국내 건설시장의 축소로 해외 건설시장으로 진출이 불가피한 상황 하에서 상대적으로 해외 경험이 부족한 국내 건설사에게 Project의 Risk를 저감하는 일은 매우 중요한 과제이다. 이러한 Risk 저감의 일환으로써 석회석 미분말(LSP; Lime Stone Powder)과 같이 손쉽게 구할 수 있는 재료를 활용하여 콘크리트 시멘트 및 혼화재료를 대체함으로써 재료의 불확실성에 따른 Risk를 저감하는 방안을 제안하고자 하였다.
이란 프로젝트와 같이 해외 프로젝트 중의 상당수는 콘크리트 재료의 Risk를 저감하기 위하여 활용할 수 있는 재료가 매우 제한적인 경우가 많다. 그러나 석회석의 경우 지구 지각의 14%이며 퇴적암의 30%로 손쉽게 구할 수 있는 재료이기 때문에 석회석 미분말을 활용한 연구는 해외 프로젝트의 수행에 있어 콘크리트 재료에 의한 Risk를 저감하는데 매우 유용할 것으로 판단된다.
이 논문에서는 석회석 미분말의 경우 반응성이 없어 충진 작용에 의해 콘크리트의 초기강도를 증진시키는 효과를 나타내며 일부 시멘트의 수화반응을 촉진하는 촉매재로서의 역할 수행한다는 기존의 연구결과와는 달리 석회석 미분말의 수화 가능성에 초점을 맞추어 이를 확인하고자 연구를 수행하였다.
석회석 미분말은 대부분 반응성이 없는 CaCO₃로 구성됨에 따라 그 자체만으로는 수화반응이 어려운 재료이다. 하지만 석회석 미분말을 혼입한 페이스트의 미소수화열 분석을 실시한 결과 초기강도를 증진 시키는 1차적인 충진 작용이외에도 시멘트의 수화 반응에 관여한다는 것을 확인하였다.
석회석 미분말을 혼입한 페이스트의 수화 생성물을 분석한 결과 석회석 미분말을 혼입하는 경우 시멘트의 수화 생성물인 포틀랜다이트(Portlandite)의 생성량이 증가하는 것으로 나타나 석회석 미분말이 시멘트의 수화반응을 촉진시키는 촉매 작용을 한다는 것을 확인하였다.
또한 시멘트의 수화 생성물 이외에도 C3A와 CaCO₃의 수화 생성물인 헤미카르보알루미네이트(Hemicarboaluminate, C3A 1/2CaCO₃ 11H₂O)나 모노카르보알루미네이트(Monocarboaluminate, C3A CaCO₃ 12H₂O)이 생성되는 것으로 확인됨에 따라 석회석 미분말이 특정 조건 하에서는 수화반응을 할 수 있다는 것을 확인하였다.
석회석 미분말을 혼입한 모르타르 및 콘크리트의 압축강도 특성을 분석한 결과, 유사하게 시멘트 보다 높은 분말도(5,000㎠/g 이상)을 가진 석회석 미분말을 사용하는 경우 OPC와 거의 유사한 수준의 강도발현 효과를 보였으며 플라이애시 치환 배합과 같은 저발열 배합보다는 더 높은 강도발현 효과가 나타나는 것으로 확인되었다. 따라서 댐과 같은 저발열 콘크리트를 사용하는 구조물에 적용할 경우 충분히 시멘트 대체가 가능한 수준의 강도발현 특성을 보일 것으로 판단되었다.
이상의 연구 결과를 요약하면, 석회석 미분말은 기본적으로 반응성이 없는 재료이므로 일반적으로 콘크리트의 공극을 채움으로써 초기 강도를 증진시키는 충진 작용을 하지만 분말도가 5,000㎠/g 이상에서는 시멘트의 수화반응을 촉진시키는 촉매 작용과 함께 C3A와 결합하여 수화물을 생성하는 수화반응을 하는 재료인 것으로 판단되었다.