알카리 활성화에 의한 플라이애쉬 무기결합재의 물리적 특성에 관한 연구

Abstract

최근 시멘트 제조 산업은 지구온난화의 주요 원인으로 지적되고 있는 CO₂ 가스를 대량으로 발생시키며 시멘트의 주원료인 석회석을 채광하는 과정에서 발생되는 산림의 훼손은 소성 공정을 도입하지 않고 천연자원 사용량을 줄이는 새로운 개념의 무기결합재를 요구하고 있다. 이에 따라 산업부산물인 플라이애쉬를 주성분으로 하는 무기결합재로서의 활용은 경제적, 환경적인 이점을 가질 수 있을 것으로 판단되어 진다. 본 연구에서는 상온에서 플라이애쉬에 수산화칼륨용액을 혼합하여 알카리 활성화 반응에 의한 무기결합재를 제조하고, 그 밖의 혼합재료의 첨가량 변화에 따라 강도발현 향상을 위한 최적 조건을 규명하였다. 또한 양생방법은 알카리 활성화 반응에 매우 밀접한 관계를 나타내고 있으며, 고온 양생으로 인한 플라이애쉬 입자표면의 OH^(-)의 활발한 반응과 입자표면의 Si^(4+), Al^(3+) 등의 이온 용출양이 증가로 인한 반응생성물 증가는 알카리 활성화에 의한 플라이애쉬 무기결합재의 물리적 특성을 향상 시킬 수 있었다. 이를 통해 포틀랜드 시멘트의 대체재나 내화성을 갖는 알루미나 시멘트 및 조강성의 특수시멘트에 응용될 경우 부가가치는 더욱 상승될 것이며, 여러 물성들을 고려해 볼 때 다양한 산업에 있어 그 응용 가능성이 충분한 재료로 기대된다.; The alkali activation of waste materials (especially those coming from industrial and mining activities) has become an important area of research in many laboratories because it is possible to use these materials to synthesize inexpensive and ecologically sound cementlike construction materials. Therefore, using inorganic binder, the main ingredient in fly ash which is a by product of this industry, will have an economic and environmental advantage. This inorganic binder process is a result of alkali-activated reaction which was a result of mixing fly ash with KOH liquid at a room temperature. Through a series of experiments of mixing different chemicals, this work discovered the best condition and amounts for obtaining the best results. Also, the curing method demonstrates a relationship with this alkali-activated reaction. When this reaction takes place at a high temperature the OH^(-) surface particles of fly ash and the ion eruption of the surface particles Si^(4+) and Al^(3+) increases the physical characteristics of fly ash which has been alkali-activated. This work discovered the experiment variables for the physical characteristics of fly ash which has been alkali-activated. Through this discovery we can apply this process to cement industries to replace the harmful methods that are used in order to produce brands such as Portland cement that is used worldwide.