본 연구는 최근 친환경 대체 시멘트로 주목받고 있는 칼슘설포알루미네이트(calcium sulfoaluminate, CSA) 시멘트의 수화 반응을 탐구한다. 배합수 및 석고의 첨가량에 따른 페이스트 배합실험을 하였으며, X-선 회절(X-ray diffraction, XRD)실험을 통해 각 변수 및 재령 일에 따른 광물 상(mineralogical phase)을 정량분석하였다. 클링커 광물의 정량분석 결과를 입력 값으로 깁스 에너지(Gibbs energy) 최소화 계산을 통한 CSA 시멘트의 수화반응 모형을 도출하였다. 배합수의 증가는 CSA 시멘트의 수화반응을 촉진 및 향상하는 것으로 조사되었으며, 석고 첨가량 증가에 따라 CSA 시멘트의 완전 수화를 위한 최소 요구 배합 수량이 증가하는 것으로 조사되었다.

강섬유는 콘크리트 부재의 인장영역에 효과적으로 작용하여 균열저항성을 높여주고 역학적 성능을 개선하는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 팽창재를 사용한 강섬유 모르타르에 화학적 프리스트레싱을 인가하여 균열저항성 및 역학적 성능을 평가하는 연구이다. 이를 위해 시멘트 바인더의 10%를 치환한 CSA 팽장채가 사용되었으며 체적비 1%의 강섬유를 고려한 시멘트 모르타르 배합이 준비되었다. 기본적인 역학적인 성능평가 외에 노치를 가진 보를 제조하여 초기균열하중 및 파괴에너지를 평가하였다. 실험결과 강섬유와 CSA 팽창재를 혼입한 모르타르에서는 보통 강섬유 모르타르에 비하여 평균 1.75배의 균열저항성 하중이 증가하였으며, 파괴에너지 역시 1.41~1.53배 증가하였다. 최적의 강섬유 체적비와 팽창재의 혼입이 고려된다면 강섬유의 내부 화학적 프리스트레싱을 가진 복합재는 다양한 부재에 사용될 수 있으며, 외부하중에 효과적인 균열저감 기법으로 사용할 수 있다.