탄산화 반응 촉진제를 이용한 시멘트 페이스트의 탄산화 깊이에 관한 실험적 연구

An Experimental Study on the Carbonation Depth of Cement Paste Using Carbonation Reaction Accelerator

본 연구는 시멘트 산업의 CO₂ 저감을 위한 가장 핵심적인 기술 중 CCU(Carbon Capture, Utilization)를 적용하여 이산화탄소의 활용을 극대화 시키기 위한 일환으로 이산화탄소 양생 환경에서의 보통 포틀랜드 시멘트 페이스트를 대상으로 하여 탄산화 반응 촉진제의 혼입 유·무에 따른 재령 별 탄산화 깊이 변화와 이에 따른 기초 물리 특성변화를 검토하고자 하였으며, 콘크리트 분야에서 CO₂ 고정량을 평가하기 위하여 가장 범용적으로 사용하는 벙법인 고온에서의 CaCO₃ 탈탄산을 평가하는 열분석 방법을 적용하여 중량 감소율에 따른 결과를 평가하였다. 평가결과, 시멘트 페이스트에 CRA 혼입에 따라 두 가지의 환경조건에서 모두 압축강도 성능이 소폭 감소하는 경향이 나타났지만, 탄산화 깊이 확산성능에 있어서 CRA의 혼입으로 경화체 내의 탄산화 깊이가 상당 부분 증가하는 경향을 확인하였다. 또한, 항온항습기 양생 조건, 탄산화챔버 양생 조건의 순서로 Plain 대비하여 각각 23.8 %, 40.77 %만큼의 중량 감소율이 증가한 경향을 확인하였기에 CRA 첨가에 따른 우수한 CaCO₃의 생성량을 확인할 수 있었으며 CO₂의 농도가 증가할수록 그 생성량 또한 증가하는 것으로 확인하였다. 이는 소요성능 수준 이상의 성능을 만족할 수 있을 것으로 사료되며, 탄산화 저감을 목표로 하는 모든 CCU 기술에 재료적 측면으로 접목 및 활용이 가능할 것으로 판단된다.

This study wa s conducted a s pa rt of ma ximizing the use of ca rbon dioxide by a pplying CCU(Ca rbon Ca pture, Utiliza tion) a mong technologies for reducing CO₂ in the cement industry. In a carbon dioxide curing environment, changes in carbonation depth and changes in basic physical properties by age due to the mixing of carbonation reaction accelerators were usually targeted at Portland cement paste. In addition, in order to check the fixed amount of CO₂ in the concrete field, a thermal analysis method was applied to evaluate CaCO₃ decarbonization at high temperatures. As a result of the evaluation, it was confirmed that the carbonation depth in the cured body significantly increased due to the incorporation of CRA in the carbonation depth diffusion performance. In addition, it was confirmed that the weight reduction rate increased by 23.8 % and 40.77 %, respectively, compared to Plain, in the order of curing conditions for constant temperature and humidity and curing conditions for carbonation chambers, so it was confirmed that the amount of excellent CaCO₃ produced by the addition of CRA increased as the concentration of CO₂ increased.