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소량 혼합재로서 석회석과 고로슬래그를 복합 사용한 보통 포틀랜드 시멘트의 수화특성

Hydration Properties of Ordinary Portland Cement Using Mixture of Limestone and Blast Furnace Slag as Minor Inorganic Additives

콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute, v.27 no.1, 2015년, pp.3 - 9  

이승헌 (군산대학교 신소재공학과) ,  임영진 (군산대학교 신소재공학과) ,  조재우 (한국건설생활환경시험연구원)

초록
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본 연구에서는 소량 혼합재로서 석회석고로슬래그를 단독 또는 복합으로 10%까지 혼합하면서 나타나는 보통 포틀랜드 시멘트의 수화특성에 대해 고찰하였다. 응결시간은 석회석과 고로슬래그를 복합하여 10% 혼합한 경우, 석회석의 혼합량이 증가할수록 Alite의 수화반응을 촉진시켜 종결이 빨라졌다. 재령 3일에서 모르타르압축강도는 석회석 5%-고로슬래그 5% 혼합이 가장 컸다. 이러한 이유로는 석회석에 의한 Alite의 수화촉진에 의해 생성된 C-S-H 수화물과 Alite의 수화촉진에 의해 부가적으로 생성된 $Ca(OH)_2$가 일부 고로슬래그와 반응하여 추가적으로 C-S-H 수화물을 생성하였기 때문이다. 재령 7, 28일에서는 석회석 3%-고로슬래그 7%의 복합 혼합이 가장 큰 압축강도를 나타냈다. 이 시기에는 고로슬래그의 수화반응이 활발한 시기로 C-S-H 수화물 생성량은 석회석의 혼합량보다 고로슬래그의 혼합량에 의존한다. 그리고 고로슬래그의 수화반응을 활성화하기 위해서는 $Ca(OH)_2$ 생성량이 증가해야 하므로, Alite의 수화를 활성화 시키는 소량의 석회석이 필요하다. 따라서 재령 7일 이후에는 고로슬래그의 혼합량이 많고 석회석의 혼합량이 적은 것이 보통 포틀랜드 시멘트의 강도발현에 효과적이었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, hydration properties of ordinary Portland cement were examined, shown from a limestone and blast furnace slag alone or their mixture up to 10% as a minor mineral additives. As of setting time, it was identified that final setting became faster as the amount of limestone mixture increa...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 소량 혼합재로서 석회석, 고로슬래그를 단독 또는 복합으로 10%까지 혼합하면서 나타나는 보통 포틀랜드 시멘트의 수화특성에 대해 검토하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
클링커를 대체할 수 있는 재료는 무엇인가? 4) 따라서 이 같은 탈탄산반응에 따른 공정배출을 줄이려면 클링커를 대체할 수 있는 재료를 첨가하는 것이 가장 효율 적이다. 5) 클링커를 대체할 수 있는 재료로는 고로슬래그, 플라이애시, 석회석 및 포졸란 물질 있이 있으며, 이를 포틀랜드 시멘트용 소량 혼합재라 일컫는다.
시멘트는 어떤 재료로 만들어지는가? 시멘트는 기본적으로 클링커와 응결지연제인 석고를 혼합·미분쇄하여 만들어진다. 여기에 클링커를 대체하는 혼합재를 섞으면 그만큼 클링커 소비량이 줄어 온실가스를 저감시킬 수 있다.
온실가스 감소의 수단은? 현재 시멘트제조설비는 고효율로 세계 최고 수준을 갖추고 있어 설비 개선에 의한 온실가스 감소는 기대하기 어렵다. 1) 현재 확정된 감축 수단은 ①포틀랜드 시멘트에서 소량 혼합재의 사용량을 5%에서 10% 증대로 140만 톤 CO 2eq 감축,②고로 슬래그 시멘트 생산량을 28%로 확대하여 120만 톤 CO 2eq 감축, ③폐열회수 발전을 확대하여 30만 톤 CO 2eq 감축, ④폐합성수지 등을 연료로 대체하여 40만 톤 CO 2eq 감축 ⑤공통기기(고효율 전동기/보일러/건조기) 도입으로 20만 톤 CO 2eq 감축 등이다. 이 중에서 가장 큰 비중을 차지하고 있는 것은 포틀랜드 시멘트에서 소량 혼합재 사용량을 5%에서 10%로 증대시키는 것이다.
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참고문헌 (15)

  1. Korea Concrete Institute, Concrete and Environment, Kimoondang Publishing Company, Seoul, 2011, pp. 32-46. 

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  3. Flower, D. J. M. and Sanjayan, J. G., "Greenhouse Gas Emission due to Concrete Manufacture", The International Journal of Life Cycle Assesment, Vol. 12, 2007, pp. 282-288. 

  4. Schneider, M., Romer, M., Tschudin, M., and Bolio, H., "Sustainable Cement Production-Present and Future", Cement and Concrete Research, Vol. 41, 2011, pp. 642-650. 

  5. Gartner, E. M. and Macphee, D. E., "A Physico-Chemical Basis for Novel Cementitious Binders", Cement and Concrete Research, Vol. 41, 2011, pp. 736-749. 

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  7. Toby, B. H., "R Factors in Rietveld Analysis: How Good is Good Enough," Powder Diffraction, Vol. 21, No. 1, 2006, pp. 67-70. 

  8. Kawakami, H., Fujisawa, J., Nawa, T., and Kurumisawa, K., "Quantitative Study of Calcium Silicate Hydration by XRD/Rietveld Analysis", Cement Science and Concrete Technology, No. 62, 2008, pp. 39-46. 

  9. Scrivener, K. L., Fullmann, T., Gallucci, E., Walenta, G., and Bermejo, E., "Quantitative Study of Portland Cement Hydration by X-Ray Diffraction/Rietveld Analysis and Independent Method", Cement and Concrete Research, Vol. 34, 2004, pp. 1541-1547. 

  10. Hawkins, P., Tennis, P., and Detwiler, R., "The Use of Limestone in Portland Cement: A State of the Art Review", EB227, Portland Cement Association, 2003. 

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  12. Hoshino, S., Yamada, K., Hirao, H., and Yamashita, H., "A Study on the Hydration Analysis by X-Ray Diffraction/Rietveld Method and the Mechanism of Strength Development of Cement Including Limestone Powder", Cement Science and Concrete Technology, No. 60, 2006, pp. 47-54. 

  13. Bonavetti, V., Donza, H., Rahhal, V., and Irassar, E., "Influence of Initial Curing on the Properties of Concrete Containing Limestone Blended Cement", Cement and Concrete Research, Vol. 30, 2000, pp. 703-708. 

  14. Vuk, T., Tinta, V., Gabrovsek, R., and Kaucic, V., "The Effects of Limestone Addition, Clinker Type and Fineness on Properties of Portland Cement", Cement and Concrete Research, Vol. 31, 2001, pp. 135-139. 

  15. Asaga, K. and Kuga, H., "Effect of Various Particle Size of Calcium Carbonate Powders on the Hydration of Portland Cement", JCA Proceedings of Cement & Concrete, No. 51, 1997, pp. 20-25. 

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