• Computers and Concrete
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• 제29권 6호
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• pp.407-418
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• 2022

This paper numerically investigates the effect of changes in the mechanical properties (displacement, strain, and stress) of the ultra-high-performance concrete (UHPC) without rebar and the reinforced concrete (RC) using steel re-bars. This reinforced concrete is mostly used in the concrete bridge decks. A mixture of sand, gravel, cement, water, steel fiber, superplasticizer, and micro silica was used to fabricate UHPC specimens. The extended finite element method as used in the ABAQUS software is applied for considering the mechanical properties of UHPC, RC, and ordinary concrete specimens. To calibrate the ABAQUS, some experimental tests have been carried out in the laboratory to measure the direct tensile strength of UHPC by the compressive-to-tensile load converting (CTLC) device. This device contains a concrete specimen and is mounted on a universal tensile testing apparatus. In the experiments, three types of mixed concrete were used for UHPC specimens. The tensile strength of these specimens ranges from 9.24 to 11.4 MPa, which is relatively high compared with ordinary concrete specimens, which have a tensile strength ranging from 2 to 5 MPa. In the experimental tests, the UHPC specimen of size 150×60×190 mm with a central hole of 75 mm (in diameter)×60 mm (in thickness) was specially made in the laboratory, and its direct tensile strength was measured by the CTLC device. However, the numerical simulation results for the tensile strength and failure mechanism of the UHPC were very close to those measured experimentally. From comparing the numerical and experimental results obtained in this study, it has been concluded that UHPC can be effectively used for bridge decks.

• 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.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.13-20
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• 2023

본 연구는 강섬유(SF) 혼입률에 따른 고유동 흙막이 벽체 재료(RWM)의 역학적 성능 및 내구성을 평가하기 위한 것으로써, 흙막이 벽체 재료의 재료분리저항성, 유동성, 연행공기량을 확보하기 위하여 적정량의 고성능감수제(SP), 공기연행제(AEA) 및 증점 안정화제(VMA)를 사용하였다. 흙막이 벽체 재료 경화체의 압축 및 쪼갬 인장강도를 소정의 재령에서 측정하였으며, 흙막이 벽체 재료의 역학적 성능은 표면전기저항성 및 흡수율 실험을 통하여 고찰하였다. 또, 염소이온 침투저항성 및 동결융해 저항성 실험을 통하여 흙막이 벽체 재료의 내구성능을 고찰하였다. 실험결과에 의하면, 강섬유를 적용한 배합이 강섬유 무혼입 배합에 비하여 우수한 성능을 나타내었으며, 2% 적용 배합이 경제성 및 성능 관점에서 상대적으로 효과적인 것으로 관찰되었다. 따라서, 적절한 SF의 적용은 흙막이 벽체 재료의 성능 향상에 기여할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.23-34
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• 2014

초고성능 콘크리트(UHPC)를 현장에서 타설 하기 위해서는 타설 장비, 배근 상태, 타설 환경 등 현장 조건을 고려한 유동성 조절이 필요하다. 구성 재료와 배합비가 최적화된 UHPC 제품에서 유동성 조절을 위해 현실적으로 변경 가능한 방법은 물-결합재 비(W/B) 또는 고성능 감수제 혼입률(SP/C)을 조절하는 것이며, 경제적 이유로 강섬유 혼입률도 변경 할 수 있다. 일반 콘크리트와는 달리 UHPC는 아주 작은 재료와 배합비 변화에도 굳기 전 또는 굳은 성능에 많은 차이를 나타낸다. 따라서 이 연구에서는 이러한 요인들이 UHPC의 슬럼프 플로와 공기량에 미치는 영향, 그리고 인장 및 압축 성능에 미치는 영향을 알아보았으며, 슬럼프 플로와 공기량과의 선형적인 상관관계를 이용하여 이러한 성능들을 예측할 수 있는 식을 유도 하였다. UHPC의 특성 중 하나인 자기 충전성을 만족하는 조건에서 압축강도에 관한 최적 W/B와 SP/C는 각각 16.8%와 3%로 결정 되었으며, 이러한 조건에서 측정된 공기량은 3.2~4.2%로 이 범위에서의 공기량은 압축강도에 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났다. 휨 인장강도에 있어 W/B와 SP/C는 무시할 만큼 작은 영향을 미쳤으며, 상온 양생한 UHPC의 경우 섬유 혼입률이 휨 인장성능을 지배 하는 것으로 평가 되었다. 다만, 체적비로 1%의 강섬유가 혼입된 시편의 경우 섬유가 혼입되지 않은 시편과 달리 균열 후 연성적인 거동은 보였으나, 강도 증진에는 효과가 없는 것으로 나타났다. 반면, 체적비 2%의 강섬유가 혼입된 시편은 강도와 연성을 크게 증가시켰다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.63-70
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• 2014

이 연구에서는 multi-walled CNT 보강 시멘트 복합체의 효과적인 압축강도 향상을 위하여 섬유 분산을 위한 초음파처리 정도, 계면활성제의 사용량, 실리카퓸 치환율 등을 실험변수로 하여, 그 영향을 실험적으로 살펴보았다. 초음파 처리 시간에 따른 CNT 분산성 변화는 광학현미경을 통해 확인하였으며, CNT 시멘트 복합체의 압축강도가 초음파 처리 정도에 따라 향상됨을 확인할 수 있었다. 계면활성제로 사용된 고성능감수제 사용량의 영향은 SP/CNT비가 4~6일 때 강도향상 효과가 가장 좋은 것으로 나타났다. 한편, 실리카퓸 치환율에 따른 압축강도의 변화에서는 실리카퓸을 10 % 치환했을 때 강도에 대한 CNT 보강효과가 가장 큰 것으로 나타났다. CNT 보강 시멘트 복합체의 미세구조 분석도 함께 실시하였는데, XRD와 SEM 분석 결과에서는 CNT 혼입으로 인한 수화생성물 및 미세구조의 변화는 거의 없는 것으로 나타났으며, MIP 분석을 통해서는 공극률 감소와 함께, $10{\mu}m$ 및 100 nm 크기 전후의 공극분포가 줄어드는 대신 수 십 나노미터 크기의 작은 공극들의 분포가 증가함을 확인하였다. 이를 통해 CNT의 혼입에 따른 압축강도 증가는 화학적 영향보다는 물리적 영향이 큰 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.12-20
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• 2017

본 연구는 규산나트륨($Na_2SiO_3$)으로 활성화된 고유동 대량치환슬래그 시멘트의 기초특성에 관한 연구이다. 고로슬래그 미분말(GGBFS)은 보통포틀랜드 시멘트(OPC)의 40%에서 80%까지 질량치환하고 칼슘설포알루미네이트(CSA)는 2.5%와 5.0% 치환하였다. 규산나트륨($Na_2SiO_3$)은 전체 결합재(OPC+GGBFS+CSA) 질량의 2%와 4% 추가하였다. 모든 배합의 물-결합재 비(w/b)는 0.35이다. 본 연구에서는 미니슬럼프, V-funnel, 응결시간, 압축강도와 건조수축을 측정하였다. 실험결과 유동화제 양, V-funnel, 응결시간과 건조수축은 CSA와 $Na_2SiO_3$가 증가함에 따라 감소하였다. 그러나 압축강도는 CSA와 $Na_2SiO_3$가 증가함에 따라 증가하였다. 이러한 원인 중 하나는 CSA와 $Na_2SiO_3$가 GGBFS의 활성화를 촉진하였기 때문이다. 최고의 성능을 나타낸 배합은 CSA 5.0% + $Na_2SiO_3$ 4%를 혼합한 시험체이다.

• 공업화학
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• 제9권3호
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• pp.336-341
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• 1998

II형 무수석고의 평균 입경과 치환율이 시멘트페이스트의 유동성에 미치는 영향에 대해 비교하였다. 나프탈렌계(NSF)와 폴리카르본산계(NT-2) 등 2가지 고유동화제의 첨가량을 0~2.0wt%으로 변화시켰을 때 3종으로 구분한 II형 무수석고의 평균입경(4, 14, $35{\mu}m$)과 치환율(3, 5, 10, 15wt%)의 변화에 따른 영향을 측정하였다. 이들 변수들에 따른 영향을 측정하기 위하여 시멘트페이스트의 초기 유동성 및 경과시간별로 겉보기 점도를 관찰하였다. 시멘페이스트의 초기유동성은 II형 무수석고의 평균입경에 의한 영향보다는 II형 무수석고의 치환율 증가에 의한 영향이 더욱 큰 것으로 나타났다. II형 무수석고의 치환율을 10wt%로 고정시 NT-2, 1.0wt% 첨가로 시멘트페이스트의 유동성은 동일 첨가량의 NSF보다 크게 향상되었다. 이는 측정된 변수들의 범위 중에서 가장 우수한 시멘트 페이스트의 유동성을 보여주는 경우이다. NT-2, 1.0wt% 첨가에서 II형 무수석고의 치환율 증가에 따라 시멘트 페이스트의 겉보기 점도가 현저하게 감소되었다. 이로부터 시멘트 페이스트의 유동성 향상을 위해서는 NT-2의 첨가와 더불어 시멘트를 II형 무수석고로 일정비율 치환하는 것이 더욱 효과적임을 알 수 있었다.

• 한국도로학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.185-194
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• 2009

초속경 라텍스개질 콘크리트(VES-LMC)를 포함한 고성능 콘크리트는 낮은 물-시멘트비, 높은 결합재량 및 고성능감수제의 사용 등으로 인해 자기수축(Autogenous Shrinkage)이 1종 콘크리트(OPC)보다 크게 나타난다. 초속경 라텍스개질 콘크리트의 배합특성은 낮은 물-시멘트비(0.38), 높은 단위시멘트량($390kg/m^3$) 및 라텍스첨가(단위시멘트량 대비 15%)로 구성되므로, 자기수축이 크게 발생할 수 있고, 또한 콘크리트 타설 후 3시간 이내에 발생하는 급격한 수분소산(Water Dissipation)과 수분증발은 자기수축을 증가시킬 수 있다. 본 논문의 목적은 현장에서 작업시간 확보를 목적으로 사용되는 지연제 첨가량 변화에 따른 초기수축, 온도변형 및 자기수축을 평가하는 것이다. 실험결과 지연제의 첨가는 콘크리트의 최대 수화열에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으며, 초속경 라텍스개질 콘크리트의 초기 팽창은 일부 자기팽창의 영향이 있기는 하지만 대부분이 열팽창에 기인하는 것으로 나타났다. 지연제 첨가량이 증가함에 따라 자기수축이 감소하는 것으로 나타났지만, 지연제의 과도한 사용은 과도한 초기 팽창을 일으킬 수 있으므로 현장조건을 고려하여 신중하게 결정되어야 한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권5호
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• pp.605-612
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• 2004

본 연구에서는 W/B $30\%$의 고성능 콘크리트에서 팽창재와 수축저감제 병용 사용에 따른 콘크리트의 기초적 특성 및 수축특성에 대하여 분석하였다. 실험결과, 고성능 콘크리트의 유동성은 팽창재와 수축저감제를 단독사용보다 병용사용일 때 더 크게 저하하여 고성능 감수제의 사용량이 증가되었고, 공기량은 증가하여 AE제의 사용량이 감소되었다. 또한, 압축강도는 팽창재량의 혼입률 $5.0\%$를 사용한 경우가 최대가 되고, 수축저감제는 사용량 증가에 따라 저하되는 것으로 나타났다. 고성능콘크리트의 건조수축 및 자기수축을 저감시키기 위해서는 팽창재와 수축저감제를 혼합하여 사용할 때 가장 양호한 결과가 나타났다. 따라서 유동성, 강도 및 수축특성을 종합적으로 고려한 결과, 본 연구실험 조건에서는 팽창재 $5.0\%$, 수축저감제 $1.0\%$의 조합이 최적배합으로 분석되었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권4호
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• pp.442-449
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• 2017

이 연구에서는 시멘트계 재료의 펌프압송성능을 향상시키기 위하여 외부에서 소량의 윤활층 활성화제를 배관에 주입하는 방법을 제안하였다. 활성화제는 배관과 압송재료 사이에 형성되는 윤활층에 주입되어 윤활층의 점도, 즉, 배관과 재료 사이의 마찰을 감소시키는 역할을 한다. 제안된 방법의 검증을 위해 모르타르를 사용한 소규모 펌핑실험을 수행하였다. 물-시멘트 비 47%인 모르타르를 사용하였고, 윤활층 활성화제 종류와 활성화제의 주입량을 각각 2가지와 3가지로 달리하여 실험을 수행하였다. 윤활층 활성화제로는 고성능 감수제와 음이온 계면활성화제를 사용하였다. 윤활층 활성화제의 주입량은 모르타르 토출량의 0.14, 0.28, 0.42%이다. 윤활층 활성화제 주입 전과 후의 압축강도, 배관 내부 압력을 측정하였다. 음이온 계면활성제를 사용한 경우 압축강도의 변화가 없었으며, 배관 내부 압력 감소율이 최대 71.4%로 가장 크게 감소하는 것을 확인하였다.