Experimental Study on Mechanical Properties of Carbon-Capturing Concrete Composed of Blast Furnace Slag with Changes in Cement Content and Exposure

고로슬래그 기반 탄소흡수용 콘크리트의 시멘트 첨가율 및 노출조건에 따른 역학적 특성 분석을 위한 실험적 연구

Experimental Study on Mechanical Properties of Carbon-Capturing Concrete Composed of Blast Furnace Slag with Changes in Cement Content and Exposure

조`현`명 Cho, Hyun Myung 강원대학교 토목건설공학과 석사과정 (E-mail : [email protected]) 김`승`원 Kim, Seung Won 강원대학교 토목공학과 박사과정 (E-mail : [email protected]) 송`지`현 Song, Ji Hyeon 세종대학교 공과대학 건설환경공학과 교수 (E-mail : [email protected]) 박`희`문 Park, Hee Mun 정회원·한국건설기술연구원 도로연구실 연구위원 (E-mail : [email protected])

박`철`우 Park, Cheol Woo 정회원·강원대학교 사회기반시스템공학과 교수·교신저자 (E-mail : [email protected])

1. 연구배경 및 목적 1.1. 연구배경

최근 전 세계적으로 고속성장의 지향적인 정책으로

인하여 지구 온난화에 의한 기후변화 및 생태계 파괴 등 의 문제는 간과할 수 없는 인류생존의 위협이 되고 있는 사안으로 부각되고 있는 실정이다. 지난 100년간 지구

Int. J. Highw. Eng. Vol. 17 No. 4 : 41-51 AUGUST 2015 http://dx.doi.org/10.7855/IJHE.2015.17.4.041

ABSTRACT

PURPOSES : This study investigates the mechanical performance of carbon-capturing concrete that mainly contains blast furnace slag.

METHODS : The mixture variables were considered; these included Portland cement content, which was varied from 10% to 40% of the blast furnace slag by weight. The specimens were exposed to different conditions such as high N 2 and O 2 concentrations, laboratory conditions and high CO 2 conditions. Mechanical performances, including compressive and flexural strengths and carbon-capturing depth, were evaluated.

RESULTS : The slump, air content and unit weight were not affected significantly by the variation in cement content. The strength development when the specimens were exposed to high purity air was slightly greater than that when exposed to high CO 2 . As the cement content increased the compressive and flexural strength increased but not considerably. The carbon-capturing capacity decreased as the cement content increased. The specimens exposed in the field for 70 days had flexural strength greater than 3 MPa.

CONCLUSIONS : The results indicate that cement content is not an important parameter in the development of compressive and flexural strengths. However, the carbon-capturing depth was higher for less cement content. Even after field exposure for 70 days, neither any significant damage on the surface nor any decrease in strength was observed.

Keywords

Carbon-capturing concrete, Blast furnace slag, Carbon-capturing capacity, Field exposure

Corresponding Author : Park, Cheolwoo, Associate Professor Department of Civil Engineering, Kangwon National University,

#346 Joongang-ro Samcheok-si, Gangwon-do, 24341, Korea Tel : +82.33.570.6518 Fax : +82.33.570.6517

E-mail : [email protected]

International Journal of Highway Engineering http://www.ksre.or.kr/

ISSN 1738-7159 (print) ISSN 2287-3678 (Online)

Received Apr. 21. 2015 Revised Jul. 31. 2015 Accepted Aug. 03. 2015

의 지 표 기 온 이 약 0.74℃ 상 승 했 다 는 IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) 4 차 보고서의 발표 결과로 인하여(Barker et al., 2007), ‘교토의정서’를 필두로 한 세계적인 중대 현안 으로 탄소저감기술 개발과 같은‘저탄소 녹색성장’이 화 두가 되고 있다. 우리나라의 경우, 최근 10년간(96년

~05년) 주요 15개 지역의 평균기온이 14.1℃로 평년(71 년~00년) 대비 0.6℃ 상승하였으며, 연평균 강수량은 1458.7mm로 평년대비 약 10% 증가하는 등의 기상이 변 현상이 두드러지는 것으로 보고되었다.

이와 같이 기후변화로 인한 문제는 전 세계적인 중차 대한 사안임에 따라서, 온실가스 배출 세계 10위권인 우리나라도 2008년을 기점으로‘탄소저감 기술 개발’

을 국가 개발 비전의 새로운 축으로 수립하여 이와 관련 된 기술개발 및 법규 수립을 진행해왔다.

또한, 1990년부터 2000년까지의 국내 온실가스 배출 량 중 교통부문의 연평균 증가율은 6.2%로 OECD 국가 중 가장 높은 증가세를 보이고 있다. 국내 온실가스 배 출총량의 16%를 차지하고 있는 도로분야에서도 이와 같은 탄소저감 기술 개발에 동참하기 위하여 CO

2

2

2

2

2

“Green Concrete”는 2010년 MIT Technology Review(2010)에서 10대 신기술 중 일부로 선정하기도 하였다.

따라서, 우리나라도 CO

2

1.2. 연구목적

최근 탄소흡수 및 탄소저감과 관련한 콘크리트의 개 발을 위하여 사용되는 방법은 기존의 포틀랜드 시멘트 의 대체가 가능한 산업부산물을 활용하는 방법이다. 하 지만 대체물질 사용량 증가와 같은 수동적인 탄소저감 방법에는 한계점이 나타남에 따라, 보다 능동적인 탄소 저감기술의 개발과 산업폐기물의 재활용을 동시에 만족 할 수 있는 기술개발의 필요가 있다(Jang, Bong Jin et al., 2013).

이에 따라 본 연구에서는 수동적 및 능동적 탄소저 감 능력을 확보할 수 있는 탄소흡수용 콘크리트 제조 기술 개발의 일환으로, 연석 등과 같은 도로재료로서 적용하기 위하여 시멘트 첨가율 및 노출조건에 따른 고로슬래그 기반 탄소흡수용 도로재료 개발에 관한 연 구를 진행하였다. 또한, 실내실험을 통하여 도출된 최 적변수의 현장 장기노출 실험을 통하여 탄소흡수용 콘 크리트의 도로재료로서의 현장적용 가능성을 평가하 였다.

Fig. 1 Climate Change Around the World (IPCC 4th Report)

Fig. 2 Concept for Development of Carbon

Capturing Concrete

2. 사용재료 및 실험내용 2.1. 사용재료

본 연구에서는 기존 포틀랜드시멘트의 사용량 저감의 목적으로 대표적인 산업부산물인 고로슬래그 미분말을 탄소흡수용 콘크리트의 결합재로 사용하였다. KS F 2563 ‘콘크리트용 고로슬래그 미분말’에 적합한 국내 H사에서 생산하는 3종 고로슬래그 미분말을 사용하였 으며, Table 1은 사용한 고로슬래그 미분말의 화학적 및 물리적 특성을 제시하고 있다.

고로슬래그 기반 탄소흡수용 콘크리트의 탄소흡수능 증가를 위하여 탄소포집 활성화제로 국내 S사에서 생산 한 순도 95% 이상의 수산화칼슘(Ca(OH)

2

2

3

탄소포집 활성화제는 고로슬래그 미분말 및 시멘트와 적정 비율로 혼합하여 콘크리트 실험을 위한 공시체를 제작하였다.

다음 Fig. 3 및 Fig. 4는 탄소포집 활성화제로 사용 한 수산화칼슘 및 규산나트륨의 형상을 나타내고 있 다.

본 연구에서는 강원도 삼척인근의 골재원에서 채취한 잔골재 및 굵은골재 최대치수 25mm의 골재를 사용하였 으며, 시멘트는 국내 S사에서 생산한 제 1종 보통포틀 랜드시멘트를 사용하였다. Table 2는 사용한 시멘트의 물리적 및 화학적 특성을 나타내고 있다.

화학혼화제로는 분산효과가 우수하며 낮은 물-시멘 트비에서도 유동성을 갖는 콘크리트의 확보가 가능한 국내 D사에서 생산한 폴리카본산계 고성능감수제 (High Range Water Reducer, HRWR)를 사용하였 으며, Table 3은 사용된 폴리카본산계 고성능감수제의 특성을 정리하고 있다.

Table 1. Physical Properties and Chemical Composition of Blast Furnace Slag

Physical properties Specific

gravity

Fineness

(cm²/g) Flow ratio (%) Ig-loss (%)

2.90 4,314 104 0.22

Chemical composition

MgO (%) SO3(%) Chloride ion

(%) Basicity

3.82 1.58 0.003 1.76

Fig. 3 Calcium Hydroxide (Ca(OH)

)

Table 2. Physical Properties and Chemical Composition of Ordinary Portland Cement

Table 3. Properties of Polycarboxylate High Range Water Reducer (HRWR)

Principal component

Specific gravity pH

Alkali content

(%)

Chloride content

(%)

Polycarboxylate 1.05±

0.05

5.0±

1.5

less than 0.01

less than 0.01

Fig. 4 Sodium Silicate (Na

SiO

)

Physical properties Specific

gravity

Fineness (cm²/g)

Stability (%)

Setting Time(min) Ig-loss Initial Final (%)

3.15 3,400 0.10 230 410 2.58

Chemical composition

SiO2(%) CaO (%) MgO (%) SO3 (%) Al2O3(%)

21.95 60.12 3.32 2.11 6.59

2.2. 실험배합 및 노출조건

고로슬래그 기반 탄소흡수용 콘크리트는 고로슬래그 를 일부 시멘트로 치환하는 것이 동결융해저항성 확보 와 강도발현 측면에 긍정적인 영향을 주는 것으로 나타 났으며, 결합재로 활성화제 및 고로슬래그만을 고려하 여 시멘트를 치환하지 않은 변수의 경우, 동결융해저항 성 확보 측면에서 동결융해 300Cycle의 상대동탄성계 수 60% 이상을 만족하지 못하는 결과를 나타내었다 (Jang, Bong Jin., 2014 and Carbon Neutral Road Technologies Research Group, 2015). 따라서, 본 연구에서는 Table 4에서 나타내는 바와 같이 시멘트 첨 가율을 고로슬래그 중량대비 10%에서 40%까지 10%씩 증가시킨 변수를 고려하여 배합을 진행하였다. 시멘트 첨가율이 0%인 S100Ca20Na20 변수의 경우, 현장 장 기노출 실험에 적용을 위한 비교 변수로 설정하였으며, 물-결합재비는 0.325, 잔골재율 0.45 및 탄소포집 활 성화제로 사용된 수산화칼슘 및 규산나트륨의 첨가율을 결합재 중량대비 40%로 고정하였다. 또한, 각 변수명에 대한 설명은 Table 4의 하단에 제시하고 있다. 콘크리 트의 배합에는 강제식 펜타입 믹서를 사용하였으며, 역 학적 특성 분석을 위하여 제작된 공시체는 상대습도 50% 및 23℃ 상온의 조건을 유지하는 항온항습실 내에 서 1일간 양생을 거친 후, 각 노출조건별 챔버에서 90일 까지의 기간 동안 노출을 진행하였다.

Bakharev(2003)는 CO

2

2

가능한 CO

2

2

Fig. 5에서 나타내는 바와 같이 촉진중성화 시험기를 이용하여 제작된 공시체를 고농도의 CO

2

또한, 고순도air 노출조건의 경우, 챔버 덮개와 맞물 리는 접합부가 우레탄 발포 용액으로 도포되어 완전밀

Variables W/B (%)

S/a (%)

Unit weight (kg/m³)

Admixture (HRWR)

W BFS Cement Activator

F.A. C.A.

Ca(OH)2 Na2SiO3

*S100Ca20Na20

0.325 0.45 250.3

550 -

110 110

470.73 627.85

10.01

S90Ca20Na20 495 55 472.44 630.12

S80Ca20Na20 440 110 474.19 632.40

S70Ca20Na20 385 165 475.85 634.68

S60Ca20Na20 330 220 477.54 636.90

Table 4. Mix Variables of Carbon-capturing Concrete

*S100Ca20Na20 : Variables for field exposure

Fig. 5 Exposure to CO

Fig. 6 Exposure to Pure Air (N

+O

99.99%)

폐가 가능한 플라스틱 재질의 챔버를 이용하여, 고순도 air를 주입한 후, 90일간의 노출을 진행하였다. Fig. 6 은 고순도air 노출조건의 전경을 나타내고 있다.

2.3. 실내실험

고로슬래그 기반 탄소흡수용 콘크리트의 실내실험으 로 경화 전 기초특성 분석을 위한 변수별 슬럼프실험, 공기량실험 및 단위용적중량 실험을 진행하였으며, 경 화 후 콘크리트의 노출조건에 따른 압축강도, 휨강도 및 탄소포집깊이를 측정하였다.

Fig. 7에서 나타내는 바와 같이 경화 전 콘크리트의 기초적인 특성인 워커빌리티 측정을 위하여 KS F 2402 ‘콘크리트의 슬럼프 시험 방법’에 의거하여 각 변 수별 슬럼프를 측정하였다. 또한, KS F 2421에 따라 변수별 공기량을 측정하였으며, KS F 2409의 실험법 을 준용하여 단위용적중량 실험을 수행하였다.

시멘트 첨가율 및 노출조건에 따른 탄소흡수용 콘크 리트의 압축강도 특성 분석을 위하여 KS F 2403에 의 거하여 Ø100×200mm의 원주형 시험체를 제작하였 다. 제작된 시험체는 Fig. 8에서 나타내는 바와 같이 KS F 2405에 따라 노출 1일, 노출 7일, 노출 28일, 노 출 56일 및 노출 90일에 노출조건 및 각 변수별 압축강

도의 특성을 분석하였다.

도로 재료로서 요구되는 주요 특성 중 하나인 휨강도 의 분석을 위하여 시험체는 KS F 2403에 따라 100×

100×400mm의 각주형 시험체를 제작하였으며, KS F 2408 ‘콘크리트의 휨강도 시험 방법’에 의거하여 노출 7일 및 노출 28일에 노출조건 및 각 변수별 휨강 도를 측정하였다. Fig. 9는 휨강도 실험 전경을 나타내 고 있다.

또한, 탄소흡수용 콘크리트의 노출경과에 따른 탄소 포집깊이 분석을 위하여 Fig. 10에서 나타내는 바와 같

Fig. 9 Test for Flexural Strength

Fig. 10 Test for Carbon Capturing Depth Table 5. Test Type of Fresh and Hardened Concrete

Fresh concrete Hardened concrete

Slump (KS F 2402)

Compressive strength (1day, 7days, 28days,

56days, 90days)

Air content (KS F 2421) Flexural strength (7days, 28days)

Unit mass (KS F 2409)

Carbon capturing depth (1day, 7days, 28days,

56days, 90days)

Fig. 7 Test for Slump and Air Content

Fig. 8 Test for Compressive Strength

이 KS F 2596에 의거하여 노출 1일, 노출 7일, 노출 28일, 노출 56일 및 노출 90일에 노출조건 및 각 변수 별 탄소포집깊이를 측정하였다.

2.4. 현장 장기노출 실험

2.3절에서 전술한 바와 같이 탄소흡수용 콘크리트의 시멘트 첨가율 및 노출조건에 따른 역학적 특성을 분석 하기 위한 연구로서 실내실험을 진행하였으며, 이를 통 하여 도출된 결과를 분석하여 최종적으로 현장 적용성 평가를 위한 현장 장기노출 실험을 진행하였다. 현장 장 기노출을 위한 변수로 고로슬래그 중량대비 시멘트 첨 가율이 10%인 S90Ca20Na20 변수와 비교₩분석의 목 적으로 시멘트 첨가율이 0%인 S100Ca20Na20 변수를 현장 장기노출 변수로 선정하였다. Fig. 11에서 나타내 는 바와 같이, 향후 실제 현장적용을 고려하여 고속도로 휴게소 외곽 옹벽 상단을 노출장소로 고려하였다. 또한, 실제 콘크리트 경계석으로 사용되고 있는 120×120×

1,000mm 규격의 시험체를 제작하여 약 70일간의 현장 장기노출을 수행하였다.

현장 장기노출이 완료된 시험체를 회수하여 KS F 4006 ‘콘크리트 경계 블록’의 시험방법에 따라 변수별 휨강도를 측정하였으며, 아래의 Fig. 12는 현장 장기노

출이 진행된 콘크리트 연석의 휨강도 측정 전경을 나타 내고 있다.

3. 실험결과 및 분석 3.1. 실내실험

3.1.1. 경화 전 기초실험

Fig. 13은 고로슬래그 기반 탄소흡수용 콘크리트의 시 멘트 첨가율에 따른 변수별 슬럼프를 비교하고 있다. 고로 슬래그 중량대비 시멘트가 10% 첨가된 S90Ca20Na20 변수에서 45.0mm의 가장 높은 슬럼프 값을 나타내었 다. 이후 시멘트 첨가율이 20%에서 10%씩 40%까지 증 가된 변수에서는 시멘트 첨가율 증가에 따라 슬럼프가 증가하는 경향을 보였지만 그 차이는 유사한 수준인 것 으로 나타났으며, 전반적으로 변수별 슬럼프의 차이는 미미한 것으로 분석되었다.

탄소흡수용 콘크리트의 공기량 실험결과, Fig. 14에 서 나타내는 바와 같이 고로슬래그 중량대비 시멘트 첨 가율이 40%로 가장 높은 S60Ca20Na20 변수에서 3.6%의 가장 높은 공기량을 나타내었다. 전반적으로 3.0% 전₩후의 공기량 값을 나타내었으며 그 차이는 다 소 미미한 수준으로 나타났으며, 이는 시멘트 첨가율 변 화에 따른 공기량 변화의 차이가 크게 나타나지 않는 것 으로 분석되었다. 또한, 혼화제로 사용된 폴리카본산계

Fig. 11 Field Exposure of Curb Specimens

Fig. 12 Test of Curb Specimen

Fig. 13 Test Result of Slump

Fig. 14 Test Result of Air Content

고성능감수제가 AE제와 같은 공기연행이 가능한 혼화 제와 비교하여 상대적으로 공기량 확보에 긍정적인 영 향을 발휘하지 못한 것으로 판단된다.

탄소흡수용 콘크리트의 단위용적중량 실험 결과에서 는 Fig. 15에서 나타내는 바와 같이, 고로슬래그 중량 대비 시멘트 첨가율을 0%에서 40%까지 10%씩 증가 시킨 모든 변수에서 2,200kgf/m³이하의 일반적인 콘 크리트 단위용적중량 2,300kgf/m³보다 상대적으로 낮은 수준의 값을 나타내었다. 이는, 시멘트 첨가율에 비교하여 상대적으로 비중이 낮은 고로슬래그 및 탄소 포집 활성화제의 첨가율이 높은 것에 기인한 것으로 사 료된다.

3.1.2. 압축강도 실험

Fig. 16은 고농도CO

2

S60Ca20Na20 변수의 경우, 노출 90일에서 25MPa을 상회하는 수준의 가장 높은 압축강도를 나타내었으며, 이는 다른 변수와 비교하여 상대적으로 높은 시멘트 첨 가율에 따른 것으로 판단된다.

고순도air를 주입한 조건에서 노출을 진행한 변수의 압축강도 분석 결과, Fig. 17에서 나타내는 바와 같이 노출 1일에서는 고로슬래그 중량대비 시멘트 첨가율을 10%에서 40%까지 10%씩 증가시킨 모든 변수에서 20MPa 수준의 유사한 압축강도를 나타내었다. 노출 1 일 경과 후, 노출 28일까지 시멘트 첨가율이 각각 20%

및 30%인 S80Ca20Na20 변수와 S70Ca20Na20 변 수의 경우, 25MPa 이상의 강도를 나타내었지만 시멘트 첨가율이 각각 10% 및 40%인 변수의 경우 강도의 발현 이 다소 미미한 것으로 분석되었다.

노출 56일에서는 노출 28일과 비교하여 15%에서 최 대 50%에 이르는 강도의 증가가 나타난 것으로 분석되 었다. 노출 90일에서는 노출 56일과 비교하여 모든 변 수에서 강도의 증진이 미미한 것으로 나타났다. 또한, 시멘트 첨가율이 30%인 S70Ca20Na20 변수의 경우 강도의 감소를 나타내었으며, 이는 공시체 제작과정에 서 발생한 다짐불량에 기인한 것으로 판단된다.

탄소흡수용 콘크리트의 시멘트 첨가율 및 노출조건에 따른 압축강도 특성을 종합적으로 분석한 결과, CO

2

2

2

Fig. 16 Compressive Strength when Exposed to CO

Fig. 17 Compressive Strength when Exposed to Pure Air

Fig. 15 Test Result of Unit Weight

따른 현상(Caijun, Shi et al., 2003)으로 인하여 고순 도air 노출조건 변수와의 강도발현 속도 차이에 의한 것 으로 분석되었다.

3.1.3. 휨강도 실험

Fig. 18은 노출조건에 따른 변수별 노출 7일 휨강도 측정결과를 나타내고 있다. CO

2

2

2

Fig. 19는 노출 28일에서 측정된 노출조건 및 변수별 휨강도 측정 결과를 나타내고 있다. 고농도 CO

2

2

값이 측정되었다. 이는 노출 7일에서 측정된 휨강도와 비교하여, 전반적으로 약 5% 이상의 강도가 증진되는 것으로 분석되었다.

탄소흡수용 콘크리트의 시멘트 첨가율 및 노출조건에 따른 변수별 휨강도 특성을 종합적으로 분석한 결과, CO

2

2

고순도air 노출조건 변수의 경우 CO

2

2

2

3.1.4. 탄소포집깊이

고농도 CO

2

이후, 노출기간 경과에 따라 노출 90일에서 시멘트 첨가율이 가장 낮은 S90Ca20Na20 변수에서 20mm의 수준의 탄소포집깊이를 나타내었으며, 시멘트 첨가율이 낮고 고로슬래그 첨가율이 증가할수록 탄소포집깊이가 증가하는 것으로 분석되었다. 시멘트의 첨가율이 증가 할수록 칼슘실리케이트 수화물과 같은 수산화칼슘을 생

Fig. 18 7days Flexural Strength according to Exposure

Condition

Fig. 19 28days Flexural Strength according to

Exposure Condition

성하기 때문에 탄산화에 대한 저항성을 확보함에 따라 탄소포집깊이가 감소한다(Yang, Wan Hee, 2013), 본 연구에서도 시멘트 첨가율이 증가하고 고로슬래그 첨가 율이 감소함에 따라 이와 같은 실험결과가 도출된 것으 로 사료된다.

고순도air 밀폐조건에서 노출된 변수의 노출기간별 탄소포집깊이 특성을 분석한 결과, Fig. 21의 (a)와 (b) 에서 나타내는 바와 같이 모든 변수에서 노출 1일에서 노출 90일까지의 탄소포집깊이의 변화가 나타나지 않 은 것으로 분석되었다. 이는 노출 챔버 내에 질소와 산 소로 구성된 고순도의 air를 주입한 후 밀폐된 상태로 노출을 진행함에 따라, 외부 대기의 간섭을 받지 않기 때문에 시험체의 탄소흡수가 발생하지 않은 것으로 판 단된다.

시멘트 첨가율 및 노출조건에 따른 탄소흡수용 콘크 리트의 변수별 탄소포집깊이를 종합적으로 분석한 결 과, 고농도 CO

2

이 낮고 고로슬래그 첨가율이 증가할수록 수산화칼슘 생성에 의한 탄산화저항성 확보가 감소하여 탄소포집깊 이의 증가가 나타난 것으로 판단된다. 또한, 고순도air 노출조건의 경우, 노출 90일까지의 탄소포집깊이의 변 화가 나타나지 않았으며, 이는 밀폐조건에서 외부 대기 의 간섭이 발생하지 않음에 따라, 고농도 CO

2

2

3.1.5. 소결

실내실험에서는 시멘트 첨가율 및 노출조건에 따른 압축강도, 휨강도 및 탄소포집깊이 특성을 분석하였으 며, 그 결과 CO

2

2

휨강도 실험에서는 고순도air 노출조건의 변수가 CO

2

탄소포집깊이 측정 결과에서는 CO

2

2

2

상기 실험결과를 토대로 현장 장기노출 변수설정을 위한 강도특성 및 탄소포집특성을 종합적으로 분석해보 면, 시멘트 첨가율 증가 및 노출조건에 따른 압축강도, 휨강도 및 탄소포집깊이의 변화를 확인할 수 있었다. 하 지만, 변수별 강도 및 탄소포집깊이 측정 결과는 그 차 이가 다소 미미하였을 뿐만 아니라, 시멘트 사용량 감소 에 따른 수동적 탄소저감 및 탄소흡수능 증대를 통한 능 동적 탄소저감의 동시 만족을 위하여 고로슬래그 첨가 율이 가장 높은 S90Ca20Na20 변수가 현장적용 변수 로서 가장 적절할 것으로 판단되었다. 이에 따라, S90Ca20Na20 변수와 상대 비교를 위한 목적으로 시

Fig. 20 Carbon Capturing Depth when Exposed to CO 2

Fig. 21 Carbon Capturing Specimen when Exposed to Pure Air

(a) 1day (b) 90days

대비 시멘트 첨가율이 10%인 S90Ca20Na20 변수는 3.4MPa의 휨강도 값이 측정되었으며, 시멘트 첨가율 이 0%인 S100Ca20Na20 변수의 경우 3.1MPa의 휨강 도가 측정되어 S90Ca20Na20 변수와 비교하여 상대적 으로 낮은 값을 나타내었다.

이는 상대적으로 시멘트 첨가율이 높은 S90Ca20 Na20의 강도발현 속도 차이에 기인한 것으로 판단된 다. 또한, 현장 장기노출을 진행한 두 변수 모두 목표 휨 강도인 3.0MPa을 만족하는 것으로 나타났다.

또한 외관조사 결과, 시험체의 외부에 발생한 열화는 관찰되지 않았다.

4. 결론

본 연구에서는 고로슬래그 기반 탄소흡수용 콘크리트 의 시멘트 첨가율 및 노출조건에 따른 역학적 특성 분석 을 위한 실험적 연구를 진행하였으며, 이에 따른 결론은 다음과 같다.

1. 탄소흡수용 콘크리트의 경화 전 특성 분석 결과, 시 멘트 첨가율에 따른 슬럼프 및 공기량의 차이는 미미 한 것으로 분석되었다.

2. 시험체가 고농도 CO

2

3. 고순도air 노출조건의 경우, 최대 30MPa 전후의 압

으로 분석되었다. 시멘트 첨가율 증가에 따른 휨강도 의 증진 또한 미미한 것으로 분석되었다.

5. 탄소포집깊이 측정 결과, 고농도 CO

2

6. 현장 장기 노출 실험에서는 시멘트 첨가율이 0% 및 10%인 시험체를 70일간 노출한 결과, 각각 3.1MPa 및 3.4MPa의 휨강도를 나타내었으며, 외 관조사 결과 시험체의 외부에 발생한 열화는 관찰되 지 않았다.

감사의 글

본 연구는 국토교통부 국토교통기술지역특성화사업의 연 구비 지원(13RDRP-B066780-03)에 의해 수행되었습니다.

이에 감사드립니다.

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