본 논문은 샤르피 충격 실험을 사용하여 실리카 퓸 시멘트 페이스트의 내 충격성에 대한 연구를 수행하였다. 일반 페이스트 및 개량 된 페이스트의 시편은 물-결합제 비가 0.5로 제작되고, 실리카 퓸의 비율은 각각 바인더 사용량의 5% 및 10%로 선택되었다. 내 충격성은 3일, 7일 및 28일에 V 노치 시험편을 사용한 샤르피 충격 실험에 의해 얻어졌다. 28일의 실험결과는 실리카 흄을 포함한 시멘트 페이스트의 충격량이 58 %까지 증가하였다. 실험 결과로 부터 시멘트 페이스트의 에너지 흡수 능력을 향상시키기 위해 실리카 퓸을 사용하는 것이 효과적임을 알 수 있다.

실리카 퓸은 콘크리트의 성능개선에 기여함은 익히 잘 알려져 있고, 특히 강도 및 화학적 내구성 등이 우수한 특성을 가지고 있어 콘크리트의 내구성을 높이기 위한 혼화재나 시멘트 보강재 및 내화물의 원료로 주로 사용되고 있다. 그러나 실리카 퓸은 대부분 해외에서 수입하고 있고, 플라이 애시, 고로슬래그 미분말, 메타카올린 등의 다른 광물질 혼화재에 비해 상대적으로 고가여서 콘크리트의 제조원가를 상승시키는 단점이 있다. 또한 다른 슬래그, 플라이애시와 같은 광물질 산업부산물의 혼화재에 비해 유해성에 대한 연구결과는 상대적으로 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 최근 국내 규소철 생산공정에서 실리카 퓸이 발생하게 됨에 따라 그 동안 재활용이 가능한지 여부를 확인하고자 유해물질(CN, Cr, Cu, Cd, Pb, As, Hg)의 함량 및 용출량을 비교･검토하였다. 그 결과 pH는 2.18~7.39로 나타났으며, 강열감량은 2.1% 미만으로 나타났다. 유해물질의 용출량을 비교한 결과 국내 실리카 퓸의 경우 폐기물관리법에서 정한 지정폐기물의 유해물질 기준 이내로 나타났으나, 일부 수입 실리카 퓸의 경우 Cu가 기준을 초과하는 것으로 나타났다. 함량분석 결과는 토양환경보전법의 토양오염우려기준과 비교하였을 때 시안을 제외한 모든 항목이 토양오염우려기준 1지역 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 국내에서 발생된 실리카 퓸의 경우 수입되는 실리카 퓸의 생산공정과 동일하고 특성 및 유해물질의 함유량이 비슷한 것으로 판단됨에 따라 국내 실리카 퓸이 수입 실리카 퓸을 대체하여 시멘트 보강재, 콘크리트 혼화재, 요업제품 등으로 재활용이 가능할 것으로 판단되며, 이에 따라 건설업계의 비용절감과 폐기물 재활용에 따른 환경비용 절감효과가 기대된다.

본 연구는 실리카 퓸의 대체율을 4단계(시멘트 중량의 0, 5, 10 및 15%)로 달리하여 제조한 시멘트 모르타르의 황산마그네슘 침식 저항성을 평가하며, 침식에 의한 성능저하 원인을 조사하기 위하여 수행되었다. 실리카 퓸 혼합 모르타르를 5% 황산마그네슘 용액에 360일 동안 침지한 후, 재령별 압축강도 및 팽창을 측정하였으며, XRD, SEM 및 DSC와 같은 여러 기기분석법을 활용하여 침식에 의한 시멘트 경화체의 성능저하 원인을 고찰하였다. 실험 결과에 의하면, 실리카 퓸을 혼합한 시멘트 경화체의 황산마그네슘 침식은 주로 gypsum, thaumasite 및 brucite 등의 반응생성물과 깊은 관련이 있는 것으로 나타났다.

본 연구는 실리카 퓸을 사용한 시멘트 경화체의 황산염침식 저항성을 평가하기 위하여 수행되었다. 실리카 퓸을 시멘트 중량에 대하여 0, 5, 10 및 15%의 4단계로 대체한 모르타르 및 0 및 10%의 2단계로 대체한 페이스트를 제조하여 침지실험을 실시하였다. 황산나트륨용액에 510일 동안 모르타르 및 페이스트를 침지한 후 재령별 외관조사, 팽창, 압축강도 감소율 및 공극특성을 조사한 결과, 실리카 퓸 대체율에 관계없이 실리카 퓸을 대체한 시멘트 경화체는 황산염침식에 대하여 저항성이 매우 우수하였으나, 보통포틀랜드시멘트 모르타르 및 페이스트는 황산염침식에 의한 극심한 성능저하 현상이 관찰되었다.