잔골재 특성이 굳지 않은 지오폴리머 콘크리트에 미치는 영향

Abstract

석탄재로부터 제조된 지오폴리머에 골재를 첨가하여 시멘트와 동일하게 모르타르와 콘크리트를 제조하는 것이 가능하다. 잔골재의 특성이 지오폴리머 모르타르와 콘크리트에 미치는 영향에 대해 체계적으로 검토한 연구는 많지 않기 때문에 잔골재의 광물조성, 형상, 표면, 입도, 밀도 및 흡수율 등을 평가하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 석영, 운모, 장석, 휘석 등의 광물 조성을 이루고 -0.60mm에서 +0.30mm까지의 입자크기가 전체의 96%이며 표면이 거칠고 각진 형상을 보이는 주문진 표준사와 대부분 석영으로 -1.40mm에서 +0.60mm까지의 입자크기가 전체의 51%를 보이고 동시에 다양한 입자크기를 보이면서 표면이 매끈하고 둥근 형상을 나타내는 ISO 표준사 다른 두 종류의 잔골재를 사용하였다. 배합비는 Si/Al=1.0-4.1의 범위에서 지오폴리머 페이스트를 실험한 결과 가장 높은 압축강도를 보인 Si/Al=1.5는 모르타르, 가장 높은 반죽 질기를 보인 Si/Al=3.5는 콘크리트에 각각 적용하였다. 지오폴리머 모르타르는 잔골재를 20-50%의 범위에서 주문진 표준사와 ISO 표준사가 첨가된 모르타르는 각각 69.5-112.0mm, 70.5-126.0mm의 플로우 크기 증가를 보였고, ISO 잔골재 가 첨가된 모르타르의 플로우 증가율이 더 높았다. 지오폴리머 콘크리트는 ISO 표준사와 굵은 골재가 전체의 77wt.%를 첨가하였을 때 평균 압축강도가 32MPa로 나타났고 반죽 질기는 몰딩하기에 양호하였다. 본 연구에서 다양한 입도분포, 둥근 형상, 매끈한 표면, 낮은 흡수율을 보인 ISO 표준사가 지오폴리머의 반죽 질기에 유리한 특성을 보였기 때문에 지오폴리머 콘크리트에도 ISO 표준사와 유사한 잔골재를 사용하는 것이 유리할 수 있다. It is possible that aggregates add on to geopolymer based fly ash to mix mortar and concrete like cement. This is necessary to evaluate mineral composition, particle shape, surface, size distribution, density and absorption ratio for fine aggregates due to few detailed research to examine influence of fine aggregates properties on unhardened geopolymer concrete. In this research, used two different fine aggregates, Jumunjin sand(having quartz, mica, feldspar, pyroxene in mineral composition, more than 96% of total size between -0.60 and +0.30mm, angular shape and rough surface) and ISO sand(having almost all quartz in mineral composition, more than 51% size between -1.40 and +0.60mm, simultaneously varied size distribution, spherical shape and smooth surface). After an experimental result of the varied ratio of Si/Al=1.0-4.1 geopolymer paste, mix proportion respectively applied Si/Al=1.5 having the highest compressive strength to mortar and Si/Al=3.5 having the highest consistency to concrete. Geopolymer mortar by mixing with Jumunjin and ISO sand in varied range of 20-50wt.% showed flow size increase between 69.5 and 112.0mm, between 70.5 and 126.0mm respectively. Geopolymer concrete at an addition of 77wt.% of total aggregates ratio showed that average compressive strength was 32MPa and the consistency was favorable to molding. Since ISO sand observing varied size distribution, spherical shape, smooth surface, low absorption ratio resulted in advantageous properties on consistency of geopolymer, geopolymer concrete can be suitable for using the fine aggregates similar to ISO sand.