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비선형 파괴역학에 의한 콘크리트의 파괴거동과 균열성장에 관한 연구 (Fracture Behavior and Crack Growth of Concrete by The Nonlinear Fracture Mechanics)

  • 배주성;나의균
    • 콘크리트학회지
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    • 제2권2호
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    • pp.81-92
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    • 1990
  • 콘크리트는 혼합물로서 비균질성, 이방성 및 비선형성 재료이기 때문에 그의 파괴해석에 있어서 재래의 강도 개념보다 파괴역학 개념을 적용하여 콘크리트의 파괴인성을 도입하여 평가하는 것이 보다 합리적이라 할 수 있다. 지금까지 콘크리트에 적용되어 온 파괴역학 개념은 두가지로 대별될 수 있는데 하나는 선형탄성파괴역학 개념이고 다른 하나는 비선형파괴역학 개념이다. 그러너 전자를 콘크리트에 적용하는데는 문제점과 불합리성이 지적되어 왔다. 본 연구에서는 비선형파괴역학에서 많이 이용되어온 J-적분법과 COD법을 도입하여 굵은골재의 최대치수와 노치깊이의 변화가 콘크리트의 파괴거동, 파괴에너지 및 균열성장에 미치는 영향, 균열개구변위와 파괴에너지의 관계 등을 고찰하기 위하여 콘크리트 작사각형 보를 제작하여 3점 휨 파괴실험을 수행하였다. 그 결과 굵은골재의 최대치수와 노치깊이가 증가할수록 하중-치 짐거동의 비선형성이 더욱 두드러졌고, 굵은골재 최대치수의 증가는 콘크리트의 연성을 증가시켜 보다 안정된 파괴를 유도하였으며, 균열전파경로는 굵은골재의 최대치수가 증가할수록 점점 더 직선에서 벗어나 불규칙적이었으나 노치깊이의 변화에는 거의 영향을 받지 않았다. 또한 파괴에너지는 굵은골재의 최대치수가 증가하고 노치깊이가 감소할수록 증가하였으나, 균열개구변위는 노치깊이가 증가할수록 감소하였으며 굵은골재의 최대치수의 변화에는 거의 영향을 받지 않았다.

배합요인과 양생온도에 따른 일반강도 초저수축 콘크리트의 특성 변화 연구 (A Study of Characteristics Change of Low-Shrinkage Normal Strength Concrete According to Mixing Factors and curing Temperature)

  • 정준영;민경환;이동규;최홍식
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제17권7호
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    • pp.342-347
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    • 2016
  • 본 연구에서는 일반 강도 콘크리트 초저수축 특성을 얻는데 필요한 현장 배합시 굵은 골재의 최대치수, 잔골재의 종류에 따른 굳지 않은 콘크리트 물성과 굳은 콘크리트의 물성 및 건조수축 길이변화 특성을 평가하였다. 또한 시공시 양생 온도에 따른 수축 특성을 평가하였다. 배합 인자로는 각각 굵은 골재 최대치수(13, 20, 25mm), 잔골재의 종류(세척사, 세척사+부순사, 부순사), 양생 온도(5, 20, $35^{\circ}C$) 총 9가지 배합 요인에 따른 콘크리트의 압축강도, 콘크리트의 건조수축 길이변화를 측정하였다. $350{\mu}{\varepsilon}$의 초저수축 특성을 일반 강도 콘크리트에서 얻는데 굵은 골재는 최대 25mm까지 적용 가능한 것으로 평가되었으며, 잔골재의 입도가 매우 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 또한 한중 및 서중 콘크리트를 제외한 양생 온도 범위에서 초저수축 특성을 얻을 수 있는 것으로 나타났다. 또한 분말형 수축저감제를 적용한 결과 굵은골재의 최대치수는 최대 25mm 내에서 $350{\mu}{\varepsilon}$ 내의 수축 특성을 나타내는 것으로 나타났다. 유동성과 압축강도는 굵은 골재의 최대치수가 커지면 각각 증가하고 감소하는 일반적 경향이 반영되었다.

시멘트 압출패널의 규사분말 대체재로서 폐콘크리트 미립분의 활용 (Application of Waste Concrete Powder as Silica Powder of Cement Extruding Panel)

  • 김진만;김기석;라정민;최덕진
    • 한국건설순환자원학회논문집
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    • 제6권1호
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    • pp.88-94
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    • 2011
  • 순환골재를 제조하기 위해서는 반복적으로 파쇄해야 하기 때문에 미립분의 발생량이 증가하게 된다. 기존에는 이 분말을 순환골재에 포함하여 배출하였으나, 고품질 순환골재의 경우에는 골재의 품질을 저하시키게 되므로 별도로 분리하여야 한다. 또한, 폐콘크리트의 완전한 리사이클링 이라는 측면에서도 미립분의 용도를 개발하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 고압으로 압출하고 고온고압 양생에 의해 산화칼슘과 산화규소의 수화반응을 유도하여 강도를 발현하는 시멘트 압출패널을 대상으로 규사분말의 대체재로서 폐콘크리트 분말을 적용하는 연구를 수행하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 1) 폐콘크리트 분말은 $SiO_2$, CaO를 주성분으로 하고 환경에 유해한 성분을 포함하고 있지 않으며, 밀도는 콘크리트보다 약간 높은 $2.45g/cm^3$, 분말의 평균 입경은 $13{\sim}141{\mu}m$로 배출되는 장소에 따라서 다소 차이가 있는 것으로 나타났다. 2) 폐콘크리트 분말을 배출되는 장소에 따라 강도를 검토한 결과 분말의 평균사이즈가 작은 경우의 강도가 높게 나타나고 있어 분말의 크기가 강도에 미치는 주요 요인인 것을 확인하였다. 3) 평균크기 $13{\mu}m$로 크기가 가장 작은 백필터 집진분말을 이용하여 규사분말의 50~100%를 대체하여 실험한 결과 대체율의 증가에 따라 강도가 저하하고 있으나 KS 기준을 만족하는 경우도 있어 폐콘크리트 미립분을 수열반응에 의해 제조하는 시멘트 압출패널의 실리카질 재료로 활용하는 것이 가능함을 확인하였다.

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커피박을 이용한 순환골재의 pH 저감 및 파쇄성 연구 (A Study on pH Reduction of Recycled Aggregates Using Coffee Waste and Its Crushability)

  • 이영재;이동윤;천커챵;김문기;박성식
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제32권11호
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    • pp.21-29
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    • 2016
  • 본 연구에서는 각종 구조물 철거 시 발생하는 폐콘크리트를 파쇄 처리하여 생산된 순환골재의 크기를 세 종류(10-13mm, 13-20mm, 20-25mm)로 나눈 다음, 순환골재의 pH 저감방법과 순환골재 처리방법에 따른 파쇄값을 실험 분석하였다. 순환골재 침출수의 pH는 골재 크기에 관계없이 약 11 정도로 일정하였으며, 이를 1000ml 증류수에 넣고 pH가 약 5 정도인 커피박을 10, 30, 또는 50g 혼합하여 시간에 따른 pH 변화를 측정하였다. 커피박을 50g 넣은 경우 24시간 후 pH가 최대 6.2까지 떨어지는 결과를 얻었다. 또한 마이크로웨이브(microwave)를 쪼여 가열하는 방법이나, pH가 2인 식초에 순환골재를 1일 침지시켜 중성화시키는 화학적인 방법을 이용하여 순환골재의 파쇄값을 비교 분석하였다. 무처리한 경우보다 마이크로웨이브를 쪼인 경우 평균 3.3% 정도 파쇄값이 증가하였으며, 중성화시키는 방법은 6.2% 정도 파쇄값이 증가하여 상대적으로 파쇄효과가 더 높았다. 순환골재 파쇄시험에서 표준 시료 높이 100mm 보다 높은 120mm로 시험한 경우 파쇄값이 6.3% 증가하였으며, 400kN을 연속으로 재하하는 경우보다 100kN씩 4단계로 재하한 경우 파쇄값이 7.1% 더 증가하였다.

석탄가스화 용융슬래그를 잔골재로 치환한 콘크리트의 공학적 특성 (Engineering Properties of Concrete using of Coal Gasification Slag as the Fine Aggregates)

  • 박경택;한민철;현승용
    • 한국건설순환자원학회논문집
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    • 제7권3호
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    • pp.194-201
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    • 2019
  • 본 연구는 CGS를 콘크리트용 잔골재로서 활용성을 검토하기 위하여 CGS 치환율에 따른 콘크리트의 특성을 분석하였다. 실험결과, 슬럼프 및 슬럼프 플로우는 CSa 및 MS 모두 CGS 치환율이 증가할수록 증가하였으며, 공기량은 반대로 감소하였다. 재료분리평가정수(EISN)는 CSa를 사용한 경우 CGS 25%, MS를 사용한 경우는 CGS 50~75%에서 양호한 것으로 나타났다. 압축강도는 CSa를 사용한 경우 CGS 치환율이 증가할수록 저하하였는데, CGS 25%에서 저하폭이 가장 작았다. 단, MS를 사용한 경우는 포물선 경향으로 CGS 50%에서 최대치를 나타내었다. 상호비교로서 잔골재 종류에 따른 압축강도는 MS보다 CSa가 약 8% 높게 나타났고, CGS 사용 유무에 따라서는 CGS를 사용하였을 때 낮은 강도 영역에서는 작게 나타났지만, 높은 강도 영역에서 크게 나타났다. CGS 치환율에 따른 콘크리트의 품질을 종합적으로 검토한 결과, CGS를 잔골재에 25~50% 전후로 혼합하여 사용한다면 유동성 및 강도 증진에 긍정적으로 기여할 수 있을 것으로 판단되었다.

TiO2 적용방법에 따른 포러스 콘크리트의 질소산화물 제거성능 및 흡음특성 (NOx-removal and Sound-absorption Performances of Photocatalytic Porous Concrete Prepared by Various TiO2 Application Methods)

  • 윤현노;서준호;김선혁;장대익;배진호;이행기
    • 대한토목학회논문집
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    • 제42권2호
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    • pp.163-170
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    • 2022
  • 본 연구에서는 다양한 TiO2 적용방법이 포러스 콘크리트의 질소산화물 제거성능 및 흡음특성에 미치는 영향을 조사하였다. 포러스 콘크리트 배합과정에서 TiO2를 단순 혼입하는 방법, 바텀애쉬 골재에 TiO2를 전처리하고 이를 이용하여 포러스 콘크리트를 제조하는 방법, 마지막으로 제조된 포러스 콘크리트에 TiO2 용액을 도포하는 방법으로 TiO2 적용 포러스 콘크리트를 제조하였다. 실험결과 TiO2의 단순 혼입은 TiO2의 함량이 증가함에 따라 압축강도를 감소시켰으며, 공극률은 증가시키는 것으로 관찰되었다. TiO2 함침 바텀애쉬 골재를 이용하는 경우 압축강도는 기존 포러스 콘크리트와 유사하지만 공극률이 감소하는 것으로 나타났다. 마지막으로 표면 도포 방법의 경우 공극률은 유사하였으나 강도가 증가하였다. 질소산화물 제거성능에서 TiO2를 표면 도포한 샘플이 가장 높은 효율을 보였으며, TiO2를 단순 혼입한 샘플들보다 바텀애쉬 골재에 전처리한 샘플에서 더 높은 질소산화물 제거성능이 관찰되었다. 흡음성능의 경우 TiO2를 단순 혼입한 경우 공극률과의 상관관계를 확인할 수 있었지만, 다른 적용방법의 경우 일정한 경향이 발견되지는 않았다.

피마자유기반 바이오폴리머와 골재를 혼합한 어도의 어류이동효율 실험연구 (A Study on Fish Movement Efficiency in Biopolymer and Aggregate Mixed Fishway)

  • 이동진;장민호;강준구;안홍규
    • Ecology and Resilient Infrastructure
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    • 제11권1호
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    • pp.11-22
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    • 2024
  • 어도는 하천에 어류의 이동이 곤란할 경우 이를 해소할 수 있도록 인위적으로 만들어진 수로 또는 장치이다. 기존 어도의 경우 대부분 콘크리트 제품으로 독성물질을 용출하여 하천환경에 부정적 영향을 미치고 있다. 이에 친환경적이고 이동효율을 높일 수 있는 어도 조성 기술 개발이 필요하다. 본 연구에서 제시된 기술은 골재와 골재사이를 무독성 소재인 피마자유에서 추출한 바이오폴리머 소재와 결합한 일체형 다공성 구조물로써 표면에 식생을 활착시킬 수 있는 친환경 소재를 활용한 어도 조성 기술이다. 이에 바이오폴리머와 골재를 혼합한 친환경어도의 어류이동효율에 대하여 실규모로 조성하여 실험, 분석하였다. 실험 결과 Tag를 삽입하고 방류된 어류는 총 14종 201개체였으며, 방류된 개체의 감지율은 평균 82.6%로 높은 것으로 나타났다. 어도를 통과하여 상류로 소상한 어류는 총 6종 40개체로 평균 통과율은 21.7%로 확인되었다. 일주기 이동패턴을 확인한 결과 모든 어류가 주간에 주로 이동하는 것으로 나타났다. 바이오폴리머를 활용한 어도와 콘크리트 어도의 기능적 차이가 크지 않은 것으로 판단되며, 바이오폴리머를 활용한 어도는 기존 콘크리트 어도를 대체해 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

Ultrastructural Characteristics of Necrosis and Stunt Disease in Red Pepper by the Mixed Infections of Tobacco mosaic virus-U1 or Pepper mild mottle virus and Pepper mottle virus

  • Kim, Dae-Hyun;Cho, Jeom-Deog;Kim, Jae-Hyun;Kim, Jenog-Soo;Cho, Eui-Kyoo
    • The Plant Pathology Journal
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    • 제21권3호
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    • pp.252-257
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    • 2005
  • In single infection of Tobacco mosaic virus-U1 (TMV­U1) or Pepper mild mottle virus (PMMoV), mosaic symptoms were produced on the chili pepper cultivars of 'Cheongyang' and 'Wangshilgun'. However, in cultivars of 'Manitta' and 'Bugang', no symptoms were occurred. In single infection of Pepper mottle virus (PepMoV), symptoms of mottle and malformation were produced on the tested cultivars of 'Manitta', 'Bugang', 'Cheongyang', and 'Wangshilgun'. In the cultivars of 'Cheongyang' and 'Wangshilgun', synergistic symptoms of stunt and lethal death were induced by mixed infections in the two combinations of TMV-U1 + PepMoV and PMMoV+PepMoV. However, in cultivars of 'Manitta' and 'Bugang', synergistic symptoms were not noted, but mottling which was milder than that of single infection was produced. Cells infected singly with TMV-U1 and PMMoV in the cultivars of 'Cheongyang' and 'Wangshilgun', respectively, had the typical ultra-structures of tobamovirus as the stacked-band structure and multiple spiral aggregate (SA). In the cells and tissues infected with PepMoV on the cultivars of 'Cheongyang', 'Wangshilgun', 'Manitta' and 'Bugang', the potyvirus inclusions of pinwheels, scrolls, lamminated aggregates and amorphous inclusion were observed. In the cells infected mixedly with combinations of TMV­U1+PepMoV and PMMoV+PepMoV, the virus particles and inclusions of the two different viruses were found simultaneously in the same cytoplasm. The amounts of virus particles in mixed infections were more abundant than in single infection. The angled-layer aggregates (ALA) were observed only in the cells infected with both TMV-U1 and PepMoV.

Ultastructural Characteristics of Necrosis and Stunt Disease in Red Pepper by the Mixed Infections of Tobacco mosaic virus or Pepper mild mottle virus and Pepper mottle virus.

  • Kim, Dae. Hyun.;Kim, Jeong. Soo.;Kim, Jae. Hyun.;Eui. Kyoo. Cho
    • 한국식물병리학회:학술대회논문집
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    • 한국식물병리학회 2003년도 정기총회 및 추계학술발표회
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    • pp.137.2-138
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    • 2003
  • The commercial cultivars of red pepper were screened against Tobacco mosaic virus (TMV), Pepper mild mottle virus (PMMoV) and Pepper mottle virus (PepMoV) by seedling test. Tn single infection of TMV or PMMoV, mosaic symptom was produced on the cultivars of 'Cheongyang'and 'Wangshilgun'. However, in cultivars of 'Manilla'and 'Bugang', symptoms were not occurred. In single infection of PepMoV, symptoms of mottle and malformation were produced on the tested cultivars of 'Manilla', 'Bugang', 'Cheongyang'and 'Wangshilgun' In the cultivars of 'Cheongyang'and 'Wangshilgun', synergistic symptoms of stunt and lethal death were induced by mixed infections in the two combinations of TMV+PepMoV and PMMoV+PepMoV. However, in cultivars of 'Manilla'and 'Bugang', synergistic symptom was not occurred as mottle which was milder than that of single infection. Cells were single infected with TMV and PMMoV the cultivars of 'Cheongyang'and 'Wangshilgun', respectively, had typical ultrastructures of tobamovirus as the stacked-band structure and multiple spiral aggregate (SA). Ultrastructures of cell and tissues infected with PepMoV on the cultivars of 'Cheongyang', 'Wangshilgun', 'Manilla'and 'Bugang', the potyvirus inclusions of pinwhills, scrolls, lamminated aggregates and amorphous inclusion were observed. Infected cells with a combination of TMV+PepMoV and PMMoV+PepMoV, the virus particles and inclusions of the two different viruses were found only mixed infection in the same cytoplasm and the amounts of viruses in mixed infections were abundant than in single infection. The angled-layer aggregates (ALA) was observed in the cells infected mixedly with TMV and PepMoV

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혼화재 종류 및 치환율을 고려한 저탄소 콘크리트 배합설계 모델 (Mixture-Proportioning Model for Low-CO2 Concrete Considering the Type and Addition Level of Supplementary Cementitious Materials)

  • 정연백;양근혁
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제27권4호
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    • pp.427-434
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    • 2015
  • 이 연구의 목적은 다양한 혼화재를 기반으로 목표 $CO_2$ 저감율 뿐만 아니라 콘크리트 초기 슬럼프, 공기량 및 28일 압축강도와 같은 종래의 요구 사항을 만족하는 $CO_2$ 저감 콘크리트의 합리적인 배합 설계 절차를 확립하는 것이다. $CO_2$ 배출과 콘크리트의 압축강도에 혼화재가 미치는 영향을 평가하기 위해, 실내 배합 및 레미콘 공장 데이터(전체 12537 배합표)를 분석하였다. 콘크리트의 배합에 따른 $CO_2$ 배출량 평가를 위해 고려된 시스템 경계는 재료 채취 및 가공에서부터 레미콘 공장에서 콘크리트 생산단계까지이다. 구축된 12537 콘크리트 배합 데이터를 사용한 비선형 회귀 분석을 통해 혼화재의 종류 및 치환율, W/B, S/a와 같은 콘크리트 배합 설계를 결정할 수 있는 간단한 모델식을 제시하였다. 또한, 주어진 콘크리트 배합에 대한 $CO_2$ 배출량은 제안된 모델식을 이용하여 직접 계산 될 수 있다. 결국, 개발된 배합 설계 절차는 레미콘 분야에서 $CO_2$ 저감 콘크리트의 초기배합표를 결정하는데 효율적으로 이용될 수 있다.