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- 7) 시멘트에 존재하는 CA계 결정은 3CaO·Al2O3 (C3A, 알루미네이트)이다.
제안 방법
- 3일, 7일 수중 양생한 수축저감시멘트(결합재) 수화물의 결정상 분석을 위하여 XRD 패턴을 분석하였으며, 이를 Fig. 2에 나타내었다.
- 각각의 배합비로 제조된 수축저감재를 시멘트, 모래 및 혼합수와 혼합하였다. 이때 결합재 (수축저감재 + 시멘트)를 100%로 고정한 후, 결합재 함량 기준 모래 264%, 혼합수 62%를 혼합하였다.
- 석유 코크스 연소재와 열연슬래그 함량을 달리한 결합재의 수화특성을 검토하기 위해 수화물을 제조하였다. 결합재 대비 혼합수비 (Water/Binder)는 30%로 고정혼합하였으며, 3일, 7일 및 28일 동안 22oC 조건으로 수중양생하였다. 수화물의 수화특성은 X-선 회절분석기 (D5005D, Siemens社, 독일)를 이용한 결정상 분석, 열분석기 (DTG60H, Shimatzu社, 일본)를 이용한 열분석, 주사전자현미경 (SM-300, 탑콘社, 일본)을 이용한 미세구조를 관찰하였다.
- 본 연구에서는 석유 코크스 연소재를 마감미장용 모르타르로 사용할 때 초기 수축 저감 효과뿐만 아니라 장기적으로 수축 저감 효과를 높이고, 강도를 증가시키기 위해 석유 코스크 연소재에 열연슬래그를 적정 배합비로 치환하여 사용하였다. 또한 공동주택 바닥 미장의 균열 저감 기술을 확보하기 위해 먼저 수축저감재가 콘크리트의 기초적 특성에 미치는 영향을 분석하고 수화특성 및 물성을 평가하여 그 적용성을 검토하였다.
- 모르타르 길이변화율을 평가하기 위해 40 × 40 ×160 mm의 시편을 제조하여 기건 양생하였으며, 3일, 5일, 7일, 14일, 28일 및 35일 재령에서 길이변화율을 측정하였다.
- 본 연구에서는 28일까지 압축강도를 측정하였으며, 이후 재령의 강도값은 아직 도출되지 않았다. J.
- 본 연구에서는 석유 코크스 연소재를 마감미장용 모르타르로 사용할 때 초기 수축 저감 효과뿐만 아니라 장기적으로 수축 저감 효과를 높이고, 강도를 증가시키기 위해 석유 코스크 연소재에 열연슬래그를 적정 배합비로 치환하여 사용하였다. 또한 공동주택 바닥 미장의 균열 저감 기술을 확보하기 위해 먼저 수축저감재가 콘크리트의 기초적 특성에 미치는 영향을 분석하고 수화특성 및 물성을 평가하여 그 적용성을 검토하였다.
- 초기건조수축균열을 방지하고 시멘트 사용량 절감을 위해 플래이애쉬를 첨가하였고, 강도 증진 및 시멘트 사용량 절감을 위해 고로슬래그를 첨가하였다. 상기 배합비를 기준으로, 열연슬래그를 20%, 40%, 60% 및 100%로 치환첨가하였다. 이후 시멘트 (Ordinary Portland Cement-OPC)를 65% 첨가하여, 모르타르용 결합재 (binder)로 사용하였다.
- 석유 코크스 연소재와 열연슬래그 함량을 달리한 결합재의 수화특성을 검토하기 위해 수화물을 제조하였다. 결합재 대비 혼합수비 (Water/Binder)는 30%로 고정혼합하였으며, 3일, 7일 및 28일 동안 22oC 조건으로 수중양생하였다.
- 결합재 대비 혼합수비 (Water/Binder)는 30%로 고정혼합하였으며, 3일, 7일 및 28일 동안 22oC 조건으로 수중양생하였다. 수화물의 수화특성은 X-선 회절분석기 (D5005D, Siemens社, 독일)를 이용한 결정상 분석, 열분석기 (DTG60H, Shimatzu社, 일본)를 이용한 열분석, 주사전자현미경 (SM-300, 탑콘社, 일본)을 이용한 미세구조를 관찰하였다.
- 시멘트 수화반응이 종료될 때까지 시멘트 수화반응에 계속 기여할 수 있는, 즉 시멘트 수화 기간 동안 계속해서 팽창에 기여할 수 있는 C12A7계 광물인 산업폐기물 (열 연슬래그)을 바닥용 모르타르 수축저감재로 사용 (수축저감재 및 모르타르 등)하여 다음과 같은 결론을 도출하였다.
- 길이 측정용 모르타르 시편은 탈형 후 길이를측정하였으며, 이후 20 ± 2oC 조건의 실험실에서 35일 동안 기중 양생하였다. 양생기간 중 3일, 5일, 7일, 14일, 28일 및 35일까지 길이변화를 측정하였으며, 이들 값과 탈형후 길이와의 차이로 길이변화율을 계산하였다 (식 9 참조).
- 연구에서는 C12A7계 슬래그로 열연슬래그를 사용하여 모르타르의 물리적 특성을 분석평가하였다. 열연슬래그는 2 mm 체를 사용하여 체분리한 후, 2 mm under 분만을 사용하였다.
- 각각의 배합비로 제조된 수축저감재를 시멘트, 모래 및 혼합수와 혼합하였다. 이때 결합재 (수축저감재 + 시멘트)를 100%로 고정한 후, 결합재 함량 기준 모래 264%, 혼합수 62%를 혼합하였다. 혼합이 종료된 수축저감 모르타르는 KS L 5201에 따라 플로우, 응결 및 압축강도 등을 측정하였다.
- 상기 배합비를 기준으로, 열연슬래그를 20%, 40%, 60% 및 100%로 치환첨가하였다. 이후 시멘트 (Ordinary Portland Cement-OPC)를 65% 첨가하여, 모르타르용 결합재 (binder)로 사용하였다.
- )는 연소재 15%, C12A7계 열연슬래그 0%, 플라이애쉬 10% 및 고로슬래그 10%이다. 초기건조수축균열을 방지하고 시멘트 사용량 절감을 위해 플래이애쉬를 첨가하였고, 강도 증진 및 시멘트 사용량 절감을 위해 고로슬래그를 첨가하였다. 상기 배합비를 기준으로, 열연슬래그를 20%, 40%, 60% 및 100%로 치환첨가하였다.
- 열연슬래그는 2 mm 체를 사용하여 체분리한 후, 2 mm under 분만을 사용하였다. 최적의 수축저감재를 개발하기 위해 C12A7계 슬래그인 열연슬래그 함량을 달리하여, 각각의 원료들을 배합한 후 물성을 평가하였다.
이론/모형
- 이때 결합재 (수축저감재 + 시멘트)를 100%로 고정한 후, 결합재 함량 기준 모래 264%, 혼합수 62%를 혼합하였다. 혼합이 종료된 수축저감 모르타르는 KS L 5201에 따라 플로우, 응결 및 압축강도 등을 측정하였다. 모르타르 길이변화율을 평가하기 위해 40 × 40 ×160 mm의 시편을 제조하여 기건 양생하였으며, 3일, 5일, 7일, 14일, 28일 및 35일 재령에서 길이변화율을 측정하였다.
성능/효과
- 보다 양호한 결과가 도출되었다. 40%대체 시에는 응결이 약간 길어지는 경향을 나타내었으나, 초기 압축강도와 길이변화율은 좀 더 우수한 결과가 도출되었다.
- 수화물의 3일과 7일 재령 모두에서 에트링자이트와 판상의 Ca(OH)2가 관찰되었다. XRD 분석 결과와 동일하게 미세구조 관찰에서도 에트링자이트가 존재하였으나, 결정크기가 열연슬래그 첨가시보다 매우 작게 성장하였다. 이는 에트링자이트생성시, 석고와 반응할 수 있는 CA계 광물함량이 상대적으로 적기 때문으로 사료되었다.
- 이는 열연슬래그가 적정량 첨가될 경우, 연소재의 CaSO4와 반응하여 에트링자이트를 생성, 수화를 지연시켜 작업성을 좋게 하기 때문이다. 그러나 열연슬래그 함량 증가에 따라, 에트링자이트 효과보다는 주수 후 C12A7의 급격한 수화로, 초기 플로우 값이 소폭 감소하는 것으로 추정되었다.
- 이로 인해 C12A7 입자로부터 Ca2+, Al3+ 이온이 녹아나오는 속도가 상대적으로 늦어지게 된다. 그러므로 3일 재령에서는 에트링자이트 생성을 위한 Ca2+, Al3+ 이온이 부족하지만, 7일 재령에서는 3일 재령보다 많은 양의 이온이 용출되어 에트링자이트 생성이 가능한 것으로 추정되었다. 상기와 같이 7일 재령에서의 에트링자이트 생성 또는 생성량 증가는 수축저감시멘트의 압축강도 향상 및 수축저감을 위해 긍정적 영향을 줄 수 있을 것이다.
- 그러므로 기존 석유 코크스 연소재와 C12A7계 슬래그 혼합물이 수축저감재와 이를 적용한 바닥용 모르타르로 사용될 수 있음을 알 수 있었다.
- 기존 연소재를 대체하여 열연슬래그 사용 시, 열연슬래그 20 ~ 40% 대체조건에서 가장 우수한 물성을 발현하였다. 20% 대체 시에는 Ref.
- 보다 1시간 길어졌으며, 종결은 9시간 20분으로 40분이 증가하였다. 더불어 열연슬래그 60%, 80% 및 전량 첨가시, 열연슬래그 함량 증가에 따라 응결이 점차 길어지는 현상 (열연슬래그 전량 대체시, 초결은 2시간 50분, 종결은 2시간 10분)이 관찰되었다. 응결 시간이 길어지는 이유는 연소재와 열연슬래그의 반응으로 좀 더 많은 에트링자이트가 생성되어 시멘트 수화를 방해하기 때문이다.
- 등도 관찰되었다. 더불어 준안정상인 CAH10 및 C2AH8 수화물이 결합재 중의 SiO2 성분과 반응하여 안정상인 C2ASH8로, 더불어 CAH10및 C2AH8 수화물 중 일부가 C3AH6 수화물로 변태된 것을 확인하였다. 상기의 C12A7계 수화물은 열연슬래그 100%첨가 조건에서도 관찰되었으며, 이들 수화물은 기존 발표와도 일치하는 것이다.
- 즉 열연슬래그 첨가 모르타르의 수축율은 Ref.보다 낮으며, 따라서 열연 슬래그가 수축율 저감에 일정부분 영향을 줄 수 있다는 것을 확인하였다.
- 상기의 결과로부터, C12A7계 슬래그로 기존 연소재를 일부 대체할 경우에도 동일 수준 이상의 물성이 발현되는 것을 확인하였다. 시멘트 수화 초기에는 석유 코크스 연소재의 CaO의 수화 및 CaSO4와 열연슬래그의 C12A7이 반응하여 에트링자이트를 형성함으로 수축 저감 효과를가져왔다.
- 1에 나타내었다. 석유 코크스 연소재의 주요 결정상은 CaO와 CaSO4로 구성 되어 있고, 열연슬래그는 C12A7과 MgO로 구성되어 있음을 확인하였다.
- 양생일 경과에 따라, 모든 모르타르에서 길이 수축현상을 관찰할 수 있었다. 그러나 14일 이후에는 수축율이 크게 감소하였으며, 28일 및 35일과 큰 차이가 나지 않았다.
- 상기의 C12A7계 수화물은 열연슬래그 100%첨가 조건에서도 관찰되었으며, 이들 수화물은 기존 발표와도 일치하는 것이다. 열연슬래그 40%와 100% 첨가 수 화물에서는 7일 수화시에도, 수화되지 않고 남아 있는 미 반응 C12A7도 확인할 수 있었다.
- 이었다. 열연슬래그가 첨가된 결합재는 Ca(OH)2 이외에 미수화 C12A7도 관찰되었으며, C12A7 피크는 열연슬래그 함량이 증가함에 따라 높아지는 경향을 나타내었다.
- 01%이었다. 즉 양생기간이 길어짐에 따라 열연슬래그를 사용한 시편에서 수축율이 더 크게 감소하였으며, 이는 열연슬래그의 수화특성 (수화물 종류, 생성시간 등)에 기인하는 것으로 사료되었다. 35일 양생 후의 최저 수축율은 No.
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