• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.101-109
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• 2013

최근 전세계는 급격한 기후조건과 환경변화에 의해 냉난방 에너지 사용이 증가되고 있으며 이는 화석 연료 사용량 증가와 함께 $CO_2$ 배출량 상승, 지구 온난화 등 환경과 에너지에 대한 수많은 문제를 유발하고 있어 세계 각국은 온실가스 배출 및 에너지 소비 감소를 위한 대응책을 마련하고 있다. 우리나라 또한 정부의 '저탄소 녹색 성장' 및 '친환경 주택 건설기준 및 성능' 등의 정책을 선포하는 등 건물 부분에 있어 환경과 에너지 관리에 대한 노력을 하고 있다. 우리나라의 총 에너지 소비량 중 건물 부문이 차지하는 비율은 약 25%에 달하며 다른 산업 분야에 비해 연간 에너지 소비 증가율이 높은 편이다. 건물에서 에너지 손실이 가장 큰 부위는 외피로서, 이 부분의 에너지 손실을 감소하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으나 이는 대부분 창호 및 단열재를 사용한 연구이며 건물 외피의 70% 이상을 차지하고 있는 콘크리트에 대한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 건물의 에너지 손실을 최소화하기 위해서는 콘크리트 자체에서 단열성능을 확보할 수 있어야 하며 이에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구는 콘크리트의 단열성능을 확보하면서 구조용으로 사용이 가능한 콘크리트를 개발하기 위한 실험을 진행하였다. Test 1의 실험결과로써, Micro Foam Admixture (MFA)를 사용한 콘크리트는 슬럼프 경시변화가 개선되었으며, MFA의 혼입율을 증가할 경우 압축강도는 감소되고 열전도율은 증가되는 결과를 나타내었다. Test 2의 실험결과에서는 물시멘트비 변화시 물시멘트비 증가에 따라 압축강도는 감소하였고 열전도율은 증가하였다. 그러나 잔골재율 변화에 대한 물성 및 열적 특성은 큰 차이를 나타내지 않았다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.49-55
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• 2011

국내에서는 알칼리-실리카 반응에 의한 피해사례가 거의 보고된 바 없었고, 골재의 품질도 양호한 것으로 알려져서 알칼리-실리카 반응에 대하여 안전하다고 평가되었다. 그러나 최근 국내 일부 고속도로 콘크리트 포장구간에서 알칼리-실리카 반응에 의한 피해 사례가 보고되어 알칼리-실리카 반응에 대한 대책과 억제방안이 요구되고 있는 실정이다. 따라서 이 논문에서는 국내 콘크리트용 굵은골재를 대상으로 ASTM C 1260 촉진 모르타르 봉 시험방법을 이용하여 광물성 혼화재인 플라이애쉬, 고로슬래그미분말, 실리카퓸의 종류 및 혼입률에 따른 알칼리-실리카 반응성을 평가하고자 하였다. 혼화재 무첨가의 경우 재령 14일에 실트암과 이암은 'potentially deleterious expansion'으로, 규장질유리질 응회암과 안산암-1은 'innocuous and deleterious'로 판정되었다. 플라이애쉬 10, 20, 30% 혼입의 경우 플라이애쉬 10%를 혼입한 이암을 제외한 모든 시험편에서 재령 14일에 'innocuous behavior'로 판정되었으며, 고로슬래그 미분말 30, 40, 50% 혼입의 경우에는 모든 시험편에서 재령 14일에 'innocuous behavior'으로, 실리카퓸 5, 7.5, 10%를 혼입한 경우에도 모든 시험편에서 재령 14일에 'innocuous behavior'로 판정되어 광물성 혼화재의 알칼리-실리카 반응 억제 효과를 확인하였다. 따라서 현장여건에 따라 선택적으로 적용 가능할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.109-116
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• 2017

본 연구에서는 콘크리트 중의 철근부식의 보수로 전기방식법을 적용할 경우의 탈염, 부식복원 및 구조거동을 효과적이고 정량적으로 평가하였다. $160{\times}160{\times}1000mm$의 콘크리트 시편을 제작하였으며 피복두께 20 mm의 원형철근 3본을 매립하였으며 콘크리트 타설 시 염소이온 5.0%를 혼입하여 철근부식을 가속한 뒤 전기방식을 인가하였다. 전기방식 전류는 직류 $750mA/m^2$를 2, 4, 8주간 인가하였다. 결과로서 탈염효과는 인가 기간에 따라 증가하였으며 최대 탈염비는 8주간의 인가 시 64.7-83.7%로 측정되었다. 이는 시멘트계에서 염소이온의 50-60%가 고정화됨을 고려할 때, 일정량의 고정화된 염소이온 역시 탈염된 것으로 판단된다. 또한 부식상태는 8주간의 전기방식 이후에도 $6.5mA/m^2$의 부식 전류 및 330 mV (vs. SCE)의 부식전위를 나타내 여전히 부식이 존재함을 확인하였다. 구조거동에 있어 부식의 증가로 인해 콘크리트의 최대하중은 증가하였으나, 전기방식을 적용함에 따라 오히려 최대하중은 감소하였으나 Control시편보다는 상회한 값을 나타내 전기방식이 구조적 악영향은 없음을 확인하였다.

• 한국산림과학회지
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• 제106권1호
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• pp.70-76
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• 2017

임도포장공법 중 현재 많이 시공되는 콘크리트 포장은 하부지반의 침식으로 인해 균열이 많이 발생하며, 경사가 급한 경우 결빙으로 인하여 임도로서 역할을 수행할 수 없으며, 그리고 콘크리트가 갖고 있는 유해성(6가 크롬 등) 때문에 산림을 건강의 목적으로 생각하는 국민정서에 반하는 단점이 있다. 이러한 측면에서 본 연구는 콘크리트 포장의 문제점을 보완하기 위해 친환경 고화재를 이용하여 경북 고령군 쌍림면에 시설된 임도 85 m에 시험포장을 실시하여 임도포장의 공정과 비용, 강도와 다짐도를 조사하였다. 임도포장공정은 요소작업별로 준비작업, 노면 터파기, 노면 고르기, 하부지반 다짐, 거푸집 설치, 유용토 채취 및 선별, 믹싱, 포설, 다짐, 양생으로 이루어지며, 일위대가를 통한 개략적인 단가산출을 한 결과 콘크리트 포장의 경우는 일반적으로 노무비, 재료비, 경비를 합한 총 38,681원/$m^3$, 친환경 고화재의 경우 총 합계 38,245원/$m^3$으로 시공비용은 비슷하게 나타났다. 또한 양생기간에 따른 강도 특성을 알아보기 위하여 비파괴시험인 슈미트 해머 시험을 실시한 결과 양생기간 7일은 10.5~13.5 MPa, 14일은 18.1~22.7 MPa, 28일은 20.8~23.0 MPa로 양생기간 14일에서 강도증가 폭이 가장 높게 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권3호
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• pp.1040-1046
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• 2010

급속경화 콘크리트의 가장 큰 단점은 단시간 내에 발생하는 급격한 수화발열 반응으로 인해 초기팽창이나 수축이 매우 크게 일어나 균열이 발생할 가능성이 높다는 것이다. 그러나 플라이 애시가 사용되면 콘크리트의 수화열을 낮출 수 있으므로 초기팽창과 수축을 현저히 줄일 수 있어 균열발생 억제에 효과적일 수 있다. 초속경 라텍스개질 콘크리트(VES-LMC)는 우수한 재료특성에도 불구하고, 재료 자체의 높은 수화열로 인해 균열이 발생하는 사례가 보고되고 있다. 따라서 본 논문에서는 플라이 애시를 VES-LMC에 적용할 수 있는 방법을 고안하여, 균열에 대한 안정성을 확보하기 위한 연구를 수행하였다. 울트라파인 플라이 애시(Ultra-Fine Fly Ash ; UFFA)를 사용하여 조기강도 저하의 단점이 극복된 조건에서, 초기 수화열을 낮추고 수축을 저감하여 균열안정성을 확보할 수 있도록 하였다. 실험결과 조기 압축강도는 UFFA 혼입률이 증가함에 따라 다소 감소하지만, 재령 28일 강도는 통계학적으로 유사한 것으로 나타났다. 초기수축 실험결과 UFFA가 단위시멘트량대비 15%에서 20%까지 치환되면 최대수축을 43~47%까지 줄일 수 있어 초기수축 억제에 매우 효과적이므로 균열에 대한 안정성을 확보할 수 있는 것으로 나타났다.

• 자원리싸이클링
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• 제29권1호
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• pp.53-61
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• 2020

본 연구는 시멘트 대비 산업부산물을 90% 이상 대체한 친환경 결합재를 이용하여 저강도·고유동을 갖는 지반보수용 기포콘크리트 소재를 개발하기 위한 연구로서, 산업부산물을 다량 활용시 발생하는 기포콘크리트의 초기 침하율 및 체적변화를 개선하기 위하여 CSA(Calcium sulfo aluminate)를 소량 대체하여 기초특성을 평가하였다. 기포콘크리트용 친환경 결합재 대비 CSA의 대체율은 2.5, 5, 10%로, 굳지않은 특성, 경화특성, 공극구조 및 수화물을 분석하였다. 실험결과 친환경 결합재 사용시의 높은 침하깊이를 CSA 2.5% 사용만으로도 개선할 수 있었으며, 그로인해 경화 후에도 타설된 시험체의 상중하의 중량편차도 개선되었다. CSA 첨가에 따라 공극구조도 작고 균일한 사이즈의 독립기포 형성에 기여하였으며, 초기강도는 개선되었다. 그러나 CSA의 혼입률의 증가에 따라 장기강도는 감소하였으나, 5% 이하를 사용할 경우 목표강도를 만족하였다. 이로써 산업부산물을 다량 활용한 친환경 결합재에 CSA의 2.5% 첨가만으로도 목표성능의 저강도 고유동을 갖는 지반 보수용 기포콘크리트 제조가 가능한 것을 확인하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.166-173
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• 2019

본 연구에서는 오토클레이브를 활용한 촉진양생 조건에서 실리카 원료의 반응 특성 및 이를 활용한 무기계 MiDF 콘크리트의 기초 특성을 검토하였다. 다양한 나노 물질의 반응성을 알아보기 위한 용출 특성 실험에서 오토클레이브 양생 시 Si 이온의 용출은 비결정질의 원료에서 더 높게 나타났다. 상수 분위기에서 오토클레이브 양생된 고형물은 비결정질 원료일수록 높은 질량 감소를 보였는데, 이는 이온의 용출량이 높기 때문으로 사료된다. $Ca(OH)_2$ 수용액 조건에서는 비결정질 원료가 많은 질량 증가를 보였는데, 이는 C-S-H의 생성에 기인한 것이다. 나노 실리카 재료가 MiDF의 특성에 미치는 실험에서 실리카 퓸은 대체율 5.5%까지 MiDF의 압축강도 증가와 흡수율 감소에 기여하였고, 비결정질의 고분말도 나노 실리카는 대체율이 증가함에 따라 압축강도는 저하하였지만 흡수율 감소에 기여하였다. 또한 나노 실리카를 첨가한 시험체는 기대와 달리 10,000nm 이하의 공극은 증가하였지만, 10,000~100,000nm 범위의 공극은 감소하는 것으로 나타났다. 이상의 결과를 통해 비정질의 나노 사이즈 실리카를 활용하여 MiDF 콘크리트의 공극 및 흡수율을 저감이 가능함을 알 수 있었다. 그러나 목표로 하였던 50~10,000nm 사이의 공극을 줄이기 위해서는 시멘트 매트릭스에 나노 재료를 더욱 잘 분산시키는 것이 필요할 것이며, 이에 관한 연구가 지속될 필요가 있다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권1호
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• pp.66-74
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• 2021

본 연구의 목적은 보통 포틀랜드 시멘트의 치환재로서 개질 플라이애시의 적용 가능성을 평가하는 것이다. 실험변수는 시멘트 대비 플라이애시와 개질 플라이애시의 치환율 10%, 20%, 30% 및 40%와 양생온도 5, 20 및 40℃이다. 개질 플라이애시를 혼입한 콘크리트의 굳지 않은 콘크리트 특성(유동성, 공기량, 블리딩, 응결특성), 역학적 특성(압축강도) 및 수화생성물을 측정하고 일반 플라이애시 혼입 콘크리트와 비교하였다. 실험결과, 개질 플라이애시는 일반 플라이애시보다 콘크리트의 블리딩량 감소 및 조기 압축강도 향상에 유리하였다. 일반 플라이애시를 이용한 콘크리트의 압축강도 대비 개질 플라이애시 콘크리트의 압축강도 증가율은 재령 1일에서 양생온도 5℃인 경우 평균 128%, 양생온도 20℃인 경우 약 153%, 양생온도 40℃에서는 약 113%이었다. 이들 증가율은 재령 28일에서는 양생온도에 관계없이 약 108% 수준이었다. X선 회전 분석결과, 개질 플라이애시 페이스트에서 측정된 수산화칼슘 생성양은 플라이애시 페이스트에서 보다 적었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.86-94
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• 2020

고 흡수성 폴리머(SAP)가 콘크리트에 혼입되면 슬럼프가 급격하게 감소하여 시공성이 저하되며, 수분 흡수·방출 과정으로 내부 양생 효과를 얻을 수 있고, 콘크리트의 내부 공극을 증가시킨다. 본 연구에서는 감수제를 사용하여 시공성을 확보한 SAP 혼입 콘크리트의 압축강도 및 동결융해 저항성, 염화물 침투 저항성을 평가하여 내부 양생과 공극의 영향을 평가하였다. 또한 콘크리트의 양생 조건을 수중 양생과 봉함 양생으로 구분하여 SAP의 내부 양생 효과를 평가하였다. 실험 결과, SAP 혼입율이 증가할수록 감수제 사용량은 증가하였으며, 압축강도는 SAP 혼입율 1.5%가 가장 큰 압축강도를 나타냈다. 특히, 봉함 양생의 경우 수중 양생보다 큰 압축강도를 나타냈으며, 유효 물-시멘트 비 감소와 내부 양생 효과에 의해 압축강도가 증가한 것으로 판단된다. SAP를 1.0~1.5% 혼입하면 AE제를 혼입한 경우와 유사하게 동결융해 저항성이 개선되었으며, SAP를 1.0% 이상 사용하면 염화물 침투 저항성이 개선되었다. 최적의 SAP 혼입율은 1.5%이며, 2.0% 이상의 혼입율은 압축강도 및 동결융해 저항성에 악영향을 준다.

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