• 한국건축시공학회지
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• 제22권5호
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• pp.425-430
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• 2022

초고층 건축물용 매트기초에 사용되는 콘크리트는 시공성 및 품질확보를 위하여 일체타설로 진행되는 경우가 많다. 하지만 일체타설의 경우 수화반응 과정에서 온도균열이 발행할 우려가 높으며 혼화재 치환을 통해 고성능 고내구성 콘크리트 최적배합을 도출할 필요가 있다. 본 연구에서는 저자의 기존연구에서 도출한 최적 고성능 저발열 콘크리트 배합으로 제작된 시험체를 대상으로 염해 및 탄산화, 내황산염에 대한 실험을 실시하고 염소이온 확산계수와 탄산화계수, 황산염에 대한 시멘트 매트릭스의 저항을 정량적으로 평가하였다. 혼화재의 혼입에 의한 잠재수경성 및 포졸란 반응에 의한 높은 저항성을 확인할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1A호
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• pp.101-108
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• 2009

급속 포장 콘크리트는 타설 직후 공기 중에 노출되어 물리적, 화학적 영향을 많이 받아 유해물질들의 콘크리트 구조물 내부로 침투하여 사용연한이 감소하게 된다. 이와 같이 콘크리트 투과 특성은 내구성능을 결정하는데 중요한 요소이다. 또한 조강시멘트와 조강제의 성능으로 인하여 급격한 수화반응으로 인한 수화열로 열과 수분의 이동이 증가하여 구조물에 인장응력을 발생시켜 미소균열을 발생시킨다. 본 연구에서는 대단면 포장체의 급속 시공용으로 도출된 배합을 바탕으로 물투수시험, 동결융해반복시험, 마모저항성시험, 표면박리시험 및 소성수축, 건조수축, 자기수축 등의 시험을 실시하였다. 시험결과 조강제 및 섬유를 혼입한 배합이 가장 우수한 결과를 보여주었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.246-253
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• 2024

혼화재(슬래그 미분말 또는 플라이애시)를 혼입한 콘크리트가 재령 초기에 촉진 탄산화 실험에 노출될 경우, 수화반응과 포졸란 반응, 그리고 탄산화 반응이 동시에 발생하므로 매우 복합한 탄산화 거동이 발생한다. 특히 골재의 품질이 좋지 못한 경우에는 강도 특성과 탄산화 거동 특성이 명확하지 않다. 본 연구에서는 정보가 명확하지 않은 3개 산지 골재(A, B, C)를 대상으로 3 수준의 배합강도 등급 (24 MPa, 27 MPa, 30 MPa)의 콘크리트 시편을 제조하였다. 재령 7일과 28일 압축강도 실험을 수행하였으며, 촉진 탄산화 실험을 8주간 수행하여 탄산화 속도계수를 도출하였다. 도출된 압축강도, 탄산화 속도계수를 각 배합특성 및 골재특성을 고려하여 상관성을 분석하였다. 또한 국내 탄산화 설계식을 이용하여 목표 내구수명에 따른 최소 피복두께를 도출하였으며, 탄산화 설계의 변수(방향계수 및 유효 물-결합재 상수)의 보완 필요성을 제시하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.613-621
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• 2007

내구성에 대한 중요성이 부각됨에 따라, 주요 열화현상인 탄산화에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 그러나 탄산화에 대한 연구는 주로 탄산화 깊이의 도출에 국한하고 있으며 경화된 콘크리트를 가정하므로 실제적인 탄산화 거동과는 많은 차이를 보이고 있다. 강재와는 다르게 콘크리트는 공극률과 내부의 수화물의 거동이 매우 중요한데, 탄산화 진행에 따라 초기재령에서 결정되어지는 거동 (공극률 및 수화물)이 다르게 변화한다. 열화 물질의 이동은 주로 콘크리트의 공극률 및 포화도에 의존하므로, 탄산화 후의 거동 평가는 장기열화해석 및 복합열화해석 등에 고려되는 것이 바람직하다. 공극률의 경우, 변화된 공극률이 고려되지 않으면 확산계수의 감소가 구현될 수 없으며 이에 따라 과다한 탄산화 해석을 야기하게 된다. 한편 수화물, 특히 수산화칼슘의 잔존량 평가는 탄산화 깊이의 평가 및 내부 공극수의 특성 변화를 결정하기도 하며, 복합열화에서 발생하는 고정화 염화물량에 큰 영향을 주게 된다. 그러므로 실내 실험들을 통한 공극률 및 수화물 분석은 최근들어 탄산화에 대해서도 많이 적용되고 있다. 본 연구는 미세 관측 실험을 통하여, 탄산화 전후의 공극률 분포 변화, 수화물 거동의 변화를 실험적으로 수행하였다. 공극률 측정으로는 MIP 실험을, 수화물 변화에서는 TGA 실험을 수행하였으며, 기존의 해석 모델인 다상복합수화발열모델 및 미세 공극 구조 형성모델을 개선하여 각각의 탄산화 이후의 공극률 변화 및 수화물 변화를 개발하였다. 개발된 각각의 모델의 결과는 탄산화 전후의 공극률 및 수화물의 변화를 잘 예측하였으며, 탄산화 이후의 열화현상 등에 기초적으로 사용될 수 있을 것으로 평가되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.339-345
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• 2013

이 연구는 200000 $m^3$의 용량을 갖는 지하식 LNG 저장탱크의 지붕 콘크리트에 대한 요구성능 및 이에 따른 콘크리트의 최적배합비를 도출하고, 현장시공의 자료로 제안하기 위한 것이다. 지붕 콘크리트는 돔형 지붕의 경사기울기에 따라 굳지 않은 콘크리트의 시공성 및 충전성이 요구된다. 또한, 1.4~0.6 m의 지붕두께를 고려한 수화열 저감과 콘크리트 타설 후의 프리스트레싱 작업 및 air support의 제거공정에 따른 단계별 압축강도의 확보가 중요한 요구성능이다. 이러한 조건을 고려하여 지붕의 기울기가 $20^{\circ}$ 미만일 경우에는 슬럼프 $100{\pm}25$ mm, $20^{\circ}$ 이상일 경우에는 $150{\pm}25$ mm로 선정하였으며, 경시변화 60분을 만족해야 한다. 특히, 91일 재령의 설계기준강도 30 MPa, 프리스트레싱 작업시 7일 재령의 압축강도 10 MPa, air support 제거공정에서 21일 재령의 압축강도 14 MPa을 만족해야 한다. 석회석 미분말의 최적 치환율은 구속시험 결과에 따라 정하였으며, 주요 배합변수는 물-시멘트비, 잔골재율 및 고성능 AE감수제의 첨가율 등이다. 배합시험 결과, 저열 포틀랜드 시멘트 및 석회석 미분말을 사용한 지붕 콘크리트의 최적배합 조건은 석회석 미분말의 최적 치환율 25%(내할), 물-시멘트비 57.8%, 잔골재율 42.0%로 나타났으며, 공기량 및 슬럼프의 시험결과도 경시변화 60분까지 성능을 만족하였다. 또한, 단열온도 상승시험의 결과, 단열온도 상승양($Q{\infty}$)이 $26.3^{\circ}C$, 상승속도(${\gamma}$) 0.58로 선행탱크(TK-13,14)와 비교해 볼 때 매우 낮게 나타나 수화열 저감의 효과를 기대할 수 있다. 이러한 요구성능 및 최적배합 조건을 만족하는 설계기준강도 30 MPa(배합강도 36 MPa)의 지하식 LNG 저장탱크의 지붕 콘크리트용으로 제안하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.321-329
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• 2013

방사성 폐기물 최종 매립장이 완공됨으로써 그동안 원자력 발전소 내에서 관리하고 있던 중 저준위 방사성 폐기물은 최종 처분장으로 이송하여 관리해야 한다. 주로 액상의 이온교환수지로 구성된 중 저준위 방사성 폐기물은 플라스틱 또는 강제용기 안에서 시멘트계 재료로 고화처리 되고 있다. 시멘트계 재료는 취성적이므로 이송 중 낙하, 충돌 등에 의해 붕괴될 경우, 방사성 물질이 유출될 수 있는 가능성이 있다. 안전성이 있는 이송장비를 설계하기 위해서는 현재의 고화체가 어느 정도의 강도를 발현하고 있는지를 확인할 필요가 있다. 그러나 방사성 물질을 포함하고 있는 폐기물의 강도를 직접법에 의해 측정하는 것은 위험하므로 불가능하기 때문에 동탄성계수와 같은 비파괴시험을 통해 간접적으로 강도를 파악하여야 한다. 따라서 방사성 폐기물의 압축강도와 동탄성계수의 관계를 규명할 필요가 있다. 폐기할 시점에서 이온교환수지 처리용 고화체의 압축강도는 3.44 MPa (500 psi)이다. 이론적으로 시멘트는 시간의 경과에 따라서 강도가 증진되기 때문에 폐기된 후 수년에서 수십년이 경과한 현 시점에서 고화체의 강도는 기준치를 크게 상회할 가능성이 있다. 이와 같은 배경에서 이 연구에서는 중 저준위 방사성 폐기물 처리용시멘트 고화체의 재료구성을 유지하면서 3~30 MPa 범위의 다양한 강도 수준을 갖는 시멘트 고화체를 제조하고 이를 대상으로 압축강도와 동탄성계수의 관계를 도출하고자 하였다. 실험 결과, AE제 첨가율의 변화에 의해 목표로 설정하였던 3~30 MPa 범위를 만족하는 고화체의 제조가 가능하였다. 또한 미리 기포를 제조하여 혼입하는 방법보다 AE제를 배합수에 직접 혼합하는 방법이 단위용적질량 및 강도를 보다 정확히 조절하는데 유리한 것으로 나타났다. AE제 첨가율에 의한 단위용적질량과 공기량은 첨가율이 낮은 범위에서 급격하게 변화하였으며 첨가율이 증가할수록 변화량은 감소하였다. 이온교환수치 처리용 시멘트 고화체의 동탄성계수는 4.1~10.2 GPa 범위로 나타났으며, 일반콘크리트 보다 약 20 GPa 정도 낮고 그 차이는 강도의 증가에 따라 증가하는 것으로 나타났다. 이온교환수지 처리용 시멘트 경화체에서도 압축강도와 동탄성계수는 선형적인 관계를 보이고 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권1호
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• pp.31-36
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• 2012

최근 급속한 산업발전과 국민 생활수준 향상에 따른 에너지 사용량이 증가함에 있어서 산업부산물이 기하급수적으로 늘어나고 있는 실정이다. 이들 폐기물을 자원으로 재활용하기 위한 기술에 대한 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다. 이에 본 연구는 매립회와 벤토나이트 혼합재료로 사용하여 차수재 조건($1{\times}10^{-7}$cm/sec 이하)을 만족시킬 수 있는 적정 혼합비를 결정하고 매립지 차수재로서의 이용 가능성을 규명하는데 그 목적이 있다. 다짐시험결과 벤토나이트 혼합비율이 증가함에 따라 최대건조단위중량이 감소하고 최적함수비는 증대하는 다짐곡선의 경향을 나타내었다. 그리고 투수시험결과 벤토나이트의 혼합비의 증가에 따라 투수계수는 지수의 형태로 감소하는 경향을 나타내었고, 이는 수화반응에 의한 매립회의 공극을 충전시켜 주기 때문으로 판단된다. 그리고 벤토나이트의 혼합비율이 약 15% 이상일 때 차수재의 조건을 만족하는 것으로 나타났다. 즉, 경제성 면에서 매립회를 활용하기위해 시멘트를 추가적으로 혼합하는 등 다른 대책을 강구할 필요성이 있다고 판단된다.

• 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.21-29
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• 2017

시공지연 등으로 발생한 콜드조인트는 전단력에 취약하며 염화물 침투 및 확산을 촉진시킨다. 본 연구는 압축 및 인장하중과 콜드조인트 조건을 고려한 1년 양생된 콘크리트의 염화물 확산계수를 분석하였으며 선행연구인 91일 재령의 결과와 비교하였다. 91일 재령결과와 비교할 때, 하중을 재하하지 않은 일반적인 경우에는 건전부에서는 10.7%, 콜드조인트에서는 10.5%로 낮게 평가 되었다. 건전부와 콜드조인트의 감소율의 차이는 비슷하지만 염화물 확산계수는 콜드조인트에서 크게 발생하였다. 압축력 30%의 경우 건전부는 하중재하시 발생된 공극압밀로 인하여 확산계수가 감소하였다. 콜드조인트 콘크리트의 경우 365일 재령은 91일 재령보다 압축력 30%일 경우 10.9%, 압축력 60%일 경우 5.8% 확산계수가 낮게 평가되었는데, 이는 장기간 수중양생에 따른 지속적인 수화반응에 의해 확산계수가 낮게 평가되었기 때문이다. 인장력의 경우 압축부와는 다르게 동일 수준의 인장하중과 재령, 콜드조인트 유 무에 따른 확산계수의 차이가 비교적 크지 않았다. 이는 콘크리트가 1년 재령임에도 불구하고 인장력에 취약한 재료적 특성인 미세균열이 지배적인 영향으로 작용하였기 때문이다.

• 한국건축시공학회지
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• 제18권4호
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• pp.321-327
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• 2018

본 논문은 한국 철강 생산업체에서 발생되고 있는 ERS의 free CaO를Ethylene glycol법을 이용하여 정량 평가하였다. ERS 생산업체 2곳을 선정하여 ERS의 물리적 특성 및 화학성분 분석을 비교하였으며, Ethylene glycol법을 이용하여 생산업체별, 입경 차이(size), 야적 위치(IN, OUT), 에이징 기간(1day, 7days, 14days, 21days, 28days)에 따른 분류로 free CaO 정량 평가를 진행하였다. 본 연구의 실험결과 ERS의 생산업체별 화학 성분이 일부 차이를 나타내고 있었으며, 야적 위치별, 입경, 에이징 기간에 따른 free CaO의 함량 차이가 나타남을 확인하였다. 이는 free CaO가 비정질 물질로서 에이징 기간이 증가하여도 결정화 되지 못한 것으로 사료된다.