This study was performed in order to obtain the effect of the compressive strength of the cured product with manufacturing conditions (amounts of fine aggregate and different types of alkali activator). Material which is the basis of the cured product was used for the blast furnace slag, which has a latent hydraulic activity. Consequently, when using sodium hydroxide as the alkali activator, it is possible to obtain a higher compressive strength than using the calcium hydroxide. And also, it can be added a 10% of fine aggregate with blast furnace slag to improve the compressive strength.

고로슬래그는 유동성 장기강도 및 내구성이 좋고 수화열을 낮아 경화체를 제조함에 따른 적용성이 우수하지만, 몇 가지 문제점을 갖는다. 시공시간이 증가하고 회전속도가 늦고 초기강도가 낮다. 본 연구에서는 알칼리활성화를 이용한 경화체 제조에 있어 필요한 알칼리 수용액을 해수담수화 과정에서 발생하는 농축수의 전기분해를 통하여 공급하였으며. 알칼리 수용액을 이용하여 고로슬래그와 경화체를 제작하였다. 결과는 다음과 같이 요약할 수 있다 : 모르타르의 압축강도는 NaOH 2%이하일 때는 감소하고, 6% 이하까지는 증가한다. 그리고 NaOCl의 함량이 증가할수록 압축강도도 증가한다. 그러나 NaCl이 모르타르에 존재하면 초기강도보다 재령 28일차 강도는 감소하게 된다.

PURPOSES: In this study, alkali-activated blast-furnace slag (AABFS) was investigated to determine its capacity to absorb carbon dioxide and to demonstrate the feasibility of its use as an alternative to ordinary Portland cement (OPC). In addition, this study was performed to evaluate the influence of the alkali-activator concentration on the absorption capacity and physicochemical characteristics. METHODS: To determine the characteristics of the AABFS as a function of the activator concentration, blast-furnace slag was activated by using calcium hydroxide at mass ratios ranging from 6 to 24%. The AABFS pastes were used to evaluate the carbon dioxide absorption capacity and rate, while the OPC paste was tested under the same conditions for comparison. The changes in the surface morphology and chemical composition before and after the carbon dioxide absorption were analyzed by using SEM and XRF. RESULTS: At an activator concentration of 24%, the AABFS absorbed approximately 42g of carbon dioxide per mass of paste. Meanwhile, the amount of carbon dioxide absorbed onto the OPC was minimal at the same activator concentration, indicating that the AABFS actively absorbed carbon dioxide as a result of the carbonation reaction on its surface. However, the carbon dioxide absorption capacity and rate decreased as the activator concentration increased, because a high concentration of the activator promoted a hydration reaction and formed a dense internal structure, which was confirmed by SEM analysis. The results of the XRF analyses showed that the CaO ratio increased after the carbon dioxide absorption. CONCLUSIONS : The experimental results confirmed that the AABFS was capable of absorbing large amounts of carbon dioxide, suggesting that it can be used as a dry absorbent for carbon capture and sequestration and as a feasible alternative to OPC. In the formation of AABFS, the activator concentration affected the hydration reaction and changed the surface and internal structure, resulting in changes to the carbon dioxide absorption capacity and rate. Accordingly, the activator ratio should be carefully selected to enhance not only the carbon capture capacity but also the physicochemical characteristics of the geopolymer.

PURPOSES : This study set out to investigate the fundamental properties of alkali-activated concrete (AAC) using modified slag as the pavement maintenance material. METHODS: The material properties of modified slag based alkali-activated concrete (MSAAC) were analyzed and evaluated against those of alkali-activated slag concrete (AASC). Several mix formulations were considered, including one MSACC and four AASCs. The main variables considered in the study were slump, air content, compressive strength, rapid chloride permeability test, scaling resistance, freeze-thaw test, XRD, SEM, and EDS. RESULTS: MSAAC exhibits a compressive strength in excess of 21 MPa six hours after curing. Also, the charge passed of the MSACC was found to be less than 2000 coulombs after seven days and about 1000 coulombs after 28 days. The weight loss determined from a scaling test did not exceed 1 kg/cm2 in the case of the MSACC, but that of the AASCs had already exceeded 1kg/cm2 at the 10th cycle. Based on the results of the freeze-thaw test, the relative dynamic modulus of every mix was found to be in excess of 90%. An energy dispersive spectroscopy(EDS) analysis found that the weight rate percentage of the calcium and aluminum in the MSAAC mix is twice that of the AASC mixes. CONCLUSIONS : It was found that the MSAAC mix exhibits significantly better performance than AASC mixes, based on various fundamental properties.

Activated carbon fibers(ACFs) were prepared in this research from a polyacrylonitrile(PAN) precursor with the KOH(1~4 M) pretreatment and following activation at 800oC in a lab-scale. The sample ACFs were characterized according to their textural properties, and evaluated for CO2 adsorption capacity. The surface area and pore volume of ACFs increased according to the pretreatment with KOH; for example, 4M-KOH aqueous solution resulted in 1552.5 m2/g specific surface area and 0.605 cc/g pore volume. It also showed high CO2 adsorption amount(3.11 mmol/g) which showed a proportional increase with reaction pressure.

최근 흙포장은 친환경 재료로 알려지기 시작하면서 시공이 점차 늘어나고 있는 추세이다. 그러나 기존 흙 포장은 자연상태의 흙에 시멘트와 경화제를 혼합하여 포설되고 있으며, 강도 발현은 시멘트의 첨가량(일반 적으로 15~20wt%)에 의존하고 있다. 시멘트는 소성과정에서 1400℃이상의 막대한 에너지가 소비되며, 온 실가스의 주요인인 이산화탄소를 다량으로 배출하고 있으며, 이는 전세계 온실가스의 7%에 달한다. 따라서 국내외 콘크리트 제조업체들은 시멘트 제조시 발생되는 이산화탄소의 감축을 위한 기술개발을 위해 노력을 하고 있다. 본 연구에서는 기존 흙포장 재료에서 시멘트를 대체하기 위하여 산업부산물(고로슬래그 미분말, 플라이애쉬)을 이용한 무시멘트 무기계 습식 흙포장 재료의 배합비에 따른 강도실험을 수행하였다.

알칼리 활성 시멘트 콘크리트는 비소성 무기결합재와 알칼리 활성제를 사용하여 제조된 콘크리트를 의 미하며, 알칼리 활성 슬래그 기반 콘크리트 ․ 플라이애시 기반 지오폴리머(Geopolymer) 등을 포함하는 넓 은 범주의 의미로 사용된다. 비소성 무기결합재에는 플라이애시, 고로슬래그, 메타카올린, 점토 등이 많 이 사용되며, 최근에 성능향상을 위해 실리카흄을 일부 사용하기도 한다. 알칼리 활성 콘크리트는 결합재의 타입에 따라 요구되는 알칼리 활성제의 양도 달라지며, 또한 그 방응 생성물도 큰 차이를 보인다. 또한 알칼리 활성제 에 따라 강도발현특성을 조절할 수 있는 장점이 있어, 이 러한 특성을 이용한다면 콘크리트 유지보수재료로 활용이 가능하다. 그러나 그동안 많은 연구자들에 의해 건조수축이 크고, 조기탄산화에 따른 균열이 발생할 수 있으며, 결합재의 품질변동성이 크다는 단점이 지 적되어 왔다. 이와 함께 도로포장에서 중요하게 평가되는 내구성능과 관련하여서는 기존 연구가 많이 이 루어지지는 않았다. 본 연구에서는 알칼리 활성 콘크리트의 강도발현과 내구특성 비교를 통해, 도로포장 유지보수재료로 활 용이 가능한지에 대한 적용가능성 여부를 평가하였다. 본 연구에서는 결합재 타입 및 구성에 따른 알칼리 활성 콘크리트의 물성특성을 분석하였으며, 그 결과를 그림 1과 2에 나타내었다. 그림에서 나타내 것과 같 이 일반 슬래그 기반 알칼리 활성 콘크리트의 경우에는 24시간에 압축강도 21MPa 이상을 나타내었으나, 개질슬래그 기반 콘크리트의 경우 6시간 안에 21MPa이상을 나타내어 조기강도발현 특성이 우수한 것으로 평가되었다. 장기강도 측면에서는 일반 슬래그 기반 콘크리트가 더 우수한 것으로 나타났다. 또한 염소이 온침투저항성 실험결과에서는 개질슬래그 기반 콘크리트가 일반슬래그 기반 콘크리트에 비해 투수저항성 이 상당히 우수한 것으로 나타났다. 특히 개질슬래그 기반 콘크리트의 경우 재령 7일에 2,000쿨롱이하, 28일에 약 1,000쿨롱 정도로 측정되어 콘크리트 유지보수재료 품질기준을 만족하는 것으로 나타났다. 이 외에 표면박리저항성 실험결과에서도 개질슬래그 기반 알칼리 활성 콘크리트가 가장 박리량이 적었으며, 특히 실험종료 후 박리량이 1kg/㎡ 이하를 나타내어 박리저항성이 상당히 우수한 것으로 평가되었다.

PURPOSES : This study is to evaluate the feasibility of using the alkali activated cement concrete for application of partial-depth repair in pavement. METHODS : This study analyzes the compressive strength of alkali activated cement mortar based on the changes in the amount/type/composition of binder(portland cement, fly ash, slag) and activator(NaOH, Na2SiO3, Na2CO3, Na2SO4). The mixture design is divided in case I of adding one kind-activator and case II of adding two kind-activators. RESULTS : The results of case I show that Na2SO4 based mixture has superior the long-term strength when compared to other mixtures, and that Na2CO3 based mixture has superior the early strength when compared to other mixtures. But the mixtures of case I is difficult to apply in the material for early-opening-to-traffic, because the strength of all mixtures isn't meet the criterion of traffic-opening. The results of case II show that NaOH-Na2SiO3 based mixtures has superior the early/long-term strength when compared to NaOH-Na2SiO3 based mixtures. In particular, the NaOH-Na2SiO3 based some mixtures turned out to pass the reference strength(1-day) of 21MPa as required for traffic-opening. CONCLUSIONS : With these results, it could be concluded that NaOH-Na2SiO3 based mixtures can be used as the material of pavement repair.

Non-sintering cement was manufactured with briquette ash. Alkali activator for compression bodies used a NaOH solution. In order to apply alkali-activated briquette ash and the non-sintering cement to concrete, several experimental studies were performed. It was necessary to study the binder obtained by means of a substitute for the cement. This study concentrated on strength development according to the concentration of NaOH solution, the curing temperature, and the curing time. The highest compressive strength of compression bodies appeared as 353kgf/cm2 cured at 80˚C for 28 days. This result indicates that a higher curing temperature is needed to get a higher strength body. Also, geopolymerization was examined by SEM and XRD analysis after the curing of compression bodies. According to SEM and XRD, the main reaction product in the alkali activated briquette ash is aluminosilicate crystal.

본 연구는 건설 디지털 제조를 위한 3D 프린팅 기술 개발을 위하여, 플라이애시 및 고로슬래그 미분말 등의 알칼리 활성화 결합재를 Binder Jetting 3D 프린팅 방식으로 출력하고, 후처리 방법을 통해 출력물의 압축강도를 증진하는 것이다. 진공 펌프 및 규산나트륨-수산화나트륨 복합 수용액을 적용하여 후처리 방법을 검토하였으며, 후처리 용액에 침지한 후 -0.1 MPa 진공 압력으로 처리한 공시체의 압축강도는 11.04 MPa 로써 강도 증진을 확인하였다.

본 연구에서는 저탄소 친환경 콘크리트의 일반적인 원재료로 널리 알려져 있는 플라이애시, 고로슬래그미분말을 혼합하여 알칼리 활성화 결합재를 제작한 후, 양생 조건에 따른 내구성을 파악하고자, 탈형한 시험체를 15 및 25°C의 해수에 양생 시켜 재령 91일까지의 내구 특성을 살펴보았다. 플라이애시와 고로슬래그미분말의 혼합비에 대해서 일부 혼합에 대해서는 재령 28일에 비해 재령 91일에서 흡수율 증가 및 강도 감소를 나타났지만, 그 이외에는 양생 조건에 관계없이 재령에 따라 흡수율 감소 및 강도 증가를 보여주었다.

This research provides an analysis of experiments on sulfuric acid resistance of alkali-activated slag mortar with dolomite powder. The results show that the longer the bedding time, the lower the mass change in all specimens. Among them, the mass change in a dolomite replaced specimens are shown to be less than that of a non-dolomite specimens. Since the composition of dolomite reacts with sulfuric acid solution to produce a product, it is thought to play a role in reducing mass reduction.

This study is to perform experiment of concrete according to addition of blast furnace slag powder and sulfur activator dosages. Blast furnace slag powder used at 30, 50, 80% replacement by weight of cement, and liquid sulfur additives was chosen as the alkaline activator. As a result, it should be noted that the sulfur alkali-activators can not only solve the disadvantage of blast furnace slag concrete but also offer the chloride resistance of alkali-activated blast furnace slag concrete to blast furnace slag concrete.

In this study, the performance of the self-healing with the granulated alkali activator (Ca(OH)2) manufactured in seawater environment is investigated for crack healing under 300 μm of cracks. Specimens combined with GGBFS and OPC with and without the granulated alkali activator were manufactured and immersed in seawater. After that, crack recovery on the surface of the specimens with the granulated alkali activator (Ca(OH)2) was also evaluated by the ultrasonic pulse velocity test. From the results, it was verified that cementitious materials with the granulated alkali activator, exposed in marine environments, could be able to heal or seal inside cracks

In this study, alkali-activated slag (AAS) concrete made with blast furnace slag (BFS) was investigated as a replacement for ordinary Portland cement (OPC) concrete for changes in the compressive strength before and after CO2 exposure and chemical reactions with CO2. Before CO2 exposure, the compressive strength of AAS concrete was found to be up to 21 MPa, which was higher than that of OPC concrete. Exposing AAS concrete to CO2 at 5,000 ppm for 28 days did not significantly change the compressive strength. In contrast, the compressive strength of OPC concrete decreased by 13% in the same conditions. In addition, AAS concrete had the highest CO2 capture capacity of greater than 50 g CO2/kg, while the CO2 capture capacity of OPC concrete was only 2.5 g CO2/kg. Rietveld analyses using XRD results showed that fractions of main calcium-silicate-hydration (C-S-H) gels on the surface of AAS concrete did not significantly drop after CO2 exposure; the C-S-H gel on the AAS concrete was continuously produced by reacting with the SiO2 produced after the reaction with CO2 and Ca(OH)2 inside the concrete, with the result that the compressive strength of AAS concrete did not change after CO2 exposure. Thus, AAS concrete can be applied to CO2-rich environments as both a stable construction material and a CO2 sequestrate agent.

This paper investigates the strength properties of ground granulated blast furnace slag(GGBFS) with magnesium sulfate(MgSO4). GGBFS was replaced with 1, 2, 3, 4, and 5% MgSO4 by weight. Mixtures of sodium hydroxide(NaOH) and sodium silicate(Na2SiO3) were used as the alkaline activator; a mixture of 5% NaOH and 5% Na2SiO3, and a mixture of 10% NaOH and 10% Na2SiO3 by slag weight. The added activators were dissolved in the water, and the weight ratio of water to slag was 0.45. This study was performed using compressive strength testing, ultrasonic pulse velocity(UPV), water absorption and X-ray diffraction(XRD). In this study, the strength of hardened samples decreases with increasing MgSO4 content. In addition, the water absorption of samples increases and UPV decreases, with the increase of MgSO4 content. Brucite, gypsum and M-S-H(magnesium silicate hydrate) are present in the XRD patterns of the hardened samples.

The purpose of this study is to understand a compressive strength and propose a dry shrinkage strain equation being able to predict dry shrinkage of alkali-activated materials(AAM) mortar samples manufactured using fly-ash(FA) and ground granulated blast furnace slag(GGBFS). The main parameters investigated were the GGBFS replace ratios(30, 50, 70 and 100%) and sodium silicate modules(Ms[SiO2/Na2O] 1.0, 1.5 and 2.0). The compressive strength of AAM increased with increases GGBFS replace ratios or Ms contents. The dry shrinkage strain of AAM decreased with increases Ms contents. But, the dry shrinkage strain of AAM increased as the GGBFS replace ratio increases. Therefore, the GGBFS replace ratio seems to have very significant and important consequences for the mix design of the AAM mortar. The results indicated the R-square of single regression analysis based on each mix properties was the highest value; 0.7539~0.9786(average 0.9359). And the presumption equation of dry shrinkage strain with all variables(GGBFS, Ms and material age) has higher accuracy and its R-square was 0.8020 at initial curing temperature 23 degrees Celsius and 0.8018 at initial curuing temperature 70 degrees Celsius.

This paper investigates the strength properties of ground granulated blast furnace slag(GGBFS) with magnesium sulfate(MgSO4). GGBFS was replaced with 1, 2, 3, 4, and 5% MgSO4 by weight. Mixtures of sodium hydroxide(NaOH) and sodium silicate(Na2SiO3) were used as the alkaline activator; a mixture of 5% NaOH and 5% Na2SiO3, and a mixture of 10% NaOH and 10% Na2SiO3 by slag weight. The added activators were dissolved in the water, and the weight ratio of water to slag was 0.45. This study was performed using compressive strength testing, ultrasonic pulse velocity(UPV), water absorption and X-ray diffraction(XRD). In this study, the strength of hardened samples decreases with increasing MgSO4 content. In addition, the water absorption of samples increases and UPV decreases, with the increase of MgSO4 content. Brucite, gypsum and M-S-H(magnesium silicate hydrate) are present in the XRD patterns of the hardened samples.

본 연구는 플라이애시 및 고로슬래그 미분말을 활용하여 알칼리 활성화 결합재로 제조된 모르타르 및 페이스트 샘플의 황산염 저 항성을 평가하고 황산염 침투에 대한 고저항성 결합재를 제시하는 것이다. 이를 위하여 플라이애시 및 고로슬래그미분말 등의 광물질 혼화재 를 결합재로 활용하여 고로슬래그미분말 치환율을 30, 50 및 100%로 제작하였다. 규산나트륨 모듈 Ms[SiO2/Na2O]은 1.0, 1.5 및 2.0으로 조정 하였으며, 10% 황산나트륨, 10% 황산마그네슘, 10% 질산마그네슘 및 5% 질산마그네슘+5% 황산나트륨 용액에 각각 침지시키고, 황산염 저 항성을 평가하기 위하여 압축강도, 질량변화율, 길이변화율 및 X선 회절분석을 측정하였다. 그 결과 10% 황산나트륨, 10% 질산마그네슘 및 5% 질산마그네슘+5% 황산나트륨에 침지한 경우에는 모든 시험조건에서 장기적인 강도발현과 질량 및 길이변화율이 작아 저항성이 우수한 것으로 나타났으나, 10% 황산마그네슘에 침지한 경우에는 장기적인 강도저하와 질량 및 길이변화가 크게 나타났으며, 그 경향은 고로슬래그 미분말 치환량 및 Ms비가 증가할수록 현저하였다. 이것은, X선 회절분석 결과 황산마그네슘 용액 침지에서는 gypsum(CaSO4 ․ 2H2O) 및 brucite(MgOH)생성되어 내부조직이 팽창하는 것에 의한 것으로 확인되었다. 결론적으로 일정 농도의 SO4 2-이 존재하는 조건에서 Mg2+가 추 가로 존재할 경우 열화현상은 가속화되는 것을 알 수 있다.

최근 온실가스에 의한 지구온난화에 대한 국내외의 관심이 급증하여, 주요 선진국을 필두로 하여 국제적인 협약 체결을 맺어 온실가스를 감축하고자 노력하고 있다. 한국도 온실가스 저감 목표를 세우고 이를 달성하기 위해 다양한 분야에서 관련 기술을 개발하고 있다. 특히, 한국 온실가스 배출 분야에서 온실가스 감축 잠재력이 비교적 큰 것으로 알려진 콘크리트의 주재료인 시멘트에 의한 온실가스 저감 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 이는 한국뿐만 아니라 국제적으로 공통적인 큰 관심 연구 분야이다. 시멘트의 1 ton 생산 시에는 주요 온실가스인 이산화탄소가 0.7~1.0 ton 배출되는 것으로 알려져 있으며, 이는 전체 이산화탄소 배출량의 7~8%를 차지한다. 따라서 콘크리트 제조 시에 시멘트를 대신하여 고로슬래그, 플라이애쉬 등의 산업부산물을 활용하여, 시멘트 사용량을 줄여서 이산화탄소 배출량을 저감하고자하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 산업부산물을 적용한 알칼리 활성 콘크리트의 탄소 흡수 및 물리역학적 특성을 확인하여 실제 시멘트 대체용으로 활용 가능성을 확보하고자 하였다. 콘크리트 제조 시에 첨가되는 시멘트를 고로슬래그 및 플라이애쉬로 대체함으로써, 시멘트 사용량 저감을 통해 간접적으로 이산화탄소의 배출을 줄이고, 활성화시킨 고로슬래그를 활용하여 직접적으로 이산화탄소를 포집하였다. 또한 양생조건에 따른 이산화탄소 흡수능 및 이산화탄소 흡수 전후의 화학적 특성을 확인하고자 20~80℃ 범위에서 양생한 시료의 이산화탄소 흡수 및 물리역학적 특성을 비교하였다. 탄소 포집용 알칼리 활성 콘크리트를 제작함에 앞서, 기초 실험을 통해 다양한 산업부산물 중에서 이산화탄소 활성화제 및 시멘트 대체용으로 동시에 활용 가능한 최적의 산업부산물로 고로슬래그를 선정하였다. 고로슬래그의 수경성 확보를 위해 수산화칼슘 및 규산나트륨을 활성화제로 사용하였다. 바인더와 활성화제, 증류수를 투입하여 혼합한 알칼리 흡수제는 질소 충진한 항온 챔버에서 24시간 동안 보관하였다. 20℃에서 양생한 시료의 이산화탄소 흡수량은 51.5 g-CO2/kg였으며, 40℃에서 양생할 때 이산화탄소 흡수량은 59.3g-CO2/kg으로 가장 높았으나, 60, 80℃에서 양생한 시료의 경우 CO2 흡수량이 20, 40℃에서 양생한 시료에 비해 낮았다. 압축강도를 측정한 결과도 이산화탄소 흡수 실험결과와 동일한 추세를 보였다. 이산화탄소 흡수 및 압축강도 실험결과들을 바탕으로, 본 연구에서 개발한 알칼리 활성 콘크리트는 이산화탄소 흡수제 기능을 갖는 건축재료로써 활용이 가능하며, 특히 40℃에서 양생 할 경우 알칼리 활성 콘크리트의 이산화탄소 흡수능이 극대화 될 것으로 판단된다.