고로슬래그 미분말 혼입 시멘트 페이스트의 프랙탈 특성에 관한 기초적 분석

Abstract

본 연구는 시멘트계 재료의 프랙탈 특성에 관한 기초적 연구로써, 고로슬래그 미분말 혼입 시멘트 페이스트의 공극구조를 수은압입법을 이용하여 측정하였고, 측정된 결과를 프랙탈 모델에 적용하여 그 특성을 분석하였다. 분석 결과, 고로슬래그미분말 혼입 시멘트 페이스트의 공극 구조는 그 범위가 나노미터부터 밀리미터 단위까지 다양하게 분포하는 불규칙한 조직이기때문에, 전체 영역에 대한 프랙탈 차원을 산정했을 때 각 공극 영역의 특성을 반영할 수 없다. 따라서 프랙탈 차원 산정 시 공극영역을 나누어서 분석하였다. Zhang and Li (1995) model을 적용했을 때, 시멘트와 GGBFS의 수화반응 결과 생성된 C-S-H 내의 gel pores 및 small capillary pores에 해당하는 micro 영역과 large capillary pores에 해당하는 macro 영역에서 각각 프랙탈 특성이 나타나는 결과를 보였다. 또한 macro 영역보다 micro 영역의 공극 표면이 더 불규칙한 형상을 나타내었다. Ji et al. (1997) model을 적용할경우, micro 영역이 C-S-H 내의 gel pores에 해당하는 micro I과 small capillary pores에 해당하는 micro II로 구분되었으며, 각각의프랙탈 특성이 산정되었다. 또한 Zhang and Li (1995) model을 결과와 유사하게, macro, micro II, micro I의 순서대로 공극 크기가작아질수록 VFD 결과 값이 감소하였으며, 이는 곧 공극의 복잡성이 증가함을 나타낸다.

This study aimed to conduct the basic analysis on the fractal characteristics of cementitious materials. The pore structure of cement paste incorporating ground granulated blast furnace slag (GGBFS) was measured using mercury intrusion porosimetry (MIP) and the fractal characteristics were investigated using different models. Because the pore structure of GGBFS-blended cement paste is an irregular system in the various range from nanometer to millimeter, the characteristics of pore region in the different scale may not be adequately described when the fractal dimension was calculated over the whole scale range. While Zhang and Li model enabled analyzing the fraction dimension of pore structure over the three divided scale ranges of micro, small capillary and macro regions, Ji el al. model refined analysis on the fractal characteristics of micro pore region consisting of micro I region corresponding to gel pores and micro II region corresponding to small capillary pores. As the pore size decreased, both models suggested that the pore surface of micro region became more irregular than macro region and the complexity of pores increased.