• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권1호
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• pp.80-87
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• 2020

본 연구는 고성능 폴리머 시멘트계 프리캐스트 제품의 개발 및 미세균열 발생 시 자기치유기능을 확보할 목적으로 경화제 무첨가 EMM의 물리적 성질을 검토하고, 그 물성에 영향을 끼치는 시멘트 매트릭스 내의 에폭시수지 경화도와 현미경을 통한 조직구조의 관찰과 함께 자기치유효과를 검토하였다. 그 결과, 경화제 무첨가 EMM의 폴리머 혼입에 의한 강도 개선 효과는 인장강도, 휨강도, 압축강도의 순으로 나타났다. 접착성은 콘크리트 피착체의 모세관 공극에 폴리머 필름의 형성에 기인한 투묘효과에 기인하여 크게 향상되었다. 투수저항성은 폴리머 결합재비 20% 및 고로슬래그 미분말 치환율 30%를 병용한 EMM에서 보통시멘트 모르타르 대비 97%의 감소율을 나타내 매우 우수하였다. 고로슬래그미분말, 팽창재 및 황산나트륨을 병용한 EMM의 균열 폭은 고로슬래그 치환율이 증가함에 따라 미미하게 감소하였으나, 고로슬래그미분말 치환율 20%에서 수중침지기간의 증가와 함께 서서히 균열부 자기폐색 효과를 관찰할 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.1177-1192
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• 2018

본 연구의 목적은 한랭지역에서 운영 중인 터널구조물의 누수를 유도배수하기 위하여 기존 유도배수시스템을 향상시키는 것이다. 유도배수시스템은 유도배수판, 방수재료인 Hotty-gel, Hotty-gel 돌출 방지판, 공압타카, 고정핀, 집수관, 유도배수관, 철망 및 뿜어 붙임 모르타르로 구성되어 있다. 유도배수시스템은 현장 적용성 및 시공성을 평가하기 위하여 재래식 콘크리트 라이닝 터널에서 시험 시공되었다. 재령 7일, 14일, 21일, 28일, 2개월, 3개월, 4개월, 5개월, 6개월, 7개월 및 8개월에 약 1,000 ml의 붉은색 물을 유도배수시스템 배면에 주입하여 유도배수시스템의 방수과 유도배수 성능을 평가하였다. 현장 성능 평가 실험이 진행된 8개월 동안 터널이 위치한 지역의 일일 평균 온도는 $-16.0~25.6^{\circ}C$로 측정되었고, 일일 최저 온도는 $-21.3^{\circ}C$, 일일 최고 온도는 $30.8^{\circ}C$였다. 유도배수시스템의 유도배수판에서는 누수가 발생하지 않았지만 재령 14일부터 유도배수관에서 누수가 발생하였다. 유도배수관 누수는 고압의 공압타카와 고정핀 사용으로 두께 0.2 cm인 연성플라스틱 재질의 유도배수관이 변형되었고, 누수 방지를 위한 Hotty-gel의 두께와 폭이 충분하지 않아서 발생한 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권2호
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• pp.28-36
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• 2019

순환골재는 다량의 부착모르타르를 포함하고 있어 콘크리트의 강도감소, 내구성 저하, 균열발생의 원인이 되기도 한다. 본 연구에서는 보통포틀랜드시멘트(OPC)에 고로슬래그미분말(GGBFS)을 0 및 50% 대체한 순환 굵은골재 콘크리트의 역학적 특성 및 내구성에 대한 나일론섬유의 영향에 대하여 실험적으로 고찰하였다. 섬유보강 순환골재 콘크리트를 제조하기 위하여 섬유길이가 상이한 두 종류 나일론섬유를 0 및 $0.6kg/m^3$ 두 단계로 혼입하여 소정의 재령동안 수중양생하였다. 제조된 콘크리트의 압축 및 쪼갬 인장강도, 투수공극량 및 총통과전하량을 측정하여 섬유보강 부순골재 콘크리트의 성능과 비교, 고찰하였다. 또, 재령 28일 콘크리트를 대상으로 SEM 기법을 이용하여 미세조직구조를 관찰하였다. 실험결과에 따르면, 순환골재 콘크리트는 부순골재 콘크리트에 비하여 역학적 성능 및 내구성이 떨어지는 것을 확인하였으나, 나일론섬유를 혼입할 경우, 나일론 섬유의 가교작용으로 인하여 콘크리트의 성능을 개선시키는 것으로 나타났다. 특히, NF2(19 mm)를 사용한 콘크리트는 NF1(6 mm)을 사용한 콘크리트보다 역학적 성능이 다소 우수한 것으로 나타났으며, 이러한 경향은 RA 콘크리트에서 더욱 뚜렷하게 나타났다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권1호
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• pp.37-43
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• 2019

본 연구에서는 각종 산업부산물(플라이애시 2종, 페트로 코크스 연소 유동층 보일러 애시 및 고로 슬래그 미분말)을 활용한 싱크홀 복구용 경량 충전재 제조에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위해 혼합물 실험계획법을 적용하여 산업부산물의 배합비에 따른 혼합 원료 물성(압축강도) 거동을 검토하였고, 상용프로그램인 MINITAB을 사용하여 통계적 분석을 하였다. 산업부산물의 배합조건별 압축강도는 고로 슬래그 미분말에 강한 의존성을 나타냈으며, 압축강도(3일 재령)는 고로 슬래그 미분말 사용량에 3~11MPa 수준이며, 유동층 보일러 플라이애시의 사용은 압축강도 발현에 미치는 영향이 가장 적은 것으로 평가되었다. 그리고 혼합물 실험계획에 따른 원료 배치 1조건에 대해서 기포 콘크리트를 제조하여 압축강도와 투수계수를 측정하였으며, 이때 부피비중 0.9~1.0, 겉보기 기공률은 30~50% 수준, 압축강도(3일 재령)는 1~2MPa 수준, 투수계수는 $10^{-2}{\sim}10^{-3}cm/sec$ 수준이다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.421-428
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• 2020

겨울철 도로는 내부 수분의 빙결현상으로 인한 블랙아이스가 발생하여 많은 피해를 유발한다. 최근에는 다양한 기능을 가진 Multi-walled carbon nanotube(MWCNT)와 콘크리트를 복합하여 열적 및 전기적 성능이 우수한 건설 재료에 대한 연구가 진행되고 있다. 이러한 나노-콘크리트 복합재료를 활용하여 시공한 구조물은 표면에 결함이 발생하여 일반적인 보강재를 사용할 경우 열적 및 전기적 성능이 현저하게 저하된다. 본 연구는 표면에 결함이 발생한 콘크리트 구조물을 단시간 내에 보강할 수 있는 초속경 나노-시멘트 복합체의 발열성능과 소비전력을 분석하고자 한다. 실험은 초속경 시멘트계 재료, 양생일, 공급전압을 매개변수로 설정한 뒤 수행하였다. 초속경 시멘트계 재료는 시멘트 페이스트, 모르타르, 콘크리트로 구분하였다. 실험결과, 양생일이 1일인 경우에는 전압을 20V 공급할 시 모든 초속경 나노-시멘트 복합체에서 10℃ 이상의 발열성능이 확인되었다. 양생일이 28일인 경우에는 1일에 비하여 동일 전압에서의 발열성능이 소폭 감소하였으나, 전압을 30V까지 공급하여도 안정적으로 발열성능이 유지되는 것으로 분석되었다. 결과적으로 초속경 나노-시멘트 복합체는 콘크리트 구조물 표면 결함을 보강한 후 단시간 내에 발열성능을 발현할 수 있고, 일정시간이 지나도 발열성능이 유지되는 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권1호
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• pp.33-40
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• 2021

본 연구는 탄산화 메커니즘을 통해 공극을 채우는 방법으로, 온실가스인 CO2를 영구히 고정화시키는 동시에, 탄산화 반응에 의해 순환골재 내부에 존재하는 균열 및 공극을 메워, 순환골재의 활용가능성을 높이기 위한 목적으로 진행되었다. 이를 위해 밀폐된 공간에 기체상의 CO2와 scCO2를 사용하여 순환잔골재를 반응시켰고, 겉보기 밀도 및 흡수율, 진밀도, pH, FE-SEM 측정 등을 활용해 탄산화 전 후 순환잔골재의 물성을 비교 분석하였다. 이후 탄산화 반응이 진행된 순환잔골재로 모르타르 시편을 제작하여 압축강도 실험을 수행하였다. 실험 결과에 따르면, 고온·고압으로 진행된 scCO2와의 반응이 기체상의 CO2와의 반응에 비해, 겉보기 밀도 및 진밀도의 증가폭이 높은 것으로 나타났다. 또한 용출수의 pH는 기체상의 CO2보다 초기에 감소하는 폭이 큰 것으로 나타났고, 탄산칼슘 결정의 생성량과 결정형태가 기체상의 CO2와 반응하는 것에 비해 큰 것으로 나타났다. 압축강도의 상승 폭 또한 scCO2와 반응한 순환잔골재를 활용한 모르타르에서 가장 크게 나타나, 기체상의 CO2보다 scCO2에 의한 품질개선 가능성이 더욱 큰 것을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권1호
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• pp.85-92
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• 2021

본 연구는 액상폴리머인 에폭시수지를 이용한 고내구성 폴리머 시멘트계 재료를 개발할 목적으로 고로슬래그미분말 치환율을 20%로 고정하고, 4종류의 알칼리 활성화제를 이용한 경화제 무첨가 에폭시수지 혼입 폴리머 시멘트 모르타르를 제작하여, 강도 특성, 에폭시수지 경화도, 흡수율, 내황산성, 중성화 및 염화물이온 침투저항성을 검토한 것이다. 그 결과, 알칼리 자극제의 종류에 관계없이, 고로슬래그 미분말 20%를 사용한 경화제 무첨가 EMM의 압축강도는 폴리머 결합재비 10%에서 최댓값을 나타냈으며, 폴리머 결합재비 20%에서는 에폭시수지의 경화도 감소와 함께 압축강도 또한 감소하는 것으로 나타냈다. 휨강도는 압축강도와 마찬가지로 수산화칼슘을 첨가한 것이 가장 우수하게 나타났으며, 폴리머 결합재비의 증가와 함께 증가하였으며, 모두 9.0 MPa 이상의 휨강도를 발현하였다. 알칼리 자극제의 종류에 관계없이, 경화제 무첨가 EMM의 방수성, 중성화 및 염화물이온 침투저항성은 폴리머 결합재비의 증가와 함께 현저히 개선되었으며, 4종류의 알칼리 자극제 가운데 수산화칼슘을 첨가한 모르타르가 가장 우수한 것으로 나타났다. 한편, 알칼리 자극제의 종류에 관계없이, 경화제 무첨가 EMM의 내황산성은 폴리머 결합재비의 증가와 함께 떨어졌는데, 이것은 폴리머 결합재비의 증가에 따른 에폭시수지의 미경화 에폭시수지의 증가에 기인한 것으로 판단된다. 4가지 알칼리 자극제의 종류에 대하여 물성 및 내구성을 비교 검토한 결과, 수산화칼슘을 첨가한 것이 가장 우수한 것으로 확인되었다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.46-53
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• 2022

철도 승강장은 승객, 열차 운행의 안전 및 철도 시설에 대한 이미지와 밀접한 관련이 있는 중요 시설물로 철저한 시설관리가 필요하다. 그러나 승강장 연단부에서 이질재료의 줄눈 마감을 위한 마감재가 선로방향으로 탈락하는 현상이 전국에서 다발적으로 발생하고 있어 열차 운행 안정성 및 이용객의 안전 확보를 위해 즉각적이고 지속적인 관리가 필요한 상황이다. 본 연구는 승강장 연단부에서 발생하는 마감재의 탈락 현상에 대한 분석을 통해 개선방안을 도출하고자 하였다. 이를 위해 200여 곳의 철도 역사 승강장 연단부에 대한 마감재 탈락 현황과 이와 관련된 국가철도공단의 설계·시공 기준이 조사되었다. 이후 해당 내용을 기반으로 마감재 탈락 원인이 분석되었으며 그 결과 주된 원인은 시공 중 발생하는 노반-건축 공정 간 경계인 것으로 도출되었다. 이후 도출된 원인과 설계 및 시공기준을 연계하여 (1)마감재료 또는 시공방법 개선, (2)높이 조절 용이한 마감재료, (3)별도 마감방법 고안, (4)마감재의 공정방법 및 내구성과 관련된 개선방안을 제시하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.133-140
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• 2021

기존 현장시험법을 이용한 유동성 채움재의 강도 및 강성 특성을 추정하는 연구는 미미한 실정이다. 본 연구에서는 LWD를 이용하여 CLSM에 대한 강성 특성을 평가하였으며, 일축압축강도시험에서 도출되는 일축압축강도와 할선탄성계수에 대한 상관성을 분석하였다. 5종류의 배합비로 조성된 CLSM시료의 유동성 및 경화특성을 평가하기 위해 플로우시험, 응결시간시험을 수행하였다. 조기 강도 및 강성 특성을 평가하기 위하여, 양생 1일 및 7일이 경과된 시료를 이용하여 일축압축강도시험을 수행하였다. CLSM시료의 회복탄성계수를 추정하기 위하여 LWD 시험도 수행되었다. 실험결과, 양생 1일된 시료에서는 초속경 모르타르의 비율이 증가될수록 일축압축강도와 할선탄성계수가 동시에 증가하였으며, 초속경 모르타르의 비율이 가장 큰 시료에서 양생 7일 후 급격한 일축압축강도와 할선탄성계수의 증가를 보여주었다. LWD 시험결과, 양생 1일된 시료에서는 초속경 모르타르의 비율이 증가할수록 회복탄성계수가 증가되었으나, 양생 7일이 경과되면 초속경 모르타르의 비율이 증가할수록 회복탄성계수가 감소되는 경향이 나타났다. 상관성 분석결과, 일축일축압축강도와 할선탄성계수가 증가할수록 회복탄성계수도 증가되는 선형관계를 보여주었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권2호
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• pp.1-8
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• 2022

철근 콘크리트 구조물 수명 저하의 주요한 원인은 콘크리트 내부 철근의 부식이다. 이때 사전 부식된 구조물 내부 철근은 다른 철근에 비해 더 쉽게 부식되며, 특히 구조물이 습기 또는 염화 환경에 노출된 경우 부식의 진행속도가 매우 빠른 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 시멘트 복합재 내부의 사전 부식 철근에 대한 서로 다른 양생 용액이 부식에 미치는 영향을 탐구하였다. 철근의 사전 부식을 촉진하기 위해 HCl(3%)용액과 CaCl2(10%)용액을 활용하였으며, 대조군(RE)을 포함한 3종의 사전 부식 철근 모르타르 실린더를 타설하였다. 철근 모르타르 실린더는 CaCl2(3%) 용액과 수돗물에서 각각 120일 동안 양생하며 실험을 진행하였다. 사전 부식 철근의 모르타르 내부 부식 거동에 대한 양생 용액의 영향을 평가하기 위해 전기화학적 분극저항(Electrochemical Polarization)과 반전지 전위 측정법(Half-cell potential)을 활용하였으며, 전자주사현미경(SEM)과 X선 회절 분석(X-ray Diffraction Analysis)을 통해 부식된 철근의 표면 상태와 성분을 분석하였다. 실험 결과 두 종류의 양생 용액에서 사전 부식된 철근의 부식률은 사전 부식되지 않은 시료의 부식률보다 높은 것으로 나타났으며, CaCl2 용액 양생 120일의 RE, CaCl2, HCl 사전 부식 시편의 최종 부식 속도가 수돗물에 양생한 경우보다 각각 8.14, 4.48, 13.81배로 높았다.