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폐수 슬러지에서 정제된 TiO₂를 혼입한 시멘트 페이스트의 수화특성 및 질소산화물 제거 성능 평가
윤현노(Yoon, Hyunno),서준호(Seo, Joonho),김선혁(Kim, Seonhyeok),배진호(Bae, Jinho),길태건(Kil, Taegeon),이행기(Lee, Haeng-Ki) 대한토목학회 2021 대한토목학회논문집 Vol.41 No.4
본 연구에서는 서로 다른 종류의 TiO₂ 혼입이 시멘트 페이스트의 수화특성 및 질소산화물 제거성능에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 상용 제품인 P-25와 NP-400, 폐수 슬러지에서 제조된 GST, 총 세 종류의 TiO₂를 시멘트 무게대비 0, 5, 10, 20 % 첨가하여 시멘트 페이스트의 수화특성 및 질소산화물 제거성능을 분석하였다. 미소수화열 측정결과 TiO₂의 혼입은 시멘트 페이스트의 초기 수화반응에 큰 영향을 미치는 것이 확인되었으며, P-25, NP-400, GST 순으로 더 높은 누적 발열량을 나타내었다. 이로 인해 Rietveld 분석결과 TiO₂ 혼입 샘플에서 더 많은 C-S-H의 생성량이 관찰되었으며, 이는 TiO₂ 혼입 시멘트 페이스트의 28일 압축강도 증가에 영향을 미친 것으로 판단된다. SEM/EDS 분석결과 P-25, GST, NP-400순으로 페이스트 샘플 표면에 더 많은 Ti 원소의 함량이 관찰되었지만, NOx 제거 성능은 P-25, NP-400, GST 순으로 우수한 것으로 확인되었다. The present study investigated the hydration properties and NOx-removal performances of the cement pastes containing three different types of TiO₂. Two commercially available TiO₂ (P-25 and NP-400) and refined TiO₂ (GST) obtained from waste sludge were incorporated to cement paste at levels of 0, 5, 10, and 20 wt%. Isothermal calorimetry test results indicated that the TiO₂ incorporation induced a notable influence on the reaction kinetics of cement paste, showing the highest cumulative heat release in the samples containing P-25, followed by NP-400 and GST. Quantitative X-ray diffractometry as calculated by the Rietveld method identified that the incorporated TiO₂ promoted the formation of C-S-H, ultimately leading to the enhancement in the 28 day-compressive strength of cement pastes. As revealed by SEM/EDS analysis, the content of distributed Ti elements on the surface of the samples was in the order of P-25, GST, and NP-400. Regardless, the NOx-removal performance was the highest in the sample containing P-25, followed by NP-400 and GST.
TiO₂ 적용방법에 따른 포러스 콘크리트의 질소산화물 제거성능 및 흡음특성
윤현노(Yoon, Hyunno),서준호(Seo, Joonho),김선혁(Kim, Seonhyeok),장대익(Jang, Daeik),배진호(Bae, Jinho),이행기(Lee, Haeng-Ki) 대한토목학회 2022 대한토목학회논문집 Vol.42 No.2
본 연구에서는 다양한 TiO₂ 적용방법이 포러스 콘크리트의 질소산화물 제거성능 및 흡음특성에 미치는 영향을 조사하였다. 포러스 콘크리트 배합과정에서 TiO₂를 단순 혼입하는 방법, 바텀애쉬 골재에 TiO₂를 전처리하고 이를 이용하여 포러스 콘크리트를 제조하는 방법, 마지막으로 제조된 포러스 콘크리트에 TiO₂ 용액을 도포하는 방법으로 TiO₂ 적용 포러스 콘크리트를 제조하였다. 실험결과 TiO₂의 단순 혼입은 TiO₂의 함량이 증가함에 따라 압축강도를 감소시켰으며, 공극률은 증가시키는 것으로 관찰되었다. TiO₂ 함침 바텀애쉬 골재를 이용하는 경우 압축강도는 기존 포러스 콘크리트와 유사하지만 공극률이 감소하는 것으로 나타났다. 마지막으로 표면 도포 방법의 경우 공극률은 유사하였으나 강도가 증가하였다. 질소산화물 제거성능에서 TiO₂를 표면 도포한 샘플이 가장 높은 효율을 보였으며, TiO₂를 단순 혼입한 샘플들보다 바텀애쉬 골재에 전처리한 샘플에서 더 높은 질소산화물 제거성능이 관찰되었다. 흡음성능의 경우 TiO₂를 단순 혼입한 경우 공극률과의 상관관계를 확인할 수 있었지만, 다른 적용방법의 경우 일정한 경향이 발견되지는 않았다. The present study investigates NOx-removal and sound-absorption performances of photocatalytic porous concrete prepared by various TiO₂ application methods. Photocatalytic porous concrete samples were prepared by one of the following: 1) mechanically mixing TiO₂ during casting; 2) mixing bottom ash aggregate pretreated with TiO₂ during casting; and 3) spraying TiO₂ solution to the normally fabricated porous concrete. The test results indicated that the mechanical mixing of TiO₂ decreased the compressive strength as the added TiO₂ content increased. The use of pretreated bottom ash aggregate reduced the porosity, yet the compressive strength of the concrete was similar to that measured from the former method. Porous concrete samples sprayed with the TiO₂ solution exhibited enhanced compressive strength, while the porosity was analogous to those measured from other methods. The NOx-removal performance was the highest in the samples sprayed with the TiO₂ solution, followed by the samples using pretreated bottom ash aggregate and mechanically mixed TiO₂. The samples with mechanically mixed TiO₂ identified a relationship between sound-absorption performance and porosity. However, no particular tendency was observable in the samples with other TiO₂ application methods.