이 연구에서는 무기계 결합재 비율에 따른 섬유보강 복합재료의 압축 및 인장 특성을 조사하였다. 실험 결과, 무기계 분말 재료를 시멘트의 30 % 대체 혼입할 경우, 압축강도, 인장강도 및 인장변형성능은 각각 93.2 MPa, 6.71 MPa, 및 7.65 %로 나타났다. 이는 시멘트만 사용한 복합재료보다 인장변형성능이 약 2.2배 향상된 결과이다.

Even though cement a major foundational ingredient in modern architecture, it is known to destroy the environment due to its high energy consumption and how its production releases large amounts of carbon dioxide. To address this situation, the cement industry has proceeded to study how to reduce the amount of CO2 released and has recently started developing unused non-sintered cement. Inaddition, studies are in active development for cement that has not gone through the burning process. If it is possible to make cement using blast furnace slag and industry outgrowth without the use of clinker, it can be expected to help when running out of limestone and to mitigate the pollution problem through CO2 emissions. This study apprehended the measurement of kinematical characteristics through measuring polymer nonsintered cement flexural and compressive strength and analyzing the pH · Cl− Penetration Depth characteristic, through the SEM test also analyzes the reaction of the hydration mechanism, the result of decrementing the water/cement ratio, and entrained air contents from the mixing of polymer, and conducts that durability test for the absorption rate and carbonation experiments. The results of experimentation show excellent chemical and mechanical properties compared to ordinary Portland cement.

시멘트 모르타르 및 콘크리트는 재료를 비교적 쉽게 구할 수 있고 형상가공이 용이하고, 압축력과 내구성 우수, 안정한 구조물의 시공이 가능한 장점을 가지고 있어 건축재료로서 가장 널리 사용되고 있다. 그러나 휨 및 인장강도, 접착성, 내약품성 등이 약한 결점을 가지고 있어 이를 보완하기위한 연구들이 진행되고 있으며, 폐기물을 이용한 에코시멘트, 고기능성 시멘트, 강도와 내구성이 뛰어난 시멘트의 개발을 시도하고 있다. 국내에서는 산업부산물을 활용한 무기결합재에 관한 연구는 아직 미미한 상태이며, 대학, 연구소 및 시멘트 업계를 중심으로 산업부산물 10 ~ 40%를 치환 사용하는 혼합시멘트에 관한 연구가 수행되어져 왔다. 본 연구에서는 국내의 K사에서 생산되는 SBR폴리머를 사용하여 제작한 비소성 무기결합재 폴리머와 폴리머를 사용하지 않은 보통 시멘트 모르타르와의 강도특성에 대한 비교 시험을 실시하였다. 본 논문의 연구 내용은 다음과 같다. 1) 실험방법 1종류의 액상 폴리머를 사용하여 비소성 무기결합재 폴리머 비를 5%, 10%, 15%, 20%로 달리하여 제작한 비소성 무기 결합재 폴리머의 물성 비교를 위해 플로우를 170±5 mm로 유지하여 일정한 작업성을 확보 하였다. 이와 같이 제조한 비소성 무기 결합재 폴리머의 휨강도, 압축강도에 대해 28일 강도를 측정하여 보통 시멘트 모르타르와 비교하였다. 2) 비소성 무기 결합재 폴리머의 휨강도 및 압축강도 특성 비소성 무기 결합재 폴리머의 휨강도 및 압축강도는 보통 시멘트 모르타르와 비교하여 개선되는 모습을 나타냈다. 강도는 폴리머 함유랑의 증가에 따라 꾸준히 증가하였으며, A와 B는 폴리머 무기결합재 비 15%에서 최대값을 나타내고 있고, C는 무기결합재는 20%에서 최대값을 나타냈다. 압축강도도 휨강도와 마찬가지로 비소성 무기 결합재폴리머의 성능이 보통 시멘트 모르타르의 압축강도에 비해 개선되었다. 세 종류의 무기결합재 모두 폴리머 시멘트 비 15%에서 최대값을 나타냈다.

화력발전소에서 석탄을 이용하여 에너지를 생산하는 연소방식에는 크게 미분탄 연소방식과 순환 유동층 연소방식으로 구분된다. 순환 유동층 연소방식은 기존 연소로에는 적합하지 않은 고유황탄, 저품위탄, 폐기물 등 모든 가연성 물질에 대하여 광범위한 원료 사용이 가능하다. 또한, 질소산화물의 배출을 억제하기 위해 연소로 온도를 약 900℃ 정도로 유지하고 암모니아를 분무하며, 석탄과 석회석을 혼소하여 노(盧) 내에서 직접 탈황을 실시하는 등의 공정관리를 실시하고 있다. 이러한 순환 유동층 연소방식의 석탄재(이하 CFBC-FA)는 화학적 특성이 미분탄 연소방식의 F급 석탄재와는 달리 CaO 화합물이 다량 함유되어 있어 콘크리트 혼화재로 사용할 경우 Free CaO 성분이 콘크리트의 이상 응결현상, 슬럼프의 손실, 지연제의 사용량 증가, 내구성 저하 등의 문제를 발생시키고, 특히 콘크리트의 팽창, 균열　등의 문제를 발생하여 물성을 저하시키는 것으로 알려져 있으며, 전량 매립처리 되고 있어 재활용 방안이 요구되고 있다. 본 연구에서는 CFBC-FA를 건설재료(콘크리트 구조물 적용 제외)로 활용하기 위해 CFBC-FA의 물리․화학적 특성 분석을 실시하였으며, 고로슬래그와 CFBC-FA를 활용한 무기결합재 물성평가를 실시하였다. 본 실험에 사용한 CFBC-FA는 미분탄 연소방식의 석탄재와는 달리 CaO 함량 32.4%, SO₃ 함량 8.4%로 높았으며, SiO₂ 30.5%, Al₂O₃ 15.9%로 구성되어 있음을 확인하였다. Free CaO 함량은 17.3%, 비중은 2.8, 강열감량은 3.4%, pH는 12.4, 평균입경은 7.23 ㎛로 측정되었으며, 입형은 미분탄 연소방식의 석탄재와 같은 구형이 아닌 부정형임을 확인하였다. 이러한 물성을 지닌 CFBC-FA를 개질처리하여 제조한 결합재의 수화열, 유동성, 강도 측정을 실시하였다. 개질처리한 CFBC-FA의 혼입량이 증가할수록 유동성은 감소하는 경향을 나타내었으며, 수화열은 높아지는 경향을 보였다. 수화열의 발열성상은 보통포틀랜드 시멘트 및 슬래그시멘트와 달리 가수 후 2시간 이내에 최고 온도에 도달하고 있음을 확인하였다. 개질처리한 CFBC-FA와 고로슬래그의 혼합비율이 55:45인 결합재와 슬래그 시멘트의 재령7일 압축강도는 각각 12.7 MPa, 17.6 MPa였으며, 28일 압축강도는 30.0 MPa, 29.8 MPa 로 측정되었다.