전로슬래그 혼입 시멘트 수화 열역학 모델링

초록

지속 가능하고 고성능의 시멘트 기반 재료에 대한 수요 증가로 인해 포틀랜드 시멘트의 환경적 영향을 줄일 수 있는 보조시멘트 재료(SCMs)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 제강 산업의 부산물인 전로 슬래그(BOF slag)는 풍부한 광물 조성으로 인해 SCM으로 활용될 가능성이 있는 재료로 주목받고 있다. 그러나 높은 결정성과 free-CaO 및 MgO의 존재는 시멘트수화 시스템 내에서의 반응성과 안정성에 대한 우려를 초래한다. 본 연구에서는 열역학 모델링을 활용하여 전로 슬래그 혼입포틀랜드 시멘트 시스템의 수화 특성과 상 조성 변화를 분석하였다. 전로 슬래그 치환율(10 %, 20 %, 30 %)과 반응도에따른 수화 반응 시뮬레이션을 수행하였다. 연구 결과, 전로 슬래그 함량이 증가할수록 ettringite의 안정성이 변화하며, monocarbonate, hemicarbonate, stratlingite와 같은 AFm 상의 형성이 촉진되는 것으로 나타났다. 또한, 전로 슬래그는C-S-H의 Ca/Si 비에 영향을 미치고, 미세구조 발달을 변화시켜 시멘트 매트릭스의 공극률 진화에 영향을 미치는 것으로분석되었다. 전로 슬래그는 SCM으로서의 가능성을 보이지만, 장기적인 수화 거동 및 최적화 전략에 대한 추가 연구가 필요하다.

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