플라이애쉬 기반 지오폴리머 콘크리트의 특성 연구

Abstract

플라이애쉬 기반 지오폴리머 콘크리트는 지구 온난화의 원인으로 지목되고 있는 이산화탄소 배출을 줄일 수 있는 시멘트 대체 친환경 재료로서 각광 받고 있다. 지오폴리머는 알루미늄과 실리카와 같은 물질이 고온에서 알칼리 용액과 반응하여 생성되는 물질로 일반 포틀랜드 시멘트로 만들어진 물질에 비하여 빠른 조기강도 발현, 화학적인 안정성, 내구성, 내화성과 같은 우수한 역학적 특징이 있다. 하지만 초기 고온 양생과 알칼리 용액을 사용 해야 하는 것과 같은 불리한 점도 있다. 본 연구에서는 선행 지오폴리머 페이스트 실험을 통해 수산화나트륨 수용액의 몰 농도와 알칼리 용액의 구성비의 변화에 따른 지오폴리머 페이스트의 압축강도 변화를 확인하였다. 지오폴리머 페이스트 실험 결과와 기존 연구의 결과를 통하여 지오폴리머 콘크리트의 배합비를 결정하고 지오폴리머 콘크리트의 특성을 측정하였다. 측정 항목으로 압축강도, 탄성계수, 포아송비, 인장강도, 최대하중 시의 변형률이다. 기존 연구와는 다르게 콘크리트 기본 공시체를 사용하여 배합당 15개 이상의 시험체를 시험하여 측정값의 신뢰도를 높였다. 또한 같은 골재를 사용한 일반 콘크리트와의 비교를 통하여 지오폴리머 콘크리트의 탄성계수를 정확히 비교하고 평가 가능하도록 하였다. 결과, 기존 연구에서의 결과와 마찬가지로 1일 강도에서 28일 강도의 80 % 이상의 조기 강도가 발현되었음을 확인하였다. 지오폴리머 콘크리트의 용액/플라이애쉬의 질량비가 0.7보다 낮은 경우는 비빔시에 유동성이 부족한 문제점이 발생하였고, 지오폴리머 콘크리트의 탄성계수는 일반 콘크리트의 62 ~ 63 % 수준으로 측정되었다. 포아송비는 일반 콘크리트와 비슷한 값인 0.14 ~ 0.2범위 내에서 강도와 관계없이 불규칙적으로 분포하였다. 기존 논문에서 유동성 증가를 위해 첨가한 고성능 유동화제의 성능은 실험 결과 지오폴리머 콘크리트에서 큰 효과를 발휘하지 못한 것으로 확인되었다. 지오폴리머 콘크리트에서 알칼리 용액 사용으로 인한 제조 단가를 낮추고, 강도를 증진 시키면서 높은 유동성을 갖도록 하기 위해서는 고성능유동화제의 사용이 필요하다. 지오폴리머 콘크리트에 사용 가능한 고성능 유동화제의 개발, 기본적인 물성치에 대한 추가적인 실험, 구조적인 실험 등을 통하여 지오폴리머 콘크리트의 실용화를 위한 추가적인 노력이 필요하다.