황산나트륨 첨가제에 따른 플라이애시 기반 지오폴리머의 미세구조 및 강도 특성 (Microstructure and Strength of Class F Fly Ash based Geopolymer Containing Sodium Sulfate as an Additive)

서지정보

· 발행기관 : 한국콘크리트학회
· 수록지 정보 : 콘크리트학회 논문집 / 27권 / 4호 / 443 ~ 450페이지
· 저자명 : 전유빈, 오재은

초록

본 연구에서는 플라이애시 기반 지오폴리머에 황산나트륨을 첨가제로 사용하여 이에 대한 물리적 및 미세구조 특성을분석하였다. 플라이애시 중량에 대해 0, 2, 4 및 6%를 황산나트륨으로 치환하였으며, 수산화나트륨과 액상규산나트륨(물유리)을알칼리 활성화제로 사용하여 시편을 제작하였다. 재령 28일에 대한 압축강도, XRD, SEM 및 MIP 시험을 실시하였다. 황산나트륨2wt% 및 4wt% 첨가는 플라이애시 기반 지오폴리머의 강도를 증진시켰지만, 6wt% 첨가는 강도 향상에 거의 영향을 주지 않는것으로 나타났다. 강도 증진에 대한 황산나트륨의 적정 치환율이 있는 것으로 나타났으며, 압축강도에 대한 황산나트륨의 최적의 치환율은 4wt%인 것으로 판단된다. 황산나트륨 치환율이 증가함에 따라, 강도 증진 효과가 다름에도 불구하고 시편 내에 비결정질(amorphous phase) 뿐만 아니라 결정질(crystalline phase)에서 뚜렷한 차이가 없는 것으로 나타났다. 황산나트륨으로 치환하였을 경우, 플라이애시 기반 지오폴리머 내의 공극의 분포를 변화시킴에 따라 강도증진에 효과가 있는 것으로 판단된다. 황산나트륨 첨가는 시편 내의 생성된 반응생성물의 형상 및 Si/Al를 다르게 하여 강도에 영향을 미친 것으로 판단된다. 황산나트륨 치환에 따른 지오폴리머 내에 생성된 반응생성물의 Si/Al가 낮을수록 지오폴리머의 강도가 큰 것으로 나타났다. 황산나트륨 적정치환량은 지오폴리머의 반응생성물을 효과적으로 변화시켜 물리적 성질 향상에 기여를 하지만, 적정량 이상의 치환율 사용으로변화된 지오폴리머 생성물은 matrix 내에서 불순물로 존재하여 강도 증진을 방해할 수 있는 가능성이 있는 것으로 판단된다.

영어초록

This paper presents an investigation of the mechanical and microstructural properties of Class F fly ash basedgeopolymer containing sodium sulfate as an additive. Sodium sulfate was used as an chemical additive at the dosage levels of 0, 2, 4,and 6wt% of fly ash. Sodium hydroxide and sodium silicate solutions were used to activate fly ash. The compressive strengths ofgeopolymer pastes were measured at the age of 28 days. The microstructures of the geopolymer pastes were examined using XRD,MIP and SEM tests. The additions of 2wt% and 4wt% sodium sulfate produced geopolymers with high strength, while increasing thedosage of levels to 6% resulted in almost no changes in strength, comparing with the control geopolymer. The optimum increase instrength was obtained with the addition of 4wt% sodium sulfate. As the amount of sodium sulfate is increased, no additionalcrystalline phase was detected and no change of amorphous phase indicated despite the change in the strength development. Theincrease in the strength was due to the change of pore size distribution in samples. As addition of sodium sulfate altered themorphologies of reactive productions and Si/Al ratios of the reaction products, the strengths were thus affected. It was found that thestrengths of geopolymer were larger for lower Si/Al ratios of reaction products formed in samples. The optimal amount of sodiumsulfate in the fly ash based geopolymer helps to improve mechanical properties of the geopolymer, on the other hand, the highpercentage of sodium sulfate could exist as an impurity in the geopolymer and hinder the geopolymer reaction.

참고자료

· 없음