본 연구는 스트론튬 이온(Sr²⁺) 처리가 수화 시멘트 복합체의 공극분포 특성에 미치는 영향을 실험적으로 평가하였다. 물- 시멘트비(w/c) 0.3, 0.4, 0.5로 제조된 시멘트 페이스트 시편을 21일간 탈 이온수에서 수중 양생한 후, 각각 두 개의 그룹 으로 나누었다. 첫 번째 그룹은 탈 이온수에서 추가로 7일간 양생하였고, 두 번째 그룹은 30% 질산스트론튬(Sr(NO3)2) 수 용액에서 동일기간 동안 추가 양생하였다. 양생기간 및 조건에 따른 각 시편에 대하여 수은압입법(MIP: Mercury Intrusion Porosimetry)을 사용하여 공극률 및 공극 크기 분포를 분석하였다. 실험 결과, 물-시멘트비가 낮을수록 공극률이 감소하는 것을 확인하였다. 21일과 28일간 탈 이온수에서 양생한 시편 간에는 공극률 차이가 유의미하지 않았으나, 21일 수중양생 후 스트론튬 이온에 7일간 처리된 시편은 공극률이 유의미하게 감소한 것으로 분석되었다. 특히, 물-시멘트비 0.3인 경우 에는 공극률이 33% 이상 감소하는 결과를 보였다. 또한, 공극 크기 분포 특성 분석 결과, 모든 물-시멘트비 조건에서 21 일 양생된 시편에 비해 7일간 추가 양생된 시편은 큰 공극의 양이 줄어들면서 작은 공극의 양이 증가하는 경향을 확인 하였다. 특히, 스트론튬 이온에 처리된 시편의 경우 50nm 이하의 매우 작은 공극의 양이 크게 증가하였다. 이로써 스트 론튬 이온 처리에 의해 수화 시멘트 복합체의 미세조직이 치밀해짐을 확인하였으며, SEM 분석을 통해 이러한 결과를 시 각적으로 확인하였다. 본 연구는 스트론튬 이온을 활용한 시멘트 콘크리트 표면처리 기법이 노후 시멘트 콘크리트 구조 물에 대하여 수분 침투 저항성을 향상시키는 유지관리 기술로서 잠재력을 지니고 있음을 보여준다.

PURPOSES : The effects of strontium cations on the strength of hydrated cement composites as well as the morphology and chemical composition changes of cement hydrates due to strontium treatment are investigated in this study. Subsequently, the potential of a strontiumbased aqueous solution as a near-surface treatment method for hydrated cement composites is evaluated. METHODS : To supply strontium cations to a hydrated cement composite, a 30% strontium nitrate aqueous solution was used. Cement paste (w/c = 0.4) specimens were prepared and cured in the 30% strontium nitrate aqueous solution, which allows the strontium ions to penetrate into the specimen and treat the near-surface region. Compressive and flexural strength tests were performed on both specimens treated by the strontium ions and untreated specimens cured in deionized water, and the test results were compared. To investigate the changes in the morphology and chemical compositions of the cement hydrates due to the treatment, scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectrometry (EDS) analyses were performed. RESULTS : The results of the strength tests indicate that both the compressive and flexural strengths of the specimens cured in the 30% strontium nitrate aqueous solution improved significantly compared with the specimens cured in deionized water for the same duration. In particular, the strontium nitrate aqueous solution shows greater improvement in terms of the flexural strength compared with the compressive strength. The maximum penetration depth of strontium into the hydrated cement composite is 5 mm during the first 7 d of immersion and increases to 6.5 mm during the subsequent 14 d. The SEM results show that the microstructure of the hydrated cement composite is densified by the strontium nitrate aqueous solution treatment. The EDS results show that morphology and chemical compositions of the cement hydrates are altered. This implies that the strontium cations can be combined with C–S–H and C–S–A–H phases to form new types of hydrates. CONCLUSIONS : The experimentally results show that the strength of hydrated cement composites can be improved by modifying their near-surface regions via the strontium cation penetration technique. This implies that the strontium-based aqueous solution exhibits high potential for the maintenance and rehabilitation of concrete structures.

CSA, a cement mineral compound that is mainly composed of 3CaO·3Al2O3·CaSO4, generates ettringite as a hydration product after a reaction with glass (lime), gypsum and water to speed up the hardening process and enhance the strength and degree of expansion. When used as a cement admixture, there is increased production of ettringite, which can improve the initial strength in the first three days and ameliorate the reduction in the initial strength caused by the use of fly ash in particular. In this study, a hydrate analysis was performed using XRD and SEM after substitution with fly ash (30%) and CSA (8%) with the goal of observing the effect of CSA on the initial strength of a cement mixture containing fly ash. The results of the analysis showed that an addition of CSA promoted the production of ettringite and improved the initial strength, resulting in the generation of hydrates, which can effectively enhance the long-term strength of these materials.

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.

최근 우수한 전기전도도와 넓은 비표면적을 갖는 탄소나노튜브(CNT)를 활용하여 고강도 및 고내구성 콘크리트의 생산을 위한 연구가 많은 연구자들에 의하여 활발히 이루어지고 있다. CNT의 혼입을 통한 콘크리트의 고강도에 대한 연구가 주를 이루고 있으나, 그 외의 연구는 미흡한 실정이다. 이에, 본 연구에서는 CNT 첨가량에 대한 시멘트 복합체의 역학성능 및 발열성능에 대한 평가를 실시하였다. 낮은 물-바인더 비를 기반으로 하는 시멘트-플라이애시 배합에 대하여, 바인더 중량대비 0.2% 및 0.5%의 CNT 첨가에 따른 재령별 압축강도, 수화특성분석을 위한 미소수화열 분석, 페이스트 내 CNT의 분산 및 주변 수화물과의 관계를 규명하기 위한 SEM분석, 기준전극 삽입을 통한 발열실험 및 열 중량 분석을 실시하였다. CNT 첨가량의 증가에 따라 발열성능은 증가하며, CNT가 첨가되지 않은 기준 배합 CNT가 첨가된 배합의 경우 동등수준의 역학성능을 갖는 것으로 나타났다.

The influence of different amount of SiO2 powder on the mechanical properties of cement-quartz composite cementitious material was discussed through the measurement of the compressive strength of the paste with the water/binder ratio of 0.5 and 0.2 where the SiO2 powder with different proportion to replace the Portland cement(PC). The compressive strength test shows that adding SiO2 powder to the concrete with low water-binder ratio can reduce the use of cement.

국내 시멘트 산업은 시멘트 제조 시 발생되는 CO2를 감축하기 위해 CO2발생의 주요 요인인 클링커 대신 시멘트 대체재료 사용을 확대하기 위한 다양한 기술 개발을 위해 노력하고 있다. 이에, 최근 플라이애시를 다량 치환한 하이볼륨 플라이애시 시멘트(HVFC)에 대한 연 구 가 활발히 진행되고 있다. 하지만, 플라이애시의 다양한 장점에도 불구하고 낮은 조기강도 발현 특성이 플라이애시를 다량으로 활용한 바인 더의 현장적용에 있어서 가장 큰 문제로 지적되고 있다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하고자 플라이애시 혼입률에 따른 HVFC 페이스트의 수 화 및 압축강도 특성을 파악하기 위해, 플라이애시 혼입률 0~80%의 배합을 이용하여 실험을 수행하였다. 실험결과 낮은 물-바인더 비에 의한 HVFC 페이스트 배합은 초기 재령에서의 낮은 압축강도의 한계점을 극복할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 중량비의 50% 이상이 플라이애시 로 치환된 페이스트의 응결시간이 증가하는 경향을 보아, 플라이애시 중량비 50%는 충진 효과의 임계점으로 판단된다.

최근 온실가스 감축을 위해 시멘트 클링커를 대체하여 고로슬래그 미분말을 다량 치환한 하이볼륨 슬래그 시멘트에 대한 연구 활 발히 진행되고 있다. 하지만, 수화열 및 내구성 등 다양한 장점에도 불구하고 초기 재령에서의 낮은 강도 발현 등의 문제점으로 인해 실제 현장 의 적용에 한계점을 가지고 있다. 본 연구는 이러한 점을 극복하고자 GGBFS 혼입률에 따른 페이스트의 압축강도, 수화열 등의 특성을 분석하 였다. GGBS 분말도에 따른 4종류와 치환율 35%, 50%, 65%, 80% 4수준으로 하여 총 16개의 배합에 대해 실험을 수행하였다. 실험결과 낮은 물-바인더 비에 의한 고성능 하이볼륨 슬래그 시멘트 페이스트 배합은 초기 재령에서의 낮은 압축강도의 한계점을 극복할 수 있을 것으로 판단된 다. 또한 GGBS의 분말도는 고성능 하이볼륨 슬래그 시멘트 페이스트의 초기 재령에서의 압축강도 증진에는 효과가 있지만, 28일 이후의 장기 강도에는 큰 영향이 없는 것으로 나타났다.

The purpose of this study is to corroborate hydration and porosity of cement paste by the low water-cement ratio specimen. The test results show that calcium hydroxide was increased as the moisture was supplied from the outside and the porosity was lowered with a rapid manner.

In this study, we confirmed the composition of the mineral admixture according to mixing ratio of admixtures on the low-heat cement for mass concrete, evaluated the heat properties of hydration through measurement of microheat of hydration.

This paper describes the hydration heat properties of cement composite different with phase change material (PCM) type. The test results indicated that use of barium materials has more effective to delayed time of hydration of cement composite. On the other hand, strontium based PCM more effective to reduction of hydration heat of cement composite.

Palm Oil Fuel Ash(POFA), Agricultural by-product, has been studied in especially ASEAN countries. However studies about effects of superplasticizers on early compressive strength of concrete with POFA are insufficient. Therefore, in this study, the effects of superplasticizers were evaluated in terms of compressive strength.

Using of the ground granulated blast furnace slag as the substitutes of cement mixtures is increasing. This is used about 40% as the substitutes commercially but recently there are several tests used the maximum 80%. When used as the substitutes of cement mixtures which can improve the durability, the watertightness and the sulfate resistance but there is reduced the concrete quality due to early strength reduction and the drying shrinkage increase. Therefore it is very important to make the curing environment which helps early hydration activation vigorously. In this study, the hydrate characteristics replacing the maximum 80% of ordinary portland cement with blast furnace slag powder and using the alkali activator to increase early hydration activation were considered and analyzed by the XRD, TG-DTA, SEM, From these tests results, the use of the alkali activator had the increase of the calcium hydroxide according to ages and the reach time reduced about 1 min. and 9 min. for the first and second peak respectively. The effects on the hydrate characteristics of using the alkali activator were not significant.

In this study, hydration heat analysis of ternary blended concrete using mock-up structure was conducted in order to evaluate the temperature rise and crack index. The results of the analysis of hydration heat, it was found that it was convenient to obtain the minimum crack index and temperature rise of 3:5:2 mixing.

This study evaluated the standard consistency, setting time, hydration heat, and compressive strength of binary blended cement concrete (general and high strength) using air cooled ladle furnace slag (LFS) of 3, 5, 7, 10wt.% as an admixture for ordinary portland cement (OPC). Results showed that binary blended cements using the LFS of lower than 5wt.% shortened the setting time and reinforced the compressive strength of concrete (general and high-strength) compared to OPC concretes although binary blended cements needed more water to achieve the standard consistency. This indicated that LFS could be used as a useful admixture for manufacturing binary blended cement. Thus, we expected that the upcycling of LFS would be contributed to save energy consumption and reduce the greenhouse gas emission from the field of cement industry.

The phenomenon of leaching consists in the dissolution of solid calcium in cement hydrates when concrete is exposed to any aggressive solution. Calcium leaching is completely controlled by the thermodynamic equilibrium between cement hydrates and the porous solution. Thus, it might be described by considering the hydrates (C-S-H and aluminates) solubility evolution with pH. Nevertheless a simplifed model has been proposed considering only the different calcium phases of the hydrates. This study suggested definition of calcium leaching density with type of cement hydrate.

The purpose of this study is to explore the time dependant behaviors of chloride ions adsorption with cement hydrates, focused on its mechanism. AFt phase and CH phase were not able to absorb chloride ion, however, C-S-H phase and AFm phase had a significant chloride adsorption capacity. Based on the results, this study suggested theoretical approach to depict chloride adsorption behavior with elapsed time of C-S-H phase and AFm phase effectively. AFm phase showed a slow chemical adsorption in 40 days, while C-S-H phase showed binding behavior with 3 stages including the stage of instantaneous physical adsorption other stages.

In this study, the hydration characteristics of low heat concrete with respect to the binder type are investigated experimentally. According to research results, TBC(Ternary Blended Cement)1, 2 applied low heat concrete, the heat of hydration was found to be reduced and the 28 days compressive strength was superior to that of FAC(Fly Ash Cement).

지구온난화로 인한 재앙을 방지하기 위하여 온실가스 배출을 감축하려는 노력은 지속적으로 추진되어 왔다. 최근에는 이미 배출된 이산화탄소를 포집하고 격리하여 온실가스를 감축하려는 방안도 활발히 연구 되고 있는 실정이다. 이산화탄소의 격리 방법 중 이산화탄소를 지반 내에 영구히 저장하는 방안이 제안되어 연구되고 있다. 이산화탄소의 차폐성능이 확인된 지반에 이산화탄소를 주입하기 위하여 주입공을 건설하여야 한다. 일반적으로 이산화탄소 주입공은 대심도공내에 강재 케이싱을 삽입 하고 그 주위를 환체 시멘트를 이용하여 차폐하지만, 주입공 주위의 환체 시멘트는 저장된 이산화탄소의 누출 경로가 될 가능성이 매우 높다고 알려져 있다. 본 연구에서는 이산화탄소의 지반 내 격리를 위한 주입공의 내구성과 차폐성능 향상을 위한 환체 시멘트의 개질개선을 위한 기초적인 연구로 고온고압 하에서 양생된 환체 시멘트의 미세구조 특성을 분석하고자 한다. 유정용으로도 사용되는 Type G 시멘트를 대심도 지반상태인 고온고압 (80 °C, 10 MPa) 상태에서 28일간 양생하였다. 이를 위하여 고온고압의 양생환경을 구현하기 위한 실험장치가 개발되었다. 고압의 질소가스를 투입하여 압력을 높였으며, 히팅 자켓을 이용하여 양생 온도를 유지하였다. 다양한 미세구조 분석 장치를 사용하여 고온고압에서 양생된 시멘트의 미세구조의 구성성분과 기계적 성질을 파악하였다.