초록 ▼

세계의 시멘트 수요량은 향후 21세기 초반까지 매년 2.5~5.8% 정도의 증가가 예상되고 있어 교토의정서의 준수와 시멘트 수요의 증가를 동시에 충족시키기 위해서는 이산화탄소의 배출이 적거나 거의 없는 시멘트의 개발이 필요하다. 이에 대한 대응방안으로 클링커를 사용하지 않고 산업부산물을 이용하여 시멘트를 제조할 수 있다면 생산원가 절감은 물론 천연자원 및 에너지 고갈 문제와 이산화탄소 배출에 의한 환경오염 문제를 동시에 해결할 수 있을 것으로 예상된다. 고로슬래그는 그 자체는 물과 접촉하면 수화되지 않지만 수산화물 혹은 황산염과 같

세계의 시멘트 수요량은 향후 21세기 초반까지 매년 2.5~5.8% 정도의 증가가 예상되고 있어 교토의정서의 준수와 시멘트 수요의 증가를 동시에 충족시키기 위해서는 이산화탄소의 배출이 적거나 거의 없는 시멘트의 개발이 필요하다. 이에 대한 대응방안으로 클링커를 사용하지 않고 산업부산물을 이용하여 시멘트를 제조할 수 있다면 생산원가 절감은 물론 천연자원 및 에너지 고갈 문제와 이산화탄소 배출에 의한 환경오염 문제를 동시에 해결할 수 있을 것으로 예상된다. 고로슬래그는 그 자체는 물과 접촉하면 수화되지 않지만 수산화물 혹은 황산염과 같은 자극제를 첨가하면 수화반응하여 경화되는 특성이 있다. 수산화칼슘과 같은 강알칼리성 물질이나 석고 등의 자극제가 존재하면 고로슬래그의 불규칙적 3차원 쇄상결합이 절단되면서 망상구조체 내부에 포위되어 있던 $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, $Al^{3+}$ 등의 수식이온들이 용출되어 고로슬래그의 수화반응을 촉진하는데 이런 작용을 발휘하는 물질을 일반적으로 자극제라고 한다.
본 기술개발에서는 이점에 착안하여 폐석고 및 폐석회 등을 고로슬래그의 자극제로 이용하여 클링커를 사용하지 않으며 고온의 소성과정 없이 상온에서 제조가 가능한 비소성 시멘트를 개발하여 이의 건설재료로서 활용 가능성을 종합적으로 검토하였다.

Abstract ▼

The present study analyzed the effects of various variables on the performance of NSC and derived the optimal manufacturing conditions. In addition, in order to utilize NSC as mortar and concrete binder, we conducted experiments as follows.
1) Examined the physical and chemical characteristics of

The present study analyzed the effects of various variables on the performance of NSC and derived the optimal manufacturing conditions. In addition, in order to utilize NSC as mortar and concrete binder, we conducted experiments as follows.
1) Examined the physical and chemical characteristics of vanous materials and the hydration mechanism of GBFS.
2) Analyzed the hydrate of NSC qualitatively and quantitatively, and evaluated the effect of the pore structure of hardened cement products on the strength of the products. Evaluated the effect of inorganic activators on the compression strength of NSC and derived the optimal mixture ratio.
3) Examined the workability, hydration heat, mechanical characteristics, and drying shrinkage of concrete manufactured using NSC.
4) Evaluated the neutralization, chloride ion permeability, acid resistance, seawater resistance, chloride ion fixation and heavy metal fixation of concrete manufactured using NSC.
5) Evaluated the applicability of new construction methods such as permanent form and concrete filled steel tube construction in order to assess the usability of NSC as high performance concrete. Conducted a mock up test on the physical performance of concrete using NSC in comparison with concrete using OPC.
6) Built a pilot plant for manufacturing NSC and established conditions for the optimal preprocessing of waste used as an activator and cement manufacturing operation. Through these processes, acquired plant design/installation/operation technologies and promoted the practical use of developed technologies through their application to trial products.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 8
• CONTENTS ... 12
• 목차 ... 14
• LIST OF TABLE ... 16
• LIST OF FIGURE ... 20
• 제1장 서 론 ... 30
• 제1절 연구의 필요성 ... 30
• 제2절 연구의 목적 및 범위 ... 32
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 33
• 제1절 국내외 관련기술의 현황 ... 33
• 제2절 국내외 유사기술과의 차별성 ... 37
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 38
• 제1절 비소성 시멘트의 제조를 위한 원료 특성 분석 ... 38
• 1. 고로슬래그 미분말 ... 38
• 2. 자극제로서의 폐석고 및 폐석회의 특성 분석 ... 71
• 제2절 비소성 시멘트의 제조 ... 88
• 1. 비소성 시멘트의 제조 및 수화특성 ... 88
• 2. 비소성 시멘트의 품질안정성 확보를 위한 영향인자의 해석 ... 117
• 3. 비소성 시멘트의 제조 Pilot Plant 제작 ... 128
• 제3절 비소성 시멘트의 콘크리트 적용성 평가 ... 134
• 1. 비소성 시멘트의 콘크리트 적용성 평가 ... 134
• 2. 비소성 시멘트를 이용한 콘크리트의 내구성 ... 156
• 3. 비소성 시멘트를 사용한 고강도 콘크리트의 제조 ... 190
• 제4절 각종 혼화재료 및 자극제를 이용한 비소성 시멘트의 물성증진 ... 246
• 1. 알칼리 및 황산염 자극제를 사용한 고로슬래그 시멘트 제조 및 모르타르의 특성 ... 246
• 2. 각종 조건변화 및 혼화재료 첨가에 의한 시멘트 모르타르의 압축강도 ... 267
• 3. 알칼리 자극제를 이용한 고로슬래그 활성화 ... 282
• 제5절 비소성 시멘트를 결합재로 이용한 콘크리트의 활용방안 ... 309
• 1. 연구개요 ... 309
• 2. 비소성시멘트의 비탈형 거푸집으로의 활용을 위한 적용성능 평가 실험 ... 309
• 3. 비소성시멘트를 사용한 콘크리트 강관구조의 활용을 위한 성능 평가 ... 347
• 제6절 종합고찰 ... 371
• 제4장 연구개발 목표달성도 및 대외기여도 ... 375
• 제1절 연구개발 목표달성도 ... 375
• 제2절 대외 기여도 ... 377
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 382
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 385
• 제1절 지오폴리머 콘크리트 ... 385
• 제2절 알칼리 활성화 슬래크(AAS) ... 387
• 제7장 참고문헌 ... 390
• 부록 I Pilot Plant 도면 ... 394
• 부록 II 기타 연구 개발 성과(기사보도 등) ... 407