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, 실리카질 물질 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 진행된 상황이며, 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 고염소 시멘트 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 생성되는 현상은 장기적으로 경화체의 내구성에 부정적인 영향을 나타낼 수 있지만, 보통 포틀랜드 시멘트와 혼합하여 적정량 사용할 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 위험성에서도 비교적 안정적인 활용이 가능할 것으로 사료된다.

저자 : 문기연, 김병렬, 조진상, 조계홍*