• 콘크리트학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.159-169
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• 2010

경량골재 사전흡수에 의한 콘크리트 내 수분이동 변화와 수축 저감 효과를 파악하기 위하여 일반콘크리트 및 경량콘크리트의 수분이동, 열전달, 변형률의 다중물리모델의 해석과 실험을 수행하였다. 그 결과 동일 물-결합재비일 경우 경량 콘크리트와 일반 콘크리트와의 습도 변화 비교는 모두 경량 콘크리트가 일반 콘크리트보다 초기재령, 장기 재령 모두에서 작은 습도 감소를 나타내어 경량 골재 사전흡수수에 의한 수분 공급이 효과적으로 이루어진 것으로 판단된다. 이에 따라 경량 콘크리트는 일반 콘크리트에 비해 수축변형률 크기 및 분포 모두 감소하였으며, 수축저감효과는 물-시멘트비 0.3에서는 초기재령에서, 물-시멘트비 0.5에서는 초기재령, 장기재령 모두에서 효과적인 것으로 나타났다. 수분이동 및 변형률 해석과 모형실험을 통해 일련된 연구에서 도출한 수분이동 특성값과 습도, 수축 관련식은 적합한 것으로 판단되며, 향후 경량콘크리트의 부등수축해석에 적절히 활용될 수 있을 것으로 생각된다.

• 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.

• 한국세라믹학회지
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• 제41권3호
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• pp.221-228
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• 2004

국내에서는 최근 구조물 증축에 필요한 경량골재를 중국 및 일본 등에서 수입해 사용하고 있는 실정이고, 환경오염에 대한 관심 또한 고조되면서 폐기물의 처리, 처분 문제가 심각하게 대두되고 있다. 이에 순수 국내 기술로 폐기물과 점토질 원료를 습식혼합, 로터리 킬른에서 소성하여 인공경량골재를 제조한 후 기본 물성을 평가하였고 경량콘크리트에 적용하여 강도특성을 고찰하였다. 인공경량골재의 절건비중은 1.4～1.7, 흡수율은 13～16%이었으며, 파쇄율은 약 30～55%로 강자갈이나 쇄석과 비교하여 10% 이상 높은 수치를 나타내었고 파쇄 형상에서도 차이를 보였다. 골재를 2mm 이하로 분쇄하여 TCLP 용출시험 후 추출된 여액을 ICP-AES로 분석한 결과, 검출한계 이하 또는 용출량 기준치 이하로 용출되었다. 제조된 인공경량골재를 사용한 경량콘크리트 공시체를 제작하여 슬럼프, 압축강도, 휨파괴변형 특성을 시험하였다. 시험 결과, 인공골재 치환율 30vo1%, 물시멘트비 45wt%인 공시체에서의 슬럼프 및 압축강도 특성이 가장 우수하였다. 경량골재 콘크리트의 슬럼프 및 압축강도 시험결과를 통해 도출된 최적배합을 바탕으로 경량콘크리트 패널을 제작하여 단열 및 차음특성을 시험한 결과, 평균 열관류율은 3.293W/$m^2$$^{\circ}C$로 쇄석콘크리트에 비해 약 15% 우수하였으며, 음향투과손실은 500Hz에서 50.9㏈로 기준치를 약 13% 상회하는 결과를 보였다.

• 농업과학연구
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• 제23권1호
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• pp.120-130
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• 1996

본 연구는 세골재는 사용하지 않고 인공경량조골재로써 팽창점토와 경석을 사용하여 제작된 인공경량골재 콘크리트의 응력-변형율특성을 구명하기 위하여 실시되었으며, 시험을 통하여 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 동탄성계수는 인공경량조골재인 팽창점토와 경석을 사용한 경우 $1.9{\times}10^5kg/cm^2$과 $2.0{\times}10^5kg/cm^2$으로 나타났으며, 경석을 사용한 경우가 5%정도 크게 나타났다. 2. 정탄성계수는 팽창점토 및 경석을 사용한 경우 $1.8{\times}10^5kg/cm^2$과 $1.6{\times}10^5kg/cm^2$으로 나타났으며, 정탄성계수는 동탄성계수보다 10~30%정도 작게 나타났다. 3. 사용골재에 따른 하중-이력곡선은 하중이 증가하여 최대하중에서 파괴가 이루어진 후 급격히 감소하는 경향을 보였으며, 특히 기포제를 첨가한 경우는 최대하중에서 파괴된 이후에도 상당시간 내하능력을 유지하는 것으로 나타났다. 4. 응력-변형율곡선은 사용골재의 종류에 관계없이 응력의 증가와 함께 증가하여 최대하중에서 파괴가 된 후 급격히 감소하는 경향을 보였으며, 취성이 크다는 것을 알 수 있었다. 5. 최대응력하에서의 변형율은 팽창점토를 사용한 경우 $1.7{\times}10^{-3}$, 경석을 사용한 경우는 $2.83{\times}10^{-3}$로써, 팽창점토보다 경석을 사용한 경우의 변형율이 66%정도 크게 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.255-262
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• 2010

이 연구에서는 폐석분 활용 경량골재 콘크리트의 염화물 확산에 대한 기초자료를 제공하고자 하였다. 이에 콘크리트의 골재를 부순골재(CG), 폐석분을 활용한 단일 입도의 비조립형 경량골재(SLG), 연속 입도의 비조립형 경량 골재(CLG), 물결합재비 0.4, 0.5, 0.6, 결합재 FA, BFS로 실험을 실시하였다. 염화물 확산 계수는 NT BUILD 492준하여 시험 후 산출하였으며 SLG와 CLG콘크리트의 확산계수는 CG콘크리트보다 다소 크게 나타났으나 큰 차이는 없었다. 또한 염화물 확산계수는 물결합재비에 의한 영향이 크며 물결합재비가 낮을수록 감소하는 것으로 나타났고 혼화재 치환은 FA15%의 경우 물결합재비 0.4에서만 감소를 나타내는데 비해 FA10 + BFS20% 모든 수준에서 감소하는 것으로 나타나 더 적합한 것으로 사료된다. 경량골재 콘크리트의 염화물 확산을 분석한 결과, 폐석분 활용 경량골재 콘크리트가 CG콘크리트에 비하여 염화물 확산 계수가 크지만 큰 차이는 없으며 물결합재비 및 혼화재 치환으로 저항성을 향상 시킬 수 있다. 또한 경량골재에 대해 강도에 따른 염화물 확산 계수를 추정 할 수 있다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제41권4호
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• pp.495-508
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• 2012

The strength theory of concrete is significant to structure design and nonlinear finite element analysis of concrete structures because concrete utilized in engineering is usually subject to the action of multi-axial stress. Experimental results have revealed that lightweight aggregate (LWA) concrete exhibits plastic flow plateau under high compressive stress and most of the lightweight aggregates are crushed at this stage. For the purpose of safety, therefore, in the practical application the strength of LWA concrete at the plastic flow plateau stage should be regarded as the ultimate strength under multi-axial compressive stress state. With consideration of the strength criterion, the ultimate strength surface of LWA concrete under multi-axial stress intersects with the hydrostatic stress axis at two different points, which is completely different from that of the normal weight concrete as that the ultimate strength surface is open-ended. As a result, the strength criteria aimed at normal weight concrete do not fit LWA concrete. In the present paper, a multi-axial strength criterion for LWA concrete is proposed based on the Unified Twin-Shear Strength (UTSS) theory developed by Prof Yu (Yu et al. 1992), which takes into account the above strength characteristics of LWA under high compressive stress level. In this strength criterion model, the tensile and compressive meridians as well as the ultimate strength envelopes in deviatoric plane under different hydrostatic stress are established just in terms of a few characteristic stress states, i.e., the uniaxial tensile strength $f_t$, the uniaxial compressive strength $f_c$, and the equibiaxial compressive $f_{bc}$. The developed model was confirmed to agree well with experimental data under different stress ratios of LWA concrete.

• Computers and Concrete
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• 제27권3호
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• pp.241-252
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• 2021

An experimental program was conducted to investigate the fresh properties, mechanical properties and durability characteristics of the self-compacting mortars (SCM) produced with pumice powder and Artificial Lightweight Fine Aggregate (aLWFA). aLWFA was produced by using fly ash. A total of 16 different mixtures were designed with a constant water-binder ratio of 0.37, in which natural sands were partially replaced with aLWFA and pumice powder at different volume fractions of 5%, 10% and 15%. The artificial lightweight aggregates used in this study were manufactured through cold bonding pelletisation of 90% of class-F fly ash and 10% of Portland cement in a tilted pan with an ambient temperature and moisture content. Flowability tests were conducted on the fresh mortar mixtures beforehand, to determine the self-compacting characteristics on the basis of EFNARC. To determine the conformity of the fresh mortar characteristics with the standards, mini-slump and mini-V-funnel tests were carried out. Hardened state tests were conducted after 7, 28 and 56 days to determine the flexural strength and axial compressive strength respectively. Durability, sorptivity, permeability and density tests were conducted at the end of 28 days of curing time. The test results showed that the pumice powder replacement improved both the fresh state and the hardened state characteristics of the mortar and the optimum mixture ratio was determined as 15%, considering other studies in the literature. In the aLWFA mixtures used, the mechanical and durability characteristics of the modified compositions were very close to the control mixture. It is concluded in this study that mixtures with pumice powder replacement eliminated the negative effects of the aLWFA in the mortars and made a positive contribution.

• Computers and Concrete
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• 제32권3호
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• pp.327-337
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• 2023

Concrete is the most widely used building material, with various types including high- and ultra-high-strength, reinforced, normal, and lightweight concretes. However, accurately predicting concrete properties is challenging due to the geotechnical design code's requirement for specific characteristics. To overcome this issue, researchers have turned to new technologies like machine learning to develop proper methodologies for concrete specification. In this study, we propose a highly accurate deep learning-based predictive model to investigate the compressive strength (UCS) of lightweight concrete with natural aggregates (pumice). Our model was implemented on a database containing 249 experimental records and revealed that water, cement, water-cement ratio, fine-coarse aggregate, aggregate substitution rate, fine aggregate replacement, and superplasticizer are the most influential covariates on UCS. To validate our model, we trained and tested it on random subsets of the database, and its performance was evaluated using a confusion matrix and receiver operating characteristic (ROC) overall accuracy. The proposed model was compared with widely known machine learning methods such as MLP, SVM, and DT classifiers to assess its capability. In addition, the model was tested on 25 laboratory UCS tests to evaluate its predictability. Our findings showed that the proposed model achieved the highest accuracy (accuracy=0.97, precision=0.97) and the lowest error rate with a high learning rate (R2=0.914), as confirmed by ROC (AUC=0.971), which is higher than other classifiers. Therefore, the proposed method demonstrates a high level of performance and capability for UCS predictions.

• Steel and Composite Structures
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• 제49권6호
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• pp.645-666
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• 2023

Due to the steadily declining supply of natural coarse aggregates, the concrete industry has shifted to substituting coarse aggregates generated from byproducts and industrial waste. Oil palm shell is a substantial waste product created during the production of palm oil (OPS). When considering the usage of OPSC, building engineers must consider its uniaxial compressive strength (UCS). Obtaining UCS is expensive and time-consuming, machine learning may help. This research established five innovative hybrid AI algorithms to predict UCS. Aquila optimizer (AO) is used with methods to discover optimum model parameters. Considered models are artificial neural network (AO - ANN), adaptive neuro-fuzzy inference system (AO - ANFIS), support vector regression (AO - SVR), random forest (AO - RF), and extreme gradient boosting (AO - XGB). To achieve this goal, a dataset of OPS-produced concrete specimens was compiled. The outputs depict that all five developed models have justifiable accuracy in UCS estimation process, showing the remarkable correlation between measured and estimated UCS and models' usefulness. All in all, findings depict that the proposed AO - XGB model performed more suitable than others in predicting UCS of OPSC (with R², RMSE, MAE, VAF and A_15-index at 0.9678, 1.4595, 1.1527, 97.6469, and 0.9077). The proposed model could be utilized in construction engineering to ensure enough mechanical workability of lightweight concrete and permit its safe usage for construction aims.

• 한국결정성장학회지
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• 제21권1호
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• pp.41-46
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• 2011

폐기물인 석탄바닥재와 준설토가 70 : 30(wt%)으로 혼합된 배치분말에 적니를 0~30 wt% 첨가하고 $1050{\sim}1250^{\circ}C$에서 10분 직화 소성하여 인공골재를 제조하고 그 물성을 평가하였다. 특히 인공골재의 발포특성에 미치는 적니 첨가량 효과를 분석하기 위해 비중 및 흡수율을 측정하고, 그 결과를 미세구조 결과와 연계하여 고찰하였다. 제조된 인공골재는 소성온도 및 적니 첨가량이 증가할수록 발포성이 향상되어 경량화 되는 특징을 나타내었다. $1050{\sim}1150^{\circ}C$ 범위로 소결된 대부분의 인공골재는 잘 형성된 블랙코어 구조를 가졌으나, 적니가 첨가되고 $1200^{\circ}C$ 이상으로 소결된 시편들은 $Fe_2O_3$의 환원에 의한 과량의 가스 방출 및 액상 형성으로 인하여 블랙코어 부분이 시편 표피를 뚫고 나오는 현상이 나타났다. 특히 적니 30 wt%를 함유한 시편은 $1100^{\circ}C$ 이상으로 소결하면 폭발되어 여러 조각으로 흩어졌다. 본 연구에서 $1200^{\circ}C$에서 소결된 시편의 부피비중은 적니가 첨가되지 않은 것은 1.2, 적니가 20 wt% 첨가된 것은 1.0 이하의 경량골재 특성을 나타내었다.