[논문]MgCO3와 사문석을 사용한 마그네시아 시멘트의 무기 첨가제 영향

이종규; 소정섭

doi:10.3740/mrsk.2015.25.2.75

Abstract ▼ AI-Helper

The carbon dioxide($CO_2$) released while producing building materials is substantial and has been targeted as a leading contributor to global climate change. One of the most typical method to reducing $CO_2$ for building materials is the addition of slag and fly ash, like pozz...

The carbon dioxide($CO_2$) released while producing building materials is substantial and has been targeted as a leading contributor to global climate change. One of the most typical method to reducing $CO_2$ for building materials is the addition of slag and fly ash, like pozzolan material, while another method is reducing $CO_2$ production by carbon negative cement development. The MgO-based cement was from the low-temperature calcination of magnesite required less energy and emitted less $CO_2$ than the manufacturing of Portland cements. It is also believed that adding reactive MgO to Portland-pozzolan cements could improve their performance and also increase their capacity to absorb atmospheric $CO_2$. In this study, the basic research for magnesia cement using $MgCO_3$ and magnesium silicate ore (serpentine) as main starting materials, as well as silica fume, fly ash and blast furnace slag for the mineral admixture, were carried out for industrial waste material recycling. In order to increase the hydration activity, $MgCl_2$ was also added. To improve hydration activity, $MgCO_3$ and serpentinite were fired at $700^{\circ}C$ and autoclave treatment was conducted. In the case of $MgCO_3$ as starting material, hydration activity was the highest at firing temperature of $700^{\circ}C$. This $MgCO_3$ was completely transferred to MgO after firing. This occurred after the hydration reaction with water MgO was transferred completely to $Mg(OH)_2$ as a hydration product. In the case of using only $MgCO_3$, the compressive strength was 3.5MPa at 28 days. The addition of silica fume enhanced compressive strength to 5.5 MPa. In the composition of $MgCO_3$-serpentine, the addition of pozzolanic materials such as silica fume increased the compression strength. In particular, the addition of $MgCl_2$ compressive strength was increased to 80 MPa.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

따라서 본 연구에서는 carbon negative cement 개발에 대한 기초 연구로서 magnesium silicate 광물인 사문석및 MgCO₃를 출발원료로 사용하여 마그네시아계 시멘트를 제조하고 각종 광물 첨가제 및 반응 촉진제를 사용 하였을 때의 기본 특성을 분석하였다.

제안 방법

또한 수화반응을 활성화시키기 위하여 소성 사문석, 실리카 흄, 플라이 애쉬, 고로슬래그 미분말을 소성 탄산마그네슘에 가각 일정 비율로 치환 혼합한 후 시편을 제작하였고, 또한 반응 첨가제로 MgCl₂를 소량 첨가하였다. 각 조건에서 제조한 시험체는 수화시간별로 압축강도, XRD 및 SEM 등을 측정하여 수화반응의 기초 특성을 조사하였다.
95 % 이상)하였다. 또한 수화반응을 활성화시키기 위하여 소성 사문석, 실리카 흄, 플라이 애쉬, 고로슬래그 미분말을 소성 탄산마그네슘에 가각 일정 비율로 치환 혼합한 후 시편을 제작하였고, 또한 반응 첨가제로 MgCl₂를 소량 첨가하였다. 각 조건에서 제조한 시험체는 수화시간별로 압축강도, XRD 및 SEM 등을 측정하여 수화반응의 기초 특성을 조사하였다.
마그네시아계 시멘트의 강도개선 및 내구성 확보를 위하여 사문석과 포졸란 물질인 실리카흄, 고로슬래그, 플라이애쉬를 첨가하였을 때의 압축강도 변화를 알아보았다. Fig.

대상 데이터

의 활성도를 높이기 위해서는 소성공정이 필요하다. 본 연구에서는 MgCO₃를 각각 700^oC에서 소성한 것을 사용하였다. 소성전과 전후의 MgCO₃ 원료의 XRD 결과를 Fig.
출발 원료로 국내산의 magnesium silicate(xMgO·ySiO₂·z(OH)₂-사문석)과 공업용탄산마그네슘(MgCO₃)를 주원료로 사용하였으며 광물 혼합재료 실리카 흄(Silica fume), 플라이 애쉬(Fly ash) 고로슬래그 미분말(Blast furnace slag)을 사용하였으며 또한 반응촉진제로 시약급의 MgCl₂를 사용하여 특성분석을 하였다. Table 1에 사문석, MgCO₃및 실리카 흄, 플라이 애쉬 그리고 고로슬래그 미분말의 조성 표를 나타내었다.

성능/효과

또한 활성 사문석과 MgO 혼합물에 실리카 흄, 플라이 애쉬, 고로슬래그 미분말 3종의 혼합재를 각각 일정비로 첨가하여 시험체 제조하여 측정한 결과, 압축강도의 발현에는 유사한 경향을 나타내었지만, silica fume을 첨가한 시편의 압축강도 발현이 가장 우수하였다.
또한, MgCl₂ 용액을 첨가하여 제조한 시험체의 경우, 그렇지 않은 시험에 비하여 압축강도 증진이 최고 10배 이상으로 나타났다. 이것은 초기에 생성된 섬유상의 수화물(SEM 관찰 결과)의 영향이 큰 것으로 판단되며, 이 섬유상의 수화물이 장기강도에도 지속적으로 생성되었다.
사문석과 MgCO₃를 오토클레이브와 전기로에서 처리한결과, 활성화된 사문석과 MgO를 얻을 수 있었다. 활성 사문석과 MgO의 혼합비를 변화하면서 물성을 측정한 결과, MgO 첨가량이 많을수록 압축강도가 향상되는 것을알 수 있었다.
이것은 초기에 생성된 섬유상의 수화물(SEM 관찰 결과)의 영향이 큰 것으로 판단되며, 이 섬유상의 수화물이 장기강도에도 지속적으로 생성되었다. 특히, 고로슬래그 미분말을 첨가한 시편의 경우, 실리카 흄이나 플라이 애쉬를 첨가한 시편보다 강도증진이 두드러지는 것을 확인할 수 있었다.
를 오토클레이브와 전기로에서 처리한결과, 활성화된 사문석과 MgO를 얻을 수 있었다. 활성 사문석과 MgO의 혼합비를 변화하면서 물성을 측정한 결과, MgO 첨가량이 많을수록 압축강도가 향상되는 것을알 수 있었다.

후속연구

마그네시아 시멘트의 주원료인 MgCO₃ 만으로는 압축 강도가 높지 않고 내구성에 문제가 있을 수 있기 때문에 이를 개선하기 위한 노력이 필요하다. 본 연구에서는 국산제품이면서도 값싸게 구입할 수 있는 마그네슘 실리케이트 광물인 사문석을 활용가능성을 검토하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Carbon negative cement란?	최근 영국의 Novacem에서 마그네슘실리케이트 광물을 이용한 기술로 저온소성 및 대기 중의 이산화탄소를 흡수하는 carbon negative cement에 대한 관심이 높아지고 있다.11-13) Carbon negative cement는 마그네시아 시멘트를 기본으로 하는 것으로 보통시멘트의 이산화탄소 배출공정인 하소공정, 클링커 소성 공정을 Low-CO2 하소 공정의 신 공정으로 대체하여 제조 공정 중에서 발생하는 이산화탄소보다 사용과정에서 흡수하는 이산화탄소가 더 많은 새로운 소재이다.14-16) 그러나 아직 국내에서는 이 기술에 대한 연구개발은 전혀 진행되고 있지 않다.
	마그네시아 시멘트의 주원료인 주요원료인 MgCO3의 활성도를 높이기 위해서 무엇이 필요한가?	마그네시아 시멘트의 주원료인 주요원료인 MgCO3의 활성도를 높이기 위해서는 소성공정이 필요하다. 본 연구에서는 MgCO3를 각각 700oC에서 소성한 것을 사용하였다.
	국내에서 이산화탄소를 줄이기 위한 연구는 무엇에 집중하고 있는가?	현재 시멘트 산업에서 이산화탄소를 줄이기 위한 연구가 전 세계적으로 진행되고 있으며, 고효율 설비를 도입하고 대체연료 및 혼합시멘트의 활용 그리고 CCS(carbon capture and storage)을 도입하는 등의 노력을 기울이고 있다.1-6) 국내에서는 이산화탄소를 줄이기 위한 가장 대표적이고 비교적 손쉬운 방법으로 슬래그나 플라이 애쉬 같은 포졸란 물질을 다량으로 첨가하는 혼합 시멘트의 개발과 OPC를 전혀 사용하지 않는 비소성시 멘트 개발 등에 연구를 집중하고 있다.7-10)

참고문헌 (16)

M. Schneider, M. Romer, M. Tschudin and H. Bolio, Cem. Concr. Res., 41(7), 642 (2011).

상세보기
J. Harder, Zement-Kalk-Gips, 59(2), 58 (2006).
Ashok Santra and Ronald Sweatman, Energy Procedia, 4, 5243 (2011).

상세보기
B. Kolani, L. Buffo-Lacarriere, A. Sellier, G. Escadeillas, L. Boutillon and L. Linger, Cem. Concr. Compos., 34(9), 1009 (2012).

상세보기
B Uzal and L Turanli, Cem. Concr. Res., 33(11), 1777 (2003).

상세보기
L. Turanli, B. Uzal and F. Bektas, Cem. Concr. Res., 34(12), 2277 (2004).

상세보기
J. Temuujin, A. van Riessen and K. J. D. MacKenzie, Constr. Build. Mater., 24(10), 1906 (2010).

상세보기
Tawatchai Tho-in, Vanchai Sata, Prinya Chindaprasirt and Chai Jaturapitakkul, Constr. Build. Mater., 30(5), 366 (2012).

상세보기
Daniel L.Y. Kong and Jay G. Sanjayan, Cem. Concr. Res., 40(2), 334 (2010).

상세보기
Ebrahim Najafi Kani, Ali Allahverdi and John L. Provis, Cem. Concr. Compos., 34(1), 25 (2012).

상세보기
Ellis M. Gartner and Donald E. Macpee, Cem. Concr. Res., 41, 736 (2011).

상세보기
L. J. Vandeperre, M. Liska and A. Al-Tabbaa, Cem. Concr. Compos., 30(8), 706 (2008).

상세보기
M. Liska and A. Al-Tabbaa, Constr. Build. Mater., 22(8), 1789 (2008).

상세보기
Emmanuel Soudee and Jean Pera, Cem. Concr. Res., 32(1), 153 (2002).

상세보기
Quanbing Yang, Beirong Zhu, Shuqing Zhang and Xueli Wu, Cem. Concr. Res., 30(11), 1807 (2000).

상세보기
P. Frantzis and R. Baggott, Cem. Concr. Res., 27(8) 1155 (1997).

상세보기

이 논문을 인용한 문헌

LOADING...

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

MgCO3와 사문석을 사용한 마그네시아 시멘트의 무기 첨가제 영향
Effect of Inorganic Admixture for Magnesia Cement Using MgCO3 and Serpentine 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (16)

이 논문을 인용한 문헌

연구과제 타임라인

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

MgCO3와 사문석을 사용한 마그네시아 시멘트의 무기 첨가제 영향 Effect of Inorganic Admixture for Magnesia Cement Using MgCO3 and Serpentine 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (16)

이 논문을 인용한 문헌

연구과제 타임라인

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

MgCO3와 사문석을 사용한 마그네시아 시멘트의 무기 첨가제 영향
Effect of Inorganic Admixture for Magnesia Cement Using MgCO3 and Serpentine 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper