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알루미나 골재를 첨가한 FA-BFS계 지오폴리머 세라믹스의 열확산에 대한 표면 특성

Surface characteristics for thermal diffusion of FA-BFS-based geopolymer ceramics added alumina aggregate

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주제분류재료공학

초록

Geopolymer는 시멘트와 비교하여 CO2 배출량의 감소, 내화성, 낮은 열전도성 등 다양한 장점을 보유하고 있는eco-friendly 건설재료이다. 그러나 표면에 화염을 가할 경우 geopolymer panel 표면의 열적거동에 대한 연구결과는 많지 않다. 본 연구에서는 내열성 건축자재로서 화염노출시 geopolymer 경화체의 표면특성을 조사하기 위하여 alumina 골재가 사용된 geopolymer 경화체 표면의 화염노출 특성에 대하여 조사하였다. 화염노출시 panel의 외형변형 및 열충격에 의한 크랙은 없었으며, calcite의 잔존량과 aluminosilicate gel의 halo 패턴으로 보아 화염에 의한 탈탄산 및 탈수는 표면에 국한되어발생했으며, geopolymer 경화체의 내구성은 화염조사 후에도 유지되고 있는 것으로 판단된다. Quartz와 calcite가 감소함에따라 gehlenite와 calcium silicate가 증가하는 경향을 나타내고 있으며, BFS의 치환량이 많을수록 현저하게 나타난다. 화염노출에 따른 미세구조의 변화는 탈탄산, 결정수의 탈수 등으로 기공의 형성과 발전되는 과정을 거쳐 calcium silicate, gehlenite 등과 같은 새로운 결정상의 형성에 의해 geopolymer panel 표면의 치밀화와 강화기구로 작용하여 내구성이 향상된 것으로 생각된다.

Abstract

Geopolymer is an eco-friendly construction material that has various advantages such as reduced CO2 emission, fire resistance and low thermal conductivity compared to cement. However, it has not been many studies on the thermal behavior of the surface of the geopolymer panel when flame is applied to the surface. In this study, surface characteristics of hardened geopolymer on flame exposure was investigated to observe its characteristics as heat-resistant architectural materials. External structure changes and crack due to the heat shock were not observed during the exposure on flame. According to the residue of calcite and halo pattern of aluminosilicate gel, decarboxylation and dehydration were extremely limited to the surface and, therefore, it is thought that durability of hardened geopolymer was sustained. Gehlenite and calcium silicate portion was inversely proportional to quartz and calcite and significantly directly proportional to BFS replacement ratio. Microstructure changes due to the thermal shock caused decarboxylation and dehydration of crystallization and it was developed the pore and new crystalline phase like calcium silicate and gehlenite. It is thought that those crystalline phase worked as a densification and strengthening mechanism on geopolymer panel surface.

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