고염소 시멘트의 수화반응 연구

Hydration Characteristics of High Chloride Cement

고염소 시멘트는 CaO-Al2O3-CaCl2가 결합된 CCA(calcium chloro aluminate)수경성 광물상이 다량 함유되어 있는 특수시멘트로 보통 포틀랜드 시멘트 대비 Cl 성분이 과량 함유되어 있는 특징을 나타낸다 . 석회석 , 점토질 물질 , 실리카질물질 및 Cl이 과량 함유되어 있는 시멘트 킬른 더스트 등을 활용해 제조할 수 있으며 , 조강특성이 우수해 자원순환 관점에서 활용성이 우수한 시멘트이다 . 다만 , 시멘트 내 Cl이 과량 함유되어 있을 경우 경화과정에서 Cl 이온 용출에 따라 철근부식 , 시멘트 경화체의 내구성 저하 등의 문제가 발생될 수 있어 제조특성과 관련된 기초연구만 소수 진행된상황이며 , 실질적인 활용성 예측을 위한 수화반응 연구는 거의 진행되지 않는 상황이다 . 이에 본 연구에서는 고염소 시멘트의 수화반응을 거시적으로 연구하여 , 활용성을 예측하고자 하였다 . 실험결과 , CCA가 과량 함유되어 있는 고염소시멘트 일수록 수화초기 Al계 수화물인 ettrinigte가 다량 생성되며 , 수화과정 중 용출된 Cl 이온이 monosulfate와 결합하여 friedel’s salt를 형성하는 것을 확인할 수 있었다 . 수화초기 체적팽창을 유발할 수 있는 수화물이 다량 생성되는현상은 장기적으로 경화체의 내구성에 부정적인 영향을 나타낼 수 있지만 , 보통 포틀랜드 시멘트와 혼합하여 적정량사용할 경우 조기강도 및 응결 증진 등으로 작업성의 효율을 높일 수 있을 것으로 판단된다 . 또한 수화과정에서 용출된 Cl 이온이 friedel’s salt와 같이 결정학적으로 안정적인 형태로 고용화 됨에 따라 철근부식 등과 같은 위험성에서도비교적 안정적인 활용이 가능할 것으로 사료된다 .

High-chloride cement, enriched with calcium chloro aluminate (CCA), a compound of CaO-Al2O3-CaCl2, displays a higher Cl content than ordinatry portland cement. This specialized cement, incorporating limestone, clay, siliceous mate- rials, and Cl-abundant cement kiln dust, is known for its superior early strength, making it an attractive option for resource recycling. However, the excessive Cl content can lead to reinforcement corrosion and a decrease in the durability of the hardened cement paste. Current research has primarily focused on its manufacturing characteristics, with studies on hydra- tion reactions for practical application remaining limited. This study aims to explore the hydration reactions of high-chlo- ride cement to determine its practicality. The experimental results reveal that high-chloride cement with abundant CCA significantly promotes the formation of ettringite, an Al-based hydrate, in the initial hydration stages. This process results in the binding of leached Cl ions with monosulfate, forming Friedel’s salt. Although the early formation of expansive hydrates might negatively affect long-term durability, mixing this cement with ordinary Portland cement in appropriate amounts can improve workability and enhance early strength and setting. Furthermore, the transformation of Cl ions into a crystallographically stable form like Friedel’s salt indicates a potential for safer usage, especially in reducing risks such as reinforcement corrosion.