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문제 정의
그러나 우리나라의 경우, 석회석 미분말에 대한 연구실적 및 시공기술의 부족으로 인하여 아직까지 관련 시방서 및 시공지침을 제정하지 못하고 있는 실정이다. 따라서, 본 연구는 혼합재로서 석회석미분말의 효능성을 실험적으로 검토하기 위한 일환으로 수행되었다. 특히 현재 국내에서 보통 포틀랜드 시멘트에 사용되는 혼합재로는 5% 범위 내에서 고로슬래그 및 석회석이 주로 단독으로 사용되고 있다.
특히 고로수쇄슬래그와 석회석이 복합하여 사용될 것으로 예상되어 고로 슬래그와 석회석의 동시사용에 따른 복합효과를 규명하면 포틀랜드 시멘트의 품질향상에 기여할 수 있을 것으로 기대 된다. 본 연구에서는 혼합재로 고로수쇄슬래그와 석회석의 복합사용에 따른 C3A의 수화반응 특성에 대해 검토하였다.
제안 방법
잔여한 CsA 와 용출된 Ca. Al 성분이 석회석 성분의 CaCOs 와 반응하여 hemicarbonate 와 monocarbonate를 생성하였다. 고로수쇄슬래그의 혼합량이 증가할수록 Ca와 A1의 공급이 많아졌지만 석회석의 CaCCh성분과 반응하여 hemicarbonate와 monocarbonate의 생성이 촉진되었다.
그 정량값은 식(9어】 나타낸 것과 같이 비정질량과 일정한 관계를 갖게 된다. 본 실험에서는 이러한 원리를 이용하여 C-S-H 양을 구했다.
평량한 후 페이스트를 제조 하였다. 분말/용액 비 0.5기준의 페이스트를 만든 후 직경 3cm, 높이 6cm, 의 밀폐용기에 주입하고 온도가 20℃로 설정된 항온항습기에서 재령 1일, 3일, 7일, 28일까지 샘플을 수화시켰다. 소정의 재령이 지난 샘플은 5mm 이하 크기로 분쇄하여 아세톤에 12시간동안 수화정지한 후 aspirator를 이용해 아세톤과 수분을 제거한 다음에 40℃ 건조기에서 12시간 동안 건조시켰다.
혼합재가 첨가되지 않은 순수한 보통 포틀랜드 시멘트와 혼합재로 석회석과 고로수쇄슬래그를 정해진 중량비로 평량한 후 페이스트를 제조 하였다. 분말/용액 비 0.
대상 데이터
(1) 순수한 OPC : 본 실험에서 사용된 시멘트는 소량 혼합재가 첨가되지 않은 순수한 보통 포틀랜드시멘트를 실험실에서 제조하여 사용하였다. 클링커와 이수석고를 볼밀로 분쇄하여 Blaine 분말도를 3200cm2/g으로 하였다.
(2) 석회석 : 석회석은 국내 내륙지방에서 생산되는 CaCO3 품위 89.4%급을 사용하였으며, 볼밀로 분쇄하여 Blaine 분말도 4, 200cm2/g으로 만들었다. 사용된 석회석에 대한 XRD 측정 및 Rietveld 정량분석 결과를 Fig.
(3) 고로수쇄 슬래그 : 슬래그는 포항제철에서 나오는 고로수쇄 슬래그를 사용하였으며 실험실에서 볼 밀을 이용하여 Blaine 분말도 4, 000cm2/g으로 분쇄하였다. 무수석고는 첨가하지 않았다.
와 같다. 순수한 보통 포틀랜드 시멘트, 고로수쇄슬래그및 석회석의 혼합은 각각 분리 분쇄한 원 재료를 믹서에서 혼합하여 시험용 시멘트를 제조하였다. 실험배합은 Table 5.
데이터처리
Rietveld 해석은 HighScore Plus(PANALYTICAL Co.) 소프트웨어를 사용하여 해석하였다. Rietveld 해석 과정을 Fig 4.
이론/모형
원재료에서 광물의 정량분석과 소정의 재령에서의 수화물 정량은 XRD-Rietveld법을 사용하여 구했다. Rietveld법은 대상 시료의 구조모델을 가정하여 회절 profile 강도를 계산하여 실제 pattern 전체와 비교하여 결정의 양을 구하는 방법이다.
성능/효과
따라서, 석회석은 고로수쇄슬래그와 복합으로 쓰인 경우에 단독으로 석회석만 사용되는 경우와 마찬가지로 석고 부족으로 인한 SO42- 농도가 부족하더라도 C3A와 Ca, Al 성분이 석회석 성분의 CaCOa와 반응해 hemicarbonate와 monocarbonate를 생성하여 ettringite가 monosulfate로 변환되는 것을 억제하는 효과가 있는 것으로 나타났다. 혼합재에 따른 C3A의 수화반응을 Fig 10.
후속연구
특히 현재 국내에서 보통 포틀랜드 시멘트에 사용되는 혼합재로는 5% 범위 내에서 고로슬래그 및 석회석이 주로 단독으로 사용되고 있다. 그러나 앞으로 KS규격 개정으로 인해 혼합재의 사용량이 10%까지 증가하게 되면 고로슬래그, 석회석, 플라이애시가 복합적으로 사용될 것으로 예상된다. 특히 고로수쇄슬래그와 석회석이 복합하여 사용될 것으로 예상되어 고로 슬래그와 석회석의 동시사용에 따른 복합효과를 규명하면 포틀랜드 시멘트의 품질향상에 기여할 수 있을 것으로 기대 된다.
그러나 앞으로 KS규격 개정으로 인해 혼합재의 사용량이 10%까지 증가하게 되면 고로슬래그, 석회석, 플라이애시가 복합적으로 사용될 것으로 예상된다. 특히 고로수쇄슬래그와 석회석이 복합하여 사용될 것으로 예상되어 고로 슬래그와 석회석의 동시사용에 따른 복합효과를 규명하면 포틀랜드 시멘트의 품질향상에 기여할 수 있을 것으로 기대 된다. 본 연구에서는 혼합재로 고로수쇄슬래그와 석회석의 복합사용에 따른 C3A의 수화반응 특성에 대해 검토하였다.
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