선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 이 연구에서는 공정 중 발생된 파이넥스 슬래그를 미분쇄하여 보통포틀랜드 시멘트에 첨가함으로서 유동성, 강도발현, 수화열 등의 물성에 대하여 알아보았다. 또한, 고로슬래그에서도 동일한 시험을 수행하여 결과를 비교·검토하였다.
제안 방법
- 또한, 고로슬래그에서도 동일한 시험을 수행하여 결과를 비교·검토하였다.
- 미니플로우의 측정은 페이스트를 2분간 교반 3분간 방치 후 2분간 재교반하였고, 미니플로우콘(아래지름 38.1 mm, 윗지름 19 mm, 높이 57.2 mm)에 페이스트를 채운 뒤 1분간 정치 후 콘을 일정한 속도로 수직으로 들어올려 페이스트의 퍼짐이 멈추었을 때 중심을 지나는 대각선 4방향의 평균직경을 결과로 나타내었다.
- 시멘트페이스트의 유동 특성을 파악하기 위하여 물 결합재비 35%, PC 0.3%의 조건에서 페이스트의 미니플로우를 측정하였고, 회전식 점도계(Brookfield-RVDV II+, spindle SC-29)를 사용하여 전단속도에 따른 전단응력의 변화를 측정한 후, 이때 소성점도 값과 응력변화를 나타내는 히스테리시스곡선의 면적을 측정하여 유동성을 판단하였다.
- 혼합시멘트의 수화특성을 알아보기 위하여 물 결합재비를 50%로 하여 3분간 교반 후 항온항습기(23℃, RH 90)에서 3, 7, 14, 28일간 습윤양생 하였다. 양생 후 시편들을 아세톤으로 수화정지 시켰으며 수화정지 된 시편들을 45℃의 건조기에서 24시간 건조시켜 DSC(SHIMADZU, DSC50) 및 TGA(SHIMADZU, TGA-50)에 의한 열분석을 수행하였다. 열분석 결과로부터 3일과 28일에 있어서의 결과 값을 그래프화하였다.
- 이 연구에서는 파이넥스 슬래그와 고로슬래그의 비표면적별 치환율을 변화시켜 유동성, 압축강도, 수화열 및 Ca(OH)2 분석을 수행하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 파이넥스 슬래그와 고로슬래그 미분말 첨가에 따른 수화열 저감 효과를 검토하기 위해, 물 시멘트비 50%, 23℃에서 미소수화열량계(Tokyo Ricko TCC-26, W/B 50%, 20℃)에 의해 72시간 동안의 수화발열속도 및 총 발열량을 측정하였다.
- 혼합시멘트의 수화특성을 알아보기 위하여 물 결합재비를 50%로 하여 3분간 교반 후 항온항습기(23℃, RH 90)에서 3, 7, 14, 28일간 습윤양생 하였다. 양생 후 시편들을 아세톤으로 수화정지 시켰으며 수화정지 된 시편들을 45℃의 건조기에서 24시간 건조시켜 DSC(SHIMADZU, DSC50) 및 TGA(SHIMADZU, TGA-50)에 의한 열분석을 수행하였다.
대상 데이터
- 두 종류의 슬래그를 비표면적 4,000 cm2/g과7,000 cm2/g으로 구분하였고, OPC와 FS, BFS의 화학조성은 Table 1에 나타내었다. 고성능 유동화제로서는 폴리 카복실레이트계 고유동화제(이하 PC라 함)를 사용하였다. 또한, 사용된 원재료의 입자형상을 주사전자현미경(이하 SEM이라함)으로 관찰하여 Fig.
- 이 연구에 사용된 시멘트는 S사의 보통 포틀랜드 시멘트(이하 OPC라 함)를 사용하였으며, 혼화재로 P사의 파이넥스 슬래그(이하 FS)와 고로슬래그(이하 BFS라 함)를 사용하였다. 두 종류의 슬래그를 비표면적 4,000 cm2/g과7,000 cm2/g으로 구분하였고, OPC와 FS, BFS의 화학조성은 Table 1에 나타내었다.
이론/모형
- KS L 5105의 “수경성 시멘트 모르타르의 압축강도 시험방법”에 따라 시험체를 제작하여 소정일 양생후 압축 강도를 측정하였다.
성능/효과
- 1) 유동성 측정 결과 OPC-FS와 OPC-BFS는 유사한 경향을 확인할 수 있었고, 비표면적 4,000 cm2/g에서 OPC-FS의 경우가 유동성이 더 우수하였다.
- 2) OPC-FS의 모르타르 압축강도 측정 결과 초기재령 3일에서의 강도가 OPC와 동등하거나 상회하는 결과로 나타나 FS가 초기재령에서의 강도향상에 기여하는 것을 확인할 수 있었다.
- 3) 미소수화 열량계를 이용하여 72시간 동안의 수화발열 속도 및 총 발열량을 측정한 결과 OPC-FS가 OPC-BFS에 비해 전체적으로 높은 수화발열량을 보였으며, 일부 시료에서 OPC의 수화발열량을 상회하는 것으로 나타나 FS를 사용함에 따른 대폭적인 수화열 저감효과가 없는 것을 확인할 수 있었다.
- 4) DSC와 TGA에 의한 Ca(OH)2 분석 결과 OPC-FS에서 Ca(OH)2를 급격히 소모하며 빠른 수화가 진행하는 것을 확인할 수 있었다.
- Fig. 7의 DSC(SHIMADZU, DSC-50), 분석 결과를 보면 FS와 BFS의 함량이 증가할수록 시멘트의 양이 감소함으로 인한 Ca(OH)2의 분해에 해당하는 약 450℃의 피크의 크기 및 면적이 감소하는 경향을 나타내고 있다.
- 5는 재령 3일과 28일에서 비표면적과 슬래그 함량에 따른 압축강도를 나타낸 것이다. OPC-FS의 비표면적별 함량에 따른 3일 재령에서의 강도는 전체적으로 OPC-BFS의 강도를 상회하고 월등한 초기강도의 증진효과를 확인할 수 있었다. 이러한 이유는 앞에서 서술한 FS의 상대적으로 높은 염기도 차이에 기인한 반응성 차이로 생각해볼 수 있다.
- SEM을 통해 입자형상을 확인한 결과 FS와 BFS에서 입자형태의 차이점은 없는 것으로 보여지며 비표면적 4,000 cm2/g 보다 7,000 cm2/g에서 큰 입자들이 줄어들고 미립자의 양이 증가된 것을 동일하게 확인할 수 있었다. 또한 원재료의 XRD 패턴을 확인한 결과에서 FS와 BFS 모두 전형적인 슬래그의 유리질 피크로 나타났으며 차이점은 없는 것으로 보인다.
- 시험 결과 OPC-FS와 OPC-BFS에서 치환율과 비표면적 증가에 따른 경향이 유사하게 나타났다. 두 혼합시멘트 모두 치환량 증가에 따른 플로우 측정값은 증가하였으나, 비표면적 4,000 cm2/g 보다 7,000 cm2/g에서 전체적인 플로우 값은 감소하였다. 이러한 결과는 비표면적이 커짐에 따라 수화활성이 증가하고 입자간 구속수가 증가하면서 유동성에 영향을 주는 자유수 감소가 원인이 된 것으로 보여진다.
- 또한 OPC-FS에서 비표면적 4,000 cm2/g과 7,000 cm2/g에서의 면적값의 차이가 큰 것으로 나타났는데, 비표면적 7,000 cm2/g에서의 수화활성과 표면장력 증가로 인한 응집현상이 OPC-BFS보다 크기 때문인 것으로 생각된다.
- /g에서 큰 입자들이 줄어들고 미립자의 양이 증가된 것을 동일하게 확인할 수 있었다. 또한 원재료의 XRD 패턴을 확인한 결과에서 FS와 BFS 모두 전형적인 슬래그의 유리질 피크로 나타났으며 차이점은 없는 것으로 보인다.
- 를 급격히 소모하며 수화가 진행되는 것으로 보여 진다. 또한 재령 3일과 28일에서 OPC-FS의 모노설페이트의 열분해 온도인 약 170℃ 부근의 피크가 OPC-BFS에 비해 높게 발생하는 것으로 미루어 보아 FS의 첨가가 초기 모노설페이트의 생성에 영향을 주는 것으로 보여 진다. 이와 같은 OPC-FS의 OPC-BFS에 비해 상대적으로 빠른 수화가 초기 압축강도 증진과 수화발열량 증가에 영향을 미친 직접적 원인 중 하나로 사료된다.
- 비표면적 증가도 FS와 BFS의 반응성을 촉진시켜 초기 재령 3일에서 Ca(OH)2의 피크 및 면적이 더욱 감소된 것을 확인할 수 있다. 재령 28일에 있어서는 OPC의 수화에 의해 생성된 Ca(OH)2로 인해 피크 및 면적이 약간 상승한 것을 확인할 수 있다.
- 일반적으로 슬래그 미분말의 함량증가는 대폭적으로 수화열을 감소시키며, 또한 슬래그의 비표면적은 높을수록 수화열이 크나 OPC에 비해서는 슬래그 첨가 쪽이 낮아지는 것으로 알려져 있다. 수화열 측정 결과 그림에서 확인할 수 있듯이 OPC-FS는 OPC-BFS에 비해 전체적인 수화열이 높게 나타났으며 FS7-50은 오히려 OPC보다도 높은 수화발열량을 나타내어 함량 증가에 따른 수화열 저감효과를 확인할 수 없었다.
- 3에 나타내었다. 시험 결과 OPC-FS와 OPC-BFS에서 치환율과 비표면적 증가에 따른 경향이 유사하게 나타났다. 두 혼합시멘트 모두 치환량 증가에 따른 플로우 측정값은 증가하였으나, 비표면적 4,000 cm2/g 보다 7,000 cm2/g에서 전체적인 플로우 값은 감소하였다.
- 슬래그 첨가 시멘트의 압축강도는 슬래그 반응성 즉 염기도, 비표면적 및 자극제의 영향이 크다. 이 실험에 사용된 FS와 BFS의 염기도는 각각 2.89와 2.30으로 KS 규정치 1.4를 상회하고 있으며, FS가 BFS보다 약 0.6 정도 높은 것으로 나타나 수화활성에서의 차이가 있을 것으로 사료된다.
- /g에서는 OPC-FS가 OPC-BFS보다 크게 나타났다. 이러한 결과는 미니플로우 측정값과 상응하는 결과로 면적측정값이 작을수록 유동하기 쉬운 것으로 나타났다.
- 측정한 히스테리시스 곡선의 면적은 비표면적 4,000 cm2/g에서 OPC-BFS가 OPC-FS보다 큰 것으로 나타났고 비표면적 7,000 cm2/g에서는 OPC-FS가 OPC-BFS보다 크게 나타났다. 이러한 결과는 미니플로우 측정값과 상응하는 결과로 면적측정값이 작을수록 유동하기 쉬운 것으로 나타났다.
후속연구
- 5,6) 그러나 OPC-FS의 28일 재령에서의 강도는 비표면적과 함량에 관계없이 유사한 값을 보여 OPC-BFS와 동일한 28일 재령에서의 강도 발현은 확인할 수 없었다. 따라서 이러한 OPC-FS와 OPC-BFS의 28일 재령에서의 압축강도 특성에 관한 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.