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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 邢元吉
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 영남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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최근 지구온난화가 인류를 위협하는 심각한 문제로 인식되고 있으며, 그 해결을 위한 전 세계 각국의 노력이 활발하다. 지구온난화의 주원인으로 알려져 있는 CO2는 배출량이 지속적으로 증가하고 있으며, 특히 건설업에서 높은 배출량을 차지하고 있는데, 시멘트를 생산하는 과정에서 많은 CO2를 생성하기 때문이다. 따라서 시멘트를 대체할 수 있는 혼화재에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
따라서 본 연구에서는 시멘트를 대체하고 동등이상의 성능을 발휘할 수 있는 모르타르에 대한 연구를 진행하였다. 시멘트의 대체재로 산업부산물인 고로슬래그를 사용하였으며, 메타카올린을 15%, 20%, 25%치환하였다. 자극제로는 알칼리 계열 활성화제인 NaOH를 6M, 8M 두 가지 농도로 사용하였으며, 시멘트를 전량 사용한 OPC와 고로슬래그를 전량 사용한 PL을 비교대상으로 실험을 진행하였으며, 예비실험을 통해 모든 배합의 유동성은 플로우 165±5mm로 동일하게 설정하였다. 역학적 특성을 알아보기 위한 실험으로 몰농도에 따른 NaOH 수용액의 특성 실험, 유동성 실험, 결정상 분석(XRD), 내부 미세구조 분석(SEM), 휨 및 압축강도 실험, pH측정 실험을 진행하였으며, 내구성에 대한 실험으로는 내산성 실험, 염소 이온 침투 저항성 실험, 탄산화 촉진 실험을 진행하였다.
본 연구의 결과 메타카올린의 치환율에 따른 특성을 비교해보면, 치환율이 높아질수록 강도 특성이 우수하였으며, 내산성이 우수하였다. 하지만 메타카올린의 치환율이 높아질수록 중성화 저항성을 떨어지는 것으로 확인 되었다. 이는 메타카올린의 치환율이 높아질수록 소비되는 Ca(OH)2의 양이 많기 때문으로 판단된다. 염소 이온 침투 저항성의 경우 치환율과 관계없이 모두 OPC에 비하여 우수한 성능을 보여주었다. 사용한 자극제의 농도에 따른 특성을 비교해보면, 6M보다 8M에서 역학적 특성과 내구성 모두 우수한 성능을 보여주었다. 특히 강도특성에서 그 차이가 크게 나타났는데, 이는 8M에서 알칼리 자극효과가 더 우수하여, 수화생성물의 생성이 활발하며 밀실한 형태의 수화생성물을 만들기 때문인 것으로 판단된다. 특히 중성화 저항성 실험에서 6M 자극제를 사용한 배합은 모두 중성화가 이루어진 반면에 8M 자극제를 사용한 배합은 중성화 저항성을 보여주었는데, 이는 앞서 언급한 밀실한 구조를 형성하는 것과 동일한 이유로 판단된다.
기존의 연구에서는 메타카올린의 분말도가 높고, 높은 W/B를 요구하기 때문에 치환율이 높아질수록 충분한 시공성을 얻지 못하여 강도 발현이 이루어지지 못하였다. 하지만 본 연구에서는 모든 배합을 동일한 시공성을 기준으로 W/B를 지정하였기 때문에, 메타카올린 치환율에 따른 연구가 가능하였다. 시공성이 동일한 경우, 메타카올린의 치환율이 높고 자극제의 농도가 높을수록 대체적으로 우수한 역학적 특성과 내구성을 보여주었다.
따라서 본 연구에서는 시멘트를 대체하고 동등이상의 성능을 발휘할 수 있는 모르타르에 대한 연구를 진행하였다. 시멘트의 대체재로 산업부산물인 고로슬래그를 사용하였으며, 메타카올린을 15%, 20%, 25%치환하였다. 자극제로는 알칼리 계열 활성화제인 NaOH를 6M, 8M 두 가지 농도로 사용하였으며, 시멘트를 전량 사용한 OPC와 고로슬래그를 전량 사용한 PL을 비교대상으로 실험을 진행하였으며, 예비실험을 통해 모든 배합의 유동성은 플로우 165±5mm로 동일하게 설정하였다. 역학적 특성을 알아보기 위한 실험으로 몰농도에 따른 NaOH 수용액의 특성 실험, 유동성 실험, 결정상 분석(XRD), 내부 미세구조 분석(SEM), 휨 및 압축강도 실험, pH측정 실험을 진행하였으며, 내구성에 대한 실험으로는 내산성 실험, 염소 이온 침투 저항성 실험, 탄산화 촉진 실험을 진행하였다.
본 연구의 결과 메타카올린의 치환율에 따른 특성을 비교해보면, 치환율이 높아질수록 강도 특성이 우수하였으며, 내산성이 우수하였다. 하지만 메타카올린의 치환율이 높아질수록 중성화 저항성을 떨어지는 것으로 확인 되었다. 이는 메타카올린의 치환율이 높아질수록 소비되는 Ca(OH)2의 양이 많기 때문으로 판단된다. 염소 이온 침투 저항성의 경우 치환율과 관계없이 모두 OPC에 비하여 우수한 성능을 보여주었다. 사용한 자극제의 농도에 따른 특성을 비교해보면, 6M보다 8M에서 역학적 특성과 내구성 모두 우수한 성능을 보여주었다. 특히 강도특성에서 그 차이가 크게 나타났는데, 이는 8M에서 알칼리 자극효과가 더 우수하여, 수화생성물의 생성이 활발하며 밀실한 형태의 수화생성물을 만들기 때문인 것으로 판단된다. 특히 중성화 저항성 실험에서 6M 자극제를 사용한 배합은 모두 중성화가 이루어진 반면에 8M 자극제를 사용한 배합은 중성화 저항성을 보여주었는데, 이는 앞서 언급한 밀실한 구조를 형성하는 것과 동일한 이유로 판단된다.
기존의 연구에서는 메타카올린의 분말도가 높고, 높은 W/B를 요구하기 때문에 치환율이 높아질수록 충분한 시공성을 얻지 못하여 강도 발현이 이루어지지 못하였다. 하지만 본 연구에서는 모든 배합을 동일한 시공성을 기준으로 W/B를 지정하였기 때문에, 메타카올린 치환율에 따른 연구가 가능하였다. 시공성이 동일한 경우, 메타카올린의 치환율이 높고 자극제의 농도가 높을수록 대체적으로 우수한 역학적 특성과 내구성을 보여주었다.
목차
목 차제 1 장 서 론 11.1 연구의 배경 및 목적 11.2 연구의 범위 및 방법 51.3 연구동향 7제 2 장 이론적 고찰 132.1 메타카올린의 특성 132.1.1 카올린족 광물의 현황 및 특성 132.1.2 메타카올린의 정의 및 제조과정 172.1.3 메타카올린의 활성화 및 반응메커니즘 192.1.4 메타카올린의 물리적·화학적 특성 212.2 고로슬래그의 특성 232.2.1 고로슬래그 미분말의 정의 및 제조 과정 232.2.2 고로슬래그 미분말의 화학 조성 및 품질 규정 262.2.3 고로슬래그 미분말의 원자 구조 및 구성 광물 292.2.4 고로슬래그 미분말의 수화반응 메커니즘 34제 3 장 메타카올린 치환 모르타르의 물리적 특성 353.1 실험 개요 353.2 실험 계획 및 방법 353.2.1 실험 재료 및 배합 363.2.2 실험방법 403.3 실험 결과 및 고찰 423.3.1 몰농도에 따른 NaOH 수용액의 특성 423.3.2 유동성 실험 443.3.3 결정상 분석(XRD) 463.3.4 내부 미세구조 분석(SEM) 523.3.5 휨 및 압축강도 603.3.6 pH 측정 643.4 소결 67제 4 장 메타카올린 치환 모르타르의 내구성 694.1 실험개요 694.2 실험 계획 및 방법 704.2.1 실험 재료 및 배합 704.2.2 실험 방법 744.3 실험 결과 및 고찰 764.3.1 내산성 실험 764.3.2 염소 이온 침투 저항성 실험 804.3.3 탄산화 촉진 실험 824.4 소결 85제 5 장 결 론 87參 考 文 獻 90英 文 抄 錄 94
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