• Advances in concrete construction
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• 제3권1호
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• pp.71-90
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• 2015

In order to investigate the feasibility and advantage of tuff used as pozzolan in cement-based composite, the representative specimens of tuff were collected, and their chemical compositions, proportion of vitreous phase, mineral species, and rock structure were measured by chemical composition analysis, petrographic analysis, and XRD. Pozzolanic activity strength index of tuff was tested by the ratio of the compression strength of the tuff/cement mortar to that of a control cement mortar. Pozzolanic reaction degree, and the contents of CH and bond water in the tuff/cement paste were determined by selective hydrochloric acid dissolution, and DSC-TG, respectively. The tuffs were demonstrated to be qualified supplementary binding material in cement-based composite according to relevant standards. The tuffs possessed abundant $SiO_2+Al_2O_3$ on chemical composition and plentiful content of amorphous phase on rock texture. The pozzolanic reaction degrees of the tuffs in the tuff/cement pastes were gradually increased with prolongation of curing time. The consistency of CH consumption and pozzolanic reaction degree was revealed. Variation of the pozzolanic reaction degree was enhanced with the bond water content and relationship between them appeared to satisfy an approximating linear law. The fitting linear regression equation can be applied to mutual conversion between pozzolanic reaction degree and bond water content.

• 터널과지하공간
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• 제33권2호
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• pp.83-94
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• 2023

원통형 시료의 측면에 일정하게 구속압이 적용되는 통상적인 삼축시험 셀과는 달리, GREAT 셀은 독립적으로 제어되는 8쌍의 측면 가압장치들을 이용하여 차등적으로 구속압을 가할 수 있고, 이를 통해 다양한 크기와 방향의 수평 응력장을 생성시킬 수 있다. 본 연구의 선행 논문에서는 다양한 역학적 재하 조건에서 GREAT 셀 시험을 수치해석적으로 모사하고, 원주변형률에 대한 수치해석 및 실험측정 결과를 비교하여 적용된 수치모델의 적정성을 분석하였다. 본 연구에서는 역학적 재하 조건과 유체흐름 조건을 함께 고려하여 균열이 포함된 인공시료에 대한 GREAT 셀 시험을 수치모사하였다. 값이 알려지지 않은 균열면의 역학적 물성을 다양하게 설정하여 시료의 거동(원주변형률)에 대한 수치해석과 실험 결과를 비교하였으며, 균열면의 특정 역학적 조건에서 실험결과와 잘 일치하는 것으로 검토되었다. 추가적으로 유체흐름 조건이 시료의 역학적 거동에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권12호
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• pp.29-42
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• 2018

대구경북지역 셰일 및 이암은 다른 암석에 비해 강도가 낮고 풍화에 약하므로 이러한 암석의 포화상태나 균열 발달 정도가 강도에 미치는 영향에 대해 분석할 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 대구경북지역 토목공사 현장에서 셰일 및 이암을 채취한 다음 흡수율, SEM, 화학성분, 내구성시험과 같은 기본 물성시험을 실시하였으며, 셰일에 비해 이암의 공극률(흡수율)은 31%(25%) 정도로 6(8)배 정도 높은 값을 보였다. 물에 쉽게 풀리는 이암의 경우 활성도가 높은 스멕타이트 군의 점토광물이 많이 포함되어 있는 것으로 나타났다. 채취한 암석을 소형 정육면체로 가공한 다음 일축압축시험을 실시하여 암석의 건조 및 포화 상태에 따른 일축압축강도를 비교하였다. 또한, 전자레인지를 이용하여 암석 공극 내 물을 가열시켜 내부에서 균열이 발생하도록 유도하였으며, 작동시간을 달리하여 내부 균열의 발생 정도에 따른 강도를 비교하였다. 건조된 셰일과 이암의 일축압축강도는 평균 62MPa, 11MPa이며, 이를 포화시키면 일축압축강도는 셰일은 평균 33MPa, 이암은 4MPa로 47% 및 64% 정도 감소하였다. 전자레인지로 15초 작동시켜 균열을 유발할 경우 포화 상태보다 셰일은 49%, 이암은 52% 정도 강도가 감소하였다. 20초 정도 작동 시 대부분의 암석이 여러 조각으로 파쇄되었으며, 이때 소형 암석 내부의 온도는 200도 정도였다.

• 터널과지하공간
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• 제29권6호
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• pp.532-541
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• 2019

숏크리트가 터널의 안정성을 확보하는 데에 주요한 지보재임에도 불구하고, 숏크리트를 구성하는 강섬유, 급결제와 같은 재료 자체의 특성과 터널 현장에서의 품질관리에 따르는 여러 가지 어려움으로 인하여 숏크리트의 지보성능을 제대로 확인하지 못하고 있다. 이 연구에서는 우선 고속도로 터널 현장에 적용되고 있는 숏크리트의 실태를 파악하고, 개선점을 도출해보고자 하였다. 이를 위해 고속도로 현장에 공급되고 있는 강섬유와 급결제 종류별 특성을 조사하고, 터널 현장에서 직접 숏크리트 시험체를 제작하여 성능 시험을 실시하였다. 강섬유에 대해서는 국내 제조 현황을 조사하고, 현장에 공급된 강섬유를 수집하여 탄소함량, 인장강도 등을 측정하였다. 급결제는 알루미네이트(Aluminate)계, 시멘트광물계, 알칼리프리(Alkali-free)계 등 3가지 급결제에 대하여 기본적인 시험뿐만 아니라 급결제 내 총알칼리량을 분석하였다. 숏크리트 시험체는 배합조건 및 급결제 종류별로 현장 숏크리트 장비를 이용하여 제작하였으며, 이 시험체를 이용하여 압축강도시험, 휨인성시험 등을 실시하였다. 시험 결과를 이용하여 급결제 종류 및 배합별로 압축강도, 휨강도, 휨인성 등의 성능을 비교분석하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제24권2호
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• pp.157-166
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• 2021

This paper aims at the temperature and slenderness ratio effects on physical and mechanical properties of Beishan granite. A series of uniaxial compression tests with various slenderness ratios and temperatures were carried out, and the acoustic emission signal was also collected. As the temperature increases, the fracture aperture of intercrystalline cracks gradually increases, and obvious transcrystalline cracks occurs when T > 600℃. The failure patterns change from tensile failure mode to ductile failure mode with the increasing temperature. The elastic modulus decreases with the temperature and increases with slenderness ratio, then tends to be a constant value when T = 1000℃. However, the peak strain has the opposite evolution as the elastic modulus under the effects of temperature and slenderness ratio. The uniaxial compression strength (UCS) changes a little for the low-temperature specimens of T < 400℃, but a significant decrease happens when T = 400℃ and 800℃ due to phase transitions of mineral. The evolution denotes that the critical brittle-ductile transition temperature increases with slenderness ratio, and the critical slenderness ratio corresponding to the characteristic mechanical behavior tends to be smaller with the increasing temperature. Additionally, the AE quantity also increases with temperature in an exponential function.

• 광물과 암석
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• 제33권2호
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• pp.99-114
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• 2020

거창지역의 쥬라기 화강암에서 발달하는 결과 평행한 압열인장강도(σ_t)의 특성을 분석하였다. 여섯 방향의 결에 대한 평가는 미세균열의 길이와 위의 강도에 대한 파라미터의 값을 이용하여 수행하였다. 각 방향에 속하는 다섯 시험편의 강도값은 다섯 그룹으로 분류하였다. 이들 다섯 그룹의 강도값은 그룹 A < B < C < D < E의 순으로 증가한다. 위의 미세균열과 강도 사이의 밀접한 상관성을 도출하였다. 이 연구의 분석 결과는 다음과 같다. 첫째, 3개 결 사이의 강도의 변화 및 특성을 보여 주는 도면을 작성하였다. 위의 도면에서는, 각 그룹에 속하는 여섯 방향의 강도값을 1번 결(리프트 1 및 리프트 2), 2번 결(그레인 1 및 그레인 2) 그리고 3번 결(하드웨이 1 및 하드웨이 2)의 순으로 배열하였다. 다섯 그룹의 강도분포선은 R1의 방향에 집중한다. 그래서 강도차(Δσ_t)를 지시하는 위의 다섯 선 사이의 폭은 R1 방향에서 가장 협소하다. 관련 도면으로부터, 각 결을 형성하는 두 방향 사이의 변화 특성을 도출하였다. 그레인 2(2)-시험편은 그레인 1(1)-시험편에 비하여 보다 높은 강도값 그리고 보다 낮은 강도차값을 보여 준다. 이러한 현상은 시험편 H2(2)와 H1(1) 사이의 사례와 부합한다. 위의 시험편 (2)의 강도 특성은 시험편 (1)에 비하여 보다 낮은 미세균열의 밀도 그리고 하중 방향에 평행 배열하는 미세균열의 분포에 있어서의 보다 높은 균일도를 시사한다. 위의 도면에서는 각 그룹에 속하는 여섯 강도값이 증가하는 순으로 배열하였다. 그룹 D 및 E 양쪽에 속하는 시험편의 강도값은 R1 < R2 < G1 < H1 < G2 < H2의 순으로 나타난다. 따라서, 그룹 D 및 E의 강도값은 여섯 방향의 결의 평가를 위한 지시자값이 될 수 있다. 둘째, 경사각(θ)과 강도차 사이의 상관도를 작성하였다. 위의 두 파라미터의 값은 두 방향 사이를 연결하는 다섯 강도분포선을 통하여 획득하였다. 일번 면(그레인 1-하드웨이 1, R'), 2번 면(리프트 1-하드웨이 2, G') 및 3번 면(리프트 2-그레인 2, H')과 관련된 도면으로부터, 일차함수의 기울기값은 R'(0.391) < G'(0.470) < H'(0.485)의 순으로 증가한다. 3개 면 중에서, 3번 면과 관련된 도면은 다섯 그룹 사이의 가장 높은 분포밀도를 보여 준다. 1번 결(리프트 1-리프트 2, R), 2번 결(그레인 1-그레인 2, G) 및 3번 결(하드웨이 1-하드웨이 2, H)과 관련된 도면으로부터, 일차함수의 기울기값은 R(0.407) < H(0.453) < G(0.460)의 순으로 증가한다. 3개 결 중에서, 일번 결과 관련된 도면은 하부 구간에 속하는 그룹의 가장 높은 빈도수를 보여 준다. 종합하면, 3개 면 · 3개 결 사이의 경사각의 분포 폭은 H' < G < R' < R < G' < H의 순으로 증가한다. 섯째, 미세균열의 길이와 관련된 파라미터 그리고 인장강도 사이의 상관성 분석을 수행하였다. 이들 파라미터는 빈도수(N), 총 길이(Lt), 평균 길이(Lm), 중앙 길이(Lmed) 및 밀도(ρ)를 포함할 수 있다. 위의 미세균열에 대한 개개 파라미터(X) 그리고 다섯 그룹에 해당하는 다섯 수준의 인장강도(Y) 사이의 상관도를 작성하였다. 다섯 종류의 상관도로부터, 상관계수의 값(R²)은 다섯 수준의 강도와 함께 증가한다. 각 도면으로부터 도출한 다섯 상관계수의 평균값은 0.22(N) < 0.34(Lt) < 0.38(ρ) < 0.57(Lmed) < 0.58(Lm)의 순으로 증가한다. 넷째, 그룹 E에 해당하는 최대강도(X) 그리고 위의 다섯 파라미터(Y) 사이의 상관도를 작성하였다. 관련 도면으로부터, 상관계수의 값은 0.61(N) < 0.81(Lt) < 0.87(ρ) < 0.93(Lm) < 0.96(Lmed)의 순으로 증가한다. 가장 높은 상관성을 갖는 두 파라미터는 최대 강도와 함께 중앙 길이이다. 미세균열과 강도 사이의 상기 상관성 분석을 통하여, 이 연구에서 도출한 결과물에 대한 신뢰성을 제고할 수 있다.

• 지질공학
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• 제15권3호
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• pp.337-348
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• 2005

포천 지역에 분포하는 쥬라기 화강암을 대상으로 미세균열 분포특성이 화강암의 역학적 성질에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 3종의 방향성 시편을 대상으로 일축압축시험이 실시되었으며, 각 시편은R(riftplane), G(grain plane) 및 H(hardway plane) 축에 각각 직각이다. 다양한 탄성 상수 중, 3 방향에 따른 포아송비의 변화가 검토되었다 파괴 강도 비-포아송비의 관계도에서 포아송비의 범위는 H-시편에서 가장 높은 분포양상을 보이며 G-시편, R-시편의 순으로 감소한다. 분포곡선은 $I\simIII$ 단계에서는 거의 선형이며, IV-3 단계에서는 기울기의 급격한 증가를 보인다. 관계도에서 보는바와 같이 파괴강도비 $0.92\sim0.96$에서 변곡점이 형성된다. IV-3단계는 탄성 영역의 밖에 속한다. 4단계의 파괴단계에서의 거동은 응력-체적변형율 곡선에서 분석되었다 암석의 거동을 지배하는 응력증분-체적변형율 방정식에서 특징적인 재료상수인 a, n, Q, m 및 $\varepsilon_v^{mcf}$가 결정되었다. 이들 상수중에서 미세균열의 폐합영역( I 단계)에서 고유의 미세균열의 공극률$(a, 10^{-3})$ 그리고 압축지수(n)는 각각 $a^R(3.82)>a^G(3.38)>a^H(2.32)$ 그리고 $n^R(3.69)>n^G(2.79)>n^H(1.99)4의 순서로 나타난다. 특히 IV 단계의 미세균열의 임계체적변형율($\varepsilon_v^{mcf}$)은 3번 면에 수직인 H-시편에서 가장높게 나타난다. 이러한 결과에서 포아송비 및 재료상수와 같은 역학적 성질은 2 조의 미세균열과 밀접한 관계를 보이고있다. 강도 이방성과 미세균열의 방향성과의 상관성은 암석의 파괴 연구에 주요하게 적용될 수 있다.

• 한국광물학회지
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• 제31권4호
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• pp.267-275
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• 2018

본 연구는 미얀마 바간(Bagan)지역 전통 건축물의 벽체 보수에 사용되는 소석회에 대한 광물학적 특성을 분석하고 바간 지역 문화재 수리 현장과 동일한 방법으로 제조한 석회 플라스터의 물리적 특성을 파악하였다. 미얀마 소석회의 X-선 회절 분석과 열분석 결과 포틀랜다이트($Ca(OH)_2$)와 수활석($Mg(OH)_2$)이 주구성광물로 검출되었으며, 이를 통해 석회의 원석으로 백운석($CaMg(CO_3)_2$) 광물의 함량이 높은 탄산염 암석이 사용됐을 것으로 추정된다. 주사전자현미경 분석 결과 미얀마 소석회는 $0.5{\mu}m$ 이상의 불규칙한 형상을 가진 결정들과 소량의 $0.1{\mu}m$ 크기의 판상형 결정들이 응집되어 있고 전체적으로 매끄러운 조직 형태를 관찰할 수 있었는데, 국내에서 건식 소화시킨 소석회와 비교했을 때 결정의 크기나 균일도가 다른 것은 소석회 간 구성광물의 차이와 미얀마 특유의 전통 습식 소화방법에 의한 영향으로 판단된다. 28일 동안 양생한 미얀마 석회 플라스터의 압축강도 값은 평균 $1.13N/mm^2$이며, bale (Aegle marmelos) 열매의 물 추출액을 첨가한 플라스터 시편의 압축강도 값은 평균 $1.03N/mm^2$로 측정되었다. 석회는 장기간 탄산화 과정을 거쳐 강도가 발현되는 기경성 재료이므로 향후 28일 이상 장기 양생을 통해 양생기간별 물리적 특성의 변화 양상을 파악할 필요가 있다.