칼슘알루미네이트시멘트(CAC)와 고로슬래그(GGBS)를 활용한 고내구성 하수암거의 황산염 침식 저항성 평가

본 연구의 목적은 황산이온(SO₄^2-) 침투에 강한 내구성을 가지는 하수암거 개발을 위해 칼슘알루미네이트시멘트(CAC)와 고로슬래(GGBS)를 활용한 재료의 황산염 저항성 평가이다. 본 연구에서는 C50G50(50 % CAC와 50 % GGBS)를 혼합하여 사용하였으며, 재료적 특성을 확인하기 위해 압축강도, 응결시간을 측정하여 OPC, CAC, C50G50을 비교 분석하였다. 세 가지 실험결과 모두 C50G50 > CAC > OPC 순으로 우수한 것으로 나타났고, GGBS의 C₂S, C₃S 클링커가 수화반응을 통해 C-S-H를 생성하여 공극을 채우기 때문인 것으로 분석되었다. 황산염 저항성 평가를 위해 중량변화와 길이변화를 측정하였고, 침식에 의한 수화물 변화 및 미세구조 변화를 위해 XRD분석 및 SEM분석을 수행하였다. 시험체는 10 % 황산마그네슘(MgSO₄) 용액에 침지시켰으며, 재령 100일차에 측정하였다. 그 결과, 중량변화율 및 길이변화율도 C50G50 > CAC > OPC 순으로 나타났으며, 이는 OPC와 달리 CAC에는 C₃A가 없고, C-S-H와 CH가 적어 황산에 의한 열화가 감소하기 때문에 질량변화 및 길이변화가 작게 나타난 것으로 확인되었다. 또한, XRD분석 결과, 수화물 및 미세구조의 큰 변화가 없는 C50G50과 달리 OPC는 주요생성물인 C-S-H와 CH가 황산염과 반응하여 Ettringite와 Gypsum라는 새로운 수화물을 생성하였으며, SEM분석에서도 Ettringite의 생성에 의한 미세구조의 차이를 확인하였다.

The purpose of this study is to evaluate on sulfate resistance using Calcium aluminate cement(CAC) and Granulated Ground Blast-furnace cement(GGBS) for development of high-durability culvert. The C50G50 was mixed with 50% CAC and 50% GGBS, compressive strength and setting time were measured to determine the mechanical properties compared with ordinary Portland cement (OPC) and CAC. The results of two experiments showed that materials were superior in the order of C50G50>CAC> OPC; it was analyzed that C₂S, C₃S clinkers of GGBS produced C-S-H by hydration reaction and then filled voids having less porosity. The research carried out the weight change and length change to evaluate sulfate resistance; changes of hydration products and microstructure were detected by X-ray diffraction(XRD) and Scanning electron microscopy(SEM) analysis. The specimen was immersed in a 10% Magnesium sulfate(MgSO₄) and measured at 100 days curing. It was seen that C50G50 has no C₃A clinker and it forms less CH, and reacts with SO₄^2- ion to form Ettringite resulted in the less change in the mass and length compared to OPC. Unlike C50G50, XRD analysis of specimens indicated that C-S-H and CH clinkers of OPC reacted with sulfate to form Ettringite and Gypsum, and showed similar changes of microstructure due to Ettringite.

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