• 콘크리트학회논문집
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• 제25권4호
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• pp.457-465
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• 2013

반응성 분체 콘크리트(RPC)는 월등히 뛰어난 기계적 성능을 바탕으로 최근의 건설 환경 변화에 적절히 대응할 수 있는 차세대 건설재료로서 기대를 모으고 있지만, 이에 대한 국내에서의 연구는 매우 부족한 실정이다. 특히 유럽에서 개발된 RPC는 단위시멘트량이 매우 높거나 반응성 분체로서 국내에서는 전량 수입에 의존하고 있는 고가의 실리카퓸(silica fume)을 다량 사용하고 있다. 때문에 국내 실정에 맞는 실용적인 RPC의 개발에 관한 다양한 연구가 필요하다. 이 연구에서는 기존 RPC의 성능 범위 내에서 단위시멘트량의 감소와 실리카퓸의 대체재로서 고로슬래그분말이나 플라이애쉬의 사용 등을 검토하기 위하여 다양한 양생방법에 따른 3성분계 포졸란재(고로슬래그, 플라이애쉬, 실리카퓸) 혼입 RPC의 강도발현 및 미세구조 특성을 분석 평가하였다. 시험 결과는 3성분계 포졸란재의 적절한 혼합사용과 최적 양생방법의 적용이 RPC의 강도발현 및 미세구조 개선에 매우 효과적임을 잘 보여주었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제39권12호
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• pp.1138-1142
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• 2002

유해 중금속을 함유하고 있는 제철 폐기물 슬러지를 안전하게 처리하기 위하여 고로 수쇄 슬래그와 포틀랜드 시멘트를 이용한 중금속 고화용 슬래그 시멘트, 고황산염 시멘트를 제조하여 폐슬러지의 고화를 시도하였다. 고로 수쇄 슬래그와 보통포틀랜드 시멘트를 6:4로 혼합하고 여기에 자극제로서 CaO를 10% 가한 슬래그 시멘트 재료를 사용한 경우, STS 슬러지는 C-S-H 그리고 ettringite와 monosulfate 등의 수화물이 생성되면서 강도가 지속적으로 증가함을 보여주고 있지만 성상과 성분이 다른 BF 슬러지와 COREX 슬러지에 적용하였을 때는 강도 발현이 좋지 않았다. 하지만 고화처리용 슬래그 시멘트를 이용하여 STS에 BF 및 COREX 슬러지를 각각 5:5로 혼합한 혼합슬러지에 적용한 경우 고화체의 강도는 슬래그 시멘트를 이용한 경우 폐기물 고화 처리 기준을 상회하는 충분한 강도를 보였다. 한편, 수쇄슬래그, 반수석고, 보통 포틀랜드 시멘트에 자극제를 혼합한 폐기물 처리용 고황산염계 시멘트를 이용하여 고화가 힘들었던 COREX 슬러지에 적용한 결과, 3일 강도가 이미 고화처리기준을 상회하는 좋은 결과를 얻어, 이 시멘트 재료로서 COREX 슬러지의 고정/안정화도 가능함을 보여주고 있다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.697-700
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• 2008

본 연구에서는 고로슬래그 혼합시멘트와 3성분계 저발열 혼합시멘트를 대상으로 하고, 여기에 CSA계 팽창재를 혼입함으로서 이에 따른 수축보상 효과와 함께 염해저항 특성에 미치는 영향에 대하여 검토하였다. 검토결과, 배합조건이 OPC이고, 팽창재 혼입율이 8%인 경우는 팽창재를 혼입하지 않은 경우에 비해 최대 43.7배까지팽창하는 것으로 평가되었고, 굵은골재 최대치수가 콘크리트의 길이변화특성에 미치는 영향은 적은 것으로 나타났다. 염해저항성은 굵은골재 최대치수가 클수록, 그리고 팽창재 혼입율이 증가할수록 개선되는 것으로 평가되었는데, 본 연구범위에서는 팽창재를 8% 혼입한 콘크리트의 염해저항성이 팽창재를 혼입하지 않은 경우에 비해 약 16% 정도 유리한 것으로 평가되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.139-147
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• 2022

이 연구에서는 다양한 결합재를 혼합하여 고강도 저알칼리형 인공어초용 시멘트 복합체를 설계하고 ME 방식 3D 프린터 출력 가능성을 평가했다. 그 결과, 3D 프린팅이 가능하도록 시멘트 복합체의 유동성을 조절하기 위해서는 물-결합재비, 규사-결합재비, 규사의 종류 등을 제어하는 것이 중요한 것으로 판단된다. 출력이 가능한 정도의 흐름값을 달성한 뒤 3D 프린터 출력물의 표면품질을 양호하게 유지하기 위해서는 증점제 첨가량을 조절하는 것이 필요하다. 또한, 알파형 반수석고를 사용한 배합에서는 급결효과를 제어하기 위해 응결조절제를 사용해야하며 이 배합의 흐름값을 유지하는 시간을 도출하여 출력시 적용하는 것이 필요하다. 재료의 요구 강도를 얻기 위해서는 우선 출력이 가능한 수준의 유동성을 만족시킨 후, 배합을 조정하면 가능하다. 알파형 반수석고를 포함한 다성분계 결합재의 사용으로 저알칼리형 인공어초용 3D 프린팅 배합을 설계하고 출력성을 확인하였으나, 알칼리 저감 효과를 정량적으로 평가하기 위해서는 추후 연구가 필요하다.

• 한국세라믹학회지
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• 제46권1호
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• pp.58-68
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• 2009

In this study, rheological properties of ternary system cement containing ground fly ash(F3, Blaine specific surface area $8,100\;cm^2/g$) were investigated using mini slump, coaxial cylinder viscometer and conduction calorimeter. In the results, the segregation resistance was observed at high W/B and PC area while the replacement ratio of F3 was increasing. The 2:5:3 system was shown in higher fluidity and lower hydration heat than 3:4:3 system. The segregation range of cement pastes occurred over 175 mm in average diameter by mini slump and below $10\;dynesec/cm^2$ of the plastic viscosity or below 50 cP of the yield stress by coaxial cylinder viscometer. It was observed that even if BFS and FA blended together admixture properties would remaine as they were separately. The properties of admixture would not be changed. On the above results, the decreased replacement ratio of OPC and increased replacement ratio of admixtures would be possible.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제1권1호
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• pp.81-88
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• 2005

플라이애쉬를 콘크리트 혼화재로 사용할 경우 수화열의 저감, 내화학성의 증대, 건조수축의 저감, 장기강도의 개선 등의 여러 가지 장점이 있으나, 3일 이내의 초기강도 발현이 낮은 점과 성분중의 미연탄소분의 영향으로 인하여 AE제 흡착에 의한 공기량의 변동 등의 몇 가지 이유로 인하여 일부 공사를 제외하고는 일반적으로 10% 전후만을 사용하고 있다. 본 연구에서는 플라이애쉬 사용량을 시멘트량의 최대 30%까지 치환하고, 이때 발생할 수 있는 초기강도를 개선하기 위하여 무기질계 혼합재인 CSA 및 제지애쉬를 플라이애쉬 사용량의 8, 20%를 혼합하여 조기강도 특성 및 미소수화열 발생에 의한 조기강도 개선 가능성에 분석을 하였다. 미소수화열 측정결과 플라이애쉬를 10, 20, 30% 치환한 경우 강도에 영향을 줄 수 있는 제 1 Peak의 발열량 및 발현 시간이 OPC 배합보다 낮고 늦게 나타나고 있으며, CSA 및 제지애시를 혼입할 경우 발열량이 증가하고 시간도 단축되는 것으로 나타났다. 특히 제지애시를 혼합할 경우 강도에 영향을 줄 수 있는 제 2 Peak의 발현 시간 및 발열량이 OPC와 유사한 것으로 나타났다. 응결시간의 경우 CSA 및 제지애시를 혼입할 경우 플라이애쉬 배합보다 단축되는 것으로 나타났으며, 이는 미소수화열 발열량과 상관성이 있는 것으로 나타났다. 압축강도의 경우 플라이애쉬 배합에 CSA 및 제지애시를 혼입항 경우 조기강도 증진효과가 있는 것으로 나타났으며, 특히 제지애시를 혼입할 경우 강도 증진이 효과적으로 나타나는 것으로 분석되었다. 따라서 플라이애쉬를 다량 사용할 경우 이에 따르는 조기강도 하락 방지에 CSA 및 제지애시가 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 검토되었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제3권4호
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• pp.301-306
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• 2015

이 연구에서는 해양 콘크리트의 균열저항성 및 내구성을 향상시킨 고성능 해양 콘크리트 개발 연구의 일환으로 광물질 혼화재를 혼입한 콘크리트의 강도, 수화발열 특성 및 염해저항성에 대한 해석적 평가를 실시하였다. 고로슬래그와 플라이애시를 광물질 혼화재로 검토하였으며, 고로슬래그 치환율은 70%까지 플라이애시 치환율은 40%까지 검토하였다. 해석검토 결과, 고로슬래그 및 플라이애시 치환은 모두 압축강도를 크게 저하시키는 결과를 보였으며, 수화발열 특성에서는 고로슬래그는 영향이 적은 반면, 플라이애시는 수화발열량 저감에 크게 효과가 있는 것으로 나타났다. 염소이온 침투 특성에서는 고로슬래그는 침투저항성을 증대시키는 반면, 플라이애시는 저하시키는 경향을 보였다. 해석적 평가를 통해 수화열과 염해내구성을 동시에 고려할 경우, 적절한 양의 고로슬래그와 플라이애시를 함께 사용한 3성분계 시멘트 배합 구성이 효과적일 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제51권4호
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• pp.359-370
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• 2018

기존 연구에서 초임계$CO_2$($scCO_2$)-물-순활골재 반응을 이용한 폐콘크리트 순환골재의 중성화(pH 저감) 처리에서 가장 문제시되었던 오랜 처리시간의 한계(최대 50일)를 최소 3시간까지 단축하는 배치실험과 칼럼실험을 수행하였다. 모르타르(골재를 포함하지 않은 시멘트+모래 혼합체)와 모르타르에 골재를 포함하는 2 종류의 순환골재를 실험에 사용하였다. 입자 크기별로 분류한 세 종류의 폐모르타르 시료에 대하여 $scCO_2$-물-폐모르타르 반응 시간을 1시간부터 24시간까지 다하게 설정하여 반응시킨 후, 폐모르타르의 pH가 지속적으로 9.8 이하로 낮게 유지되는 최소 반응시간을 결정하는 용출 배치실험을 실시하였다. 실제 현장에서 다량의 순환골재를 중성화 처리하는 경우 비평형상태에서 용출이 발생하는데, 이러한 kinetic 효과를 고려한 순환골재의 실제 pH 저감 효율을 측정하고자 대형 칼럼 연속 용출 실험을 실시하였다. 배치실험의 경우, 고압셀 내부에서 3차 증류수 70 mL와 순환골재 시료 35 g을 혼합한 후 100 bar, $50^{\circ}C$ 조건에서 1시간 ~ 24시간 동안 반응시켜 중성화 처리하였다. 처리 후 건조시킨 폐모르타르 시료 10 g + 증류수 50 ml의 비율(1:5 비율)로 혼합하여 10분 동안 150 rpm으로 교반한 후 정치시키고, 총 15일 동안 용출시간 별로 용출수의 pH를 측정하였다. 중성화 처리 후 순환골재의 광물학적 변화를 확인하기 위하여 처리 전/후 XRD, TG/DTA 등의 분석을 실시하였다. 대형 칼럼(직경 16 cm, 높이 1 m) 용출실험을 위해 순환골재 2 종류를 대상으로 3시간 동안 중성화 처리한 순환골재와 처리하지 않은 순환골재로 칼럼을 충진한 후, 증류수를 칼럼 상부에 설치된 스프링클러를 통하여 일정하게 총 220 L를 주입하였다. 칼럼에 충진된 순환골재를 통과하여 하부로부터 유출되는 유출수의 pH와 $Ca^{2+}$ 농도를 시간별로 측정하였다. 배치실험 결과 폐모르타르 시료(직경 10 ~ 13 mm)의 경우 3시간의 중성화 처리에 의해 용출액의 pH가 법적 허용기준인 9.8이하를 유지하는 것으로 나타났다. $scCO_2$ 반응 후 골재의 XRD, TG/DTA 분석 결과, 중성화 처리에 의해 시멘트 모르타르의 주성분인 포틀랜다이트($Ca(OH)_2$) 성분이 감소한 반면 방해석($CaCO_3$)이 2차 광물로 생성됨을 알 수 있었다. 칼럼 실험 결과 중성화 처리한 순환골재의 용출수는 kinetic 효과를 고려한 경우에도 굵은골재와 잔골재 모두 용출수의 pH가 9.8 이하로 유지되어, $scCO_2$를 이용한 순환골재의 3시간 중성화 처리에 의해 건설현장에서 재활용이 가능한 것으로 밝혀졌다.

• 자원환경지질
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• 제54권2호
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• pp.285-297
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• 2021

전세계적으로 해체 대상 원자력 시설이 증가하고 있으며, 이러한 원자력 시설을 해체하게 되면 수십만 톤의 콘크리트, 토양, 금속 등의 폐기물이 발생한다. 따라서 고상 방사성 폐기물 감용 및 재활용 기술에 대한 기존 연구를 면밀히 검토할 필요가 있다. 폐콘크리트 미분말은 소성 및 분쇄와 같은 추가적인 공정을 통하여 재수화 반응이 일어나며, 시멘트 수화 반응 및 고화체 압축강도에 영향을 미치는 주요 화합물인 aluminate (C3A), C4AF, C3S, ��-C2S가 생성된다. 기존 연구를 통하여 폐콘크리트 미분말을 재생 시멘트로 재활용할 수 있음을 확인하였으나, 골재의 혼입으로 인한 고화체의 강도 저하와 같은 문제점에 대한 해결방안은 현재까지 연구되지 않았다. 이러한 문제점을 보완하기 위하여 산업부산물인 고로슬래그, 비산회를 성분 조정재로 혼합하여 재생 시멘트의 성능을 증진시키는 연구가 수행되었으며, 고화체의 압축강도가 증진되는 것을 확인하였다. 그러나, 폐토양을 재활용한 비소성 시멘트의 제조에 대한 연구는 많이 수행되지 않았다. 폐토양 내 함유된 일라이트와 제올라이트는 방사성 핵종에 대한 흡착능이 우수하며, 이를 고화재로 재활용하면 원전 해체 폐기물의 부피를 저감함과 동시에 방사성 폐기물을 안전하게 담지할 수 있는 효과를 도출할 수 있다. 이러한 이유에서 폐토양 내 점토 광물을 이용한 비소성 시멘트의 제조에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 기존에 수행된 국내외 연구를 통하여 원전 해체 폐기물인 콘크리트의 재생 시멘트로서 재활용 가능성 및 개선 방안과 더불어 폐토양 내 점토 광물을 이용한 비소성 시멘트 제조에 대한 연구 필요성에 대하여 고찰하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.307-315
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• 2008

본 연구에서는 고가의 실리카퓸의 대체 재료로서 메타카올린을 사용할 목적으로 광물질 혼화재와 혼합사용한 고강도콘크리트의 특성을 검토하였다. OPC 100%와 고로슬래그시멘트, 그리고 OPC와 플라이애쉬 20% 사용한 배합을 기준배합으로 하였으며, 각각의 배합에 실리카퓸과 메타카올린을 20% 범위 내에서 혼합하여 대체하였다. 실험 결과, 목표 유동성을 만족한 기준 배합에 대하여 실리카퓸만 대체하였을 경우에는 점성이 저하되었으며, 슬럼프플로우는 감소하였고, 공기량은 증가하였다. 이에 비하여 메타카올린의 사용량이 증가할수록 콘크리트의 점성이 증가되면서 슬럼프 플로우는 증가하였고, 공기량은 감소, 그리고 고성능감수제 사용량도 감소하였다. 경화 콘크리트의 특성은 압축강도와 초음파 속도, 그리고 단위용적질량이 메타카올린 사용량에 따라 증가하였는데, 이러한 원인은 굳지 않은 콘크리트의 공기량에 영향을 받는 것으로 판단되어 고강도콘크리트는 공기량을 조절하는 것이 중요한 항목으로 나타났다. 따라서 고강도콘크리트용 혼화재로서 실리카퓸의 대체 재료로서 메타카올린의 활용이 가능할 것으로 전망되며, 혼합 사용하는 경우에는 유동성과 강도 특성을 고려하여 실리카퓸과 메타카올린은 각각 10% 정도가 적정 사용량인 것으로 판단된다.