CO2 반응물질을 혼입한 시멘트계 재료의 탄산화 진행 및 압축강도 발현에 관한 실험적 연구 An experimental study on carbonation and compressive strength of cementitious materials containing CO2 reactive materials원문보기
Usually, carbonation of concrete causes pH reduction and corrosion of steel, it leads to decrease of durability. However, CaCO3, as results of reaction with hydrates products and CO2, can contribute to improvement of compressive strength. Based on this theory, using carbonation depth, the researches...
Usually, carbonation of concrete causes pH reduction and corrosion of steel, it leads to decrease of durability. However, CaCO3, as results of reaction with hydrates products and CO2, can contribute to improvement of compressive strength. Based on this theory, using carbonation depth, the researches about CO2 absorption of plain concrete and concrete containing CO2 reactive materials has been performed. But, the researches has limitation about using one material, therefore, for this study, considering various CO2 reactive materials, experiment has been proceeded. With water to binder ratio 50%, after initial curing for 2days, accelerated carbonation was performed for 28days, and carbonation depth and compressive strength were measured. As results of carbonation depth, specimen containing desulfurized slag, zeolite showed the highest CO2 absorption, in case of compressive strength, specimens with MgO were indicated as highest compressive strength.
Usually, carbonation of concrete causes pH reduction and corrosion of steel, it leads to decrease of durability. However, CaCO3, as results of reaction with hydrates products and CO2, can contribute to improvement of compressive strength. Based on this theory, using carbonation depth, the researches about CO2 absorption of plain concrete and concrete containing CO2 reactive materials has been performed. But, the researches has limitation about using one material, therefore, for this study, considering various CO2 reactive materials, experiment has been proceeded. With water to binder ratio 50%, after initial curing for 2days, accelerated carbonation was performed for 28days, and carbonation depth and compressive strength were measured. As results of carbonation depth, specimen containing desulfurized slag, zeolite showed the highest CO2 absorption, in case of compressive strength, specimens with MgO were indicated as highest compressive strength.
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제안 방법
비탄산화 실험체의 경우, 기건양생을 실시하였다. 그 후 30Ton UTM을 이용하여 3, 7, 28일별 압축강도를 측정하고, 페놀프탈레인 분무법을 이용하여 탄산화 침투깊이를 측정하였다.
또한 탄산화 진행 정도에 따라 강도 발현에 차이가 있는 점을 고려할 때, 압축강도를 측정할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 CO2 흡수물질인 제올라이트, MgO, 탈황슬래그, DMEA, 리튬실리케이트 등을 혼입하여 촉진 탄산화를 실시하고, 이에 따라 압축강도 및 탄산화 침투깊이 등을 측정하였다.
실험배합을 표 1에 나타내었으며 실험인자 및 수준은 표 2와 같다. 분말형 재료인 MgO, 탈황슬래그, 제올라이트는 시멘트 중량 대비 90% 다량 치환하였으며, 액상재료인 리튬실리케이트와 DMEA의 경우, 시멘트 중량 대비 5% 첨가하였다. 타설 후 48시간 동안 밀봉양생을 실시하였고 탈형하여 탄산화 실험체의 경우 실험체 전면을 노출시켜 CO2 챔버에 투입하고 온도 20℃, 습도 60% 및 농도 20%로 설정하였다.
분말형 재료인 MgO, 탈황슬래그, 제올라이트는 시멘트 중량 대비 90% 다량 치환하였으며, 액상재료인 리튬실리케이트와 DMEA의 경우, 시멘트 중량 대비 5% 첨가하였다. 타설 후 48시간 동안 밀봉양생을 실시하였고 탈형하여 탄산화 실험체의 경우 실험체 전면을 노출시켜 CO2 챔버에 투입하고 온도 20℃, 습도 60% 및 농도 20%로 설정하였다. 비탄산화 실험체의 경우, 기건양생을 실시하였다.
대상 데이터
CO2 반응물질 혼입 시멘트 페이스트의 탄산화에 의한 압축강도 및 침투깊이를 분석하기 위해 5×5×5cm 와 4×4×16cm 실험체를 제작하였다. 실험배합을 표 1에 나타내었으며 실험인자 및 수준은 표 2와 같다.
성능/효과
1) 탄산화 침투깊이 결과, CO2 반응물질을 혼입함에 따라 CO2가 많이 침투함을 확인하였으며 가장 CO2를 많이 흡수한 실험체는 제올라이트 90% 과 탈황슬래그 90% 으로 나타났으며, MgO 90%, 리튬실리케이트 5%, DMEA 5%, plain 순으로 나타났다.
2) 압축강도 측정 결과, 각 실험체에서 탄산화에 의해 압축강도가 비탄산화시 보다 높게 발현되었으며 특히 재령 28일에서 MgO 90%가타 실험체에 비하여 가장 높은 압축강도가 발현되었다.
리튬실리 케이트와 DMEA 혼입 시에는 약 5~8mm 침투깊이를 나타냄에 따라 plain 보다 약 2~3mm 더 침투하였다. 따라서 CO2와의 반응이 가장 뛰어난 실험체는 탈황슬래그, 제올라이트로 나타났으며 두 번째로 MgO가 우수한 반응을 보였다. 그림 2는 탄산화에 의한 압축강도 결과를 나타낸 것이다.
이는 MgO와 시멘트의 CaO가 CO2와의 반응으로 인해 생성된 다량의 탄산화 반응물이 강도증진에 기여한 것으로 판단된다. 따라서 재령 28일을 기준으로, CO2에 의해 강도발현이 가장 우수한 물질은 MgO로 나타났으며, 두 번째로 plain, 세 번째로는 리튬실리케이트와 DMEA, 그 다음으로는 탈황 슬래그가 우수한 것으로 나타났고 제올라이트 90%의 경우, 가장 낮은 강도가 측정되었다.
양생재령별 탄산화 침투깊이를 나타낸 것이다. 탄산화 침투깊이 측정결과, 반응물질을 혼입한 모든 실험체에서 plain 과 비교하여 더 높은 탄산화 침투깊이가 측정되었다. 제올라이트 90%와 탈황슬래그 90% 의 경우, 3일 재령부터 실험체 전체가 탄산화가 진행되었다.
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