• 한국건축시공학회지
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• 제23권5호
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• pp.547-558
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• 2023

초고강도 콘크리트의 강도와 유동성 확보를 위해 실리카흄(SF)를 사용하는 전통적인 방식에서 벗어나 산화 그래핀 나노플레이트릿(Oxidized graphene nanoplatelet, GO)와 유공유리분말( Hollow glass powder, HGP)를 사용한 초고강도 콘크리트를 개발하였고 본 연구에서는 자기수축 특성에 대해 검토하였다. 그 결과 SF를 사용한 Ref 배합보다 SF를 사용하지 않고 cGO(C사의 GO)와 HGP를 사용한 NewMix 배합의 자기수축이 13% 정도 감소하였다. NewMix의 자기수축에 의한 균열발생은 Ref 보다 1일 정도 지연되었고 균열발생 시의 인장응력은 가장 높았다. cGO의 높은 비표면적과 우수한 분산성으로 콘크리트 내의 공극들이 충전 되어 자기수축이 감소하고 cGO에 의한 균열저항 성능이 증가하여 초고강도 콘크리트의 자기수축 균열 제어에 효과가 있을 것으로 판단된다.

• Advances in concrete construction
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• 제16권3호
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• pp.169-176
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• 2023

The aim of the study was to establish the influence of particle size, chemical and phase composition of fine microspherical high-calcium fly ash (HCFA), as well as superplasticizer content on the strength of cementless composite materials based on 100% HCFA and mixtures of HCFA with Portland cement (PC). For the initial HCFA fractions, the particle size distribution, chemical and quantitative phase composition were determined. The compressive strength of cured composite materials obtained at W/B 0.4 and 0.25 was determined at a curing time of 3-300 days. For cementless materials, it was found that a change in the particle size d90 from 30 ㎛ (fraction 3) to 10 ㎛ (fraction 4) leads to an increase in compressive strength by more than 2 times. Compressive strength increases by at least another 2.2 times with the addition of Melflux 5581F superplasticizer (0.12%) and at W/B 0.25. The HCFA-PC blends were investigated in the range of 60-90% HCFA and the maximum compressive strength was found at 80% HCFA. On the basis of 80% HCFA-20% PC blend, the samples of ultra-high strength (108 and 150 MPa at 28 and 100 days of hardening) were obtained with the addition of 0.3% Melflux 5581F and 5% silica fume. The quantitative phase composition was determined for composite materials with a curing age of 28 days. It has been established that in a sample with ultra-high strength, a more complete transformation of the initial phases of both HCFA and PC occurs as compared to their transformation separately.

• Advances in concrete construction
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• 제16권6호
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• pp.303-316
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• 2023

Using industrial wastes and construction and demolition (C&D) wastes is potentially advantageous for concrete production in terms of sustainability improvement. In this paper, a sustainable Self-Compacting Concrete (SCC) made with industrial wastes and C&D wastes was proposed by considerably replacing natural counterparts with recycled coarse aggregates (RCAs) and supplementary cementitious materials (SCMs) (i.e., Fly ash (FA), ground granulated blast furnace slag (GGBS) and silica fume (SF)). A total of 12 SCC mixes with various RCAs and different combination SCMs were prepared, which comprise binary, ternary and quaternary mixes. The mechanical properties in terms of compressive strength and static elasticity modulus of recycled aggregates (RA-SCC) mixes were determined and analyzed. Microstructural study was implemented to analyze the reason of improvement on mechanical properties. By means of life cycle assessment (LCA) method, the environmental impacts of RA-SCC with various RCAs and SCMs were quantified, analyzed and compared in the system boundary of "cradle-to-gate". In addition, the comparison of LCA results with respect to mechanical properties was conducted. The results demonstrate that the addition of proposed combination SCMs leads to significant improvement in mechanical properties of quaternary RA-SCC mixes with FA, GGBS and SF. Furthermore, quaternary RA-SCC mixes emit lowest environmental burdens without compromising mechanical properties. Thus, using the combination of FA, GGBS and SF as cement substitution to manufacture RA-SCC significantly improves the sustainability of SCC by minimizing the depletion of cement and non-renewable natural resources.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권6호통권58호
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• pp.135-147
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• 2009

본 논문에서는 저열포틀랜드 시멘트와 steel aggregates인 Ferro-Silicon, 실리카흄, 충전재로서 미세 석영과 고강도화에 따른 취성파괴 문제를 개선하기위해 강섬유를 사용하여 압축강도 400MPa이상의 초고강도 분체 콘크리트를 개발 하고자 하였다. 콘크리트의 초고강도화의 영향을 고려하여 물-시멘트비 저감이 가능한 저열포틀랜드 시멘트와 비교대상으로 보통포틀랜드 시멘트를 사용하고, 골재 대체 재료로 Ferro Silicon을 각각의 배합비, 양생조건을 달리하여 압축강도를 비교분석 하였다. 초고강도 콘크리트는 보통콘크리트와 달리 사용재료의 영향이 대단히 중요하며, SEM 촬영결과 Type III, Type IV의 C-S-H수화물이 비교적 많이 생성되었고, 고온고압양생으로 토버모라이트와 조놀라이트가 생성된것을 확인 하였다. 또한 골재의 세립화, 분체의 치밀충전화 및 반응성 재료의 사용으로 인해 페이스트가 고강도화 되고, 강섬유를 사용하여 인성을 보강하므로써, 28일 압축강도 420Mpa의 초고강도 분체콘크리트를 성공적으로 개발 하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권5호
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• pp.618-625
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• 2018

외부환경에 노출된 콘크리트 구조물은 사용기간 동안 시간의 경과함에 따라 여러 가지 환경적, 화학적, 물리적 요인들이 콘크리트 내부로 서서히 침투 및 확산되면서 콘크리트 초기의 우수한 내구성능을 저하시켜, 열화발생으로 인한 성능저하의 규명과 유지관리에 대한 중요성이 크게 부각되고 있다. 특히, 해안에 근접한 콘크리트 구조물이 동결융해 작용을 받는 경우, 동결융해의 과정에서 콘크리트 조직이 팽창 수축을 반복하면서 콘크리트의 조직이 이완되고 이때, 해수에 존재하는 염화물이온이 콘크리트 내부에 침입하게 되면, 콘크리트 구조물의 철근부식으로 인한 열화를 가속화시키기 때문에 내륙 콘크리트 건축물에 비해 내구성능의 저하가 급속히 진행됨으로 특별한 주의가 필요하다. 본 연구에서는 해수에 접한 콘크리트 구조물의 내구성 확보를 위해 광물성 혼화재료를 혼입한 코팅용 고성능 모르타르의 개발을 목적으로 하고 있으며, 모르타르의 강도 및 내구 특성에 대한 실험적 연구가 진행 되었다. 모르타르에 광물성 혼화재료인 실리카퓸, 메타카올린, 초고분말 플라이애시를 혼입하였다. 혼입률은 실리카퓸과 메타카올린은 각각 3, 7, 10%로 혼입하였으며, 초고분말 플라이애시는 5, 10, 15, 20%로 혼입하여 실험을 진행하였다. 혼화재료 혼입을 통해 제작된 모르타르 시험편을 재령 1일과 28일에 정적 강도시험을 진행하였으며, 재령 28일에 염소이온 침투저항성 시험, 황산 저항성 시험, 염해 저항성 시험 등의 열화 촉진실험을 실시하여 내구 특성을 분석하였다. 촉진 염화물이온 확산 침투 시험 결과를 이용해 국내 콘크리트학회에서 제안하는 방법과 미국, 유럽의 방법으로 내구수명을 평가해 보았다. 메타카올린 혼입 시 모든 규정에서 우수한 내구 수명으로 평가 되었으며, 메타카올린 10%혼입 시 KCI를 기준으로 약 470년의 내구수명이 예측되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.179-186
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• 2009

고강도콘크리트의 취약점으로 지적되고 있는 화재시의 폭렬현상에 대한 대책을 마련하기 위해 각 계의 노력이 활발한 현 상황에서 각종 폭렬 저감성 재료 및 새로운 개념의 소재에 대한 적정 혼입비율을 구명해야 하는 긴요한 상황이다. 본 연구에서는 메타카올린, 페타이어칩, 폴리프로필렌섬유 및 강섬유의 4가지 기능성 소재를 대상으로, 기본적인 품질 요건은 물론, 내화성능에 최적의 효과를 나타낼 수 있는 배합비를 실험적, 통계적으로 도출하고자 하였다. 여기서, 실험은 4인자 3수준의 직교배열표를 이용하여 최소실험법으로 계획하고, 통계적 분석은 반응표면분석 기법을 이용하였다. 그 결과, 80 MPa급 고강도콘크리트의 내화성능 보강인자로 선정된 기능성 소재간에는 복합 사용시 상호 보완적인 기여를 하는 것으로 확인되었다. 한편, 반응표면분석을 통해 도출한 내화성능 보강인자의 최적조건은 메타카올린을 실리카퓸 대신 80% 수준으로 용적치환하고, 폐타이어칩은 잔골재 대신 3% 수준으로 용적치환하는 경우와 폴리프로필렌 섬유를 전체용적에 대하여 0.2% 수준으로 첨가하는 한편, 강섬유를 혼입하지 않는 것이 고강도콘크리트의 기초 특성과 내화특성을 고루 만족할 수 있는 것으로 분석되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권4호
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• pp.481-490
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• 2012

염화물 이온은 콘크리트 내부로 유입되어 철근부식을 야기하므로 염화물 침투 평가는 매우 중요하다. 전기영동실험을 통한 촉진확산계수가 현실적으로 많이 쓰이고 있지만, 이는 자유염화물 이온에 대한 전기장 내의 이온속도를 나타낼 뿐이므로 염화물량에 대한 명확한 해를 제공하지 못한다. 겉보기 확산계수는 단순한 Fick의 이론을 배경으로 엔지니어에게 전염화물의 확산을 명확하게 제공할 수가 있다. 이 연구는 인공신경망이론을 이용하여 최적의 확산계수를 도출하고 시간의존성 확산계수를 이용하여 염화물 침투를 평가할 수 있는 기법을 제시하는 것이다. 이를 위해 기존의 연구에서 30개의 배합 및 염소이온 겉보기 염화물 확산계수를 인용하였으며, 배합인자(물결합재비, 단위시멘트량, 슬래그, 플라이애쉬, 실리카퓸, 단위 잔골재 및 굵은 골재)를 뉴런으로 선택하여 확산계수에 대한 학습을 훈련하였다. 또한 시간의존성 확산계수를 고려하여 단순한 Fick 법칙으로 염화물 침투를 평가할 수 있는 기법을 제시하였다. 장기침지실험 및 실태조사 결과를 이용하여 제안된 기법의 결과와 비교를 수행하였으며, 그 적용성을 평가하였다. 이 기법은 다양한 배합 및 관련 확산계수의 입수 및 학습을 통하여 더욱 합리적인 기법으로 발전할 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.10-19
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• 2013

최근, 프리캐스트를 통한 모듈화에 대한 관심으로 인해 교량 및 빌딩 뿐만 아니라, 원전구조물, LNG 가스탱크, 중소형 강합성 구조물 등 특수구조물에도 프리캐스트 모듈화에 대한 연구가 활발하게 이뤄지고 있다. 본 연구에서는 프리캐스트 제작의 시공 및 작업성, 원활한 자재의 조달할 수 있는 방법으로 페로시멘트 (ferrocement)를 바탕으로 한 스틸메쉬로 보강된 모르타르 프리캐스트 패널을 제작하였다. 모르타르는 고강도 및 고유동성을 지니도록 실리카퓸과 고로슬래그의 배합율에 대한 변수연구를 통해 최적의 배합을 선정하였으며, $1,200{\times}600{\times}150mm$의 패널을 제작하여 스틸메쉬로 보강한 모르타르 시편과 일반 철근콘크리트 시편을 보강비 2%와 4%로 각각 제작하였다. 제작된 스틸메쉬로 보강한 모르타르의 프리캐스트 모듈화의 적용 가능성을 판단하기 위하여 기본적인 재료물성실험과 자유건조수축실험을 수행하였으며, 선하중으로 하중을 재하하여 3점 휨 시험으로 스틸메쉬로 보강한 모르타르의 구조성능을 검토하였다. 실험결과를 통해, 스틸메쉬로 보강된 모르타르 프리캐스트 패널은 높은 휨성능 및 연성효과가 있으나, 4%로 보강된 스틸메쉬 모르타르 프리캐스트 패널은 전단보강에 대한 고려가 필요하다고 판단되며, 이에 대한 조치가 이루어진다면 프리캐스트 모듈화 부재로 적용이 가능하다고 판단된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제12권1호
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• pp.54-63
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• 2012

본 연구에서는 산업부산물인 고로슬래그, 레드머드, 실리카 흄 등을 사용하여 콘크리트의 혼화재가 아닌 시멘트 대체재로 사용하여 시멘트 제조시 배출되는 $CO_2$가스 및 환경부하를 저감하고자 하였다. 고로슬래그, 레드머드, 실리카 흄 등을 혼합한 저탄소 무기결합재에 알칼리 자극제만으로 고온의 소성과정없이 상온에서 제조하기 위한 최적배합을 도출하고자 하였다. 이를 위해 CaO 함유량 및 Si/Al, 알칼리 자극제 혼합비율 및 양, 양생조건 및 W/B 변화에 따른 경화성상 및 압축강도시험을 실시하였다. 시험분석 결과, 저탄소 무기결합재의 최적배합은 CaO 함유량 30%, Si/Al 4, 알칼리 자극제 혼합비율$(NaOHg:Na_2SiO_3g)$ 50g:50g, 알칼리 자극제 양 100g, W/B 31%인 것으로 판단된다. 또한 무기결합재의 단점인 수축을 보완한다면 보다 우수한 성능의 저탄소 무기결합재의 개발이 가능할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.715-726
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• 2012

콘크리트의 대표적 물성치인 강도 및 염화물 확산계수는 재령에 따라 변화하며, 염화물 침투 해석시 이러한 영향들이 고려되고 있다. 이 연구는 다양한 혼화재료 (고로슬래그 미분말, 플라이애쉬, 실리카 퓸)을 포함하는 고성능콘크리트의 촉진염화물 확산계수, 겉보기 염화물 확산계수, 강도 특성을 재령에 따라 실험적으로 도출하고 그 상관성을 분석하는데 목적이 있다. 이를 위해 30개의 배합을 가지는 고성능 콘크리트가 제작되었고, 재령 28일, 91일, 180일, 270일에 대한 촉진확산계수를 실험적으로 도출하였으며, 또한 동일배합에 대하여 침지 6개월 이후의 겉보기 확산계수가 도출되었다. 재령에 대한 강도 특성을 평가하기 위해, 재령 7일, 28일, 91일, 180일에 대한 강도시험이 수행되었다. 시간 의존적인 촉진확산계수의 변화가 겉보기 확산계수 및 강도와 비교되었으며, 각각의 상관관계가 재령에 대하여 분석되었다. 이 연구를 통하여 겉보기 확산계수와 촉진확산계수는 재령에 큰 영향을 받지 않으면서 선형적인 상관성이 도출되었다. 또한 강도와 촉진확산계수 그리고 강도와 겉보기 확산계수에서도 재령에 큰 영향을 받지 않는 선형적인 관계가 도출되었다.