• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제11권3호
• /
• pp.260-266
• /
• 2023

최근 세계적으로 이산화탄소(CO₂)의 과도한 배출로 기후변화가 야기되며 CO₂를 제거하고 활용하는 기술이 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 철도의 선로에서 발생하는 콘크리트 철도 침목 폐기물을 CO₂ 흡수 소재의 활용 가능성을 평가하고 CO₂ 흡수 반응 전/후의 물리화학적 성질 분석을 통해 CO₂ 제거 메커니즘을 연구하였다. 콘크리트 철도 침목 폐기물은 대부분 Si(26.60 %)로 이루어져 있고 Ca 함유량이 9.82 %로 포틀랜드 시멘트, 일반 콘크리트 폐기물 시료와 비교하였을 때 가장 적음에도 불구하고 함유량의 98 %가 CO₂ 포집 반응에 참여하여 CO₂ 포집 소재로의 우수한 활용 가능성을 입증하였다. TGA와 XRD 분석을 통해 콘크리트 철도 침목 폐기물 기반 CO₂ 포집 소재가 함유하고 있는 Ca가 CO₂ 기체와의 반응을 통해 CaCO₃로 전환되는 탄산화 반응이 CO₂ 제거의 주요 메커니즘임을 확인하였다. 또한 SEM 분석 결과 CO₂ 포집 반응 이후에 0.1 ㎛ 이하 크기의 CaCO₃ 입자가 다량 형성되었으며, 이는 CO₂ 포집 소재 내부에 거대기공을 메조기공으로 변환시켜 포집 소재의 비표면적 증가를 야기하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제10권6호
• /
• pp.105-113
• /
• 2006

본 연구는 잔골재와 굵은 골재를 전량 플라이애쉬로 치환한 콘크리트의 공학적 특성을 밝히기 위한 실험적 연구의 결과이다. 그리고 플라이애쉬 전량 치환 콘크리트의 유동성 저하 문제를 추가수량($W_f$)으로 해결하고자 하였다. 실험은 물-시멘트 비($W_c/C$)를 0.35, 0.45 그리고 물-플라이애쉬 비($W_f/FA$)를 0.35, 0.45로 하였다. 플라이애쉬 치환은 P와 Q의 두 가지 방법으로 하였다. P 방법은 플라이애쉬와 첨가수량($W_f$)의 중량이 골재의 중량과 같은 배합법이다[$FA+W_f$ = G (또는 S)]. Q 방법은 플라이애쉬와 골재의 중량이 같고 첨가수량($W_f$)을 추가하는 배합법이다 [$FA+W_f$ > G (또는 S)]. 실험은 굳기 전 콘크리트의 특성과 3, 7, 28 및 91일 압축강도 특성을 측정하였다. 실험결과 압축강도는 $Wc/C=0.35$, $W_f/C=0.35$ 일 때, P 치환법 중에서 잔골재 치환이 다른 배합들보다 향상되었다. Q 방법은 P 방법에 비해 유동성은 향상되었으나, 압축강도는 그렇지 않았다. 실험결과는 잔골재와 굵은 골재를 플라이애쉬로 전량 치환한 콘크리트의 유동성과 강도 특성이 향상됨을 알 수 있었고, 플라이애쉬 치환방법으로 효과적임을 보여주었다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제17권1호
• /
• pp.129-137
• /
• 2005

최근 양질의 하천골재가 고갈상태에 직면함에 따라 쇄석 골재의 사용이 보편화되고 있지만 쇄석 골재 사용으로 야기될 수 있는 알칼리-실리카 반응에 대한 문제를 검토하지 않은 채 콘크리트 재료로 사용하고 있는 실정이다. 알칼리-실리카 반응은 콘크리트에 유해한 팽창을 일으키는 작용으로서, 반응결과 알칼리-실리카 겔이 형성되고 이러한 겔이 수분을 계속 흡수함으로써 체적 팽창을 일으켜 콘크리트에 균열이 발생된다. 골재의 알칼리-실리카 반응성을 판정하는 방법은 암석학적 판정법, 화학법 및 모르타르 바 법이 일반적으로 사용되지만, 이 중에서 모르타르 바 법이 비교적 신뢰성이 높다. 본 연구에서는 모르타르바 시험방법 중 ASIM C 227과 ASIM C 1260을 선택하여 암석 유형별로 수집한 12종의 골재들을 대상으로 쇄석 골재의 반응성을 비교, 분석하였다. 또한 본 연구에서는 반응성 골재의 입자크기 및 입도가 모르타르 바의 알칼리-실리카 반응 팽창에 미치는 영향에 관하여 검토하였다 혼화재의 용도는 상당히 많지만 본 연구에서는 쇄석 골재 사용으로 문제되고 있는 알칼리-실리카 반응에 있어서 플라이애쉬, 고로슬래그미분말, 실리카퓸 및 메타카올린을 혼화재료로 사용할 경우 알칼리-실리카 반응에 미치는 영향을 알아보고자 시멘트에 대한 혼화재의 치환율을 달리하여 ASTM C 1260 시험법으로 알칼리-실리카 반응에 대한 팽창 저감효과를 평가하여 보았다. 본 연구에서는 혼화재의 치환율을 0, 5, 10, 15, 25 및 $35\%$로 하였으며, 모르타르 유동성 시험을 병행하여 어느 정도의 유동성을 갖는 혼화재는 45, $55\%$까지 치환율을 증가하여 길이변화 시험을 수행하였다. 시멘트 중량에 대한 혼화재 치환율이 플라이애쉬는 $25\%$, 실리카퓸은 $10\%$, 메타카올린은 $25\%$, 고로슬래그미분말은 $35\%$일 경우 알칼리-실리카 반응에 의한 팽창을 가장 효과적으로 방지할 수 있는 것으로 판단된다.

• 한국철도학회논문집
• /
• 제20권5호
• /
• pp.668-682
• /
• 2017

철도의 고속화에 따라 선형의 직선화와 함께 터널이 철도노선에 차지하는 비중은 급격하게 증가하였다. 터널 굴착 시 필연적으로 발생하고 있는 여굴은 터널의 안정성에 큰 영향을 미치고 있다. 또한 여굴은 시공의 경제성에도 매우 중요한 요소이기도 하다. 터널 굴착 시 천단부 여굴은 굴착공법의 발달과 함께 점차 감소하고 있는 추세이다. 그러나 바닥부 여굴은 터널의 안정성에 미치는 영향이 상대적으로 적은 관계로 지속적으로 발생하고 있는 실정이다. 한국철도시설공단에서는 바닥부 여굴에 대하여 10 cm정도의 콘크리트 채움을 시공비로 인정하고 있으나, 그 이상에 대해서는 시공사가 부담하여 채움을 실시하고 있다. 바닥부 여굴에 대한 채움은 콘크리트 채움을 원칙으로 하고 있으나 경우에 따라 버림 콘크리트와 혼합골재를 병행하여 시공하는 곳도 발생하고 있다. 이는 궤도 하부에 연속체 재료와 불연속체 재료의 존재를 발생시키게 되며, 열차 운행 중 발생하는 진동의 전파에 영향을 미치게 된다. 일반적으로 콘크리트와 같은 연속체 재료만 존재하는 경우에는 열차운행에 의한 진동이 터널주면 암반으로 자연스럽게 전파될 수 있는 조건이 발생하나, 불연속체가 존재하면 진동의 전파와 반사에서 다른 특성을 나타낼 수밖에 없게 된다. 이에 본 논문에서는 터널 바닥 채움 재료에 대하여 시멘트 혼합비율을 5%, 11.5%, 18% 등으로 달리하여 시료를 제작하였다. 제작된 시료의 동적 물성시험을 실시하였으며, 이를 바탕으로 수치해석을 실시하였다. 수치해석 결과 모든 재료의 배합은 정적안정성을 만족하는 것으로 나타났다. 그러나 동적거동에서는 빈배합콘크리트와 시멘트 함유량이 낮은 채움재를 사용하였을 경우 특정 운행속도에서 공진이 발생할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국건축시공학회지
• /
• 제22권6호
• /
• pp.651-662
• /
• 2022

이 연구에서는 전기화학적 임피던스분광법(Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS)을 활용하여 콘크리트 속 철근 부식의 개시, 전파 및 이로 인한 콘크리트의 손상을 관찰하기 위한 실험을 수행하였다. 먼저, 직경 25mm, 높이 70mm 원주형 콘크리트 실험체 중심에 지름 5mm의 탄소강봉을 매입한 실험체를 제작하였다. 실험체에 사용된 콘크리트는 물-시멘트 비 0.4, 0.5, 0.6을 갖는 세 가지 배합을 제작하였다. 촉진부식시험을 수행하여 위하여 철근 콘크리트 실험체는 0.5M NaCl 수용액에 침지한 후 0C, 13C, 65C, 130C의 네 가지 수준의 전하량을 인가하였다. 이 연구에서는 부식촉진 및 이 과정에서 EIS의 주기적 모니터링을 자동화하여 실험의 효율을 향상시켰다. 이 연구의 실험 결과를 통하여 EIS 주요 특성인자를 활용하여 콘크리트 속 철근의 부식상태를 효과적으로 평가할 수 있음을 확인하였다. 전하이동저항(R_c)값은 전하인가량이 0C에서 13C로 증가함에 따라 급격히 감소하여 대략 10kΩcm² 값을 나타내었다. 하지만 부식개시 이후 전하인가량을 13C에서 130C로 증가하였을 때 R_c값의 민감도는 현저히 감소하는 것을 확인하였다. 한편 이중층용량값(C_dl)값은 전하인가량이 0C에서 130C로 증가함에 따라 대략 50×10^-6μF/cm² 에서 250×10^-6μF/cm² 수준으로 선형비례관계를 보였다. 이러한 결과는 C_dl 모니터링을 통하여 부식물질에 팽창에 따라 유발된 콘크리트 내부 손상의 진전을 효과적으로 평가할 수 있음을 보여준다. 이 연구의 결과는 EIS를 활용하여 콘크리트 속 철근 부식의 확산 및 이에 따른 콘크리트 손상의 실시간 모니터링을 위한 매입형 센서 및 EIS 신호 분석방법의 고도화를 위한 기본 데이터를 제공하는데 의미가 있다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제6권2호
• /
• pp.103-111
• /
• 2011

본 연구에서는 현재 시멘트 콘크리트 혼합재로서 널리 사용되고 있는 고로수쇄 슬래그와 애쉬의 페이스트 유동특성을 파악하였다. 그 방법으로 혼합재 단독을 사용한 페이스트의 유동특성을 파악하여, 아래와 같은 결론을 얻을 수 있었다. 혼합재 단독의 페이스트 유동특성을 시험하기 위하여, 3종류의 분쇄기를 사용하여 3가지 입도로 분쇄된 분말을 제조하였다. 이 분말을 Rosin-Rammler 분포식을 사용하여 얻은 계수 n 값과 De 값을 유동특성과 비교 분석한 결과에서, 일반적으로 같은 입경 크기 일 때 Ash 분말이 Slag 분말보다 소성점도 및 항복응력이 높았으며, 또한 동일 n 값에서 Ash 분말이 Slag 분말 보다 비교적 높은 소성점도와 항복응력을 나타내었으나, 입도분포 폭의 변화에는 Slag 분말이 Ash 분말 보다 민감한 유동특성의 변화 경향을 나타내었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제4권3호
• /
• pp.235-242
• /
• 2016

본 연구에서는 순환골재의 다량활용 일환으로 품질이 천연골재에 비해 매우 열악하고 관리가 어려운 것으로 알려져 있는 순환잔골재 만을 사용하여 그 치환률에 따른 모르타르의 성상변화에 대해 검토하였다. 실험결과, 골재 자체의 입도는 표준입도분포 범위를 벗어났고 조립률이 다소 높게 나타났다. 또한 모르타르로 제작한 경우, 완전히 제거되지 않은 시멘트페이스트의 다공성과 흡수성으로 인해 유동성 및 공기량 저하, 건조수축량 증가 등 불리한 조건들이 나타났지만, 강도 측면에서는 천연잔골재를 사용한 모르타르의 강도를 상회하는 결과가 나타나 물-시멘트비 조정과 화학혼화제의 적절한 사용을 통해 목표로 하는 일반강도 이상의 강도확보가 가능하며, 프리캐스트 콘크리트 제품에는 순환잔골재의 다량 사용이 가능한 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제15권9호
• /
• pp.5844-5853
• /
• 2014

본 논문에서는 고인성 섬유 시멘트 복합재료(DFRCC)를 이용한 철근콘크리트(RC) 보의 전단파괴거동에 대한 실험적 연구결과를 제시하였다. 이를 위해 $150{\times}300{\times}1,000mm$ 크기의 보를 총 10개 제작하여 변위제어에 의한 4점휨파괴실험을 실시하였다. 주요 실험변수로는 DFRCC에 의한 보강의 유무, 보강시 그라인딩을 통한 사전 표면처리 그리고 사전 균열발생 유무를 설정하였다. 실험으로부터 재하시작 후 파괴시까지 보의 하중-처짐곡선, 전단균열 및 휨균열 발생하중 그리고 파괴시 전단강도를 측정하였다. 실험결과, DFRCC에 의한 보강시 적절한 두께와 사전 표면처리를 적절히 시행할 경우 기존 RC보의 전단강도를 약 99% 이상 효과적으로 복원할 수 있는 것으로 나타났으며, 보다 신뢰성있는 연구를 위하여 실제 노후화된 구조물에서 채취한 부재에 대한 추가적인 실험과 이론적 연구가 필요한 것으로 판단된다.

• 교육시설 논문지
• /
• 제19권5호
• /
• pp.29-36
• /
• 2012

The goals of this study are to develop a sprayable strain-hardening cement composite (SHCC) and to investigate the potential of the sprayable SHCC for packing the joint between existing R/C building and seismic retrofit elements. This paper provides the procedure for the development of a sprayable SHCC, test results of fresh properties required to a sprayable SHCC, and mock-up test results of developed sprayable SHCC. Control mixture of polyvinyl alcohol (PVA) fiber-reinforced SHCC (PVA-SHCC) was predetermined based on available research results. The pumpability and sprayability of the SHCC mixture were depended on the fluid property of fresh SHCC mixture. In this study, the effects of admixtures such as AE agent and fly ash on the rheological and rebound properties of control SHCC mixture were investigated to determine a sprayable SHCC mixture. Flow values and air content during shotcreting procedure of sprayable SHCC were also evaluated. The results show that flow or flowability and amount of air of three SHCC mixtures decreased almost linearly according to shotcreting procedure from mixer to nozzle. And the pumpability and sprayability of mixture with AE agent and low amounts of fly ash were superior to the those of SHCC. Mock-up test result show that developed sprayable SHCC indicates much improved workability and shotcrete construction period than conventional method(nonshrinkage mortar).

• 자원리싸이클링
• /
• 제27권1호
• /
• pp.3-13
• /
• 2018

3D 적층가공(3D Additive manufacturing, AM) 기술은 기존산업의 패러다임을 혁신하는 새로운 비즈니스 모델로 자리매김하고 있다. 2000년대 초 선보인 건축용 3D 프린팅(3D printed building) 기술 또한 미국과 유럽을 중심으로 기계/전자 기술과 연계하여 빠르게 발전하고 있다. 그러나 건축용 3D 프린터 시스템의 경우 기존 전통적인 건설공법에 사용되는 시멘트/콘크리트 원료 제품과는 다른 기계적 특성을 요구한다. 이에 따라 시멘트 산업과 자원리사이클링 산업에서 생산되는 소재원료의 활용도를 높이기 위해서는 건축용 3D 프린팅 기술의 특성을 반영하기 위한 소재가공 및 활용기술 개발, 새로운 물성평가 및 테스트 방법의 확보, 환경적 안정성과 관련된 장기간의 데이터베이스 확보가 필요하다.