• Advances in concrete construction
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• 제15권5호
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• pp.333-348
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• 2023

Fast infrastructure development boosts the demand for shotcrete. Despite sand and stone being the most common coarse and fine aggregates for shotcrete, excessive exploration of these materials challenges the ecological environment. This study utilized an industrial solid waste, high-titanium heavy slag, blended with steel fibers to form Wet Shotcrete of Steel Fiber-reinforced High-Titanium Heavy Slag (WSSFHTHS). It investigated its workability, shotcrete performance and mechanical properties under different water-to-cement ratios, fly ash content, superplasticizer dosage, and steel fiber content. The tunnel excavation and support were investigated by conducting finite element numerical simulation analysis and was used in 3 tunnel lining pipes in Zhonggouwan tailing pond. The major findings are as follows: (1) The water-to-cement ratio (w/c ratio) significantly impacted the compressive strength of WSSFHTHS. The highest 28-day compressive strength of 60 MPa was achieved when the w/c ratio was 0.38; (2) Adding fly ash improved the workability and shotcrete performance and strength development of WSSFHTHS. The best anti-permeability performance was achieved when the fly ash constituted 15%, with the lowest permeability coefficient of 4.596 × 10-11 cm/s; (3) The optimum superplasticizer dosage for WSSFHTHS is 0.8%. It provided the best workability and shotcrete performance. Excessive dosage resulted in water bleeding and poor aggregate encapsulation, while insufficient dosage decreased flowability and adversely affected shotcrete performance; (4) The dosage of steel fibers significantly impacted the flexural and tensile strength of WSSFHTHS. When the steel fiber dosage was 45 kg/m³, the 28-day flexural and tensile strengths were 8.95 MPa and 6.15 MPa, respectively; (5) By integrating existing shotcrete techniques, the optimal lining thickness was 80 mm for WSSFHTHS per simulation. The results revealed that after using WSSFHTHS, the displacement of the tunnel surrounding the rock significantly improved, with no cracks or hollows, similar to the simulation results.

• 한국철도학회논문집
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• 제18권6호
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• pp.543-551
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• 2015

급속경화궤도는 자갈궤도를 콘크리트궤도로 개량하는 공법으로서 야간 차단시간에 공사가 이루어지기 때문에 시공속도를 충분히 확보하는 것이 중요하다. 시공시간의 대부분은 자갈을 철거하고 재포설하는 과정에 소요되는데 도상자갈을 교체하지 않는 무교환방식이 적용 가능하다면, 시공시간 및 공사비를 대폭적으로 절감할 수 있다. 본 논문에서는 도상자갈 무교환방식의 급속경화궤도공법을 개발하기 위하여 침투성이 매우 높은 대체 충전재를 제시하고 재료의 공극조건을 고려하여 층별로 분리주입하는 시공방식을 도입하였다. 분리주입은 공극률이 높은 상부도상층과 공극률이 낮은 하부 혼입층에 최적화된 재료를 분리 주입하여 필요한 소요강도를 확보할 수 있다. 이를 달성하기 위하여 우선적으로 도상자갈의 크기, 분포도, 형상에 따른 공극률, 공극의 크기, 유효길이, 비틀림도, 침투성에 따른 충전재의 유동학적 해석을 통하여 최적의 충전재를 설계하고자 하였다. 하부 혼입층에 충전되는 1차 충전재료는 세립화 도상의 충전성과 부착력을 확보할 수 있는 폴리머계 재료를 도입하였으며, 상부 도상층에 충전되는 2차 충전재는 상온 반응성 마그네시아-포스페이트(MPC, Magnesium-Phosphate Ceramic)를 도입하였다. 선정재료 및 구조에 대한 역학시험 결과, 기존 급속경화궤도에 준하는 성능을 확인하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권3호
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• pp.275-281
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• 2017

본 연구에서는 플라이애시(FA)의 정제가 시멘트 모르타르의 제반 품질에 미치는 영향을 고찰하고자 하였다. 본 연구에서 사용된 플라이애시는 원분플라이애시, 정제플라이애시, 리젝트애시 및 이들의 조합으로 5수준으로 선정하였고, 모르타르 배합비는 1: 1, 1 : 3 및 1 : 5의 3수준으로 계획하였다. 본 연구의 실험결과로 먼저 플로는 모든 배합비에서 원분인 Ra 사용시 Rf 보다 낮은 유동성을 나타내었다. 또한 Rj의 경우는 낮은 유동성을 보일 것으로 예상하였으나, Rf와 동등하거나 그 이상의 유동성을 나타내었다. 공기량의 경우 Rf와 Rj를 제외한 모든 배합이 목표 범위에 만족하지 못하였다. Ra를 사용한 배합의 경우 정제과정을 거친 Rf보다 약 41% 낮은 공기량을 나타내었으며, Rj의 경우 모르타르 내부 다공질의 이물질 등으로 인해 Rf 보다 약 19% 높은 공기량을 나타내었다. 압축강도의 경우 초기 3, 7일에서는 Plain인 OPC에 비해 낮은 압축강도를 나타내었으나, 28일 이후에는 양호한 품질인 Rf의 포졸란 반응으로 인해 여타의 FA 보다 높은 강도를 발휘하였으며, 배합비 1 : 1 및 1 : 3에서는 OPC보다 높은 강도를 확보할 수 있음을 확인하였다. 내동해성으로 정제되지 않은 FA를 사용한 경우 공기량 감소로 인해 내동해성에 취약한 것으로 분석되었다. 따라서 정제과정을 거친 양질의 FA 사용은 콘크리트의 경제적인 배합과 구조물의 안정성에도 긍정적인 기여를 할 것으로 판단되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4D호
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• pp.593-600
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• 2006

줄눈 콘크리트포장의 줄눈폭의 크기는 인접한 슬래브의 온습도 변화에 따른 체적변형에 기인하여 발생하고 인접 슬래브 간 하중 전달율에 영향을 미치며 줄눈채움재의 설계를 위한 중요한 인자이다. 슬래브의 온도가 하강하거나 습도가 감소하면 줄눈폭은 증가며 일반적으로 최대 줄눈폭은 AASHTO Guide에서 제안된 식을 사용하여 예측하고 있다. 동일한 포장 구역 내에서도 각각의 줄눈별로 발생되는 줄눈폭의 크기가 상당한 차이를 보이고 있는 반면, AASHTO 줄눈폭 예측식은 동일 포장 구역 내에서는 각 줄눈들에서 동일한 줄눈폭이 발생한다는 가정을 갖고 개발되었다. 이러한 가정은 AASHTO 줄눈폭 예측식이 임의 포장구역 내에서의 줄눈폭의 평균값에 대한 예측만을 가능하게 하여 상당부분의 줄눈에 대해서는 과소평가를 초래한다는 단점을 갖게 한다. 이로인해 최대 줄눈폭이 과소평가된 줄눈에서는 줄눈채움재가 조기파손하고, 하중 전달율이 불량하여 단차가 발생할 소지가 높고, 수분의 하부침투 및 세골제등이 줄눈폭 사이에 침입하여 스폴링을 유발할 가능성이 높아진다. 이러한 파손들은 포장 설계시 고려되지 않기 때문에 계획된 포장 수명이 도달하기 전에 포장공용성이 저하되게 한다는 문제점이 있다. 본 연구에선 다양한 줄눈콘크리트포장의 줄눈폭 모니터링 데이터를 포함하고 있는 LTPP SMP Data를 이용하여 임의 포장 내에서의 최대 줄눈폭의 크기가 어떤 분포양상을 나타내는지 고찰하고 줄눈폭이 과소평가되는 비율을 포장설계자가 선택할 수 있도록 하는 확률론적 줄눈폭 예측 모델을 개발하였다.

• 한국농공학회지
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• 제21권4호
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• pp.99-107
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• 1979

콘크리트 제품(製品)의 제조(製造)에 산업폐기물(産業廢棄物)과 연탄재의 이용(利用)에 관(關)한 연구(硏究)를 위하여 시멘트 모르터에 사용(使用)되는 잔골재 대용(代用)으로 연탄재를 사용(使用)하여 연탄재의 모르터를 만들었고 시멘트에는 카바이트 찌거지, Bottom-ash를 혼입(混入)하여 3종류(種類)의 모르터를 만들어 표준사(標準砂)를 사용(使用)한 모르터와 압축(壓縮), 인장(引張) 및 휨강도(强度)를 비교(比較) 시험(試驗)하였다. 본시험(本試驗) 이외(以外)에 경제성(經濟性)의 검토(檢討), 내구성시험(耐久性試驗)등 구명(究明)되어야할 문제(問題)가 남어 있으나 본시험(本試驗)에서 얻은 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 표준사(標準砂)를 사용(使用)한 모르터의 압축(壓縮), 인장(引張) 및 휨강도(强度)를 각각(各各) 100%로 했을 때 1:2에서 압축강도(壓縮强度)는 재령(材令) 7일(日)에서 시멘트 : 연탄재는 70%, (시멘트+카바이트 찌거기) : 연탄재는 61%, (시멘트+Bottom-ash) : 연탄재는 58%의 강도(强度)가 나타났으며 재령(材令) 28일(日)에서 시멘트 : 연탄재는 56%. (시멘트+카바이트 찌거기) : 연탄재는 49%, (시멘트+Bottom-ash) : 연탄재는 48%의 강도(强度)를 나타냈다. 2. 압축강도(壓縮强度)는 1:2의 재령(材令) 7일(日)에서 KS 규격치(規格値)에 대(對)하여 시멘트 : 연탄재는 84%, (시멘트+카바이트 찌거기) : 연탄재는 73%, (시멘트+Bottom-ash) : 연탄재는 70%의 강도(强度)를 나타내고 있고 재령(材令) 28일(日)에서 시멘트 : 연탄재는 85%, (시멘트+카바이트 찌거기) : 연탄재는 73%, (시멘트+Bottom-ash) : 연탄재도 73%의 강도(强度)를 나타내고 있다. 3. 인장강도(引張强度)에서는 1:2의 재령(材令) 7일(日)에서 시멘트 : 표준사(標準砂)에 비(比)해 시멘트 : 연탄재는 64%, (시멘트+카바이트 찌거기) : 연탄재는 36%, (시멘트+Bottom-ash) : 연탄재도 36%의 강도(强度)가 나타났으며 재령(材令)28일(日)에서 시멘트 : 연탄재는 70%, (시멘트+카바이트 찌거기) : 연탄재는 47%, (시멘트+Bottom-ash) : 연탄재는 36%의 강도(强度)를 나타내고 재령(材令) 7 및 28일(日)에서 시멘트 : 연탄재가 KS규격(規格) 이상이 었으며 기타(其他)는 재령(材令) 7일(日)에서 $61{\sim}62%$, 재령(材令) 28일(日)에서 $75{\sim}90%$이었다. 4. 휨강도(强度)에서는 1 : 2의 재령(材令) 7일(日)에서 시멘트 표준사(標準砂)에 비(比)해 시멘트 : 연탄재는 46%, (시멘트+카바이트 찌거기) : 연탄재는 53%, (시멘트+Bottom-ash) : 연탄재는 50%의 강도(强度)가 나타났으며 재령(材令) 28일(日)에서 시멘트 : 연탄재는 90%, (시멘트+카바이트 찌거기) : 연탄재는 77%, (시멘트+Bottom-ash) : 연탄재는 69%의 강도(强度)를 나타냈다. 5. 연탄재를 이용(利用)한 모르터는 시멘트 모르터에 비(比)해 낮은 강도(强度)를 나타내나 저강도(低强度)를 요(要)하는 시멘트 또는 콘크리트 이차제품(二次製品)에 이용(利用)이 가능(可能)하다고 보며 연탄재와 산업폐기물(産業廢棄物)을 건설재료(建設材料)로 이용(利用)하므로서 각종공해방지(各種公害防止)와 폐기물처리(廢棄物處理)의 세력절약(勢力節約)과 폐기물(廢棄物)의 유효이용으로 자원(資源)의 절약(節約)을 기(期)할 수 있을 것으로 사료(思料)된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.95-102
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• 2015

본 연구는 수산화나트륨(NaOH)과 칼륨명반($AlK(SO_4)_2{\cdot}12H_2O$)의 농도에 따른 강도특성에 관한 연구이다. 활성화제의 농도에 따른 강도 특성연구를 위해 4%(N1 series)와 8%(N2 series) 농도의 NaOH에 대해 1~5%(K1~K5) 농도의 칼륨명반과 1%(C1)과 2%(C2) 농도의 산화칼슘(CaO)을 고려하였다. 물-결합재 비(W/B)는 0.5, 결합재/잔골재의 비는 0.5로 하였다. 실험결과 알칼리 활성화 슬래그 시멘트(AASC)의 강도는 NaOH와 $AlK(SO_4)_2{\cdot}12H_2O$의 농도에 영향을 받았다. XRD 분석결과 NaOH와 $AlK(SO_4)_2{\cdot}12H_2O$에 의해 활성화된 슬래그의 주요 반응생성물질은 ettringite와 CSH로 나타났다. 그러나 초기재령에서 ettringite와 황산염은 미수화된 고로슬래그 미분말의 표면에 침착하거나 고로슬래그 미분말의 수화반응을 방해하였다. $AlK(SO_4)_2{\cdot}12H_2O$에서 용출된 $SO_4{^{-2}}$ 이온은 고로슬래그 미분말에 포함된 CaO와 첨가된 CaO와 반응하여 석고(gypsum, $CaSO_4{\cdot}2H_2O$)를 생성하고, 다시 CaO와 $Al_2O_3$와 반응하여 ettringite를 생성한다. 따라서 $NaOH+AlK(SO_4)_2{\cdot}12H_2O$는 고로슬래그 미분말의 활성화를 통한 강도향상에 효과가 있음을 알 수 있었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제4권4호
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• pp.388-395
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• 2016

본 논문에서는 폐수슬러지에서 제조된 재활용 이산화티탄($TiO_2$)을 혼입한 시멘트 모르타르의 NOx 저감 성능에 대해 고찰하였다. 일반적으로, 이산화티탄은 클러스터 형태로 입자가 붙어 있어, 시멘트의 응결과 경화 전에 타설체 하면에 침강하는 특징이 있다. 그 결과로 타설체의 상면과 하면에는 이산화티탄의 분포도가 서로 상당한 차이를 나타내고, 광촉매 효과도 하면에서 우수하게 나타난다. 건물이나 주택과 같은 건축구조물에서는 이를 해결하기 위해, 이산화티탄을 혼입한 프리캐스트 제품을 미리 제작 후, 조립 시에는 타설 시 상면과 하면을 뒤집어 거치하여 상대적으로 높은 이산화티탄 분포면을 대기에 노출시키는 방식을 사용한다. 그러나 콘크리트 도로포장과 같은 현장 타설의 경우, 상면과 하면을 뒤집어 거치할 수 없기 때문에 이산화티탄의 분산성은 중요하다. 이를 개선시키기 위한 본 논문의 결과로 실리카퓸, 고성능감수제, 증점제, 고로슬래그 등 전형적인 시멘트성 재료의 분산에 기여하는 재료는 이산화티탄 클러스터의 분산효과에 미미한 영향을 주었다. 급결제, 발포제, 작은 크기의 잔골재의 조합이 이산화티탄 클러스터의 분산성을 개선하였다. 분산성 개선에도 불구하고, 타설체 상면과 하면의 NOx 제거효율은 하면에 큰 효율을 지속적으로 나타내었고, 이는 표면에 분포하는 공극량에 따라 달라지는 것을 디지털 표면 이미지 분석을 통하여 확인하였다. 많은 공극분포를 갖는 표면은 상대적으로 매끄러운 표면에 비해 NO가스 흡착을 기본적으로 높이게 되고, 이를 기준으로 상대적인 NOx 제거효율이 높아지는 것으로 사료된다.

• 자원리싸이클링
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• 제32권1호
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• pp.50-59
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• 2023

전기로에서 고철(Scrap)의 용해과정에서 발생되는 분진량은 고철장입량의 약1.5%정도이며, 주로 백필터(Bag Filter)에서 포집된다. 전기로 제강분진의 주요한 구성원소인 아연(Zn)과 철(Fe)중에서 아연성분은, 제강분진에 탄소계의 환원재(코크스, 무연탄)와 석회석(C/S제어)을 첨가하여 Pellet형태로 가공한 후에 반응로(Rotary Kiln 또는 RHF)에 장입하여 환원, 휘발, 재산화의 단계적인 세부반응을 거쳐서, 60wt%Zn을 함유한 조산화아연(Crude Zinc Oxide)으로 회수된다. 한편 제강분진 중의 철(Fe)성분은, Fe-Base의 Clinker(2차부산물)라고 하는 고형물의 형태로 반응기로부터 배출된다. 기존의 Fe-Clinker의 처리방법은, 각국의 상황에 따라서 다양한 방안들이 시행되고 있는데, 대표적인 처리방법으로는 매립, 재활용(로반재, 콘크리트용 골재, 시멘트제조용 Fe-Source), 그 외에 다양한 처리방법들이 있다. 이들 방법들 중에서 매립의 경우는, 침출수에 의한 환경오염, 고가의 매립비용, Fe자원의 낭비 등의 이유로, 결코 바람직한 처리방법이라고 할 수는 없다. 그러나 Fe-Clinker중의 Fe성분을 전기로를 이용하여 직접적으로 재활용하는 방법에 대한 연구결과는 거의 찾아볼 수 없었다. 따라서 본 연구에서는 Fe-Clinker중의 Fe성분을 보다 적극적으로 회수하기 위한 방법으로서, 먼저 Fe-Clinker를 분쇄하고 이어서 비중선별과 자력선별을 순차적으로 실시하여, Fe-성분이 농축된 조분(Coarse particle, >약10㎛)과 슬래그성분을 주로 함유한 미분(Fine particle, <약10㎛)으로 분리하였다. 이렇게 분리한 조분에 탄소계 환원제(코크스, 무연탄)와 점결재(전분)를 첨가하여 단광 Clinker를 제조하여, 전기로에 고철을 장입할 때에 소량(1~3wt%)의 단광Clinker를 함께 장입하여, 단광Clinker의 첨가재(가탄재, Fe-Source, 발열재 등으로서의 역할)로서의 사용가능성을 조사하였다. 그 결과, 비록 소량이지만, 전력원단위와 생산수율이 다소 향상되는 효과를 나타내었으며, 용융금속에 대한 가탄효과도 확인할 수 있었다.

• 한국농공학회지
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• 제11권1호
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• pp.1604-1615
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• 1969

본(本) 실험(實驗)은 cement mortar를 고산용액에 침지(浸漬)시켜 산(酸)의 작용(作用)에 의(依)한 모르타르의 부식(腐蝕)이 모르타르의 물리적성질(物理的性質)에 미치는 영향(影響)을 구명(究明)하여 보다 내산성(耐酸性) 모르타르 또는 콘크리트의 배합설계(配合設計)에 기초자료(基礎資料)를 제시(提示)하고저 시도(試圖)하였던 바 그 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 가. 공시체(供試體)는 5cm 입방체(立方體)의 모르타르로서 그 배합비(配合比)(중량(重量))는 1:1, 1:3, 1:5, 1:7, 1:10의 5종(種)을 제작(製作) 사용(使用)하였다. 나. 물리시험(物理試驗)에서는 재령(材令) 7일(日), 28일(日), 3개월(個月), 6개월(個月)의 압축강도시험(壓縮强度試驗)과 5시간(時間) 자비(煮沸)의 흡수율시험(吸水率試驗)을 하였다. 다. 산성시험(酸性試驗)에서는 0.1N-Hcl 용액(溶液)을 사용(使用)하고 7일간격(日間隔)으로 감량(減量)을 7주간(週間) 계속측정(繼續測定)하였다. 라. 물리적(物理的) 제성질(諸性質)인 배합비(配合比), w/c/비(比), 흡수율(吸水率), 압축강도(壓縮强度) 및 밀도간(密度間)의 상호관계(相互關係)는 다음식(式)으로 표시(表示)되었다. 1. 배합비(配合比)와 흡수율(吸水率)과의 관계(關係) Y=1.036X+13.53 여기서 Y : 흡수율(吸水率)(%), X: 배합비(配合比) 2. 배합비(配合比)와 w/c 비(比)와의 관계(關係) Y=0.214+0.204X 여기서 Y:w/c 비(比), X: 배합비(配合比) 3. w/c 비(比)와 흡수율(吸水率)과의 관계(關係) Y=5.01X+12.53 여기서 Y: 흡수율(吸水率)(%) X: w/c비(比) 4. 밀도(密度)와 흡수율(吸水率)과의 관계(關係) Y=50.6-0.0176X 여기서 Y: 흡수율(吸水率)(%) X: 밀도(密度)($kg/m^3$) 5. 밀도(密度)와 w/c 비(比)와의 관계(關係) Y=5.46-0.0024X 여기서 Y: w/c비(比) X: 밀도(密度)($kg/m^3$) 마. 7주간(週間) 0.1N-HCl 용액(溶液)에 침지후(浸漬後) 감량(減量)의 범위(範圍)는 배합비(配合比) 1:1에서 20.4%(最小), 1:10에서 9%(最大)이였다. 바. 감량(減量)과 물리적(物理的) 제성질(諸性質)과의 관계(關係)는 다음식(式)으로 표시(表示)되었다. 1. 감량(減量)과 배합비(配合比)와의 관계(關係) Y=8.59X+8.63 여기서 Y: 감량(減量)(%) X: 배합비(配合比)