었으며, 양생기간을 증가시켰을 때 콘크리트 내부조직을 치밀하게 만들어 탄산화 저항성을 향상시켰다. 황산 및 황산염 저항성 평가에서 HVMAC가 가장 우수한 것으로 나타났다. 다량의 혼화재 적용에 따른 수산화칼슘 생성량과 $C_3A$가 적어 황산 및 황산염에 의한 열화가 저감된 효과로 강도 감소 및 질량 변화가 작게 나타난 것으로 확인되었다.
2실 구조의 바이폴라막 전기투석(EDBM) 공정을 이용하여 황산암모늄으로부터 황산과 암모니아수를 제조하기 위한 연구를 수행하였다. 황산암모늄 농도가 20 wt%인 용액에 대해 전류밀도 및 농축조에서의 황산 농도를 변화시켜 가면서 전기투석을 실시하였다. 전류밀도를 $25{\sim}100\;mA/cm^2$의 범위에서 운전한 결과 전류밀도가 증가할수록 전류효율은 증가하였다. 그러나 농축조의 황산이 음이온교환막을 통해 희석조로 확산됨으로써 일반적인 탈염용 전기투석 공정에 비해 효율이 크게 떨어지는 것으로 나타났다. 또한 농축조의 황산농도가 증가할수록 음이온교환막에서 황산의 확산속도가 증가하여 전류효율은 급격히 감소하였다. 한편 전류밀도가 증가할수록 스택의 전기저항은 감소하였는데 이는 바이폴라막의 전이영역에서 높은 전기장하에서 물이 분해되면서 발생하는 주울열에 기인하는 것으로 해석된다. 실험 결과 2실 구조의 EDBM 공정을 통해 황산암모늄으로부터 황산과 암모니아수를 생산하기 위해서는 전류효율과 전기저항 측면에서 높은 전류밀도로 운전하는 것이 효과적인 것으로 나타났다. 그러나 실제 공정에 적용되기 위해서는 전류효율을 높이면서 농축조의 황산농도를 높일 수 있는 연구가 추가적으로 진행되어야 할 것으로 판단되었다.
In this study, analyzed the effect of using CGS before and after the pre-treatment process as fine aggregate on the resistance to sulfate attack in concrete. As a result of the analysis, Although it showed a similar tendency to Plain (CS100), it is judged that it is necessary to analyze the resistance to sulfate attack due to the increase in immersion periods such as 180 days and 365 days.
본 연구에서는 산 및 황산염 저항성에 미치는 시멘트 종류의 영향을 평가하기 위하여 물-결합재 비 32% 및 43%에 대해서 보통 포틀랜드 시멘트(OPC), 2성분계 시멘트(BBC), 및 3성분계 시멘트(TBC)와 같은 3종류의 시멘트를 사용한 콘크리트 공시체를 제작하였다. 제작된 콘크리트 공시체에 대해서 JSTM C 7401에 따라 5% 황산, 10% 황산나트륨 나트륨 및 10% 황산마그네슘 용액에 의한 침지실험을 통하여 재령에 따른 외관 변화 및 질량 감소율을 평가하였다. 재령 91동안의 침지실험 결과로부터, 콘크리트의 산 및 황산염에 대한 저항성은 물-결합재비가 감소할수록 증가하고, BBC와 TBC 콘크리트가 OPC 콘크리트보다 우수한 것으로 나타났다.
In this research influences of type and concentration of alkali activator and curing condition on the hydration, and properties of alkali activated blast furnace slag(AAS) concrete were investigated. Sodium carbonate and sulfate were used as alkali activators and their concentration were 4~10 weight percent with Na$_2$O equivalent to binder. The curing conditions were standard curing using 23$^{\circ}C$ water and activated curing chamber at $65^{\circ}C$. Results show that in case of sodium carbonate addition high early strengths were gained by activation of early hydration, but later strength gained was slight. On the other side sodium sulfate strengths were continuously increased with adding amount and ages. Steam curing activated early hydration so that early strengths were improved but later strengths were similar to standard curing. The strength reduction of AAS mortar with sodium sulfate was less than OPC mortar in 5% sulfuric acid solution so that AAS concrete can be useful for acid-resistance concrete.
The aim of this study is to develop crack self-healing concrete and repair materials with the sulfate resistance using geo-materials and by-products for practical industrial application. Research has been done on the healing of cracks in aged concrete, but it seems that very little is known about the actual healing mechanism and its conditions. In this research, the essential properties of geo-materials with pozzolanic reaction for self-healing were analyzed and discussed.
Kurtoglu, Ahmet Emin;Alzeebaree, Radhwan;Aljumaili, Omar;Nis, Anil;Gulsan, Mehmet Eren;Humur, Ghassan;Cevik, Abdulkadir
Advances in concrete construction
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제6권4호
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pp.345-362
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2018
In this paper, mechanical and short-term durability properties of fly ash and slag based geopolymer concretes (FAGPC-SGPC) were investigated. The alkaline solution was prepared with a mixture of sodium silicate solution ($Na_2SiO_3$) and sodium hydroxide solution (NaOH) for geopolymer concretes. Ordinary Portland Cement (OPC) concrete was also produced for comparison. Main objective of the study was to examine the usability of geopolymer concretes instead of the ordinary Portland cement concrete for structural use. In addition to this, this study was aimed to make a contribution to standardization process of the geopolymer concretes in the construction industry. For this purpose; SGPC, FAGPC and OPC specimens were exposed to sulfuric acid ($H_2SO_4$), magnesium sulfate ($MgSO_4$) and sea water (NaCl) solutions with concentrations of 5%, 5% and 3.5%, respectively. Visual inspection and weight change of the specimens were evaluated in terms of durability aspects. For the mechanical aspects; compression, splitting tensile and flexural strength tests were conducted before and after the chemical attacks to investigate the residual mechanical strengths of geopolymer concretes under chemical attacks. Results indicated that SGPC (100% slag) is stronger and durable than the FAGPC due to more stable and strong cross-linked alumina-silicate polymer structure. In addition, FAGPC specimens (100% fly ash) showed better durability resistance than the OPC specimens. However, FAGPC specimens (100% fly ash) demonstrated lower mechanical performance as compared to OPC specimens due to low reactivity of fly ash particles, low amount of calcium and more porous structure. Among the chemical environments, sulfuric acid ($H_2SO_4$) was most dangerous environment for all concrete types.
The effect of gelatine on the electrodeposition of copper in cupric sulfate-sulfuric acid solution was investi-gated using an ac impedance technique. In the presence of gelatine, the charge transfer resistance was in-creased and the electrical double layer capacitance was decreased. A model was suggested to explain the im-pedance spectra and it fitted well the experimental data. Also the uniformity of deposit thickness was in-creased while the grain size was decreased by the addition of gelatine.
The setting time of alkali activated slag cement tends to be much faster than ordinary Portland cement, and its compressive strength had been higher from the 1 day but became lower than that of the cement on the 28 days. According to the results of the surface observation, weight loss, compressed strength, and erosion depth tests on the sulphuric acid solution. It has been drawn that alkali activated slag cement has a higher sulphate resistance than ordinary Portland cement, and in particular, the alkali activated slag cement added 5 wt% alumina cement has little deterioration on the sulphuric acid solution. The reason why the alkali activated slag cement has higher sulphate resistance than other hardened cement pastes is that it has no $Ca(OH)_2$ reactive to sulphate ion, and there is little $CaSO_4{\cdot}2H_2O$ production causing volume expansion, unlike other pastes. And it is supposed that $Al(OH)_3$ hydrates with high sulphate resistance, which is produced by adding the alumina cement increases the sulfate resistance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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