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그래핀 나노플레이트(GNPs)를 도입한 시멘트 모르타르의 산성 열화 저항성 향상 KCI 등재
Improving the Durability of Cement Mortar Incorporating Graphene Nanoplatelets in Chemically Aggressive Environments
pp.56-61
하수 및 폐수 환경에서의 콘크리트 구조물은 부식성이 강한 황산 환경에 노출되어 석고와 에트링가이트 형성을 통해 심각한 열화를 초래한다. 본 연구는 이를 해결하기 위해 그래핀 나노플레이트릿(GNP)이 시멘트 모르타르의 내산성 향상에 미치는 효과에 대 해 연구하였다. GNP는 시멘트 중량 기준으로 0.05 wt.%, 0.10 wt.%, 0.15 wt.%로 혼합하였으며, 시편은 28일간의 수중양생 후 0.05 M 황산에 30일 동안 노출시켰다. 내구성 성능은 수분 흡수율, 질량 손실률, 잔류 압축강도 시험을 통해 평가했다. 그 결과, 0.10 wt% GNP는 수분 흡수율을 감소시키고, 질량 손실을 제한하며, 98.9%의 압축강도를 유지함으로써 내산성을 크게 향상시켰다. GNP 함량이 0.15 wt% 이상으로 증가하면 응집이 발생하여 열화가 심화되었다. 이 연구는 GNP를 최적 농도인 0.10 중량%로 첨가하면 황산에 대한 내구성이 향상되고 가혹 환경에서의 장기 인프라 개발 분야에 유망한 잠재력이 있다는 결론을 내렸다.
Concrete structures in wastewater systems are frequently exposed to chemically aggressive acidic environments that induce severe deterioration through chemical interactions. This study investigates the effectiveness of graphene nanoplatelets (GNPs) in enhancing the acid resistance of cement mortar. GNPs were incorporated at concentrations of 0.05, 0.10, and 0.15 wt.% of cement. After water curing, specimens were immersed in sulfuric acid (H2SO4) for one month. Durability performance was evaluated through water absorption, mass loss, and residual compressive strength tests. The results indicated that 0.10 wt.% GNP significantly improved acid resistance by reducing water absorption, limiting mass loss, and retaining 98.9% of compressive strength. However, a higher GNP content of 0.15 wt.% led to particle agglomeration, which increased deterioration. These findings demonstrate that the optimal GNP dosage of 0.10 wt.% markedly enhances resistance to H₂SO₄ attack, thereby improving the long-term durability of cement mortar and offering strong potential for infrastructure applications in chemically aggressive environments.
1. INTRODUCTION
2. DESIGN OF EXPERIMENTAL FRAMEWORK
2.1 Materials
2.2 Experimental Procedure
2.3 Testing methods
3. RESULTS AND DISCUSSIONS
3.1 Water absorptivity test results
3.2 Mass loss measurement
3.3 Residual compressive strength
4. CONCLUSIONS
ACKNOWLEDGMENT
REFERENCES
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