• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.89-96
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• 2023

산업부산물인 페로실리콘을 사용한 시멘트 콘크리트의 내구성능을 평가하기 위하여 페로실리콘의 치환율을 3단계로 변화시켜 제조한 시멘트 경화체의 염화물침투저항성, 알칼리실리카 반응성에 대하여 평가하였다. 페로실리콘을 사용한 시멘트 콘크리트의 내구성능은 화학조성이 유사한 실리카흄과 비교하여 평가하였으며, 에너지 분산형 X선 분광법, 공극측정 및 X선 회절분석 등 기기분석을 통하여 페로실리콘 콘크리트의 미세 구조적 특성을 고찰하였다. 그 결과, 페로실리콘을 10 % 치환한 경우 OPC콘크리트보다 높은 강도발현 특성을 보인 반면 치환율이 20 %, 30 % 증가할수록 압축강도는 낮게 발현되었다. 그러나 염화물 침투저항성에 대한 결과는 치환율이 증가할수록 우수한 결과를 나타내었으며, 실리카흄을 사용한 경우에 비하여 페로실리콘을 사용한 콘크리트의 내구성은 약간 떨어지지만 OPC에 비해서는 우수한 결과를 나타내었다. 이는 페로실리콘의 실리카(SiO₂) 함량이 높아 더 많은 C-S-H 겔을 생성하여 더 밀실한 공극 구조를 만들었기 때문이라 생각된다. 길이변화시험을 통한 규산염 바인더에 대한 알칼리실리카반응의 위험성은 대부분 0.2 % 미만으로 나타났으며, 페로실리콘 및 실리카흄을 사용한 모르타르 모두 치환율이 증가할수록 알칼리실리카 반응에 대한 저항성은 우수한 것으로 나타났다. 따라서 고가의 실리카흄을 사용하는 대신 산업 폐기물을 재사용하면 제조 중 환경 부하를 줄이고 비용을 절약할 수 있을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.379-387
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• 2017

본 연구에서는 기존 PVA 섬유보강 시멘트 복합체(fiber-reinforced cementitious composites, FRCCs) 대비 성능유지 90% 이상을 목표로 하여 자원순환형 재료를 치환한 PVA FRCCs를 제조 및 개발하고자 하였다. 자원순환형 재료를 치환한 FRCCs의 압축, 휨 및 직접인장강도 시험을 통하여 역학적 특성을 분석하였으며, 이와 더불어 FRCCs의 제조단계에서 이산화탄소($CO_2$) 배출량을 국내 외 LCI 데이터베이스를 통하여 평가하였다. 실험을 통해 역학적 특성을 평가한 결과, 자원순환형 재료의 치환율이 증가함에 따라 압축, 휨 및 직접인장강도가 감소하는 경향으로 나타났다. $CO_2$ 배출량은 물결합재비(W/B)가 높고, 플라이 애시(FA)의 치환율이 높을수록 감소하는 것으로 나타났다. FA의 치환율이 증가함에 따라 결합재 지수($B_i$) 또한 증가하여 단위 강도(1 MPa)를 발휘하기 위한 결합재의 양이 보통 포틀랜드 시멘트보다 FA가 높은 것으로 나타났다. FRCCs의 성능을 유지하기 위해 설정된 목표치와 $CO_2$ 배출량을 동시에 고려해 볼 때 W/B 45%, FA 25% 및 순환 잔골재 25%가 치환된 배합이 가장 우수한 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권11호
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• pp.61-66
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• 2014

회사장 혼합석탄재에 대한 다양한 활용법이 개발되어 그 사용량이 외면적으로는 상당히 증대되고 있다. 그러나 예를 들어 연약지반용 배수재 등으로 활용하는 경우는 사용량이 증가할수록 회사장 석탄재에는 상대적으로 작은 입자의 함유율이 증가하는 현상이 발생함으로써 회사장 석탄재의 지반 공학적 특성은 열악해져서 재활용률은 더 이상 증대되지 못하는 한계에 이르게 된다. 본 연구에서는 회사장 석탄재 중 활용성이 낮은 세립분이 상당량 포함된 석탄재에 바인더를 사용하여 압축강도가 정해진 기준 이상 발현되게 하여 강도용 제품 등으로까지 활용할 수 있도록 하기 위하여 1) 주재료인 혼합석탄재의 다양한 입도분포에 따른 압축강도 변화, 2) 소요 압축강도의 바인더의 종류 및 혼합량 그리고 회사장 석탄재의 최적 세립분 함유 범위 등을 제시하고 있다. 바인더는 압축강도 발현 면에서 생석회보다는 시멘트가 월등히 우수하고, 강도용 제품은 물론 배수용 제품 등으로 회사장 혼합석탄재 전체 물량을 효율적으로 활용하기 위해서 선별하는 체로는 #40체가 적정하다. 또한 순수 모래와 #40체를 통과한 회사장 혼합석탄재의 혼합비율이 2 : 8 이상으로 순수 모래가 함유되게 사용함으로써 부족한 압축강도를 현저하게 증대시킬 수 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.33-40
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• 2014

본 논문에서는 준설토를 친수공간 조성과 같이 친환경적으로 재활용하기 위하여 고화준설토를 제작하였고, 역학적 특성과 식생 발아 특성을 분석하였다. 사용된 고화제는 고로슬래그 미분말을 기본재료로 고칼슘플라이애시 및 알칼리 복합 활성화제를 이용하여 제작한 고화제(Non Sintering Binder, NSB)이며, 비교 분석을 위해 포틀랜드 시멘트도 사용하였다. 고화준설토의 지반공학적인 개량 효과를 검토하기 위하여 유동성 시험, 단위중량 시험, 일축압축시험 등과 같은 다양한 실내 시험을 실시하고, 환경에 미치는 영향을 분석하기 위하여 중금속 용출과 식생 발아 실험을 실시하였다. 일축압축강도를 통하여 고화제의 함량이 증가할수록 모든 고화준설토의 강도가 증가하는 경향을 볼 수 있으며, NSB 고화준설토가 OPC 고화준설토보다 높은 강도를 나타냈다. 식생발아 실험 결과 OPC 고화준설토보다 NSB 고화준설토에서 발아 시기와 발아율이 우수하게 나타났다. 고화준설토의 pH와 7일 강도가 클수록 발아율과 발아 시기는 감소하는 경향을 보인다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.99-107
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• 2011

이 연구는 대용량 지상식 LNG 저장탱크에 사용할 고강도 자기충전 콘크리트의 최적배합 조건을 도출하고, 현장적용을 위한 기본 자료를 제안하기 위한 것이다. 60~80 MPa 고강도 자기충전 콘크리트를 적용하면, 벽체두께의 감소와 자기충전성에 따른 인력절감 및 품질확보 등을 통하여 경제성을 확보할 것으로 예상된다. 시멘트 및 분체는 점성 증대 및 수화열 저감에 우수한 플라이애쉬와 저열 시멘트(벨라이트)를 사용하였다. 플라이애쉬의 치환율은 구속수비 및 배합변수 실험을 통해 정하였으며, 배합변수는 단위수량(W), 플라이애쉬 치환율(FA), 물-결합재비(W/B) 및 잔골재율(S/a)로 하여, 최적배합비 및 경제성 평가를 실시하였다. 실험 결과, 설계기준강도 60 MPa의 경우에는 단위수량 165 $kg/m^3$, 플라이애쉬 치환율 20% 및 물-결합재비 27~30%로 나타났으며, 설계기준강도 80 MPa의 경우에는 단위수량 165 $kg/m^3$, 플라이애쉬 치환율 10% 및 물-결합재비 25%로 나타났다. 또한, 기존의 설계기준강도 40 MPa과 비교해 볼 때, 압축강도 증가에 따른 재료비 상승은 60 MPa의 경우 14~22% 및 80 MPa의 경우 33%로 나타나, 현장관리 및 인력절감 등과 함께 매우 경제적인 것으로 나타났다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.877-880
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• 2008

최근 언론이나 학회에서도 우수한 성능을 인정받는 플라이애쉬는 시멘트의 대체재로서 많은 연구와 적용사례가 늘어나고 있으나 조기강도의 저하 및 무분별한 사용으로 품질이 변동되는 문제점이 해결되지 않는 실정이다. 또한 KS L 5405에 규정된 분말도 $3000{\sim}4500cm^2/g$급인 플라이애쉬를 단위 시멘트량의 20% 전후로 치환하여 사용하고 있어 그 이상의 분급에 관한 규정은 미미한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 3성분계 콘크리트의 특성에 미치는 고품질 플라이애쉬의 치환율 및 물-결 합재비 영향을 분석하기 위해 플라이애쉬의 분말도 8000급과 치환율 15(P), 30, 45%의 3수준으로 설정하였으며, 물-결합재비는 40, 50%의 2수준으로 계획하여 실험을 실시하였다. 측정한 결과, 굳지않은 콘크리트의 성상에서 플라이애쉬의 치환율이 증가할수록 유동성이 점차 향상되는 경향을 나타내었으나, 물-결합재비가 증가할수록 현저히 낮아지는 것으로 나타났다. 또한, 공기량은 플라이애쉬의 치환율이 증가하고 물-결합재비가 낮아짐에 따라 감소하는 경향을 나타내었으며, 물-결합재비에 관계없이 플라이애쉬의 치환율이 증가할수록 수화열 저감을 확인할 수 있었다. 또한, 강도특성에서는 치환율과 물-결합재비가 증가할수록 강도가 낮아지는 경향을 나타내었다.

• 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.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제3권1호
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• pp.1-6
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• 2015

최근 $CO_2$ 감축을 위해 고로슬래그 미분말과 같은 혼화재의 치환율을 높이기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 프리캐스트 콘크리트의 경우 증기양생을 실시하기 때문에 혼화재의 치환율을 높여도 초기 강도 확보에 유리한 것으로 알려져 있다. 하지만 다양한 증기양생이력에 따른 압축강도 특성에 대한 연구가 요구된다. 따라서 본 연구에서는 고로슬래그 다량치환(질량비 60%) 시멘트 콘크리트의 증기양생 이력에 따른 콘크리트 압축강도 특성을 규명하기 위해 물-결합재비(W/B) 32, 35%, 단위수량 135, $150,165kg/m^3$ 수준으로 콘크리트를 제조하였다. 그리고 공시체의 최고온도(50, $60^{\circ}C$) 및 최고온도유지시간(5, 6, 7hr)을 변수로 증기양생을 실시하였다. 실험결과, 증기양생을 통해 높은 초기강도를 얻을 수 있었지만 28일 압축강도에서 강도가 저하되는 현상을 확인할 수 있었다. 따라서 고로슬래그 다량치환 시멘트 콘크리트의 프리캐스트 콘크리트 부재에의 적용을 위해서는 탈형강도 및 요구강도를 확보할 수 있는 증기양생 이력에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.117-125
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• 2014

본 연구는 수산화나트륨(NaOH)으로 활성화된 알칼리 활성화 슬래그 시멘트(alkali-activated slag cement; AASC)의 기초 특성에 관한 실험에 관한 연구이다. 물-결합재 비(W/B)를 0.4와 0.5로 하였다. 그리고 활성화제의 농도를 2M과 4M을 사용하였다. 각 W/B 비에 대해 5가지의 배합을 고려하였다. N0는 KS L 5109의 방법이고 N1~N4는 배합시간, 배합 단계 그리고 잔골재의 투입시점을 다르게 변화시켰다. 시험결과 AASC의 플로우 값, 강도 그리고 건조수축은 잔골재의 투입시점에 영향을 받았다. 플로우 값은 잔골재의 투입시점이 늦춰짐에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 압축강도와 휨강도는 투입시점이 늦어짐에 따라 증가하였다. 더구나 XRD 분석은 이러한 결과들을 뒷받침하고 있었다. 건조수축은 잔골재의 투입시점이 늦어지면 증가하였다. 본 연구에 고려된 실험요인들을 통해 배합을 조절한다면 AASC의 특성을 향상시킬 수 있을 것이다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.74-82
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• 2017

본 연구는 고로슬래그 미분말(GGBFS), 플라이 애시(FA) 그리고 칼슘설포알리미네이트(CSA)를 혼합한 활성화된 삼성분계 시멘트의 강도와 건조수축에 대한 연구결과이다. 활성화된 삼성분계 시멘트(ATBC) 모르타르의 물-결합재 비는 0.4이다. GGBFS의 치환율은 100%, 80%, 70% 그리고 60%이며, FA는 10%, 20%, 30% 그리고 40%, CSA는 0%, 10%, 20% 그리고 30% 치환비율로 설정하였다. 혼화제는 폴리카르폭실계를 사용하였다. 활성화제는 결합제 질량에 대해 10% 수산화나트륨(NaOH) + 10% 규산나트륨($Na_2SiO_3$)을 사용하였다. 실험은 미니 슬럼프, 응결시간, V-funnel, 물흡수율, 압축강도 그리고 건조수축을 측정하였다. 실험결과 모든 배합에서 혼화제의 양, V-funnel 그리고 압축강도는 CSA 양이 증가함에 따라 증가하였다. 또한 응결시간, 물 흡수율과 건조수축은 CSA가 증가함에 따라 감소하였다. 강도증가와 건조수축 감소의 가장 큰 원인 중 하나는 CSA와 활성화제에 의한 GGBFS의 수화반응 촉진 때문이다. CSA의 혼합양은 활성화된 삼성분계 시멘트의 강도 증가와 건조수축 감소에 중요 영향요인이다.