콘크리트의 장기 내구성능에 영향을 미치는 구성요소는 외부 유해 이온과 화학결합이 가능한 잔여 클링커 상 및 시멘트의 수화물이다. 콘크리트에 포함된 시멘트의 결정상 분석 및 수화반응 생성물의 정성/정량분석을 통해 콘크리트와 외부 유해인 자와의 화학결합 가능성을 추론하고 이를 통해 콘크리트 재료의 안전성을 진단할 수 있다. 시멘트 결정상 분석을 위해 다양 한 미세구조 분석법들이 활용될 수 있으나, 본 연구에서는 상대적으로 쉽게 활용 가능한 X-선 회절(X-ray diffraction, XRD) 및 열중량분석(Thermogravimetric analysis, TGA)을 통한 시멘트 결정상 분석과 이를 통한 수화모형 도출을 소개한 다.

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.

Smart construction materials have recently been interesting to improve the performance of cement composites and concretes. Especially, no repairing system is required for concrete structures by using self healing concrete, which can close cracks on concrete by itself. Mineral admixtures, capsules and bacteria are the most used for self healing concrete technology. In this study, high strength concrete with mineral admixtures were utilized to develop self healing capacity. Comparison with water flow test and image captures were conducted.