열역학적 모델링을 통한 한국형 포틀랜드 석회석 혼합시멘트 개발을 위한 고찰 (Insights for Developing Korean Portland Limestone Cement (PLC) Using Thermodynamic Modelling)

서지정보

· 발행기관 : 한국콘크리트학회
· 수록지 정보 : 콘크리트학회 논문집 / 34권 / 6호 / 645 ~ 654페이지
· 저자명 : 이지훈, 박준범, 김진만, 문주혁

초록

한국과 달리 유럽에서는 이미 석회석 함량을 최대 35 %까지 포함하는 석회석 혼합시멘트가 이미 상용화되었다. 본 연구에서는 한국형 석회석 시멘트 개발을 위하여 석회석의 함량 증가에 따른 1종 보통 포틀랜드 시멘트의 수화 반응 변화를 열역학적 모델링을 활용하여 분석하였다. 한국에서 상용화 중인 1종 보통 포틀랜드 시멘트에서 석회석의 함량이 증가하더라도 석회석은 수화반응에 참여하지 않았으며 이로 인해서 시멘트 페이스트의 역학적 성능은 감소할 것으로 예측되었다. 이러한 역학적 성능 감소는 다양한 물-시멘트비에도 동일하게 관측되었다. 그러나 시멘트 클링커의 비표면적을 증가시킬 경우 클링커의 초기 수화도는 증가하였으며 수화반응 초기의 공극률은 감소하였다. 이와 더불어 시멘트에 존재하는 알루미나 광물의 함량을 증가시키면 모노카르보알루미네이트가 생성되며 석회석이 수화반응에 참여하고 역학적 성능에 긍정적인 영향을 준다. 따라서, 현재 한국산 시멘트 기반의 석회석 혼합시멘트를 개발할 경우 높은 분말도, 알루미나 함량 및 적절한 양생온도가 역학적 성능감소를 막아줄 수 있는 공학적인 방법으로 제안되었다.

영어초록

Portland limestone cement with a maximum 35 % of limestone has been already commercialized in Europe. This study investigated the hydration reaction of type 1 ordinary Portland cement (OPC) with increasing amounts of limestone powder in order to develop a Korean Potland limestone cement. Thermodynamic modelling was utilized to predict the physical and chemical changes in the cement hydration due to the inclusion of limestone powder. Based on the mineralogical composition of the type 1 ordinary Portland cement that is being currently commercialized in South Korea, it was revealed that limestone powder did not participate in the hydration reaction, even at 15 % inclusion. Therefore, the mechanical performance has still degraded in different water to cement ratio. However, the degree of early hydration was increased with the larger surface area of clinker which resulted in reduced porosity of cement paste. Furthermore, as the C3A content in the clinker increased, a portion of the included limestone actively participated in the hydration reaction, producing monocarboaluminate, leading to a beneficial effect on material performance. It is concluded that to produce Portland limestone cement, a higher fineness, aluminate content and appropriate curing temperature is necessary to compensate for the performance degradation if there is no change in the clinker chemistry of existing Korean type 1 OPC.

참고자료

· 없음