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물리적 흑착, 화학적 흑착, μ—Όμ†Œ κ³ μ •ν™”, C-S-H, AFm
physical adsorption, chemical adsorption, chloride binding, C-S-H, AFm

  • 1. μ„œ λ‘ 

  • 2. μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ˜ 흑착 μ‹€ν—˜ 및 뢄석

  •   2.1 μ‹œλ©˜νŠΈ μˆ˜ν™”λ¬Όμ˜ 인쑰합성물 μ œμž‘

  •   2.2 μˆ˜ν™”λ¬Όμ˜ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 흑착 μ‹€ν—˜

  • 3. μ‹€ν—˜κ²°κ³Ό 및 해석

  •   3.1 μ‹œλ©˜νŠΈ μˆ˜ν™”λ¬Όλ³„ μ—Όμ†Œν‘μ°© 거동

  •   3.2 AFm μƒμ˜ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 흑착거동 해석기법

  •   3.3 C-S-H μƒμ˜ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ ν‘μ°©κ±°λ™μ˜ 해석기법

  • 4. κ²° λ‘ 

1. μ„œ    λ‘ 

콘크리트의 μ—Όν•΄λŠ” 재료의 밀싀함과 열역학적 νŠΉμ„±μ— μ˜ν•΄ μ§€λ°°λœλ‹€. 재료의 밀싀함은 μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ˜ 침투λ₯Ό 느리게 ν•˜λ©°,1-2) 열역학적 νŠΉμ„±μ€ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ˜ κ³ μ •ν™”λ ₯κ³Ό μœ κ΄€λœλ‹€.3) μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ˜ κ³ μ •ν™”λŠ” μ½˜ν¬λ¦¬νŠΈλ‚΄μ˜ 자유 μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 농도λ₯Ό 크게 κ°μ†Œμ‹œμΌœμ„œ 철근의 λΆ€λ™νƒœν”Όλ§‰μ΄ νŒŒκ΄΄λ˜λŠ” μ‹œκΈ°λ₯Ό λŠ¦μΆ°μ£ΌλŠ” 긍정적인 κ²°κ³Όλ₯Ό μ΄ˆλž˜ν•œλ‹€. λ”°λΌμ„œ, 콘크리트의 μ—Όν•΄λ₯Ό ν•©λ¦¬μ μœΌλ‘œ ν•΄μ„ν•˜κΈ° μœ„ν•΄μ„œ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ κ³ μ •ν™”λ ₯에 λŒ€ν•œ μ˜¬λ°”λ₯Έ μ΄ν•΄λŠ” μ€‘μš”ν•˜μ§€λ§Œ, μ‹œλ©˜νŠΈμ˜ 재료 νŠΉμ„±μ— κΈ°μΈν•œ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ κ³ μ •ν™”λ ₯에 ν‘μ°©λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜μ„ 닀룬 체계적인 이둠 및 μ‹€ν—˜μ  μ—°κ΅¬μ‚¬λ‘€λŠ” λ“œλ¬Όλ‹€.

일반적으둜 콘크리트 내에 μ‘΄μž¬ν•˜λŠ” μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ€ 자유 μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨(free chloride)κ³Ό κ³ μ • μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨(bound chloride)의 ν˜•νƒœλ‘œ μ‘΄μž¬ν•œλ‹€. 자유 μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ΄λž€ 곡극수 내에 ν•΄λ¦¬λœ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ„ μΌμ»«λŠ” κ²ƒμœΌλ‘œ, 콘크리트 λ‚΄λΆ€μ—μ„œ 자유둭게 μ΄λ™ν•˜μ—¬ 철근의 λΆ€μ‹λ°˜μ‘μ„ μœ λ°œμ‹œν‚¨λ‹€4). 반면, κ³ μ • μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ΄λž€ 콘크리트 내뢀에 침투된 자유 μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ˜ 일뢀가 μ‹œλ©˜νŠΈμ˜ μ„±λΆ„ 및 μˆ˜ν™”λ¬Όκ³Ό 화학적 λ°˜μ‘ν•˜κ±°λ‚˜ 쑰직ꡬ쑰 ν‘œλ©΄μ—μ„œ 물리적 μƒν˜Έμž‘μš©λ ₯에 μ˜ν•˜μ—¬ 흑착된 κ²ƒμœΌλ‘œ, μ² κ·ΌλΆ€μ‹κ³ΌλŠ” λ¬΄κ΄€ν•œ κ²ƒμœΌλ‘œ μ•Œλ €μ Έ μžˆλ‹€.7) μ΄λŸ¬ν•œ κ³ μ • μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ€ 콘크리트 내에 물리적 λ˜λŠ” ν™”ν•™μ μœΌλ‘œ 흑착된 μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μœΌλ‘œ λ‚˜λ‰˜μ–΄ 진닀.

λŒ€ν‘œμ μΈ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ κ³ μ •ν™” μ‹€ν—˜λ°©λ²•μœΌλ‘œλŠ” (a) μ‹œλ©˜νŠΈ 콘크리트 λ°°ν•©μ‹œμ— μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ„ μ„ ν˜Όμž…ν•˜μ—¬ 일정 양생기간 ν›„ μ΄μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨λŸ‰κ³Ό 자유 μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨λŸ‰μ„ μΈ‘μ •ν•˜λŠ” 방법,8) (b) μΉ¨μ§€μ‹€ν—˜λ°©λ²•,9) (c) μΌμ •ν¬κΈ°λ‘œ λΆ„μ‡„ν•œ μ‹œλ£Œλ₯Ό μ—Όμˆ˜ μš©μ•‘μ— 침지항 ν‰ν˜•λ†λ„λ₯Ό μΈ‘μ •ν•˜λŠ” 방법10) 등이 μžˆλ‹€. λ‹€λ₯Έ 방법듀은 총 μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨λŸ‰κ³Ό 자유 μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨λŸ‰μ„ λͺ¨λ‘ μΈ‘μ •ν•˜μ—¬μ•Ό ν•˜μ§€λ§Œ ν‰ν˜•λ†λ„λ²•μ€ μš©μ•‘μ€‘μ˜ λ†λ„λ§Œ μΈ‘μ •ν•˜λ©΄ ꡬ속 μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨λŸ‰μ„ 계산할 수 μžˆλ‹€λŠ” μž₯점이 μžˆλ‹€. λ˜ν•œ, μ „κΈ°μ˜λ™μ‹œν—˜μ—μ„œ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ ꡬ속을 μΈ‘μ •ν•˜λŠ” μ‹€ν—˜κΈ°λ²•μ΄ μ œμ•ˆλ˜κΈ°λ„ ν•˜μ˜€λ‹€.11) μ΅œκ·Όμ—λŠ” μ‹œλ©˜νŠΈ μˆ˜ν™”λ¬Όμ˜ μ—Όμ†Œμ™€μ˜ λ°˜μ‘μ„±μ„ ν•΅μžκΈ°κ³΅λͺ… 뢄광법을 μ΄μš©ν•˜μ—¬ ꡬλͺ…ν•˜κ±°λ‚˜12) 합성물을 κ΅¬ν˜„ν•˜μ—¬ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨κ³Όμ˜ μƒν˜Έ 간섭성을 μ—°κ΅¬ν•˜λŠ” μˆ˜μ€€μ— 이λ₯΄λ €λ‹€.13)

일반적으둜, μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ˜ κ³ μ •ν™” 영ν–₯μΈμžλ‘œλŠ” (a) μ‹œλ©˜νŠΈμ˜ 화학적 μ‘°μ„± 및 μ’…λ₯˜, (b) κ΄‘λ¬Όμ§ˆ ν˜Όν™”μž¬μ˜ μ’…λ₯˜ 및 ν˜Όμž…λŸ‰, (c) 양생쑰건, (d) λ…ΈμΆœμ‘°κ±΄, (e) μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ˜ λ„μž…μ› λ“±μœΌλ‘œ μ•Œλ €μ Έ μžˆλ‹€.7) λ”°λΌμ„œ, μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ˜ κ³ μ •ν™” λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜μ„ μ •ν™•νžˆ ꡬλͺ…ν•˜κΈ° μœ„ν•΄μ„œλŠ” 이듀 영ν–₯μΈμžκ°€ μˆ˜ν™”λ¬Όμ— λ―ΈμΉ˜λŠ” 영ν–₯을 μƒν˜Έ μ—°κ³„μ‹œμΌœμ„œ μš”μ†Œλ³„ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ˜ 흑착에 λ―ΈμΉ˜λŠ” 영ν–₯이 μ •λŸ‰μ μœΌλ‘œ κ³ μ°°λ˜μ–΄μ•Ό ν•œλ‹€.

ν•œνŽΈ, μ•‘μƒμ—μ„œ 물질의 흑착은 pH, 흑착제의 μ’…λ₯˜ 및 농도, 용제의 μ’…λ₯˜ 및 μš©ν•΄λ„, μ˜¨λ„ λ“±μ˜ λ‹€μ–‘ν•œ μš”μΈμ— μ˜ν•˜μ—¬ 영ν–₯을 λ°›λŠ” κ²ƒμœΌλ‘œ μ•Œλ €μ‘Œλ‹€. ν‘μ°©μ œλ‘œμ„œ μˆ˜ν™”λ¬Όμ— μ˜ν•œ 흑착은 ν‘œλ©΄μ , 세곡경 뢄포, ν‘œλ©΄μ‚°ν™”λ¬Ό, μ „ν•˜ 등이 μ§€λ°°μš”μΈμ΄λ©°(Fig. 1), κ³΅κ·Ήμˆ˜μ—μ„œλŠ” μš©λ§€μ™€ μš©μ§ˆκ°„μ˜ λΆ„μžμ˜ ν˜•μƒ 및 극성에 μ˜ν•˜μ—¬ μš©ν•΄, νšŒν•©, ν•΄λ¦¬μž‘μš©μ΄ λ°œμƒν•˜κ³ , ν‘μ°©μ œμ™€ 곡극수 κ°„μ˜ 계면 ν”Όν‘μ°©μƒμ—μ„œλŠ” λΆ„μžν‘μ°©, κ°€μˆ˜ν‘μ°©, 물리흑착, 화학흑착 λ“±μ˜ λ‹€μ–‘ν•œ λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜μ— μ˜ν•΄ 흑착이 λ°œμƒλ  수 μžˆλ‹€.14) λ”°λΌμ„œ, 합리성을 κ°–λŠ” μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ κ³ μ •ν™” 해석을 ν•˜κΈ° μœ„ν•΄μ„œλŠ” μ‹œλ©˜νŠΈ 및 콘크리트 재료 κ³Όν•™ κΈ°λ°˜μ— 바탕을 두어 μ‹œλ©˜νŠΈ μˆ˜ν™”λ¬Όκ³Ό μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨κ³Όμ˜ λ°˜μ‘μ„±μ„ μ •λŸ‰μ μœΌλ‘œ μ •μ˜ν•  ν•„μš”κ°€ μžˆλ‹€.

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Fig. 1 Governing factors on adsorption in aqueous phase5)

/Resources/kci/JKCI.2015.27.1.085/images/PICC1A6.png

Fig. 2 Hydration products of Portland cement6)

λ³Έ μ—°κ΅¬μ˜ λͺ©μ μ€ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 침투둜 μΈν•œ 콘크리트의 열화에 λŒ€ν•œ μ—°κ΅¬μ˜ μΌν™˜μœΌλ‘œ μ‹œλ©˜νŠΈκ³„ μˆ˜ν™”λ¬Όμ˜ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 흑착 ν˜„μƒμ˜ λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜μ„ ꡬλͺ…ν•˜λŠ”λ° μžˆλ‹€. μ‹œλ©˜νŠΈμ˜ 광물학적 μ‘°μ„±μœΌλ‘œλΆ€ν„° μ£Όμš” μˆ˜ν™”λ¬Ό(Fig. 2)을 ν† λŒ€λ‘œ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 흑착 λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜μ„ λΆ„μ„ν•˜κΈ° μœ„ν•˜μ—¬ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ ν‘μ°©ν˜„μƒμ„ κ΅¬ν˜„ν•˜μ—¬ λ°˜μ‘ μ‹€ν—˜μ μœΌλ‘œ λ°˜μ‘λŸ‰ 및 λ°˜μ‘ 속도λ₯Ό κ³ μ°°ν•˜μ˜€λ‹€. ν‘μ°©μ†λ„λ‘œλΆ€ν„° 각 μˆ˜ν™”λ¬Όμ˜ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨κ³Ό μƒν˜Έ λ°˜μ‘μ„±μ„ λΆ„μ„ν•˜μ—¬ 흑착 νŠΉμ„± 및 λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜μ„ λΆ„μ„ν•˜μ˜€λ‹€.

2. μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ˜ 흑착 μ‹€ν—˜ 및 뢄석

2.1 μ‹œλ©˜νŠΈ μˆ˜ν™”λ¬Όμ˜ 인쑰합성물 μ œμž‘

μˆ˜μ‚°ν™”μΉΌμŠ˜(Ca(OH)2, CH)은 화학적 μˆœλ„ 99% 이상인 ν™”κ³΅μ œν’ˆμ„ μ‚¬μš©ν•˜μ˜€λ‹€.

C3S 상은 Ca/Si λΉ„μœ¨ 1.5λ₯Ό μ‘°μ„±ν•˜μ—¬ CaCO3와 SiO2λ₯Ό ν™”ν•™λŸ‰λ‘ μ μœΌλ‘œ ν˜Όν•©ν•˜μ—¬ 7μ‹œκ°„ λ™μ•ˆ 1400Β°Cμ—μ„œ μ†Œμ„±ν•œ ν›„, 냉각 ν›„ 재차 λ°˜λ³΅ν•˜μ—¬ 인쑰 ν•©μ„±λœ C3S 상을 μ–»μ—ˆλ‹€. 이λ₯Ό 물을 μ„žμ–΄ κ΅λ°˜ν•œ ν›„, λ°€νλœ μ‘°κ±΄μ—μ„œ 2달간 μ–‘μƒν•˜μ—¬ C-S-H 상이 μ–»μ–΄μ‘Œλ‹€.

C3A 상은 CaCO3와 Al2O3λ₯Ό ν™”ν•™λŸ‰λ‘ μ μœΌλ‘œ ν˜Όν•©ν•˜μ—¬ 3μ‹œκ°„ λ™μ•ˆ 1400Β°Cμ—μ„œ μ†Œμ„±ν•˜μ˜€λ‹€. 이후 λƒ‰κ°ν•œ ν›„, 같은 μ‘°κ±΄μ—μ„œ λ‹€μ‹œ μ†Œμ„±μ„ λ°˜λ³΅ν•˜μ—¬ 인쑰합성물을 μ–»μ—ˆλ‹€. μ΄λ ‡κ²Œ ν•΄μ„œ 얻은 C3Aλ₯Ό μ„žκ³ , 물을 λͺ°λΉ„μœ¨μ„ κ³ λ €ν•˜μ—¬ ν™”ν•™λŸ‰λ‘ μ μœΌλ‘œ ν˜Όμž…ν•œ ν›„, 20Β°C의 λ°€νμ‘°κ±΄μ—μ„œ 1주일간 μ–‘μƒν•˜μ—¬ λͺ¨λ…Έμ„€νŽ˜μ΄νŠΈ(3CaOΒ·Al2O3Β·3CaSO4Β·10H2O, AFm)λ₯Ό ν•©μ„±ν•˜μ˜€λ‹€.

μ—νŠΈλ¦°κ°€μ΄νŠΈ(3CaOΒ·Al2O3Β·3CaSO4Β·32H2O, AFt)λŠ” Ca(OH)2와 Al2(SO4)3, 그리고 물을 μ„žμ–΄ κ΅λ°˜ν•œ ν›„, 4μ£Ό λ™μ•ˆ μ–‘μƒν•˜μ˜€λ‹€.

각 μˆ˜ν™”λ¬Όμ€ μ‹€ν—˜μ „κΉŒμ§€ μ•„μ„Έν†€μ—μ„œ μΉ¨μ§€ν•˜μ—¬ λ³΄κ΄€λ˜μ—ˆλ‹€. ν•©μ„±λœ μˆ˜ν™”λ¬Όμ€ XRD와 TGA λΆ„μ„μœΌλ‘œ μˆ˜ν™”λ¬Όμ΄ μ œλŒ€λ‘œ κ΅¬ν˜„λ˜μ—ˆλŠ”μ§€ ν™”ν•™λΆ„μ„ν•˜μ—¬ ν™•μΈν•˜κ³  μ‹€ν—˜ν•˜μ˜€λ‹€.

2.2 μˆ˜ν™”λ¬Όμ˜ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 흑착 μ‹€ν—˜

Fig. 3κ³Ό 같은 μ‹€ν—˜μž₯치λ₯Ό κ΅¬μ„±ν•˜μ—¬ μ•‘μƒμ—μ„œ 인곡 ν•©μ„±ν•œ μˆ˜ν™”λ¬Όμ— λŒ€ν•œ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ˜ 흑착 μ‹€ν—˜μ„ μˆ˜ν–‰ν•˜μ˜€λ‹€.

인곡 κ³΅κ·Ήμˆ˜λŠ” μ •μ œμˆ˜(De-ionized water)에 NaOH와 KOHλ₯Ό 1 : 28의 λΉ„μœ¨λ‘œ ν˜Όμž…ν•˜μ—¬ pH 13.5 Β± 0.1의 μˆ˜μ€€μ΄ μœ μ§€λ˜λ„λ‘ μ œμ‘°ν•˜μ˜€λ‹€.

/Resources/kci/JKCI.2015.27.1.085/images/PICC33E.png

Fig. 3 Experiment set-up for chloride adsorption

비이컀에 λ‹΄κΈ΄ 인곡 곡극수 내에 NaCl을 ν˜Όμž…ν•˜μ—¬ 0.1 mol/L의 μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ μˆ˜μš©μ•‘μ„ μ–»μ—ˆκ³ , 적정법(Titration)에 μ˜ν•˜μ—¬ 초기 μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨λ†λ„λ₯Ό ν™•μΈν•˜μ˜€λ‹€. 이후 인곡합성 μˆ˜ν™”λ¬Όμ„ λ„£μž 마자, μžκΈ°ν˜• λ©€ν‹°ν¬μ§€μ…˜ ꡐ반기λ₯Ό μ΄μš©ν•˜μ—¬ 1200 RPM의 μ†λ„λ‘œ κ΅λ°˜ν•˜λ©΄μ„œ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 농도λ₯Ό μΈ‘μ •ν•˜μ˜€λ‹€.

μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 흑착 농도와 ꡬ쑰가 μ€‘μš”ν•œ λ³€μˆ˜κ°€ λ˜λŠ”λ°, μˆ˜ν™”λ¬Όμ— μ˜ν•œ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ˜ κ³ μ •ν™”λŠ” μˆ˜ν™”λ¬ΌλŸ‰μ— μ˜μ‘΄ν•˜λ―€λ‘œ, 흑착밀도(adsorption density)λ₯Ό μ–»μ—ˆλ‹€. 즉, 흑착 진행전 초기의 μˆ˜μš©μ•‘λ‚΄ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 농도값과 ν‘μ°©λ˜μ–΄ λ³€ν™”λœ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 농도λ₯Ό ν† λŒ€λ‘œ, Eq. (1)에 μ˜ν•˜μ—¬ λ‹¨μœ„μ€‘λŸ‰ μˆ˜ν™”λ¬Όμ—μ„œ 흑착된 μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ˜ μ€‘λŸ‰ λΉ„μœ¨μΈ ν‘μ°©λ°€λ„λ‘œ ν‘œν˜„ν•˜μ˜€λ‹€.

/Resources/kci/JKCI.2015.27.1.085/images/PICC3EA.gif (1)

μ—¬κΈ°μ„œ, Mhyd : μˆ˜ν™”λ¬Όμ˜ λ‹¨μœ„μ€‘λŸ‰(g),

    [Ca(s)]b : 흑착된 Cl-이온의 λͺ°λ†λ„(mol/L),

    MWCl : Cl-의 λͺ°μ€‘λŸ‰μ΄λ‹€.

3. μ‹€ν—˜κ²°κ³Ό 및 해석

3.1 μ‹œλ©˜νŠΈ μˆ˜ν™”λ¬Όλ³„ μ—Όμ†Œν‘μ°© 거동

/Resources/kci/JKCI.2015.27.1.085/images/PICC543.gif

Fig. 4 Adsorption behavior of AFt phase

Fig. 4λŠ” μ‹œκ°„κ²½κ³Όμ— λ”°λ₯Έ AFt의 μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 흑착성을 μ‹€ν—˜ν•œ 결과이닀. AFt 상이 λ‚΄μž¬λœ μˆ˜μš©μ•‘μ—μ„œ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ λ†λ„λŠ” λ‹€μ†Œ μœ λ™μ μœΌλ‘œ μΈ‘μ •λ˜μ—ˆλŠ”λ°, μ‹œν—˜μ‹œμž‘ 초기 30λΆ„κΉŒμ§€λŠ” μ—Όμ†Œ 흑착밀도가 (+)값을 κ°€μ‘ŒμœΌλ‚˜, 이후 앑상내 자유 μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 농도가 μ¦κ°€ν•˜λ©΄μ„œ (-)κ°’μœΌλ‘œ 지ν–₯λ˜λŠ” κ²½ν–₯을 λ³΄μ˜€λ‹€. μ΄λŸ¬ν•œ κ²½ν–₯은 μ‹€ν—˜μ‹œμž‘ 14μ‹œκ°„μ΄ κ²½κ³Όλ˜κΈ°κΉŒμ§€ μ§€μ†λ˜λ‹€κ°€ μ΄ν›„λ‘œλŠ” 흑착밀도가 μƒμŠΉν•˜λ©΄μ„œ 35μ‹œκ°„μ΄ κ²½κ³Όν•˜λ©΄μ„œλŠ” 0의 값을 κ°€μ‘Œλ‹€. AFt μƒμ˜ μ—Όμ†Œ 흑착밀도가 (-)값을 보인 μ΄μœ λŠ” λΆ„λ§ν˜•νƒœμ˜ μˆ˜ν™”λ¬Όμ΄ 비이컀 λ‚΄μ˜ μ •μ œμˆ˜λ₯Ό ν‘μˆ˜ν•˜μ—¬ μš©μ•‘μ²΄μ μ΄ κ°μ†Œν•˜μ—¬ μΌμ‹œμ μœΌλ‘œ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 농도가 μƒμŠΉν•˜λŠ” 것에 기인된 ν˜„μƒμœΌλ‘œ μ‚¬λ£Œλœλ‹€.

Elakneswaran 등은 AFt 상이 화학적 흑착이 μ•„λ‹Œ 물리적 흑착 거동을 κ°–λŠ” κ²ƒμœΌλ‘œ μΆ”μ •ν•˜μ˜€λ‹€.15) AFtλŠ” κΈ°λ‘₯ꡬ쑰 μ‚¬μ΄μ˜ ν™©μ‚°μ—ΌμœΌλ‘œ λ³΄μƒλœ μ–‘μ „ν•˜λ₯Ό κ°–λŠ”λ‹€.16) κ·Έλž˜μ„œ μ•‘μƒμ—μ„œ 음이온인 μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ— λŒ€ν•˜μ—¬ 흑착 κ°€λŠ₯성이 μžˆμ„ κ²ƒμœΌλ‘œ μ˜ˆμƒν•  수 μžˆλ‹€. λ˜ν•œ, μ½˜ν¬λ¦¬νŠΈμ—μ„œ AFt μƒμ˜ 양은 μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ˜ μœ μž…μ΄ μ»€μ§€λ©΄μ„œ λΉ„λ‘€μ μœΌλ‘œ μ¦κ°€ν•˜κ³  ν”„λ¦¬λΈμ—Όμ˜ ν˜•μ„±μ— κΈ°μ—¬ν•  수 μžˆμ„ κ²ƒμœΌλ‘œ μΆ”μ •λœλ‹€. κ·ΈλŸ¬λ‚˜, λ³Έ 연ꡬ 결과에 μ˜ν•˜λ©΄ AFtλŠ” μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 흑착λ ₯이 λ¬΄μ‹œν•  수 μžˆμ„ μˆ˜μ€€μœΌλ‘œ κ²½λ―Έν•œ κ²ƒμœΌλ‘œ νŒλ‹¨λœλ‹€.

Fig. 5λŠ” CH μƒμ˜ μ—Όμ†Œ 흑착밀도λ₯Ό 보인 것이닀. μ•žμ„œ AFt의 흑착거동과 λ‹€μ†Œ μœ μ‚¬ν•œ κ²½ν–₯을 λ³΄μ˜€λŠ”λ°, μ‹œν—˜μ‹œμž‘ 4μ‹œκ°„ μ „κΉŒμ§€ μ•‘μƒμ—μ„œμ˜ 자유 μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 농도가 μƒμŠΉν•˜μ—¬ 흑착밀도가 (-)값을 κ°€μ‘ŒμœΌλ‚˜ μ΄ν›„λ‘œλŠ” 자유 μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 농도가 κ°μ†Œν•˜λ©΄μ„œ 흑착밀도가 μ¦κ°€ν•˜λŠ” 좔이λ₯Ό λ³΄μ˜€λ‹€. μ‹œν—˜ μ‹œμž‘ 180μ‹œκ°„μ΄ κ²½κ³Όν•˜λ©΄μ„œ ν‘μ°©λ°€λ„λŠ” 0μ΄μƒμ˜ 값을 λ³΄μ˜€μœΌλ‚˜ 흑착된 μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨λŸ‰μ€ 맀우 κ²½λ―Έν•œ μˆ˜μ€€μ΄μ—ˆλ‹€.

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Fig. 5 Adsorption behavior of Ca(OH)2 phase

Kirkpatrick λ“±17)은 CH 상이 μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ„ κ³ μ •ν™”ν•˜λŠ”λ° μƒλ‹Ήν•œ κΈ°μ—¬λ₯Ό ν•  수 있으며, CH ν‘œλ©΄μ΄ ν‘œλ©΄ Ca-OH μœ μ—°μ„±μœΌλ‘œ μΈν•˜μ—¬ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨λΏλ§Œ μ•„λ‹ˆλΌ λ°˜λŒ€μ „ν•˜ 이온(Na+ λ˜λŠ” Cs+)도 흑착할 수 μžˆμ„ κ²ƒμœΌλ‘œ μ œμ•ˆν•˜μ˜€μœΌλ‚˜, λ³Έ μ—°κ΅¬κ²°κ³ΌλŠ” 이와 μƒμ΄ν•œ κ²°κ³Όλ₯Ό λ³΄μ˜€λ‹€.

Hirao λ“±13)은 λ‹€μ–‘ν•œ λ†λ„μ˜ μΈκ³΅ν•΄μˆ˜μ— μΉ¨μ§€λœ μˆ˜μ‚°ν™”μΉΌμŠ˜μ˜ κ΅¬μ‘°ν˜•νƒœκ°€ λ°”λ€Œμ§€ μ•Šμ•˜μœΌλ©°, λ³Έ 연ꡬ와 λ™μΌν•˜κ²Œ CH 상에 μ˜ν•œ μ—Όμ†Œν‘μ°©μ€ μ „ν˜€ λ°œμƒν•˜μ§€ μ•ŠλŠ”λ‹€κ³  μ œμ•ˆν•˜μ˜€λ‹€. μ΄λŠ” λ³Έ 연ꡬ와 μœ μ‚¬ν•œ κ²°κ³Όλ‘œμ„œ, μ΄ˆκΈ°μ— μˆ˜μ‚°ν™”μΉΌμŠ˜μ— μ˜ν•œ μ—Όμ†Œ 흑착λ ₯은 μ΄ˆκΈ°μ‹œκ°„μ—λŠ” κ°€λ³€μ μ΄μ—ˆμœΌλ‚˜, μˆ˜μ‹œκ°„ ν›„ 흑착거동이 μ•ˆμ •ν™”λ˜μ—ˆμŒμ—λ„ λ¬΄μ‹œν•  수 μžˆμ„ μ •λ„λ‘œ 맀우 κ²½λ―Έν•œ κ²ƒμœΌλ‘œ μƒκ°λœλ‹€.

Fig. 6은 λ‹¨μœ„μ€‘λŸ‰μ˜ AFm 상에 λŒ€ν•œ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 흑착밀도λ₯Ό 얻은 결과이닀. μ‹œλ©˜νŠΈ ꡬ성성뢄 쀑 C3A λ˜λŠ” C4AF 등은 μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ΄ μ‘΄μž¬ν•˜μ§€ μ•ŠλŠ” μƒνƒœμ—μ„œ AFm 상이 μƒμ„±λ˜λ©°, 이 μˆ˜ν™”λ¬Όμ΄ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨κ³Ό 같이 λ°˜μ‘ν•˜λ©΄ 프리델염(3CaOΒ· Al2O3Β·CaCl2Β·10H2O)이 ν˜•μ„±λœλ‹€. 이 λ°˜μ‘μ€ ν™©μ‚°κ³Ό μ—Όμ†Œκ°„μ˜ μ΄μ˜¨κ΅ν™˜ λ°˜μ‘μ— μ˜ν•œ 화학적 흑착으둜 μ •μ˜ν•  수 μžˆλŠ”λ°, μ΄λŠ” 흑착과 νƒˆμ°©μ— λŒ€ν•œ λΉ„κ°€μ—­ λ°˜μ‘μœΌλ‘œμ„œ, 흑착속도가 μƒλŒ€μ μœΌλ‘œ 물리적 흑착보닀 맀우 느린 νŠΉμ§•μ΄ μ£Όλͺ©λœλ‹€. λ”μš±μ΄ AFm 내뢀측에 λ³΄μ™„λœ μ–‘μ „ν•˜λ₯Ό κ°–λŠ” 측ꡬ쑰λ₯Ό κ°–κ³  μžˆλ‹€.17) κ·Έλž˜μ„œ μ•‘μƒμ—μ„œ μŒμ΄μ˜¨μ„ κ°–λŠ” μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ— λŒ€ν•˜μ—¬ 흑착가λŠ₯성이 μžˆμ„ κ²ƒμœΌλ‘œ μƒκ°λœλ‹€.

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Fig. 6 Adsorption behavior of AFm phase

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Fig. 7 Adsorption behavior of C-S-H phase

λ³Έ μ‹€ν—˜κ²°κ³Όμ— μ˜ν•˜λ©΄, AFm 상에 μ˜ν•œ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ˜ 흑착은 μ‹€ν—˜μ‹œκ°„ 20일 λ™μ•ˆ λšœλ ·ν•˜κ²Œ μ§„ν–‰λ˜λ‹€κ°€ μ΄ν›„λ‘œλŠ” μ™„λ§Œν•˜κ²Œ μ§„ν–‰λ˜μ—ˆλ‹€. 이후 흑착은 κΎΈμ€€νžˆ μ§„ν–‰λ˜μ§€λ§Œ 40일 μ΄ν›„λ‘œλŠ” 거의 재령과 λ¬΄κ΄€ν•˜κ²Œ μΌμ •ν•œ 좔이λ₯Ό λ³΄μ΄λ©΄μ„œ μ΄μ˜¨κ΅ν™˜ λ°˜μ‘μ˜ ν™œμ„±ν™”κ°€ 거의 μ’…λ£Œμƒνƒœμ— λ„λ‹¬ν•˜μ˜€λ‹€.

Fig. 7은 λ‹¨μœ„μ€‘λŸ‰μ˜ C-S-H 상에 λŒ€ν•œ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 흑착밀도λ₯Ό 얻은 결과인데, 비ꡐ적 흑착속도가 λΉ λ₯΄κ²Œ μ§„ν–‰λ˜λŠ” 물리 흑착 뿐만 μ•„λ‹ˆλΌ ν™œμ„±ν™” μ—λ„ˆμ§€λ₯Ό ν•„μš”λ‘œ ν•˜λŠ” 느린 화학적 ν‘μ°©κΉŒμ§€ 볡합적인 흑착 거동을 보인 κ²ƒμœΌλ‘œ μΆ”μ •λœλ‹€. C-S-H 상에 μ˜ν•œ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ˜ 흑착은 5일 정도면 μ’…λ£Œλ‹¨κ³„μ— μ ‘μ–΄λ“€κΈ° λ•Œλ¬Έμ— 40일에 κ±Έμ³μ„œ μ§„ν–‰λ˜λŠ” AFm μƒμ˜ ν‘μ°©κ³ΌλŠ” ν‘μ°©μ†λ„μ—μ„œ λΆ„λͺ…ν•œ λŒ€λΉ„λ₯Ό λ³΄μ˜€λ‹€. 즉, 콘크리트 λ‚΄μ˜ C-S-H 상과 AFm 상은 μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ„ 두고 μ„œλ‘œ 경쟁 ν‘μ°©ν•˜μ§€λ§Œ, 흑착 ν™œμ„±μ΄ 더 높은 C-S-H 상이 μˆ˜μš©μ„± μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ„ ν‘μ°©ν•˜κ³ , 이후 AFm 상이 μž”μ‘΄ν•˜λŠ” μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ„ κΎΈμ€€νžˆ ν‘μ°©ν•˜λŠ” κ²ƒμœΌλ‘œ νŒλ‹¨ν•  수 μžˆλ‹€.

ν•œνŽΈ, C-S-H 상에 μ˜ν•œ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 흑착은 λ‹¨κ³„μ μœΌλ‘œ λšœλ ·ν•œ κ²½ν–₯을 λ³΄μ˜€λ‹€. 첫 λ‹¨κ³„λ‘œ κ°„μ£Όν•  수 μžˆλŠ” μ‹€ν—˜κ°œμ‹œ 3λΆ„ 이내 ν‰ν˜•ν‘μ°©λŸ‰μ˜ 34%에 ν•΄λ‹Ήν•˜λŠ” μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ΄ C-S-H 상에 μ˜ν•˜μ—¬ μ¦‰κ°μ μœΌλ‘œ μˆœκ°„ ν‘μ°©λ˜μ—ˆλ‹€. 일반적으둜 물리적 흑착은 화학적 흑착에 λΉ„ν•˜μ—¬ 가역적이며 흑착속도도 λΉ λ₯Έ κ²ƒμœΌλ‘œ μ•Œλ €μ Έ μžˆλ‹€. C-S-H ν‘œλ©΄μ—μ„œ λ°œμƒν•˜λŠ” 물리적 흑착은 C-S-H μƒμ˜ 싀라놀(>SiOH)이 흑착자리(adsorption site)둜 κ°„μ£Όν•˜μ—¬ μ—Όμ†Œμ™€μ˜ μ „μžκ°„ κ·Ήμ„±(polarity)의 μƒν˜Έμž‘μš©μ— μ˜ν•˜μ—¬ μˆœκ°„μ μœΌλ‘œ λ°œμƒν•œ 물리적 흑착 기ꡬ에 κΈ°μΈν•œ κ²ƒμœΌλ‘œ μƒκ°λœλ‹€.18) 2μ°¨ λ‹¨κ³„μ—μ„œλŠ” μˆœκ°„ 흑착은 μ•„λ‹ˆμ§€λ§Œ 1μ°¨ 단계 이후 0.6일(14μ‹œκ°„) λ™μ•ˆ 비ꡐ적 λΉ λ₯΄κ²Œ μ§„ν–‰λœ λ‹¨κ³„λ‘œμ„œ, ν‰ν˜•ν‘μ°©λŸ‰μ˜ 총 62%에 ν•΄λ‹Ήλ˜λŠ” ν‘μ°©λŸ‰μ΄ 이루어진닀. μ΄λ•ŒλŠ” κ·Ήμ„±μ˜ μƒν˜Έ μž‘μš© 외에 비ꡐ적 느린 흑착기ꡬ가 μ›μΈμœΌλ‘œ μΆ”μ •λ˜λŠ”λ°, μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨κ³Ό C-S-H 측상 κ΅¬μ‘°λ‚΄μ˜ μˆ˜μ‚°κΈ° μ΄μ˜¨κ°„μ˜ μ΄μ˜¨κ΅ν™˜ μž‘μš©19) 및 C-S-H 측상 ꡬ쑰의 호슀트 μΈ΅ 사이에 게슀트인 μ—Όμ†Œμž…μžκ°€ κ³ λ¦½λ˜λŠ” μΈ΅κ°„ 격리(intercalation)20) 등이 μ£Όμš”μš”μΈμœΌλ‘œ μ‚¬λ£Œλœλ‹€. 3λ‹¨κ³„λŠ” 0.3일뢀터 흑착이 μ’…λ£Œλ˜λŠ” 5μΌκΉŒμ§€λ‘œμ„œ 이 κΈ°κ°„ λ™μ•ˆ 물리적 흑착은 κΈ°λŒ€ν•˜κΈ° μ–΄λ €μš°λ©° 화학적 흑착거동을 λ³΄μ΄λŠ” μ΄μ˜¨κ΅ν™˜ μž‘μš©μœΌλ‘œ 흑착이 μ§€μ†μ μœΌλ‘œ μ§„ν–‰λ˜λŠ” λ‹¨κ³„λ‘œ μΆ”μ •λœλ‹€. μ΄μƒμœΌλ‘œ μΆ”λ‘ λœ C-S-H μƒμ˜ 단계별 흑착거동을 C-S-H μƒμ˜ ꡬ쑰λͺ¨λΈμ— κΈ°μ΄ˆν•˜μ—¬ Fig. 8κ³Ό 같이 μ •λ¦¬ν•˜μ˜€λ‹€.

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Fig. 8 Main mechanisms of chloride binding behavior of C-S-H, based on molecular structure

ν•œνŽΈ, C-S-H μƒμ˜ 흑착거동을 μ‚΄νŽ΄λ³΄λ©΄, 흑착이 λ°œμƒν•˜μ§€ μ•ŠλŠ” ν‘μ°©ν‰ν˜•μƒνƒœκΉŒμ§€ AFm처럼 천천히 λ„λ‹¬ν•˜λŠ” 것이 μ•„λ‹ˆλΌ, 5일째 κΈ‰μž‘μŠ€λŸ½κ²Œ μ •μ§€ν•˜λŠ” 것이 νŠΉμ§•μ΄μ—ˆλ‹€. 물리흑착은 거의 μˆœκ°„μ μœΌλ‘œ λ°œμƒν•˜μ§€λ§Œ, λ‹€λ§Œ 물리흑착일지라도 닀곡성 물질둜의 흑착과 같은 μœ¨μ† ν™”ν•™ν‘μ°©μ—μ„œλŠ” ν‰ν™œν•œ 면을 가진 고체둜의 ν‘μ°©μ—μ„œλ„ 흑착속도가 μž‘μ„ 수 μžˆλŠ”λ°, C-S-H μƒμ˜ 흑착 거동이 이와 μœ μ‚¬ν•œ ν˜„μƒμ„ λ³΄μ˜€λ‹€.

0.3일 이후에도 흑착이 κΎΈμ€€νžˆ μ§„ν–‰λœ μ΄μœ λŠ” μ•žμ„œ μ„€λͺ…ν•œ 바와 같이 λ‹€λ₯Έ 흑착 λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜μ΄ λ°œμƒν•˜κ±°λ‚˜, ν‘μ°©μžλ¦¬κ°€ λ°”λ€Œλ˜μ§€, λ˜λŠ” 물리적으둜 흑착된 μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 농도가 C-S-H ν‘œλ©΄μ—μ„œ μ–΄λŠ μ •λ„μ˜ 확산을 ν•˜λŠ” 것을 μΆ”μ •λœλ‹€. κ·ΈλŸ¬λ‚˜, C-S-H ν‘œλ©΄μ—μ„œμ˜ ν™•μ‚°μ†λ„λŠ” κ³΅κ·Ήμˆ˜μ—μ„œ 자유 μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ˜ 확산속도에 λΉ„ν•˜μ—¬ μƒλŒ€μ μœΌλ‘œ κ²½λ―Έν•˜λ―€λ‘œ 이에 λŒ€ν•œ 좔가적인 연ꡬ가 ν•„μš”ν•  κ²ƒμœΌλ‘œ μƒκ°λœλ‹€.

3.2 AFm μƒμ˜ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 흑착거동 해석기법

AFm 상에 μ˜ν•œ μ—Όμ†Œ ν‘μ°©μ†λ„λŠ” λ‹€μŒκ³Ό 같은 4단계에 μ˜ν•΄μ„œ 지배될 수 μžˆλ‹€.21) (i) 유체 쀑 ν”Όν‘μ°©λΆ„μžκ°€ μˆ˜ν™”λ¬Ό ν‘œλ©΄κΉŒμ§€ 유체 λ‚΄λ₯Ό ν™•μ‚°ν•˜λŠ” 속도, (ii) μˆ˜ν™”λ¬Ό ν‘œλ©΄μ˜ μœ μ²΄κ²½λ§‰ λ‚΄μ—μ„œμ˜ λ¬Όμ§ˆμ΄λ™μ†λ„, (iii) μˆ˜ν™”λ¬Ό μž…μžλ‚΄μ˜ 확산속도, (iv) μ„Έκ³΅ν‘œλ©΄μ—μ„œμ˜ 흑착속도 등이닀.

흑착속도가 ν‘μ°©ν‰ν˜•μ— λ„λ‹¬ν• μˆ˜λ‘ λŠλ €μ§€λŠ” μ΄μœ λŠ” ν‰ν˜•ν‘μ°© μ‹œκ°„λŒ€κ°€ 되면 ν”Όν‘μ°©λΆ„μžλŠ” κ°€μž₯ μ•½ν•œ 흑착점(adsorption site)으둜 ν–₯ν•˜κ³  긴거리둜 ν™•μ‚°λ˜κΈ° λ•Œλ¬Έμ΄λ‹€. λ”°λΌμ„œ ν‘μ°©μ†λ„λŠ” μ΄ˆκΈ°λ‹¨κ³„μ—μ„œλŠ” (i), (ii)의 과정이 μœ¨μ†(rate-determining)μ΄μ§€λ§Œ ν‘μ°©λŸ‰μ΄ 증가함에 λ”°λΌμ„œ 세곡내 확산이 μœ¨μ†μœΌλ‘œ λœλ‹€. μ΄λŸ¬ν•œ ν˜„μƒμ€ μ•žμ„œ AFm μƒμ˜ 흑착밀도 거동을 ν‘œν˜„ν•œ Fig. 6μ—μ„œλ„ λΆ„λͺ…ν•œ 좔이λ₯Ό κ΄€μ°°ν•  수 μžˆμ—ˆλ‹€.

Langmuir에 μ˜ν•˜μ—¬ μž…μ •μ••λ ₯ ν•˜μ—μ„œ 맀초 흑착 λΆ„μžμˆ˜κ°€ μƒλŒ€νŽΈμ— μžˆλŠ” ν‘μ°©μžλ¦¬μ— μΆ©λŒν•œ λΆ„μžμˆ˜μ— λΉ„λ‘€ν•œλ‹€κ³  κ°€μ •ν•˜μ—¬ μ—Όμ†Œ 흑착속도 /Resources/kci/JKCI.2015.27.1.085/images/PICCF0C.gifλ₯Ό Eq. (2), 맀초 νƒˆμ°© λΆ„μžμˆ˜

κ°€ 흑착 λΆ„μžμˆ˜μ— λΉ„λ‘€ν•œλ‹€κ³  κ°€μ •ν•˜μ—¬ μ—Όμ†Œ νƒˆμ°©μ†λ„

/Resources/kci/JKCI.2015.27.1.085/images/PICCF4C.gifλ₯Ό Eq. (3)κ³Ό 같이 각각 ν‘œν˜„ν•  수 μžˆλ‹€.

/Resources/kci/JKCI.2015.27.1.085/images/PICCFAA.gif (2)

/Resources/kci/JKCI.2015.27.1.085/images/PICD009.gif (3)

μ—¬κΈ°μ„œ, NS : 흑착할 수 μžˆλŠ” μž₯μ†Œμ˜ 총수,

       NA : 기체의 λΆ„μžμˆ˜,

       k : 흑착속도 μƒμˆ˜,

       k’ : νƒˆμ°©μ†λ„ μƒμˆ˜,

       P : μ••λ ₯이닀.

μ—Όμ†Œ ν‰ν˜•ν‘μ°©μ„ 이룰 λ•ŒλŠ” ν‘μ°©μˆ˜μ™€ νƒˆμ°©μˆ˜μ˜ 관계가 λ™μΌν•˜μ—¬ μΌμ •ν•œ κΈ°μƒλΆ„μ••μ—μ„œ μΌμ •λŸ‰μ˜ ν‘μ°©λŸ‰μ΄ μ‘΄μž¬ν•˜λŠ” ν‰ν˜•μƒνƒœμ΄λ―€λ‘œ λ‹€μŒκ³Ό κ°™λ‹€.

/Resources/kci/JKCI.2015.27.1.085/images/PICD078.gif (4)

ν‘μ°©λΆ„μž 수 NAλŠ” μ—Όμ†Œ ν‘μ°©λŸ‰ [Cl(s)]b에, 흑착점의 총수 NSλŠ” ν¬ν™”ν‘μ°©λŸ‰ [Cl(s)]max에 ν•΄λ‹Ήν•˜λ―€λ‘œ μ—Όμ†Œ 흑착 속도식은 Eq. (5)와 κ°™λ‹€.

/Resources/kci/JKCI.2015.27.1.085/images/PICD1F0.gif (5)

μ΄λ•Œ μ—Όμ†Œ ν‰ν˜•ν‘μ°©λŸ‰ 에 λ„λ‹¬ν•˜λ©΄ 흑착속도와 νƒˆμ°©μ†λ„λŠ” 0κ°€ λ˜λ―€λ‘œ λ‹€μŒκ³Ό κ°™λ‹€.

/Resources/kci/JKCI.2015.27.1.085/images/PICD28D.gif (6)

μ—¬κΈ°μ„œ, k1 : 흑착 μƒμˆ˜,

       k2 : νƒˆμ°© μƒμˆ˜μ΄λ‹€.

κ·ΈλŸ¬λ―€λ‘œ, ν‰ν˜•ν‘μ°©λŸ‰ [Cl(s)]eqλŠ” λ‹€μŒκ³Ό κ°™λ‹€.

/Resources/kci/JKCI.2015.27.1.085/images/PICD3D6.gif (7)

이λ₯Ό μ λΆ„ν•˜λ©΄ μ—Όμ†Œ 흑착속도식은 Eq. (8)κ³Ό κ°™λ‹€.

/Resources/kci/JKCI.2015.27.1.085/images/PICD4A2.gif (8)

μ—¬κΈ°μ„œ, /Resources/kci/JKCI.2015.27.1.085/images/PICD4D2.gifλ‘œμ„œ 흑착 μƒμˆ˜μ™€ νƒˆμ°© μƒμˆ˜μ˜ 합이 되며, μ˜¨λ„μ— λ”°λ₯Έ μ˜μ‘΄μ„±μ€ 거의 μ—†λ‹€.

McBain의 속도식은 흑착속도가 ν‰ν˜•ν‘μ°©λŸ‰κ³Ό ν‘μ°©λŸ‰μ˜ 차이에 λΉ„λ‘€ν•˜λŠ” ν˜•νƒœλ‘œμ„œ λ‹€μŒκ³Ό κ°™λ‹€.

/Resources/kci/JKCI.2015.27.1.085/images/PICD560.gif (9)

Fig. 9λŠ” Langmuir와 McBain의 속도식을 μ‹€ν—˜κ²°κ³Όμ™€ μƒν˜Έ λΉ„κ΅ν•œ κ²ƒμœΌλ‘œ, 두 속도식은 거의 차이가 없을 μ •λ„λ‘œ λŒ€λ“±μ†Œμ΄ν•˜μ˜€λ‹€. 40일 이후에 ν‰ν˜•ν‘μ°©μ— λ„λ‹¬ν•˜λŠ” AFm μƒμ˜ 흑착거동을 Langmuir 및 McBain의 흑착거동 해석기법이 효과적으둜 잘 ν‘œν˜„ν•˜λŠ” 것을 μž…μ¦ν•˜κ³  μžˆλ‹€.

/Resources/kci/JKCI.2015.27.1.085/images/PICD5AF.gif

Fig. 9 Description of time dependent adsorption behavior of AFm phase

3.3 C-S-H μƒμ˜ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ ν‘μ°©κ±°λ™μ˜ 해석기법

C-S-H 상에 μ˜ν•œ ν™œμ„±ν™” 흑착은 μˆœκ°„μ μœΌλ‘œ λ°œμƒν•˜λŠ” 물리적 ν‘μ°©μ΄μ§€λ§Œ, 확산속도가 μœ¨μ† ν™”ν•™ν‘μ°©μ²˜λŸΌ 일반적인 물리적 흑착속도보닀 μž‘μ€ ν˜„μƒμ„ μ—°μ†μ μœΌλ‘œ ν‘œν˜„ν•΄μ•Ό ν•˜κΈ° λ•Œλ¬Έμ— Eq. (10)와 같이 Zeldorich-Roginsky의 방법을 μ΄μš©ν•˜μ˜€λ‹€.

/Resources/kci/JKCI.2015.27.1.085/images/PICD68A.gif (10)

μ—¬κΈ°μ„œ, [Cl(s)]b : 흑착된 μ—Όμ†ŒλŸ‰,

      t : μ‹œκ°„,

      /Resources/kci/JKCI.2015.27.1.085/images/PICD6AB.gif, /Resources/kci/JKCI.2015.27.1.085/images/PICD6AC.gif : 계와 μ˜¨λ„μ— μ˜ν•œ μƒμˆ˜μ΄λ‹€.

μ΄λ•Œ μ˜¨λ„κ°€ 높아지면 /Resources/kci/JKCI.2015.27.1.085/images/PICD6DC.gifλŠ” μ¦κ°€ν•˜κ³  /Resources/kci/JKCI.2015.27.1.085/images/PICD6FC.gifλŠ” κ°μ†Œν•˜λŠ” 것이 일반적이며 μœ„ 식을 μ λΆ„ν•˜λ©΄ Eq. (11)이 얻어진닀.

/Resources/kci/JKCI.2015.27.1.085/images/PICD76A.gif (11)

μ—¬κΈ°μ„œ, /Resources/kci/JKCI.2015.27.1.085/images/PICD7AA.gif

      /Resources/kci/JKCI.2015.27.1.085/images/PICD7DA.gif이닀.

λ”°λΌμ„œ μ΄ˆκΈ°μ‹œκ°„ toλ₯Ό μ„ νƒν•˜λ©΄ /Resources/kci/JKCI.2015.27.1.085/images/PICD838.gif와 ν‰ν˜•ν‘μ°©λŸ‰ [Cl(s)]bλ₯Ό λ‚΄μ‚½ν•˜λ©΄ 직선관계가 얻어진닀.

Fig. 10은 Zeldorich-Roginsky 방법에 μ˜ν•œ 근사 좔이λ₯Ό μ‹€ν—˜λ°μ΄ν„°μ™€ λΉ„κ΅ν•œ 것이닀. Eq. (10)μ—μ„œ cλŠ” C-S-H μƒμ˜ λŒ€μ „μ²΄ ν‘œλ©΄μ—μ„œ μˆœκ°„μ μœΌλ‘œ λ°œμƒν•œ, 1λ‹¨κ³„μ˜ 물리적 ν‘μ°©λŸ‰μ„ μ˜λ―Έν•˜λŠ”λ°, 이 μ‹€ν—˜κ²°κ³Όμ—μ„œλŠ” C-S-H 1gλ‹Ή 1.25 mg의 μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨λŸ‰μ΄ μˆœκ°„μ  ν‘œλ©΄μ°©λ¬ΌλŸ‰(surface complexation)μœΌλ‘œμ„œ 1단계가 μ’…λ£Œλ˜λŠ” 0.3일(6.8μ‹œκ°„)κΉŒμ§€ C-S-H 1 gλ‹Ή 1.40 mg의 μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨λŸ‰μ΄ 물리적 ν‘μ°©λŸ‰μœΌλ‘œ κ°„μ£Όλœλ‹€. λ‹€λ§Œ, 이 값은 μ™ΈλΆ€ μ—Όμ†Œλ†λ„μ— 따라 μœ λ™μ μΌ κ²ƒμœΌλ‘œ μ‚¬λ£Œλœλ‹€. 2λ‹¨κ³„μ˜ 물리 화학적 흑착거동을 λ³΄μ΄λŠ” 0.3일(7.2μ‹œκ°„)λΆ€ν„° 0.62일(15μ‹œκ°„) κΉŒμ§€λŠ” Zeldorich-Roginsky의 이쀑 μ„ ν˜• 보간 ꡬ간 쀑 첫번째 κ΅¬κ°„μœΌλ‘œμ„œ 비ꡐ적 λΉ λ₯΄κ²Œ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ΄ ν‘μ°©λ˜λŠ” ꡬ간이닀. 3λ‹¨κ³„λŠ” 2단계 이후 흑착속도가 느리게 μ§„ν–‰λ˜μ–΄ ν‘μ°©ν‰ν˜•μ— λ„λ‹¬ν•˜λŠ” 6일째 κΉŒμ§€λ‘œμ„œ Zeldorich-Roginsky의 2번째 μ„ ν˜•λ³΄κ°„ ꡬ간이 ν•΄λ‹Ήν•œλ‹€. 이상과 같이 Zeldorich- Roginsky의 μ΄μ€‘λ³΄κ°„λ²•μœΌλ‘œ C-S-H μƒμ˜ 흑착 거동을 효과적으둜 ν‘œν˜„ν•  수 있음이 μž…μ¦λ˜μ—ˆλ‹€.

/Resources/kci/JKCI.2015.27.1.085/images/PICD8E5.gif

Fig. 10 Description of time dependent adsorption behavior of C-S-H phase

μ΄μƒμ˜ κ²°κ³Όλ₯Ό 고찰해보면, μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 흑착 거동은 각 μˆ˜ν™”λ¬Όκ³Ό μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ˜ λ°˜μ‘μ„±μ„ κ³ μ°°ν•˜μ—¬ 흑착 λ©”μ»€λ‹ˆμ¦˜μ„ ꡬλͺ…ν•˜λŠ”λ° μœ μ΅ν•˜μ˜€λ‹€κ³  μƒκ°λœλ‹€. μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ ν‘μ°©μ†λ„λŠ” 비ꡐ적 λΉ λ₯Έ μ†λ„λ‘œ μ§„ν–‰λ˜λ―€λ‘œ 내ꡬ성 섀계와 같은 μž₯κΈ° μ„±λŠ₯μ˜ˆμΈ‘μ— λ°˜λ“œμ‹œ κ³ λ €λ˜μ–΄μ•Ό ν•  μš”μ†ŒλŠ” μ•„λ‹Œ κ²ƒμœΌλ‘œ μƒκ°λœλ‹€.

λ‹€λ§Œ, μˆ˜ν™”λ¬Όλ³„ ν‘μ°©λ°€λ„λŠ” μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ˜ 농도에 μ˜μ‘΄ν•˜λ―€λ‘œ, ν–₯ν›„ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ˜ 흑착에 μ‹€μ§ˆμ μΈ μš”μΈμΈ C-S-H 상과 AFm 상에 λŒ€ν•΄μ„œλŠ” λ‹€μ–‘ν•œ μ™Έλž˜ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 농도에 λ”°λ₯Έ ν‰ν˜•ν‘μ°©λŸ‰ 및 흑착밀도에 λŒ€ν•œ 연ꡬ가 ν•„μš”ν•  κ²ƒμœΌλ‘œ μ‚¬λ£Œλœλ‹€.

4. κ²°    λ‘ 

λ³Έ μ—°κ΅¬μ—μ„œλŠ” μ‹œλ©˜νŠΈ μˆ˜ν™”λ¬Ό μ’…λ₯˜λ³„ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ˜ 흑착 거동을 λΆ„μ„ν•˜κ³ , 흑착속도λ₯Ό ν‘œν˜„ν•  수 μžˆλŠ” 해석기법을 μ œμ•ˆν•˜κ³ μž ν•˜μ˜€λ‹€. μ‹€ν—˜μ— μ˜ν•œ 연ꡬ성과λ₯Ό μ •λ¦¬ν•˜μ—¬ λ‹€μŒμ˜ 결둠을 λ„μΆœν•˜μ˜€λ‹€.

1)AFt 상과 CH μƒμ˜ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 흑착은, μ‹€ν—˜μ‹œμž‘ μˆ˜μ‹œκ°„μ΄ κ²½κ³Όν•˜κΈ°κΉŒμ§€ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 농도가 μƒμŠΉν•˜λ‹€κ°€ μ΄ν›„λ‘œλŠ” 흑착속도가 λ°œμƒν•˜μ˜€μœΌλ‚˜, μ΅œμ’…μ μΈ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ˜ ν‘μ°©λŸ‰μ€ 맀우 μž‘μ•˜λ‹€. λ”°λΌμ„œ AFt 상과 CH μƒμ˜ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 흑착 λŠ₯λ ₯은 λ¬΄μ‹œν•  수 μžˆμ„ μˆ˜μ€€μœΌλ‘œ κ²½λ―Έν•œ κ²ƒμœΌλ‘œ νŒλ‹¨λœλ‹€.

2)C-S-H 상에 μ˜ν•œ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 흑착은 μˆœκ°„μ μœΌλ‘œ ν‘μ°©λ˜λŠ” 1λ‹¨κ³„μ—μ„œ ν‰ν˜•ν‘μ°©λŸ‰μ˜ 34%, 2λ‹¨κ³„κΉŒμ§€λŠ” ν‰ν˜•ν‘μ°©λŸ‰μ˜ 총 62% λŸ‰μ΄ ν‘μ°©λ˜μ—ˆμœΌλ©°, 이후 3λ‹¨κ³„μ—μ„œ 5일간 κΎΈμ€€ν•˜μ§€λ§Œ 느린 μ†λ„λ‘œ ν‘μ°©λŸ‰μ΄ μ¦κ°€ν•˜λ‹€κ°€ κ°‘μžκΈ° ν‰ν˜•ν‘μ°© μƒνƒœμ— λ„λ‹¬ν•˜μ˜€λ‹€.

3)AFm 상에 μ˜ν•œ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ˜ 흑착은 μ‹€ν—˜μ‹œκ°„ 20일 λ™μ•ˆ λΉ λ₯΄κ²Œ μ§„ν–‰λ˜λ‹€κ°€ 이후둠 μ™„λ§Œν•΄μ§€λ©΄μ„œ 40일을 μ΄ˆκ³Όν•˜λ©΄μ„œλŠ” μ΄μ˜¨κ΅ν™˜ λ°˜μ‘μ˜ ν™œμ„±ν™”κ°€ 거의 μ™„λ£Œμ— λ„λ‹¬ν•˜μ˜€λ‹€. AFm μƒμ˜ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 흑착은 λͺ¨λ“  μˆ˜ν™”λ¬Όμ—μ„œ 흑착λŠ₯λ ₯이 κ°€μž₯ λ†’μ•˜λŠ”λ°, C-S-H 상에 λΉ„ν•˜μ—¬ 3.5배의 흑착밀도λ₯Ό κ°–λŠ” κ²ƒμœΌλ‘œ λ‚˜νƒ€λ‚¬λ‹€.

4)C-S-H 상이 μˆœκ°„μ μœΌλ‘œ μ§„ν–‰λ˜λŠ” μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨μ˜ 물리적 흑착거동은 Zeldorich-Roginsky의 방법이 μœ νš¨ν•˜μ˜€λ‹€. 반면, AFm μƒμ˜ μ—Όμ†Œμ΄μ˜¨ 흑착은 μ΄ˆκΈ°μ— λΉ λ₯Έ 흑착속도λ₯Ό 보이닀가 μ‹œκ°„μ΄ κ²½κ³Όν•˜λ©΄μ„œ μ§€μ†μ μœΌλ‘œ μ™„λ§Œν•˜κ²Œ μ§„ν–‰λ˜μ—ˆλŠ”λ°, Langmuir 및 McBain의 방법에 μ˜ν•˜μ—¬ μœ¨μ†λ°˜μ‘ 속도λ₯Ό 효과적으둜 ν‘œν˜„ν•  수 μžˆμ—ˆλ‹€.

Acknowledgements

이 μ—°κ΅¬λŠ” ν•œκ΅­μ—°κ΅¬μž¬λ‹¨μ˜ 이곡뢄야 κΈ°μ΄ˆμ—°κ΅¬μ‚¬μ—…κ³Όμ œλ‘œ μˆ˜ν–‰λœ κ²°κ³Όλ‘œμ„œ 이에 κ°μ‚¬λ“œλ¦½λ‹ˆλ‹€(과제번호 2013R1A1A 2060227).

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