๊นํ์
(Tae-Wan Kim)
1
๊ฐ์ถฉํ
(Choong-Hyun Kang)
2โ
โ2015 by Korea Concrete Institute
Key words (Korean)
์์นผ๋ฆฌ ํ์ฑํ ์ฌ๋๊ทธ ์๋ฉํธ, ์ฐํ์๋ฃจ๋ฏธ๋, ๊ฐ๋, ๋ฏธ์ธ๊ตฌ์กฐ
Key words
alkali-activated slag cement, aluminum oxide, strength, microstructure
1. ์ ๋ก
์์นผ๋ฆฌ ํ์ฑํ ์ฌ๋๊ทธ ์๋ฉํธ(alkali-activated slag cement; AASC)๋ ์ ์ฒ ์ ๋ถ์ฐ๋ฌผ์ธ ์ฌ๋๊ทธ ๋ฏธ๋ถ๋ง์ ์ฌ์ฉํ ์๋ฉํธ๋ก ๊ธฐ์กด์
๋ณดํตํฌํ๋๋ ์๋ฉํธ(Ordinary Portland cement; OPC)๋ฅผ ๋์ฒดํ ์นํ๊ฒฝ ๊ฑด์ค์ฌ๋ฃ๋ก ์ฃผ๋ชฉ๋ฐ๊ณ ์๋ค.1-2) ๊ตญ๋ด์ธ ๋ง์ ์ฐ๊ตฌ์๋ค์ด AASC์ ํน์ฑ์ ๋ฐํ๊ธฐ ์ํด ๋ค์ํ ์ฐ๊ตฌ์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ค์ ๋ฐํํ๊ณ ์๋ค. ํ์ฌ๊น์ง์ ์ฐ๊ตฌ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋ฐ๋ฅด๋ฉด AASC์ ํน์ฑ์ ์ํฅ์
์ฃผ๋ ์ธ์๋ ๋ค์ํ๋ฐ, ์๋ฅผ ๋ค์ด ๊ณ ๋ก์ฌ๋๊ทธ ๋ฏธ๋ถ๋ง(ground granulated blast furnace slag; GGBFS)์ ๋ฌผ๋ฆฌ-ํํ์
์ฑ์ง, ์์นผ๋ฆฌ ํ์ฑํ์ ์ ์ข
๋ฅ์ ๋๋, ๋ฐฐํฉ๋ฐฉ๋ฒ, ์์์จ๋์ ์์๋ฐฉ๋ฒ, ํผํ์ ์ ์ข
๋ฅ, ํผํ์ฌ๋ฃ์ ํน์ฑ ๋ฑ ์ฌ๋ฌ ๊ฐ์ง๋ก ์๋ ค์ ธ ์๋ค.1-5)
AASC์ ํน์ฑ์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ ์ฌ๋ฌ ์์ธ๋ค ์ค์ GGBFS์ ํน์ฑ์ ๊ดํ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์ผ๋ถ ์ฐ๊ตฌ์๋ค์ ์ํด ์ด๋ฃจ์ด์ก๋ค. ์ฐ๊ตฌ์๋ค์ GGBFS๋ฅผ ๊ตฌ์ฑํ๊ณ
์๋ ์ฃผ์ ์ฑ๋ถ๋ค์ ๊ตฌ์ฑ๋น์ ๊ทธ์ ๋ฐ๋ฅธ ๋ฐ์์์ฑ๋ฌผ์ ์ฃผ๋ชฉํ์๋ค. ์ผ๋ถ ์ฐ๊ตฌ์๋ค์ ์ํด์ GGBFS์ ๊ตฌ์ฑ์ฑ๋ถ๋น์ ๋ํ ์ํธ ๊ด๊ณ๋ฅผ ๋ถ์ํ ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ ๋ค์
์์๋ค. ์ต๊ทผ์๋ Al2O3์ ํจ์ ๋์ด ๋ค๋ฅธ GGBFS๋ค์ ์ฌ์ฉํ AASC์ ์ํ ํน์ฑ์ ๊ดํ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์์๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ์์ง๊น์ง AASC์ ์์ด์ Al2O3์ ํจ๊ณผ์ ๊ดํ ์ฐ๊ตฌ๋ GGBFS ์์ฒด๊ฐ ๊ฐ์ง๊ณ ์๋ Al2O3์ ์ฑ๋ถ์ ๊ดํ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ๋๋ถ๋ถ์ด๋ค.6-15)
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ AASC์ ํน์ฑ์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ GGBFS์ ์ํฅ์์ธ์ ๊ดํ ๊ธฐ์ด์ฐ๊ตฌ๋ก์ Al2O3์ ์ธ๋ถํผํฉ์ ๋ฐ๋ฅธ AASC์ ์ญํ์ ํน์ฑ์ ๊ดํ ์ฐ๊ตฌ์ด๋ค. ์ด๋ ๊ธฐ์กด์ GGBFS ์์ฒด๊ฐ ํจ์ ํ๊ณ ์๋ Al2O3์ ๋ํ ์ํฅ์ ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ๋ฒ์ด๋ ์ธ๋ถ์์ ์ถ๊ฐ์ ์ผ๋ก Al2O3๋ฅผ ํผํฉํ์ฌ ๋ค์ํ Al2O3 ํจ์ ๋์ ๊ฐ์ง๋ GGBFS๋ฅผ ๊ธฐ๋ฐ์ผ๋ก ํ๋ AASC์ ํน์ฑ ํ์
์ ์ํ ๊ธฐ์ด ์ฐ๊ตฌ์ด๋ค. ์ด๋ฅผ ํตํด AASC์์ Al2O3์ ์ํฅ์ ๊ฒํ ํ๊ณ , AASC์ ๋ฐ์ ๋ฉ์ปค๋์ฆ์ ํ์
๊ณผ ์ฑ๋ฅํฅ์์ ๊ธฐ์ด์ฐ๊ตฌ์๋ฃ๋ก ํ์ฉํ๊ณ ์ ํ๋ค.
2. ์คํ๊ณํ
2.1 ์ฌ์ฉ์ฌ๋ฃ
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ์ํด ์ฌ์ฉํ ๊ณ ๋ก์ฌ๋๊ทธ ๋ฏธ๋ถ๋ง์ ํฌํญ์ K์ฌ ์ ํ์ ์ฌ์ฉํ์์ผ๋ฉฐ, ์ฑ๋ถ์ XRF (X-ray fluorescence) ๋ถ์์ ํตํด Table
1์ ๋ํ๋ด์๋ค. GGBFS์ Si/Al ๋น๋ 2.80, Ca/Al ๋น๋ 3.28์ด๋ฉฐ ์ผ๊ธฐ๋(basicity) =(CaO+MgO)/ (SiO2+Al2O3)๋ 0.92์ด๋ค.
Table 1 The chemical and physical properties of GGBFS
|
Chemical components (%)
|
SiO2
|
35.30
|
Al2O3
|
12.58
|
Fe2O3
|
0.79
|
CaO
|
41.30
|
MgO
|
3.19
|
TiO2
|
0.70
|
MnO
|
0.22
|
SO3
|
4.75
|
K2O
|
0.63
|
Physical properties
|
Ig-loss
|
0.34
|
Blain(m2/kg)
|
420
|
Density(g/mm3)
|
0.0028
|
์๊ณจ์ฌ๋ ์กฐ๋ฆฝ๋ฅ (fineness modulus; FM) 2.61, ํ๋ฉด๊ฑด์กฐํฌํ์ํ ๋ฐ๋ 0.0026g/mm3, ํก์์จ์ 1.25์ธ ๊ฐ๋ชจ๋๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์๋ค. ์์นผ๋ฆฌ ํ์ฑํ์ ๋ C์ฌ์ ์์ฐํ์นผ๋ฅจ(potassium hydroxide; KOH, purity > 98%)๊ณผ
Al2O3 (purity > 96%)์ด๋ค. ๋ฐฐํฉ์ ์ต์ ์ ๋์ฑ ํ๋ณด๋ฅผ ์ํด E์ฌ ํด๋ฆฌ๊ฐ๋ฅด๋ณต์ค๊ณ(polycarboxylate)์ ๊ณ ์ฑ๋ฅ ๊ฐ์์ (high-range
water-reducing admixture)๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์๋ค. ๊ณ ์ฑ๋ฅ ๊ฐ์์ ๋ ๋ฐ์ ํฉ์ ์ก์(liquid)์ผ๋ก, ๋น์ค์ 1.05ยฑ0.5 (20ยฐC์์)์ด๋ค.
2.2 ๋ฐฐํฉ ๋ฐ ์คํ๋ฐฉ๋ฒ
Al2O3๋ฅผ ํผํฉํ AASC์ ํน์ฑ์ ์ดํด๋ณด๊ธฐ ์ํด Al2O3์ ํผํฉ๋ฅ ์ ๊ฒฐํฉ์ฌ์ธ GGBFS ์ค๋์ ๋ํด 2~16%๊น์ง 2%๋จ์๋ก ๋ชจ๋ 8์ข
๋ฅ์ ๋ฐฐํฉ์ ์ ์ ํ์๋ค. Al2O3๋ฅผ ํผํฉํ์ง ์์ ์ํ์ฒด(control)๋ ์ ์ํ์ฌ Al2O3์ ์ํ ํจ๊ณผ๋ฅผ ๋น๊ต ๊ฒํ ํ๊ณ ์ ํ์๋ค. ํ์ฑํ์ ์ธ ์์ฐํ์นผ๋ฅจ(potassium hydroxide; KOH)์ ๊ฐ์์นผ๋ฆฌ์ฑ ๋ฌผ์ง๋ก ๊ตญ๋ด์ธ ์ ํ์ฐ๊ตฌ์์
๋ค์ ์ฌ์ฉ๋์๋ ์ฌ๋ฃ๋ก ์์ฐํ๋ํธ๋ฅจ(sodium hydroxide; NaOH)๊ณผ ์ ์ฌํ ์ฌ๋ฃ์ด๋ค. ๊ธฐ์กด์ ์ฐ๊ตฌ๊ฒฐ๊ณผ๋ค์ ์ฐธ๊ณ ํ์ฌ KOH์ ๋๋๋ 2M
(mole; M)๊ณผ 4M์ ๋ ๊ฐ์ง๋ก ๊ณ ๋ คํ์ฌ KOH์ ๋๋ ์ฐจ์ด์ ๋ฐ๋ฅธ ํน์ฑ๋ ํจ๊ป ์ดํด๋ณด๊ณ ์ ํ์๋ค.
๋ชจ๋ฅดํ๋ฅด์ ๋ฐฐํฉ์ ์ค๋๋น๋ก ๊ณ ๋ก์ฌ๋๊ทธ ๋ฏธ๋ถ๋ง : ์๊ณจ์ฌ๋ 1.0 : 2.0์ผ๋ก ํ์๊ณ , ๋ฌผ/๊ฒฐํฉ์ฌ(W/B) ๋น๋ 0.5์ด๋ค. ๋ฐฐํฉ ์์๋ Table
2์ ๋ํ๋ด์๋ค.
Table 2 Mixture properties of AASC mortar
|
|
Content ratio by binder weight(%)
|
Dosage of KOH
|
Al2O3
|
GGBFS
|
2M or 4M
|
0
|
100
|
2
|
98
|
4
|
96
|
6
|
94
|
8
|
92
|
10
|
90
|
12
|
88
|
14
|
86
|
16
|
84
|
๊ฐ๊ฐ์ ๋ฐฐํฉ์ ๋ฐ๋ผ ์ฌ๋ฃ๋ฅผ ํผํฉํ ํ KS L 5109 (์๊ฒฝ์ฑ ์๋ฉํธ ํ์ด์คํธ ๋ฐ ๋ชจ๋ฅดํ๋ฅด์ ๊ธฐ๊ณ์ ํผํฉ ๋ฐฉ๋ฒ)์ ๋ฐ๋ผ ๋ฐฐํฉํ์๋ค. ์ ๋์ฑ ์ํ์
KS L 5111 (์๋ฉํธ ์ํ์ฉ ํ๋ก ํ
์ด๋ธ)๋ฐฉ๋ฒ์ ๋ฐ๋ผ ์ํํ์๋ค. ์์ถ๊ฐ๋์ ์ธก์ ์ 50ร50ร50mm ๋ชฐ๋์ ํ์คํ์ฌ ์๋์ต๋(relative
humidity; RH) 75ยฑ5%, 23ยฑ2ยฐC์ ํญ์จํญ์ต๊ธฐ์ ๋ฃ๊ณ 1์ผ(24h) ํ ๋ชฐ๋๋ฅผ ํํํ์๋ค. ๋ชฐ๋ ํํ ํ ์์ถ๊ฐ๋ ์ธก์ ์ฌ๋ น์ผ๊น์ง
RH 75ยฑ5%, 23ยฑ2ยฐC์ ํญ์จํญ์ต๊ธฐ์ ๋ณด๊ดํ์๋ค. ๊ธธ์ด๋ณํ ์ธก์ ์ฉ ์ํ์ฒด๋ ASTM C490 (Standard Practice for Use
of Apparatus for the Determination of Length Change of Hardened Cement Paste, Mortar,
and Concrete) ๊ท์ ์ 25ร25ร285mm๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์๋ค. ๊ฑด์กฐ์์ถ ์ธก์ ์ ASTM C596 (Standard Test Method for
Drying Shrinkage of Mortar Containing Hydraulic Cement)์ ์ ์๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋ฐ๋ผ ์ํํ์์ผ๋ฉฐ, ์ํ์ฒด๋ RH50ยฑ5%,
20ยฑ2ยฐC์ ํ๊ฒฝ์ 91์ผ๊น์ง ๋ณด๊ดํ์๋ค. ์์ถ๊ฐ๋์ ์ธก์ ์ ๊ฐ ์ธก์ ์ฌ๋ น(1, 3, 7 ๋ฐ 28์ผ)์์ 3๊ฐ์ ์ํ์ฒด์ ๋ํด ์ํ์ ์ํํ๊ณ ๊ทธ
ํ๊ท ๊ฐ์ ์ฌ์ฉํ์๋ค.
์ด์ํ์๋(ultrasonic pulse velocity; UPV)๋ PROCEQ CCT-4๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ ์ธก์ ํ์๋ค. ์ด์ํ ์๋ ์ธก์ ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ํ์ฒด์
์ค๋ฅธ์ชฝ์ ๋ฐ์ง์๋ฅผ, ์ผ์ชฝ์ ์์ ์๋ฅผ ๋๊ณ ์๋๋ฅผ ์ธก์ ํ ๋ค์ ๋์ผ ์ํ์ฒด์ ๋ํด ์ค๋ฅธ์ชฝ์ ์์ ์๋ฅผ ์ผ์ชฝ์ ๋ฐ์ง์๋ฅผ ๋๊ณ ์ธก์ ํ๋ ๋ฐฉ์์ผ๋ก ์๋ก ๊ต๋๋ก
์ธก์ ํ ๊ฐ์ ํ๊ท ์ ์ฌ์ฉํ์๋ค. ์ด ๊ณต๊ทน๋ฅ ์ ์ฌ๋ น 28์ผ ์ํ์ฒด์ ๋ํด ASTM C642 (Standard Test Method for Density,
Absorption, and Void in Hardened Concrete)์ ๋ฐ๋ผ ์คํํ์ฌ ์ธก์ ํ์๋ค.
SEM (Scanning electron microscopy)์ HITACHI FE-SEM S-4700 ์ฅ๋น๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์๋ค. ์ธก์ ์ํธ์ ๊ฐ๋ ํน์
ํ ํ์๋ ์ํ์ฒด ์กฐ๊ฐ์ ์ฑ์ทจํ์ฌ ์์ธํค์ 48์๊ฐ ์นจ์ง์์ผ ์ํ์ ์ง์ํจ ๋ค์ ์จ๋ 35ยฑ5ยฐC, ์๋์ต๋ โค 50%์ ๊ฑด์กฐ๊ธฐ์์ 48์๊ฐ ๊ฑด์กฐ์ํจ
ํ ์ธก์ ์ ์ค๋นํ์๋ค. ๋ํ ๊ด์ฐฐ ์ํ์ฒด์ ๋ํด energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX)๋ฅผ ์ํํ์ฌ ๋ฐ์์์ฑ๋ฌผ์ง์
๊ตฌ์ฑ์์์ ๋ํ ๋ถ์์ ์ํํ์๋ค. XRD ์ํ์ฉ ๋ถ๋ง๋ ๊ฐ๋ ์ธก์ ํ ํ์๋ ์ํธ์ ์ํ์ ์ง ์ํจ ํ ๋ถ์ํ์ฌ No.200์ฒด๋ฅผ ํต๊ณผํ๋ ์๋ฃ๋ฅผ ๋ถ์ํ์๋ค.
3. ๊ฒฐ๊ณผ ๋ฐ ๊ณ ์ฐฐ
3.1 ์ ๋์ฑ(flow)
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์ ๊ณ ๋ ค๋ ๋ชจ๋ฅดํ๋ฅด์ ์ ๋์ฑ์ ์ ํ ์๋น์คํ, ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์ ๋ชฉ์ ๊ณผ ์ํ์ฒด ์ ์กฐ ๋ฑ์ ์ข
ํฉ์ ์ผ๋ก ๊ณ ๋ คํ์ฌ ์ต์ ์ ๋์ฑ์ 160mm๋ก ์ ํ์๋ค.
๋ชจ๋ ๋ฐฐํฉ์ ์ต์ 160ยฑ10mm์ ์ ๋์ฑ์ ํ๋ณดํ๋๋ก ๊ณ ์ฑ๋ฅ ๊ฐ์์ ์ ์์ ์กฐ์ ํ์๋ค. ๊ฐ ์ํ์ฒด์ ์ ๋์ฑ๊ณผ ์ฌ์ฉ๋ ๊ณ ์ฑ๋ฅ ๊ฐ์์ ์ ์์ Fig.
1์ ๋ํ๋ด์๋ค.
Al2O3์ ํผํฉ๋ฅ ์ด ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ์ ๋์ฑ์ด ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒฝํฅ์ ๋ํ๋ด์๊ณ , ์ด์๋ฐ๋ผ ์ต์ ์ ๋์ฑ์ ํ๋ณดํ๊ธฐ ์ํ ๊ณ ์ฑ๋ฅ ๊ฐ์์ ์ ์ฒจ๊ฐ๋๋ ์ฆ๊ฐํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค.
ํนํ 2M KOH ์ํ์ฒด๋ค๋ณด๋ค 4M KOH ์ํ์ฒด๋ค์ ์ ๋์ฑ์ด ์๋์ ์ผ๋ก ๊ฐ์ํ๊ณ ์๋๋ฐ, ์ด๋ ์๋์ ์ผ๋ก ๋์ ํ์ฑํ์ ์ ๋๋๊ฐ GGBFS์ ํ์ฑํ๋ฅผ
์ด์ง์ํค๊ณ ์ํ๋ฐ์์ ์ฆ๋์์ผ ์๊ฒฐ ์์ฉ๊ณผ ๋ฐ์์์ฑ๋ฌผ์ง์ ์์ฑ์ ๊ฐ์ํํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
|
Fig. 1 Flow and admixture contents
|
3.2 ์์ถ๊ฐ๋
Fig. 2๋ Al2O3 ํผํฉ๋ฅ ์ ๋ฐ๋ฅธ ์์ถ๊ฐ๋ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ํ๋ธ ๊ฒ์ด๋ค. 2M์ 4M KOH ๋๋ ๋ชจ๋ Al2O3์ ํผํฉ๋ฅ ์ด ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ์์ถ๊ฐ๋๋ ์ฆ๊ฐํ๋ ๊ฒฝํฅ์ ๋ํ๋ด๊ณ ์๋ค. 28์ผ ์์ถ๊ฐ๋์ ๋ํด ์ดํด๋ณด๋ฉด 2M KOH์์ ์ต๊ณ ๊ฐ๋๋ 16% Al2O3 ํผํฉ ์ํ์ฒด์์ 30.8MPa์ด๊ณ , 4M KOH์ ๊ฒฝ์ฐ 16% Al2O3 ํผํฉ ์ํ์ฒด์์ 45.2MPa์ ์์ถ๊ฐ๋๋ฅผ ๋ํ๋ด์๋ค.
|
Fig. 2 Compressive strength of different Al2O3 contents and dosage of KOH
|
|
Table 3์ Al2O3๋ฅผ ํผํฉํ์ง ์์ ์ํ์ฒด(control)์ Al2O3์ ํผํฉ๋ฅ ์ ๋ฐ๋ฅธ 28์ผ ์์ถ๊ฐ๋ ๊ฐ์ ์๋์ ๋ณํ์จ์ ๋ํ๋ธ ๊ฒ์ด๋ค. Table 3์์, 2M๊ณผ 4M KOH ๋๋ ๋ชจ๋ Al2O3์ ํผํฉ๋ฅ ์ด ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ์๋์ ์ธ ๊ฐ๋์ฆ๊ฐ์จ๋ ์ ์ฐจ ์ฆ๊ฐํ๊ณ ์์๋ค.
Table 3 Relative compressive strength at age 28 days
|
Al2O3
Contents(%)
|
Relative strength ratio (%)
|
2M KOH solution
|
4M KOH solution
|
2
|
5.69
|
2.23
|
4
|
6.16
|
6.69
|
6
|
8.53
|
9.24
|
8
|
10.90
|
12.10
|
10
|
16.59
|
18.47
|
12
|
28.91
|
25.80
|
14
|
41.71
|
38.22
|
16
|
45.97
|
43.95
|
S. Barbuhuiya11) ๋ฑ์ nano-Al2O3๋ฅผ 0%, 2%, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ 4% ์นํํ OPC paste์ ๊ฐ๋ ํน์ฑ์ ๊ดํ ์ฐ๊ตฌ์์ nano-Al2O3์ ์นํ์ ๊ฐ๋ํฅ์์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น์ง ์๋๋ค๊ณ ํ์๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ Al2O3์ ์ฌ์ฉ์ ์ํ์ฒด์ ์กฐ์ง์ ์น๋ฐํ๊ฒ ๋ง๋ ๋ค๊ณ ์ธ๊ธํ์๋ค. K.L. Lin12) ๋ฑ์ OPC์ GGBFS์ ํผํฉ ์๋ฉํธ๊ณ์์ Al2O3์ ์์ด ์ฆ๊ฐํ๋ฉด ์ด๊ธฐ๊ฐ๋๋ ์ฆ๊ฐํ์ง๋ง ์ผ์ ์์ค์ Al2O3 ์์ ์ด๊ณผํ๋ฉด ์ฅ๊ธฐ๊ฐ๋๋ ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ํ๋ด์๋ค.
A.R. Sakulich13) ๋ฑ์ Al2O3์ ํจ์ ๋์ด ์๋ก ๋ค๋ฅธ GGBFS์ ํ์ฑํ์ ๋ก NaOH/waterglass๋ฅผ ์ฌ์ฉํ AASC์ฐ๊ตฌ์์ ์๋์ Al2O3๋ ๊ฐ๋ํฅ์์ ๊ธ์ ์ ์ด์ง๋ง ๋ค๋์ Al2O3๋ฅผ ํจ์ ํ ๊ฒฝ์ฐ๋ ๊ฐ๋ํฅ์์ ์์ธกํ ์ ์๋ค๊ณ ํ์๋ค. R. Tanzer14) ๋ฑ์ Al2O3์ ํจ์ ๋์ด ์๋ก ๋ค๋ฅธ GGBFS๋ฅผ NaOH์ potassium silicate solutions์ผ๋ก ๊ฐ๊ฐ ํ์ฑํํ ์คํ์์ Al2O3์ ํจ๋์ด ์ฆ๊ฐํ ์๋ก NaOH์ ์ํด ํ์ฑํ๋ ์ฌ๋๊ทธ์ ๊ฐ๋๊ฐ ๋ ํฅ์๋์๋ค๊ณ ํ์๋ค. M.B. Haha15) ๋ฑ์ ์๋ก ๋ค๋ฅธ Al2O3์ ํจ๋์ ๊ฐ์ง๋ GGBFS๋ฅผ NaOH์ sodium silicate solution (waterglass; WG)์ผ๋ก ํ์ฑํ์ํจ AASC์ ๋ํ
์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ์ํํ์๋ค. ๊ทธ๊ฒฐ๊ณผ Al2O3์ ํจ๋์ด ์ฆ๊ฐํ ์๋ก GGBFS์ ์ํ์จ์ ์ฒ์ฒํ ๊ฐ์ํ์๊ณ Al2O3์ ํจ๋์ด ๋์์๋ก ์ด๊ธฐ๊ฐ๋๋ ๋ฎ๋ค๋ ์ฌ์ค์ ์ธ๊ธํ์๋ค.
๊ธฐ์กด์ ์ฐ๊ตฌ๊ฒฐ๊ณผ๋ค๊ณผ ๋น๊ตํด ๋ณผ ๋, GGBFS ์์ฒด๊ฐ ํจ์ ํ Al2O3์ ํจ๋์ ๋ฐ๋ฅธ ํน์ฑ๊ณผ ๋ฌ๋ฆฌ ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์ ๊ณ ๋ คํ ๊ฒ์ฒ๋ผ ์ถ๊ฐ์ ์ผ๋ก ์ธ๋ถ์์ Al2O3๋ฅผ ์ฒจ๊ฐํ ๊ฒฝ์ฐ ์ด๊ธฐ๊ฐ๋ ์ ํ ๋ฑ์ ๋ฐ์ํ์ง ์์๋ค. ๋ํ ๊ฐ๋ํฅ์์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ Al2O3์ ํจ๋์ ์ต์ ๋ฒ์๋ ๋ฐ๊ฒฌ๋์ง ์์๊ณ Al2O3์ ํผํฉ๋ฅ ์ด ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ๊ฐ๋๋ ์ฆ๊ฐํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ์ด๋ GGBFS๊ฐ ์์ฒด์ ์ผ๋ก ํจ์ ํ Al2O3์ ๊ฒฝ์ฐ ํ์ฑํ์ ์ ์ํด GGBFS์ ํจ์ ๋์ด ์๋ Al2O3 ์ฑ๋ถ์ ์ฉ์ถ๊น์ง ์๊ฐ์ด ๊ฑธ๋ฆฌ๊ณ , ์ฉ์ถ๋ Al2O3 ์ฑ๋ถ์ด ๋ฐ์์์ฑ๋ฌผ์ง์ ๋ง๋๋๋ฐ ๊ด์ฌํ๋ ์ ๋ ๋ฑ์ ๋ฐ๋ผ ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋ค๋ฅธ ๊ฒฝํฅ์ ๋ํ๋ธ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
3.3 ์ด์ํ ์๋
UPV๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๋ด๋ถ ์ํ๋ฅผ ๊ฐ๋ต์ ์ด๊ณ ๊ฐํธํ๊ฒ ์ถ์ ํ๋๋ฐ ์ฌ์ฉ๋ ์ผ๋ฐ์ ์ธ ์ํ๋ฐฉ๋ฒ ์ค ํ๋์ด๋ค.
Fig. 3์ 28์ผ ์ฌ๋ น์์์ ๊ฐ ์ํ์ฒด๋ณ UPV๋ฅผ ์ธก์ ํ ๊ฒ์ด๋ค. UPV๋ KOH์ ๋๋์ ๊ด๊ณ์์ด Al2O3์ ํผํฉ๋ฅ ์ด ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ์ฆ๊ฐํ๋ ๊ฒฝํฅ์ ๋ํ๋ด์๋ค. ์ด๋ฌํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ Al2O3์ ํผํฉ๋ฅ ์ด ์ฆ๊ฐํ ์๋ก ๋ฐ์์์ฑ๋ฌผ์ง์ ์์ด ์ฆ๊ฐํ์ฌ ์๋์ ์ผ๋ก ์น๋ฐํ ์กฐ์ง์ ํ์ฑํ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค.11,12) UPV์ ๊ฒฐ๊ณผ์์ ๋ํ๋ ๊ฒฝํฅ์ฑ์ ์์ถ๊ฐ๋์ ๊ฒฝํฅ์ฑ๊ณผ ์๋นํ ์ ์ฌํ๋ฐ, ์ด๋ ์กฐ์ง์ ์น๋ฐํ๊ฐ ๊ฐ๋ ํฅ์์ ์ผ์ ๋ถ๋ถ ์ํฅ์ ์ฃผ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ์๊ฐํ ์
์๋ค.
|
Fig. 3 Result of ultrasonic pulse velocity
|
Fig. 3์ ๋ํ๋ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด Al2O3์ ํผํฉ๋ฅ ์ด ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ UPV์ ์ฆ๊ฐ์จ์ ๋น๊ตํด๋ณด๋ฉด 2M KOH๊ฐ 4M KOH ๋ณด๋ค ์ข ๋ ๊ฐํ๋ฅธ UPV ๋ณํ์จ์ ๋ํ๋ด๊ณ ์๋ค. ์ด๋ Al2O3๊ฐ ํผํฉ๋ GGBFS์์ ํ์ฑํ์ ๋๋์ ๋ฐ๋ผ ๋ฐ์์์ฑ๋ฌผ์ง์ ์์ฑ์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ์ด ๋ค๋ฅธ ๊ฒ์ผ๋ก ์๊ฐ๋๋ค. ๋ฐ๋ผ์ Al2O3์ ํผํฉ๋ฅ ์ด ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ UPV๋ ์ฆ๊ฐํ๋๋ฐ, UPV ์ฆ๊ฐ์จ์ ํ์ฑํ์ ์ ๋๋ ๋ฑ์ ๋ค๋ฅธ ์์ธ๋ ํจ๊ป ๊ณ ๋ ค๋์ด์ผ ํ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
3.4 ๊ณต๊ทน๋ฅ
|
Fig. 4 Volume of permeable pores
|
Fig. 4๋ Al2O3์ ํผํฉ๋ฅ ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ฌ๋ น 28์ผ ์ํ์ฒด์ ๊ณต๊ทน๋ฅ ์ํ๊ฒฐ๊ณผ์ด๋ค. ๊ณต๊ทน๋ฅ ์ Al2O3์ ํผํฉ๋ฅ ์ด ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ์ ์ฐจ ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒฝํฅ์ ๋ํ๋ด๊ณ ์์๋ค. ์ด๋ฌํ ๊ฒฝํฅ์ 2M๊ณผ 4M KOH์ ๋๋ ๋ชจ๋์์ ๋ฐ์ํ๊ณ ์์๋ค. ์ด๋ฌํ ๊ณต๊ทน๋ฅ ์
๊ฐ์๋ Al2O3๊ฐ ์ํ๋ฐ์์ ์ํฅ์ ์ฃผ์ด ๋ฐ์ ์์ฑ๋ฌผ์ง์ ์์ฑ์ ์ด์งํ๊ณ , ์์ฑ๋ ๋ฐ์ ์์ฑ๋ฌผ์ง๋ค์ด ์กฐ์ง์ ์น๋ฐํ์ ๊ณต๊ทน ๊ฐ์์ ํจ๊ณผ๋ฅผ ์ ๋ฐํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ผ๋ก ์๊ฐ๋๋ค.
์ด๋ฌํ ๊ณต๊ทน๋ฅ ์ ๊ฐ์ ๊ฒฝํฅ๊ณผ Fig. 1์ ์์ถ๊ฐ๋ ์ฆ๊ฐ ๊ฒฝํฅ์ฑ์ ๋น๊ตํด ๋ณผ ๋ ๊ณต๊ทน๋ฅ ์ ๊ฐ์๊ฐ ์์ถ๊ฐ๋์ ์ฆ๊ฐ์ ์ผ์ ๋ถ๋ถ ๊ธ์ ์ ์ธ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ค.
๊ทธ๋ฌ๋ 4M KOH ์ํ์ฒด์ ์ด ๊ณต๊ทน๋ฅ ์ด 2M KOH ์ํ์ฒด๋ค ๋ณด๋ค ๋๊ฒ ๋ํ๋ฌ๋๋ฐ, ์ด๋ ์๋์ ์ผ๋ก ๋์ ํ์ฑํ๋๋์ ์ํด ๊ธ๊ฒฉํ ์ด๊ธฐ ์ํ๋ฐ์๊ณผ
์ด์ ๋ฐ๋ฅธ ํ์ด์คํธ์ ์ ์ฑ ์ฆ๊ฐ๋ก ์ธํด ๊ฐํ๊ณต๊ธฐ(entrapped air)๊ฐ ์ฆ๊ฐํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค. ์ด๋ฌํ ์ด ๊ณต๊ทน๋์ ์ฆ๊ฐ์๋ 4M ์ํ์ฒด์
๊ฐ๋๊ฐ 2M ์ํ๋ณด๋ค ๋๊ฒ ๋ํ๋ ๊ฒ์ ์ด๊ณต๊ทน๋ฅ ์ด์ธ์ Al2O3์ ํผํฉ์ ๋ฐ๋ฅธ ๋ฐ์์์ฑ๋ฌผ์ง์ ๋ณํ์ด ๊ฐ๋ ์ฆ๊ฐ์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ ๊ฒ์ผ๋ก ์๊ฐ๋๋ค. ๊ธฐ์กด์ AASC์ ๊ดํ ์ฐ๊ตฌ์์ GGBFS์ Al ์ด์จ์ ๋ฐ์์์ฑ๋ฌผ์ง์ธ
C-S-H์ Si-O-Si ๊ฒฐํฉ ์ค Si๋ฅผ ๋์ฒดํด Al-O-Si ๊ฒฐํฉ์ C-A-S-H๋ก ๋ณํ๋ค๊ณ ํ์๋ค.21-23) ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ํผํฉํ Al2O3์ ์ํด ์์ฉ์ก์์ ํ๋ถํ Al์ด์จ์ด C-S-H์ ์ผ๋ถ๋ฅผ C-A-S-H๋ก ๋ณํ์ํค๋ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
A. Gruskovnjak9) ๋ฑ์ Al2O3์ ํจ๋์ด ๋์ supersulphated cement (SSC)๊ฐ ์๋์ ์ผ๋ก ๋ฎ์ Al2O3 ํจ๋์ ๊ฐ์ง๋ SSC ๋ณด๋ค ๋์ ๊ณต๊ทน๋ฅ ์ ๊ฐ์ง๊ณ ์๋ค๊ณ ํ์๋ค. ์ด๋ฌํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ๊ฒฐ๊ณผ์๋ ๋ค์ ์๋ฐ๋ ๊ฒฝํฅ์ฑ์ ๋ณด์ธ๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ K.L. Lin12) ๋ฑ์ Al2O3์ ํจ์ ๋์ด ๋์ slag paste์ ์ด ๊ณต๊ทน๋ฅ (total pore)์ด ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒฝํฅ์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์ธ๊ธํ์๋ค. ๊ณต๊ทน๋ฅ ์ ๋ํ ์ด๋ฌํ ์ฐจ์ด๋ ๊ณต๊ทน๋ฅ ์
์ธก์ ํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ๊ณผ GGBFS ์์ฒด๊ฐ ํจ์ ํ Al2O3์ ํจ๊ป ์ธ๋ถ์์ ์ถ๊ฐ๋ก ๊ณต๊ธ๋ Al2O3์ ์ํฅ, OPC๊ฐ ์ ํ ์๋ 100% GGBFS๋ง์ผ๋ก ์ด๋ฃจ์ด์ง ๊ฒฐํฉ์ฌ, ํ์ฑํ์ฌ์ ์ข
๋ฅ์ ๋๋ ๋ฑ์ ๋ณตํฉ์ ์ธ ์ํฅ์ ๊ณ ๋ คํ์ฌ์ผ ํ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
3.5 ๊ธธ์ด๋ณํ
|
Fig. 5 Drying shrinkage on the different contents of Al2O3
|
Fig. 5๋ ๊ฐ ์ํ์ฒด์ ๊ธธ์ด๋ณํ๋ฅผ ์ธก์ ํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ํ๋ธ ๊ฒ์ด๋ค. ๊ธธ์ด๋ณํ ์ธก์ ๊ฒฐ๊ณผ Al2O3์ ํผํฉ๋ฅ ์ด ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ๊ฑด์กฐ์์ถ์ด ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒฝํฅ์ ๋ํ๋ด๊ณ ์์๋ค. ์ ํ์ฐ๊ตฌ ๊ฒฐ๊ณผ๋ค ์ค์์ Al2O3์ ์ํฅ์ ๋ฐ๋ฅธ AASC์ ๊ฑด์กฐ์์ถ์ ๋ํ ์ฐ๊ตฌ๋ ์๋์ ์ผ๋ก ๋ถ์กฑํ ๋ถ๋ถ์ด๋ค. AASC์ ๊ฑด์กฐ์์ถ์ ๋ฐ์์ํค๋ ์์ธ์ ๋ค์ํ ๊ฒ์ผ๋ก ์๋ ค์ ธ ์๋ค.
ํนํ ์ํ์ฒด ๋ด๋ถ์ ๊ณต๊ทน์ ํฌ๊ธฐ์ ๋ถํฌ๊ฐ ๊ฑด์กฐ์์ถ์ ์ค์ ์์ธ๋ค ์ค ํ๋๋ก ์ฃผ๋ชฉ๋ฐ๊ณ ์๋ค.16-18)
Fig. 4์ ๋ํ๋ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด Al2O3์ ํผํฉ๋ฅ ์ด ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ์ํ์ฒด ๋ด๋ถ์ ์ ์ฒด ๊ณต๊ทน๋ฅ ์ด ๊ฐ์ํ๊ณ ์๊ณ , ์ด์ ๋ฐ๋ผ ๊ฑด์กฐ์์ถ์ ๊ฐ์๋ ์ ์ฌํ ๊ฒฝํฅ์ ๋ํ๋ด๊ณ ์์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ Al2O3์ ํผํฉ๋ฅ ์ฆ๊ฐ๊ฐ ์ด๊ณต๊ทน๋์ ๊ฐ์์ํค๊ณ ๋ฐ์ ์์ฑ๋ฌผ์ง๋ค์ ์ํด ์กฐ์ง ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ์น๋ฐํ๊ฒ ๋ง๋ค์ด ์ํ์ฒด์ ์ ์ฒด์ ์ธ ๊ณต๊ทน์ ๊ฐ์์์ผ ๊ฑด์กฐ์์ถ์ ์ ๊ฐ์ํค๋
ํจ๊ณผ๋ฅผ ๋ํ๋ด๋ ๊ฒ์ผ๋ก ์๊ฐ๋๋ค. ํผํฉ๋ Al2O3์ค ์ผ๋ถ๋ ettringite, C-S-H ๋ฑ๊ณผ ๊ฐ์ ๋ฐ์์์ฑ๋ฌผ์ง์ ์์ฑ์ ๊ด์ฌํ๋๋ฐ, ettringite ๋ฑ์ ๋ถํผํฝ์ฐฝ์ ์ ๋ฐํ๋ค.19-23) ๋ํ ๋ฐ์์์ฑ๋ฌผ์ง์ ์์ฑ์ด ์ด์ง๋จ์ ๋ฐ๋ผ ์ผ๋ถ ๊ณต๊ทน์ ์ถฉ์งํจ๊ณผ๋ก ์ธํ์ฌ ๊ฑด์กฐ์์ถ ๊ฐ์์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น ๊ฒ์ผ๋ก ์๊ฐ๋๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์ ๋ฒ์์์
์ดํด๋ณผ ๋, Al2O3์ ํผํฉ์ ๊ฑด์กฐ์์ถ ๊ฐ์์ ์ผ์ ๋ถ๋ถ ๊ธ์ ์ ์ธ ํจ๊ณผ๋ฅผ ์ผ์ผํค๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ์ด๋ฌํ ๊ฑด์กฐ์์ถ ๊ฐ์ํจ๊ณผ๋ Fig. 4์ ๊ณต๊ทน๋ฅ ์ํ๊ฒฐ๊ณผ์ ํจ๊ป ์ฐ๊ด
์ง์ ์ ์๋๋ฐ, ์ ํ ์ฐ๊ตฌ์๋ค์ ์ฐ๊ตฌ๊ฒฐ๊ณผ์์ AASC์ ๊ฑด์กฐ์์ถ์ ์ํฅ์ ์ฃผ๋ ์ค์ ์์ธ ์ค์ ๊ณต๊ทน๋ฅ ์ ์ธ๊ธํ๊ณ ์๋ค.16-18) ๋ฐ๋ผ์ Fig. 4์ ๋ํ๋ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด Al2O3์ ํผํฉ๋ฅ ์ด ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ๊ณต๊ทน๋ฅ ์ด ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒฝํฅ์ฑ์ ๊ฑด์กฐ์์ถ์ ๊ฐ์์๋ ์ํฅ์ ์ฃผ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
์์ง๊น์ง AASC์ ๊ฑด์กฐ์์ถ์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ ๋ช
ํํ ์์ธ์ด ๋ฐํ์ง ๊ฒ์ ์๋์ง๋ง, ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์ด ๊ณต๊ทน๋ฅ ๊ณผ UPV ์ธก์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ฐํ์ผ๋ก ๊ฑด์กฐ์์ถ์
๋ฏธ์น๋ ์ํฅ์ ํจ๊ป ๊ณ ๋ คํด ๋ณผ ๋ Al2O3์ ํผํฉ์ ์ผ์ ์์ค์ ๋ฒ์์์ ๊ฑด์กฐ์์ถ ๊ฐ์์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
Table 4๋ ์ฌ๋ น 91์์ ์ธก์ ํ ๊ฐ ์ํ์ฒด์ ์ต์ข
๊ฑด์กฐ์์ถ์จ์ ๋ํ๋ธ ๊ฒ์ด๋ค. 2M KOH์ ๊ฒฝ์ฐ 16% Al2O3 ํผํฉ๋ฅ ์์ Al2O3๋ฅผ ํผํฉํ์ง ์์ ๊ฒฝ์ฐ๊ณผ ๋น๊ตํ์ฌ ์ฝ 12.4%, 4M KOH์ 16% Al2O3 ํผํฉ๋ฅ ์ผ๋๋ ์ฝ 12.2%์ ๊ฑด์กฐ์์ถ์จ ๊ฐ์๊ฐ ๋ฐ์ํ์๋ค. 4M KOH์ 2M KOH์ ๊ฒฝ์ฐ ๋ชจ๋ Al2O3์ ํผํฉ์ ์ํด ๋ฎ์ ๊ฑด์กฐ์์ถ์จ์ ๋ํ๋๋ค. ์ด๋ ํผํฉ๋ Al2O3๊ฐ ettringite ๋ฑ๊ณผ ๊ฐ์ ๋ฐ์ ์์ฑ๋ฌผ์ง๋ค์ ์ํ ์กฐ์ง์ ์น๋ฐํ, ๊ณต๊ทน ์ถฉ์งํจ๊ณผ ๋ฑ์ ๋ณตํฉ์ ์์ฉ์ ์ํด ๊ฑด์กฐ์์ถ์จ ๊ฐ์๊ฐ ๋ํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ์๊ฐ๋๋ค.
๊ทธ๋ฌ๋ 2M๊ณผ 4M KOH ๋๋์ ๋ชจ๋ ์ํ์ฒด์์ 16% Al2O3์์์ ๊ฑด์กฐ์์ถ์จ๊ณผ 0% Al2O3์ ๊ฑด์กฐ์์ถ์จ๊ณผ์ ์ฐจ์ด๋ ๊ฐ๊ฐ 0.0237%์ 0.0336%๋ฅผ ๋ํ๋ด์๋ค.
Table 4 Ultimate length change ratio at 91 days
|
|
Length change (%)
|
Al2O3
content(%)
|
2M KOH
|
4M KOH
|
0
|
-0.1914
|
-0.2758
|
2
|
-0.1844
|
-0.2645
|
4
|
-0.1773
|
-0.2638
|
6
|
-0.1764
|
-0.2564
|
8
|
-0.1742
|
-0.2597
|
10
|
-0.1755
|
-0.2531
|
12
|
-0.1696
|
-0.2532
|
14
|
-0.1692
|
-0.2483
|
16
|
-0.1677
|
-0.2422
|
3.6 SEM
Fig. 6์ SEM ๊ด์ฐฐ ์ด๋ฏธ์ง๋ฅผ ๋ํ๋ธ ๊ฒ์ด๋ค. SEM์ ๊ฐ KOH์ ๋๋์ ๋ํด Al2O3๋ฅผ ํผํฉํ์ง ์์ ๋น๊ต๊ตฐ๊ณผ ์ต๊ณ ๊ฐ๋๋ฅผ ๋ฐ์์ํจ 16% Al2O3 ํผํฉ๋ฅ ์ ์ํ์ฒด์ ๋ํด ์ธก์ ํ์๋ค. SEM ๋ถ์๊ฒฐ๊ณผ 16% Al2O3 ํผํฉํ ์ํ์ฒด(Fig. 6(b) and 6(d))์ ์กฐ์ง์ด Al2O3๋ฅผ ํผํฉํ์ง ์์ ์ํ์ฒด(Fig. 6(a) and 6(c))์ ๋น๊ตํ์ฌ ์น๋ฐํ ์กฐ์ง์ ๊ด์ฐฐ ํ ์ ์์๋ค.
A. Gruskovnjak9)๋ Al2O3์ ํจ์ ์จ์ด ๋ค๋ฅธ sulphated slag cement์ ์ํ์์ Al2O3์ ํจ์ ์จ์ด ๋์ ์ํ์ฒด๊ฐ ettringite ๋ฑ์ ์์ฑ์ด ์๋์ ์ผ๋ก ๋ง์์ ธ ์น๋ฐํ ์กฐ์ง๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ๋ง๋ ๋ค๊ณ ํ์๋ค. S. Barbuhuiya11) ๋ฑ์ nano-Al2O3๋ฅผ ์ฌ์ฉํ OPC paste ์ํ์ฒด์ ์กฐ์ง์ด ์น๋ฐํ๊ฒ ๋๋ ๊ฒ์ SEM ๊ด์ฐฐ์ ํตํด ํ์ธํ์๋ค.
Table 5๋ Al2O3๋ฅผ ํผํฉํ์ง ์์ ๋น๊ต๊ตฐ๊ณผ ์ต๊ณ ๊ฐ๋๋ฅผ ๋ํ๋ธ 2M KOH, 2M KOH + 16% Al2O3, 4M KOH, 4M KOH + 16% Al2O3์ 4๊ฐ์ง ์ํ์ฒด์ ๋ํด EDX ๋ถ์์ ์ํํ์ฌ ๋ฐ์์์ฑ๋ฌผ์ง๋ค์ ๊ตฌ์ฑ์ฑ๋ถ๋น๋ฅผ ๋ํ๋ด์๋ค. ํ๋ณธ์ Fig. 6์ (a)~(d) ๊ด์ฐฐ๋ถ๋ถ์ ๋ํด ๊ฐ๊ฐ
25๊ฐ์ ์์ ์ง์ ์ ์ ํํ์ฌ ๋ถ์ํ์๋ค.
Table 5 Atomic ratios in the hydrate phases obtained by EDX analysis
|
Specimens
|
Ca/Si
|
Al/Si
|
Al/Ca
|
2M KOH
|
1.70
|
0.40
|
0.23
|
2M KOH+16% Al2O3
|
1.64
|
0.49
|
0.30
|
4M KOH
|
2.50
|
0.35
|
0.14
|
4M KOH+16% Al2O3
|
1.50
|
0.56
|
0.37
|
2M KOH์ 4M KOH ๋ชจ๋ Al2O3์ ํผํฉ์ ๋ฐ๋ผ Ca/Si ๋น๋ ๊ฐ์ํ๊ณ , Al/Si์ Al/Ca ๋น๋ ์ฆ๊ฐํ ๊ฒ์ ์ ์ ์์๋ค.
X. Pardal7) ๋ฑ์ ์ฐ๊ตฌ์์ Al2O3๋ C-S-H (calcium silicate hydrate)์ ํ์ฑ์ ์ํฅ์ ์ฃผ๊ณ ๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ๋ก C-A-S-H (calcium aluminosilicate
hydrate)๊ฐ ํ์ฑ๋๋๋ฐ ์ด๋ Al2O3์ ๋๋๊ฐ ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ Al/Si๋ ์ฆ๊ฐํ๋ ๊ฒฝํฅ์ ๋ณด์๋ค. A. Gruskovnjak et al.9)๋ super sulphated slag cement์์ GGBFS ์์ฒด๊ฐ ํจ์ ํ Al2O3์ ์์ด ์ ์์๋ก ettringite์ ์์ฑ์ด ์ ๋ค๊ณ ํ์๋ค. Al์ ์ํฅ์ ์ฃผ๋ก C-S-H์ ๊ตฌ์กฐ์ ํ์ฑ์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์ณ C-A-S-H๋ฅผ ํ์ฑํ๋๋ฐ
์ฃผ๋ก Al์ ์์ฉ์ ์ธ๊ธํ ์ด์ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ๋ช๋ช ์์๋ค.6-9,21-23) 2M KOH์ 2M KOH + 16% Al2O3 ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ 4M KOH์ 4M KOH + 16% Al2O3์ Al/Si๋ฅผ ๋ณด๋ฉด Al2O3๋ฅผ ํผํฉ๋ฅ ์ด ๋์์ง์ ๋ฐ๋ผ Al/Si๊ฐ ๋์์ง๋ ๊ฒฝํฅ์ ๋ํ๋ด์๋ค. ์ด๋ R. Tanzer et al.14)์ ์ฐ๊ตฌ๊ฒฐ๊ณผ์์ ์ธ๊ธํ ๊ฒ์ฒ๋ผ, NaOH๋ก ํ์ฑํ๋ AASC์์ Al2O3์ ํจ์ ๋์ด ์ ์ GGBFS์ Si/Al์ด ๋ฎ๊ฒ ๋ํ๋ ๊ฒฐ๊ณผ์ KOH๋ฅผ GGBFS์ ํ์ฑํ์ ๋ก ์ฌ์ฉํ ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ ์ ์ฌํ ๊ฒฝํฅ์ ๋ํ๋ด๊ณ ์์๋ค.
Al2O3์ ํผํฉ๋ฅ ์ด 0์์ 16%๋ก ๋์์ก์ ๋ Ca/Si์ Al/Si์ ๊ตฌ์ฑ๋น์จ ๋ณํ๊ฒฝํฅ์ฑ์ M.B. Haha15)๊ฐ ์ธ๊ธํ ๊ฒฝํฅ์ฑ๊ณผ๋ ์ ์ฌํ๊ฒ ๋ํ๋ฌ๋ค. ๋ฐ๋ผ์ AASC์์ GGBFS ์์ฒด๊ฐ ํจ์ ํ Al2O3์ ์ํฅ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ์ธ๋ถ์์ ์ถ๊ฐ๋ก ๊ณต๊ธ๋๋ Al2O3์ ์ํ ์ํฅ๋ ์ ์ฌํ ๊ฒฝํฅ์ฑ์ ๋ํ๋ด๋ ๊ฒ์ผ๋ก ์๊ฐํ ์ ์๋ค.
๊ทธ๋ฌ๋ ์ผ๋ถ ์ํ์ฒด์์๋ Fig. 7์์์ ๊ฐ์ด ๊ณ ๋ฅด๊ฒ ๋ถ์ฐ๋์ง ๋ชปํ Al2O3 ์
์๋ค์ด ๋ฐ๊ฒฌ๋๊ธฐ๋ ํ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ AASC์์ ํจ๊ณผ์ ์ธ Al2O3์ ๋ถ์ฐ๊ณผ ์ฑ๋ฅ ํฅ์์ ์ํด์๋ ์ถฉ๋ถํ ๋น๋น์๊ฐ๊ณผ ์ ์ ํ ํผํ์ ์ ์ ์ ๋ฑ์ด ํ์ํ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
|
|
Fig. 7 4M KOH + 16% Al2O3
|
4. ๊ฒฐ ๋ก
KOH๋ก ํ์ฑํ๋ ์์นผ๋ฆฌ ํ์ฑํ ์ฌ๋๊ทธ ์๋ฉํธ(AASC)์ Al2O3์ ํผํฉ๋ฅ ์ ๋ฐ๋ฅธ ํน์ฑ์ ๊ดํ ์ฐ๊ตฌ๊ฒฐ๊ณผ ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์ ๋ฒ์ ๋ด์์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ ๊ฒฐ๋ก ์ ์ป์๋ค.
1)ํ์ฑํ์ ์ ๋๋์ ๊ด๊ณ์์ด Al2O3์ ํผํฉ๋ฅ ์ด ์ฆ๊ฐํ ์๋ก ์ด๊ธฐ(1, 3์ผ) ๋ฐ ์ฅ๊ธฐ๊ฐ๋(28์ผ) ๋ชจ๋ ์ฆ๊ฐํ์๋ค. ์ด๋ Al2O3์ ํผํฉ์ ์ํด ๋ฐ์์์ฑ๋ฌผ์ง ์์ฑ์ด ์ด์ง๋๊ณ , ์ํ์ฒด์ ๋ฏธ์ธ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ์น๋ฐํ๊ฒ ๋ง๋ค์ด ๊ฐ๋ํฅ์์ ๊ธ์ ์ ์ธ ํจ๊ณผ๋ฅผ ์ฃผ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
2)Al2O3์ ํผํฉ๋ฅ ์ด ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ์ด์ํ ์๋๋ ์ฆ๊ฐํ์๋ค. ๋ํ ์ด๊ณต๊ทน๋ฅ ์ Al2O3์ ํผํฉ๋ฅ ์ด ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒฝํฅ์ ๋ํ๋ด์๋ค. ์ด๋ Al2O3๊ฐ C-A-S-H์ ettringite ๋ฑ์ ๋ฐ์ ์์ฑ๋ฌผ ์์ฑ์ ์ด์งํ์ฌ ์ํ์ฒด์ ๋ฏธ์ธ์กฐ์ง์ ์น๋ฐํ๊ฒ ๋ง๋ค๊ณ ์ผ๋ถ ๊ณต๊ทน์ถฉ์งํจ๊ณผ์ ๋ฐ์ ๋๋ฌธ์ผ๋ก ์๊ฐ๋๋ค.
3)SEM๊ณผ EDS ๋ถ์๊ฒฐ๊ณผ Al2O3์ ํผํฉ์ ์ํด ์น๋ฐํด์ง ์กฐ์ง์ ํ์ธํ ์ ์์๋ค. ๋ํ KOH์ ๋๋์ ๊ด๊ณ์์ด Al2O3์ ํผํฉ์ ์ํด Ca/Si ๋น๋ ๊ฐ์ํ๊ณ , Al/Si์ Al/Ca ๋น๋ ์ฆ๊ฐํ์๋ค.
4)๊ธฐ์กด์ OPC์ AASC์ ์ฐ๊ตฌ์์ GGBFS์ ํจ์ ํ Al2O3์ ํจ๊ณผ์ ๋น๊ตํ์ฌ ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์ ์ ์ฉํ Al2O3๋ฅผ ์ธ๋ถ ํผํฉํ ๋ฐฉ์์ AASC์์๋ ๊ฐ๋ํฅ์๊ณผ ๋ฏธ์ธ์กฐ์ง์ ์น๋ฐํ ๋ฑ์ ๊ธ์ ์ ์ธ ํจ๊ณผ๋ฅผ ๋ํ๋ผ ์ ์๋ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
AASC์์ Al2O3์ ํผํฉ์ ๋ฐ๋ฅธ ํน์ฑ ํ์
์ ์ํด ๊ธฐ์กด ์ฐ๊ตฌ๋ค๊ณผ ํจ๊ป ๋ฏธ์ธ๊ตฌ์กฐ์ ๋ฐ์๋ฉ์ปค๋์ฆ์ ํ์
์ ์ํ ํ์ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์ด์ด์ ธ์ผ ํ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.