[논문]황산 중화 레드머드를 사용한 시멘트 모르타르의 압축강도 발현특성

강석표; 홍성욱; 김상진; 박규은

doi:10.5345/jkibc.2023.23.3.231

[국내논문] 황산 중화 레드머드를 사용한 시멘트 모르타르의 압축강도 발현특성
Characterizing Compressive Strength Development in Cement Mortar Utilizing Red Mud Neutralized with Sulfuric Acid 원문보기

한국건축시공학회지 = Journal of the Korea Institute of Building Construction, v.23 no.3, 2023년, pp.231 - 240

강석표 (Department of Construction Engineering, Woosuk University) , 홍성욱 (Department of Construction Engineering, Woosuk University) , 김상진 (Department of Construction Engineering, Woosuk University) , 박규은 (Department of Construction Engineering, Woosuk University)

초록
AI-Helper

본 연구에서는 액상 레드머드를 첨가한 시멘트 모르타르의 활용 가능성을 검토하기 위하여 pH 10~12 인 액상 레드머드(LR)를 황산으로 중화하여 액상 레드머드(SR)를 제조하였으며, 액상 레드머드의 활용가능성을 확인하고자 플로우, 응결시간, 압축강도를 측정하고 XRD, SEM을 통해 화학적 특성을 분석하였다. 플로우 측정결과 MS-LR과 MS-SR의 경우 Plain과 비교하여 플로우 값이 감소하였다. 응결시간 측정결과 Plain과 비교하여 MS-LR 및 MS-SR의 응결시간은 단축되었다. 압축강도 측정결과 Plain과 비교하여 MS-LR의 1d와 MS-SR의 1d 및 3d의 압축강도가 Plain보다 증가하였으며 28d 압축강도 측정결과에서는 MS-LR 및 MS-SR의 압축강도가 Plain과 비교하여 감소하였다. XRD 분석결과 28일의 경우 Plain과 MS-SR의 XRD 패턴이 유사하게 나타나고, MS-LR에서는 새로운 피크가 관찰되었다. SEM 이미지를 분석한 결과 Plain과 MS-SR의 미세구조는 유사하게 관찰되고 있지만, MS-LR의 미세구조는 미세한 섬유상 조직으로 미세구조가 다르게 나타났다. 따라서 중화하지 않은 레드머드 보다 황산으로 중화한 액상레드머드를 시멘트 모르타르에 대체하였을 때 강도개선 효과가 있는 것으로 사료되며 이의 활용가능성을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this research, our goal was to explore the potential use of cement mortar augmented with liquid red mud. To facilitate this, we neutralized liquid red mud(LR) - exhibiting a pH of 10-12 - using sulfuric acid to yield sulfuric acid neutralized red mud(SR). We then evaluated the flow, setting time, and compressive strength of the cement mortar combined with liquid red mud, while also performing a thorough examination of its chemical properties through X-ray diffraction(XRD) and scanning electron microscopy(SEM). The flow tests indicated a decrease in flow values for both MS-LR and MS-SR in comparison to the Plain. Analogously, the setting time for MS-LR and MS-SR was found to be abbreviated when juxtaposed with the Plain. With regards to compressive strength, MS-LR demonstrated a surge in strength at the 1-day mark, while MS-SR displayed a diminution at the 1-day and 3-day timepoints compared to the Plain. XRD analysis illustrated that after 28 days, the XRD patterns of Plain and MS-SR bore significant resemblance, though a new peak was detected in MS-LR. SEM imagery highlighted that the microstructures of Plain and MS-SR were alike, but MS-LR manifested a distinct microstructure, characterized by a finely fibrous formation. Based on these observations, we infer that the replacement of cement mortar with liquid red mud neutralized with sulfuric acid contributes to a noticeable enhancement in strength, thereby verifying its suitability for this application.

주제어

표/그림 (10)

표 Table 1. Mix design
표 Table 2. Physical properties and chemical composition of Ordinary Portland Cement(OPC) and Red Mud Sludge
그림 Figure 1. XRD profiles of LR and SR
표 Table 3. Physical properties of Red Mud
그림 Figure 2. Impact of LR and SR on the cement mortar's flow
그림 Figure 3. Initial and final setting time of cement mortar with LR or SR replacement
그림 Figure 4. Impact of LR and SR on the cement mortar's compressive strength
그림 Figure 6. XRD spectrum outcomes of Red Mud mixtures by curing period
그림 Figure 5. Effect of LR and SR on the cement mortar's compressive strength ratio
그림 Figure 7. SEM image outcomes by sample type

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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