건설 자재와 건설 폐기물의 환경적 영향에 대한 사회적 관심이 높아지고 있다. 고강도 콘크리트의 필요성이 점차 커짐에 따라, 본 연구에서는 서로 연관된 환경 문제에 대한 두 가지 잠재적 해결책을 검토하였다. 첫째는 재활용 콘크리트 골재의 사용량 증가 가능성이고, 둘째는 고로 슬래그를 시멘트로 활용(재활용)할 가능성이다. 일반적으로 재활용 골재를 사용하면 고강도 콘크리트의 강도 가 저하되는 것으로 알려져 왔다. 따라서, 본 연구에서는 재활용 골재 콘크리트의 배합비와 함량 변화를 분석하여 고층 건축에 재활용 골재가 실용적인지, 그리고 어떤 방식으로 활용되는지를 규명하고자 하였다.

본 연구는 아민화 셀룰로오스 나노섬유(CNF)를 시멘트 복합체에 적용하여 기계적 및 미세구조적 성능 향상을 도모하고자 하였다. CNF는 (3-aminopropyl) triethoxysilane (APTES)를 활용해 화학적으로 개질하였으며, 이는 시멘트 수화 생성물과의 계면 결합력 및 분산성을 향상시키기 위한 목적이다. 표면 개질의 성공 여부는 주사전자현미경(SEM)과 X-선 회절 분석(XRD)을 통해 확인 하였다. 다양한 함량의 개질 및 비개질 CNF를 혼입한 모르타르를 제작하여 압축강도 및 휨강도를 평가하였다. 그 결과, 아민화 CNF는 0.2% 혼입 시 압축강도 향상 효과가 가장 두드러졌으며, 휨강도는 0.3%에서 가장 우수한 성능을 나타내었다. 미세구조 분석을 통해, 아민화 CNF가 시멘트 수화물과의 상호작용을 통해 내부 조직을 치밀하게 형성하고 공극률을 저감시키는 것으로 확인되었다. 본 연구는 화학적으로 개질된 CNF가 지속가능하고 고성능인 시멘트 복합재료 개발에 있어 유효한 기능성 첨가제로 활용될 수 있음을 시사한다.