-
1. μ λ‘
-
2. μΌμμ΄μ¨μ ν‘μ°© μ€ν λ° λΆμ
-
2.1 μλ©νΈ μνλ¬Όμ μΈμ‘°ν©μ±λ¬Ό μ μ
-
2.2 μνλ¬Όμ μΌμμ΄μ¨ ν‘μ°© μ€ν
-
3. μ€νκ²°κ³Ό λ° ν΄μ
-
3.1 μλ©νΈ μνλ¬Όλ³ μΌμν‘μ°© κ±°λ
-
3.2 AFm μμ μΌμμ΄μ¨ ν‘μ°©κ±°λ ν΄μκΈ°λ²
-
3.3 C-S-H μμ μΌμμ΄μ¨ ν‘μ°©κ±°λμ ν΄μκΈ°λ²
-
4. κ²° λ‘
1. μ λ‘
μ½ν¬λ¦¬νΈμ μΌν΄λ μ¬λ£μ λ°μ€ν¨κ³Ό μ΄μνμ νΉμ±μ μν΄ μ§λ°°λλ€. μ¬λ£μ λ°μ€ν¨μ μΌμμ΄μ¨μ μΉ¨ν¬λ₯Ό λλ¦¬κ² νλ©°,1-2) μ΄μνμ νΉμ±μ μΌμμ΄μ¨μ κ³ μ νλ ₯κ³Ό μ κ΄λλ€.3) μΌμμ΄μ¨μ κ³ μ νλ μ½ν¬λ¦¬νΈλ΄μ μμ μΌμμ΄μ¨ λλλ₯Ό ν¬κ² κ°μμμΌμ μ² κ·Όμ λΆλννΌλ§μ΄ νκ΄΄λλ μκΈ°λ₯Ό λ¦μΆ°μ£Όλ κΈμ μ μΈ κ²°κ³Όλ₯Ό μ΄λνλ€. λ°λΌμ,
μ½ν¬λ¦¬νΈμ μΌν΄λ₯Ό ν©λ¦¬μ μΌλ‘ ν΄μνκΈ° μν΄μ μΌμμ΄μ¨ κ³ μ νλ ₯μ λν μ¬λ°λ₯Έ μ΄ν΄λ μ€μνμ§λ§, μλ©νΈμ μ¬λ£ νΉμ±μ κΈ°μΈν μΌμμ΄μ¨ κ³ μ νλ ₯μ ν‘μ°©λ©μ»€λμ¦μ
λ€λ£¬ 체κ³μ μΈ μ΄λ‘ λ° μ€νμ μ°κ΅¬μ¬λ‘λ λλ¬Όλ€.
μΌλ°μ μΌλ‘ μ½ν¬λ¦¬νΈ λ΄μ μ‘΄μ¬νλ μΌμμ΄μ¨μ μμ μΌμμ΄μ¨(free chloride)κ³Ό κ³ μ μΌμμ΄μ¨(bound chloride)μ ννλ‘ μ‘΄μ¬νλ€.
μμ μΌμμ΄μ¨μ΄λ 곡극μ λ΄μ ν΄λ¦¬λ μΌμμ΄μ¨μ μΌμ»«λ κ²μΌλ‘, μ½ν¬λ¦¬νΈ λ΄λΆμμ μμ λ‘κ² μ΄λνμ¬ μ² κ·Όμ λΆμλ°μμ μ λ°μν¨λ€4). λ°λ©΄, κ³ μ μΌμμ΄μ¨μ΄λ μ½ν¬λ¦¬νΈ λ΄λΆμ μΉ¨ν¬λ μμ μΌμμ΄μ¨μ μΌλΆκ° μλ©νΈμ μ±λΆ λ° μνλ¬Όκ³Ό ννμ λ°μνκ±°λ μ‘°μ§κ΅¬μ‘° νλ©΄μμ 물리μ μνΈμμ©λ ₯μ
μνμ¬ ν‘μ°©λ κ²μΌλ‘, μ² κ·ΌλΆμκ³Όλ 무κ΄ν κ²μΌλ‘ μλ €μ Έ μλ€.7) μ΄λ¬ν κ³ μ μΌμμ΄μ¨μ μ½ν¬λ¦¬νΈ λ΄μ 물리μ λλ ννμ μΌλ‘ ν‘μ°©λ μΌμμ΄μ¨μΌλ‘ λλμ΄ μ§λ€.
λνμ μΈ μΌμμ΄μ¨ κ³ μ ν μ€νλ°©λ²μΌλ‘λ (a) μλ©νΈ μ½ν¬λ¦¬νΈ λ°°ν©μμ μΌμμ΄μ¨μ μ νΌμ
νμ¬ μΌμ μμκΈ°κ° ν μ΄μΌμμ΄μ¨λκ³Ό μμ μΌμμ΄μ¨λμ μΈ‘μ νλ
λ°©λ²,8) (b) μΉ¨μ§μ€νλ°©λ²,9) (c) μΌμ ν¬κΈ°λ‘ λΆμν μλ£λ₯Ό μΌμ μ©μ‘μ μΉ¨μ§ν ννλλλ₯Ό μΈ‘μ νλ λ°©λ²10) λ±μ΄ μλ€. λ€λ₯Έ λ°©λ²λ€μ μ΄ μΌμμ΄μ¨λκ³Ό μμ μΌμμ΄μ¨λμ λͺ¨λ μΈ‘μ νμ¬μΌ νμ§λ§ ννλλλ²μ μ©μ‘μ€μ λλλ§ μΈ‘μ νλ©΄ ꡬμ μΌμμ΄μ¨λμ κ³μ°ν
μ μλ€λ μ₯μ μ΄ μλ€. λν, μ κΈ°μλμνμμ μΌμμ΄μ¨ ꡬμμ μΈ‘μ νλ μ€νκΈ°λ²μ΄ μ μλκΈ°λ νμλ€.11) μ΅κ·Όμλ μλ©νΈ μνλ¬Όμ μΌμμμ λ°μμ±μ ν΅μ기곡λͺ
λΆκ΄λ²μ μ΄μ©νμ¬ κ΅¬λͺ
νκ±°λ12) ν©μ±λ¬Όμ ꡬννμ¬ μΌμμ΄μ¨κ³Όμ μνΈ κ°μμ±μ μ°κ΅¬νλ μμ€μ μ΄λ₯΄λ λ€.13)
μΌλ°μ μΌλ‘, μΌμμ΄μ¨μ κ³ μ ν μν₯μΈμλ‘λ (a) μλ©νΈμ ννμ μ‘°μ± λ° μ’
λ₯, (b) κ΄λ¬Όμ§ νΌνμ¬μ μ’
λ₯ λ° νΌμ
λ, (c) μμ쑰건, (d)
λ
ΈμΆμ‘°κ±΄, (e) μΌμμ΄μ¨μ λμ
μ λ±μΌλ‘ μλ €μ Έ μλ€.7) λ°λΌμ, μΌμμ΄μ¨μ κ³ μ ν λ©μ»€λμ¦μ μ νν ꡬλͺ
νκΈ° μν΄μλ μ΄λ€ μν₯μΈμκ° μνλ¬Όμ λ―ΈμΉλ μν₯μ μνΈ μ°κ³μμΌμ μμλ³ μΌμμ΄μ¨μ ν‘μ°©μ λ―ΈμΉλ
μν₯μ΄ μ λμ μΌλ‘ κ³ μ°°λμ΄μΌ νλ€.
ννΈ, μ‘μμμ λ¬Όμ§μ ν‘μ°©μ pH, ν‘μ°©μ μ μ’
λ₯ λ° λλ, μ©μ μ μ’
λ₯ λ° μ©ν΄λ, μ¨λ λ±μ λ€μν μμΈμ μνμ¬ μν₯μ λ°λ κ²μΌλ‘ μλ €μ‘λ€.
ν‘μ°©μ λ‘μ μνλ¬Όμ μν ν‘μ°©μ νλ©΄μ , μΈκ³΅κ²½ λΆν¬, νλ©΄μ°νλ¬Ό, μ ν λ±μ΄ μ§λ°°μμΈμ΄λ©°(Fig. 1), 곡극μμμλ μ©λ§€μ μ©μ§κ°μ λΆμμ νμ
λ° κ·Ήμ±μ μνμ¬ μ©ν΄, νν©, ν΄λ¦¬μμ©μ΄ λ°μνκ³ , ν‘μ°©μ μ 곡극μ κ°μ κ³λ©΄ νΌν‘μ°©μμμλ λΆμν‘μ°©, κ°μν‘μ°©, 물리ν‘μ°©, ννν‘μ°© λ±μ λ€μν
λ©μ»€λμ¦μ μν΄ ν‘μ°©μ΄ λ°μλ μ μλ€.14) λ°λΌμ, ν©λ¦¬μ±μ κ°λ μΌμμ΄μ¨ κ³ μ ν ν΄μμ νκΈ° μν΄μλ μλ©νΈ λ° μ½ν¬λ¦¬νΈ μ¬λ£ κ³Όν κΈ°λ°μ λ°νμ λμ΄ μλ©νΈ μνλ¬Όκ³Ό μΌμμ΄μ¨κ³Όμ λ°μμ±μ
μ λμ μΌλ‘ μ μν νμκ° μλ€.
|
Fig. 1 Governing factors on adsorption in aqueous phase5)
|
|
|
Fig. 2 Hydration products of Portland cement6)
|
λ³Έ μ°κ΅¬μ λͺ©μ μ μΌμμ΄μ¨ μΉ¨ν¬λ‘ μΈν μ½ν¬λ¦¬νΈμ μ΄νμ λν μ°κ΅¬μ μΌνμΌλ‘ μλ©νΈκ³ μνλ¬Όμ μΌμμ΄μ¨ ν‘μ°© νμμ λ©μ»€λμ¦μ ꡬλͺ
νλλ° μλ€.
μλ©νΈμ κ΄λ¬Όνμ μ‘°μ±μΌλ‘λΆν° μ£Όμ μνλ¬Ό(Fig. 2)μ ν λλ‘ μΌμμ΄μ¨ ν‘μ°© λ©μ»€λμ¦μ λΆμνκΈ° μνμ¬ μΌμμ΄μ¨ ν‘μ°©νμμ ꡬννμ¬ λ°μ μ€νμ μΌλ‘
λ°μλ λ° λ°μ μλλ₯Ό κ³ μ°°νμλ€. ν‘μ°©μλλ‘λΆν° κ° μνλ¬Όμ μΌμμ΄μ¨κ³Ό μνΈ λ°μμ±μ λΆμνμ¬ ν‘μ°© νΉμ± λ° λ©μ»€λμ¦μ λΆμνμλ€.
2. μΌμμ΄μ¨μ ν‘μ°© μ€ν λ° λΆμ
2.1 μλ©νΈ μνλ¬Όμ μΈμ‘°ν©μ±λ¬Ό μ μ
μμ°νμΉΌμ(Ca(OH)2, CH)μ ννμ μλ 99% μ΄μμΈ ν곡μ νμ μ¬μ©νμλ€.
C3S μμ Ca/Si λΉμ¨ 1.5λ₯Ό μ‘°μ±νμ¬ CaCO3μ SiO2λ₯Ό ννλλ‘ μ μΌλ‘ νΌν©νμ¬ 7μκ° λμ 1400Β°Cμμ μμ±ν ν, λκ° ν μ¬μ°¨ λ°λ³΅νμ¬ μΈμ‘° ν©μ±λ C3S μμ μ»μλ€. μ΄λ₯Ό λ¬Όμ μμ΄ κ΅λ°ν ν, λ°νλ 쑰건μμ 2λ¬κ° μμνμ¬ C-S-H μμ΄ μ»μ΄μ‘λ€.
C3A μμ CaCO3μ Al2O3λ₯Ό ννλλ‘ μ μΌλ‘ νΌν©νμ¬ 3μκ° λμ 1400Β°Cμμ μμ±νμλ€. μ΄ν λκ°ν ν, κ°μ 쑰건μμ λ€μ μμ±μ λ°λ³΅νμ¬ μΈμ‘°ν©μ±λ¬Όμ μ»μλ€. μ΄λ κ²
ν΄μ μ»μ C3Aλ₯Ό μκ³ , λ¬Όμ λͺ°λΉμ¨μ κ³ λ €νμ¬ ννλλ‘ μ μΌλ‘ νΌμ
ν ν, 20Β°Cμ λ°ν쑰건μμ 1μ£ΌμΌκ° μμνμ¬ λͺ¨λ
Έμ€νμ΄νΈ(3CaOΒ·Al2O3Β·3CaSO4Β·10H2O, AFm)λ₯Ό ν©μ±νμλ€.
μνΈλ¦°κ°μ΄νΈ(3CaOΒ·Al2O3Β·3CaSO4Β·32H2O, AFt)λ Ca(OH)2μ Al2(SO4)3, κ·Έλ¦¬κ³ λ¬Όμ μμ΄ κ΅λ°ν ν, 4μ£Ό λμ μμνμλ€.
κ° μνλ¬Όμ μ€νμ κΉμ§ μμΈν€μμ μΉ¨μ§νμ¬ λ³΄κ΄λμλ€. ν©μ±λ μνλ¬Όμ XRDμ TGA λΆμμΌλ‘ μνλ¬Όμ΄ μ λλ‘ κ΅¬νλμλμ§ ννλΆμνμ¬ νμΈνκ³
μ€ννμλ€.
2.2 μνλ¬Όμ μΌμμ΄μ¨ ν‘μ°© μ€ν
Fig. 3κ³Ό κ°μ μ€νμ₯μΉλ₯Ό ꡬμ±νμ¬ μ‘μμμ μΈκ³΅ ν©μ±ν μνλ¬Όμ λν μΌμμ΄μ¨μ ν‘μ°© μ€νμ μννμλ€.
μΈκ³΅ 곡극μλ μ μ μ(De-ionized water)μ NaOHμ KOHλ₯Ό 1 : 28μ λΉμ¨λ‘ νΌμ
νμ¬ pH 13.5 Β± 0.1μ μμ€μ΄ μ μ§λλλ‘
μ μ‘°νμλ€.
|
Fig. 3 Experiment set-up for chloride adsorption
|
λΉμ΄μ»€μ λ΄κΈ΄ μΈκ³΅ 곡극μ λ΄μ NaClμ νΌμ
νμ¬ 0.1 mol/Lμ μΌμμ΄μ¨ μμ©μ‘μ μ»μκ³ , μ μ λ²(Titration)μ μνμ¬ μ΄κΈ° μΌμμ΄μ¨λλλ₯Ό
νμΈνμλ€. μ΄ν μΈκ³΅ν©μ± μνλ¬Όμ λ£μ λ§μ, μκΈ°ν λ©ν°ν¬μ§μ
κ΅λ°κΈ°λ₯Ό μ΄μ©νμ¬ 1200 RPMμ μλλ‘ κ΅λ°νλ©΄μ μΌμμ΄μ¨ λλλ₯Ό μΈ‘μ νμλ€.
μΌμμ΄μ¨ ν‘μ°© λλμ κ΅¬μ‘°κ° μ€μν λ³μκ° λλλ°, μνλ¬Όμ μν μΌμμ΄μ¨μ κ³ μ νλ μνλ¬Όλμ μμ‘΄νλ―λ‘, ν‘μ°©λ°λ(adsorption density)λ₯Ό
μ»μλ€. μ¦, ν‘μ°© μ§νμ μ΄κΈ°μ μμ©μ‘λ΄ μΌμμ΄μ¨ λλκ°κ³Ό ν‘μ°©λμ΄ λ³νλ μΌμμ΄μ¨ λλλ₯Ό ν λλ‘, Eq. (1)μ μνμ¬ λ¨μμ€λ μνλ¬Όμμ ν‘μ°©λ
μΌμμ΄μ¨μ μ€λ λΉμ¨μΈ ν‘μ°©λ°λλ‘ νννμλ€.
(1)
μ¬κΈ°μ, Mhyd : μνλ¬Όμ λ¨μμ€λ(g),
[Ca(s)]b : ν‘μ°©λ Cl-μ΄μ¨μ λͺ°λλ(mol/L),
MWCl : Cl-μ λͺ°μ€λμ΄λ€.
3. μ€νκ²°κ³Ό λ° ν΄μ
3.1 μλ©νΈ μνλ¬Όλ³ μΌμν‘μ°© κ±°λ
|
Fig. 4 Adsorption behavior of AFt phase
|
Fig. 4λ μκ°κ²½κ³Όμ λ°λ₯Έ AFtμ μΌμμ΄μ¨ ν‘μ°©μ±μ μ€νν κ²°κ³Όμ΄λ€. AFt μμ΄ λ΄μ¬λ μμ©μ‘μμ μΌμμ΄μ¨ λλλ λ€μ μ λμ μΌλ‘ μΈ‘μ λμλλ°,
μνμμ μ΄κΈ° 30λΆκΉμ§λ μΌμ ν‘μ°©λ°λκ° (+)κ°μ κ°μ‘μΌλ, μ΄ν μ‘μλ΄ μμ μΌμμ΄μ¨ λλκ° μ¦κ°νλ©΄μ (-)κ°μΌλ‘ μ§ν₯λλ κ²½ν₯μ 보μλ€.
μ΄λ¬ν κ²½ν₯μ μ€νμμ 14μκ°μ΄ κ²½κ³ΌλκΈ°κΉμ§ μ§μλλ€κ° μ΄νλ‘λ ν‘μ°©λ°λκ° μμΉνλ©΄μ 35μκ°μ΄ κ²½κ³Όνλ©΄μλ 0μ κ°μ κ°μ‘λ€. AFt μμ μΌμ
ν‘μ°©λ°λκ° (-)κ°μ λ³΄μΈ μ΄μ λ λΆλ§ννμ μνλ¬Όμ΄ λΉμ΄μ»€ λ΄μ μ μ μλ₯Ό ν‘μνμ¬ μ©μ‘체μ μ΄ κ°μνμ¬ μΌμμ μΌλ‘ μΌμμ΄μ¨ λλκ° μμΉνλ κ²μ κΈ°μΈλ
νμμΌλ‘ μ¬λ£λλ€.
Elakneswaran λ±μ AFt μμ΄ ννμ ν‘μ°©μ΄ μλ 물리μ ν‘μ°© κ±°λμ κ°λ κ²μΌλ‘ μΆμ νμλ€.15) AFtλ κΈ°λ₯ꡬ쑰 μ¬μ΄μ ν©μ°μΌμΌλ‘ 보μλ μμ νλ₯Ό κ°λλ€.16) κ·Έλμ μ‘μμμ μμ΄μ¨μΈ μΌμμ΄μ¨μ λνμ¬ ν‘μ°© κ°λ₯μ±μ΄ μμ κ²μΌλ‘ μμν μ μλ€. λν, μ½ν¬λ¦¬νΈμμ AFt μμ μμ μΌμμ΄μ¨μ μ μ
μ΄ μ»€μ§λ©΄μ
λΉλ‘μ μΌλ‘ μ¦κ°νκ³ ν리λΈμΌμ νμ±μ κΈ°μ¬ν μ μμ κ²μΌλ‘ μΆμ λλ€. κ·Έλ¬λ, λ³Έ μ°κ΅¬ κ²°κ³Όμ μνλ©΄ AFtλ μΌμμ΄μ¨ ν‘μ°©λ ₯μ΄ λ¬΄μν μ μμ
μμ€μΌλ‘ κ²½λ―Έν κ²μΌλ‘ νλ¨λλ€.
Fig. 5λ CH μμ μΌμ ν‘μ°©λ°λλ₯Ό λ³΄μΈ κ²μ΄λ€. μμ AFtμ ν‘μ°©κ±°λκ³Ό λ€μ μ μ¬ν κ²½ν₯μ 보μλλ°, μνμμ 4μκ° μ κΉμ§ μ‘μμμμ μμ
μΌμμ΄μ¨ λλκ° μμΉνμ¬ ν‘μ°©λ°λκ° (-)κ°μ κ°μ‘μΌλ μ΄νλ‘λ μμ μΌμμ΄μ¨ λλκ° κ°μνλ©΄μ ν‘μ°©λ°λκ° μ¦κ°νλ μΆμ΄λ₯Ό 보μλ€. μν μμ 180μκ°μ΄
κ²½κ³Όνλ©΄μ ν‘μ°©λ°λλ 0μ΄μμ κ°μ 보μμΌλ ν‘μ°©λ μΌμμ΄μ¨λμ λ§€μ° κ²½λ―Έν μμ€μ΄μλ€.
|
Fig. 5 Adsorption behavior of Ca(OH)2 phase
|
Kirkpatrick λ±17)μ CH μμ΄ μΌμμ΄μ¨μ κ³ μ ννλλ° μλΉν κΈ°μ¬λ₯Ό ν μ μμΌλ©°, CH νλ©΄μ΄ νλ©΄ Ca-OH μ μ°μ±μΌλ‘ μΈνμ¬ μΌμμ΄μ¨λΏλ§ μλλΌ λ°λμ ν μ΄μ¨(Na+ λλ Cs+)λ ν‘μ°©ν μ μμ κ²μΌλ‘ μ μνμμΌλ, λ³Έ μ°κ΅¬κ²°κ³Όλ μ΄μ μμ΄ν κ²°κ³Όλ₯Ό 보μλ€.
Hirao λ±13)μ λ€μν λλμ μΈκ³΅ν΄μμ μΉ¨μ§λ μμ°νμΉΌμμ ꡬ쑰ννκ° λ°λμ§ μμμΌλ©°, λ³Έ μ°κ΅¬μ λμΌνκ² CH μμ μν μΌμν‘μ°©μ μ ν λ°μνμ§ μλλ€κ³
μ μνμλ€. μ΄λ λ³Έ μ°κ΅¬μ μ μ¬ν κ²°κ³Όλ‘μ, μ΄κΈ°μ μμ°νμΉΌμμ μν μΌμ ν‘μ°©λ ₯μ μ΄κΈ°μκ°μλ κ°λ³μ μ΄μμΌλ, μμκ° ν ν‘μ°©κ±°λμ΄ μμ νλμμμλ
무μν μ μμ μ λλ‘ λ§€μ° κ²½λ―Έν κ²μΌλ‘ μκ°λλ€.
Fig. 6μ λ¨μμ€λμ AFm μμ λν μΌμμ΄μ¨ ν‘μ°©λ°λλ₯Ό μ»μ κ²°κ³Όμ΄λ€. μλ©νΈ ꡬμ±μ±λΆ μ€ C3A λλ C4AF λ±μ μΌμμ΄μ¨μ΄ μ‘΄μ¬νμ§ μλ μνμμ AFm μμ΄ μμ±λλ©°, μ΄ μνλ¬Όμ΄ μΌμμ΄μ¨κ³Ό κ°μ΄ λ°μνλ©΄ ν리λΈμΌ(3CaOΒ· Al2O3Β·CaCl2Β·10H2O)μ΄ νμ±λλ€. μ΄ λ°μμ ν©μ°κ³Ό μΌμκ°μ μ΄μ¨κ΅ν λ°μμ μν ννμ ν‘μ°©μΌλ‘ μ μν μ μλλ°, μ΄λ ν‘μ°©κ³Ό νμ°©μ λν λΉκ°μ λ°μμΌλ‘μ,
ν‘μ°©μλκ° μλμ μΌλ‘ 물리μ ν‘μ°©λ³΄λ€ λ§€μ° λλ¦° νΉμ§μ΄ μ£Όλͺ©λλ€. λμ±μ΄ AFm λ΄λΆμΈ΅μ 보μλ μμ νλ₯Ό κ°λ 측ꡬ쑰λ₯Ό κ°κ³ μλ€.17) κ·Έλμ μ‘μμμ μμ΄μ¨μ κ°λ μΌμμ΄μ¨μ λνμ¬ ν‘μ°©κ°λ₯μ±μ΄ μμ κ²μΌλ‘ μκ°λλ€.
|
Fig. 6 Adsorption behavior of AFm phase
|
|
|
Fig. 7 Adsorption behavior of C-S-H phase
|
λ³Έ μ€νκ²°κ³Όμ μνλ©΄, AFm μμ μν μΌμμ΄μ¨μ ν‘μ°©μ μ€νμκ° 20μΌ λμ λλ ·νκ² μ§νλλ€κ° μ΄νλ‘λ μλ§νκ² μ§νλμλ€. μ΄ν ν‘μ°©μ κΎΈμ€ν
μ§νλμ§λ§ 40μΌ μ΄νλ‘λ κ±°μ μ¬λ Ήκ³Ό 무κ΄νκ² μΌμ ν μΆμ΄λ₯Ό 보μ΄λ©΄μ μ΄μ¨κ΅ν λ°μμ νμ±νκ° κ±°μ μ’
λ£μνμ λλ¬νμλ€.
Fig. 7μ λ¨μμ€λμ C-S-H μμ λν μΌμμ΄μ¨ ν‘μ°©λ°λλ₯Ό μ»μ κ²°κ³ΌμΈλ°, λΉκ΅μ ν‘μ°©μλκ° λΉ λ₯΄κ² μ§νλλ 물리 ν‘μ°© λΏλ§ μλλΌ νμ±ν
μλμ§λ₯Ό νμλ‘ νλ λλ¦° ννμ ν‘μ°©κΉμ§ 볡ν©μ μΈ ν‘μ°© κ±°λμ λ³΄μΈ κ²μΌλ‘ μΆμ λλ€. C-S-H μμ μν μΌμμ΄μ¨μ ν‘μ°©μ 5μΌ μ λλ©΄ μ’
λ£λ¨κ³μ
μ μ΄λ€κΈ° λλ¬Έμ 40μΌμ κ±Έμ³μ μ§νλλ AFm μμ ν‘μ°©κ³Όλ ν‘μ°©μλμμ λΆλͺ
ν λλΉλ₯Ό 보μλ€. μ¦, μ½ν¬λ¦¬νΈ λ΄μ C-S-H μκ³Ό AFm μμ
μΌμμ΄μ¨μ λκ³ μλ‘ κ²½μ ν‘μ°©νμ§λ§, ν‘μ°© νμ±μ΄ λ λμ C-S-H μμ΄ μμ©μ± μΌμμ΄μ¨μ ν‘μ°©νκ³ , μ΄ν AFm μμ΄ μμ‘΄νλ μΌμμ΄μ¨μ κΎΈμ€ν
ν‘μ°©νλ κ²μΌλ‘ νλ¨ν μ μλ€.
ννΈ, C-S-H μμ μν μΌμμ΄μ¨ ν‘μ°©μ λ¨κ³μ μΌλ‘ λλ ·ν κ²½ν₯μ 보μλ€. 첫 λ¨κ³λ‘ κ°μ£Όν μ μλ μ€νκ°μ 3λΆ μ΄λ΄ ννν‘μ°©λμ 34%μ
ν΄λΉνλ μΌμμ΄μ¨μ΄ C-S-H μμ μνμ¬ μ¦κ°μ μΌλ‘ μκ° ν‘μ°©λμλ€. μΌλ°μ μΌλ‘ 물리μ ν‘μ°©μ ννμ ν‘μ°©μ λΉνμ¬ κ°μμ μ΄λ©° ν‘μ°©μλλ λΉ λ₯Έ κ²μΌλ‘
μλ €μ Έ μλ€. C-S-H νλ©΄μμ λ°μνλ 물리μ ν‘μ°©μ C-S-H μμ μ€λΌλ(>SiOH)μ΄ ν‘μ°©μ리(adsorption site)λ‘ κ°μ£Όνμ¬ μΌμμμ
μ μκ° κ·Ήμ±(polarity)μ μνΈμμ©μ μνμ¬ μκ°μ μΌλ‘ λ°μν 물리μ ν‘μ°© 기ꡬμ κΈ°μΈν κ²μΌλ‘ μκ°λλ€.18) 2μ°¨ λ¨κ³μμλ μκ° ν‘μ°©μ μλμ§λ§ 1μ°¨ λ¨κ³ μ΄ν 0.6μΌ(14μκ°) λμ λΉκ΅μ λΉ λ₯΄κ² μ§νλ λ¨κ³λ‘μ, ννν‘μ°©λμ μ΄ 62%μ ν΄λΉλλ
ν‘μ°©λμ΄ μ΄λ£¨μ΄μ§λ€. μ΄λλ κ·Ήμ±μ μνΈ μμ© μΈμ λΉκ΅μ λλ¦° ν‘μ°©κΈ°κ΅¬κ° μμΈμΌλ‘ μΆμ λλλ°, μΌμμ΄μ¨κ³Ό C-S-H μΈ΅μ ꡬ쑰λ΄μ μμ°κΈ° μ΄μ¨κ°μ
μ΄μ¨κ΅ν μμ©19) λ° C-S-H μΈ΅μ ꡬ쑰μ νΈμ€νΈ μΈ΅ μ¬μ΄μ κ²μ€νΈμΈ μΌμμ
μκ° κ³ λ¦½λλ μΈ΅κ° κ²©λ¦¬(intercalation)20) λ±μ΄ μ£ΌμμμΈμΌλ‘ μ¬λ£λλ€. 3λ¨κ³λ 0.3μΌλΆν° ν‘μ°©μ΄ μ’
λ£λλ 5μΌκΉμ§λ‘μ μ΄ κΈ°κ° λμ 물리μ ν‘μ°©μ κΈ°λνκΈ° μ΄λ €μ°λ©° ννμ ν‘μ°©κ±°λμ 보μ΄λ
μ΄μ¨κ΅ν μμ©μΌλ‘ ν‘μ°©μ΄ μ§μμ μΌλ‘ μ§νλλ λ¨κ³λ‘ μΆμ λλ€. μ΄μμΌλ‘ μΆλ‘ λ C-S-H μμ λ¨κ³λ³ ν‘μ°©κ±°λμ C-S-H μμ ꡬ쑰λͺ¨λΈμ κΈ°μ΄νμ¬
Fig. 8κ³Ό κ°μ΄ μ 리νμλ€.
|
Fig. 8 Main mechanisms of chloride binding behavior of C-S-H, based on molecular structure
|
ννΈ, C-S-H μμ ν‘μ°©κ±°λμ μ΄ν΄λ³΄λ©΄, ν‘μ°©μ΄ λ°μνμ§ μλ ν‘μ°©ννμνκΉμ§ AFmμ²λΌ μ²μ²ν λλ¬νλ κ²μ΄ μλλΌ, 5μΌμ§Έ κΈμμ€λ½κ² μ μ§νλ
κ²μ΄ νΉμ§μ΄μλ€. 물리ν‘μ°©μ κ±°μ μκ°μ μΌλ‘ λ°μνμ§λ§, λ€λ§ 물리ν‘μ°©μΌμ§λΌλ λ€κ³΅μ± λ¬Όμ§λ‘μ ν‘μ°©κ³Ό κ°μ μ¨μ ννν‘μ°©μμλ ννν λ©΄μ κ°μ§ κ³ μ²΄λ‘μ
ν‘μ°©μμλ ν‘μ°©μλκ° μμ μ μλλ°, C-S-H μμ ν‘μ°© κ±°λμ΄ μ΄μ μ μ¬ν νμμ 보μλ€.
0.3μΌ μ΄νμλ ν‘μ°©μ΄ κΎΈμ€ν μ§νλ μ΄μ λ μμ μ€λͺ
ν λ°μ κ°μ΄ λ€λ₯Έ ν‘μ°© λ©μ»€λμ¦μ΄ λ°μνκ±°λ, ν‘μ°©μλ¦¬κ° λ°λλμ§, λλ 물리μ μΌλ‘ ν‘μ°©λ
μΌμμ΄μ¨ λλκ° C-S-H νλ©΄μμ μ΄λ μ λμ νμ°μ νλ κ²μ μΆμ λλ€. κ·Έλ¬λ, C-S-H νλ©΄μμμ νμ°μλλ 곡극μμμ μμ μΌμμ΄μ¨μ νμ°μλμ
λΉνμ¬ μλμ μΌλ‘ κ²½λ―Ένλ―λ‘ μ΄μ λν μΆκ°μ μΈ μ°κ΅¬κ° νμν κ²μΌλ‘ μκ°λλ€.
3.2 AFm μμ μΌμμ΄μ¨ ν‘μ°©κ±°λ ν΄μκΈ°λ²
AFm μμ μν μΌμ ν‘μ°©μλλ λ€μκ³Ό κ°μ 4λ¨κ³μ μν΄μ μ§λ°°λ μ μλ€.21) (i) μ 체 μ€ νΌν‘μ°©λΆμκ° μνλ¬Ό νλ©΄κΉμ§ μ 체 λ΄λ₯Ό νμ°νλ μλ, (ii) μνλ¬Ό νλ©΄μ μ μ²΄κ²½λ§ λ΄μμμ λ¬Όμ§μ΄λμλ, (iii) μνλ¬Ό
μ
μλ΄μ νμ°μλ, (iv) μΈκ³΅νλ©΄μμμ ν‘μ°©μλ λ±μ΄λ€.
ν‘μ°©μλκ° ν‘μ°©ννμ λλ¬ν μλ‘ λλ €μ§λ μ΄μ λ ννν‘μ°© μκ°λκ° λλ©΄ νΌν‘μ°©λΆμλ κ°μ₯ μ½ν ν‘μ°©μ (adsorption site)μΌλ‘ ν₯νκ³ κΈ΄κ±°λ¦¬λ‘
νμ°λκΈ° λλ¬Έμ΄λ€. λ°λΌμ ν‘μ°©μλλ μ΄κΈ°λ¨κ³μμλ (i), (ii)μ κ³Όμ μ΄ μ¨μ(rate-determining)μ΄μ§λ§ ν‘μ°©λμ΄ μ¦κ°ν¨μ λ°λΌμ
μΈκ³΅λ΄ νμ°μ΄ μ¨μμΌλ‘ λλ€. μ΄λ¬ν νμμ μμ AFm μμ ν‘μ°©λ°λ κ±°λμ ννν Fig. 6μμλ λΆλͺ
ν μΆμ΄λ₯Ό κ΄μ°°ν μ μμλ€.
Langmuirμ μνμ¬ μ
μ μλ ₯ νμμ λ§€μ΄ ν‘μ°© λΆμμκ° μλνΈμ μλ ν‘μ°©μ리μ μΆ©λν λΆμμμ λΉλ‘νλ€κ³ κ°μ νμ¬ μΌμ ν‘μ°©μλ λ₯Ό Eq. (2), λ§€μ΄ νμ°© λΆμμ
κ° ν‘μ°© λΆμμμ λΉλ‘νλ€κ³ κ°μ νμ¬ μΌμ νμ°©μλ
λ₯Ό Eq. (3)κ³Ό κ°μ΄ κ°κ° ννν μ μλ€.
(2)
(3)
μ¬κΈ°μ, NS : ν‘μ°©ν μ μλ μ₯μμ μ΄μ,
NA : 기체μ λΆμμ,
k : ν‘μ°©μλ μμ,
kβ : νμ°©μλ μμ,
P : μλ ₯μ΄λ€.
μΌμ ννν‘μ°©μ μ΄λ£° λλ ν‘μ°©μμ νμ°©μμ κ΄κ³κ° λμΌνμ¬ μΌμ ν κΈ°μλΆμμμ μΌμ λμ ν‘μ°©λμ΄ μ‘΄μ¬νλ ννμνμ΄λ―λ‘ λ€μκ³Ό κ°λ€.
(4)
ν‘μ°©λΆμ μ NAλ μΌμ ν‘μ°©λ [Cl(s)]bμ, ν‘μ°©μ μ μ΄μ NSλ ν¬νν‘μ°©λ [Cl(s)]maxμ ν΄λΉνλ―λ‘ μΌμ ν‘μ°© μλμμ Eq. (5)μ κ°λ€.
(5)
μ΄λ μΌμ ννν‘μ°©λ μ λλ¬νλ©΄ ν‘μ°©μλμ νμ°©μλλ 0κ° λλ―λ‘ λ€μκ³Ό κ°λ€.
(6)
μ¬κΈ°μ, k1 : ν‘μ°© μμ,
k2 : νμ°© μμμ΄λ€.
κ·Έλ¬λ―λ‘, ννν‘μ°©λ [Cl(s)]eqλ λ€μκ³Ό κ°λ€.
(7)
μ΄λ₯Ό μ λΆνλ©΄ μΌμ ν‘μ°©μλμμ Eq. (8)κ³Ό κ°λ€.
(8)
μ¬κΈ°μ, λ‘μ ν‘μ°© μμμ νμ°© μμμ ν©μ΄ λλ©°, μ¨λμ λ°λ₯Έ μμ‘΄μ±μ κ±°μ μλ€.
McBainμ μλμμ ν‘μ°©μλκ° ννν‘μ°©λκ³Ό ν‘μ°©λμ μ°¨μ΄μ λΉλ‘νλ ννλ‘μ λ€μκ³Ό κ°λ€.
(9)
Fig. 9λ Langmuirμ McBainμ μλμμ μ€νκ²°κ³Όμ μνΈ λΉκ΅ν κ²μΌλ‘, λ μλμμ κ±°μ μ°¨μ΄κ° μμ μ λλ‘ λλ±μμ΄νμλ€. 40μΌ
μ΄νμ ννν‘μ°©μ λλ¬νλ AFm μμ ν‘μ°©κ±°λμ Langmuir λ° McBainμ ν‘μ°©κ±°λ ν΄μκΈ°λ²μ΄ ν¨κ³Όμ μΌλ‘ μ νννλ κ²μ μ
μ¦νκ³ μλ€.
|
Fig. 9 Description of time dependent adsorption behavior of AFm phase
|
3.3 C-S-H μμ μΌμμ΄μ¨ ν‘μ°©κ±°λμ ν΄μκΈ°λ²
C-S-H μμ μν νμ±ν ν‘μ°©μ μκ°μ μΌλ‘ λ°μνλ 물리μ ν‘μ°©μ΄μ§λ§, νμ°μλκ° μ¨μ ννν‘μ°©μ²λΌ μΌλ°μ μΈ λ¬Όλ¦¬μ ν‘μ°©μλλ³΄λ€ μμ νμμ μ°μμ μΌλ‘
ννν΄μΌ νκΈ° λλ¬Έμ Eq. (10)μ κ°μ΄ Zeldorich-Roginskyμ λ°©λ²μ μ΄μ©νμλ€.
(10)
μ¬κΈ°μ, [Cl(s)]b : ν‘μ°©λ μΌμλ,
t : μκ°,
, : κ³μ μ¨λμ μν μμμ΄λ€.
μ΄λ μ¨λκ° λμμ§λ©΄ λ μ¦κ°νκ³ λ κ°μνλ κ²μ΄ μΌλ°μ μ΄λ©° μ μμ μ λΆνλ©΄ Eq. (11)μ΄ μ»μ΄μ§λ€.
(11)
μ¬κΈ°μ,
μ΄λ€.
λ°λΌμ μ΄κΈ°μκ° toλ₯Ό μ ννλ©΄ μ ννν‘μ°©λ [Cl(s)]bλ₯Ό λ΄μ½νλ©΄ μ§μ κ΄κ³κ° μ»μ΄μ§λ€.
Fig. 10μ Zeldorich-Roginsky λ°©λ²μ μν κ·Όμ¬ μΆμ΄λ₯Ό μ€νλ°μ΄ν°μ λΉκ΅ν κ²μ΄λ€. Eq. (10)μμ cλ C-S-H μμ λμ 체
νλ©΄μμ μκ°μ μΌλ‘ λ°μν, 1λ¨κ³μ 물리μ ν‘μ°©λμ μλ―Ένλλ°, μ΄ μ€νκ²°κ³Όμμλ C-S-H 1gλΉ 1.25 mgμ μΌμμ΄μ¨λμ΄ μκ°μ νλ©΄μ°©λ¬Όλ(surface
complexation)μΌλ‘μ 1λ¨κ³κ° μ’
λ£λλ 0.3μΌ(6.8μκ°)κΉμ§ C-S-H 1 gλΉ 1.40 mgμ μΌμμ΄μ¨λμ΄ λ¬Όλ¦¬μ ν‘μ°©λμΌλ‘ κ°μ£Όλλ€.
λ€λ§, μ΄ κ°μ μΈλΆ μΌμλλμ λ°λΌ μ λμ μΌ κ²μΌλ‘ μ¬λ£λλ€. 2λ¨κ³μ 물리 ννμ ν‘μ°©κ±°λμ 보μ΄λ 0.3μΌ(7.2μκ°)λΆν° 0.62μΌ(15μκ°)
κΉμ§λ Zeldorich-Roginskyμ μ΄μ€ μ ν λ³΄κ° κ΅¬κ° μ€ μ²«λ²μ§Έ ꡬκ°μΌλ‘μ λΉκ΅μ λΉ λ₯΄κ² μΌμμ΄μ¨μ΄ ν‘μ°©λλ ꡬκ°μ΄λ€. 3λ¨κ³λ 2λ¨κ³
μ΄ν ν‘μ°©μλκ° λλ¦¬κ² μ§νλμ΄ ν‘μ°©ννμ λλ¬νλ 6μΌμ§Έ κΉμ§λ‘μ Zeldorich-Roginskyμ 2λ²μ§Έ μ νλ³΄κ° κ΅¬κ°μ΄ ν΄λΉνλ€. μ΄μκ³Ό κ°μ΄
Zeldorich- Roginskyμ μ΄μ€λ³΄κ°λ²μΌλ‘ C-S-H μμ ν‘μ°© κ±°λμ ν¨κ³Όμ μΌλ‘ ννν μ μμμ΄ μ
μ¦λμλ€.
|
Fig. 10 Description of time dependent adsorption behavior of C-S-H phase
|
μ΄μμ κ²°κ³Όλ₯Ό κ³ μ°°ν΄λ³΄λ©΄, μΌμμ΄μ¨ ν‘μ°© κ±°λμ κ° μνλ¬Όκ³Ό μΌμμ΄μ¨μ λ°μμ±μ κ³ μ°°νμ¬ ν‘μ°© λ©μ»€λμ¦μ ꡬλͺ
νλλ° μ μ΅νμλ€κ³ μκ°λλ€. μΌμμ΄μ¨
ν‘μ°©μλλ λΉκ΅μ λΉ λ₯Έ μλλ‘ μ§νλλ―λ‘ λ΄κ΅¬μ± μ€κ³μ κ°μ μ₯κΈ° μ±λ₯μμΈ‘μ λ°λμ κ³ λ €λμ΄μΌ ν μμλ μλ κ²μΌλ‘ μκ°λλ€.
λ€λ§, μνλ¬Όλ³ ν‘μ°©λ°λλ μΌμμ΄μ¨μ λλμ μμ‘΄νλ―λ‘, ν₯ν μΌμμ΄μ¨μ ν‘μ°©μ μ€μ§μ μΈ μμΈμΈ C-S-H μκ³Ό AFm μμ λν΄μλ λ€μν μΈλ
μΌμμ΄μ¨ λλμ λ°λ₯Έ ννν‘μ°©λ λ° ν‘μ°©λ°λμ λν μ°κ΅¬κ° νμν κ²μΌλ‘ μ¬λ£λλ€.
4. κ²° λ‘
λ³Έ μ°κ΅¬μμλ μλ©νΈ μνλ¬Ό μ’
λ₯λ³ μΌμμ΄μ¨μ ν‘μ°© κ±°λμ λΆμνκ³ , ν‘μ°©μλλ₯Ό ννν μ μλ ν΄μκΈ°λ²μ μ μνκ³ μ νμλ€. μ€νμ μν μ°κ΅¬μ±κ³Όλ₯Ό
μ 리νμ¬ λ€μμ κ²°λ‘ μ λμΆνμλ€.
1)AFt μκ³Ό CH μμ μΌμμ΄μ¨ ν‘μ°©μ, μ€νμμ μμκ°μ΄ κ²½κ³ΌνκΈ°κΉμ§ μΌμμ΄μ¨ λλκ° μμΉνλ€κ° μ΄νλ‘λ ν‘μ°©μλκ° λ°μνμμΌλ, μ΅μ’
μ μΈ μΌμμ΄μ¨μ
ν‘μ°©λμ λ§€μ° μμλ€. λ°λΌμ AFt μκ³Ό CH μμ μΌμμ΄μ¨ ν‘μ°© λ₯λ ₯μ 무μν μ μμ μμ€μΌλ‘ κ²½λ―Έν κ²μΌλ‘ νλ¨λλ€.
2)C-S-H μμ μν μΌμμ΄μ¨ ν‘μ°©μ μκ°μ μΌλ‘ ν‘μ°©λλ 1λ¨κ³μμ ννν‘μ°©λμ 34%, 2λ¨κ³κΉμ§λ ννν‘μ°©λμ μ΄ 62% λμ΄ ν‘μ°©λμμΌλ©°,
μ΄ν 3λ¨κ³μμ 5μΌκ° κΎΈμ€νμ§λ§ λλ¦° μλλ‘ ν‘μ°©λμ΄ μ¦κ°νλ€κ° κ°μκΈ° ννν‘μ°© μνμ λλ¬νμλ€.
3)AFm μμ μν μΌμμ΄μ¨μ ν‘μ°©μ μ€νμκ° 20μΌ λμ λΉ λ₯΄κ² μ§νλλ€κ° μ΄νλ‘ μλ§ν΄μ§λ©΄μ 40μΌμ μ΄κ³Όνλ©΄μλ μ΄μ¨κ΅ν λ°μμ νμ±νκ° κ±°μ
μλ£μ λλ¬νμλ€. AFm μμ μΌμμ΄μ¨ ν‘μ°©μ λͺ¨λ μνλ¬Όμμ ν‘μ°©λ₯λ ₯μ΄ κ°μ₯ λμλλ°, C-S-H μμ λΉνμ¬ 3.5λ°°μ ν‘μ°©λ°λλ₯Ό κ°λ κ²μΌλ‘
λνλ¬λ€.
4)C-S-H μμ΄ μκ°μ μΌλ‘ μ§νλλ μΌμμ΄μ¨μ 물리μ ν‘μ°©κ±°λμ Zeldorich-Roginskyμ λ°©λ²μ΄ μ ν¨νμλ€. λ°λ©΄, AFm μμ μΌμμ΄μ¨
ν‘μ°©μ μ΄κΈ°μ λΉ λ₯Έ ν‘μ°©μλλ₯Ό 보μ΄λ€κ° μκ°μ΄ κ²½κ³Όνλ©΄μ μ§μμ μΌλ‘ μλ§νκ² μ§νλμλλ°, Langmuir λ° McBainμ λ°©λ²μ μνμ¬ μ¨μλ°μ
μλλ₯Ό ν¨κ³Όμ μΌλ‘ ννν μ μμλ€.