화학적 방법으로 합성된 나노 시멘트 모르타르의 재료적 특성에 관한 연구

Abstract

21세기에 접어들면서 IT, BT, NT, ET 등 첨단 산업은 하루가 다르게 발전하고 있으며, 이러한 추세에 맞추어 시멘트 산업에서도 많은 변화가 진행되고 있다. 또한 시멘트 산업은 에너지 다소비형이며 석회석을 원료로 하고 있어 지구온난화의 주범인 CO₂를 배출하여, 환경문제로 인해 가까운 시기에 큰 어려움을 겪을 것으로 예상되고 있다. 이러한 첨단산업의 발전과 지구환경 문제의 심각성에 대한 인식이 증가하여 시멘트 산업에서도 다각화 측면에서 다양한 종류의 기술 등이 활성화되고 있다. 이에 제조 과정 중 CO₂를 발생하지 않으며, 나노 크기로 인해 구조적 치밀성을 유지할 수 있는 화학적 합성 방법을 통해 Bottom-up 방식으로 제조된 나노 시멘트를 이용하여 시멘트를 대체할 건설소재 가능성에 대해 연구하였다. 본 연구에서는 나노 시멘트의 구조적 특징을 이용하고, 화학적 합성에 의해 제조된 나노 시멘트를 사용하는 새로운 개념의 건설재료를 개발하는데 목적이 있다. 알칼리 활성제를 사용하여 나노 시멘트 모르타르를 제조하여, 강도특성 및 적정 배합비를 구하였으며, 이를 토대로 알칼리 경화 나노 시멘트 모르타르에 기능성 소재를 혼합하여 고기능성 건설소재를 개발하는 토대를 마련하였다. 그 결과 알칼리 활성제의 양과 경화 온도에 따라 모르타르의 7일 압축강도가 62MPa로 측정되는 등 기존 시멘트 보다 우수한 성능을 나타내는 것으로 판단되어지며, 기존 건설용 재료를 대체할 가능성이 충분히 있다고 판단되어진다.; Portland cement in the essential binding agent in concrete, which in turn is the most widely used construction material worldwide due to its many advantages, including lower cost (relative to steel, aluminum or polymers), durability and other properties. But the cement is becoming the principal factor of the air pollution because of creating the CO₂ (considering a world production of about 1,500×10^(6) tons/year with emission of an average 1kg CO₂/kg cement) in manufacturing and also it will be faced with the crisis due to the exhaustion of natural resource. So it is needed to study a substitute material for the cement. The search for alternative binders or cement replacement materials has continued in the last three decades and from the economical, technological and ecological points of view, cement replacement materials play an undisputed role in the construction industry. Nanoscale materials are of great interest due to their unique optical, electrical and magnetic properties. These properties are strongly dependent on the size and shape of the particles and therefore it is very important to be able to finely control the morphology of the nano materials were developed. But these nano technology is not apply to the construction part in spite of excellent properties of nano size material. The purpose of this study is the synthesis nano-powder which substitutes cement by chemical method. After synthesizing by this method, perform particle size, SEM, XRD test. This study is investigated experimentally the compressive strength concrete properties with various concrete proportioning. Specimens were tested for compressive strength at 3, 7, 14 and 28 days, and affected by curing conditions. The compressive strength of the mortal prepared using nano-cement synthesized is 62MPa. And this study suggests the method for designing mix.