본문 바로가기
KERD
논문KCI 등재

나노 실리카를 혼입한 하이볼륨 플라이애시 콘크리트의 수화도 및 역학적 특성

Hydration and Mechanical Properties of High-volume Fly Ash Concrete with Nano-silica

최영철|이건욱|차수원
한국구조물진단유지관리공학회 (The Korea Institute For Structural Maintenance and Inspection)|2022.12|한국구조물진단유지관리공학회 논문집 (Journal of The Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection)|제26권 제6호|pp. 112-119

0

조회

0

다운로드

1

인용

0

참고문헌

키워드

미세구조MicrostructureFly ashNano silica플라이애시Cement composite나노 실리카HVFC시멘트복합체충진효과Filler effect
주제분류안전공학

초록

최근 탄소중립에 관한 관심이 높아지면서 건설 산업에서 하이볼륨 플라이애시 콘크리트를 사용하는 연구가 다양하게 수행되고 있다. 하지만 HVFC는 초기 압축강도가 낮은 단점이 있어, 이를 개선하기 위해 나노 소재를 활용한 연구에 대한 관심이 높아지고 있다. 나노 실리카는 포졸란 재료로서 이러한 조기 강도 지연을 보완할 것으로 기대된다. 따라서 본 연구에서는 나노 실리카를 HVFC에 혼입하여 초기 수화반응에 미치는 영향과 이에 따른 미세구조의 개선에 대해 조사하였다. 초기 수화반응은 응결실험과 미소수화열을 통해 분석하였고, 재령에 따른압축강도와 열중량 분석을 진행하였다. 미세구조 개선의 효과는 수은압입법을 통해 평가하였다. 실험결과 나노실리카를 혼입하였을 때, 초기강도가 증가하였고 미세구조가 개선되는 것으로 나타났다.

Abstract

Recently, as carbon neutrality has been important factor in the construction industry, many studies have been conducted on the high-volumefly ash concrete. High volume fly ash concrete(HVFC) is usually made by replacing more than 50% of cement with fly ash. However, HVFC has adisadvantage of low compressive strength in early age. To overcome this shortcoming of HVFC, improve this, interest in techonolgy using nanomaterialsis increasing. Nano silica is expected to improve the early age strength of HVFC as a pozzolanic material. This study investigated the effect of nanosilica on the early hydration reaction and microstructure of HVFC. The early hydration reaction of HFVC was analyzed through setting time, isothermalcalorimeter, compressive strength and thermal weight analysis. In addition, the microstructure of HVFC was measured by mercury intrusionporosimetry. From the test results, it was confirmed that nano silica increased the early age strength and improve the microstructure of HVFC.

참고문헌 (35)

  1. Prakash, R., "Handbook of Sustainable Concrete and Industrial Waste Management", pp.109~145 (2022)
  2. Sahoo, S., "Acid, alkali, and chloride resistance of concrete composed of low-carbonated fly ash", J. Mater. Civ. Eng, 29(3), pp.1~12 (2017)
  3. Bagheri, A. R., "Mechanical and durability properties of ternary concretes containing silica fume and low reactivity blast furnace slag", Cem. Concr. Compos, 34(5), pp.663~670 (2012)
  4. de Sensale, G. R., "Strength development of concrete with rice husk ash", Cem. Concr. Compos, 28(2), pp.158~160 (2006)
  5. Giner, V. T., "Silica fume admixture effect on the dynamic properties of concrete", Constr. Build. Mater, 25(8), pp.3272~3277 (2011)
  6. Obla, K. H., "Properties of concrete containing ultra-fine fly ash", ACI Mater. J, 100(5), pp.426~433 (2003)
  7. Copeland, K. D., "Ultra Fine Fly Ash for High Performance Concrete", Construction Institute Sessions at ASCE Civil Engineering Conference, 16, pp.a166~175 (2001)
  8. Das, B. B., "Rapid chloride ion permeability of OPC- and PPC-based carbonated concrete", J. Mater. Civ. Eng, 24(5), pp.606~611 (2012)
  9. Payá, J., "Mechanical treatment of fly ashes: Part IV. Strength development of ground fly ash-cement mortars cured at different temperatures", Cem. Concr. Res, 30(4), pp.543~551 (2000)
  10. Qian, J., "Activation of blended cements containing fly ash", Cem. Concr. Res, 31(8), pp.1121~1127 (2001)
  11. Babaian, P. M., "Effect of mechanochemical activation on reactivity of cement kiln dust-fly ash systems", ACI Mater. J, 100(1), pp.55~62 (2003)
  12. Goñi, S., "Activation of the fly ash pozzolanic reaction by hydrothermal conditions", Cem. Concr. Res, 33(9), pp.1399~1405 (2003)
  13. Wang, K., "Effects of curing temperature and NaOH addition on hydration and strength development of clinker-free CKD-fly ash binders", Cem. Concr. Res, 34(2), pp.299~309 (2004)
  14. Yang, G., "Effects of activator dosage and silica fume on the properties of Na2SO4-activated high-volume fly ash", Constr. Build. Mater, 278, pp.1~9 (2021)
  15. Chuah, S., "Nano reinforced cement and concrete composites and new perspective from graphene oxide", Constr. Build. Mater, 73, pp.113~124 (2014)
  16. Du, H., "Enhancement of barrier properties of cement mortar with graphene nanoplatelet", Cem. Concr. Res, 76, pp.10~19 (2015)
  17. Li, H., "A study on mechanical and pressure-sensitive properties of cement mortar with nanophase materials", Cem. Concr. Res, 34(3), pp.435~438 (2004)
  18. Silvestre, J., "Review on concrete nanotechnology", Eur. J. Environ. Civ. Eng, 20(4), pp.455~485 (2016)
  19. Wang, Y., "A new method to improve the properties of recycled aggregate concrete:Composite addition of basalt fiber and nano silica", J. Clean, 236, pp.1~12 (2019)
  20. Yeşilmen, S., "Nano-modification to improve the ductility of cementitious composites", Cem. Concr. Res, 76, pp.170~179 (2015)
  21. Senff, L., "Formulation of mortars with nano-SiO2and nano-TiO2 for degradation of pollutants in buildings", Compos. B. Eng, 44(1), pp.40~47 (2013)
  22. Li, G., "Properties of high-volume fly ash concrete incorporating nano-SiO2", Cem. Concr. Res, 34(6), pp.1043~1049 (2004)
  23. Kong, D., "Influence of nano-silica agglomeration on microstructure and properties of the hardened cement-based materials", Constr. Build. Mater, 37, pp.707~715 (2012)
  24. Kawashima, S., "Modification of cement-based materials with nanoparticles", Cem. Concr. Compos, 36, pp.8~15 (2013)
  25. Ghafari, E., "The effect of nano silica addition on flowability, strength and transport properties of ultra high performance concrete", Mater. Des, 59, pp.1~9 (2014)
  26. Liu, H., "Effect of nano-silica dispersed at different temperatures on the properties of cement-based materials", J. Build. Eng, 46, pp.103750~ (2022)
  27. Wu, Z., "Effect of nano-SiO2particles and curing time on development of fiber-matrix bond properties and microstructure of ultra-high strength concrete", Cem. Concr. Res, 95, pp.247~256 (2017)
  28. Chithra, S., "The effect of colloidal nano-silica on workability, mechanical and durability properties of high-performance concrete with copper slag as partial fine aggregate", Constr. Build. Mater, 113, pp.794~804 (2016)
  29. Xi, B., "Use of nano-SiO2 to develop a high performance green lightweight engineered cementitious composites containing fly ash cenospheres", J. Clean, 262, pp.1~14 (2020)
  30. Pacheco-Torgal, F., "Targeting HPC with the help of nanoparticles: An overview", Constr. Build. Mater, 38, pp.365~370 (2013)
  31. Yu. R., "Effect of nano-silica on the hydration and microstructure development of ultra-high- performance concrete (UHPC) with a low binder amount", Constr. Build. Mater, 65, pp.140~150 (2014)
  32. Lee. S. H., "About the pozzolanic reaction", Cement, 158, pp.40~44 (2003)
  33. Moon, G. D., "Effects of the physicochemical properties of fly ash on the compressive strength of high-volume fly ash mortar", Constr. Build. Mater, 124, pp.1072~1080 (2016)
  34. Hanif, A., "Properties improvement of fly ash cenosphere modified cement pastes using nano silica", Cem. Concr. Compos, 81, pp.35~48 (2017)
  35. Kim. M. S., "Use of CaO as an activator for producing a pricecompetitive non-cement structural binder using ground granulated blast furnace slag", Cem Concr Res, 54, pp.208~214 (2013)

관련 논문AI추천

하이볼륨 플라이애시 시멘트 페이스트의 수화 및 압축강도 특성문은진, 황철성한국구조물진단유지관리공학회 · 한국구조물진단유지관리공학회 논문집2017 · 제21권 제5호하이볼륨 플라이애시 시멘트의 수화도 및 역학적 특성차수원, 최영철한국구조물진단유지관리공학회 · 한국구조물진단유지관리공학회 논문집2022 · 제26권 제5호고분말도 시멘트와 플라이애시를 치환한 콘크리트의 조기강도 발현 특성김한식, 이영도, 하정수한국구조물진단유지관리공학회 · 한국구조물진단유지관리공학회 논문집2018 · 제22권 제2호나노실리카 졸을 배합수 중량치환 방법으로 혼합한 OPC-slag cement의 특성김성도, 김태완, 서기영한국구조물진단유지관리공학회 · 한국구조물진단유지관리공학회 논문집2020 · 제24권 제1호고성능 하이볼륨 슬래그 시멘트 페이스트의 고로슬래그 미분말 분말도에 따른 수화 및 강도 특성신동철, 최영철, 황철성한국구조물진단유지관리공학회 · 한국구조물진단유지관리공학회 논문집2017 · 제21권 제5호낮은 물-바인더 비를 갖는 시멘트 복합체의 CNT 첨가량에 따른 수화특성 및 발열특성오성우, 정상화, 정원석, 최영철한국구조물진단유지관리공학회 · 한국구조물진단유지관리공학회 논문집2018 · 제22권 제6호

이 간행물의 다른 논문 (28건)

염해에 따라 콘크리트 속에서 부식된 철근의 반전지전위와 부식전류밀도의 상관관계에 관한 실험적 연구조상현, 기성훈, 김동원pp. 1-13걸침길이에 따른 PC 슬래브의 화재성능에 관한 실험적 연구이호욱, 곽시영, 강현구, 박준규, 박시영pp. 14-22상태평가 결과 기반 고속도로 PSC Box 거더교 상부플랜지 열화․ 손상 실태 고찰구영호, 한상묵pp. 23-32협착교량의 구조해석 및 안전성 평가최현호, 김장환, 김문옥, 정재훈pp. 33-38영상 분석 기법을 이용한 RC 부재의 항복 후 휨 거동 분석(I): 압축부를 중심으로우태련, 김건수, 박기태, 김재환pp. 39-46
원문 보기