Calcium aluminate cement (CAC) has been used as an alternative for Portland cement (PC) under some extreme conditions and for specific purpose such as rapid strength gain, even at temperatures approaching 0°C, the ability to customize fresh property characteristics, high abrasion resistance, and resistance to chemical corrosion. Despite various advantages, CAC is vulnerable to phase conversion and strength loss over a period of time or exposure to elevated temperature and humidity. Due to phase conversion, CAC also becomes vulnerable against extreme condition. However, this dissertation mainly focuses on the features of CAC incorporated with reactive MgO in order to cater/minimize the microstructure instability and strength loss due to phase conversion along with durability against extreme conditions.This dissertation investigates the fundamentals of phase conversion and strength loss of CAC along with the effect of MgO on phase conversion, microstructure modification, and strength loss mitigation before and after exposure to expedited curing. Furthermore, MgO-modified CAC was exposed to extreme conditions involving CO$_2$, high temperature, and acid rich environment. The structural evolution of binder phases in MgO-modified CAC exposed to extreme conditions was investigated using multi analytical tools. The obtained results will provide new insights into the phase conversion, microstructural alteration, and durability of MgO-modified CAC. The thesis is concluded by summarizing implications of the results.
칼슘 알루미네이트 시멘트(CAC)는 일부 극한 조건에서 포틀랜드 시멘트(PC)의 대체재로 연구되어 왔으며 0°C에 가까운 낮은 온도에서도 빠른 강도 증가 및 높은 마모성과 같은 특정 목적을 위해 사용되어 왔다. 화학적 부식에 대한 저항성 등의 다양한 장점이 있는 반면, CAC는 높은 온도 및 습도에 노출되었을 때 수화물의 상전환 및 강도 손실이 발생한다는 단점이 존재한다. 또한, 극한 환경에 노출된 CAC는 수화물의 상전환으로 인해 기계적 특성이 약화될 수 있다. 본 학위논문은 CAC의 극한 환경에 대한 내구성과 더불어, 상전환으로 인한 미세구조 불안정성과 강도 손실을 최소화하기 위해 반응성 MgO를 혼입한 CAC의 특징을 관찰하였다.본 학위논문은 가속 양생을 진행한 CAC의 상전환, 미세 구조 변화 및 강도 손실 완화에 대한 MgO의 영향을 조사하였다. 또한, MgO를 혼입한 CAC를 고농도의 CO$_2$, 고온 또는 산성 환경의 극한 환경에 노출시킴으로써 극한 환경에 노출된 MgO 혼입 CAC의 미세 구조 변화를 다양한 분석 방법을 통해 조사하였다. 본 학위논문의 결과로써 MgO 혼입 CAC의 상전환, 미세 구조 변화 및 내구성에 대한 새로운 통찰력이 제시될 수 있다.
