본 연구에서는 알칼리 활성화 슬래그 결합재의 반응성을 정량적으로 살펴보기 위해 미소수화열을 분석을 수행하였다. 알칼리 활성화 슬래그 결합재의 반응성 및 작업성 확보를 위해 다양한 알칼리 자극제의 종류 및 농도에 대해서 실험을 수행하였다. 알칼리 자극제 및 $SO_3$질량비를 변화하면서 미소수화열을 측정하였으며, 응결시간 제어를 위해 sodium tripolyphosphate ($Na_2P_3O_{10}$)와 hydrated sodium borate ($Na_2B_4O_710H_2O$)를 적용하였다. 그 결과, 알칼리 활성화 슬래그 결합재는 알칼리 활성에 의해 calcium silicate hydrate(C-S-H)를 촉진하는데 4~5% 농도의 알칼리가 필요한 것으로 나타났으며, $SO_3$ 함량이 높아질수록 누적 발열량이 작아지면서 전반적으로 발열이 지연되는 것으로 나타났다. 또한, 응결 지연제로서 hydrated sodium borate를 사용하였을 경우 발열을 억제하여 지연된 효과를 나타내며, 전체적인 누적 발열을 지연시키는 효과를 보이는 것을 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 알칼리 활성화 슬래그 결합재의 반응성을 정량적으로 살펴보기 위해 미소수화열을 분석을 수행하였다. 알칼리 활성화 슬래그 결합재의 반응성 및 작업성 확보를 위해 다양한 알칼리 자극제의 종류 및 농도에 대해서 실험을 수행하였다. 알칼리 자극제 및 $SO_3$ 질량비를 변화하면서 미소수화열을 측정하였으며, 응결시간 제어를 위해 sodium tripolyphosphate ($Na_2P_3O_{10}$)와 hydrated sodium borate ($Na_2B_4O_710H_2O$)를 적용하였다. 그 결과, 알칼리 활성화 슬래그 결합재는 알칼리 활성에 의해 calcium silicate hydrate(C-S-H)를 촉진하는데 4~5% 농도의 알칼리가 필요한 것으로 나타났으며, $SO_3$ 함량이 높아질수록 누적 발열량이 작아지면서 전반적으로 발열이 지연되는 것으로 나타났다. 또한, 응결 지연제로서 hydrated sodium borate를 사용하였을 경우 발열을 억제하여 지연된 효과를 나타내며, 전체적인 누적 발열을 지연시키는 효과를 보이는 것을 확인할 수 있었다.
In this research, isothermal conduction calorimetry analysis has been conducted to investigate the reactivity of alkali activated slag binders. In order to secure the reactivity and workability of alkali activated slag binders, experiences with various types and concentrations of alkali activators w...
In this research, isothermal conduction calorimetry analysis has been conducted to investigate the reactivity of alkali activated slag binders. In order to secure the reactivity and workability of alkali activated slag binders, experiences with various types and concentrations of alkali activators were performed. Isothermal conduction calorimetry were measured with different alkali activators and mass ratio of $SO_3$ to binders as variables, and sodium tripolyphosphate ($Na_2P_3O_{10}$) and hydrated sodium borate ($Na_2B_4O_710H_2O$) were used to control setting time. As a results, alkali activated slag binders required alkali activators with 4 to 5 percent of concentration to accelerate the formation of calcium silicate hydrate(C-S-H) by alkali-activation, and overall heat generation rate delayed as accumulated heat decreased due to the high $SO_3$ contents. Moreover, the use of hydrated sodium borate as setting retarder causes elongated setting time due to delaying heat generation, so it can be considered that setting retarder played an important role in delaying total heat generation rate.
In this research, isothermal conduction calorimetry analysis has been conducted to investigate the reactivity of alkali activated slag binders. In order to secure the reactivity and workability of alkali activated slag binders, experiences with various types and concentrations of alkali activators were performed. Isothermal conduction calorimetry were measured with different alkali activators and mass ratio of $SO_3$ to binders as variables, and sodium tripolyphosphate ($Na_2P_3O_{10}$) and hydrated sodium borate ($Na_2B_4O_710H_2O$) were used to control setting time. As a results, alkali activated slag binders required alkali activators with 4 to 5 percent of concentration to accelerate the formation of calcium silicate hydrate(C-S-H) by alkali-activation, and overall heat generation rate delayed as accumulated heat decreased due to the high $SO_3$ contents. Moreover, the use of hydrated sodium borate as setting retarder causes elongated setting time due to delaying heat generation, so it can be considered that setting retarder played an important role in delaying total heat generation rate.
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문제 정의
본 연구에서는 알칼리 활성화 슬래그 결합재의 반응성을 정량적으로 살펴보기 위해 미소수화열 분석기를 사용하여, 미소수화열을 분석하였다. 알칼리 활성화 슬래그 결합재의 반응성 및 작업성 확보를 위해 다양한 알칼리 자극제의 종류 및 농도에 대해서 실험을 수행하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
이러한 점 때문에 결합재로서의 작업시간을 확보하기 위한 노력이 필요하다. 본 연구에서는 알칼리 활성화 슬래그의 반응성을 정량적으로 살펴보기 위해 미소수화열 분석기를 이용하였다. 결합재로서의 반응성 및 작업성 확보를 위해 다양한 알칼리 자극제의 종류 및 농도에 대해서 실험을 수행하였다.
제안 방법
여기서 결합재는 고로슬래그 미분말을 기반으로 하였다(이하 slag). Series A는 알칼리 자극제로서 수산화나트륨(NaOH)과 규산나트륨(Na2SiO3)을 이용하여 Na2O의 함량을 결합재의 질량비로 0~9%까지 변화하였다. 그리고 Ms[SiO2/Na2O] 몰비를 일정하게 1.
Series B는 알칼리 자극제로서 수산화나트륨(NaOH), 황산나트륨(Na2SO4) 및 규산나트륨(Na2SiO3)을 이용하여 Na2O의 함량을 결합재의 질량비로 5, 7%로 하였으며, 각각에 대해 SO3 함량을 결합재의 질량비로 1~3%까지 변화하였다.
Series B의 경우 Series A의 배합과 유사하지만 황산나트륨(Na2SO4)을 이용하여 SO3함량을 1~3%로 변화하여 그 영향을 살펴보았다. Series B의 미소수화열 측정 결과는 Fig.
결합재로서의 반응성 및 작업성 확보를 위해 다양한 알칼리 자극제의 종류 및 농도에 대해서 실험을 수행하였다.
그리고 Series A 및 B의 배합에 응결시간 제어를 위해 sodium tripolyphosphate(Na2P3O10)와 hydrated sodium borate (Na2B4O710H2O)를 적용하였다.
미소수화열은 TA Instruments사 TAM Air를 사용하여 측정하였으며, 물 결합재비는 모든 배합에서 0.4로 고정하였다.
본 연구에서는 알칼리 활성화 슬래그 결합재의 반응성을 정량적으로 살펴보기 위해 미소수화열 분석기를 사용하여, 미소수화열을 분석하였다. 알칼리 활성화 슬래그 결합재의 반응성 및 작업성 확보를 위해 다양한 알칼리 자극제의 종류 및 농도에 대해서 실험을 수행하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
대상 데이터
고로슬래그 미분말은 국내 P사에서 시판되는 고로슬래그 미분말 3종 분말도(4,150cm2/g)를 사용하였으며 밀도는 2.89g/cm3, 염기도는 1.82로 KS F 2563 기준에 적합하였다.
82로 KS F 2563 기준에 적합하였다. 본 연구에서 사용된 고로슬래그 미분말의 입자 크기는 Fig. 1에 나타내었으며, 화학조성은 Table 1과 같다.
성능/효과
1. 알칼리 활성화 슬래그 결합재는 알칼리 활성에 의해 calcium silicate hydrate (C-S-H)를 촉진하는데 4~5% 농도의 알칼리가 필요한 것으로 나타났다.
2. 응결시간 제어를 위해 tripolyphosphate (Na2P3O10)와 hydrated sodium borate (Na2B4O710H2O)를 알칼리 활성 슬래그 결합재에 질량비 2%로 혼입하였을 경우에 발열 반응 지연 효과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
3. 알칼리 활성 슬래그 결합재에 hydrated sodium borate(Na2B4O710H2O)를 응결 지연제로 사용하였을 경우 tripolyphosphate(Na2P3O10)를 사용한 배합보다 발열을 억제하여 응결을 지연시키는데 향상된 효과를 나타냈으며, 전체적인 누적 발열을 지연시키는 효과를 보이는 것을 확인할 수 있었다.
4. SO3 함량이 높아질수록 누적 발열량이 작아지면서 전반적으로 발열이 지연되며, hydrated sodium borate를 적용한 경우 초기의 발열을 억제하여 두 번째 피크를 나타내지만 SO3 함량 3%에서는 큰 의미가 없는 것으로 나타났다.
SO3 함량이 증가할수록 두 번째 발열피크가 나타나는 시기가 늦어지고 누적발열량이 감소하는 것을 알 수 있었다.
모든 배합변수에서 초기 1시간 이내에 상당한 반응이 일어나는 것을 알 수 있었다.
이러한 결과로부터 알칼리 활성에 의해 calcium silicate hydrate(C-S-H)를 촉진하는데 일정 농도의 알칼리 자극제가 필요했으며, 본 연구의 경우 4~5% 농도로 나타났다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
알칼리 활성화 슬래그 결합재는 어떻게 반응을 끌어내는가?
2009). 알칼리 활성화 슬래그 결합재는 Al 과 Si 성분이 풍부한 고로슬래그 미분말에 고알칼리성 용액을 가하여 반응을 이끌어낸다. 일반 시멘트와 비교할 때 높은 강도를 나타내며, 내화성 및 내화학성도 매우 좋은 것으로 알려져 있다(Roy 1999; Palomo et al.
알칼리 활성화 슬래그 결합재의 가장 단순한 구조는 어떻게 이루어지는가?
알칼리 활성화 슬래그 결합재는 실리콘 기반 무기중합체로서 가장 단순하게는 순수한 실리카 공급원으로부터의 Si 이온의 용해와 sol-gel 반응에 의해 생성되는 -Si-O-Si-O-Si- 사슬에 기초를 두고 있다. 여기에 다량의 양이온(예 Na+)이 보충되면서 사슬이나 망목 중의 일부 Si4+ 이온이 Al3+ 이온으로 치환된 것이 -Si-OSi-O-Al(Na)-O-Si- 등으로 나타낼 수 있으며, 그 다음으로는 더욱 복잡한 형태로서 알칼리 활성화 시멘트에서와 같이 알칼리 활성화 슬래그 결합재 sol에 Ca가 도입되어 -Si-O-Si-O- Al(Ca/Na)-O-Si-로 나타낼 수 있는 비정질 상에 calcium silicate hydrate(이하 CSH) 상이 혼합된 경화체까지 포함하게 된다.
알칼리 활성화 슬래그 결합재의 장점은?
알칼리 활성화 슬래그 결합재는 Al 과 Si 성분이 풍부한 고로슬래그 미분말에 고알칼리성 용액을 가하여 반응을 이끌어낸다. 일반 시멘트와 비교할 때 높은 강도를 나타내며, 내화성 및 내화학성도 매우 좋은 것으로 알려져 있다(Roy 1999; Palomo et al. 1992). 이와 같은 알칼리 활성화 슬래그는 산업부산물로 발생되는 고로슬래그 미분말을 사용하므로 일반적으로 시멘트를 제조할 때 발생하는 이산화탄소를 크게 줄일 수 있으며, 또한 시멘트를 제조하기 위한 소성 과정이 필요 없으므로 에너지를 크게 줄일 수 있다(Kang et al. 2011).
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