플랫 플레이트 구조는 다른 구조형식에 비하여 매우 경제적인 구조형식이다. 그러나 횡하중을 받는 플랫 플레이트 구조는 슬래브-기둥 접합부의 뚫림전단파괴에 대해 취약하다. 플랫 플레이트 구조의 외부접합부는 편심전단에 대해 비대칭형의 위험단면을 가지고 있으며, 위험단면의 길이가 내부접합부 보다 작고 중력하중과 횡하중 모두에 의해 편심전다응력이 발생하게 되므로 뚫림전단파괴에 대해 매우 취약하다. 이에 본 논문에서는 플랫 플레이트 외부접합부의 실험결과와 기존 데이터를 바탕으로 ACI 318-05와 CEB-FIP MC 90의 설계기준식을 비교한 결과 편심전단응력, 불균형모멘트에 대해서 CEB-FIP식이 더 정확했고 형상비의 영향은 기둥 형상비가 큰 경우에는 기준식의 적용성에 문제가 있는 것으로 나타났다. 중력전단력비의 영향은 기준식의 제안을 만족하였으나 설계 기준에서는 단순히 중력전단비만 고려하고 있어서 다른 설계조건 변화에 따른 차이를 고려할 필요가 있다.

경제 발전에 따라 천연골재의 부족과 수급의 불안정으로 인하여 순환잔골재의 사용은 증가되고 있으나 순환잔골재를 사용한 구조부재에 대한 기초자료와 설계방법에 관한 연구가 미비한 실정이다. 본 연구는 순환잔골재의 치환율에 따른 철근콘크리트 기둥의 압축 거동 특성을 평가하기 위해 수행되었다. 이러한 목적에서 순환잔골재의 치환율을 변수(0%, 30%, 60%, 100%)로 하여 400mm${\times}$400mm 크기의 단면을 갖는 실물모형 기둥 실험체를 각각 제작하여 축하중하에서 실험을 진행하였다. 실험값과 현행규준(KCI2007)과의 비교 결과, 순환잔골재를 사용한 철근콘크리트 기둥의 압축 응력은 KCI2007에서 규정하고 있는 기준 압축 응력 값을 만족하는 것으로 나타나 KCI 규준식은 순환잔골재를 사용한 철근콘크리트 기둥 설계에서도 적용 가능할 것으로 판단된다.

PSC-I거더형태는 교량설계에 있어 널리 쓰이는 형태이다. 현재 일부 선진국가들은 고강도콘크리트를 교량에 적용하고 있는 반면 국내에는 다소 낮은 강도의 콘크리트(40MPa)를 사용하고 있다. 이에 따라 본 논문은 고강도 콘크리트를 실용화하기 위해 고강도 콘크리트를 타설한 부재의 특성과 거동에 대해 연구하였다. 이를 위해 4개의 거더를 제작하여 부재의 성능과 구조적 거동을 분석하였다. 실험에 앞서 상용프로그램을 이용하여 예상되는 거동을 구조해석을 통해 알아보았다. 스틸 게이지와 콘크리트 게이지를 매립하여 철근과 콘크리트의 종방향, 횡방향 변형율을 측정하였고. LVDT(Linear Variable Differential Transducer)을 중앙부와 지점에 설치해 부재의 처짐 및 변형을 측정하였다. 긴장작업시와 구조실험간 하중-처짐 관계와 균열하중의 실험결과를 구조해석 결과와 비교 분석하였다. 이를 통해 고강도 콘크리트를 부재에 적용하였을 때 거동변화와 긍정적인 효과에 대해 알아보았다.

철근으로 휨 보강된 일반적인 부재의 경우, 강도설계법으로 부재의 공칭 휨 강도를 계산할 때 모든 휨 인장 철근은 극한상태에서 항복한다고 가정한다. 따라서 인장력은 철근의 도심에 작용하고 인장 철근 단면적과 철근의 항복강도의 곱으로 표현될 수 있다. 그러나 FRP bar는 철근과 달리 항복거동을 보이지 않기 때문에 각 열 FRP bar에 작용하는 응력은 중립축에서 떨어진 거리에 따라 달라질 것이다. 게다가 서로 다른 종류의 FRP bar가 동시에 한 부재에 적용된다면, 각 FRP bar의 변형률에 따라 작용하는 응력 또한 다양하게 될 것이고, 거동 양상 역시 예상과 다르게 나타날 것이다. 이에 본 연구에서는 일반철근, CFRP bar, GFRP bar를 이용하여 하이브리드 휨 보강된 6개의 고강도 콘크리트 보를 제작하고 구조실험을 실시하였다. 실험 결과 하이브리드 보강된 부재는 FRP bar로 단순 보강된 부재의 낮은 강성, 큰 균열폭, 취성 문제를 상당히 보완시켜주는 것으로 나타났다.

본 연구는 플랫 플레이트의 전단보강체에 관한 연구의 일부이고, 슬래브-기둥 접합부의 수직전단력 실험에서 보강체의 종류에 따라 뚫림전단강도에 대한 영향을 확인하는 것을 목표로 한다. 제안된 4개의 보강체는 s/s bar, c/s bar, wiremesh, CFS이다. 전체 5개의 실험체를 제작하고 실험을 행하였으며, 슬래브의 제원은 $2.63{\ast}2.725.0.18m$이며, 중앙에 0.6${\ast}$0.8m의 단면을 가진 기둥을 가지고 있다. 실험결과를 요약하면 CFS 전단보강체는 콘크리트와의 부착이 충분히 되지 않아서 보강체가 보강력을 발휘하기 전에 보강체와 콘크리트가 분리되어 보강효과를 발휘하지 못하였다. CFS를 제외한 3개의 전단보강체는 슬래브-기둥 접합부의 뚫림전단 저항력을 증가시켜 높은 보강효과를 나타내었다. 전단보강이 되지 않은 실험체에 비하여 강도면에서는 16${\sim}$35%의 증가율을 보였고, 변형능력면에서는 35${\sim}$63%의 증가율을 보였다.

더블T 공법(DTS)의 취약점을 개선하기 위하여 개발한 와플 형상을 가지는 PC 슬래브(이하 WAS라 칭함)의 접합성능을 검증하기 위하여 역T형 보(ITB)와 접합된 실험체를 제작하고 실험을 수행하였다. 실험체는 PC 공장에서 ITB에 WAS를 걸친 후 충전재료를 채워 넣어 조립한 후 충전재료를 타설하는 방식으로 총 3개 제작하였고, 변수는 전단키의 폭과 충전재료의 종류(덧침 콘크리트, 무수축 모르타르)로 하여 동일한 조건에서 재하 실험을 수행하였고, 접합성능 실험체의 변위 및 내력을 비교하였다. 본 연구에서의 결론은 다음과 같다. 전단키 폭은 접합성능에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 따라서 충전재료의 다짐이 충분한 최소한의 전단키 폭으로 설계하여도 내력에 큰 영향을 미치지 않을 것으로 사료된다. 또한 두 부재간의 접합 부분 충전재료로 덧침 콘크리트와 무수축 모르타르를 사용한 결과, 두 재료 모두 내력을 확보하고 있는 것으로 나타나 덧침 콘크리트를 사용하여 시공의 편리성을 확보하는 것이 유리할 것으로 사료된다.

교량건설 기간의 단축과 공사비 절감의 효과를 가지고 있는 조립식 교량에 대한 연구가 최근 국내에서 활발히 수행되고 있으며, 선진국에서는 조립식 교량의 부품 부재 및 시공 기술이 이미 개발되어 현장에 보급되고 있다. 프리캐스트 바닥판을 주형에 고장력 볼트로 고정시키고 마찰저항 부재를 이용하여 수평전단에 저항하도록 하는 교량 상부구조의 조립식 공법 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 조립식 교량의 구조해석 모델을 개발하고, 실대형 실험을 통해 조립식 교량의 실제적인 구조 거동을 파악하고 이를 구조해석 모델과 비교하는 데 목적이 있다. 프리캐스트 바닥판과 볼트 접합된 강거더의 설계 개념을 제시하고 이 개념에 의한 18개의 프리캐스트 바닥판과 20m 실대형 시험체를 2가지 Type으로 설계, 제작하여 실험 결과를 이론값, 유한요소 해석값과 비교 분석하였다. 해석 모델은 범용구조해석 프로그램을 이용하여 교량 상부구조의 바닥판과 주형과의 연결부분 특성을 표현하였고, 이와 같이 만들어진 해석모델은 조립식 교량의 거동에 대한 실대형 실험과 비교 분석 하였다.

리모델링은 친환경적 접근 방법으로써 현재 수요가 증가하고 있는 추세이다. 리모델링 사업시 구조 부재를 동반한다. 그러므로 리모델링시에 구조적인 안정성을 확보하기 위해서는 적절한 보강 방법이 요구된다. 이 연구의 목적은 전단벽에 개구부가 발생하였을 경우 Passive 보강 방식과 Active 보강 방식을 이용하였을 때의 거동 특성을 파악하는 것이다. Passive 보강 방식은 CFS나 강판 등을 부착하여 손상 부재를 보강하는 방식이고, Active 보강 방식은 프리스트레싱을 이용한 균열 제어를 통해 보강력을 도입하는 방식이다. 실험 결과 각 실험체들은 전단 파괴 형태를 보여주었고 두 가지의 다른 보강 방식은 강도나 연성에 있어서 다른 결과를 보여주었다.

현재 우리나라에서 제작되고 있는 교량의 대부분은 RC 교각으로 이루어져 있다. 이러한 RC 교각은 현장 타설을 사용하고 있으며, 이에 따라서 작업환경과 계절에 따른 시공성의 결여와 품질의 저하, 길어진 공사기간에 따른 공사비에 대한 부담이 발생한다. 전체 교량에 대한 교각의 중요성을 인식하여 최근 들어 효율적이고 경제적인 건설방법을 개발하는 것에 맞춰지고 있다. 지난 몇 년간 우리나라를 비롯하여 몇몇 국가에서는 교량을 위해 조립식 프리캐스트 세그먼트 콘크리트 교량의 요소와 시스템의 조사, 개발 그리고 응용에 대한 관심이 증가되었다. 종래의 현장 타설 콘크리트 교량은 오랜 기간의 교통 혼잡을 발생시켜, 대도시 지역의 교량 건설은 바쁜 도시민들의 분열을 초래할 수가 있는데, 조립식 프리캐스트 세그먼트 콘크리트 교량은 그 문제에 대한 실용적인 해결방안이 될 수 있다. 우리나라의 경우 최근 들어 교각의 내진설계에 대한 내진상세 규정을 마련하기 위해서 노력해 왔다. 하지만 대부분의 내진설계와 관련된 내용은 RC 교각에 대한 내용이었으며, 조립식 프리캐스트 세그먼트 교각에 대한 내진상세 및 설계 지침에 대한 내용은 전무후무한 실정이다. 본 연구에서는 RC교각 1기, 프리스트레스트 교각 1기, 전단연결재가 없는 조립식 프리캐스트 세그먼트 교각 1기, 그리고 전단연결재가 있으며 PS강재의 긴장력의 변화를 둔 조립식 세그먼트 교각 3기에 대한 실험을 통해서 각각의 교각의 구조 특성을 파악하고자 한다.

세대병합형 리모델링의 경우 벽체의 개구부의 형성이 필수적이다. 그리하여 선행연구를 바탕으로 23%의 개구부면적을 가질 경우 큰 강성의 저하나 강도의 저하가 없다는 판단 아래, 인방보의 형태가 다른 세 실험체를 계획하여 횡력 가력 실험을 실시하였다. 슬래브를 인방보로 가지는 CW-RS는 형상비의 증가에 따른 휨파괴가 지배적이었고, CW-RBS와 CW-CS의 경우 인방보의 모멘트 분담에 의해 벽판의 전단 파괴 현상이 지배적이었다. 인방보의 면적에 따라 강도와 강성의 감소율이 영향을 받았으며 개구부의 형태가 결정하는 인방보와 벽체와의 접합 면적이 벽체의 거동을 지배한다고 생각된다.

Fiber Reinforced Plymers (FRPs)는 기존 보수 보강재료에 비해 높은 강도, 내부식성, 절연성등 뛰어난 역학적 특성으로 인하여, 최근들어 기존 구조물의 보수 및 보강에 FRP를 이용한 외부부착 공법 이 활발하게 사용되어지고 있다. 현재 국내 외적으로 FRP 재료를 이용한 외부부착 공법이 적용된 철근 콘크리트보에 관한 연구는 활발히 진행되고 있으나 시간 의존적 거동에 관한 연구는 아직 미흡한 실정이다. 이에 대하여 본 연구에서는 무보강 RC보, Carbon Fiber Reinforced Plymers(CFRPs) 와 Glass Fiber Reinforced Plymers (GFRPs)로 보강된 철근콘크리트보 실험체를 제작하여 약 300일간 25KN의 지속하중을 받은 FRP 보강보의 시간경과에 따른 처짐, 변형률 그리고 온도 변화의 영향을 관찰하였다. 실험 결과 CFRP로 보강된 실험체는 GFRP로 보강된 실험체보다 시간의존적 거동에 있어 더 우수한 보강성능이 있음을 확인할 수 있었다.

이 연구에서는 철근콘크리트 중공 하프슬래브의 중공형상을 제안하고 휨성능을 검증한다. 실험은 총 2단계로 나누어 수행하였으며, 중공재료는 자중과 진동 감소를 위하여 스티로폼을 사용하였다. 1단계 실험은 중공형상과 간격을 결정하기 위한 것으로 총 3가지 중공형상(구형, 4면 절단형, 5면 절단형)이 사용되었다. 1단계 실험결과로부터 콘크리트 체적 감소율이 높으면서도 균열패턴이 바람직한 중공형상 및 간격을 결정하였다. 2단계 실험에서는 1단계 실험결과를 바탕으로 결정된 중공형상과 간격을 가지는 중공 하프슬래브 실험체의 휨성능 실험이 수행되었다. 실험결과, 제안된 중공형상을 가지는 철근콘크리트 중공 하프슬래브는 휨강도와 연성측면에서 우수한 능력을 보였다.

유리섬유를 사용한 섬유강화복합체(Glass Fiber Reinforced Polymer, GFRP) 보강근의 인장강도 및 부착성능 등은 철근과 다르기 때문에 GFRP 보강근을 콘크리트 구조물에 적용하기 위해서는 GFRP 보강근으로 보강된 콘크리트 부재의 거동에 관한 연구가 선행되어야 한다. GFRP는 높은 비강도, 경량성, 비부식성 등의 장점을 가지고 있으나 탄성계수가 철근보다 작아 상대적으로 큰 처짐이 발생하는 단점이 있다. 교량 바닥판은 아칭효과 등에 의해 휨성능이 증가하므로 FRP 보강근을 우선 적용할 수 있는 대상 중 하나이다. 본 논문은 국내에서 개발된 철근 대체재용 GFRP 보강근의 콘크리트 구조물로의 적용 가능성을 관찰하기 위한 실험연구에 관한 것으로 폭과 길이가 3,000 mm, 4,000 mm이고 두께가 240 mm인 실제 크기의 콘크리트 바닥판을 제작하여 GFRP 보강근의 보강비에 따른 거동을 관찰하였다. 정적실험을 수행하였으며 DB-24 하중등급의 축하중을 모사한 재하면적을 가진 직사각형 강재로 바닥판이 파괴될 때까지 집중하중을 가하였다. 철근 보강 바닥판과 GFRP 보강 바닥판의 거동차이를 최대성능 및 처짐 거동 등에 대해 비교 검토하였다.

본 연구는 주거용 고층 건물에서 폭넓게 사용되고 있는 플랫 플레이트 구조에서 장방형 기둥-슬래브 접합부를 대상으로 실시한 6개의 실험결과를 분석한 것이다. 연구의 목적은 지진하중과 같이 반복적으로 작용하는 횡하중에 대하여 기둥 단면의 형상비(${\beta}$c=$c_1/c_2$)에 따른 접합부의 이력거동을 비교 평가 하는 것이다. 기둥 형상비는 $b_o$가 일정해 지도록 0.33${\sim}$3($c_1/c_2$=1/3, 1/1, 3/1)으로 선정하였다. 슬래브 휨철근비는 1.0%, 1.5%로 변화시켰으며, 중력전단력비($V_g/V_c$) 등 접합부의 이력거동에 영향을 줄 수 있는 다른 영향인자들은 일정한 조건으로 계획하여 기둥 형상비의 영향을 고찰할 수 있도록 하였다. 실험을 통해서 뚫림전단파괴 양상과 균열 패턴, 접합부의 강성, 변형능력 등을 변수에 따라 분석하였다.

자기부상열차는 궤도 위에 부상하여 운행하는 시스템이다. 자기부상열차의 특성상 주행 중 부상공극을 일정하게 유지하는 것이 사용성 및 승객의 승차감 면에서 매우 중요하다. 이 연구는 2006년 출범한 도시형 자기부상열차 실용화 사업단의 3-1 세부과제 선로구축물 성능개선 과제의 협동연구과제로 자기부상열차교량 상부구조의 급속시공법 개발을 목표로 연구를 수행하였다. 현재 도로교에서 프리캐스트 바닥판은 품질, 공기 면에서 현장타설 바닥판에 비해 우수하며, 널리 사용되고 있다. 따라서, 연구진은 3-1세부과제의 주관기관인 한국철도기술연구원과 협업을 통하여 1차년도에 PSC-U형 거더 및 개구제형 강재 거더에 프리캐스트 바닥판을 적용하여 자기부상열차 가이드웨이의 기본 시스템을 제안한 바 있다. 이 연구에서는 PSC-U형 거더, 프리캐스트 바닥판 및 새로운 형식의 가이드레일 시스템을 적용한 자기부상열차 가이드웨이의 시공성, 사용성, 유지관리성을 평가하고자 거더-바닥판-궤도로 이루어진 목업 실험체를 실대형 크기로 제작하여 실제 시공 환경과 비슷한 모의 시공을 수행하였다.

철근콘크리트 구조물은 철근과 콘크리트의 완전한 부착을 가정하여 시공된다. 그러나 해양 및 내륙에 건설된 구조물은 해양으로부터 발생한 염분과 각종 대기오염 물질 및 산성비와 같은 콘크리트의 열화적 요인들에 노출되어 있으며 이로 인해 철근콘크리트 내부의 철근은 부식될 수 있으며, 철근의 부식에 의한 부식생성물로 인한 철근 주변의 팽창압력에 의해 콘크리트 표면에 균열이나 박리가 발생한다. 이러할 경우에 부식인자의 침투가 용이하게 되기 때문에 철근부식이 가속되어 콘크리트와 철근의 부착감소, 철근단면 감소에 따른 부재내력의 저하가 발생한다. 철근콘크리트 기둥의 철근을 강제로 부식시켜 반복가력 하는 실험을 수행하였다. 이러한 실험을 통하여 철근콘크리트 기둥의 부착특성에 대한 기둥의 거동을 파악하였다. 본 연구의 주요 변수는 철근의 부식정도로 하였다.

RC 무량판 구조시스템은 여러 구조적 장점들로 인해 그 사용이 증가하는 추세이지만 횡방향 변위성능, 변형성능에 대한 약점을 지니고 있고, 고층화에 따라 기둥 크기가 증가하는 단점을 가지고 있다. 이러한 구조적 단점들은 CFT기둥의 사용을 통해 어느 정도 보완될 수 있으나 현재 CFT 기둥과 RC 무량판 접합부의 상세 및 설계법은 명확하게 제시된 바가 없다. 따라서 본 논문은 실물대 실험을 통해 일반 RC 기둥-무량판 접합부와 비교하여 CFT 기둥-RC 무량판 접합부의 횡저항 성능을 검증하고, 횡하중-변위비 성능에 따른 접합부의 모멘트 성능과 연성 능력을 파악하였다. 각기 다른 변수를 지닌 4개의 실험체를 제작하여 횡력 실험을 수행한 결과 다음과 같은 결론을 도출하였다. CFT 실험체는 전단머리의 영향으로 위험단면이 확장되었으며 일반 RC 기둥 실험체에 비해 초기강성은 35%, 모멘트는 25${\sim}$35% 증가하였고, 모멘트의 증가로 인한 에너지 흡수율이 증가하였다. 모든 실험체는 슬래브의 전단거동이 지배하였지만 내진밴드로 보강된 CFT 실험체는 슬래브의 휨거동 영역이 확장되었고, 연성비와 에너지 흡수율 또한 증가하였다.

최근 기술적인 발전과 더불어 경제적이고 신속한 시공성 그리고 내진성능 향상을 위하여 별도의 말뚝캡을 설치하지 않고 말뚝과 기둥을 하나의 부재로 사용하는 이른바 말뚝기초-교각의 일체화구조(Pier-Shafts)가 국 내외에서 많이 적용되고 있다. Pier-Shafts의 경우, 기초부분이 기존의 기초형식과는 달리 고정화되어 있지 않기 때문에 가상고정점 또는 탄성지반상의 보 이론에 기초한 해석법 등 종전의 단순해석법이 적용되지 않으며, 구조물과 지반 사이의 상호작용을 고려하는 것이 매우 중요하다. 또한, 상 하부의 일체화에 따른 연속성 등 구조적인 특성으로 인해 큰 수평 변위가 발생될 수 있기 때문에 횡방향 거동에 관한 정밀한 검토가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 철근콘크리트 구성모델, 지반 구성모델 및 두께를 갖는 탄소성 경계면 모델을 적용한 유한요소해석 프로그램을 이용하여 다양한 지반층을 고려한 Pier-Shafts의 거동을 분석하였으며, 기존의 실험 및 해석결과와 비교.검토하여 해석기법의 타당성을 검증하였다. 또한, 지진하중을 받는 Pier-Shafts의 내진성능을 평가하기 위하여 지반을 고려한 전체 Pier-Shafts 시스템에 대한 내진해석을 실시하였다.

지진에 의한 피해는 지진이 가지는 불확실성으로 인하여 확률적으로 예측하여야 한다. 취약도 분석은 교량구조물의 피해를 지반가속도에 따른 확률로 나타내고 주어진 지진파에 대한 손상확률의 단계를 추정할 수 있다. 본 연구에서는 프리스트레스트 콘크리트 교량에 대한 수치적 시뮬레이션에 의한 취약도 곡선을 산출하기위해 해석적 연구를 수행하였다. 이를 위해 지반조건에 따라 각각 100개의 인공지 진파를 생성하고 비선형 시간이력해석을 수행하였다. 손상단계는 기존의 실험결과에 기초한 성능기반에 따라 정의하였으며 RC 교각의 지진거동을 변위연성도로 나타내었다. 손상단계 및 지반가속도를 이용하여 PSC교량의 지반조건에 따른 손상곡선을 도출하여 비교분석하였다. 연구결과에 따르면 지반조건 및 구속철근량에 따른 손상확률의 차이를 확인할 수 있다.

국내 내진설계가 도입되지 않은 1992년 이전에 설계 시공된 교량과 교각의 경우 소성힌지구간 에 충분한 횡구속이 되지 않은 상태에서 주철근 겹침 이음을 가지고 있는 것이 대부분이다. 이 연구는 철근콘크리트 교각의 내진성능에 영향을 미치고 있는 변수들로서 소성힌지구간의 주철근 겹침이음 및 두께를 달리한 강판보강을 선택하여 준정적(Quasi-Static)실험 방법에 의하여 철근콘크리트 교각의 내진 성능을 평가 하였다. 특히 기존의 강판 보강 공법은 강판 내부를 모르타르로 그라우팅하였으나, 이 연구에서는 보강된 강판내부를 그라우팅하지 않았다. 이를 위하여 형상비 3.5의 철근콘크리트 기둥 시험체 (지름 400mm, 높이 1600mm) 4개를 제작하였다. 실험 변수는 주철근 겹침이음 0%, 50%, 보강 강판 두께 2종(1mm, 2mm)을 선택하였다.

현행 도로교설계기준의 철근콘크리트 교각 심부구속 횡방향철근량 산정식은 중심축력을 받는 기둥에서 콘크리트 피복이 떨어져 나갔을 때 기둥의 축하중 저항강도 손실과 같거나 약간 큰 강도를 추가로 제공할 수 있도록 결정된 식이다. 그러나 설계기준의 횡방향철근량 산정식은 교각의 내진거동에 중요한 요소인 연성능력을 직접적으로 고려한 식이 아니므로 단면크기가 상대적으로 작은 경우 또는 내구성 등의 확보 차원에서 콘크리트 피복두께가 증가하여 단면적비율이 과도하게 커지는 경우에는 교각의 시공성 및 경제성이 저하될 정도로 많은 횡방향철근량이 요구되는 문제점을 야기한다. 본 논문에서는 콘크리트 피복두께가 심부구속 횡방향철근량 산정식에 미치는 영향을 비교, 분석하였다.

본 연구에서는 기 개발된 비탄성 시간종속요소(이도형과 전정문, 2006)와 단순화된 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer) 재료모델을 개발하여 CFRP로 보수된 철근콘크리트 교량 교각에 대한 보수효과가 교량의 응답거동에 미치는 영향을 검토하였다. 정적시간이력해석의 경우, CFRP로 보수된 교각에 대한 해석결과는 실험결과와 비교적 좋은 상관관계를 나타내었다. 또한, 동적시간이력해석의 경우, 전단을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우를 비교하여 보수효과에 대한 전단의 영향을 검토하였다. 비교해석결과, 보수의 효과는 부재에 대한 특성증진효과와 함께 구조물 전체의 응답거동에 영향을 끼칠 수 있다는 것을 알 수 있었고, 전단을 포함한 경우와 전단을 포함하지 않은 경우 강도와 강성, 변위응답에서의 차이를 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구에서 개발된 해석모델 및 기법은 손상된 부재 및 구조물의 보수 후에 요구되어지는 강도, 강성 및 연성능력에 관한 평가를 가능하게 해줄 수 있을 것으로 사료된다.

본 연구는 조적조로 구성된 치장벽체의 전단거동에 관한 연구이다. 치장조적벽체의 내진보강상 세를 소개하였으며, 본 연구에서 개발한 내진상세를 적용하여 전단거동을 평가하였다. 실험체는 비보 강조적벽(URM) 1개 보강조적벽(RM) 3개로 구성하였으며, 준정적 실험을 수행하였다. 비보강 조적벽은 형상비와 축방향 압축력에 따라 다양한 거동 및 파괴가 일어난다. 그러나 본 연구는 조적구조와는 다른 치장조적조를 대상으로 하였으므로, 전단강도의 주요변수로 작용하는 축방향 압축력은 변수에서 제외 되었다. 실험변수로는 벽체의 보강유무와 형상비로 정하였다. 실험결과 실험체의 거동은 강체회전(Rocking)모드가 지배적으로 나타났으나, 최종파괴는 여러 파괴모드가 복합적으로 나타났다. FEMA273 에서는 면내조적벽의 전단강도식을 제시한다. 강도식은 조적벽의 거동모드에 따라 4가지로 분류되며, 그 거동모드는 강체회전(Rocking), 단부압괴(Toe-Crushing), 수평줄눈미끄러짐(Bed-Joint-Sliding), 사인장(Diagonal-Tension)파괴로 나타내고 있다. FEMA 273에 의해 전단강도를 평가한 결과 치장조적벽의 거동모드는 어느정도 예측 할 수 있었지만, 전단강도는 매우 다르게 나타났다.

이 논문은 근단층지반운동(NFGM)하에서 내진성능을 평가하기 위한 RC교각의 진동대, 준정적, 유사동적 실험을 다룬다. 5개의 실험체가 수행되었다. 축소 모형을 제작하고 상부구조물의 중량 에 의한 축력의 효과는 프리스트레스에 의해 구현하였다. 지진이 발생할 때 상부 구조물의 횡방향 관성력은 진동대의 제한된 용량 때문에 교각 실험체에 연결한 질량 프레임으로 모사하였다. 특히, 진동대 실험에서 질량 모사 프레임이 교각 모델과 같은 변위로 움직이면서 마찰 효과를 최소화할 수 있도록 고려하였고 이에 대한 검증을 실시하였다. RC교각의 축소 계수를 4.25로 설정 하였다.

기존 건축물의 해체할 때 발생하는 폐기물의 효과적인 재활용은, 폐 콘크리트로부터 나오는 순환골재를 구조용 콘크리트의 골재를 이용하는 것이다. 순환골재를 구조용 콘크리트에 이용하기 위해서는, 구조적인 성능이 우선적으로 검증이 되어야 한다. 본 연구에서는 철근과 콘크리트 사이의 성능인 부착 성능이 흡수율에 따라 어떻게 되는지 조사하였다. 시험 결과, 천연 굵은 골재와 순환 굵은 골재의 흡수율에 따른 부착강도와 Slip 거동의 차이는 없는 것으로 확인되었다.

염해에 노출이 심한 구조물이나 교량의 상판의 보강철근 부식으로 인한 콘크리트 구조물의 구조성능 및 내구성능의 저하가 큰 문제로 대두되고 있다. 이에 최근 활발히 연구가 진행 중인 섬유보강근(Fiber Reinforced Polymer Bar, 이하 FRP 보강근)은 높은 화학적 내구성, 고강도, 경량성 등에 의하여 철근을 대체할 콘크리트 보강재로 그 가치를 인정받아 미국, 유럽, 캐나다 등에서는 이미 FRP 보강근의 설계지침서가 발표되었다. 하지만 아직 FRP 보강근을 이형철근과 같이 높은 신뢰성을 가지는 보강재로 사용하기에는 파악해야할 구조적 문제가 많이 있는데 그 중 하나가 콘크리트와의 부착성능이다. FRP 보강근의 부착성능은 콘크리트 압축강도에 크게 영향을 받는 이형철근과 달리 섬유종류, 외피 표면 상태 등 여러 가지 요소에 의한 복합적 영향을 받는 부착특성을 보인다. 이에 본 연구에서는 외피 표면 상태, 콘크리트 압축강도, 반복하중 작용 등을 변수로 하는 GFRP 보강근으로 보강된일 방향 인장-인발 시편의 부착실험을 통하여 GFRP 보강근의 부착특성을 관찰하고자 하였다. 실험 결과 콘크리트 압축강도의 증가에 따라 GFRP 보강근의 부착강도는 증가하였으며 반복하중의 작용에 의하여 단조하중에서의 부착강도에 비하여 GFRP 보강근의 부착강도는 감소하는 결과를 보였다.

국외적으로 고강도 재료에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 반면 국내에서는 고강도 재료에 대한 연구가 미비한 실정이다. 일반적으로 RC 보의 전단 저항은 보강근의 전단 저항 보강근의 양($p_w$), 항복 강도($f_{wy}$)에 지배적인 영향($p_wf_{wy}$)을 받는다. 따라서 고강도 전단 보강을 사용하는 것으로 전단 보강근의 양을 저감시키는 효과가 있을 것으로 판단된다. 이에 본 연구는 고강도 보강근과 보통 강도 비 폐쇄형 횡 보강근의 혼용을 통한 전단 보강근의 양을 줄여 시공 능률향상과 부착성능 향상을 유도하여 부재내력을 증진하기 위한 실험적 연구를 수행하였다.

본 연구에서는 설계강도 40${\sim}$120MPa인 3성분계 콘크리트를 대상으로 부착실험을 수행하여 혼화재 (고로슬래그)대체율과 부착파괴강도와의 관계와 콘크리트 강도와 철근의 부착응력 변화관계를 평가하였다. 부착시험체의 제작과 실험은 ASTM C-234에 준하여 수행하였으며, 혼화재인 고로슬래그 대체율이 각 시험체에 대하여 각각 0, 12, 25%이고 콘크리트 압축강도가 40${\sim}$100MPa인 경우에 대한 철근-콘크리트의 부착성능을 조사 하였다. 부착실험 결과, 압축강도가 40MPa 시험체(B-40계열)만 뽑힘파괴가 발생하였고, 나머지 시험체 (B-60${\sim}$B-120)에서 쪼갬파괴가 발생하였다. B-40 계열의 경우, UCB/EERC-83에서 제시된 부착강도 평가식의 영향 변수(${\beta}$)가 2/3 일 때 콘크리트의 압축강도의 변화에 따른 철근의 부착응력을 수렴하고 있음을 알 수 있었다. 쪼갬이 발생한 시점의 균열강도는 콘크리트 압축강도와 비례하였으며, B-60 시리즈를 제외한 각각의 압축강도 시리즈에서 고로슬래그 시멘트 대체율이 12% 이었을 경우, 그 값이 가장 크게 나타났다. 최대부착응력은 압축강도 40MPa이하일 경우 그 대체율이 12%일 때 가장 크며, 압축강도 80MPa일 경우 그 대체율이 25%일 때 가장 큰 것으로 나타났다.

국내 건설교통부 규정에서는 방호울타리(방호벽 및 중앙분리대)의 등급을 SB1${\sim}$SB7로 나누고 각 등급이 수용해야 할 충돌차량의 중량, 속도 및 각도를 명시하고 있다. 한편, 국내의 콘크리트 방호울타리에는 제원에 따라 형식-1, 형식-2 등의 한국도로공사 표준도들이 널리 사용되고 있다. 각 방호울타리 형식에 대응되는 등급을 규명하기 위한 해석 및 실험적 연구가 수행되어져 왔으나, 아직까지 명확한 기준이 확립되었다고 보기는 어렵다. 이 연구에서는 대표적으로 방호벽 형식-2에 해당하는 등급을 정적 실험을 통하여 규명해 보고자 하였다. 정적 실험시의 재하 형태와 등급 판정기준이 되는 충돌하중은 국내의 각 등급과 유사하게 대응되는 AASHTO LRFD의 시험 등급을 참조하였다. 실험 결과에 의하면 형식-2는 SB5 등급을 만족하고 있는 반면 SB6 등급에 대한 만족여부는 다소 명확치 않은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 기존의 해석적인 연구와 차이가 있으므로 추가적인 연구를 요하는 사항이다. 방호벽의 성능 및 해당등급을 평가하기 위한 기존의 차량충돌실험 및 해석에 부가하여, 비교적 정밀한 거동 계측이 가능하고 극한 상태까지 재하 할 수 있는 정적 실험을 통한 평가를 위해서는 국내 기준의 각 등급별로 충돌하중 및 재하방법을 구체적으로 명시하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

최근 초고층 건축물뿐만 아니라 공동주택에서도 공기단축에 대한 요구가 증가하고 있다. 골조공기단축을 경제적으로 하기 위해서는 철근콘크리트 공사에서 40%정도를 차지하는 거푸집공사 비용을 줄이는 것이 중요하다. 경제적인 거푸집공사를 위해서는 적은 거푸집 벌수로 전용회수를 늘리고 동바리 지지층수를 줄이는 것이 유리하므로 강도발현 이전에 거푸집을 탈형하고 동바리를 제거한다. 그런데 시공단계의 진행에 따라 시공 중인 구조물에 시공하중이 가해지게 된다. 이러한 시공하중은 시공단계에 따라 변화하고 경우에 따라 과도한 시공하중이 아직 굳지 않은 콘크리트에 가해지므로 시공 중인 구조물의 안전성 및 사용성에 영향을 줄 수 있다. 보다 안전하고 경제적인 공기단축을 위해서는 이러한 시공 중인 구조물의 거동을 합리적으로 예측하여 적절한 가설계획을 세울 수 있어야 하고 이를 위해서는 우선 시공단계에 따른 구조물의 거동이 어떻게 변하는지를 조사해야 한다. 따라서 본 연구에서는 시공 중인 공동주택 가운데 바닥면적이 넓은 1세대를 선정하고 현장계측을 수행하였다. 동바리 하중 변화를 측정하기 위하여 동바리의 하부에 로드셀을 설치하였고 10층 거푸집 설치 단계부터 11층 동바리 제거단계까지의 시공단계의 진행에 따라 동바리의 하중변화를 계측하고 이를 분석하였다.

교량 하부의 급속시공 기술은 교량 설계의 새로운 경향이다. 부착 강봉으로 프리스트레스를 도입하는 프리캐스트 교각 시스템을 제안한다. 이 논문에서는 부착 강봉으로 프리스트레스가 도입된 프리캐스트 원형 교각의 준정적 실험을 통해 내진 성능 평가를 하였다. 기둥의 세그먼트 연결부의 전단강도 보강을 위해 모르터로 충전된 원형강관을 사용하였다. 프리캐스트 교각의 변위연성도와 에너지 소산능력을 평가하였다. 제안된 프리캐스트 교각 시스템은 요구연성도보다 더 좋은 내진성능을 보였다. 실험적 연구를 바탕으로 경전철 교량의 하부구조를 설계하고, 설계 고려사항에 대해 검토하였다.

오늘날 많은 연구기관에서 구조물 설계에 관한 연구가 수행되고 있는 가운데 내진분야에서 처음으로 구조물에 대한 성능기반설계에 대한 기본개념이 제시되었다. 이후 여러 연구기관에서 성능기반설계를 수행하기 위해 사용자와 설계자 간의 의사소통을 원활히 이루어지게 하기 위해 요구성능에 대한 기준을 정립를 하였다. 성능기반설계는 구조물이 위치하게 될 지역적 특성이나 구조물의 특성에 따라 구조물에 발생될 수 있는 위험에 대한 정확한 분석과 구조물에 대한 사회적 경제적 환경적 영향에 대한 분석을 통하여 구조물에 요구되는 요구성능에 맞추어 구조물을 설계하여 공용기간동안 구조물에 대한 안전을 보장하는 설계방법이다. 구조물에 대한 정확한 요구성능을 파악하기 위해 성능수준 및 성능목표에 대한 정의가 필요하여 본 연구에서 성능기반설계를 수행하기 위해 ATC-40(2002), FEMA-273(1997), Eurocode(1998)에서의 요구성능기준에 관한 기초자료를 조사하였다.

병렬 전단벽구조의 이상적인 거동을 만족시키기 위한 대안의 하나로 철근콘크리트커 플링보에 전단 성능이 우수한 철골 플레이트를 매립하는 방안이 제시되었다. Lam의 연구에 의하면 플레이트를 보강한 시험체가 기존의 철근 콘크리트 커플링보에 비하여 내진성능이 매우 우수한 것을 제시하고 있다. 철골 플레이트 커플링보는 철골 부재와 철근콘크리트 부재로 구성된 합성구조이다. 따라서 철골 부재는 강구조 설계 기준에 의해 설계하고, 철근콘크리트 부재는 철근콘크리트 설계기 준에 의해 설계하여 중첩시키는 방법으로 설계한다. 그러나 아직까지 합성구조에 대한 설계 기준이 마련되어 있지 않은 이유로 본연구에서는 실무에서 쓰이는 기준식의 평가를 통하여 철골 커플링보의 안전성을 검토하고자 한다. 기존 연구의 데이터를 통계학적 분석방법을 이용하여, ACI 기준식과 BS 기준식을 각각 검증하였다. 분석 결과 철근콘크리트의 전단력과 철골 플레이트의 전단력을 중첩하여 계산하는 철골 플레이트 커플링보에 대한 현재의 실무에서의 설계방법은 기존의 실험결과와 비교하면 적절한 설계방법으로 판단된다.

소성학적 개념을 반영하고 있는 휨모멘트 재분배 문제는 한계 상태 설계(Limit State Design)의 근간으로서, 지점부에서의 부모멘트에 대한 철근량 조정을 통한 부재강도에 대한 합리적인 평가를 가능하게 하여 오랫동안 설계 엔지니어와 연구자들에게 흥미의 대상이 되어 왔다. 많은 연구 결과, 재분배되는 휨모멘트량은 소성힌지의 회전각과 같이 구조물의 연성도와 밀접한 관계가 있으며, 실험에 따른 많은 제약으로 인한 신뢰성 있는 실험 결과의 확보에 많은 어려움이 있음을 알 수 있다. 이에, 철근콘크리트 구조물의 연성 능력에 대한 간접적인 평가 방안을 위한 연구가 진행되고 있는 실정이다. 현재각 설계기준에서는 앞서의 연구 결과 등을 바탕으로 연성의 대략적인 측정값 따른 휨모멘트의 재분배의 크기를 제한하고 있으며, 이에 대한 많은 연구 결과, 이러한 경험에 근거한 설계식들은 구조물의 연성평가에 상당한 보수적인 결과를 취하고 있음을 알 수 있다. 이 연구에서는, 이러한 결과들과 함께 현재까지 모멘트 재분배에 관한 각 설계기준들에 대한 비교 분석 및 그 동안 저자 등에 의한 연구 결과들을 바탕으로, 철근콘크리트 연속보에 대한 보다 합리적인 강도 평가 및 허용모 멘트 재분배 방안 마련을 위한 기초자료를 제시하고자 한다.

최근 교량분야에서는 강교량의 합리적인 개선을 위해 복잡한 구조의 단순화 및 표준화 방안으로 거더수를 최소화하여 시공성 및 유지보수성을 향상시킨 소수거더교에 대한 관심이 급증하고 있다. 소수 거더교는 거더수를 최소화하여 미관상 유리하며, 다주형교에 비해 상대적으로 부재수가 줄어들게 되어 제작 상에도 유리하다. 그러나 바닥판의 지간과 캔틸레버의 길이가 길어지게 되어 장지간 바닥판의 성능확보에 대한 검증이 필요하며, 다주형교에 비해 형고가 증가하게 된다. 본 연구에서는 이러한 한계를 극복하고 소수거더교의 구조적 성능을 극대화하기 위하여 기존 현장타설 바닥판을 대체하여 프리캐스트 콘크리트 바닥판을 적용하였다. 프리캐스트 콘크리트 바닥판은 공장에서 제작하므로 고강도, 고내구성의 고품질 바닥판 생산이 가능하다. 또한 내부긴장재에 의해 도입된 압축응력으로 인해 단순교 뿐만 아니라 연속교의 부모멘트 구간에서도 바닥판의 전단면이 유효하여, 바닥판의 단면을 주거더 단면의 일부로 고려할 수 있으므로 강거더의 중량 뿐만 아니라 형고를 경감시킬 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 프리캐스트 콘크리트 바닥판을 적용한 소수거더교의 설계개념과 이를 적용한 부산-거제 연결도로 현장의 저도교, 전주우회도로 현장의 구증교의 설계사례에 대하여 소개하고자 한다.

철근 콘크리트 구조물의 사용성 검토에서 처짐은 가장 중요하게 고려된다. 국내 콘크리트 구조 설계기준은 ACI 코드와 같이 Branson이 제시한 균열 단면에서의 유효 단면2차모멘트를 이용하여 처짐을 계산하고 있다. Branson식은 일반적인 휨 부재의 최대 처짐값을 통계적으로 분석하여 유도된 식으로 인장증강 효과와 같은 철근과 콘크리트의 부착특성을 직접 반영할 수 없는 단점을 가진다. 따라서 현 콘크리트 구조 설계기준식을 철근 콘크리트 구조물에 반영하면 실제 처짐과 많은 차이가 생길 수 있다. 이에 대해 본 연구에서는 구조설계기준과 Eurocode 2로부터 산정된 처짐값을 실험에 의한 처짐값과 비교하였다. Eurocode 2에서는 인장증강효과를 고려한 철근의 평균 변형률로 곡률을 계산한 후 적분을 통해 처짐을 계산하기 때문에 콘크리트 구조 설계식보다 실제 처짐을 좀 더 정확하게 예측할 것으로 기대된다. 강도설계법으로 설계된 4개의 실험체가 고려되었으며, 처짐 계산 시 사용되는 콘크리트의 탄성계수나 인장강도 등은 각각의 설계기준에 따라 계산하였다.

현재 국제적인 콘크리트설계기준의 동향은 한계상태의 개념을 기본으로 하여 구조물에 요구되는 성능을 중심으로 새로이 한계상태를 정의하려는 노력이 진행되고 있다. 이를 위해서는 구조물의 요구성능을 정의하고 성능수준에 대한 만족도를 측정하는 등의 과제를 해결해야 하는 문제가 놓여있다. 성능을 만족하는 정도를 나타낼 수 있는 지수로는 현재 신뢰도지수가 가장 주목받고 있다. 이 논문에서는 PSC beam을 대상으로 단면력저항계수 및 재료저항계수 체계로 설계를 시행한 후, 여러가지의 서로 다른 저항계수 세트에 대한 신뢰도지수를 각각 구하여 값을 비교하였다. 향후 주어진 목표신뢰도 수준에 부합하는 저항계수 조합을 산정하는 기초 자료로 사용할 수 있다.

구조설계기준에서, 슬래브의 최대 펀칭전단응력은 연직하중에 의한 직접전단과 불균형모멘트에 의한 편심전단의 조합응력으로 규정하고 있다. 이것은 슬래브에 작용하는 펀칭전단응력에 불균형모멘트의 영향을 반영한 것이다. 그러나 부재의 저항성능 즉 펀칭전단강도에는 슬래브의 불균형모멘트강도 영향을 전혀 고려하고 있지 않다. 본 논문에서는 이를 위하여 펀칭전단-불균형모멘트 상관모델을 제시하고 이를 2차원으로 표현하였다. 상관모델을 통하여, 슬래브의 펀칭전단강도를 결정하는데 있어 불균형 모멘트강도를 어떻게 반영할 것인지에 대한 방안을 제시하였으며 전단보강재가 불균형모멘트강도에 미치는 영향을 분석하고 이를 구조설계에 반영하기 위한 유효폭확대계수의 적용을 제안하였다.

본 연구의 목적은 와이어로프와 T형 강판으로 비부착 외부 보강된 기둥의 휨 거동을 평가하는데 있다. 이를 위해 중심축하중과 횡하중을 동시에 받는 보강된 기둥 3개와 무보강 기둥 1개가 실험되었다. 모든 기둥 시험체의 단면 크기 및 주철근과 내부 띠철근 배근 특성은 동일하게 하였다. 와이어로프의 배근 간격은 ACI 318-05 설계기준에서 제시하는 최소 띠철근 배근간격의 1.0 $^{\sim}$ 0.5배인 40 $^{\sim}$ 80mm로 조절하였다. 실험 결과 와이어로프와 T형 강판으로 비부착 보강된 철근콘크리트 기둥은 무보강 기둥과 비슷한 휨 내력을 보였지만, 연성적 거동에서는 와이어로프와 T형 강판이 피복 콘크리트를 구속하여 뛰어난 효과를 보였다.

국내에는 내진설계가 적용되어지지 않고 설계 시공된 교량과 교각이 상당수 존재하며 지진 발생 시 취약한 소성흰지구간에서 충분한 횡구속 없이 주철근 겹침 이음을 가지고 있는 교각들이 다수 존재하고 있는 실정이다. 내진 성능향상을 위한 국내 많은 보강방법들이 연구되고 있는 추세이며 보다 효과적인 콘크리트 보강기법을 개발하기 위하여 횡방향 구속응력을 도입한 자켓팅 보강공법을 제시하였다. 자켓팅-콘크리트 공시편 압축 실험에서 강도 및 연성도에 영향을 주는 주요 요인 콘크리트은 압축강도, 보강량 및 보강재의 강도 등이다. 본 연구에서는 실시된 실험결과를 바탕으로 콘크리트 비선형 재료를 사용한 해석적 연구를 추가로 실시하여 실험에서 나타난 결과 값과 비교하고 실험 변수와 보강효과에 영향을 미치는 추가적인 변수를 추정하였다. 또한 선행 연구에서 제시된 횡방향구속응력을 사용한 자켓팅 보강공법의 적용성을 높이기 위한 방법들은 어떤 것들이 있는지에 대하여 서술 하였다.

구조물은 사용연한 경과에 따른 노후화 및 용도 변경 등에 의한 보수.보강시 널리 행해지는 부착공법 중 탄소섬유, 아라미드섬유, 유리섬유 등을 이용한 섬유보강 폴리머(Fiber-reinforced polymer,FRP) 보강공법은 섬유 자체의 내화학성, 내구성과 우수한 시공성 등의 장점을 지니고 있다. 현재 FRP 부착공법을 이용한 보강설계 및 보강구조물의 내력 계산시, 콘크리트 부재와의 부착력을 완전부착으로 가정하고 있으나 콘크리트 구조물이 내부적 요인 및 외부 환경요인에 의해 열화될 경우 내력저하 및 1차적인 표면부 열화로 인한 FRP 부착면적의 손실발생이 우려된다. 하게 된다. 따라서 노후화에 따라 내력저하를 보이는 철근콘크리트 구조물에 FRP 보강시 열화에 따른 FRP 보강부재와 콘크리트 모재 간의 부착력 손실에 관한 연구가 필요하며, 본 연구에서는 환경적 요인에 의해 열화되는 철근콘크리트 부재의 파괴양상 및 구조성능과 FRP 보강부재와 콘크리트 모재와의 부착성능 저하현상을 분석하기 위하여 동결융해에 따른 CFRP 쉬트의 보강성능을 실험적으로 규명하고자 한다.

본 연구에서는 철근콘크리트 구조물의 보강에 이용되는 유리섬유강화 복합재료(Glass Fiber Reinforced Polymer, GFRP) 형상에 관한 연구로서 콘크리트의 피복두께 및 FRP 보강재의 형상(Plate, Box)을 실험 변수로 하여 FRP 보강 철근콘크리트 보의 거동 평가 관한 연구를 수행하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 T. J. Teng 등이 제안한 설계식을 이용하여 보강량을 결정하였고 기존의 FRP Plate 보강재의 성능개선을 위하여 FRP Sandwich box 보강재를 설계, 적용하여 보았다. 연구의 결과 예상과 달리 FRP Plate 보강재가 Sandwich box 보강재보다 보강효과가 우수한 것으로 조사되었으며, 이는 보강재 제작상의 한계점 및 core 재료가 너무 약하여 Sandwich box 보강재의 Top Plate와 Bottom Plate가 일체화 거동을 하지 못하여 나타난 결과로 사료된다.

FPR(Fiber Reinforced Polymer)는 중량에 비해 높은 강도, 높은 내부식성 등 우수한 역학적 특성으로 인해 최근 건설분야에 적용되는 사례가 많아지고 있으며, 특히 콘크리트 구조물 보강에 가장 활발히 적용되고 있다. FRP를 이용한 전통적인 보강방법은 인장면에 FRP를 부착하는 부착공법이었으나, 부착공법은 FRP의 박리 또는 부착파괴와 같은 조기파괴 문제점과 고정하중과 분담과 사용성 개선이 어려운 단점을 갖고 있다. 이러한 FRP 부착공법의 문제점들을 해결하기 위한 노력으로 최근에는 CFRP 판에 프리스트레스를 도입하는 공법에 대한 연구들이 시작되었다. 판형태의 CFRP를 이용하여 구조물에 긴장력을 도입하면 주인장철근의 응력을 경감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 구조물의 균열폭과 휨변형도 감소시킬 수 있으며, 추가되는 활하중뿐만 아니라 고정하중도 일부 분담할 수 있게 되어 고가의 CFRP를 효율적으로 활용할 수 있는 방법이 된다. CFRP 판 긴장공법을 위해 최우선적으로 해결되어야 하는 것은 CFRP 긴장재를 정착하기 위한 적절한 정착장치의 개발이다. 본 연구에서는 CFRP 판 긴장재를 위한 정착장치를 개발하고자 CFRP 판의 정착단부 상세를 변수로 한 정착장치 인장실험을 수행하였으며, 기존 상용 정착구와 비교하여 저비용으로 제작 가능한 CFRP 판 긴장재용 몰드형 정착구의 성능을 검증하였다. 몰드형 정착장치에 대한 성능실험 결과 CFRP 판 긴장재의 표면이 거칠게 처리된 시편이 가장 정착성능이 우수한 것으로 나타났으며, 정착단부의 형상변화는 정착성능에 기여하지 못하는 것으로 나타났다.

콘크리트에서 발생하는 균열 및 손상을 평가하기 위해 많은 연구가 이루어지고 있으며, 주요 콘크리트 부재(Element)에 균열이 발생하면 LED가 동작하는 스위칭(Switching) 개념의 기능성 콘크리트에 대한 연구도 진행 중이다. 이러한 자가 진단형(Type of Self-diagnostic) 시스템은 관리자가 모니터링을 통하여 교량 등의 구조물을 관리하는 데 편리성을 주지만, 보행자나 운전자들에게 갑작스런 LED점등으로 구조물에서 발생하는 손상신호(Signal Damage)의 전달이 미비하게 될 가능성도 배제할 수 없다. 따라서, 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 주요 부재에 균열 및 손상이 발생하면 LED가 소등되어 보행자 및 운전자가 위험을 인지하게 되는 시스템을 구상하게 되었다. 이를 이용하면 주요 부재에 균열이 발생하여 콘크리트 내부의 센서를 파괴하여 센서 내부의 전선이 단전되어 야간 및 악천후시 가로등 및 신호기 등이 소등되어 위험을 알리는 스마트 콘크리트를 개발할 수 있기 때문에 이에 대한 연구를 구상하였다. 또한, 외력에 의해 발생한 균열 손상에 의해 센서내부의 전선이 신장(Elongation)되어 할렬될 때의 저항변화를 검토하여 관리자가 주요 부재의 손상을 검토할 수 있는 기능성 콘크리트를 개발하기 위한 기초적 연구이다.

SHCC는 섬유와 시멘트 메트릭스 계면의 부착작용으로 인해 높은 에너지 흡수능력을 보여준다. 서로 다른 종류의 섬유로 보강된 SHCC는 혼입되는 섬유자체가 가지는 재료적 특성에 의해 서로 다른 특성을 나타내기 때문에 시멘트 메트릭스와 혼입되는 섬유의 상호작용에 의한 손상진전에 따른 미세적 파괴 메카니즘에 대한 평가가 필요할 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서는 AE기법을 사용하여 단독섬유와 하이브리드 섬유를 혼입한 시멘트 복합체의 직접인장특성을 평가하고자 하였다. 이러한 목적으로 본 실험에서는 PET2.0%, PET1.5%+PE0.5%, PET1.5%+PVA0.5%의 세 종류의 단독섬유 및 하이브리드 섬유를 혼입하여 실험을 실시하였으며, 실험에서 나타난 AE신호와 직접인장실험결과를 상호비교 분석하였다. 직접인장실험결과, 같은 혼입율에서 PET만을 단독혼입한 시험체에 비해 PET-PE시험체에서 최대 강도에서 약 2.7배 높게 나타났으며. 손상진전에 따른 AE신호결과, 혼입되는 섬유의 재료적 특성에 따라 AE이벤트수와 누적에너지에서 상이한 특성을 나타내었다.

콘크리트는 비교적 내화성이 있는 재료이다. 그러나 화재 등의 고온에 장기 노출될 경우는 콘크리트 강도 등이 급격하게 저하하는 현상이 발생한다. 이와 같은 경우, 저강도 콘크리트를 일반 비파괴검사 강도추정식을 이용하여 추정하는 것은 적절하지 않다. 이 문제를 해결하기 위해 각종 배합조건의 콘크리트시편을 200, 400, 600, $800^{\circ}C$의 온도변화 조건에서 가열한 후, 초음파속도와 콘크리트강도간의 상관관계를 분석하였다. 아울러 이들 결과를 통해 고온에서 손상된 콘크리트 비파괴검사 강도추정식을 제안하였다.

FRP 보강근은 철근부식의 근본적인 대책으로서 높은 인장강도와 내부식성이 우수한 재료이다. 그러나 낮은 탄성계수로 인해 부재의 처짐 및 균열이 철근콘크리트를 사용한 부재에 비하여 크게 발생하는 문제점이 있으며, 취성적인 성질로 인하여 파괴가 급격히 발생할 우려가 있다. 이러한 FRP 보강근을 구조부재에 사용하기 위해서는 기존의 철근콘크리트 부재설계와는 다른 개념이 필요하며, 이미 구조부재에 FRP 보강근을 사용하고 있는 외국의 경우 기존의 FRP 보강근을 사용한 구조부재의 설계를 위한 제안식들은 실험에 의한 계수의 추가 등으로 철근콘크리트 구조설계식을 수정하는 형태로서 제안되어지고 있다. 그러나 이러한 방법은 설계식을 복잡하게 하며, 철근콘크리트와 다른 FRP 보강근의 특성을 적절히 반영하고 있다고 할 수 없다. 또한, 기존의 설계식의 수정된 형태에서는 하중저감계수와 같은 안전계수(safety factor)를 제안하고 있으나, 정확한 신뢰성레벨은 알지 못하며, 실험에 의한 경험적 값의 성격이 강하다. 따라서 본 연구에서는 FRP bar를 사용한 보의 불확실성을 조사하고, FRP bar를 사용한 부재의 신뢰성지수를 평가하였다.

콘크리트 교량에서 수행되는 기존 점검방법은 점검자가 현장에서 교량의 외관상태를 기록한 다음 내업을 통해서 수작업으로 외관조사망도를 작성하는 과정으로 진행된다. 하지만, 열악한 현장작업 여건으로 인해 획득되는 데이터는 객관성과 신뢰도가 떨어진다는 문제점이 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 개선하기 위하여 외관조사결과를 자동으로 추출하는 이미지 처리 프로그램을 개발하였다. 이 프로그램은 교량으로부터 획득한 디지털 이미지를 처리하고 분석하며, 결과의 입출력 및 관리하는 데까지의 모든 관련 프로그램을 통칭한다. 프로그램 개발을 위하여 디지털 이미지의 크기와 카메라 배율간의 관계 분석, 균열 분석 알고리즘 개발, 이미지의 해상도 및 정밀도 분석 등의 연구가 수행되었다. 최초 계획에서는 이미지 처리를 통하여 균열망도를 자동으로 구현하도록 설계하였지만, 데이터의 용량과 이미지 처리의 기술적인 한계 그리고 콘크리트 표면의 여러 가지 조건에 등에 따라 결과의 신뢰도가 많이 차이가 난다는 것을 확인하였다. 따라서 결과를 정확하게 추출하기 위하여 자동판독 프로그램을 근간으로 하면서 사용자에 의해 수정작업이 가능하도록 프로그램을 보완하였다.

이 연구에서는 지진하중을 받는 철근콘크리트 보-기둥 접합부의 연성능력을 평가하였다. 철근콘크리트 보-기둥 접합부 설계는 보에 소성힌지가 발생하기 이전에 접합부가 파괴하는 경우와 보에 소성힌지가 발생한 이후에 접합부 또는 보가 파괴하는 경우로 구분하여 설계하고 있다. 지금까지의 대부분의 기존 연구는 접합부의 강도 평가에 중점을 두고 있으며, 접합부의 연성능력 평가에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 이 연구에서는 접합부의 연성을 기둥, 보, 접합부 패널 부분으로 구분하여 각각의 부재가 보-기둥 접합부의 전체 연성에 미치는 영향을 평가하였다. 접합부 설계는 일반적으로 보에 소성힌지를 발생시키고 접합부를 포함한 기둥은 탄성 상태로 설계하므로 탄성해석에 의하여 기둥의 연성을 평가하였다. 접합부 패널은 보의 소성힌지의 변형에 의하여 영향을 받게 된다. 따라서 이 연구에서는 보의 소성힌지의 영향을 고려한 접합부 패널 연성을 평가하였다. 소성힌지가 발생한 보의 연성은 보-기둥 접합부의 연성능력에 가장 큰 영향을 미친다. 보의 연성은 보의 휨에 의한 영향, 철근의 뽑힘에 의한 영향, 소성힌지 구역의 축방향 변형률 증대에 의한 영향으로 구분하였다. 또한 접합부의 부착강도 저감 및 보의 주철근 항복 이후의 철근의 뽑힘 및 소성힌지 구역의 축방향 변형률 증대에 의한 영향을 고려하여 보의 연성능력을 평가하였다.

이전 연구에서 제안된 변형률 기반 전단강도모델을 휨-압축 부재에 적용하여, 프리스트레스트 콘크리트 보의 전단강도를 예측하기 위한 해석모델을 제안하였다. 전단보강 되지 않은 콘크리트 휨-압축 부재에서는 균열발생 이후, 일반적으로 인장대보다 콘크리트 압축대가 주로 전단력에 저항한다. 압축대 콘크리트의 전단성능은 콘크리트의 재료 파괴기준을 통해 정의된다. 그리고 압축대의 전단성능은 단면에 작용하는 수직응력과의 상관관계를 고려하여, 주응력방향에 의해 결정되는 파괴면을 따라서 산정된다. 압축대의 수직응력 분포는 부재의 휨변형에 따라 변화하므로, 압축대 단면의 전단성능은 휨변형에 대한 함수이다. 부재의 전단강도는 전단 성능 곡선과 수요 곡선의 교점에서 결정된다. 제안된 해석모델을 기존 연구자들의 실험 연구 결과와 비교한 결과, 실험체의 전단강도를 정확하게 예측하였다.

AASHTO LRFD의 단면설계법은 일반적인 교량 거더, 슬래브와 일반적인 보이론의 가정이 유효한 기타 부재영역에 적용이 가능하다. 콘크리트 부재의 전단저항은 콘크리트의 인장응력에 기초한 콘크리트전단성분 $V_c$와 횡방향 철근의 인장응력에 기반한 전단철근의 전단성분 $V_s$로 구분할 수 있다. 스트레싱과 비스트레싱 부재 모두 $V_c$와 $V_s$ 항은 작용하중과 단면 성질에 근거한 ${\beta}$와 ${\theta}$의 항으로 적용된다. ${\beta}$가 2이고 ${\theta}$가 45$^{\circ}$ 일 경우, 전단강도는 전단저항을 평가하는 전통적 방법과 근본적으로 동일하다. 그러나 최근 대규모 실험결과, 이러한 전통적 방법이 횡방향철근을 포함하지 않는 대형부재에서 심각히 불안전하다고 알려져 있다. 본 연구에서는 AASHTO LRFD의 전단설계기준을 살펴보고 문제점을 고찰한 것이다.

순환골재는 점차 증가되는 건설폐기물의 처리공간 부족문제 및 고갈되어가는 천연골재의 대체 자원으로 사용할 수 있다. 순환골재의 구조용 콘크리트 활용을 위한 많은 연구가 진행되었으나, 기존연구는 낮은 품질의 재생골재를 사용하거나 작은 크기의 부재실험에 국한되는 제한이 있었다. 본 연구에서는 순환잔골재의 치환율(0, 30, 60, 100%)에 따른 철근콘크리트 보의 전단거동을 파악하기 위하여 4개의 실물규모 보를 실험하였다. 실험결과 순환골재를 사용한 실험체는 천연골재를 사용한 실험체와 유사한 균열패턴 및 파괴양상을 보였고 순환잔골재 치환율 100%를 제외한 실험체는 천연골재 실험체와 대등한 전단강도를 나타내었다. 순환골재를 사용한 구조물의 적용성을 검토하기 위하여 현행 KCI2007 규준식 및 Zsutty의 전단강도 계산 값을 실험결과와 비교한 결과 현행 규준식은 전단강도를 안전측으로 평가하고 있어 순환골재를 사용한 실험체에도 적용 가능 할 수 있는 것으로 판단된다.

건설공사에서 지하공사의 DBS(Double Beam as Struts)공법은 지하 수평부재의 공장제작 및 모듈화 된 부재 생산을 통해 공기를 단축할 수 있으며, 수평재를 영구부재로 사용할 수 있는 장점이있다. 그러나 DBS공법의 구성요소로서 시공 및 사용 시 수평부재에 작용하는 수직하중을 기둥에 전달하기 위하여 개발된 정(${\sharp}$)자형 더블보-기둥 접합부는 복잡한 다축 응력상태의 전단에 의해 지배를 받는다. 이 연구에서는 정(${\sharp}$)자형 더블보-기둥 접합부의 전단파괴 기구와 구속철판 두께에 따른 전단내력 증가를 확인하기 위해 총 7 개의 실험체를 제작하여 1 방향 정적실험을 수행하였다. 실험결과, 실험체는 모두 취성파괴 되었고 실험의 지지조건에 따른 보작용과 아치작용에 의한 전단파괴 양상을 보였으며 철판의 구속이 슬래브의 전단내력을 1.06${\sim}$1.48 배 증가시키는 것으로 나타났다. 또한, 2 방향 구속철판이 동일하지 않은 경우가 구속철판이 동일한 경우보다 전단내력이 더욱 증가한 것으로 나타나 구속철판이 동일하지 않은 경우가 효율적이었다.

슬래브에 폴리스티렌을 이용한 경량폼을 적용할 경우, 슬래브 중량이 감소함에 따라 보다 경간이 증가하거나 슬래브 지지 부재 크기가 감소될 수 있다. 하지만 플랫플레이트 구조에서 경량폼을 사용한 슬래브는 기둥주위 위험단면에서의 뚫림전단성능이 저하될 수 있다. 그러나 이에 관한 내력산정을 위한 기준이 없으며, 기존 연구 또한 부족한 실정이다. 본 논문은 폴리스티렌 경량폼을 사용한 슬래브-기둥 접합부의 뚫림전단내력을 파악하기 위하여 실시한 뚫림전단 실험에 관한 것이다. 주요 변수는 기둥의 크기, 폴리스틸렌 폼의 배치형태, 전단보강 유무 등으로 총 4개 실험체를 계획하였다. 실험을 통하여 균열 및 파괴모드, 하중-변위곡선, 뚫림전단강도 등을 분석함으로써 경량폼을 사용한 슬래브의 뚫림전단 성능을 파악하였다.

구조물의 시공에 있어 더욱 경제적이고 안정적인 결과를 얻기 위해 최근 전 세계적으로 고성능 콘크리트와 복합재료에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그 중 하나로 대구경의 강관 내부를 콘크리트계 재료로 충전하여 충전재간의 상호 구속효과(Confinement effect)로 인해 부재의 변형성능과 강성 및 내력을 향상시키는 콘크리트 충전 강관구조(Concrete Filled Steel Tubular Structure, CFT구조)에 아치구조 효과와 강선 등을 이용한 프리스트레스 구조를 도입하여, 구조적, 경제적 효율성을 극대화 시킨 새로운 형식의 거더인 CFTA 거더(Concrete Filled and Tied Steel Tubular Arch 거더)가 있다. 본 연구에서는 구조해석 프로그램인 ABAQUS 6.5-1을 사용하여 CFTA 거더에 일반 콘크리트와 여러 강도의 고강도 콘크리트를 충전한 모델의 비선형 거동을 분석하고 각각의 결과를 비교 분석하였다.

조립식 교각을 교량의 하부구조에 적용하는 다양한 기술들이 최근에 활발히 개발되고 있다. 이 논문에서는 프리스트레스를 필요로 하지 않는 형태의 프리캐스트 합성교각을 제안하였다. 낮은 강재비를 갖는 합성교각의 정적 및 내진성능 평가에 기반하여 교각 단면을 설계하고 기초부와의 연결상세는 교각 단면이 기초부로 일부 매입된 상태에서 볼트 연결로 설계하여 설계의 단순화를 도모하였다. 새롭게 제안된 프리캐스트 합성교각에 대한 구조적 성능을 검증하기 위해 준정적실험을 수행하였다. 실험을 통하여 정적 성능과 내진성능을 함께 평가하고 기존의 현장타설 합성교각의 거동과 비교를 수행하였다. 프리캐스트로 제작할 경우에 기초와 만나는 교각 끝단의 보강 상세가 요구되고 이와 관련한 상세 제안사항을 도출하였다.

SC벽체는 뛰어난 후좌굴성의 특성을 지니고 있고 연성능력이 뛰어나 원자력 건물과 같은 주요건물에 주로 사용되고 있고 최근 국내 실정에 맞는 강도식 산정을 연구 중에 있다. 최근 일본학회(JEAG)에서 제안한 면외 전단강도식은 전단스팬비에 의한 아치강도를 지나치게 단순화한 경향이 있고, 짧은 전단스팬비에서 아치강도와 전단균열강도를 분리하여 대소관계로써 결정하고 있어 강도식을 재정립할 필요가 있다. 아치작용의 본질은 전단을 지점으로 직접 전달하는 것이고, 아치단부가 최대로 압축받지 않는 경우가 많으므로, 스터드에 의한 콘크리트와 강판의 부착강도와 평형관계를 통해 아치강도를 결정한다. 실험체 제작은 일본학회에서 실험한 내용과 같이, 원자력 벽체에 가해지는 하중형태를 단순화하고 벽체를 연속보의 형태로 가정, 전단스팬비를 변경하면서 면외전단실험을 진행한 후 강도식과 검증을 실시하였다. 전단스팬비 이외에도 스터드의 밀집도, 스터럽에 의한 전단보강 정도를 변수로 하여 실험결과를 비교 검증하였다. 예상식과 실험결과는 일본의 기존 강도식에 비해 비교적 접근하는 결과를 얻을 수 있었다.

콘크리트를 강재 주형의 내부에 충진시킨 형태의 거더 형식은 구조적인 성능의 향상 이외에도 유지관리의 수월성과 외관상의 장점으로 인해 활발히 연구 개발되고 있다. 본 연구에서는, 내부를 무근 콘크리트로 충진한 형식의 강 콘크리트 합성 거더 형식의 내부 전단연결부 특성에 대한 연구의 일부로서, 외부 강재에 의한 구속효과가 내부 전단연결부의 강도에 미치는 영향을 검토하였다. 강재에 의해 구속된 콘크리트의 전단연결부는 구속효과로 인해 전단연결부의 강도가 증가하는 경향을 보일 것으로 예상되며, 이를 검토하기 위해 구속효과를 파라미터로 한 실험을 수행하였으며, 그 결과를 본 논문에서 보이고자 한다.

구조재로서 목재는 자연에서 쉽게 얻을 수 있는 재료로서 뛰어난 미관, 가공성 등으로 인해 전통가옥이나 사찰 등에 널리 사용되어져 왔지만, 콘크리트나 강재에 비해 연소와 부식의 우려 등 내구성에 문제를 가지고 있다. 따라서, 목재를 구조부재로 활용하기 위해서는 타 재료와의 하이브리드화가 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 구조용집성재보(100${\times}$200${\times}$3000(mm)), 콘크리트슬래브(800${\times}$100${\times}$3000(mm), fck=21MPa) 및 전단연결재(볼트, 래그스크류)로 구성된 합성보의 탄소성거동을 평가하기 위하여 구조 실험을 수행하였다. 실험결과, 전단연결재의 종류와 간격에 무관하게 항복비(항복내력/최대내력)가 크고, 항복 후에는 바로 취성파괴로 연계되었다. 따라서, 이러한 취성파괴를 방지할 수 있는 휨보강(철근, 섬유쉬트 등)이 필요할 것으로 판단된다. 또한, 전단연결재 배치간격이 좁을수록 합성효과가 우수하여 사용성이 뛰어나기 때문에 경제적 설계와 재료의 효율적 사용이 가능할 것으로 판단된다.

현재 우리나라 고속도로의 일부 도로와 교량들은 이미 노후화가 진행 중이며, 또한 증가하는 교통량을 소화하기 위해 교량의 보수 및 보강, 신축, 확장이 필요한 구간이 많은 실정이다. 이러한 교량 공사는 공사가 진행되는 동안 야기되는 사회적 민원이나 그 밖의 손실, 교통통제에 따른 우회차량의 경제적 손실등과 밀접하며 점점 중요한 문제로 부각되고 있다. 이러한 영향으로 교량 공사의 현장작업 최소화를 위해 다양한 프리캐스트 부재와 공법 등이 개발되고 있으며 새로운 소재를 적용하기 위한 연구 또한 진행 중이다. 본 연구에서는 프리캐스트형(形) CFFT 개발을 위해 축소모형 실험을 수행하였고, 결과 비교를 위해 동일한 제원의 현장타설형(形) RC교각과 현장타설형(形) CFFT 교각의 축소모형 실험도 수행하였다. 각 실험체의 하중-변위 곡선을 얻어 내하력을 비교하였고, 변위연성도를 구하여 내진성능을 비교해 보았다.

RC 플랫 플레이트 골조는 중력저항 시스템으로 설계하고, 횡력저항 시스템인 전단벽이나 모멘트 골조를 같이 사용하는 것이 일반적이다. 그러나 지진하중과 같은 횡하중은 횡력저항 시스템의 변형을 일으키며 일체로 연결된 중력저항 시스템도 예상치 않았던 횡변위가 발생하여, 접합부에서 큰 불균형 모멘트가 발행하게 된다. 따라서 횡하중에 의해 유발된 불균형모멘트의 고려가 필요하며, �躍꼭患� 파괴를 정확하게 예측할 수 있어야 한다. 본 연구는 RC 플랫 플레이트 골조의 내진성능평가를 위하여 슬래브-기둥 접합부의 비선형 거동을 예측하기 위한 해석모델을 개발하였다. 해석모델의 검증을 위하여 중력전단비가 다른 2개의 2경간 플랫 플레이트 구조물의 실험결과와 해석모델의 결과를 비교하였다. 그 결과 개발된 해석모델은 실험체의 뚤림전단파괴 및 파괴모드를 잘 예측하는 것으로 나타났다.

최근 세계적으로 FRP 복합재료를 이용한 다양한 연구가 진행 중에 있다. 본 연구 과제중 가격 경쟁력을 위해 유리 섬유를 이용한 신개념의 FRP+콘크리트 합성 거더 모듈을 제안하고 장경간 교량에 적용될 수 있도록 하중 재하실험을 수행한 바 있다. 실험 결과 콘크리트 충진으로 인하여 성능이 현저하게 개선되는 것으로 평가되었다. 본 연구에서는 소형화된 모듈의 FRP+콘크리트 합성거더에 대하여 거동을 해석하고 실험결과와 비교, 분석하였다. 또한, 큰 단면을 위해 모듈화된 FRP 거더 4개를 연결하여 어떠한 거동을 보이는지 예측해 보았다. 해석을 위해 FRP 거더면끼리는 충분한 접촉강도를 가지고 있으므로 완전 부착으로 가정하였다. 그 결과 콘크리트가 충진되지 않은 FRP 거더는 처짐 허용량을 초과하였지만, 콘크리트가 충진된 FRP 거더는 상대적으로 적은 처짐량을 보여 주여 충진된 FRP거더를 실제 구조물에 사용되더라도 추가 보완 연구를 통해 처짐으로 인한 사용성의 문제를 해결 할 수 있을 것으로 사료된다.

이 논문에서는 비부착 CFRP 판으로 긴장된 RC(Reinforced Concrete) 보의 비선형 해석방법을 제시하였다. 하중 재하 시 부재의 단면 내에서 변화하는 재료상태를 정확히 예측하기 위해 철근콘크리트 뼈대는 콘크리트와 보강철근 화이버로 구성된 화이버모델요소로 이상화하였다. 또한 CFRP 판의 비부착 거동을 모사하기 위해 CFRP 판을 뼈대요소의 각 절점에 연결되는 여러 개의 요소로 이상화하되, 연결부에서 슬립이 가능한 것으로 가정하여 슬립으로 인한 CFRP 판의 인장력을 반복적으로 보정함으로써 CFRP 판요소들의 응력이 같도록 하였다. 이 논문에서 제시한 해석방법의 정당성을 검토하기 위해 비부착 CFRP 판으로 긴장된 RC 보의 극한해석을 수행하여 해석결과를 타 연구자의 실험결과와 비교해 본 결과, 두 연구결과가 잘 일치함을 확인하였다.

본 연구는 목적은 1층에 연층/약층 및 비틀림 비정형성을 동시에 보유한 우리나라 비내진 현존 필로티형 저층 집합주택의 내진 취약성을 평가하는 것이다. 해석 구조물로서 4층 RC 집합 주택이 선정되었고, 선형 동적 해석법을 사용하여 해석되었으며, FEMA356에 의하여 평가되었다. 해석 결과 본 구조물은 FEMA356의 선형 동적 해석법 규정을 만족하였다.

최근 초고층 건물 건설의 증가로 인해 많이 사용되고 있는 고강도 콘크리트가 화재 시 폭렬 현상으로 인해 내화성 문제가 대두되고 있다. 이에 본 연구는 화재 피해를 입은 폴리프로필렌 섬유(PP섬유) 혼입 고강도 RC 기둥의 비재하 가열 실험을 거친 시험체의 냉각 후 재하 실험을 통해 부재의 성능을 평가하였다. 화해 후 폭렬이 저감된 기둥의 성능 평가는 단면 손실이 없어 외관상 평가가 힘들기 때문에 잔존 내력을 추정하고 설계 단계에서 화해에 의한 성능 저하를 고려할 수 있는 기반을 만드는 것이 중요하다. 이에 범용 유한요소 해석프로그램인 DIANA(Displacement Analyzer)를 사용하여 부재를 해석하였고, 실제와 거동과 유사한 해석을 위해 온도 곡선은 재하 가열 실험의 온도 분표를 이용하여 단면 모델링에 적용하였다. 화재 노출 시간, 콘크리트 압축강도, 단면 치수를 변수로 적용하여 해석으로 도출된 화재 피해를 입은 고강도 RC 기둥의 P-M 상관곡선을 통해 잔존 성능을 평가하여 설계에 이용하도록 제시하였다.

횡방향으로 구속된 콘크리트의 응력-변형률 거동은 구속되지 않은 콘크리트와는 다른 거동을 한다. 보통강도 콘크리트에서 구속효과를 고려한 콘크리트 재료모델로는 Mander 모델이 대표적이며 고강도 콘크리트의 구속효과의 경우 여러 연구자들에 의하여 제안된 모델 중 공시체 수준의 실험결과와 잘 일치하는 Sakino-Sun 모델을 사용하였다. 보통강도에서는 Mander모델을 고강도 콘크리트에서는 Sakino-Sun 모델을 사용하였으나 중간 강도인 30-40MPa의 강도에서 Mander 모델과 Sakino-Sun 모델의 적용시 실험결과와 해석결과가 다소 차이를 보이며 또한 두 모델은 적용할 수 있는 최대 또는 최소 콘크리트 압축강도의 한계범위가 명확하지 않다. 따라서 이 연구에서는 30-40MPa의 강도의 횡방향으로 구속된 콘크리트의 비선형 재료모델을 제안하였다.

본 논문에서는 새로운 교량 형식인 U-Channel Bridge(UCB)의 시공단계를 고려하여 그 거동 및 슬래브의 설계방법에 대한 연구를 수행하였다. UCB는 각각의 세그먼트를 공장에서 제작하여 현장에서 조립하여 시공하므로 각 시공단계별로 지지 조건에 변화가 발생한다. UCB의 시공단계를 지지 조건이 변화하는 제작, 운반, 가설빔 거치, 완공의 네 단계로 구분하여 각 단계마다 프레임 요소와 판 요소를 적용하여 적합한 구조해석 모델을 제시하였으며, 구조해석을 수행하고 그 결과를 검토하였다. 검토 결과 슬래브의 해석은 네 단계를 모두 고려하여 수행되어야 하는 것으로 나타났으며 구성된 모델을 적용하여 타당한 슬래브의 설계방법을 제안하였다.

매우 짧은 시간동안 큰 압력을 유발하는 폭발하중은 지형적인 조건 및 대기조건, 장약량과 구조물의 위치 및 형상에 따라 상이하게 발생된다. 그러므로 본 연구에서는 콘크리트 구조물에 작용하는 정밀한 폭발하중의 전파해석을 위해, Arbitrary Lagrangian-Eulerian기법을 적용한 대기 및 폭발물의 모델을 통해 복합적인 폭발파를 구현하고 구조물의 동적재료 특성을 고려하여 대기-구조물의 통합모델 해석기법을 제안하였다. 또한 대기-구조물의 통합모델 해석기법의 검증을 위하여 폭발하중을 받는 철근콘크리트 구조물의 폭발실험결과와 비교함으로써 제안된 해석기법의 타당성을 검증하였다.

전이보는 구조체 상부로부터 전달되는 큰 하중을 하부 기둥으로 전달하는 중요한 역할을 담당한다. 이러한 전이보의 이해를 위한 1:2.5 축소모형 실험 및 해석 연구가 선행되었다. 본 연구는 전이보에대한 선행 실험 및 해석적 연구$^{(1),\;(2)}$를 바탕으로 여건상 실험이 불가능하였던 부분을 선행 연구와 동일한 조건 하에 해석 수행하여 비교.분석하였다. 해석 수행 결과 통상적으로 사용하는 지점 조건은 타당성이 있으며 동시에 이러한 해석을 통해 실험으로 알 수 없는 보다 많은 정보에 대한 기대까지 시사하였다. 또한 일반적인 지점 조건으로는 기수행하였던 실험을 만족시킬 수 있는 결과를 얻을 수 없다는 결론에 도달 할 수 있었고, 이러한 결과가 간접적으로 선행 연구 결과$^{(2)}$를 강화시켜주었다 할 수 있지만, 추가적인 연구 수행에 대한 필요성 역시 드러냈다고 할 수 있다.

본 논문에서는 새로운 교량 형식인 U-Channel Bridge(UCB)의 거동에 관해 연구하였고, 거동을 분석할 수 있는 해석 모델을 제시하였다. 바닥판의 하중을 하면에 위치한 보가 지지하는 형태의 상로교와는 대조적으로 UCB는 바닥판 위쪽에 측보가 위치하는 특징이 있다. 본 논문에서는 프레임 요소를 이용한 모델, 판 요소와 프레임 요소를 혼용한 모델, 실제 구조물과 같은 형태의 솔리드 요소를 적용한 모델의 세 가지 모델을 구성하였으며 솔리드 모델의 결과가 가장 정확하다고 가정하여, 두 가지 요소의 해석 결과를 비교하였다. 비교 결과 판 요소와 프레임 요소를 혼용한 모델이 솔리드 모델과 유사한 결과를 나타내었으며, UCB의 구조해석 모델로 판-프레임 모델을 제시하였다.

구조물의 성능을 나타내는 성능평가에 있어 구조물의 재료 및 구조적 특성이 구조물의 성능에 미치는 영향을 분석하기 위해 고유치 해석과 비선형 정적해석을 수행하였다. 구조물의 성능에 영향을 주는 성능영향인자는 구조물의 재료적 특성과 관련하여 콘크리트 강도, 종방향 주철근, 횡구속 철근에 대하여, 구조적 특성과 관련하여 형상비, 축하중에 대하여 총 5가지로 정의하였다. 성능영향인자의 변화에 따른 분석 결과, 콘크리트 강도 증가에 따른 항복변위는 동일하지만 최대 기저전단력은 증가하였고 종방향 주철근 증가에 따른 항복변위와 최대 기저전단력은 모두 증가하였으며, 횡구속 철근 증가에 따른 항복변위와 최대 기저전단력의 변화량은 미비하였다. 형상비 증가에 따른 구조물의 항복변위는 증가하고, 최대 기저전단력은 감소하며, 축하중 증가에 따른 구조물의 항복변위와 최대 기저전단력은 감소하였다.

본 연구에서는 도심지 건축물의 개조 재활용을 위한 핵심 보강기술의 개발을 위하여 기존 건축물의 내진보강을 위한 새로운 개념의 기둥복합댐퍼를 제안하고, 그 적용 가능성을 타진하기 위한 해석적 연구를 수행하였다. 이를 위하여 먼저 기둥복합댐퍼의 이력특성을 고려할 수 있는 해석모델을 구축하고, 상용화 구조해석 프로그램(MIDAS-Gen)에 적용할 수 있는 모델링 기법을 개발하였다. 이와 같이 개발된 기둥복합댐퍼를 이용하여 수직증축을 상정한 기존 건축물의 내진보강을 실시하고 개발된 해석모델링 기법을 적용하여 시간이력해석에 의해 보강 전/후의 효과를 검토하였다. 본 구조해석 결과에 의하면, 기둥복합댐퍼의 보강에 의해 보강되지 않은 구조물에 비하여 밑면전단력이 약 20% 정도 감소하였으며, 임계층에서의 층간변위가 20% 정도 감소하는 결과를 얻을 수 있었다.

본 연구에서는 기존연구문헌에서 제시하고 있는 보강철근을 고려한 수정탄성계수 식을 적용하여 20층 건물 모델을 해석하였고, 축방향 철근비와 횡방향 철근체적비에 따른 구조물의 거동을 분석하였다. 또한 시공단계별 해석을 수행함으로써 시공되는 순서를 고려하여 건물의 실제 거동과 유사한 결과값을 얻고자 하였다. 기둥의 보강철근을 고려한 해석을 통하여 최종적으로 기둥단면의 축소를 시도하였다. 20층의 빌딩 구조물을 기둥의 보강철근을 고려하여 해석을 수행할 경우, 일반해석시 구조물의 기둥부재를 최대 4.94%까지 감소시킬 수 있으며, 시공단계별 해석시에는 최대 19%를 감소시킬 수 있을 것으로 분석되었다.

콘크리트의 크리프와 건조수축은 재료 자체의 변동성과 모델의 불확실성 때문에 매우 복잡한 현상이다. 콘크리트 구조물의 장기거동을 예측할 수 있는 크리프와 건조수축 모델은 여러 가지 환경요인을 고려한 설계기준(Design Code)으로부터 얻을 수 있다. 하지만 같은 환경하에서 설계기준으로부터 구한 모델은 각기 다르기도 하다. 실제 콘크리트의 특성을 구하기 위해 장기간 실험을 통하기도 하지만 이는 실제 건설 현장에서는 쉬운 일이 아니고 이 또한 실구조물에서 다를 수 있다. 설계과정에서의 가정한 물성과 실제 물성의 차이가 있다면, 실제 구조물의 장기 거동을 정확히 예측하지 못하게 된다. 따라서 시공중이나 공용중 시간거동 예측을 정확히 하기 위해서는 실제 교량에서 시간의존거동에 미치는 요소 중 크리프 특성이 적절하게 주어졌는지에 대한 검토가 필요하다. 본 논문에서는 교량의 시간에 따른 거동을 측정한 자료가 주어졌을 때크 리프 민감도 해석을 수행하여 콘크리트의 크리프 계수를 예측하였다.

본 연구는 철근 콘크리트 보의 파괴 거동을 예측하는데 있어 외연적 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA의 적용성을 검증하는데 주안점을 두었다. 해석 대상 철근 콘크리트 부재의 변수는 인장 철근비, 전단 철근비, 그리고 전단 스팬비를 고려하였다. 해석 결과는 본 연구에서 고려한 모든 변수의 l파괴 거동을 적절하게 예측하는 것으로 나타나 LS-DYNA는 철근콘크리트 구조물의 파괴해석을 수행 하는데 매우 유용한 것으로 평가되었다.

선시공 조립식 거푸집 공법을 사용한 계단의 접합부는 힌지로 처리하여 구조설계를 하는 것이 일반적인 방법이다. 계단참과 경사계단이 만나는 접합부를 힌지로 간주하게 되면 접합부의 모멘트 성능이 전혀 없으므로 계단부분의 휨모멘트가 증가하게 되어 철근 배근량이 늘어난다. 또한 진동 및 피로하중에 의한 접합부 손실이 증가하여 사용성이 저하된다. 그럼에도 불구하고 계단 접합부를 핀접합하는 이유는 현장에서의 시공성이 용이하기 때문이다. 최근들어 시공성을 고려하면서 접합부의 휨성능을 향상시킬 수 있는 반강접에 대한 상세가 제시되고 있으나, 이러한 상세를 구조설계에 전혀 반영하지는 못하고 있다. 따라서 본 연구에서는 계단의 반강접 접합부를 설계에 반영할 수 있는 방법을 제시하고자 하였다. 강접합, 반강접합, 핀접합으로 설계된 계단 접합부에 대해 모멘트 성능을 비교하고, 부정정 구조물인 계단 코아부분의 비선형 해석을 통해 항복 이후의 변화를 비교하였다. 연구결과 반강접합 성능을 반영하기 위한 휨강성계수를 도입하였고, 이를 적용한 비선형 해석결과 핀접합보다는 안정적인 결과를 보였고, 강접합에 비해 연성이 뛰어나 내진 및 진동에 대해 유리한 시스템으로 판단된다.

이 연구에서는 최근 연구가 활발히 진행되고 있는 조립식 프리캐스트 세그먼트 콘크리트 교각공법에서 사용되어지는 기성 콘크리트 세그먼트의 횡 방향 구속철근에 의한 구속효과에 대한 연구를 수행하였다. 일반적으로 횡방향 구속철근에 의한 콘크리트의 구속효과는 구속효과계수에 의하여 결정되며 구속효과계수는 유효 구속 콘크리트 단면적과 구속 콘크리트 단면적의 비로서 결정된다. 유효 구속 콘크리트 단면적은 횡 방향 구속철근간의 간격에서 발생하는 Arching action에 의하여 결정되어지며 구속 콘크리트 단면적은 교각의 주철근비에 의하여 결정되어진다. 그러나 프리캐스트 콘크리트 세그먼트의 경우 세그먼트 상, 하부에 존재하는 피복을 고려하여야 한다. 즉 최상단 및 최하단에 배근되는 횡방향 구속철근에서 상, 하부 콘크리트 표면의 피복까지의 구속효과를 고려하여야 한다. 이 연구에서는 이에 대한 고려 방법을 제안하였다. 제안한 프리케스트 구속효과를 고려한 콘크리트 재료 모델을 RCAHEST에 적용하여 그 타당성을 검증하였다.

본 연구는 강선 부식이 PSC보 휨강도에 미치는 영향을 알아보기 위해 실내실험을 수행하였다. 긴장력을 달리하여 길이 4m인 PSC보부재 5개를 제작하였으며, 그 중 2개의 부재는 덕트 내부에 있는 PS강재를 노출시킨 상태에서 부식촉진장치를 이용해 인위적으로 PS강재를 부식시켰다. 실험부재의 파괴시까지 정적하중을 재하하면서 철근과 콘크리트의 변형률, 중앙부의 처짐량 변화를 측정하였으며 또한 음향센서를 콘크리트 표면에 부착하여 PS강선의 파단횟수 및 파단시기 등을 계측하였다. 실험 결과, PS강재가 부식된 부재는 PS강재의 단면 감소를 고려해 계산한 휨강도 이론값보다 작은 실험값이 나왔다. 또한 휨 파괴 이전에 PS강재가 조기에 파단되는 현상이 관찰되었으며, 결과적으로 휨강도가 급격히 감소됨을 확인할 수 있었다. 부식된 PS강재를 포함하고 있는 PSC보의 휨강도 평가시 일방향 육안관찰에 의한 PS강재의 단면적을 산정하는 것은 매우 어려운 일이며, 연성거동을 위한 유효 PS강재의 단면적을 판단하는 것은 매우 복잡한 일이라 판단된다.

철근 콘크리트 구조물의 철근 부식은 구조물의 성능 저하의 주요한 원인 중 하나이다. 철근 부식은 구조물의 수명을 단축시켜 막대한 유지 관리 비용을 요구하게 된다. 또한 이러한 철근의 부식은 주기적인 반복하중을 받는 교량이나 도로와 같은 구조물들의 구조적 성능저하를 가중시키는 요인이 되고 있다. 이러한 이유들로 인해 철근을 대체할 수 있는 FRP 보강근의 사용에 대한 관심이 증가하고 있다. 그러나 국내외적으로 FRP 보강근의 피로시험에 대한 연구는 전무한 실정이다. 이에 본 연구에서는 국내외로 상용화된 FRP(GFRP, CFRP) 보강근의 실제 구조물에 대한 적용가능성을 고찰하기위해 휨 보강시험체의 인장부 보강근으로 사용하여 정적 및 피로 성능을 검증하고자 한다. 본 연구에서 사용된 시험체는 ACI 440.1R-06으로 설계되었으며, CFRP 보강근으로 보강된 시험체(CR)와 GFRP 보강근으로 보강된 시험체(GR)는 과보강 단면으로 설계되었다. 정적 휨 실험을 수행한 결과, CR 시험체와 GR 시험체 모두 콘크리트 보의 상단 압축부가 파괴되는 것을 확인할 수 있었다. 피로 실험시 피로응력수준은 정적 휨 강도의 60%, 70%, 80%로 하여 실험을 수행하였다. 대부분의 시험체가 압축 파괴 양상을 보였지만 CR-60과 CR-70 시험체는 인장부 보강근의 파단으로 인한 파괴를 확인할 수 있었다. 피로 실험결과를 바탕으로 회귀분석을 통해 S-N 상관도를 적용하여 S-N 관계식을 얻을 수 있었다.

최근 재건축 및 재개발에 따른 폐콘크리트의 발생량이 점차 증가하고 있으며 이러한 폐콘크리트의 환경적 처리 방안으로 순환골재의 사용이 제시되고 있다. 그러나 기존연구에서는 실험실에서 낮은 품질의 순환골재를 사용하거나 작은 크기의 부재만을 연구하는 한계를 지니고 있다. 따라서 본 연구에서는 순환 잔골재의 사용에 따른 철근콘크리트 보의 휨거동 특성을 평가하고자 순환잔골재와 재생잔 골재를 사용하여 총 3개의 실험체를 제작하였다. 실험을 통하여 보의 균열 및 파괴양상에 대하여 휨거동 특성을 평가하고 순환잔골재 및 재생잔골재를 사용한 철근콘크리트 보의 휨성능을 KCI 규준식과 비교하였다.

본 논문은 CFRP 긴장재를 정착시키기 위해 압착형 정착방식을 적용하였다. 예비실험을 통하여 압착형 정착구의 정착 가능성(정착성능 최대 83%)을 확인하였고, 압착방식의 정착구 개발을 위해 슬리브 제원, 인서트 유무 등의 다양한 변수에 대해 실험연구를 수행하였다. 본 연구는 압착형 슬리브 내부 및 인서트 형상을 변화시켜 이러한 변수가 정착성능에 미치는 영향을 고찰하였다. 실험결과, 슬리브 길이가 증가하면 최대하중도 18${\sim}$22% 증가하는 것으로 나타났고, 옥사이드 표면처리보다 슬리브 길이의 증가가 강도 향상에 유리한 것으로 판단된다. 알루미늄 인서트를 적용한 경우도 마찬가지로 정착성능은 인서트 형상 변화보다 슬리브 길이의 영향을 받는 것으로 나타났다.

FRP 보강근을 이용한 콘크리트 부재는 균열이 발생하면 강성이 상대적으로 작아지고 이와 같은 부재의 낮은 강성은 사용하중 상태에서 허용처짐량이나 균열폭 등과 같은 사용성이 부재의 설계를 결정하게 되는 주요 요인으로 작용하게 된다$^{1)}$. 미국, 캐나다, 일본 등의 선진국에서는 FRP 보강근을 사용한 콘크리트 부재의 연구가 활발히 진행되어 사용성에 대한 설계기준(안)이나 지침서를 제안하고 있으나 국내에서는 아직까지 이에 대한 연구가 미비하다. 따라서 본 연구에서는 보강비를 달리한 총 4개의 콘크리트 보에 대하여 180일간 지속하중을 재하하였으며 이들 보의 순간처짐(sohrt-term deflection) 및 장기처짐(long-term deflection)의 발생을 관찰하였다. 뿐만아니라 현재 ACI에서 제안하는 장기처짐 값을 계산하여 그 결과를 실험값과 비교 분석하였다. 비록 제한된 수의 비교이지만 180일간 지속하중을 받은 콘크리트 보의 장기처짐은 재하시 순간처짐의 약 40${\sim}$70%까지 발생되었으며 ACI에서 제안한 장기처짐값은 실제 보에서 발생한 장기처짐값을 최대 46% 과대평가하였다.

철근콘크리트 구조물의 사용성을 검토할 때 처짐은 가장 중요한 사항 중 하나이며, 철근콘크리트 휨 부재의 처짐은 일반적으로 유효 단면2차모멘트의 개념을 적용하여 구해진다. 기준에서 유효 단면2차모멘트는 Branson이 제안한 식을 사용하고 있지만, 이 식은 등분포하중을 전제로 제안된 식이므로 다른 하중상태에서 기준식의 정확성에 대해 검증할 필요가 있다. 따라서, 이 연구에서는 콘크리트 강도와 지점에서부터 가력점까지의 거리를 주요변수로 하여 총 6개의 철근콘크리트 보 실험체를 제작하여 구조실험을 수행하고, 실험결과를 기준식 및 다른 연구자들이 제안한 식과 비교 분석하였다. 실험결과, 보의 유효 단면2차모멘트는 모멘트 분포 형상에 따라 다소 차이가 있었으며, 일반강도 실험체보다 고강도 실험체에서 차이가 더 크게 나타났다. 그럼에도 불구하고, 모든 실험체에 대하여 이론값들이 실험으로부터 구한 유효 단면2차모멘트를 근사하게 예측할 수 있는 것으로 나타났다.

FRP는 내부식성의 특성을 가지며 가볍고 인장강도가 커서 최근에 강재긴장재 대신 콘크리트 구조물에 활용되고 있다. 그러나 파단 시까지 선형 탄성거동을 하는 FRP는 콘크리트 보에 적용시 취성적인 파괴 경향을 보여준다. 이에 연성확보를 위해 제안된 공법이 부분 비부착 공법이다. 부분비부착공법은 긴장재 일부를 비부착시켜 연성을 확보하고 나머지 부분을 부착시켜 안전하게 정착구 역할을 대신하는 공법으로 본 연구에서 획기적으로 제안한 공법이다. 제안된 공법은 선행 연구 및 실험에 의해 연성거동을 보여 주었다. 하지만 실구조물 적용 시 안전도를 확실히 하기 위해 장기간 사용 하중에 대한 피로 성능을 검증 해야만 한다. 따라서 본 연구에서는 부분 비부착된 보를 제작하여 정적실험 결과와 피로실험 후 정적 실험결과를 비교하여 피로에 대한 정적 능력을 검증하였다. 실험 결과, CFRP로 부분비부착된 프리스트레스 콘크리트 보는 피로하중에 대해 양호한 피로성능을 보여주었다.

The important factors that should be considered when designing and constructing the precast prestressed concrete pavement were investigated in this study. Those factors included traffic and environmental loads, interaction between the concrete slab and the underlying layers, determination of the slab thickness and the prestressing amount. In addition, the behaviors of the precast prestressed concrete pavement when post-tensioning was applied were analyzed using a finite element model. The effects of the number of anchors, the horizontal resistance of underlying layers, the pavement length, the slab thickness, and the bearing area of the anchorage on the distribution of compressive stresses were analyzed.

본 논문은 프리텐션 프리스트레스트 구조물의 긴장재 용접 절단에 따른 콘크리트의 응력을 실험적으로 고찰하였다. 14개의 긴장재를 1열 배치한 3개의 슬래브 실험체를 제작하여 실험을 수행하였다. 긴장력 도입 중 종방향 및 횡방향 철근에 배치된 변형률 게이지로부터 변형률의 변화를 측정하였다. 실험 결과, 횡방향 변형률이 긴장재의 절단 순서에 따라 변화되는 것을 확인할 수 있었다.

최근 국내의 건설 현장에서는 새로운 건설환경 조성과 선진외국 기술의 유입으로 인하여 구조물의 경제적인 방법에 의하여 단기에 완성하도록 요구하고 있으며 구조물의 안전성에 대한 요구도 함께 증가하는 추세이다. 이러한 요구조건을 만족시키기 위한 대안으로 PSC공법을 적용하고 장경간구조물이 가능한 부재인 더블티 슬래브가 있다. 더블티 슬래브는 현장 조립시 상부에 덧침 콘크리트를 타설하여 시공하게 되어 있지만 덧침 콘크리트 타설시 슬래브 라인을 따라 상부에 균열이 발생한다. 상부에 발생한 균열은 구조적으로 문제는 없지만 구조물의 유지 보수에 있어서 방수로 인한 여러 가지 문제점을 발생 시킨다. 본 연구에서는 더블티 슬래브와 역티형 보 접합부 상부의 덧침 콘크리트에서 발생하는 균열을 억제하기 위한 실험을 실시하였으며 이에 대하여 논의하고자 한다.

IPC 거더교(Incrementally Prestressed Concrete Girder Bridge)는 다단계 긴장을 이용하여 구조적 효율을 최대화하기 때문에 기존의 PSC-I형 거더교에 비하여 작은 단면에 큰 긴장력이 도입된다. 따라서 기존의 PSC-I형 거더교에 비하여 강성(stiffness)이 작아져서 장기적으로 큰 변형이 발생할 가능성이 있다. PSC 거더 연속교에서의 장기변형은 연속지점부의 응력에도 큰 변화를 일으키기 때문에 장기적 거동을 고려하지 않으면 구조물의 사용성 뿐만 아니라 안전성에도 문제를 일으킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 IPC 거더 연속교의 장기거동 모니터링을 통하여 예상범위를 초과하는 특이 거동의 발생을 포함한 IPC거더교의 장기적인 솟음 또는 처짐 특성을 파악하고자 하였다. 장기거동의 계측은 계측방법의 용이성과 정밀도에 대한 검토를 통하여 고정밀도의 토탈스테이션을 사용하였으며, 기존의 PSC-I형 거더교 공정과 차별되는 2차 긴장력 도입 공정부터 처짐을 계측하였다. 현재까지의 계측결과를 보면, IPC거더 연속교는 특이한 거동, 즉 과도한 솟음이나 처짐은 없었으며 장기구조해석 결과와 상당히 유사한 경향을 보였다.

이 논문에서는 저형고의 콘크리트거더에 효율적으로 프리스트레스를 도입할 수 있는 Bi Prestressed Concrete Girder (이하 Bicon거더)의 동적 안정성을 검토하기 위한 동적 재하시험의 결과를 분석하였다. PSC거더도 단면 효율의 극대화와 더불어 형고가 낮아지고 구조물이 세장해 지므로, 동적안정성의 검토가 필수적으로 수반되어야 하며, 특히 철도교와 같이 규칙적인 반복하중을 받는 구조물의 경우에는 공진의 위험이 항상 존재하므로 구조물의 설계 과정에서 이에 대한 검토를 충분히 수행하여 사용중 공진이 발생할 가능성을 최소화 시킬 필요가 있다. 이에 대한 동적 특성치(고유진동수, 모드형상 및 감쇠율)를 실험적으로 얻기 위해 이 연구에서는 20m 철도교 시험체에 대하여 가진기를 사용한 진동시험(Forced vibration test, FVT)을 수행하여 6.632Hz의 고유진동수와 1.43%의 감쇠율을 얻었다.

이 연구에서는 저형고의 콘크리트거더에 효율적으로 프리스트레스를 도입할 수 있는 Bi Prestressed Concrete Girder(이하 Bicon거더)에 대한 정적 구조성능을 검증하였다. Bicon거더는 거더 상연에 강봉(압축재)와 하연에 강연선(인장재)를 동시에 긴장하여 두 부재의 편심을 이용, 부재에 순수한 휨만을 도입할 수 있는 프리스트레싱 공법으로 제작된다. 구조성능검증을 위해 철도 LS-22하중으로 20m Bicon거더 시험체를 제작하였다. 프리스트레스 도입시 콘크리트 부재에 순수 휨의 도입여부를 계측하였고, 탄성 및 균열 후 거동, 파괴시의 극한거동을 평가하기 위해 정적 재하시험을 수행하였다. 시험결과 긴장시 중앙단면의 효과적인 휨모멘트의 도입을 확인하였고, 정적하중 재하시 균열은 사용하중의 약 1.2배의 하중에서 발생하였으며 극한강도는 최대저항모멘트보다 15% 이상 증가되는 결과를 보여 충분한 안전율을 갖고 있는 교량거더로 평가되었다.

이 연구에서는 저형고의 콘크리트거더에 효율적으로 프리스트레스를 도입할 수 있는 Bi Prestressed Concrete Girder (이하 Bicon거더)에 대한 정착구의 구조성능을 검증하였다. Bicon거더는 거더 상연에 강봉(압축재)와 하연에 강연선(인장재)를 동시에 긴장하는데 프리스트래싱재의 단부는 콘크리트에 직접 정착하지 않고 부재 단부에서 서로 연결되기 때문에 프리스트레스 도입시 축력은 프리스트레싱재 간에 서로 상쇄되고 콘크리트 부재에는 순수 휨만이 도입되게 된다. 따라서 정착구의 역할은 강봉과 강연선을 동시에 정착하며 강연선으로부터 강봉에 도입되는 축력에 저항하여야 한다. 정착구의 단면제원은 PTI 기준에서 제시하고 있는 휨응력과 최대수직변위를 고려하여 설계하였으며 구조성능평가를 위해 6EA의 시험체를 제작하였다. 시험결과 강봉이 탄성거동을 나타낼 경우 정착구는 응력, 변위 모두 허용기준 이내의 값을 보였다.

본 연구에서는 극히 낮은 물-결합재비를 갖는 240MPa 초고강도 콘크리트를 개발하고자 분말도가 높아 반응속도가 빠르며, 조기강도가 우수하나 극히 낮은 물-시멘트비에서 더욱 우수한 유동성을 확보할 수 있는 고강도용 '하이플로 시멘트'를 주원료로 하고, 기타 초고강도용 혼합재로 실리카흄, 슬래그 미분말 및 특수 혼합재 등을 사용한 다성분계 시멘트 결합재의 최적조합을 도출하였으며, 시멘트 결합재의 분산성과 균질성을 확보하기 위하여 고효율 초고속전단 옴니믹서를 사용하여 프리믹스 타입의 시멘트를 제조하였다. 또한 고속믹싱방법을 통해 초고강도 콘크리트의 유동성을 확보하였으며, 초고강도용 특수골재를 선정하여 실험을 실시한 결과, 수중양생을 실시한 경우 180MPa이상의 강도를 확보하였으며, 증기양생을 실시한 경우 200MPa이상의 강도를 얻을 수 있었고, 최종적으로 특화된 양생방법을 통해 240MPa이상의 안정된 초고강도 콘크리트 품질을 확보하였다.

본 연구는 프리믹스 시멘트를 사용한 고강도 콘크리트의 참고배합 제안에 관련한 것으로서 W/B변화에 따른 고강도 콘크리트의 기초적 특성을 분석하였다. 실험결과 목표 슬럼프 플로우 및 목표 공기량 확보를 위한 고성능감수제 및 AE제의 사용량은 W/B가 증가할수록 감소하는 것으로 나타났고, W/B 변화에 따른 응결시간은 W/B 20%를 제외한 여타의 배합의 경우 W/B가 커질 수록 지연되는 것으로 나타났다. W/B 변화에 따른 압축강도는 W/B가 증가할 수록 저하하였고, 목표 슬럼프플로우 변화에 따라서는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 한편, B/W와 압축강도의 관계를 회귀식으로 나타낸 결과 상관계수 0.9646으로 높게 나타나 실제 실무 활용이 가능할 것으로 판단된다.

150MPa 수준의 초고강도 콘크리트를 제조하기 위하여 프리믹스형태의 시멘트를 제조하였고, 각 시멘트의 특성별로 초고강도 콘크리트 배합특성과 재령별 강도발현 특성을 비교하였다. 실험결과 콘크리트의 배합에 소요되는 시간은 콘크리트 각 재료가 충분히 활성화되기까지 대략 5분에서 6분 사이에 콘크리트 믹싱이 완료되는 것으로 나타났다. 콘크리트의 압축강도는 재령 28일을 기준으로 7일에서는 77%, 14일에서는 87%정, 56일에서는 약 102%정도로 나타났으며, 150MPa 정도의 초고강도 콘크리트 제조를 위하여 OPC는 54%내외, 슬래그미분말은 25${\sim}$30%, 실리카흄은 10${\sim}$15% 정도의 범위에서 프리믹스시멘트를 제조하여 콘크리트 배합에 적용할 수 있을 것으로 판단된다. 그리고 초고강도 콘크리트는 매우 큰 점성을 가질 수 있어 이러한 점성과 콘크리트 타설 및 작업과의 상관성을 고려하여 플로우치는 700${\sim}$750mm정도를 확보하여야 할 것으로 판단된다.

Fiber Cocktail을 혼입유무에 따른 40${\sim}$100 MPa 고강도 콘크리트 구조부재의 고온영역에서 재료적 물리적 역학적 특성을 규명한 후, 유한요소해석법(ABAQUS)을 적용한 구조요소 화재거동 시뮬레이션 해석을 수행한 결과, 다음과 같은 결론을 얻었다. 첫째, 콘크리트 Fiber Cocktail을 혼입한 실험체는 무혼입 실험체에 비해 최대수축이 제어되는 것으로 해석되었으며, 그 제어 범위는 혼입실험체 대비 약 25%${\sim}$55%로 분석되었다. 이는 고강도 콘크리트 기둥에서 Fiber Cocktail 혼입을 통해 기둥변위 수축제어가 가능한 것으로 분석되었다. 둘째, 본 연구는 고강도 콘크리트의 내부 공극압에 의한 폭렬 특성이 반영되지 않은 화재 거동 해석으로서 향 후 콘크리트 내부 공극압에 대한 특성 반영, 다양한 고강도 콘크리트 및 강재의 강도별, 내부온도별 재료 특성 DB가 구축된다면 성능기반 내화구조 설계를 위한 기술적 기반이 이루어질 것으로 판단된다.

본 연구에서는 폭렬방지용 합성섬유의 효과적인 투입방안 마련을 목적으로, 섬유혼입 프리믹스시멘트 결합재를 사용한 고강도 콘크리트의 폭렬방지 및 내화특성을 검토하였다. 내화시험 결과, 원주형 공시체의 폭렬은 W/C 15%의 수동투입에서 일부 박리 또는 파괴폭렬이 발생한 것을 제외하고 대부분 방지되었고, 전체적으로 섬유혼입 프리믹스시멘트는 폭렬방지 성능이 섬유 수동투입과 비교하여 동등 이상으로 우수하였으며, 결합재량이 많아 점성이 큰 고강도 콘크리트일수록 양호한 섬유의 분산성으로 폭렬방지에 더욱 효과적인 것으로 나타났다. 또한, 섬유혼입 프리믹스시멘트 결합재를 사용한 기둥부재의 온도이력은 폭렬이 방지되어 철근이 노출되지 않으면 최외곽 철근의 온도가 내화성능기준의 평균온도 538$^{\circ}C$를 넘지 않는 것으로 나타나, 고강도 콘크리트의 내화기준을 만족하였다.

현대사회는 도시집중화에 따른 인구 과밀화와 시설의 집중이 이루어지고 있다. 이중 건설분야에 뚜렷이 나타나는 현상으로 구조물의 초고층화, 대형화 및 특수화 경향이 두드러진다. 이에 적합한 재료성능향상, 구조 및 설계기술개발 및 시공능력 향상이 요구되고 있다. 고성능 재료와 시공기술을 위해서는 건설재료의 상당 부분을 차지하고 있는 콘크리트의 성능이 우수해야 할 것으로 생각된다. 최근 몇 년 사이에 고성능 콘크리트 중 가장 중요한 부분을 차지하고 있는 초고강도 콘크리트의 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 높은 강도를 발현해야 하는 초고강도 콘크리트에서는 미세한 공극에 있어서도 압축강도에 큰 영향을 미치고 있어 이에 대한 세심한 관리가 필요할 것으로 사료된다. 따라서 본 연구에서는 초고강도 콘크리트 영역에서 강도 편차에 대한 범위를 설정 하여 정량적인 강도 관리를 할 수 있도록 하는데 기초적 자료를 제시하고자 한다.

최근 들어 콘크리트 구조물이 대형화됨에 따라 초고강도 콘크리트에 대한 관심이 높아지고 있다. 초고강도 콘크리트 개발을 위해서는 혼화제, 혼합재 등의 재료와 더불어 골재의 품질(초고강도, 균질성)이 중요한 요인으로 작용한다. 그러나 일반적으로 사용되는 자연골재(쇄석 포함)는 전체 로트가 초고강도 품질을 유지하기가 어렵기 때문에 초고강도용으로 사용하기에는 많은 제약점이 있다. 본 연구에서는 균일한 초고강도 품질을 보장할 수 있는 세라믹 골재를 개발하여 초고강도 콘크리트에 적용하였다. 골재와 시멘트 페이스트 계면의 접착력을 높이도록 표면 코팅 처리된 초고강도 세라믹 골재를 적용하여 초고강도 콘크리트를 제조하였다. 천연 골재와 비슷한 비중의 세라믹 골재와 더불어 세라믹 골재를 경량화(밀도 2.2 $g/cm^3$)한 콘크리트 실험도 실시하였다.

본 논문에서는 띠철근 간격에 따른 고강도 콘크리트 기둥의 내화 성능에 대한 실험결과를 제시하고 있다. 단면 크기 305${\times}$305mm이 고강도 콘크리트 기둥을 3개 제작하였으며, 띠철근 간격은 150, 210, 300mm 이었다. 시험시의 압축강도는 69MPa이었다. 시험 결과로서, 고강도 콘크리트 기둥의 내화 성능은 띠철근 간격에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 띠철근 간격이 줄어들수록 내화 성능이 증가하는 것으로 나타났다.

본 연구의 효율적 연구수행을 위해 우선 관련 선진외국의 연구성과 분석 검토를 기반으로 한 명확한 이론적 규명 및 실험/해석 변수 산정을 선행연구로 수행하고, 이를 토대로 관련 기 수행된 고온영역 재료적 물성 역학적 특성을 규명한 후 Fiber Cocktail 혼입 유무에 따른 40${\sim}$100 MPa 고강도 콘크리트에 대한 유한요소해석법(ABAQUS)을 적용한 구조요소 전열 시뮬레이션 해석을 수행한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 첫째. 40, 50, 60 MPa의 고강도 콘크리트는 30 MPa 보통강도 콘크리트와 해석모델이 유사한 전열특성 경향을 나타내고 있는 것으로 해석되었다. 둘째, 80, 100 MPa의 고강도 콘크리트의 해석모델은 보통강도 모델에 비해 약간 낮은 성향의 전열특성을 나타내는 것으로 해석되었다.

본 연구는 국내 건설현장 여건에 적합한 고강도 레디믹스트 콘크리트의 제조 및 품질관리기술의 체계적 확립을 위하여, 40${\sim}$60MPa급 고강도 콘크리트의 배합설계를 예측할 수 있는 추정식을 실험으로 산출하고, 이를 적용하여 고강도 콘크리트 배합설계 프로그램을 개발한 것이다. 프로그램의 사용 언어는 Visual Basic, MS-SQL을 사용하였고, 실험 결과를 토대로 산출한 수식을 이용한 고강도 콘크리트의 배합설계 계산 기능, 데이터의 저장 및 출력기능, 서버를 통한 데이터 공유기능 등을 갖추고 있어, 고강도 레디믹스트 콘크리트의 제조 및 품질관리 기술의 체계적 확립에 이바지 할 것으로 사료된다. 다만, 본 프로그램은 실험실 조건을 기본으로 제작되어, 초기에는 고강도 콘크리트 배합설계의 기초자료로 활용할 수 있을 것이나, 추후 공유되는 공장별 배합설계 자료를 이용하여 업그레이드한다면 각 공장의 특성에 맞는 고강도 레디믹스트 콘크리트의 제조 및 품질안정성에 기여할 것으로 판단된다.

PSC 거더의 단면 개선과 장경간화를 위한 주요 영향 요소는 단면 형상과 콘크리트 강도이며, 이중 콘크리트의 강도에 의한 영향은 거더의 휨강도 증가보다는 거더 상하연의 허용인장강도 증가에 크게 기여한다. 본 연구에서는 60MPa급 고강도 PSC를 논산-전주간 고속도로 확장공사 1공구 원수교의 거더에 시험 시공하였고, 논산방향 4차선에 35m 단경간 IPC 거더 8본에 타설하였다. 거더 콘크리트 타설 기간 중 지속적인 표면수 관리와 생산시 에어미터법을 사용하여 단위수량을 보정하여 고강도 콘크리트의 품질관리를 실시하였다. 현장 거더 콘크리트의 압축강도는 목표 강도를 안정적으로 확보함을 확인하였고, 거더 콘크리트의 수화열을 측정하였다. 하지만 동일재료와 시공방법을 사용하였음에도 강도의 편차가 다소 크게 나타나 향후 고강도 콘크리트를 현장에서 타설하여 적용할 경우 이에 대한 대책을 반드시 마련해야 할 것으로 판단된다.

콘크리트는 골재, 시멘트와 물이 주 구성성분이나 성능 및 내구성 향상으로 고품질화, 현장작업의 능률향상, 운반, 경제성 등의 목적을 위하여 다양한 형태의 혼화재료가 사용되고 있다. 특히, 혼화재가 시멘트 대체재로 사용되면서 콘크리트의 고강도화, 내구성 증진, 수화열 감소 등의 효과를 얻고 있다. 그러나, 이러한 혼화재를 사용함에 있어 성능평가 및 기준이 아직 국내에서는 정립되지 않고 있어 현장의 품질관리를 위해 현재 많이 사용되고 있는 플라이애쉬, 실리카 흄, 고로슬래그 미분말, 최근 환경 친화성이 우수한 혼화재료인 메타카올린 등을 적용한 2성분계 콘크리트의 물-결합재비 및 혼입율에 따른 역학적 특성에 대한 검토가 필요한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 현재 많이 사용하고 있는 혼화재중 고로슬래그의 중성화 특성을 확인하고자 고로슬래그 미분말을 사용한 60MPa${\sim}$80MPa의 고강도 콘크리트를 제작하여 물결합재비 26%, 30%, 34%의 변수와 고로슬래그 미분말 치환율을 30%, 45%, 60%로 달리하여 강도 및 중성화 시험을 실시 하였으며 X선 회절분석(XRD, X-Ray Diffraction)을 이용하여 화학 조성물 성분변화를 분석하였다.

콘크리트는 건설재료 중에서 가장 많이 쓰이는 재료이다. 과밀한 철근배근에서의 콘크리트 타설시콘크리트의 굵은골재 치수 사용에 한계가 있다. 이에 비해 모르타르는 콘크리트보다 골재의 치수가 작아 간극통과성이 콘크리트보다 뛰어나다. 이에 모르타르를 골재 입도분포를 조절하여 실적률을 증가시켜 단위수량을 저감하면서 건조 수축량을 감소시키고 분리저항성 및 간극통과성등이 매우 뛰어나 콘크리트의 대체재료가 될 수 있을 것으로 판단되어, 과밀한 철근배근, 노후화된 건물벽체의 개보수, 지하층 기둥이나 보의 보수보강을 좀더 유용하게 하기위해 본 연구를 실시하게 되었다. 금번 연구에서는 골재의 입도분포를 조절한 후 골재의 치환율(40%,50%,60%)을 조절하여 물시멘트비를 30%, 40% 두 수준으로 나누어 모르타르 공시체를 제작하였으며, 이에 따른 공기량, 슬럼프, 압축강도를 비교하여 나타내었다.

본 연구에서는 플라이애쉬가 다량 치환된 콘크리트 강도 발현과 수화열 특성에 대하여 연구를 수행하였다. 2수준의 W/B와 7수준의 플라이애쉬 치환률 및 2수준의 실리카흄 치환율을 실험 변수로 선택하였다. 콘크리트 배합에서 단위수량은 $125kg/m^3$으로 고정하였다. 결과로서 초기 재령에서는 플라이애쉬 치환율이 증가하면서 압축강도가 점진적으로 감소하는 경향을 나타내었다. 그러나 재령 91일에서는 50%의 플라이애쉬 치환률까지 압축강도가 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 그리고 수화열 저감 효과는 플라이애쉬 치환율에 영향을 받는 것으로 나타났다. 플라이애쉬 치환율이 30% 이상일 때 수화열 저감 효율이 더 좋은 것으로 나타났다.

초고강도 강섬유 보강 콘크리트의 역학특성은 높은 인장강도와 균열 이후의 높은 연성발현을 들 수있다. 본 연구에서는 섬유혼입률의 변화에 따른 초고강도 강섬유 보강 콘크리트의 인장연화 특성을 시험적으로 규명하고, 시험결과를 토대로 FEM 해석을 통해 변형성능을 정확하게 추정할 수 있는 인장 연화모델을 구축하고자 하였다. 초고강도 강섬유 보강 콘크리트의 인장거동은 강섬유의 혼입률에 관계없이 일정한 값의 초기강성을 나타내었으며, 강섬유의 혼입률이 증가할수록 초고강도 강섬유 보강 콘크리트의 휨인장강도는 증가하고 연화거동은 취성적인 것으로 나타났다. 노치낸 보에 대한 3점 휨실험 결과를 토대로 초고강도 강섬유 보강 콘크리트의 인장연화곡선을 얻기 위해 Uchida 등이 제안한 역해석법을 사용하였으며, 섬유혼입률과 임계균열폭의 함수로서 인장연화모델을 제안하였다.

최근 국내에서도 경량콘크리트에 대한 필요성이 점차 증가하고 있으나 아직 비구조용으로 국한되어 사용되어지고 있으며 구조용으로써 사용에 대한 방안이 필요하다. 또한 경량골재콘크리트와 관련한 다양한 연구가 수행되고 있으나 내구적 특성 분석을 통한 장기안정성 검토를 실시한 예는 매우 부족한 실정이므로 다양한 내구특성 실험을 통한 구조용 경량골재콘크리트의 내구성능평가를 실시하여 그 적용성을 검증하는 연구는 매우 시급하다고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 경량골재콘크리트의 적극적인 활용을 위하여 경량골재 콘크리트의 기초 역학적 성능을 평가하고, 이에 대한 건조수축 및 크리프에 대한 시험을 실시하여 내구특성의 영향요인을 분석하고자 고강도 에코인공경량골재콘크리트의 물성으로 슬럼프플로 500${\pm}$50mm, 공기량 2.0${\pm}$1.0%로 하였으며, 물결합재비는 35, 39% 두 수준으로 하였으며 기본 물성 시험과 압축강도 시험을 실시하고 건조 수축 및 압축 크리프 실험을 실시하였다.

Large area members such as foundation concrete of underground structures in power plants have an effect on structural stability and durability of the structure due to danger of crack occurrence and shrinkage crack that occur owing to the difference of temperature by heat of hydration between inside and outside of the members at initial age. And a construction for waterproofness is performed additionally to protect marine structures from osmosis of seawater because the structures adjoin below the surface of sea. So, if a rise of the heat of hydration, crack, and corrosion of bars are controled effectively using a composite such as fluosilicate salt in concrete production process of a initial construction, expenses are cut down and construction hours are reduced by securing durability through improvement of watertightness. The property tests of adiabatic temperature by hydration are carried out at initial age about standard concrete and test concrete using a fluosilicate salt composite to evaluate an effect on improvement of watertightness for concrete structures in this study. And the experiments such as a permeability test of hardened concrete, a water absorption test, a compression strength test and a elongation test are carried out and the results from these are described.

초고성능 콘크리트의 재료적 특성을 평가하는데 있어 무엇보다도 인장거동의 평가가 우선적으로 수행되어야 한다. 일반적으로 콘크리트의 인장거동은 균열이전의 탄성거동과 균열이 발생한 이후의 응력과 균열폭과의 관계 특성에 의해 정의되어진다. 본 연구에서는 초고성능 콘크리트에 대해 직접인장실험 및 휨인장실험을 수행하고 휨인장실험 결과의 역해석을 통해 얻은 인장거동과 직접인장실험을 통해 구한 인장거동의 상관관계를 파악하였다. 또한 유사한 역학성능을 가진 초고성능 콘크리트에 대해 일본에서 제시하고 있는 초고성능 콘크리트 설계지침 중 인장거동 특성과의 비교평가를 실시하였다. 그 결과, 휨인장실험으로부터 역해석을 통해 구한 인장응력-균열폭 관계가 직접인장실험으로 구한 결과와 잘 일치함을 확인하였으며, JSCE에 제시하는 인장연화곡선과의 비교를 통해 본 연구에서의 초고성능 콘크리트가 유사한 연화거동을 보임을 확인하였다.

본 연구는 기존 식생블록의 단점을 보완하고 다양한 경사면에 적용가능한 식생콘크리트블록을 경제적으로 생산할 수 있도록 개발하고자 연구를 수행하였다. 먼저, 식생콘크리트의 기본배합 도출을 위하여 골재 종류별, 페이스트골재비의 변화를 주어 물리적 특성을 실험한 결과, 식생블록에 요구되는 연속공극율 20${\sim}$30%, 보수성을 위한 흡수율 20%이상, 최저요구강도 3MPa 등을 기준으로 볼 때 골재는 난석을 사용하며, 페이스트골재비는 30%로 하면 요구조건을 충족할 수 있을 것으로 판단되어, 기본배합으로 선정하였다. 이 기본배합을 바탕으로 기존의 식생콘크리트블록의 형태와 전혀 다른 개념의 식생블럭을 설계 및 제작하고, 시작품제작 및 시험시공한 결과, 다중경사면 형성($40^{\circ}{\sim}75^{\circ}$)이 가능하고, 횡방향 연속성을 띄어 압출연속생산이 가능하며, 옹벽 등에 적용시 배수역할도 함으로써 기존의 식생블록의 단점을 보완하고 보다 효율적이고 경제적인 생산 및 실무 활용이 가능할 것으로 기대한다.

본 연구에서의 초고성능 콘크리트(Ultra High Performance Concrete, UHPC)는 모래, 시멘트, 실리카퓸, 석영미분말, 강섬유 및 고성능감수제 등으로 구성되며, 평균입경 약 0.5mm이하의 아주 작은 입자들로 구성된다. 일반적으로 석영미분말는 일정크기 이상의 공극을 메움으로써 물리적 성능개선의 효과가 있으며 또한 높은 $SiO_2$함량을 가지므로 고온 또는 고압의 양생조건에서 시멘트 수화물과의 화학반응을 통해서도 성능 향상효과가 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 상압, $90^{\circ}C$ 증기양생 조건에서 석영미분말의 입자크기가 초고성능 콘크리트의 역학적 특성에 어떠한 영향을 미치는지에 대해 알아보고자 하였으며, 평가항목으로는 굳지 않은 상태에서의 유동성과 굳은 상태에서의 압축강도, 극한변형률, 탄성계수 및 휨강도를 평가하였다. 석영미분말의 입경크기의 영향은 약 $2{\mu}m$에서 $26{\mu}m$까지의 범위에서 고려하였으며, 입경 크기가 작을수록 유동성 및 강도특성이 모두 향상되는 것으로 나타났다.

콘크리트는 골재, 시멘트와 물이 주 구성성분이지만 현대 구조물의 다양화 및 해양환경 구조물의 증가로 해수에 대한 저항성이 우수한 콘크리트의 개발과 환경적 측면에서의 자원재활용이라는 사회적 관심 또한 증폭되고 있다. 따라서 내구성 향상, 고강도화, 현장에서의 워커빌리티 향상, 운반, 경제성 향상 등의 고성능 콘크리트의 필요성이 요구되어 오고 있다. 또한 고강도 영역의 고성능 콘크리트는 단위결합재량이 많으므로 수화열의 상승으로 콘크리트 균열에 의한 내구성능 저하의 원인이 되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 수화열의 억제 목적으로 Plain 실험체와 기본적으로 플라이애쉬 20%, 고로 슬래그 미분말 30%, 45% 치환한 조건에서 물-결합재비 26%, 30%, 34%인 실험체를 제작하여 이에 따른 압축강도 및 중성화 특성과 중성화 영역과 미중성화 영역을 대상으로 XRD(X-ray diffraction) 분석을 통하여 혼화재 치환량에 의한 특성을 평가하였다.

본 연구는 골재의 표면수 변동에 따른 콘크리트의 품질변동이 안정하며 현장에서 무진동 무다짐 시공이 가능한 병용계 고유동 자기충전콘크리트 (High flowing Self-Compacting Concrete ; 이하 HSCC라 약함)를 제조하였으며, 실내실험을 통하여 경화 전 후 콘크리트에서 발생하는 기포의 저감 요인을 검토하고자 한다. 병용계 HSCC는 굳지 않은 콘크리트의 점성을 증가하기 위하여 증점제의 사용은 필연적이며 이러한 결과 분체계 HSCC보다 많은 수의 기포를 발생시킨다. 또한 경화 후 콘크리트 내에 갇흰공기의 발생으로 만들어진 표면의 기포는 구조물의 미관뿐만 아니라 강도 및 내구성에도 나쁜 영향을 미치는 연구결과가 보고 되고 있다. 본 논문에서는 병용계 HSCC의 기포발생을 저감하기 위하여 골재(잔골재) 종류, 콘크리트 비빔시간, 박리제 종류 및 모형 거푸집 재질에 따른 콘크리트의 기포발생에 대한 실험을 실시하였다. 실험 결과 박리제 및 모형 거푸집 재질에 따른 경화 후 병용계 HSCC의 표면마감성능은 거푸집의 영향 보다 박리재의 영향이 크게 작용하였으며 불투명 구리스가 가장 좋은 마감상태를 유지하였다.

자기충전 콘크리트의 거푸집 측압에 대한 예측 모델 개발을 목표로 연구를 진행 중에 있다. 현재까지 거푸집 측압의 발현과 시간에 따른 변화를 일으키는 세 가지 메커니즘으로 고체입자의 재배열, 자유수의 이동 제한, 거푸집 변형의 회복지연을 제안하였고, 이들 각각에 대한 수학적 모델링이 이루어졌다. 이를 바탕으로 실제 거푸집 측압의 계산 방법을 개발하고, 모델에 사용된 변수에 대한 parametric study를 통해 예측모델의 성능(predictive capability)을 검증하였다. 그 결과 예측 모델이 포함하고 있는 변수들을 통해 실제의 측압 거동을 충분히 반영할 수 있다는 것을 확인하였다.

최근의 콘크리트 기술은 시멘트 제조기술의 발전 보다는 화학 혼화제의 기술발전에 의하여 성장하였다. 현재, 콘크리트 산업에 주로 사용되고 있는 4가지 화학 혼화제로서 변형된 리그닌(LS), 나프탈렌계(SNF), 멜라민계(SMF) 및 폴리카르복실레이트계(PC)계가 있다. 본 연구에서는 SMF계 고유동화제를 멜라민과 포르말린의 몰비를 변화 시키며 4단계로 나누어 반응을 진행시켰다. 합성된 SMF계 고유동화제를 시멘트 콘크리트에 적용하여 작업성, 슬럼프 손실 및 압축강도를 SNF와 비교하였다.

본 연구에서는 직경 및 길이를 변화시킨 강섬유를 혼입한 고유동 자기충전 콘크리트의 유동특성을 알아보기 위하여 충전성 및 간극통과성 실험을 실시하였다. 유동성 평가를 실시한 결과 강섬유의 직경 및 길이가 증가할수록 유동성능은 감소하지만 JSCE 2등급 병용계 고유동 콘크리트의 기준에 만족하였으며, ASTM C 1621에서 제시한 통과 성능을 만족하였다. 본 연구를 통하여 강섬유를 혼입한 고유동 자기충전 콘크리트의 현장 적용이 가능할 것으로 판단된다.

본 연구는 영, 호남 지역의 레미콘 공장에서 현재 사용하고 있는 잔골재의 특성을 분석하고, 혼합사용 시 잔골재율 조정에 따른 콘크리트의 특성실험을 통하여 혼합사용 시 최적조건을 분석한 것으로 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 영, 호남에서 사용하는 골재 종류별 물성은 조립률 및 0.08mm체 통과량을 제외하고 모두 KS F 2526 및 KS F 2527의 규정에 적합한 것으로 나타났는데, 각 공장에서는 단독사용이 부적합한 골재를 2종 이상 적절한 비율로 혼합사용하고, KS규정에 적합하게 품질을 관리하고 있었다. 영, 호남 각 공장에서 단위용적질량법에 의해 산출한 잔골재율로 조정한 콘크리트의 배합은 기존의 출하배합보다 높은 유동성을 보이는 것으로 나타났는데, 이는 잔골재율 약 2% 저감에 따라 잔골재의 표면적 감소 및 공극감소에 따른 시멘트 페이스트의 유동성에 미치는 잉여수량의 상대적 증가에 기인한 것으로 분석된다. 따라서 최적 잔골재율을 적용함으로써 단위수량 감소로 인한 경제적인 콘크리트 배합과 콘크리트의 내구성을 증진시키는 효과가 있을 것이라 사료된다.

본 연구에서는 경제성, 환경부하저감성 및 순환잔골재의 품질개선효과가 우수한 순환잔골재 건식생산기술로서 고속회전충격식 비중분리장치 및 원심력 미분말 집진장치 등으로 구성된 건식생산시스템을 개발하고 순환잔골재의 품질을 평가하여 성능을 검증하고자 한다. 그 결과 고속회전충격에 의한 순환잔골재의 파쇄작용, 원심력 및 질량차에 의한 미분말과 미세분진의 분리 및 집진작용, 질량차에 의한 미세립분의 분리 회수에 의해 표준입도, 절건밀도 등 순환잔골재의 품질개선에 효과가 있는 것으로 확인되었다.

순환잔골재를 구조체용 콘크리트의 잔골재로 이용하는 것은 아직까지 품질관리 및 불확실한 내구성 등으로 활성화가 어려운 실정이다. 따라서 구조체용 보다는 2차제품 분야에서의 순환잔골재의 재활용성을 기대해 볼 수 있는데, 특히 미장용 모르터의 경우, 입도 및 흡수율 등의 요구성능을 만족한다면 일반 잔골재의 대체재로써 순환잔골재를 사용 가능할 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서는 미장용 모르터의 일반 잔골재를 순환잔골재의 대체율에 따른 특성을 검토하기위해, 플로우, 공기량, 단위용적중량, 부착강도, 압축강도 실험을 실시하였다. 실험결과, 순환골재 대체율에 따른 플로우 및 공기량은 감소하는 결과를 보였으며, 단위용적중량 및 압축강도는 순환골재 대체율이 증가함에 따라 각각 단위용 적중량과 압축강도가 증가하는 결과를 나타냈다. 따라서 본 실험결과 순환잔골재를 미장용 모르터의 일반잔골재 대체재로써 적용이 가능한 것으로 나타났다.

산업발전에 따라 전력사용량의 증가로 석탄화력발소에서 발생되는 석탄회는 점차 증대되고 있다. 이로 인해 회처리장의 부족과 매립에 의한 환경문제가 크게 대두되고 있다. 매립회를 콘크리트용 골재로서의 활용가능을 검토하기 위한 콘크리트의 굳지않은 성질, 역학적 특성 및 내구성능 등의 기초자료를 확보하기 위해서 매립회의 잔골재 대체율은 10, 20, 30 wt.%로 선정하여 매립회 혼입률에 따른 기초물성을 규명하였다. 연구결과, 슬럼프 및 공기량은 매립회의 발생지역에 따라 현저한 차이를 나타났으며, 이러한 경향은 매립회의 잔입자 함량에 의해 크게 영향을 미치는 것으로 판단된다. 또한, 내구성 검토 결과 동결융해저항성능이 Plain에 비해 상대적으로 낮은 경향을 나타내어 향후 매립지별 매립회의 배합수 흡착특성과 성상에 따른 종합적인 특성 검토가 요구된다.

본 연구에서는 경제성, 환경부하저감성 및 순환잔골재의 품질개선효과가 우수한 순환잔골재 건식생산기술로서 고속회전충격식 비중분리장치 및 원심력 미분말 집진장치 등으로 구성된 건식생산시스템을 개발하고 각 공정별 건식생산기술의 주요 메커니즘을 규명함으로서 향후 레미콘용, 2차 제품용 등 고부가가치용의 고품질 순환잔골재 활용을 위한 기초자료를 확보하고자 한다. 그 결과 고속회전충격에 의한 순환잔골재의 파쇄작용, 원심력 및 질량차에 의한 미분말과 미세분진의 분리 및 집진작용에의해 순환잔골재의 고품질화에 효과가 있을 것으로 사료된다. 또한 파쇄장치의 효율, 고속회전충격식 비중분리장치 회전날개의 구성, 파쇄분리공정의 배치 등에 따른 연구가 추가적으로 진행되어야 할 것으로 판단되며, 향후 투입된 폐콘크리트의 체계적인 품질관리와 더불어 파쇄장치 및 고속회전충격식 비중분리장치 등의 꾸준한 개선을 통해 순환잔골재 건식생산기술에 의해서도 고품질 순환잔골재의 생산이 가능한 것으로 사료된다.

현 국내에서 생산되고 있는 대다수의 순환잔골재는 골재표면에 부착되어 있는 폐모르터 성분으로 인하여 낮은 밀도와 높은 흡수율의 물리적 특성을 나타내는 저품질 골재이다. 이러한 이유로 일반 콘크리트용 골재 또는 콘크리트 제품제조용 골재로 사용이 부적합하며 일반 성토, 매립재용으로 사용되고 있는 실정이다. 또한 골재 세척에 사용되는 공정수는 골제 세척 후 강알칼리성을 띠게 되어 추가적인 처리비용이 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 기존 파 분쇄 방법이 아닌 마쇄 방법을 사용하여 골재간의 마찰과 자유낙하에 의한 운동동에너지로 골재표면에 폐모르터 성분을 탈리시키고 황산수를 공정수로 사용함으로써 중화반응에 의해 중성 또는 약산성화 하는 방법으로 고품질 순환잔골재를 생산하였다. 상기의 방법으로 생산된 순환 잔골재는 폐모르터 성분에 포함되어있는 $Ca(OH)_2$와 공정수에 투입한 $H_2SO_4$의 중화반응에 의해 반응생성물인 석고가 생성되고, 중화반응에 의해 생성된 석고는 재생골재를 건조하는 과정에서 반수석고로 변환된다. 일반적으로 시멘트에 포함된 석고는 응결을 완화 할 뿐 아니라 단기강도를 높이고 건조수축을 감소시키며, 화학적 저항성을 향상시키는 등의 효과가 알려져 있다. 이에 본 연구는 황산수와 습식마쇄를 이용하여 생산된 순환골재에 포함되어 있는 반수석고가 모르터의 압축강도에 미치는 영향을 검토하였다. 실험 결과, 반수석고가 포함된 고품질 순환잔골재의 경우 석고를 제거한 고품질 순환 잔골재에 비해 과도한 에트링자이트 생성으로 인하여 수화생성물의 치밀한 구조를 와해시켜 압축강도 및 휨 강도가 저하되는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 공공 및 민간의 전력수요가 증가함에 따라 화력발전소에서 다량으로 발생하고 있는 석탄재의 약 10${\sim}$15%정도를 차지하는 Bottom Ash를 유효재활용하기 위하여 Bottom Ash 굵은골재 혼입에 따른 콘크리트의 기초적 물성 및 강도특성을 분석하였다. 그 결과, Bottom Ash 굵은골재의 혼입률이 증가할수록 슬럼프는 감소하는 경향을 나타내었으며, 혼입하지 않은 경우에 비하여 약 4.5${\sim}$54.2%정도 감소하였다. 이에 비하여 공기량은 Bottom Ash 굵은골재를 혼입함에 따라 거의 영향이 없고 그 차이는 미소한 것으로 나타났다. 블리딩의 경우는 슬럼프의 경향과 유사하였으며 Bottom Ash 굵은골재의 혼입률이 증가함에 따라 초기의 블리딩이 현저하게 감소하였다. 또한, 압축강도는 Bottom Ash 굵은골재의 혼입률이 증가할수록 감소하였으며 혼입률 40%까지는 혼입하지 않은 경우에 비하여 약 1.1${\sim}$5.3%정도 감소하였고, 혼입률 60% 이상에서 급격히 감소하여 압축강도는 Plain의 약 85.2${\sim}$87.7%정도 발현하였다. 따라서, 콘크리트용 굵은골재로서 Bottom Ash 굵은골재를 대량으로 활용하기 위해서는 강도향상의 보강요소를 사용하는 것이 검토되어야 할 것으로 판단된다.

최근의 경제성장 및 국민의 생활향상에 따라 폐기물 발생량도 증대되어 폐기물 처리문제가 심각해지고 있는 실정이며, 건설산업 현장과 연계된 자연보호와 자원의 절약 등이 중요한 이슈로 떠오르고 있어 건설공사의 수행과정에서 필연적으로 발생되는 건설폐기물의 관리와 재활용에 대한 관심도 증가하고 있다. 또한 구조물의 해체공사시 발생되는 폐콘크리트의 처리에 환경문제와 더불어 재활용에 대한 관심도 증가되고 있는 실정으로 고품질의 순환골재를 생산하기 위한 생산공정 기술에 대한 연구개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 기존 원통형롤크러셔의 접촉면적 축소와 파쇄물에 대한 파쇄효율 저하, 피 파쇄물의 튕김 현상과 장치내의 골재 체류시간 지체등과 같은 생산성 저하 등의 단점을 보완한 고효율의 성능을 발휘할 수 있도록 거터형의 롤크러셔를 적용한 순환골재 생산시스템을 제안하였으며 생산시스템의 성능평가 및 품질특성을 평가하였다.

해양 환경에 노출된 구조물의 열화를 평가하는데 있어서 신뢰성을 확보하기 위해서는 기존의 사양설계에 비해 한 단계 발전된 신뢰성에 기반한 확률론적 설계가 필요하다. 또한 내구성 설계에 있어서 중요한 변수가 되는 임계염화물량은 국내 콘크리트 시방서에서 $1.2kg/m^3$으로 결정되었으나, 실설계 적용시 과다 설계를 유발하는 등의 문제를 보여주고 있다. 본 논문에서는 기존 문헌을 통해 임계염화물량의 확률 특성을 결정하고, 실제 실험 및 문헌 고찰을 통하여 표면염화물량, 확산계수, 피복두께의 확률적 특성을 고려하였다. 이를 이용하여 Monte Carlo Simulation을 활용한 신뢰성 염해 내구성 해석을 침매 터널 구조물에 대해 수행하여 대상 구조물의 염해내구성능을 평가하고 콘크리트 표준시방서에서 제시한 부식 임계 염소이온농도에 대한 타당성을 검토하였다. 분석 결과, 현실적인 염해 내구성 설계 및 평가를 위하여 기존에 제안된 $1.2kg/m^3$의 임계값에 대한 검토 및 개선이 필요함을 알 수 있었다.

도막을 통한 이산화탄소의 확산과 수산화칼슘과의 반응을 고려한 콘크리트 탄산화 모델을 구축하여, 촉진 탄산화 실험을 통해 모델의 타당성을 확인하였다. 일련의 실험과 모델화, 수치해석을 통해 아래와 같은 결론을 얻을 수 있었다. 1) 확산 투과 이론에 근거한 도막의 평가값을 비정상 확산-반응 탄산화 해석의 입력조건으로 이용함으로써 도막의 중성화 억제효과를 높은 정확도로 예측할 수 있었다. 2) 확산-반응 탄산화모델과 실험결과의 감도해석을 통해 수산화칼슘 확산계수는 1e-12($m^2/s$)에서, 탄산화반응 속도는 5e-5($m^3/mol/s$)에서 높은 상관성을 나타내었다.

콘크리트는 다공성 재료로써 타설 직후부터 사용년한 동한 각종 환경에 노출되어 물리적 혹은 화학적인 영향을 받게 된다. 특히, 외부에 존재하는 황산염, 염화물 이온, 이산화탄소 등과 같은 유해성분들은 장기간에 걸쳐 용액 혹은 기체 상태로 콘크리트 내부로 침투되어 콘크리트 구성물들과 물리적 혹은 화학적 상호작용을 일으켜 콘크리트내에 매설된 철근의 부식을 야기 시켜 콘크리트의 내구년한과 내력을 감소시키게 된다. 따라서 철근위치까지 유해한 열화인자가 임계부식량을 초과하는 경우 방청성분을 철근위치까지 확실하게 침투시키는 것이 매우 중요하나, 현재와 같이 콘크리트 표면에 방청제를 도포하여 침투 시키는 기술개발만으로는 철근위치에서의 방청성 확보가 곤란한 실정이다. 본 연구진은 철근위치까지 방청제를 침투시키기 위한 연구개발을 추진하고 있으며, 이를 공학적으로 규명하기 위하여 압력 하에서 콘크리트내로의 수분이동과 같이 방청제에 따른 방청제 침투깊이를 명확히 규명할 필요가 있다. 이를 규명하기 위하여 모르타르를 사용하여 수압에 따른 침투깊이 및 침투량을 측정하여 침투량과 침투 깊이와의 관계 및 가압 시간에 따른 침투 깊이와 침투량을 실험을 통하여 측정하여 침투계수 및 확산계수를 산정하고 가압시간과 수압에 따른 모르타르내에 침투깊이를 예측하였다.

본 연구에서는 고온 수열 콘크리트의 세공구조 변화를 평가하기 위하여 질소 흡착법을 이용한 분석을 실시하였다. 아울러 역학적 특성 및 염화물 이온 확산계수의 변화도 측정하였으며, 고온 수열 후의 내구성 변화가 RC조의 수명에 미치는 영향을 예측하기 위해 2차원 유한요소 모델을 구축하였다. W/C에 따라 각 시험체의 가열온도가 증가할수록 약 0.01${\mu}m$ 이하의 미세 공극량은 감소하고, 약 $0.01{\mu}m{\sim}0.1{\mu}m$크기의 세공공극은 증가하였다. 역학적 특성은 탈수가 발생하는 $200{\sim}600^{\circ}C$에서는 급격하게 감소하였으며 염화물이온 확산계수는 반대로 급격히 증가하는 경향을 나타내었다. 수치해석을 통하여 가열(화재)에 의하여 콘크리트 속 철근 위치가 발청 한계 농도에 도달하는데 소요되는 시간이 단축되는 것을 알 수 있었다.

본 연구는 부식생성물의 공극충전에 의한, 부식 반응량 및 이산화탄소의 확산속도 변화를 고려한 철분혼입 콘크리트의 염화물이온침투 예측모델에 관한 연구이다. 본 모델은 염화물이온 침투영역에서 염화물이온과 철이온의 반응 및 염화물이온의 확산에 기초한다. 또한 본 모델은 콘크리트 조직이 부식 생성물로 인해 치밀해져, 콘크리트의 염화물이온 침투저항성이 억제되는 것에 대해서도 해석이 가능하다. 모델에 의한 예측치와 철분을 혼입한 콘크리트에 있어서의 실측값은 잘 일치하였고, 재령이 경과함에 따라 철분무혼입 콘크리트에 비해 염화물이온 침투속도가 상당히 늦어지는 것으로 나타났다. 결론적으로 본 모델은 대기중에 노출된 콘크리트의 물시멘트비 및 철분 혼입 유무와 혼입율에 따른 염화물이온 침투 예측이 가능하였다.

본 연구에서는 균열 철근콘크리트에서의 철근의 부식 저항성 평가를 실험적 방법에 의해 수행하였다. 실험 배합으로서 보통포틀랜드시멘트(OPC), 30% 치환률의 플라이애쉬(30% PFA), 60% 치환률의 고로슬래그미분말(60% GGBS), 10% 치환률의 실리카퓸(10% SF)이 적용된 콘크리트보를 사용하였으며, 부식저항성 실험은 만능시험기를 사용하여 0.3mm의 균열을 도입하여 측정하였다. 실험결과, 혼합콘크리트 균열 철근보의 60일 양생 후의 부식저항성 순서는 OPC > 10%SF > 30% PFA > 60% GGBS로 나타남을 확인하였다. 또한, 무게감량법에 의한 부식량 측정결과도 OPC의 경우가 가장 높은 부식저항성을 가지면서 최소의 부식을 발생시키고 있음을 확인하였다. 실험결과로써 건전부 콘크리트보에서의 부식저항성이 균열부 콘크리트에서의 부식저항성보다 높게 나타나고 있음을 확인할 수 있었고, 또한, 이성분계 콘크리트보다 OPC 콘크리트가 부식 저항이 더욱 높음을 확인하였다.

최근 고층 구조물이 많이 건설되면서 콘크리트의 내구성 향상에 대한 요구가 증가하고 있다. 이에 따라 고성능 콘크리트에 대한 관심이 높아지고 있다. 최근, 실리카 흄과 같은 수준의 강도나 내구성을 확보하면서 경제적 측면에서 좀 더 유리한 메타카올린이 새로운 혼화재로 가치를 높게 평가되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 메타카올린과 실리카 흄의 시공성, 강도 및 염화물 저항성, 50${\mu}m$이상의 거대공극 구조를 비교 평가하였다. 연구결과에 따르면, 메타카올린은 실리카 흄과 동일한 수준의 시공특성을 보인다. 강도 특성의 경우 메타카올린의 대체가 가장 높은 강도를 보였다. 장 단기 염화물 저항성에서도 메타카올린의 대체가 뛰어난 성능을 보였다. 결과적으로 메타카올린 10%의 대체는 강도 및 염화물 저항성 측면에서 가장 우수한 성능을 보인다.

건전하게 시공된 콘크리트는 충분한 내구성으로 장기수명을 갖는 것으로 알려졌다. 그러나 대다수의 콘크리트 표면에 존재하는 균열은 염소이온의 침투에 대한 빠른 침투 통로가 되어 내구성능을 저하시키는 것은 분명하다. 균열이 발생한 콘크리트의 수명을 연장하기 위한 중요한 사항은 염소이온으로 인한 부식의 위험성을 재고하는 것이다. 균열폭은 높은 철근비로 감소시킬 수 있으나, 실질적으로 균열이 발생한 콘크리트의 내구성 저하이다. 이처럼 균열폭이 작은 경우, 표면도장공법은 균열이 발생한 콘크리트의 내구성을 간단히 향상시킬 수 있는 하나의 방안으로 고려될 수 있다. 따라서, 다양한 표면도장공법이 균열이 발생한 콘크리트를 실링할 수 있는지에 대한 검토가 필요하다. 본 연구는 이와 같이 표면도포공법이 미세균열을 통한 염소이온 침투에 미치는 영향을 실험적 측면에서 고찰하고자 하였다. 실험변수로 침투재와 도포재의 단일 적용과 복합적용이 실험변수로 고려되었으며, 급속염소이온 침투 실험을 통하여 균열대비 염소이온 침투깊이를 검토하였다.

우리나라에 제설제 피해가 발생하는 곳은 일평균기온이 0$^{\circ}C$이하로 되는 경우이므로 국내에서는 거의 모든 지역이 해당될 수 있다. 따라서, 다소 정도의 차이는 있으나 전국적으로 대부분의 강재 및 콘크리트 구조물이 동결융해 및 염해의 피해를 받고 있다고 볼 수 있다. 현재 주로 사용되고 있는 제설제는 염화물계인 염화칼슘과 소금이나, 이러한 염화물계 제설제를 많이 사용하게 됨에 따라 콘크리트 구조물의 조기 손상 및 환경피해로 인한 유지관리 비용이 크게 증가하고 있다. 따라서, 염화물계 제설제가 대량 살포되고 동결융해에 의한 동해를 받는 적설한랭지에서의 콘크리트 구조물 및 환경에 미치는 심각한 악영향에 대한 대책 방안을 강구하여야 하는 실정이다. 위와같은 취지로서 본 연구에서는 염화물계 제설제의 대체제로 친환경적인 비염화물계 제설제의 적용방안을 검토하기 위하여 강재의 부식 및 콘크리트의 동결융해에 미치는 영향을 평가하고자 비염화물계 제설제와 일반 제설제와의 pH 및 유해물질 함유량을 비교하였고 강재부식성 시험 및 동결융해 저항성 시험을 실시하여 그 성능을 평가하였다.

최근 국내에서는 콘크리트의 내구성능을 향상시키기 위해서 많은 연구결과들이 발표되고 있는데 특히 염화물의 확산특성과 기공율 및 기공크기의 분포와 연관하여 분석한 논문들이 많아지는 추세이다. 이때 미세구조를 분석하기 위한 방법은 수은 압입법, 가스 흡착법, 화상분석법 등이 있는데, 콘크리트 분야에서 일반적으로 많이 사용되고 있는 방법은 수은 압입법이다. 본 연구는 시멘트계 재료의 미세공극 구조를 파악하기 위해서 널리 사용되고 있는 MIP 장비를 이용하여 혼합 시멘트 페이스트와 혼합콘크리트에 대하여 공극율과 공극크기분포를 측정한 결과를 분석한 것이다. 시멘트량 $300kg/m^3$을 기준으로 W/C 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%와 고로 슬래그 미분말 60%를 치환하고 W/C 35%, 45%, 55% 및 플라이애시 30%치환하고 W/C 35%, 45%, 55% 인 시멘트 페이스트 시편에 대해서 MIP를 사용하여 3일, 7일, 28일의 공극율과 공극크기분포 등의 변화를 관찰하였으며, 장기간 수중 양생한 일반 OPC 콘크리트와 고로슬래그 미분말 60%를 치환한 혼합 콘크리트에 대해서는 W/C 40%, 45%, 50%, 그리고 결합재량은 $300kg/m^3$, $350kg/m^3$, $400kg/m^3$, $450kg/m^3$로 변화시킨 시편에 대해 MIP를 사용하여 미세구조를 분석하였다.

RC 구조물은 반영구적인 재료로 인식되어 왔으나, 최근 RC 구조물의 조기 열화에 의한 문제가 보고되고 있다. 이중 내구성능 저하 요인으로서 탄산화에 의한 공극구조의 변화로 인하여 발생하는 문제에 대한 연구가 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 물-결합재비율을 0.55로 고정하고 결합재로서 보통포틀랜드 시멘트만을 사용한 (OPC), 이성분계 콘크리트로서 결합재에 고로슬래그 미분말을 50% 치환한 (BFS50), 플라이애시를 15% 치환한 (FA15), 또한 삼성분계 콘크리트로서 플라이애시 15% 및 고로슬래그 미분말을 35% 치환한 (BFS35+FA15)로 배합을 설정하였다. 또한 탄산화에 진행에 의한 공극구조의 변화로 열화요인의 작용으로 인한 $CO_2$ 및 염화물 이온의 침투 특성을 단독열화 시험과 복합열화 시험을 통해 비교 연구하여 평가를 실시하였다. 그 결과 공극구조의 변화에 따른 영향으로 인하여 염화물 이온의 침투속도가 영향을 받는 것으로 나타났다.

최근 많은 연구자들에 의해 철근 콘크리트 구조물에 대한 신뢰성 이론에 바탕으로 해석 및 설계방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 염해환경 콘크리트 구조물의 내구성에 대한 확률론적인 이론에 바탕을 둔 MCS(Monte Carlo Simulation) 기법을 이용한 해석방법에 대한 관심이 높아지고 있다. 확률론적인 해석 방법에 대한 많은 이론과 시험방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으나, 열화인자별 확률분포를 산정하기에는 데이터가 부족하고 신뢰성 이론을 이용한 내구성 해석방법은 데이터의 확률분포와 변동계수에 따라 사용수명과 신뢰성 지수가 다르게 나타나는데 그 영향 정도에 대한 연구가 미진한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 확률 분포를 산정하기 위한 실험 데이터의 중요성을 확인하고, 이를 바탕으로 철근 콘크리트 구조물의 염해에 대한 열화인자별 변동계수의 변화를 고려한 신뢰성 지수에 대한 연구를 수행하였으며, 각 인자별에 대한 영향정도를 분석하였다.

염해에 의한 철근부식은 구조물의 내구성능을 결정하는 주요 인자로써, 염해에 노출된 해양 구조물은 이에 대비하여 내구성 설계를 해야 한다. 내구성 설계 방법에는 결정론적방법론과 확률론적 방법론이 있으며, 정확한 내구수명의 예측을 위해서는 염화물의 농도와 확산특성에 대한 정확한 자료가 필수적이다. 최근에는 확률론적 방법론에 기반한 염해 내구성 설계에 대한 연구가 많이 수행되고 있으나, 이러한 설계 기법에 필수적인 염해관련 물성치들에 대한 통계자료의 축적은 미비한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 해양 구조물에 주로 사용되는 혼화재를 혼입한 콘크리트의 염소이온 확산계수와 이에 대한 분석을 통해 보통 시멘트, 슬래그 시멘트, 3성분계 시멘트를 사용한 콘크리트의 확산계수와 시간의존성 계수의 통계적 분포를 도출하였다.

일반적으로 콘크리트의 공극수는 알칼리성이므로 철근의 부식이 방지된다. 그러나 염소이온이 침투하면 철근부식의 위험이 증가하게 된다. 특히 해양환경 콘크리트에서 염소이온의 공급이 활발하여 철근부식이 내구수명을 결정하는 중요한 인자가 되고 있다. 이 논문에서는 염소이온의 확산에 의한 이동을 고려하여, 해양환경에 노출된 사각형 콘크리트 교각에 대한 염소이온 침투해석을 수행하였다. 사각형 교각의 측면에 위치한 철근에 비하여 구석에 위치한 철근에 염소이온이 훨씬 빨리 축적됨을 확인하였다. 또 부식개시 임계농도에 도달하는데 걸리는 시간도 구석 철근의 위치가 측면 철근 보다 짧았다. 해석결과 임계 염소이온 농도에 걸리는 시간은 측면 철근에 비하여 절반 정도로 나타났으며, 따라서 사각형 교각의 염소이온에 대한 내구수명은 구석에 위치한 철근에 의해 결정되며 따라서 이차원 해석이 필요할 것으로 판단된다.

전기전도도에 의한 콘크리트의 염소이온 침투저항성 시험방법에 의해 동일 배치의 10개의 콘크리트 공시체의 염소이온 투과시험을 실시하였다. 실험결과 동일한 배합의 시료에 대한 염소이온 투과시험 결과 변동계수가 24% 정도로 나타나고 있어, 이 방법에 의해 얻어진 데이터의 신뢰성은 그다지 높지 않다는 결론을 도출할 수 있었다. 이러한 오차는 구성 재료 자체의 불균질성, 배합상의 오차, 시험방법 상의 오차 등이 모두 복합적으로 작용하여 일어나는 것으로 얻어진 결과를 활용하고자 할 때 이러한 영향으로 인해 도입되는 오차의 범위를 고려하여야 할 것이다. 특히 1개의 공시체에 대한 1회의 시험값을 토대로 연구결과를 내려는 경우 큰 오류를 범할 수 있음을 주지해야 한다.

최근 선진 외국에서는 단섬유를 보강재로 사용함으로써 콘크리트의 역학적 성질을 증가시키고 콘크리트의 소성 및 건조수축으로 인한 균열을 저감시키고자 적극적으로 사용되어지고 있으며, 국내에서도 그 사용이 점차 증대되고 있는 실정이다. 그러나 섬유보강 콘크리트의 경우 많은 장점이 있지만, 섬유의 종류, 형태 및 혼입률에 따라 콘크리트의 공기량, 슬럼프, 분산성, 균열저감 및 역학적 성능 증진 효과에 큰 차이가 있으므로 그 용도에 따라 섬유 소재의 장점은 살리고, 단점은 보완하여 고기능성 복합재료로 발전시켜야 한다. 또한, 염해에 관한 콘크리트 구조물의 내구수명을 예측하기 위하여 콘크리트의 염소이온 확산계수는 매우 중요한 인자이며, 이는 콘크리트의 종류에 따라 많은 차이가 발생하므로 이에 따라 콘크리트 구조물의 내구수명이 크게 달라질 수 있다. 본 연구에서는 OPC를 사용한 보통강도 콘크리트 및 이에 나일론섬유 길이 13mm, 20mm를 각각 혼입한 3종류 콘크리트의 염소이온 침투 저항성을 평가하기 위하여 NT Build 492 시험법인 전위차를 이용한 전기화학적 촉진시험을 수행하였다. 시험 결과, 콘크리트의 확산계수는 3종류 콘크리트 모두 $2.02{\sim}2.11E-11m^2/sec$범위로서, 나일론섬유를 콘크리트에 보강했을 때 콘크리트의 염소이온 확산계수에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 확인되었다.

콘크리트의 동결융해 작용에 의한 내구성능 저하는 콘크리트 내부의 수분이 동결융해 작용을 반복적으로 받아 균열이 발생하거나 표층부가 박리함으로서 표면부분으로 부터 점차적으로 떨어져나가 콘크리트의 내구성능이 저하되는 현상을 말한다. 우리나라에의 경우 겨울철에 대부분 일평균기온이 0$^{\circ}C$이하로 되는 경우가 많으므로 거의 모든 지역이 매년 동결융해의 피해를 받고 있다고 볼 수 있으며, 다소 정도의 차이는 있으나 전국적으로 대부분의 콘크리트 구조물이 동결융해 및 제설제의 염해 피해 함께 받아 복합적인 열화를 받고 있다고 볼 수 있다. 그중 콘크리트포장 고속도로의 경우 기상작용 및 자동차에 의한 지속적인 피해를 받기 때문에 콘크리트구조물에 비해 더욱 많은 피해를 입고 있으며, 이로 인한 보수 및 보강에 대한 비용이 해마다 증가하는 추세이다. 본 연구에서는 고속도로 구조물의 용도로 가장 많이 사용되고 있는 40, 27, 21 MPa, 포장용 콘크리트로 현행 표준 배합비를 바탕으로 포장콘크리트의 동결융해 특성을 평가하기 제설제에 따른 동결융해 시험을 통해 동결융해저항성 및 중량감소율을 비교 분석하였다.

우리나라의 경우 매년 전국적으로 일평균기온이 0$^{\circ}C$이하로 되는 경우가 대부분이므로 거의 모든 지역의 콘크리트가 반복되는 동결융해의 피해를 입고 있다고 볼 수 있다. 이러한 동결융해의 반복에 대한 콘크리트의 내구성은 콘크리트의 공기량과 매우 관계가 깊다. 따라서, 현재 콘크리트의 동결융해에 대한 저항성을 향상시키기 위해 AE제 등을 사용하고 있으며 콘크리트의 기포간극계수를 $250{\mu}m$ 이하로 권장하고 있다. 외국의 경우도 마찬가지로 AE제 및 감수제에 관한 품질규격에서 기포간극계수를 캐나다의 경우 각각 $200{\mu}m$ 이하 및 $230{\mu}m$ 이하로 규정하고 있으며 일본학회에서도 기포간극계수 $250{\mu}m$ 이하가 적당하다고 보고되고 있다. 또한, 융설제와 동결융해의 복합작용에 의해 콘크리트의 스켈링 저항성을 향상시키는 데에도 일반 동해와 마찬가지로 공기량이 상당히 중요하다고 알려져 있다. 따라서, 반복되는 동결융해에 의한 동해를 동시에 받는 복합열화 환경하에 있는 일반콘크리트의 내구성에 크게 영향을 미치는 인자로 알려져 있는 공기량에 따른 동결융해 내구성을 알아보고자 Non AE(공기량 1.5%), AE(공기량 4.5%, 7.2%) 콘크리트를 통해 동결융해에 따른 상대동탄성계수와 중량감소율, 스켈링 저항성 및 공극특성을 비교검토 하였다.

본 연구에서는 한국시설안전공단에서 최근 12년 동안 실시한 297개 교량의 정밀안전진단 결과 중 내구성 평가결과를 토대로 콘크리트 부재의 내구성 현황을 분석하였다. 내구성의 중요 인자인 중성화 깊이와 염화물 함유량의 경우 주변 환경 및 교량 부재별로 비교 검토하였으며, 특히 중성화 현황 분석에서는 중성화 진행정도를 단순회귀분석(simple regression analysis)통하여 분석하였다. 주변 환경에 따른 중성화속도계수의 분석결과 도심지는 5.41로, 해상교량 3.89, 하천교량 1.91에 비해 중성화 진행속도가 빠른 것으로 나타났다. 주변 환경에 따른 평균 전염화물량의 경우 해상교량이 육상교량의 4.7배로 분석되었고, 부재별 평균 염화물량은 상부구조(슬래브)가 0.709 $kg/m^3$, 교각이 0.565 $kg/m^3$, 교대가 0.455 $kg/m^3$ 로 상부구조가 하부구조에 비해서 크게 조사되었다.

해양 환경하의 조건에서 건설된 콘크리트 구조물이 해수에 직접 닿을 경우, 해수중의 염화물 농도를 측정함으로서 콘크리트 구조물의 염화물 확산계수 산정이 용이하지만, 해수와 직접 접촉되지 않는 경우, 비래염분 등에 의한 염화물 확산계수의 산정에 어려움이 있다. 따라서, 해안에 인접한 콘크리트 구조물에 날아드는 염분량 등을 측정 평가하는 것은 콘크리트 구조물의 설계 시공 및 유지관리에 중요한 기초자료로 활용될 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 동해, 서해, 남해안의 27개 지역, 72개 지점을 선정하여 매월 1회 1개월간의 누적 비래염분량을 '03년 7월부터 '06년 6월까지 3년간 측정하여 국내 해안가의 비래염분 환경을 계절별 비래염분량의 측면에서 알아보고자 하였다. 측정 결과, 동해와 남해안에서는 여름철, 서해안에서는 겨울철에 상대적으로 많은 비래염분량이 발생하였으며, 이것은 계절풍에 기인한 것으로 판단된다.

콘크리트는 탄산화 현상을 통하여 대기 중의 이산화탄소를 흡수한다. 최근 지구 환경 지속에 대한 우려가 높아지면서 지구온난화의 주원인인 온실가스 중 특히 대기 중의 이산화탄소를 저감하려는 노력이 전 지구적, 전 산업에 걸쳐 일어나고 있다. 본 논문에서는 건축산업에서의 주요한 건축재료인 콘크리트를 대상으로, 하나의 건물을 선정하여 건물의 생애주기(생산-사용-해체) 동안 이산화탄소의 발생량 및 흡수량을 산정하였다. 특히 이산화탄소의 흡수량 산정에서는 100년의 기간 중, 건물의 사용기간(40, 60, 80년) 및 해체기간(60, 40, 20년)에 변화를 주는 시나리오를 고려하여, 콘크리트 표면적 변화에 따른 흡수량의 변화를 고려하였다. 그 결과 이산화탄소 흡수량의 증대에는 건물의 해체 후 콘크리트의 크기, 즉 표면적과 폐콘크리트의 존치기간이 중요한 영향인자로 작용함을 알 수 있었으며, 건축산업에 의한 환경부하 저감을 위한 방안으로 폐콘크리트의 재활용 이전에 존치기간이 중요하다고 판단된다.

염해환경에 건설되는 콘크리트 구조물은 염소이온과 같은 유해이온이 외부로부터 콘크리트 중으로 침투, 확산하여 철근을 부식시킴으로써 구조물의 내구성을 크게 저하시키기 때문에 구조물의 내구성 평가 또는 설계시 중요한 고려사항이 된다. 콘크리트 중의 염소이온 확산계수를 추정하는 방법은 Fick의 제1법칙으로부터 유도되는 정상상태(steady state)에서의 확산계수 평가방법과 Fick의 제2법칙으로부터 유도되는 비정상상태(non-steady state)에서의 확산계수 평가방법이 있다. 그러나, 실제 노출환경에서와 같은 비정상상태의 확산계수를 평가하는 것은 매우 어려우므로 실내에서 촉진방법에 의해 콘크리트의 확산특성을 간접적으로 평가하는 것이 일반적이다. 본 연구에서는 국내 또는 외국의 시험규격에 근거한 촉진 시험방법 중 4가지를 선정하여 동일 재령의 콘크리트 배합에 적용하여 그 결과를 비교 하였다. 실험결과에 따르면, ASTM C 1202 시험법은 콘크리트 배합간의 상대적인 구분만이 가능하며, 정상상태의 확산계수는 비정상 상태의 확산계수에 비해 1/10 정도 수준으로 작게 평가됨을 알 수 있다. 또한 침지시험에 의한 확산계수는 NT Build 492에 의한 결과와 유사한 값을 나타내었다.

염해환경 하에 있는 철근 콘크리트 구조물의 내구수명을 평가하기 위해서는 콘크리트 중 철근의 부식 임계 염화물량, 콘크리트의 염소이온 확산계수 및 표면 염소이온량과 같은 재료의 정량적인 물성 파악이 필수적이고, 이들이 콘크리트의 내구수명 평가시 주요변수로 이용되고 있다. 그러나, 이들은 콘크리트 배합비, 시멘트 종류 및 환경 조건 등과 같은 여러 요인에 의해 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 따라서, 본 연구에서는 콘크리트 중 철근의 부식 임계 염화물량을 보다 실제적으로 평가하기 위하여 물-시멘트비 31%, 42%, 50% 및 70%에 대해서 각주형 콘크리트를 제작한 다음, 이들에 대해서 동해안에 위치한 영덕에서 약 3년 동안 폭로 실험을 수행하였다. 실험이 진행되는 동안, 철근의 부식 개시 시기를 추정하기 위하여 시험체에 대해서 자연전위 측정에 의한 부식 모니터링을 수행하였고, 철근부식이 감지되었을 때 시험체를 파괴한 후 콘크리트 중 염화물량을 평가함으로써 보다 합리적이고 신뢰적인 임계 염화물량을 제시하였다. 결국, 콘크리트 중 철근의 부식 임계 염화물량은 W/C비에 의존하며, 콘크리트 피복두께와는 거의 무관한 것으로 나타났다.

이 연구는 겨울철 동결융해 작용으로 인한 차염성 저발열시멘트(CLC)의 내구성을 알아보고자 수행하였다. 내구성 문제는 현장여건에 따라 다소 차이는 있으나, 계절변화에 따른 반복적인 동결융해작용에 의한 콘크리트의 동해는 내구성 저하의 대표적 현상이라 할 수 있으며, 겨울철 동결융해를 받는 콘크리트는 내부에서 큰 팽창력이 발생되어 콘크리트 균열, 표면 박리, 골재 이탈 등의 파손현상을 보이게 된다. 따라서 이 연구에서는 개발된 차염성 저발열시멘트(CLC)의 동결융해 저항성에 따른 내구성 지수를 알아보기 위해 차염성 저발열시멘트(CLC)와 현재 많이 사용되고 있는 고로슬래그시멘트(BFS), 보통 포틀랜드시멘트(OPC)을 각각 물/시멘트비 35%, 40%, 45% 을 변수로 하여 배합을 실시 하여 공시체를 제작하였다. 제작된 공시체를 KS F 2456(급속동결 융해에 대한 콘크리트의 저항 시험방법)방법에 따라 동결융해 시험을 실시하여 상대 동탄성 계수를 측정하였으며, 측정된 상대동탄성 계수를 가지고 내구성지수를 도출하였다. 내구성 지수를 비교 분석한 결과 차염성 저발열시멘트(CLC), 고로슬래그 시멘트(BFS), 보통 포틀랜드 시멘트(OPC) 모두 우수한 내구성 지수를 나타내는 것으로 확인 되었다.

제설제는 눈이나 얼음을 제거하기 위해 사용되는 것이므로, 언제나 결빙과 융해 현상이 함께 일어나는 환경에서 사용된다. 물은 온도가 저하되어 콘크리트 내부에서 얼음으로 생성되고, 이로 인한 팽창효과가 콘크리트 내부의 공극에 의해 해소되지 않는 경우 파괴를 일으킨다. 이러한 결빙 현상이 제설제 살포와 함께 일어나는 경우 콘크리트의 열화 요인에서 알 수 있듯이 순수한 물의 결빙보다 훨씬 복잡하고 심각한 피해를 일으킨다. 특히, L형측구, 다이크, 난간방호벽, 중분대, 방음벽등의 소구조물은 염화물과 동결융해 환경에 직접적으로 노출되어 있어 콘크리트 표면이 박리되는 현상(scaling)과 철근부식 등을 일으켜 손상의 가속화로 구조물의 내구성이 급격하게 저하되어 콘크리트 표면에 표면보호재를 사용하고 있다. 본 연구에서는 콘크리트 소구조물의 동해 및 염해에 의한 중성화, 스켈링, 단면손실 등 피해에 대한 적정 보수방안 수립을 위해 콘크리트 표면보호재를 염수침지에 의한 동결융해시험 후와 촉진탄산화시험을 실시하여 부착강도 및 중성화깊이를 비교분석 하였다.

본 연구는 보수보강재료로 사용되고 있는 경질형 FRP의 문제점인 바탕면과의 부착력 부족에 의한 계면박리를 해결하고자 연질형의 불포화폴리에스테르 수지를 사용한 연질형 FRP와 바탕면에 정방형 홈("+"자형) 컷팅 기술을 이용한 노출형 방수공법의 특징을 중심으로 연구하고자 한다. 본 공법의 특징은 연질형 FRP 수지에 의한 콘크리트바탕면과의 일체화 거동과 유리섬유 보강에 의한 피로응력의 분산과 강도보강이며, 정방형 홈 컷팅 기술에 의한 바탕콘크리트의 균열발생 대응과 부착안전성 향상에 관하여 중점 고찰하였다. 연구결과 연질형 FRP를 노출방수층으로 적용 시 부풂 대응과 균열대응력 및 부착안전성 향상을 기대 할 수 있을 것으로 판단된다.

콘크리트 타설시 시멘트의 수화에 필요한 수량은 결합수와 겔수를 포함하여 물-시멘트비 30% 이하가 된다고 알려져 있다. 그러나, 이러한 최소의 수량만으로는 작업성이 현저히 떨어지기 때문에 물-시멘트비를 일정부분 높여서 사용하여야 한다. 따라서 굳지않은 콘크리트에는 항상 10${\sim}$20%의 잉여수가 발생하게 된다. 이러한 잉여수는 콘크리트 내부에서 갇힌공기로 남게 되어 구조물의 수밀성, 투기성 및 강도 등 여러 가지 내구성을 저하시키는 요인이 되어 궁극적으로 구조물의 수명을 단축시키게 되므로, 잉여수를 제거할 수 있다면 구조물의 내구성 향상에 큰 도움이 될 것이다. 따라서, 본 논문에서는 타설된 굳지않은 콘크리트의 표면부 피복콘크리트의 잉여수를 제거하기 위한 투수 거푸집 시스템 개발을 위해 유로폼 투수거푸집에 대한 적용 실험을 통하여 기초적인 특성을 파악하였다. 유로폼 투수거푸집을 적용한 경우 일반 유로폼에 비해 약 16%의 강도증가율을 보였으나, 상단부로 갈수록 강도증가율은 낮게 나타났다. 초음파속도와 표면거칠기의 측면에서도 투수거푸집이 더욱 양호한 결과를 보였다.

콘크리트용 혼화재로 사용량이 날로 증대되고 있는 고로슬래그 미분말의 품질 차이가 콘크리트의 중성화에 어떠한 영향을 미치는지를 통계적으로 분석해 보았다. 현행 KS F 2563에 의하면 고로슬래그 미분말을 1종, 2종, 3종으로 구분하는데 3종에 해당하는 분말도 $4000cm^2/g$급 고로슬래그 미분말을 3곳으로부터 입수하여 Type A, B, C로 하여 다른 모든 조건은 동일하게 하고 혼입하였다. 본 연구에서는 기존의 그래프간의 단순비교를 통해 공학적 판단을 하는 오류를 배제하고자 평균값과 분산을 동시에 고려하는 통계적인 기법을 적용하였다. 분석기법에는 A, B, C 3개 집단간의 F검정과 각각의 쌍체비교를 위해 T검정 기법을 적용하여 통계적인 의미를 고찰해 보았다. 그 결과 유의수준 5%에서 중성화에 미치는 영향이 통계적으로 유의미한 것으로 나타났다.

마그네시아 인산염 시멘트를 사용한 보수용 모르타르의 접착강도 특성을 검토하기 위하여 모의 부재 시험체를 이용한 실험을 실시하였다. 접착강도 실험 결과 칩핑 처리를 한 시험체가 표면 처리를 한 시험체 보다 우수한 강도발현을 하였으며, 건식처리가 습식처리보다 우수한 강도발현을 하는 것으로 나타났다. 칩핑 건식 시험체의 경우 온도에 관계없이 재령 28일의 접착강도는 3.0MPa 이상의 높은 강도를 발현을 하는 것으로 나타나 일반 모르타르의 접착강도와 비교 시 매우 높은 접착성능으로써 우수한 접착성능이 요구되는 보수재료로서의 활용을 기대할 수 있을 것으로 판단된다.

이 연구는 기존 무기질계 탄성 도막 방수재와 고무 아스팔트 시트 방수공법을 지붕구조물 적용에 있어서 나타나는 문제점들을 보완하기 위하여 두 재료를 결합한 비노출 방수공법 재료에 대한 연구이다. 이에 따라 두 재료를 결합한 방수공법의 7가지 성능평가를 실시하여 지붕구조물의 적용 특성을 확인하였다. 종합적인 연구 결과 본 복합방수공법은 지붕구조물에서 요구하는 중요한 성능인 표준 및 저온 고온 하에서의 기본적인 인장성능을 능가하고 구조물 거동에 따른 안정성 확보와 구조체와의 부착성능을 확보 함으로써 비노출 복합방수공법으로써 콘크리트 구조물에 적응가능하다고 판단된다.

구조물의 열화부위를 제거하고 단면수복재로 되메우는 단면수복공법의 합리적인 시공을 위해서는 외부로부터 침투되는 염화물이온에 대한 단면수복재 및 이를 시공한 철근콘크리트구조물의 염화물이온 침투예측의 선행이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 단면수복재 시공이후의 구조물의 염해상태를 예측하고, 염화물이온의 침투 및 그에 의한 철근부식을 예측하기위해 단면수복재를 시공한 콘크리트의 염화물이온 확산계수를 정확히 파악하고자 한다. 본 연구에서는 실제 염화물이온 급속침투실험(Rapid Chloride Permeability Test)를 통한 단면수복재의 염화물이온 확산계수를 실험적으로 산정하고 단면수복재의 두께가 염화물이온 확산에 미치는 영향 또한 수치적으로 규명하였다. 실험에서 도출된 콘크리트 및 단면수복재의 염화물이온 확산계수를 일본토목학회에서 제시한 식 및 유한요소해석(Finite Element Method)를 이용하여 단면수복재로 보수시공한 구조물의 위치별 염화물이온농도를 산출하였다.

콘크리트 구조물에 적용되는 보수재료는 적용되는 환경요인에 따라 품질특성이 다르게 나타난다. 국내의 보수재료에 대한 내구성 평가는 다양한 환경요인에 따른 시험법의 미비로 내구성에 대한 품질성능이 확보되지 않은 실정이다. 본 연구에서는 국내에서 생산되는 보수재료에 대하여 적용환경에 따른 동결융해저항성능을 BS EN 13687에 준하여 시험하였고, 국내시험규격(KS F 4716)과 비교 분석하였다. 연구결과 건습반복과 염수침지동결융해 시험 후의 부착강도 값은 보수재료의 종류 및 시편의 크기에 따라 다소 큰 차이가 나타났다. 보다 양호한 보수재료의 품질관리를 위해서는 적용환경에 따른 다양한 동결융해저항시험방법에 대한 규격제정이 요구된다.

본 연구에서는 국내의 대표적인 보수재료인 폴리머시멘트계열의 단면복구재 3종 및 표면보호재 2종에 대해 촉진중성화 시험을 실시하여 국내 보수재료의 중성화 저항성능을 평가하였다. 기존의 KS 시험규격인 침투깊이 측정법과 함께 유럽시험규격인 BS EN 1062-6에서 규정한 등가공기층 확산두께산정을 적용하였다. 등가공기층 확산두께($S_D$)란 코팅재와 동일한 이산화탄소투과성과 동일한 조건을 가지고 있는 부동 공기층의 두께로서, 시편을 할렬 파괴하지 않으므로 동일한 시편으로 연속적인 시험을 진행할 수 있다는 장점이 있다. 시험결과 단면복구재의 경우 중성화깊이 측정법을 통해 이산화탄소 투과저항성을 평가할 수 있는 반면 표면보호재의 경우에는 이산화탄소 투과량 측정을 통한 등가공기층 두께 산정법이 효과적인 이산화탄소 투과저항성능 평가방법임을 밝혔다.

노후화 된 콘크리트 구조물의 수명을 연장시키기 위해서는 적절한 재료와 공법을 이용해서 보수보강을 해야 한다. 또한 구조물의 열화 상태를 파악하여 조건에 맞는 보수보강을 하는 것이 중요하다. 이번 연구에서는 국내 보수공사에 주로 사용되는 폴리머 시멘트 모르타르를 현장과 실험실에서의 부착강도를 비교 실험하여 폴리머시멘트 모르타르의 부착강도가 현장의 조건과 실험실의 조건에 따라 어떻게 변화되는지에 대한 실험을 진행하였다. 실험한 결과 실험실에서의 부착강도는 대부분 KS F 4042에서 정하는 기준에 만족하는 결과를 얻었지만 현장에서는 기준에 미치지 못하는 결과를 얻었다. 하지만 현장의 데이터는 주로 바탕체를 물고 떨어진 것을 볼 때 원인이 재료만의 문제는 아닌 것으로 판단된다. 따라서 앞으로의 연구는 바탕체의 조건이 폴리머시멘트 모르타르의 부착강도에 어떠한 영향을 미치는가에 대한 연구를 추가적으로 진행할 예정이다.

콘크리트 구조물은 시간이 지남에 따라 각종 열화현상이 발생하고 그로 인해 구조물의 내하력 및 내구성능이 저하되어 콘크리트 구조물의 내구연한을 증가시키기 위한 보수 및 보강이 필요하며 현재 다양한 종류의 보수재료 및 공법이 개발되어 적용되고 있는 실정이다. 본 연구의 목적은 콘크리트 구조물 보수재료로서 라텍스개질 모르타르의 내구성능을 평가하기 위한 것으로 현재 국내에서 널리 적용되고 있는 2가지 종류의 뿜칠용 보수재료와의 비교 실험을 실시하여 내구성능(소성수축, 건조수축, 동결융해저항성, 염소이온 침투저항성, 내약품성)을 비교 분석하였다. 라텍스개질 모르타르의 경우 기존에 적용되고 있는 제품에 비해 우수하거나 동등한 성능을 보이는 것으로 나타났으며 현장적용에 있어 라텍스개질 모르타르는 문제가 없을 것으로 판단되나 추가적인 연구가 필요할 것이다.

1998년 인천 LNG 인수기지에 국내 최초로 14만kl의 지하식 저장탱크가 건설되는 것을 시작으로 20만kl의 지하식 저장탱크가 연이어 건설되었다. 또한, 평택 및 통영 LNG 인수기지에 14만kl 및 20만kl의 지상식 저장탱크가 건설되고 있다. 저장탱크의 용량 및 방식에 따라 저장탱크의 설계단면이 변화하였으며, 콘크리트에 요구되는 특성 또한 변화하였다. 특히, 수화열에 의한 온도균열 발생 확률이 높은 Bottom 및 하부벽체는 4종 저열포틀랜드시멘트가 적용되고 있다. 20만kl 용량인 지상탱크 평택 16호기 상부벽체에 대한 동절기 온도균열제어를 위해 양생방법, 타설간격조절 및 배합변경에 따른 수화열 해석을 실시하였다. 기존 1종+FA25%인 배합을 적용시 목표균열지수를 만족하기 위해서는 보온양생 및 타설간격 증가 등 시공적 대책이 필요하며, 배합을 4종+FA15%로 변경시에는 추가적인 시공대책 없이 온도균열 제어가 가능한 것으로 나타났다.

콘크리트의 압축강도는 시멘트 수화반응에 의하여 발현되는 것으로, 이러한 수화반응은 온도에 민감한 영향을 받게 된다. 이에 본 연구에서는 온도에 의한 콘크리트의 영향을 확인하고자 콘크리트의 타설 초기온도 변화 및 양생 조건의 변화에 따른 특성을 실험적으로 평가하였다. 콘크리트의 타설 초기온도를 5$^{\circ}C$, 20$^{\circ}C$로 변화시켜 실험한 결과, 표준양생을 실시한 경우 타설 온도가 낮은 배합에서 재령 3일 이전까지 강도가 낮았으나, 재령 7일 이후에서는 강도가 높아지는 현상이 확인 되었다. 그러나 재령 28일에서는 두 배합의 압축강도 차가 미미하여 온도에 따른 영향이 크지 않은 것으로 확인 되었다. 기건양생을 실시한 경우는 모든 시험체에서 타설 초기온도가 높은 배합이 높은 강도를 나타내었다. 이러한 콘크리트의 타설 초기온도에 따른 압축강도 특성은 SEM관찰 결과 미세구조의 수화양상을 통하여 그 특성을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 초기재령 고강도 콘크리트의 수화발열 특성 및 자기수축 특성의 직접적인 상관관계를 분석하기 위한 기초연구로서, 우선 초기재령 콘크리트의 수화온도와 자기수축의 발현 특성을 정량적으로 표현할 수 있는 통계적 방법에 대해 고찰하였다. 우선 수화발열 특성 및 자기수축 특성을 표현할 수 있는 정량적인 계수로서 수화온도와 자기수축이 급격하게 증가하는 구간의 기울기인 수화발열상승속도와 자기수축증가속도를 설정하였으며, 이 두 계수는 통계적 수법을 활용하여 일정범위의 결정계수를 갖는 회귀계수로 산정하는 것으로 제안하였다. 또한 설정된 통계적 분석방법의 유효성을 검증하기 위해 실제 측정된 수화온도 및 자기수축 데이터를 분석하였으며, 그 결과 초기재령 고강도 콘크리트의 수화발열 특성 및 자기수축 특성을 보다 정량적으로 분석할 수 있었으며, 두 가지 특성의 상관관계를 정량적인 수치로 비교 분석하는 것이 가능하였다.

본 연구는 황토결합재로 시멘트를 대체함으로써 시멘트의 수화 반응 등에 의한 콘크리트 내부발열과 건조수축 문제의 해결 가능성을 연구하였다. 소형모형에서 HBC는 28일 압축강도가 18${\sim}$33MPa으로 보통강도 콘크리트의 강도를 발현할 수 있으면서, OPC에 비해 양생시 내부의 최고온도가 1/4 정도로 낮게 나타나고 건조수축 역시 HBC는 OPC에 비하여 50% 감소하였다. 대형시편에서도 HBC는 낮은 수화열로 인해 내부온도가 OPC에 비해 50% 낮게 나타났으며 건조수축 역시 60일 기점으로 OPC의 50% 정도의 수축률을 나타났다. 따라서 황토 결합재를 이용하여 매스 구조물을 제작하면 시멘트에 비하여 수화열과 건조수축의 문제를 해결하는데 상대적으로 유리할 것으로 사료된다.

본 연구의 목적은 댐의 설계 및 건설에 있어 댐 콘크리트의 내구성을 향상시키기 위한 것이다. 특히, 콘크리트 표면 차수벽형 석괴댐(Concrete Faced Rockfill Dam)의 경우 표면 차수벽 콘크리트의 내구성은 시멘트의 일부를 플라이애쉬로 치환하고 blended 섬유(고인성 섬유 + 일반 섬유)를 사용함으로써 향상될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 플라이애쉬의 치환율 및 blended 섬유의 혼입율에 따른 표면 차수벽 콘크리트의 내구성과 열특성 실험을 수행하고 그 효과를 분석하였다. 실험결과 플라이애쉬 치환율은 15%, blended 섬유의 혼입율은 0.1%(고인성 섬유 $0.09kg/m^3$ + 일반 섬유 $0.81kg/m^3$)인 경우 내구성 측면에서 가장 우수한 결과를 보여 주었으며, 특히 다른 배합에 비하여 균열발생 가능성이 상대적으로 낮은 것으로 나타났다.

본 연구에서는 고로슬래그 미분말이 콘크리트의 초기 수화발열 및 자기수축 특성에 미치는 영향을 정량적으로 분석하고자 하였다. 특히 수화열 및 자기수축이 급격하게 증가하는 구간의 데이터에 대한 통계적인 분석을 실시하여 각각의 발현성상을 정량적인 계수로 표현할 뿐만 아니라 그 계수를 활용하여 수화열과 자기수축의 상관관계를 분석하고자 하였다. 그 결과 고로슬래그 미분말을 사용한 콘크리트의 수화온도 및 자기수축이 급속히 증가하는 구간은 OPC에 비해 지연되는 것으로 나타났으며, 각각의 배합별 수화온도 및 자기수축 급속 증가구간에서의 기울기는 매우 유사한 것으로 나타났다. 또한, 고로슬래그 미분말을 사용함으로써 OPC에 비해 수화발열상승속도 및 자기수축증가속도가 저감되었으며 최종적으로 자기수축량도 조절이 가능할 것으로 사료된다.

고층 대형 건축물에 사용되는 기둥 보 등의 단면치수가 큰 Precast Concrete 부재는 제조과정에 있어서 외부에서의 가열뿐만 아니라, 시멘트수화열의 축척에 의한 내부에서의 온도 상승도 작용되기 때문에, 단면치수가 비교적 작은 벽, 밑바닥 등의 Precast Concrete 부재와는 다른 온도이력을 나타낸다고 생각할 수 있다. 이에 본 연구는 Precast Concrete적용을 위한 고강도 매스콘크리트 부재의 강도특성을 검토하기에 앞서, 온도이력특성을 밝히는 것을 목적으로 했다. 단면치수가 큰 Precast Concrete 모의부재의 단면치수, 단위시멘트량, 양생조건이 가각 다른 Precast Concrete 부재를 제조할 때의 온도이력특성을 총괄적으로 검토하여 분석하였다.

최근 도심지 건축 및 콘크리트 구조물은 인구집중 및 산업 집중화에 따라 주거, 상업 및 주상복합 건축물의 밀집화가 더욱 가중화 되고 있으며 건축물의 고층화를 통한 토지 및 공간의 효율적 이용이 더욱 절실해 지고 있는 실정이다. 따라서 효율적인 공간 활용을 목적으로 하는 건축물의 고층화와 구조물의 고강도화 현상은 향후 지속적으로 증가될 전망이다. 아직 국내에서는 27MPa 이하의 콘크리트가 일반적으로 폭넓게 쓰이고 있으며 고강도 콘크리트에 대한 수요는 크지 않은 실정이다. 그러나 현재 건축물의 양상인 고층화 및 고내구성화가 일반화 되는 추세이며 이를 반영하듯 KS F 4009 '레디믹스트 콘크리트' 규격에서도 60MPa 규격의 콘크리트 기준을 신설 반영하였다. 이에 따라 고강도 콘크리트 제조에 대한 기술개발과 현장적용 등을 통한 기술축적이 시급하다 할 수 있다. 본 연구에서는 60MPa 이상의 고강도 콘크리트에 대하여 중용열시멘트를 모사한 벨라이트계 시멘트를 이용하여 강도영역별 적정 사용재료 및 배합에 대한 기초자료를 제시하였으며 연구의 결과는 다음과 같다. 초기재령의 강도의 확보를 위해서는 보통포틀랜드시멘트가 유리하나 장기강도, 유동성, 수화열 등 콘크리트의 제조 및 품질 향상을 위해서는 벨라이트계 시멘트의 사용이 요구되며 벨라이트계 시멘트 사용을 통해 콘크리트 압축강도 60${\sim}$100MPa 영역에서는 광물질 혼화재인 플라이애쉬 및 고로슬래그미분말을 이용하여 보통포틀랜드시멘트를 사용한 콘크리트 대비 유동성, 압축강도, 수축특성 등에서 유리한 품질 확보가 가능할 것으로 판단되었다.

본 연구에서는 고로슬래그 미분말을 다량 치환하는 고성능 콘크리트의 가능성을 분석하기 위해, 고로슬래그 미분말의 치환율 변화에 따른 콘크리트의 특성을 분석하였는데, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 먼저, 굳지않은 콘크리트의 특성으로 유동성은 고로슬래그 미분말의 치환율이 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었고, 공기량은 감소하는 경향을 나타내었으며, 응결시간은 지연되는 것으로 나타났다. 경화콘크리트의 특성으로 고로슬래그 미분말의 치환율이 50%까지 증가하는 조건에서의 압축강도는 초기재령에서 OPC보다 저하 하였지만 재령 28일에서는 OPC와 동등이상의 수준을 나타내었으며, 간이 단열에 의한 온도 상승량은 수화 초기에 치환율이 증가 할수록 감소였으나 후반부에서는 수화가 서서히 진행되어 수화열이 증가하는 것으로 나타났다.

무기계 안료를 사용하여 제조한 칼라콘크리트가 중소형 건축물을 중심으로 점차 확대되는 경향이 있다. 그러나 콘크리트용 안료와 칼라 콘크리트에 관한 국내 규정이 전무하여 콘크리트 물성을 고려하지 않고 페인트나 플라스틱용 안료를 콘크리트에 사용하거나 안료에 따른 콘크리트의 공학적 특성 검토 없이 현장에 적용되고 있어 구조물의 미적요인의 저하 및 안전성 등 여러 문제들이 간과되고 있는 실정이다. 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 일부 현장에서는 ASTM이나 ACI 규정을 현장에 적용하고 있지만 국내 실정에 맞지 않는 부분들이 존재함에 따라 그마저도 어려움이 따르고 있다. 본 연구에서는 안료의 종류 및 첨가율이 콘크리트의 기초적 물성에 미치는 영향을 검토함으로써 향후 칼라노출 콘크리트의 제조 및 시공 지침의 기초 자료로 활용하고자 한다.

저발열형 고로슬래그 시멘트의 초기강도 발현 특성을 향상시키기 위하여 낮은 분말도의 고로슬래그 분말과 보통 포틀랜드시멘트를 혼합 분쇄하여 입자 표면을 개질하였다. 사전 분쇄한 고로슬래그 분말의 비표면적은 $2535cm^2/g$(BS2), $3245cm^2/g$(BS3)의 2가지를 사용하였으며, 고로슬래그 분말과 시멘트를 진동밀에 투입하여 10분부터 30분까지 혼합 분쇄하여 표면을 개질하였다. 시멘트에 대한 고로슬래그 분말의 혼합비는 60$^{\sim}$80%의 3수준으로 변화시켰으며 혼합분쇄 후 비표면적의 변화, 입도분표, 시멘트의 수화열, 몰탈의 압축강도를 측정하였다. 시판 삼성분계 저발열 시멘트(LHC)와 비교시험 결과, 7일 압축강도발현의 100%이상과 72시간 누적수화열 170J/g 이하의 값을 만족하는 배합 및 혼합분쇄 시간을 찾을 수 있었으며 저분말도 고로슬래그를 다량으로 활용한 저발열 슬래그시멘트의 가능성을 확인하였다.

The way to shorten a construction period is considered to an very important technology element as reducing the form work removal periods with promoting strength revelation own concrete. This study presents an experimental study on the development method, material for early strength concrete. The result is as follow : In OPC, the compressive strength has over 5MPa after 26hours at 20$^{\circ}C$ curing and another 36hours at 10$^{\circ}C$ curing. Used with early strength potland cement, the compressive strength has over 5MPa after 15hours at 20$^{\circ}C$ curing temperature and another 30hours at 10$^{\circ}C$ curing temperature.

최근 들어 석탄회의 재활용에 관한 연구는 환경문제와 관련되어 활발히 진행되어 왔으며 미국, 일본과 같은 선진국에서는 이미 석탄회를 각종 산업분야에 적용함으로써 환경오염 저감 및 경제적 이익 측면에서 상당한 성과를 이루고 있다. 이에 국내에서도 지속적인 연구개발을 통해 시멘트 및 레미콘분야 등에서 시멘트 클링커 원료나 콘크리트 혼합재로 석탄회를 사용함으로써 2005년도 기준 전체 석탄회 발생량 중 약 58.5%정도를 재활용하고 있다. 그러나, 이는 석탄회 중 플라이애시(Fly Ash)에 한정된 것으로, 전체 석탄회 발생량 중 10$^{\sim}$20%에 달하는 바텀애시(Bottom Ash)에 대한 재활용은 극히 미미한 실정이며, 현대 대부분 매립처분되어 심각한 환경오염을 야기하고 있다. 이에 본 연구에서는 국가적인 사회간접자본의 투자가 증대됨에 따라 초고강도콘크리트 및 매스콘크리트와 같은 특수콘크리트에 수요가 증대되고 있는 저발열 혼합시멘트(Low Heat-Blended Cement)의 혼합재로써 바텀애시의 사용 가능성 여부를 검토하고자 바텀애시의 첨가량 변화에 따른 저발열 혼합시멘트 및 콘크리트의 기초물성 변화를 비교검토 하였다.

본 연구는 친환경 콘크리트의 개발을 위하여 시멘트 대체재료인 혼화재료로서 황토, 슬래그 및 PET보강섬유를 혼입한 콘크리트의 역학적 특성을 분석하는데 목적이 있다. 이를 위하여 콘크리트(SC), 황토콘크리트(HTC), 황토 및 PET보강섬유가 혼입된 시험체(HTPC)를 대상으로 재령별 압축강도 실험을 실시하였으며, 시험체의 장기특성을 분석하기 위한 크리프 및 건조수축 실험을 실시하였다. 실험결과, 재령별 압축강도는 시험체 별로 큰 차이를 나타내지 않았으나, HTC 시험체의 압축강도가 가장 큰 것으로 나타났으며, 크리프 및 건조수축의 실험결과 HTC 시험체의 장기특성이 가장 우수한 것으로 판명되었다.

최근에 개발된 이방향 휨인장 시험법(Biaxial Flexure Test; BFT)을 적용하여 이축 인장강도를 측정한 결과 원형 시편에 1${\sim}$3개의 초기 균열이 불규칙 하게 발행한 후 파괴되는 것이 일반적이며, 실험체의 크기가 증가함에 따라 상대적으로 균열의 개수가 증가하는 양상을 갖는 것으로 관찰되었다. 또한, 일방향 휨인장과 마찬가지로 이방향 인장상태의 균열강도의 크기효과에 관한 연구를 위한 각종 변수의 선택에 따른 이방향 휨 인장시험체의 거동을 삼차원 유한요소 해석을 통해 분석하였으며, 지점간의 지름, 하중재하판의 지름, 시험체의 두께와 여유길이 등이 주요변수로 고려되었다. 분석결과 시험체가 b/a>0.4인 경우에서는 h/a가 증가할수록, 여유길이의 크기가 작을수록 이방향 휨인장 응력 산정식과 일치함을 알 수 있었다.

본 논문은 유변학을 이용한 합리적인 크리프 예측 모델의 개발을 목표로 한다. 유변학은 응력에 의해 물질에 변형이 유발되었을 때, 변형과 응력 사이의 관계를 규명하는 학문으로 콘크리트와 같은 다공성의 점탄성 구조체의 변형 규명에 효과적이다. 본 논문에서 제안된 모델은 시간 의존성 여부와 발생 메커니즘에 따라 탄성거동, 장기크리프, 시간 의존적 단기크리프 그리고 시간 독립적 단기크리프로 나뉘며, 이와 같은 현상의 분류는 실제 실험값의 시간 경과에 따른 변형 양상을 근거로 한 것이다. 각 부분의 계수 추정 과정에서는 이론(미세프리스트레스 고체화 이론, Microprestress-solidification theory) 및 설계기준(CEB-FIP MC R99)을 최대한 활용하여 모델의 합리성의 높일 수 있도록 하였으며, 부득이하게 이론적 접근이 어려운 경우에는 제한적으로 수치적 접근을 시도하였다. 끝으로 수립된 모델을 실제 실험 데이터에 적용한 결과를 기존의 기준식 및 이론식의 적용 결과와 비교 평가 하였다.

국내 일부 고속도로 시멘트 콘크리트포장에서 알칼리-실리카 반응에 의한 피해 사례가 학계에 보고되었다. 미국에서는 CaO 함량이 10% 이하인 플라이애시를 일정량 이상 콘크리트에 적용할 때 알칼리-골재 반응에 의한 팽창 현상을 억제하는 것으로 보고되고 있다. 국내산 플라이애시 대부분은 CaO 함량이 10% 이하로서 미국 ASTM 기준의 F 급에 해당되는 것으로 조사되었다. ASTM C 1260 시험에서 14일에 0.17%의 팽창이 발생하여 잠재적인 알칼리-골재 반응성이 있는 것으로 조사된 구간에 대하여 시멘트 80%와 플라이애시 20%가 혼합된 콘크리트 포장 시험시공을 실시하였다. 시험시공 구간에 적용된 플라이애시 콘크리트에 대하여 재령별 강도시험, 동결-융해 시험을 통하여 내구 특성을 분석하였고 추적조사를 통한 공용 상태를 분석하였다. 일반 콘크리트와 비교하여 플라이애시 콘크리트의 휨강도는 재령 경과에 따라 약간 낮은 강도를 발현하는 것을 알 수 있었다. 플라이 애시는 콘크리트 강도 발현이 지속적으로 발전하여 90일 재령에서는 일반 콘크리트에 96% 나타났다. 본 시험시공 구간에 적용된 플라이애시 콘크리트는 재령에 따라 휨강도가 증진되었고, 동결-융해 특성이 우수한 것으로 나타났다. 본 시험시공 결과 분석을 통하여 플라이애시 콘크리트 포장의 현장 적용성을 확인하였다.

본 연구에서는 화재시 터널 콘크리트의 안전성 확보를 목적으로, 내화공법 변화에 따른 내화특성을 분석한 것으로서, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. RABT온도가열곡선에 따른 내화특성으로, 플레인 콘크리트는 초기의 극심한 고온에 의해 심한 폭렬현상이 발생하였고, 내화공법변화에 따라서는, 유기섬유를 혼입하는 방식과 보드방식의 경우는 폭렬이 방지되는 것으로 나타났으며, 스프레이 방식의 경우는 보강재인 메탈라스가 뿜칠재와 같이 탈락되면서 열응력 등에 의해 구조체 콘크리트가 철근이 노출되는 등 100mm이상 깊이의 심한 폭렬이 발생하였다. RWS 온도가열곡선에 따른 내화특성으로, 유기섬유를 혼입한 경우는 콘크리트 표면이 약 5mm이내 깊이의 융해현상이 발생하였고, 스프레이 방식의 경우는 뿜칠재가 박리되어 구조체 콘크리트가 철근이 노출되는 등 100mm이상 깊이의 심한 폭렬이 발생하였으며, 보드방식의 경우도 보드가 고온에 융해되면서 구조체 콘크리트가 고온에 직접 노출되어 전면적으로 탈락현상이 발생하였는데, 이와같은 특고온 가열조건에서는 특별한 내화대책수립이 필요한 것으로 사료된다.

본 연구에서는 재생 PET섬유 보강 콘크리트의 화학적 환경하에서의 성능평가를 실시하였다. 화학적 환경으로는 알칼리, 염해 및 융빙제 환경을 고려하였으며 각각의 화학적 환경에서 30, 60, 90일간 침지한 후 재생 PET섬유 보강 콘크리트의 압축강도를 측정하였다. 시험결과 PET섬유 보강 콘크리트는 알칼리 환경에서 성능저하가 발생했으며 염해 및 융빙제 환경에서는 우수한 성능을 나타내었다.

본 연구는 도로터널 내 화재시 콘크리트 구조체의 내화성능을 평가하기 위한 기준을 제시하고자 실시하였다. 현재 국내에서는 지형특성 및 환경친화적인 도로건설로 도로 터널의 수가 빠른 속도로 증가하며, 터널연장이 길어짐에 따라 터널 내 화재사고가 갈수록 높아지고 있는 상황이다. 하지만 우리나라에서는 터널 화재에 대한 적합한 시간-온도 곡선을 규정하지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내 도로의 통행량, 차량 종류등을 고려한 열방출율을 기초로 외국에서 제시된 시간-온도 곡선을 검토해 보았으며 설계화재 모델을 제시하였다.

This paper, an evaluation of the mechanical property for the backfilling materials of the NATM Composite lining tunnel using the lightweight foamed mortar, relates to the performance of permeability, compressive strength and unit volume weight. Therefore, this study is aimed to prove the three main factor that refered to the above line for development of new tunnel method. As the result of this study, it would be confirmed that the D mix is better than other mixs a side of all tests and its relation that is for the tunnel backfilling materials.

플라이애시, 고로슬래그 등의 산업부산물은 현재 콘크리트 등에 활용되고 있으나, 아직까지 많은 양을 매립하거나 해양에 배출하고 있는 실정이며, 특히 1996년 런던협약에 의해 산업폐기물의 해양배출이 금지됨에 따라 이데 대한 강력한 대처가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 $CO_2$ 배출 및 환경파괴의 원인이 되는 시멘트를 전혀 사용하지 않고 산업부산물 중 플라이애시 100% 사용한 콘크리트를 제조하기위한 기초연구로써 재령, 온도변화, 알칼리자극제를 이용하여 시멘트 제로 (zero) 콘크리트를 개발하는데 목적이 있다.

본 연구에서는 고분말도 플라이애쉬를 사용한 콘크리트의 역학 및 수축특성을 분석하기 위하여 플라이애쉬의 분말도 4000, 6000, 8000급의 3수준과 치환율 30%로 설정 하였으며, 물-결합재비 40, 50%의 2수준으로 계획하였다. 또한, 고로슬래그 미분말 3종의 치환율 20%의 수준으로 3성분계의 조합조건을 설정하여 실험을 실시한 결과, 강도특성에서는 플라이애쉬의 분말도가 증가할수록 압축, 인장 및 휨 강도가 플레인 콘크리트와 동등하거나 상회하는 경향을 나타냄과 동시에 압축강도와 탄성계수의 관계에서도 플라이애쉬의 분말도가 증가할수록 탄성계수가 다소 증가하는 경향을 나타내었으며, 탄성계수는 장기재령으로 갈수록 확연히 증가하는 경향을 나타내었다. 또한, 건조수축에서는 플라이애쉬의 분말도에 대한 영향은 미미하였으나, 분말도가 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었다.

최근 실내공기질에 대한 관심이 집중되고 있는 가운데 이를 개선하고자 하는 노력이 다각도로 진행되고 있다. 본 연구는 기존의 친환경 마감재 적용 기술과 달리 콘크리트 자체에 활성탄과 흡착된 오염 공기를 분해할 수 있도록 기능성 촉매를 혼입함으로써 기본적인 물성과 포름알데히드 제거율을 시험하여 공기정화 효과를 분석하고자 하였다. 실험 결과 활성탄의 첨가량 증가에 따라 슬럼프는 감소하는 경향을 나타내었고, 압축강도는 큰 차이 없이 유사한 것으로 나타났다. 공기질 개선과 관련하여 포름알데히드 제거율을 시험한 결과 최대 80%까지 제거하는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 플라이애시를 다량 사용한 콘크리트의 초기 품질 향상을 목적으로 각종 혼합재료의 종류를 변화시켜 적정량을 혼입시킨 다음 그 기초적 특성을 검토하였는데, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 먼저, 유동성은 전반적으로 폴리칼본산계 조강형AE감수제를 치환한 경우 가장 크게 나타났고, 공기량에서는 Plain의 경우에만 목표 공기량을 만족하는 것으로 나타났으며, 응결시간은 KOH를 치환한 경우 Plain보다 30분, 기준배합보다 약 3시간 촉진되어 가장 양호한 효과를 발휘하는 것으로 나타났다. 압축강도는 혼합재료의 종류 변화에 따라서 재령 1일 및 3일에서는 KOH를 치환한 경우, 재령 28일에서는 미분시멘트를 치환한 경우 가장 양호하였다.

본 연구에서는 플라이애시를 다량 사용한 콘크리트의 초기 품질 향상을 목적으로 각종 혼합재료의 종류를 변화시켜 적정량을 혼입시킨 다음 그 기초적 특성을 검토하였는데, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 먼저, 유동성은 전반적으로 폴리칼본산계 조강형AE감수제를 치환한 경우 가장 크게 나타났고, 공기량에서는 Plain의 경우에만 목표 공기량을 만족하는 것으로 나타났으며, 응결시간은 KOH를 치환한 경우 Plain보다 30분, 기준배합보다 약 3시간 촉진되어 가장 양호한 효과를 발휘하는 것으로 나타났다. 압축강도는 혼합재료의 종류 변화에 따라서 재령 1일 및 3일에서는 KOH를 치환한 경우, 재령 28일에서는 미분시멘트를 치환한 경우 가장 양호하였다.

일정 수준의 콘크리트 품질 수준을 유지하면서 시멘트 사용량을 줄이는 방법으로는 첫째, 다양한 입형과 입도의 골재 사용, 둘째, 사용되는 시멘트의 일부를 광물질 혼화재 및 광물질 채움재로 대체하는 방법등이 있다. 또한 페이스트의 구성성분이 합리적인 범위라면, 일정 수준의 품질을 유지하기 위하여 필요한 최소 페이스트 체적은 페이스트 구성성분과는 무관할 것으로 생각된다. 따라서 본 연구에서는 일정 수준의 워커빌리티를 유지하기 위하여 콘크리트에서 필요로 하는 최소 페이스트 체적을 결정하고자 하였다. 이를 위하여 입도가 다른 3종류의 골재에 대하여 페이스트의 체적을 변화시키면서, 고성능감수제를 사용하여 모르타르의 플로우값 130을 유지하는데 필요한 최소 페이스트체적에 대하여 연구하였다.

On investigation about quick measurement technology of unit water at range of W/B=35% in high strength, the average error of the Di-electric constant moisture tester A has measured more than $23.0kg/m^3$ unit water content of design and the average error of the method of unit volume weigh was less than $-9.6kg/m^3$. The average error with mixing factor has influenced with a kind of sand, but had not influenced with unit water content of design. Therefore, it will be for introduce business decide require more than a study about cement, sand, superplasticizer, etc.

본 연구에서는 시멘트 결합재를 사용하는 모르타르의 성능개선을 위한 방법으로 무기폴리머 결합재를 사용한 모르타르에 있어서 무기폴리머 결합재의 Si/Al 몰비에 따른 물리적 특성변화를 확인하고자 하였다. 무기폴리머 결합재는 주성분이 Si와 Al로 구성되어 있으며 이 성분들의 혼합비에 따라 물리적, 화학적 성능에 있어서 큰 차이가 나타나는 것으로 알려져 있다. 따라서 Si와 Al의 혼합 구성비에 따른 모르타르의 물리적 성능에 대한 영향연구에 관한 기초 근거자료를 재공하고자 평가를 실시하였다. 그 결과, 무기폴리머 결합재의 Si/Al 몰비가 증가할수록 조기강도는 증가하나 급격한 반응으로 작업성이 저하되며 28일 재령 확인결과 Si/Al 몰비가 2.61 이상인 경우에 수축현상이 심해지는 것으로 확인되었다. 그리고 무기폴리머 결합재의 Si/Al 몰비가 $2.43{\sim}2.61$ 범위내인 경우 상용 폴리머 시멘트 모르타르와 비교시 압축강도가 재령7일차에는 32% 이상 증가하는 것을 확인하였으며 재령 28일차에는 12% 이상 증가하는 것을 확인하였다.

현재 국내에서는 후분양제도 도입등에 따라 공기단축이 중요관점으로 대두되고 있다. 철근콘크리트 공사에서 공기단축을 위해서는 콘크리트 타설 후 탈형시기가 매우 중요하게 작용하게 되는데 이를 위해 거푸집 탈형을 위한 조기압축강도 특성을 비파괴 시험 중 하나인 적산온도법을 일부 적용하고 있다. 적산온도법은 온도와 재령과의 관계로 압축강도를 추정하는 방법으로, 플라우만에 의해 한중기 매스콘크리트의 구조물강도를 예측하고자 연구된 것이다. 따라서, 조기압축강도양상과는 다소 다른 결과를 보일 수 있다. 또한 적산온도법은 시멘트의 종류 그리고 배합 등에 따라 온도의 영향이 다르게 적용될 수 있으므로, 이에 대한 연구가 필요한 실정이다. 따라서 본 실험적 연구에서는 조기강도 예측을 위해 결합재 OPC100%와 OPC80+BSC20%에 대해 W/B비를 32, 35, 38, 40%로 다양화하여, 양생환경을 온도 20도씨와 25도씨에 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 36시간 동안 양생한 후 압축강도를 측정한 결과를 바탕으로 현재 국내에서 주로 사용하고 있는 적산온도법을 적용하여 그 상관관계를 살펴보도록 한다.

오늘날 산업의 발달과 함께 생활수준이 향상됨에 따라 삶의 질을 향상시키기 위한 안락하고 편안한 주거환경의 확보와 함께 주거환경주변에서 발생하는 각종오염문제의 해결에 관해서도 그 관심이 집중되고 있다. 그러나 최근 새집증후군 등 콘크리트제품에 대한 환경적인 안정성에 대한 논란이 심화되면서 콘크리트 경화시 발생하는 각종 물질들의 처리에 대하여 본 연구에서는 오염된물의 처리, 하수슬러지 및 오염된 토양의 중금속 및 악취제거에 사용되는 유용미생물을 콘크리트에 적용을 통하여 하천, 호수 등 각종 수변부에 적용되는 구조물에의 적용 가능성을 알아보기 위하여 유용미생물의 사용 유무에 따른 콘크리트의 수질정화성능(SS, BOD, COD, T-P, T-N)을 측정하였다. 유용미생물을 이용한 콘크리트의 수질정화 시험결과 각각의 제거율은 유용미생물이 함유된 콘크리트 블록의 경우가 일반콘크리트 블록에 비해 오염물질 제거율이 전체적으로 약 10% 정도 높게 나타나 유용미생물의 작용에 의하여 수질정화에 효과가 있는 것으로 사료된다.

본 연구는 40, 60, 80MPa급 고강도콘크리트의 변형특성에 있어서 $20{\sim}700^{\circ}C$ 범위로 상승되는 온도의 영향을 연구하는데 그 목적이 있다. 본 연구에서 시험의 종류는 설계하중 사전재하 및 잔존 강도 시험방법으로서 시험체를 가열하기 전에 극한강도의 25%하중을 사전재하한 후 가열을 실시하고, 가열하는 동안 하중을 유지하며, 목표온도에 도달한 후 고온상태 및 상온에서 24시간 냉각상태에서 시험체가 파괴될 때까지 재하를 실시했다. 시험은 W/B 46%, 32% 및 25%로 이루어진 콘크리트 시험체에 대하여 $20{\sim}700^{\circ}C$의 다양한 온도하에서 실시하였다. 시험결과 콘크리트 강도가 증가할수록 고온에서의 상대적인 탄성계수는 감소하였으며, 최대하중에서의 축방향 변형은 설계하중 사전 재하와 상관성이 높은 것으로 나타났다. 또한 온도상승에 따른 콘크리트의 열팽창변형은 압축강도뿐만 아니라 초기사전재하의 영향을 받는 것으로 나타났다.

UHPC에서의 실리카 퓸은 강도와 유동성 증진에 있어 매우 중요한 요소라 할 수 있으며 그 사용량은 시멘트에 대해 25%이상(중량비)을 보편적으로 사용하고 있으나 실리카 퓸의 사용량에 따른 UHPC에 미치는 영향을 파악하는 노력들이 필요하다. 이에 본 연구에서는 실리카 흄의 사용량에 따른 유동성, 압축강도, 탄성계수, 휨강도의 역학적 특성과 SEM 및 MIP(Mercury Intrusion Porosimetry)를 통한 내부조직을 검토하였다. 검토결과, 적절한 실리카 퓸의 사용은 유동성과 강도를 증진시키는데 이는 포졸란 반응에 의한 수화물질의 증대와 필러역할에 의한 콘크리트 내부의 밀도가 효과적으로 증진되어 강도가 증가한 것을 MIP 실험을 통해 알 수 있었다. 또한 시멘트에 대해 중량비로 $10{\sim}25%$ 범위 내에서는 비슷한 역학적 특성을 나타내는 것으로 판단된다.

건설폐기물의 처리문제는 국가 사회적 문제로 제기되고 있으며 순환골재의 생산과정에서 발생하는 재생미분말은 전량 폐기 매립되고 있다. 재생미분말의 독성 시험결과 염기치환형 돌연변이원성을 포함하고 있다. 이와 같이 독성을 갖는 재생미분말이 매립 처분됨으로서 토양 및 지하수 오염등 2차 오염을 초래할 수 있다. 그러나 재생미분말을 재활용에 대한 연구가 매우 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 재생미분말을 재활용하기 위한 방법으로 콘크리트의 혼화제를 활용하고자 시멘트 대신 재생미분말을 혼입하여 역학적 특성과 작업성을 비교 분석하였다. 실험은 CP, WCP, PCP로 배합비를 달리하여 공시체를 제작하여 실험을 실시하였다. CP은 재생미분말 혼입율에 따른 콘크리트 물리적 성질과 역학적 특성을 파악하고자 하였으며, WCP의 W자와 PCP의 P자는 각각 물과 혼화제의 이니셜로 슬럼프, 공기량을 표준배합에 맞게 제작하여 워커빌리티에 중점을 두고 재생미분말 혼입률에 따른 콘크리트의 역학적 특성을 보고자 하였다. CP는 치환율의 증가에 따라 강도 변화는 거의 일어나지 않았지만 슬럼프의 저하로 인해 워커빌리티가 좋지 않았다. WCP, PCP는 표준배합에 맞게 제작을 하여 실험한 결과 Plain에 비해 WCP는 강도저하가 일어났으며, PCP는 치환율이 10%일 때만 Plain과 거의 같은 값을 가지고 그 이상일 때는 강도저하가 일어났다.

콘크리트구조물에서 균열을 제어한다는 것은 내구성능을 향상시킬 수 있는 기본적인 조건이 될 수 있기에 본 연구에서는 계면활성제로서 사용할 수 있는 글리콜 계열의 혼화제를 레디믹스트콘크리트에 혼입시켜 실물대 부재를 제작하고 장기재령에서의 건조수축에 대한 저항성을 확인하고 효과에 대한 원인으로서 미세조직의 밀실성을 분석하였다. 그 결과 실무대 부재에 있어 약 $-100{\sim}200{\times}10^{-6}$정도의 건조수축 저감 효과가 있으며, 모세관 공극부에서 기체나 액체의 이동을 저해할 수 있는 요인으로서 세공율이 약 $2.4{\sim}3.5$% 정도 감소됨으로써 건조수축에 의한 저항성을 확보할 수 있는 것으로 판단되었다.

레미콘공장에서 발생되는 회수수는 대부분 재활용되고 있으나, 회수수 슬러지에는 시멘트, 골재, 혼화제 등이 포함되어 있어, 콘크리트 제조시 성능을 저하시키는 요인으로 작용하고 있다. 본 연구에서는 회수수에 포함되어 있는 슬러지를 콘크리트용 혼화재료로서 활용하고자 기존의 연구를 참고하여 슬러지를 하소하여 활성도를 부여하였다. 활성도를 부여한 슬러지를 콘크리트용 혼화재로 사용한 특성을 분석하기 위하여 기본배합을 고로슬래그 미분말 대체, 플라이애시 대체, 고로슬래그 미분말과 플라이애시를 혼합 대체한 3가지 수준으로 하였으며, 기본배합에 대하여 활성 슬러지를 결합재의 2.5%씩 12.5%까지 대체하였다. 그 결과, 슬러지 대체율이 증가할수록 슬럼프는 다소 감소하였으며, 공기량은 증가하였으나, 큰 변화는 보이지 않았다. 콘크리트의 압축강도는 슬러지의 대체율 증가에 따라 소폭으로 증가하는 경향이었다. 이러한 결과를 바탕으로 레미콘 공장에서 발생되는 회수수 슬러지에 활성도를 부여하면 콘크리트 품질에는 큰 변화가 없을 것으로 판단되며, 회수수의 슬러지 농도를 저감시켜 레미콘 품질향상에도 기여할 것으로 전망된다.

최근 고강도콘크리트의 현장적용이 증가하면서 현장 콘크리트의 품질확인을 위한 강도 측정시 고강도콘크리트 공시체와 안전진단시 채취되는 비표준형 공시체의 사용이 증가하고 있다. 이에 본 연구에서는 콘크리트의 가장 기본적인 재료특성인 압축강도 특성을 공시체에 대한 크기 효과와 강도수준을 고려하여 합리적인 관계식을 적립하고자 하였다. 실험결과, 공시체 크기 1mm 증가시마다 압축강도는 기준강도 24MPa에서 0.05MPa, 40MPa에서 0.1MPa, 80MPa에서 0.3MPa씩 감소시키는 것으로 나타나, 강도수준이 고강도화 될수록 압축강도 감소량은 증가하는 것으로 나타났다. 또한 공시체 높이/직경비가 1.0 증가시마다 압축강도는 24MPa에서 2.9MPa, 40MPa에서 3.7MPa, 80MPa에서 9.8MPa 감소되어 고강도콘크리트일수록 높이/직경비의 영향을 크게 받는 것으로 나타났다.

우리나라의 도자기 제조업체에서는 전국적으로 연간 5,000톤 이상의 많은 도자기 폐기물이 발생하고 있다. 이들 폐기물은 경제적 이득과 환경 보전의 차원에서 재활용 방안이 시급히 모색되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 폐도자기의 재활용 방안으로 콘크리트 2차제품의 시멘트 혼합재로 이용하여 폐도자기의 활용성을 검증하고자 기초실험을 진행 하였다. 실험결과 시멘트 혼합재로 사용된 폐도자기분말을 10%의 치환했을 경우 탈형강도(압축강도)을 증가시켜 주었다. 또한 GBFS와 WP를 OPC 혼합재로 사용하였을 경우 WP가 더 우수한 효과를 보였다.

최근 건설폐기물 중 가장 높은 비율을 차지하는 폐콘크리트는 과거 단순매립 처리의 한계를 넘어 무 단폐기로 인한 환경오염 증대의 결과를 초래하고 있다. 이와 더불어 천연 골재의 부족 및 국가 자원의 절약, 환경보전적 측면에 대한 관심이 증대되면서 이런 시대적 흐름을 배경으로 폐콘크리트의 재처리 과 정에서 파생되는 재생골재가 환경적 경제적 측면에서 그 사용의 필요성이 대두되고 있다. 그러나 재생골재의 사용이 제한적인 이유는 콘크리트의 강도, 내구성 저하와 재생골재에 존재하는 시멘트 페이스트에 의한 알칼리 골재반응의 발생 우려 때문이다. 또한, 건설수요의 증대로 천연골재가 고갈되어 제염사의 이용이 증대되고 있으며, 산업폐기물의 재이용 등의 이유로 플라이애시, 고로슬래그 미분말 등의 이용이 확대되고 있다. 한편 고로슬래그 미분말은 자체의 잠재수경성에 의하여 수밀성, 장기강도의 향상 및 화학저항성의 증대를 도모 할 수 있으나, 사용시 점성의 저하 및 초기강도 저하, 중성화저항성 저하 등의 문제점이 보고되고 있다. 현재 국내에서 생산되고 있는 고로슬래그 미분말은 보통 포틀랜드 시멘트에 비해 수화발열속도가 작고, 알칼리 골재 반응 억제 효과 및 수밀성, 염분차단성, 내해수성, 내약품성 등이 향상되는 장점이 있다는 특징을 가지고 있다. 그러나 고로슬래그 미분말의 경우 자경성을 가지고 있지 않아 수화하기 위해서는 알칼리등의 자극제를 필요로 하는 혼화재료이다. 따라서, 수산화칼슘이 용출되는 재생골재와 알칼리 자극을 필요로 하는 고로슬래그를 동시에 사용하면 상호보완적인 역할이 가능한 자원 순환형 건설재료로써 사용이 가능할 것으로 예상된다.

최근 콘크리트 구조물 공사에서는 공기단축을 통한 경제성 확보와 동절기 초기동해방지를 위하여 콘크리트의 조기강도 발현을 요구되고 있다. 이에 본 연구에서는 조강형 AE감수제의 종류별 단위시멘트량과 양생온도 조건에 따른 압축강도발현 특성, 공기량 및 슬럼프 등의 경시변화를 검토하여 재령 24시간에 거푸집 조기 제거가 가능한 압축강도 5MPa을 발현시킬 수 있는 최적 조건을 제시하고자 하였다. 실험결과, 온도 $15^{\circ}C$에서 거푸집조기 제거가 가능한 압축강도 5MPa 발현 시간은 조강형 나프탈렌계 감수제를 사용한 경우 단위시멘트량 $330kg/m^3$에서 표준형 감수제에 비하여 10시간 빠른 22시간, $360kg/m^3$에서는 7시간 빠른 20시간, $390kg/m^3$에서는 4시간 빠른 18시간으로 나타났다. 또한 온도 $5^{\circ}C$에서는 조강형 나프탈렌계 감수제를 사용한 경우 단위시멘트량 $330kg/m^3$에서 표준형 감수제에 비하여 10시간 빠른 32시간, $360kg/m^3$에서는 7시간 빠른 30시간, $390kg/m^3$에서는 4시간 빠른 27시간으로 나타났다. 따라서 양생온도가 $10^{\circ}C$ 높아짐에 따라 압축강도 5MPa 도달시간은 10시간이 단축되었다.

시멘트 사용량을 줄이기 위한 방법으로 포졸란 반응재료들이 혼화재로 사용되고 있다. 우리나라 전역에 널리 매장되어 있는 황토는 친환경 재료로서, 포졸란 반응을 하는 활성황토는 콘크리트의 혼화재로 활용성이 증가하고 있다. 또한 PET보강섬유는 폐 PET병을 재활용하여 만든 친환경재료로서 콘크리트에 혼입되어 미세균열을 제어하는 역할을 한다. 하지만 보강섬유를 혼입한 콘크리트에 대한 연구는 아직도 미비한 실정이고 황토를 혼화재로 사용한 콘크리트의 경우 황토 혼화재의 포졸란 반응과 보강섬유의 보강효과가 복합적으로 나타날 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 황토와 PET보강섬유를 혼입한 콘크리트 거동 특성을 분석하기 위하여 건조수축 시험을 통해 황토와 PET보강섬유를 혼입한 콘크리트의 재료특성을 평가하였다.

해안 구조물의 내구성 개선을 위해서는 염해저항성이 요구되므로 콘크리트의 수밀성 확보, 균열저항성 및 염소이온을 고정화하는 특성이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 기존의 슬래그를 포함한 해안 콘크리트 배합에 유무기복합형 내구성 개선제(HD)를 적용하여 콘크리트의 시공성 및 강도발현에 미치는 영향과 함께 수축저항성이 및 내염해성에 미치는 효과를 파악하였다. HD의 적용에 따라 콘크리트의 수축저항성 및 내염해성이 개선되었으며, 특히 0.6% 적용 시 기존 슬래그를 포함한 배합보다 수축저항성 및 내염해성의 개선효과가 더욱 두드러진 것으로 확인되었다.

본 연구에서는 BS와 FA를 치환한 3성분계 고성능 콘크리트의 개발을 위해 기초적 특성을 분석하였는데, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 굳지않은 콘크리트 특성으로, 유동성은 혼화재 치환율이 증가할수록 OPC보다 증가하는 것으로 나타났고, 공기량은 전반적으로 혼화재 치환율이 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었다. 경화 콘크리트 특성으로, 압축강도는 BS와 FA의 치환율이 증가할수록 초기재령에서는 OPC보다 저하하는 것으로 나타났으나, 재령 28일에서는 OPC과 유사하거나 그 이상으로 증가하는 것으로 나타났다. 특히 B30F15일때 재령 28일에서 OPC보다 약 15% 정도 높은 최대 압축강도 값을 발휘하였다.

현재 KS와 ASTM, BS 등에 규정되어 있는 블리딩 시험방법은 수직 원통 용기에 일정량의 모르타르를 채우고 시간이 경과함에 따라 변화하는 블리딩량과 부피팽창을 측정하는 방법이다. 블리딩 측정 시간은 KS에서는 3시간과 20시간으로 규정되어 있으며, ASTM과 BS에서는 블리딩은 타설 후 3시간에 측정하고 부피변화는 24시간 후에 측정하는 것으로 규정되어 있는 등 시험에 비교적 많은 시간이 소요되는 특징이 있다. 모르타르의 블리딩을 측정하는 또 다른 시험법으로 가압거름을 이용한 방법이 있다. 이는 압력을 가하여 미세한 직경의 공극을 가지는 필터를 통과하는 물의 양을 측정하는 방법으로 간접적으로 블리딩양을 예측하는 방법이다. 1971년 Schupack에 의해 고안된 방법으로 빠른 시간에 결과를 측정할 수 있다는 장점이 있는 반면, 아직 연구가 미흡하여 실험결과와 블리딩양과의 상관관계등에 대한 정립이 미흡한 상태이다. 따라서, 본 연구에서는 가압거름방법에 의한 시험 방법과 기존의 시험 방법을 비교하여 가압거름방법에 대한 타당성을 검증하고, 블리딩 양에 대한 상관관계를 도출하였다.

본 연구는 방곰팡이제의 혼입율 변화에 따른 방곰팡이 모르터의 물리적 특성 및 곰팡이 생성억제 효과에 대하여 검토한 것으로써, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 방곰팡이제를 혼입한 모르터의 플로우, 압축강도, 건조수축 길이변화는 방곰팡이제 혼입율에 관계없이 Plain과 유사한 값으로 나타나, 방곰팡이제의 혼입이 모르터의 물리적 특성에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 방곰팡이제를 혼입한 모르터는 Plain에 비해 매우 적은 양을 혼입하였음에도 높은 곰팡이 저항성을 나타내었고, 그 혼입량이 증가됨에 따라 곰팡이 저항성 또한 크게 증가하였다. 배합비 별로는 1:4 배합의 모르터가 1:2 배합 모르터보다 높은 곰팡이 저항성을 보였다.

본 연구는 투수, 다기능, 수질정화, 흡음성을 가진 포러스 콘크리트를 하천의 제방공사, 농업수로의 제방공사, 도로 법면의 사방공사, 철도의 측방사면공사, 조경담장, 도로 방호벽, 어소블록 등을 구축하도록 하는 옹벽블록을 장투리천에 적용시켰으며 그 결과는 다음과 같다. 포러스 콘크리트 옹벽블록의 시공은 기초터파기, 잡석부설 및 다짐, 기초콘크리트, 부착모르타르 부설, 블록쌓기, 뒷채움 잡석 부설 및 다짐, 블록연결핀으로 연결 등의 순서로 진행되었으며 공종별로 그 특성에 맞는 재료를 선정하여 시공하였다.현장에 적용된 포러스콘크리트 옹벽블록의 품질 특성 평가 결과, 압축강도는 $20.1{\sim}22.5MPa$, 공극률은 $10.0{\sim}10.4$%로 측정되어 시방서에 명기되어 있는 압축강도 18MPa이상, 공극률 10%이상을 모두 만족시키는 것으로 나타났다. Slope/w를 이용하여 포러스콘크리트 옹벽블록의 사면 안정성 검토결과 안전율이 1.739으로 해석되어 설계 기준 안전률인 1.3을 초과하여 안전한 것으로 나타났다. 시공 6개월 후 식생 모니터링 결과, 갯버들이 식재된 식재공에서 양호하게 성장하여 포러콘크리트옹벽블록은 이 치수위주의 하천정비나 불량한 유역관리에 의해 훼손된 하천의 생태서식처를 되살리고 하도와 하천변을 원래의 자연하천에 가깝게 되돌리는 데 유효한 공법으로 판단된다.

본 연구에서는 판상-링형 구속시험방법의 유효성 평가를 위하여 그 특성을 국내 외에서 제안된 콘크리트 구속수축시험방법과 비교하여 간편하고 정량적인 수축균열 평가방법의 개발을 위한 기초자료를 제시하고자 하였다. 이에 시험체 내부 링 직경의 변화에 따른 콘크리트의 구속수축균열특성 평가를 통하여 내부 링 직경 150mm의 적정 시험체 치수를 선정할 수 있었다. 또한 선행된 실험을 통해 얻어진 시험체 사이즈를 대상으로 판상-링형 구속시험방법의 검증실험의 일환으로 PVA섬유혼입 유 무에 따른 시험방법의 유효성 평가를 실시하였다. 그 결과, 판상-링형 구속시험방법은 초기재령 48시간이내에 발생하는 소성수축에 의한 균열측정이 가능하였다. 본 연구를 바탕으로 향후, 판상-링형 구속시험방법에 있어서 온도, 풍속 등의 환경조건 및 배합조건에 따른 콘크리트의 구속수축균열특성에 관한 연구가 필요할 것으로 사료된다.

최근 현대인들의 생활수준과 의식수준의 향상과 더불어 건강에 대한 새로운 요구증가로 생활환경과 밀접한 콘크리트에 대한 관심이 높아졌으며, 환경에 대한 정성 정량적인 평가가 요구되고 있다. 그러나 콘크리트의 대기환경에 관련한 평가는 기존의 규정된 평가방법이 없어 대기환경공정시험법 및 실내공기질 분석방법 등에 의존 할 수밖에 없는 실정이며, 이 또한 분석방법 및 항목이 다양하고 분석방법이 명확하게 규정되지 않는 점 등으로 인해 연구자마다 다양한 방법을 통해 분석하고 있어, 분석결과에 대한 신뢰도도 한계를 지니고 있는 것이 현실이다. 이에 본 연구는 콘크리트의 대기환경에 관한 기초 평가방법으로 건강한 사람의 후각을 이용하여 악취의 취기강도를 측정하는 관능시험방법을 건축 재료에 적용하여 시멘트모르타르의 악취평가 프로세서를 제시하고, 시멘트가 수경성 경화체를 형성하는 초기수화과정단계에서 발생 가능한 악취의 정도를 측정하였다.

1980년대 초반부터 대량 주택 공급과 고층 건축물의 급증으로 주차공간 부족현상이 사회적 문제점으로 지적되어져 왔다. 단적인 예로 서울시의 년간 주차장 개소 통계 연보를 살펴보면 2003년에 206,281 개소인 것이 2006년 237,770 개소로 약 15%의 증가율이 나타났다. 이와같이 매년 많은 주차시설이 확충되고 있는 것에 반하여 주차장 바닥에 사용되어지는 마감 재료의 대부분이 유기계 재료가 시공되어 지고 있다. 그러나 최근 "웰빙적 문화현상"에 따라 유기계 재료의 문제점(환경호르몬 배출, 휘발성유기화합물의 화재 위험 등)이 부각되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 작업자 뿐만아니라 사용자의 안전을 고려하여 인체 무해한 친환경 고유동 세라믹 수지 모르타르를 이용한 주차장 바닥 표면 마감재의 재료적 특성 분석 및 물성평가를 통하여 기존 유기계 바닥재의 문제점을 보완하고 새로운 개념의 주차장 바닥 마감재에 대한 현장 적용성을 확인하였다.

본 연구는 기존 벤토나이트 방수재가 염수환경의 지하구조물 적용에 있어서 초기 수화에 의한 팽창이 안 됨으로써 염수의 침입을 허용하여 구조물이 누수로 이어지는 문제점을 보완하기 위하여 최근 개발된 사전수화 시킨 형태의 벤토나이트 쉬트에 관하여 염수환경 적용 특성을 중심으로 연구하고자 하였다. 이를 위해 본 연구에서는 사전수화형 벤토나이트 시트를 대상으로 염수환경을 기본 전제조건으로 한 상태에서 점결성, 팽윤성, 투수성 등의 시험을 통하여 그 성능특성의 변화를 중점 고찰하였다. 본 연구결과 염수환경에서 초기 투수를 허용하지 않았으며, 최대 $3kgf/cm^2$ 수압으로 72시간까지 투수가 발생하지 않았다. 점결성과 팽윤성 확인결과 담수환경에서는 겔화의 충분한 진행이 확인 되었고, 염수환경에서는 판상구조의 갈라짐 현상이 보였으나 이는 벤토나이트가 수화하면서 결정층간이 팽윤된 것으로 판단된다. 따라서 방수재 상부에 누름층과 같은 압밀조건이 형성된다면 염수환경의 지하구 조물 적용에 있어서 기대가된다.

본 논문에서는 압축강도가 $40{\sim}100MPa$인 3성분계 고강도콘크리트를 대상으로 혼화재의 대체율이 3성분계 고강도콘크리트의 유동성과 강도발현에 미치는 영향을 평가하기 위한 연구를 수행하고, 강도별 적정 혼화재 대체율을 제안하였다. 실험에 사용된 3성분계 고강도콘크리트의 배합 시 시멘트 대체재로써 고로슬래그가 0, 12, 25% 사용되었으며, 플라이 애시 대체율은 15%로 동일하게 계획하였다. 실험결과, 시멘트 대체재로써 고로슬래그를 플라이애시와 혼용하여 사용하는 경우 40MPa 시리즈에서 고로슬래그 대체율이 25%일때 슬럼프가 가장 우수하며, 압축강도 60, 80 MPa의 시리즈에서는 고로슬래그 대체율이 12%일때 슬럼프 플로우가 가장 우수한 것으로 나타났다. 반면 압축강도 100MPa의 경우 플라이 애시 15%만으로도 유동성이 가장 우수한 것으로 나타났다. 그리고 압축강도 40MPa의 경우 고로슬래그 대체율이 25%로 증가할 때까지 강도발현에 효과가 있는 것으로 나타났으며, 100MPa이상의 고강도콘크리트에서는 25% 이상의 고로슬래그 혼입률은 적합지 않은 것으로 나타났다.

석탄화력발전소에서 발생되는 부산물인 석탄회중 비정제 플라이애시 및 바텀애시는 해안에 건설된 회처리장에 매립처분되고 있는 실정이다. 산업의 발전과 함께 전력소비량의 증대로 석탄회의 발생량은 점차 증대하고 있으며, 이로 인해 매립지의 부족과 신규건설에 따른 환경문제의 대두로 매립회의 활용필요성은 커지고 있는 상황이다. 본 연구에서는 발전소 매립지 매립회의 활용성을 증대시키기 위해 매립지 별 매립회의 기초물성을 비교분석하였다. 연구결과, 매립지 별로 매립회의 특성이 다르므로 용도별 특성을 구별하여 적용할 필요가 있는 것으로 나타났다. 특히, 콘크리트용 골재로서 적용할 경우 흡수율의 변동에 따른 품질의 특성이 매우 다르기 때문에 매립회에 대한 전체적인 비교검토가 필요한 것으로 나타났다. 염분함유량을 검토한 결과 2회이상의 세척과정을 통하면, 콘크리트용 골재로서의 적용이 가능한 것으로 나타났다.

In this study, through the Batch Plant in field which is carrying out in the country, this research is going to grope the development of Ready-mixed Shotcrete that can improve the construction of shotcrete, and long-term durability. Accordingly, in this study, the Batch Plant in field which is only for shotcrete will be chosen in random so that can be aware the problems of the Batch Plant in field, and when the results come out, the shotcrete system will be prepared that is based on the results of rsearch, and also can be used in preparation index of shotcrete. Moreover, the results will be able to improve an efficent tool that can increase shotcrete quality.

주차장의 열화조건 중 가장 보편적으로 나타나는 코너 부위의 열화요인을 실험적으로 재현하여 바닥재의 성능을 비교 평가하여 바닥재의 신뢰성을 확보하기 위하여, 윤하중 시험을 실시하고 있다. 하지만 윤하중 시험의 시험 조건별 시험결과가 상이하여, 보다 명확한 시험조건의 설정이 필요하다. 이에 본 연구에서는 2가지 조건의 윤하중 시험을 실시하여, 보다 실제상황과 유사한 시험조건을 찾고자 한다. 1. 공통조건 - 실제 자동차 타이어에 300㎏의 하중을 가하여, 5㎞/h의 속도로 80,000 회전 시킨 후 마모도를 평가 2. 조건(A) - 별도의 (열화)조건을 주지 않고 마모도를 평가 3. 조건(B) - 30회마다 1회씩 1.0g의 표준사를 1m 높이에서 낙하

경량기포 콘크리트는 건축물 방바닥의 단열, 차음 및 높이차 조정 등의 목적으로 아파트 건설공사 등에 주로 이용되고 있다. 그러나 기존의 경량기포 콘크리트는 소포에 의한 체적감소, 과다한 균열 발생등의 문제점을 가지고 있는데 이를 보완하기 위해 콘크리트 제조에 사용되는 혼화재들을 첨가하여 특수한 특성을 가지는 경량기포 콘크리트용 개량분체가 개발되었다. 그러나 아직도 기포율 저감 및 균열방생등과 같은 문제점이 제기되고 있어 이를 보완하기 위한 연구가 필요한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 선행연구를 통한 개발된 경량기포 콘크리트의 실무적용 가능성에 대하여 분석하고자 실구체로 상정한 모의부재를 제작 후 경량기포 콘크리트를 타설하여 이들의 제반 공학적 특성을 분석함으로써 실용화 가능성을 검토하였는데, 그결과는 다음과 같다. 각종 재료가 혼입된 개량분체인 플레인은 약 230mm의 플로우치를 보여 목표 플로우치를 만족하였고, 100mm부재에서 약 4mm의 침하가 일어나 OPC에 비하여 약 2배의 침하깊이 감소효과를 나타냈다. 강도면에서는 OPC가 가장 높은 강도로 나타났으나, 세 수준 모두 KS기준 0.5품의 규정치를 상회하는 강도이었다. 건조수축 균열에 대한 부재균열 분석으로써 플레인은 약 0.1mm정도로 건조수축 균열에 매우 우수한 것으로 나타났다.

본 연구는 잠실제2롯데월드에 적용된 50, 60, 70MPa 콘크리트 강도에 대한 크리프 및 건조수축 특성 파악을 위한 재료연구의 일환으로 진행된 콘크리트 테스트 프로그램의 준비 단계에 대한 일련의 체계화된 과정을 나타내고 있다. 콘크리트 테스트 프로그램의 준비단계는 국내와 국외에서 진행되었다. S사 실험실에서 진행된 국내 진행일정은 총 5일간 진행되었으며 그 진행과정은 공시체 제작, 몰드탈형, 공시체 마킹, 수중양생, 포장, 및 운송으로 이루어져 있다. 국외에서는 PCA(Portland Cement Association)산하 CTL사에서 진행되고 있으며 테스트 항목은 탄성계수 측정테스트(정탄성 & 동탄성), 압축강도 테스트, 크리프 건조수축 테스트, 및 할렬인장강도 테스트가 진행되고 있다. 크리프 및 건조수축 실험의 경우에는 하중 재령일에 따라 총 18개월간 테스트가 진행될 예정이다.

This study was performanced to investigate the fractural and fatigue behavior of ultra-strength steel fiber reinforcement concrete. The tension softening diagram can describe the post-cracking behavior of concrete in tension. In this paper, Three points bending tests with a notch have been carried out to investigate tensile properties of the steel fiber reinforced concrete(SFRC) according to variation of the height. Poly-linear approximation method combined with FEM analysis is applied to the steel fiber reinforced concrete to determine the tension softening diagrams and also to certify the validity of the method. The simulated load-CMOD curves using the determined softening diagrams though the poly-linear approximation method completely agree with the measured ones.

본 연구에서는 최근 사용이 증대되고 있는 고성능 콘크리트의 폭렬현상을 방지하기 위해 일련의 연구 중 메탈라스 횡구속을 병행한 비탈형 거푸집을 사용한 고성능 콘크리트 RC기둥부재의 내화특성을 검토하였는데, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 유동성 및 공기량은 모두 목표 범위를 만족하였고, 압축강도는 재령 28일에서 80 MPa이상으로 고강도범위를 나타내었다. 폭렬 특성으로는 섬유를 혼입하지 않은 플레인의 경우는 심한 폭렬이 발생하였고, 나일론(이하 NY)+폴리프로필렌(이하 PP) 섬유를 0.05%를 혼입한 경우에는 표면부에만 부분적인 박리폭렬이 발생하였다. 비탈형 거푸집 변화에 따라서는 비탈형 25-20, 비탈형 50-20의 경우에는 모두 마 감재부분에 폭렬이 발생하였는데, 비탈형 50-20의 경우가 비탈형 25-20보다 양호한 폭렬방지 성능을 나타내었다. 비탈형 50-40의 경우는 폭렬이 방지되었는데 질량감소율은 10%이하로 나타났고, 온도이력은 모재표면부 최고온도가 $376.1^{\circ}C$로 가장 우수한 내화 성능을 나타내었다.

최근, 고온가열을 받은 콘크리트의 압축강도, 탄성계수 및 최대하중에서의 변형에 대한 체계적인 연구가 실험적으로 접근되고 있다. 본 연구는 40, 60, 80MPa급 고강도콘크리트의 재료역학적 특성에 있어서 $20{\sim}700^{\circ}C$ 범위로 상승되는 온도의 영향을 연구하는데 그 목적이 있다. 본 연구에서 제안한 시험법은 설계하중 사전재하 및 잔존강도 시험방법으로서 극한강도의 25%하중을 사전재하한 후 시험체의 가열을 하중을 유지한 상태에서 목표온도까지 가열하였고 재하는 고온상태 및 상온에서 24시간 냉각상태에서 시험체가 파괴될 때까지 재하를 실시했다. 시험결과 콘크리트 강도가 증가할수록 상온의 수준과 비교하여 고온에서의 상대적인 압축강도와 탄성계수는 감소하는 것으로 나타났으며 실험결과를 바탕으로 온도의 수준에 따른 압축강도와 탄성 계수의 상관 관계식을 도출하였다.

본 연구는 근래에 도시가 발전함에 따라 콘크리트의 재료인 시멘트를 활용한 도시의 포장비율이 증가하는 추세이며, 이들 대부분의 포장재료는 아스팔트 콘크리트나 시멘트 콘크리트 등의 불수투수성 재료로 구성되어 있어 이에 따른 문제점과 피해가 발생되고 있다. 1970년 이후 선진 외국에서는 투수성 아스콘의 개발이 활발히 진행되어 보도, 주차장, 광장 및 자전거로 등 여러 지역에서 사용되고 있다. 투수콘크리트는 보통콘크리트의 사용재료를 이용하여 투수성이 우수한 복합재료의 제조를 목적으로 하고 있으므로 제조공정상의 순서, 방법 및 배합 조건에 의한 변수가 많은 재료이며, 이에 대한 배합설계 방법의 연구가 중요하다. 투수콘크리트의 제조는 콘크리트 내부에 연속공극율의 확보, 균일한 구조에 의한 강도가 중요하며, 이에 투수콘크리트 공극형태의 변화에 따라 투수에 영향을 끼치게 된다. 따라서, 본 연구는 연속공극과 균일한 구조를 가지고 있는 단입도 골재를 이용하여 투수콘크리트의 투수성능을 효과적으로 이용하는데 연구의 목적이 있다.

최근 언론이나 학회에서도 우수한 성능을 인정받는 플라이애쉬는 시멘트의 대체재로서 많은 연구와 적용사례가 늘어나고 있으나 조기강도의 저하 및 무분별한 사용으로 품질이 변동되는 문제점이 해결되지 않는 실정이다. 또한 KS L 5405에 규정된 분말도 $3000{\sim}4500cm^2/g$급인 플라이애쉬를 단위 시멘트량의 20% 전후로 치환하여 사용하고 있어 그 이상의 분급에 관한 규정은 미미한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 3성분계 콘크리트의 특성에 미치는 고품질 플라이애쉬의 치환율 및 물-결 합재비 영향을 분석하기 위해 플라이애쉬의 분말도 8000급과 치환율 15(P), 30, 45%의 3수준으로 설정하였으며, 물-결합재비는 40, 50%의 2수준으로 계획하여 실험을 실시하였다. 측정한 결과, 굳지않은 콘크리트의 성상에서 플라이애쉬의 치환율이 증가할수록 유동성이 점차 향상되는 경향을 나타내었으나, 물-결합재비가 증가할수록 현저히 낮아지는 것으로 나타났다. 또한, 공기량은 플라이애쉬의 치환율이 증가하고 물-결합재비가 낮아짐에 따라 감소하는 경향을 나타내었으며, 물-결합재비에 관계없이 플라이애쉬의 치환율이 증가할수록 수화열 저감을 확인할 수 있었다. 또한, 강도특성에서는 치환율과 물-결합재비가 증가할수록 강도가 낮아지는 경향을 나타내었다.

현재 국내에서 많은 양의 도자기 폐기물이 발생하고 있으며, 이들 폐기물은 경제적 이득과 환경보전의 차원에서 재활용하는 방안이 모색되어져야 한다. 따라서, 본 연구에서는 도자기 폐기물을 시멘트 혼합재로 이용하여 폐도자기의 재활용성을 검증하고자 하였다. 실험 결과 시멘트 혼합재로 사용된 폐도자기분말이 5%, 7%까지 PHC파일의 압축강도에 영향을 주었으며, 폐도자기분말을 시멘트 혼합재로 사용하여 PHC파일의 강도를 개선시킬 수 있었다.

본 연구에서는 도로공사의 교량 구조물 적용에 적합한 고성능 콘크리트의 배합도출을 목적으로 고로슬래그미분말을 사용한 고성능 콘크리트의 기초 물성을 평가하였다. 굳지않은 콘크리트의 유동성은 W/B에 상관없이 고로슬래그 미분말의 혼입율이 증가할수록 목표 슬럼프플로우를 만족시키기 위한 고성능감수제의 첨가율은 저하되는 것으로 나타났으며, 목표 공기량을 만족시키기 위한 AE제의 첨가량의 변화는 Plain 콘크리트와 동등한 것으로 나타났다. 고로슬래그 미분말의 경우 높은 혼입율로 인하여 수화반응이 지연되기 때문에 최고온도가 약 10시간 후에 도달되는 것으로 나타났으며, 혼입율 증가에 따른 단열 상승온도는 혼입율 45%까지 수화열 저감효과가 작게 나타났으나 혼입율 60%에서는 수화열이 약 $8^{\circ}C$가량 저감되었다. 이는 수화열이 작은 고로슬래그 미분말의 분량이 많아진 것에 기인된 것으로 사료된다. 압축강도 특성은 W/B=26, 30%에서는 고로슬래그 미분말 혼입율이 증가할수록 압축강도가 Plain 콘크리트에 비하여 약 10MPa가량 크게 증가되는 것으로 나타났지만, W/B=34%에서는 압축강도가 Plain 콘크리트와 거의 같은 수준으로 나타남으로써, 낮은 물결합재비에서 고로슬래그 미분말을 사용할 경우 압축강도 증진에 효과가 있는 것으로 사료된다.

본 연구는 보통포틀랜드 시멘트(이하 OPC)의 제조공정 중 입도 분급에 의해 포집된 조분시멘트(이하 CC)와 저발열 혼화재료인 플라이애시(이하 FA)를 조합 치환하여 콘크리트에 미치는 수화발열특성에 대해 검토하고자 하였다. 실험은 W/B 50% 1수준에 대하여 OPC를 100% 사용한 것을 Plain 배합으로 하고, CC를 OPC에 대하여 25, 50, 75%의 3수준으로 치환하고, 혼화재로 FA를 0, 10, 20, 30, 40%의 5수준으로 치환하여 총 16배치를 계획 하였다. 실험결과로 유동성의 경우는 CC 치환율이 증가할수록 점점 감소하는 경향을 나타냈고, FA의 치환율이 증가할수록 증가하였다. CC 및 FA 치환율 별간이단열에 의한 온도 상승량은 치환율이 증가할수록 감소하였는데, 특히 FA40의 경우 CC치환율에 관계없이 최대 피크온도가 $7.3{\sim}8.9^{\circ}C$로 45%정도 아주 낮게 나타났다. 초기 압축강도는 CC 및 FA치환율 증가에 따라 비례적으로 저하하였는데, 재령경과에 따라 강도저하 폭은 감소하는 것으로 나타났다.

본 연구는 황산염 환경하에서 메타카올린을 사용하여 제작된 시멘트 모르타르의 기초물성을 평가하기 위한 연구이다. 최근 열악한 환경에 노출되는 콘크리트 구조물이 증가함에 따라 콘크리트의 내구성에 대한 관심이 늘어나고 있다. 광물성 혼화재료를 첨가할 경우 콘크리트 내부의 조직을 치밀하게 하여 내구성을 좋게하는 방안이 있으며 현재에도 실리카흄, 플라이애쉬, 슬래그와 같은 기존의 광물질 혼화재료 이외에 새로운 혼화재료에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 열악한 환경에 노출된 콘크리트 열화에 대하여 아직 그 연구가 미비한 광물질 혼화재료인 메타카올린을 5%, 10%, 15%로 치환하여 시멘트 모르타르로 시편을 제작하였고, 이를 28일 표준양생을 시켜 담수, 해수, 10% 황산나트륨용액, 10% 황산마그네슘 용액에서 28일, 60일, 90일, 180일, 270일, 365일 동안 촉진양생 시켜 다양한 시편의 기초물성에 대한 실험을 수행하였다. 또한 현재 널리 쓰이고 있는 광물질 혼화재료인 실리카흄과 플라이애쉬를 가지고 같은 방법으로 실험을 한 후 메타카올린을 치환한 시편과의 비교 분석을 통하여 메타카올린의 내구적 성능을 평가하고자 한다.

시멘트내 6가 크롬의 분석은, 산성조건에서 6가 크롬이 디페닐카르바지드(DPC)와 결합하여 적자색의 착화합물을 형성하는 것을 원리로 한다. 그러나 6가 크롬은 산성조건에서 강한 산화력을 가지고 있기 때문에 철, 황화물, 유기물 등이 존재하는 경우 해당물질을 산화시키고 3가로 환원된다. 시멘트에는철, 황화물 등의 다양한 환원물질이 존재하기 때문에 분석과정에서 6가 크롬이 과소측정될 가능성이있다. 본 논문에서는 최근 제정된 "시멘트 중 6가 크롬의 정량분석 방법 (KS L 5221)"의 근간이 되는 JCAS I-51 실험방법 중 황산첨가 후 DPC 첨가의 경과시간에 따른 6가 크롬의 실험오차에 대해 검증하였다. 실험결과 황산첨가 후 시간이 경과함에 따라 측정되는 6가 크롬의 농도가 감소하였으며 감소효과는 시멘트마다 다르게 나타내었다. 인위적으로 용출액에 크롬을 첨가한 후 회수율을 측정한 결과, 산-DPC를 동시에 투입한 경우 $94.3{\sim}106.7$%의 회수율을 나타내었다.

화력발전소에서 연간 600만톤 이상 발생되고 있는 석탄재는 크게 플라이애시(FA), 신더애시(CA), 바텀애시(BA)로 분류되며, 그 중 플라이애시는 시멘트 원료나 혼화재 등으로 대부분 재활용되고 있고, 이에 대한 연구 또한 활발히 이루어지고 있다. 하지만 석탄재 발생량의 $10{\sim}15$%정도 차지하는 바텀애시는 대부분 단순 매립처리 되고 있어 자연환경보전, 매립지의 부족문제 해소 등을 고려했을 때 이에 대한 활용방안이 시급한 실정이다. 한편, 심각해져가는 환경문제를 해결하기 위한 일환으로 투수, 투기, 식생 및 수질정화 등의 기능을 보유한 포러스콘크리트의 연구가 활발히 진행되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 산업폐기물인 바텀애시의 유효재활용과 포러스콘크리트의 성능향상을 위하여 석탄재 및 고분자혼합물을 혼입한 포러스콘크리트의 역학적 성능을 검토하였다. 실험결과, 포러스콘크리트의 공극률 및 투수계수는 바텀애시의 혼합비율이 증가함에 따라 증가하였지만, 폴리머의 혼입에 따라서는 감소하였다. 강도특성은 바텀애시 골재의 혼입률이 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었지만, 일정량의 폴리머를 혼입하였을 때 강도가 향상되는 것으로 나타나, 석탄재를 포러스콘크리트에 활용한 2차제품 및 포장재료 등에 적용하기 위한 강도향상 재료로서 폴리머의 사용가능성을 확인하였다.

보통 포틀랜드 시멘트(Ordinary Portland Cement 이하 OPC)에 혼화재료를 사용하는 기존의 콘크리트는 초기 고강도를 발현하는데에 많은 어려움을 지니고 있다. 이에 본 연구에서는 그 방안으로 초미립자 시멘트(Micro Cement 이하 MC)의 사용에 대해 연구하고자 실험을 진행하였다. 실험 결과 MC는 OPC보다 플로우에서 취약함을 보였으나 초기강도에서 우수한 강도특성을 보였고 28일 강도에서도 OPC를 상회하는 것을 알 수 있었다. GBFS(granulated Blast Furnace Slag이하 GBFS라 함)의 경우 플로우는 감소하며, 초기강도는 증가하는 것으로 나타났다. MC의 경우 플라이애시 혼입시 강도발현에 있어 도움이 되지 않는 것으로 나타났다.

최근 섬유보강 시멘트 복합체에 관한 연구 중 초기균열 이후 2% 이상의 변형률 이상에까지 인장응력을 증가시킬 수 있는 변형경화형 시멘트 복합체(Strain-Hardening Cement Composite, SHCC)에 관한 연구가 이루어지고 있으며, 이러한 SHCC는 혼입되는 보강섬유의 물리적 형상, 기계적 특성 및 혼입율을 조정함으로써 소요인장성능을 발현시킬 수 있다. 그러나 SHCC 제조시, 혼입되는 보강섬유와의 부착성능을 증진시키기 위하여 규사(Silica powder)와 같이 미세한 직경($105{\sim}120{\mu}m$)의 잔골재를 사용함으로써 타설 후 양생기간 동안 건조수축량이 일반 콘크리트에 비해 심각하여 SHCC 제조시 양생조건에 특별한 주의를 기울여야 한다. 따라서 본 연구에서는 SHCC 양생방법 중 양생온도가 경화후 SHCC의 인장성능에 미치는 영향을 실험적으로 평가하고자 하였으며, 실험결과를 바탕으로 SHCC가 소정의 성능을 발현할 수 있는 양생조건을 실험적으로 규명함으로써 향후 SHCC 프리캐스트 구조부재 제작시 적절한 양생방법을 실시하기 위한 기초자료를 제시하고자 한다.

변형경화형 시멘트 복합체(SHCC)의 직접인장거동은 주로 물시멘트비, 섬유와 매트릭스 간의 상호작용, 부착강도, 섬유 혼입율 등에 의해 영향을 받는다. 본 논문은 PET 및 PVA섬유를 사용한 SHCC의 직접인장거동에서 섬유의 형상비의 영향을 평가하기 위해 PET섬유의 형상비(Aspect ratio, ${\ell}/d_f$ : 150, 300, 600)를 변수로 선정하였다. 동일한 배합조건에서 PET1.5+PVA0.5-300 및 PET1.5+PVA0.5-600시험체는 PET1.5+PVA0.5-150에 비해 우수한 유사변형경화특성과 미세균열분산 특성을 보였으며, PET1.5+PVA0.5-300 및 PET1.5+PVA0.5-600 시험체는 최대인장응력시 각각 0.5, 2.0%의 변형율을 나타내었다.

ECC는 섬유가 매트릭스의 균열 면에서 가교작용을 통하여 균열의 폭을 제어함으로써 미세한 다중 균열(multiple cracking)을 발생시키면서 인장변형률 경화 거동을 보이는 섬유복합재료이다. 따라서 다중 균열과 인장변형률 경화 거동을 보일 수 있도록 마이크로역학에 기반하여 재료를 설계한다. 이 연구에서는 ECC의 다중 균열과 변형률 경화 거동을 모사할 수 있는 해석 방법을 제시하고자 한다. 이 과정에서 균열 면에서 이론적으로 유도된 가교응력-개구변위 관계에서 섬유의 방향과 유효 섬유의 개수를 고려하여 수정된 응력-변위 관계를 사용하였으며, 매트릭스 및 섬유-매트릭스 계면의 불확실성을 고려하기 위하여 각 요소의 매트릭스 균열 강도(${\sigma}_{fci}$) 및 탄성계수($E_{ci}$), 균열면 최대응력(${\sigma}_{Bi}$) 및 변위(${\delta}_{Bi}$), 계면의 화학적 부착에 의한 균열면의 초기응력(${\sigma}_{0i}$), 균열 간격(${\alpha}_cX_d$)이 일정 범위 내에서 무작위로 선택되도록 하였다. 해석결과 변형률 경화거동 및 최대 변형률을 충분히 모사할 수 있는 것으로 나타났으며, 균열 개수 및 균열면의 강성이 해석의 중요한 변수임을 확인할 수 있었다.

강섬유의 분포 특성을 평가하는 방법으로는 X-ray 투과 방법, AC-impedance 분광기법 등이 효과적으로 적용되고 있는데, 이 방법들은 고가의 장비가 필요한 단점이 있다. 이 연구에서는 보편화되어 있는 디지털 카메라로 섬유보강 콘크리트의 절단면을 촬영하여 정량적으로 평가할 수 있는 기법을 제시하였다. 평가 방법은 섬유의 검출 과정과 검출된 섬유의 위치 정보 및 단면에서의 형상을 바탕으로 분포 특성을 나타내는 계수를 구하는 과정으로 구성된다. 제안한 평가기법의 실효성과 섬 유보강 콘크리트의 타설 방법에 따른 유동방향에 따라 섬유의 분포 특성을 파악하기 위하여 두가지 타설 방법으로 제조한 섬유보강 콘크리트의 분포특성을 섬유분산성 계수, 단위 면적당 섬유 개수, 그리고 절단면에서 섬유의 기울어진 각도의 분포를 통하여 파악하였다. 또한 섬유의 분포 특성이 섬유보강 콘크리트의 역학적 성능에 미치는 영향을 파악하였다. 실험 결과 섬유의 방향은 유동흐름이 큰 방향으로 배열하게 되어 단위 면적당 섬유의 개수가 제일 많아지게 되고, 분산성 또한 좋은 것으로 나타났다. 또한 타설방향에 따라 휨인장 강도가 50%정도 차이가 발생하는 것으로 나타났다.

최근 내진부재 및 기존 구조물의 내진보강요소의 손상제어(Damage tolerance)성능을 충족할 수 있는 변형경화형 시멘트 복합체(Strain-hardening cement composites, SHCC)의 개발 및 활용 연구가 진행 중이며, 하이브리드화에 따른 경제성 및 성능향상 가능성도 보고되고 있다. 그러나 이러한 우수한 성능을 갖는 SHCC 재료가 실구조물의 보수/보강재 및 내진보강부재에 적용되기 위해서는 우수한 인장성능 발현뿐만 아니라, 보강섬유의 단가를 고려한 경제적 효과(Economical efficiency) 및 시공성 (Workability)이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 SHCC를 내진부재 및 보강재료로써 적용하기 위한 연구의 일환으로 합성섬유를 하이브리드하여 혼입시 휨 및 인장강도, 변형능력 등 거동특성을 분석함으로써 각 보강섬유의 인장강도 탄성계수 등 기계적 특성과 혼입율에 따른 재료성능과의 상관관계를 비교 분석하여 평가하고자 한다. 또한 물시멘트비를 변수로 하여 시멘트 복합체의 강도특성과 보강섬유의 부착특성 및 균열제어성능을 규명하고자 한다. 이러한 결과를 근거로 향후 SHCC 재료의 실구조물 적용시 요구성능 및 경제성을 고려한 재료배합에 관한 기초자료를 제시하고자 한다.

기존 하수관거 비굴착 전체 보수 공법에서는 라이너 함침 재료로서 경제성 및 내구성, 내화학성이 우수한 불포화폴리에스터수지(UP) 또는 에폭시수지(Epoxy)가 일반적으로 사용된다. 하지만 불포화폴리에스터 또는 에폭시수지를 함침재료로서 현장에 적용하기 위해서는 공장에서 생산된 수 지함침 라이너를 냉각차($-5{\sim}5^{\circ}C$)로 현장까지 운반해야하는 불편함이 있다. 또한 현장시공에 있어 경화시간을 단축하기 위하여 온수 및 고온의 증기로 경화를 촉진시켜야 하며, 이로 인해 별도의 가열장치를 필요로 한다. 그러므로 현장에서의 함침이 가능하며 저온환경에서도 작업성이 우수하며 가사시간 조절이 가능하다면 보다 유리하게 작업을 진행할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 저온경화성, 내약폼성, 내마모성 등이 뛰어난 것으로 알려진 MMA 모노머에 EPS를 각각 10, 20, 30%를 혼입하여 제작한 수지의 점도변화 및 가사시간 및 경화시간 등의 변화를 검토하여 하수관거 보수용 수지로서 적합한지를 검토하였다. 연구결과, 개시제 및 촉진제의 첨가량에 따라 가사시간 및 경화시간을 조절할 수 있었으며 하수관거 보수용 수지로서의 이용가능성을 확인할 수 있었다.

모르타르에 2 %이내의 합성섬유를 혼입함으로써 콘크리트의 수십, 수백 배에 달하는 인장변형률 경화거동을 보이는 ECC가 기존 연구에 의해 개발되었으며, ECC를 구조부재에 사용할 경우, 구조물의 성능개선이 매우 커질 것으로 판단된다. 그러나 ECC를 사용한 구조물을 설계할 때 중요한 요인인 ECC의 인장거동 관계 예측에 대해서는 많은 연구가 이루어지지 않았으며, 특히 보다 실제적인 인장거동 관계를 예측하기 위해서는 섬유분산성 등 실제의 균열면응력-변위 곡선을 고려한 연구가 필요하다. 따라서, 이 연구에서는 ECC의 인장거동 관계를 예측할 수 있는 기법을 제시하였다. ECC의 인장거동 예측방법은 초기균열강도, 인장강도, 인장변형률을 구하는 과정으로 구성되는데, 보다 합리적이고 실제적인 ECC의 인장거동 예측을 위하여 균열면응력에서 가교작용에 기여하는 유효섬유의 개수를 섬유의 기울어진 각도와 섬유사이의 간격에 따라 예측하였다. 또한 극한인장변형률 예측을 위하여 화상처리기법을 사용하였다. ECC의 인장실험결과와의 비교를 통하여 예측방법의 타당성을 평가하였다.

골재자원의 부족과 폐기콘크리트의 증가로 인하여 순환골재사용의 필요성이 증가되고 있다. 그러나 순환골재의 건조수축으로 인한 균열등과 같은 문제점이 지적되어 이에 대한 연구가 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 순환골재에 관한 연구의 일환으로 순환잔골재를 활용한 섬유 보강 콘크리트의 소성 및 초기 건조수축균열을 판상-링형구속수축시험 및 모의부재 옥외폭로시험을 통하여 측정하였다. 그 결과 판상-링형구속수축시험의 경우 순환잔골재를 사용한 콘크리트가 천연 잔골재보다 균열발생이 크게 나타났으며 섬유혼입의 경우 무혼입보다 높은 균열 저감성능을 나타내었다. 모의부재 실험에 있어서도 판상-링형구속수축시험과 유사하게 순환잔골재를 사용한 콘크리트가 균열발생이 큰 것으로 나타났으며 섬유 혼입의 경우 높은 저감 성능을 나타내었다.

PVA 섬유, 강섬유를 다량으로 혼입한 고인성 시멘트 복합체가 개발되고 이를 구조물에 활용하고자 하는 연구가 전 세계적으로 수행되고 있다. DFRCC는 경제적 효율성을 고려한다면 현재까지 구조물 전체 부분에 적용하기보다는 특별한 요소나 보수재료서 적용하는 것이 경쟁력이 있을 것으로 사료된다. 저자들은 DFRCC를 FRP-콘크리트 합성 바닥판과 습식 스프레이 보수공법에 적용하는 기술을 개발하고 있다. FRP-콘크리트 합성 바닥판에 적용할 경우에는 현장 적용하여 3개월 경과하더라도 구조성능 또는 내구성능이 저하되는 문제가 발생하지 않았고 매우 양호한 상태를 유지하였다. 그리고 국산 PVA 섬유 사용 DFRCC 보수 모르타르를 20년이 경과된 하수박스암거에 적용한 경우에는 한 결과, 일본산 PVA 섬유를 사용한 경우와 차이가 거의 없었다. 관련 규격인 KS F 4042의 압축 및 휨 강도기준을 모두 만족하는 것으로 나타났다. 이상과 같이 DFRCC를 구조물에 적용할 경우에는 구조물 종류에 따라서 경제적으로 성능 향상에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 초속경 아크릴 개질 폴리머 시멘트 콘크리트의 강도 특성에 미치는 폴리머-시멘트비의 영향을 검토한 것이다. 그 결과, 초속경 아크릴 개질 폴리머 시멘트 콘크리트의 윔 및 인장강도는 폴리머-시멘트비의 증가에 따라 증가하였다. 특히 폴리머-시멘트비 20%의 휨 및 인장강도는 폴리머를 혼입하지 않은 콘크리트보다 1.5배 이상의 강도발현을 나타냈다. 이와 같은 강도발현은 아크릴 에멀젼을 혼입함으로써 시멘트 수화물과 골재사이의 부착력이 증가되기 때문이라 판단된다.

라텍스 개질 콘크리트(LMC)는 일반 콘크리트에 라텍스라는 폴리머 개질제를 첨가하여 일반 콘크리트의 성능을 개선시킨 콘크리트로서 내구성을 크게 증진시킬 수 있는 재료로 여겨져 왔다. 하지만 라텍스 재료 자체의 가격이 매우 높아 사용에 많은 제약이 있어왔다. 이에 본 연구에서는 기존 교면포장으로 주로 사용되어온 LMC의 배합특성을 검토하여 보다 경제적인 배합의 결정을 위하여 다양한 배합인자별 영향을 검토하고 이로부터 얻어진 배합에 대하여 내구특성 평가를 위한 염소 이온 확산계수를 산정하였다. 라텍스 첨가량의 변화에 따른 배합의 특성을 라텍스 첨가량을 시멘트 중량 대비 $5{\sim}10$%까지 감소시킨 배합의 설정이 가능하였으며, 이러한 배합에 대한 염소이온 확산계수 실험결과에서도 매우 낮은 확산계수 결과를 나타내었다.

본 연구에서는 불포화폴리에스터 수지(U.P.)를 이용한 투수성 폴리머 콘크리트를 제조하여 투수성 및 강도 특성을 실험적으로 규명하였다. 그 결과 투수성 폴리머 콘크리트의 공극률 및 투수계수는 폴리머 결합재량의 증가에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 또한 투수성 폴리머 콘크리트의 압축강도는 폴리머 결합재량의 증가에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 투수성 폴리머 콘크리트의 압축강도는 투수계수가 증가함에 따라 감소하였다.

최근 급격히 진행되고 있는 도심지 구조물의 대형화, 고층화에 따른 고층건물의 해체뿐 아니라 극한 환경의 해체현장에서 기존의 해체공법은 인력+장비에 의한 해체작업을 수행하여 언제나 작업자에 대한 치명적인 위험에 노출되어 있었다. 따라서 본 연구는 낙후된 해체산업을 첨단화시키고, 안전하고 친환경적인 해체장비 및 공법을 개발하고자 한다. 이를 위해 첫 번째, 선진외국의 해체장비인 B사(社)와 국내 무인해체장비인 M사(社)의 장비 성능을 비교분석하기 위한 장비시연회를 개최하였다. 이러한 성능의 비교분석을 토대로 해체산업에서 요구되는 기능을 도출하고, 그에 적합한 햅틱장치(haptic device) 기술, 힘반향 메카니즘(force feed-back mechanism), 환경인식용 센서퓨전(sensor fusion) 기술등 첨단기능이 융합된 무인해체 장비의 요소기술을 제안하였다. 이를 토대로 먼저, 새로운 햅틱장치 (haptic device)를 고안하였다. 두 번째로 기존의 고층건물의 기계식 해체공법을 개선한 탑다운 (Top-Down) 해체장치 및 공법을 제시하였다.

국내 건설사 및 학계에서는 현재 사회적 문제로 대두되고 있는 화재시 고강도 콘크리트의 안전성 확보를 위한 연구를 진행 중에 있으며, 본 연구소에서도 폭렬 방지 공법인 PFB 공법을 개발하였다. PFB 공법은 POSCO E&C Fire Board 공법으로 무기질계 내화 보드를 접착제로 현장에 시공하는 공법으로 기존 연구에서 3시간 내화시험을 실시한 결과 주근 온도가 200도 이하로 유지되었으며, 콘크리트 및 내화보드에 폭렬 및 기타 손상이 발생되지 않았다. 이에 본 연구에서는 PFB 공법을 현장에 적용하기 위해 실물크기의 목업 시험체(2층 무량판 구조, Span 8m)를 제작하여 내화보드의 현장가공성, 현장 부착강도 시험, 나사못 인발 저항 시험 등을 실시함으로써, 현장 시공전에 기본적으로 검토할 내용에 대한 시험을 실시하였다. 시험결과 PFB 공법은 현장 시공성 및 가공성이 우수한 것으로 조사 나타났고, 구조체 콘크리트와의 부착성능 및 일반 석고보드 대비 나사못 인발시험 성능도 우수한 것으로 조사되어 현장 적용시 문제점은 없는 것으로 조사되었다.

본 연구는 보수재료의 다양한 요구성능 중 정성적 측면을 고려하여 최적의 보수재료를 선정하기위한 평가모델을 구축하고자 하였다. 다양한 보수 대안에 대한 평가모델을 구축하기위해서 본여구에서는 위계분석기법(AHP)가 적용되었다. 평가모델의 평가항목에는 미적성능, 환경성, 작업성, 경제성으로 크게 분류되었으며, 미적성능은 마감성과 변동성, 작업성은 품질관리난이, 구성재료수, 시공성으로, 경제성은 시공비용, 보수공기, 소요장비의 항목으로 세분되어 구성되었다. AHP기법의 상대적 평가방법에 따라서 각 평가항목별 쌍대비교를 한 결과, 환경성과 시공비용이 가장 가중치가 높은 중요한 평가항목으로 산정되었다. 본 연구에서 제시한 정성적 평가항목에 대한 평가모델은 다양한 보수대안 중에서 정성적 평가항목을 고려하여 최적의 보수대안을 선정할 때 매우 유용하게 활용될 수 있다.

본 연구는 온도변화에 따라 기초영향인자가 콘크리트와 알루미늄 거푸집간의 표면 마감성에 미치는 영향에 대하여 분석한 것으로 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 육안관찰상 코팅합판과 무손상 알루미늄 거푸집의 경우 비슷한 결과를 나타냈으며, 온도변화에 따라서는 알루미늄 거푸집을 사용한 경우 온도가 높아질수록 표면품질이 약간씩 저하하는 것을 확인할 수 있었다. 표면조도의 경우 온도변화에 따른 차이는 거의 나타나지 않았으며, 박리제의 도포여부에 따른 차이가 발생하였다. 온도변화에 따른 표면공극분포는 온도가 증가할수록 $0.1{\sim}1mm$ 범위의 미세한 기포가 증가하여 화학반응이 촉진됨을 확인할 수 있었으며, 다른 범위의 공극도 증가하였다. 또한, 온도가 증가할수록 다른 인자들의 영향이 더욱 커지는 것을 확인할 수 있어 온도증가에 의해 알루미늄 거푸집을 이용하는 콘크리트의 표면품질이 저하함을 확인할 수 있었다.

염해환경에 건설되는 콘크리트 구조물은 염소이온과 같은 유해이온이 외부로부터 콘크리트 중으로 침투, 확산하여 철근을 부식시킴으로써 구조물의 내구성을 크게 저하시키기 때문에 구조물의 내구성 평가 또는 설계시 중요한 고려사항이 된다. 현재 설계에서 사용되는 확산계수는 각 나라마다 제시된 근거가 다르므로, 직접 비교 검토하는 것이 곤란할 뿐만 아니라 동일 환경조건에서 동일 배합의 콘크리트에 대한 수명예측 결과가 크게 상이한 결과를 초래하게 된다. 본 연구는 염해환경하 콘크리트의 염해 내구성능 품질관리를 적용하기 위해서 현장에서 적용할 수 외국에서 규격화된 시험방법들을 비교 검토하고 이들 시험 방법 가운데 품질관리에 적합한 시험방법을 선정하여 재령별 확산 특성과 침지 시험 결과를 비교하여 분석하였다. 슬래그 미분말을 혼입한 콘크리트의 경우 침지시험(NT Build 443)과 촉진시험(NT Build 492)의 상관성을 분석한다면, 이들 토대로 콘크리트 배합의 품질관리 기준 확산계수를 도출할 수 있을 것으로 판단된다.

최근 터널 라이닝콘크리트의 고질적인 문제점 중에서 유동성 부족 및 충전 불량을 해결하기 위해 자기충전 콘크리트를 적용하고자 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 최근 다년간에 걸친 연구 결과인 개발한 자기충전 라이닝콘크리트(이하 SCLC로 약함)를 타설 전.후의 유동 특성 및 역학적 특성을 검토하여 현장적용 타당성을 검증하고자 하였다. Packing Factor 배합법에 의해 개발된 SCLC를 현장여건과 골재특성에 따라 현장배합으로 변경하여 타설하였으며 타설 전 SCLC의 Slump flow, 공기량 등을 통하여 유동성능과 내구성능을 검토하였다. 또한, 시간경과에 따른 Slump flow loss를 측정하여 현장타설 가능성을 평가하고자 하였다. 나아가 국내 터널 라이닝에 적용된 첫 번째 타설임을 감안하여 차후 자기충전 라이닝콘크리트를 현장 적용할 때 주의해야할 사항 등과 시공방법을 제시하고자 하였다.

100층 이상 구조물은 1개층 높이가 최소 4m 이상이며, 코어월 벽체 두께가 60cm에서 최대 1.4m 정도 되는 매스콘크리트 구조물이다. 이러한 프로젝트를 성공적으로 수행하기 위하여 초고층 구조물 실제 부재를 감안하여 50MPa와 70MPa를 대상으로 각각 $4{\times}4{\times}0.6m$, $4{\times}4{\times}1.1m$ 의 실부재 사이즈의 Mock-up을 제작하여 각종 역학적 특성을 평가하였다. 평가결과는 다음과 같다. 코어강도의 경우 재령 28일에서 모두 설계기준강도를 만족하는 것으로 나타났으며, 압밀작용에 의해 코어 하부의 강도가 상대적으로 더 높게 나타났다. 콘크리트 측압은 최대 4.5Ton 정도로 나타났으며, 수화온도 측정결과의 경우 설계강도 70MPa는 최대온도 약 $80^{\circ}C$, 내외부 온도차 최대 $30^{\circ}C$ 정도 나타났고, 설계강도 50MPa의 경우는 최대온도 약 $65^{\circ}C$, 내외부 온도차 $12^{\circ}C$이내로 나타났다.

자기부상열차는 궤도 위에 부상하여 운행하는 시스템이다. 자기부상열차의 특성상 주행 중 부상공극을 일정하게 유지하는 것이 사용성 및 승객의 승차감 면에서 매우 중요하다. 이 연구는 2006년 출범한 도시형 자기부상열차 실용화 사업단의 3-1 세부과제 선로구축물 성능개선 과제의 협동연구과제로 자 기부상열차교량 상부구조의 급속시공법 개발을 목표로 연구를 수행하였다. 현재 도로교에서 프리캐스트 바닥판은 품질, 공기 면에서 현장타설 바닥판에 비해 우수하며, 널리 사용되고 있다. 따라서, 연구진은 3-1세부과제의 주관기관인 한국철도기술연구원과 협업을 통하여 1차년도에 PSC-U형 거더 및 개구제형 강재 거더에 프리캐스트 바닥판을 적용하여 자기부상열차 가이드웨이의 기본 시스템을 제안한 바 있다. 이 연구에서는 프리캐스트 바닥판과 체일 체결구조의 구조안전성 검토를 목적으로 실대형 요소실험체를 제작, 이들 실험체의 사용하중 상태 및 극한하중 상태의 정적성능평가 실험을 수행하였다.

본 연구에서는 선일공업(주)의 축적된 기술력을 바탕으로 초고강도(150MPa급) 콘크리트를 당사 기술 연구소 신축시 노출콘크리트에 적용함으로써, 이에 대한 사례를 소개하고자 한다. 현장적용에 앞서 실내실험 및 레미콘 배치플랜트 실험(이하 B/P Test)을 통해 콘크리트의 기초물성(슬럼프플로우, 공기량, 50cm도달시간, 경시변화, 압축강도) 및 생산성을 평가하였으며, 다음으로 실구조물과 동일한 벽체두께 거푸집종류 노출콘크리트용 콘 등을 고려하여 제작한 모의부재를 대상으로 Mock-up Test를 실시하여 충진성, 표면마감성(육안관찰) 및 수화열을 평가하였다. 그 결과 슬럼프플로우, 공기량, 50cm도달시간, 경시변화 및 압축강도는 요구조건에 만족한 결과를 보였으며, 수화열 계측결과는 온도균열지수 0.78로 유해한 균열발생을 제한할 지수를 나타냈다. 현장타설시 초고강도 콘크리트의 높은 단위용적중량으로 인해 거푸집 터짐현상이 발생하였기 때문에, 재타설시에는 재발방지를 위해 거푸집을 보강하고 타설시간을 조정하였다. 또한 노출표면의 극대화를 위해 저주파(1차) 및 고주파(2차)로 2회에 걸쳐 진동다짐을 실시하였지만 표면곰보가 발생하였다. 따라서 향후 초고강도 콘크리트를 노출콘크리트에 적용할 경우, 다양한 변수조건에 대한 체계적인 시공관리계획 및 시공방법개선이 중요할 것으로 판단된다.

현재 건설현장에서 구조체 콘크리트 강도는 구조체에서 채취한 코어공시체 강도가 가장 신뢰성이 높다고 알려져 있다. 그러나 코어 채취시 구조체의 손상이나 배근의 절단에 의해서 구조체 성능의 지장을 줄 우려가 있고 공시체 채취후의 보수 등에 몇 가지 문제가 있다. 또한 비파괴 검사에 의한 경우 결과값을 추정하는 방법이기 때문에 신뢰도가 매우 저하되는 단점을 가지고 있다. 본 연구 개발의 목표는 접합 분리 시험체 및 콘크리트의 코어채취에 의한 직접적인 강도 측정방법과 계절별 관리용 공시체 강도를 비교분석하여 보다 발전된 구조체 콘크리트의 성능 평가방법을 제시하여 합리적이고 실용적인 구조체 콘크리트의 시공 품질관리 기법을 제안 하는데 목적이 있다.

동절기 공사시에는 낮은 외기온에 기인하여 콘크리트의 조기강도 발현이 취약하게 된다. 특히, 동절기 공사중, 외부의 절취면을 대상으로 Nail를 삽입함으로서 사면 전체를 일체화시키는 Soil Nailing 공법을 적용하는 경우에는 낮은 외기온에 기인한 Shotcrete의 강도발현에 많은 어려움이 있을 것으로 예상되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 상기의 어려움을 해결할 목적으로, 시멘트 생산공정 중 부수적으로 발생되는 초미립자 시멘트(이하 미립자 시멘트라 칭함)를 이용하여 동절기 Shotcrete공사의 조기강도 발현성능을 확보하고자 하였다. 실험결과, 외기온이 최저 $-9^{\circ}C$의 극저온 조건이라 할지라도 미립자 시멘트를 100% 사용하면서, 간단한 비닐보양 양생을 실시한다면 약 5일 정도의 단기재령만으로도 설계기준강도를 만족하는 우수한 품질의 Shotcrete를 경제적으로 제조 할 수 있는 것으로 나타났다.

본 연구는 한중환경에서 이중 버블시트를 이용한 단열보온 양생 공법을 슬래브 및 매스 콘크리트에 활용한 결과를 검토한 것이다. 먼저, 이중 버블시트를 적용한 경우 타설 후 2일까지 외기온이 영하$9^{\circ}C$까지 강하하는 경우에도 슬래브콘크리트는 영상 $6^{\circ}C$에서 $10^{\circ}C$이상을 유지하여 초기동해가 방지됨을 알 수 있었고, 매스콘크리트의 경우에는 중심부 최고온도와 표층부 최고온도차이가 $6^{\circ}C$이하로 나타나 내부구속에 의한 수화열 균열은 발생하지 않은 것으로 판단된다. 본 현장에 적용된 이중버블시트를 이용한 단열보온양생 공법은 동절기 영하에서도 안정된 양생온도 관리로 초기동해를 방지할 수 있었고, 소요강도를 확보할 수 있었다. 또한, 가시설의 설치 해체 공정을 줄여 공기단축 효과와 인건비절감등 양생비용의 감소로써 한중콘크리트의 품질확보에 우수한 효과가 있음과 동시에 단열 양생공법의 경제성이 입증되었다.

본 연구에서는 시멘트의 대체재로써 고로슬래그를 사용한 무시멘트 알칼리 활성화 고로슬래그 콘크리트의 배합에 따른 기본적인 역학적 특성에 대해 파악하였다. 압축강도에 영향을 줄 수 있는 변수를 기존의 모르터 연구 및 예비 실험을 통해 설정한 후 배합하여 1, 3, 7, 28, 56, 91일의 압축강도를 측정하였다. 압축강도 실험에서 알칼리 활성 고로슬래그 콘크리트는 OPC(보통 포틀랜드 시멘트) 콘크리트에 비해 초기 강도가 빠르게 발현되었으며, 특히 1, 3일 강도는 OPC 콘크리트보다 약 $1.5{\sim}3$배 정도 높게 나타났다. 응력-변형률 관계에서는 알칼리 활성 고로슬래그 콘크리트는 최대 응력 이후에 변형률이 $0.0020{\sim}0.0025$에서 콘크리트의 파괴가 급격히 발생하였으며, 규산나트륨을 많이 첨가한 경우 고강도 콘크리트처럼 취성적 파괴를 보였다.

섬유복합재료의 우수한 인장 성능은 섬유가 매트릭스의 균열 면에서 가교작용을 함으로써 발현되기 때문에 섬유의 분산성이 복합재료의 성능에 결정적인 영향을 미치게 된다. 그러나 PVA(Polyvinyl alcohol) 섬유를 보강 섬유로 사용하는 섬유복합재료의 경우 PVA 섬유와 매트릭스 사이의 낮은 명암비와 PVA의 비전도성 특징으로 인하여 섬유의 위치 및 분포 특성을 정량적으로 평가히는 방법은 연구가 미흡한 실정이다. 이 연구에서는 PVA 섬유를 보강 섬유로 사용하는 섬유 복합재료의 섬유 분포 특성 등을 평가할 때 가장 중요한 과정인 섬유의 검출에 대하여 검출 성능을 향상 시킬 수 있는 알고리즘을 제시하였다. 제안한 알고리즘은 형광 현미경을 사용하여 얻은 섬유 이미지를 유형별로 분류하고, 분류된 분류된 섬유 이미지의 특성에 따라 분수령 알고리즘(watershed algorithm)과 형태학적 재구성(morphological reconstruction)을 이용하여 보다 정확히 섬유를 검출하는 과정으로 구성된다. 이 과정에서 섬유 이미지를 총 5가지 유형으로 분류하였으며, 인공신경회로망을 분류기로 구축하였다. 또한 구축한 분류기를 통해 분류된 5가지 섬유 이미지 유형 중에서 잘못 검출된 섬유이미지를 분수령 알고리즘과 형태학적 재구성을 통하여 섬유를 정확히 검출할 수 있는 기법을 제안하였다.

약30년 전에는 수로교 구조물의 설계방식이 목표내구연한 동안 기능이 유지될 것이라는 기대를 가지고 투자효율이 높은 방향으로 주안점이 이루어져 수로교 구조물이 시공되어 왔다. 그러나 2000년대에 접어들면서 국민 소득 증가와, 삶의 질 향상, 도시민들의 여가에 대한 관심이 증가되어 도시와는 상반되는 농촌 자연에 대한 도시민의 수요가 확대되고 있다. 이러한 시대의 패러다임이 변화된 것을 감안할 때 도시와는 차별성을 가지고 있는 농촌의 자연 그대로의 환경이나 친환경성은 그 가치의 제고와 함께 농촌지역 공간의 보전에 큰 의미를 갖는다. 시대적 패러다임의 변화와 농정 여건의 변화에 능동적 대비를 위하여 수리시설물 중 경관이 고려되어야할 수로교 구조물을 농촌경관에 어울리게 개선하여 지역발전을 위한 자원 개발의 모토로 삼아야할 시기가 된 것 같다. 한편 과거에 설계, 시공되어온 수로교구조물이 마을 앞을 횡단하는 노선의 현황이 전국적으로 산재해 있고 이러한 수로교 구조물들의 설치위치 및 설치경관 등이 농촌지역 주민들의 시대적 의식변화에 미치지 못하여 지역 주민의 구조물 구조개선 요구 등 민원이 빈번히 발생되고 있다. 설계, 시공에 이수기능이 강조된 농촌마을 입구를 횡단하는 수로교 구조물은 농촌지역 곳곳에 산재되어 설치되어져 있고 구조물의 노후화 및 누수와 농업의 패러다임 변화와 등 으로 농촌경관 저해, 지역 주민의 민원을 야기시키고 있는 것이 현실이다. 본 연구에서는 농촌지역 주민의 민원을 해소 시킬 수 있는 사업 창출과 농촌경관개선을 위한 수로교 구조물의 구조적, 친환경적, 농촌 경관적인 요소를 반영한 수로교 설계를 위한 기초자료를 제공하고자 연구를 추진 중에 있으며, 향후 체계적인 연구 추진 전략에 따라 수로교의 농촌경관개선사업의 구조적, 기능적 디자인 및 시뮬 레이선을 제시하고자 한다.

콘크리트구조물에서의 탄산화 현상은 단독 또는 복합적으로 작용하고 사용환경의 조건에 따라 각각 상이한 탄산화 현상을 나타나게 된다. 이에 본 연구에서는 사용연수가 $10{\sim}60$여년이 경과되고 사용환경이 상이한 건축물과 토목구조물에 대하여 탄산화 깊이와 알칼리 농도를 측정하여 열화 정도를 판단하였다. 그 결과 건축물(옥내)은 외기에 노출된 토목구조물 보다 빠르고 해안가에 근접 할수록 열화현상이 심화된 것으로 나타났다. 또한, 공동구 또는 지하터널 보다는 하수암거의 용도로 사용하는 콘크리트구조물에서의 열화현상이 큰 것으로 조사되었다.

콘크리트의 내부 공극을 검출로 열화상기법 적용시 일반적으로 쓰이는 열원인 자연광, 할로겐램프, 열풍과 달리 본 논문에서는 근적외선 히터를 이용하였다. 이 기법에 의한 실험 결과를 각 공극 깊이와 공극 크기별로 무차원 상대 온도로 나타내어 콘크리트 내부 공극의 식별 가능 여부를 조사하였다. 본 실험의 결과, 할로겐램프나 원적외선램프 열원에 비하여 대상 물체를 단시간 내에 가열하여 콘크리트 내부 공극 검출 시간이 상대적으로 짧은 것으로 확인되었다.

새만금배수갑문의 노후도 감시시스템이 개발된 알고리듬을 이용하여, 직접 업무관련자들이 사용하는 인터페이스 프로그램으로 정의하고, 중성화에 의한 사용수명의 예측, 염해에 의한 사용수명, 동결융해에 의한 사용 수명의 예측, 그리고 종합적 사용수명 예측을 할 수 있는 자료와 해석 엔진을 갖도록 프로그램 알고리듬을 구성하고, 엔진을 작성하였다. 따라서 새만금배수갑문 노후도 감시 프로그램의 목적은 새만금배수갑문의 노후도 감시를 위한 사용자가 쉽게 사용할 수 있으며, 현재 진행 중인 노후도를 평가, 분석하고 현장폭로시험자료의 입출력에 관한 접근성을 높일 수 있도록 웹기반의 프로그램 구현을 통한 유지관리의 효율화를 목적으로 하고 있다. 새만금배수갑문 보수보강 관리 프로그램의 구성형태를 작성하였는데, 새만금감시 시스템은 크게 관리자 모드와 자료관리, 열화예측, 게시판으로 구성되며, 관리자는 자료의 접근에 대한 허용여부를, 자료 관리는 새만금배수갑문의 배합특성 및 갑문 교각의 설계 자료를 갖도록 하고, 열화예측은 염해, 동결융해, 중성화의 큰 세 가지 원인인자에 대해 열화의 현재와 미래 상태를 예측할 수 있도록 했다. 이를 위한 스토리보드를 작성하고, 이를 이용하여 프로그램을 제작하였다. 노후도 예측시스템을 구성하기 위해 각 원인인자별 정식화하고, 시뮬레이션 될 수 있도록 프로그램을 구성하였는데, 노후도 예측을 위하여 적합한 수치해석 모형(1-D)을 작성하였으며, 웹기반 시스템 개발을 위하여 유지관리 방법, 개보수 방법 등에 관한 데이터베이스 구조설계를 하였다.

최근 각 분야에서 연구 및 개발하고 있는 IT 및 자동화 경향이 건설 유지관리에도 전파됨에 따라 유지관리 로봇의 개발과 함께 개발될 비파괴 시스템의 장착이 각광 받을 것으로 예상되고 있다. 토목 구조물의 경우, 이러한 첨단기술의 발전과 더불어 유지관리 측면에서 이러한 첨단기술을 사용하는 것이 적극적으로 고려되고 있다. 그 중 NDT 비파괴 검사방법이 토목구조물의 효율적인 유지관리를 해 적합한 방법으로 사료되고 있다. 본 연구에서는 콘크리트 구조물의 내부결함 탐상을 위해서 초음파 및 레이더 장비가 적용되었으며, 이를 활용하여 실험실 및 현장실험을 통하여 그 적용성을 실험적으로 분석하였다. 실험결과, 초음파 및 레이더 장비는 콘크리트 구조물의 내부결함을 탐상하는데 효과적임으로 분석되었다. 또한 본 연구에서는 실험결과를 바탕으로, 초음파 및 레이더 장비를 적용한 콘크리트 구조물의 유지관리를 위한 알고리즘을 개발 및 제안하였다.

본 논문에서는 폭발하중으로 발생하는 폭풍파의 충격하중과 폭풍파로 초래된 파편의 충돌하중을 동시에 받는 RC 벽체 구조물의 비선형 충돌 손상거동 해석이 수행된다. 이를 위해 먼저 가상 폭발사고 시나리오로부터 RC 콘크리트 구조물에 충격과 충돌 하중이 복합적으로 작용하는 경우를 선정한다. 폭발하중으로 인한 구조물의 저항성능을 확보하기 방안으로는 GFRP 재료를 보강하는 경우가 고려되고, GFRP 무보강 RC 구조물과 보강성능을 비교하여 제시한다. 또한, 막대한 시설과 비용 투자가 요구되는 폭발실험과 근접한 해석을 도출하기 위하여 실제 충격과 충돌 현상을 정확하게 묘사한 구성방정식과 상태방정식을 포함시킨 정교한 해석을 수행한다. 폭발하중과 같은 순간적인 동적 문제를 해석하기 위하여 외연적 고속충돌 해석 프로그램인 AUTODYN-3D을 활용하여 두 가지 대상구조물에 대한 수치 모의실험을 수행하고 GFRP로 보강된 RC 벽체 구조물의 보강성능을 입증한다.

해양 환경에 노출된 구조물의 잔존수명을 예측하기 위해서는 부식 개시기까지의 염화물 침투와 콘크리트 피복 균열과 같은 콘크리트 구조물의 열화현상에 대하여 시간과 공간적 요소를 고려한 분석적 접근 방법의 개발이 필요하다. 이를 위하여 본 연구에서는 유한요소해석 기법을 이용하여 염해에 노출되어 있는 콘크리트 구조물의 생애주기를 시뮬레이션하는 것을 목표로 한다. 내구성 예측을 위한 환경적 변수와 재료의 불확실성을 고려하기 위하여 신뢰성에 기반한 잔존수명의 예측을 위한 유한요소해석 모델링에 Monte Carlo Simulation 기법을 도입하였다. 본 논문에서는 콘크리트 구조물의 신뢰성에 기반한 잔존 내구수명에 대한 일반적 개념과 염화물 이온 침투, 부식 생성물의 팽창, 피복 균열 등에 대한 유한요소 모델에 대해 설명하고, 마지막으로 예제를 통하여 염화물 이온의 집중, 부식 생성물의 팽창등이 콘크리트 구조물의 잔존수명에 미치는 영향에 대해 논의하였다.

The addition of chemical inert filler in blended cement, such as limestone or chemical inert silica fume, will produce a physical effect on cement hydration. Due to the high surface area of inert filler in the mixtures, it provides sites for the nucleation and growth of hydration products, thus improving the hydration rate of cement compounds and consequently increasing the strength at early age. This paper proposes a model of hydration of Portland cement blended with chemical inert filler. This model considers the influence of water to cement ratio, cement particle size, cement composition and addition of chemical inert filler on hydration. The heat evolution, degree of hydration and porosity are obtained as accompanied results in hydration process. The prediction results agree well with experiment results.

일반적으로 FRP는 인장응력 하에서 취성적 경향을 나타낸다. FRP 긴장재가 적용된 콘크리트 보는 강재긴장재롤 사용한 프리스트레스트 콘크리트보에 견주어 제한된 연성을 지님으로써 바람직하지 않은 휨거동을 나타낸다. FRP 긴장재를 비부착시켜 부재 내에서 발생되는 FRP 긴장재의 변형률을 완화시킴으로써 부분적으로 휨 거동의 향상을 달성할 수 있음이 실험을 통하여 관찰되었다. 비부착된 FRP 프리스트레스트 콘크리트보의 전반적인 휨 거동뿐만 아니라 구조설계 시 휨 거동의 향상 정도를 평가하고 적용하기 위한 휨내력을 예측하기 위한 적당한 실용적 모델이 요구된다. 이 연구에서는 비부착된 FRP 긴장재를 사용한 프리스트레스트 콘크리트보의 극한시 휨 내력 및 곡률 분포를 나타낼 수 있는 이론 모델을 기술하였다. 비선형컴퓨터해석과 이론모델에 의한 비부착된 프리스트레스트 콘크리트보의 휨 강도예측은 잘 일치하였다.

내력벽시스템에 사용되는 연결보는 횡변위 조절을 위하여 효과적으로 사용되는 요소이나, 단면의 폭과 춤이 시스템에 의하여 제한되므로 연성능력을 향상시키기 위한 철근의 상세처리가 어럽다. 이러한 이유로 지진에 의하여 횡력이 발생할 경우 가장 먼저 연결보에 손상이 발생하게 될 것이므로, 본 연구에서는 연결보가 있는 내력벽 시스템의 성능을 평가하고자 하였다. 이러한 성능평가는 FEMA 400의 수정된 등가 선형의 절차에 의하여 수행되었다. 평가를 위한 모델은 15층이고 연결보의 강성은 변동이 없으며 질량을 변화하여 구조물의 주기를 변화하였다. 요구 스펙트럼 산정은 KBC 2005의 계수를 곱하지 않은 스펙트럼을 사용하였다. 성능 평가 결과로서, 토질 SD에 대하여 대부분의 모델에서 인명안전 수준에서 검토된 연결보의 제한 변위가 성능점 보다 작게 나타났다. 전반적으로 시스템의 주기가 짧아질수록 연결보의 손상도에 의하여 성능점이 감소되는 현상을 나타내었다.

콘크리트의 투수계수는 콘크리트 구조물의 내구성능 및 미세구조의 밀실성을 판단하는 핵심적인 재료 매개변수이다. 투수계수를 산정하기 위한 많은 연구들이 있었으나, 시멘트 페이스트 및 골재 각각이 콘크리트의 투수성능에 미치는 영향을 다룬 연구는 드물다. 더우기, 탄산화가 염소이온의 확산계수에 큰 영향을 미칠 수 있음에도 불구하고, 탄산화된 콘크리트에 대한 확산계수를 다룬 연구는 더욱 드문 실정이다. 본 연구의 목적은 탄산화 및 비탄산화된 콘크리트의 투수계수를 추정할 수 있는 기초적 접근방법을 개발하는 것이다. 본 연구에서는 미세구조 모델 및 시멘트의 경화특성을 기초로 투수계수를 산정할 수 있는 해석적 기법이 개발되었다. 본 연구에서는 시간단계별로 변화하는 투수계수의 해석과 중성화된 콘크리트의 투수계수이다. 탄산화된 콘크리트에서 감소된 공극량이 계산되었으며 이는 투수계수의 산정에 이용되었다. 본 연구결과는 실험적 결과를 얻어서 상호 비교하여 검증하였다.

고강도 콘크리트는 낮은 물-시멘트 비와 혼화제의 첨가로 인해 타설 후 극 초기재령에서 큰 자기수축과 온도변형이 발생한다. 이것은 고강도 콘크리트 구조물의 초기재령에서의 균열을 초래할것이고, 고강도 콘크리트의 내구성에 영향을 미칠 것 이다. 그러므로 고강도 콘크리트의 초기재령 특성에 집중할 필요가 있다. 이 논문에서는 매설형 FBG 센서를 이용하여 고강도 콘크리트의 초기재령 특성을 모니터링 하였다. 결과에서는 고강도 콘크리트 타설 후 하루동안 변형이 급격히 증가함을 보여 주었다. 그리고 변형량의 값은 $85{\mu}{\varepsilon}$ 이상이며, 두달간의 변형량($280{\mu}{\varepsilon}$)의 30%에 해당한다. 고강도콘크리트의 내구성과 침투성을 고려하면, 첫째날의 변형률은 꽤 높아 무시할 수 없는 수치이다. 또한 연속성, 안정성, 다양한 복합기술 등 FBG 센서의 보다 높은 성능이 증명 되었다.

Shear connectors have a finite slip capacity because of the mechanism by which they transfer the shear between UHPFRC and NC elements. At high degree of shear connection, non-linear analysis techniques are required to allow for compressive plasticity and tensile cracking behaviour of the elements. As with all non-linear problems, a closed form solution is difficult to find. A Modified Shooting Method Technique is developed here for non-linear analysis of UHPFRC/concrete composite. The initial effective moment is derived according to the prestressing force. The composite structure is divided into small segments which length is much less than the length of the structure and it can be assumed that the forces and displacements within each segment are constant. An equivalent analysis in composite girders would be to fix the slip strain in each segment and develop a moment curvature relationship for this slip strain in each segment. Additive forces and moment analysis on each section of the segments are analyzed by MSMT. Finally the ultimate slippage of the interface can be evaluated by the MSMT model. This paper presents a nonlinear analysis method for limited slip capacity of UHPFRC-NC interface.

해상교량은 바다에 노출되기 때문에 많은 경우 본래의 설계수명을 다하지 못하고 조기에 열화된다. 이러한 콘크리트 열화는 다공성인 콘크리트 내부에 염분이 침투함으로써 철근부식을 야기하고, 부식된 철근은 보통 $6{\sim}10$배까지 부피가 팽창하면서 콘크리트에 균열을 일으키고 결국 탈락(박리)으로 이어진다. 이와 같은 철근부식과 균열발생의 가속화는 구조물의 심각한 손상과 궁극적으로 붕괴까지 이어질 수 있다. 따라서 이러한 피해를 막기 위해서는 콘크리트 내 철근부식의 정확한 이해가 필요하며, 부식발생의 정량화에 의한 예측은 물론 적절한 방식법을 적용해야한다. 음극방식법은 비교적 최근에 개발된 철근콘크리트 구조물의 방식법 중 하나이며 요즈음도 해외 여러 나라에서 이에 대한 방식시스템 연구가 활발하다. 본 연구에서는 해상교량이나 항만부두 구조물의 상판부에 대한 예비실험 성격으로 슬랩 시험편(40cm ${\ast}$ 30cm ${\ast}$ 18cm)을 채택하였다. 시험환경은 15% 염분과 온도 $40^{\circ}C$의 가속화된 해양환경이었으며, 시험 기간 동안 주기적인 건습 반복을 실시하였다. 방식시험편은 음극방식 기술의 하나인 Zn-mesh에 의한 희생양극식을 채택하였다. 연구내용으로는 음극방식에 의한 방식성능을 관찰하였으며 신설구조물과 보수구조물에 대한 방식 효과를 비교하였다.

매립된 철근의 부식이 진행될 경우, 부착강도 및 강성이 감소되며, 구조물의 열화가 발생하여 사용 수명이 단축된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 RC 부재의 부착특성에 대한 평가가 인위적으로 철근을 빠르게 부식시키는 방법을 통하여 지금까지 연구되어왔다. 그러나, 이러한 인위적인 부식방법은 실제 부식 상황과 일치하지 않으며, 결과적으로 실제 상황에서의 RC 부재에 대한 부식 가능성을 과대평가할 수 있다. 따라서, 본 연구는 인위적인 방법과 자연적인 방법에 의해 RC 부재를 부식시킴으로써 부착 강성의 차이를 평가하고자 하였다. 자연적인 부식의 경우, 부식면적 50%에서 취성파괴가 발생했으며, 부식면적 80%이상에서는 부착강도가 약 10%이상 감소하였다. 특히, 자연적 부식의 경우 낮은 부식수준에서 콘크리트의 열화가 발생하였다. 따라서 향후 부식에 따른 부재의 성능저하를 평가하고자 할 경우에는 인위적으로 부식시킨 시험체로부터 평가하는 것은 곤란하며 반드시 자연적으로 부식시킨 시험체를 사용하여 성능을 평가해야 한다고 판단된다.

본 연구는 100년 내구수명을 갖는 해양 콘크리트의 배합설계를 위한 단계에서 실시된 물성 시험값을 제시하였다. 배합설계시에 검토한 시멘트는 삼성분계시멘트와 고로슬래그시멘트의 두 가지 종류였으며, 삼성분계시멘트는 1종시멘트(OPC), 고로슬래그(BSF) 그리고 플라이애쉬(FA)의 세 가지를 혼입한 것이며, 그 혼합비로 네 가지(35:45:20, 30:35:35, 30:40:30, 35:40:25)를 변수로 하였고, 고로슬래그시멘트는 1종시멘트에 고로슬래그의 치환율을 세 가지( 40%, 50%, 60%)를 변수로 하였다. 주요 검토 사항으로는 제1종시멘트와 고로슬래그 그리고 플라이애쉬를 사용한 삼성분계시멘트를 이용한 콘크리트 배합과 고로슬래그시멘트를 이용한 콘크리트 배합에 대하여, 염해환경하에서 내구수명 100년을 확보할 수 있도록 콘크리트의 최종 배합비를 결정하기 위하여 기본 물성시험(슬럼프, 공기량. 강도 등) 및 염소이온확산계수실험(NT Build 492)을 수행하였다. 그 결과로부터 100년 내구수명을 확보할 수 있는 콘크리트의 배합을 결정하였으며 또한 다른 프로젝트에서 참고 자료로 활용할 수 있는 사항들을 제시하고자 하였다.

표면염소이온량, 투수계수, 염소이온 확산계수, 임계 염소이온량과 같은 재료 매개변수는 콘크리트의 내구성능을 이해하는데 매우 중요한 재료 매개변수이다. 지난 수십 년간, 해양성 콘크리트 구조물의 내구성 설계에 대한 많은 연구가 이루어졌으나 그 결과는 서로 상이하다. 콘크리트의 통합적인 내구성 설계 시스템을 개발하기 위해서 염소이온의 침투에 영향을 미치는 재료매개변수를 정립하는 것은 반드시 필요한 연구이다. 본 고의 목적은 콘크리트의 재료 매개변수를 시간단계별로 추정할 수 있는 기초적 접근방법을 정리하는 것이다. 미세구조 모델 및 시멘트의 경화특성을 기초로 표면 염소이온량 $[Cl]_s$, 투수계수 K, 염소이온 확산계수 $D_c$, 임계 염소이온량 $[Cl]_{cr}$ 을 산정할 수 있는 해석적 기법이 소개되었다. 이는 시멘트 경화체의 수화단계별 특성을 고려하여 시간의 함수로 표현하였다. 본 고에서 소개한 재료 매개변수의 정립은 시간경과에 따른 염소이온 침투를 시뮬레이션하기 위한 필수적인 선행연구로서, 향후에는 침투 특성을 묘사할 수 있는 지배방정식 등과 같은 다양한 해석적 기법들이 개발될 예정이다.

고강도 콘크리트의 적용 확대에 반해, 현행 철근의 정착 및 이음 산정식은 70MPa 미만의 콘크리트로 한정되어 있으며, 50MPa 이상에서는 압축이음길이가 인장이음보다 길어지는 현상이 발생하는 등 관련 기술이 미비한 상태이다. 본 연구에서는 고강도 콘크리트에서 콘크리트 압축강도, 철근간격, 직교방향 보강 철근의 위치와 보강량에 따른 철근 압축이음내력 특성을 평가하였다. 압축이음된 22mm 철근을 주근으로 가지는 총 64개의 기둥 실험체를 제작하여, 단조 일축 압축 하중을 파괴 시 까지 재하하여 실험을 수행하였다. 실험결과 콘크리트의 압축강도, 압축 이음 길이, 철근간격 및 직교방향 보강 철근 등이 철근의 압축이음 내력을 결정하는 주요한 요소로 작용하는 것으로 분석되었다.

철근공사에서 이음은 필연적으로 발생되며, 일반적으로 겹침이음을 통해 이음강도를 확보한다. 인장 이음길이는 인장 정착길이를 기준으로 산정되며, 정착길이는 실험적으로 도출된 부착강도 모델을 기반으로 결정된다. 인장이음은 휨을 받는 경우에 발생되므로 부재의 휨변형이 반드시 발생된다. 휨변형에의해 프라이(Prying) 거동이 발생되어, 철근이 피복콘크리트를 밀어내는 힘이 발생된다. 이러한 힘은 부착응력에 의해 발생되는 인장응력과 동일한 역할을 한다. 프라이 거동에 의해 발생된 인장응력과 부착응력에 의해 발생된 인장응력의 합이 콘크리트 인장강도에 도달하면 이음부가 파괴되므로, 프라이거동의 존재는 부착강도를 저하시키게 된다. 역학적 모델을 구성하여 휨부재의 인장이음에서 프라이거동이 이음강도에 미치는 영향을 분석하였다. 프라이 거동에 의한 인장응력은 보강근의 인장강도와 탄성계수에 비례하며, 휨부재의 휨강성에도 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한 이음되는 보강근의 간격에 반비례하여 인장응력이 유발된다. 따라서 슬래브와 같이 휨강성이 작은 부재에 촘촘하게 이음된 경우에는 현행 설계기준보다 긴 이음길이를 확보할 필요가 있다.

철근과 콘크리트의 부착성능 확보는 철근콘크리트 구조물의 거동에서 중요한 요구사항이다. 구조체에 순환 잔골재 콘크리트를 적용하기 위해 순환 잔골재 콘크리트와 철근의 부착거동에 대한 규명이 매우 중요하다. 이에 따라 본 연구에서는 순환잔골재를 사용한 콘크리트와 철근 상호간의 부착거동을 평가하기 위하여 직접인발 실험을 수행하였다. 연구를 수행함에 있어 실험에 사용된 변수는 0, 100%의 순환잔골재 치환율 및 철근의 위치(상단근, 중간근, 하단근)로 하였다. 실험 결과는 CEB-FIP가 규정한 부착강도와 비교하였다. 본 연구를 통하여 얻어진 실험결과를 종합해 보면, 순환잔골재 콘크리트와 철근의 부착거동은 순환 잔골재 치환율 및 철근 위치에 영향을 받는다. H type 시험체의 경우 블리딩 현상이 일어나 V type 시험체와 HB 시험체만이 CEB-FIP가 규정한 부착강도를 만족하였다.

본 연구에서는 철근의 배근방향(수직, 수평) 및 위치(상단근, 하단근)를 주요 실험변수로 하여 이형철근과 순환굵은골재와의 부착거동을 평가하기 위한 실험을 실시하였다. 본 연구를 통하여 얻어진 실험결과를 종합해 보면, 수평 시험체의 상부철근 시험체의 경우 하부철근 시험체 보다 부착강도가 저하되는 것으로 나타났으며, 밑면으로부터 225mm 위치에 배근된 수평 상단철근 시험체는 CEB-FIP 규준식을 만족하지 못하는 것으로 나타났다. 이는 굵은골재의 편중현상 및 콘크리트의 블리딩 등의 영향으로 인하여 상부철근의 하부에 다수의 공극이 발생되어 부착면적이 작아진 것에 기인하는 것으로 판단된다. 본 시험체에서는 콘크리트와 이형철근의 기계적 맞물림에 의한 지압력이 충분히 발현되지 않은 것으로 관측되었다.

본 연구에서는 순환골재 콘크리트의 부착 내구성을 평가하기 위하여 동결융해 피해를 받은 순환굵은골재 콘크리트의 부착성능을 실험적으로 검토하였다. 콘크리트는 순환골재 품질기준에서 제시하는 품질 하한치(흡수율 : 3.0%, 절건밀도 : $2.5g/cm^3$)를 만족하는 순환굵은골재를 사용하여 레미콘 배합에 의해 생산하였으며, 부착실험체는 표준 인발시험 중에서 철근을 수직방향으로 배근한 형태로 제작하였다. 또한 실험변수는 순환굵은골재의 치환률(0, 30, 60, 100%)과 동결융해 사이클을 변수로 수행하였다. 실험결과에 의하면 동결융해 조건하에서 순환굵은골재 치환률에 따른 콘크리트의 부착성능은 차이가 없는 것으로 나타났다. 또한 AE제를 사용한 천연 및 순환골재 콘크리트는 동결융해에 의한 부착강도 저하가 발생하지 않았다.

최근 고강도 콘크리트 및 자기충전 콘크리트와 같은 고성능 콘크리트가 적용되는 사례가 증가하는 추세에 있다. 이런 고성능 콘크리트의 요구 성능을 만족시키기 위해서는 필연적으로 물-결합재비를 작게 하고, 단위 결합재량을 다량으로 사용해야 한다. 그러나 고성능 콘크리트는 시멘트 수화반응에 관계된 자기수축이 크게 증가되어 경우에 따라서는 자기수축만으로도 균열이 발생할 수 있다. 본 논문에서는 사용재료와 배합이 고성능 콘크리트의 수축특성에 미치는 영향, 팽창재와 수축저감제의 사용에 의한 고성능 콘크리트의 수축저감 기술을 소개하였다. 고로슬래그를 사용한 고성능 콘크리트는 자기수축이 크게 증가되어 경우에 따라서 자기수축만으로도 균열이 발생할 수 있는 것으로 분석되었다. 그리고 팽창재와 수축저감제를 조합하여 사용한 경우는 각각 단독으로 사용하는 경우보다 수축저감 효과가 큰 것으로 확인되었다.

본 고에서는 화재 시 구조물 콘크리트의 안전성 확보를 목적으로, 폭렬방지대책 및 메커니즘에 대해 고찰 분석한 것으로서, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 국내 외에 알려져 있는 고성능 콘크리트의 폭렬방지 방법으로 함수율 및 C/W를 낮추는 방법,내화피복을 실시하여 고온을 차단하는 방법, 횡구속 실시하여 내부에서 발생되는 횡변위에 저항하는 방법, 섬유를 혼입하여 수증기압을 외부로 배출시키는 방법 등 4가지 방안이 있다. 2) 기존의 폭렬관련 이론과 WPB이론에 의한 폭렬메커니즘 분석을 토대로 폭렬방지 방안을 제안하면 기존 건축물에 한해서는 내화피복을 실시하는 방법이, 신축 건축물에 한해서는 섬유를 혼입하는 방법이 양호한 것으로 판단된다.

콘크리트 구조물은 성형성 및 경제성이 뛰어나며 우수한 강도발현으로 인해 보편적인 구조재료로 인정받고 있다. 그러나, 최근 3D 기피현상으로 인하여 건설 작업자의 고령화 및 숙련공 부족현상이 국내건설 산업의 중요문제로 부각되고 있으며, 또한 콘크리트 구조물이 점차 고층화, 대형화 및 특수화 됨에 따라 부재의 형상이 다양하고 복잡해지고 있어 신기술 신공법에 의한 건설공사의 합리화가 요구되고 있다. 이러한 건설환경의 전반적인 여건에 따라 높은 시공의 효율성 및 품질 향상을 위한 고유동 콘크리트에 대한 연구 및 개발이 필요한 시점이다. 따라서 본 연구에서는 고유동 콘크리트의 연구개발 동향 및 개발 현황에 대하여 조사하였으며, 고유동 콘크리트의 성능평가에 사용되는 실험방법 및 국내 외 성능규준에 대하여 정리하였다.

실리카퓸, 플라이애쉬, 고로슬래등 미분말 혼화재가 포함된 고성능 콘크리트(High Performance Concrete) 교량 바닥판 보호공법은 1980년 초부터 북미를 중심으로 사용되어 왔다. 본 보고서에서는 교량 바닥판 보호를 위한 고성능 콘크리트 적용사례와 고성능 콘크리트를 이용한 두 가지 공법(고성능 콘크리트 교면포장공법, 노출 바닥판 공법)에 대해 소개한다. 위 두 공법은 이미 북미에서 많은 실적을 보유하고 있으며 특히, 실리카퓸과 PVA섬유가 포함된 고성능 콘크리트 교면포장공법은 국내에서도 성공적으로 적용되고 있다. 따라서 본고에서는 기존 아스팔트 재료를 대체할 수 있고, 최근 국내에서도 그 적용성에 대한 관심과 실 시공이 이루어지고 있는 고성능 콘크리트를 이용한 교면포장 (Overlay) 공법 및 노출 바닥판(Full depth) 공법에 대해 소개하고자 한다.

초고성능 콘크리트(Ultra High Performance Concrete)는 압축강도 200MPa, 인장강도 15MPa 및 휨강도 35MPa 정도의 높은강도 특성과 열화인자의 침투 및 확산 속도가 보통콘크리트에 비해 1/20에서 최대 1/10,000까지 낮은 고내구성을 나타내면서 동시에 슬럼프 플로우가 약 220mm 정도의 자기충전성 특성을 갖는 콘크리트이다. 최근 유럽을 중심으로 초고성능 콘크리트에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며 교량, 플랫폼 지붕구조 및 초고층 건축물 등에 적용이 점차 확대되고 있으며 일본에서는 이미 철도 교량의 거더로 활용도 목전에 두고 있다. 우리나라에서는 KICT를 중심으로 초고성능 콘크리트에 대한 연구가 2003년 이후 지속적으로 이루어지고 있으나 유럽 또는 일본에 비해 연구인력과 연구비의 투자 규모가 매우 작다. 여기에서는 그동안 KICT를 중심으로 한 국내 초고성능 콘크리트의 개발 및 활용 현황에 대하여 살펴보고 향후 이 분야에 대한 연구 활성화를 모색하고자 한다.