최근 온실가스 감축을 위해 시멘트 클링커를 대체하여 고로슬래그 미분말을 다량 치환한 하이볼륨 슬래그 시멘트에 대한 연구 활발히 진행되고 있다. 하지만, 수화열 및 내구성 등 다양한 장점에도 불구하고 초기 재령에서의 낮은 강도 발현 등의 문제점으로 인해 실제 현장의 적용에 한계점을 가지고 있다. 본 연구는 이러한 점을 극복하고자 GGBFS 혼입률에 따른 페이스트의 압축강도, 수화열 등의 특성을 분석하였다. GGBS 분말도에 따른 4종류와 치환율 35%, 50%, 65%, 80% 4수준으로 하여 총 16개의 배합에 대해 실험을 수행하였다. 실험결과 낮은 물-바인더 비에 의한 고성능 하이볼륨 슬래그 시멘트 페이스트 배합은 초기 재령에서의 낮은 압축강도의 한계점을 극복할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 GGBS의 분말도는 고성능 하이볼륨 슬래그 시멘트 페이스트의 초기 재령에서의 압축강도 증진에는 효과가 있지만, 28일 이후의 장기 강도에는 큰 영향이 없는 것으로 나타났다.
본 연구는 물-결합재비 20%를 가지는 고강도 고함량 고로슬래그 혼합 시멘트 페이스트의 유동성, 수화열, 응결시간 그리고 강도 발현 특성, 수화 및 포졸란 반응 특성 등을 실험을 통해 관찰하고, 이를 통해 고로슬래그 미분말의 치환률과 분말도가 수화 및 포졸란 반응에 미치는 영향을 분석하였다. 연구 결과에 따르면 물-결합재비가 낮은 고강도 배합에서는 고로슬래그 미분말로 시멘트를 대체함으로써 시멘트와 결합하는 자유수가 상대적으로 증가하는 dilution effect에 의해 시멘트의 초기 수화가 촉진되어 재령 3일부터 28일까지의 초기 강도는 보통 포틀랜드 시멘트만을 사용한 배합보다 더 높게 나타났다. 반면, 재령이 증가하면서 수화반응속도가 급격히 낮아지고, 고로슬래그 미분말로 시멘트를 대량 치환함에 따라 수산화칼슘이 충분히 공급되지 못하므로 포졸란 반응도가 낮아져 장기강도의 발현이 억제되는 것으로 나타났다. 또한 고로슬래그의 분말도가 높으면 자유수를 더 많이 흡착함으로써 유동성이 저하되고 수화도가 낮아져 강도가 오히려 저하되는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 보통 강도 콘크리트와는 다른 경향을 나타내는 것으로 향후 콘크리트 배합에 대해 추가 검증이 필요하며, 고로슬래그 미분말을 대량 혼합한 고강도 콘크리트의 개발을 위해서는 장기 강도의 발현율을 더 높일 수 있는 방안에 대한 연구가 필요하다.
By virtue of chord-length density function from the field of statistical physics, this paper introduced a quantitative approach to estimate the distribution of cement paste thickness between aggregates in concrete. Dynamics mixing method based on molecular dynamics was employed to generate one model structure, then image analysis algorithm was used to obtain the distribution of thickness of cement paste in model structure for the purpose of verification. By comparison of probability density curves and cumulative probability curves of the cement paste thickness among neighboring aggregates, it is found that the theoretical results are consistent with the simulation. Furthermore, for the model mortar and concrete mixtures with practical volume fraction of Fuller-type aggregate, this analytical formula was employed to predict the influence of aggregate volume fraction and aggregate fineness. And evolution of its mean values were also investigated with the variation of volume fraction of aggregate as well as the fineness of aggregates in model mortars and concretes.
Recently on construction sites, there is increased use of concrete with large quantities of blast-furnace slag(BS) admixture replacements, for purposes of reducing CO2 created from cement, one of the ingredients of concrete. But such high-BS fineness changes can have a huge effect on the quality of mortar and concrete. Therefore in this study an experiment was conducted in which liquidity and intensity of mortar depending on an artificially-applied change in fineness degree at degree 7. The results, though subtle, were that the larger the fineness degree, liquidity increased and air quantity decreased, and compression and flexural strength increased.
시멘트 산업은 클링커 생산 과정에서 약 60 % 이상의 CO2가 발생하며 이러한 많은 양의 CO2를 효율적으로 저감 시키기 위해 범세계적으로 시멘트 대체 재료가 활용되고 있다. 대표적으로 활용되는 시멘트 대체 재료는 고로슬래그와 플라이애시가 있으며, 이들은 시멘트 산업을 비롯한 콘크리트용 혼화재료, 지반 고화재 등 다양한 산업에서도 활용되고 있다. 하지만, 각 산업의 탄소중립 전략에 따라 향후 이들의 가용성은 낮아질 것으로 전망되고 있기 때문에 시멘트 산업의 보통포틀랜드시멘트 혼합재 함량 증대 목표를 달성하기 위해서는 새로운 시멘트 대체 재료를 활용해야 한다. 석회석은 이미 시멘트 산업에서 다량 보유하고 있는 재료로 가용성 측면에서 장점이 있으며 분쇄효율이 높아, 해외 선진국에서는 이미 포틀랜드 석회석 시멘트를 표준으로 제정하여 상용화하고 있다. 이와 같은 배경에서 본 연구에서는 국내 PLC의 활용 가능성을 평가하기 위해 석회석의 분말도와 치환율이 시멘트의 물리적 특성에 미치는 영향을 분석하였으며, 탄소중립 관점에서 CO2 배출량을 분석하여 시멘트의 환경 영향 평가를 수행하였다.
This study examines the effects of limestone's factors on the fluidity of cement paste when of up to 15%. As the substitution ratio of limestone powder increases, the fluidity of the paste is also improved; however, it has no correlation to the $CaCO_3$ content of the limestone, fineness of the limestone, and fluidity of the pastes. Regardless of clay content of the limestone, it showed a similar mini-slump, so there was no correlation between the clay content and the fluidity of the paste. Also, the total organic carbon content of the limestone and the fluidity of the paste showed no correlation. Regardless of the limestone's grade or fineness, n value of powder gained by using the Rosin-Rammler distribution function showed that the fluidity of the paste increased as the n value reduced. It was also shown that particle size distribution of ordinary Portland cement with limestone powder had a major effect on the fluidity of the paste.
고로슬래그 시멘트의 저온 조기 강도를 증진키 위하여 고로슬래그의 분말도를 높이고 낮은 물:시멘트 비(W/C)의 혼합수량을 사용하였다. 분쇄조제를 사용하여 6,280$\textrm{cm}^2$/g(Blaine)로 미분쇄한 고로슬래그를 일반 포틀랜드 시멘트와 혼합하여 고로슬래그 40%의 고로슬래그 시멘트를 만들었다. 그리고 시판의 naphthalene계 고성능감수제를 사용하여 혼합수량을 W/C=0.50(KS L 5105)에서 W/C=0.33으로 저하시킬 수 있었다. 상술한 방법을 통하여 고로슬래그 시멘트의 저온 조기 강도를 포트랜드 시멘트 강도보다 오히려 더 높게 향상시킬 수 있었으며, 기공구조 및 임피던스 분석의 방법으로 본 시멘트의 미세구조를 조사하였다.
This paper discussed pozzolanic reaction properties of classified fly ashes by using of electrostatic precipitator. Blaine values of fly ashes at hoppers are respectively about 3000(ordinary), 5000(fine) and 8000cm2/g(super-fine). The pozzolanic reactivity of fly ash at early stage and at later stage are respectively related to the related to the fineness and the glass content of fly ash. But the early hydration of cement was retarded by addition of super fine fly ashes. the adiabatic temperature rise of mortar containing fly ash is increased with the fineness of fly ashes.
The purpose of this study is for the active use of the fly ash, which is a by-product of the combustion pulverizes coal thermal power plants, to compensate for the lack of landfill and for conservation of energy, by using fly ash as the supplementary cementitious material, and to prove its possibility as the related products of the cement. First of all, we examined strength development of Micro grinding fly ash by elevating its fineness and using $Na_{2}SO_{4}$ as an activator to elevate pozzolanic reaction of fly ash. Following fly ash replacement ratio and curing temperature we hope to prove its properties to suggest its possibility in the concrete and cement industry. In case of water curing, the more fineness and higher annexing of activator is, the higher strength is, and the higher curing temperature is the more pozzolanic reaction happens.
Recently in the construction industry, industrial by-product admixtures like blast-furnace slag fine particles (BS henceforth) are being used as binding material, reducing the use of cement, and measures to reduce CO2 emissions are being examined on various levels. However, the BS being used domestically varies depending on the origin of resources, and by circulating BS that is inappropriate to the KS standard, problems are occurring in terms of changes and declines in the quality of concrete which uses it. Therefore in this study the liquid densimeter principle was used to assess various BS fineness qualities; with 100 g/L fixed, a 1,000cc mass cylinder was most appropriate for assessing the quality of cement fineness.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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