[논문]알칼리활성화제 치환율에 따른 무시멘트 다공성 콘크리트의 물리·역학적 특성

김동현; 김춘수; 박찬기

doi:10.5389/ksae.2013.55.2.059

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The present study is to evaluate physical and mechanical properties of porous concrete having non cement that mainly causes carbon emission. This study aims to explore eco-friendly concrete technology capable of reducing the amount of carbon emission due to the use of normal cement by substituting i...

The present study is to evaluate physical and mechanical properties of porous concrete having non cement that mainly causes carbon emission. This study aims to explore eco-friendly concrete technology capable of reducing the amount of carbon emission due to the use of normal cement by substituting it with non cement porous concrete to which alkali-activator and blast-furnace slag powder are impregnated. As experimental variables, 5 %, 6 %, 7 %, 8 %, 9 % and 10 % of alkali-activator were substituted as binders and applied. Testing evaluated in this study were pH value, void ratio, compressive strength and residual compressive strength shown after being immersed in $H_2SO_4$ solution and $Na_2SO_4$ solution. The test results were compared with those tested with the use of porous concrete to which 400 $kg/m^3$ of unit cement amount was applied as binder. In consequence, it was concluded that; as for pH value, it was decreased than was the case in which cement was used, but increased with the more the use of alkali activator; as for void ratio and compressive strength, the mix proportion in which 9 % and 10 % of alkali activator were applied in terms of substitution ratio showed the result similar to the mixture in which 400 $kg/m^3$ of unit cement ratio was applied; and, as for residual compressive strength in the case of being immersed in $H_2SO_4$ solution and $Na_2SO_4$ solution, the compressive strength was increased, thus leading to improved chemical resistance.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 다공성 식생콘크리트의 친환경성을 보다 적극적으로 확보하기 위한 연구가 진행되어야 할 필요성이 있다. 따라서 본 연구에서는 시멘트를 사용하지 않고 알칼리활성화제와 고로슬래그 미분말을 이용한 다공성 식생콘크리트의 역학적 특성 및 내약품성을 평가하였다.

제안 방법

본 연구에서는 시멘트를 사용하지 않고 알칼리 활성화제와 고로슬래그 미분말을 이용한 다공성 식생콘크리트의 역학적 특성 및 내약품성을 평가하기 위하여 알칼리활성화제를 시멘트 중량에 5, 6, 7, 8, 9 및 10 % 대체하였다. 사용된 배합비는 Table 3과 같다.
따라서 본 연구에서는 이와 같은 특성을 평가하기 위하여 5 % H₂SO₄ 용액과 4 % Na₂SO₄ 용액에 침지후 무시멘트 알칼리활성 다공성 콘크리트에 미치는 영향을 평가하였다. 이를 위하여 28일간 수중양생 후 용액의 온도를 20±3 ℃로 50일간 유지한 후 잔류압축강도 시험을 실시하였다.

대상 데이터

무시멘트 결합재 생산을 위해 모재와 알칼리활성화제로서 각각 고로슬래그와 규산나트륨을 이용하였다. 사용된 고로슬래그의 주요 성분은 칼슘산, 실리콘산 및 알루미늄산으로서 실리콘산과 알루미늄산의 질량비는 2.

이론/모형

무시멘트 알칼리활성 다공성 콘크리트의 pH를 측정하기 위하여 KSM 0011에 방법을 적용하였다. 시험은 직경 100 mm, 높이 200 mm 원주형 공시체를 제작하여 재령 28일 동안 양생한 다음 상부에서 60 ml의 증류수를 산포하여 하부에 흘러나온 중류수의 pH를 측정하였다.
무시멘트 알칼리활성 다공성 콘크리트의 강도특성을 평가하기 위하여 KSF 2405에 따른 압축강도 시험을 실시하였다. 실험은 직경 100 mm, 높이 200 mm의 공시체를 제작한 후 24 시간 동안 20±2 ℃, 상대습도 약 58 %에서 초기 양생을 실시한 후에 탈형하여 20±2 ℃의 양생실에서 28일 수중양생을 실시한 후 측정하였다.
무시멘트 알칼리활성 다공성 콘크리트의 공극률을 측정하기 위하여 직경 100 mm, 높이 200 mm인 원주형 시험체를 일본콘크리트 공업협회 에코콘크리트 연구위원회의 포러스콘크리트의 공극률 시험방법(안)중 용적법에 준하여 실시하였으며 재령 28일에 식 (1)을 이용하여 산출하였다.

성능/효과

1. 알칼리활성 고로슬래그 다공성 콘크리트의 pH 시험결과 약 9∼10 정도의 값을 보여주어 시멘트를 400 kg/m³을 적용한 배합의 약 11보다 낮은 pH 값을 보여주었다. 또한 알칼리활성화 제의 치환율이 증가할수록 pH 값이 증가하는 결과를 나타냈다.
2. 알칼리활성 고로슬래그 다공성 콘크리트의 공극률은 알칼리활성화제의 치환율이 증가할수록 증가하였으며, 알칼리활성화제 치환율 9 %에서 유사한 값을 나타내었고, 10 %에서는 약간 큰 값을 나타내었다.
5. 알칼리활성 고로슬래그 다공성 콘크리트의 내약품성 시험결과 시멘트를 사용한 다공성 콘크리트와 비교하여 내약품성이 매우 우수하였으며, 약품 노출 후에도 강도발현이 지속적으로 일어나는 강도의 증가효과 발생하였다. 따라서 유기산 등에 식생콘크리트 구조물로 적용할 때 큰 문제가 없을 것이다.

후속연구

따라서 장기적인 강도발현현상이 있으면서, 내약품성이 우수한 알칼리활성 고로슬래그 다공성 콘크리트는 시멘트를 적용한 다공성 콘크리트와 비교하여 우수한 내약품성과 공극률을 가지고 있다고 판단된다. 그러므로 해안가 등에 식생을 고려한 콘크리트 구조물에 적용되어 우수한 산에 대한 저항성을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	다공성 식생 콘크리트란 무엇인가?	, 2009). 다공성 식생 콘크리트는 다공성 내부에 보수성과 영양분의 충진 기술을 도입하여 식물의 성장을 원활하게 유도한 콘크리트이다 (Sung et al., 2002, 2003).
	콘크리트에서 식물을 재배할 경우 식물이 자라지 못하는 이유는?	, 1998). 콘크리트에서 식물을 재배할 경우, 식물이 자라지 못하는 이유는 콘크리트 중의 수분은 높은 알칼리성을 나타내며, 뿌리 공간과 발아 공간이 없고 투수성 및 보수성이 낮으며, 식물에 필요한 영양분이 없기 때문이다 (Park et al., 2000; Park et al.
	친환경 콘크리트를 개발해야하는 이유는?	, 2001). 특히 온실가스의 82 %를 차지하는 이산화탄소의 배출량 중 8%는 콘크리트 제조 분야에서 배출되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 콘크리트 제조공정에서 이산화탄소의 배출량을 줄이고 폐자원의 활용을 통한 친환경 (eco-friendly) 콘크리트를 개발할 필요가 있다 (Han, et al.

참고문헌 (14)

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Cho, C. G., B. J, Kim, K. H. Yang, and J. K, Song, 2012. Strength Development of Blended Sodium Alkali- Activated Ground Granulated Blast-Furnace Slag (GGBS) Mortar. Journal of the Korea Concrete Institute 24(2): 137-145 (in Korean).

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Choi, H. Y., M. H. Kim, H. Z. Hwang, and S. W. Choi, 2001. Experimental Study on the Properties of Concrete by the Kinds of Admixture and the Replacement Ratios of Activated Hwangtoh. Journal of the Korea Concrete Institute 13(2): 123-129 (in Korean).
Choi, L., J. C. Kim, 1998. Eco-Concrete. Magazine of the Korea Concrete Institute 10(6): 11-21.
Han, S. H., and M. J. Yong, 2009. The Future of Concrete Admixture Industry for Low Carbon, Green Growth. Magazine of Concrete Research 21(4): 41-43.
Kim, H. H., S. M. Kang, J. S. Park, S. W. Park, J. H. Jeon, J. H. Lee, S. S. Cha, C. G. Park, 2010. Performance Evaluation of Porous Hwang-Toh Concrete Using Blast Furnace Slag Cement. Journal of the Korea Society of Agricultural Engineers 52(3): 9-17 (in Korean).

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Sung, C. Y., and Y. I. Kim, 2002. Experimental Study on pH Reduction By Neutralization Treatment and Curing Methods of Porous Concrete for Planting. Journal of the Korea Society of Agricultural Engineers 44(2): 99-106 (in Korean).
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