Abstract
Lightweight geopolymers were fabricated with non-milled IGCC slag and Si sludge as a bloating material. The relationship between addition amount of Si sludge and physical/chemical properties of lightweight geopolymers was investigated. When the geopolymers were made by mixing IGCC slag, alkali activator, and more than 10 wt.% Si sludge, the temperature of the geopolymer pastes reached higher than 130℃ in a few minutes. This exothermic reaction accelerated the geopolymer reaction; however, it was difficult to make geopolymer specimens because of a rapid bloating reaction. Both compressive strength and density of the specimens tend to decrease with an addition of Si sludge; however, there was little difference in both compressive strength and density with addition of Si sludge more than 10 wt.%. Because there was a limit to get low density geopolymers by simply increasing the addition of Si sludge, the control of pore size and distribution of geopolymer is more important by controlling flow rate of the paste through the control of W/S ratio. Therefore, it is important to control process conditions, appropriate W/S ratio for the bloating than the control of Si sludge. The optimum W/S ratio was 0.20 for the addition of Si sludge less than 30 wt.% and W/S ratio should be more than 0.28 for the addition of Si sludge more than 30 wt.%, although there was no practical application in fact.
분쇄되지 않은 IGCC 슬래그와 Si 슬러지를 발포제로 사용하여 경량 지오폴리머를 제조하였다. 이때, Si 슬러지 첨가량에 따른 경량 지오폴리머의 물리/화학적 특성을 파악하고자 하였다. IGCC 슬래그, 알칼리활성화제, 그리고 Si 슬러지를 5 wt.% 이상 혼합하여 지오폴리머 페이스트를 제조하면 발열반응에 의해 페이스트의 온도가 수분내에 90℃ 이상 도달하였고, 이 발열반응으로 인해 지오폴리머 반응이 가속화되어 경화되었으나 너무 격렬한 발포반응 때문에 시편성형이 어려웠다. 시편의 압축강도와 밀도는 Si 슬러리의 첨가량이 증가할수록 모두 감소하는 경향을 보였으나, 10 wt.% 이상의 첨가에서는 압축강도와 밀도 모두 큰 변화를 보이지 않았다. 단순히 Si 슬러지의 첨가량 증가만으로 낮은 밀도를 달성하는 것에는 한계가 있으며 W/S 비의 조절을 통해 페이스트의 유동성을 조절하여 기공을 비교적 균일하게 제어하는 것이 중요하다고 판단되었다. 따라서, Si 슬러지 첨가량의 조절보다는 작업조건 및 기포형성에 적절한 W/S 비를 찾는 것이 중요하며, Si 슬러지 0~30 wt.% 첨가시에는 W/S 비를 0.2로, 실제 적용 가능성은 없으나 Si 슬러지 30 wt.% 이상 첨가시에는 0.28 이상으로 조절하는 것이 바람직한 것으로 사료되었다.
