• 콘크리트학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.769-774
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• 2005

최근 무기 불소계 공정 부산물의 발생에 따른 환경 오염 문제 해결과 재활용을 위한 노력이 중요한 현안으로 대두되고 있다. 따라서 세계적으로 이러한 목적을 달성하기 위하여 각종 재활용 기술 및 제조 시설 등이 개발되고 있으며, 현재에도 끊임없는 기술 개발의 노력이 시도되고 있다. 이러한 추세에 따라 국내에서도 1990년대 후반부터 인산$(H_3PO_4)$ 및 불산(HF)을 제조하는 공정 중에 액상형태의 부산물로 회수되는 불화규산$(H_2SiF_6)$을 활용하여 안정한 액상형태로 제조되는 규불화염계 화합물이 콘크리트의 강도를 증진시키는 동시에 수밀성 증진 및 경화 후 물성에 긍정적인 영향을 주며, 향후 건설용 혼화재료로써의 새로운 기능성이 제기되고 있다. 본 연구에서는 인산 제조 공정 중에 공정부산물로 회수되는 불화규산$(H_2SiF_6)$을 활용하여 제조된 규불 화염계 복합 조성물을 첨가한 콘크리트의 공학적 특성을 파악하고자 콘크리트의 굳지 않은 특성(유동성, 공기량, 블리딩, 응결시간), 콘크리트의 경화 특성(압축강도, 길이 변화) 및 콘크리트 수밀성에 대하여 검토를 행하였다. 그 결과, 규불화염계 복합 조성물의 첨가하면 시멘트 수화 과정 중에 생성되는 난용성 금속불화물의 충전작용 및 가용성 실리카의 포졸란반응의 복합적 효과에 의해 압축강도가 향상되고 투수율 및 공극률이 크게 감소되어 콘크리트 경화체의 수밀성이 증진되는 것으로 확인되었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제39권6호
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• pp.540-549
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• 2002

본 실험에서는 Impedance Spectroscopy(IS)를 이용하여 플라이 애쉬, 고로 슬래그, 실리카 퓸 등의 혼합재가 치환 첨가된 포틀랜드 시멘트의 수화거동을 검토하였다. 플라이 애쉬 및 고로 슬래그가 시멘트에 치환 첨가될 경우, 수화 초기 IS 의 전기적 변수, $R_{t(s+1)}$과 $R_{t(s+1)}$의 증가폭이 감소하였다. 이것은 동일한 W/C비에서 혼합재를 포함한 시멘트의 수화가 늦게 진행되고 있음을 보여준다. 그러나, 실리카 퓸의 경우 초기에 매우 빠른 포졸란 반응성으로 인하여 플라이 애쉬 및 고로 슬래그가 첨가된 경우에 비해 큰 폭의 $R_{t(s+1)}$ 및 $R_{t(s+1)}$ 변화를 확인 할 수 있었다. OPC-플라이 애쉬계의 경우 반원과 직선 영역 사이에서 특이 할만한 평할한 곡선 영역이 출현하였으며, 수화가 진행되고 플라이 애쉬의 치환첨가량이 증가할수록 그 영역이 증가하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제11권4호
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• pp.363-370
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• 2011

본 연구에서는 화력발전소에서 발생하는 폐기물인 리젝트 애시를 자원화하기 위하여 시멘트 혼합재로 사용하는 방안을 검토하고자 하였다. 이를 위하여 포졸란 활성도 비교를 통하여 효율적인 리젝트애시의 분말도를 선정하였으며, 현재 널리 사용되고 있는 콘크리트용 혼합재인 플라이애시와 비교하였다. 고분말 리젝트애시와 플라이애시를 슬래그시멘트와 혼합하여 시멘트복합체를 제조하였으며, 제조한 시멘트복합체 및 고분말 리젝트애시의 성능 평가를 위하여 페이스트(응결, 유동성, 기기분석), 모르타르(압축강도) 실험을 실시하였다. 기기분석 결과 고분말 리젝트애시의 수화반응기구는 플라이애시와 유사하지만 미세조직이 치밀해지는 특성을 나타내었다. 물성 측정결과에서는 고분말 리젝트애시가 플라이애시와 비교하여 응결지연이 감소하고, 초기강도 및 장기강도에서 우수한 성능을 나타내었다. 따라서 리젝트애시의 분말도를 $6,000cm^2$/g 수준으로 상향시킨다면 시멘트 복합체에 활용하는 것이 가능하며, 시멘트 물성 향상에도 기여할 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.765-768
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• 2008

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.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.59-67
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• 2016

콘크리트는 유해물질을 봉함처리하기 위한 매우 유용한 건설재료이다. 일반적으로 이러한 시설물에는 매스콘크리트가 적용되며, 장기간 성능이 요구되므로 광물질 혼화재를 사용하는 것이 바람직하다. 지하구조물에서는 순수와의 접촉으로 칼슘용출이 발생할 수 있으므로 광물질 혼화재를 포함하고 있는 콘크리트의 칼슘용출 저항성을 평가할 필요가 있다. 실험결과에 따르면, 광물질 혼화재는 콘크리트 부재의 장기압축강도 및 염화물 확산계수 개선에 효과적이지만, 칼슘용출이 발생하면 압축강도 및 염화물 확산 저항성 저하가 OPC에 비해 심하고, 미세공극분포도 영향을 받는다. 따라서 칼슘용출환경에 노출되는 지하구조물에 광물질 혼화재가 적용될 경우에는, 물-결합재비를 저감시키며, 충분한 포졸란 반응 이후에 노출해야 하고, FA 보다는 BFS를 사용하는 것이 바람직하다.

• 공업화학
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• 제16권2호
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• pp.180-186
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• 2005

본 논문은 유기물과 중금속이 함께 포함되어 있는 폐수 슬러지의 시멘트 고형화를 위해 포졸란물질인 실리카흄을 고화보조재로 사용한 연구결과이다. 실리카흄을 고화보조재로 사용할 경우 고화체의 일축압축강도는 현저히 증가하는 결과를 보여주었으며, 실리카흄의 시멘트 대체가 전체 배합물의 15%까지 증가하였을 때 일축압축강도는 실리카흄을 전혀 사용하지 않았을 경우에 비하여 66.7%까지 증가하는 결과를 보여주었다. 또한 시멘트가 실리카흄으로 대체되는 양이 증가하면서 총 유기탄소와 중금속인 크롬의 용출량은 감소하는 결과를 보여주었으며, 배합물 중 실리카흄이 5%를 차지할 때 중성의 용출액에서 총 유기탄소의 85%가 용출억제되었으며, 산성의 용출액에서 0.76 mg-Cr/g-Cr의 크롬만이 용출되었다. 전자주사현미경과 X-선 회절분석, 적외선 분광분석 등을 이용한 미세구조분석 결과 실리카흄은 시멘트경화 초기에 크링커 입자를 피복하여 초결(initial setting)과 수화를 저해하는 에트링가이트(ettringite)의 형성을 감소시키는 것으로 나타났다. 본 연구결과 중금속과 유기물이 혼합된 슬러지의 시멘트 고형화에 있어서 실리카흄의 첨가는 유기물질이 시멘트 수화반응에 미치는 악영향을 억제하고 중금속 및 유기물의 용출을 감소시키는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5A호
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• pp.927-934
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• 2006

콘크리트 구조물의 고성능화가 요구됨에 따라 고성능 콘크리트에 관한 연구가 활발히 진행되어 왔으며, 특히 고강도 콘크리트에 관한 많은 연구가 이루어지고 있다. 고강도 콘크리트를 제조하기 위해서는 혼화재료의 첨가가 필수적이라 할 수 있으며, 지금까지는 실리카 퓸을 주로 사용하여 왔으나, 최근에는 실리카 퓸과 대등한 성능을 가지면서 실리카 퓸보다 저가인 메타카올린을 사용한 고강도 콘크리트에 관한 연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 메타카올린을 사용한 고강도 콘크리트의 특성을 규명하기 위하여 시멘트 페이스트 시험체의 XRD 및 SEM 분석을 통하여 메타카올린의 포졸란 반응을 고찰하였고, 콘크리트 시험체를 제작하여 수은압입법으로 공극구조를 분석하여 압축강도와의 상관성을 도출하였다. 그 결과, 메타카올린의 대체율이 증가할수록 평균 공극직경은 작아지고 압축강도는 증가하는 것으로 나타났으며, 본 연구에서는 $10nm{\sim}10{\mu}m$의 모세관 공극량과 압축강도와의 회귀분석 결과 이들 사이의 결정계수는 약 0.93 정도의 높은 상관성이 있었고, 메타카올린의 적정 대체율은 10~15%로 판단된다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권1호
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• pp.109-126
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• 1998

본 논문에서는 플라이애쉬를 폐기물 매립장 차수재의 건설재료로 활용하기 위한 방안으로 실행한 일련의 실내실험연구결과를 보고한다. 폐기물 매립장 차수재의 투수계수 기준을 만족하기 위한 플라이애쉬와 벤토나이트의 적정 혼합비를 구하였다. 혼합차수재의 투수 메카니즘과 CaO가 차수층의 투수계수에 미치는 영향을 다양한 조건에 대한 투수시험과 X선 회절분석, 전자주사현미경분석, 헬릅 간극측정 법, 확대영상분석기법 등의 미세구조적 접근을 통하여 연구하였다. 벤토나이트의 첨가에 따라 플라이애쉬 혼합차수재의 투수계수는 감소하였다. 이는 주로 벤토나이트의 팽창에 의해 간극이 충진되었기 때문이며, 플라이애쉬-벤토나이트 간 포졸란 반응 및 그 에 따른 투수계수 저감효과는 시험에 사용된 국내 플라이애쉬의 CaO성분이 적고 $SiO_2$ 반응성이 낮아 크지 않은 것으로 나타났다. 혼합차수재에서 구성물질간 화학반응의 효과를 높이려 인위적으로 석회를 첨가하고 시행한 실험결과에 의하면 혼합차수재에서 구성성분간 화학반응성 및 그에 따른 투수계수에 미치는 영향은 구성성분의 외형적 총량보다는 구성성분의 형태와 활성도에 따라 크게 좌우되는 것으로 나타났다.

• 한국건축시공학회지
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• 제13권6호
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• pp.602-608
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• 2013

본 연구에서는 BS다량 치환 콘크리트의 알칼리자극제로서 순환골재 및 고분말도의 FC를 복합 사용한 콘크리트의 제반 공학적 특성 및 미시적 분석을 실시하였다. FC 치환에 따른 슬럼프 및 공기량은 큰 차이가 없었으며, 응결시간은 FC 치환에 따라 비례적으로 단축되는 것으로 나타났다. FC 치환에 따른 압축강도는 고분말도의 FC가 치환됨에 따라 촉진된 수화반응 및 순환골재의 미수화 시멘트의 알칼리 용출로 인해 BS의 잠재수경성 반응을 촉진시켜 초기 및 28일 재령에서의 Plain 대비 강도저하를 상당부분 회복할 수 있었으며, 특히 향후 재령이 경과함에 따라 포졸란 반응의 활성화로 추가적인 강도향상이 기대된다. 탄산화 저항성의 경우 큰 차이가 없으며, 세공분포의 경우 FC 치환률이 증가함에 따라 $0.1{\mu}m$이하의 미세 공극분포가 급격히 증가하는 경향을 보였고, SEM 측정결과 FC 치환에 따른 7일 및 28일에서의 C-S-H 및 $Ca(OH)_2$의 생성을 확인하여 FC가 BS 다량치환 순환골재 콘크리트의 알칼리 자극에 기여함을 확인 할 수 있었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.1-7
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• 2021

본 연구에서는 건설공사시 시멘트 사용에 따른 탄소배출 저감과 천연모래 고갈에 따른 대응방안으로 산화그래핀 및 다공성 장석을 적용하였다. 산화그래핀은 부착특성을 증가시키기 위해 (3-aminopropyl)trimethoxysilane으로 기능화 시켰으며, 이를 적용하여 표준배합 모르타르 대비 시멘트 함량을 5% 감소시킨 배합조건으로 공시체를 제작하여 압축강도를 평가하였다. 다공성 장석과 기능화된 산화그래핀이 적용된 시편과 표준배합시편의 압축강도는 각각 26MPa, 28MPa로 큰 편차를 보이지 않았으며, 지반구조물에서 요구하는 시멘트 모르타르의 압축강도를 만족하는 것으로 평가되었다. 시멘트 함량감소에도 적정강도를 유지할 수 있는 원인으로는 다공성 장석에 대표적 포졸란 성분인 SiO₂와 Al₂O₃가 다량으로 함유되어 수화과정에서 Ca(OH)₂와의 반응을 증가시켰고, 나노크기의 그래핀 표면이 수화생성물이 활발히 반응할 수 있는 반응면으로 작용하였으며, Carboxyl 작용그룹의 강력한 공유결합 특성이 수화물의 결합강도를 증가시켰기 때문에 시멘트 함량을 감소시켰음에도 적정한 압축강도가 유지되었던 것으로 판단된다.