• 콘크리트학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.121-127
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• 2012

지금까지 연구된 고인성 섬유 복합체의 주요 결합재는 시멘트이다. 이 연구의 목적은 시멘트를 전혀 사용하지 않은 고로슬래그 기반 알칼리 활성 모르타르와 PVA(polyvinyl alcohol) 섬유를 이용하여 고인성을 나타내는 복합체에 대한 가능성을 검토하는 것이다. 이를 위하여 알칼리 활성화제 종류에 따라 균일한 섬유 분산성을 확보하면서 섬유 혼합을 용이하게 하기 위한 적절한 모르타르의 유동성 및 점성을 갖는 두 가지 배합을 결정하였고, 복합체의 기본적인 성능을 평가하기 위하여 슬럼프 플로, 압축강도, 일축인장, 휨 실험을 수행하였다. 실험 결과 두 가지 배합의 슬럼프 플로는 평균 465 mm로 나타났고, 약 2% 정도의 인장 변형 성능과 다중 미세균열을 나타내는 것을 확인하였다. 이를 통하여 시멘트를 전혀 사용하지 않고도 변형률 경화 거동에 의한 고인성을 나타내는 섬유 복합체의 개발 가능성을 입증하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권1호
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• pp.1-12
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• 2021

본 연구에서는 가장 대표적인 AAM 중 하나인 규산나트륨 적용 AAS의 수화물 구성에 대한 화학양론 모델을 개발하고, 이 결과를 열역학적 모델 결과와 비교하였다. 기본적으로 Chen and Brouwers(2007a)의 모델을 기반으로 하였으며, 일부 수화물에 대한 최신의 데이터베이스를 적용해 일부 개선하였다. 계산된 AAS에 대한 결과는 또한 OPC의 그것과도 비교되었다. AAS의 화학양론 모델 기반 수화물의 부피 구성비는 열역학적 모델 결과에 비해 약 최대 20% 이내에서의 차이가 발견되었으며, w/b 및 활성화제량에 의한 변화량의 추이 역시 열역학적 모델의 결과의 그것과 거의 동일하였다. 특히 고정수량과 공극비는 두 가지 모델에 의한 계산 결과가 약 10% 이내의 차이로 근접하였다. 특히 고정수량의 결과는 실험값과도 거의 동일하였다. 그러나 수화물 및 기타 공극 등 각 상들의 부피에 의해 민감하게 결정되는 값인 화학수축의 경우 열역학적 모델에 비해 화학양론적 모델의 계산결과는 실험결과와 차이가 컸다.

• 한국세라믹학회지
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• 제52권6호
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• pp.483-488
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• 2015

Blast furnace slag(BFS) is well known for its hardening mechanism in ordinary Portland cement with alkali activation due to its latent hydraulic property. The possibility of using calcium compound as activator for BFS has been investigated in this study. The hydration properties of calcium compound activated BFS binders were explored using heat of hydration, powder X-ray diffraction and compressive strength testing. Heat of hydration results indicate that the hydration heat of BFS is lower than OPC paste by about 50%. And ettringite as hydration product was formed continuously as the calcium sulfate was decreased. The maximum compressive strength of hardened BFS mortar at 28 days is confirmed to be 83% as compared with hardened OPC mortar.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제9권3호
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• pp.120-128
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• 2005

콘크리트용 혼화재료로 고로슬래그미분말은 경제적, 환경적 이점뿐만 아니라, 고강도, 내해수성, 내화학성과 같은 성능개선의 효과도 있다. 고로슬래그미분말이 콘크리트용 재료로서 아주 유용한 자원임에도 불구하고, 초기 강도의 저하로 인한 거푸집의 해체 및 순환의 문제로 공사기간이 지연되어 공사비의 증가 등의 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 고로슬래그미분말 혼합 모르타르의 초기 강도의 증진을 위하여, 다양한 알칼리 자극제를 혼합 사용하여, 모르타르의 유동성 및 압축강도 특성을 평가하였다. 또한 알칼리 자극제의 혼합에 따른 수화 반응 성상을 알아보기 위하여, XRD 분석, 미소수화열 및 $Ca(OH)_2$를 정량하였다. 실험결과 유동성과 응결시간에 대한 단점을 고로슬래그미분말로 보완하고, 적당한 알칼리 자극제의 선택과 첨가량을 조절하여 사용한다면, 고로슬래그미분말을 콘크리트에 사용하여도 초기 강도 저하 없이 사용가능할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.31-45
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• 2009

본 연구에서는 레디믹스트(Ready-mixed) 숏크리트 개발을 위해 숏크리트 혼화재로 산업부산물인 고로슬래그 미분말을 적용하였을 때, 이에 따른 현장적용성을 평가하고자 하였다. 우선, 고로슬래그 미분말의 강도발현 특성 및 환경적 불안정 요인을 파악하고자 SEM분석 및 중금속 용출시험을 수행한 후 다양한 실험변수들을 적용하여 실내실험과 현장실험을 수행하였다. SEM분석과 중금속용출 실험결과, 고로슬래그 미분말의 혼입으로 인해 솟크리트 조직의 치밀화 및 유해항목 미검출로 인한 환경적 안전성을 확인하였다. 실내실험과 현장실험결과, 고로슬래그 미분말은 일반 Plain 배합보다 강도증진 및 내구성 개선효과가 우수하게 나타났으며, 알칼리활성제 혼입을 통해 기존 고로슬래그 미분말의 수화반응의 지연으로 인한 초기강도발현의 문제점을 다소 효과적으로 개선시킬 수 있는 계기가 되었다고 판단된다. 또한 고로슬래그 미분말의 적정 혼입량은 30% 이내로 적용하는 것이 바람직하며, 경제성 측면에서도 실리카 흄 가격의 약 5% 정도의 수준으로 저렴하기 때문에 산업부산물인 고로슬래그 미분말의 경제적 재활용 및 분말형 레디믹스트 숏크리트 개발에도 적용이 충분히 가능할 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.74-82
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• 2017

본 연구는 고로슬래그 미분말(GGBFS), 플라이 애시(FA) 그리고 칼슘설포알리미네이트(CSA)를 혼합한 활성화된 삼성분계 시멘트의 강도와 건조수축에 대한 연구결과이다. 활성화된 삼성분계 시멘트(ATBC) 모르타르의 물-결합재 비는 0.4이다. GGBFS의 치환율은 100%, 80%, 70% 그리고 60%이며, FA는 10%, 20%, 30% 그리고 40%, CSA는 0%, 10%, 20% 그리고 30% 치환비율로 설정하였다. 혼화제는 폴리카르폭실계를 사용하였다. 활성화제는 결합제 질량에 대해 10% 수산화나트륨(NaOH) + 10% 규산나트륨($Na_2SiO_3$)을 사용하였다. 실험은 미니 슬럼프, 응결시간, V-funnel, 물흡수율, 압축강도 그리고 건조수축을 측정하였다. 실험결과 모든 배합에서 혼화제의 양, V-funnel 그리고 압축강도는 CSA 양이 증가함에 따라 증가하였다. 또한 응결시간, 물 흡수율과 건조수축은 CSA가 증가함에 따라 감소하였다. 강도증가와 건조수축 감소의 가장 큰 원인 중 하나는 CSA와 활성화제에 의한 GGBFS의 수화반응 촉진 때문이다. CSA의 혼합양은 활성화된 삼성분계 시멘트의 강도 증가와 건조수축 감소에 중요 영향요인이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.117-124
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• 2014

온실가스 배출로 인한 환경 문제가 전 세계적으로 대두되고 있으며 시멘트 산업의 $CO_2$ 배출 비중은 매우 큰 실정이고 앞으로도 시멘트의 지속적인 수요가 필요하다. 이 연구에서는 시멘트 생산에 의한 $CO_2$ 배출과 환경 부하를 감소시키기 위해 산업부산물인 고로슬래그를 활용하여 소성을 거치지 않은 알칼리활성 시멘트의 개발을 위한 기초 물성 실험을 실시하였다. 2차 제품으로의 활용 등 양생에 따른 특성을 비교하기 위하여 상압 증기 양생 등 양생 조건을 다르게 하여 실험을 진행하였다. 모르타르 경화체를 통한 휨 압축강도 측정으로 역학적 특성을 파악하고 내산성 내염화물 침투성 등 화학적 특성을 파악하였으며 XRD, SEM 실험을 통해 수화 반응 메커니즘을 분석하였다. 이 실험 결과로부터 보통 포틀랜드 시멘트와 비교하여 우수한 역학적 화학적 특성을 확인하였고, 뛰어난 내구성을 요구하는 지하구조물이나 수중 및 해중 구조물에 적용이 가능할 것으로 예상된다. 증기 양생을 통한 우수한 장기강도를 바탕으로 콘크리트 2차 제품에 시멘트 대체제로 활용이 가능할 것으로 예상되며 지속적인 연구를 통해 문제점을 해결하여 우수한 경제성 및 환경부하를 줄일 수 있는 효과가 기대된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.405-412
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• 2008

친환경 콘크리트 개발의 의미와 한계를 파악하기 위해 알칼리 활성 경량콘크리트 6배합이 실험되었다. 무시멘트 친환경 결합재를 생산하기 위해 고로슬래그와 분말형 규산나트륨이 각각 모재와 활성화제로 이용되었다. 최대직경 13 mm의 경량골재가 굵은골재로 이용되었으며, 최대직경 5 mm의 경량골재가 천연모래의 용적비로 0, 15, 30, 50, 75 및 100% 치환되었다. 굳지 않은 콘크리트에서는 시간경과에 따른 슬럼프 변화가 측정되었으며, 굳은 콘크리트에서는 재령에 따른 압축강도 발현속도, 할렬인장강도, 파괴계수, 탄성계수, 응력-변형률 관계, 부착강도 및 건조수축 변형률이 측정되었다. 실험된 알칼리 활성 경량콘크리트의 압축강도는 경량 잔골재 치환율이 30% 이상일 때 급격히 감소하였다. 특히 사용된 경량골재의 불연속 입도분포는 콘크리트의 역학적 특성들을 나쁘게 만들었다. 알칼리 활성 경량콘크리트의 역학적 특성들은 보통포틀랜드시멘트 경량콘크리트를 위해 제시된 ACI 318-05 및 EC 2 설계기준 또는 Slate 등의 제안모델들과 비교되었다. 또한 측정된 응력-변형률 관계는 보통포틀랜드시멘트 경량콘크리트의 실험 결과에 근거하여 제시된 Tasnimi의 모델과 비교되었다. 실험 결과와 각 제안 모델들과의 비교는 잘 일치하지 않았다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.104-111
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• 2015

본 연구는 혼합 활성화제에 의한 알칼리 활성화 슬래그 시멘트(AASC)의 역학적 특성에 관한 연구이다. 사용된 활성화제는 황산칼슘($CaSO_4$, 이하 CS), 황산나트륨($Na_2SO_4$, 이하 SS) 및 수산화나트륨(NaOH)이다. 황산염은 슬래그 중량의 2.5, 5.0, 7.5 및 10.0%로 치환하여 사용하였으며, NaOH는 2M 및 4M 농도의 수용액으로 사용하였다. 본 연구에서는 황산염(CS 및 SS) 치환율에 따른 배합(4가지 배합)과 2M 및 4M의 각각의 NaOH 수용액에 치환된 황산염을 혼합하여 시험체를 제작하였다. 시험체는 총 24가지의 배합에 따라 페이스트로 제작되었으며, 물-결합재 비는 0.5로 하였다. 경화된 시험체에 대해서 압축강도, 휨강도, 초음파속도(UPV), 흡수율 및 XRD 분석을 수행하였다. CS의 활성화제를 사용한 경우는 7.5% CS 치환율, 2M NaOH 수용액 + 5.0% CS 치환율 및 4M NaOH 수용액 + 5.0% CS 치환율의 시험체에서 최고의 압축강도를 나타내었다. 또한, SS의 활성화제를 사용한 경우는 10.0% SS 치환율, 2M NaOH + 7.5% SS 치환율 및 4M NaOH + 2.5% SS 치환율에서 최고의 압축강도 발현을 나타내었다. 휨강도, UPV 및 흡수율은 압축강도 발현 결과와 유사한 경향을 나타내는 것을 알 수 있었으며, XRD 분석결과 시험체 내에 생성된 반응물질은 ettringite, CSH 및 실리케이트계 수화물인 것으로 나타났다. AASC에서 황산염과 NaOH의 혼합 사용은 황산염의 단독 사용의 경우와 비교하여 일정 수준의 농도 범위에서 강도를 향상시키고 조직을 치밀화 시키는 등의 긍정적인 영향을 미치는 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.299-308
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• 2016

본 연구에서는 플라이애시와 고로슬래그시멘트를 혼합한 결합재에 알칼리 활성화제와 해수 및 증류수를 사용하여 제작한 경화된 시편에 대해 물리적 및 미세구조 특성을 분석하였다. 플라이애시와 고로슬래그시멘트의 결합재 혼합 중량비는 6:4, 7:3 및 8:2로 하였으며, 수산화나트륨과 규산나트륨을 결합재의 각각 5wt%로 하여 활성화제로 사용하였다. 재령 3, 7 및 28일에 대해 압축강도 및 흡수율을 측정하였으며, 재령 28일에 XRD, TGA 및 MIP 시험을 실시하였다. 배합수의 종류와 관계없이, 알칼리 활성화된 결합재는 고로슬래그시멘트 혼합비가 증가할수록 ettringite 및 C-S-H의 생성량이 많아졌으며, 또한 50 nm 보다 큰 공극들이 줄어듦에 따라 압축강도가 높아지는 결과를 보여주었다. 본 연구의 모든 배합에 대해서 공통적으로 확인된 반응생성물로는 C-S-H, $Ca(OH)_2$ 및 calcite인 것으로 나타났다. 해수를 사용한 시편들과 증류수를 사용한 시편들 내에 생성된 주요 반응생성물의 차이는 hydrocalumite인 것으로 나타났다. 각각의 결합재 혼합 중량비에 대해서 증류수 및 해수 사용에 따른 시편들의 압축강도에서는 배합수로 해수가 사용되더라도 증류수가 사용된 시편과 대체적으로 유사한 강도발현을 나타내었으며, 또한 재령에 따른 강도증진율이 증류수가 사용된 시편보다 뛰어난 경우도 확인되었다. 배합수로서의 해수 사용은 해수에 함유되어 있는 염화 이온(Cl-)이 결합되면서 생성된 hydrocalumite가 공극을 매우면서 시편 내의 총공극용적을 감소시키는 것으로 나타났다.