MgO-KH2PO4 몰비 변화에 따른 마그네시아-인산염 모르타르의 배합실험

Abstract

본 연구에서는 중성급 pH와 30 MPa 이상의 압축강도를 갖는 마그네시아-인산칼륨 복합체(Magnesia-potassium phosphate composites, MKPC) 모르타르의 배합설계를 위하여 마그네시아(MgO)와 인산칼륨(<TEX>$KH_2PO_4$</TEX>)의 혼합 몰비(<TEX>$M_{mp}$</TEX>)를 30.4에서 3.4로 변화하였다. MKPC 모르타르의 응결시간은 <TEX>$M_{mp}$</TEX>가 감소함에 따라 짧아졌다. 재령 28일 강도로 일반화된 강도 발현율은 <TEX>$M_{mp}$</TEX>가 7.9이하인 배합의 경우 재령 1일에서 50~61% 수준이었으며, 재령 3일에서는 60~73% 수준으로서 초기재령에서 빠른 강도발현성능을 나타냈다. MKPC의 수화생성물인 스트루바이트-K의 양은 <TEX>$M_{mp}$</TEX>가 감소할수록 증가하였는데, 이로 인해 거대공극 분포도 감소하였다. MKPC 모르타르의 목표로 했던 성능을 고려하면, <TEX>$M_{mp}$</TEX>의 값은 5.1 이하가 요구되었다. The objective of this study is to seek a reliable mixture proportion for magnesium potassium phosphate composite(MKPC) mortars with a near-neutral pH value (below 9.5) and a relatively good compressive strength exceeding 30MPa. The main parameter selected was the molar ratios(<TEX>$M_{mp}$</TEX>) of <TEX>$MgO-to-KH_2PO_4$</TEX> which varied from 30.4 to 3.4. The setting time of the MKPC mortars tended to shorten with a decrease in <TEX>$M_{mp}$</TEX> value. With regard to the strength development ratio normalized by the 28-day strength, the ranges measured in the mortars with an <TEX>$M_{mp}$</TEX> below 7.9 were 50~61% at 1 day and 60~73% at 3 days, indicating a highly rapid early-strength development. With a decrease in <TEX>$M_{mp}$</TEX>, the formation of struvite-K crystal identified as a primary hydration product increased, which led to the decrease of the macro-capillary pores in micro-structures. For achieving the targeted requirements for pH value and compressive strength, the <TEX>$M_{mp}$</TEX> needs to be selected as below 5.1.