알칼리 활성화 결합재 활용 모르타르의 황산염 침식 저항성

Abstract

본 연구는 플라이애시 및 고로슬래그를 활용하여 알칼리 활성화 결합재로 제조된 모르타르 및 페이스트 샘플의 황산염 저항성을 평가하고 황산염 침투에 대한 고저항성 결합재를 제시하는 것이다. 이를 위하여 플라이애시 및 고로슬래그미분말 등의 광물질 혼화재를 결합재로 활용하여 고로슬래그미분말 치환율을 0, 30, 50 및 100%로 제작하였다. 규산나트륨 모듈 <TEX>$Ms[SiO_2/Na_2O]$</TEX>은 1.0, 1.5 및 2.0으로 조정하였으며, 초기 24시간 양생조건을 <TEX>$23^{\circ}C$</TEX> 및 <TEX>$70^{\circ}C$</TEX>로 하고, 10% 황산나트륨 및 10% 황산마그네슘 용액에 각각 침지시키고, 황산염 저항성을 평가하기 위하여 압축강도, 질량변화율, 길이변화율 및 X선 회절분석을 측정하였다. 그 결과 고로슬래그미분말 치환량 및 Ms비가 증가할수록 재령 28일 압축강도 발현이 우수한 결과가 나타났다. 10% 황산나트륨에 침지한 경우에는 모든 시험조건에서 장기적인 강도발현과 질량 및 길이변화율이 작아 황산나트륨 침투에 대한 저항성이 우수한 것으로 나타났으나, 10% 황산마그네슘에 침지한 경우에는 장기적인 강도저하와 질량 및 길이변화가 크게 나타났으며, 그 경향은 고로슬래그미분말 치환량 및 Ms비가 증가할수록 현저하였다. 이것은 황산마그네슘의 경우 규산마그네슘수화물의 생성으로 인한 열화가 지배적으로 작용한 결과로 판단된다. 또한, X선 회절분석 결과 <TEX>$MgSO_4$</TEX> 용액 침지에서의 알칼리 활성화 결합재의 팽창은 Gypsum(<TEX>$CaSO_4{\cdot}2H_2O$</TEX>) 생성 반응에 의한 것으로 확인되었으며, 침지 6개월까지는 Gypsum의 생성이 지속적으로 증가되는 것을 알 수 있다. This paper presents an investigation into the durability alkali-activated materials(AAM) mortar and paste samples manufactured using fly-ash(FA) and ground granulated blast furnace slag(GGBFS) exposed to a sulfate environment with different GGBFS replace ratios(0, 30, 50 and 100%), sodium silicate modules(<TEX>$Ms[SiO_2/Na_2O]$</TEX> 1.0, 1.5 and 2.0) and initial curing temperatures(<TEX>$23^{\circ}C$</TEX> and <TEX>$70^{\circ}C$</TEX>). The tests involved immersions for a period of 6 months into 10% solutions of sodium sulfate and magnesium sulfate. The evolution of compressive strength, weight, length expansion and microstructural observation such as x-ray diffraction were studied. As a results, as higher GGBFS replace ratio or Ms shown higher compressive strengths on 28 days. In case of immersed in 10% sodium sulfate solution, the samples shows increase in long-term strength. However, for samples immersed in magnesium sulfate solutions, the general observation was that the compressive strength decreased after immersion. The most drastic reduction of compressive strength and expansion of weight and length occurred when GGBFS or Ms ratios were higher. Also, the XRD analysis of samples immersed in magnesium sulfate indicated that expansion of AAM caused by gypsum(<TEX>$CaSO_4{\cdot}2H_2O$</TEX>); the gypsum increased up to 6 months continuously.